JP5505053B2 - 有機複合Mg系めっき鋼板 - Google Patents
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Description
下地のめっき層が一定以上のMg及びZnを含有するめっき層とすることでMg系化成処理を適用することを可能とし、これにより、Mg系りん酸塩が主体のアルカリ環境下で耐食性の優れたりん酸Mg皮膜を形成した有機複合Mg系めっき鋼板を作成できる。
Mgを30原子%以上、85原子%以下、
Caを0.03原子%以上、10原子%以下含有し、
さらに、残部がZn及び/又はAlと不可避不純物により構成されるMg系めっき皮膜が形成され、
前記Mg系めっき皮膜の表面に、
0.3g/m2以上、15g/m2以下のりん酸Mg皮膜が形成され、前記りん酸Mg皮膜中の不可避的不純物量が100mg/m2以下であり、
さらに、前記りん酸Mg皮膜の上面で少なくとも片面に有機皮膜が順次形成されていることを特徴とする有機複合Mg系めっき鋼板。
(2)前記Mg系めっき皮膜が、Alを10原子%以下、及びアモルファス相を体積含有率で5%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機複合Mg系めっき鋼板。
例えば、溶液中に、過マンガン酸カリウム、りん酸、りん酸二水素アンモニウムを溶解した、過マンガン酸イオン、りん酸イオン、水素イオン、アンモニウムイオン(場合によっては、バナジウムイオン、クロムイオン等も含む)等を含む溶液に、数分間、Mg合金を浸漬する処理である。
通常、過マンガン酸カリウム溶液によるMg合金の化成処理は、りん酸を含む酸性の過マンガン酸カリウム溶液に、Mg合金を浸漬して、Mg合金の表面の溶解と、りん酸の析出を同時に行って、合金表面上に、Mg系りん酸塩を析出させる。溶液の浸漬時間は、数分が妥当であるが、化成前の酸洗処理、溶液浸漬時の継続的な溶解反応で、Mg合金は、数十g/m2(10〜20μm)減肉がおこり、浸漬時に生成したMgイオンとりん酸イオンの反応で、20g/m2以下のMg系りん酸塩の析出が起こる。
この場合、5秒以下の浸漬で、急速に表面にりん酸塩皮膜が析出する。この際、めっき層表面は、薄い茶色となるため、Mgの色褪防止処理としても本処理は有効である。約15秒までは析出する化成処理皮膜の目付量は増える(めっき表面が茶色となる)。約1分で表面に析出するMg系りん酸塩の反応は止まると考えられる。この処理によって、得られるMgりん酸塩皮膜量の目付量は、めっき層が20μmの場合、最大15g/m2程度である。
上述した条件で得られたりん酸塩皮膜をXRDにて分析したところ、Mg3(PO4)2が回折ピークとして検出されることから、りん酸塩皮膜の主体はMg系りん酸塩と推定される。また、形成したMg系りん酸塩を5vol%のクロム酸(VI)で溶解し、成分を分析したところ、皮膜の主体はMg系りん酸塩であるが、その他の金属イオンとして、めっき層中に含まれるZn、Al、Ca、過マンガン酸カリウム溶液中に含まれるMnを少量検出する。めっき層の組成によって、りん酸Mg皮膜中に不可避的に混入するZn、Al、Ca、Mn量は変化するが、その含有量は合計で、100mg/m2を超えない。
XRDでは、これらの元素を含む化合物はXRDでは検出されないことから、Mgと置換体を形成して、酸化物もしくはりん酸化合物としてりん酸塩皮膜中に含有されると考えられる。なお、これらの元素は不可避不純物である。
この化成処理の耐食性能は、Mgりん酸塩を含有するZn系りん酸皮膜と大きく変化はないが、数秒で処理を完了することができるため、塗装下地処理を簡素化できる特徴がある。
すなわち、被覆する有機皮膜は、有機樹脂単体によるものでも良いが、耐食性を考慮して、有機樹脂と、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、TiO2、SnO2から選ばれる粉末または、コロイドの1種または2種以上と組み合わせた複合皮膜であることが望ましい。なお、この有機皮膜中には、ワックス成分や、着色顔料、防錆剤等を含有させることもでき、ワックス成分を添加した場合には、成形加工条件によっては無塗油での加工も可能となる。有機樹脂の種類については、特に限定されないが、自動車鋼板用途を考慮した場合は、現行電着塗装としてエポキシ系樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂等)が使われていることから、電着塗料との相性、密着性の確保の観点からエポキシ系の樹脂が好ましい。
塗装後の溶接を前提とした薄膜有機複合Mg系めっき鋼板の場合は、有機皮膜の付着量は、0.2〜3g/m2が好ましい。0.2g/m2,未満では、ロールコータでの均一な有機薄膜皮膜の製造が困難であり、また3g/m2を超えると溶接性が悪化する傾向がある。
有機被覆として、電着塗装を用いた場合、塗装処理として、日本ペイント工業用コーティング社製パワーニックス110 グレー塗料を20μm の膜厚で電着塗装した。焼付熱処理条件は150℃、20分とした。
溶接性の評価には、Cu-CrのCF型電極チップ(5mmφ)を用い、加圧力1961N(200kgf)、通電時間13サイクルで適正電流範囲を測定した。表1中において、1.5kA超を「◎」、1.0〜1.5kAを「○」、0.3〜1.0kAを「△」、0.3kA未満を「×」とし、評価を行わなかったものは、「−」とした。
2 めっき層
3 Zn系腐食生成物
4 りん酸皮膜
5 Mg系腐食生成物
6 塗膜
7 カット疵部
Claims (3)
- 鋼板の表面の少なくとも片面に、
Mgを30原子%以上、85原子%以下、
Caを0.03原子%以上、10原子%以下含有し、
さらに、残部がZn及び/又はAlと不可避不純物により構成されるMg系めっき皮膜が形成され、
前記Mg系めっき皮膜の表面に、
0.3g/m2以上、15g/m2以下のりん酸Mg皮膜が形成され、前記りん酸Mg皮膜中の不可避不純物量が合計で100mg/m2以下であり、
さらに、前記りん酸Mg皮膜の上面で少なくとも片面に有機皮膜が順次形成されていることを特徴とする有機複合Mg系めっき鋼板。 - 前記Mg系めっき皮膜が、Alを10原子%以下、及びアモルファス相を体積含有率で5%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機複合Mg系めっき鋼板。
- 前記有機皮膜の目付量が0.2〜3g/m2であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機複合Mg系めっき鋼板。
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