JP4984700B2 - 亜鉛系めっき金属材料に適した表面処理液 - Google Patents
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Description
樹脂を主体とした表面処理は、一般に耐食性のよい皮膜を形成するが、鋼板を深絞り加工すると、表面に黒ずみが生じるという問題を抱えている。この黒ずみは、亜鉛系めっき鋼板を深絞り加工した際に、めっき層やその上の表面処理皮膜が金型とこすれて剥離し、加工品に付着して、その表面を汚したり、金型に蓄積した表面処理皮膜やめっき層が加工品の表面に疵を付けたりするために生じると考えられる。
本発明はまた、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面のめっき層の上に上記の表面処理液を塗布した後、加熱して乾燥皮膜を形成することを特徴とする、表面処理された亜鉛系めっき鋼板の製造方法も提供する。この方法において、加熱は、亜鉛系めっき鋼板の最高到達温度が50℃以上、200℃以下の温度となるように行うことが好ましい。
また本発明の表面処理液として、上記処理液中のワックスに代えて、オキシカルボン酸およびアルコキシシランから選ばれた少なくとも1種の化合物を加えるか、またはこの化合物をワックスと併用することにより、深絞り加工での黒ずみの発生が抑制され、且つ耐食性のさらなる改善が得られる。
塗布後の加熱(皮膜の焼付け)も、通常実施される熱風式、赤外式、誘導加熱式等の方法によって実施すればよい。加熱は、基材である亜鉛系めっき鋼板の最高到達温度が50〜200℃の範囲となるように行うことが好ましい。この加熱温度が50℃未満では、焼付けが皮膜形成には不十分で、十分な耐食性が得ることができず、200℃を超えると、皮膜の耐食性の向上が得られなくなることがある。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm,目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比1のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、シランカップリング剤の3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.001%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、200℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比4のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を1%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、50℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを20%、バナジン酸カリウムをバナジウム換算で0.04%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを6%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が10g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを1%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.1%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを0.3%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が0.05g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランを0.5%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.07μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、およびポリエチレンワックス(粒子径0.07μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、リンゴ酸を0.2%、およびテトラエトキシシランを0.8%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、酒石酸を0.2%、およびテトラメトキシシランを0.2%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、クエン酸を0.01%、およびテトラエメトキシシランを0.01%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、ポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%、リンゴ酸を0.2%、およびテトラエメトキシシランを0.01%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、およびリンゴ酸を0.8%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、およびテトラエメトキシシランを0.8%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、ポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%、およびリンゴ酸を0.8%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%、ポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%、およびテトラエメトキシシランを0.8%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付けて、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比0.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm,目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比1のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%およびワックスとしてポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を2%の量でそれぞれ含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、200℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成して、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比0.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で0.2%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3%およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5%およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%、バナジン酸アンモニウムをバナジウム換算で10%およびポリエチレンワックス(粒子径0.2μm)を0.05%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mm、目付け量20g/m2)の片面のめっき層の上に、Si/Liモル比2.5のリチウムシリケートを10%の量で含有する水溶液をスピンコーターで塗布し、100℃で焼付け、付着量が1g/m2の表面処理皮膜を形成し、表面処理亜鉛系めっき鋼板の試験片を作製した。
(耐食性試験)
前述の実施例および比較例で得られた試験片を用いて塩水噴霧試験を行い、耐食性の評価を行った。試験は、JIS Z−2371規格に準拠した塩水噴霧装置を用いて、塩水濃度5%、槽内温度35℃、噴霧圧力200PSIの条件で試験を行い、48時間後の表面に発生した白錆の面積率を測定した。評価は次の5段階にて行った。○以上であれば、合格であると判断できる。
○ 白錆面積率5%未満、
△ 白錆面積率5%以上、10%未満、
× 白錆面積率10%以上、50%未満、
×× 白錆面積率50%以上。
次の条件で金型の手入れ無しに連続7個の円筒加工を実施した。この加工条件は、加工深さが大きく、高速の連続加工である小型モーターケースの加工を模したものであり、厳しい加工条件であると言える。
BH荷重:10kN、絞り速度:800mm/min、温度:25℃、
塗油:日本工作油製G6231F(速乾油)。
○ ろ紙の変色若干あり、加工品には疵が付かない;
△ ろ紙の変色大、加工品には疵が付かない;
× ろ紙の変色大、加工品に若干疵が付着する;
×× ろ紙の変色大、加工品への疵の付着大。
Claims (9)
- 水性媒質中に、Si/Liモル比が1〜4の範囲内のリチウムシリケートと、それぞれ該リチウムシリケート100質量部に対する量で、5〜50質量部のシランカップリング剤、0.2〜10質量部(バナジウム金属として)のバナジウム化合物、ならびに0.2〜10質量部のオキシカルボン酸およびテトラアルコキシシランから選ばれた化合物とを含有することを特徴とする、亜鉛系めっき金属材料用表面処理液。
- 水性媒質中に、Si/Liモル比が1〜4の範囲内のリチウムシリケートと、それぞれ該リチウムシリケート100質量部に対する量で、5〜50質量部のシランカップリング剤、0.2〜10質量部(バナジウム金属として)のバナジウム化合物、0.01〜10質量部のワックス、ならびに0.2〜10質量部のオキシカルボン酸およびテトラアルコキシシランから選ばれた化合物とを含有することを特徴とする亜鉛系めっき金属材料用表面処理液。
- 前記シランカップリング剤がエポキシ基含有シランカップリング剤である請求項1または2いずれかに記載の金属材料用表面処理液。
- 前記オキシカルボン酸が酒石酸、りんご酸、およびクエン酸から選ばれる、請求項1〜3のいずれかに記載の金属材料用表面処理液。
- 亜鉛系めっき層の上に乾燥表面処理皮膜を備える亜鉛系めっき金属材料であって、該皮膜は、Si/Liモル比が1〜4の範囲内のリチウムシリケートを主成分とし、かつそれぞれ皮膜中のリチウムシリケート100質量部に対する量で、5〜50質量部のシランカップリング剤、0.2〜10質量部(バナジウム金属として)のバナジウム化合物、ならびに0.2〜10質量部のオキシカルボン酸およびテトラアルコキシシランから選ばれた化合物とを含有する皮膜であることを特徴とする、亜鉛系めっき金属材料。
- 亜鉛系めっき層の上に乾燥表面処理皮膜を備える亜鉛系めっき金属材料であって、該皮膜は、Si/Liモル比が1〜4の範囲内のリチウムシリケートを主成分とし、かつそれぞれ皮膜中のリチウムシリケート100質量部に対する量で、5〜50質量部のシランカップリング剤、0.2〜10質量部(バナジウム金属として)のバナジウム化合物、0.01〜10質量部のワックス、ならびに0.2〜10質量部のオキシカルボン酸およびテトラアルコキシシランから選ばれた化合物とを含有する皮膜であることを特徴とする、亜鉛系めっき金属材料。
- 前記皮膜の付着量が0.05〜10g/m2の範囲内である、請求項5または6いずれかに記載の亜鉛系めっき金属材料。
- 亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面のめっき層の上に請求項1〜4いずれかに記載の表面処理液を塗布した後、加熱して乾燥皮膜を形成することを特徴とする、表面処理された亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記加熱を、亜鉛系めっき鋼板の最高到達温度が50℃以上、200℃以下の温度となるように行う、請求項8に記載の方法。
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