JP7401828B2 - Plated steel sheets for pre-painted steel sheets, pre-painted plated steel sheets and molded products - Google Patents
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Description
本発明は、プレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品に関する。 The present invention relates to a plated steel sheet for pre-painted steel sheets, a pre-painted plated steel sheet, and a molded product.
予め塗装を施しためっき鋼板であるプレコートめっき鋼板には、耐食性、成形性、塗膜硬度(耐疵付き性)、耐汚染性、耐薬品性、耐候性などの多くの性能が要求される。これら要求性能の順位は、プレコートめっき鋼板の用途に応じて異なるものとなる。例えば、エアコン室外機や給湯器といった主に屋外で使用される用途に用いられるプレコートめっき鋼板では、上記のような性能のうち、特に成形性及び耐食性が重要となる。 Pre-coated steel sheets, which are coated steel sheets that have been coated in advance, are required to have many properties such as corrosion resistance, formability, coating hardness (scratch resistance), stain resistance, chemical resistance, and weather resistance. The order of these required performances differs depending on the use of the prepainted plated steel sheet. For example, among the above-mentioned performances, formability and corrosion resistance are particularly important for pre-coated plated steel sheets used mainly in outdoor applications such as outdoor units of air conditioners and water heaters.
このようなプレコートめっき鋼板において、めっき鋼板と塗膜の密着性を高める方法として、従来から多くの技術が検討されている。 In such a pre-coated plated steel sheet, many techniques have been studied in the past as methods for increasing the adhesion between the plated steel sheet and the coating film.
例えば以下の特許文献1では、絞り加工で絞り成型部の塗膜が損傷、剥離しない、プレス成形性に優れたプレコート金属板が開示されている。特許文献1では、剥離しないプレス成形性に優れたプレコート金属板を得るためには、塗膜が、特定の粘弾性曲線を有し、塗膜樹脂の数平均分子量が10000以上であり、塗膜樹脂のガラス転移点(Tg)が25℃以上であることが好ましい旨が開示されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses a precoated metal plate with excellent press formability, in which the coating film on the drawn portion is not damaged or peeled off during drawing processing. In Patent Document 1, in order to obtain a precoated metal plate with excellent press formability that does not peel off, the coating film has a specific viscoelastic curve, the number average molecular weight of the coating resin is 10,000 or more, and the coating film has a specific viscoelastic curve. It is disclosed that the glass transition point (Tg) of the resin is preferably 25° C. or higher.
また、以下の特許文献2では、連続プレス成形性に優れ、絞り加工部の端面部における屋外耐食性に優れるプレコート金属板が開示されている。特許文献2では、連続プレス成形性に優れたプレコート金属板を得るためには、かかる塗膜物性として、塗膜のTgが40~120℃であり、動的粘弾性測定装置で測定した塗膜のゴム状弾性領域における貯蔵弾性率の最小値が2×107Pa以下であり、塗膜の表面張力が28mN/m以下であり、塗膜表面の動摩擦係数が0.15以下であることが重要である旨が開示されている。Moreover, the following Patent Document 2 discloses a precoated metal plate that has excellent continuous press formability and excellent outdoor corrosion resistance at the end face portion of the drawn portion. In Patent Document 2, in order to obtain a pre-coated metal plate with excellent continuous press formability, the physical properties of the coating film are such that the Tg of the coating film is 40 to 120°C, and the coating film measured with a dynamic viscoelasticity measuring device is The minimum value of the storage modulus in the rubber- like elastic region of It is disclosed that it is important.
また、以下の特許文献3では、金属板の片面又は両面に1層又は2層以上の塗膜層を有し、最表層の塗膜は、Tgが5~30℃であり、23℃での硬度が5mN荷重下でのユニバーサル硬度で2.5N/mm2以上であり、23℃での破断伸び率が100%以上の物性であり、かつ、最表層の塗膜の鏡面光沢度が入射角及び受光角が60°の条件で測定したときに60%以上である、高光沢のプレコート金属板が開示されている。かかるプレコート金属板について、特許文献3では、深絞り成形を行っても加工部で塗膜の光沢低下が起こり難い、プレス成形性に優れた塗装金属成形物を提供する旨の記載が存在している。Furthermore, in Patent Document 3 below, a metal plate has one or more coating layers on one or both sides, and the outermost coating has a Tg of 5 to 30°C and a temperature of 23°C. The hardness is 2.5 N/mm2 or more in terms of universal hardness under a load of 5 mN, the elongation at break at 23°C is 100% or more, and the specular gloss of the outermost coating film is within the angle of incidence. A high gloss precoated metal plate is disclosed which has a gloss of 60% or more when measured under the condition of a light receiving angle of 60°. Regarding such a pre-coated metal plate, Patent Document 3 describes that it provides a coated metal molded product with excellent press formability, in which the gloss of the coating film is unlikely to deteriorate in the processed area even when deep drawing is performed. There is.
本発明者らは、上記のようなプレコートめっき鋼板の成形性及び耐食性の更なる向上を実現するために、検討を行った。その結果、プレコートめっき鋼板を用いて、エアコン室外機天板等の絞り加工を行うと、絞り成形部において、塗膜浮きと呼ばれる現象(微細な点状膨れの集合体により塗膜がざらつく現象)が発生することが新たに判明した。以下、これらの現象が生じた部位のことを、「塗膜浮き部」と称する。塗膜浮き部の断面観察から、プレコートめっき鋼板の絞り成型時に、めっき鋼板の変形(圧縮)に対し塗膜が追随できずに余剰となり、めっき鋼板との密着性が不足した箇所において、塗膜が上方に剥離していることが明らかとなった。 The present inventors conducted studies in order to further improve the formability and corrosion resistance of the pre-coated plated steel sheet as described above. As a result, when a pre-coated plated steel sheet is used to draw the top plate of an air conditioner outdoor unit, etc., a phenomenon called paint film lifting occurs in the drawn part (a phenomenon in which the paint film becomes rough due to an aggregate of minute blisters). It has been newly discovered that this occurs. Hereinafter, the area where these phenomena occur will be referred to as a "paint film floating area." From the cross-sectional observation of the floating parts of the coating film, it was found that during drawing forming of the pre-coated plated steel plate, the coating film could not follow the deformation (compression) of the plated steel plate, resulting in a surplus of coating film, and the coating film did not adhere properly to the plated steel plate in places where it was not able to follow the deformation (compression) of the plated steel plate. It became clear that the layer had peeled off upward.
上記特許文献1の技術は、塗膜物性を規定して、絞り加工時に生じる絞り成型部の圧縮歪みによる塗膜の座屈を抑制しようとするものである。しかしながら、本発明者らによる検討の結果、塗膜の座屈抑制のためには、実際には、塗膜物性以外に、めっきの硬度、めっきの均一性、化成処理皮膜の物性、加工形状等も無視できない影響因子であると推察される。特許文献1には、これらの塗膜物性以外の影響因子に関する記載は、存在しない。そのため、本発明者らが着目した、絞り加工に伴い発生する塗膜浮き部における塗膜の座屈抑制に関して、特許文献1には、未だ改善の余地がある。 The technique disclosed in Patent Document 1 is intended to control the buckling of the coating film due to compressive strain in the drawn portion that occurs during drawing processing by regulating the physical properties of the coating film. However, as a result of studies conducted by the present inventors, in order to suppress buckling of the coating film, in addition to the physical properties of the coating film, it is actually necessary to check the hardness of the plating, the uniformity of the plating, the physical properties of the chemical conversion film, the processed shape, etc. It is assumed that this is an influential factor that cannot be ignored. Patent Document 1 does not include any description regarding influencing factors other than these physical properties of the coating film. Therefore, there is still room for improvement in Patent Document 1 with regard to suppressing the buckling of the coating film in the coating film floating portion that occurs due to the drawing process, which is the focus of the present inventors.
また、上記特許文献2の技術は、塗膜物性を規定して絞り加工時の圧縮歪みによる塗膜の座屈を抑制しようとする点において、上記特許文献1の発明と変わるものではない。そのため、本発明者らが着目した、絞り加工に伴い発生する塗膜浮き部における塗膜の座屈抑制に関して、特許文献2には、未だ改善の余地がある。 Further, the technique of Patent Document 2 is not different from the invention of Patent Document 1 in that it attempts to suppress buckling of the coating film due to compressive strain during drawing by regulating the physical properties of the coating film. Therefore, there is still room for improvement in Patent Document 2 with regard to suppressing buckling of the coating film in the coating film floating portion that occurs due to the drawing process, which is the focus of the present inventors.
更に、上記特許文献3の技術においても、塗膜物性を規定することのみで圧縮歪みによる塗膜の座屈を抑制しようとする点は、上記特許文献1及び特許文献2と変わるものではない。そのため、本発明者らが着目した、絞り加工に伴い発生する塗膜浮き部における塗膜の座屈抑制に関して、特許文献3には、未だ改善の余地がある。 Furthermore, the technique of Patent Document 3 is also similar to Patent Documents 1 and 2 in that it attempts to suppress buckling of the coating film due to compressive strain only by specifying the physical properties of the coating film. Therefore, there is still room for improvement in Patent Document 3 with regard to suppressing buckling of the coating film in the coating film floating portion that occurs due to the drawing process, which is the focus of the present inventors.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、絞り加工を行った場合であっても塗膜浮き部の発生をより確実に抑制することが可能なプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to more reliably suppress the occurrence of floating parts of the paint film even when drawing is performed. The purpose of the present invention is to provide a plated steel sheet for pre-painted steel sheets, a pre-painted plated steel sheet, and a molded product.
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下で詳述するように、プレコートめっき鋼板の塗装原板であるめっき鋼板の表面酸化状態が、成形品の加工部における塗膜の密着性に影響することを知見した。
かかる知見に基づき更なる検討を行った結果完成された本発明の要旨は、以下の通りである。In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have conducted extensive studies and found that the surface oxidation state of the plated steel sheet, which is the original plate for pre-coated plated steel sheet, is such that the coating film in the processed part of the molded product is It was found that the adhesion of
The gist of the present invention, which was completed as a result of further studies based on this knowledge, is as follows.
(1)鋼板と、前記鋼板の片面又は両面に位置し、アルミニウムを0.5質量%以上60.0質量%以下、マグネシウムを0.5質量%以上15.0質量%以下含有し、残部が亜鉛及び不純物からなるめっき層と、を有しており、前記めっき層の表面から10nmの深さにおいて、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して2.0以上であるか、又は、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、プレコート鋼板用めっき鋼板。
(2)前記めっき層の表面から10nmの深さにおいて、前記マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して2.0以上であり、かつ、前記亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、(1)に記載のプレコート鋼板用めっき鋼板。
(3)前記めっき層の表面から10nmの深さにおいて、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属アルミニウムの割合に対して、1.3以上である、(1)又は(2)に記載のプレコート鋼板用めっき鋼板。
(4)前記めっき層は、Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金めっきである、(1)~(3)の何れか1つに記載のプレコート鋼板用めっき鋼板。
(5)鋼板と、前記鋼板の片面又は両面に位置し、アルミニウムを0.5質量%以上60.0質量%以下、マグネシウムを0.5質量%以上15.0質量%以下含有し、残部が亜鉛及び不純物からなるめっき層と、前記めっき層上に位置する化成処理皮膜と、前記化成処理皮膜上に位置する塗膜と、を有しており、前記化成処理皮膜と前記めっき層との界面から前記めっき層の内方に向かって10nmの深さにおいて、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して、0.30以下であるか、又は、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、プレコートめっき鋼板。
(6)前記化成処理皮膜と前記めっき層との界面から前記めっき層の内方に向かって10nmの深さにおいて、前記マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して0.30以下であり、かつ、前記亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、(5)に記載のプレコートめっき鋼板。
(7)前記化成処理皮膜と前記めっき層との界面から前記めっき層の内方に向かって10nmの深さにおいて、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属アルミニウムの割合に対して、0.30以下である、(5)又は(6)に記載のプレコートめっき鋼板。
(8)(5)~(7)の何れか1つに記載のプレコートめっき鋼板からなる成形品であって、前記成形品におけるめっき鋼板の厚みが非成形加工部分と比較して5%以上増加している部分において、前記化成処理皮膜と前記塗膜との界面を、SAICAS法で切削して測定した剥離強度が、平均1.00kN/m以上であり、かつ、切削面積の20%以下が界面剥離形態であり、残部の切削面積が前記塗膜内の凝集破壊形態である、成形品。
(9)前記成形品におけるめっき層は、アルミニウムを5%以上15%以下、マグネシウムを2%以上4%以下含有する、(8)に記載の成形品。
(1) A steel plate, located on one or both sides of the steel plate, containing 0.5% by mass or more and 60.0% by mass or less of aluminum, 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less of magnesium, and the remainder being a plating layer consisting of zinc and impurities, and at a depth of 10 nm from the surface of the plating layer, the ratio of magnesium oxide and hydroxide to the ratio of metallic magnesium is 2.0 or more. or a plated steel sheet for pre-coated steel sheet, wherein the ratio of zinc oxide and hydroxide to the ratio of metal zinc is 7.0 or more.
(2) At a depth of 10 nm from the surface of the plating layer, the ratio of the magnesium oxide and hydroxide to the ratio of metal magnesium is 2.0 or more, and the zinc oxide and The plated steel sheet for pre-coated steel sheet according to (1), wherein the ratio of hydroxide is 7.0 or more to the ratio of metal zinc.
(3) In (1) or (2), the ratio of aluminum oxide and hydroxide is 1.3 or more to the ratio of metal aluminum at a depth of 10 nm from the surface of the plating layer. The plated steel sheet for the prepainted steel sheet described above.
(4) The plated steel sheet for pre-coated steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the plating layer is a Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si alloy plating.
(5) A steel plate, located on one or both sides of the steel plate, containing 0.5% by mass or more and 60.0% by mass or less of aluminum, 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less of magnesium, and the remainder being It has a plating layer made of zinc and impurities, a chemical conversion film located on the plating layer, and a coating film located on the chemical conversion film, and the combination of the chemical conversion film and the plating layer is At a depth of 10 nm from the interface toward the inside of the plating layer, the ratio of magnesium oxide and hydroxide to the ratio of metallic magnesium is 0.30 or less, or zinc oxide A pre-coated plated steel sheet in which the ratio of metal zinc and hydroxide is 7.0 or more to the ratio of metal zinc.
(6) At a depth of 10 nm from the interface between the chemical conversion film and the plating layer toward the inside of the plating layer, the ratio of the magnesium oxide and hydroxide to the ratio of metallic magnesium 0.30 or less, and the ratio of the zinc oxide and hydroxide is 7.0 or more with respect to the ratio of metal zinc.
(7) At a depth of 10 nm from the interface between the chemical conversion coating and the plating layer toward the inside of the plating layer, the ratio of aluminum oxide and hydroxide to the ratio of metallic aluminum is The pre-coated plated steel sheet according to (5) or (6), which has a particle diameter of 0.30 or less.
(8) A molded product made of the pre-coated plated steel sheet according to any one of (5) to (7), wherein the thickness of the plated steel sheet in the molded product is increased by 5% or more compared to the non-formed part. The peel strength measured by cutting the interface between the chemical conversion coating film and the coating film using the SAICAS method is 1.00 kN/m or more on average, and 20% or less of the cutting area is A molded article which has an interfacial peeling pattern and the remaining cut area has a cohesive failure pattern within the coating film.
(9) The molded product according to (8), wherein the plating layer in the molded product contains 5% to 15% aluminum and 2% to 4% magnesium.
以上説明したように本発明によれば、絞り加工を行った場合であっても塗膜浮き部の発生をより確実に抑制することが可能なプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品を提供することが可能となる。 As explained above, the present invention provides a plated steel sheet for pre-painted steel sheets, a pre-painted plated steel sheet, and a molded product that can more reliably suppress the occurrence of coating film floating parts even when drawing is performed. It becomes possible to provide
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that, in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.
(本発明者らが行った検討について)
以下では、本発明の実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品について説明するに先立ち、上記のような塗膜浮き部について行った各種の検討内容について、詳細に説明する。(Regarding studies conducted by the inventors)
Below, before explaining the plated steel plate for pre-coated steel plate, pre-coated plated steel plate, and molded product according to the embodiments of the present invention, various studies conducted on the above-mentioned coating film floating portion will be explained in detail.
本発明者らが、プレコートめっき鋼板を絞り成形加工した成形品において、塗膜浮き部の断面観察をすると、めっき鋼板の変形(圧縮)に伴い塗膜が圧縮され、余剰の塗膜が上方に剥離している様子が観察された。この部分のめっき鋼板部分の板厚を測定すると、成形前の板厚よりも増加していることから、着目する塗膜浮き部は、めっき鋼板が圧縮された部分であることが明らかとなった。 When the present inventors observed the cross section of the floating part of the coating film in a molded product made by drawing and forming a pre-coated plated steel plate, the coating film was compressed due to the deformation (compression) of the plated steel plate, and the excess coating film was pushed upward. Peeling was observed. When we measured the thickness of the plated steel plate in this area, we found that it had increased compared to the thickness before forming, which revealed that the coating film floating part we were looking at was the part where the plated steel plate was compressed. .
一方、絞り成形加工時に金型と擦れて塗膜剥離が発生した部分(すなわち、機械的な擦過により剥離が生じた部分)、及び、塗膜は塗装原板に追随して伸長したものの、伸長加工によりめっきと塗膜との界面に応力が集中した結果密着性が低下し、金型摺動により塗膜剥離が発生した部分(すなわち、応力集中により剥離が生じた部分)は、めっき鋼板の板厚が成形前よりも減少していた。かかる結果から、これら塗膜剥離が発生した部分は、めっき鋼板が伸長した部分であることが明らかとなった。ただし、絞り成形加工においては、めっき鋼板の圧縮と伸長は、それぞれ単独に起きるものではなく同時に起きるものであり、加工部位によって圧縮と伸長の程度が異なっているだけである。圧縮が伸長を上回った部位では、めっき鋼板の厚みは成形前よりも増加している。逆に、伸長が圧縮を上回った部位では、めっき鋼板の厚みは成形前よりも減少している。 On the other hand, areas where the paint film peeled off due to friction with the mold during the drawing process (i.e., areas where peeling occurred due to mechanical abrasion), and areas where the paint film expanded following the painted base plate, As a result of stress concentration at the interface between the plating and the coating film, adhesion deteriorates, and areas where coating peeling occurs due to mold sliding (i.e., areas where peeling occurs due to stress concentration) are removed from the plated steel plate. The thickness was smaller than before molding. These results revealed that the areas where the coating film peeled off were the areas where the plated steel sheet was elongated. However, in the drawing process, the compression and expansion of the plated steel sheet do not occur independently, but occur simultaneously, and the extent of compression and expansion differs depending on the processed area. In areas where compression exceeds elongation, the thickness of the plated steel sheet is greater than before forming. Conversely, in areas where elongation exceeds compression, the thickness of the plated steel sheet is smaller than before forming.
一般的に、成形加工時のめっき鋼板の変形に伴って塗膜とめっき界面との密着強度(剥離強度)が低下すると、塗膜浮きや塗膜剥離が発生する。 Generally, when the adhesion strength (peel strength) between the coating film and the plating interface decreases due to deformation of the plated steel sheet during forming processing, coating lifting and coating peeling occur.
本発明者らによる検討の結果、塗膜浮きや塗膜剥離の発生の有無を決定づける因子として、以下の(1)~(3)の3つの影響因子を検討すべきであるとの知見に想到した。これらの影響因子が総合的に良好な状態であるならば、塗膜浮きや塗膜剥離が抑制されると考えられる。 As a result of the studies conducted by the present inventors, we came up with the knowledge that the following three influencing factors (1) to (3) should be considered as factors that determine whether paint film lifting or peeling occurs. did. If these influencing factors are in overall good condition, it is thought that lifting of the paint film and peeling of the paint film will be suppressed.
(1)圧縮や伸長を伴う加工後のめっき表面の健全性(凹凸や亀裂の有無)
(2)圧縮や伸長を伴う加工後の化成処理皮膜を介しためっきとプライマー塗膜との密着性
(3)圧縮や伸長を伴う加工により変形したトップ塗膜を含めた塗膜全体の状態(亀裂の有無や内部応力)(1) Healthiness of the plating surface after processing that involves compression and expansion (presence of unevenness and cracks)
(2) Adhesion between the plating and primer coating through the chemical conversion coating after processing that involves compression and stretching (3) Condition of the entire coating film, including the top coating that has been deformed due to processing that involves compression and stretching ( presence of cracks and internal stress)
本発明者らは、上記のような塗膜浮きという現象が、亜鉛系めっき鋼板(特にアルミニウムやマグネシウムを含有する亜鉛系合金めっき鋼板)を塗装原板としたプレコートめっき鋼板で発生しやすいことから、上記(1)及び(2)に示したような、塗装原板としてのめっき表面について着目し、更なる検討を行った。 The present inventors discovered that the above-mentioned phenomenon of paint film lifting is likely to occur on pre-coated steel sheets using zinc-based coated steel sheets (particularly zinc-based alloy-plated steel sheets containing aluminum and magnesium) as the base plate for coating. Further studies were conducted focusing on the plating surface as a painted base plate as shown in (1) and (2) above.
その結果、本発明者らは、塗装原板のめっき鋼板の表面酸化状態が、成形加工部における塗膜の密着性に影響することを見出した。ここで、本発明者らが着目しためっき鋼板の表面酸化状態は、(a)めっき鋼板表面におけるアルミニウム、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の状態、及び、(b)めっき鋼板表面における亜鉛の酸化物及び水酸化物の状態、の主に2種類である。 As a result, the present inventors found that the surface oxidation state of the plated steel plate used as the original plate for painting affects the adhesion of the coating film in the formed part. Here, the surface oxidation state of the plated steel sheet that the inventors focused on is (a) the state of aluminum and magnesium oxides and hydroxides on the surface of the plated steel sheet, and (b) the oxidation of zinc on the surface of the plated steel sheet. There are mainly two types: solid state and hydroxide state.
まず、(a)めっき鋼板表面におけるアルミニウム、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の状態について言及する。 First, (a) the state of aluminum and magnesium oxides and hydroxides on the surface of a plated steel sheet will be mentioned.
本発明者らによる検討の結果、めっき鋼板表面におけるアルミニウムやマグネシウムの酸化物及び水酸化物の濃度の低い方が、成形加工部の塗膜密着性が高くなるという知見を得た。これは、アルミニウムやマグネシウムを含有する亜鉛系合金めっき鋼板では、易酸化元素であるアルミニウムやマグネシウムの酸化物及び水酸化物が表面に生成することで、脱脂液や化成処理液に対する濡れ性を低下させ、加工部塗膜密着性が低下したものと推定している。 As a result of studies conducted by the present inventors, it was found that the lower the concentration of aluminum and magnesium oxides and hydroxides on the surface of the plated steel sheet, the higher the coating film adhesion of the formed part. This is because oxides and hydroxides of aluminum and magnesium, which are easily oxidized elements, are formed on the surface of zinc-based alloy coated steel sheets containing aluminum and magnesium, which reduces wettability with degreasing liquids and chemical conversion treatment liquids. It is estimated that this caused the coating film adhesion in the processed area to deteriorate.
更に、本発明者らは、塗装原板のめっき表面酸化状態と成形加工部における塗膜密着性との間の相関について鋭意検討した。その結果、マグネシウムに関して、めっき層表面下10nmの深さにおいて、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、マグネシウムの金属(換言すれば、金属状態のマグネシウム)の存在割合に対して2.0以上であるときに、成形加工部における良好な塗膜密着性が得られることが明らかとなった。 Furthermore, the present inventors have conducted extensive studies on the correlation between the oxidation state of the plating surface of the original plate and the adhesion of the coating in the molded area. As a result, regarding magnesium, at a depth of 10 nm below the surface of the plating layer, the abundance ratio of magnesium oxides and hydroxides was 2.0% relative to the abundance ratio of magnesium metal (in other words, magnesium in a metallic state). It has become clear that when the value is 0 or more, good coating film adhesion in the molded part can be obtained.
マグネシウムの表面酸化物の表面濃度は、小さいほうが良いにも関わらず、上記のように、めっき層の表面近傍でのマグネシウムにおいては、酸化物及び水酸化物の割合が金属の割合に対して一定以上である方が良い理由については、未だ明らかではない。しかしながら、成形加工部で良好な塗膜密着性を有するには、酸処理やアルカリ脱脂等による、マグネシウムの金属と、マグネシウムの酸化物及び水酸化物と、の双方の溶解が必要である一方で、その溶解速度差や溶解後の堆積等により、マグネシウムそれ自体においては、酸化物及び水酸化物の割合が高いほうが良かったためと推定している。 Although it is better to have a smaller surface concentration of oxides on the surface of magnesium, as mentioned above, in magnesium near the surface of the plating layer, the ratio of oxides and hydroxides is constant relative to the ratio of metal. The reason why the above is better is still not clear. However, in order to have good paint film adhesion in the molded part, it is necessary to dissolve both the magnesium metal and the magnesium oxides and hydroxides by acid treatment, alkaline degreasing, etc. It is presumed that this is because, due to differences in dissolution rates and deposition after dissolution, it would have been better to have a higher proportion of oxides and hydroxides in magnesium itself.
更に、本発明者らによる検討の結果、上記のような、アルミニウム及びマグネシウムを含有する亜鉛系合金めっき鋼板に対し、プレコート鋼板とするために化成処理及び塗装を施した場合に、成形加工部で良好な塗膜密着性を示すためには、めっき層と化成処理皮膜との界面において、アルミニウムやマグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合は、それら元素の金属割合に対し、一定以上低いほうが良いことも明らかとなった。 Furthermore, as a result of studies by the present inventors, when a zinc-based alloy plated steel sheet containing aluminum and magnesium is subjected to chemical conversion treatment and painting to make it into a pre-painted steel sheet, as described above, In order to exhibit good film adhesion, the ratio of aluminum and magnesium oxides and hydroxides at the interface between the plating layer and the chemical conversion film should be lower than a certain level relative to the metal ratio of these elements. It has also become clear that
これは、化成処理によっても、めっき層表面のアルミニウムやマグネシウムが溶解され、また、アルミニウムやマグネシウムの一部は化成処理皮膜中に取り込まれることで、塗膜密着性に悪影響を及ぼすと推定される酸化物及び水酸化物の表面割合は小さいことが良いためと推察される。なお、アルミニウムやマグネシウムがどのような形態で化成処理皮膜中に取り込まれるかについて、詳細は不明であるが、酸化物・水酸化物として取り込まれるものと、金属として取り込まれるものと、の双方が存在しているものと推測される。 This is because chemical conversion treatment also dissolves aluminum and magnesium on the surface of the plating layer, and some of the aluminum and magnesium are also incorporated into the chemical conversion treatment film, which is presumed to have a negative effect on paint film adhesion. This is presumably because it is better for the surface ratio of oxides and hydroxides to be small. Although the details of the form in which aluminum and magnesium are incorporated into the chemical conversion coating are unknown, both are incorporated as oxides/hydroxides and as metals. It is assumed that it exists.
次に、(b)めっき鋼板表面における亜鉛の酸化物及び水酸化物の状態について言及する。 Next, (b) the state of zinc oxides and hydroxides on the surface of the plated steel sheet will be mentioned.
本発明者らによる検討の結果、めっき鋼板表面における亜鉛の酸化物及び水酸化物の濃度の低い方が、成形加工部の塗膜密着性が高くなるという知見を得た。これは、亜鉛の酸化物及び水酸化物は、金属亜鉛と比較して脱脂液や化成処理液との濡れ性が高いため、これら酸化物及び水酸化物がめっきの表面を覆うことで、化成処理皮膜層との密着性が向上し、結果として亜鉛の酸化物及び水酸化物の量が多いほうが、成形加工後の塗膜密着性が良好になるものと推定している。 As a result of studies conducted by the present inventors, it was found that the lower the concentration of zinc oxides and hydroxides on the surface of the plated steel sheet, the higher the coating adhesion of the formed part. This is because zinc oxides and hydroxides have higher wettability with degreasing liquids and chemical conversion treatment liquids than metal zinc, so these oxides and hydroxides cover the surface of the plating, causing chemical conversion. It is estimated that the adhesion with the treated film layer improves, and as a result, the larger the amount of zinc oxide and hydroxide, the better the adhesion of the film after molding.
このように、塗装原板であるめっき鋼板の表面において、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して高いほうが良好である理由は、未だ明らかではない。しかしながら、成形加工部で良好な塗膜密着性を有するには、酸処理やアルカリ脱脂等による亜鉛の金属と、亜鉛の酸化物及び水酸化物と、の双方の溶解が必要である一方で、その溶解速度差や溶解後の堆積等により、亜鉛それ自体においては、酸化物及び水酸化物の割合が高いほうが良かったためと推定している。 Thus, the reason why it is better to have a higher ratio of zinc oxides and hydroxides than the ratio of metallic zinc on the surface of a plated steel sheet, which is an original plate for painting, is still not clear. However, in order to have good coating adhesion in the molded part, it is necessary to dissolve both the zinc metal and the zinc oxides and hydroxides by acid treatment, alkaline degreasing, etc. It is presumed that this is because the higher the proportion of oxides and hydroxides in zinc itself, the better, due to the difference in dissolution rate and the deposition after dissolution.
また、亜鉛系めっき鋼板のなかでも、アルミニウムやマグネシウムを含有する亜鉛系めっき鋼板においては、アルミニウムやマグネシウムの溶解により、相対的に亜鉛の表面濃度に影響を与えているとも推察された。 Furthermore, among zinc-based plated steel sheets, it was also inferred that in zinc-based plated steel sheets containing aluminum and magnesium, the surface concentration of zinc was relatively affected by the dissolution of aluminum and magnesium.
更に、本発明者らによる検討の結果、上記のような亜鉛系めっき鋼板に対し、プレコート鋼板とするために化成処理及び塗装をした場合、成形加工部で良好な塗膜密着性を示すためには、めっき層と化成処理皮膜との界面において、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合は、金属亜鉛の割合に対し、一定以上高いほうが良いことも明らかとなった。 Furthermore, as a result of studies by the present inventors, when the above-mentioned zinc-based plated steel sheet is subjected to chemical conversion treatment and painting to make it into a pre-coated steel sheet, in order to show good paint film adhesion at the forming part. It was also revealed that the ratio of zinc oxide and hydroxide at the interface between the plating layer and the chemical conversion coating should be higher than a certain level relative to the ratio of metal zinc.
以上のような知見に基づき、本発明者らが鋭意検討を行った結果、以下で詳述するような、適切な酸化物及び水酸化物の状態を実現するための酸処理やアルカリ脱脂の条件を見出すことができた。 Based on the above knowledge, the present inventors conducted intensive studies and found that the conditions for acid treatment and alkaline degreasing to achieve appropriate oxide and hydroxide states were determined as detailed below. I was able to find out.
更に、本発明者らは、上述のプレコートめっき鋼板を成形加工することで得られる成形体について、化成処理皮膜や塗膜(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜)とめっき層との界面での剥離強度、剥離形態を検討した。従来の剥離試験では、プレコート鋼板の塗膜の剥離強度は測定できるが、成形体を構成するめっき鋼板における圧縮部分及び伸長部分の剥離強度、剥離形態を正確に測定することはできなかった。本発明者らは、これら部分の測定を同時に行うことができる手法として、SAICAS法(Surface and Interfacial Cutting Analysis System)を用いて、剥離強度、剥離形態を評価した。Furthermore, the present inventors have determined that the molded product obtained by forming the above-mentioned pre-coated plated steel sheet has a chemical conversion film or a coating film (for example, a primer coating film when the coating film consists of multiple layers). The peel strength and peel form at the interface with the plating layer were investigated. Conventional peel tests can measure the peel strength of the coating film on pre-coated steel sheets, but it has not been possible to accurately measure the peel strength and peel form of the compressed and stretched parts of the plated steel sheet that makes up the compact. The present inventors evaluated the peel strength and peel form using the SAICAS method (Surface and Interfacial Cutting Analysis System) as a method that can measure these parts simultaneously.
SAICAS法は、鋭利な刃を用いて、サンプル表面から基体と被着体の接着界面にかけて超低速度で切削を行って、剥離強度を測定する方法である。このため、従来法では測定が困難であった積層多層膜の特定の層間の界面において、剥離強度及び剥離状態の観察が可能である。 The SAICAS method is a method of measuring peel strength by cutting at an extremely low speed from the sample surface to the adhesive interface between the substrate and the adherend using a sharp blade. Therefore, it is possible to observe the peel strength and peel state at the interface between specific layers of a laminated multilayer film, which has been difficult to measure using conventional methods.
成形体のめっき鋼板の圧縮部分及び伸長部分のサンプル作製を、それぞれの部分を単独で行うことは不可能である。そのため、本発明者らは、プレコート鋼板を用いて円筒カップ絞り加工を行い、圧縮優位の成形部分として、成形前のめっき鋼板の厚みと比較して、厚みが増加している部分に着目するとともに、伸長優位の成形部分として、成形前のめっき鋼板の厚みと比較して、厚みが減少している部分に着目した。これら部分の双方について、SAICAS法を用いて測定することで、以下の知見を得た。 It is impossible to prepare samples of the compression part and the extension part of the plated steel sheet of the molded body individually. Therefore, the present inventors performed cylindrical cup drawing using a pre-painted steel sheet, and focused on the part where the thickness is increased compared to the thickness of the plated steel sheet before forming, as the forming part where compression is dominant. As the formed part where elongation is dominant, we focused on the part where the thickness is reduced compared to the thickness of the plated steel sheet before forming. The following findings were obtained by measuring both of these parts using the SAICAS method.
すなわち、上述のような塗膜浮きや塗膜剥離の発生しない、プレコートめっき鋼板からなる成形体は、いずれも塗膜の剥離形態が、化成処理皮膜や塗膜(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜)とめっき層との界面での界面剥離ではなく、塗膜(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜)の凝集破壊となることがわかった。 In other words, for molded bodies made of pre-coated steel sheets that do not cause the above-mentioned coating lifting or peeling, the peeling form of the coating film may be due to chemical conversion coatings or coatings (for example, coatings with multiple layers). It has been found that cohesive failure of the paint film (for example, the primer paint film if the paint film consists of multiple layers) occurs, rather than interfacial peeling at the interface between the primer paint film and the plating layer. Ta.
結果として、以下の2つの条件(i)、(ii)を共に満足する場合に、塗膜剥離の無い、プレコートめっき鋼板からなる成形品が得られることが明らかとなった。 As a result, it has become clear that a molded article made of a pre-coated plated steel sheet without coating peeling can be obtained when the following two conditions (i) and (ii) are both satisfied.
(i)SAICAS法によるめっき鋼板の圧縮部分(すなわち、成形品のめっき鋼板の厚みが、成形前(非成形加工部位と考えることもできる。)と比較して5%以上増加している部分)の剥離強度が、平均1.00kN/m以上である。
(ii)切削面積の20%以下が界面剥離形態であり、残部の切削面積が塗膜内(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜内)の凝集破壊形態である。(i) The compressed part of the plated steel sheet by the SAICAS method (i.e., the part where the thickness of the plated steel sheet of the molded product increases by 5% or more compared to before forming (which can also be considered a non-forming part)) The average peel strength is 1.00 kN/m or more.
(ii) 20% or less of the cut area is in the form of interfacial peeling, and the remaining cut area is in the form of cohesive failure within the coating film (for example, within the primer coating when the coating film consists of multiple layers).
ここで、界面剥離形態とは、化成処理皮膜の凝集破壊、化成処理皮膜と塗膜(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜)との界面剥離、もしくは、化成処理皮膜とめっき層との界面剥離の何れか、又は、これら状態の複合形態のことをいう。ただし、化成処理皮膜の膜厚は極めて薄いため、めっき層や塗膜(例えば、塗膜が複数の層からなる場合は、プライマー塗膜)と一体化しており、上記の剥離形態を目視で区別することはできない。 Here, the form of interfacial peeling refers to cohesive failure of the chemical conversion coating, interfacial peeling between the chemical conversion coating and the paint film (for example, primer coating if the coating consists of multiple layers), or interfacial peeling of the chemical conversion coating. Refers to interfacial peeling between the surface and the plating layer, or a combination of these conditions. However, since the film thickness of the chemical conversion coating is extremely thin, it is integrated with the plating layer and paint film (for example, if the paint film consists of multiple layers, the primer paint film), and the above peeling pattern can be visually distinguished. I can't.
以下では、上記のような知見に基づき完成された、本発明の各実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品について、詳細に説明する。 Below, a plated steel plate for a pre-coated steel plate, a pre-coated plated steel plate, and a molded product according to each embodiment of the present invention, which were completed based on the above knowledge, will be described in detail.
以下に示す本発明の第1実施形態は、上記(a)として言及した、めっき鋼板表面におけるアルミニウム、マグネシウムの酸化物や水酸化物の状態に着目した実施形態である。また、以下に示す本発明の第2実施形態は、上記(b)として言及した、めっき鋼板表面における亜鉛の酸化物や水酸化物の状態に着目した実施形態である。また、以下に示す本発明の第3実施形態は、めっき鋼板表面における亜鉛、アルミニウム、マグネシウムの酸化物や水酸化物の状態に着目した実施形態である。 A first embodiment of the present invention described below is an embodiment that focuses on the state of aluminum and magnesium oxides and hydroxides on the surface of a plated steel sheet, referred to as (a) above. Further, the second embodiment of the present invention described below is an embodiment that focuses on the state of zinc oxides and hydroxides on the surface of the plated steel sheet, referred to as (b) above. Further, a third embodiment of the present invention described below is an embodiment that focuses on the state of oxides and hydroxides of zinc, aluminum, and magnesium on the surface of a plated steel sheet.
≪第1実施形態≫
(プレコート鋼板用めっき鋼板について)
まず、図1A~図2を参照しながら、本発明の第1実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板について、詳細に説明する。≪First embodiment≫
(About plated steel sheets for pre-painted steel sheets)
First, a plated steel sheet for pre-painted steel sheet according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 2.
図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係るめっき鋼板10は、基材となる鋼板101と、鋼板の片面上に位置するめっき層103と、を有している。また、本実施形態に係るめっき鋼板10は、図1Bに模式的に示したように、基材となる鋼板101の両面に、めっき層103が位置していてもよい。
As schematically shown in FIG. 1A, the plated
<鋼板101について>
本実施形態に係るめっき鋼板10の基材として用いられる鋼板101は、めっき鋼板10に求められる機械的強度等に応じて、各種の鋼板を用いることが可能である。このような鋼板101として、例えば、Alキルド鋼、Ti、Nb等を含有させた極低炭素鋼、極低炭素鋼にP、Si、Mn等の強化元素を更に含有させた高強度鋼等のような種々の鋼板を挙げることができる。<About
As the
また、本実施形態に係る鋼板101の厚み(図1A及び図1Bにおける厚みd0)は、めっき鋼板10に求められる機械的強度等に応じて適宜設定すればよく、例えば0.2mm~2.0mm程度とすることができる。
Further, the thickness of the
<めっき層103について>
本実施形態に係るめっき層20は、図1A及び図1Bに模式的に示したように、鋼板101の少なくとも一方の面上に形成される層であり、めっき鋼板10の耐食性を向上させるために設けられる。以下では、まず、本実施形態に係るめっき層103の化学組成について説明する。<About the
As schematically shown in FIGS. 1A and 1B, the
本実施形態に係るめっき層103は、質量%で、アルミニウム(Al):0.5%以上60.0%以下、マグネシウム(Mg):0.5%以上15.0%以下を含有し、かつ、残部が亜鉛(Zn)及び不純物からなるめっき層である。すなわち、本実施形態に係るめっき層103は、Al-Mg-Zn系の三元系めっき層である。
The
[Al:0.5~60.0質量%]
本実施形態に係るZn合金めっき層103は、Alを、0.5質量%以上60.0質量%以下含有する。Alの含有量を0.5質量%以上60.0質量%以下とすることで、本実施形態に係るめっき鋼板10の耐食性が向上するとともに、めっき層103の密着性(より詳細には、鋼板101との密着性)を担保することが可能となる。Alの含有量が0.5質量%未満である場合には、めっき層103が脆くなってめっき層103の密着性が低下する。Alの含有量は、好ましくは5.0質量%以上である。一方、Alの含有量が60.0質量%を超える場合には、めっき鋼板10の耐食性向上効果が飽和する。Alの含有量は、好ましくは15.0質量%以下である。[Al: 0.5 to 60.0% by mass]
The Zn
[Mg:0.5~15.0質量%]
本実施形態に係るめっき層103は、Mgを、0.5質量%以上15.0質量%以下含有する。Mgの含有量を0.5質量%以上15.0質量%以下とすることで、本実施形態に係るめっき鋼板10の耐食性が向上するとともに、めっき層103の密着性(より詳細には、鋼板101との密着性)を担保することが可能となる。Mgの含有量が0.5質量%未満である場合には、めっき鋼板10の耐食性向上効果が不十分となる。Mgの含有量は、好ましくは2.0質量%以上である。一方、Mgの含有量が15.0質量%を超える場合には、めっき層103が脆くなってめっき層103の密着性が低下する。Mgの含有量は、好ましくは4.0質量%以下である。[Mg: 0.5 to 15.0% by mass]
The
[残部:Zn及び不純物]
本実施形態に係るめっき層103において、上記の成分以外の残部は、Zn及び不純物である。また、本実施形態に係るめっき層103では、残部のZnの一部に換えて、ケイ素(Si)を0質量%以上2.0質量%以下の含有量で含有していてもよい。[Remainder: Zn and impurities]
In the
[Si:0~2.0質量%]
本実施形態に係るめっき層103は、残部のZnの一部に換えて、Siを、0質量%以上2.0質量%以下含有してもよい。Siの含有量を0質量%以上2.0質量%以下とすることで、めっき層103の密着性をより確実に担保することが可能となる。Siの含有量が2.0質量%を超える場合には、めっき層103の密着性向上効果が飽和する可能性がある。Siの含有量は、より好ましくは1.6質量%以下である。[Si: 0 to 2.0% by mass]
The
更に、本実施形態に係るめっき層103では、残部のZnの一部に換えて、Fe、Sb、Pb等の元素を単独又は複合で1質量%以下含有してもよい。
Furthermore, the
上記のような化学成分を有するめっき層103が設けられたプレコート鋼板用めっき鋼板10として、例えば、Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金めっき層を有するめっき鋼板のような、溶融亜鉛-アルミニウム-マグネシウム-ケイ素合金めっき鋼板(例えば、日本製鉄株式会社製「スーパーダイマ(登録商標)」、「ZAM(登録商標)」)等を挙げることができる。
As the plated
[めっき層103の平均膜厚について]
本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10において、めっき層103の平均膜厚(図1A及び図1Bにおける厚みd1)は、例えば、6μm以上であることが好ましく、9μm以上であることがより好ましい。めっき層103がこのような平均膜厚を有していることで、プレコート鋼板用めっき鋼板10の耐食性をより確実に担保することが可能となる。なお、めっき層103の平均膜厚d1が45μmを超える場合には、耐食性向上代以上にめっきコスト上昇の影響が大きくなる。そのため、経済性の観点から、めっき層103の平均膜厚d1は45μm以下であることが好ましい。[About the average film thickness of plating layer 103]
In the plated
なお、めっき層103の平均膜厚d1は、例えば、以下のような重量法で算出することが可能である。すなわち、所定の面積(例えば、50mm×50mm)を有するめっき鋼板を、インヒビター入り塩酸で溶解し、溶解前後の重量差で溶解重量を算出する。別途溶解液に含有するAl、Zn、Fe等の元素重量比率を、高周波誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)発光分光分析法により測定・算出し、その比率からめっき層の平均比重を算出する。溶解重量を平均比重で除し、更に面積(あるいは、両面めっきの場合には、面積×2)で除することで、めっき層103の平均膜厚d1が算出される。
Note that the average thickness d1 of the
<めっき層表面におけるマグネシウム及びアルミニウムの状態>
先だって説明した知見に基づき、本実施形態に係るめっき層103では、めっき層103の表面におけるマグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態を規定する。<State of magnesium and aluminum on the surface of the plating layer>
Based on the findings described above, in the
ここで、めっき層103の表面には、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物、水酸化物等以外にも、意図しない各種の不純物が存在している可能性がある。そのため、本実施形態では、図2に模式的に示したように、めっき層103の表面から10nmの深さに位置する「位置A」において、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物、水酸化物の状態を特定し、めっき層103の表面でのこれら物質の状態とする。
Here, in addition to metals such as magnesium and aluminum, oxides, hydroxides, and the like, various unintended impurities may exist on the surface of the
マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態分析は、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)により特定する。XPS分析は、アルバック・ファイ社製Quantum2000型を用い、X線源:Al Kα、X線出力15kV、25W、測定領域:300×300μm角、真空度:1.5×10-9Torr(1Torrは、約133.3Paである。)、検出確度:45oとする。また、深さプロファイル分析のためのスパッタは、イオン種:Ar+、加速電圧:1kV、領域:1×1mm、スパッタレート:2.7nm/min(SiO2換算)とする。上記スパッタレートに基づきスパッタを実施し、かかるスパッタにより特定された位置を、上記の「位置A」とみなす。The state analysis of metals, oxides, and hydroxides of magnesium and aluminum is determined by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). For XPS analysis, Quantum 2000 model manufactured by ULVAC-PHI was used, X-ray source: Al Kα, X-ray output 15 kV, 25 W, measurement area: 300 x 300 μm square, degree of vacuum: 1.5 x 10 -9 Torr (1 Torr is , approximately 133.3 Pa), detection accuracy: 45 o . Further, sputtering for depth profile analysis is performed using ion species: Ar + , acceleration voltage: 1 kV, area: 1×1 mm, and sputtering rate: 2.7 nm/min (SiO 2 equivalent). Sputtering is performed based on the above sputtering rate, and the position specified by this sputtering is regarded as the above-mentioned "position A".
ここで、マグネシウムの酸化物及び水酸化物と、金属マグネシウムとの割合(存在割合)の帰属分離は、Mg KLLによる295~325cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。同様に、アルミニウムの酸化物及び水酸化物と、金属アルミニウムとの割合(存在割合)の帰属分離は、Al 2pによる68~84cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。Here, the attribution separation of the ratio (abundance ratio) between magnesium oxides and hydroxides and magnesium metal is determined from the narrow spectrum in the region of 295 to 325 cm -1 by Mg KLL. Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals). Similarly, the attribution separation of the proportions (abundance ratios) of aluminum oxides and hydroxides and metallic aluminum can be determined from the narrow spectrum of Al 2p in the 68 to 84 cm -1 region. Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals).
本実施形態に係るめっき層103では、上記のようにして特定された、めっき層の表面から10nmの深さ(図2の位置A)における、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合は、金属マグネシウムの割合に対して2.0以上となっている。金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、2.0以上となることで、本実施形態に係るめっき層103を有するプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板を絞り加工した際であっても、成形加工部における良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生を抑制することが可能となる。一方、上記マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、2.0未満である場合には、成形加工部における良好な塗膜密着性を発現させることができず、塗膜浮き部の発生を抑制することはできない。かかる金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合は、好ましくは4.0以上であり、より好ましくは6.0以上である。また、金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合の上限値は、実質的には10.0程度が上限となる。
In the
また、本実施形態に係るめっき層103では、上記のようにして特定された、めっき層の表面から10nmの深さ(図2の位置A)における、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合は、金属アルミニウムの割合に対して1.3以上となっていることが好ましい。金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、1.3以上となることで、本実施形態に係るめっき層103を有するめっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板を絞り加工した際であっても、成形加工部におけるより良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生をより確実に抑制することが可能となる。一方、上記アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、1.3未満である場合には、成形加工部におけるより良好な塗膜密着性を発現させることができない場合がある。かかる金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合は、より好ましくは1.4以上であり、更に好ましくは2.0以上である。また、金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合の上限値は、実質的には10.0程度が上限となる。
Furthermore, in the
ここで、XPSによる測定は、300μm×300μmという大きさの領域に対して実施されるものである。また、上記のようにして算出される存在割合は、上記のような測定領域における平均としての値を意味している。 Here, the measurement by XPS is performed on a region having a size of 300 μm×300 μm. Moreover, the abundance ratio calculated as described above means a value as an average in the measurement area as described above.
なお、本実施形態に係るめっき鋼板10では、めっき層103において、マグネシウムに関する上記関係が成立してさえいれば、成形加工部における良好な塗膜密着性を発現させることが可能となる。これは、マグネシウムは、アルミニウムと比較して標準電極電位が低いため、腐食が進行しやすく、マグネシウムの腐食をより抑制することが成形加工部での塗膜密着性を高めるのに有効だからである。
In addition, in the plated
以上、図1A~図2を参照しながら、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10について、詳細に説明した。
The plated
以上説明したような本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、準備した鋼板101の表面に対して、洗浄、脱脂等の前処理を必要に応じて実施する。その後、必要に応じて前処理を実施した鋼板101に対して、通常の無酸化炉方式の溶融めっき法を適用することで、めっき層を形成する。
The plated
続いて、めっき層の形成された鋼板に対して、酸処理、アルカリ処理又は機械的切削処理の少なくとも何れかによる後処理工程を実施する。これにより、めっき層の表面を改質するか、又は、めっき層の表面を除去することで、先だって言及したXPSスペクトルに関する条件を満足するようにする。 Subsequently, the steel plate on which the plating layer has been formed is subjected to a post-treatment step using at least one of acid treatment, alkali treatment, and mechanical cutting treatment. This modifies the surface of the plating layer or removes the surface of the plating layer, thereby satisfying the conditions regarding the XPS spectrum mentioned above.
ここで、所望の化学成分を有する溶融亜鉛めっき浴(すなわち、Al:0.5~60.0質量%、Mg:0.5~15.0質量%を少なくとも含有し、かつ、残部がZn及び不純物からなる溶融亜鉛めっき浴)を準備し、かかるめっき浴の浴温を、450℃程度に制御する。その上で、得られた鋼板101をめっき浴に浸漬させて、所望の平均膜厚となるように、鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを付着させる。その後、めっき後の冷却速度を、10℃/秒以上に制御する。これにより、めっき層を形成することができる。
Here, a hot-dip galvanizing bath having desired chemical components (i.e., contains at least 0.5 to 60.0% by mass of Al, 0.5 to 15.0% by mass of Mg, and the balance is Zn and A hot-dip galvanizing bath (containing impurities) is prepared, and the temperature of the plating bath is controlled to about 450°C. Thereafter, the obtained
以上のようにして得られためっき層について、上記のような測定条件に設定されたXPS分析装置でXPSスペクトルを測定しながら、酸処理、アルカリ処理、機械的切削処理等の各種の方法により、先だって言及したXPSスペクトルに関する条件が成立するまで、めっき層の表面を改質したり除去したりしていく。これにより、以上説明したようなめっき層103を有する、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10を製造することができる。
The plating layer obtained as described above was subjected to various methods such as acid treatment, alkali treatment, mechanical cutting treatment, etc. while measuring the XPS spectrum with an XPS analyzer set to the above measurement conditions. The surface of the plating layer is modified or removed until the conditions regarding the XPS spectrum mentioned earlier are satisfied. Thereby, the plated
ここで、適用するアルカリ処理、酸処理、機械的切削処理はいずれでもよく、また、これらの処理を種々組み合わせてもよい。 Here, any alkali treatment, acid treatment, or mechanical cutting treatment may be applied, or various combinations of these treatments may be used.
例えばアルカリ処理を行う場合は、アルカリ濃度が高いほど、また、処理時間が長いほど、めっき層表面のマグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が上昇する傾向がある。例えば、アルカリ処理として、市販の標準的なオルトケイ酸ソーダ系(中アルカリ型)脱脂液を使用して50℃でスプレー噴霧する場合、噴霧時間が10秒程度以下では、めっき層表面のマグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が規定の条件を満たすことはできないが、噴霧時間を長くすると条件を満たすようになり、2分程度まで長くすると確実に条件を満たすようになる。また、この脱脂液の濃度を2倍にすると、30秒程度で確実に条件を満たすようになる。理由は明らかではないが、アルカリ処理をすることによって金属マグネシウム成分が溶解し、酸化物あるいは水酸化物に変化しめっき表面に再沈着する可能性が考えられる。 For example, when performing alkali treatment, the higher the alkali concentration and the longer the treatment time, the higher the proportion of magnesium oxides and hydroxides on the surface of the plating layer tends to be. For example, when spraying at 50°C using a commercially available standard sodium orthosilicate degreasing solution (medium alkaline type) as an alkaline treatment, if the spraying time is less than about 10 seconds, magnesium on the surface of the plating layer will oxidize. Although the proportions of substances and hydroxides cannot satisfy the specified conditions, increasing the spraying time will make them meet the conditions, and increasing the spray time to about 2 minutes will definitely satisfy the conditions. Furthermore, if the concentration of this degreasing liquid is doubled, the conditions will be reliably met in about 30 seconds. Although the reason is not clear, it is thought that the metal magnesium component may be dissolved by the alkali treatment, changed to an oxide or hydroxide, and redeposited on the plating surface.
また、例えば酸処理を行う場合、かかる処理は、アルカリ処理と異なりめっき層表面のマグネシウムの酸化物及び水酸化物を除去する効果を示す。そのため、めっき表面に付着した汚れ成分を除去する程度の弱い条件で処理することで、規定の条件が得られる。例えば、5%硫酸を使用して50℃でスプレー噴霧する場合、噴霧時間を5秒から10秒程度とすることで、めっき層表面のマグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が規定の条件を満たすことができる。ただし、より長時間噴霧すると、条件を満たさなくなる。 Furthermore, when acid treatment is performed, for example, such treatment exhibits the effect of removing magnesium oxides and hydroxides on the surface of the plating layer, unlike alkali treatment. Therefore, specified conditions can be obtained by processing under conditions that are weak enough to remove dirt components adhering to the plating surface. For example, when using 5% sulfuric acid and spraying at 50°C, by setting the spraying time to about 5 to 10 seconds, the abundance ratio of magnesium oxides and hydroxides on the surface of the plating layer can be adjusted to the specified conditions. can be fulfilled. However, if sprayed for a longer period of time, the conditions will no longer be met.
また、例えば機械的切削処理を行う場合、かかる処理は、めっき層表面の金属マグネシウムと酸化物及び水酸化物のいずれをも除去する効果を示す。そのため、ナイロンブラシや適切な粒度の砥石などを使用して、めっき表面に付着した汚れ成分を除去する程度の弱い条件で処理することが好ましい。機械的切削処理後は、水洗して切削汚れを除去する。 Furthermore, when mechanical cutting treatment is performed, for example, such treatment exhibits the effect of removing metallic magnesium, oxides, and hydroxides on the surface of the plating layer. Therefore, it is preferable to use a nylon brush or a grindstone with an appropriate particle size to perform the treatment under conditions that are weak enough to remove dirt components attached to the plating surface. After the mechanical cutting process, wash with water to remove cutting dirt.
以上、各種処理方法の事例を述べたが、各処理の条件は、使用する鋼板のめっき層の初期の酸化状態によっても変化する。そのため、適宜最適な条件を選択して、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10を製造すればよい。
Examples of various treatment methods have been described above, but the conditions for each treatment also change depending on the initial oxidation state of the plating layer of the steel sheet used. Therefore, the plated
(プレコートめっき鋼板について)
続いて、図3A~図4を参照しながら、以上説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板について、詳細に説明する。(About pre-painted plated steel sheets)
Next, a prepainted plated steel sheet using the plated
図3Aに模式的に示したように、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、基材として、先だって説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたものである。かかるプレコートめっき鋼板20は、鋼板101と、鋼板101の片面上に位置するめっき層201と、めっき層201上に位置する化成処理皮膜203と、化成処理皮膜203上に位置する塗膜205と、を有している。また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、図3Bに模式的に示したように、鋼板101の両面に、めっき層201、化成処理皮膜203及び塗膜205が形成されていてもよい。
As schematically shown in FIG. 3A, the prepainted plated
ここで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20における鋼板101は、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10における鋼板101と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Here, the
また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20におけるめっき層201について、後述する化成処理皮膜203の形成に伴って、めっき層201-化成処理皮膜203の界面近傍においては、各層に含まれる原子等の相互拡散等が生じうる。しかしながら、めっき層201の平均的な化学組成については、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるめっき層103と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Further, regarding the
なお、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20のめっき層201が示す、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態については、以下で説明する。
Note that the states of metals, oxides, and hydroxides of magnesium and aluminum, which are represented by the
<化成処理皮膜203について>
本実施形態に係る化成処理皮膜203は、めっき層201上に位置する皮膜層であり、プレコート鋼板用めっき鋼板10の表面に付着した油分などの不純物及び表面酸化物を、公知の脱脂工程及び洗浄工程で取り除いた後、化成処理により形成される層である。<About
The
本実施形態に係る化成処理皮膜203は、樹脂、シランカップリング剤、ジルコニウム化合物、シリカ、リン酸及びその塩、フッ化物、バナジウム化合物、並びに、タンニン又はタンニン酸からなる群より選択される何れか一つ以上を含有してもよい。これら物質を含有することで、更に、化成処理液塗布後の成膜性、水分や腐食性イオン等の腐食因子に対する皮膜のバリア性(緻密性)、及び、めっき面への皮膜密着性などが向上し、皮膜の耐食性の底上げに寄与する。
The
特に、化成処理皮膜203が、シランカップリング剤、又は、ジルコニウム化合物の何れか一つ以上を含有すると、皮膜203内に架橋構造を形成して、めっき表面との結合を強化する。その結果、皮膜の密着性やバリア性を更に向上させることが可能となる。
In particular, when the
また、化成処理皮膜203が、シリカ、リン酸及びその塩、フッ化物、又は、バナジウム化合物の何れか一つ以上を含有すると、これら化合物はインヒビターとして機能して、めっきや鋼表面に沈殿皮膜や不動態皮膜を形成する。その結果、耐食性を更に向上させることが可能となる。
Furthermore, if the
以下では、上記のような化成処理皮膜203が含みうる各構成成分の詳細について、例を挙げながら説明する。
Below, details of each component that can be included in the
[樹脂]
樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等といった、公知の有機樹脂を使用することができる。プレコート鋼板用めっき鋼板との密着性を更に高めるためには、分子鎖中に強制部位や極性官能基をもつ樹脂(ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等)の少なくとも一つを使用することが好ましい。樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。[resin]
As the resin, for example, known organic resins such as polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, polyolefin resin, etc. can be used. In order to further improve the adhesion with the plated steel sheet for pre-coated steel sheets, use at least one resin (polyester resin, urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, etc.) that has a forced moiety or polar functional group in its molecular chain. It is preferable. The resins may be used alone or in combination of two or more.
化成処理皮膜203における樹脂の含有量は、例えば、皮膜固形分に対して、0質量%以上85質量%以下であることが好ましい。樹脂の含有量は、より好ましくは0質量%以上60質量%以下であり、更に好ましくは1質量%以上40質量%以下である。樹脂の含有量が、85質量%を超える場合には、その他の皮膜構成成分の割合が低下して、耐食性以外の皮膜として求められる性能が低下する場合がある。
The content of the resin in the
[シランカップリング剤]
シランカップリング剤としては、例えば、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(トリエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等を挙げることができる。化成処理皮膜203を形成するための化成処理剤中のシランカップリング剤の添加量は、例えば、2~80g/Lとすることができる。シランカップリング剤の添加量が2g/L未満である場合にはめっき表面との密着性が不足し、塗膜の加工密着性が低下する可能性がある。また、シランカップリング剤の添加量が80g/Lを超える場合には、化成処理皮膜の凝集力が不足し、塗膜の加工密着性が低下する可能性がある。上記に例示したようなシランカップリング剤は、1種で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。[Silane coupling agent]
Examples of the silane coupling agent include γ-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, and γ-(2-aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane. , γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- Methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropylmethyldiethoxy Silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane , γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-Chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-aniline Linopropylmethyldimethoxysilane, γ-anilinopropyltriethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, octadecyldimethyl [3 -(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(triethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldiethoxy) silyl)propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, and the like. The amount of the silane coupling agent added in the chemical conversion treatment agent for forming the
[ジルコニウム化合物]
ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムビスアセチルアセトネート、ジルコニウムモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセチルアセトネートビスエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムモノステアレート、炭酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム等を挙げることができる。化成処理皮膜203を形成するための化成処理剤中のジルコニウム化合物の添加量は、例えば、2~80g/Lとすることができる。ジルコニウム化合物の添加量が2g/L未満である場合にはめっき表面との密着性が不足し、塗膜の加工密着性が低下するとなる可能性がある。また、ジルコニウム化合物の添加量が80g/Lを超える場合には、化成処理皮膜の凝集力が不足し、塗膜の加工密着性が低下する可能性がある。かかるジルコニウム化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。[Zirconium compound]
Examples of the zirconium compound include zirconium normal propylate, zirconium normal butyrate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium monoacetylacetonate, zirconium bisacetylacetonate, zirconium monoethylacetoacetate, zirconium acetylacetonate bisethylacetoacetate, Examples include zirconium acetate, zirconium monostearate, zirconium carbonate, ammonium zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, and sodium zirconium carbonate. The amount of the zirconium compound added to the chemical conversion treatment agent for forming the
[シリカ]
シリカとしては、例えば、日産化学株式会社製の「スノーテックスN」、「スノーテックスC」、「スノーテックスUP」、「スノーテックスPS」、株式会社ADEKA製の「アデライトAT-20Q」等の市販のシリカゲル、又は、日本アエロジル株式会社製のアエロジル#300等の粉末シリカを用いることができる。シリカは、必要とされるプレコートめっき鋼板の性能に応じて、適宜選択することができる。化成処理皮膜203を形成するための化成処理剤中のシリカの添加量は、1~40g/Lとすることが好ましい。シリカの添加量が1g/L未満である場合には、塗膜の加工密着性が低下する可能性があり、シリカの添加量が40g/Lを超える場合には、加工密着性及び耐食性の効果が飽和する可能性が高いことから、不経済である。[silica]
Examples of commercially available silica include "Snowtex N", "Snowtex C", "Snowtex UP", and "Snowtex PS" manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., and "Adelite AT-20Q" manufactured by ADEKA Co., Ltd. or powdered silica such as Aerosil #300 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. can be used. Silica can be selected as appropriate depending on the required performance of the precoated plated steel sheet. The amount of silica added in the chemical conversion treatment agent for forming the
[リン酸及びその塩]
リン酸及びその塩としては、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等のリン酸類及びそれらの塩、リン酸三アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のアンモニウム塩、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)等のホスホン酸類及びそれらの塩、フィチン酸等の有機リン酸類及びそれらの塩等が挙げられる。なお、リン酸の塩として、アンモニウム塩以外の塩としては、Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Ni、Zn、Fe等との金属塩が挙げられる。リン酸及びその塩は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。[Phosphoric acid and its salts]
Examples of phosphoric acid and its salts include phosphoric acids and their salts such as orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, and tetraphosphoric acid; ammonium salts such as triammonium phosphate and diammonium hydrogen phosphate; Phosphonic acids such as aminotri(methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) and their salts, organic phosphoric acids such as phytic acid and salts thereof. Note that examples of salts of phosphoric acid other than ammonium salts include metal salts with Na, Mg, Al, K, Ca, Mn, Ni, Zn, Fe, and the like. Phosphoric acid and its salts may be used alone or in combination of two or more.
なお、リン酸及びその塩の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上20質量%以下であることが好ましい。リン酸及びその塩の含有量が20質量%を超える場合には、皮膜が脆くなり、プレコートめっき鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性が低下する場合がある。リン酸及びその塩の含有量は、より好ましくは、1質量%以上10質量%以下である。 The content of phosphoric acid and its salts is preferably 0% by mass or more and 20% by mass or less based on the solid content of the film. When the content of phosphoric acid and its salt exceeds 20% by mass, the film becomes brittle, and the processing adhesion of the film when forming the pre-coated plated steel sheet may decrease. The content of phosphoric acid and its salt is more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
[フッ化物]
フッ化物としては、例えば、ジルコンフッ化アンモニウム、ケイフッ化アンモニウム、チタンフッ化アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、チタンフッ化水素酸、ジルコンフッ化水素酸等を挙げることができる。かかるフッ化物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。[Fluoride]
Examples of the fluoride include zircon ammonium fluoride, ammonium silicofluoride, titanium ammonium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, calcium fluoride, lithium fluoride, titanium hydrofluoride, zircon hydrofluoride, and the like. . Such fluorides may be used alone or in combination of two or more.
なお、フッ化物の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上20質量%以下が好ましい。フッ化物の含有量が20質量%を超える場合には、皮膜が脆くなり、プレコートめっき鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性が低下する場合がある。フッ化物の含有量は、より好ましくは、1質量%以上10質量%以下である。 The content of fluoride is preferably 0% by mass or more and 20% by mass or less based on the solid content of the film. If the fluoride content exceeds 20% by mass, the coating may become brittle and the processing adhesion of the coating during forming of the pre-coated plated steel sheet may be reduced. The content of fluoride is more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
[バナジウム化合物]
バナジウム化合物としては、例えば、五酸化バナジウム、メタバナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、オキシ三塩化バナジウム等の5価のバナジウム化合物を還元剤で2~4価に還元したバナジウム化合物、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、オキシ硫酸バナジウム、オキシ蓚酸バナジウム、バナジウムオキシアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート、三塩化バナジウム、リンバナドモリブデン酸、硫酸バナジウム、二塩化バナジウム、酸化バナジウム等の酸化数4~2価のバナジウム化合物等を挙げることができる。かかるバナジウム化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。[Vanadium compound]
Examples of vanadium compounds include vanadium compounds obtained by reducing pentavalent vanadium compounds such as vanadium pentoxide, metavanadate, ammonium metavanadate, sodium metavanadate, and vanadium oxytrichloride to divalent to tetravalent vanadium compounds with a reducing agent, and vanadium trioxide. , vanadium dioxide, vanadium oxysulfate, vanadium oxyoxalate, vanadium oxyacetylacetonate, vanadium acetylacetonate, vanadium trichloride, phosphovanadomolybdic acid, vanadium sulfate, vanadium dichloride, vanadium oxide, etc. with an oxidation number of 4 to 2. Examples include vanadium compounds. Such vanadium compounds may be used alone or in combination of two or more.
なお、バナジウム化合物の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上20質量%以下が好ましい。バナジウム化合物の含有量が20質量%を超える場合には、皮膜が脆くなり、プレコートめっき鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性が低下する場合がある。バナジウム化合物の含有量は、より好ましくは、1質量%以上10質量%以下である。 The content of the vanadium compound is preferably 0% by mass or more and 20% by mass or less based on the solid content of the film. When the content of the vanadium compound exceeds 20% by mass, the coating becomes brittle, and the processing adhesion of the coating when forming the pre-coated plated steel sheet may decrease. The content of the vanadium compound is more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
[タンニン又はタンニン酸]
タンニン又はタンニン酸は、加水分解できるタンニン、縮合タンニンのいずれも用いることができる。タンニン及びタンニン酸の例としては、ハマメタタンニン、五倍子タンニン、没食子タンニン、ミロバランのタンニン、ジビジビのタンニン、アルガロビラのタンニン、バロニアのタンニン、カテキン等を挙げることができる。化成処理皮膜203を形成するための化成処理剤中のタンニン又はタンニン酸の添加量は、2~80g/Lとすることができる。タンニン又はタンニン酸の添加量が2g/L未満である場合にはめっき表面との密着性が不足し、塗膜の加工密着性が低下する可能性がある。また、タンニン又はタンニン酸の添加量の添加量が80g/Lを超える場合には、加工密着性が不足する化成処理皮膜の凝集力が不足し、塗膜の加工密着性が低下する可能性がある。[Tannin or tannic acid]
As the tannin or tannic acid, either a hydrolyzable tannin or a condensed tannin can be used. Examples of tannins and tannic acids include hameta tannin, pentad tannin, gallic tannin, myrobalan tannin, zibijibi tannin, algarobilla tannin, valonia tannin, catechin, and the like. The amount of tannin or tannic acid added in the chemical conversion treatment agent for forming the
また、化成処理皮膜203を形成するための化成処理剤中には、性能が損なわれない範囲内で、pH調整のために酸、アルカリ等を添加してもよい。
Further, an acid, an alkali, or the like may be added to the chemical conversion treatment agent for forming the
上記のような各種の成分を含有する化成処理剤は、プレコート鋼板用めっき鋼板10の片面又は両面上に塗布されたのち、乾燥されて化成処理皮膜203を形成する。本実施形態に係るプレコート鋼板では、片面あたり10~1000mg/m2の化成処理皮膜をプレコート鋼板用めっき鋼板上に形成することが好ましい。化成処理皮膜203の付着量は、より好ましくは20~800mg/m2であり、最も好ましくは50~600mg/m2である。なお、かかる付着量に対応する化成処理皮膜203の膜厚(図3A及び図3Bにおける厚みd2)は、化成処理剤に含まれる成分にもよるが、概ね0.01~1μm程度となる。The chemical conversion treatment agent containing the various components described above is applied to one or both sides of the plated
<塗膜205について>
本実施形態に係る塗膜205は、上記のような化成処理皮膜203上に形成される層である。かかる塗膜205は、図3A及び図3Bに模式的に示したように単層で構成されていてもよいし、2層以上の複数の層で構成されていてもよい。<About the
The
ここで、塗膜205が2層以上の複数の層で構成される場合、化成処理皮膜203に接する塗膜は、プライマー塗膜とも呼ばれ、塗膜205の全体と、化成処理皮膜203との密着性及び耐食性の担保を目的として設けられることが多い。一方、かかるプライマー塗膜よりも上側に位置する塗膜は、トップ塗膜とも呼ばれ、着色による意匠性やバリア性、その他の表面機能性の担保を目的として設けられることが多い。
Here, when the
また、塗膜205が単層で構成される場合、かかる塗膜205は、上記のプライマー塗膜とトップ塗膜が示す少なくとも何れかの機能を発現するように設けられることが多い。
Further, when the
かかる塗膜205は、少なくとも樹脂を含有する。また、かかる塗膜205は、顔料を更に含有することが好ましい。塗膜205には、これらの成分以外にも、レベリング剤、消泡剤、着色剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等の各種の添加剤を含有してもよい。なお、塗膜205を形成するための塗布液は、溶剤に、上記各成分を分散又は溶解して得ることが好ましい。
以下では、本実施形態に係る塗膜205が有する構成についてより詳細に説明するために、便宜的に、塗膜205がプライマー塗膜及びトップ塗膜から構成される場合を例に挙げて、詳細に説明する。
Below, in order to explain in more detail the structure of the
[プライマー塗膜]
プライマー塗膜のベース塗料は、プレコートめっき鋼板の使用環境や用途に応じて、適切なものを選択すればよい。ベース塗料の樹脂の種類としては、一般に公知のものを使用することができる。このような樹脂として、例えば、ポリアクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチラール系樹脂、メラミン系樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができ、これらの樹脂をそのままで、あるいは、組み合わせて使用することができる。また、これらの樹脂を、任意の硬化剤で硬化させることができる。ベース塗料は、有機溶剤系、水系、あるいは粉体系等のいずれの形態でも用いることができる。[Primer coating film]
An appropriate base paint for the primer coating may be selected depending on the usage environment and application of the precoated plated steel sheet. As the type of resin for the base paint, generally known resins can be used. Examples of such resins include polyacrylic resins, polyolefin resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polybutyral resins, melamine resins, silicone resins, fluororesins, acrylic resins, etc. These resins can be used alone or in combination. Further, these resins can be cured with any curing agent. The base paint can be used in any form such as organic solvent-based, water-based, or powder-based.
かかるベース塗料は、防錆顔料を含有することが好ましく、特に、クロメートフリー防錆顔料を含有することがより好ましい。ベース塗料中のクロメートフリー防錆顔料は、カルシウムイオン交換シリカ(俗称として、カルシウムシリケートと呼ばれることもある。)、トリポリリン酸アルミニウム、リン・バナジウム顔料(PV顔料)、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸バリウム、酸化バナジウム、水分散シリカ、ヒュームドシリカ、オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸、次リン酸、亜リン酸、次亜リン酸及びこれらの塩などを使用することができる。かかる防錆顔料の含有量は、塗膜固形分に対して、例えば5~70質量%であることが好ましい。防錆顔料の含有量が5質量%未満である場合には、耐食性の硬化を十分に担保できない可能性があることに加えて、塗膜の剛性と凝集力とが低下することにより、塗装めっき鋼板のプレス加工の際に塗膜表面が金型と擦れた時に塗膜剥離(すなわち、物理的剥離としての塗膜齧り)が発生しやすくなることがある。また、防錆顔料の含有量が70質量%を超える場合には、加工性が低下することがある。耐食性、耐薬品性及び加工性のバランスの観点から、防錆顔料の含有量は、15~70質量%であることがより好ましく、20~50質量%であることが更に好ましい。 It is preferable that such a base paint contains a rust preventive pigment, and it is particularly preferable that it contains a chromate-free rust preventive pigment. The chromate-free antirust pigments in the base paint include calcium ion exchange silica (sometimes referred to as calcium silicate), aluminum tripolyphosphate, phosphorus vanadium pigment (PV pigment), zinc phosphate, iron phosphate, Aluminum phosphate, calcium molybdate, aluminum molybdate, barium molybdate, vanadium oxide, water-dispersed silica, fumed silica, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, hypophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and these You can use salt, etc. The content of such antirust pigment is preferably, for example, 5 to 70% by mass based on the solid content of the coating film. If the content of the anti-rust pigment is less than 5% by mass, there is a possibility that corrosion-resistant hardening may not be sufficiently ensured, and the rigidity and cohesive force of the coating film will decrease, causing the paint plating to deteriorate. When the coating surface rubs against a mold during press working of a steel plate, coating peeling (that is, coating scratching as physical peeling) may easily occur. Moreover, when the content of the rust-preventing pigment exceeds 70% by mass, processability may decrease. From the viewpoint of the balance between corrosion resistance, chemical resistance, and processability, the content of the rust preventive pigment is more preferably 15 to 70% by mass, and even more preferably 20 to 50% by mass.
硬化剤としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等のアミノ樹脂、又は、イソシナネート化合物及びそのブロック体を用いることが好ましい。これら硬化剤と樹脂の乾燥塗膜中での質量比は、樹脂と硬化剤の総量100質量部に対して、硬化剤が5~30質量部であることが好ましい。硬化剤の量が5質量部以下である場合には、密着性、耐食性が十分発揮されない可能性があり、30質量部以上である場合には、加工性、耐薬品性が低下する可能性がある。 As the curing agent, it is preferable to use amino resins such as melamine resins, urea resins, and benzoguanamine resins, or isocyanate compounds and blocks thereof. The mass ratio of the curing agent and the resin in the dry coating film is preferably 5 to 30 parts by mass of the curing agent per 100 parts by mass of the total amount of the resin and the curing agent. If the amount of curing agent is less than 5 parts by mass, adhesion and corrosion resistance may not be sufficiently exhibited, and if it is more than 30 parts by mass, processability and chemical resistance may be reduced. be.
成形前のプライマー塗膜の膜厚は、2μm以上10μm以上であることがプレコートめっき鋼板として一般的である。本実施形態においても、プライマー塗膜の膜厚は、2~10μmであることが好ましい。プライマー塗膜の膜厚が2μm未満である場合には、プレコートめっき鋼板として要求される耐食性等の機能が十分に発揮できない可能性がある。一方、プライマー塗膜の膜厚が10μmを超える場合には、塗膜の加工性が低下する可能性がある。 The thickness of the primer coating film before forming is generally 2 μm or more and 10 μm or more for a precoated plated steel sheet. Also in this embodiment, the thickness of the primer coating film is preferably 2 to 10 μm. If the thickness of the primer coating film is less than 2 μm, there is a possibility that functions such as corrosion resistance required for a precoated plated steel sheet cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, if the thickness of the primer coating exceeds 10 μm, the processability of the coating may decrease.
上記のようなプライマー塗膜を構成する成分を含むプライマー塗料組成物を塗布したあと、150℃以上300℃未満の温度で焼き付け、硬化乾燥させる。焼き付け温度が150℃未満である場合には、密着性を十分に担保できない可能性があり、焼き付け温度が300℃以上である場合には、樹脂成分の熱劣化が起こり、加工性が低下する可能性がある。 After applying a primer coating composition containing the components constituting the primer coating film as described above, it is baked at a temperature of 150° C. or higher and lower than 300° C. to cure and dry. If the baking temperature is less than 150°C, it may not be possible to ensure sufficient adhesion, and if the baking temperature is 300°C or higher, thermal deterioration of the resin component may occur, resulting in reduced workability. There is sex.
なお、上記のようなプライマー塗料組成物の塗布は、一般に公知の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどで行うことができる。 The primer coating composition as described above can be applied by generally known coating methods such as roll coating, curtain flow coating, air spraying, airless spraying, dipping, bar coating, and brush coating.
[トップ塗膜]
トップ塗膜のベース塗料は、は、プレコートめっき鋼板の使用環境や用途に応じて、適切なものを選択すればよい。ベース塗料の樹脂の種類としては、一般に公知のものを用いることが可能である。このような樹脂として、例えば、ポリアクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチラール系樹脂、メラミン系樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができ、これらの樹脂をそのままで、あるいは、組み合わせて使用することができる。また、これらの樹脂を、任意の硬化剤で硬化させることができる。ベース塗料は、有機溶剤系、水系、あるいは粉体系等のいずれの形態でも用いることができる。なお、トップ塗膜のベース塗料に含まれる樹脂は、プライマー塗膜のベース塗膜に含まれる樹脂と同種のものであってもよいし、異なるものであってもよい。ただし、プライマー塗膜とトップ塗膜との間の密着性を考慮すると、互いに同種のものを用いることが好ましい。[Top coating]
The base paint for the top coating film may be selected appropriately depending on the usage environment and application of the precoated plated steel sheet. As the type of resin for the base paint, generally known resins can be used. Examples of such resins include polyacrylic resins, polyolefin resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polybutyral resins, melamine resins, silicone resins, fluororesins, acrylic resins, etc. These resins can be used alone or in combination. Further, these resins can be cured with any curing agent. The base paint can be used in any form such as organic solvent-based, water-based, or powder-based. The resin contained in the base paint of the top coat may be the same type as the resin contained in the base paint of the primer coat, or may be different. However, in consideration of the adhesion between the primer coating film and the top coating film, it is preferable to use the same kind of primer coating film and top coating film.
より成形加工性の厳しい使用用途においては、ベース塗料は、高分子ポリエステル樹脂及び硬化剤を含むことが好ましい。高分子ポリエステル樹脂としては、プレコートめっき鋼板の用途に応じて選択することができ、通常、溶剤系塗料として使われているいずれの高分子ポリエステル系樹脂も用いることができる。かかる高分子ポリエステル系樹脂は、2種以上の樹脂モノマーのエステル結合により主樹脂が構成されている高分子ポリエステル樹脂であることが好ましい。 In applications where moldability is more demanding, the base coating preferably contains a high-molecular polyester resin and a curing agent. The polymeric polyester resin can be selected depending on the use of the precoated plated steel sheet, and any polymeric polyester resin commonly used as a solvent-based paint can be used. It is preferable that such a high-molecular polyester resin is a high-molecular polyester resin in which the main resin is constituted by ester bonds of two or more types of resin monomers.
上記高分子ポリエステル樹脂との反応により熱硬化性樹脂塗膜を形成させるために使用する硬化剤としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等のアミノ樹脂、又は、イソシナネート化合物及びそのブロック体を用いることができる。これら硬化剤と樹脂の乾燥塗膜中での質量比は、樹脂と硬化剤の総量100質量部に対して、硬化剤の量が10~35質量部であることが好ましい。硬化剤が10質量部未満である場合には、密着性、耐食性、耐溶剤性等を十分に担保できない可能性があり、35質量部を超える場合には、加工性、耐薬品性、耐衝撃性が低下する可能性がある。 As the curing agent used to form a thermosetting resin coating film by reaction with the above polymeric polyester resin, amino resins such as melamine resins, urea resins, benzoguanamine resins, or isocyanate compounds and blocks thereof are used. be able to. The mass ratio of the curing agent and the resin in the dry coating film is preferably such that the amount of the curing agent is 10 to 35 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of the resin and the curing agent. If the amount of the curing agent is less than 10 parts by mass, it may not be possible to sufficiently ensure adhesion, corrosion resistance, solvent resistance, etc., and if it exceeds 35 parts by mass, the processability, chemical resistance, impact resistance, etc. performance may decrease.
また、トップ塗膜は、必要に応じて、顔料、表面修飾した金属粉やガラス粉、分散剤、レベリング剤、ワックス、骨材、フッ素樹脂ビーズ等の添加剤や、希釈溶剤等を、更に含むことができる。 In addition, the top coating film further contains additives such as pigments, surface-modified metal powders and glass powders, dispersants, leveling agents, waxes, aggregates, fluororesin beads, and diluting solvents, as necessary. be able to.
成形前のトップ塗膜の膜厚は、例えば、5~25μmの範囲内であることが好ましい。トップ塗膜が複数の層で構成される場合には、合計膜厚が5~25μmの範囲内となることが好ましい。 The thickness of the top coating film before molding is preferably within the range of 5 to 25 μm, for example. When the top coating film is composed of a plurality of layers, the total film thickness is preferably within the range of 5 to 25 μm.
トップ塗膜の塗料組成物を塗布したあと、150℃以上300℃未満の温度で焼き付け、硬化乾燥させる。焼き付け温度が150℃未満である場合には、各塗膜の密着性を十分に担保できない可能性があり、焼き付け温度が300℃以上である場合には、ポリエステル樹脂成分をはじめとする樹脂成分の熱劣化が起こり、加工性が低下する可能性がある。 After the coating composition for the top coating film is applied, it is baked at a temperature of 150°C or higher and lower than 300°C to cure and dry. If the baking temperature is less than 150°C, the adhesion of each coating film may not be sufficiently ensured, and if the baking temperature is 300°C or more, the resin components such as polyester resin components may not be fully secured. Heat deterioration may occur and processability may decrease.
なお、トップ塗料の塗布は、一般に公知の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどで行うことができる。 The top paint can be applied by generally known coating methods such as roll coating, curtain flow coating, air spraying, airless spraying, dipping, bar coating, and brush coating.
以上、本実施形態に係る化成処理皮膜、プライマー塗膜、トップ塗膜を、それぞれの膜を形成するのに用いた化成処理剤、塗料組成物により説明した。通常、これらの処理剤、組成物をめっき鋼板に塗布した場合、これらの成分と、形成される皮膜の成分組成とは、通常異なっている。例えば化成処理剤では、めっき鋼板との反応、化成処理剤中の揮発成分の揮発等によって、化成処理剤と塗布した後の化成処理皮膜との組成は異なってしまっており、形成された化成処理皮膜層の組成を特定することは、通常、技術的に困難である。また、そのような化成処理皮膜層の組成を機器分析等によって特定することも、現実には技術的に困難である。このことは、プライマー塗膜、トップ塗膜においても同様である。それ故、本実施形態においては、化成処理剤、塗料組成物の組成を特定することにより、形成される化成処理皮膜、プライマー塗膜、トップ塗膜を特定している。 The chemical conversion coating, primer coating, and top coating according to this embodiment have been described above using the chemical conversion treatment agents and coating compositions used to form the respective films. Normally, when these treatment agents and compositions are applied to a plated steel sheet, these components and the composition of the film formed are usually different. For example, with chemical conversion treatment agents, the composition of the chemical conversion treatment film after application differs due to reactions with plated steel sheets, volatilization of volatile components in the chemical conversion treatment agent, etc. Determining the composition of the coating layer is usually technically difficult. Furthermore, it is actually technically difficult to specify the composition of such a chemical conversion film layer by means of instrumental analysis or the like. This also applies to the primer coating and top coating. Therefore, in this embodiment, the chemical conversion coating, primer coating, and top coating to be formed are specified by specifying the composition of the chemical conversion treatment agent and coating composition.
<めっき層界面におけるマグネシウム及びアルミニウムの状態>
先だって説明した知見に基づき、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20では、めっき層201の界面(より詳細には、めっき層201と化成処理皮膜203の界面)におけるマグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態を規定する。<State of magnesium and aluminum at the plating layer interface>
Based on the knowledge explained above, in the pre-coated plated
ここで、本実施形態では、図4に模式的に示したように、めっき層201と化成処理皮膜203の界面からめっき層201の内方に向かって10nmの深さに位置する「位置B」において、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物、水酸化物の状態を特定し、めっき層201の界面でのこれら物質の状態とする。
Here, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 4, "position B" is located at a depth of 10 nm from the interface between the
本実施形態において、めっき層201と化成処理皮膜203の界面の位置は、プレコートめっき鋼板をXPSにより分析することで得られる、プレコートめっき鋼板の深さ方向の元素プロファイルから特定することができる。すなわち、本実施形態では、化成処理皮膜203に含まれる元素をマーカーとし、深さ方向に対して、かかるマーカー元素の強度が半減するところを、めっき層201と化成処理皮膜203の界面として定義する。
In this embodiment, the position of the interface between the
ここで、深さプロファイル分析のためのXPSの測定条件、及び、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態分析のための測定条件は、先だって示したプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるXPSの測定条件と同様である。
Here, the XPS measurement conditions for depth profile analysis and the measurement conditions for state analysis of metals, oxides and hydroxides of magnesium and aluminum are the XPS measurement conditions for the plated
すなわち、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態分析は、XPSにより特定する。XPS分析は、アルバック・ファイ社製Quantum2000型を用い、X線源:Al Kα、X線出力15kV、25W、測定領域:300×300μm角、真空度:1.5×10-9Torr、検出確度:45oとする。また、深さプロファイル分析のためのスパッタは、イオン種:Ar+、加速電圧:1kV、領域:1×1mm、スパッタレート:2.7nm/min(SiO2換算)とする。上記スパッタレートに基づきスパッタを実施し、かかるスパッタにより特定された位置を、上記の「位置B」とみなすこととする。That is, the state analysis of metals, oxides, and hydroxides of magnesium and aluminum is specified by XPS. For XPS analysis, Quantum 2000 model manufactured by ULVAC-PHI was used, X-ray source: Al Kα, X-ray output 15 kV, 25 W, measurement area: 300 x 300 μm square, degree of vacuum: 1.5 x 10 -9 Torr, detection accuracy. :45 o . Further, sputtering for depth profile analysis is performed using ion species: Ar + , acceleration voltage: 1 kV, area: 1×1 mm, and sputtering rate: 2.7 nm/min (SiO 2 equivalent). Sputtering is performed based on the above sputtering rate, and the position specified by this sputtering is regarded as the above-mentioned "position B".
ここで、マグネシウムの酸化物及び水酸化物と、金属マグネシウムとの割合(存在割合)の帰属分離は、Mg KLLによる295~325cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。同様に、アルミニウムの酸化物及び水酸化物と、金属アルミニウムとの割合(存在割合)の帰属分離は、Al 2pによる68~84cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。Here, the attribution separation of the ratio (abundance ratio) between magnesium oxides and hydroxides and magnesium metal is determined from the narrow spectrum in the region of 295 to 325 cm -1 by Mg KLL. Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals). Similarly, the attribution separation of the proportions (abundance ratios) of aluminum oxides and hydroxides and metallic aluminum can be determined from the narrow spectrum of Al 2p in the 68 to 84 cm -1 region. Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals).
本実施形態に係るめっき層201の界面では、上記のようにして特定された、めっき層の界面から10nmの深さ(図4の位置B)における、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合は、金属マグネシウムの割合に対して0.30以下となっている。金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、0.30以下となることで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を絞り加工した際であっても、成形加工部における良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生を抑制することが可能となる。一方、上記マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、0.30を超える場合には、成形加工部における良好な塗膜密着性を発現させることができず、塗膜浮き部の発生を抑制することはできない。かかる金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合は、好ましくは0.25以下であり、より好ましくは0.20以下である。また、金属マグネシウムに対する、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の存在割合の下限値は、実質的には0.01程度が下限となる。
At the interface of the
また、本実施形態に係るめっき層201の界面では、上記のようにして特定された、めっき層の界面から10nmの深さ(図4の位置B)における、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合は、金属アルミニウムの割合に対して0.30以下となっていることが好ましい。金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、0.30以下となることで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を絞り加工した際であっても、成形加工部におけるより良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生をより確実に抑制することが可能となる。一方、上記アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合が、0.30を超える場合には、成形加工部におけるより良好な塗膜密着性を発現させることができない場合がある。かかる金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合は、より好ましくは0.25以下であり、更に好ましくは0.20以下である。また、金属アルミニウムに対する、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の存在割合の下限値は、実質的には0.01程度が下限となる。
Further, at the interface of the
ここで、XPSによる測定は、300μm×300μmという大きさの領域に対して実施されるものであり、上記のようにして算出される存在割合は、上記のような測定領域における平均としての値を意味している。 Here, the measurement by XPS is carried out on a region of size 300 μm x 300 μm, and the abundance ratio calculated as above is the average value in the measurement region as described above. It means.
以上、図3A~図4を参照しながら、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20について、詳細に説明した。
The prepainted plated
(成形品について)
続いて、図5を参照しながら、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20を用いた成形品について、詳細に説明する。(About molded products)
Next, with reference to FIG. 5, a molded product using the pre-coated plated
図5に一例を模式的に示したように、本実施形態に係る成形品30は、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20に対して、深絞り加工、角筒プレス加工等の各種の加工を施すことで、所望の形状となるように成形されたものである。
As an example is schematically shown in FIG. 5, the molded
ここで、本実施形態に係る成形品30が有するめっき層の平均的な化学組成は、元となったプレコートめっき鋼板20が有するめっき層201と同様となるため、0.5~60.0質量%のアルミニウムと、0.5~15.0質量%のマグネシウムと、を含有している。この中でも、本実施形態に係る成形品30が有するめっき層は、アルミニウムを5質量%以上15質量%以下、マグネシウムを2質量%以上4質量%以下含有することが好ましい。成形品30のめっき層が上記のような含有量でアルミニウム及びマグネシウムを含有することで、より確実に所望の耐食性を実現することが可能となる。なお、成形品30のめっき層における、上記アルミニウム及びマグネシウム以外の残部は、外部環境由来の元素、亜鉛及び不純物である。
Here, the average chemical composition of the plating layer of the molded
本実施形態に係る成形品30の具体的な形状としては、例えば、エアコン室外機や給湯器といった主に屋外で使用される物品をはじめとして、各種の部品が有する様々な形状を挙げることができる。
Specific examples of the shape of the molded
本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を加工して成形品とするために用いる加工方法は、公知の各種の方法を採用可能である。また、その加工条件についても、用いる加工方法や成形品の形状等に応じて、適宜設定すればよい。
Various known methods can be employed as the processing method used to process the pre-coated plated
上記のような成形品の一例である、エアコン室外機の天板への加工は、プレコートめっき鋼板20にとって厳しい成型加工といえる。エアコン各社によって加工の程度は異なるが、いずれも高速の角筒プレスの1種が施されて、室外機の天板が成形される。天板の四隅のコーナー部には、圧縮加工された部分と伸長加工された部分が存在するようになる。一般的なプレコートめっき鋼板を用いた場合、圧縮加工部には塗膜浮きが頻発し、伸長加工部には塗膜剥離が頻発する。
The processing of the top plate of an outdoor unit of an air conditioner, which is an example of the above-mentioned molded product, can be said to be a difficult forming process for the pre-coated plated
しかしながら、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を素材として用いた場合には、プレコートめっき鋼板20のめっき層界面において、マグネシウムやアルミニウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態が適切に制御されているために、塗膜浮き部及び塗膜剥離の発生をより確実に抑制することが可能となる。
However, when the pre-coated plated
<SAICAS法による測定値について>
本実施形態に係るプレコートめっき鋼板からなる成形品では、特定の部分をSAICAS法により測定することで得られる剥離強度と、かかる部分における剥離状態と、を規定する。<About measured values by SAICAS method>
In the molded product made of the pre-coated plated steel sheet according to the present embodiment, the peel strength obtained by measuring a specific portion by the SAICAS method and the peeling state in such a portion are defined.
図5に一例を模式的に示した、本実施形態に係る成形品において、成形品のプレコートめっき鋼板の厚みが、成形前(非成形加工部分と捉えることもできる。)の厚みdと比較して、5%以上増加している部分(図5において、例えば破線で囲った部分であり、厚みをd’としたときに、(d’-d)/d≧0.05の関係が成立している部分)は、加工によってめっき鋼板が圧縮、伸長され、圧縮が伸長を上回った部分である。以下、このような厚みが5%以上増加している部分のことを、「圧縮部分」と称する。このような圧縮部分は、成形品において塗膜が浮きやすい部分である。 In the molded product according to this embodiment, an example of which is schematically shown in FIG. The area where the increase is 5% or more (for example, the area surrounded by the broken line in Figure 5, where the thickness is d', the relationship (d'-d)/d≧0.05 holds true). This is the area where the plated steel sheet is compressed and expanded during processing, and the compression exceeds the expansion. Hereinafter, such a portion where the thickness increases by 5% or more will be referred to as a “compressed portion”. Such compressed areas are areas where the coating film tends to float in the molded product.
本実施形態に係る成形品における、プレコートめっき鋼板の厚みが成形前と比較して5%以上増加している部分(すなわち、圧縮部分)では、化成処理皮膜と塗膜(塗膜が複数の層から構成されている場合は、プライマー塗膜)との間の剥離強度は、SAICAS法で測定して、平均1.00kN/m以上となっている。加えて、かかる圧縮部分をSAICAS法で切削したときに、切削面積の20%以下が、界面剥離形態となり、残部の切削面積が、塗膜内(塗膜が複数の層から構成されている場合は、プライマー塗膜内)の凝集破壊形態となっている。圧縮部分が、上記のような剥離強度及び剥離面積に関する条件を全て満たさない場合には、圧縮を伴う加工により化成処理皮膜が破壊されることで密着性が低下する。加えて、塗膜の内部応力が、化成処理皮膜と塗膜(塗膜が複数の層から構成されている場合は、プライマー塗膜)との界面、又は、化成処理皮膜とめっき層との界面に集中することにより、結果的に、密着強度の最も低い部分での圧縮加工時の塗膜密着性が不足し、塗膜浮きが発生する。 In the molded product according to this embodiment, in the part where the thickness of the pre-coated plated steel sheet has increased by 5% or more compared to before forming (i.e. the compressed part), the chemical conversion film and the paint film (the paint film is made of multiple layers) The peel strength between the primer coating film and the primer coating film is 1.00 kN/m or more on average, as measured by the SAICAS method. In addition, when such a compressed part is cut using the SAICAS method, less than 20% of the cut area becomes interfacial peeling, and the remaining cut area is within the coating film (if the coating film is composed of multiple layers) is a cohesive failure form (within the primer coating). If the compressed portion does not satisfy all of the conditions regarding peel strength and peel area as described above, the chemical conversion coating will be destroyed by the processing accompanied by compression, resulting in a decrease in adhesion. In addition, the internal stress of the paint film is caused by the stress at the interface between the chemical conversion film and the paint film (or the primer paint film if the paint film is composed of multiple layers) or the interface between the chemical conversion film and the plating layer. As a result, the coating film adhesion during compression processing is insufficient at the portion with the lowest adhesion strength, and coating film lifting occurs.
なお、成形品におけるプレコートめっき鋼板の厚みが成形前と比較して5%以上増加している部分であれば、SAICAS法での測定結果において、その%の違いによる有意な差は見られない。 In addition, if the thickness of the pre-coated plated steel sheet in the molded product is increased by 5% or more compared to before molding, no significant difference due to the difference in percentage will be found in the measurement results using the SAICAS method.
本実施形態に係る成形品において、SAICAS法による上記の剥離強度は、好ましくは、平均1.10kN/m以上であり、より好ましくは1.20kN/m以上である。なお、かかる剥離強度の上限値については、高ければ高いほどよい。上記剥離強度は、実質的には1.5kN/m程度が上限となる。 In the molded article according to the present embodiment, the peel strength as determined by the SAICAS method is preferably 1.10 kN/m or more on average, and more preferably 1.20 kN/m or more. Note that the higher the upper limit value of the peel strength, the better. The upper limit of the above peel strength is substantially 1.5 kN/m.
また、本実施形態に係る成形品のSAICAS法による圧縮部分の切削面積に関し、界面剥離状態となっている部分の割合は、15%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。なお、界面剥離状態となっている部分の割合の下限値は、小さければ小さいほどよい。界面剥離形態となっている部分の割合は、実質的には0%が下限となる。 In addition, regarding the cutting area of the compressed part of the molded product according to the present embodiment by the SAICAS method, the proportion of the part in an interfacial peeling state is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less. . Note that the smaller the lower limit of the ratio of the portion in the interfacial peeling state, the better. The lower limit of the proportion of the portion in the form of interfacial peeling is substantially 0%.
[SAICAS法による剥離強度、剥離形態の測定方法]
プレコートめっき鋼板を用いた着目する成形品についての、SAICAS法による剥離強度及び剥離形態は、以下のようにして測定する。
まず、着目する成形品について、非成形加工部分と考えられる平坦部を3箇所以上特定し、各平坦部について、そのトータル厚み(基板のめっき鋼板、表裏面の塗膜を含む。)をマイクロゲージで3回測定し、その平均値を算出する。このような測定を、特定した複数箇所で実施し、各箇所間の平均値を更に算出する。このようにして得られた複数箇所間の平均値を、着目する成形品における、成形前のプレコートめっき鋼板の厚み(例えば、図5における厚みd)とする。[Measurement method of peel strength and peel form using SAICAS method]
The peel strength and peel form of a molded product of interest using a pre-coated plated steel sheet are measured by the SAICAS method as follows.
First, for the molded product of interest, identify three or more flat parts that are considered to be non-molded parts, and measure the total thickness of each flat part (including the plated steel plate of the substrate and the coating on the front and back surfaces) using a micrometer. Measure three times and calculate the average value. Such measurements are performed at a plurality of identified locations, and the average value between each location is further calculated. The average value between the plurality of locations obtained in this manner is defined as the thickness of the pre-coated plated steel sheet before molding (for example, the thickness d in FIG. 5) in the molded product of interest.
また、深絞り加工等の各種の成型加工が施されていると思われる部分から、測定サンプル(概ね20mm×20mm以上の大きさ)を切り出し、鋼板矯正器(レベラー)により平滑化する。得られた測定サンプルについて、そのトータル厚み(基板のめっき鋼板、表裏面の塗膜を含む。)をマイクロゲージで測定していき、得られた測定値と、上記のようにして得られた、成形前のプレコートめっき鋼板の厚みに基づき、増加比率を算出していく。このようにして得られる増加比率のうち、5%以上の値を示す部分を、成形品の圧縮部位とする。なお、深絞り加工をはじめとする各種の成型加工において、上記のような増加比率の値は、11%程度が上限となる。 In addition, a measurement sample (approximately 20 mm x 20 mm or more in size) is cut out from a portion that is believed to have been subjected to various forming processes such as deep drawing, and smoothed using a steel plate straightener (leveler). The total thickness of the obtained measurement sample (including the plated steel plate of the substrate and the coating on the front and back surfaces) was measured using a microgauge, and the measured value and the thickness obtained as described above were measured using a microgauge. The increase ratio is calculated based on the thickness of the pre-coated steel sheet before forming. Among the increase ratios obtained in this manner, the portions exhibiting a value of 5% or more are defined as compressed portions of the molded article. In addition, in various molding processes including deep drawing, the upper limit of the value of the increase ratio as described above is about 11%.
このようにして特定された圧縮部分について、塗膜の剥離強度及び剥離形態を、SAICAS法を利用可能な測定装置(例えば、ダイプラ・ウィンテス社製DN-GS型)を用いながら、切削して測定する。なお、SAICAS法における切削方向は、絞り成型後の鋼板端線に平行な方向とする。 For the compressed area identified in this way, the peel strength and peel form of the coating film are measured by cutting using a measuring device that can use the SAICAS method (for example, DN-GS model manufactured by Daipra Wintes). do. Note that the cutting direction in the SAICAS method is parallel to the edge line of the steel plate after drawing.
なお、上記のような方法で算出した増加比率の値は、上記のような範囲内において、成形前後のプレコートめっき鋼板を準備し、成形前後のプレコートめっき鋼板の表裏面から塗膜剥離剤で塗膜を脱離した状態で測定した基板の厚みから算出した値と比較して、差が見られないことが確認できている。 In addition, the value of the increase ratio calculated by the above method is determined within the above range by preparing a pre-coated plated steel plate before and after forming, and applying a film remover from both sides of the pre-coated plated steel plate before and after forming. It has been confirmed that there is no difference when compared with the value calculated from the thickness of the substrate measured with the film removed.
SAICAS法による切削条件は、以下のとおりである。
切削刀として、ダイヤモンド刃(0.3mm幅)を用い、水平速度1μm/sec.、垂直速度0.1μm/sec.の定速度モードにて斜め切削実施後、界面付近で水平移動のみに切り替えて200μmの長さで切削し、その水平移動時の平均剥離強度を測定する。水平移動に切り替える深さ位置については、予備実験により、界面位置(めっきを切削しないぎりぎりの位置)を特定しておくことにより設定した。切削刀の水平移動中にめっきの凹凸によりめっき表面を切削した場合は、剥離強度が瞬間的に異常上昇するため、判別が可能である。このような場合は異常値として除外して、平均剥離強度を算出する。なお、測定回数n=3とし、平均剥離強度の3つの値の平均値を、剥離強度とする。The cutting conditions according to the SAICAS method are as follows.
A diamond blade (0.3 mm width) was used as a cutting knife, and the horizontal speed was 1 μm/sec. , vertical speed 0.1 μm/sec. After performing diagonal cutting in constant speed mode, switch to only horizontal movement near the interface, cut to a length of 200 μm, and measure the average peel strength during the horizontal movement. The depth position at which to switch to horizontal movement was determined by identifying the interface position (the last possible position without cutting the plating) through preliminary experiments. If the plating surface is cut due to the unevenness of the plating while the cutting knife is moving horizontally, the peel strength can be detected because the peel strength momentarily increases abnormally. Such cases are excluded as abnormal values and the average peel strength is calculated. Note that the number of measurements is n=3, and the average value of the three values of the average peel strength is defined as the peel strength.
水平移動時の切削部分における界面剥離形態、凝集破壊形態の比率の測定方法は、以下の通りである。
SAICAS法による切削部分の表面を光学顕微鏡にて観察すると、部位ごとの剥離形態の違いが明確に区別可能である。(A)切削部分に極めて薄い塗膜が残存している場合は、塗膜中の樹脂及び顔料による着色が見られるため、剥離形態は塗膜内の薄層凝集破壊であると判定できる。(B)切削部分が界面剥離の場合、基板のめっき表面の外観が観察される。かかる部分に光を照射しても強い反射は見られず、黒っぽい外観となる。また、界面剥離の場合、SAICAS法による剥離強度が局部的に低くなることも、判断材料となる。なぜならば、切削刀の移動位置は、界面直上の塗膜内であるのに、界面の密着力が塗膜の凝集力よりも低いために剥離位置が界面に移行する結果として、界面剥離は発生するからである。(C)切削部分がめっき層の凝集破壊である場合、金属光沢が観察され、かかる部分に光を照射すると強く反射するため、界面剥離との区別は容易である。また、SAICAS法による剥離強度が局部的に高くなることも、判断材料となる。The method for measuring the ratio of interfacial separation form and cohesive failure form in the cut portion during horizontal movement is as follows.
When the surface of the part cut by the SAICAS method is observed with an optical microscope, it is possible to clearly distinguish differences in the form of peeling from part to part. (A) If an extremely thin coating film remains on the cut portion, coloring due to the resin and pigment in the coating film can be seen, so it can be determined that the form of peeling is thin layer cohesive failure within the coating film. (B) When the cut portion has interfacial peeling, the appearance of the plated surface of the substrate is observed. Even when such a portion is irradiated with light, no strong reflection is observed, resulting in a blackish appearance. In the case of interfacial peeling, the fact that the peel strength obtained by the SAICAS method becomes locally low can also be used as a determining factor. This is because, although the cutting knife moves within the paint film directly above the interface, the adhesion force at the interface is lower than the cohesive force of the paint film, so the peeling position shifts to the interface, resulting in interfacial peeling. Because it does. (C) When the cut portion is a cohesive failure of the plating layer, a metallic luster is observed, and when light is irradiated to this portion, it is strongly reflected, so it is easy to distinguish it from interfacial peeling. In addition, the fact that the peel strength obtained by the SAICAS method becomes locally high can also be used as a criterion.
SAICAS法による水平切削範囲(大きさ300μm×200μm)の光学顕微鏡写真を撮影し、同範囲内の塗膜の凝集破壊、界面剥離、及び、めっき層の凝集破壊の部位を上記の判断基準により特定し、それらの面積を、画像処理ソフト、又は、透明な方眼紙を用いて計測する。そして、SAICAS法の水平切削範囲からめっき層の凝集破壊を除外した面積に対する界面剥離面積の比率を算出する。 An optical microscope photograph was taken of the horizontal cutting area (size 300 μm x 200 μm) using the SAICAS method, and areas of cohesive failure of the coating film, interfacial peeling, and cohesive failure of the plating layer within the same area were identified using the above criteria. Then, measure their area using image processing software or transparent graph paper. Then, the ratio of the interfacial peeling area to the area excluding cohesive failure of the plating layer from the horizontal cutting range of the SAICAS method is calculated.
以上、図5を参照しながら、本実施形態に係る成形品について、詳細に説明した。 The molded product according to this embodiment has been described in detail above with reference to FIG.
以上説明したように、本実施形態によれば、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板を用いることで、絞り成形等の加工部分に塗膜浮き部や塗膜剥離が生じない、プレコートめっき鋼板及びプレコート鋼板からなる成形体を得ることができる。 As explained above, according to the present embodiment, by using the plated steel plate for pre-painted steel sheets according to the present embodiment, the pre-coated plated steel plate does not cause coating film floating portions or coating film peeling in processed parts such as drawing. A molded body made of a pre-coated steel plate can be obtained.
≪第2実施形態≫
(プレコート鋼板用めっき鋼板について)
まず、図1A~図2を参照しながら、本発明の第2実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板について、詳細に説明する。≪Second embodiment≫
(About plated steel sheets for pre-painted steel sheets)
First, a plated steel sheet for pre-painted steel sheet according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 2.
図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、基材となる鋼板101と、鋼板の片面上に位置するめっき層103と、を有している。また、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、図1Bに模式的に示したように、基材となる鋼板101の両面に、めっき層103が位置していてもよい。
As schematically shown in FIG. 1A, the plated
<鋼板101について>
本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10の基材として用いられる鋼板101については、第1実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10における鋼板101と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。<About
The
<めっき層103について>
本実施形態に係るめっき層20は、図1A及び図1Bに模式的に示したように、鋼板101の少なくとも一方の面上に形成される層であり、プレコート鋼板用めっき鋼板10の耐食性を向上させるために設けられる。ここで、本実施形態に係るめっき層103の化学組成については、第1実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるめっき層103と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。<About the
As schematically shown in FIGS. 1A and 1B, the
[めっき層103の平均膜厚について]
また、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10において、めっき層103の平均膜厚(図1A及び図1Bにおける厚みd1)についても、第1実施形態と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。[About the average film thickness of plating layer 103]
In addition, in the plated
<めっき層表面における亜鉛の状態>
先だって説明した知見に基づき、本実施形態に係るめっき層103では、めっき層103の表面における亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態を規定する。<State of zinc on the surface of the plating layer>
Based on the knowledge explained above, in the
ここで、めっき層103の表面には、亜鉛の金属、酸化物、水酸化物等以外にも、意図しない各種の不純物が存在している可能性がある。そのため、本実施形態においても、図2に模式的に示したように、めっき層103の表面から10nmの深さに位置する「位置A」において、亜鉛の金属、酸化物、水酸化物の状態を特定し、めっき層103の表面でのこれら物質の状態とする。
Here, in addition to zinc metal, oxide, hydroxide, etc., various unintended impurities may be present on the surface of the
亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態分析は、XPSにより特定する。XPS分析は、アルバック・ファイ社製Quantum2000型を用い、X線源:Al Kα、X線出力15kV、25W、測定領域:300×300μm角、真空度:1.5×10-9Torr、検出確度:45oとする。また、深さプロファイル分析のためのスパッタは、イオン種:Ar+、加速電圧:1kV、領域:1×1mm、スパッタレート:2.7nm/min(SiO2換算)とする。上記スパッタレートに基づきスパッタを実施し、かかるスパッタにより特定された位置を、上記の「位置A」とみなす。The state analysis of zinc metal, oxide and hydroxide is determined by XPS. For XPS analysis, Quantum 2000 model manufactured by ULVAC-PHI was used, X-ray source: Al Kα, X-ray output 15 kV, 25 W, measurement area: 300 x 300 μm square, degree of vacuum: 1.5 x 10 -9 Torr, detection accuracy. :45 o . Further, sputtering for depth profile analysis is performed using ion species: Ar + , acceleration voltage: 1 kV, area: 1×1 mm, and sputtering rate: 2.7 nm/min (SiO 2 equivalent). Sputtering is performed based on the above sputtering rate, and the position specified by this sputtering is regarded as the above-mentioned "position A".
ここで、亜鉛の酸化物及び水酸化物と、金属亜鉛との割合(存在割合)の帰属分離は、Zn 2pによる480~515cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。Here, the attribution separation of the ratio (abundance ratio) between zinc oxides and hydroxides and metallic zinc is determined from the narrow spectrum of Zn 2p in the region of 480 to 515 cm -1 . Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals).
本実施形態に係るめっき層103では、上記のようにして特定された、めっき層の表面から10nmの深さ(図2の位置A)における、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合は、金属亜鉛の割合に対して7.0以上となっている。金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が、7.0以上となることで、本実施形態に係るめっき層103を有するプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板を絞り加工した際であっても、成形加工部における良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生を抑制することが可能となる。一方、上記亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が、7.0未満である場合には、成形加工部における良好な塗膜密着性を発現させることができず、塗膜浮き部の発生を抑制することはできない。かかる金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合は、好ましくは8.0以上であり、より好ましくは9.0以上である。また、金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合の上限値は、実質的には20.0程度が上限となる。
In the
ここで、XPSによる測定は、300μm×300μmという大きさの領域に対して実施されるものであり、上記のようにして算出される存在割合は、上記のような測定領域における平均としての値を意味している。 Here, the measurement by XPS is carried out on a region of size 300 μm x 300 μm, and the abundance ratio calculated as above is the average value in the measurement region as described above. It means.
以上、図1A~図2を参照しながら、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10について、詳細に説明した。
The plated
以上説明したような本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、準備した鋼板101の表面に対して、洗浄、脱脂等の前処理を必要に応じて実施する。その後、必要に応じて前処理を実施した鋼板101に対して、通常の無酸化炉方式の溶融めっき法を適用することで、めっき層を形成する。
The plated
続いて、めっき層の形成された鋼板に対して、酸処理、アルカリ処理又は機械的切削処理の少なくとも何れかによる後処理工程を実施する。これにより、めっき層の表面を改質するか、又は、めっき層の表面を除去することで、先だって言及したXPSスペクトルに関する条件を満足するようにする。 Subsequently, the steel plate on which the plating layer has been formed is subjected to a post-treatment step using at least one of acid treatment, alkali treatment, and mechanical cutting treatment. This modifies the surface of the plating layer or removes the surface of the plating layer, thereby satisfying the conditions regarding the XPS spectrum mentioned above.
ここで、所望の化学成分を有する溶融亜鉛めっき浴(すなわち、Al:0.5~60.0質量%、Mg:0.5~15.0質量%を少なくとも含有し、かつ、残部がZn及び不純物からなる溶融亜鉛めっき浴)を準備し、かかるめっき浴の浴温を、450℃程度に制御する。その上で、得られた鋼板101をめっき浴に浸漬させて、所望の平均膜厚となるように、鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを付着させる。その後、めっき後の冷却速度を、10℃/秒以上に制御する。これにより、めっき層を形成することができる。
Here, a hot-dip galvanizing bath having desired chemical components (i.e., contains at least 0.5 to 60.0% by mass of Al, 0.5 to 15.0% by mass of Mg, and the balance is Zn and A hot-dip galvanizing bath (containing impurities) is prepared, and the temperature of the plating bath is controlled to about 450°C. Thereafter, the obtained
以上のようにして得られためっき層について、上記のような測定条件に設定されたXPS分析装置でXPSスペクトルを測定しながら、酸処理、アルカリ処理、機械的切削処理等の各種の方法により、先だって言及したXPSスペクトルに関する条件が成立するまで、めっき層の表面を改質したり除去したりしていく。これにより、以上説明したようなめっき層103を有する、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10を製造することができる。
The plating layer obtained as described above was subjected to various methods such as acid treatment, alkali treatment, mechanical cutting treatment, etc. while measuring the XPS spectrum with an XPS analyzer set to the above measurement conditions. The surface of the plating layer is modified or removed until the conditions regarding the XPS spectrum mentioned earlier are satisfied. Thereby, the plated
ここで、適用するアルカリ処理、酸処理、機械的切削処理はいずれでもよく、また、これらの処理を種々組み合わせてもよい。 Here, any alkali treatment, acid treatment, or mechanical cutting treatment may be applied, or various combinations of these treatments may be used.
例えばアルカリ処理を行う場合は、アルカリ濃度が高いほど、また、処理時間が長いほど、めっき層表面の亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が上昇する傾向がある。例えば、アルカリ処理として、市販の標準的なオルトケイ酸ソーダ系(中アルカリ型)脱脂液を使用して50℃でスプレー噴霧する場合、噴霧時間が10秒程度以下では、めっき層表面の亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が規定の条件を満たすことはできないが、噴霧時間を長くすると条件を満たすようになり、2分程度まで長くすると確実に条件を満たすようになる。また、この脱脂液の濃度を2倍にすると、30秒程度で確実に条件を満たすようになる。理由は明らかではないが、アルカリ処理をすることによって金属亜鉛成分が溶解し、酸化物あるいは水酸化物に変化しめっき表面に再沈着する可能性が考えられる。 For example, when performing alkali treatment, the higher the alkali concentration and the longer the treatment time, the higher the proportion of zinc oxides and hydroxides on the surface of the plating layer tends to be. For example, when spraying at 50°C using a standard commercially available sodium orthosilicate degreasing solution (medium alkaline type) as an alkali treatment, if the spraying time is less than 10 seconds, the zinc on the surface of the plating layer will oxidize. Although the proportions of substances and hydroxides cannot satisfy the specified conditions, increasing the spraying time will make them meet the conditions, and increasing the spray time to about 2 minutes will definitely satisfy the conditions. Furthermore, if the concentration of this degreasing liquid is doubled, the conditions will be reliably met in about 30 seconds. Although the reason is not clear, it is thought that the metal zinc component may be dissolved by the alkali treatment, changed to an oxide or hydroxide, and redeposited on the plating surface.
また、例えば酸処理を行う場合、かかる処理は、アルカリ処理と異なりめっき層表面の亜鉛の酸化物及び水酸化物を除去する効果を示す。そのため、めっき表面に付着した汚れ成分を除去する程度の弱い条件で処理することで、規定の条件が得られる。例えば、5%硫酸を使用して50℃でスプレー噴霧する場合、噴霧時間を5秒から10秒程度とすることで、めっき層表面の亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が規定の条件を満たすことができる。ただし、より長時間噴霧すると、条件を満たさなくなる。 Further, when performing acid treatment, for example, such treatment exhibits the effect of removing zinc oxides and hydroxides on the surface of the plating layer, unlike alkali treatment. Therefore, specified conditions can be obtained by processing under conditions that are weak enough to remove dirt components adhering to the plating surface. For example, when spraying 5% sulfuric acid at 50°C, by setting the spraying time to about 5 to 10 seconds, the proportion of zinc oxides and hydroxides on the surface of the plating layer can be adjusted to the specified conditions. can be fulfilled. However, if sprayed for a longer period of time, the conditions will no longer be met.
また、例えば機械的切削処理を行う場合、かかる処理は、めっき層表面の金属亜鉛と酸化物及び水酸化物のいずれをも除去する効果を示す。そのため、ナイロンブラシや適切な粒度の砥石などを使用して、めっき表面に付着した汚れ成分を除去する程度の弱い条件で処理することが好ましい。機械的切削処理後は、水洗して切削汚れを除去する。 Furthermore, when mechanical cutting treatment is performed, for example, such treatment exhibits the effect of removing metallic zinc, oxides, and hydroxides on the surface of the plating layer. Therefore, it is preferable to use a nylon brush or a grindstone with an appropriate particle size to perform the treatment under conditions that are weak enough to remove dirt components attached to the plating surface. After the mechanical cutting process, wash with water to remove cutting dirt.
以上、各種処理方法の事例を述べたが、各処理の条件は、使用する鋼板のめっき層の初期の酸化状態によっても変化する。そのため、適宜最適な条件を選択して、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10を製造すればよい。
Examples of various treatment methods have been described above, but the conditions for each treatment also change depending on the initial oxidation state of the plating layer of the steel sheet used. Therefore, the plated
(プレコートめっき鋼板について)
続いて、図3A~図4を参照しながら、以上説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板について、詳細に説明する。(About pre-painted plated steel sheet)
Next, a prepainted plated steel sheet using the plated
図3Aに模式的に示したように、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、基材として、先だって説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたものである。かかるプレコートめっき鋼板20は、鋼板101と、鋼板101の片面上に位置するめっき層201と、めっき層201上に位置する化成処理皮膜203と、化成処理皮膜203上に位置する塗膜205と、を有している。また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、図3Bに模式的に示したように、鋼板101の両面に、めっき層201、化成処理皮膜203及び塗膜205が形成されていてもよい。
As schematically shown in FIG. 3A, the prepainted plated
ここで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20における鋼板101は、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10における鋼板101と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Here, the
また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20におけるめっき層201について、後述する化成処理皮膜203の形成に伴って、めっき層201-化成処理皮膜203の界面近傍においては、各層に含まれる原子等の相互拡散等が生じうる。しかしながら、めっき層201の平均的な化学組成については、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるめっき層103と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Further, regarding the
なお、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20のめっき層201が示す、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態については、以下で説明する。
Note that the states of zinc metal, oxide, and hydroxide shown in the
<化成処理皮膜203について>
本実施形態に係る化成処理皮膜203は、めっき層201上に位置する皮膜層であり、プレコート鋼板用めっき鋼板10の表面に付着した油分などの不純物及び表面酸化物を、公知の脱脂工程及び洗浄工程で取り除いた後、化成処理により形成される層である。<About
The
本実施形態に係る化成処理皮膜203の詳細な構成については、第1実施形態と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
The detailed structure of the
<塗膜205について>
本実施形態に係る塗膜205は、上記のような化成処理皮膜203上に形成される層である。かかる塗膜205は、図3A及び図3Bに模式的に示したように単層で構成されていてもよいし、2層以上の複数の層で構成されていてもよい。ここで、本実施形態に係る塗膜205の詳細な構成については、第1実施形態と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。<About the
The
<めっき層界面における亜鉛の状態>
先だって説明した知見に基づき、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20では、めっき層201の界面(より詳細には、めっき層201と化成処理皮膜203の界面)における亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態を規定する。<State of zinc at the plating layer interface>
Based on the knowledge explained above, in the pre-coated plated
ここで、本実施形態では、図4に模式的に示したように、めっき層201と化成処理皮膜203の界面からめっき層201の内方に向かって10nmの深さに位置する「位置B」において、亜鉛の金属、酸化物、水酸化物の状態を特定し、めっき層201の界面でのこれら物質の状態とする。
Here, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 4, "Position B" is located at a depth of 10 nm from the interface between the
本実施形態において、めっき層201と化成処理皮膜203の界面の位置は、プレコートめっき鋼板をXPSにより分析することで得られる、プレコートめっき鋼板の深さ方向の元素プロファイルから特定することができる。すなわち、本実施形態では、化成処理皮膜203に含まれる元素をマーカーとし、深さ方向に対して、かかるマーカー元素の強度が半減するところを、めっき層201と化成処理皮膜203の界面として定義する。
In this embodiment, the position of the interface between the
ここで、深さプロファイル分析のためのXPSの測定条件、及び、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態分析のための測定条件は、先だって示したプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるXPSの測定条件と同様である。
Here, the XPS measurement conditions for depth profile analysis and the measurement conditions for zinc metal, oxide, and hydroxide state analysis are the XPS measurement on the plated
すなわち、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態分析は、XPSにより特定する。XPS分析は、アルバック・ファイ社製Quantum2000型を用い、X線源:Al Kα、X線出力15kV、25W、測定領域:300×300μm角、真空度:1.5×10-9Torr、検出確度:45oとする。また、深さプロファイル分析のためのスパッタは、イオン種:Ar+、加速電圧:1kV、領域:1×1mm、スパッタレート:2.7nm/min(SiO2換算)とする。上記スパッタレートに基づきスパッタを実施し、かかるスパッタにより特定された位置を、上記の「位置B」とみなす。That is, the state analysis of zinc metal, oxide, and hydroxide is specified by XPS. For XPS analysis, Quantum 2000 model manufactured by ULVAC-PHI was used, X-ray source: Al Kα, X-ray output 15 kV, 25 W, measurement area: 300 x 300 μm square, degree of vacuum: 1.5 x 10 -9 Torr, detection accuracy. :45 o . Further, sputtering for depth profile analysis is performed using ion species: Ar + , acceleration voltage: 1 kV, area: 1×1 mm, and sputtering rate: 2.7 nm/min (SiO 2 equivalent). Sputtering is performed based on the above sputtering rate, and the position specified by this sputtering is regarded as the above-mentioned "position B".
ここで、亜鉛の酸化物及び水酸化物と、金属亜鉛との割合(存在割合)の帰属分離は、Zn 2pによる480~515cm-1の領域でのナロースペクトルより、各物質(酸化物、水酸化物、金属)に帰属されるピークの強度比から算出する。Here, the attribution separation of the ratio (abundance ratio) between zinc oxides and hydroxides and metallic zinc is determined from the narrow spectrum of Zn 2p in the region of 480 to 515 cm -1 . Calculated from the intensity ratio of peaks attributed to (oxides, metals).
本実施形態に係るめっき層201の界面では、上記のようにして特定された、めっき層の界面から10nmの深さ(図4の位置B)における、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合は、金属亜鉛の割合に対して7.0以上となっている。金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が、7.0以上となることで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を絞り加工した際であっても、成形加工部における良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生を抑制することが可能となる。一方、上記亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合が、7.0未満となる場合には、成形加工部における良好な塗膜密着性を発現させることができず、塗膜浮き部の発生を抑制することはできない。かかる金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合は、好ましくは8.0以上であり、より好ましくは9.0以上である。また、金属亜鉛に対する、亜鉛の酸化物及び水酸化物の存在割合の上限値は、実質的には20.0程度が上限となる。
At the interface of the
ここで、XPSによる測定は、300μm×300μmという大きさの領域に対して実施されるものであり、上記のようにして算出される存在割合は、上記のような測定領域における平均としての値を意味している。 Here, the measurement by XPS is carried out on a region of size 300 μm x 300 μm, and the abundance ratio calculated as above is the average value in the measurement region as described above. It means.
以上、図3A~図4を参照しながら、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20について、詳細に説明した。
The prepainted plated
(成形品について)
続いて、図5を参照しながら、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20を用いた成形品について、詳細に説明する。(About molded products)
Next, with reference to FIG. 5, a molded product using the pre-coated plated
図5に一例を模式的に示したように、本実施形態に係る成形品30は、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20に対して、深絞り加工、角筒プレス加工等の各種の加工を施すことで、所望の形状となるように成形されたものである。
As an example is schematically shown in FIG. 5, the molded
ここで、本実施形態に係る成形品30が有するめっき層の平均的な化学組成は、元となったプレコートめっき鋼板20が有するめっき層201と同様となるため、0.5~60.0質量%のアルミニウムと、0.5~15.0質量%のマグネシウムと、を含有している。この中でも、本実施形態に係る成形品30が有するめっき層は、アルミニウムを5質量%以上15質量%以下、マグネシウムを2質量%以上4質量%以下含有することが好ましい。成形品30のめっき層が上記のような含有量でアルミニウム及びマグネシウムを含有することで、より確実に所望の耐食性を実現することが可能となる。なお、成形品30のめっき層における、上記アルミニウム及びマグネシウム以外の残部は、外部環境由来の元素、亜鉛及び不純物である。
Here, the average chemical composition of the plating layer of the molded
本実施形態に係る成形品30の具体的な形状としては、例えば、エアコン室外機や給湯器といった主に屋外で使用される物品をはじめとして、各種の部品が有する様々な形状を挙げることができる。
Specific examples of the shape of the molded
本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を加工して成形品とするために用いる加工方法は、公知の各種の方法を採用可能である。また、その加工条件についても、用いる加工方法や成形品の形状等に応じて、適宜設定すればよい。
Various known methods can be employed as the processing method used to process the pre-coated plated
上記のような成形品の一例である、エアコン室外機の天板への加工は、プレコートめっき鋼板20にとって厳しい成型加工といえる。エアコン各社によって加工の程度は異なるが、いずれも高速の角筒プレスの1種が施されて、室外機の天板が成形される。天板の四隅のコーナー部には、圧縮加工された部分と伸長加工された部分が存在するようになる。一般的なプレコートめっき鋼板を用いた場合、圧縮加工部には塗膜浮きが頻発し、伸長加工部には塗膜剥離が頻発する。
The processing of the top plate of an outdoor unit of an air conditioner, which is an example of the above-mentioned molded product, can be said to be a difficult forming process for the pre-coated plated
しかしながら、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20を素材として用いた場合には、プレコートめっき鋼板20のめっき層界面において、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態が適切に制御されているために、塗膜浮き部及び塗膜剥離の発生をより確実に抑制することが可能となる。
However, when the pre-coated plated
<SAICAS法による測定値について>
本実施形態に係るプレコートめっき鋼板からなる成形品では、特定の部分をSAICAS法により測定することで得られる剥離強度と、かかる部分における剥離状態と、を規定する。ここで、SAICAS法による測定方法と、得られた測定値に求められる条件と、については、第1実施形態において記載したものと同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。<About measured values by SAICAS method>
In the molded product made of the pre-coated plated steel sheet according to the present embodiment, the peel strength obtained by measuring a specific portion by the SAICAS method and the peeling state in such a portion are defined. Here, since the measurement method using the SAICAS method and the conditions required for the obtained measurement values are the same as those described in the first embodiment, detailed explanations will be omitted below.
以上説明したように、本実施形態によれば、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板を用いることで、絞り成形等の加工部分に塗膜浮き部や塗膜剥離が生じない、プレコートめっき鋼板及びプレコート鋼板からなる成形体を得ることができる。 As explained above, according to the present embodiment, by using the plated steel plate for pre-painted steel sheets according to the present embodiment, the pre-coated plated steel plate does not cause coating film floating portions or coating film peeling in processed parts such as drawing. A molded body made of a pre-coated steel plate can be obtained.
≪第3実施形態≫
以下に示す本発明の第3実施形態は、めっき鋼板表面における亜鉛の酸化物や水酸化物の状態、並びに、めっき鋼板表面におけるアルミニウム及びマグネシウムの酸化物や水酸化物の状態の双方に着目した実施形態である。≪Third embodiment≫
The third embodiment of the present invention described below focuses on both the state of zinc oxides and hydroxides on the surface of a galvanized steel sheet, and the state of aluminum and magnesium oxides and hydroxides on the surface of a galvanized steel sheet. This is an embodiment.
(プレコート鋼板用めっき鋼板について)
図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、基材となる鋼板101と、鋼板の片面上に位置するめっき層103と、を有している。また、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10は、図1Bに模式的に示したように、基材となる鋼板101の両面に、めっき層103が位置していてもよい。(About plated steel sheets for pre-painted steel sheets)
As schematically shown in FIG. 1A, the plated
ここで、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10の基材として用いられる鋼板101については、第1実施形態及び第2実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10における鋼板101と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Here, the
また、めっき層103についても、亜鉛の酸化物や水酸化物の状態、並びに、めっき鋼板表面におけるアルミニウム及びマグネシウムの酸化物や水酸化物の状態の双方に着目する以外は、第1実施形態及び第2実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるめっき層103と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Furthermore, regarding the
なお、アルミニウム並びにマグネシウムの金属、酸化物及び水酸化物の状態分析と、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態分析の方法、及び、得られた分析結果が満たすべき条件については、第1実施形態及び第2実施形態で説明した通りである。 The method for analyzing the state of metals, oxides and hydroxides of aluminum and magnesium, and the state of zinc metals, oxides and hydroxides, and the conditions that the obtained analysis results must satisfy are described in Chapter 1. This is as described in the first embodiment and the second embodiment.
ただし、本実施形態では、めっき層103の表面から10nmの深さ(すなわち、図2の位置A)において、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して2.0以上であり、かつ、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上となっている。 However, in this embodiment, at a depth of 10 nm from the surface of the plating layer 103 (i.e., position A in FIG. 2), the ratio of magnesium oxide and hydroxide is 2.0 to the ratio of metallic magnesium. In addition, the ratio of zinc oxide and hydroxide to the ratio of metal zinc is 7.0 or more.
上記のような状態となることで、本実施形態に係るめっき層103を有するプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板を絞り加工した際であっても、成形加工部におけるより良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生をより確実に抑制することが可能となる。
By being in the above state, even when a pre-painted plated steel sheet using the plated
また、マグネシウム並びに亜鉛の酸化物及び水酸化物の状態が上記のようになり、更に、アルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属アルミニウムの割合に対して1.3以上となっていることが、より好ましい。このような状態となることで、本実施形態に係るめっき層103を有するめっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板を絞り加工した際であっても、成形加工部におけるより一層良好な塗膜密着性が実現されて、塗膜浮き部の発生をより一層確実に抑制することが可能となる。
Further, the states of the oxides and hydroxides of magnesium and zinc are as described above, and the ratio of the oxides and hydroxides of aluminum is 1.3 or more to the ratio of metal aluminum. It is more preferable that By being in such a state, even when a pre-coated plated steel plate using the plated
以上、図1A~図2を参照しながら、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板10について、詳細に説明した。
The plated
かかるプレコート鋼板用めっき鋼板10は、第1実施形態及び第2実施形態にて説明したような製造方法により、製造することが可能である。
Such a plated
ここで、特に、機械的切削処理又は酸処理を行った後に、アルカリ処理を行うことで、本実施形態におけるめっき層の状態を、より確実に実現することが可能となる。これは、まず、機械的切削処理又は酸処理を行うことで、めっき表面が脱離してフレッシュな新生面が生じ、この状態でアルカリ処理を行うことで、より効率的に亜鉛及びマグネシウムの酸化物又は水酸化物のめっき表面への再沈着が実現されるためと考えられる。 Here, in particular, by performing alkali treatment after mechanical cutting treatment or acid treatment, the state of the plating layer in this embodiment can be more reliably realized. First, by performing mechanical cutting treatment or acid treatment, the plating surface is detached and a fresh new surface is generated. By performing alkali treatment in this state, zinc and magnesium oxides or This is thought to be due to redeposition of hydroxide onto the plating surface.
また、まず機械的切削処理を軽圧下条件で行ってめっきの凹凸部の凸部を選択的に切削し、その後アルカリ処理を行うことで、アルミニウムの酸化物又は水酸化物の存在割合を相対的に上昇させることが可能である。これは、めっきの凸部表面はアルミニウムの含有率が高いために、かかる部分の新生面のアルカリ処理によりアルミニウムの溶出が多くなり、結果としてアルミニウムの酸化物又は水酸化物の存在割合が高くなるためと考えられる。 In addition, by first performing mechanical cutting treatment under light pressure conditions to selectively cut the convex portions of the uneven parts of the plating, and then performing alkali treatment, the proportion of aluminum oxides or hydroxides can be relatively reduced. It is possible to raise the This is because the surface of the convex parts of the plating has a high aluminum content, so the alkali treatment of the new surface of these areas increases the elution of aluminum, resulting in a high proportion of aluminum oxides or hydroxides. it is conceivable that.
この例に限らず、機械的切削処理、酸処理、アルカリ処理の順序や条件を変化させることで、亜鉛、マグネシウム及びアルミニウムの酸化物又は水酸化物の存在割合を種々変化させることが可能である。 Not limited to this example, by changing the order and conditions of mechanical cutting treatment, acid treatment, and alkali treatment, it is possible to vary the abundance ratio of zinc, magnesium, and aluminum oxides or hydroxides. .
(プレコートめっき鋼板について)
続いて、図3A~図4を参照しながら、以上説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたプレコートめっき鋼板について説明する。(About pre-painted plated steel sheets)
Next, a prepainted plated steel sheet using the plated
図3Aに模式的に示したように、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、基材として、先だって説明したようなプレコート鋼板用めっき鋼板10を用いたものである。かかるプレコートめっき鋼板20は、鋼板101と、鋼板101の片面上に位置するめっき層201と、めっき層201上に位置する化成処理皮膜203と、化成処理皮膜203上に位置する塗膜205と、を有している。また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20は、図3Bに模式的に示したように、鋼板101の両面に、めっき層201、化成処理皮膜203及び塗膜205が形成されていてもよい。
As schematically shown in FIG. 3A, the prepainted plated
ここで、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20における鋼板101は、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10における鋼板101と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Here, the
また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20におけるめっき層201について、後述する化成処理皮膜203の形成に伴って、めっき層201-化成処理皮膜203の界面近傍においては、各層に含まれる原子等の相互拡散等が生じうる。しかしながら、めっき層201の平均的な化学組成については、先だって説明したプレコート鋼板用めっき鋼板10におけるめっき層103と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Further, regarding the
また、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20のめっき層201が示す、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛の金属、酸化物及び水酸化物の状態と、その測定方法については、第1実施形態及び第2実施形態で示した通りである。
Furthermore, the states of the metals, oxides and hydroxides of magnesium, aluminum, and zinc shown in the
かかるめっき層201の上方には、化成処理皮膜203及び塗膜205が位置する。本実施形態に係る化成処理皮膜203の詳細な構成については、第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。また、本実施形態に係る塗膜205の詳細な構成については、第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、同様の効果を奏するものである。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
Above the
以上、図3A~図4を参照しながら、本実施形態に係るプレコートめっき鋼板20について、説明した。
The prepainted plated
(成形品について)
続いて、図5を参照しながら、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20を用いた成形品について説明する。(About molded products)
Next, with reference to FIG. 5, a molded product using the pre-coated plated
図5に一例を模式的に示したように、本実施形態に係る成形品30は、以上説明したようなプレコートめっき鋼板20に対して、深絞り加工、角筒プレス加工等の各種の加工を施すことで、所望の形状となるように成形されたものである。ここで、成形品30の詳細については、第1実施形態及び第2実施形態で説明した通りであるため、以下では詳細な説明は省略する。
As an example is schematically shown in FIG. 5, the molded
以上説明したように、本実施形態においても、本実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板を用いることで、絞り成形等の加工部分に塗膜浮き部や塗膜剥離が生じない、プレコートめっき鋼板及びプレコート鋼板からなる成形体を得ることができる。 As explained above, in this embodiment as well, by using the plated steel sheet for pre-painted steel sheet according to this embodiment, the pre-painted plated steel sheet and the plated steel sheet that do not cause coating film floating parts or coating film peeling in the processed parts such as drawing forming etc. A molded body made of a prepainted steel plate can be obtained.
以下、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき硬軟及び成形品について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品の一例にすぎず、本発明に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品が下記の例に限定されるものではない。 Hereinafter, the plated steel sheet for pre-coated steel plates, the hard and soft pre-coated plated products, and the molded products according to the present invention will be specifically explained while showing Examples and Comparative Examples. The examples shown below are only examples of the plated steel plate for pre-painted steel plate, the pre-painted plated steel plate and the molded product according to the present invention, and the plated steel plate for pre-painted steel plate, the pre-painted plated steel plate and the molded product according to the present invention are as follows: The examples are not limited.
≪第1試験例≫
以下に示す第1試験例は、上記第1実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品に関する試験例である。≪First test example≫
The first test example shown below is a test example regarding the plated steel sheet for pre-painted steel sheet, the pre-painted plated steel sheet, and the molded product according to the first embodiment.
(1.プレコート鋼板用めっき鋼板)
プレコート鋼板用めっき鋼板として、市販されている以下の5種類の亜鉛系めっき鋼板を用いた。以下の亜鉛系めっき鋼板のめっき層を、種々の酸溶液やアルカリ溶液を用いて処理時間を変えながら処理することで、めっき層表面(より詳細には、表面から10nmの深さ)におけるマグネシウム及びアルミニウムの酸化物及び水酸化物の割合を制御した。(1. Plated steel sheet for pre-painted steel sheet)
The following five types of commercially available zinc-based plated steel plates were used as plated steel plates for pre-coated steel plates. By treating the plating layer of the following zinc-based plated steel sheet with various acid solutions and alkaline solutions while changing the treatment time, magnesium and The proportions of aluminum oxide and hydroxide were controlled.
A1:Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si溶融亜鉛合金めっき鋼板(板厚0.60mm、めっき付着量40g/m2)
A2:Zn-6%Al-3%Mg溶融亜鉛合金めっき鋼板(板厚0.60mm、めっき付着量40g/m2)
A3:Zn-55%Al-2%Mg-1.6%Si溶融亜鉛合金めっき鋼板(板厚0.35mm、めっき付着量75g/m2)
A4:溶融亜鉛めっき鋼板(板厚0.60mm、めっき付着量40g/m2)
A5:Zn-55%Al-1.6%Si溶融亜鉛合金めっき鋼板(板厚0.35mm、めっき付着量75g/m2)A1: Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si hot-dip zinc alloy plated steel plate (plate thickness 0.60mm, coating weight 40g/m 2 )
A2: Zn-6%Al-3%Mg hot-dip galvanized alloy plated steel plate (plate thickness 0.60mm, coating weight 40g/m 2 )
A3: Zn-55%Al-2%Mg-1.6%Si hot-dip zinc alloy plated steel plate (plate thickness 0.35mm, coating weight 75g/m 2 )
A4: Hot-dip galvanized steel plate (thickness 0.60 mm, coating weight 40 g/m 2 )
A5: Zn-55%Al-1.6%Si hot-dip zinc alloy plated steel plate (plate thickness 0.35mm, coating weight 75g/m 2 )
(2.化成処理皮膜の成膜)
化成処理皮膜を成膜するための塗装用組成物として、以下を用いた。なお、各塗装用組成物中の各成分の添加量は、先だって説明した添加量の範囲内となるように調整した。(2. Formation of chemical conversion coating)
The following was used as a coating composition for forming a chemical conversion film. In addition, the amount of each component added in each coating composition was adjusted so that it was within the range of the amount added previously described.
S1:タンニン酸、シランカップリング剤、シリカ微粒子、ポリエステル樹脂からなる水系塗装用組成物
S2:シランカップリング剤、リン酸塩、アクリル樹脂からなる水系用塗装組成物
S3:シランカップリング剤、フッ化チタン酸、フッ化ジルコン酸、ウレタン樹脂からなる水系用塗装組成物S1: Water-based coating composition consisting of tannic acid, silane coupling agent, silica fine particles, and polyester resin S2: Water-based coating composition consisting of silane coupling agent, phosphate, and acrylic resin S3: Silane coupling agent, fluorine Water-based coating composition consisting of titanic acid fluoride, zirconate fluoride, and urethane resin
上記S1~S3の塗装用組成物を、所定の乾燥時付着量になるように上記プレコート鋼板用めっき鋼板にバーコートした後、熱風炉にて金属表面到達温度70℃で乾燥し、風乾した。 The coating compositions S1 to S3 were bar-coated on the plated steel sheet for pre-coated steel sheet so as to have a predetermined dry coating weight, and then dried in a hot air oven at a metal surface temperature of 70° C. and air-dried.
本試験例では、プライマー塗膜及びトップ塗膜からなる2層型の塗膜を主に作成するとともに、プライマー塗膜を有せずにトップ塗膜のみからなる単層型の塗膜も形成した。 In this test example, a two-layer type coating film consisting of a primer coating film and a top coating film was mainly created, and a single-layer type coating film consisting only of a top coating film without a primer coating film was also formed. .
(3-1.プライマー塗膜の成膜)
プライマー塗膜を製膜するための塗装用組成物として、以下を用いた。(3-1. Formation of primer coating film)
The following coating composition was used to form the primer coating.
P1:ポリエステル/メラミン樹脂硬化系組成物(日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製FLC641)
P2:ポリエステル/イソシアネート樹脂硬化系組成物(日本ペイント株式会社製FLC690)
P3:エポキシ/メラミン樹脂硬化系組成物P1: Polyester/melamine resin curing composition (FLC641 manufactured by Nippon Paint Industrial Coatings Co., Ltd.)
P2: Polyester/isocyanate resin curing composition (FLC690 manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.)
P3: Epoxy/melamine resin curing composition
上記P1~P3を、所定の乾燥時膜厚(1~12μm)になるように、上記の化成処理を施したプレコート鋼板用めっき鋼板にバーコートした後、熱風炉にて金属表面到達温度215℃で乾燥した。 After bar-coating the above P1 to P3 on the plated steel sheet for pre-coated steel sheet which has been subjected to the above chemical conversion treatment so as to have a predetermined dry film thickness (1 to 12 μm), the metal surface reached a temperature of 215°C in a hot air oven. It was dried.
(3-2.トップ塗膜の成膜)
トップ塗膜を成膜するための塗装用組成物として、以下を用いた。(3-2. Formation of top coating film)
The following coating composition was used to form the top coating film.
T1:高分子ポリエステル/メラミン樹脂硬化系組成物(日本ペイント株式会社製FLC7000)
T2:ポリエステル/メラミン樹脂硬化系組成物(日本ペイント株式会社製FLC100HQ)T1: High molecular polyester/melamine resin curing composition (FLC7000 manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.)
T2: Polyester/melamine resin curing composition (FLC100HQ manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.)
上記T1又はT2を、所定の乾燥時膜厚(4~30μm)になるように、上記プライマー塗膜を形成したプレコート鋼板用めっき鋼板にバーコートした後、熱風炉にて金属表面到達温度230℃で乾燥した。 The above T1 or T2 is bar coated on the plated steel plate for pre-coated steel plate on which the above primer coating has been formed so as to have a predetermined dry film thickness (4 to 30 μm), and then heated in a hot air oven to achieve a metal surface temperature of 230°C. It was dried.
(4.マグネシウム、アルミニウムの金属に対する酸化物分及び水酸化物分の割合)
化成処理前のプレコート鋼板用めっき鋼板表面及び塗膜形成後のプレコート鋼板用めっき鋼板界面を、X線光電子分光法(XPS)により観察し、表面や界面から10nmスパッタエッチングした位置でのマグネシウム(Mg KLLによる295~325cm-1の領域)及びアルミニウム(Al 2pによる68~84cm-1の領域)の酸化物分と水酸化物分のピーク強度の総和と、金属分のピーク強度の比から、割合を算出した。(4. Ratio of oxides and hydroxides to metals of magnesium and aluminum)
The surface of the plated steel plate for pre-coated steel sheets before chemical conversion treatment and the interface of the plated steel plate for pre-coated steel plates after coating film formation were observed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and magnesium (Mg From the ratio of the sum of peak intensities of oxide and hydroxide components of 295 to 325 cm -1 region by KLL) and aluminum (68 to 84 cm -1 region by Al 2p) and the peak intensity of metal component, the ratio is calculated. was calculated.
ここで、XPSの測定条件、及び、深さプロファイル測定におけるスパッタレートは、先だって示したように設定した。 Here, the measurement conditions of XPS and the sputtering rate in depth profile measurement were set as shown above.
なお、化成処理皮膜とめっき層との界面位置は、X線光電子分光法によるプレコートめっき鋼板の深さ方向のシリコンの深さプロファイルに着目し、深さ方向に対して、シリコンの強度が半減する位置を特定し、化成処理皮膜とめっき層との界面とした。 The interface position between the chemical conversion film and the plating layer was determined by focusing on the depth profile of silicon in the depth direction of the pre-coated steel sheet using X-ray photoelectron spectroscopy, and found that the strength of silicon is halved in the depth direction. The location was determined to be the interface between the chemical conversion coating and the plating layer.
(5.性能評価)
上記の方法で作製したプレコート亜鉛めっき鋼板を用い、円筒カップ絞り成形を行い、プレコート鋼板用めっき鋼板の厚みが成形前と比較して、5%以上増加している部分の化成処理皮膜とプライマー塗膜の界面、又は、化成処理皮膜とめっき層との界面剥離に対して、SAICAS法で切削して、剥離強度及び界面剥離形態を測定した。SAICAS法に用いた装置は、ダイプラ・ウィンテス社製DN-GS型である。(5. Performance evaluation)
Using the pre-coated galvanized steel sheet produced by the above method, cylindrical cup drawing forming was performed, and the chemical conversion coating and primer coating were applied to the areas where the thickness of the plated steel sheet for pre-coated steel sheet increased by 5% or more compared to before forming. The interface of the film or the interface between the chemical conversion film and the plating layer was cut using the SAICAS method, and the peel strength and interfacial peel form were measured. The apparatus used in the SAICAS method is a DN-GS model manufactured by Daipra Wintes.
なお、円筒カップ絞り成形は、以下のようにして実施した。
上記のようにして得られたプレコートめっき鋼板を、測定対象面が外側になるように絞り比2.0で円筒カップ絞り成型を行い、その円筒胴部の鋼板端部近傍を金切り鋏等で十分な大きさ(概ね20×20mm以上)に切り出した後、鋼板矯正器(レベラー)により鋼板を平滑化した。得られた鋼板片の中で厚みが成形前と比較して5%以上増加している部分を、先だって説明した方法により特定し、特定した部分の塗膜の剥離強度及び剥離形態を、SAICAS法で切削して測定した。なお、切削方向は、絞り成型後の鋼板端線に平行な方向とした。Note that the cylindrical cup drawing molding was carried out as follows.
The pre-coated plated steel plate obtained as described above is drawn into a cylindrical cup at a drawing ratio of 2.0 so that the surface to be measured is on the outside, and the vicinity of the end of the steel plate of the cylindrical body is cut with metal scissors or the like. After cutting out the steel plate to a sufficient size (approximately 20×20 mm or more), the steel plate was smoothed using a steel plate straightener (leveler). Among the obtained steel plate pieces, the parts where the thickness has increased by 5% or more compared to before forming were identified by the method explained earlier, and the peel strength and peeling form of the coating film in the identified parts were measured using the SAICAS method. It was cut and measured. Note that the cutting direction was parallel to the edge line of the steel plate after drawing and forming.
<剥離強度>
SAICASによる切削条件は以下のとおりである。
ダイヤモンド刃(0.3mm幅)を用い、水平速度1μm/秒、垂直速度0.1μm/秒の定速度モードにて斜め切削実施後、界面付近で水平移動のみに切り替えて200μmの長さで切削し、その水平移動時の平均剥離強度を測定した。水平移動に切り替える深さ位置については、予備実験により界面位置(めっき層を切削しないぎりぎりの位置)を特定しておくことにより設定した。切削刀の水平移動中にめっきの凹凸によりめっき表面を切削した場合は、剥離強度が瞬間的に異常上昇するため判別が可能である。このような場合は異常値として除外して、平均剥離強度を算出した。測定回数は、いずれもn=3とし、平均剥離強度の3つの値の平均値を剥離強度とした。<Peel strength>
The cutting conditions according to SAICAS are as follows.
Using a diamond blade (0.3 mm width), perform diagonal cutting in constant speed mode with a horizontal speed of 1 μm/s and a vertical speed of 0.1 μm/s, then switch to only horizontal movement near the interface and cut to a length of 200 μm. Then, the average peel strength during horizontal movement was measured. The depth position at which to switch to horizontal movement was determined by identifying the interface position (the last possible position without cutting the plating layer) through preliminary experiments. If the plating surface is cut due to the unevenness of the plating while the cutting knife is moving horizontally, this can be determined because the peel strength momentarily increases abnormally. Such cases were excluded as abnormal values and the average peel strength was calculated. The number of measurements was n=3 in each case, and the average value of the three values of average peel strength was taken as the peel strength.
<界面剥離形態>
SAICASの水平切削範囲(300×200μm)の光学顕微鏡写真を撮影し、同範囲内のプライマー凝集破壊、界面剥離、及び、めっき凝集破壊の部位を、前述の判断基準により特定し、それらの面積を透明な方眼紙を用いて計測した。そして、SAICASの水平切削範囲から、めっきの凝集破壊を除外した面積に対する界面剥離面積の比率を算出した。<Interfacial peeling form>
An optical microscope photograph of the SAICAS horizontal cutting range (300 x 200 μm) was taken, and the areas of primer cohesive failure, interfacial peeling, and plating cohesive failure within the same area were identified using the criteria described above, and their areas were calculated. Measurements were made using transparent graph paper. Then, from the horizontal cutting range of SAICAS, the ratio of the interfacial peeling area to the area excluding cohesive failure of the plating was calculated.
<成形品のめっき層中のアルミニウム、マグネシウム含有量>
上記のようにして得られた成形品のめっき層について、アルミニウム及びマグネシウムの含有量を、XPS(アルバック・ファイ社製Quantum2000型)により測定した。<Aluminum and magnesium content in the plating layer of the molded product>
The aluminum and magnesium contents of the plating layer of the molded product obtained as described above were measured by XPS (Quantum 2000 model manufactured by ULVAC-PHI).
<室外機天板加工部の塗膜異常>
また、得られたプレコートめっき鋼板を、別途、エアコン室外機の天板用金型で実プレス加工し、コーナー部について、塗膜剥離の有無、及び、塗膜浮きの状況を確認した。<Paint film abnormality on the outdoor unit top plate processing area>
In addition, the obtained pre-coated plated steel sheet was separately actually pressed using a mold for the top plate of an outdoor air conditioner unit, and the presence or absence of paint film peeling and the state of paint film lifting were confirmed at the corners.
評価は、天板コーナーの加工部の圧縮加工部を4か所ルーペで観察し、塗膜剥離の有無を確認するとともに、塗膜浮きの状況について以下の評点で4か所の平均値から評価した
。なお、以下の評点は、一つのコーナーあたりの評点である。For evaluation, the compressed part of the processed part of the top plate corner is observed with a magnifying glass at 4 locations to confirm the presence or absence of paint film peeling, and the situation of paint film lifting is evaluated based on the average value of the 4 locations using the following ratings. did. Note that the following scores are for each corner.
5:塗膜浮き部 無し
4:塗膜浮き部 数個
3:塗膜浮き部 10個以上
2:塗膜浮き部 20個以上
1:塗膜浮き部 20個以上、かつ、塗膜浮き部の連結による剥離有5: No floating parts of the paint film 4: Several floating parts of the paint film 3: 10 or more raised parts of the paint film 2: 20 or more raised parts of the paint film 1: 20 or more raised parts of the paint film, and Peeling due to connection
得られた結果を、以下の表1にまとめて示した。 The obtained results are summarized in Table 1 below.
実施例はいずれも成形前のめっき板表面及び塗装後めっき鋼板界面のマグネシウムやアルミニウムの金属分に対する酸化物分及び水酸化物分の割合、並びに、成形品の圧縮部のSAICASによる剥離強度及び剥離形態が基準を満たしているため、エアコン室外機の天板の実加工においても塗膜浮きや塗膜剥離の発生は見られなかった。 In all examples, the ratio of oxide and hydroxide to the metal content of magnesium and aluminum on the surface of the plated plate before forming and the interface of the plated steel plate after painting, as well as the peel strength and peeling measured by SAICAS of the compressed part of the molded product. Since the shape met the standards, no lifting or peeling of the paint film was observed during actual processing of the top plate of the outdoor unit of the air conditioner.
一方、比較例は、いずれも成形前のめっき板表面及び塗装後めっき鋼板界面のマグネシウムやアルミニウムの金属分に対する酸化物分及び水酸化物分の割合、並びに、成型品の圧縮部のSAICASによる剥離強度及び剥離形態が基準を満たしていないため、エアコン室外機の天板の実加工で塗膜浮きや塗膜剥離の発生が見られた。 On the other hand, the comparative examples are all about the ratio of oxide and hydroxide to the metal content of magnesium and aluminum on the surface of the plated plate before forming and the interface of the plated steel plate after painting, and the peeling by SAICAS of the compressed part of the molded product. Because the strength and form of peeling did not meet the standards, lifting and peeling of the paint film was observed during actual processing of the top plate of the outdoor air conditioner unit.
≪第2試験例≫
以下に示す第2試験例は、上記第2実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品に関する試験例である。≪Second test example≫
The second test example shown below is a test example regarding the plated steel plate for pre-painted steel plate, the pre-painted plated steel plate, and the molded product according to the second embodiment.
(1.プレコート鋼板用めっき鋼板)
上記第1試験例と同様にして、プレコート鋼板用めっき鋼板を準備した。(1. Plated steel sheet for pre-painted steel sheet)
A plated steel plate for pre-painted steel plate was prepared in the same manner as in the first test example.
(2.化成処理皮膜の成膜)
得られたプレコート鋼板用めっき鋼板に対して、上記第1試験例と同様にして、化成処理皮膜を形成した。(2. Formation of chemical conversion coating)
A chemical conversion coating was formed on the obtained plated steel sheet for pre-coated steel sheet in the same manner as in the first test example.
本試験例においても、プライマー塗膜及びトップ塗膜からなる2層型の塗膜を主に作成するとともに、プライマー塗膜を有せずにトップ塗膜のみからなる単層型の塗膜も形成した。 In this test example, a two-layer coating consisting of a primer coating and a top coating was mainly created, and a single-layer coating consisting of only a top coating without a primer coating was also formed. did.
(3-1.プライマー塗膜の成膜)
上記第1試験例と同様にして、プライマー塗膜を成膜した。(3-1. Formation of primer coating film)
A primer coating film was formed in the same manner as in the first test example above.
(3-2.トップ塗膜の成膜)
上記第1試験例と同様にして、トップ塗膜を成膜した。(3-2. Formation of top coating film)
A top coating film was formed in the same manner as in the first test example above.
(4.亜鉛の金属に対する酸化物分及び水酸化物分の割合)
化成処理前のプレコート鋼板用めっき鋼板表面及び塗膜形成後のプレコート鋼板用めっき鋼板界面を、X線光電子分光法(XPS)により観察し、表面や界面から10nmスパッタエッチングした位置での亜鉛(Zn 2pによる480~515cm-1の領域)の酸化物分と水酸化物分のピーク強度の総和と、金属分のピーク強度の比から、割合を算出した。(4. Ratio of oxide and hydroxide to metal of zinc)
The surface of the plated steel plate for pre-coated steel sheets before chemical conversion treatment and the interface of the plated steel plate for pre-coated steel plates after coating film formation were observed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and zinc (Zn The ratio was calculated from the ratio of the sum of the peak intensities of the oxide and hydroxide components (in the region of 480 to 515 cm -1 according to 2p) and the peak intensity of the metal component.
ここで、XPSの測定条件、及び、深さプロファイル測定におけるスパッタレートは、先だって示したように設定した。 Here, the measurement conditions of XPS and the sputtering rate in depth profile measurement were set as shown above.
なお、化成処理皮膜とめっき層との界面位置は、X線光電子分光法によるプレコートめっき鋼板の深さ方向のシリコンの深さプロファイルに着目し、深さ方向に対して、シリコンの強度が半減する位置を特定し、化成処理皮膜とめっき層との界面とした。 The interface position between the chemical conversion film and the plating layer was determined by focusing on the depth profile of silicon in the depth direction of the pre-coated steel sheet using X-ray photoelectron spectroscopy, and found that the strength of silicon is halved in the depth direction. The location was determined to be the interface between the chemical conversion coating and the plating layer.
(5.性能評価)
上記第1試験例と同様にして、性能評価を実施した。評価方法及び評価基準は、第1試験例と同様である。(5. Performance evaluation)
Performance evaluation was performed in the same manner as in the first test example above. The evaluation method and evaluation criteria are the same as in the first test example.
得られた結果を、以下の表2にまとめて示した。 The obtained results are summarized in Table 2 below.
実施例は、いずれも成形前のめっき板表面及び塗装後めっき鋼板界面の亜鉛の金属分に対する酸化物分及び水酸化物分の割合、並びに、成形品の圧縮部のSAICASによる剥離強度及び剥離形態が基準を満たしているため、エアコン室外機の天板の実加工においても塗膜浮きや塗膜剥離の発生は見られなかった。 The examples are all about the ratio of oxide and hydroxide to the metal content of zinc on the surface of the plated plate before forming and the interface of the plated steel plate after painting, as well as the peel strength and peeling form by SAICAS of the compressed part of the molded product. Since this meets the standards, no lifting or peeling of the paint film was observed during actual processing of the top plate of the outdoor air conditioner unit.
一方、比較例は、いずれも成形前のめっき板表面及び塗装後めっき鋼板界面の亜鉛の金属分に対する酸化物分及び水酸化物分の割合、並びに、成型品の圧縮部のSAICASによる剥離強度及び剥離形態が基準を満たしていないため、エアコン室外機の天板の実加工で塗膜浮きや塗膜剥離の発生が見られた。 On the other hand, in the comparative examples, the ratio of oxide and hydroxide to the metal content of zinc on the surface of the plated plate before forming and the interface of the plated steel plate after painting, as well as the peel strength and peel strength measured by SAICAS of the compressed part of the molded product. Because the form of peeling did not meet the standards, lifting and peeling of the paint film was observed during actual processing of the top plate of the outdoor unit of the air conditioner.
≪第3試験例≫
以下に示す第3試験例は、上記第3実施形態に係るプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品に関する試験例である。≪Third test example≫
The third test example shown below is a test example regarding the plated steel sheet for pre-painted steel sheet, the pre-painted plated steel sheet, and the molded product according to the third embodiment.
上記第1試験例及び第2試験例と同様にして、プレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品を準備した。得られたプレコート鋼板用めっき鋼板、プレコートめっき鋼板及び成形品について、第1試験例及び第2試験例に示した測定方法及び評価方法に従って、同様に評価を行った。 A plated steel plate for a pre-painted steel plate, a pre-painted plated steel plate, and a molded product were prepared in the same manner as in the first test example and the second test example. The obtained plated steel sheets for pre-painted steel sheets, pre-painted plated steel sheets, and molded products were evaluated in the same manner according to the measurement method and evaluation method shown in the first test example and the second test example.
得られた結果を、以下の表3にまとめて示した。 The obtained results are summarized in Table 3 below.
いずれも成形前のめっき板表面及び塗装後めっき鋼板界面の亜鉛の金属分に対する酸化物分及び水酸化物分の割合、並びに、成形品の圧縮部のSAICASによる剥離強度及び剥離形態が基準を満たしているため、エアコン室外機の天板の実加工においても塗膜浮きや塗膜剥離の発生は見られなかった。 In both cases, the ratio of oxides and hydroxides to the metal content of zinc on the surface of the plated plate before forming and the interface of the plated steel plate after painting, as well as the peel strength and form of peeling determined by SAICAS of the compressed part of the molded product, met the standards. As a result, no lifting or peeling of the paint film was observed during actual processing of the top plate of the outdoor air conditioner unit.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea stated in the claims. It is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
10 プレコート鋼板用めっき鋼板
20 プレコートめっき鋼板
30 成形品
101 鋼板
103,201 めっき層
203 化成処理皮膜
205 塗膜
10 Plated steel plate for
Claims (9)
前記鋼板の片面又は両面に位置し、アルミニウムを0.5質量%以上60.0質量%以下、マグネシウムを0.5質量%以上15.0質量%以下含有し、残部が亜鉛及び不純物からなるめっき層と、
を有しており、
前記めっき層の表面から10nmの深さにおいて、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して2.0以上であるか、又は、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、プレコート鋼板用めっき鋼板。 steel plate and
Plating located on one or both sides of the steel plate, containing 0.5% by mass or more and 60.0% by mass or less of aluminum, 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less of magnesium, and the remainder consisting of zinc and impurities. layer and
It has
At a depth of 10 nm from the surface of the plating layer, the ratio of magnesium oxide and hydroxide to the ratio of metal magnesium is 2.0 or more, or A plated steel sheet for pre-coated steel sheet, wherein the ratio is 7.0 or more to the ratio of metal zinc.
前記鋼板の片面又は両面に位置し、アルミニウムを0.5質量%以上60.0質量%以下、マグネシウムを0.5質量%以上15.0質量%以下含有し、残部が亜鉛及び不純物からなるめっき層と、
前記めっき層上に位置する化成処理皮膜と、
前記化成処理皮膜上に位置する塗膜と、
を有しており、
前記化成処理皮膜と前記めっき層との界面から前記めっき層の内方に向かって10nmの深さにおいて、マグネシウムの酸化物及び水酸化物の割合が、金属マグネシウムの割合に対して、0.30以下であるか、又は、亜鉛の酸化物及び水酸化物の割合が、金属亜鉛の割合に対して7.0以上である、プレコートめっき鋼板。 steel plate and
Plating located on one or both sides of the steel plate, containing 0.5% by mass or more and 60.0% by mass or less of aluminum, 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less of magnesium, and the remainder consisting of zinc and impurities. layer and
a chemical conversion coating located on the plating layer;
a coating film located on the chemical conversion coating;
It has
At a depth of 10 nm from the interface between the chemical conversion film and the plating layer toward the inside of the plating layer, the ratio of magnesium oxide and hydroxide is 0.30 to the ratio of metallic magnesium. or the ratio of zinc oxide and hydroxide to the ratio of metallic zinc is 7.0 or more.
前記成形品におけるめっき鋼板の厚みが非成形加工部分と比較して5%以上増加している部分において、前記化成処理皮膜と前記塗膜との界面を、SAICAS法で切削して測定した剥離強度が、平均1.00kN/m以上であり、かつ、切削面積の20%以下が界面剥離形態であり、残部の切削面積が前記塗膜内の凝集破壊形態である、成形品。 A molded article made of the prepainted plated steel sheet according to any one of claims 5 to 7,
Peel strength measured by cutting the interface between the chemical conversion treatment film and the coating film using the SAICAS method in a part where the thickness of the plated steel sheet in the molded product is increased by 5% or more compared to the non-forming processed part. is 1.00 kN/m or more on average, and 20% or less of the cut area is in the form of interfacial peeling, and the remaining cut area is in the form of cohesive failure within the coating film.
The molded product according to claim 8, wherein the plating layer in the molded product contains 5% or more and 15% or less of aluminum and 2% or more and 4% or less of magnesium.
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