JPH01263279A - 表面処理鋼材 - 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、亜鉛めっきもしくは亜鉛合金めっき（本明細
書では、これらのめっきを総称して「亜鉛系めっき」と
いう）とクロメート皮膜とを有する表面処理鋼材に関す
る。より詳しくは、本発明は、クロメート皮膜中にコロ
イダルシリカを含有する、耐指紋性、塗装密着性、加工
後耐食性のいずれにも優れ、絞り加工のような厳しい加
工を施すごとが可能な表面処理鋼材に関する。

なお、ここに「鋼材」とは板材、棒材、管材等鋼材料−
最を指称するものである。

〔従来の技術〕

従来、亜鉛系めっき鋼板に施されるクロメート処理は、
主として需要家で使用されるまでの一時防錆の目的で行
われてきた。その場合、需要家で所定形状に成形後、塗
装されることになるので、塗装密着性が要求される。し
かし、近年、家庭電気製品等においては、亜鉛系めっき
鋼板を成形加工後、塗装しないでそのまま使用すること
が多くなり、しかも消費者の目にふれる部位に使用する
場合が多くなってきた。この場合には、色調や耐指紋性
といった、塗装用とは異なる性能が要求される。従って
、塗装用と無塗装用に別種の表面処理を施せばよいが、
特に近年のように生産コスト低減が要請されている状況
下では、上記のすべての性能を満足する塗装用にも無塗
装用にも使用可能な鋼板を大量に生産することが望まれ
る。そのため、亜鉛系めっき鋼板に形成されるクロメー
ト皮Ｈりには、多枝に渡る高度な性能が要求されるよう
になってきた。以下にその代表的な要求性能を列記する
。

■耐食性：通常、塩水噴霧試験により評価される特性で
ある。無塗装の場合には特に優れた耐食性が要求され、
また平板部のみならず加工部の耐食性も要求される。

■塗装密着性：塗装用の場合に必要な特性であり、ゴバ
ン目試験などにより評価される。塗装被膜の一次密着性
（塗膜形成直後の密着性）と二次密着性（経時後の密着
力の維持）が共に要求される。

■耐指紋性：手作業時に作業者の指紋が付着してもそれ
が見えないことを耐指紋性といい、外観の目視検査によ
り評価される。最近になり考慮されるようになってきた
。

■耐溶剤性：塗装前処理の溶剤脱脂に対する耐久性であ
って、塗装用鋼板にはこれが要求される。

■溶接性：シーム溶接時に溶接不良を発生しないことが
要求される。

■色調：無塗装の場合、クロメート処理のままで一般消
費者に受は入れられる適当な色調を示すことが要求され
る。

亜鉛系めっきの表面に施したクロメート皮膜の耐食性が
、無機系コロイド状物質であるコロイダルシリカをクロ
メート皮膜中に含有させることにより改善されることは
以前より公知である（例、特公昭４２−１４０５０号公
報参照）。しかし、従来公知のコロイダルシリカを添加
したクロメート皮膜では、現在必要とされている程度の
耐食性は得られず、塗装密着性も不十分であり、耐指紋
性についても考慮されていない。

本発明者らは、このコロイダルシリカの添加により、上
記の諸性能を満足する表面処理鋼材を得るべ〈従来より
検討してきた。

その結果、先に特願昭６２−１４０５３２号として、粒
径４０〜１００ｍμの水性コロイダルシリカをクロメー
ト皮膜中に含有させた、耐指紋性と塗装密着性に優れた
表面処理鋼材を提案した。この特願昭６２−１４０５３
２号の発明は、下記の知見に基づいてなされたものであ
る。

■乾性コロイダルシリカの添加はクロメート皮膜の耐指
紋性を低下させるが、水性コロイダルシリカの添加は耐
指紋性を改善する。

■従来から用いられてきた小粒径（３０ｍμ以下）の水
性コロイダルシリカではクロメート皮膜の塗装密着性が
不十分であるが、大粒径（４０〜１００ｍμ）・の水性
コロイダルシリカを添加すると塗装密着性が大きく改善
される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特願昭６２−１４０５３２号による表面処理鋼材は
、塗装密着性および耐指紋性に優れており、耐食性につ
いても平板部および曲げ加工部のいずれでも十分な性能
が得られ、塗装用および無塗装用の両方に使用すること
ができる。

しかし、最近は、クロメート処理鋼板に単なる曲げ加工
のみならず、絞り加工などの厳しい加工を施す傾向が増
しており、無塗装で使用される場合には非常に高度の耐
食性が要求されるようになってきた。このような絞り・
加工に耐えるような高度の耐食性は、従来公知のコロイ
ダルシリカ含有クロメート皮膜は言うに及ばず、前記特
願昭６２−１４０５３２号の表面処理鋼材でもなお達成
されていない、したがって、特願昭６２−１４０５３２
号の表面処理鋼材の耐食性を絞り加工に耐えるように一
層改善することが望ましい。

本発明の目的は、耐指紋性および塗装密着性に優れ、し
かも絞り加工のような厳しい加工後の耐食性をも備えた
表面処理鋼材を従供することである。

〔課題を解決するための手段〕 本発明者のその後の研究により、大粒径の水性コロイダ
ルシリカに小粒径の水性コロイダルシリカを混合するこ
とにより、クロメート皮膜の塗装密着性を著しく損なわ
ずに、加工後の耐食性を改善することができ、塗装密着
性と加工後耐食性のバランスのとれたクロメート皮膜と
することができることを見出した。

ここに、本発明の要旨とするところは、亜鉛系めっき層
と、その表面上の粒径４０〜１００ｍμの水性コロイダ
ルシリカ４０〜８０重量％および粒径１〜４０　ｍμの
水性コロイダルシリカ６０〜２０重量％からなるコロイ
ダルシリカをＳｔｏｗ／ＣｒＯ３重量比が０．２〜５と
なる割合で含有するクロメート皮膜とを備えた、耐指紋
性、塗装密着性および加工後耐食性に優れた表面処理鋼
材である。

なお、好適態様において前記クロメート皮膜のＣｒ付着
量は１０＝１５０ｍｇ／ｒｒ＋であり、クロメート皮膜
の形成は、Ｃｒ３＋が全Ｃｒイオンの２０〜６０重量％
を占めるような部分還元されたクロメート処理液を使用
して行われる。また、クロメート処理液には、クロメー
ト処理の反応性を高めるために少量のリン酸および／ま
たはケイフッ化水素酸を含有させることが好ましい。

（作用） 以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の特徴である、大粒径の水性コロイダルシ
リカ　（粒径４０〜１００ｍμ）と小粒径の水性コロイ
ダルシリカ（粒径ｌ〜４０　ｍμ）の両方をクロメート
皮膜に存在させる理由を説明する。

コロイダルシリカとして乾性コロイダルシリカではな（
水性コロイダルシリカを使用するのは、特願昭６２−１
４０５３２号でも説明したように、水性コロイダルシリ
カを添加すると耐指紋性に優れたクロメート皮膜が得ら
れるからである。特に、粒径４０〜１００　ｍμの大粒
径の水性コロイダルシリカはクロメート皮膜の表面に出
現しやすく、そのためクロメート皮膜の塗装密着性を改
善させる。これに対し、粒径１〜４０　ｍμ、好ましく
は５〜３０　ｍμの小粒径の水性コロイダルシリカは塗
装密着性には劣るが、加工後の耐食性において大粒径シ
リカよりも優れていることが判明した。この理由として
、同じ重量だけ添加した場合、小粒径シリカの方が大粒
径シリカよりクロメート−シリカの界面面積が大きくな
り、シリカの顔料としての表面効果が高くなること、加
工時に小粒径シリカの方がクロメート皮膜に与える引っ
掻き　（スクラッチ）が小さいことが考えられる。

第１図は、亜鉛めっき鋼板に、大粒径コロイダルシリカ
　（平均粒径８５−μ）と小粒径コロイダルシリカ（平
均粒径８−μ）とを合計で５１０ｇ／Ｃｒ（ｈ重量比＝
２となるように混合添加したクロメート皮膜（Ｃｒ付着
量＝４０■／イ）を形成した場合の、塗装密着性および
絞り加工による加工後耐食性を示す。試験条件および評
価は、後述する実施例と同様である。

第１図を眺めると、大粒径水性シリカの分率が増すにつ
れて塗装密着性が向上し、加工後耐食性は低下する（逆
に言えば、小粒径水性シリカの分率が増すと、加工後耐
食性が向上し、塗装密着性が低下する）傾向があること
がわかる。しかし、このデータを子細に検討すると、大
粒径水性シリカの割合が４０〜８０重世％の範囲内では
、小粒径シリカの存在による塗装密着性の低下傾向と大
粒径シリカの存在による加工後耐食性の低下傾向のいず
れもが、図全体から予想される低下より少なくなってい
ることがわかる。換言すれば、この範囲内では、塗装密
着性と加工後耐食性が互いに著しく損なわれずに両立す
ることが判明した。大粒径シリカの割合が４０重量％未
満では塗装密着性が許容できないほど低下し、この割合
が８０重量％を超えると、厳しい加工条件下での加工後
耐食性が不十分となる。大粒径水性コロイダルシリカの
好ましい割合は５０〜７５重璽％である。

水性コロイダルシリカの合計の添加量をＳｉＯ□／Ｃ「
０１重量比で０．２〜５に限定する理由は、この重量比
が０．２未満ではコロイダルシリカの添加による耐指紋
性、塗装密着性、耐食性に及ぼす効果が十分に発渾され
ず、またこの重量比が５を超えると、皮膜中のコロイダ
ルシリカが過剰となって塗装密着性の低下が認められる
からである。好ましくは、この重量比は０．４〜２の範
囲内である。

なお、上記のＳｉｎｇ／Ｃｒｙ３重量比において、Ｓｉ
Ｏ２はクロメート皮膜に存在する大粒径および小粒径水
性コロイダルシリカの合計量を意味し、Ｃｒ０ｉはクロ
メート皮膜中の全Ｃｒ量（Ｃｒ”　＋Ｃｒ”）をＣｒＯ
３として換算した量を意味する。

本発明の表面処理鋼材は、亜鉛系めっき鋼材のめっき表
面に、上記のように大粒径と小粒径の水性コロイダルシ
リカ混合物を含有するクロメート皮膜を形成することに
より製造される。

亜鉛系めっき層は、純亜鉛めっきおよび亜鉛合金めっき
のいずれでもよく、まためっき方法も電気めっきおよび
溶融めっきのいずれでも構わない。

また、亜鉛系めっき層は、めっきの最表層が純亜鉛もし
くは亜鉛合金である限り、２以上の各種めっき層からな
る複層めっきとすることもでき、あるいは周知の合金化
溶融亜鉛めっきのように適当な熱処理を施したものも包
含される。めっき付着量も特に制限されず、従来と同様
でよい。

クロメート皮膜の形成法は特に限定されず、公知の塗布
型、反応型、電解型などの各種クロメート処理液を使用
して常法により実施すればよい。

クロメート皮膜のＣｒ付着量についても特に制限はない
が、好適なＣｒ付着量の範囲は１０〜１５０■／ｄであ
る。Ｃ「付着量が１０■／−未満であると、耐食性と耐
指紋性が不十分となる場合があり、Ｃｒ付着量が１５０
■／ｄ超になるとクロメート皮膜の凝集破壊が起こり易
くなり、塗装密着性が低下する場合がある。

クロメート処理液は、Ｃｒｂ＊イオンの一部がＣｒ’。

イオンに還元されたものを使用することが好ましく、特
にＣｒ　″＋含有量が全Ｃｒ５１の２０〜６０％の範囲
内のものが好ましい。Ｃｒ”含有量が全Ｃｒｌの２０％
未満では、クロムが溶出しやすく、またクロメート皮膜
の吸湿性が大きくなる。Ｃｒ″゛含有量が６０％超の場
合は、Ｃｒ　６　＋によるクロメート皮膜の自己修復性
が不十分で、偏部や端面の耐食性が低下する場合がある
。

クロメート皮膜形成を促進させるために、リン酸（Ｈユ
Ｐ０４）およびケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）の−
方もしくは両方をクロメート液に少量（通常は合計で２
５ｇ７１以下）添加してもよい。

次に、実施例により本発明の効果を例示する。

〔実施例〕

Ｃｒｙｓ　２８　ｇｅｌ、　　Ｃｒ”　７　ｇｅｌ、　
）ｌｚＰｏ＜　６．７　ｇｅｌおよびＨｚＳｉＦｉ　２
．８　ｇ／　１を含有するクロメート処理液（Ｃｒ”量
−全Ｃｒ量の５０％）に第１表に示した量で大粒径およ
び小粒径のコロイダルシリカを添加・分散させて、コロ
イダルシリカ含有クロメート処理液を調製した。このク
ロメート処理液を、片面当たりの亜鉛目付ｆｆ１４０　
ｇ　／　ｒｄ、板厚０．７ｆｌの両面電気亜鉛めっき鋼
板の片面の表面上に・第１表に示したＣｒ付着量となる
ように塗布し、１３０℃の乾燥炉で６０秒間乾燥してコ
ロイダルシリカ含有クロメート皮膜を形成させた。使用
した水性コロイダルシリカは次のものである。

大粒径水性シリカ：日産化学製スノーテフクスＺＬ　（
平均粒径８５１１μ） 小粒径水性シリカ：日産化学製スノーテフクスＳ　（平
均粒径８１１μ） 得られたクロメート処理鋼板より試験片を採取し、性能
評価として、耐指紋性試験、塗装密着性試験、および加
工後耐食性試験を下記の要領で実施し、その成績を第１
表に併記した。

（試験方法） 団指玖作跋肱：試験片に人工汗液をゴム印でスタンプし
た後、および実際に手指を押しつけた後の目視検査によ
り行う。結果は次の４段階評価とし、符号○までを合格
とした。

◎：指紋が見えない、 ○：よく見ると指紋がついていることが分かる、△：不
鮮明に指紋が見える、 ×：鮮明に指紋が見える。

１袋室１性バ襞：試験片のクロメート皮膜上にアクリル
系樹脂塗料（神東塗料製、スーパーグリミン＃　１００
０）をバーコーターにより２５〜３０ｐの厚さに塗装し
た後、１５０℃で焼付して硬化塗膜を形成する。この塗
膜に、ゴバン目試験機を用いて、１龍各の折目を鋼素地
に達するようにして１００個けがき、それをエリクセン
試験機で７龍張出し、その後セロハンテープの密着と剥
離を行い、残存折目の数を数えて次の基準で評価し、符
号○までを合格とした。

◎：剥離なしく残存折目１００個）、 ○：はとんど剥離しない（残存折目９０〜９９個）、△
ニ一部剥離する（残存折目５１〜８９個）、×；大部分
ＷＩ離する　（残存折目５０個以下）。

皿工火肚文性パ慧：クロメート皮膜を形成させた試験片
を深絞り試験機でカップ状に成形しく絞り深さ２４鶴、
ポンチ曲率半径３■）、カップ内側および綱板端面をシ
ールした後、塩水噴霧試験機にかけ、加工部において１
０％の白錆が発生する時間で評価する。Ｃｒ付着量４０
■／ｄの試験片については、白錆発生時間２００時間以
上を合格とした。

第１表の試験結果かられかるように、本発明例では、耐
指紋性、塗装密着性、加工後耐食性のすべてが合格の範
囲内にあるが、本発明の範囲外の比較例ではこれら三つ
の試験のすべてに合格する第　　　１　　　表 零本発明の範囲外の条件を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、粒径４゜〜１０
０ｍμの大粒径水性コロイダルシリカと粒径工〜４０　
ｍμの小粒径水性コロイダルシリカの両者を特定割合で
混合してクロメート皮膜に含有させることにより、耐指
紋性、塗装密着性および塗装後耐食性のバランスがとれ
た表面処理鋼材が得られる。本発明の表面処理鋼材は、
絞り加工のような厳しい加工を施した後でも優れた耐食
性を保持しているので、塗装用および無塗装用のいずれ
の用途に対しても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、大粒径および小粒径の２種類の水性コロイダ
ルシリカを含有するクロメート皮膜の塗装密着性および
加工後耐食性を、大粒径シリカの分率に対して示したグ
ラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛系めっき層と、その表面上の粒径４０〜１０
   ０ｍμの水性コロイダルシリカ４０〜８０重量％及び粒
   径１〜４０ｍμの水性コロイダルシリカ６０〜２０重量
   ％からなるコロイダルシリカをＳｉＯ＿２／ＣｒＯ＿３
   重量比が０．２〜５となる割合で含有するクロメート皮
   膜とを備えた、耐指紋性、塗装密着性および加工後耐食
   性に優れた表面処理鋼材。