JPH01159398A - リン酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

リン酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼板

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JPH01159398A
JPH01159398A JP31682387A JP31682387A JPH01159398A JP H01159398 A JPH01159398 A JP H01159398A JP 31682387 A JP31682387 A JP 31682387A JP 31682387 A JP31682387 A JP 31682387A JP H01159398 A JPH01159398 A JP H01159398A
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JP
Japan
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steel sheet
plating
coating
zinc
treated steel
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JP31682387A
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English (en)
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Atsuhisa Yagawa
敦久 矢川
Atsuyoshi Shibuya
渋谷 敦義
Shigeru Wakano
若野 茂
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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) 本溌明は、リン酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼板に
係わり、特に、塗膜の二次密着性およびカチオン電着塗
装性に優れた表面処理鋼板に関するものである。
(従来の技術とその問題点〕 亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板は、めっき層が犠牲防
食性および腐食生成物の安定性を有するため、自動車、
家電製品等に広く使用されている表面処理鋼板である。
そしてこの場合には、鋼板は採材のまま(めっき鋼板の
まま)使用されることはまれで、特に自動車用ではリン
酸塩化成処理および電着塗装の工程を経て使用されるこ
とが多い。しかしながら、通常の亜鉛または亜鉛系合金
めっき鋼板は塗膜の二次密着性および塗装性能が冷延鋼
板に比べ著しく劣っている。
自動車用電着塗装は、従来アニオン型電着塗装が使用さ
れていたが、近年耐食性に優れたカチオン型電着塗装を
使用するところが増えている。しかし、カチオン型電着
塗装では、電着時に被塗装物表面でカチオン塗料粒子が
電析するとともに媒体である水の電気分解により水素ガ
スが発生し、水素ガスによって既に電析した塗膜が局部
的に破壊されてクレータ−と称する塗膜欠陥が発生する
この現象は、特に亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板に多
く見られる。また亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板は、
カチオン電着塗装後の中塗り、上塗りを施した3コート
後の塗膜の二次密着性にも劣る。
この原因として、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板では
、塗装前処理であるリン酸塩化成処理において析出する
結晶がHopeite (Zns(POn)z ・4H
tO)であるのに対し、冷延鋼板ではPhosphop
hylli te(ZnzFe(POn)z ・48z
O)であり、このように析出するリン酸塩結晶が相違す
るためと考えられる。
即ち、リン酸塩皮膜としては、Phosphophyl
liteがHope i teに比べ塗膜の二次密着性
、特に温水浸漬後の密着性である耐水密着性に優れてい
るからと考えられる。
そこで、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板の上にPho
sphophylliteに富んだリン酸塩結晶を析出
させて塗膜の二次密着性を改善し、あわせてカチオン電
着時のクレータ−の発生を防止する方法として、めっき
を複層化することが提案されている。
例えば特開昭57−198293号公報および特開昭5
8−52483号公報には、上層にFeめっき或いはF
eに富んだFe −Zn合金めっきを施した二層めっき
鋼板が、また特開昭60−177187号公報には、上
層にFe−Pめっきおよび更にこの上にNi、 Zn、
 Mn、 Tiのいずれかのフラッシュめっきを施した
三層めっき鋼板が提案されている。
これらのめっき鋼板では、確かに亜鉛または亜鉛系合金
めっき層の上にPhosphophylliteに冨ん
だリン酸塩皮膜を析出させることはできるが、Feめっ
き或いはPeに富んだFe −Zn合金をめっきするも
のでは、リン酸塩の核発生数が少なく、粗い結晶のもの
となる。また最上層にNi、 Zn、 Mn、 Tiの
いずれかのフラッシュめっきするものでは、めっき工程
が増し実用上不利となる。
さらには他の方法としては、特開昭60−215789
号公報に、上層にNi、 Coを含むZn合金をめっき
した二層めっき鋼板が提案されている。この鋼板の場合
は、前記方法とは異なり亜鉛または亜鉛系合金層の上に
Phosphophylliteに富んだリン酸塩皮膜
を敢えて生成させず、Hopei teにNi、 Co
の一方又は両方を含存させて塗膜の二次密着を改善しよ
うとするものである。この方法ではカチオン電着時のク
レータの発生を防止することはできるが、前記と同等に
得られるリン酸塩皮膜の結晶は粗い。
さらにこれら従来方法では凹凸の多い、例えば、合金化
溶融亜鉛めっき鋼板上に前記のめっきを施した場合、付
き回りが悪く鋼板全面にPhosphophyllit
eに冨んだリン酸塩皮膜を析出させるには、およそ5g
/m”以上の付着量を必要とし、加工面および経済面か
らも不利となる。
本発明の目的は、Phosphophylliteに富
んだ微細な結晶のリン酸塩皮膜を得ることができるリン
酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼板、さらにはカチオ
ン電着塗装性を改善した表面処理鋼板を提供することに
ある。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、Phosphophylli teに富
んだ微細結晶のリン酸塩皮膜を得るにはFeを主成分と
する合金めっきが有利であると考え、種々検討を行った
。冷延鋼板或いは亜鉛および亜鉛系合金をやつきした鋼
板にFe或いはFeを主成分とする合金をめっきすれば
、Phosphophylliteに冨んだリン酸塩皮
膜を得ることはできる。しかし、Fe或いは従来知られ
ているFeを主成分とする合金では、析出するリン酸塩
皮膜の結晶は粗く塗膜の二次密着性および耐クレーター
性の改善に限りがある。そこで、本発明者らは新しいF
eを主成分とする合金について更に検討したところ、少
量のKnを添加したFe −Mn合金を、これら鋼板に
めっきすることによりリン酸塩化成処理の初期反応が著
しく促進されて初期結晶核数が増し、微細なPhosp
hophylli teのリン酸塩皮膜結晶が得られる
こと、および表面に凹凸の多いめっき鋼板でも付き回り
性を低下させることなく且つ比較的少ない付着量でも同
様の微細結晶のリン酸塩皮膜が得られること、その結果
塗膜の二次密着性および耐クレーター性が著しく向上す
ることを見出し、本発明を完成した。
ここに本発明の要旨は、下記の■および■の表面処理鋼
板にある。
■少なくとも一方の面に、付着量が0.01〜tog/
m’で、Mn含有率が0.3〜25wt%のFe−Mn
めっき層を有するリン酸塩化成処理性に優れた表面処理
鋼板。
■少なくとも一方の面に、内層としてZnまたはZn系
合金めっき層を、外層として付着量が0.5〜10g 
/ m Zで、Mn含有率が0.3〜25wt%のFe
 −Mnめっき層を有するリン酸塩化成処理性に優れた
表面処理鋼板。
(作用) 以下、本発明のリン酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼
板について詳細に説明する。
本発明にかかる表面処理鋼板は、冷延鋼板の上に直接F
e −Mnめっきを施したもの、および亜鉛または亜鉛
系合金めっき、例えばNi−ZnSFe  Zn。
Zn  Mn、 Zn  Al1. Zn−Ni −C
o等の亜鉛系合金めっき鋼°板の上にFe −Mnめっ
き層を施したものである。このような母材鋼板上に施す
Fe−Mnめっきは、Feを主成分として、0.3〜2
5−t%のMnを含んだFe−Mnめっきとする。この
理由は、Mn含有量が0.3wt%未満では、リン酸塩
化成処理の初期反応が促進されず、純Peめっきと同様
の粗いリン酸塩結晶となり、一方Mnを25wt%超え
て含有させると結晶微細化の効果は飽和するため、Mn
を必要以上に含有させることは経済的に不利を招く。
Mnは、上記のようにリン酸塩皮膜の結晶を微細化させ
る作用があるとともに電流効率を低下させる作用もある
。添付図は、下記のめっき条件で冷延鋼板上にPa −
Mnめっきを施したときのMn含有量の変化に対する電
流効率の変化を示したものである。
む:」止杵ユ11生 (1)めっき浴組成 MnSO4・4HzO=200g/ 1(Fe)バ(F
e) + (Mn) ) =0.2〜0.7(NHa)
 zsOa =60g/ 1(2)pH1,8 (3)浴温50°C (4)電流密度8〇八/da” 添付図かられかるように、本発明にかかるFe −Mn
Mつきを母材上に効率よく行おうとすれば、Mn含有量
を17wt%以下とするのが望ましい。
本発明において上記Mn含有量のFe −Mnめっきを
冷延鋼板上に直接施す場合には、付着量として0゜01
g/m”未満では、鋼板表面を均一に覆えないため、そ
の効果は小さい。一方、Log/l”を超えると加工性
を劣化させることになって好ましくない。
また、本発明にかかるPe −Mnめっきを亜鉛または
亜鉛系合金めっき鋼板上に施す場合は、0.5〜10g
/m”の付着量を必要とする。
亜鉛および亜鉛系合金めっき鋼板は、リン酸塩化成処理
すると析出するリン酸塩皮膜は)Iopei teとな
り二次密着性に劣る。しかし、この亜鉛および亜鉛系合
金めっき鋼板に、本発明にがかるFe −Mnを施せば
、リン酸塩化成処理時に析出されるリン酸塩皮膜をPh
osphophylliteにすることができ、二次密
着性が改善されるとともに耐クレーター性も良好となる
しかし、付着量が0.5 g/+w”未満ではPhos
phophylliteの析出量が少な(、その効果は
小さい。また10g/m”を超えると加工性を劣化させ
ることになり好ましくない。
表面に凹凸の多いめっきtIA仮、例えば合金化溶融亜
鉛めっき鋼板上にFe −Mnを施す場合は、1.5g
 / m 1以上の付着量とするのが望ましい、均一な
電析が比較的困難な合金化溶融亜鉛めっき鋼板でも、こ
のような少量の付着量でPhosphophyllit
eのリン酸塩皮膜が得られる理由は不明であるが、Fe
 −Mnの付き回り性の良さか或いはMn成分添加によ
る反応性の促進作用のためと思われる。
次に実施例により本発明を更に説明する6(実施例) めっき母材として、冷延鋼板(CR) 、電気Znめっ
き鋼板(EG) 、電気Ni−Zn合金めっき鋼板(S
Z)、電気Fe−Zn合金めっき鋼板(FZ)および合
金化溶融Znめっき鋼板(GA)の5タイプの鋼板を使
用した。  なお、電気Ni−Zn合金めっき鋼板はN
i含含量量1.ht%のNi−Zn合金めっきを208
/m”施したもの、電気Fe−Zn合金めっき綱板はF
e含有量が15−t%のFe −Zn合金めっきを20
g/m”施したもの、合金化溶融Znめっき鋼板はFe
含有量が15wt%に合金化された付着量が45g/m
”のものである。
これら母材の上に下記(A)に示す条件に従い、第1表
に示すMn含’[tおよび付着量のFe −Mnめっき
を施し、次いで下記(B)に示す条件に従いリン酸塩化
成処理を施した。
(^Fe −Mn (1)めっき浴組成 MnSO4’ 48zOを200g/ lと一定にし、
下記式%式% ・7H□0を添加しためっき浴組成。
FeSO4・7HtO+Mn5Oa −4HtO(2)
  pH1,8 (3)浴温50°C (4)電流密度80^/d11! (5)支持塩として(NH4) zsOaを60g/ 
l添加(B) lンー声 自動車用浸漬タイプのリン酸亜鉛化成処理液(日本パー
カライジング社製、PBL3080)を用い43℃、1
20秒処理。
そして、これら鋼板に対してリン酸塩皮膜の結晶粒径、
P値をおよび下記の(C)に示す条件に従い塗装した後
のカチオン電着性および塗膜二次密着性を調べた。その
結果を同じく第1表に示す。
(ひヱ装矢住 (1)カチオン電着塗装 自動車用の通常のカチオン電着塗料(日本ペイント製、
U−80)を電圧300vで電着時間3分間で塗装。
塗膜厚 20μ− (2)中塗り 自動車用メラミンアルキッド系塗料を使用塗膜厚 40
μm (3)上塗り 自動車用メラミンアルキッド系塗料を使用塗膜N、40
tlIl なお、結晶粒径はSEM(Scanning elec
tron m1cro−scope)を用いて観察し、
結晶平均粒径で評価した。
P値は、Phosphophyl li teとHop
ei teのピークをX線回折で測定し、下記式に示す
Phosphophylliteピーク高さの比率をも
って評価した。
P値(%) = (Phosphophylliteの
X線回折ピ一り高さ/ (Phosphophylli
teのX線回折ピーク高さ+Hopei teのX線回
折ピーク高さ) ) X100カチオン電着性は、IC
−当たりのクレータ−数をもって評価した。◎印はクレ
ータ−の発生なし、O印はクレータ−がlCw”当たり
1〜5個発生、Δ印は同6〜20個発生およびX印は同
21個以上発生を表す。
また塗装後の二次密着性は、50°Cイオン交換水に1
0日間浸漬したあと、2I1mマスのゴバン目カットテ
ープ剥離テストにより行い、全マス目(100マス目)
に対する剥離したマス目の数により評価した。O印は0
/100〜5/100 、Δ印は6/100〜15/1
00、X印は16/100以上を表す。
第1表より明らかなように、本発明にかかるFe−Mn
めっきを施すことでリン酸塩化成処理においてPhos
phophylliteに冨んだ微細結晶のリン酸塩皮
膜が得られ、塗膜の二次密着性が向上され、さらにカチ
オン電着塗装性も改善される。
(発明の効果) 以上説明した如く、本発明の表面処理鋼板はカチオン電
着塗装性および塗膜の二次密着性に優れることから、そ
の商品価値は高い。さらに本発明にかかるFe−Mnめ
っきは通常の電気めっき法で容易に施すことができるこ
とから、製造コストの上昇はそれ程大きくはない。
【図面の簡単な説明】
添付図は、Fe −Mn合金めっきを冷延鋼板上に施し
たときのMn含有量の変化に対する電流効率の変化を示
す図、である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方の面に、付着量が0.01〜10
    g/m^2で、Mn含有率が0.3〜25wt%のFe
    −Mnめっき層を有することを特徴とするリン酸塩化成
    処理性に優れた表面処理鋼板。
  2. (2)少なくとも一方の面に、内層としてZnまたはZ
    n系合金めっき層を、外層として付着量が0.5〜10
    g/m^2で、Mn含有率が0.3〜25wt%のFe
    −Mnめっき層を有することを特徴とするリン酸塩化成
    処理性に優れた表面処理鋼板。
JP31682387A 1987-12-15 1987-12-15 リン酸塩化成処理性に優れた表面処理鋼板 Pending JPH01159398A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3943243A1 (de) * 1988-12-30 1990-07-05 Po Hang Iron & Steel Stahlblech mit einer beschichtung aus einer eisen-mangan-legierung und verfahren zu seiner herstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3943243A1 (de) * 1988-12-30 1990-07-05 Po Hang Iron & Steel Stahlblech mit einer beschichtung aus einer eisen-mangan-legierung und verfahren zu seiner herstellung
FR2641548A1 (fr) * 1988-12-30 1990-07-13 Pohang Iron Steel Co Ltd Tole d'acier resistant a la corrosion, comportant un placage d'un alliage fe-mn, et son procede de fabrication

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