JP2974524B2 - 耐熱、耐食性に優れたセラミック被覆めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

耐熱、耐食性に優れたセラミック被覆めっき鋼板の製造方法

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JP2974524B2 JP4331774A JP33177492A JP2974524B2 JP 2974524 B2 JP2974524 B2 JP 2974524B2 JP 4331774 A JP4331774 A JP 4331774A JP 33177492 A JP33177492 A JP 33177492A JP 2974524 B2 JP2974524 B2 JP 2974524B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、建材、家電製
品、事務機器の各種部品に用いる耐熱性、耐食性に優れ
ためっき鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポストコート塗装からプレコート塗装鋼
板への移行が活発に進められている。しかしながら塗装
鋼板は塗膜が厚く導電性が必要な溶接や電気製品のアー
スに問題があり、この問題を改善した1〜3ミクロンの
薄い有機皮膜を被覆した各種めっき鋼板(後処理めっき
鋼板と以下述べる。)が使用されるようになった。後処
理めっき鋼板の品質は有機皮膜の膜厚に対する依存度が
強く耐食性と導電性のバランスの取れた品質が要求され
る。
【0003】これらの後処理めっき鋼板として公開され
た従来技術としては亜鉛めっきの上にクロメートおよび
SiO2 と樹脂からなる皮膜を被覆した鋼板の公開特許
公報昭和57−108292がある。この鋼板は有機樹
脂を用いるため耐熱性や耐摩耗性に限界がある。また、
導電性を上げるため、樹脂膜厚の低くするとそれだけ耐
食性が低下する。したがって、更に導電性が必要とする
部品には樹脂を主成分とする従来技術は限界がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の後処理
鋼板では限界のあった耐食性、耐熱性、導電性および耐
摩耗性に優れた後処理鋼板を提供するものである。本発
明では従来の樹脂皮膜の構成を無機系のセラミックを主
成分とし薄い膜厚で耐食性を確保する思想で開発したも
のである。一般的にセラミックは延性に劣りめっき鋼板
に被覆した場合加工性が劣化する問題があり後処理めっ
き鋼板の皮膜としての適用が難しかった。本発明ではク
ロメート処理しためっき鋼板の表面に特定の成分で限定
した加工密着性の良い薄いセラミックを被覆し、樹脂主
成分の品質限界を越えた後処理鋼板の開発を目的とした
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を有利に解決するものでありその要旨は以下の通りであ
る。
【0006】(1)めっき鋼板の表面に第1層としてC
r換算で5〜100mg/m2 のクロメート処理を行っ
たのち、第2層としてSiO2 /MxOyのモル比が2
以上で1%水溶液のpHが7〜11の皮膜をSiO2
算付着量で0.05〜1.0g/m2 塗布した後到達板
温として80〜300℃に加熱することを特徴とする耐
熱、耐食性に優れたセラミック被覆亜鉛めっき鋼板の製
造方法。
【0007】(2)SiO2 /MxOyのMがアルカリ
金属であることを特徴とする前記(1)項記載の耐熱、
耐食性に優れたセラミック被覆亜鉛めっき鋼板の製造方
法。
【0008】
【作用】本発明の皮膜はめっき/クロメート/セラミッ
クの3層で構成される。
【0009】亜鉛めっき鋼板は電気めっき、溶融めっ
き、蒸着、溶射めっきが本発明に含まれ、めっき種とし
てはZnめっきおよびZn合金めっき、Alめっきおよ
びAl合金めっき鋼板に適用できる。
【0010】クロメートはめっき表面を不働態化し耐食
性を与え、更にオキソ結合によってセラミックを固定す
る役割を果たす。クロメート処理は電解クロメート、エ
ッチングクロメート、塗布型クロメートを適用できるが
本発明では特に水、アルカリに対して難溶性の後水洗型
クロメートが望ましい。具体的にはクロメート後水洗に
よって水溶性のクロムを除去する電解クロメートもしく
はエッチングクロメートが最適である。溶解しやすいク
ロメートはセラミック塗布時にCrイオンがセラミック
液に溶解し外観むらおよび凝集破壊が生じ易く密着加工
性が得られにくいためである。クロメートの付着量はC
rとして5〜100mg/m2 が望ましい。
【0011】図1はめっき量20g/m2 の亜鉛ニッケ
ル合金めっき鋼板をCrO3 /H2SO4 =50/0.
5g/lの水溶液中で陰極電解し、水洗しクロメート被
膜形成させた後、SiO2 として8%の1号水ガラス水
溶液を陽イオン交換樹脂でNa+ を交換してpH=1
0.6(1%液での値)の水溶液を作成し、前記クロメ
ート処理しためっき鋼板にロールコーターでSiO2
して200mg/m2 塗布し、ただちに600℃の炉中
で板温150℃に焼き付け、冷却後乾燥して作成した試
料のCr付着量(横軸)と品質(縦軸)の関係を示した
ものである。
【0012】品質の評価方法と基準は以下の通りであ
る。
【0013】1)耐食性:塩水噴霧試験(JIS−Z−
2371)で5%の白錆が発生した時間を測定し、以下
の基準で評価した。
【0014】72時間(×)200時間(△)500時
間(〇)1000時間(◎) 2)耐熱性:試料を300℃の電気炉中で2時間加熱
し、塩水噴霧試験で評価した。
【0015】3)密着加工性:室温で1T/180°曲
げ、テープ剥離後目視で評価した。
【0016】剥離(×)白化(△)ミクロ割れ少し
(〇)以上なし(◎) 図に示したようにCr付着量が40〜80mg/m2
耐食性、耐熱性および密着加工性いずれも良好な品質を
示した。Cr付着量20mg/m2 以下で耐食性が低下
し、Cr付着量100mg/m2 以上では密着加工性が
低下する。
【0017】セラミック被覆はSiO2 とMxOyで表
す酸化物で構成される被膜である。
【0018】MxOyはNa2 O,K2 O,Li2 O,
23 ,Al23 ,CrO3 ,P25 ,MoO
3 ,MnO2 ,SnO2 から選択したものであり、特に
アルカリ金属酸化物(Na2 O,K2 O,Li2 O)が
最も性能バランスに優れ、他の酸化物に組み合わせて使
用することもできる。
【0019】図2は電解クロメート(Cr付着量40m
g/m2 )とした亜鉛ニッケル合金めっき鋼板に水ガラ
スをイオン交換して塗布し、板温150℃に焼き付けて
得たSiO2 として付着量150mg/m2 の被膜付き
試料のSiO2 /Na2 Oモル比(横軸)と品質(縦
軸)の関係を示したものである。モル比3〜6で良好な
品質が得られた。2モル以下で耐食性、耐熱性が低下
し、モル比1では被膜が溶解しやすく耐食性が得られな
い。モル比8以上では密着性が低下する。従ってモル比
は2以上が必要であり、モル比3〜6が望ましい範囲で
ある。
【0020】図3は電解クロメート処理(Cr付着量4
0mg/m2 )亜鉛ニッケル合金めっき鋼板(めっき量
20g/m2 )にSiO2 /MxOyモル比3〜8のセ
ラミック被膜付き試料を前述の方法で作成し、セラミッ
ク付着量(SiO2 換算、横軸)と品質の関係を示し
た。
【0021】セラミック付着量(SiO2 換算)0.2
〜0.5g/m2 の範囲で良好な性能を示した。SiO
2 換算0.1g/m2 以下では耐食性、耐熱性が低下す
る。SiO2 換算0.1g/m2 超では密着加工性が低
下する。
【0022】表1はエッチングクロメート(Cr付着量
50mg/m2 )した電気亜鉛めっき鋼板(めっき量4
0g/m2 )にSiO2 /MxOyモル比が3のアルカ
リ金属(Li2 O,K2 O,Na2 O)セラミックをS
iO2 換算0.2g/m2 被覆した試料を評価したもの
である。塩水噴霧試験は5%白錆発生までの時間{72
時間(×)150時間(△)200時間(〇)300時
間(◎)}で評価した。全試料が良好な耐食性、耐熱
性、密着加工性を示した。
【0023】
【表1】
【0024】セラミック被覆によって優れた耐食性が得
られる理由はセラミックによる水および腐食イオン因子
遮断効果とめっき金属が不働態するpH環境を保つため
である。即ち、亜鉛はpH7〜11,Alは4〜10で
不働態化する。本発明のセラミックの水溶液のpHは7
〜11が望ましい。Fig.4はエッチングクロメート
(Cr付着量50mg/m2 )した電気亜鉛めっき鋼板
めっき量(40g/m2 )にSiO2 /Na2 Oモル比
を変化させて得たpHの異なる水溶液塗布し板温250
℃に焼き付けSiO2 換算付着量0.2g/m2 を被覆
した試料の性能を評価したものである。横軸は1%水溶
液のpH縦軸は品質である。塩水噴霧試験評点は5%白
錆発生までの時間{72時間(×)150時間(△)2
00時間(〇)300時間(◎)}で評価した。耐熱
性、密着加工性は前述の方法で評価した。pH8付近か
ら密着性が低下し、pH7で剥離する。耐食性はpH1
3で白錆が短時間で発生する。pH範囲9〜11で得ら
れた試料が良好な耐食性、耐熱性、密着加工性を示し
た。
【0025】表2はクロム酸/りん酸=10/10g/
lの水溶液を塗布し、70℃に乾燥した塗布クロメート
(Cr付着量15mg/m2 )した5%Al−Zn合金
めっき鋼板(めっき量45g/m2 )にSiO2 /Na
2 Oモル比が2の水溶液に表中に示したNa2 O以外の
MxOyを加えトータルのSiO2 /MxOy比を3と
した水溶液(1%液pH)をSiO2 付着量として0.
2g/m2 塗布し板温150℃に焼き付け冷却した試料
の性能試験結果である。
【0026】P25 ,B23 ,Li2 O,MoO3
は良好な結果を示した。Al23は耐食性、密着加工
性でやや低下した。
【0027】セラミックの被覆方法はロールコーター
(ナチュラル、リバース)、絞りロール、エアーナイ
フ、浸漬、ミストによって塗布し、加熱炉、熱風炉、赤
外線焼付炉、誘導加熱等で板温として80〜300℃に
焼き付ける。純亜鉛めっきの場合300℃以上では亜鉛
が合金化するため250℃以下が望ましい。80℃未満
ではセラミック被膜の耐水性が不十分で水冷時に劣化し
やすい。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明により、耐食性、耐熱性、密着加
工性に優れた安価な表面処理鋼板を提供することができ
る。また、不溶性のクロメートとセラミック被膜に実質
的にクロムの溶解がなくセラミック自身も無害であり、
環境にやさしい鋼板である。また、膜厚が薄く電導性に
も優れている。耐熱性のみならずセラミックの特徴であ
る耐摩耗性、耐薬品性および無色透明な被膜から、高級
感の外観が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCr付着量の最適範囲を示した図。
【図2】好ましいSiO2 /MxOy比を示した図。
【図3】本発明のセラミックの付着量と品質の関係図。
【図4】本発明のセラミック水溶液のpHと品質の関係
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村義孝 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 28/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき鋼板の表面に第1層としてCr換
    算で5〜100mg/m2 のクロメート処理を行ったの
    ち、第2層としてSiO2 /MxOyのモル比が2以上
    で1%水溶液のpHが7〜11の皮膜をSiO2 換算付
    着量で0.05〜1.0g/m2 塗布した後、到達板温
    として80〜300℃に加熱することを特徴とする耐
    熱、耐食性に優れたセラミック被覆亜鉛めっき鋼板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 SiO2 /MxOyのMがアルカリ金属
    であることを特徴とする請求項1記載の耐熱、耐食性に
    優れたセラミック被覆亜鉛めっき鋼板の製造方法。
JP4331774A 1992-12-11 1992-12-11 耐熱、耐食性に優れたセラミック被覆めっき鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JP2974524B2 (ja)

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