JP3348994B2 - 高耐食性ジンケ−ト型亜鉛−鉄−リン合金めっき浴及び該めっき浴を用いためっき方法 - Google Patents
高耐食性ジンケ−ト型亜鉛−鉄−リン合金めっき浴及び該めっき浴を用いためっき方法Info
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Description
っき皮膜を形成させるのに有効なアルカリめっき浴、及
び該めっき浴を用いためっき方法、さらにその上にクロ
メート皮膜を形成する方法に関するものである。
の溶接性、化成処理性及び塗装性などの諸性能は、亜鉛
−鉄合金めっき鋼板と同等の優れた性能を有しながら、
リンが加わったことにより、耐食性、塗装後の耐食性に
優れ、特に局部腐食を起こしにくく耐孔あき性に優れる
といった、極めて優れた性能を有するものである。従っ
て、鉄の含有量などを変化させた種々のめっき組成物が
提案されている。例えば、特開昭59−211590号
公報には、リンの含有率が0.0003〜0.5重量%、鉄
の含有率が0.01〜5重量%で残部が亜鉛であるめっき
組成が開示され、特公昭63−14071号公報には、
リンの含有率が0.0003〜0.5重量%、鉄の含有率が
5〜30重量%で残部が亜鉛であるめっき組成が開示さ
れ、又、特公昭63−42717号公報には、リンの含
有率が0.0003〜0.5重量%、鉄の含有率が7〜35
重量%で残部が亜鉛であるめっき組成が開示されてい
る。これらのめっきは、いずれもpHが3又は3.5の酸
性浴から形成されている。しかしながら、これらの酸性
浴からのめっきは、めっき鋼板の高速連続めっきや塗装
下地用に開発されたものであり、光沢性や均一電着性
(特に低電流密度部)の要求される一般部品のめっきに
は適さないといった問題がある。しかも、これらの酸性
めっき浴中には腐蝕性の強い塩化物、例えば、塩化鉄、
塩化亜鉛、塩化アンモニウムや塩化カリウムなどが多量
に含まれるため、これら酸化物あるいは、めっき作業中
に発生する腐食性ガスなどによりめっき設備が腐食しや
すいといった問題もある。
一電着性及び耐食性に優れた亜鉛−鉄−リン合金めっき
皮膜を形成でき、かつ設備の腐蝕のないめっき浴を提供
することを目的とする。本発明は、又、光沢性、均一電
着性及び耐食性に優れた亜鉛−鉄−リン合金めっき皮膜
を形成できる方法を提供することを目的とする。
Hを13以上とした場合、りん供給源として三リン酸ナ
トリウム、二リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム
等リン酸塩を使用しても、めっき皮膜中へのリンの共析
はほとんどみられないが、ここにリン析出助剤を共存さ
せると、めっき皮膜中へリンを含有させることができ、
かつ上記課題を効率よく解決できるとの知見に基づいて
なされたのである。すなわち、本発明は、pHが13以
上のアルカリ性浴であって、鉄、リン及び亜鉛それぞれ
を、鉄の含有率が0.1〜30重量%、リンの含有率が0.
001〜1.5重量%及び残部が亜鉛からなる亜鉛−鉄−
リン合金めっき皮膜を電析させるのに必要量で含有し、
かつリンの析出助剤を含有することを特徴とする亜鉛−
鉄−リン合金めっき浴を提供する。
物を浸漬し、アノードとして通電して被めっき物上に鉄
の含有率が0.1〜30重量%、リンの含有率が0.001
〜1.5重量%及び残部が亜鉛からなる亜鉛−鉄−リン合
金めっき皮膜を電析させることを特徴とするめっき方法
をも提供する。本発明において使用するめっき浴は、公
知のアルカリ性ジンケ−ト亜鉛めっき浴を基本浴とし、
これにリンの析出助剤を添加することにより、鉄・リン
酸イオンを電着可能に溶解した、浴のpHが13以上の
強アルカリ浴である。本発明では、亜鉛供給源として、
pHが13以上のアルカリ浴に溶解できる限り、任意の
亜鉛化合物を使用することができる。具体的には、亜鉛
華(ZnO)等を使用するのが好ましく、Zn濃度が2
〜40g/l(好ましくは6〜15g/l)となる量で
使用するのがよい。
以上のアルカリ浴に溶解できる限り、任意の鉄化合物を
使用することができる。具体的には、硫酸鉄、塩化鉄、
水酸化鉄、燐酸鉄、シュウ酸鉄又はクエン酸鉄やこれら
の2種以上の混合物を使用するのがよい。Fe濃度が0.
02〜10g/l(好ましくは0.2〜1g/l)となる
量で使用するのがよい。本発明では、リン供給源とし
て、pHが13以上のアルカリ浴に溶解できる限り、任
意のリン化合物を使用することができるが、次亜リン酸
又はその塩、亜リン酸又はその塩を用いるのが好まし
い。ここで、塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩な
どが好ましい。その濃度はリンとして1.0〜60g/l
であり、好ましくは5〜30g/lである。
リ浴にリン析出助剤を含有させる。ここで、リン析出助
剤としては、ジエチレントリアミンやトリエチレンテト
ラミンなどの炭素数が4〜12のアルキレンポリアミ
ン、炭素数が4〜12のアルキレンアミンと炭素数が2
〜3のアルキレンオキサイドとの反応物、炭素数が4〜
12のアルキレンアミンとエピハロヒドリンとの反応
物、トリエタノ−ルアミンなどの炭素数が2〜6のアル
カノールアミン、エチレンジアミン四酢酸などの炭素数
が6〜14のアミノポリカルボン酸またはその塩、酒石
酸塩、グルコン酸塩、グリコ−ル酸塩などの炭素数が2
〜8のオキシカルボン酸塩の1種または2種以上の混合
物があげられる。これらのうち、トリエタノールアミ
ン、アルキレンアミンとアルキレンオキサイドとの反応
物が好ましい。これらリン析出助剤の濃度は任意である
が、10〜200g/lが好ましく、より好ましくは1
0〜50g/lである。尚、10g/l未満では浴安定
性が悪く、200g/lを越えると排水処理性に欠け、
また不経済である。
て含有し、残部が水であるpHが13以上のアルカリ性
浴である。このような強アルカリ性は、NaOHやKO
H等の水酸化アルカリを添加することよにり容易に調製
することができる。水酸化アルカリの添加量としては、
30〜200g/lが好ましい。本発明のめっき浴に
は、さらに光沢剤を含有させることができる。このよう
な光沢剤としては、ZnあるいはZn合金めっきに使用
される光沢剤(例えば、ディップソール株式会社製:商
品名NZ−71SあるいはNZ−65S)を使用するこ
とができる。本発明では、上記めっき浴に、鉄鋼板、銅
または銅合金などの被めっき物を浸漬し、これをカソー
ドとし、又アノードとして鉄板、亜鉛板などを用い、電
圧3〜20V、陰極電流密度0.4〜10A/dm2 、温
度20〜35℃、5〜30分間通電することにより、3
〜20μ厚の鉄の含有率が0.1〜30重量%(以下、%
と略称する)、好ましくは1.5〜15%、リンの含有率
が0.001〜1.5%、好ましくは0.001〜0.2%及び
残部が亜鉛からなる亜鉛−鉄−リン合金めっき皮膜を電
析させることができる。
き皮膜上に、さらにクロメート皮膜を形成すると、従来
の亜鉛および亜鉛−鉄合金めっきにクロメ−ト処理した
ものに比較して高耐食性・高耐熱耐食性を得ることがで
きる。クロメート皮膜は、特公昭38−1110号公報
などに記載された方法により常法により形成することが
できる。尚、クロメート皮膜の厚みは任意とすることが
できるが、0.1〜2μ程度とするのがよい。
と、光沢性、均一電着性及び耐食性に優れた亜鉛−鉄−
リン合金めっき皮膜を形成でき、かつ設備の腐蝕を低減
できる。また塗装下地用皮膜として密着性に優れた特徴
を有するめっき皮膜を形成することができる。従って、
より高度な耐熱耐食性が要求される、自動車工業等の分
野での表面処理技術として極めて好適に使用できる。次
に実施例により本発明を説明する。
以上のアルカリ性めっき浴を調製した。 Zn 10 g/l 鉄 0.0〜3.3 g/l (表−1に示す:塩化第2鉄を使用) NaOH 130 g/l 亜リン酸ナトリウム 30 g/l グルコン酸ナトリウム 10 g/l リン析出助剤 60 g/l 光沢剤 6 ml/l ここで、リン析出助剤は、ジエチレントリアミンとエピ
クロロヒドリンの反応物(以下、RPと略記する。)で
あり、光沢剤は、ディップソ−ル株式会社製:商品名N
Z−71Sである。上記めっき浴に、銅板をカソードと
して浸漬し、アノードとして鉄板を用い、電圧7V、電
流密度3A/dm2 、温度27℃で30分間通電した。
銅板上に析出しためっき皮膜中のZn及びFeを原子吸
光光度計にて、又Pを吸光光度計にて分析した。結果を
表−1に示す。
以上のアルカリ性めっき浴を調製した。 Zn 10 g/l Fe 3.3 g/l NaOH 130 g/l 次亜リン酸ナトリウム 30 g/l グルコン酸ナトリウム 10 g/l リン析出助剤(RP) 23〜190 g/l (表−2に示す) 上記浴中のリン析出助剤濃度を変化させた以外は、実施
例1と同様にして銅板上にめっき皮膜を析出させ、実施
例1と同じ方法によりめっき被膜組成を分析した。結果
を表−2に示す。
て増加することがわかる。
以上のアルカリ性めっき浴を調製した。 Zn 10 g/l NaOH 130 g/l 次亜リン酸ナトリウム 30 g/l グルコン酸ナトリウム 15 g/l Fe 1.0 g/l リン析出助剤(表−3に種類を示す)60 g/l 光沢剤NZ−71S 6 ml/l 上記浴中のリン析出助剤の種類を変化させた以外は、実
施例1と同様にして銅板上にめっき皮膜を析出させ、実
施例1と同じ方法によりめっき被膜組成を分析した。結
果を表−3に示す。
アミンとエピクロロヒドリンの反応物を添加した浴が、
Pの析出量が多く、容易に亜鉛−鉄−リン合金めっき皮
膜が得られることがわかる。
以上のアルカリ性めっき浴を調製した。 Zn 8 g/l NaOH 130 g/l Fe 3.3g/l 次亜リン酸濃度 1〜60g/l (表−4に示す) リン析出助剤 200 g/l 光沢剤NZ−71S 6 ml/l 上記浴中の次亜リン酸濃度を変化させた以外は、実施例
1と同様にして銅板上にめっき皮膜を析出させ、実施例
1と同じ方法によりめっき組成を分析した。結果を表−
4に示す。
濃度が増加すれば、上昇する傾向にあるが、鉄含有率や
リン析出助剤の濃度によって0.001〜1.5%まで変化
することがわかる。
亜鉛−鉄−リン合金めっき皮膜又は亜鉛−鉄合金めっき
皮膜(それぞれ10μm)を形成させた後、さらに下記
の条件でクロメ−ト処理を行った。得られたクロメート
皮膜の耐食性を、SST試験において赤さび発生時間を
比較した。その結果、本発明のリン含有皮膜上にクロメ
ート処理したものは、リンを含有しない皮膜にクロメー
ト処理したものに比べて、明らかに耐食性が向上するこ
とがわかった。 Zn 10 g/l NaOH 130 g/l 次亜リン酸ナトリウム 30 g/l グルコン酸ナトリウム 5 g/l トリエタノ−ルアミン 5 g/l Fe 0.5%の場合 0.1 g/l 2.0%の場合 0.3 g/l 光沢剤NZ−71S 6 ml/l クロメ−ト方法 Fe 0.5%含有皮膜の場合、CrO3 10 g/l及び硫
酸 1 g/lからなる水性クロメート浴をもちいた。Fe
2.0%含有皮膜の場合、CrO3 10 g/l及びNaC
l 8 g/lからなる水性クロメート浴をもちいた。結果
をまとめて、表−5に示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 pHが13以上のアルカリ性浴であっ
て、鉄、リン及び亜鉛それぞれを、鉄の含有率が0.1〜
30重量%、リンの含有率が0.001〜1.5重量%及び
残部が亜鉛からなる亜鉛−鉄−リン合金めっき皮膜を電
析させるのに必要量で含有し、かつリンの析出助剤を含
有することを特徴とする亜鉛−鉄−リン合金めっき浴。 - 【請求項2】 リンが、次亜リン酸、亜リン酸およびそ
れらの塩の一種または二種の混合物1〜60g/lで供
給される請求項1記載のめっき浴。 - 【請求項3】 リンの析出助剤が、オキシカルボン酸及
びその塩、アミノカルボン酸及びその塩、アルカノール
アミン、アルキレンポリアミン、及びアルキレンポリア
ミンとエポキシドあるいはエピハロヒドリンの反応物か
らなる群から選ばれる少なくとも一種であり、10〜2
00g/lの量で含有する請求項1記載のめっき浴。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の浴
に、被めっき物を浸漬し、カソードとして通電して被め
っき物上に鉄の含有率が0.1〜30重量%、リンの含有
率が0.001〜1.5重量%及び残部が亜鉛からなる亜鉛
−鉄−リン合金めっき皮膜を電析させることを特徴とす
るめっき方法。 - 【請求項5】 請求項4の方法により得られためっき上
に、さらにクロメート皮膜を形成するめっき方法。
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