JP3221299B2 - 色調安定性に優れたクロメート処理亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

色調安定性に優れたクロメート処理亜鉛めっき鋼板

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JP3221299B2 JP27243095A JP27243095A JP3221299B2 JP 3221299 B2 JP3221299 B2 JP 3221299B2 JP 27243095 A JP27243095 A JP 27243095A JP 27243095 A JP27243095 A JP 27243095A JP 3221299 B2 JP3221299 B2 JP 3221299B2
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    • 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、色調安定性に優れ
たクロメート処理亜鉛めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】錆対策や腐食対策として、家電製品やO
A機器等の用途で亜鉛めっき鋼板の使用が増大してい
る。これらの用途に使用される場合、塗装して使用され
る場合もあるが、コストダウンを図るため、塗装工程を
省略して無塗装で使用される場合が増大している。無塗
装で使用される場合、耐食性の点から、クロメート処理
された亜鉛めっき鋼板が使用されている。クロメート処
理された亜鉛めっき鋼板は、クロム付着量が変化すると
その色調が変わるという問題がある。裸使用される場
合、色調のバラツキは少ない方が好ましいため、クロメ
ート処理亜鉛めっき鋼板の色調を安定化するための検討
がなされている。
【0003】例えば、特開平1−149973号公報に
は、クロメート処理された直後の亜鉛めっき鋼板の色調
を測定し、色調測定値と色調設定値の差に基づいて、ク
ロメート処理液中のCr6+とCr3+の比率を調整するこ
とによりクロメート処理めっき鋼板の黄色度(b値)の
変動を改善することが記載されている。また、特開平5
−302178号公報には、電気亜鉛めっき鋼板の表面
上に、高さ50〜500nmの微細凸部を1×109
1×1012個/m2 有するクロメート処理層を、クロム
換算で40〜150mg/m2 被覆することにより、色
調を安定化することが記載されている。
【0004】近年、前記したような用途において、より
優れた耐食性が要求されるようになり、前記したクロメ
ート処理亜鉛めっき鋼板では、耐食性が不十分となっ
た。耐食性をさらに向上するために、クロメート処理を
施した後、更に有機樹脂皮膜を形成したクロメート処理
亜鉛めっき鋼板やクロメート処理液に樹脂を配合した樹
脂クロメート処理亜鉛めっき鋼板が使用されるようにな
ってきた。
【0005】例えば、特開昭59−140050号公報
には、最内層に亜鉛または亜鉛合金めっき皮膜、中間層
に付着量が10〜200mg/m2 のクロム水和酸化物
皮膜および表層に乾燥皮膜重量が100〜3000mg
/m2 の有機高分子化合物の樹脂皮膜を被覆することに
より、耐食性、塗装性および耐指紋性に優れるクロメー
ト処理亜鉛系めっき鋼板が記載されている。
【0006】また、特開平2−104673号公報に
は、鋼基材上に、(00・2)面配向指数が0.5以上
で、(10・1)面配向指数が1.0以下の亜鉛めっき
層と、付着量が金属クロムとして300mg/m2 以下
のクロメート処理と、膜厚2μm以下のクリア樹脂皮膜
を有するクロメート処理電気亜鉛めっき鋼材が記載され
ている。この鋼材は色調が明るいため、シルク印刷され
たオーデオシャーシ等で、鋼材が部分的に剥ぎ出しのま
まで使用される用途に適している旨の記載がある。ま
た、その実施例に塗布型クロメート処理により厚膜型の
クロメート処理を行った場合の明度(L値)で規定され
る色調が記載されている。
【0007】さらに、特開平6−336697号公報に
は、鋼板の亜鉛めっき又は亜鉛系合金めっき面上にクロ
ム付着量が250mg/m2 以下のクロメート処理層を
有し、その上に樹脂クロメート層を有するb値が−5〜
+25の範囲内にある鋼板および下層のクロメート処理
層のクロム付着量を変えてめっき鋼板のb値を−5〜+
25の範囲内の所定の値に調整する方法が記載されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記した有機樹脂被覆
クロメート処理亜鉛めっき鋼板の場合、下地層を形成す
るクロメート処理は厚膜のクロメート処理が採用される
場合が多い。ところで、厚膜のクロメート処理、特に反
応型の厚膜のクロメート処理による場合、クロム付着量
の変化に応じて、クロメート処理鋼板の色調が黄味から
青味に変化、即ち、b値が大きく変わる。このため、前
記したクロメート処理亜鉛めっき鋼板を、クロム付着量
の多い厚膜のクロメート処理亜鉛めっき鋼板とした場
合、b値の変動が大きくなり、この鋼板を裸使用した場
合、製品外観を著しく損なうという問題点がある。
【0009】前記した特開平1−149973号公報に
は、クロメート処理を単独に施した場合のb値を指標と
する色調改善の考え方が記載されているだけで、改善さ
れたb値の具体的な数値の記載がなくまた耐食性につい
ては何ら考慮されていない。また、その上に有機樹脂被
覆を形成することについての記載、示唆がない。
【0010】前記した特開平5−302178号公報に
は、クロメート処理を単独に施した場合の色調の改善お
よび耐食性について記載されている。しかし、色調につ
いてはb値を0以上にするものであり、また耐食性は塩
水噴霧試験48時間程度のレベルのものであり、色調の
安定化、耐食性とも不十分なものである。また、有機樹
脂被覆を形成することについて記載、示唆がない。
【0011】b値を指標とする色調は、特開平2−10
4673号公報に規定される明るさ(L値)とは異なる
指標であり、前記した特開昭59−140050号公報
および特開平2−104673号公報にはb値を指標と
する色調あるいはその安定化については何ら記載されて
いない。また、実生産の場合、クロム付着量を一定にす
ることは困難であり、クロム付着量のバラツキは大き
い。特開平6−336697号公報に記載の技術による
ものは、クロム付着量の変動があった場合、この変動に
対応してb値が変動するので、b値の安定しためっき鋼
板を得ることができない。
【0012】本発明は、上記の事情を勘案してなされた
ものであり、b値を指標とする色調の安定性に優れるク
ロメート処理鋼板を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、亜鉛めっき鋼板の下層にクロメート処理層、
上層に有機樹脂皮膜を形成するにあたり、下層のクロメ
ート処理層のクロム付着量を金属クロム換算で50〜1
30mg/m2、上層の有機樹脂皮膜の皮膜重量を1.
5〜2.5g/m2とした、b値を指標とする色調安定
性に優れたクロメート処理亜鉛めっき鋼板である。
【0014】以下に、本発明について、発明に至った経
緯とともに説明する。本発明者等は、色調のばらつきの
原因が、下地層のクロメート処理層のクロム付着量と密
接に関連している点に着目して、クロム付着量とb値と
の相関について調査した。
【0015】亜鉛付着量が20g/m2 の電気亜鉛めっ
き鋼板を用いて、またクロメート処理液として、日本パ
ーカライジング(株)製の反応型のクロメート処理液ジ
ンクロム3368(ZM #3368)を用いて、表1の
条件でクロメート付着量を種々に変えたクロメート処理
亜鉛めっき鋼板を作成し、得られたクロメート処理亜鉛
めっき鋼板の色調を調査した。色調の調査は、スガ試験
機(株)製のハンディカラーテスターH−CTを使用し
てb値を測定した。
【0016】
【表1】
【0017】調査結果を図1の実線に示す。図1の実線
に示すように、b値は、従来考えられていたようにクロ
ム付着量の増加に伴い単純に変化するのではなく、クロ
ム付着量が金属クロム換算で50〜100mg/m2
領域では、クロム付着量の増加に伴い、b値が減少し、
クロム付着量が金属クロム換算で100mg/m2 を超
えると、クロム付着量の増加に従ってb値が再び増加す
るようになることを新たに知見した。そこで、クロメー
ト処理条件を種々検討して、特開平1−149973号
公報あるいは特開平5−302178号公報に記載され
ているような方法により、b値の安定化を検討したが、
得られた鋼板の色調の安定化は不十分であり、また良好
な高耐食性を得ることができなかった。
【0018】その検討の過程で、クロメート処理ままの
鋼板の色調と、その上に有機樹脂皮膜を形成した後の鋼
板の色調が異なる場合があることに気づいた。そこで、
前記のクロメート処理後、その上に有機樹脂皮膜を形成
した場合の色調についてさらに検討を進めた。有機樹脂
皮膜形成のための処理液として、基体樹脂がアクリル系
樹脂とエポキシ系樹脂の複合樹脂からなり、この基体樹
脂に対してSiO2 を40重量%含む無機・有機複合高
分子化合物を含む水溶液(関西ペイント(株)製のホブ
ブ #6715(HOBV #6715))を表2の条件で
用いて、鋼板上に皮膜重量として1.5〜2.5g/m
2 の有機樹脂皮膜を形成した。有機樹脂皮膜形成後の鋼
板の色調を調査した。
【0019】
【表2】
【0020】調査結果を図1の破線に示す。図1に示す
ように、クロム付着量が金属クロム換算で50〜130
mg/m2の範囲にある場合、クロメート処理ままの鋼
板のb値が変化していても、有機樹脂皮膜形成後の鋼板
のb値の変化が極めて少なく、ほぼ一定のb値を示すこ
とが判った。
【0021】クロメート処理亜鉛めっき鋼板の色調は、
図2(a)に示すようにクロメート処理層表面からの反
射光、クロメート処理層を透過し、下地の亜鉛めっき層
の表面で反射されてきた反射光あるいはこれらの反射光
同士の干渉状態によって影響を受けていると考えられ
る。また、クロメート処理層の厚さが変わると、処理層
の構造が変わるなどして、処理層中での光の吸収挙動あ
るいは反射挙動が変化することが考えられる。クロム付
着量が金属クロム換算で50〜100mg/m2の領域
では、光の吸収挙動、反射挙動光あるいは干渉作用が異
なるために、この領域ではb値が減少したものと考えら
れる。
【0022】また、クロメート処理層の上に有機樹脂皮
膜を形成した場合、図2(b)に示すように、有機樹脂
皮膜表面での反射光、有機樹脂皮膜とクロメート処理層
界面での反射光およびクロメート処理層と亜鉛めっき層
の界面からの反射光があり、図2(a)における光の反
射、吸収挙動に加えて、さらに有機樹脂皮膜中での光の
吸収挙動、有機樹脂皮膜表面での反射挙動等による総合
的な結果として色調がきまる。クロメート処理層の上に
可視光波長とほぼ同程度の膜厚の有機樹脂皮膜が形成さ
れたことにより、有機樹脂皮膜がない場合に認められた
クロム付着量が金属クロム換算で50〜130mg/m
2 の領域におけるb値の不安定性が緩和され、その結
果、b値が安定化したものと推測される。
【0023】本発明は上記の知見に基づくものである。
本発明においては、下層のクロメート処理層のクロム付
着量は金属クロム換算で50〜130mg/m2 とする
必要がある。この範囲を外れると、上層の有機樹脂皮膜
を形成後のb値の変動が大きくなり、色調が不安定にな
るためである。
【0024】また、上層の有機樹脂皮膜の皮膜重量は
1.5〜2.5g/m2とする必要がある。皮膜重量が
0.5g/m2未満では、耐食性が低下し、また、皮膜
重量が5g/m2を超えると、溶接性が低下するさら
に、良好な加工性、耐アースの要求に対応するため、有
機樹脂皮膜の皮膜重量は1.5〜2.5g/m2とす
【0025】クロメート処理層は常用される反応型のク
ロメート処理液により形成することができる。
【0026】有機樹脂皮膜は、透明な樹脂皮膜で、皮膜
自体に着色が少ない皮膜であればよく、この皮膜を形成
するための有機樹脂としては、要求される用途・品質に
応じて適宜有機高分子化合物を選定することができる。
有機高分子化合物としては、水溶性、水分散性のものあ
るいは有機溶剤可溶性のもの、例えば、アルキッド樹
脂、フェノールアルキッド樹脂、アミノアルキッド樹
脂、アクリル樹脂、エポキシエステル樹脂、ウレタン樹
脂、テフロン樹脂、ポリオレフィン樹脂、あるいはこれ
らの樹脂を複合化した樹脂等の水溶性、水分散性のもの
あるいは有機溶剤可溶性の高分子化合物があげられる。
また、さらにクロム水和酸化物皮膜に吸着されて緻密な
皮膜を形成し、クロメート皮膜の経時劣化を防止し、耐
食性を向上させるために、シリコン、チタン、あるいは
アルミニウム等のゾルを加え、分散させた無機・有機複
合水溶性高分子化合物があげられる。アクリル系樹脂と
エポキシ系樹脂の複合樹脂からなる基体樹脂にSiO2
を含む無機・有機複合高分子化合物を使用した場合、特
に優れた耐食性を得ることができる。
【0027】有機樹脂皮膜は、前記の有機高分子化合物
の溶液を、ロール塗布等の常用される方法により、クロ
メート処理後の亜鉛めっき鋼板に塗布して形成すること
ができる。
【0028】下地の亜鉛めっきは、電気めっき、溶融め
っき等の常用されるめっき方法により形成することがで
きる。電気亜鉛めっきの場合、硫酸浴、塩化浴あるいは
これらの混合浴等による方法を例示することができる。
電気亜鉛めっきの場合、下地めっきがより均一で安定し
た外観を呈するので、下地の亜鉛めっきは、電気亜鉛め
っきの方がより好ましい。
【0029】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
【0030】厚さ0.3〜3.2mmの焼鈍、調質圧延
後の冷延鋼板を素材として、脱脂、酸洗後、硫酸浴で亜
鉛付着量が20g/m2 の電気亜鉛めっきを施した。
【0031】電気亜鉛めっきを施した後、引続き水洗、
表面調整後、亜鉛めっき鋼板表面に日本パーカライジン
グ(株)製のZM #3368を前記した表1の条件でス
プレー処理してクロメート処理を施し、種々の付着量の
クロメート処理層を形成した。
【0032】次いで、クロメート処理を施した鋼板に、
基体樹脂がアクリル系樹脂とエポキシ系樹脂の複合樹脂
からなり、この基体樹脂に対してSiO2 を40重量%
含む無機・有機複合高分子化合物を含む水溶液(関西ペ
イント(株)製のホブブ #6715(HOBV #671
5))を前記した表2の条件でロール塗布し、150℃
で熱風乾燥して、皮膜重量が1.5〜2.5g/m2
有機樹脂皮膜を形成した。得られたクロメート処理亜鉛
めっき鋼板について、色調、耐食性を調査した。
【0033】色調調査は、スガ試験機(株)製のハンデ
ィカラーテスターH−CTを使用してb値を測定した。
色調の調査結果を図3に示す。クロム付着量が本発明の
範囲50〜130mg/m2 ではb値の変化が少なく、
安定した色調を示している。一方、この範囲を外れる場
合、b値の変動が大きく、色調が不安定である。
【0034】また、耐食性調査は、JIS−Z2371
の塩水噴霧試験により、408時間の塩水噴霧試験を行
い、試験材表面の白錆発生面積を目視観察により表3に
従い評価した。耐食性調査結果を図4に示す。なお、評
価点は、n=3の平均値である。クロム付着量が金属ク
ロム換算で50mg/m2 以上になると良好な耐食性を
示す。
【0035】
【表3】
【0036】
【発明の効果】本発明のクロメート処理亜鉛めっき鋼板
は、色調が安定しており、裸使用される用途において良
好な外観が得られ、耐食性も優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】有機樹脂皮膜の有無によるクロメート処理亜鉛
めっき鋼板のクロム付着量と色調との関係を示す図。
【図2】クロメート処理亜鉛めっき鋼板の光の反射状態
を説明するための模式図。
【図3】クロメート処理亜鉛めっき鋼板のクロム付着量
と色調との関係を示す図。
【図4】クロメート処理亜鉛めっき鋼板のクロム付着量
と耐食性との関係を示す図。
【符号の説明】
1 鋼板 2 亜鉛めっき層 3 クロメート処理層 4 有機樹脂皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 「耐指紋・高耐食性クロメート処理電 気亜鉛めっき鋼板「リバージンクF」川 崎製鉄技報Vol.16(1984)No. 4,328−333 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 28/00 C23C 22/24 C25D 5/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛めっき鋼板の下層にクロメート処理
    層、上層に有機樹脂皮膜を形成するにあたり、下層のク
    ロメート処理層のクロム付着量を金属クロム換算で50
    〜130mg/m2、上層の有機樹脂皮膜の皮膜重量を
    1.5〜2.5g/m2とすることを特徴とする、b値
    を指標とする色調安定性に優れたクロメート処理亜鉛め
    っき鋼板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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「耐指紋・高耐食性クロメート処理電気亜鉛めっき鋼板「リバージンクF」川崎製鉄技報Vol.16(1984)No.4,328−333

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