JP3272977B2 - クロメート処理鋼板の製造方法 - Google Patents

クロメート処理鋼板の製造方法

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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、摺動性、導電性、
上塗り塗料密着性に優れたクロメート処理鋼板の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、環境保全の観点から、脱脂工程省
略の目的で、無塗油で成形し、成形後無脱脂で使用可能
なクロメート処理鋼板の要求が強くなってきた。クロメ
ート処理鋼板は、成形後、耐食性向上のため、上塗り塗
装して使用される。
【0003】摺動性を改良するための技術として、クロ
メート皮膜中にシリカ、潤滑粒子を含有させるクロメー
ト処理鋼板(特開平 6−93461 号公報参照)が開示され
ている。しかしながら、潤滑粒子をクロメート液中に分
散させるために使用する界面活性剤が上塗り塗料との密
着性を阻害するため、塗料密着性が劣化するという問題
があり、改善すべき余地があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上塗り塗料
密着性に優れ、無塗油でのプレス成形に耐えうる潤滑性
を有し、かつ、スポット溶接性やプロジェクション溶接
性、シーム溶接性など溶接性に問題のない導電性を有す
るクロメート処理鋼板の製造方法を提供することを目的
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛または亜
鉛系合金めっき鋼板の少なくとも一方の表面のめっき皮
膜上に、3価クロム/全クロムの重量比で0.7 以下の3
価クロムと、SiO2/全クロムの重量比で0.1 〜6.0 のシ
リカと、有機潤滑性粒子/全クロムの重量比で0.1 〜10
かつ融点80〜150 ℃の有機潤滑性粒子とを含むクロメー
ト処理液を塗布した後、前記有機潤滑性粒子の表面被覆
面積率が60%以下となるように、60℃以上かつ前記有機
潤滑性粒子の融点未満の焼付温度で焼付け、クロムを金
属クロム換算で10〜200mg/m2付着せしめることにより耐
食性 潤滑性 導電性および塗料密着性をすべて向上さ
せることを特徴とするクロメート処理鋼板の製造方法で
ある。
【0006】
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、前記した従来技術の問題点を解決
するため、鋭意検討の結果、塗料密着性が、有機潤滑性
粒子の表面被覆面積率と相関することを見い出し、本発
明に至った。
【0008】すなわち、クロメート皮膜を形成する際の
焼付温度が、有機潤滑性粒子の融点以上の場合、有機潤
滑性粒子は溶融し、鋼板表面を覆うため、表面被覆率が
増大する。この結果、主に塗料との結合点を形成するク
ロメート皮膜の露出面積率が逆に低下し、密着性が劣化
する。
【0009】本発明によれば、焼付温度を有機潤滑性粒
子の融点未満にすることにより、有機潤滑性粒子の表面
被覆面積率を低減し、塗料との結合に有効なクロメート
皮膜の露出面積率を増大させ、摺動性、導電性のみなら
ず、塗料密着性をも両立させることを可能にした。すな
わち、本発明は、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板の少
なくとも一方の表面の該めっき皮膜上に、3価クロム/
全クロムの重量比で0.7 以下の3価クロムと、Si02/全
クロムの重量比で0.1 〜6.0 のシリカと、有機潤滑性粒
子/全クロムの重量比で0.1 〜10の有機潤滑性粒子とを
含むクロメート処理液を塗布した後、前記有機潤滑性粒
子の融点未満の温度で焼付け、クロムを金属クロム換算
で10〜200mg/m2付着せしめるクロメート処理鋼板の製造
方法を提供するものである。
【0010】本発明の対象となるめっき鋼板は、亜鉛め
っき鋼板または亜鉛アルミニウムめっき鋼板、亜鉛ニッ
ケル合金めっき鋼板、亜鉛鉄合金めっき鋼板、合金化溶
融亜鉛めっき鋼板などの亜鉛系合金めっき鋼板である。
これらのめっき鋼板は、電気めっき、溶融めっき、真空
めっき法によって得られる。
【0011】また、めっきを施す前に、電解脱脂、酸洗
などの前処理を行なっても良い。亜鉛めっきまたは亜鉛
系合金めっきのめっき付着量は、特に限定しないが、ピ
ンホールのない量として、めっき被覆面積当たり10g/m2
以上であることが好ましい。亜鉛めっきまたは亜鉛系合
金めっきのめっき付着量は、より好ましくは、めっき被
覆面積当たり10〜50g/m2である。
【0012】めっき付着量が10g/m2未満では充分な耐食
性が得られず、また50g/m2を超えた場合、めっき付着量
増加の耐食性向上への寄与効果が小さくなり、経済性に
劣るためである。本発明においては、亜鉛または亜鉛系
合金めっき鋼板の片面の該めっき皮膜または両面の該め
っき皮膜上にクロメート皮膜を形成せしめる。
【0013】クロメート皮膜を片面のみに形成せしめる
か、両面に形成せしめるかの選択は、その用途およびそ
れに伴う要求特性により決めることができる。本発明に
用いるクロメート処理液は、3価クロム/全クロムの重
量比で0.7 以下の3価クロムを含む。クロメート処理液
中の3価クロムの含有量は、より好ましくは、3価クロ
ム/全クロムの重量比で0.1 〜0.6 である。
【0014】3価クロム/全クロムの重量比が0.7 を超
えると液の安定性が悪く、粘性が増加したりゲル化す
る。逆に、0.1 未満の場合、アルカリ脱脂や水洗時に6
価クロムが溶出し、廃水処理上問題となる。3価クロム
の量は、例えば無水クロム酸をでんぷん、蔗糖などの多
価アルコール化合物や次亜リン酸、過酸化水素などで還
元することで調整できる。
【0015】クロメート処理液中のクロムの濃度は、塗
布の方法によって異なるが、全クロムを無水クロム酸
(CrO3)に換算した濃度で5〜50g/l であることが好ま
しい。5g/l 未満の場合、付着量の確保が難しく、50g/
l を超えると液の安定性が悪く、粘性が増加したりゲル
化する。本発明におけるシリカとしては、コロイダルシ
リカ、水分散性シリカを含有する液相シリカ、気相シリ
カのいずれでもよく、これらを二種以上併用することも
可能である。
【0016】クロメート処理液中のシリカの含有量は、
Si02/全クロムの重量比で0.1 〜6.0 である。これは、
Si02/全クロムの重量比が0.1 未満の場合、耐食性に劣
り、Si02/全クロムの重量比が6.0 を超えると導電性を
損なうおそれがあるからである。シリカは固体状のもの
でも液体中に分散させたものでも良い。
【0017】本発明における有機潤滑性粒子としては、
天然ワックス、ポリオレフィンワックス、変性ポリオレ
フィンワックス、フルオロカーボンなどが好ましい。こ
れらの有機潤滑性粒子は、二種以上を併用することも可
能である。クロメート処理液中の有機潤滑性粒子の含有
量は、有機潤滑性粒子/全クロムの重量比で0.1 〜10で
ある。
【0018】0.1 未満の場合、潤滑性向上効果がなく、
逆に、10を超えると被覆面積率が増加し、上塗り塗料と
の密着性が劣化する。有機潤滑性粒子の粒径は特に限定
しないが、平均粒径が0.1 〜10.0μm の範囲のものが好
ましい。平均粒径が0.1 μm 未満の場合、成形加工時に
充分な潤滑性が得られない。
【0019】また、逆に平均粒径が10μm を超えると、
成形加工における摺動時に、クロメート皮膜が潤滑性粒
子を保持しきれず、潤滑性が劣化するばかりでなく、上
塗り塗料との密着性が劣化する。また、本発明において
は、クロメート処理液中に有機潤滑性粒子を分散させる
際にはアニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤や
水溶性高分子を有機潤滑性粒子に吸着させることが望ま
しい。
【0020】本発明においては、有機潤滑性粒子の表面
被覆率を低下させたため、アニオン系、ノニオン系など
の界面活性剤や水溶性高分子を添加しても塗料密着性が
良好となる。しかし、カチオン系界面活性剤は、クロメ
ート液のような酸性液中では解離しないため、本発明の
目的には使用できない。また、前記したアニオン系界面
活性剤、ノニオン系界面活性剤の中でも、末端に水酸基
をもつ構造のものは、クロメート処理液に混合した際、
6価クロムと反応するおそれがあるため、好ましくな
い。
【0021】本発明において用いられる界面活性剤は、
より好ましくは、酸性液中でも充分な解離度をもち、か
つ6価クロムとの反応基をもたない、アルキルスルホン
酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩、アルキルナフタレ
ンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンスルホン酸アンモ
ニウム塩などであり、これらは2種以上併用して用いる
こともできる。
【0022】有機潤滑性粒子としては、液体中に分散さ
れた状態のものを使用することが好ましい。本発明にお
けるクロメート処理液は、例えば、無水クロム酸、還元
剤、シリカ、有機潤滑性粒子を、これらが所定の量にな
るように配合、混合することで得られる。
【0023】次に、本発明のクロメート処理鋼板の製造
方法について述べる。本発明においては、亜鉛めっきま
たは亜鉛系合金めっきの上層に前述したクロメート液を
塗布、焼付ける。クロメート液の塗布は、ロールコート
法、浸漬法、スプレー法、スプレー後絞りロール法、バ
ーコーター法などの方法で行うことができる。
【0024】塗布後、ただちに熱風乾燥法またはその他
の方法で加熱乾燥する。この時の焼付温度、すなわち最
高到達板温は、有機潤滑性粒子の融点未満とする。これ
は、クロメート処理液塗布鋼板の最高到達板温を、有機
潤滑性粒子の融点未満とすることにより、有機潤滑性粒
子の溶融によるクロメート皮膜の露出面積率の低下が防
止され、塗料密着性が向上するためである。
【0025】充分な塗料密着性を得るためには、表面被
覆面積率は60%以下とする必要がある。また、本発明に
おけるクロメート処理液塗布鋼板の最高到達板温は、60
℃以上、有機潤滑性粒子の融点未満である。これは、最
高到達板温が60℃未満の場合、半乾きとなり、皮膜が脱
落したりするので好ましくないためである。
【0026】また、有機潤滑性粒子の融点は、80℃〜15
0 ℃である。有機潤滑性粒子の融点が80℃未満の場合、
上記した温度条件を満足するための焼き付け時の温度調
整が困難となり、融点が150 ℃を超える場合、潤滑性が
低下する。
【0027】なお、本発明における有機潤滑性粒子の融
点は、JIS K 7121(−1987)のDSC曲線の融解ピーク温
度Tpm またはTpm1を示す。また焼付け後のクロムの付着
量は、クロメート被覆面積当たり、金属クロム換算で10
〜200mg/m2である。10mg/m2 未満の場合、耐食性が劣
り、逆に200 mg/m2 超えの場合、成型時に皮膜が剥離し
易く、かつ経済的にも好ましくない。
【0028】
【実施例】以下、本発明を、実施例に基づいてさらに具
体的に説明する。本発明に基づく種々のクロメート処理
鋼板と比較例の処理鋼板を、下記方法に従い試作した。
すなわち、供試材として下記に示す亜鉛または亜鉛系合
金めっき鋼板A、B、Cを用い、これらのめっき鋼板に
表1に示す組成のクロメート処理液をロールコート法に
より、鋼板の両面のめっき皮膜上に塗布した。
【0029】有機潤滑性粒子としては、下記に示す各種
ワックスa、b、c、dを使用し、クロメート処理液中
におけるワックスの分散剤として、それぞれ下記に示す
界面活性剤を使用した。また、シリカとしては、液相シ
リカを用いた。なお、表1に示す有機潤滑性粒子の融点
は、JIS K 7121(−1987)に従って測定し、Tpm を融点
とした。
【0030】〔亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼
板〕 A:電気亜鉛めっき鋼板(板厚; 0.8mm、亜鉛めっき付
着量; 20g/m2 ) B:電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板(板厚; 0.8mm、亜
鉛ニッケルめっき付着量; 20g/m2 、めっき皮膜中ニッ
ケル含有率;12wt%) C:溶融亜鉛めっき鋼板(板厚; 0.8mm、亜鉛めっき付
着量; 60g/m2 ) 〔有機潤滑性粒子〕 a:ポリエチレンワックス(平均粒径;0.6 μm )〔ア
ニオン系界面活性剤使用〕 b:酸変性ポリエチレンワックス(平均粒径;7μm )
〔ノニオン系界面活性剤使用〕 c:ポリエチレンワックス(平均粒径;0.6 μm )〔ノ
ニオン系界面活性剤使用〕 d:ポリプロピレンワックス(平均粒径;3μm )〔ア
ニオン系界面活性剤使用〕 次に、めっき鋼板に塗布したクロメート処理液を、熱風
を用い、表1に示す焼付温度(:最高到達板温)で乾
燥、焼き付けた。
【0031】なお、最高到達板温は、熱起電力法(熱電
対K使用)により測定した鋼板の表面温度を示す。次
に、得られたクロメート処理鋼板について、下記試験方
法に基づき耐食性、潤滑性、導電性、塗料密着性の評価
試験を行った。得られた試験結果を、製造条件と共に表
1に示す。
【0032】(1) 耐食性試験方法;塩水噴霧試験(JIS
Z 2371)を行い、白錆発生面積率が5%になる時間で評
価した。評価は、100 時間以上のものを良好(○)、10
0 時間未満のものを不良(×)とした。
【0033】(2) 潤滑性試験方法;多機能摺動試験機を
用いて平面摺動試験を行った。評価は、加圧1kgf/mm
2 、摺動速度20mm/sにおける動摩擦係数μで行い、μが
0.2 以下のものを良好(○)、0.2 を超えるものを不良
(×)とした。 (3) 導電性試験方法;サンプル表面に10mm間隔で電極を
接触させ、その間の抵抗が 0.5Ω以下のものを良好
(○)、 0.5Ωを超えるものを不良(×)とした。
【0034】(4) 塗料密着性試験方法;サンプル表面に
アルキッドメラミン系塗料を乾燥膜厚で20μm 塗布、乾
燥した後、基盤目を入れ、5mm押し出しテープ剥離後の
塗料残存面積率について、下記の5段階で評価した。 ◎ :95%以上 ○ :95%未満80%以上 △ :80%未満60%以上 × :60%未満40%以上 ××:40%未満 表1に示されるように、本発明の製造条件を全て満足す
る本発明例のクロメート処理鋼板は、耐食性、摺動性、
導電性および塗料密着性のいずれにも優れている。
【0035】これに対して、本発明の製造条件を満足し
ない比較例のクロメート処理鋼板は、耐食性、摺動性、
導電性および塗料密着性の少なくともいずれかが劣る鋼
板であり、本発明の目的を達成することができない。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、亜鉛または亜鉛系めっ
き鋼板表面に塗布した有機潤滑性粒子含有クロメート処
理液を、有機潤滑性粒子の融点未満で焼付けることによ
り、クロメート皮膜の上塗り塗料との反応結合点を増加
させた結果、耐食性、摺動性、導電性および塗料密着性
のいずれにも優れたクロメート処理鋼板を製造すること
が可能となった。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−176845(JP,A) 特開 平8−100272(JP,A) 特開 平9−3657(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】 亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板の少な
    くとも一方の表面のめっき皮膜上に、3価クロム/全ク
    ロムの重量比で0.7 以下の3価クロムと、SiO2/全クロ
    ムの重量比で0.1 〜6.0 のシリカと、有機潤滑性粒子/
    全クロムの重量比で0.1 〜10かつ融点80〜150 ℃の有機
    潤滑性粒子とを含むクロメート処理液を塗布した後、
    記有機潤滑性粒子の表面被覆面積率が60%以下となるよ
    うに、60℃以上かつ前記有機潤滑性粒子の融点未満の焼
    付温度で焼付け、クロムを金属クロム換算で10〜200mg/
    m2付着せしめることにより耐食性 潤滑性 導電性およ
    び塗料密着性をすべて向上させることを特徴とするクロ
    メート処理鋼板の製造方法。
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