JPH0225563A - 裸及び塗装耐食性に優れた亜鉛・Ｔｉ複合めっき鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、裸及び塗装耐食性に優れた亜鉛・Ｔｉ複合め
っき鋼板の製造方法に関するものである。

（従来の技術） Ｚｎめっき調板は、耐食性が要求される自動車、家電製
品などに防錆鋼板として広く用いられている。これは純
Ｚｎめっき履が鋼板の鉄に対して卑の電位を持ち、ピン
ホール等のめつき欠陥や、加工時に生じた地鉄の露出部
分に対してはＺｎが先に腐食されるという犠牲防食効果
により、鋼板の赤錆発生を防止するためである。

しかし、ＺｎだけではＺｎ自体が活性であるために、腐
食環境においてＺｎめっき層自体の腐食が著しく進行す
る欠点がある。また純Ｚｎは°腐食生成物として導電性
のＺｎＯを生成し易いため、表面に存在する腐食生成物
の保護効果が乏しいことも、耐食性が十分でない一因と
考えられる。従って、Ｚｎめっき鋼板の耐食性の向上に
は、（１）Ｚｎめっき量の増加 （２）合金、複合めっきを施しめっき層自体の溶解を抑
制する方法 が提案されている。しかし、Ｚｎめっき量を増加する事
は、省資源の観点から好ましい事ではない上に、電気Ｚ
ｎめっき鋼板の場合には、めっきのための電力費が甚大
となる。又、溶融Ｚｎめっき調板では、めっき量を増す
事自体は、電気めっきの場合程困難ではないが、溶接性
、加工性等の劣化が伴う。

このような難点を回避するために、合金複合めっきの開
発が盛んである。

例えば、めっき層をＺｎ−Ｎｉ合金組成として耐食性を
向上する方法（特開昭５５−５０４８４）やめフき層を
Ｚｎ−Ｆ　ｅ合金組成として耐食性を向上する方法、さ
らに２層めっき層とし、上層は塗装耐食性の向上を目的
にＦｅリッチな層とする方法、電気Ｚｎめっき層中にＧ
ｏ、Ｃｒ、ＡＩおよびＳｉを共析した複合めっき鋼板（
特開昭６ｌ−１３０４９８）、金属クロム粒子を分散含
有する亜鉛合金めっき層を被覆する方法（特開昭６２−
１６７８９８）等々が開示されている。

一般に汎用性のあるＺｎめっき鋼板には、裸での耐食性
、塗装耐食性、溶接性、加工性等で良好な水準を求めら
れるが、これら合金複合めっき鋼板には一長一短があり
、裸での耐食性は良いが塗装耐食性に劣る場合、或はＺ
ｎ−Ｆｅ系の如く塗装耐食性はすぐれているが溶接性に
劣る場合等があり、諸性能のバランスをとるのは大変困
難である。

従って、例えば自動車車体に採用する場合には、部位に
応じてこれら表面処理鋼板を使い分け゛ているのが現状
である。出来るだけ少ないめっき量で、上記要求特性が
すべて満足される鋼板が望ましいのは言うまでもないが
、諸性質に優れた高耐食性電気Ｚｎ系めっき鋼板（溶融
めっき、真空めっき等他手段でも同様である）は未だ得
られていない。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 本発明は斯る高耐食性めっき鋼板として、亜鉛・Ｔｉの
複合めっきが最適であることを確認し、その製造方法と
して優れためっき方法を見出したところにある。

即ち、本発明の目的は、Ｚｎめっき層中にＴｆを所定比
率で含有、共析させる事により、裸の耐食性、塗装耐食
性、溶接性、加工性等Ｚｎ系めっき鋼板に要求される利
用特性の全てを満足する、高耐食性Ｚｎ複合めっき鋼板
の製造方法を提供するものである。

さて、従来から知られている様に、チタンは金属単体と
して、非常に責な電位を持ち耐食性に優れる。従って、
めっき層として調板上に被覆する事が可能ならば、耐食
性に優れた表面処理鋼板となる筈である。

本発明者らは、かかる観点より真空中でチタンを蒸着、
またはイオンめっきする事を試みたが、めっき層には不
可避的にピンホールが発生し、防止する事は非常に困難
であった。亜鉛やアルミめつきと異なり、チタンには鉄
に対する犠牲防食効果は期待出来ないので、例えば熱処
理によりめっき層全体をチタン−鉄合金化することも試
みたが、十分な耐食性は得られなかった。

即ち、チタン単独めっき層は電気めっきや溶融めっきで
は製造不可能であり、他手段でめっきし得ても、実用上
は用途範囲が制限される。

本発明はチタン単独めっき層の場合のかかる欠点を解消
し、調板素地に対して、ある程度の犠牲防食的効果を有
する高耐食性めっきにチタンを利用する方法として、亜
鉛との相乗効果を利用するものである。めっき層として
、亜鉛とチタンの合金層を利用しようとする試み自体は
新規なものではなく、例えば電気めっき液として、特開
昭５７６００８９が開示され、溶融めっき技術について
も特開昭６３−１０２１８に、Ｔｔ、ＡＩ、Ｍｇ等をめ
っき層中に含有するＺｎ系合金めっきが開示されている
。

特に、前者の電気めっき液によれば、最高１５ｗｔ％ま
でのＴｉを含有したＺｒｘ−Ｔｆ金合金っき皮膜を形成
することが可能であると述べられているが、該めっき液
では、電解条件等をいかに調整しても、Ｔｉ含有比率が
、１５〜２５ｗｔ％の範囲の鋼板は製造不可能である。

製造技術上も、Ｔｉ化合物より電気化学的に還元する電
気めっき法は、浴管理、電流密度管理、イオン源補給等
の工業化のために解決すべき問題が多く、たまたまＴｉ
含有比率の一部が重なるだけで、本発明とは根本的に異
なる技術である。

また溶融めっきに到っては、２％超含有させると、めっ
き作業性が損なわれ、めっき作業性を良好に保持するに
は、溶融めっき温度をかなり高くせざるを得ず、その結
果めっき材がめつき浴に溶解し浴組成を維持出来ないと
いう欠点がある。

（課題を解決するための手段・作用） 本発明は真空系内で亜鉛の蒸発速度をほゞ一定にして、
Ｔｉの蒸発速度を刺部しつ＼Ｔｉ含有量を調整すること
を特徴とする裸及び塗装耐食性に優れた亜鉛・Ｔｉ複合
めっき調板の製造方法であって、Ｔｉ５〜２５％、残亜
鉛からなる複合めっきを施すことにある。

本発明の複合めっき法としては、真空蒸着めっき法を採
用するものである。

具体的には、例えば高融点のＴｆは電子ビーム加熱、低
融点の亜鉛は、抵抗加熱で、それぞれ蒸発させて鋼板に
めっきを施すことが好ましいが、Ｔｉ１亜鉛共に電子ビ
ーム加熱によることも・できる。

しかして、亜鉛中にＴｉを正確に５〜２５％含有させる
ことが重要であり、そのためには亜鉛の蒸発速度を相対
的に一定にして、Ｔｉの蒸発速度を制御する。つまり亜
鉛の蒸発速度はぼり一定とするものである。かくするこ
とにより、正確にＴｉ含有量を調整することができる。

逆にＴｉの蒸発速度を一定にして、亜鉛の蒸発速度を制
御すると、理由は明らかでないが、目標とするＴｉ含有
量に調整するのに長時間を要し、歩留が低下する。

Ｔｉ含有量は、めっき層中のＴｉとして重量比で５〜２
５％、望ましくは６〜２０％が必要である。

５％以下では、Ｔｉを含有させた効果が殆ど発揮されず
、裸の耐食性、塗装耐食性共に殆ど純亜鉛めっき鋼板と
変わらない。さらに溶接性、めっき層密着性とも不充分
な結果となる。

一方、２５％以上の含ａ遣となると、めっき層の諸性質
が純Ｔｉ的になり、その結果犠牲防食挙動が損なわれる
。腐食環境次第で、局部的なめっき層欠陥部が生じた場
合、周辺のＴｉが責、該部位の素地のＦｅが卑となり鋼
板自体の腐食が激しくなる。

電気化学的測定でも、あるいはＪＩＳＺ２３７１に準じ
た塩水噴霧試験でも、５〜２５％のＴｉ含有率が耐食性
の観点より最適であった。

また、当該組成域では、めっき密着性も良好であり、更
に塗装耐食性を発揮する上で基本的に要求される化成処
理性も非常に良好である。

高耐食性めっき調板に求められる基本的性能である裸の
耐食性、および化成処理性よりめっき層中にＴｉを重量
比で５〜２５％含有する事が好ましい。

以下、実施例にもとずいて説明する。

（実　施　例） 厚さ０６８ｍｍ２００Ｘ２００１ｍの冷延鋼板をアルカ
リ脱脂、５％硫酸で酸洗、水洗、乾燥した後、イオンめ
っき装置内に設置した。

真空装置内を、内圧３×５″″”Ｔｏｒｒになる迄排気
した後、前処理として、アルゴンスパッタリングを、バ
イアス電圧３ＫＶで３分間施した。スパッタリング終了
後、Ａｒガスの導入を停止し、内圧を３　ｘ　Ｉ　Ｏ−
’　Ｔｏｒｒに再調整し、引き続いてイオンめっきをお
こなった。

イオンめっきは、基本的にはＺｎ＆Ｔｔを同時に複合イ
オンめっきするものであり、バイアス電圧を３ＫＶとし
、蒸発方式として、融点の低いＺｎは抵抗加熱方式、高
融点のＴｉは電子ビーム加熱方式を採用した。ＺｎとＴ
ｉの含有比率は、電子ビーム電流を変化させて、相対的
にＺｎの蒸発スピードは一定に保ち、Ｔｉの蒸発速度を
変化させて所望の比率になる様に＃御した。

Ｚｎハースへの負荷電流は１４０Ａ、Ｔｉハースへの電
子ビーム負荷電流は０．１０〜０．２５Ａの範囲で制御
した。

めっき量は、２０±２ｇ／■１となる様に、めっき時間
で調整した。

比較例として、Ｔｉの蒸発速度を一定とし、亜鉛蒸発速
度を制御して、Ｔｉ含有量を調整した。

得られた鋼板の特性評価並びに格落率を下表に示す。

密着性試験；めっき面が内側となる様に、ＯＴ曲げをお
こない（予め曲げ部に接着テープを貼付）テープ剥離テ
ス ◎・・・・ Ｏ・・・・ Δ・・・・ Ｘ−＠　―　Φ トで判定。

・剥離なし ・掻く僅か剥離 ・若干剥離 ・５０％程度剥離 ××・・・・全面剥離 塩水噴霧試験、ＪＩＳＺ−２３７１の条件で行い、赤錆
発生面積が１０％になる迄の試験時間で表示した。

化成処理二日本ペイント＝ａ製の浸漬型リン酸塩処理液
５Ｄ＝５０００で１２０″処理した際のリン酸塩皮膜結
晶析出状況を目視および顕微鏡観察した。

格落率：Ｔｉを目標とする含有量に実施例１〜Ｓ並びに
比較例１〜５にそれぞれ調整（変化）させるまでに目標
Ｔｉに達しなかっためっき調板型を格落率とした。

（発明の効果） 本発明のよれば、従来手段では得られなかった高耐食性
のＺｎ−Ｔｉ新複合めっき鋼板を安定して製造すること
が可能となり、自動車、家電等の新素材としてその工業
的価値は非常に大きい等優れた効果が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空系内で亜鉛の蒸発速度をほゞ一定にして、Ｔ
   ｉの蒸発速度を制御しつゝ、Ｔｉ含有量を調整すること
   を特徴とする裸及び塗装耐食性に優れた亜鉛・Ｔｉ複合
   めっき鋼板の製造方法
2. （２）Ｔｉ５〜２５％残亜鉛からなる複合めっきを施す
   ことを特徴とする請求項１に記載の裸及び塗装耐食性に
   優れた亜鉛・Ｔｉ複合めっき鋼板の製造方法