JPH01149990A - 加工性と塗装性に優れた表面処理鋼板 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、りん酸塩処理性やカチオン電着塗装性などの
塗装性と加工性に優れた表面処理鋼板であって、特に自
動車車体に好適な表面処理鋼板に関するものである。

〈従来技術およびその問題点〉 従来、北米、カナダなどのいわゆる塩害地帯における自
動車車体の腐食防止を目的に、種々の表面処理鋼板が使
用されている。

自動車車体用表面処理鋼板に要求される諸性能は、りん
酸塩処理性、塗装性、塗装後耐食性、裸耐食性、溶接性
、加工性、表面性状など多岐にわたっている。　しかし
、従来の表面処理鋼板は一長一短があり、これらのもの
の短所の解消や各種の新しい表面処理が研究され、開発
されている。

特に、Ｚｎめっき、Ｚｎ系合金めっき鋼板は優れた犠牲
防食作用を有しているため、自動車車体の内面の穴あき
防止用に大量に使用されているが、りん酸塩処理性、カ
チオン型電着塗装性およびプレス加工性が必ずしも十分
とはいえず、これらの特性を改良することが望まれてい
る。

ことに近年、自動車車体の外面の外面錆防止対策が進め
られており、そのため、上述したりん酸塩処理性、カチ
オン型電着塗装性およびプレス加工性などの向上が特に
重要となる。

また、自動車車体の外面に冷延鋼板や表面処理鋼板の非
めっき面が使用される場合にも、上述したりん酸塩処理
性、カチオン型電着塗装性およびプレス加工性などはよ
り良い性能のものが望ましい。

冷延鋼板や表面処理鋼板の非めっき面においても、処理
条件やプレス金型如何によってはりん酸塩処理性やプレ
ス加工性に不良が発生する場合もあり、このような冷延
鋼板や表面処理鋼板の非めっき面にめっきなどの表面処
理を施すことによって性能の向上、および安定化を図る
ことができれば、大きなメリットが得られる。

Ｚｎ系めっき鋼板の欠点であるカチオン型電着塗装性や
耐水２次密着性を改良させる方法としては、Ｚｎ系めっ
き鋼板にＦｅめつきを行なうことが、例えば特開昭５７
−６７１９５号、同５７−１９８２９３号、同５８−３
４１９２号公報等に開示されているが、純粋なＦｅめっ
きではりん酸塩の結晶核発生が遅れるため、りん酸塩処
理性は不良である。

また、本発明者らは、特開昭５９−２１１５９２号公報
において、Ｆｅ−Ｐめっきによるりん酸塩処理性および
カチオン型電着塗装性の向上について既に開示した。　
しかしながら、このＦｅ−Ｐめっきを行った場合、たし
かにＰの効果は認められるものの、改良効果が十分でな
い場合があった。

〈発明の目的〉 本発明は、上述した従来技術の問題点を解消し、りん酸
処理性、カチオン型電着塗装性やプレス加工性等に優れ
た、加工性と塗装性に優れた表面処理鋼板を提供するこ
とにある。

〈発明の構成〉 本発明者らは、上述したＦｅ系めっきを利用したりん酸
塩処理性、カチオン型電着塗装性の向上について鋭意研
究を重ね、また、プレス加工性に及ぼす改良効果につい
ても鋭意研究を重ねた結果、Ｆｅ系めっきに０１さらに
はＰを含有させることによりこれらの性能が向上するこ
とを知見し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明の第１の態様によれば、少なくとも一
方の面に、０含有率が０．２〜５、．０ｗｔ％のＦｅ−
０めつき層を０．０１ｇ／ｍ２以上設けてなることを特
徴とする加工性と塗装性に優れた表面処理鋼板が提供さ
れる。

また、本発明の第２の態様によれば、少なくとも一方の
面に、０含有率が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｐ含有率が０
．００３〜５．Ｏａｔ％のＦｅ−０７Ｐめっき層を０．
０１ｇ／ｍ２以上設けてなることを特徴とする加工性と
塗装性に優れた表面処理鋼板が提供される。

また、本発明の第３の態様によれば、少なくとも一方の
面に、下層としてＺｎまたはＺｎ系合金めっき層を、上
層としてＯ含有率が０．２〜５．０ｗｔ％で、付着量が
０．５ｇ／ｍ’以上のＦｅ−０めっき層を設けてなるこ
とを特徴とする加工性と塗装性に優れた表面処理鋼板が
提供される。

また、本発明の第４の態様によれば、少なくとも一方の
面に、下層としてＺｎまたはＺｎ系合金めっき層を、上
層としてＯ含有率が０．　２〜５．０ｗｔ％、Ｐ含有率
が０．００３〜５．０ｗｔ％で、付着量が０．５ｇ／ｍ
２以上のＦｅ−０−Ｐめっき層を設けてなることを特徴
とする加工性と塗装性に優れた表面処理鋼板が提供され
る。

以下に本発明の表面処理鋼板について、詳細に説明する
。

本発明におけるＦｅ−０めっき層もしくはＦｅ−０−Ｐ
めっき層中には、０が０．２〜５．０ｗｔ％含有される
のが好ましい。　以下にその理由を述べる。

第１図に、Ｆｅ−０めつき層中のＯ含有率と、りん酸塩
処理における結晶核の初期核発生数との関係を示す。　
このＦｅ−０めつき層は、Ｐを０．２ｗｔ％含有したも
のと、Ｐを全く含まないものとを用いた。　なお、初期
核発生数とは、ここではりん酸処理後５秒後におけるり
ん酸塩の結晶核の発生数をＳＥＭ写真により数えた値と
した。

同図から明らかなように、Ｆｅ−０めっき層中の０含有
率によってりん酸塩処理結晶核数が変化し、０含有率が
０．２ｗｔ％以上で結晶核数が著しく多くなることがわ
かる。　好ましくは１．０ｗｔ％以上がよい。　Ｏ含有
率が約５ｗｔ％を超えると結晶核がみられなくなり、か
えってりん酸塩処理性は劣化する。　０含有率は、好ま
しくは４．０ｗｔ％以下がよい。

０含有率が高くなりすぎると、かえってりん酸塩ｌＡ理
性が劣化するのは、以下の理由によるものと思われる。

すなわち、第２図にＸ線回折によるＦｅ−０めっき層の
同定結果を示す。　同図中、横軸はＸ線回折角を示し、
縦軸は任意強度を示す。

同図から明らかなように、Ｆｅ−０めっき層はα−Ｆｅ
が主体であるが、Ｆｅ３Ｏ４の弱いピークが存在するこ
とから、Ｆｅ−ｏめっき層中の０の少なくとも一部はＦ
ｅ３Ｏ４であることがわかる。　このＦｅ３Ｏ４のよう
なＦｅ−０化合物が分散されてくると、これらがカソー
ドとして機能するためにミクロセルが多数でき、りん酸
塩処理反応が促進され、りん酸塩処理性が改良されるも
のと考えられる。　た　だし、Ｆｅ−０めっき層中の０
含有率が高くなりすぎると、Ｆｅ−０化合物により表面
がおおわれてしまうため、かえってりん酸塩処理性が劣
化するものと思われる。

次に、上述のＦｅ−０めっき層中にＰを添加することに
より、りん酸塩処理性の初期結晶核をさらに増加させる
ことができる。

Ｐ添加の効果は、０．２〜５．０ｗｔ％の範囲のいずれ
の０含有率のＦｅ−０めつき層についても認められ、Ｐ
含有率０．００３〜５．０ｗｔ％の範囲においてりん酸
塩結晶を小さくする効果がある。　Ｐ含有率は、より好
ましくは０．０５〜１．０ｗｔ％がよい。

Ｐは酸溶解性を向上させるためにりん酸塩処理性が向上
するものと考えられる。

本発明ではＦｅ−０めっき層に対して、さらにＰを添加
したものについて限定したが、Ｐ以外にも同族元素のＡ
ｓ、Ｓｂ、ＢｉやＢ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ等を含有させて
もよい。

これらのＦｅ−０めつき層またはＦｅ−０−Ｐめっき層
を鋼板上に直接施す場合には、付着量はＯ，０１３７ｍ
”以上必要である。　　０．０１ｇ／ｍ２未満の場合に
は、鋼板表面を均一に被覆することができないため、上
述の効果は小さい。

より好ましくは０．１ｇ／ｍ２以上がよい。

このように少量の付着量でも効果を発揮するのは、りん
酸塩処理結晶の内の性能のよいＺｎ２Ｆｅ　（ＰＯ４）
２　・４Ｈ２０（Ｐｈｏｓｐｈｏｐｈｙｌｌｉｔｅ）を
形成するのに必要なＦｅ２＋が素地鋼より供給されるた
めである。

ところで、ＺｎまたはＺｎ系合金めつｈａ板にりん酸塩
処理を施すと、生成するりん酸塩皮膜は性能の劣るＺ　
ｎ３　　（Ｐ　０４）２　・４　Ｈ２０（Ｈｏｐｅｉｔ
ｅ）が生成するため、３コート後の耐水２次密着性や塗
装後耐食性に劣る。　また、カチオン型電着塗装時の耐
クレーター性に劣る。

そこで、ＺｎまたはＺｎ系合金めっき鋼板の表面に、本
発明のＦｅ−０めつきもしくはＦｅ−０−Ｐめっきを施
すことにより、品質の良いＺｎ２　Ｆｅ　（ＰＯ４）２
　”　４Ｈ２０（Ｐｈｏｓｐｈｏｐｈｙｌｌｉｔｅ）の
りん酸塩皮膜を形成させることができる。　従って、耐
水２次密着性や塗装後耐食性、カチオン型電着塗装時の
耐クレーター性に優れたものになる。　そのためには、
Ｆｅ−０めっきもしくはＦｅ−０−Ｐめつきの付着量は
０．５ｇ／ｍ’以上、好ましくは１．５ｇ／ｍ”、さら
に好ましくは２．５ｇ／ｍ’以上必要である。　これは
りん酸塩処理時に約１ｇ／ｍ２程度のめつき層の溶解が
起るためであり、付着量が少ないほどＨｏｐｅｉｔｅが
生成しやすくなるためである。

第３図は、Ｎｉ含有率８ｗｔ％、付着量２０ｇ／ｍ２の
Ｚｎ−Ｎｉ合金電気めっき鋼板にＦｅ−〇めっきまたは
Ｆｅ−０−Ｐめつきを施した場合のプレス加工性に与え
る改良効果を示した図である。　プレス加工性は、エリ
クセンカツプ試験機を使用し、ポンチ径３３ｍｍ、しわ
押さえ圧３００ｋｇにて限界絞り比（Ｌ、Ｄ、Ｒ，）を
求めた。

同図から明らかなように、Ｎｉ含有率８ｗｔ％のＺｎ−
Ｎｉ合金電気めっき鋼板では限界絞り比は著しく不良で
あるが、このＺｎ−Ｎｉ合金めっき層上にＦｅ−０めつ
きを施した場合、限界絞り比の向上がみられ、０含有率
が多くなるとさらに向上することがわかる。　　また、
Ｆｅ−ｏ−ｐめりきを施した場合は、同じ０含有率であ
ってもＦｅ−０めつきよりさらに限界絞り比が向上する
ことがわかる。

なお、下層としてＺｎまたＺｎ系合金めっきを施すのは
、Ｚｎの犠牲防食性機能が必要なためであるので、犠牲
防食性のないＦｅ−０またはＦｅ−０−Ｐめっきの付着
量は少ない方が望ましく、９　ｇ／ｍ２以下が適当であ
る。

〈実施例〉 以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。

常法に従って電解脱脂、酸洗を行なった冷延鋼板に以下
の（１）に示す条件でＦｅ−０めっきおよびＦｅ−０−
Ｐめっきを施した。

Ｚｎめっき、Ｚｎ−Ｎｉめっき、Ｚｎ−Ｆｅめっき、合
金化溶融Ｚｎめっき層を下層とした場合には、通常の浸
漬脱脂後、０．１％ＨＣｊ２．５ｓｅｃの軽酸洗を行な
フた後に、同様に（１）に示す条件でＦｅ−０およびＦ
ｅ−ｏ−ｐめっきを行なりた。

なお、Ｚｎめっき、Ｚｎ−Ｎｉめっき、Ｚｎ−Ｆｅめつ
き、合金化溶融Ｚｎめっきについては、一般的な方法で
製造されたものを用いた。

Ｆｅめっきに０を含有させるために、Ｆｅめっき液中に
はＦｅ３“を含有させる。　この液を使用してｐＨ，浴
温、電流密度を変えることにより、０含有率を変化させ
ることができる。

（１）めっき浴組成 （１−１）　　Ｆ　ｅ　−０めっき浴組成Ｆ　ｅ　Ｃｕ
２・ｎ　Ｈ２０１８０ｇ／４２ＦｅＣｊ２３”６Ｈ２０
２０ｇ／Ｊ２ ＫＣｆｔ　　　　　　　　　１８０ｇ／Ａ（１−２）　
　Ｆ　ｅ　−０−Ｐめつき浴組成ＦｅＣｆＬｚ・ｎＨｚ
　ＯＩ　Ｂｏｇ／１１Ｆ　ｅ　Ｃｊ！ａ−６Ｈ２０２０
ｇ／１１ＫＣＪＺ　　　　　　　　　　１８０ｇ／ｕＮ
ａｐ２ＰＯ，・Ｈ２Ｏ ０，０１〜５　ｇｉｌｔ （１−３）電解条件 ｐＨ１，０〜２．５ 浴温　　　　　　　　　２５〜８５℃ 電流密度　　　　　５〜１５０Ａ／ｄｍ２（２）りん酸
塩処理 デイツプ型の比較例としてグラノジン５Ｄ−２０００（
日本ペイント類）を用いて、常法によりりん酸塩処理を
行なった。

（３）りん酸塩処理皮膜量 ５％クロム酸溶液による溶解減量法により測定した。

（４）Ｐ比 常法により、Ｘ線回折のＰｈｏｓｐｈｏｐｈｙｌｌｉｔ
ｅとＨｏｐｅｉｔｅのピーク高さより求めた。

（５）りん酸塩結晶サイズ ｘｌｏｏｏのＳＥＭ写真により平均的な結晶サイズを測
定した。

（６）初期結晶核数 りん酸塩処理５ｓｅｃ後のりん酸塩処理結晶数をＳＥＭ
写真により数えた。

（７）カチオン型電着塗装の耐クレーター性パワートッ
プＵ−３０（日本ペイント類）を使用し、クイックスタ
ートにて電圧３００Ｖにて電着塗装を行ない、１８０℃
、３０分間焼付は後、クレータ−状欠陥個数を評価した
。

（８）耐水２次密着性 りん酸塩処理液　：グラノジン　５Ｄ−２０００（日本
ペイント類） カチオン型電着塗装：パワートップｕ−３０（日本ペイ
ント類）２０μｍ 中塗りニアミラツクチッピングシーラーＮ３（関西ペイ
ント類）３５μｍ 上塗り：ネオアミラツク　Ｂ２Ｏ２ （関西ペイント類）３５μｍ 上記の３コート塗装後、５０℃の脱イオン水に１０日間
浸漬し、引き上げ後１０分間以内に２ｍｍ角の基盤目を
１００個カットし、テープ剥離した。　その塗膜歿存率
により評価した。

（９）塗装後耐食性 りん酸塩処理液　：プラノジン５Ｄ−２０００（日本ペ
イント類） カチオン型電着塗装：パワートップＵ−３０（日本ペイ
ント類）２０μｍ 上記の電着塗装後、クロスカットを施し、塩水噴霧試験
（ＪＩＳＺ２３７１）を行なった。

２０日間経過後の偏部のふくれ幅（ｍｍ）により評価し
た。

（１０）プレス加工性 エリクセンカップ絞り試験機を使用し、ポンチ径３３ｍ
１　しわ押さえ圧３００　ｋｇにてり。

Ｄ、Ｒ，（限界絞り比）を求めた。

上記条件にて各試験を行なった結果について表１．２に
示す。　表１は、冷延鋼板上にＦｅ−０めっき層または
Ｆｅ−０−Ｐめっき層を直接設けた場合の実施例と比較
例について示し、表２は、ＺｎまたはＺｎ系合金めっき
鋼板上にＦｅ−０めっき層またはＦｅ−０−Ｐめつき層
を設けた場合の実施例と比較例について示したものであ
る。

表１、表２から明らかなように、本発明によるＯ含有率
０．２〜５．０ｗｔ％のＦｅ−０めっきまたは０含有率
０．２〜５．０ｗｔ％、Ｐ含有率０．００３〜５．Ｏｗ
ｔ％のＦｅ−０−Ｐめっきにより、りん酸塩処理性が改
良されていることがわかる。　また、カチオン型電着塗
装時の耐クレーター性、塗装後耐食性、耐水２次密着性
、プレス加工性の改良されていることがわかる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明によれば、鋼板上にＯ含有率
が０．２〜５．０ｗｔ％のＦｅ−０めっき層もしくは０
含有率が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｐ含有率が０．００３
〜５．０ｗｔ％のＦｅ−０−Ｐめっき層を０．０１ｇ／
ｍ２以上設けけることにより、プレス加工性やりん酸塩
処理性等に優れた表面処理鋼板を提供することができる
ので、自動車車体等に広く適用できるという効果がある
。

また、ＺｎまたはＺｎ系合金めっき鋼板上に０含有率が
０．２〜５．０ｗｔ％のＦｅ−０めっき層もしくはＯ含
有率が０．２〜５．０＊ｔ％、Ｐ含有率が０．００３〜
５．Ｏｗｔ％のＦｅ−０−Ｐめっき層を０．５ｇ／ｍ２
以上設けることにより、プレス加工性、りん酸塩処理性
および電着塗装性等に優れた表面処理鋼板を提供するこ
とができるので、自動車車体等に広く適用できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｆｅ−０めっき層中の○含有率とりん酸塩処
理後初期（５秒後）のりん酸塩処理結晶核数との関係を
示すグラフである。 第２図は、Ｆｅ−０めっき層のＸ線回折による同定結果
を示すグラフである。 第３図は、Ｎｉ含有率８ｗｔ％のＺｎ−Ｎｉめっき鋼板
におけるＦｅ−０−Ｐめっき層が限界絞り比に及ぼす影
響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも一方の面に、Ｏ含有率が ０．２〜５．０ｗｔ％のＦｅ−Ｏめっき層を０．０１ｇ
   ／ｍ＾２以上設けてなることを特徴とする加工性と塗装
   性に優れた表面処理鋼板。 （２）少なくとも一方の面に、Ｏ含有率が ０．２〜５．０ｗｔ％、Ｐ含有率が０．００３〜５．０
   ｗｔ％のＦｅ−Ｏ−Ｐめっき層を０．０１ｇ／ｍ＾２以
   上設けてなることを特徴とする加工性と塗装性に優れた
   表面処理鋼板。 （３）少なくとも一方の面に、下層としてＺｎまたはＺ
   ｎ系合金めっき層を、上層としてＯ含有率が０．２〜５
   ．０ｗｔ％で、付着量が０．５ｇ／ｍ＾２以上のＦｅ−
   Ｏめっき層を設けてなることを特徴とする加工性と塗装
   性に優れた表面処理鋼板。 （４）少なくとも一方の面に、下層としてＺｎまたはＺ
   ｎ系合金めっき層を、上層としてＯ含有率が０．２〜５
   ．０ｗｔ％、Ｐ含有率が０．００３〜５．０ｗｔ％で、
   付着量が０．５ｇ／ｍ＾２以上のＦｅ−Ｏ−Ｐめっき層
   を設けてなることを特徴とする加工性と塗装性に優れた
   表面処理鋼板。