JPH02267282A - 耐食性に優れた複層めっき鋼板 - Google Patents

耐食性に優れた複層めっき鋼板

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JPH02267282A
JPH02267282A JP8572889A JP8572889A JPH02267282A JP H02267282 A JPH02267282 A JP H02267282A JP 8572889 A JP8572889 A JP 8572889A JP 8572889 A JP8572889 A JP 8572889A JP H02267282 A JPH02267282 A JP H02267282A
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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) 本発明は自動車車体、建材および家電製品に用いる耐食
性に優れためっき鋼板に関するものである。
(従来の技術) 鋼板を使用する用途において耐食性に優れた表面処理鋼
板の必要性が大きく、鉄の犠牲防食の観点から亜鉛めっ
き鋼板および亜鉛合金めっき鋼板が広く使用されている
。本発明はより優れた亜鉛系のめっき鋼板に関し、既存
の亜鉛系のめつき被膜の表面に耐食性に優れた被膜を重
ねめっきした重畳めっき鋼板を提供するものである。
本発明に関係する従来技術としては、シリカ(SiC2
)と亜鉛(Zn)複合めっき被膜を被覆した亜鉛または
亜鉛合金めっき鋼板の特公昭60−9590号公報、溶
融AQめっき被膜を被覆した二層亜鉛めっき鋼板の特開
昭63−47355号公報、蒸着Anと亜鉛の二層蒸着
めっき鋼板の米国特許3438754号公報、蒸着Mg
M鉛二暦めっきを被覆した鋼板のドイツ特許19059
08号公報がある。これらのめっき鋼板は耐食性に優れ
ているが密着性、めっき界面の腐食問題から実現してい
ない。
(発明が解決しようとする課題) 鉄の犠牲防食能に関しては、亜鉛が実用的な金属である
。しかしながら、亜鉛は活性であるため白錆を発生して
消耗する。理想的なめっき被膜は鉄の犠牲防食に必要な
最小限のめっき金属が消耗する組成が望ましい。めっき
被膜このような機能を付与するためには、合金めっきお
よび重ねめっきがある。重ねめっきした場合Ni、Cr
、Fe等の亜鉛より責な金属が亜鉛めっき被膜の表面に
被覆されると、異種金属接触による電池が形成され、下
層の亜鉛が選択的に腐食する問題があった。亜鉛より卑
なMg、AΩ 等の金属の重ねめっきの場合でも安定な
酸化物被膜が形成するため亜鉛が選択腐食する。複層め
っき鋼板の場合、表層の金属の耐食性が優れているため
もし欠陥がなければ非常に優れた耐食性が得られるが、
傷、ピンホールがある場合めっき層間の剥離、腐食が生
じやすい。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、 (1)AQを重量百分率で3〜55%含有する溶融亜鉛
合金めっき被膜を下層とし、めっき量が0.5〜10g
/耐のSi、Ti、Al、Mg、P。
Bから選択される金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜
を上層とすることを特徴とする耐食性に優れた複層めっ
き鋼板、 (2)Alを重量百分率で3〜55%含有し、且つMg
、 Si、 Ni、鉄、Co、Sbから選択した金属を
0.1〜1 %含有する溶融亜鉛合金めっき被膜を下層
とし、めっき量が0.5〜10 g/rrrのSi、 
Ti、 A Q 、 Mg、 P、 B から選択され
る金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜を上層とするこ
とを特徴とする耐食性に優れた複層めっき鋼板。
(3) Ni、鉄、Coの一種もしくは二種以上の金属
を重量百分率で1〜15%含有する電気亜鉛合金めっき
被膜を下層とし、 0.5〜log/rrrのSj、、
 Ti、 A Q 、 Mg、 P、 B から選択さ
れる金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜を上層とする
ことを特徴とする耐食性にすぐれた複層めっき鋼板、 である。
(作用) 本発明は下層に特定の亜鉛合金めっき、上層に耐食性に
優れたSi、Ti、Al、Mg、P、B  から選択さ
れる金属もしくはその亜鉛合金被膜被覆した複層めっき
鋼板である。上層めっき金属はいずれも亜鉛より卑な金
属であるがその水酸化物および酸化物は非常に安定であ
る特徴をもっている。
したがって、もしめっきに欠陥があると下層の亜鉛が選
択腐食する0本発明は下層に3〜55%のAQ含有溶融
亜鉛合金もしくは1〜15%の鉄、Ni、Coの一種以
上の電気亜鉛合金めっきを用いることによりこの問題を
解決した。下層に亜鉛合金を用いると上層めっきは非常
に微細な結晶が緻密に形成することが出来る。第1図a
に溶融亜鉛めっき、bに5%An含有亜鉛合金めっき、
Cに12%Ni含有亜鉛合金めっきの表面にSjを1ミ
クロン上層めっきした走査型電子顕微鏡写真をしめした
。第1図aの溶融亜鉛めっき上に比べ亜鉛合金めっき第
2図b(5%AQ亜鉛合金めっき上)第1図c(12%
Ni含有亜鉛合金めっき上)はSiの結晶が細かく緻密
である。他の上層めっき金属およびその亜鉛合金めっき
の場合も同様に欠陥の少ないめっき被膜を被覆すること
が出来る。
また、下層に亜鉛合金めっきを用いることによって従来
重ねめっきで問題であっためつき層界面における腐食が
防止され上層めっき被膜の防食効果が長期間にわたって
持続できる。下層の合金めっきもまた上層のイオンおよ
び腐食生成物め作用により安定な腐食生成物が形成し両
者の複合作用により優れた耐食性が得られた。下層のめ
っき組成は溶融亜鉛めっきの場合、3〜55%A11を
含有する亜鉛合金めっきが優れている。3%未満では上
層のめっき被膜が湯部的に析出しやすくまた、従来の問
題であるめっき界面の選択腐食が生ずる。
55%超では亜鉛に対する犠牲防食が極端に低下し通常
の環境では赤錆が発生しやすい。最も好ましいAQの含
有率は5〜25%であり、特に溶融状態で急速冷却した
めっき、スキンバスのような軽圧延をおこなっためっき
表面が好ましい。
下層めっきの3〜55%AI2を含有する亜鉛合金めっ
きにMg+ Sll Nx+鉄、Go、Sbから選択し
た金属を0.1〜1 %含有させた溶融亜鉛合金めっき
を用いることにより最も好ましい結果を得ることが出来
る。これらの金属の添加により′#綱な上層めっき結晶
が析出し、耐食性も向上する。
0.1%未満ではその効果が発揮されない。 1%超で
は下層めっきが硬くなり加工によって割れやすくなる欠
点が生ずるため好ましくない。
電気めっきの場合の下層めっきは1〜15%の鉄、NL
 Coの一種以上の電気亜鉛めっきである。
これらのうち、 最も好ましい合金めっきはNiを8〜
12%含有する合金めっきである。下層めっきのめっき
組成において鉄、Ni、Coが1%未満では上層のめっ
きが不均一であり、めっき界面の腐食が生じ好ましくな
い。また、15%超では鉄に対する犠牲防食能が不十分
である。これらのうち、最も好ましい合金めっきはNi
を8〜12 %含有する合金めっきである。
上層めっきについて述べる。上層はめっき量が0.5〜
log/n(のSi、Ti、AQ 、Mg、P。
Bから選択される金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜
である。これらの金属の特徴は金属自身が非常に活性で
あり、その酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物が非常に
安定であることである。偏部において、最初に上層めっ
きがわずかに腐食し次に下層の亜鉛が腐食し上層と下層
の金属イオンが中和して安定な腐食生成物を形成し偏部
を遮断する。上層のめっき金属イオンの存在により耐食
性の優れた水酸化亜鉛を主体とする腐食生成物を形成す
る。上潜めつきのめつき量が0.5 g/ボ未満では上
層めっきによる被覆率が不十分であるため上層めっきの
効果が期待できない。上層めっきのめっき量が10 g
 / rrF超では上層めっきが割れやすく粉状に剥離
する問題が生ずる。上層め)きの被膜金属としてはSi
、Tiがとくに優れた耐食性能が得られ、めっき量は1
〜4 g/rr?が最も好ましい。
上層めっき被膜としてSi、 Tj、 A Q 、 M
g。
PおよびBから選択される金属と亜鉛の合金めっきを用
いることが出来る。合金の場合、下層めっ曇との親和力
が増し純粋なめっきに比べ密着性に優れた複層めっき鋼
板を得ることが出来る。特に、亜鉛の含有率が50%未
満の合金めっきを上層とするめっきは耐食性および密着
性のバランスのよい複層めっき鋼板が得られる。上層め
っきをめっきする方法としては真空めっき例えば蒸着め
っき、イオンプレイティング、スパッタリングが最も好
ましいが、非水めっき、溶融塩めっき、溶射めっき等が
適用出来る。
本発明の複層めっき後にクロメート処理、りん酸塩処理
等の化成処理やシリケート等の無機コーティング、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル樹
脂等の有機高分子コーティングを被覆することにより耐
食性が向上する。クロメートと有機高分子の組合せが最
も良好な性能が得られる。
(実施例1) めっき量が60 g / rrFの5%AQ−0,2%
Mg含有の亜鉛合金めっき鋼板のうえに第1表に示すS
i、 Ti、 A Q 、 Mg、 B 、  りんを
それぞれめっきした複層めっき鋼板を作成した。比較と
して溶融亜鉛めっき鋼板(0,3%AQ含有)のうえに
AQを蒸着めっきした鋼板および無処理のS%AQ亜鉛
合金めっき鋼板を作成した。得られた鋼板の表面に無水
クロム酸とコロイダルシリカから成るクロメート処理液
をCr換算で10#C/汀を塗布したのち熱風乾燥し試
料を作成した。カッターナイフで深い傷をクロスカット
状に入れ耐食性を次のように調査した。塩水噴霧試験(
JIS−Z−237+、)にて500時間および100
0時間時点での白錆および赤錆の発生を面積率で目視評
価した。密着性はT曲げ(180度の密着曲げ後テーピ
ング)後、酸もしくはアルカリにて剥離した金属を溶解
し、原子吸光分析にて剥離11(g/rrr)を定量分
析した。無処理の5%AI2亜鉛合金めっき鋼板(A−
8)が1000時間で赤錆が20%発生したのに対しS
iおよびTiを蒸着した複層めっき鋼板(A−1,A−
2)は赤錆の発生は認められず白錆が10%発生した程
度であった。AQ(A−3)、Mg(A−4)を重ねめ
っきした複層めっき鋼板は500時間で白錆が発生した
が1000時間でも赤錆の発生を認めなかった。B(A
−5)およびP(A−6)を蒸着した複層めっき鋼板は
白錆の発生のみで赤錆は認められなかった。
(実施例2) めっき量が60g/ボのAQ亜鉛合金めっき鋼板のうえ
に第2表に示すSi 、 Tiをそれぞれ蒸着めっきし
た複層めっき鋼板を作成した。比較として無処理のAQ
亜鉛合金めっき鋼板を作成した。得られた鋼板の表面に
無水クロム酸とコロイダルシリカから成るクロメート処
理液をCr換算で10■/ボ塗布したのち熱風乾燥し試
料を作成した。カッターナイフで深い傷をクロスカット
状に入れ耐食性を次のように調査した。塩水噴霧試験(
JIS−Z−2371’)にて500時間および100
0時間時点での白錆および赤錆の発生を面積率で目視評
価した。密着性はT曲げ(180度の密着曲げ後テーピ
ング)後、酸もしくはアルカリにて剥離した金属を溶解
し。
原子吸光分析にて剥離量(g/rrr)を定量分析した
。無処理の5%AI2亜鉛合金めっき鋼板(B−7〜B
−9)が1ooo時間で赤錆が発生したのに対しSLお
よびTiを蒸着した複層めっき鋼板(B−1〜B−6)
は赤錆の発生が50%Afl−Zn合金めっきの偏部に
わずかに認められ程度で優れた耐食性を示した。
(実施例3) めっき量が60g/mの5%An亜鉛合金めっき鋼板の
うえに第3表に示すSiを付着量をかえて蒸着めっきし
、複層めっき鋼板を作成した。得られた鋼板の表面に無
水クロム酸とコロイダルシリカから成るクロメート処理
液をCr換算で10■/イ塗布したのち熱風乾燥し試料
を作成した。カッターナイフで深い傷をクロスカット状
に入れ耐食性を次のように調査した。塩水噴霧試験(J
IS−Z−2371)にて500時間および1000時
間時点での白錆および赤錆の発生を面積率で目視評価し
た。密着性はT曲げ(180度の密着曲げ後テーピング
)後、酸もしくはアルカリにて剥離した金属を溶解し、
原子吸光分析にて剥離量(g/rrr)を定量分析した
。SiをO45〜1.0g/rrf蒸着した複層めっき
鋼板(C−1及びC−2)は500時間で白錆が発生し
たが赤錆の発生は1000時間でも認めなかった。
519g/rrr蒸着材は加工によるめっき剥離が増加
したが耐食性は優れていた。比較材のSi20g / 
rrr蒸着材はSiがフィルム状に剥離した。
(実施例4) めっき量が60g/ rrrの5%A2含有し且つ第三
添加金属としてSi 、 Ti 、 Ni 、Co 、
 Mgを0.2%加えた亜鉛合金めっき鋼板のうえに第
4表に示す5i 、 Tiをそれぞれ蒸着めっきした複
暦めっき鋼板を作成した。
比較として無処理のAΩ亜鉛合金めっき鋼板を作成した
。得られた鋼板の表面に無水クロム酸とコロイダルシリ
カから成るクロメート処理液をCr換算で1101I1
/ゴ塗布したのち熱風乾燥し試料を作成した。カッター
ナイフで深い傷をクロスカット状に入れ耐食性を次のよ
うに調査した。塩水噴霧試験(JIS−Z−2371)
にて500時間および1000時間時点での白錆および
赤錆の発生を面積率で目視評価した。
密着性はT曲げ(180度の密着曲げ後テーピーング)
後、酸もしくはアルカリにて剥離した金属を溶解し、原
子吸光分析にて剥離量(g/n()を定量分析した。無
処理の5%AQ亜鉛合金めっき鋼板(E−7〜E−9)
が1000時間で赤錆が発生したのに対しSiおよびT
iを蒸着した複層めっき鋼板(E−1−E−6)は赤錆
の発生はなく白錆が数%発生したにすぎず優れた耐食性
を示した。
(実施例5) めっき量が60 g / rrrのAQ亜鉛合金めっき
鋼板のうえに第5表に示すSi、Tiをそれぞれ蒸着め
っきした複層めっき鋼板を作成した。比較として無処理
のAQ亜鉛合金めっき鋼板を作成した。
得られた鋼板の表面に無水クロム酸とコロイダルシリカ
から成るクロメート処理液をCr換算でLong/rr
r塗布したのち熱風乾燥し試料を作成した。カッターナ
イフで深い傷をクロスカット状に入れ耐食性を次のよう
に調査した。塩水噴霧試験(JIS−Z−2371) 
ニテ500時間および1000時間時点での白錆および
赤錆の発生を面積率で目視評価した。密着性はT曲げ(
180度の密着曲げ後テーピング)後、酸もしくはアル
カリにて剥離した金属を溶解し、原子吸光分析にて剥離
量(g/m2)を定量分析した。 Si、Ti、AQを
薄く蒸着したNj−Zn合金(D−1〜D−3)は薄い
白錆が少し発生したのみで優れた耐食性を示した。Si
を蒸着したCo−Zn合金(D−4)Fe−Zn合金(
D−5)は後者に偏部から赤錆が若干発生したのみで優
れた耐食性を示した。Pを蒸着したNi−Zn合金(D
−6)は白錆が発生したが赤錆は発生しなかった。比較
(D−6,D−7,D−8)材はいずれも500時間で
赤錆が発生しはじめ1000時間略全面に赤錆が発生し
た。
(実施例6) めっき量が60 g / mの5%AQ亜鉛合金めっき
鋼板及び12%Ni亜鉛合金めっきのうえに第6表に示
すSi 、 Ti 、 AQと亜鉛の合金めっきを蒸着
めっきし、複層めっき鋼板を作成した。得られた鋼板の
表面に無水クロム酸とコロイダルシリカから成るクロメ
ート処理液をCr換算で10rr1g/rrr塗布した
のち熱風乾燥し試料を作成した。カッターナイフで深い
傷をクロスカット状に入れ耐食性を次のように調査した
。塩水噴霧試験(JIS−2−2371)にて500時
間および1000時間時点での白錆および赤錆の発生を
面積率で目視評価した。密着性はT曲げ(180度の密
着曲げ後テーピング)後、酸もしくはアルカリにて剥離
した金属を溶解し、原子吸光分析にて剥離量(g/rr
?)を定量分析した。Si 、 TiとZnの合金を蒸
着した複層めっき鋼板(F−1〜F−2)は1ot)0
時間で白錆、赤錆の発生を認めなかった。Al、Mgと
Zn合金の蒸着材は白錆の発生のみであった。
12%N1fi鉛合金めっきの上にZn−3iの合金を
蒸着した材料は錆の発生を認めなかった。
(実施例7) めっき量が60g/m2の5%AM亜鉛合金めっき鋼板
のうえに5 g/rr?のSi、Ti、AQを溶射めつ
きをして複層めっき鋼板を作成した。得られた鋼板の表
面に無水クロム酸とコロイダルシリカから成るクロメー
ト処理液をCr換算で10■/イ塗布したのち熱風乾燥
し試料を作成した。カッターナイフで深い傷をクロスカ
ット状に入れ耐食性を次のように調査した。塩水噴霧試
験(JIS−Z−2371)にて500時間および1o
oo時間時点での白錆および赤錆の発生を面積率で目視
評価した。
密着性はT曲げ(180度の密着曲げ後テーピング)後
、酸もしくはアルカリにて剥離した金属を溶解し、原子
吸光分析にて剥離量(g/m)を定量分析した。Si、
Ti、AQを5g/rrr溶射した複層めつき鋼板は5
00時間で白錆が発生したが赤錆の発生は1000時間
でも認めなかった。
(発明の効果) 本発明は蒸着を用いた場合、−層の合金めっき製品に比
べ比較的容易に従来の合金めっき以上の耐食性能を有す
る複層めっき鋼板を得ることが出来る。特に蒸着めっき
プロセスの問題の−っである短時間で密着性を確保する
ことが難しいのに対し下層に合金めっきを用いることに
より容易に密着性が得られる特徴がある。また、上層の
金属は薄く平滑なため当面が美麗であり高級な外観を生
かした用途も考えられる。さらには、耐熱性、耐磨耗性
、耐薬品性など新しい特性を期待できるため用途的には
広い範囲に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは溶融亜鉛めっきの上にSjを蒸着した表面を
走査型電子顕微鏡で1ltrAした写真でSiが不均一
に付着している比較例を示す写真である。 第1図すはAQ  と亜鉛の合金めっき上にSjを蒸着
した例で流状ではあるが均一なSiが析出する本発明例
の電子顕微鏡写真である。第1図CはNi亜鉛の電気め
っきのうえにSiを蒸着した例で非常に緻密なSiが析
出している電子顕微鏡写真1、事件の表示 平成1−年 特許願 第085728号2、発明の名称 耐食性に優れた複層めっき鋼板 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所  東京都千代田区大手町2−6−3名称  (6
65)新日本製鐵株式会社代表者   齋藤  裕 4、代理人 〒105   亀(503)4877 住所  東京都港区西新橋1−12−1  第1森ビル
8階平成1年6月30日 手続補正指令書の発送日 平成1年7月25日 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 (1)明細書第25頁11行〜19行において、「第1
図aは ・・・・・・・・・である。」 とあるを、次のように補正する。 「第1図aは溶融亜鉛めっきの上にSiを蒸着した表面
を走査型電子顕微鏡写真の写生図でSj−が不均一に付
着している比較例を示すものである。 第1図すはAQ  と亜鉛の合金めっき上にSiを蒸着
した例で流状ではあるが均一なSiが析出する本発明例
の電子顕微鏡写真の写生図である。第1図CはNi亜鉛
の電気めっきのうえにSiを蒸着した例で非常に緻密な
Siが析出している電子顕微鏡写真の写生図である。」 (2)第1図を別紙の通り補正する。 明細書第6頁4行において、 「・・・・・・・・・・・・顕微鏡写真」の次に 「の写生図」 を挿 入する。 1゜ 2゜ 事件の表示 平成1年 特許願 第085728号 発明の名称 耐食性に優れた複層めっき鋼板 3゜ 補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所  東京都千代田区大手町2−6−3名称  (6
65)新日本製鐵株式会社代表者   齋藤  裕 4、代理人 〒105   7a (503)4877住所  東京
都港区西新橋1−12−1  第1森ビル8階6゜ 自発 補正の対象 、       明細書の発明の詳細な説明の欄

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Alを重量百分率で3〜55%含有する溶融亜鉛
    合金めっき被膜を下層とし、めっき量が0.5〜10g
    /m^2のSi、Ti、Al、Mg、P、Bから選択さ
    れる金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜を上層とする
    ことを特徴とする耐食性に優れた複層めっき鋼板。
  2. (2)Alを重量百分率で3〜55%含有し、且つMg
    、Si、Ni、鉄、Co、Sbから選択した金属を0.
    1〜1%含有する溶融亜鉛合金めっき被膜を下層とし、
    めっき量が0.5〜10g/m^2のSi、Ti、Al
    、Mg、P、Bから選択される金属の被膜もしくはその
    亜鉛合金被膜を上層とすることを特徴とする耐食性に優
    れた複層めっき鋼板。(3)Ni、鉄、Coの一種もし
    くは二種以上の金属を重量百分率で1〜15%含有する
    電気亜鉛合金めっき被膜を下層とし、0.5〜10g/
    m^2のSi、Ti、Al、Mg、P、Bから選択され
    る金属の被膜もしくはその亜鉛合金被膜を上層とするこ
    とを特徴とする耐食性に優れた複層めっき鋼板。
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