JP3237593B2 - 2層めっき鋼材の製造方法 - Google Patents

2層めっき鋼材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形加工後の耐食
性に優れるAl−MnおよびZn系からなる2層めっき
鋼材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】特開昭61−261496号公報に開示
されているように、Zn系めっき皮膜の上に溶融塩電解
法によりAl−Mn合金めっきを施した2層めっき鋼板
は、耐食性が極めて優れており、自動車、家電、建材な
ど種々の分野での適用が期待されている。
【0003】通常、めっき鋼板を製造する際には、めっ
き皮膜の密着性を向上させるために、めっき前に、母材
の表面を活性化するための前処理が施される。鋼材の上
に溶融塩電解法によりAl−Mn合金めっきを施す場合
には、特開昭63−143280号公報に開示されてい
るように、母材表面をオルソ珪酸ソーダなどの脱脂剤を
用いて脱脂した後、酸洗する前処理が施される。従来、
Zn系めっき皮膜の上に溶融塩電解法によりAl−Mn
合金めっきを施す2層めっき鋼材を製造する場合にも、
これと同様の脱脂、酸洗処理が施されていた。
【0004】しかしながら、Zn系めっき皮膜の表面を
脱脂、酸洗処理してAl−Mn合金めっきを施しても、
Al−Mn合金めっき皮膜の密着性が不十分な場合があ
る。特に、Zn系めっき皮膜表面の汚染や酸化が激しい
場合にはAl−Mn合金めっき皮膜の密着性が確保され
ず、加工時のめっき皮膜の耐剥離性や加工後の耐食性が
好ましくないことがあり、その改善が求められている。
【0005】特開平3−173796号公報には、合金
化溶融Znめっき鋼板の上にFe系フラッシュめっきを
する2層めっき鋼板の製造方法において、フラッシュめ
っきの電着性を改善する方法が開示されている。これ
は、下層のめっき皮膜表面のAl/Zn原子比が0.1
以下になるように、合金化溶融Znめっき皮膜表面のA
l酸化皮膜を溶解する前処理を施すものである。しかし
ながら、Zn系めっき皮膜の上に溶融塩電解法によりA
l−Mn合金めっきを施す場合には、ここに開示されて
いるような前処理を施しても上層めっき皮膜の密着性は
十分には改善されない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、Zn系めっき皮膜の上層に溶融塩電解法に
よりAl−Mn合金めっきを施す2層めっき鋼材の製造
方法において、Al−Mn合金めっき皮膜の密着性を改
善する方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記のA
l−MnおよびZn系からなる2層めっき鋼材の製造方
法にある。
【0008】Zn系めっき皮膜の上層に溶融塩電解法に
よりAl−Mn合金めっきを施す2層めっき鋼材の製造
方法において、Zn系めっき皮膜表面をアルカリ溶液で
処理し、その後酸溶液で処理して、0.05〜5g/m
2 のめっき皮膜を溶解除去した後、Al−Mn合金めっ
きを施すことを特徴とするAl−MnめっきおよびZn
系めっきからなる2層めっき鋼材の製造方法。
【0009】Zn系めっき皮膜表面には、Al酸化皮膜
とともにZn、Mg等の他の元素で構成された酸化皮膜
が存在する。これらの酸化皮膜は電気伝導性が良くない
ため、その上にAl−Mn合金めっきを施しても、酸化
皮膜とめっき皮膜との界面での密着性が劣り、上層めっ
き皮膜が下層との界面から剥離する。このため、これら
の酸化皮膜は、上層めっきの前に全て除去する必要があ
る。本発明者等は、Znめっき皮膜表面の酸化皮膜除去
方法について種々研究した結果、この酸化皮膜を除去す
るには、従来のオルソ珪酸ソーダ等の脱脂剤を用いて脱
脂した後酸洗する方法ではなくて、酸化膜溶解性に優れ
たアルカリ溶液で処理し、その後酸溶液で処理するのが
効果的であることを見いだした。
【0010】
【発明の実施の形態】Zn系めっき皮膜表面は、最初に
アルカリ溶液で処理してその表面の酸化膜を溶解する。
アルカリ溶液は、ZnO、Al23、MgO等の酸化膜
を溶解する性質を有するものであればよく、その種類は
特に限定する必要はないが、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムなどの水溶液が好適である。水酸化ナトリウム
や水酸化カリウムなどの水溶液は、Zn系めっき皮膜に
生じる酸化膜を溶解する能力に優れており、酸のみで表
面を溶解する方法に較べて、短時間で処理できる利点が
ある。酸のみで溶解すると溶解に長時間を要するうえ、
表面にスマット等が生成して上層めっきの密着性を損な
う。しかし、アルカリ溶液を用いればこのような問題が
生じない。
【0011】アルカリ溶液の濃度は任意であるが、溶解
を迅速におこなうためには、ある程度pHが高い溶液を
用いるのが望ましい。例えば、水酸化ナトリウムまたは
水酸化カリウムの水溶液であれば、濃度を0.5重量%
以上、pHを11以上とするのがよい。
【0012】アルカリ溶液による処理に続いて酸溶液で
処理する。酸溶液による処理の目的は、めっき皮膜を補
助的に溶解するとともに、表面に残存するアルカリ溶液
を中和することにある。酸溶液の種類は、上記のアルカ
リ溶液と反応して難溶性の塩類を生成しないものであれ
ばよく、特に限定しないが、塩酸や硫酸などが好適であ
る。酸洗時にスマットが生じると密着性が損なわれるの
で、酸の濃度は1重量%以下、pHは0.1以上とする
のがよい。
【0013】アルカリ溶液および酸溶液で処理する方法
は公知の方法が適用できるが、Zn系めっき皮膜をこれ
らの溶液中に浸漬するか、溶液をスプレーして処理する
方法が好ましい。アルカリ溶液および酸溶液の温度は任
意であるが、反応速度や作業性を好適にするために、い
ずれの溶液とも40〜60℃の範囲とするのがよい。
【0014】Zn系めっき皮膜の溶解量は、0.05〜
5g/m2 の範囲とする。溶解量が0.05g/m2
満たない場合には、めっき皮膜表面の酸化膜が十分に除
去できない。めっき皮膜の溶解量が5g/m2 を超える
と、溶解後のめっき表面の凹凸が激しくなり、凹部にア
ルカリまたは酸が残留して所望の密着性が得られない場
合がある。好ましくは溶解量を0.05〜1g/m2
範囲とするのがよい。
【0015】密着性を改善するには、それぞれの溶液に
よる処理の都度めっき皮膜表面を水洗するのが好まし
く、また、全処理が終了した後はめっき表面を乾燥させ
ておくのがよい。上記の溶液で処理中に、めっき表面を
ブラッシングするなど、機械的処理を併用すると表面が
さらに活性化されるので、密着性が向上する。
【0016】本発明の方法の対象となる下層のZn系め
っき皮膜は、Znを30重量%以上含有するものであれ
ばよく、純Zn、Znと他の金属、例えば、Fe、A
l、Ni、Co、Cr等との合金などが適用できる。め
っき皮膜の付着量は、特に限定するものではないが、耐
食性を重視する場合には片面当たり20〜150g/m
2 の範囲とするのが好ましい。めっき方法も限定される
必要はなく、溶融めっき、電気めっき、真空蒸着めっき
など公知の方法でめっきされたもので構わない。例え
ば、溶融Znめっき、合金化溶融Znめっき、溶融Zn
−Al合金めっき、電気Znめっき、電気Zn−Ni合
金めっきなどに適用できる。
【0017】上層のAl−Mn合金めっきは、公知のめ
っき皮膜が適用できる。Alを50〜99.9重量%、
Mnを0.1〜50重量%含有させるのがよく、さら
に、Zn、Pb、In、Sn、Cuの内の1種を第3の
合金元素として5重量%以下含有させても構わない。こ
れらの第3の合金元素を含有させるとAl−Mnめっき
皮膜の腐食電位が卑になり、犠牲防食性が向上し、傷つ
き部や加工部での耐食性を良好にすることができる。上
層めっき皮膜の付着量は特に限定するものではないが、
片面当たり1〜30g/m2 の範囲とするのが好適であ
る。Al−Mn合金めっきのめっき方法は公知の溶融塩
電解法で施される。めっき条件は、例えば特開昭61−
213393号公報の実施例に開示されているような公
知の方法が適用できる。
【0018】鋼の形態は任意であり、鋼板のみならず、
棒鋼、線材、鋼管、形鋼などでも構わない。
【0019】
【実施例】(実施例1)表1に示す化学組成のめっき皮
膜を有する厚さ0.8mmのZn系めっき鋼板に、[ア
ルカリ溶液中への浸漬→水洗→酸溶液中への浸漬→水洗
→乾燥]からなる前処理を種々の条件で施した。
【0020】
【表1】
【0021】アルカリ溶液と酸溶液は下記のものを用
い、密着性に対する影響を確認するために、それぞれの
濃度とpHを下記の範囲で変更した。
【0022】
【0023】アルカリ溶液および酸溶液への浸漬時間
は、いずれも20秒間とした。また、比較例として、オ
ルソ珪酸ソーダを用いて脱脂して酸洗した場合(試番
6)や、酸洗を省略した場合(試番3、8、12)も評
価した。前処理前後には、それぞれ測定用の試片を切り
出してめっき皮膜の付着量を測定し、その差から前処理
による皮膜の溶解量を求めた。
【0024】前処理後の鋼板に、下記条件での溶融塩電
解法によってAl−Mn合金めっきを施して2層めっき
鋼板を得た。
【0025】
【0026】得られた2層めっき鋼板の性能を下記の方
法で評価した。
【0027】Al−Mn合金めっき皮膜の密着性:得ら
れた2層めっき鋼板を密着曲げした後、曲げ部外側に粘
着テープを貼りつけた後テープを剥離させ、亜鉛系めっ
き皮膜表面から剥離したAl−Mn合金めっき皮膜の剥
離状況を目視観察した。
【0028】耐食性:得られた2層めっき鋼板に潤滑油
を塗布し、下記の条件で円筒絞り加工を施し、得られた
カップを脱脂してその端面と内面をシールし、円筒外側
面に対してJIS−Z−2371に準じた塩水噴霧試験
をおこない、赤錆が発生するまでの試験時間を測定して
耐食性を評価した。
【0029】
【0030】表2に、前処理条件の詳細、Zn系めっき
皮膜の溶解量、および、得られた2層めっき鋼板の性能
評価結果を合わせて示す。
【0031】
【表2】
【0032】表2の性能評価結果欄の符号は下記の意味
である。
【0033】
【0034】表2からわかるように、本発明の規定する
範囲内で前処理した試番3、4、9〜11、13〜18
および20は、いずれも良好な密着性と耐食性を示し
た。試番6に示すように、前処理として従来と同様の方
法の脱脂、酸洗処理を施した場合には、Znめっき表面
が殆ど溶解されず、加工時の密着性と、加工後の耐食性
がよくなかった。試番8および12に示すように酸溶液
による処理を省略した場合には、アルカリが十分に中和
されず、上層めっき時の電析不良が生じてAl−Mnめ
っき皮膜の密着性が好ましくなく、耐食性が良くなかっ
た。試番1、2、5、7、19および21に示すように
アルカリ溶液処理と酸溶液処理を施しても、Znめっき
皮膜の溶解量が本発明の規定する範囲から外れた場合も
密着性が良くなく耐食性が損なわれた。
【0035】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、加工時でも
めっき皮膜が剥離せず、加工後耐食性にも優れためっき
鋼材を安定して製造することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−186893(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 3/66 C23C 28/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Zn系めっき皮膜の上層に溶融塩電解法に
    よりAl−Mn合金めっきを施す2層めっき鋼材の製造
    方法において、Zn系めっき皮膜表面をアルカリ溶液で
    処理し、その後酸溶液で処理して、0.05〜5g/m
    2 のめっき皮膜を溶解除去した後、Al−Mn合金めっ
    きを施すことを特徴とするAl−MnめっきおよびZn
    系めっきからなる2層めっき鋼材の製造方法。
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