JPH01142100A - 金属の表面処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の技術分野） 本発明は、亜鉛又は亜鉛合金メッキ率材を特殊処理して
耐食性に優れたメッキ層とし、これに塗装することにな
り、耐食性に優れた塗装品を容易に安定して作ることが
できる金属の表面処理法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 亜鉛又は亜鉛を主体とする合金メッキ鋼材は、素地鋼に
対する電気化学的保護作用を持ち、圧延性、成型加工性
も良いため広く使用されている。

しかし亜鉛は保存中に白錆が発受しやすいため、通常は
亜鉛メッキ表面にクロメート皮膜又はリン酸塩皮膜を薄
く形成して一時的防錆している。

一時防錆した亜鉛又は亜鉛を主体とする合金メッキ鋼材
を通常の脱脂、水洗して清淨にし、化成皮膜の形成を促
進させるための表面調整剤水溶液で処理して極めて薄い
チタンコロイド皮膜を形成した後、化成処理液で処理し
て皮膜を形成し、水洗後のカチオン電着塗装し、これを
加熱架橋した塗装品は予期に反して、耐食性、密着性が
良くなく、 特にブリスターの発生が激しく好ましくないだけでなく
、塗膜肌、化成皮膜肌も美しくないという問題が生じた
。

これは一時防錆皮膜が、前記塗装前処理工程中に完全に
溶解してしまうか、又は完全に残存しないで、一部溶解
したり、一部剥離して、亜鉛メッキ層が露出し、これが
一部溶解して化成皮膜肌が汚なくなり塗膜肌が汚なくな
るものと思われる。

そこで一時防錆皮膜を設けず、オイルで被覆して、なる
べく速く前記工程により化成皮膜を形成する方法も行な
われている。

しかし、いずれの方法を採用しても、耐食性、密着性の
問題は全く解決されていない。

これは、前記前処理工程中に亜鉛又は亜鉛を主体とする
合金メッキ層はその上層部の一部が脱脂後溶解されるに
過ぎない。これにカチオン電着塗装すると、電着時に、
メッキ層境界付近がＰＨ１３程度のアルカリ性となり、
アルカリに弱い亜鉛が溶解して塩になると共に、カチオ
ン電着塗料が電着されて塗膜を形成し、これを加熱架橋
することになる。即ち、溶解せずに残存した亜鉛を主体
とするメッキ層と塗膜の間には亜鉛よりも更にアルカリ
に弱い塩も介在することになり、塗装品の耐食性が良く
ならないものと考えられる。

この対策として、マイルドな弱いアルカリ性脱脂剤を使
用して、一時防錆皮膜が溶解したり、剥離しないように
して脱脂だけを行う方法も試みたが、却って塗装品の耐
食性が悪くなってしまった。

又亜鉛又は亜鉛を主体とする合金メッキ層の上に、鉄又
は鉄を６０％以上含有する鉄−亜鉛系合金をメッキする
複層メッキ鋼材が開発され、特公昭５８−１５５５４に
より公知である。

確かにこの方法は塗装品の耐食性が改善されたが、研究
を重ねているうちに、バラつきが大きく、却って耐食性
が悪くなることも暫々あった。

これはメッキ層中に鉄含有量が増えると、メッキの上層
中に合金になりにくい鉄が混在するためと考え、この欠
点を解決するため、前記メッキ鋼材を通常の脱脂、水洗
、表面調整後、デイップ型リン酸亜鉛系化成処理液で処
理して、フリーの鉄を有するメッキ鋼材の上層部を溶解
すると共に皮膜を形成する時にフォスフォヒライトに転
換する方法が開発され特開昭５８−５２４８５により公
知である。

確かにこの方法は良い方法であるが、前記のようにメッ
キは複層であり、しかもメッキの最上層に鉄６０％以上
の亜鉛合金を使用する極めて特殊の条件を満足しなけれ
ばならず汎用性が小さく、圧延加工性も劣る傾向がある
。

しかしながら、需要者例の要求は益々厳しさを増し、こ
の程度では満足されず、更に汎用性の大きい優れた耐食
性を備えた塗装品の出現を望んだり、工程を更に少なく
することを望んでいるのが実情である。

（問題を解決するための手段） 本発明は前記のような問題点を解決するために研究して
創案されたもので、その目的とするところは、亜鉛又は
亜鉛合金メッキ鋼材のメッキ中の亜鉛含有量を任意に選
択することができ、又合金の場合も、亜鉛以外の金属と
して鉄のみに限定するのでなく、耐アルカリ性又は耐酸
性に優れていて合金にすることができる金属、たとえば
、ニッケル、マンガン等も任意に使用することができ、
しかも耐食性に優れた塗装品を容易に安定してつくるこ
とができる方法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は発想を転換し、亜
鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材をアルカリ又は酸水溶液で、
意識的に耐食性に優れたメッキ層になるまで、メッキ上
層部を溶解除去し、水洗後電着塗装し、加熱架橋を行な
うようにしたものである。

これは鋼材に亜鉛又は亜鉛合金メッキすると、その製法
に関係なく、素鋼材面に近い部分のメッキ層は耐食性、
即ち耐アルカリ性又は耐酸性の大きい鉄が主体になった
ち密な合金になり、遠い部分、即ちメッキ表面部分は耐
食性の小さい亜鉛が主体になった脆弱な合金になるとい
う性質がある。

この性質を利用して、アルカリ又は酸水溶液で処理して
、亜鉛が主となる合金部分を溶解除去し、水洗するため
、未溶解の残存メッキ部は鉄が主体になったち密な合金
となり、それと共に残存メッキ層の表面はクサビ効果が
大きい微細な凹凸が増加する。

これにカチオン電着塗装するために、電着時にメッキ層
が溶解する問題が著しく改善され、メッキ面と塗膜の密
着性は極めて大になり、耐食性も著しく優れた塗装品と
なる。

免亜鉛よりも耐食性に優れたニッケル、鉄、マンガン等
の重金属がメッキ層中により多く含有されており合金に
なっていれば、それだけメッキ上層部の溶解除去が少な
くてすみ、クサビ効果も大になり、本効果が更に大にな
る。

又亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材を熱処理すると、素鋼材
の鉄がメッキ中に侵入して鉄含有量の大きい合金メッキ
になり、又メッキ中のニッケル、マンガン、鉄等も更に
上部まで合金化が完全になり、本効果が更に大になる。

本発明においては維亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材をアル
カリ又は酸水溶液で処理して、耐食性に優れたメッキの
層になるまで、メッキ上層部を溶解除去し、所望のメッ
キ層を残存させるため、メッキ層中の亜鉛含有量を任意
に選択することができる。即ち、塗装品の耐食性を大に
するのに、必しも従来のようにメッキ上層中の亜鉛量を
少なくする必要がない。

本発明を更に詳述する。

亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材をつくる方法としては、電
気メッキ法、溶解メッキ法が一般的である。又前記複層
メッキ法で作ったものも含まれる。

アルカリ水溶液を使用する時は、そのＰＨは本発明の目
的を達成できる範囲で任意であるが、大体ＰＨは９〜１
３．５が適当であり、あまり小さくなると溶解除去が難
しくなり、あまり大きくなると、溶解除去が速くなりす
ぎて調節が難しくなる。アルカリとしてはアルカリ金属
イオンでアルカリ性にした水溶液が普通である。

アルカリ水溶液を使用すると、脱脂も同時に行なわれる
ため、工程が著しく省略され極めて生産性が大になるが
、水洗は十分に行う必要がある。

これに界面活性剤を併用すると、脱脂、水洗がより容易
になり好ましい。

酸水溶液を使用する時は、そのＰＨは本発明の目的を達
成できる範囲で任意であるが、大体ＰＨは１．５〜５．
５が適当であり、あまり小さくなると溶解除去が速くな
りすぎて調節が難しくなる。

あまり大きくなると溶解除去が難しくなって好ましくな
い。

酸としては任意であるが、溶解除去後の錆の発生又は溶
解析出層のち密さ等を考慮すると、リン酸が特に好まし
い。

これはリン酸が亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材を耐食性の
大きいメッキ層になるまで、メッキ上層部で溶解除去す
ると共に、耐食性の大きいフオスフォヒライト、β−ホ
ペイト等の皮膜が生成されて残存して効果を大にするた
めである。

このために、亜硝酸イオン等の化成促進剤イオンを併用
することは良い方法である。

酸水溶液の場合は、アルカリ水溶液に比し、脱脂性が弱
い場合があるため、予備脱脂してから使用するのがより
好ましい。酸水溶液と合う界面活性剤を使用することも
良い方法である。

リン酸水溶液を使用する場合は、前記ＰＨが維持される
範囲において、ニッケルイオン、マンガンイオン、亜鉛
イオン等の重金属イオンヒリン酸イオンと亜硝酸イオン
等の化合促進剤イオンを加えて、本発明を実施すると残
存メッキ層が補強され、本効果が更に大になる。

この時の成分は、亜鉛イオン　０．０５〜１ｇ／ｅとマ
ンガンイオン　０．０５〜３ｇ／ｅ　および／または　
ニッケルイオン　０．０５〜３ｇ／ｅ　亜硝酸イオン　
０．００５〜１ｇ／ｅが一般的である。

アルカリ又は酸水溶液による処理に任意であるが、浸漬
法、スプレー法が一般的である。

処理温度は大体１０〜７０℃が一般的であり、あまり低
いと溶解除去が難しくなり、あまり高くなると溶解除去
が速くなり調節が難しくなる。

前記アルカリ又は酸水溶液によるメッキ層の溶解度合は
、ＰＨ、濃度、組成、処理温度、処理時間等の調整によ
り自由にコントロールできる。

亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼板を熱処理してメッキ層の耐
食性を大にする場合は通常これを切断、成型加工するの
が普通であるが、成型加工が難しくなる恐れが生ずる時
は、予め熱処理しないで、切断、成型加工等した後熱処
理すると、この問題が改善される。

亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材が片面メッキの場合又は鋼
材が厚い場合は、本発明を実施した後、通常の表面調整
剤水性液で処理した後耐食性に優れた皮膜を形成する化
成処理液で処理して皮膜を形成し、次いで水洗後塗装す
ると、鋼材すべてが皮膜形成され耐食性に優れた塗装品
になり好ましい。勿論、両面又は全面に亜鉛又は亜鉛合
金メッキされた鋼材にも適用することができることは当
然である。

化成処理液は亜鉛イオンとマンガンイオン及び／又はニ
ッケルイオン等の耐食性重金属イオン、化成促進剤、た
とえば、亜硝酸イオン、リン酸イオン等から構成される
もので、鋼材又は耐食性メッキ層に耐食性皮膜を形成す
るものが適当である。

水洗工程、塗膜工程、加熱架橋工程の各条件は特に限定
がなく、熱法に従って実施すれば良いが、塗装工程は一
般に電着塗装、特にカチオン電着塗装法が好ましい。

実施例１ 片面９０ｇ／ｍ２にメッキした溶融亜鉛メッキ鋼板ペン
タイト　Ｂ（日新製鋼社）を０．０５％、ノニオン界面
活性剤を加えたＰＨ約１２．５の水酸化ソーダ水溶液で
撹拌浸漬して、片面８０ｇ／ｍ２のメッキ上層部を溶解
除去した。その後撹拌浸漬を行ったが、その後の溶解は
殆どなくなった。

次いでこれを十分に水洗して清淨にし、カチオン電着塗
装して２５ミクロンの塗膜を形成し、１８０℃で２０分
加熱架橋し、これを塗装品Ａとする。

比較のため、片面０．５ｇ／ｍ２のメッキ上層部を溶解
除去したほかは塗装品Ａと同じ条件で塗装品Ａ′を得た
。

実施例２ 片面９０ｇ／ｍ２メッキしたペンタイト、Ｂを脱脂、水
洗して清淨した後、亜鉛イオン　０．３ｇ／ｅ　マンガ
ンイオン　０．５ｇ／ｅ　ニッケルイオン　０．４ｇ／
ｅ　亜硝酸イオン　０．２ｇ／ｅ　弗素イオン０．３ｇ
／ｅにリン酸を加えてＰＨ約３にしたリン酸水溶液（３
５℃）に撹拌浸漬して、片面８０ｇ／ｍ２のメッキ上層
部を溶解除去した。その後撹拌浸漬を行ったが、その後
の溶解は殆どなくなった。

次いで、これを十分に水洗して清淨にし、カチオン電着
塗装して２５ミクロンの塗膜を形成し、１８０℃で２０
分加熱架橋し、これを塗装品Ｂとする。

比較のため、片面１／ｇｍ２のメッキ上層部を溶解除去
したほかは塗装品Ｂと同じ条件で塗装品Ｂ′を得た。

テスト方法 （１）耐水密着性テスト 塗装品を５０℃の温水中に１０日間浸漬後、ゴバン目テ
ストした。

セロテープで剥離したときの、剥離しない目の数／全マ
ス目数 （２）塩水噴霧テスト 常法により５００時間行った後、テープ剥テストを行い
、片側剥離幅をｍｍで示した。

同時にブリスターを調べた。

結果は５段階で示し、◎，○，△，×，××の順に悪く
なる。◎は最優、××は最悪。

テスト結果 Ａ　Ａ′　Ｂ　Ｂ′ 耐水密着性　９９／１００　０／１００　１００塩水噴
霧　１．２　７　１　７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材をアルカリ又は酸水溶液
   で処理して、耐食性に優れたメッキ層になるまで、メッ
   キ上層部を溶解除去することを特徴とする金属の表面処
   理法。