JPH02282488A - 複層めっき鋼板 - 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、自動車用、家電製品用、建築材用等に好適な
防錆鋼板に係わり、特に、塗装性を改善した加工性、）
容接性および耐食性に優れる複層めっき鋼板に関するも
のである。

（従来の技術） 自動車をはじめとして、家電製品、建築材等の分野には
各種の防錆鋼板が広く用いられており、その代表的なも
のに亜鉛および亜鉛系合金めっき鋼板（以下、これらの
めっきを総称して亜鉛系めっきという）がある、この亜
鉛系めっき鋼板は、主として溶融金属めっき法および電
気めっき法で製造されており、亜鉛系めっきは耐食性に
優れるばかりでなく、亜鉛が腐食溶解するいわゆる犠牲
防食能により端面や底部等の皮膜欠陥部においても、母
材鋼板を十分に保護し得る能力を有している。しかし、
反面、犠牲防食能のために未塗装材に対しては皮膜が優
先的に溶出してしまい、長く防食性能を維持することが
できないという欠点がある。

更に、溶融めっき法は電気めっき法よりも目付量が厚い
ので、溶融亜鉛系めっき鋼板は電気亜鉛系めっき鋼板に
比べて溶接性および加工性に劣り、目付量が薄い電気め
っき鋼板は、溶接性および加工性に優れるが耐食性に劣
る。なお、溶融亜鉛系めっき鋼板の目付量を薄くすれば
、溶接性および加工性は向上するが、耐食性が不十分と
なる。

一方、ＡＩおよびＡＩ！、系合金めっき鋼板（以下、こ
れらのめっきを総称してＡｌ系めっきという）も従来か
ら前記のような分野において、防錆鋼板として用いられ
ている。このＡｉ！、系めっき鋼板は、上記の亜鉛系め
っき鋼板よりも耐食性は一段と優れている。しかし、Ａ
ｌ系めっきは、めっき皮膜そのものの犠牲防食能は亜鉛
系めっきよりはるかに小さいため、端面または底部等の
皮膜欠陥部において母材鋼板を十分に保護する能力がな
い。

上記の如く、亜鉛系めっきおよびＡｌ系めっきには、そ
れぞれ長所がある反面、欠点もある。しかし、このよう
な亜鉛系めっきおよびＡｌ系めっきでも、下層に亜鉛系
めっき、上層にＡｌ−Ｍｎ合金めっきを施して二層めっ
き鋼板とするか、下層にへβ−Ｍｎ合金めっき、上層に
亜鉛系めっきを施して二層めっき鋼板とすれば、両者の
利点が有効に発揮されることを本発明者の一人が見出し
、先に特許出願をした（特開昭６１〜２６１４９６号）
。

この二層めっき鋼板は、亜鉛系めっきのもつ犠牲防食能
とＡｆ系めっきのもつ未塗装部に対する長期に亘る防食
維持能力との相乗効果によって、それぞれ単独では得ら
れない優れた耐食性を有する。特に、上層にｋｌ−Ｍｎ
合金めっき層を配したものは、耐食性の向上効果が著し
い。ただし、塗装性においては、ＡＮ−Ｍｎ合金めっき
は塗装が難しいことから下層がＡｌ−Ｍｎ合金で、上層
が亜鉛系めっきである二層めっき鋼板に比べてやや劣る
。

防錆鋼板は、用途によってはそのまま（未塗装で）用い
るものと、塗装して用いるものとがある。

例えば、自動車用防錆鋼板を例にとると、鋼板はプレス
にて車体等に成形された後、塗装が施される。塗装には
カチオン電着塗装が多く用いられており、塗装性にやや
劣るＡｌ−Ｍｎ合金めっき層を上層に配した二層めっき
鋼板をカチオン電着塗装すれば、クレータ−と称する塗
装欠陥が発生し、外観を損ねる場合がある。

更に、新たな問題として自動車以外の分野、具体的には
建築物および家電製品の分野における防錆鋼板の加工度
が近年−段と厳しくなりつつあり、且つ、溶接の作業性
を考慮して大入熱でのアーク溶接が実施されるようにな
ってきたため、先に特許出願した二層めっき鋼板では、
これらに十分対応するのが困難であることが、その後の
研究開発の過程でわかってきた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、上記先願発明の二層めっき鋼板、具体
的には、下層に亜鉛系めっき層、上層にＡｌ−Ｍｎ合金
めっき層を配した二層めっき鋼板と同等もしくはより以
上の耐食性を具備し、且つ、優れた加工性、溶接性およ
び電着塗装性を有する防錆鋼板を提供することにある。

特に、本発明は自動車用、家電製品用、建築材用として
好適な防錆鋼板を提供することを目的とする。

（ｉｌ！題を解決するための手段） 本発明者等は、先願発明の二層めっき鋼板の耐食性を損
なうことなく、特に、塗装性を改善するためにめっき構
成について種々検討を行った結果、下記の知見を得た。

■合金化処理した溶融亜鉛めっき鋼板に、ＡｆｆｉＭｎ
合金めっきを施した場合、非常に優れた塗装性を示す、
また、このめっき鋼板は下層の合金化溶融亜鉛めっき層
の日付量を少なくしても、従来の二層めっき鋼板と同等
以上の耐食性を示し、加工性に優れるとともに上層が融
点の高いＡＱ　−Ｍｎ合金めっきであるから溶接性にも
優れる。

■合金化溶融亜鉛めっき層とＡｌ−Ｍｎ合金めつき層と
の間に、他の金属からなる中間めっき層を配すれば上層
のＩＩ！、−Ｍｎ合金めっきの密着性が向上する。さら
に、Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層の上にクロメート処理、酸
化処理、Ｆｅ系めっき等の後処理を施せば塗装後の耐食
性がより向上する。

本発明は、このような知見を基に完成したものであって
、その要旨は下記の（ｉ）〜（ｉｖ）にある。

（ｉ）　ｔｌＡ板表面に、下層として合金化処理された
溶融亜鉛めっき層を有し、上層としてＭｎを０．０５〜
５０重量％含有するＡｌ４−Ｍｎ合金めっき層を０．１
〜１０ｇ／−２有する複層めっき鋼板。

（ｉｉ　）鋼板表面に、下層として合金化処理された溶
融亜鉛めっき層を有し、中間層として旧、ＣｏおよびＣ
ｒの１種又は２種以上からなるめっき層を０．１〜１０
ｇ／ｍ”有し、上層としてＭｎを０．０５〜５０重量％
含有する＾ｌｌ−Ｍｎ合金めっき層を０．１〜１０ｇ／
ｍ”有する複層めっき鋼板。

（ｉｉｉ）上層のＡｌ４−Ｍｎ合金めっき層に、クロメ
ート処理又は酸化処理を施したことを特徴とする（ｉ）
又は（ｉｉ）記載の複層めっき鋼板。

（ｉｖ）上層のＡｌ２−Ｍｎ合金めっき層の上に、更に
最上層としてＦｅ又はＦｅ　−Ｚｎ合金めっき層を１〜
１０ｇ／ｍ！有する（ｉ）又は（ｉｉ　）記載の複層め
っき鋼板。

（作用） 以下、本発明の複層めっき鋼板について詳細に説明する
。

本願第１発明の複層めっき鋼板は、合金化処理した溶融
亜鉛めっき鋼板（以下、合金化溶融亜鉛めっき鋼板と称
する。また、そのめっき層を合金化溶融亜鉛めっき層と
称する。）の上に、＾２Ｍｎ合金めっきを施したことに
特徴がある。

前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、例えば、溶融亜鉛め
っき後の鋼板を直ちに、めっき槽上の加熱炉で５００〜
５５０°Ｃの温度に加熱し、連続的に合金化処理する方
法で製造されたもの、或いは溶融亜鉛めっき後の鋼板を
箱型焼鈍炉で３００〜３８０°Ｃに加熱し、バッチ的に
処理する方法で製造されたものを使用することができる
。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、加工性および溶接性の観
点から目付量は少ない方が望ましい０例えば、目付量が
４０〜４５ｇ／ｍ”程度である合金化溶融亜鉛めっき鋼
板であれば、製品において所望の耐食性を確保すること
ができるとともに加工性および溶接性も向上する。また
、合金化溶融めっき亜鉛層中のＦｅ含有量が少ないとη
相が残存し均一な合金化処理ができず、一方、過度に多
いとＦ相などの加工性に劣る合金相が形成されるととも
にめっき密着性も低下するので、合金化溶融めっき層中
のＦｅ含有量は、８〜１５重量％程度であるのが好まし
い。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板の上に、次に述べ
るＡｌ−Ｍｎ合金めっきを施した本発明の複層めっき鋼
板が、先願発明の二層めっき鋼板に比べて、特に電着塗
装性に優れる理由は明らかではないが、下記のことが考
えられる。

例えば、上層が電気Ｚｎ　−Ｆｅ合金めっきで下層がＡ
ｌ−Ｍｎ合金めっきの二層めっき鋼板では、電着塗装時
に火花放電が生じ、それによって発生する熱により析出
樹脂が変質し、クレータの核となる。

これに対して、本発明の複層めっき鋼板の場合、火花放
電がほとんど発生しない、これは二層めっき表面から電
子が放出されやすいからと考えられる。

一方、上層のＡｌ４−Ｍｎ合金めっき層には、亜鉛系め
っきのように犠牲防食能を期待することはできないが、
合金化溶融亜鉛めっき皮膜に対して緻密な腐食生成物を
形成するとともに、合金化溶融亜鉛めっき皮膜の保護皮
膜として作用するため、−段と優れた耐食性を得ること
ができる。

このＡＮ−Ｍｎ合金めっき層中のＭｎ含有量を０．０５
〜５０重量％に限定したのは、０．０５重量％未満では
溶接性および塗装性に劣るからであり、５０重量％を趨
えて含有させるとＡｌ２−Ｍｎ合金めっき皮膜が硬くな
って加工性が劣化するからである。望ましい範囲は１０
〜４０重量％である。また、ＡＩ！、−Ｍｎ合金めっき
層の目付量を０．１〜１０ｇ／ｍ”に限定したのは、０
．１　ｇｅｔｓ”未満では目標とする電着塗装性が得ら
れず、且つ、耐食性の向上も小さいからであり、一方、
１０ｇ／ｍ”を超えると塗装性の向上効果が飽和し、経
済的に不利を招くからである。

Ａｌ−Ｍｎ合金めっきは、例えば溶融塩浴を用いる電気
めっき法、或いは真空蒸着法、イオンブレーティング法
等のドライプロセスにより行うことができる。溶融塩浴
を用いる電気めっき法で行う場合は、ＡＩＣｊ！５−Ｍ
Ｃｌ！、（Ｍ：アルカリ金属）系溶融塩浴、八〇ｃｌ、
、Ａｌ　Ｂｒ３等を含有する非水溶媒浴、ブチルピリジ
ニウムＸ−＾ｌＸ５ＣＸ：Ｃ１，Ｂｒ、■）系溶融塩浴
等の溶融塩浴を用いることができる。

なお、本発明において前記Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層は、
品質に悪影響が生じない範囲で、Ｆｅ、　Ｃｏ、Ｎｉ、
　Ｃｒ、　Ｐｂ、　Ｔｉ、　Ｓｎ等の元素を少量（合計
で１重量％以下）含んだものであってもよい。

本願第２発明の複層めっき鋼板は、前記の合金化溶融亜
鉛めっき層を下層に有し、ｊ／！−Ｍｎ合金めっき層を
上層に有し、この間に中間層として、Ｎｉ、　Ｃｏおよ
びＣｒの１種又は２種以上からなるめっき層を０．１〜
１０ｇ／■！有するものである。

下層の合金化溶融亜鉛めっき層と上層のＡｌＭｎ合金め
っき層とのめっき密着性は良好であるが、この間にＮｉ
、　ＣｏおよびＣｒの１種又は２種以上からなる中間め
っき層を配すれば、めっき密着性が一層向上するので、
この複層めっき鋼板は、厳しい加工を受ける用途にとっ
ては好都合となる。

下層の合金化溶融亜鉛めっき層に酸化物が残存するため
、水系の前処理、即ち、Ｎｉ、　ＧｏおよびＣｒの１種
又は２種以上のプレメツキを施してからＡｌ−Ｍｎ合金
めっきを行った方が良好なめっき密着性が得られる。中
間めっき層の目付量が０．１　ｇｅｍ”未満では、前記
の作用が得られずめっき密着性の向上効果が少ない。ｌ
ｏｇ／＋”を超えてめっきしてもめっき密着性の向上効
果に差が認められなくなり、コスト的に不利となる。

本願第３発明の複層めっき鋼板は、第１発明および第２
発明の複層めっき鋼板にクロメート処理又は酸化処理を
施したものである。

第１発明および第２発明の複層めっき鋼板は、そのまま
でも優れた塗装性を示すが、さらに上層のＡｌ−Ｍｎ合
金めっき層にクロメート処理又は陽極酸化処理、化学酸
化処理等の酸化処理を施してやれば、塗膜の密着性およ
び塗装後の耐食性が更に向上する。

前記クロメート処理としては、一般にＡｌおよびＡ２合
金の化成処理で用いられている後述の第１表に示すよう
な処理液、即ち、６価クロム化合物およびフッ化物等よ
りなる処理液を用いることができる。また、クロメート
皮膜量は全クロム量で２００ｍｇ／ｍ”以下とするのが
望ましい、　２００ｍｇ／■２を超えると加工性が低下
するとともに黄色化するので、外観が損なわれる。一方
、酸化処理もＡｌおよびＡ１合金の酸化処理に用いられ
ている、例えば、ホウ酸、リン酸、重クロム酸アンモニ
ウム、シュウ酸等を含有する処理液中で直流又は交流を
通電して処理する方法、或いは、これらの処理液中に浸
漬して処理する方法で行うことができる。

Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層に酸化皮膜層を形成させれば、
陽極皮膜の細孔中への塗料の入り込み、および細孔によ
る接着面積増大等によって塗膜の密着性および塗装後の
耐食性がより向上する。この皮膜は薄いと塗膜の密着性
および塗装後の耐食性の向上が小さいので、５　ｍｇ／
ｍ”以上形成するのがよい。

本願第４発明の複層めっき鋼板は、第１発明および第２
発明の複層めっき鋼板に、さらにＦｅ又はＷｅ　−Ｚｎ
合金めっきを１〜１０ｇ／ｍ”施したものである。

Ｆｅ又はＦｅ　−Ｚｎ合金めっきはリン酸亜鉛化成処理
性に優れているので、上層のＡｌ−Ｍｎ合金めっき層の
上に施してやれば塗装性が向上する。しかし、目付量が
１　ｇ７ｍ”未満では、化成処理性の向上が小さいので
高い塗装性を付与することができない。

一方、１０ｇ／ｍ”を超えてめっきすると加工性および
溶接性に悪影響を及ぼす。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例） Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：Ｏ，１３
％、Ｐ　：０．０１１％、Ｓ　：０．００９％、Ｓｏ　
ｌ　、Ａ　ｌ　：０．０３％を含有する冷延鋼板（厚み
：０．８ｍｍ）を母材とし、下記に示す溶融亜鉛めっき
浴でめっきを行い、次いで５５０°Ｃで合金化処理し、
Ｆｅｆ４度が１０重量％の合金化溶融亜鉛めっき鋼板お
よび同じ母材に下記に示す条件で電気めっきを施し、Ｚ
ｎ−１２重量％Ｆｅの電気めっき鋼板を製造した。

〔溶融亜鉛めっき条件〕

（１）めっき浴組成 ０．１３重量％のＡｌおよび０．０３重量％のＦｅを含
む溶融亜鉛浴 （２）浴温：４６０°Ｃ 〔電気Ｚｎ−Ｆｅめっき条件〕 （１）めっき浴組成 Ｚｎ５Ｏｎ　・７１１！Ｏ：　　２５０ｇ／　ｌＦｅ５
Ｏａ　・７１１ｉＯ：　　２００ｇ／　ＩＮａｚＳＯ４
：　　１００ｇ／ｊ！ （２）浴温：５０°Ｃ （３）電流密度：　５０Ａ／ｄｍ” （４１ｐＨ：２ 次いで、これらのめっき鋼板の上に、第１表に示す条件
で、上層のＡＮ−Ｍｎ合金めっき、中間層のＮｉ、　Ｃ
ｏ、　Ｃｒの１種又は２種のめっき、最上層のクロメー
ト被覆、酸化被覆、Ｆｅめっき、Ｆｅ　−Ｚｎめっきを
施し、各種の複合めっき鋼板を作製した。

これらの複合めっき鋼板から試験片を採取して加工性、
溶接性、塗装性および塗装後の耐食性を調べた。これら
の評価結果を第２表に各層の目付量および上層のＡＮ−
Ｍｎ合金めっき皮膜組成とともに示す。

加工性については試験片を曲げ半径０．８ｍｍで密着曲
げ後、テープ剥離試験を実施し、めっき剥離の有無を調
べて評価した。

溶接性については、添付図に示すようにめっき鋼板（＋
）、（２）を重ねて、炭酸ガスアークによる突き合わせ
溶接（溶接電流：１３０Ａ、溶接電圧＝２２■、溶接速
度：６０ｃｍ／ｌｌ１ｉｎ）を行った後、溶接部（３）
を断面ミクロ観察してブローホールの有無を調べた。表
中、◎はプローホール無し、○は１個のブローホール発
生、△は２〜５個のブローホール発生、×は６個以上の
ブローホール発生、を表す。

塗装性については、下記の条件で電着塗装を行った後、
１７５’Ｃの温度で２５分間熱処理を施し、表面を観察
してクレータ−の有無を調べた。表中、◎はクレータ−
無し、Ｏは５個以下のクレータ−発生、△は６〜１０個
のクレータ−発生、×は１０個超えのクレータ−発生、
を表す。

〔塗装条件〕

日本ペイント■製ＵＤ８０を使用し、液温２８°Ｃに調
整して供試材を浸漬し、２１０　Ｖの電圧で３分間通電
して塗装を施し、次いで、水洗い処理。

塗装後耐食性については、上記と同様の電着塗装を行っ
た後、素地鋼に達する疵を入れ、３５°Ｃの５％塩水に
１時間浸漬、５０°Ｃの熱風で１時間乾燥するサイクル
腐食テストを２００サイクル実施した後の浸食深さを調
べて評価した。

（以下、余白） 第２表に示す如く、本発明の複合めっき鋼板（備考欄に
実施例として示したもの）は、高耐食性を有するととも
に加工性、溶接性および塗装性にも優れている。

これに対して、比較例として示すめっき鋼板は、何れか
の特性が劣る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の複層めっき鋼板は、比較
的少ない目付量であるにも係わらず耐食性に優れ、且つ
、高い加工性、溶接性および電着塗装性を具備している
ので、自動車は勿論のこと家電製品、建築材等の分野に
おいて用いられる防錆鋼板に最適である。

【図面の簡単な説明】

添付図は、実施例における溶接性の評価に用いた炭酸ガ
スアークによる突き合わせ溶接方法を示す説明図である
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に、下層として合金化処理された溶融亜
   鉛めっき層を有し、上層としてＭｎを０．０５〜５０重
   量％含有するＡｌ−Ｍｎ合金めっき層を０．１〜１０ｇ
   ／ｍ＾２有することを特徴とする複層めっき鋼板。
2. （２）鋼板表面に、下層として合金化処理された溶融亜
   鉛めっき層を有し、中間層としてＮｉ、ＣｏおよびＣｒ
   の１種又は２種以上からなるめっき層を０．１〜１０ｇ
   ／ｍ＾２有し、上層としてＭｎを０．０５〜５０重量％
   含有するＡｌ−Ｍｎ合金めっき層を０．１〜１０ｇ／ｍ
   ＾２有することを特徴とする複層めっき鋼板。
3. （３）上層のＡｌ−Ｍｎ合金めっき層に、クロメート処
   理又は酸化処理を施したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の複層めっき鋼板。
4. （４）上層のＡｌ−Ｍｎ合金めっき層の上に、更に最上
   層としてＦｅ又はＦｅ−Ｚｎ合金めっき層を１〜１０ｇ
   ／ｍ＾２有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の複層めっき鋼板。