JP5631231B2 - Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same - Google Patents

Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP5631231B2
JP5631231B2 JP2011020689A JP2011020689A JP5631231B2 JP 5631231 B2 JP5631231 B2 JP 5631231B2 JP 2011020689 A JP2011020689 A JP 2011020689A JP 2011020689 A JP2011020689 A JP 2011020689A JP 5631231 B2 JP5631231 B2 JP 5631231B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical conversion
conversion treatment
plated steel
fluorine
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011020689A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012092420A (en
Inventor
雅典 松野
雅典 松野
山本 雅也
雅也 山本
博文 武津
博文 武津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Nisshin Co Ltd filed Critical Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority to JP2011020689A priority Critical patent/JP5631231B2/en
Publication of JP2012092420A publication Critical patent/JP2012092420A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5631231B2 publication Critical patent/JP5631231B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • C23C22/36Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
    • C23C22/361Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing titanium, zirconium or hafnium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20Use of solutions containing silanes

Description

本発明は、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性に優れる化成処理Zn系めっき鋼板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a chemically treated Zn-based plated steel sheet having excellent weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion, and a method for producing the same.

めっき鋼板は、成形加工時のカジリを防止するために、有機樹脂を含む化成処理皮膜が形成されることがある(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1、2には、亜鉛系めっき鋼板の表面に、ウレタン樹脂などの有機樹脂を含む化成処理皮膜を形成することが記載されている。このようにめっき鋼板の表面を、有機樹脂を含む化成処理皮膜で被覆することで、耐カジリ性だけでなく、耐食性や耐変色性なども向上させることができる。   In order to prevent galling during the forming process, the plated steel sheet may be formed with a chemical conversion treatment film containing an organic resin (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Patent Documents 1 and 2 describe that a chemical conversion treatment film containing an organic resin such as a urethane resin is formed on the surface of a zinc-based plated steel sheet. Thus, by covering the surface of the plated steel sheet with a chemical conversion treatment film containing an organic resin, not only galling resistance but also corrosion resistance and discoloration resistance can be improved.

一方、化成処理めっき鋼板の耐候性を向上させるために、化成処理皮膜を構成する有機樹脂として耐候性に優れるフッ素樹脂を使用することがある。このように耐候性の向上を目的としてフッ素樹脂を使用する場合、有機溶剤系フッ素樹脂組成物が使用されることが多い。しかし、このような有機溶剤系フッ素樹脂組成物には、火災の危険性や有害性、大気汚染などの問題がある。   On the other hand, in order to improve the weather resistance of the chemical conversion treatment plated steel sheet, a fluorine resin having excellent weather resistance may be used as an organic resin constituting the chemical conversion treatment film. Thus, when using a fluororesin for the purpose of an improvement in a weather resistance, an organic solvent type fluororesin composition is used in many cases. However, such organic solvent-based fluororesin compositions have problems such as fire hazard and harmfulness and air pollution.

また、水系フッ素樹脂組成物も様々なものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、このような水系フッ素樹脂組成物は、いずれも高温での焼き付けを必要とする(例えば180〜230℃、特許文献3参照)。このような高温での焼き付けは、現場での塗装においては現実的に不可能であり(通常は常乾樹脂を使用する)、加熱乾燥が主流である工場ラインにおいても不利である。   Various water-based fluororesin compositions have also been proposed (see, for example, Patent Document 3). However, all such water-based fluororesin compositions require baking at a high temperature (for example, 180 to 230 ° C., see Patent Document 3). Such high-temperature baking is practically impossible in field painting (usually using a normally dry resin), and is disadvantageous even in factory lines where heat drying is the mainstream.

特開2005−15834号公報JP 2005-15834 A 特開2005−206764号公報JP 2005-206764 A 特開昭57−38845号公報JP-A-57-38845

前述の通り、めっき鋼板の表面に有機樹脂を含む化成処理皮膜を形成することで、耐カジリ性や耐食性、耐変色性などを向上させることができる。しかしながら、有機樹脂を含む化成処理皮膜を形成された従来の化成処理めっき鋼板は、外装建材として使用した場合に耐候性が不十分である場合があった。すなわち、ウレタン樹脂などの多くの有機樹脂は紫外線により劣化してしまうため、従来の化成処理めっき鋼板を外装建材として使用した場合、めっき鋼板の表面を被覆する化成処理皮膜が時間の経過とともに失われてしまうおそれがある。このように化成処理皮膜が失われてしまうと、変色や錆などが発生して美観が損なわれるおそれがあり、外装建材として好ましくない。   As described above, galling resistance, corrosion resistance, discoloration resistance, and the like can be improved by forming a chemical conversion treatment film containing an organic resin on the surface of the plated steel sheet. However, the conventional chemical conversion treatment plated steel sheet formed with the chemical conversion treatment film containing the organic resin sometimes has insufficient weather resistance when used as an exterior building material. In other words, since many organic resins such as urethane resins are deteriorated by ultraviolet rays, when a conventional chemical conversion-treated plated steel sheet is used as an exterior building material, the chemical conversion film covering the surface of the plated steel sheet is lost over time. There is a risk that. If the chemical conversion treatment film is lost in this manner, discoloration, rust, etc. may occur and the appearance may be impaired, which is not preferable as an exterior building material.

このような化成処理めっき鋼板の耐候性を向上させる手段としては、化成処理皮膜を構成する有機樹脂として耐候性に優れるフッ素樹脂を使用することが考えられる。そこで、本発明者は取り扱いが容易な水系フッ素樹脂組成物を用いてめっき鋼板の表面に化成処理皮膜を形成する予備実験を行った。その結果、水系フッ素樹脂組成物を使用することで、耐紫外線性を向上させることはできたが、その一方で造膜性、耐水性および皮膜密着性が低下してしまった。本発明者によるさらなる検討の結果、これらの品質の低下は、水系フッ素樹脂組成物を製造する際に使用される乳化剤(例えば、ペルフルオロオクタン酸アンモニウム塩)が化成処理皮膜中に残存するためであることが推察された。   As a means for improving the weather resistance of such a chemically treated steel sheet, it is conceivable to use a fluororesin excellent in weather resistance as an organic resin constituting the chemical conversion film. Then, this inventor performed the preliminary experiment which forms a chemical conversion treatment film on the surface of a plated steel plate using the water-based fluororesin composition which is easy to handle. As a result, it was possible to improve the ultraviolet resistance by using the water-based fluororesin composition, but on the other hand, the film forming property, water resistance and film adhesion were lowered. As a result of further studies by the present inventors, these deteriorations in quality are because an emulsifier (for example, ammonium perfluorooctanoate) used in producing an aqueous fluororesin composition remains in the chemical conversion film. It was inferred.

以上のように、有機樹脂を含む化成処理皮膜を形成された従来の化成処理めっき鋼板は、耐候性が不十分である場合があった。また、有機樹脂として水系フッ素樹脂を使用することで、化成処理めっき鋼板の耐候性(耐紫外線性)を向上させることはできるが、その一方で造膜性、耐水性および皮膜密着性が低下してしまうため、耐候性、耐水性および皮膜密着性を両立させることはできなかった。   As mentioned above, the conventional chemical conversion treatment plating steel plate in which the chemical conversion treatment film containing an organic resin was formed might have insufficient weather resistance. In addition, the use of water-based fluororesin as the organic resin can improve the weather resistance (ultraviolet light resistance) of the chemically treated steel sheet, but on the other hand, the film forming property, water resistance and film adhesion are reduced. Therefore, weather resistance, water resistance and film adhesion could not be made compatible.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、有機樹脂を含む化成処理皮膜を有する化成処理Zn系めっき鋼板であって、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてに優れる化成処理Zn系めっき鋼板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is a chemical conversion treatment Zn-based plated steel sheet having a chemical conversion treatment film containing an organic resin, all of weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion. It aims at providing the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate which is excellent.

本発明者は、有機樹脂の原料として、乳化剤を使用せずに調製された水系フッ素含有樹脂組成物を使用し、かつこれらのフッ素含有樹脂を有機系架橋剤および4A族金属化合物で架橋することで、化成処理皮膜の耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてを向上させうることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。   The present inventor uses an aqueous fluorine-containing resin composition prepared without using an emulsifier as a raw material for the organic resin, and crosslinks these fluorine-containing resins with an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound. Thus, the present inventors have found that the weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion of the chemical conversion film can all be improved, and further studies have been made to complete the present invention.

すなわち、本発明の第一は、以下の化成処理Zn系めっき鋼板に関する。
[1]Alを0.05〜60質量%含むAl含有Zn系合金めっき鋼板と、前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成された、膜厚0.5〜10μmの化成処理皮膜と、を有する化成処理Zn系めっき鋼板であって;前記化成処理皮膜は、有機系架橋剤により架橋された、F原子を7〜20質量%含有するフッ素含有樹脂と、前記フッ素含有樹脂に対して金属換算で0.1〜5質量%の4A族金属化合物とを含有する、化成処理Zn系めっき鋼板。
[2]前記有機系架橋剤は、メラミン化合物である、[1]に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
[3]前記化成処理皮膜は、さらにリン酸塩を含有し;前記フッ素含有樹脂に対する前記リン酸塩の量は、P換算で0.05〜3質量%の範囲内である、[1]または[2]に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
[4]前記化成処理皮膜は、さらにシランカップリング剤を含有し;前記フッ素含有樹脂に対する前記シランカップリング剤の量は、0.5〜5質量%の範囲内である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
[5]前記4A族金属は、Ti、Zr、Hfおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
[6]前記Al含有Zn系合金めっき鋼板と、前記化成処理皮膜との間に形成された;バルブメタルの酸化物または水酸化物、およびバルブメタルのフッ化物を含有する下地化成処理皮膜をさらに有する、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
That is, the first of the present invention relates to the following chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet.
[1] An Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet containing 0.05 to 60% by mass of Al, and a chemical conversion film having a thickness of 0.5 to 10 μm formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet, A chemical conversion-treated Zn-based plated steel sheet having a fluorine-containing resin containing 7 to 20% by mass of F atoms cross-linked by an organic cross-linking agent and a metal relative to the fluorine-containing resin. A conversion-treated Zn-based plated steel sheet containing 0.1 to 5% by mass of a 4A group metal compound in terms of conversion.
[2] The chemical conversion treated Zn-based plated steel sheet according to [1], wherein the organic crosslinking agent is a melamine compound.
[3] The chemical conversion treatment film further contains a phosphate; the amount of the phosphate with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.05 to 3% by mass in terms of P, [1] or The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet according to [2].
[4] The chemical conversion film further contains a silane coupling agent; the amount of the silane coupling agent with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.5 to 5% by mass. 3] The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet according to any one of [3].
[5] The chemical conversion-treated Zn-based plated steel sheet according to any one of [1] to [4], wherein the 4A group metal is selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and combinations thereof.
[6] A base chemical conversion film formed between the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet and the chemical conversion film; further containing a valve metal oxide or hydroxide and a valve metal fluoride. The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet according to any one of [1] to [5].

本発明の第二は、以下の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法に関する。
[7]Alを0.05〜60質量%含むAl含有Zn系合金めっき鋼板を準備するステップと;前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に化成処理液を塗布し、乾燥させて、膜厚が0.5〜10μmの化成処理皮膜を形成するステップとを含み;前記化成処理液は、反応性官能基0.05〜5質量%とF原子7〜20質量%とを含有し、数平均分子量が1000〜8万の範囲内であるフッ素含有樹脂と、前記反応性官能基と反応しうる官能基を有する有機系架橋剤と、4A族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩または過酸化塩のいずれかとを含有し;前記フッ素含有樹脂に対する前記有機系架橋剤の量は、0.8〜9.6質量%の範囲内であり;前記フッ素含有樹脂に対する、前記4A族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩または過酸化塩の量は、金属換算で0.1〜5質量%の範囲内である、化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[8]前記フッ素含有樹脂は、前記反応性官能基としてカルボキシル基およびスルホン酸基を有し、前記フッ素含有樹脂が有するカルボキシル基とスルホン酸基との比率は、カルボキシル基/スルホン酸基のモル比で5〜60の範囲内である、[7]に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[9]前記有機系架橋剤は、メラミン化合物である、[7]または[8]に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[10]前記化成処理液は、さらにリン酸塩を含有し;前記フッ素含有樹脂に対する前記リン酸塩の量は、P換算で0.05〜3質量%の範囲内である、[7]〜[9]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[11]前記化成処理液は、さらにシランカップリング剤を含有し;前記フッ素含有樹脂に対する前記シランカップリング剤の量は、0.5〜5質量%の範囲内である、[7]〜[10]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[12]前記4A族金属は、Ti、Zr、Hfおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、[7]〜[11]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[13]乳化剤非存在下の水溶媒中でフルオロオレフィンと反応性官能基含有モノマーとを共重合させて、前記フッ素含有樹脂を準備するステップをさらに含む、[7]〜[12]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
[14]前記化成処理皮膜を形成するステップの前に;前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に下地化成処理液を塗布し、乾燥させて、下地化成処理皮膜を形成するステップをさらに含み;前記下地化成処理液は、バルブメタル塩とフッ化物イオンとを含有する、[7]〜[13]のいずれか一項に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
2nd of this invention is related with the manufacturing method of the following chemical conversion treatment Zn-plated steel plate.
[7] A step of preparing an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet containing 0.05 to 60% by mass of Al; a chemical conversion treatment liquid is applied to the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet, and the film is dried. Forming a chemical conversion film having a thickness of 0.5 to 10 μm; the chemical conversion solution contains 0.05 to 5% by mass of a reactive functional group and 7 to 20% by mass of F atoms, and has a number average. A fluorine-containing resin having a molecular weight in the range of 1000 to 80,000, an organic crosslinking agent having a functional group capable of reacting with the reactive functional group, a group 4A metal oxyacid salt, fluoride, hydroxide, An organic acid salt, a carbonate or a peroxide salt; the amount of the organic crosslinking agent relative to the fluorine-containing resin is in the range of 0.8 to 9.6% by mass; the fluorine-containing resin Against Group 4A metal oxyacid salts, fluorides, hydroxides The amount of the organic acid salt, carbonate or peroxide is within the range of 0.1 to 5% by mass in terms of metal, and is a method for producing a chemical conversion treated Zn-based plated steel sheet.
[8] The fluorine-containing resin has a carboxyl group and a sulfonic acid group as the reactive functional group, and the ratio of the carboxyl group to the sulfonic acid group of the fluorine-containing resin is a molar ratio of carboxyl group / sulfonic acid group. The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate as described in [7] which is in the range of 5-60 in ratio.
[9] The method for producing a chemically treated Zn-based plated steel sheet according to [7] or [8], wherein the organic crosslinking agent is a melamine compound.
[10] The chemical conversion treatment liquid further contains a phosphate; the amount of the phosphate with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.05 to 3% by mass in terms of P, [7] to The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate as described in any one of [9].
[11] The chemical conversion treatment liquid further contains a silane coupling agent; the amount of the silane coupling agent with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.5 to 5% by mass. 10] The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate as described in any one of [10].
[12] The method for producing a chemically treated Zn-based plated steel sheet according to any one of [7] to [11], wherein the 4A group metal is selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and combinations thereof.
[13] Any of [7] to [12], further comprising the step of copolymerizing a fluoroolefin and a reactive functional group-containing monomer in an aqueous solvent in the absence of an emulsifier to prepare the fluorine-containing resin. The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate as described in one term.
[14] Before the step of forming the chemical conversion treatment film; further comprising the step of applying a base chemical conversion treatment liquid to the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet and drying to form a base chemical conversion treatment film; The said base chemical conversion liquid is a manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate as described in any one of [7]-[13] containing a valve metal salt and fluoride ion.

本発明によれば、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてに優れる化成処理Zn系めっき鋼板を提供することができる。本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、耐候性、耐水性、耐食性および耐変色性に優れているため、例えば外装建材用のめっき鋼板として有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chemical conversion treatment Zn type plated steel plate which is excellent in all of a weather resistance, water resistance, blackening resistance, and film | membrane adhesiveness can be provided. Since the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention is excellent in weather resistance, water resistance, corrosion resistance and discoloration resistance, it is useful as a plated steel sheet for exterior building materials, for example.

1.化成処理Zn系めっき鋼板
本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、Al含有Zn系合金めっき鋼板(化成処理原板)と、Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成された化成処理皮膜とを有する。本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、化成処理皮膜が有機系架橋剤により架橋されたフッ素含有樹脂と4A族金属化合物とを含むことを一つの特徴とする。
1. Chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention has an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet (chemical conversion-treated original sheet) and a chemical conversion-treated film formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet. . The chemical conversion treatment Zn-based plated steel sheet of the present invention is characterized in that the chemical conversion treatment film contains a fluorine-containing resin and a group 4A metal compound crosslinked with an organic crosslinking agent.

以下、本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の各構成要素について説明する。   Hereinafter, each component of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of this invention is demonstrated.

[化成処理原板]
化成処理原板としては、耐食性および意匠性に優れる、Al含有Zn系合金めっき鋼板が使用される。ここで「Al含有Zn系合金めっき鋼板」とは、Alを0.05〜60質量%含むZn系合金めっき層を有する鋼板を意味する。Al含有Zn系合金めっき鋼板の例には、溶融Al−Znめっき鋼板(溶融Zn−0.1%Alめっき、溶融Zn−55%Alめっき、溶融Zn−6%Al−3%Mgめっき、溶融Zn−11%Al−3%Mg−0.2%Si、溶融Zn−5%Al−0.75%Mg)、合金化Znめっき鋼板(溶融0.1%Al−Znめっき後に合金化処理した合金化溶融Al−Znめっき)などが含まれる。
[Chemical conversion treatment master]
As the chemical conversion treatment original plate, an Al-containing Zn-based alloy plated steel plate having excellent corrosion resistance and design properties is used. Here, “Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet” means a steel sheet having a Zn-based alloy plated layer containing 0.05 to 60% by mass of Al. Examples of Al-containing Zn-based alloy-plated steel plates include hot-dip Al-Zn-plated steel plates (hot Zn-0.1% Al plating, hot Zn-55% Al plating, hot Zn-6% Al-3% Mg plating, hot melting Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si, molten Zn-5% Al-0.75% Mg), alloyed Zn-plated steel sheet (alloyed after molten 0.1% Al-Zn plating) Alloyed molten Al—Zn plating) and the like.

Al含有Zn系合金めっき鋼板の下地鋼としては、低炭素鋼や中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼などが使用される。加工性が必要とされる場合は、低炭素Ti添加鋼、低炭素Nb添加鋼などの深絞り用鋼板が下地鋼として好ましい。   As the base steel of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet, low carbon steel, medium carbon steel, high carbon steel, alloy steel, or the like is used. When workability is required, steel sheets for deep drawing such as low carbon Ti-added steel and low carbon Nb-added steel are preferred as the base steel.

[下地化成処理皮膜]
化成処理原板として使用されるAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面には、バルブメタルの酸化物または水酸化物と、バルブメタルのフッ化物とを含有する下地化成処理皮膜が形成されている場合もある。このように、Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に下地化成処理皮膜が形成されている場合、化成処理皮膜は、下地化成処理皮膜を介してAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成される。
[Base chemical conversion coating]
In some cases, an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet used as a chemical conversion treatment original plate has a base chemical conversion treatment film containing a valve metal oxide or hydroxide and a valve metal fluoride. is there. Thus, when the base chemical conversion film is formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet, the chemical conversion film is formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet via the base chemical conversion film. .

バルブメタルの酸化物および水酸化物は、高い絶縁抵抗を示す。このため、バルブメタルの酸化物または水酸化物を含む下地化成処理皮膜は、電子の移動に対する抵抗体として作用する。したがって、雰囲気中の水分に含まれている溶存酸素の還元反応が抑えられ、対となるAl含有Zn系合金めっき鋼板の酸化反応も抑えられる。その結果、基材となるAl含有Zn系合金めっき鋼板からの金属成分の溶出(腐食)が抑制される。なかでも、TiやZr,HfなどのIV族A元素の4価化合物は安定な化合物であり、優れた高絶縁性皮膜を形成する。   Valve metal oxides and hydroxides exhibit high insulation resistance. For this reason, the foundation | substrate chemical conversion treatment film containing the oxide or hydroxide of valve metal acts as a resistor with respect to the movement of an electron. Therefore, the reduction reaction of dissolved oxygen contained in the moisture in the atmosphere is suppressed, and the oxidation reaction of the paired Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet is also suppressed. As a result, elution (corrosion) of metal components from the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet serving as the substrate is suppressed. Of these, tetravalent compounds of Group IV A elements such as Ti, Zr, and Hf are stable compounds and form an excellent highly insulating film.

また、化成処理皮膜には、通常、化成処理時や成形加工時に、皮膜欠陥が不可避的に発生する。皮膜欠陥部では基材が露出するため、化成処理されていても腐食抑制作用が期待できない。これに対して、前述の下地化成処理皮膜は、バルブメタルのフッ化物をも含むので、自己修復作用を有する。つまり、バルブメタルのフッ化物は、雰囲気中の水分に溶け出した後、皮膜欠陥部から露出している下地鋼の表面に難溶性酸化物または水酸化物となって再析出する。その結果、皮膜欠陥部が埋められるので、自己修復作用が発揮される。   In addition, a film defect is inevitably generated in a chemical conversion treatment film at the time of chemical conversion treatment or molding. Since the base material is exposed at the film defect portion, a corrosion inhibiting action cannot be expected even if chemical conversion treatment is performed. On the other hand, since the above-mentioned base chemical conversion treatment film also contains a fluoride of valve metal, it has a self-repairing action. That is, the fluoride of the valve metal dissolves in moisture in the atmosphere and then re-deposits as a hardly soluble oxide or hydroxide on the surface of the base steel exposed from the film defect portion. As a result, since the film defect portion is filled, a self-repairing action is exhibited.

本発明の化成処理Zn系合金めっき鋼板は、Al含有Zn系合金めっき鋼板に化成処理をすることで製造されるが、化成処理前のZn系合金めっき鋼板は、耐食性が十分でない。そのため、化成処理前のZn系合金めっき鋼板を保存または運搬したり、成形加工をしたりする間に、腐食が発生するおそれがある。そこで、化成処理前のZn系合金めっき鋼板に下地化成処理皮膜を形成しておくことで、化成処理前のZn系合金めっき鋼板における腐食の発生を確実に防止することができる。   The chemical conversion-treated Zn-based alloy plated steel sheet of the present invention is manufactured by subjecting an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet to chemical conversion treatment, but the Zn-based alloy-plated steel sheet before chemical conversion treatment has insufficient corrosion resistance. Therefore, corrosion may occur during storage or transportation of the Zn-based alloy-plated steel sheet before chemical conversion treatment or during forming. Therefore, by forming a base chemical conversion coating on the Zn-based alloy plated steel sheet before the chemical conversion treatment, it is possible to reliably prevent the occurrence of corrosion in the Zn-based alloy plated steel sheet before the chemical conversion treatment.

下地化成処理皮膜を形成したAl含有Zn系合金めっき鋼板を、保存、運搬または成形加工(溶接などを含む)などしたときに、一部の下地化成処理皮膜が剥離、欠損または欠落することがある。それにより、Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面が露出するが、この露出面にはフッ素含有樹脂および4A族金属化合物を含む化成処理皮膜が直接接触する。   When an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet with an underlying chemical conversion treatment film is stored, transported or formed (including welding), some of the underlying chemical conversion treatment film may be peeled off, missing or missing. . Thereby, the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet is exposed, and the chemical conversion treatment film containing the fluorine-containing resin and the 4A group metal compound is in direct contact with the exposed surface.

下地化成処理皮膜は、Al含有Zn系合金めっき鋼板と化成処理皮膜との密着性を向上させる作用を示す。このため、下地化成処理皮膜が剥離などした箇所に形成された化成処理皮膜は、一般的にはその皮膜密着性が低下するとも思われる。しかしながら、化成処理皮膜には、直接接触するめっき層からAlが溶出している。この化成処理皮膜に溶出したAlによって、化成処理皮膜の耐食性や皮膜密着性が向上する。このように、下地化成処理皮膜が剥離した箇所においても、化成処理皮膜とAl含有Zn系合金めっき鋼板との密着性が高く、化成処理皮膜の耐食性が高まる。化成処理皮膜中にAlが存在することによって、化成処理皮膜の耐食性などが向上するメカニズムについては後述する。   The base chemical conversion treatment film has an effect of improving the adhesion between the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet and the chemical conversion treatment film. For this reason, the chemical conversion treatment film formed at the place where the base chemical conversion treatment film is peeled or the like is generally considered to have reduced film adhesion. However, Al is eluted from the plating layer in direct contact with the chemical conversion coating. The corrosion resistance and film adhesion of the chemical conversion film are improved by Al eluted in the chemical conversion film. Thus, also in the location where the foundation | substrate chemical conversion treatment film peeled, the adhesiveness of a chemical conversion treatment film and an Al containing Zn type alloy plating steel plate is high, and the corrosion resistance of a chemical conversion treatment film increases. The mechanism by which the corrosion resistance of the chemical conversion coating is improved by the presence of Al in the chemical conversion coating will be described later.

下地化成処理皮膜は、基材となるAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成された下地化成処理液の塗布膜を、乾燥させることにより形成されうる。下地化成処理液には、バルブメタル塩と、フッ化物イオンと、溶媒である水とが含まれる。下地化成処理液の塗膜を乾燥させることで、バルブメタル塩が、下地化成処理皮膜に含まれるバルブメタルの酸化物もしくは水酸化物、またはフッ化物となる。   The base chemical conversion treatment film can be formed by drying a coating film of the base chemical conversion treatment liquid formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet as the base material. The base chemical conversion treatment solution contains valve metal salt, fluoride ions, and water as a solvent. By drying the coating film of the base chemical conversion treatment solution, the valve metal salt becomes an oxide or hydroxide or a fluoride of valve metal contained in the base chemical conversion coating film.

バルブメタルの例には、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wが含まれる。下地化成処理液に添加されるバルブメタル塩は、バルブメタルのハロゲン化物や酸素酸塩などでありうる。添加されるバルブメタル塩がフッ化物であれば、フッ化物イオン源としても作用する。   Examples of the valve metal include Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W. The valve metal salt added to the base chemical conversion treatment liquid may be a valve metal halide or oxyacid salt. If the added valve metal salt is fluoride, it also acts as a fluoride ion source.

チタン塩の例には、KTiF(K:アルカリ金属又はアルカリ土類金属、n:1または2)、K[TiO(COO)]、(NHTiF、TiCl、TiOSO、Ti(SO、Ti(OH)などが含まれる。一方、下地化成処理液に含まれるフッ化物イオン源は、フッ素原子を含むバルブメタル塩であってもよいし、別途の可溶性フッ化物(例えば、(NH)Fなど)であってもよい。 Examples of titanium salts include K n TiF 6 (K: alkali metal or alkaline earth metal, n: 1 or 2), K 2 [TiO (COO) 2 ], (NH 4 ) 2 TiF 6 , TiCl 4 , TiOSO 4 , Ti (SO 4 ) 2 , Ti (OH) 4 and the like are included. On the other hand, the fluoride ion source contained in the base chemical conversion treatment liquid may be a valve metal salt containing fluorine atoms, or may be a separate soluble fluoride (for example, (NH 4 ) F).

下地化成処理液には、バルブメタル塩を安定化するために、キレート作用のある有機酸が添加されていることが好ましい。有機酸は、金属イオンをキレート化して下地化成処理液を安定させることができる。そのため、有機酸の添加量は、有機酸/金属イオンのモル比が、0.02以上となるように設定される。有機酸の例には、酒石酸、タンニン酸、クエン酸、蓚酸、マロン酸、乳酸、酢酸、アスコルビン酸などが含まれる。なかでも、酒石酸などのオキシカルボン酸や、タンニン酸などの多価フェノール類は、下地化成処理液を安定化させるとともに、フッ化物の自己修復作用を補完する作用も示し、密着性の向上にも有効である。   It is preferable that an organic acid having a chelating action is added to the base chemical conversion treatment solution in order to stabilize the valve metal salt. The organic acid can chelate metal ions to stabilize the base chemical conversion treatment solution. Therefore, the addition amount of the organic acid is set so that the molar ratio of organic acid / metal ion is 0.02 or more. Examples of the organic acid include tartaric acid, tannic acid, citric acid, succinic acid, malonic acid, lactic acid, acetic acid, ascorbic acid and the like. Among them, oxycarboxylic acids such as tartaric acid and polyhydric phenols such as tannic acid stabilize the base chemical conversion solution and also complement the fluoride's self-healing action, improving adhesion. It is valid.

下地化成処理液には、各種金属のオルソリン酸塩やポリリン酸塩が添加されていてもよい。形成される下地化成処理皮膜に、可溶性または難溶性の、金属リン酸塩または複合リン酸塩を含ませるためである。   Various chemical orthophosphates and polyphosphates may be added to the base chemical conversion treatment solution. This is because the base chemical conversion treatment film to be formed contains a soluble or hardly soluble metal phosphate or composite phosphate.

可溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩は、下地化成処理皮膜から皮膜欠陥部に溶出して、基材であるAl含有Zn系合金めっき鋼板のめっき成分(ZnやAlなど)と反応して、不溶性リン酸塩を析出させる。このようにして、チタンフッ化物の自己修復作用を補完する。また、可溶性リン酸塩が解離する際に雰囲気が若干酸性化するため、チタンフッ化物の加水分解、ひいては難溶性のチタン酸化物または水酸化物の生成が促進される。   Soluble metal phosphate or composite phosphate elutes from the base chemical conversion coating to the film defects and reacts with the plating components (Zn, Al, etc.) of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet as the substrate. Insoluble phosphate is precipitated. In this way, the self-healing action of titanium fluoride is complemented. Further, since the atmosphere is slightly acidified when the soluble phosphate is dissociated, the hydrolysis of titanium fluoride, and hence the generation of a hardly soluble titanium oxide or hydroxide, is promoted.

可溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびMnなどでありうる。可溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩は、各種金属リン酸塩の形態で下地化成処理液に添加されてもよいし、各種金属塩とリン酸、ポリリン酸またはリン酸塩とを組み合わせて化成処理液に添加されてもよい。   The metal of the soluble metal phosphate or composite phosphate can be an alkali metal, an alkaline earth metal, Mn, and the like. The soluble metal phosphate or composite phosphate may be added to the base chemical conversion treatment liquid in the form of various metal phosphates, or a combination of various metal salts and phosphoric acid, polyphosphoric acid or phosphate. You may add to a chemical conversion liquid.

一方、難溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩は、下地化成処理皮膜に分散して、皮膜欠陥を解消するとともに皮膜強度を向上させる。難溶性リン酸塩または複合リン酸塩の金属は、Al、Ti、Zr、Hf、Znなどでありうる。難溶性リン酸塩または複合リン酸塩は、各種金属リン酸塩の形態で化成処理液に添加されてもよいし、各種金属塩とリン酸、ポリリン酸またはリン酸塩とを組み合わせて化成処理液に添加されてもよい。   On the other hand, the hardly soluble metal phosphate or composite phosphate is dispersed in the base chemical conversion treatment film to eliminate film defects and improve the film strength. The metal of the poorly soluble phosphate or the composite phosphate may be Al, Ti, Zr, Hf, Zn or the like. The hardly soluble phosphate or the composite phosphate may be added to the chemical conversion treatment liquid in the form of various metal phosphates, or a chemical conversion treatment by combining various metal salts with phosphoric acid, polyphosphoric acid or phosphate. It may be added to the liquid.

下地化成処理液には、フッ素系、ポリエチレン系、スチレン系などの有機ワックスや、シリカ、二硫化モリブデン、タルクなどの無機質潤滑剤などを添加することもできる。これらを添加することで、下地化成処理皮膜の潤滑性を向上させることができる。低融点の有機ワックスは、下地化成処理液の塗布膜を乾燥させるときに、膜表面にブリードし、潤滑性を発現すると考えられる。一方、高融点の有機ワックスや無機系潤滑剤は、皮膜中に分散して存在するが、皮膜の最表層では島状分布で皮膜表面に露出することによって潤滑性を発現させるものと考えられる。   Organic chemical waxes such as fluorine, polyethylene, and styrene, inorganic lubricants such as silica, molybdenum disulfide, and talc can be added to the base chemical conversion treatment liquid. By adding these, the lubricity of the base chemical conversion coating can be improved. It is considered that the low melting point organic wax bleeds on the film surface and develops lubricity when the coating film of the base chemical conversion treatment liquid is dried. On the other hand, high-melting organic waxes and inorganic lubricants are present in a dispersed state in the film, but it is considered that the outermost surface layer of the film is exposed to the surface of the film in an island-like distribution to exhibit lubricity.

下地化成処理液の塗布膜を乾燥させて得た下地化成処理皮膜を、蛍光X線、ESCAなどで元素分析すると、下地化成処理皮膜に含まれているO濃度およびF濃度が測定される。この元素濃度比F/O(原子比率)は、1/100以上であることが好ましい。得られた化成処理鋼板の腐食を抑制するためである。特に、元素濃度比F/O(原子比率)が1/100以上であると、皮膜欠陥部を起点とする腐食の発生が大幅に減少する。これは、十分な量のチタンフッ化物が下地化成処理皮膜中に含まれており、自己修復作用を発揮しているためと推察される。   When the base chemical conversion film obtained by drying the coating film of the base chemical conversion liquid is subjected to elemental analysis using fluorescent X-ray, ESCA, etc., the O concentration and the F concentration contained in the base chemical conversion film are measured. This element concentration ratio F / O (atomic ratio) is preferably 1/100 or more. It is for suppressing the corrosion of the obtained chemical conversion treatment steel plate. In particular, when the element concentration ratio F / O (atomic ratio) is 1/100 or more, the occurrence of corrosion starting from a film defect portion is significantly reduced. This is presumably because a sufficient amount of titanium fluoride is contained in the base chemical conversion treatment film and exhibits a self-repairing action.

[化成処理皮膜]
化成処理皮膜は、上述のAl含有Zn系合金めっき鋼板(化成処理原板)の表面に形成されている。化成処理原板の表面には、下地となる皮膜を形成するなどの下地化成処理をしてもよいが、下地化成処理をしなくてもよい。なお、化成処理原板の表面に下地化成処理をしない場合には、化成処理原板の表面には化成処理皮膜が直接形成される。この化成処理皮膜は、Al含有Zn系合金めっき鋼板の耐候性や耐黒変性などを向上させる。
[Chemical conversion coating]
The chemical conversion treatment film is formed on the surface of the above-mentioned Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet (chemical conversion treatment original plate). The surface of the chemical conversion treatment original plate may be subjected to a base chemical conversion treatment such as forming a coating as a base, but the base chemical conversion treatment may not be performed. In addition, when the surface chemical conversion treatment is not performed on the surface of the chemical conversion treatment original plate, a chemical conversion treatment film is directly formed on the surface of the chemical conversion treatment original plate. This chemical conversion film improves the weather resistance and blackening resistance of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet.

本発明は、化成処理皮膜の耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてを向上させることを目的としている。前述の通り、化成処理皮膜の耐候性(耐紫外線性)を向上させるためには、有機樹脂としてフッ素含有樹脂を使用すればよい。フッ素含有樹脂は、有機溶剤系フッ素含有樹脂と水系フッ素含有樹脂に大別される。有機溶剤系フッ素含有樹脂組成物を用いて化成処理皮膜を形成する場合は、揮発した溶剤の回収が問題となるが、水系フッ素含有樹脂組成物を用いた場合は、このような問題は生じない。そこで、本発明者は、取り扱いが容易な水系フッ素含有樹脂組成物を使用して耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてに優れた化成処理皮膜を形成することを試みた。   The object of the present invention is to improve all of the weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion of the chemical conversion coating. As described above, in order to improve the weather resistance (ultraviolet light resistance) of the chemical conversion coating, a fluorine-containing resin may be used as the organic resin. Fluorine-containing resins are roughly classified into organic solvent-based fluorine-containing resins and water-based fluorine-containing resins. When a chemical conversion film is formed using an organic solvent-based fluorine-containing resin composition, recovery of the volatilized solvent becomes a problem, but when using a water-based fluorine-containing resin composition, such a problem does not occur. . Then, this inventor tried to form the chemical conversion treatment film excellent in all of weather resistance, water resistance, blackening resistance, and film | membrane adhesion | attachment using the water-system fluorine-containing resin composition easy to handle.

前述の通り、本発明者の予備実験によれば、水系フッ素含有樹脂組成物を用いて化成処理皮膜を形成した場合に耐水性が低下するのは、水系フッ素含有樹脂組成物を製造する際に使用される乳化剤が化成処理皮膜中に残存するためと考えられた。そこで、本発明者は、乳化剤を使用せずに水系フッ素含有樹脂組成物を製造することができれば、化成処理皮膜の耐水性の低下を抑制できると考えた。   As described above, according to the preliminary experiment of the present inventor, when the chemical conversion film is formed using the aqueous fluorine-containing resin composition, the water resistance decreases when the aqueous fluorine-containing resin composition is produced. It was thought that the emulsifier used remained in the chemical conversion film. Then, this inventor thought that the fall of the water resistance of a chemical conversion treatment film could be suppressed if an aqueous fluorine-containing resin composition can be manufactured without using an emulsifier.

そこで、本発明者は、様々な観点から検討した結果、1)低分子量の水系フッ素含有樹脂であれば、乳化剤を使用しなくても水系フッ素含有樹脂組成物を製造可能であること、2)低分子量のフッ素含有樹脂を用いて化成処理皮膜を形成する場合も化成処理皮膜の耐水性の低下が問題となるが、低分子量のフッ素含有樹脂を用いて化成処理皮膜を形成する場合であっても、フッ素含有樹脂のポリマー鎖間を有機系架橋剤および4A族金属化合物で架橋することで化成処理皮膜に十分な耐水性を付与できること、を見出した。   Therefore, as a result of investigations from various viewpoints, the present inventor can produce an aqueous fluorine-containing resin composition without using an emulsifier, as long as it is 1) a low molecular weight aqueous fluorine-containing resin. 2) In the case of forming a chemical conversion film using a low molecular weight fluorine-containing resin, a decrease in water resistance of the chemical conversion film becomes a problem, but when a chemical conversion film is formed using a low molecular weight fluorine-containing resin, In addition, it was found that sufficient water resistance can be imparted to the chemical conversion film by crosslinking between polymer chains of the fluorine-containing resin with an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound.

そして、本発明者は、低分子量の水系フッ素含有樹脂をベースとする化成処理液に、さらに有機系架橋剤および4A族金属化合物を配合することで、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性のすべてに優れる化成処理皮膜を形成できることを見出したのである。   And this inventor is blending an organic type crosslinking agent and a 4A group metal compound further in the chemical conversion treatment liquid based on a low molecular weight water-based fluorine-containing resin, so that weather resistance, water resistance, blackening resistance and film It was found that a chemical conversion treatment film having excellent adhesion can be formed.

従来、有機系架橋剤を用いてフッ素含有樹脂皮膜を形成すると、有機系架橋剤による架橋部位が優先的に耐候劣化して皮膜が多孔質状となってしまい、皮膜の耐水性が低下してしまうという問題があった。この問題に対して、本発明者は、有機系架橋剤と4A族金属化合物とを組み合わせて用いることで、皮膜の多孔質化を抑制できることを見出した。その理由は明らかではないが、1)有機系架橋剤と4A族金属化合物とを組み合わせることでフッ素含有樹脂の架橋反応がより進行し、フッ素含有樹脂が高分子量化することで有機系架橋剤による架橋部位の結合がより安定化しているという可能性や、2)4A族金属化合物による架橋部位の結合が安定であるため、紫外線により有機系架橋剤による架橋が解離してもフッ素含有樹脂の低分子量化が抑制されているという可能性などが考えられる。   Conventionally, when a fluorine-containing resin film is formed using an organic cross-linking agent, the cross-linking site by the organic cross-linking agent is preferentially weather-resistant and the film becomes porous, which reduces the water resistance of the film. There was a problem that. In response to this problem, the present inventor has found that the use of a combination of an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound can suppress the formation of a porous film. The reason is not clear, but 1) the cross-linking reaction of the fluorine-containing resin further proceeds by combining the organic cross-linking agent and the group 4A metal compound, and the high molecular weight of the fluorine-containing resin increases the organic cross-linking agent. The possibility that the bond at the cross-linking site is more stable, and 2) the bond at the cross-linking site by the group 4A metal compound is stable. There is a possibility that the molecular weight is suppressed.

本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の化成処理皮膜では、1)フッ素含有樹脂(好ましくはフッ素含有オレフィン樹脂)を配合することで耐候性(耐紫外線性)を向上させている。また、2)低分子量のフッ素含有樹脂を使用することでエマルション製造時の乳化剤の使用を回避し、かつ3)フッ素含有樹脂を有機系架橋剤および4A族金属化合物で架橋させることで耐水性を向上させている。   In the chemical conversion film of the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention, 1) weather resistance (ultraviolet resistance) is improved by blending a fluorine-containing resin (preferably a fluorine-containing olefin resin). In addition, 2) avoiding the use of an emulsifier during emulsion production by using a low molecular weight fluorine-containing resin, and 3) water resistance by crosslinking the fluorine-containing resin with an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound. It is improving.

以下、化成処理皮膜に含まれる各成分について説明する。   Hereinafter, each component contained in the chemical conversion treatment film will be described.

1)フッ素含有樹脂
化成処理皮膜は、フッ素含有樹脂、より具体的にはフッ素含有オレフィン樹脂を主成分として含む。化成処理皮膜における架橋されたフッ素含有樹脂の含有量は、70〜99質量%の範囲内が好ましい。前述の通り、化成処理皮膜を構成する有機樹脂としてフッ素含有樹脂を用いることで、化成処理皮膜の耐候性(耐紫外線性)を向上させることができる。
1) Fluorine-containing resin The chemical conversion film contains a fluorine-containing resin, more specifically, a fluorine-containing olefin resin as a main component. The content of the cross-linked fluorine-containing resin in the chemical conversion film is preferably in the range of 70 to 99% by mass. As described above, by using a fluorine-containing resin as the organic resin constituting the chemical conversion coating, the weather resistance (ultraviolet resistance) of the chemical conversion coating can be improved.

化成処理皮膜に含まれるフッ素含有樹脂中のF原子の含有量は、7〜20質量%の範囲内が好ましい。F原子の含有量が7質量%未満の場合、化成処理皮膜の耐候性を十分に向上させることができない。一方、F原子の含有量が20質量%超の場合、塗料化が困難であり、かつ密着性および乾燥性が低下するおそれがある。フッ素含有樹脂中のF原子の含有量は、蛍光X線分析装置を用いることで測定することができる。   The content of F atoms in the fluorine-containing resin contained in the chemical conversion coating is preferably in the range of 7 to 20% by mass. When content of F atom is less than 7 mass%, the weather resistance of a chemical conversion treatment film cannot fully be improved. On the other hand, when the content of F atoms is more than 20% by mass, it is difficult to form a paint and the adhesion and drying properties may be reduced. The content of F atoms in the fluorine-containing resin can be measured by using a fluorescent X-ray analyzer.

本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の化成処理皮膜では、乳化剤を使用せずに調製された水系フッ素樹脂組成物を用いて形成される。ここで「水系フッ素含有樹脂」とは、水系溶媒に分散しうるフッ素含有樹脂を意味する。また、「水系フッ素樹脂組成物」とは、水系フッ素含有樹脂のエマルションや懸濁液などを意味する。   In the chemical conversion treatment film of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of this invention, it forms using the water-system fluororesin composition prepared without using an emulsifier. Here, the “aqueous fluorine-containing resin” means a fluorine-containing resin that can be dispersed in an aqueous solvent. The “aqueous fluororesin composition” means an emulsion or suspension of an aqueous fluorine-containing resin.

乳化剤を使用せずに高分子量のフッ素含有樹脂を調製することは困難なため、通常、乳化剤を使用せずに調製された水系フッ素樹脂組成物に含まれるフッ素含有樹脂の分子量は、1000〜8万の範囲内である。このような低分子量のフッ素含有樹脂を用いて化成処理皮膜を形成した場合、化成処理皮膜の耐水性が十分ではなく、湿気や腐食性ガスなどが化成処理皮膜を容易に貫通してめっき鋼板に到達し、その結果としてめっき鋼板が腐食してしまうおそれがある。さらに、低分子量のフッ素含有樹脂を用いて化成処理皮膜を形成した場合、光エネルギーなどの作用により発生したラジカルがポリマー鎖の末端に作用しやすいため、水などの相乗作用によりフッ素含有樹脂が容易に加水分解されてしまうおそれもある。これらの問題を防ぐために、本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の化成処理皮膜では、フッ素含有樹脂のポリマー鎖間を有機系架橋剤および4A族金属化合物で架橋させる。   Since it is difficult to prepare a high molecular weight fluorine-containing resin without using an emulsifier, the molecular weight of the fluorine-containing resin contained in an aqueous fluororesin composition prepared without using an emulsifier is usually 1000-8. It is within the range of 10,000. When a chemical conversion treatment film is formed using such a low molecular weight fluorine-containing resin, the chemical conversion treatment film has insufficient water resistance, and moisture or corrosive gas easily penetrates the chemical conversion treatment film into the plated steel sheet. As a result, the plated steel sheet may be corroded. Furthermore, when a chemical conversion film is formed using a low-molecular-weight fluorine-containing resin, radicals generated by the action of light energy and the like are likely to act on the end of the polymer chain. There is also a risk of hydrolysis. In order to prevent these problems, in the chemical conversion treatment film of the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention, the polymer chains of the fluorine-containing resin are crosslinked with an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound.

フッ素含有樹脂は、有機系架橋剤および4A族金属化合物により架橋されている。架橋前のフッ素含有樹脂は反応性官能基を有しており、この反応性官能基と有機系架橋剤または4A族金属化合物とが反応することで、フッ素含有樹脂は架橋される。架橋前のフッ素含有樹脂が有する反応性官能基の種類は、有機系架橋剤および4A族金属化合物と反応しうるものであれば特に限定されない。反応性官能基の例には、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基、ヒドロキシル基などが含まれる。フッ素含有樹脂の親水性を高める観点からは、カルボキシル基およびスルホン酸基が反応性官能基として好ましい。   The fluorine-containing resin is crosslinked with an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound. The fluorine-containing resin before cross-linking has a reactive functional group, and the fluorine-containing resin is cross-linked by reacting this reactive functional group with an organic cross-linking agent or a group 4A metal compound. The kind of the reactive functional group possessed by the fluorine-containing resin before crosslinking is not particularly limited as long as it can react with the organic crosslinking agent and the group 4A metal compound. Examples of reactive functional groups include carboxyl groups, sulfonic acid groups, amino groups, hydroxyl groups and the like. From the viewpoint of enhancing the hydrophilicity of the fluorine-containing resin, a carboxyl group and a sulfonic acid group are preferable as the reactive functional group.

架橋前のフッ素含有樹脂は、反応性官能基を0.05〜5質量%有することが好ましい。反応性官能基の量が0.05質量%未満の場合、有機系架橋剤および4A族金属化合物と十分に架橋させることができず、化成処理皮膜の耐水性を十分に向上させることができない。一方、反応性官能基の量が5質量%超の場合、紫外線に曝されるとラジカルを生じさせうる未反応の反応性官能基が残存してしまい、このラジカルがフッ素含有樹脂の結合を不安定化し、分解を引き起こすことで、化成処理皮膜の耐候性および耐水性が低下するおそれがある。   The fluorine-containing resin before crosslinking preferably has a reactive functional group of 0.05 to 5% by mass. When the amount of the reactive functional group is less than 0.05% by mass, the organic crosslinking agent and the 4A group metal compound cannot be sufficiently crosslinked, and the water resistance of the chemical conversion coating cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the amount of the reactive functional group exceeds 5% by mass, an unreacted reactive functional group capable of generating a radical remains when exposed to ultraviolet rays, and this radical does not bind the fluorine-containing resin. By stabilizing and causing decomposition, the weather resistance and water resistance of the chemical conversion film may be lowered.

フッ素含有樹脂中の反応性官能基の含有量は、フッ素含有樹脂に含まれる反応性官能基の総モル質量を、フッ素含有樹脂の数平均分子量で除して求めればよい。たとえば、フッ素含有樹脂がカルボキシル基およびスルホン酸基を有する場合、カルボキシル基のモル質量は45であり、スルホン酸基のモル質量は81であるので、フッ素含有樹脂に含まれるカルボキシル基およびスルホン酸基それぞれの数を求め;それぞれにモル質量を乗じることで、フッ素含有樹脂に含まれる反応性官能基の総モル質量が求まる。フッ素含有樹脂の数平均分子量はGPCで測定される。   The content of the reactive functional group in the fluorine-containing resin may be obtained by dividing the total molar mass of the reactive functional group contained in the fluorine-containing resin by the number average molecular weight of the fluorine-containing resin. For example, when the fluorine-containing resin has a carboxyl group and a sulfonic acid group, since the molar mass of the carboxyl group is 45 and the molar mass of the sulfonic acid group is 81, the carboxyl group and the sulfonic acid group contained in the fluorine-containing resin. Obtain each number; multiply each by the molar mass to determine the total molar mass of reactive functional groups contained in the fluorine-containing resin. The number average molecular weight of the fluorine-containing resin is measured by GPC.

架橋前のフッ素含有樹脂は、反応性官能基としてカルボキシル基およびスルホン酸基の両方を有することが好ましい。フッ素含有樹脂中のカルボキシル基は、めっき層表面と水素結合などを形成して化成処理皮膜とめっき層表面との密着性の向上に寄与するが、Hが解離しにくいため有機系架橋剤および4A族金属化合物との架橋反応が生じにくい。一方、フッ素含有樹脂中のスルホン酸基は、Hが解離しやすいものの、有機系架橋剤および4A族金属化合物と架橋反応せずに未反応のまま皮膜中に残存すると、水分子の吸着作用が強いため皮膜の耐水性を著しく低下させてしまうおそれがある。したがって、それぞれの特徴を活かすべく、フッ素含有樹脂には、カルボキシル基およびスルホン酸基の両方を含むことが好ましい。この場合、カルボキシル基とスルホン酸基との比率は、カルボキシル基/スルホン酸基のモル比で5〜60の範囲内が好ましい。 The fluorine-containing resin before crosslinking preferably has both a carboxyl group and a sulfonic acid group as reactive functional groups. The carboxyl group in the fluorine-containing resin forms a hydrogen bond or the like with the plating layer surface and contributes to improving the adhesion between the chemical conversion film and the plating layer surface. However, since H + is difficult to dissociate, an organic crosslinking agent and A crosslinking reaction with the 4A group metal compound hardly occurs. On the other hand, if the sulfonic acid group in the fluorine-containing resin is easily dissociated from H +, but remains in the film unreacted without cross-linking reaction with the organic cross-linking agent and the group 4A metal compound, the water molecule adsorbing action , The water resistance of the film may be significantly reduced. Therefore, it is preferable that the fluorine-containing resin contains both a carboxyl group and a sulfonic acid group in order to make use of each feature. In this case, the ratio of the carboxyl group to the sulfonic acid group is preferably in the range of 5 to 60 in terms of the molar ratio of carboxyl group / sulfonic acid group.

フッ素含有樹脂としては、フルオロオレフィンと反応性官能基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。反応性官能基含有モノマーとは、カルボキシル基含有モノマーやスルホン酸基含有モノマーなどである。   Examples of the fluorine-containing resin include a copolymer of a fluoroolefin and a reactive functional group-containing monomer. The reactive functional group-containing monomer is a carboxyl group-containing monomer or a sulfonic acid group-containing monomer.

フルオロオレフィンの例には、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ペンタフルオロプロピレン、2,2,3,3−テトラフルオロプロピレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、ブロモトリフルオロエチレン、1−クロロ−1,2−ジフルオロエチレン、1,1−ジクロロ−2,2−ジフルオロエチレンなどが含まれる。これらのフルオロオレフィンは、単独で使用されてもよいし、2種類以上を組み合わせて使用されてもよい。耐候性(耐紫外線性)の観点からは、これらのフルオロオレフィンの中でも、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのパーフルオロオレフィンや、フッ化ビニリデンなどが好ましい。クロロトリフルオロエチレンなどの塩素を含むフルオロオレフィンは、塩素イオンによる腐食が生じるおそれがあるため好ましくない。   Examples of fluoroolefins include tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, hexafluoropropylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, pentafluoropropylene, 2,2,3,3-tetrafluoropropylene, 3, 3,3-trifluoropropylene, bromotrifluoroethylene, 1-chloro-1,2-difluoroethylene, 1,1-dichloro-2,2-difluoroethylene and the like are included. These fluoroolefins may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of weather resistance (ultraviolet light resistance), among these fluoroolefins, perfluoroolefins such as tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride are preferable. Fluoroolefins containing chlorine such as chlorotrifluoroethylene are not preferred because corrosion due to chlorine ions may occur.

カルボキシル基含有モノマーの一例としては、以下の式(1)に示される不飽和カルボン酸や、これらのエステルまたは酸無水物などの不飽和カルボン酸類が挙げられる。

Figure 0005631231
(式中、R、RおよびRは同じかまたは異なり、いずれも水素原子、アルキル基、カルボキシル基またはエステル基である。nは0〜20の範囲内である。) Examples of the carboxyl group-containing monomer include unsaturated carboxylic acids represented by the following formula (1) and unsaturated carboxylic acids such as esters or acid anhydrides thereof.
Figure 0005631231
(In formula, R < 1 >, R < 2 > and R < 3 > are the same or different, and all are a hydrogen atom, an alkyl group, a carboxyl group, or an ester group. N is in the range of 0-20.)

上記式(1)に示される不飽和カルボン酸の例には、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、桂皮酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、5−ヘキセン酸、5−ヘプテン酸、6−ヘプテン酸、7−オクテン酸、8−ノネン酸、9−デセン酸、10−ウンデシレン酸、11−ドデシレン酸、17−オクタデシレン酸、オレイン酸などが含まれる。   Examples of the unsaturated carboxylic acid represented by the above formula (1) include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl acetic acid, crotonic acid, cinnamic acid, itaconic acid, itaconic acid monoester, maleic acid, maleic acid monoester, fumaric acid , Fumaric acid monoester, 5-hexenoic acid, 5-heptenoic acid, 6-heptenoic acid, 7-octenoic acid, 8-nonenoic acid, 9-decenoic acid, 10-undecylene acid, 11-dodecylene acid, 17-octadecylenic acid Oleic acid and the like.

カルボキシル基含有モノマーの別の例としては、以下の式(2)に示されるカルボキシル基含有ビニルエーテルモノマーが挙げられる。

Figure 0005631231
(式中、RおよびRは同じかまたは異なり、いずれも飽和または不飽和の直鎖または環状アルキル基である。nは0または1である。mは0または1である。) Another example of the carboxyl group-containing monomer is a carboxyl group-containing vinyl ether monomer represented by the following formula (2).
Figure 0005631231
(Wherein R 4 and R 5 are the same or different, and each is a saturated or unsaturated linear or cyclic alkyl group. N is 0 or 1. m is 0 or 1.)

上記式(2)に示されるカルボキシル基含有ビニルエーテルモノマーの例には、3−(2−アリロキシエトキシカルボニル)プロピオン酸、3−(2−アリロキシブトキシカルボニル)プロピオン酸、3−(2−ビニロキシエトキシカルボニル)プロピオン酸、3−(2−ビニロキシブトキシカルボニル)プロピオン酸などが含まれる。   Examples of the carboxyl group-containing vinyl ether monomer represented by the above formula (2) include 3- (2-allyloxyethoxycarbonyl) propionic acid, 3- (2-allyloxybutoxycarbonyl) propionic acid, 3- (2-vinylidene). Roxyethoxycarbonyl) propionic acid, 3- (2-vinyloxybutoxycarbonyl) propionic acid and the like.

スルホン酸基含有モノマーの例としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、4−メタクリロイルオキシブタンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、アリルオキシベンゼンスルホイン酸、メタリルオキシベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。   Examples of sulfonic acid group-containing monomers include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 2-methacryloyloxyethane sulfonic acid, and 3-methacryloyloxy. Propanesulfonic acid, 4-methacryloyloxybutanesulfonic acid, 3-methacryloyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3-acryloyloxypropanesulfonic acid, allyloxybenzenesulfonic acid, methallyloxybenzenesulfonic acid, isoprenesulfonic acid, Examples include 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid.

フルオロオレフィンと反応性官能基含有モノマーとの共重合体には、必要に応じてさらに共重合可能な他のモノマーを共重合されていてもよい。共重合可能な他のモノマーとしては、カルボン酸ビニルエステル類、アルキルビニルエーテル類、非フッ素系オレフィン類などが挙げられる。   If necessary, the copolymer of the fluoroolefin and the reactive functional group-containing monomer may be copolymerized with another monomer that can be copolymerized. Examples of other copolymerizable monomers include carboxylic acid vinyl esters, alkyl vinyl ethers, and non-fluorinated olefins.

カルボン酸ビニルエステル類は、相溶性および光沢を向上させたり、ガラス転移温度を上昇させたりすることができる。カルボン酸ビニルエステル類の例には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、パラ−t−ブチル安息香酸ビニルなどが含まれる。   Carboxylic acid vinyl esters can improve compatibility and gloss and increase the glass transition temperature. Examples of vinyl carboxylates include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl caproate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl cyclohexylcarboxylate, benzoate Vinyl acid, vinyl para-t-butyl benzoate and the like are included.

アルキルビニルエーテル類は、光沢および柔軟性を向上させることができる。アルキルビニルエーテル類の例には、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどが含まれる。   Alkyl vinyl ethers can improve gloss and flexibility. Examples of the alkyl vinyl ethers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether and the like.

非フッ素系オレフィン類は、可とう性を向上させることができる。非フッ素系オレフィン類の例には、エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブテンなどが含まれる。   Non-fluorinated olefins can improve flexibility. Examples of non-fluorinated olefins include ethylene, propylene, n-butene, isobutene and the like.

上記モノマーを公知の重合法で共重合させることで、反応性官能基を有するフルオロオレフィン共重合体を得ることができる。このとき、乳化剤をまったく使用しなくても、低分子量のフルオロオレフィン共重合体であれば、水系組成物を製造することができる。   A fluoroolefin copolymer having a reactive functional group can be obtained by copolymerizing the above monomers by a known polymerization method. At this time, even if no emulsifier is used, an aqueous composition can be produced as long as it is a low molecular weight fluoroolefin copolymer.

前述の通り、フッ素含有樹脂は、化成処理皮膜の耐水性を向上させる観点から、有機系架橋剤により架橋されている。フッ素含有樹脂を架橋する有機系架橋剤の種類は、フッ素含有樹脂が有する反応性官能基に反応しうる官能基を有しているものであれば特に限定されない。有機系架橋剤の例には、メラミン樹脂、(ブロック化)イソシアネート化合物、フェノール樹脂、オキサゾリン系化合物、アジリジン系化合物などが含まれる。これらの化合物は、単独で使用されてもよいし、2種類以上を組み合わせて使用されてもよい。   As described above, the fluorine-containing resin is crosslinked with an organic crosslinking agent from the viewpoint of improving the water resistance of the chemical conversion coating. The type of the organic crosslinking agent that crosslinks the fluorine-containing resin is not particularly limited as long as it has a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the fluorine-containing resin. Examples of the organic crosslinking agent include melamine resin, (blocked) isocyanate compound, phenol resin, oxazoline compound, aziridine compound and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

たとえば、メラミン樹脂としては、メラミンとホルムアルデヒドを縮合して得られるメチロールメラミン誘導体に低級アルコール(メチルアルコールやエチルアルコール、イソプロピルアルコールなど)を反応させてエーテル化した化合物や、それらの混合物などが使用されうる。メチロールメラミン誘導体の例には、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミンなどが含まれる。   For example, as a melamine resin, a compound obtained by reacting a methylol melamine derivative obtained by condensing melamine and formaldehyde with a lower alcohol (such as methyl alcohol, ethyl alcohol or isopropyl alcohol) and etherified, or a mixture thereof is used. sell. Examples of the methylol melamine derivative include monomethylol melamine, dimethylol melamine, trimethylol melamine, tetramethylol melamine, pentamethylol melamine, hexamethylol melamine and the like.

また、イソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが使用されうる。   Examples of the isocyanate compound include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, tolidine diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diene. Isocyanates, hydrogenated xylylene diisocyanates, hydrogenated diphenylmethane diisocyanates, dicyclohexylmethane diisocyanates and the like can be used.

また、オキサゾリン系化合物としては、例えば、2−メチル−2−オキサゾリン、2−エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロピル−2−オキサゾリン、2−n−プロピル−2−オキサゾリン、2−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリンなどが使用されうる。   Examples of the oxazoline compound include 2-methyl-2-oxazoline, 2-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropyl-2-oxazoline, 2-n-propyl-2-oxazoline, 2-methyl-2- Oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline and the like can be used.

また、アジリジン系化合物としては、例えば、1−(メチレン−ジ−p−フェニレン)ビス−3,3−アジリジニル尿素、1,1’−(ヘキサメチレン)ビス−3,3−アジリジニル尿素、エチレンビス−(2−アジリジニルプロピオネート)、2,4,6−トリアジリジニル−1,3,5−トリアジンなどが使用されうる。   Examples of the aziridine compounds include 1- (methylene-di-p-phenylene) bis-3,3-aziridinyl urea, 1,1 ′-(hexamethylene) bis-3,3-aziridinyl urea, and ethylene bis. -(2-aziridinylpropionate), 2,4,6-triaziridinyl-1,3,5-triazine and the like may be used.

2)4A族金属化合物
化成処理皮膜は、4A族金属化合物を含む。4A族金属化合物は、フッ素含有樹脂中のカルボキシル基やスルホン酸基などの反応性官能基と反応しやすく、フッ素含有樹脂の硬化または架橋反応を促進する。そのため、低温乾燥でも化成処理皮膜の耐水性を向上させることができる。
2) Group 4A metal compound The chemical conversion film contains a group 4A metal compound. The group 4A metal compound easily reacts with a reactive functional group such as a carboxyl group or a sulfonic acid group in the fluorine-containing resin, and accelerates the curing or crosslinking reaction of the fluorine-containing resin. Therefore, the water resistance of the chemical conversion film can be improved even by low-temperature drying.

また、4A族金属化合物は、皮膜密着性、耐水性および耐黒変性も向上させる。すなわち、Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に存在する強固なAl酸化物は、化成処理皮膜の密着性を低下させるが、化成処理皮膜に4A族金属化合物を含ませることにより、このAl酸化物による皮膜密着性の低下を抑制することができる。また、4A族金属化合物は、エッチング反応により溶出したAlイオンと反応する4A族金属イオンの供給源ともなる。反応生成物は、めっき層と化成処理皮膜の界面に濃化して、初期の耐食性および耐黒変性を向上させる。4A族金属の例には、TiやZr、Hfなどが含まれる。   The group 4A metal compound also improves film adhesion, water resistance and blackening resistance. That is, the strong Al oxide present on the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet decreases the adhesion of the chemical conversion coating, but this Al oxide can be obtained by including a group 4A metal compound in the chemical conversion coating. It is possible to suppress a decrease in film adhesion due to. The group 4A metal compound also serves as a supply source of group 4A metal ions that react with Al ions eluted by the etching reaction. The reaction product is concentrated at the interface between the plating layer and the chemical conversion film to improve the initial corrosion resistance and blackening resistance. Examples of Group 4A metals include Ti, Zr, Hf, and the like.

化成処理皮膜中の4A族金属化合物の含有量は、フッ素含有樹脂に対して金属換算で0.1〜5質量%の範囲内が好ましい。含有量が金属換算で0.1質量%未満の場合、Al酸化物の濃化に起因する悪影響を十分に抑制することができず、また水系フッ素含有樹脂脂を十分に架橋させることができず、結果として化成処理皮膜の耐水性を十分に向上させることができない。一方、含有量が金属換算で5質量%超の場合、化成処理皮膜が多孔質状となり、加工性、耐候性が低下するおそれがある。化成処理皮膜中の4A族金属化合物の金属換算量は、蛍光X線分析装置を用いることで測定することができる。   The content of the group 4A metal compound in the chemical conversion coating is preferably in the range of 0.1 to 5 mass% in terms of metal relative to the fluorine-containing resin. When the content is less than 0.1% by mass in terms of metal, the adverse effect due to the concentration of Al oxide cannot be sufficiently suppressed, and the aqueous fluorine-containing resin fat cannot be sufficiently crosslinked. As a result, the water resistance of the chemical conversion coating cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content is more than 5% by mass in terms of metal, the chemical conversion film becomes porous, and the workability and weather resistance may be reduced. The metal conversion amount of the group 4A metal compound in the chemical conversion coating can be measured by using a fluorescent X-ray analyzer.

上述のように化成処理皮膜中にはめっき層から溶出したAlが存在する。このAlは、耐食性の向上に寄与する。Alの存在により耐食性が向上するのは、以下のメカニズムによるものと推察される。すなわち、1)化成処理液が弱アルカリ性であるため、化成処理液を塗布した際に、めっき層に含まれるAlの酸化物および金属Alが選択的に化成処理液に溶出する(Znはほとんど溶出しない)。2)化成処理液のpH域では、AlはAl(OH) の状態で化成処理液に溶解する。3)化成処理液を乾燥させて化成処理皮膜を形成する際に、化成処理液中のAlは脱水縮合などにより化成処理皮膜中に取り込まれる。4)その結果として、化成処理皮膜の絶縁性や緻密度などが向上し、耐食性が向上する。 As described above, Al eluted from the plating layer is present in the chemical conversion film. This Al contributes to improvement of corrosion resistance. It is presumed that the corrosion resistance is improved by the presence of Al due to the following mechanism. That is, 1) Since the chemical conversion treatment solution is weakly alkaline, when the chemical conversion treatment solution is applied, Al oxide and metal Al contained in the plating layer are selectively eluted into the chemical conversion treatment solution (Zn is almost eluted). do not do). 2) In the pH range of the chemical conversion treatment solution, Al dissolves in the chemical conversion treatment solution in the state of Al (OH) 4 . 3) When forming the chemical conversion film by drying the chemical conversion liquid, Al in the chemical conversion liquid is taken into the chemical conversion film by dehydration condensation or the like. 4) As a result, the insulating properties and density of the chemical conversion coating are improved, and the corrosion resistance is improved.

3)リン酸塩
化成処理皮膜は、さらにリン酸塩を含むことが好ましい。リン酸塩は、Al含有Zn系合金めっき鋼板のめっき層表面と反応して、化成処理皮膜のAl含有Zn系合金めっき鋼板への密着性を向上させる。
3) Phosphate The chemical conversion treatment film preferably further contains a phosphate. Phosphate reacts with the plating layer surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet to improve the adhesion of the chemical conversion coating to the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet.

リン酸塩の種類は、リン酸アニオンを有する化合物であって、水溶性のものであれば特に限定されない。リン酸塩の例には、リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウム、リン酸マグネシウム、リン酸カリウム、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸(二リン酸)、三リン酸、四リン酸などが含まれる。これらのリン酸塩は、単独で使用されてもよいし、2種類以上を組み合わせて使用されてもよい。   The type of phosphate is not particularly limited as long as it is a compound having a phosphate anion and is water-soluble. Examples of phosphates include sodium phosphate, ammonium phosphate, magnesium phosphate, potassium phosphate, manganese phosphate, zinc phosphate, orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid (diphosphoric acid), triphosphoric acid, Tetraphosphate etc. are included. These phosphates may be used alone or in combination of two or more.

化成処理皮膜中のリン酸塩の含有量は、フッ素含有樹脂に対してP換算量として0.05〜3質量%の範囲内が好ましい。P換算量が0.05質量%未満の場合、めっき層表面との反応が不足して、化成処理皮膜の密着性を十分に向上させることができない。一方、P換算量が3質量%超の場合、4A族金属化合物との反応が過剰に進行して、4A族金属化合物による架橋効果が損なわれてしまう。   The content of the phosphate in the chemical conversion coating is preferably in the range of 0.05 to 3% by mass in terms of P with respect to the fluorine-containing resin. When the P conversion amount is less than 0.05% by mass, the reaction with the plating layer surface is insufficient, and the adhesion of the chemical conversion film cannot be sufficiently improved. On the other hand, when P conversion amount exceeds 3 mass%, reaction with 4A group metal compound will advance excessively, and the crosslinking effect by 4A group metal compound will be impaired.

化成処理皮膜中のリン酸塩のP換算量は、蛍光X線分析装置を用いることで測定することができる。   The P equivalent amount of phosphate in the chemical conversion coating can be measured by using a fluorescent X-ray analyzer.

4)シランカップリング剤
化成処理皮膜は、さらにシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤を配合することで、化成処理皮膜の密着性をより向上させることができる。シランカップリング剤としては、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アルコキシ基、ビニル基、スチリル基、イソシアネート基、クロロプロピル基などの官能基を1種類または2種類以上含むシラン化合物が使用される。
4) Silane coupling agent It is preferable that a chemical conversion treatment film contains a silane coupling agent further. By mix | blending a silane coupling agent, the adhesiveness of a chemical conversion treatment film can be improved more. Silane coupling agents include silanes containing one or more functional groups such as amino, epoxy, mercapto, acryloxy, methacryloxy, alkoxy, vinyl, styryl, isocyanate, and chloropropyl groups. A compound is used.

化成処理皮膜中のシランカップリング剤の含有量は、フッ素含有樹脂に対して0.5〜5質量%の範囲内が好ましい。シランカップリング剤の含有量が0.5質量%未満の場合、化成処理皮膜の密着性を十分に向上させることができない。一方、シランカップリング剤の含有量が5質量%超の場合、皮膜密着性は飽和し、それ以上の向上は認められない。化成処理皮膜中のシランカップリング剤の含有量は、蛍光X線分析装置を用いることで測定することができる。   The content of the silane coupling agent in the chemical conversion film is preferably in the range of 0.5 to 5 mass% with respect to the fluorine-containing resin. When content of a silane coupling agent is less than 0.5 mass%, the adhesiveness of a chemical conversion treatment film cannot fully be improved. On the other hand, when the content of the silane coupling agent exceeds 5% by mass, the film adhesion is saturated and no further improvement is observed. The content of the silane coupling agent in the chemical conversion coating can be measured by using a fluorescent X-ray analyzer.

化成処理皮膜の膜厚は、0.5〜10μmの範囲内が好ましい。膜厚が0.5μm未満の場合、耐食性や耐変色性などを十分に付与することができない。一方、膜厚を10μm超としても、膜厚の増加に伴う性能向上を期待することはできない。   The film thickness of the chemical conversion coating is preferably in the range of 0.5 to 10 μm. When the film thickness is less than 0.5 μm, sufficient corrosion resistance and discoloration resistance cannot be imparted. On the other hand, even if the film thickness exceeds 10 μm, it cannot be expected to improve the performance with the increase in film thickness.

2.化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法
本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法により製造されうる。
2. The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate Although the manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of this invention is not specifically limited, For example, it can manufacture by the following method.

本発明の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法は、1)Al含有Zn系合金めっき鋼板(化成処理原板)を準備する第1のステップと、2)化成処理液を準備する第2のステップと、3)Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に化成処理皮膜を形成する第3のステップとを含む。なお、下地化成処理皮膜を介してAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に化成処理皮膜を形成する場合には、化成処理皮膜を形成する第3のステップの前に、Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に下地化成処理液を塗布し、乾燥させて、下地化成処理皮膜を形成するステップをさらに含む。   The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention includes 1) a first step of preparing an Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet (chemical conversion treatment original plate), and 2) a second step of preparing a chemical conversion treatment liquid. And 3) a third step of forming a chemical conversion film on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet. In addition, when forming a chemical conversion treatment film on the surface of an Al content Zn system alloy plating steel plate via a foundation chemical conversion treatment film, before the 3rd step of forming a chemical conversion treatment film, an Al content Zn system alloy plating steel plate The method further includes the step of applying a base chemical conversion treatment liquid to the surface of the substrate and drying to form a base chemical conversion treatment film.

[化成処理原板の準備]
第1のステップでは、化成処理原板として前述のAl含有Zn系合金めっき鋼板を準備する。
[Preparation of raw material for chemical conversion treatment]
In the first step, the aforementioned Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet is prepared as a chemical conversion treatment original sheet.

[化成処理液の準備]
第2のステップでは、前述の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂(好ましくは、フッ素含有オレフィン樹脂)、有機系架橋剤および4A族金属化合物を含む化成処理液を準備する。
[Preparation of chemical conversion solution]
In the second step, a chemical conversion treatment liquid containing a fluorine-containing resin having a reactive functional group (preferably a fluorine-containing olefin resin), an organic crosslinking agent, and a 4A group metal compound is prepared.

化成処理液は、前述の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂(好ましくは、フッ素含有オレフィン樹脂)の水系組成物(エマルションや懸濁液など)に、有機系架橋剤および4A族金属化合物を添加することで調製されうる。化成処理液に添加する有機系架橋剤としては、前述の有機系架橋剤が用いられる。化成処理液に添加する4A族金属化合物としては、4A族金属の酸素酸塩やフッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩、過酸化塩などが用いられる。酸素酸塩の例には、水素酸塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが含まれる。化成処理液には、さらに必要に応じてリン酸塩やシランカップリング剤などを添加してもよい。   In the chemical conversion treatment liquid, an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound are added to an aqueous composition (emulsion, suspension, etc.) of the fluorine-containing resin (preferably fluorine-containing olefin resin) having the above-mentioned reactive functional group. Can be prepared. The organic crosslinking agent described above is used as the organic crosslinking agent added to the chemical conversion treatment liquid. As the group 4A metal compound to be added to the chemical conversion treatment liquid, a group 4A metal oxyacid salt, fluoride, hydroxide, organic acid salt, carbonate, peroxide salt, or the like is used. Examples of oxyacid salts include hydrates, ammonium salts, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, and the like. You may add a phosphate, a silane coupling agent, etc. to a chemical conversion liquid as needed.

乳化剤非存在下で製造されたフッ素含有樹脂の水系組成物に含まれるフッ素含有樹脂の数平均分子量は、通常、1000〜8万の範囲内である。乳化剤を使用せずに製造したフッ素含有樹脂の分子量を8万以上とすることは困難だからである。   The number average molecular weight of the fluorine-containing resin contained in the aqueous composition of the fluorine-containing resin produced in the absence of an emulsifier is usually in the range of 1000 to 80,000. This is because it is difficult to make the molecular weight of the fluorine-containing resin produced without using an emulsifier 80,000 or more.

化成処理液中のフッ素含有樹脂の含有量は、水100質量部に対して、10〜50質量部の範囲内が好ましい。フッ素含有樹脂の含有量が10質量部未満の場合、乾燥過程において水の蒸発量が多くなり、化成処理皮膜の成膜性および緻密性が低下するおそれがある。一方、フッ素含有樹脂の含有量が50質量部超の場合、化成処理液の保存安定性が低下するおそれがある。   The content of the fluorine-containing resin in the chemical conversion treatment liquid is preferably in the range of 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. When the content of the fluorine-containing resin is less than 10 parts by mass, the amount of water evaporation increases in the drying process, and the film formability and denseness of the chemical conversion film may be reduced. On the other hand, when content of fluorine-containing resin is more than 50 mass parts, there exists a possibility that the storage stability of a chemical conversion liquid may fall.

化成処理液中の有機系架橋剤の含有量は、有機系架橋剤の種類に応じて前後するものの、一般的にはフッ素含有樹脂100質量部に対して0.8〜9.6質量部の範囲内が好ましい。有機系架橋剤の含有量が0.8質量部未満の場合、架橋反応が不足して、化成処理皮膜の耐水性を十分に向上させることができない。一方、有機系架橋剤の含有量が9.6質量部超の場合、架橋反応せず未反応のまま皮膜に残存する有機系架橋剤が多くなり、皮膜の耐水性や耐候性が低下するおそれがある。   Although the content of the organic crosslinking agent in the chemical conversion treatment liquid varies depending on the type of the organic crosslinking agent, it is generally 0.8 to 9.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluorine-containing resin. Within the range is preferable. When the content of the organic crosslinking agent is less than 0.8 part by mass, the crosslinking reaction is insufficient and the water resistance of the chemical conversion coating cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content of the organic crosslinking agent is more than 9.6 parts by mass, the amount of the organic crosslinking agent that remains unreacted without crosslinking reaction increases, and the water resistance and weather resistance of the coating may be reduced. There is.

化成処理液中の4A族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩または過酸化塩の含有量は、フッ素含有樹脂100質量部に対して、金属換算で0.1〜5質量部の範囲内が好ましい。これらの塩の含有量が0.1質量部未満の場合、架橋反応およびめっき層表面との反応が不足して、化成処理皮膜の耐水性および皮膜密着性を十分に向上させることができない。一方、これらの塩の含有量が5質量部超の場合、架橋反応が進行して、化成処理液の保存安定性が低下するおそれがある。   The content of group 4A metal oxyacid salt, fluoride, hydroxide, organic acid salt, carbonate or peroxide in the chemical conversion solution is 0. A range of 1 to 5 parts by mass is preferable. When the content of these salts is less than 0.1 part by mass, the crosslinking reaction and the reaction with the plating layer surface are insufficient, and the water resistance and film adhesion of the chemical conversion film cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content of these salts exceeds 5 parts by mass, the cross-linking reaction proceeds and the storage stability of the chemical conversion solution may be reduced.

化成処理液にリン酸塩を添加する場合、化成処理液中のリン酸塩の含有量は、フッ素含有樹脂100質量部に対して、P換算で0.05〜3質量部の範囲内が好ましい。リン酸塩の含有量が0.05質量部未満の場合、化成処理皮膜の密着性を十分に向上させることができない。一方、リン酸塩の含有量が3質量部超の場合、4A族金属化合物との反応が過剰に進行して、4A族金属化合物による架橋効果が損なわれてしまうおそれがある。   When adding a phosphate to a chemical conversion liquid, the phosphate content in the chemical conversion liquid is preferably in the range of 0.05 to 3 parts by mass in terms of P with respect to 100 parts by mass of the fluorine-containing resin. . When the phosphate content is less than 0.05 parts by mass, the adhesion of the chemical conversion film cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content of the phosphate is more than 3 parts by mass, the reaction with the 4A group metal compound may proceed excessively and the crosslinking effect by the 4A group metal compound may be impaired.

化成処理液にシランカップリング剤を添加する場合、化成処理液中のシランカップリング剤の含有量は、フッ素含有樹脂100質量部に対して、0.5〜5質量部の範囲内が好ましい。シランカップリング剤の含有量が0.5質量部未満の場合、化成処理皮膜の密着性を十分に向上させることができない。一方、シランカップリング剤の含有量が5質量部超の場合、皮膜密着性は飽和し、それ以上の向上は認められない。また、処理液の安定性が低下してしまうおそれもある。   When adding a silane coupling agent to a chemical conversion liquid, content of the silane coupling agent in a chemical conversion liquid has the preferable range of 0.5-5 mass parts with respect to 100 mass parts of fluorine-containing resin. When content of a silane coupling agent is less than 0.5 mass part, the adhesiveness of a chemical conversion treatment film cannot fully be improved. On the other hand, when the content of the silane coupling agent exceeds 5 parts by mass, the film adhesion is saturated and no further improvement is observed. In addition, the stability of the processing liquid may be reduced.

化成処理液には、その他の成分として、エッチング剤や無機化合物、潤滑剤、着色顔料、染料などを必要に応じて添加してもよい。エッチング剤としては、フッ化物などが使用される。エッチング剤は、めっき層表面を活性化することにより化成処理皮膜の密着性をより高める。MgやCa、Sr、V、W、Mn、B、Si、Snなどの無機化合物(酸化物、リン酸塩など)は、化成処理皮膜を緻密化して耐水性を向上させる。フッ素系やポリエチレン系、スチレン系などの有機潤滑剤、二硫化モリブデンやタルクなどの無機潤滑剤は、化成処理液から皮膜に持ち込まれ、化成処理皮膜の潤滑性、さらには化成処理Zn系めっき鋼板の加工性を向上させる。また、無機顔料や有機顔料、有機染料などを配合することで、化成処理皮膜に所定の色調を付与することができる。   Etching agents, inorganic compounds, lubricants, color pigments, dyes, and the like may be added to the chemical conversion treatment solution as other components as necessary. Fluoride etc. are used as an etching agent. An etching agent improves the adhesiveness of a chemical conversion treatment film more by activating the plating layer surface. Inorganic compounds (oxides, phosphates, etc.) such as Mg, Ca, Sr, V, W, Mn, B, Si, and Sn improve the water resistance by densifying the chemical conversion film. Fluorine-based, polyethylene-based, styrene-based organic lubricants, and inorganic lubricants such as molybdenum disulfide and talc are brought into the coating from the chemical conversion solution, and the lubricity of the chemical conversion coating, as well as the chemical conversion-treated Zn-based plated steel sheet Improves workability. Moreover, predetermined | prescribed color tone can be provided to a chemical conversion treatment film by mix | blending an inorganic pigment, an organic pigment, organic dye, etc.

[化成処理皮膜の形成]
第3のステップでは、第1のステップで準備したAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に、化成処理皮膜を形成する。化成処理皮膜を形成するには、第2のステップで準備した化成処理液を第1のステップで準備したAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に塗布し、乾燥および硬化させればよい。
[Formation of chemical conversion coating]
In the third step, a chemical conversion treatment film is formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet prepared in the first step. In order to form the chemical conversion treatment film, the chemical conversion treatment solution prepared in the second step may be applied to the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet prepared in the first step, and dried and cured.

化成処理液の塗布方法は、特に限定されず、公知の方法から適宜選択すればよい。そのような塗布方法の例には、ロールコート法やカーテンフロー法、スピンコート法、スプレー法、浸漬引き上げ法などが含まれる。   The method for applying the chemical conversion liquid is not particularly limited, and may be appropriately selected from known methods. Examples of such a coating method include a roll coating method, a curtain flow method, a spin coating method, a spray method, and a dip pulling method.

化成処理液の乾燥条件は、使用する有機系硬化剤の種類に応じて適宜設定すればよい。しかし、300℃超に保持した場合、有機成分が熱分解して化成処理皮膜の性能が低下するおそれがあるため、乾燥温度は300℃以下が好ましい。本発明の製造方法では、化成処理液中に乳化剤が含まれていないため、乾燥温度を50℃程度としても乳化剤が残存せず、耐水性に優れた化成処理皮膜を形成することができる。   What is necessary is just to set suitably the drying conditions of a chemical conversion liquid according to the kind of organic type hardening | curing agent to be used. However, when the temperature is kept above 300 ° C., the drying temperature is preferably 300 ° C. or lower because the organic component may be thermally decomposed to deteriorate the performance of the chemical conversion film. In the production method of the present invention, since the chemical conversion treatment liquid does not contain an emulsifier, the emulsifier does not remain even when the drying temperature is about 50 ° C., and a chemical conversion coating excellent in water resistance can be formed.

以上の手順により、耐候性、耐水性および皮膜密着性のすべてに優れる本発明の化成処理Zn系めっき鋼板を製造することができる。   By the above procedure, the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of this invention which is excellent in all of weather resistance, water resistance, and film | membrane adhesiveness can be manufactured.

[下地化成処理皮膜の形成]
下地化成処理皮膜を形成するステップでは、化成処理皮膜を形成する前に、第1のステップで準備したAl含有Zn系合金めっき鋼板の表面に下地化成処理液を塗布して塗布膜を形成する。下地化成処理液は、例えば、ロールコート法、スピンコート法、スプレー法などで塗布することができる。下地化成処理液の塗布量は、バルブメタル付着量が1mg/m以上となるように調整することが好ましい。得られる化成処理鋼板に十分な耐食性を付与するためである。また、下地化成処理液の塗布量は、形成される下地化成処理皮膜の厚さが3nm以上1000nm以下となるように調整することが好ましい。3nm以上で十分な耐食性が発現し、1000nmを超えると鋼板を成形加工しようとするときに、応力によってクラックが発生するおそれがある。
[Formation of base chemical conversion coating]
In the step of forming the base chemical conversion coating, before the chemical conversion coating is formed, the base chemical conversion treatment liquid is applied to the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet prepared in the first step to form a coating film. The base chemical conversion treatment liquid can be applied by, for example, a roll coating method, a spin coating method, a spray method, or the like. The coating amount of the base chemical conversion treatment liquid is preferably adjusted so that the valve metal adhesion amount is 1 mg / m 2 or more. It is for providing sufficient corrosion resistance to the chemical conversion treatment steel plate obtained. Moreover, it is preferable to adjust the application quantity of a foundation | substrate chemical conversion liquid so that the thickness of the foundation | substrate chemical conversion treatment film formed may be 3 nm or more and 1000 nm or less. Sufficient corrosion resistance is exhibited at 3 nm or more, and when it exceeds 1000 nm, cracks may occur due to stress when forming a steel sheet.

Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成された塗布膜を、水洗することなく乾燥することにより、下地化成処理皮膜を形成することができる。常温で乾燥することもできるが、連続操業を考慮すると50℃以上に保持して乾燥時間を短縮することが好ましい。ただし、200℃を超える乾燥温度では、化成処理被膜に含まれている有機成分が熱分解し、有機成分で付与された特性が損なわれることがある。   By drying the coating film formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet without washing with water, a base chemical conversion treatment film can be formed. Although it can dry at normal temperature, when continuous operation is considered, it is preferable to hold at 50 degreeC or more and to shorten drying time. However, when the drying temperature exceeds 200 ° C., the organic component contained in the chemical conversion coating film is thermally decomposed, and the properties imparted with the organic component may be impaired.

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.

[実施例1]
1.化成処理Zn系めっき鋼板の作製
板厚0.8mmのSPCCを基材として、以下の2種類の溶融Al含有Zn系合金めっき鋼板を作製した。本実施例では、これら2種類の溶融Al含有Zn系合金めっき鋼板を化成処理原板として使用した。
[Al含有Zn系合金めっき鋼板A]
・溶融Zn−0.18質量%Al合金めっき鋼板
・めっき付着量45g/m
[Al含有Zn系合金めっき鋼板B]
・溶融Zn−6質量%Al−3質量%Mg合金めっき鋼板
・めっき付着量45g/m
[Example 1]
1. Preparation of chemical conversion treated Zn-based plated steel sheet The following two types of molten Al-containing Zn-based alloy plated steel sheets were prepared using SPCC having a thickness of 0.8 mm as a base material. In this example, these two types of molten Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheets were used as chemical conversion treatment original sheets.
[Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet A]
・ Fused Zn—0.18 mass% Al alloy-plated steel sheet ・ Plating adhesion 45 g / m 2
[Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet B]
・ Fused Zn-6 mass% Al-3 mass% Mg alloy plated steel sheet ・ Plating adhesion 45 g / m 2

各Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に表1に示す組成の化成処理液を塗布し、到達板温110℃で加熱乾燥して、膜厚2.0μmの化成処理皮膜を形成した。なお、表1に示されるNo.10およびNo.12の化成処理液は、塗布前にゲル化してしまったため、化成処理皮膜を形成することができなかった。   A chemical conversion treatment liquid having the composition shown in Table 1 was applied to the surface of each Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet, and heat-dried at a final plate temperature of 110 ° C. to form a chemical conversion treatment film having a thickness of 2.0 μm. In addition, since the chemical conversion liquid of No. 10 and No. 12 shown in Table 1 had gelatinized before application | coating, it could not form a chemical conversion treatment film.

表1に示される化成処理液No.1〜13の化成処理液は、所定量の反応性官能基(カルボキシル基およびスルホン酸基)を有するフッ素含有樹脂の水系エマルション(表2参照)に、有機系架橋剤や4A族金属化合物などを添加して調製した。化成処理液No.14の化成処理液は、ウレタン樹脂の水系エマルション(不揮発分25質量%;表2参照)に、4A族金属化合物などを添加して調製した。   The chemical conversion treatment liquids No. 1 to 13 shown in Table 1 are organic to a fluorine-containing resin aqueous emulsion (see Table 2) having a predetermined amount of reactive functional groups (carboxyl group and sulfonic acid group). It was prepared by adding a system cross-linking agent or a 4A group metal compound. The chemical conversion liquid of chemical conversion liquid No. 14 was prepared by adding a group 4A metal compound or the like to an aqueous emulsion of urethane resin (nonvolatile content: 25% by mass; see Table 2).

フッ素含有樹脂を含む水系エマルションは、水溶媒に、所定量のフルオロオレフィン、カルボキシル基含有モノマーおよびスルホン酸基含有モノマーを添加して、乳化剤の非存在下においてそれらを共重合反応させることで得た。有機系架橋剤について、メラミン樹脂は、ベッカミンM−3(DIC株式会社)を使用した。イソシアネート化合物は、DNW−5000(DIC株式会社)を使用した。オキサゾリン系化合物は、エポクロスK−2010E(株式会社日本触媒)を使用した。アジリジン系化合物は、ケミタイトDZ−22E(株式会社日本触媒)を使用した。ウレタン樹脂を含む水系エマルションは、PR135(住化バイエルンウレタン株式会社)を使用した。シランカップリング剤は、A−1891(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)を使用した。   An aqueous emulsion containing a fluorine-containing resin was obtained by adding a predetermined amount of a fluoroolefin, a carboxyl group-containing monomer, and a sulfonic acid group-containing monomer to an aqueous solvent and copolymerizing them in the absence of an emulsifier. . Regarding the organic crosslinking agent, Becamine M-3 (DIC Corporation) was used as the melamine resin. As the isocyanate compound, DNW-5000 (DIC Corporation) was used. As the oxazoline-based compound, Epocros K-2010E (Nippon Shokubai Co., Ltd.) was used. Chemitite DZ-22E (Nippon Shokubai Co., Ltd.) was used as the aziridine compound. PR135 (Sumika Bayern Urethane Co., Ltd.) was used as an aqueous emulsion containing a urethane resin. A-1891 (Momentive Performance Materials Japan GK) was used as the silane coupling agent.

Figure 0005631231
Figure 0005631231

Figure 0005631231
Figure 0005631231

各化成処理Zn系めっき鋼板の化成処理皮膜における有機樹脂に対する4A族金属、リン酸塩およびシランカップリング剤の量を蛍光X線分析装置を用いて測定した。リン酸塩およびシランカップリング剤の含有量は、PおよびSiの測定値から算出した。各化成処理液について、形成される化成処理皮膜における有機樹脂に対する4A族金属、リン酸塩およびシランカップリング剤の量を表3に示す。   The amounts of Group 4A metal, phosphate and silane coupling agent relative to the organic resin in the chemical conversion coating of each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet were measured using a fluorescent X-ray analyzer. The contents of phosphate and silane coupling agent were calculated from the measured values of P and Si. Table 3 shows the amounts of Group 4A metal, phosphate, and silane coupling agent with respect to the organic resin in the chemical conversion film formed for each chemical conversion solution.

Figure 0005631231
Figure 0005631231

2.化成処理Zn系めっき鋼板の評価
(1)促進耐候性試験
各化成処理Zn系めっき鋼板から試験片を切り出し、JIS K5600−7−7:2008に準拠して促進耐候性試験(キセノンランプ法)を実施した。本試験では、キセノンアーク灯の光を120分間照射する間に18分間水を噴射する工程を1サイクル(2時間)とし、この工程を0〜1000サイクル(0、500、1000サイクル)繰り返した。
2. Evaluation of chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet (1) Accelerated weather resistance test A test piece was cut out from each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, and an accelerated weather resistance test (xenon lamp method) was conducted in accordance with JIS K5600-7-7: 2008. Carried out. In this test, the process of spraying water for 18 minutes while irradiating the light of a xenon arc lamp for 120 minutes was defined as 1 cycle (2 hours), and this process was repeated 0 to 1000 cycles (0, 500, 1000 cycles).

(2)耐候性の評価
各化成処理Zn系めっき鋼板について、促進耐候試験前後の化成処理皮膜の厚さを断面検鏡により測定し、塗膜残存率を求めた。各化成処理Zn系めっき鋼板について、塗膜残存率が95%以上の場合は「◎」、80%以上95%未満の場合は「○」、60%以上80%未満の場合は「△」、30%以上60%未満の場合は「▲」、30%未満の場合は「×」と評価した。
(2) Evaluation of weather resistance About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, the thickness of the chemical conversion treatment film before and after the accelerated weathering test was measured with a cross-sectional microscope, and the coating film residual rate was determined. About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, when the coating film residual ratio is 95% or more, “◎”, when it is 80% or more and less than 95%, “◯”, when it is 60% or more and less than 80%, “△”, When it was 30% or more and less than 60%, “▲” was evaluated, and when it was less than 30%, “×” was evaluated.

(3)耐黒変性の評価
各化成処理Zn系めっき鋼板について、促進耐候試験前後の化成処理皮膜の表面の明度差(ΔL値)を測定し、耐黒変性を評価した。各化成処理Zn系めっき鋼板について、明度差(ΔL値)が1以下の場合は「◎」、1を超え2以下の場合は「○」、2を超え5以下の場合は「△」、5を超え10以下の場合は「▲」、10を超える場合は「×」と評価した。
(3) Evaluation of blackening resistance About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, the lightness difference ((DELTA) L * value) of the surface of a chemical conversion treatment film before and behind an accelerated weathering test was measured, and blackening resistance was evaluated. About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, when the lightness difference (ΔL * value) is 1 or less, “◎”, when it exceeds 1 and 2 or less, “◯”, when it exceeds 2 and 5 or less, “△”, When it exceeded 5 and was 10 or less, it was evaluated as “▲” and when it exceeded 10, it was evaluated as “x”.

(4)平坦部の耐食性の評価
各化成処理Zn系めっき鋼板について、促進耐候試験後の試験片を用いて塩水噴霧試験(JIS Z2371に準拠;120時間)を行い、平坦部の白錆発生面積率を評価した。各化成処理Zn系めっき鋼板について、白錆発生面積率が5%以下の場合は「◎」、5%を超え10%以下の場合は「○」、10%を超え30%以下の場合は「△」、30%を超え50%以下の場合は「▲」、50%を超える場合は「×」と評価した。
(4) Evaluation of corrosion resistance of flat part About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, a salt spray test (according to JIS Z2371; 120 hours) is performed using the test piece after the accelerated weathering test, and the white rust generation area of the flat part Rate was evaluated. About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, when the white rust generation area ratio is 5% or less, “◎”, when it exceeds 5% and 10% or less, “◯”, and when it exceeds 10% and 30% or less, “ “△” was evaluated as “▲” when 30% was exceeded and 50% or less, and “X” was evaluated when 50% was exceeded.

(5)評価結果
各化成処理Zn系めっき鋼板(実施例1〜16、比較例1〜8)についての、化成処理原板の種類、使用した処理液の種類、ならびに耐候性試験、耐黒変性試験および平坦部耐食性試験の評価結果を表4に示す。
(5) Evaluation result About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet (Examples 1-16, Comparative Examples 1-8), the kind of chemical conversion treatment original plate, the kind of used processing liquid, a weather resistance test, and a blackening resistance test Table 4 shows the evaluation results of the flat portion corrosion resistance test.

Figure 0005631231
Figure 0005631231

耐候性は、促進耐候性試験後の化成処理皮膜の塗膜残存率により評価した。ウレタン樹脂を用いて化成処理皮膜を形成した比較例4および比較例8の化成処理Zn系めっき鋼板では、500サイクル(屋外暴露5年相当)で化成処理皮膜が消失してしまった。また、過剰量の反応性官能基を有するフッ素含有オレフィン樹脂を含む化成処理皮膜を形成した比較例3および比較例7の化成処理めっき鋼板でも、サイクル数の増加に伴い化成処理皮膜が減少してしまった。一方、所定量の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂、有機系架橋剤および4A族金属化合物を用いて化成処理皮膜を形成した実施例1〜16の化成処理Zn系めっき鋼板では、1000サイクル(屋外暴露10年相当)繰り返した後でも化成処理皮膜の膜厚はほとんど変化しなかった。   The weather resistance was evaluated by the coating film remaining rate of the chemical conversion coating after the accelerated weather resistance test. In the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Comparative Example 4 and Comparative Example 8 in which a chemical conversion treatment film was formed using a urethane resin, the chemical conversion treatment film disappeared after 500 cycles (equivalent to outdoor exposure for 5 years). Moreover, in the chemical conversion treatment coated steel sheets of Comparative Example 3 and Comparative Example 7 in which the chemical conversion treatment film containing a fluorine-containing olefin resin having an excessive amount of reactive functional groups was formed, the chemical conversion treatment film decreased as the number of cycles increased. Oops. On the other hand, in the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Examples 1 to 16 in which the chemical conversion treatment film was formed using a fluorine-containing resin having a predetermined amount of a reactive functional group, an organic crosslinking agent, and a group 4A metal compound, 1000 cycles ( (Equivalent to outdoor exposure for 10 years) The film thickness of the chemical conversion film hardly changed even after repeated.

耐黒変性は、促進耐候性試験前後の明度差(ΔL値)により評価した。ウレタン樹脂を用いて化成処理皮膜を形成した比較例4および比較例8の化成処理めっき鋼板では、サイクル数の増加に伴いめっき層の黒変が進行して、明度が低下してしまった。一方、所定量の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂、有機系架橋剤および4A族金属化合物を含む化成処理皮膜を形成した実施例1〜16の化成処理めっき鋼板では、1000サイクル(屋外暴露10年相当)繰り返した後でも明度はほとんど低下しなかった。 Blackening resistance was evaluated by the difference in brightness (ΔL * value) before and after the accelerated weather resistance test. In the chemical conversion treatment plated steel sheets of Comparative Example 4 and Comparative Example 8 in which the chemical conversion treatment film was formed using a urethane resin, the blackening of the plating layer progressed with an increase in the number of cycles, and the lightness was lowered. On the other hand, in the chemical conversion treatment plated steel plates of Examples 1 to 16 in which a chemical conversion treatment film containing a fluorine-containing resin having a predetermined amount of a reactive functional group, an organic crosslinking agent, and a group 4A metal compound was formed, 1000 cycles (10 exposure outdoors) (Equivalent to year) The brightness did not decrease even after repeated.

耐食性は、塩水噴霧試験後の白錆発生面積率により評価した。ウレタン樹脂を用いて化成処理皮膜を形成した比較例4および比較例8の化成処理Zn系めっき鋼板では、促進耐候性試験前は耐食性が良好であったものの、皮膜の消失に伴い耐食性が著しく低下してしまった。また、4A族金属化合物を含まない化成処理皮膜を形成した比較例1、5の化成処理Zn系めっき鋼板、および過少量の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂を含む化成処理皮膜を形成した比較例2、6の化成処理Zn系めっき鋼板では、促進耐候性試験前から耐食性が劣っていた。一方、所定量の反応性官能基を有するフッ素含有樹脂、有機系架橋剤および4A族金属化合物を含む化成処理皮膜を形成した実施例1〜16の化成処理Zn系めっき鋼板では、1000サイクル(屋外暴露10年相当)繰り返した後でも耐食性が良好であった。   Corrosion resistance was evaluated based on the white rust generation area ratio after the salt spray test. In the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Comparative Example 4 and Comparative Example 8 in which a chemical conversion treatment film was formed using a urethane resin, although the corrosion resistance was good before the accelerated weather resistance test, the corrosion resistance was significantly reduced as the film disappeared. have done. Moreover, the comparison which formed the chemical conversion treatment film containing the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of the comparative examples 1 and 5 which formed the chemical conversion treatment film which does not contain a 4A group metal compound, and the fluorine-containing resin which has an excessive amount of reactive functional groups In the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Examples 2 and 6, the corrosion resistance was inferior before the accelerated weathering test. On the other hand, in the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Examples 1 to 16 in which a chemical conversion treatment film containing a fluorine-containing resin having a predetermined amount of a reactive functional group, an organic crosslinking agent, and a group 4A metal compound was formed, 1000 cycles (outdoors Corrosion resistance was good even after repeated exposure.

以上の結果から、本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性に優れていることがわかる。   From the above results, it can be seen that the chemically treated Zn-based plated steel sheet of the present invention is excellent in weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion.

[実施例2]
1.化成処理Zn系めっき鋼板の作製
(1)下地化成処理皮膜の形成
前述のAl含有Zn系合金めっき鋼板AおよびAl含有Zn系合金めっき鋼板Bのそれぞれの表面に、表5に示す組成の下地化成処理液を塗布した後、到達板温70〜170℃で加熱乾燥して下地化成処理皮膜を形成した。蛍光X線分析装置を使用し、形成された下地化成処理皮膜の組成を分析した。結果を表6に示す。
[Example 2]
1. Preparation of chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet (1) Formation of base chemical conversion treatment film Undercoat formation of the composition shown in Table 5 on each surface of the aforementioned Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet A and Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet B After apply | coating a process liquid, it heated and dried at the ultimate plate temperature of 70-170 degreeC, and formed the base chemical conversion treatment film. Using a fluorescent X-ray analyzer, the composition of the formed base chemical conversion coating was analyzed. The results are shown in Table 6.

Figure 0005631231
Figure 0005631231

Figure 0005631231
Figure 0005631231

(2)化成処理皮膜の形成
形成された下地化成処理皮膜の表面に前述の化成処理液No.7の化成処理液(表1参照)を塗布し、到達板温110℃で加熱乾燥して、膜厚2.0μmの化成処理皮膜を形成した。
(2) Formation of chemical conversion treatment film The above-mentioned chemical conversion treatment liquid No. 7 chemical conversion treatment liquid (see Table 1) is applied to the surface of the formed base chemical conversion treatment film, and heated and dried at an ultimate plate temperature of 110 ° C. A chemical conversion film having a thickness of 2.0 μm was formed.

2.化成処理Zn系めっき鋼板の評価
前述の「化成処理Zn系めっき鋼板の評価」と同様の手法により、作製した化成処理Zn系めっき鋼板について促進耐候性試験を実施した。そして、作製した化成処理Zn系めっき鋼板の耐候性、耐黒変性、ならびに平坦部およびクロスカット部の耐食性を評価した。評価結果を表7に示す。クロスカット部の耐食性については、以下に示す手順で評価した。
2. Evaluation of chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet The accelerated weathering test was implemented about the produced chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet by the method similar to the above-mentioned "evaluation of chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet". And the weather resistance of the produced chemical conversion treatment Zn-plated steel plate, blackening resistance, and the corrosion resistance of a flat part and a crosscut part were evaluated. Table 7 shows the evaluation results. The corrosion resistance of the cross cut portion was evaluated by the following procedure.

クロスカット部の耐食性の評価
各化成処理Zn系めっき鋼板について、促進耐候試験後、X字型の切り込み部(クロスカット部)を表面に形成して、めっき層を露出させた試験片を得た。得られた試験片に塩水噴霧試験(JIS Z2371に準拠;120時間)を行い、クロスカット部の白錆発生面積率を評価した。各化成処理Zn系めっき鋼板について、白錆発生面積率が5%以下の場合は「◎」、5%を超え10%以下の場合は「○」、10%を超え30%以下の場合は「△」、30%を超え50%以下の場合は「▲」、50%を超える場合は「×」と評価した。
Evaluation of corrosion resistance of cross-cut portion For each chemically treated Zn-based plated steel sheet, after the accelerated weathering test, an X-shaped cut portion (cross-cut portion) was formed on the surface to obtain a test piece exposing the plating layer . The obtained test piece was subjected to a salt spray test (based on JIS Z2371; 120 hours), and the white rust generation area ratio of the cross cut part was evaluated. About each chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet, when the white rust generation area ratio is 5% or less, “◎”, when it exceeds 5% and 10% or less, “◯”, and when it exceeds 10% and 30% or less, “ “△” was evaluated as “▲” when 30% was exceeded and 50% or less, and “X” was evaluated when 50% was exceeded.

Figure 0005631231
Figure 0005631231

下地化成処理皮膜の上に、所定量の親水性官能基を有するフッ素含有樹脂および4A族金属化合物を含む化成処理皮膜を形成した実施例17〜32の化成処理Zn系めっき鋼板では、1000サイクル(屋外暴露10年相当)繰り返した後でも、化成処理皮膜の膜厚および明度はほとんど低下しなかった。   In the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Examples 17 to 32 in which a chemical conversion treatment film containing a fluorine-containing resin having a predetermined amount of hydrophilic functional group and a group 4A metal compound is formed on the base chemical conversion treatment film, 1000 cycles ( Even after repeated exposure for 10 years, the film thickness and brightness of the chemical conversion film were hardly reduced.

また、いずれの実施例においても、平坦部の耐食性試験において良好な結果を示した。さらに、いずれの実施例においても、クロスカット部の耐食性試験においてほぼ良好な結果を示した。これは、下地化成処理皮膜の自己修復作用が発揮され、クロスカット部(皮膜欠陥部)が修復されたためであると考えられる。特に、下地化成処理皮膜にリン(P)が含まれている実施例17〜22および25〜30の化成処理Zn系めっき鋼板については、クロスカット部の耐食性がより優れている。   Moreover, in any Example, the favorable result was shown in the corrosion resistance test of the flat part. Furthermore, in any of the examples, almost good results were shown in the corrosion resistance test of the crosscut portion. This is considered to be because the self-repairing action of the base chemical conversion coating was exhibited and the crosscut portion (film defect portion) was repaired. Especially about the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheets of Examples 17 to 22 and 25 to 30 in which phosphorus (P) is contained in the base chemical conversion treatment film, the corrosion resistance of the crosscut portion is more excellent.

本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、耐候性、耐水性、耐黒変性および皮膜密着性に優れているため、外装建材などの様々な用途において有用である。たとえば、本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、1)ビニールハウスまたは農業ハウス用の鋼管、形鋼、支柱、梁、搬送用部材、2)遮音壁、防音壁、吸音壁、防雪壁、ガードレール、高欄、防護柵、支柱、3)鉄道車両用部材、架線用部材、電気設備用部材、安全環境用部材、構造用部材、太陽光架台などの用途に好適に使用されうる。   Since the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention is excellent in weather resistance, water resistance, blackening resistance and film adhesion, it is useful in various applications such as exterior building materials. For example, the chemical conversion-treated Zn-based plated steel sheet of the present invention includes: 1) steel pipe, shape steel, support, beam, conveying member for a greenhouse or agricultural house, 2) sound insulation wall, sound insulation wall, sound absorption wall, snow insulation wall, guardrail, It can be suitably used for applications such as railings, protective fences, columns, 3) railway vehicle members, overhead wire members, electrical equipment members, safety environment members, structural members, and solar mounts.

Al含有Zn系合金めっき鋼板は、高温高湿下において塗膜と十分に密着するとともに、耐食性に優れる。よって、本発明の化成処理Zn系めっき鋼板は、高温高湿環境下で使用される外装用材料として特に好適である。   The Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet is sufficiently in close contact with the coating film under high temperature and high humidity and is excellent in corrosion resistance. Therefore, the chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet of the present invention is particularly suitable as an exterior material used in a high temperature and high humidity environment.

Claims (14)

Alを0.05〜60質量%含むAl含有Zn系合金めっき鋼板と、
前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に形成された、膜厚0.5〜10μmの化成処理皮膜と、を有する化成処理Zn系めっき鋼板であって、
前記化成処理皮膜は、F原子7〜20質量%を含有し、数平均分子量が1000〜8万の範囲内であるフッ素含有樹脂を含有し、かつ乳化剤を含有しない水系フッ素含有樹脂組成物と、有機系架橋剤と、4A族金属化合物とを含有する化成処理液を、前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に塗布し、乾燥させることで形成された皮膜であって、前記有機系架橋剤により架橋された前記フッ素含有樹脂と、前記フッ素含有樹脂に対して金属換算で0.1〜5質量%の前記4A族金属化合物とを含有する、
化成処理Zn系めっき鋼板。
An Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet containing 0.05 to 60% by mass of Al;
A chemical conversion treatment Zn-based plated steel sheet having a film thickness of 0.5 to 10 μm formed on the surface of the Al-containing Zn-based alloy plated steel sheet,
The chemical conversion treatment film includes an aqueous fluorine-containing resin composition containing 7 to 20% by mass of F atoms, containing a fluorine-containing resin having a number average molecular weight in the range of 1000 to 80,000 and not containing an emulsifier; A coating formed by applying a chemical conversion treatment liquid containing an organic crosslinking agent and a group 4A metal compound to the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet and drying the coating, and the organic crosslinking agent containing said fluorine-containing resin that is crosslinked, and said 4A-group metal compound of 0.1 to 5 mass% in terms of metal relative to the fluorine-containing resin by,
Chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet.
前記有機系架橋剤は、メラミン化合物である、請求項1に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。   The said organic type crosslinking agent is a chemical conversion treatment Zn type plated steel plate of Claim 1 which is a melamine compound. 前記化成処理皮膜は、さらにリン酸塩を含有し、
前記フッ素含有樹脂に対する前記リン酸塩の量は、P換算で0.05〜3質量%の範囲内である、
請求項1に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
The chemical conversion film further contains a phosphate,
The amount of the phosphate with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.05 to 3% by mass in terms of P.
The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet according to claim 1.
前記化成処理皮膜は、さらにシランカップリング剤を含有し、
前記フッ素含有樹脂に対する前記シランカップリング剤の量は、0.5〜5質量%の範囲内である、
請求項1に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
The chemical conversion film further contains a silane coupling agent,
The amount of the silane coupling agent relative to the fluorine-containing resin is in the range of 0.5 to 5% by mass.
The chemical conversion treatment Zn-plated steel sheet according to claim 1.
前記4A族金属は、Ti、Zr、Hfおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項1に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。   The said 4A group metal is a chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 1 chosen from the group which consists of Ti, Zr, Hf, and these combination. 前記Al含有Zn系合金めっき鋼板と、前記化成処理皮膜との間に形成された、
バルブメタルの酸化物または水酸化物、およびバルブメタルのフッ化物を含有する下地化成処理皮膜をさらに有する、請求項1に記載の化成処理Zn系めっき鋼板。
Formed between the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet and the chemical conversion film,
The chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 1 which further has the foundation | substrate chemical conversion treatment film containing the oxide or hydroxide of valve metal, and the fluoride of valve metal.
Alを0.05〜60質量%含むAl含有Zn系合金めっき鋼板を準備するステップと、
前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に化成処理液を塗布し、乾燥させて、膜厚が0.5〜10μmの化成処理皮膜を形成するステップとを含み、
前記化成処理液は、反応性官能基0.05〜5質量%とF原子7〜20質量%とを含有し、数平均分子量が1000〜8万の範囲内であるフッ素含有樹脂を含有し、かつ乳化剤を含有しない水系フッ素含有樹脂組成物と、前記反応性官能基と反応しうる官能基を有する有機系架橋剤と、4A族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩または過酸化塩のいずれかとを含有し、
前記フッ素含有樹脂に対する前記有機系架橋剤の量は、0.8〜9.6質量%の範囲内であり、
前記フッ素含有樹脂に対する、前記4A族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩または過酸化塩の量は、金属換算で0.1〜5質量%の範囲内である、
化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
Preparing an Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet containing 0.05 to 60% by mass of Al;
Applying a chemical conversion treatment liquid to the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet and drying to form a chemical conversion treatment film having a film thickness of 0.5 to 10 μm.
The chemical conversion treatment solution contains a fluorine-containing resin containing 0.05 to 5% by mass of a reactive functional group and 7 to 20% by mass of F atoms, and having a number average molecular weight in the range of 1000 to 80,000 . And an aqueous fluorine-containing resin composition containing no emulsifier, an organic crosslinking agent having a functional group capable of reacting with the reactive functional group, a group 4A metal oxyacid salt, fluoride, hydroxide, organic acid salt Containing either carbonates or peroxides,
The amount of the organic crosslinking agent relative to the fluorine-containing resin is in the range of 0.8 to 9.6% by mass,
The amount of the oxyacid salt, fluoride, hydroxide, organic acid salt, carbonate or peroxide of the group 4A metal in the fluorine-containing resin is within a range of 0.1 to 5% by mass in terms of metal. is there,
The manufacturing method of a chemical conversion treatment Zn-plated steel plate.
前記フッ素含有樹脂は、前記反応性官能基としてカルボキシル基およびスルホン酸基を有し、
前記フッ素含有樹脂が有するカルボキシル基とスルホン酸基との比率は、カルボキシル基/スルホン酸基のモル比で5〜60の範囲内である、請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
The fluorine-containing resin has a carboxyl group and a sulfonic acid group as the reactive functional group,
The ratio of the carboxyl group and sulfonic acid group which the said fluorine-containing resin has is in the range of 5-60 in the molar ratio of a carboxyl group / sulfonic acid group, Manufacture of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7 Method.
前記有機系架橋剤は、メラミン化合物である、請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。   The said organic type crosslinking agent is a manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7 which is a melamine compound. 前記化成処理液は、さらにリン酸塩を含有し、
前記フッ素含有樹脂に対する前記リン酸塩の量は、P換算で0.05〜3質量%の範囲内である、
請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
The chemical conversion treatment liquid further contains a phosphate,
The amount of the phosphate with respect to the fluorine-containing resin is in the range of 0.05 to 3% by mass in terms of P.
The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7.
前記化成処理液は、さらにシランカップリング剤を含有し、
前記フッ素含有樹脂に対する前記シランカップリング剤の量は、0.5〜5質量%の範囲内である、
請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
The chemical conversion treatment liquid further contains a silane coupling agent,
The amount of the silane coupling agent relative to the fluorine-containing resin is in the range of 0.5 to 5% by mass.
The manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7.
前記4A族金属は、Ti、Zr、Hfおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。   The said 4A group metal is a manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7 chosen from the group which consists of Ti, Zr, Hf, and these combination. 乳化剤非存在下の水溶媒中でフルオロオレフィンと反応性官能基含有モノマーとを共重合させて、前記水系フッ素含有樹脂組成物を準備するステップをさらに含む、請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。 The chemical conversion treatment Zn system according to claim 7, further comprising a step of copolymerizing a fluoroolefin and a reactive functional group-containing monomer in an aqueous solvent in the absence of an emulsifier to prepare the aqueous fluorine-containing resin composition. Manufacturing method of plated steel sheet. 前記化成処理皮膜を形成するステップの前に、
前記Al含有Zn系合金めっき鋼板の表面に下地化成処理液を塗布し、乾燥させて、下地化成処理皮膜を形成するステップをさらに含み、
前記下地化成処理液は、バルブメタル塩とフッ化物イオンとを含有する、請求項7に記載の化成処理Zn系めっき鋼板の製造方法。
Before the step of forming the chemical conversion film,
Applying a base chemical conversion treatment liquid on the surface of the Al-containing Zn-based alloy-plated steel sheet and drying to further form a base chemical conversion treatment film;
The said base chemical conversion liquid is a manufacturing method of the chemical conversion treatment Zn-plated steel plate of Claim 7 containing a valve metal salt and fluoride ion.
JP2011020689A 2010-09-30 2011-02-02 Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same Active JP5631231B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011020689A JP5631231B2 (en) 2010-09-30 2011-02-02 Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010221423 2010-09-30
JP2010221423 2010-09-30
JP2011020689A JP5631231B2 (en) 2010-09-30 2011-02-02 Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012092420A JP2012092420A (en) 2012-05-17
JP5631231B2 true JP5631231B2 (en) 2014-11-26

Family

ID=46386093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011020689A Active JP5631231B2 (en) 2010-09-30 2011-02-02 Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5631231B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6070596B2 (en) * 2014-02-13 2017-02-01 Jfeスチール株式会社 Zinc-based plated steel sheet with surface treatment film and method for producing the same
CN109321910A (en) * 2018-09-13 2019-02-12 安徽宁磁电子科技有限公司 A kind of neodymium-iron-boron magnetic material surface treatment liquid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012092420A (en) 2012-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328980B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP5328981B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP5595305B2 (en) Welded steel pipe
JP5674605B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP5575009B2 (en) Formed product of plated steel sheet, method for producing the same, and chemical conversion treatment liquid
JP5469556B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP5469577B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP6271062B1 (en) Water-based treatment liquid, chemical conversion treatment method, and chemical conversion treatment steel plate
TWI791746B (en) Antirust treatment liquid for welded steel pipes, chemical conversion treatment method for welded steel pipes, welded steel pipes and formed products of welded steel pipes
JP5808626B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same
JP5631231B2 (en) Chemical conversion Zn-plated steel sheet and method for producing the same
JP5631239B2 (en) Chemical conversion Al-plated steel sheet and method for producing the same
TWI788511B (en) Antirust treatment solution for end surface of plated steel sheet, chemical conversion treatment method for end surface of plated steel sheet, chemical conversion treated steel sheet and formed product
JP5674606B2 (en) Chemical conversion treated steel sheet and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20131114

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5631231

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350