JPH0219474A - 耐食性に優れた防錆鋼板 - 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］ 本発明は自動車車体、家庭用電気製品、建築物等に用い
られる防錆鋼板に関するものであって、詳細には電着塗
装性、塗料密着性および加工性が良好であると共に優れ
た耐食性を有する防錆鋼板に関するものである。

［従来の技術］ 防錆鋼板として、例えばＺｎ系めっき鋼板にクロメート
処理を施したものが多く使用されている。しかしクロメ
ート処理により形成された皮膜層は非常に薄いので、こ
のクロメート皮膜層についた傷や加工時における該層の
剥離等によって、下地のＺｎ系めっき層が露出しやすく
、このためクロメート処理を施したＺｎ系めっき鋼板の
耐食性は十分なものとは言えない。

また自動車用外板に用いられている通称シンクロメタル
と呼ばれている防錆鋼板は鋼板上にクロム化合物を含む
第１層が形成され、さらにジンクリッチペイントを塗布
して亜鉛粉末および樹脂よりなる第２層が形成されてい
るものである。これは第２層のジンクリッチペイント層
におけるＺｎの犠牲防食能によって素地鋼板の腐食を抑
制し耐食性の向上を図ると共に電気伝導性を利用して、
電着塗装およびスポット溶接を可能にしたものである。

しかしながら上記鋼板において十分な耐食性、電着塗装
性、スポット溶接性を得るためには、ジンクリッチペイ
ント層における亜鉛粉末含有量を８０％以上にしてやる
必要がある。しかしこのようにＺｎ含有量が多いと、プ
レス加工等の加工を施した際にジンクリッチペイント層
が粉末状になって剥離する（フレーキング）等の問題が
生じ加工性に劣る。従って十分な加工性を保持しようと
すればＺｎ粉末の含有量を減らせば良いのであるが、Ｚ
ｎ粉末の含有量が少なくなって耐食性、及び電気伝導性
の低下による電着塗装性およびスポット溶接性が下がる
。

また特開昭５８−９８１７２号公報および特開昭５７−
１０８２９２号公報にはＺｎ系および／またはＡｌ系等
のめっき層の上にクロメート皮膜層、さらにその上へ複
合有機シリケート皮膜を形成した複合被覆鋼板が開示さ
れている。これらの公報に開示されている防錆鋼板は加
工性を満足する一方で耐食性、塗料密着性、塗装耐食性
等においても優れた特性を示す様であるが、厳密に検討
してみれば耐食性に問題を残しており、さらに優れた耐
食性を有する防錆鋼板に対する要求が高まっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記状況に鑑み本発明においてはＺｎ系めっき鋼板の耐
食性についてさらに深く研究し、加工性、塗料密着性、
電着塗装性等が良好である上に、より優れた耐食性を有
する防錆鋼板について検討した。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明とは鋼板上にＭ
ｇを５〜１５％含有するＺｎ−Ｍｇ合金めっき層が形成
され、クロメート処理層を介し、または介さずにウレタ
ン系樹脂および二酸化珪素を主成分とする皮膜が形成さ
れていることを要旨とするものであり、中でも前記ウレ
タン系樹脂および二酸化珪素がシランカップリング剤を
介して複合物質を形成しているものはより優れた塗料密
着性を有するものとなる。

［作用］ まず本発明者等はＺｎおよび各種Ｚｎ合金めっき鋼板を
ベースとし、クロメート処理を施した上へ、後述する様
に良好な電着塗装性および塗料密着性を得ることのでき
るウレタン系樹脂と二酸化珪素を主成分とする皮膜（以
下単にウレタン皮膜と記すこともある）を形成した。そ
して下記に示す塩水噴霧から湿潤までを１サイクルとし
てサイクル腐食試験を２００サイクル行った後、クエン
酸アンモニウム溶液中でブラッシングを行なって除錆し
、素地鋼板の最大穴あき深さをダイヤルゲージを用いて
測定した。その結果を第１図に示す。

サイクル腐食試験（１サイクル／８ｈｒ）塩水噴ｆ！（
５％ＮａＣ１水溶液３５℃ｘ４ｈｒ）−＊乾燥（６０℃
ｘ２ｈｒ）−＊湿潤（５０℃Ｘ２ｈｒ。

９５％ＲＨ） 第１図から明らかな様に、各種Ｚｎめっき鋼板の中で最
大穴あき深さが最も小さく耐食性に優れているのはＺｎ
−１０％Ｍｇ合全Ｍｇき鋼板であることが分かった。

そこでさらにＺｎ−Ｍｇ合金めっきにおけるＭｇ含有量
と耐食性の関係を調べるためにＭｇ含有量の異なる各ｆ
！ＩＺ　ｎ　−Ｍ　ｇ合金めっき鋼板を作成し、クロメ
ート皮膜を介してウレタン系樹脂と二酸化珪素を主成分
とする皮膜を形成し前記と同様にサイクル腐食試験を行
なった。その結果を第２図に示す。

第２図から明らかな様にＺｎ−Ｍｇ合金めっき中のＭｇ
量は最大穴あき深さに大きく影響し、Ｍｇ含有量が５〜
１５％の範囲では良好な耐食性を示し、Ｍｇが５％未満
でも、また１５％を超えても耐食性が劣ることが分かっ
た。

ところでＺｎ−Ｍｇめつき鋼板はＺｎ系めっき鋼板の中
では比較的耐食性に優れている方であると言えるが、め
っきのまま大気中に放置しておくと表面に薄い酸化皮膜
が形成され、塗膜密着性が低下する。したがってＺｎ−
Ｍｇめっきを施した直後にウレタン系樹脂および二酸化
珪素を主成分とする皮膜を形成しない場合には前記試験
で行なった様にクロメート処理層を設けることが望まし
い。逆に言えばめっき直後連続的にウレタン系皮膜層を
施す場合であればクロメート処理層の形成を省略するこ
ともできる。

また本発明者等の研究の結果によれば、ウレタン系樹脂
および二酸化珪素を主成分とする皮膜を形成したＺｎ−
Ｍｇ合金めっき鋼板は、ウレタン系以外の樹脂、例えば
アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等
の合成樹脂と二酸化珪素とよりなる皮膜を形成したもの
に比べて耐食性に優れており、また塗料に対する密着性
と電着塗装性にも良好な結果が得られた。したがって機
械加工等による皮膜剥離を生ずることがなくなり自動車
用外板の様にプレス加工を施して使用する場合にはその
優れた作用効果が遺憾なく発揮される。本発明で用いら
れるウレタン系樹脂としてはジイソシアネート化合物と
多価ヒドロキシ化合物または／および多価アミノ化合物
の反応物等が例示される。

ところでウレタン系樹脂と二酸化珪素を主成分とする皮
膜層は両者の単なる混合物層として形成されていても良
いが、シランカップリング剤の添加によって複合物質層
を形成しているものであっても良い。複合物Ｘ層を形成
している場合は皮膜層自身が高強度となるだけでなく、
基板および塗膜に対する密着性はさらに良好となる。ま
た、用途に応じてアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂。

フェノール系樹脂等の合成樹脂を該皮膜の特性を損わな
い範囲で添加することもでき、必要に応じて少量の防錆
顔料を含有させることにより耐食性の一層の向上を図る
こともできる。さらに粉末粒径が１μｍ程度以下のＺｎ
粉末、Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末、Ｚｎ−Ｎｉ合金粉末、Ｚｎ
−Ｆｅ合金粉末等を適当量含有させれば、外観の表面状
態及び加工性を損うことなく導電性を持たせて電着塗装
性、スポット溶接性、耐食性をより一層向上させること
もできる。尚該皮膜層の厚さが厚くなればなるほど電気
伝導性の点から電着塗装性が低下していくので、皮膜層
の厚さは５μｍ以下であることが好ましい、但し耐食性
向上の点からは０．５μｍ以上であることが好ましい。

本発明の防錆鋼板を製造するに当たっては、まず前処理
を行なった素地鋼板上にＺｎ−Ｍｇ合金めっきを施す。

めっき方法としては、溶融めっき、電気めっき、化学め
っ＠及び蒸着めっき等が考えられる。

溶融めっきの場合は、Ｍｇが非常に酸化されやすいため
に、そのままではめっき溶融浴中のＭｇ含有量を増大さ
せることが困難であり、浴の周囲を完全にＮ２等でシー
ルして無酸素環境下で行なうことが必要である。

また電気めっきの場合は、Ｍｇの酸化還元電位が卑であ
りすぎるため水溶液中からのＭｇの電析は困難である。

よって非水溶媒からの電気めっき法を採用せざるを得な
い。

一方蒸着めっきにおいては、真空中でＺｎとＭｇの地金
を各々加熱蒸発させ、その上部に素地鋼板を配置し、鋼
板上にＺｎとＭｇを蒸着させ、合金化する方法がある。

この際、ＺｎとＭｇの地金の加熱温度を適当にコントロ
ールすれば、ＺｎとＭｇの蒸発量を任意にコントロール
することができ、目的の組成・膜厚を有するＺｎ−Ｍｇ
合金めっきを形成せしめることができる。

なお、通常の真空蒸着法（ＰＶＤ）以外に、ＺｎとＭｇ
の蒸気を高周波等でイオン化せしめ、バイアス電圧を印
加した鋼板上にこれらも蒸着せしめる所謂イオンブレー
ティング法を用いてもよい。イオンブレーティング法に
より得られたＺｎ−Ｍｇ合金めっき層は、より一層結晶
粒が微細化され、緻密でピンホールの少ないめっき層と
なるので耐食性の向上効果は更に顕著となる。また、Ｚ
ｎとＭｇを真空中で溶解・蒸発させる加熱源としては電
子線や高周波以外にも電気抵抗加熱法の採用が可能であ
る。なぜならばＺｎとＭｇの真空中における蒸気圧は他
の金属と比べ比較的低いので、ニクロム線やカンタル線
等のヒータによってこれら金属を加熱すれば容易に所定
の蒸気量を発生せしめることができ、電子線等の高出力
タイプの加熱源を必要としなくとも良いから製造上のコ
スト面で大変有利である。

上記の様にして得たＺｎ−Ｍｇ合金めっき層の上にクロ
メート処理層を介し、または介さずにウレタン皮膜層を
形成するのであるが、クロメート処理層の形成方法とし
ては塗布型クロメート法。

反応型クロメート法、電解クロメート法等を挙げること
ができ、目的に応じてこれらを併用することもできる０
例えば耐食性と同時にウレタン皮膜層の密着性を満足す
る目的で、まず反応型又は塗布型クロメート法によって
クロメート処理を施し、更にその上に電解クロメート処
理を施すのはその一例である。

ウレタン皮膜層は主にウレタン系樹脂９珪酸微粉末およ
び必要によりシランカップリング剤やその他の添加物を
含有する混合液を通常の塗布方法で塗布し、乾燥して必
要により焼付けて形成させる。

以上の様にして得られる防錆鋼板は電着塗装性、塗膜密
着性、加工性が良好である上に耐食性に優れたものとな
る。したがって自動車車体や家庭用電気製品の様にプレ
ス加工や塗装が施されて製造される製品に対して、また
美観が要求されると共に過酷な条件下で使用される製品
に対して優れた素材である防錆鋼板を提供することがで
きる。

［実施例］ 実施例１ 真空チャンバー内に２つのるつぼを用意し、各々のるつ
ぼにＺｎとＭｇの地金を入れ、２個の電子線を各地金に
照射して各地金を溶解・蒸発させた。一方予め真空中で
表面を活性化させた冷延鋼板（０，７ｍｍｔ）をるつぼ
上に一定の距離を置いて水平姿勢でセットしておき、電
子線の出力をコントロールすることによってＺｎ及びＭ
ｇを蒸発させつつこれらの蒸発量を制御して所定膜厚、
所定Ｚ　ｎ　／　Ｍ　ｇ比のＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板
を得た。

得られたＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板をアルカリ脱脂水洗
した後、クロメート塗布皮膜を形成した。尚クロメート
皮膜中のＣｒ含有量は５０ＩＩＩｇ／ｆｆ１２になる様
に塗布量をコントロールした。

上記の様にしてＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板を得、クロメ
ート皮膜を形成した後、水溶性ウレタン系樹脂エマルジ
ョン、コロイダルシリカ、蒸留水よりなる混合液をバー
コーダ−で塗布・乾燥し、２００℃×１分間の焼き付け
を行ない、Ｓｉｎ、／ウレタン系樹脂−０，４０（＠量
比）、平均膜厚１．５μｍの皮膜層を形成して防錆鋼板
を得た。

得られた防錆鋼板を７０ｍｍ”　Ｘ　１５０！１ｍ’　
ニ切り出し、切り出し端面および前記各処理を施してな
い面（裏面）をテープシールして、下記に示す塩水浸漬
から乾燥までを１サイクル／３０分とするサイクル腐食
試験を２０００サイクル実施した。

塩水浸漬（３５℃、５％ＮａＣ１溶液）→湿潤（４０℃
、９５％ＲＨ以上）→ 乾燥（６０℃） サイクル腐食試験を実施した後、クエン酸アンモニウム
溶液で除錆し、ダイヤルゲージを用いて素地鋼板の穴あ
き深さを求めた。結果を比較例と共に第３図に示す、尚
比較例はめっき層組成あるいは皮膜層組成が本発明で規
制した以外の成分組成よりなっている。

第３図より明らかな様に本発明条件を満足するＺｎ−Ｍ
ｇ合金めっき層およびウレタン皮膜層を有する防錆鋼板
は最大穴あき深さが他のものに比べ浅く耐食性に優れて
いることが分かる。また塗装性および加工性も良好であ
った。

実施例２ 実施例１と同様にしてＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板を得、
クロメート皮膜を形成した後、水溶性ウレタン系樹脂エ
マルジョン、コロイダルシリカ、シランカップリング剤
、蒸留水よりなる混合液をバーコーダ−で塗布・乾燥し
２００℃で１分間焼付けを行ないｓ　ｉ　０２　／ウレ
タン系樹脂＝０．４（重量比）、平均膜厚１．５μｍの
皮膜層を形成した防錆鋼板を得た。得られた鋼板を実施
例１と同様にしてサイクル腐食試験を実施した。結果を
第３図に併記する。電着塗装性、塗料密着性。

耐食性共に良好なものであった。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので本発明の防錆鋼
板は優れた耐食性を有するものであり、電着塗装性、塗
料密着性および加工性も良好なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイクル腐食試験における各ｆｌＺｎ系めっき
鋼板と最大穴あき深さの関係を示す図、第２図はサイク
ル腐食試験におけるＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板のＺｎ−
Ｍｇ合金めつき中のＭｇ含有量と最大穴あき深さの関係
を示す図、第３図はサイクル腐食試験における各種めっ
き鋼板と最大穴あき深さの関係を示す図である。 第１ （蒸着法） （蒸着法］ （電気） （電気］ （電気）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板上にＭｇを５〜１５重量％（以下単に％と記
   す）含有するＺｎ−Ｍｇ合金めっき層が形成され、クロ
   メート処理層を介しまたは介さずにウレタン系樹脂およ
   び二酸化珪素を主成分とする皮膜が形成されていること
   を特徴とする耐食性に優れた防錆鋼板。
2. （２）ウレタン系樹脂および二酸化珪素がシランカップ
   リング剤を介して複合物質を形成している請求項（１）
   の耐食性に優れた防錆鋼板。