JP5087760B2 - 表面処理鋼板の製造方法および表面処理鋼板 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、ジルコニウム、チタンおよびハフニウムから選ばれる少なくとも一種と、フッ素と、マンガン、アルカリ土類金属、シランカップリング剤等から選ばれる少なくとも一種とを、組み合わせてなる化成処理剤が提案されている。
アクリル樹脂エマルション(D)、ニッケル化合物(E)およびリン酸化合物(F)を含有し、かつ下記(1)〜(5)の条件を満足して含有する水系表面処理液を塗布し、乾燥することにより、該鋼板上に30〜200mg/m2のジルコニウムを付着させることを特徴とする表面処理鋼板の製造方法に関する。
記 (1) 水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、珪酸塩化合物(B)の含有量(b)との質量比(b/a):0.05〜0.3、(2) 珪酸塩化合物(B)は、Li、NaおよびKから選ばれる少なくとも1種以上のアルカリ金属(M)と、SiO2とを含有し、該アルカリ金属の酸化物(M2O)に対するSiO2のモル比(SiO2/M2O):2.0〜5.0、(3) 水系表面処理液中の固形分量(X)と、アクリル樹脂エマルション(D)の固形分量(d)との質量比(d/X):0.01〜0.1、(4) 水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、ニッケル化合物(E)のニッケル換算含有量(e)との質量比(e/a):0.008〜0.05、(5) 水系表面処理液のpH:8〜10
したがって、本発明によれば、従来のクロム酸塩処理やリン酸塩処理に代わる優れたクロムフリー表面処理方法を利用、提供することができると共に、とくに耐食性、溶接性および耐黒変性に優れる表面処理鋼板およびそれの製造方法を提案することができる。
なお、本発明の表面処理鋼板は、安定した耐食性や耐黒変性、溶接性を有するため、工業的な利用価値が向上する。
以下に、各成分(A)〜(F)について説明すると共に、各成分の組み合わせ条件について説明する。
表面処理皮膜のジルコニウム(Zr)の付着量が、30mg/m2未満では、めっき表面を十分に覆うことができず、耐食性に劣るため好ましくない。一方、200mg/m2超では、その効果が飽和して経済性の面で好ましくない。
以上によって得られた50種類の表面処理鋼板に対し、品質性能(耐食性、耐黒変性、溶接性)を評価した。その結果を表9に示す。
(1)耐食性
各サンプルについて、平面部と加工部(エリクセン押し出し5mm)での塩水噴霧試験(JIS−Z2371)を行い、72時間および120時間経過後の白錆面積率を評価した。なお、評価基準は以下のとおりである。
◎ : 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
各サンプルについて、50℃×98%RHの環境下で7日間放置した後、色調変化ΔL(試験後のL値−試験前のL値)について評価した。なお、評価基準は以下のとおりである。
◎ : ΔL≧−1
○ : −1>ΔL≧−2
△ : −2>ΔL≧−3
× : ΔL<−3
各サンプル(鋼板)を2枚重ね合わせ、それに溶接電流を変えてスポット溶接を行い、JIS−Z2201に従って引っ張り試験を実施した。なお、4kN以上の強度が得られる溶接電流値を最小電流値(Imin)とし、溶着して溶接が出来なくなる最大電流地(Imax)までの電流範囲ΔI=Imax−Iminで溶接性を評価した(一般にΔIが大きいほど、実機での溶接適応性が高くなる)。溶接条件と評価基準は、以下のとおりである。
試験条件;電流形状:ドーム型(先端径 16mmφ)、加圧力:160gf、溶接時間:20サイクル
◎ : Δ≧3kA
○ : 3kA>ΔI≧2kA
△ : 2kA>ΔI≧1kA
× : 1kA>ΔI
*1:表8のめっき鋼板No.に対応
*2:表1の水溶性ジルコニウム化合物のNo.に対応
*3:Zr換算質量%
*4:表2の珪酸塩化合物のNo.に対応
*5:珪酸塩化合物質量%
*6:表3の4価バナジウム化合物のNo.に対応
*7:V換算質量%
*8:表4のアクリル樹脂エマルションのNo.に対応
*9:アクリル樹脂エマルションの固形分の質量%
*10:表5のニッケル化合物のNo.に対応
*11:Ni換算質量%
*12:表5のリン酸化合物のNo.に対応
*13:PO4換算質量%
*14:NH3とH2CO3(炭酸ガス)を用いてpH8.2〜10.9の範囲内に調整
*15:めっき鋼板の到達板温(℃)
*16:珪酸塩化合物(b)と水溶性ジルコニウム化合物のZr換算質量(a)との質量比
*17:バナジウム化合物のV換算質量(c)と水溶性ジルコニウム化合物のZr換算質量(a)との質量比
*18:ニッケル化合物のNi換算質量(e)と水溶性ジルコニウム化合物のZr換算質量(a)との質量比
*19:リン酸化合物のPO4換算質量(f)と水溶性ジルコニウム化合物のZr換算質量(a)との質量比
比較例No.31、32の表面処理液は、水溶性ジルコニウム化合物および4価バナジウム化合物のみからなるため、耐食性および耐黒変性が得られず、No.33およびNo.34では、SiO2/M2Oの比率が本発明例の範囲外であるため耐食性、液安定性に劣る結果となった。
また、No.35は、珪酸塩化合物として水分散性シリカを用いているため、本発明例のような耐食性向上の効果は認められず、No.36では、シランカップリング剤を添加したことにより液安定性の悪化が認められた。
No.37では、珪酸塩化合物の添加量が本発明の範囲よりも少ないため、耐食性に劣り、一方No.38では、珪酸塩化合物の添加量が多すぎるために液安定性と耐食性が劣る結果となっている。
No.39では、5価バナジウム化合物が用いられているため、液安定性および耐食性に劣り、No.40は、4価バナジウム化合物の添加量が少ないために耐食性に劣る結果となってしまった。
Claims (5)
- 金属めっきを施してなる鋼板の表面に、
水溶性ジルコニウム化合物(A)
水分散性シリカおよびシランカップリング剤を除く珪酸塩化合物(B)
4価のバナジウム化合物(C)
アクリル樹脂エマルション(D)
ニッケル化合物(E)および
リン酸化合物(F)を含有し、かつ下記(1)〜(5)の条件を満足して含有する水系表面処理液を塗布し、乾燥することにより、
該鋼板上に30〜200mg/m2のジルコニウムを付着させることを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
記
(1) 水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、珪酸塩化合物(B)の含有量(b)との質量比(b/a):0.05〜0.3、
(2) 珪酸塩化合物(B)は、Li、NaおよびKから選ばれる少なくとも1種以上のアルカリ金属(M)と、SiO2とを含有し、該アルカリ金属の酸化物(M2O)に対するSiO2のモル比(SiO2/M2O):2.0〜5.0、
(3) 水系表面処理液中の固形分量(X)と、アクリル樹脂エマルション(D)の固形分量(d)との質量比(d/X):0.01〜0.1、
(4) 水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、ニッケル化合物(E)のニッケル換算含有量(e)との質量比(e/a):0.008〜0.05、
(5) 水系表面処理液のpH:8〜10 - 前記水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、前記バナジウム化合物(C)とのバナジウム換算含有量(c)の質量比(c/a)が、0.05〜0.5であり、
前記アクリル樹脂の質量平均分子量が、100000〜600000であり、かつ
前記水溶性ジルコニウム化合物(A)のジルコニウム換算含有量(a)と、前記リン酸化合物(F)のリン酸換算含有量(f)との質量比(f/a)が、0.05〜0.8である、
ことを特徴とする請求項1に記載の表面処理鋼板の製造方法。 - 水系表面処理液塗布後の前記金属めっき鋼板の乾燥は、該金属めっき鋼板の到達板温が60〜150℃となるように加熱して行うことを特徴とする請求項1または2に記載の表面処理鋼板の製造方法。
- 前記金属めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面処理鋼板の製造方法。
- 金属めっきを施してなる鋼板の表面に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法によって表面処理することにより、該鋼板の表面に、ジルコニウムの付着量が30〜200mg/m2である表面処理皮膜を形成してなることを特徴とする表面処理鋼板。
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