JP3112431B2 - 表面処理鋼板 - Google Patents

表面処理鋼板

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JP3112431B2 JP09083777A JP8377797A JP3112431B2 JP 3112431 B2 JP3112431 B2 JP 3112431B2 JP 09083777 A JP09083777 A JP 09083777A JP 8377797 A JP8377797 A JP 8377797A JP 3112431 B2 JP3112431 B2 JP 3112431B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20Use of solutions containing silanes

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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、表面処理鋼板に
関し、特に、クロメート処理した亜鉛系めっき鋼板とそ
のめっき鋼板表面に被覆する樹脂層との密着性を向上し
得るのに有用な技術について提案する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛系めっき鋼板の表面に樹脂を被覆す
る場合、その樹脂被覆鋼板には、被覆後の平板状態での
該めっき鋼板と樹脂層との良好な密着性はもとより、加
工した後の変形状態での該めっき鋼板と樹脂層との良好
な密着性(加工密着性)も要求される。そのため、該め
っき鋼板と樹脂層との密着性を向上させるためには、素
地鋼板の亜鉛めっき表面には燐酸塩処理またはクロメー
ト処理を行うのが普通である。
【0003】燐酸塩処理の場合、得られる燐酸塩皮膜は
素地鋼板や被覆する樹脂層との密着性に優れるという特
徴がある。しかしながら、その燐酸塩皮膜は、結晶質で
あるために加工性が悪く、0−T曲げ等の厳しい加工条
件下では皮膜内での破壊が生じる。その結果、燐酸塩処
理を経て樹脂層を被覆した表面処理鋼板は、加工後に樹
脂層が素地鋼板から剥離するという問題があった。すな
わち、燐酸塩処理を経て得られる表面処理鋼板は加工密
着性が悪い。
【0004】一方、クロメート処理の場合、得られるク
ロメート皮膜は、非晶質であり、一般的には燐酸塩処理
皮膜に比べて加工性に優れる。しかしながら、素地鋼板
に被覆する接着剤や樹脂層の硬さ、あるいは表面処理鋼
板の加工条件によっては、加工後に樹脂層が素地鋼板か
ら剥離する場合があった。この場合の剥離は、クロメー
ト皮膜と接着剤や樹脂層との密着性不良、クロメート皮
膜の脆性破壊、クロメート皮膜と素地鋼板との密着性不
良により生じることが知られている。すなわち、クロメ
ート処理を経て樹脂層を被覆した表面処理鋼板は、最も
強度の弱いところで破壊ないし剥離が生じることから、
加工密着性が必ずしも十分であるとは言えない。したが
って、このクロメート皮膜については、その皮膜自体の
強度、その皮膜と素地鋼板あるいは接着剤や樹脂層との
密着性をそれぞれ向上させ、それらのバランスをとるこ
とが最も重要である。
【0005】これに対し従来、クロメート処理皮膜の密
着性を改善できる技術として、特開平1−56878 号公報
では、クロメート処理液中に、ケイフッ化物およびシラ
ンカップリング剤を添加する方法が提案されている。し
かしながら、この提案にかかる技術では、燐酸亜鉛処理
皮膜と同等の密着性が得られるとしているが、加工密着
性の向上については考慮されていない。
【0006】また、クロメート処理液中にアクリルエマ
ルジョンを添加することにより、クロメート皮膜の加工
性を向上させたものが商品化されている。しかしなが
ら、このクロメート皮膜は、固い接着剤や樹脂層との密
着性、あるいは厳しい加工条件にて加工した後の密着性
が不十分であった。
【0007】さらに、クロメート処理前に、酸あるいは
アルカリで素地鋼板の表面を前処理し、素地鋼板とクロ
メート皮膜との密着性を向上させることにより、樹脂被
覆表面処理鋼板の加工密着性を向上させる方法もあり、
実ラインで多用されている。しかしながら、この方法
は、前処理のための設備が必要となるうえにコストが高
くなるという欠点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明の主たる目的
は、樹脂被覆後の加工密着性を向上し得る、接着剤や樹
脂層との密着性およびクロメート皮膜自体の強度に優れ
るクロメート被覆表面処理鋼板を提供することにある。
この発明の他の目的は、加工密着性に優れる樹脂被覆表
面処理鋼板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上述した目
的を実現するために、クロメート皮膜の構造と密着性の
関係に着目し鋭意研究を行った。その結果、クロメート
皮膜に気相シリカとシランカップリング剤を含有させる
ことで、クロメート処理を経て、さらに接着剤を介して
樹脂層を被覆した表面処理鋼板の加工密着性が顕著に向
上し得ることを見出し、本発明に想到した。
【0010】即ち、樹脂被覆後の加工密着性を向上し得
る、接着剤や樹脂層との密着性およびクロメート皮膜自
体の強度に優れるクロメート被覆表面処理鋼板として、
この発明は、亜鉛系めっき鋼板の表面にクロメート皮膜
を有するクロメート被覆表面処理鋼板であって、前記ク
ロメート被膜の表面に、接着剤を介して被覆した樹脂層
を有し、前記クロメート皮膜は、3価クロム量/全クロ
ム量の重量比で0.2 〜0.5 の3価クロム、SiO/全ク
ロムの重量比が 1.0〜2.0 の気相シリカおよびシランカ
ップリング剤/全クロムのモル比が1×10−2〜5×10
−2のシランカップリング剤からなり、全クロムの付着
量で片面あたり10〜60 mg/mであることを特徴とする
クロメート被覆表面処理鋼板を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明にかかる表面処理鋼板
は、気相シリカとシランカップリング剤を含むクロメー
ト皮膜を有し、接着剤や樹脂層とクロメート皮膜との密
着性、めっき鋼板素地とクロメート皮膜との密着性、お
よびクロメート皮膜自体の強度に優れる点に特徴があ
る。
【0012】以下に、この発明における各構成について
詳述する。この発明において、亜鉛系めっき鋼板は、電
気めっき、溶融めっき、蒸着めっきなどのめっき手段に
よって限定されず、亜鉛、または亜鉛−ニッケル、亜鉛
−鉄、亜鉛−アルミニウム、亜鉛−クロム等の2元合
金、さらには亜鉛−ニツケル−コバルト、亜鉛−アルミ
ニウム−クロム等の多元合金などを含む亜鉛系めっき等
の鋼板が好適である。この亜鉛系めっき鋼板のめっき付
着量は、特に限定しないが、ピンホールのない量として
10g/m2以上が好ましい。また、めっきを施す前に鋼板
の前処理として電解脱脂や酸洗等を行っても良い。
【0013】この発明において、クロメート皮膜中の3
価クロムは、その含有量を3価クロム量/全クロム量の
重量比で 0.2〜0.5 とする。この理由は、 0.2未満の含
有量では、クロメート皮膜の密着性に寄与する3価クロ
ムが少なくなり、樹脂被覆後の平板状態での密着性およ
び加工密着性が小さい。一方、0.5 を超える含有量で
は、クロメート皮膜の密着性には有利であるが、処理液
の寿命が短くなり、経済性に劣るからである。このよう
な3価クロム量の調整は、純水に無水クロム酸 (CrO3)
を溶解させた水溶液を、メタノールやエタノール、プロ
パノール等の1価アルコール、蓚酸等のカルボン酸など
で部分還元することによって行う。
【0014】この発明において、クロメート皮膜中の気
相シリカは、有機シリカ化合物を気相で熱分解を行って
製造されるシリカ粒子の総称である。例えば、揮発性シ
ラン化合物の酸水素炎中における加水分解により製造さ
れる極めて微細な二酸化ケイ素がある。具体的には、日
本アエロジル社製のアエロジル200 、アエロジル130、
アエロジル380 、アエロジルOX50などがある。
【0015】このクロメート皮膜中の気相シリカは、そ
の含有量をSiO2/Crの重量比で 1.0〜2.0 とする。この
理由は、1.0 未満の含有量では樹脂被覆後の平板状態で
の密着性および加工密着性が不十分であり、一方、2.0
を超える含有量では加工密着性が低下するからである。
【0016】この発明において、クロメート皮膜中のシ
ランカップリング剤は、その含有量をシランカップリン
グ剤/全クロムのモル比で1×10-2〜5×10-2とする。
この理由は、1×10-2未満の含有量では加工密着性が不
十分であり、一方、5×10-2を超える含有量ではその添
加効果が飽和するからである。このシランカップリング
剤には、アミノシラン、エポキシシラン、アミドシラ
ン、アジドシラン、アクリルシラン等があり、特に、エ
ポキシ系シランカップリング剤が好ましい。
【0017】こうして3価クロム量を所定の範囲に調整
し、所定量の気相シリカおよびシランカップリング剤を
含有してなるクロメート処理液を、亜鉛系めっき鋼板の
表面に塗布焼付けることにより、この発明にかかるクロ
メート被覆表面処理鋼板が得られる。このときのクロメ
ート処理の方法および条件は特に限定しないが、クロメ
ート処理皮膜の焼付温度は60〜150 ℃とすることが好ま
しい。
【0018】この発明において、クロメート皮膜の付着
量は、全クロムの付着量で片面あたり10〜60mg/m2であ
る。この理由は、10mg/m2未満の付着量では、樹脂被覆
後の平板状態での密着性および加工密着性が低下するこ
とがあり、一方、60mg/m2を超える付着量では、被覆後
の平板状態での密着性は良好であるが、特に気相シリカ
含有量が多い時の加工密着性が低下するからである。
【0019】この発明において、接着剤の種類は特に限
定されないが、例えば、アクリル系、ポリエステル系の
接着剤等を用いることができる。また、接着剤の塗布方
法も特に限定されず、ロール、スプレーなどで塗布する
ことができる。
【0020】この発明において、被覆樹脂の種類は特に
限定されないが、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエステ
ル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を用いることがで
きる。また、樹脂層の形成方法は特に限定されず、シー
ト状の樹脂を熱圧着させたり、樹脂溶液や樹脂エマルジ
ョン等をロールやスプレーなどで塗布することができ
る。
【0021】
【実施例】
(実施例1〜6, 比較例1〜6)電気亜鉛めっきしため
っき鋼板 (めっき付着量20g/m2) の表面に、3価クロ
ム量、気相シリカ量、シランカップリング剤量を変化さ
せたクロメート処理液をローラーで塗布し、到達板温80
℃で乾燥した。このとき、シランカップリング剤として
はエポキシシランであるγ−グリシドキシプロピルメチ
ルジエトキシシランを、また、気相シリカとしては日本
アエロジル社製アエロジル200 を用いた。次に、クロメ
ート処理した亜鉛めっき鋼板の表面に、接着剤を約2μ
m厚になるように塗布した。このときの接着剤としては
アクリル系のものを用いた。最後に、表面温度が 210〜
230 ℃になるまで昇温した後、厚み約150 μmの塩化ビ
ニルシートをロールで圧着して樹脂層を被覆し、その
後、ただちに水冷し、サンプルを得た。
【0022】こうして得たサンプルから、20mm幅の試験
片を剪断し、樹脂被覆後の平板状態での密着性はそのま
まの試験片を用い、加工密着性は25%延伸後の試験片を
用いて、それぞれの剥離強度を測定した。その結果を表
1に示す。
【0023】(実施例7〜12、比較例7〜13)3価クロ
ム量、気相シリカ量、シランカップリング剤量およびク
ロメート皮膜の厚みを表2に示すとおりに変化させたこ
と以外は、実施例1と同じ方法でクロメート処理を行っ
た。次に、接着剤としてポリエステル系、樹脂層として
塩化ビニル樹脂を用いたこと以外は、実施例1と同じ方
法でサンプルを製作し、実施例1と同じ方法で剥離強度
を測定した。その結果を表2に示す。
【0024】(実施例13〜18、比較例14〜19)3価クロ
ム量、気相シリカ量、シランカップリング剤量およびク
ロメート皮膜の厚みを表3に示すとおりに変化させたこ
と以外は、実施例1と同じ方法でクロメート処理を行っ
た。次に、接着剤としてポリエステル系、樹脂層として
ポリエステル樹脂を用いたこと以外は、実施例1同じ方
法でサンプルを製作し、実施例1と同じ方法で剥離強度
を測定した。その結果を表3に示す。
【0025】(実施例19、20、比較例20)3価クロム
量、気相シリカ量、シランカップリング剤量およびクロ
メート皮膜の厚みを表4に示すとおりに変化させたこと
以外は、実施例1と同じ方法でクロメート処理を行っ
た。なおシランカップリング剤としてγ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシランを用いた。次に、接着剤
としてアクリル系、樹脂層として塩化ビニル樹脂を用い
たこと以外は、実施例1と同じ方法でサンプルを製作
し、実施例1と同じ方法で剥離強度を測定した。その結
果を表4に示す。
【0026】なお、本発明の実施例で用いたアクリル系
接着剤層はポリエステル系接着剤層よりも硬いものであ
った。
【0027】表1〜4に示す結果から明らかなように、
この発明にかかるクロメート被覆表面処理鋼板を用いれ
ば、樹脂被覆表面処理鋼板の密着性、特に加工密着性の
向上が顕著であることがわかった。この理由は、接着剤
やめっき鋼板素地とクロメート皮膜との密着性の向上お
よびクロメート皮膜の凝集力の向上による相乗効果の
他、用いた接着剤の硬度が高いときに効果が顕著である
ことから、特にシランカップリング剤の添加によってク
ロメート皮膜の柔軟性が向上したためと推定できる。
【0028】
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、クロメート皮膜中
に、所定量の3価クロム、気相シリカおよびシランカッ
プリング剤を含有する、この発明のクロメート被覆表面
処理鋼板は、接着剤や樹脂層との密着性等に優れるの
で、樹脂被覆後の密着性、特に加工密着性を向上し得
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−57447(JP,A) 特開 昭62−268636(JP,A) 特開 平2−145774(JP,A) 特開 平4−147981(JP,A) 特開 平3−234527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 22/00 - 22/86

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛系めっき鋼板の表面にクロメート皮
    膜を有するクロメート被覆表面処理鋼板であって、前記
    クロメート被膜の表面に、接着剤を介して被覆した樹脂
    層を有し、前記クロメート皮膜は、3価クロム量/全ク
    ロム量の重量比で0.2 〜0.5 の3価クロム、SiO/全
    クロムの重量比で 1.0〜2.0 の気相シリカおよびシラン
    カップリング剤/全クロムのモル比で1×10−2〜5×
    10−2のシランカップリング剤を含み、全クロムの付着
    量で片面あたり10〜60 mg/mであることを特徴とする
    クロメート被覆表面処理鋼板。
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