JP3081106B2 - 光沢性と加工耐食性に優れた透明樹脂被覆めっき鋼板 - Google Patents

光沢性と加工耐食性に優れた透明樹脂被覆めっき鋼板

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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、金属クロムの光沢性と
加工耐食性に優れた透明樹脂被覆めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】金属クロムの被膜はその優れた光沢性の
ため屋内裸用途に数多く使用されているが、加工後めっ
きされる装飾クロムめっき品とステンレス鋼板が主で、
プレめっきのクロムめっき鋼板はほとんど見受けられな
い。これはクロムめっき被膜は下地に銅めっきやニッケ
ルめっきを施すことにより硬質で光沢性、耐傷付性や耐
食性に優れた被膜が得られるが、加工耐食性に劣るため
めっき後成形されるプレめっき鋼板に適さないからであ
る。
【0003】この欠点である加工耐食性を向上させるた
めに、めっきと熱拡散とを組み合わせた公開特許が、種
々開示されている。例えば、(1)特開昭61ー766
60は鋼板表面にニッケルで2〜10μmの厚さに被覆
した後、クロムを1〜10μmの厚さにめっきした鋼板
を800〜1200℃の温度で熱処理することにより耐
食性の優れた鋼板を得ている。また、(2)特開昭61
−79758では真空槽内でニッケルとクロムを続けて
蒸着、またはスパッタリング方法で、例えば厚さ10μ
mのニッケル層と厚さ23μmのクロム層を付着させた
後、更に合金化処理炉にてニッケルとクロムを地鉄に拡
散させて、Ni−Cr合金層を形成させた部分にステン
レスに劣らない光沢度のものを得ている。しかし、
(1)の方法の如く表面がクロムめっき層である鋼板を
一般的な保護ガス中で拡散処理した場合、Crの酸素親
和力が大きいためCrの酸化を抑止することは困難で変
色する。したがってこの酸化被膜を除去する必要があ
る。またいずれの方法もクロム厚さが2μm以上付着さ
せており、ストリップのめっきとしては長いめっき槽を
要し経済的でないという欠点を有している。
【0004】また、(3)特開平5−294911では
ニッケルめっき後、熱拡散しさらに光沢ニッケルと光沢
クロムの2層めっきを行うことにより光沢性と耐食性に
優れたクロムめっき鋼板を得ている。この方法はめっき
被膜量は少なく安価であるが、板厚が厚く加工歪みが大
きい用途には加工耐食性が低下するため、結果的に板厚
が薄い鋼板に較べ厚い鋼板は拡散前のニッケルを多く付
着させねばならず経済的でないという欠点を有してい
る。
【0005】さらに亜鉛系を主にめっき鋼板やステンレ
ス鋼板に樹脂コーティングする公開特許も種々開示され
ている。例えば(4)特開昭63−162886ではめ
っき鋼板または冷延鋼板上にクロメート被膜を有しさら
にその表層にカルボキシル化ポリオレフィン系樹脂、液
体エポキシ樹脂とフッ素樹脂を含有する有機複合樹脂ま
たはこれらの樹脂にシリカを含有した有機複合樹脂を被
覆させた耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食性、耐
指紋性に優れた表面処理鋼板が、また(5)特開昭63
−72379ではステンレス鋼材の表面に透明な樹脂層
を設けた後、さらに該樹脂表面に親水性モノマー層を設
けて、放射線同時照射法によりグラフト重合させること
を特徴とする指紋付着防止性に優れた表面処理ステンレ
ス鋼材の製造方法が開示されている。
【0006】しかし、これらの方法はいずれも苛酷な腐
食環境下で使用される用途用に開発されたもので、前者
は亜鉛系めっき鋼板を原板としCr換算で付着量5〜2
00mg/m2のクロメート被膜層を形成し耐食性を向
上させているが、このクロメート被膜にはCr6+が含有
しているため黄色で透明性を確保できない欠点を有す
る。また、後者は使用原板がステンレスであり、かつ、
樹脂被膜層およびその処理のためのコストが高価であ
り、これらの方法は経済的でないという欠点を有してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は安価で光沢ク
ロムの光沢性を有する加工耐食性に優れた透明樹脂被覆
めっき鋼板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
原板の粗度、光沢ニッケルめっき、光沢クロムめっきお
よび透明樹脂被膜条件が意匠性に及ぼす影響について種
々研究した結果、原板粗さは光沢性のためには小さいほ
ど好ましいが、コイル搬送時の表面への疵付き性や生産
性の点で不経済となるため、原板に直接クロムめっきを
施す場合は原板表面の中心線平均粗さを0.1μm以下
かつ最大粗さを1μm以下とし、またさらに光沢の優れ
た表面にするため、ニッケルとクロムの2層めっきを施
す場合は原板の中心線平均粗さ0.2μm以下である低
炭素鋼板を使用する。上述のめっき原板を使用し直接ま
たは下地として厚さ1〜3μmの光沢ニッケルを介して
金属Cr量で50〜300mg/m2の光沢クロムめっ
きを行い、さらに上層にクロメート処理を施すことな
く、直接熱硬化性を有するポリウレタンなどの透明樹脂
を、またはさらに耐食性の優れた被膜を得るために、こ
の透明樹脂に乾燥後の被膜重量比で5〜30wt%のコ
ロイダルシリカを混入させた有機無機混合の透明樹脂を
乾燥後被膜厚さで1〜10μmに塗布し約240℃で焼
き付けることにより密着性の良い金属クロムの光沢を有
し、加工耐食性に優れた安価な透明樹脂被覆めっき鋼板
が得られることを見いだした。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。
【0010】本発明において使用される原板は一般に使
用されている低炭素鋼で焼鈍・調質圧延を行ったフルフ
ィニッシュ仕上げの板厚0.1〜1.5mm、中心線平
均粗さ0.1μmかつ最大粗さが1μm以下または中心
線平均粗さ0.2μm以下の冷延鋼板である。原板板厚
は厚いほど折曲げ加工時の部分的な加工歪みに伴う光沢
や耐食性の劣化が大きいので1.5mm以下、好ましく
は1.0mm以下である。また、原板の表面粗度は製品
の意匠性に大きな影響を与えるが、特に下地に光沢ニッ
ケルを施さない場合、光沢クロムめっきによる光沢性向
上に効果がある中心線平均粗さで0.1μm以下かつ最
大粗さが1μm以下が好ましい。下地めっきとして光沢
ニッケルを施す場合は原板の中心線平均粗さが0.2μ
m以下とするが、より好ましくは中心線平均粗さ0.1
μm以下の冷延鋼板である。
【0011】図1は低炭素鋼板上に、厚さ1μmの光沢
ニッケルめっきをした時の表面光沢に及ぼすめっき原板
粗度の影響を記したものである。光沢度は日本電色
(株)製光沢計“VG−2PD”(反射角度:20゜)
で測定した値であるが原板の平均粗さが0.2μmを越
えるとめっき後の光沢度が急激に低下した。原板粗さは
光沢性のためには小さいほど好ましいが、0.03μm
以下であるとコイル搬送時の表面への疵付き性や生産性
の点で不経済である。また0.2μm以上であると後工
程の光沢ニッケルめっきを行っても目的とする光沢性の
ある鋼板が得られない。従って原板の中心線平均粗さは
0.2μm以下、好ましくはニッケルめっきを施さない
めっき原板と同じく0.10μm以下のものが推奨され
る。
【0012】下地として光沢ニッケルめっきを施す場合
は一般的なワット浴やスルファミン酸浴、その他いずれ
の光沢ニッケルめっき浴を用いてもよいが、厚さ1〜3
μmめっきする。光沢ニッケルめっきのめっき厚が光沢
に及ぼす影響は添加する光沢剤の種類と量により異なる
が一般的に1μm以下であると所定の光沢が得られな
い。また3μm以上付着させてもその効果は飽和し不経
済であるので1〜3μmの範囲とする。
【0013】光沢のあるめっき原板または下地として光
沢ニッケルめっきしためっき鋼板の片面または両面に電
解クロムめっきを施すが、表1の原板サンプルNo.2
をめっき原板とした場合のクロムめっき量が光沢に及ぼ
す影響を図2に示す。クロムめっき量は50〜300m
g/m2が好ましい。50mg/m2以下では光沢クロム
としての光沢性が確保できず、また300mg/m2
上ではストリップ状でのめっきとして生産性が低下し経
済的でないからである。より好ましくは光沢があり、か
つ経済的な100〜200mg/m2である。この光沢
クロムめっき条件については特に規定されるものでな
く、一般に用いられているTFS(ティンフリースチー
ル)用のめっき浴やサージェント浴を用いることができ
る。クロムオキサイドはクロムの酸素親和力が強いため
必然的に生成し、この被膜は耐食性向上に寄与するが過
剰であると光沢を劣化させるので30mg/m2以下、
好ましくは20mg/m2以下である。
【0014】上述の表面処理した鋼板を一般的に用いら
れるクロメート処理やリン酸処理を施すことなく、乾燥
後透明で熱硬化の性質を有する水系エマルジョンや溶剤
系のポリウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリエステ
ル樹脂系、アクリル樹脂系およびフッ素樹脂系の1種以
上を混合した樹脂、またはこの樹脂に対して乾燥後の被
膜重量比で1〜30wt%のコロイダルシリカを混入さ
せた有機無機混合樹脂を乾燥後被膜厚さで1〜10μm
に塗布する。さらに、この塗布した鋼板を150〜30
0℃で焼付け、乾燥し被膜を形成させる。
【0015】コロイダルシリカ添加量の増加につれて被
膜は若干硬化する。また、適当量の添加により耐食性が
向上するが逆に過剰になると加工部の耐食性は劣化する
ので乾燥被膜中におけるこのコロイダルシリカの量は、
樹脂に対する重量含有率として30%以下、好ましくは
5〜20%である。
【0016】乾燥後の被膜厚さを規定した理由は1μm
以下であると干渉色を生じ外観上好ましくない。また1
0μm以上は塗布しても耐食性向上に寄与せず、経済的
でないからである。塗布後の焼付け温度と時間は樹脂の
種類などにより異なり必ずしも一様でなく、被膜の密着
性を考慮して設定される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
【0018】実施例1 表1に示す表面粗度が異なる2種類の板厚0.4mmの
低炭素鋼板を供試材としてアルカリ脱脂及び硫酸酸洗に
よる清浄化処理と活性化処理を施した後、下記低濃度の
クロムめっき浴にて100〜200mg/m2の光沢ク
ロムめっきを行い、さらにポリウレタン樹脂またはアク
リル樹脂を厚さ1〜10μm塗布した後、板温を200
〜240℃に加熱し、樹脂被膜を形成させた。焼付け温
度が200℃以下では塗膜密着性が劣った。樹脂被覆め
っき鋼板の特性評価は光沢度と塩水噴霧試験で評価し
た。その結果を表2に示す。乾燥後塗膜厚さ1μm以下
では干渉色が発生したが色調がステンレスに類似し、光
沢性と加工耐食性に優れた樹脂被覆めっき鋼板が得られ
た。比較例10はめっき原板にクロムめっきを施すことな
く、直接透明樹脂を被覆したもの、また比較例11は原板
表面の最大粗さが規定した値より高い鋼板をめっき原板
として使用したものでいずれも光沢度が劣った。比較例
12は樹脂の塗膜が薄いため光沢度は良いが、干渉色が生
じた。また比較例13はクロムめっきのみで、透明樹脂を
被覆しないもので加工部の耐食性が良くないという問題
があった。
【0019】 供試材 *1:C方向;圧延方向に対し90度方向
【0020】クロムめっき条件 めっき浴組成 無水クロム酸 :100g/l 硫酸 :0.4g/l ホウフッカ水素酸:0.4g/l 電解条件 PH :0.1 温度 :50℃ 電流密度:60A/dm2
【0021】使用樹脂: 1)東亞合成(株)製 ポリウレタン系エマルジョン樹
脂(水系) UEZー115;固形分32% 2)三井東圧(株)製 アクリル系エマルジョン樹脂
(水系) アルマテックス E208;固形分45%
【0022】使用コロイダルシリカ: 1)触媒化成工業(株)製 カタロイド SI−30 粒子径:10〜14nm、固形分30%
【0023】光沢度評価方法:日本電色(株)製 光
沢計“VG−2PD”(反射角度:20゜)で測定し、
結果を「◎」「○」「△」「×」で表示した。その意味
するところは下記に準じた。 「◎」:光沢度が1001以上 「○」:光沢度が 701〜1000 「△」:光沢度が 500〜 700 「×」:光沢度が 500未満
【0024】耐食性評価方法 樹脂を塗布(一部はクロムめっきのみ)した鋼板を大き
さ10x120cmに切断し、その平板部の状態と内側
曲げ半径1mmで90度折曲げ加工した2種類のサンプ
ルを塩水噴霧試験(JIS Z2371)に供した。評
価はこの平板部と90度折曲げ加工部について塩水噴霧
24時間後の赤錆発生面積比を測定し、結果を「◎」
「○」「△」「×」で表示した。その意味するところは
下記に準じた。 「◎」:0 〜0.02%未満[耐食性;優] 「○」:0.02〜0.05%未満 「△」:0.05〜0.1%未満 「×」:0.1%以上 [耐食性;劣]
【0025】 *1:C方向;圧延方向に対し90度方向
【0026】実施例2 表3に示す4種類の低炭素鋼板を供試材としてアルカリ
脱脂および硫酸酸洗による清浄化処理と活性化処理を施
した後、下記ワット浴にて1.5μmの光沢ニッケルめ
っきを行い、さらに乾燥することなく実施例1で記した
条件で付着量100〜200mg/m2の光沢クロムめ
っきを行った。このめっき鋼板に水系または溶剤系エマ
ルジョンのポリウレタン樹脂を乾燥後塗膜厚さ1〜10
μmに塗布した後、220〜240℃に加熱、乾燥し樹
脂被膜を形成させた。樹脂被覆めっき鋼板の特性評価は
光沢度と塩水噴霧試験で評価し、その結果を表4に示
す。めっき原板の板厚が厚いほど90度折曲げ加工部の
耐食性は劣化する傾向が認められた。比較例9は光沢ニ
ッケルと光沢クロムは発明例と同様に実施したが透明樹
脂被覆をしていないめっき鋼板である。また、比較例10
と11は3μmの無光沢ニッケルめっき後、非酸化性雰囲
気中で550℃で5時間熱拡散し、さらに発明例と同じ
く1.5μmの光沢ニッケルめっきと付着量100mg
/m2の光沢クロムめっきを施しためっき熱拡散処理鋼
板である。
【0027】 供試材 *1:C方向;圧延方向に対し90度方向
【0028】光沢ニッケルめっき条件 ワット浴組成 硫酸ニッケル:240 g/l 塩化ニッケル : 45 g/l ほう酸 : 30 g/l 光沢剤 : 添加 電解条件 PH :4.3 温度 :50℃ 電流密度:6 A/dm2
【0029】使用樹脂 1)東亞合成(株)製 ポリウレタン系エマルジョン樹
脂(水系) UEZー115;固形分32% 2)三井東圧(株)製 ポリウレタン系エマルジョン樹
脂(溶剤系) オレスター NL2450H30;固形分30%
【0030】使用コロイダルシリカ: 1)触媒化成工業(株)製 カタロイド SI−30
(水系) 粒子径:10〜14nm、固形分30% 2)日産化学(株)製 スノーテックス(溶剤系) 粒子径:10〜20nm、固形分31%
【0031】評価方法 光沢度および耐食性の評価方法については実施例1に準
じた。
【0032】 *1:C方向;圧延方向に対し90度方向
【0033】
【発明の効果】原板表面の粗さを規定した低炭素鋼板の
表面に直接、または下地として光沢ニッケルめっきを施
した表面に光沢クロムと透明樹脂を被覆した鋼板は安価
で光沢性に優れ、屋内裸用鋼板として用いることができ
る。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】光沢ニッケルめっき後の光沢に及ぼすめっき原
板の中心線平均粗さの影響を示す図面である。
【図2】表面光沢に及ぼす光沢クロムめっき厚さの影響
を示す図面である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき原板表面の平均粗さが0.1μm
    以下でありかつ最大表面粗さが1μm以下である低炭素
    鋼板の表面に、金属Cr量で50〜300mg/m2
    金属光沢を有するクロムめっき層を施し、さらにそのめ
    っき表面の片面又は両面に透明樹脂を乾燥後被膜厚さ1
    〜10μmに塗布した、光沢性と加工耐食性に優れた透
    明樹脂被覆めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1の透明樹脂において、固形分の
    重量比で5〜30wt%のコロイダルシリカを混入させ
    た有機無機混合樹脂として、乾燥後被膜厚さ1〜10μ
    mに塗布した光沢性と加工耐食性に優れた透明樹脂被覆
    めっき鋼板。
  3. 【請求項3】 めっき原板の平均粗さが0.2μm以下
    である低炭素鋼板の表面に光沢ニッケルめっきとそのニ
    ッケルめっき表面の片面もしくは両面に金属Cr量で5
    0mg〜300mg/m2の金属光沢を有するクロムめ
    っき層、さらにそのクロムめっき表面の片面もしくは両
    面に透明樹脂を乾燥後被膜厚さ1〜10μmに塗布した
    光沢性と加工耐食性に優れた透明樹脂被覆めっき鋼板。
  4. 【請求項4】 請求項3の透明樹脂において、固形分の
    重量比で5〜30wt%のコロイダルシリカを混入させ
    た有機無機混合樹脂として乾燥後被膜厚さ1〜10μm
    に塗布した光沢性と加工耐食性に優れた透明樹脂被覆め
    っき鋼板。
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