JPH0234792A - 潤滑性、加工後耐食性に優れたクロメート処理綱板 - 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、家電、建材製品等に使用される潤滑
性、加工後耐食性に優れたクロメート処理鋼板に関する
。

〈従来の技術〉 自動車、家電、建材製品等に使用される鋼板、特に亜鉛
または亜鉛系合金めっき鋼板のようなめっき鋼板は、無
塗装または塗装して使用するが、それまでに種々の工程
を通り、しかもその間に、かなり長時間にわたって無塗
装の状態でおかれる。　そのため、その間に錆が発生し
たり、めっき鋼板表面に種々の物質が吸着、付着したり
して、塗料の密着性が悪くなるなどの問題がある。　従
フて、めっき鋼板が需要家で使用されるまでの一次防錆
処理として、クロメート処理が施されている。

ところが、近年、部品加工した鋼板を無塗装で使用する
ユーザーが多くなり、クロメート被膜の形成による耐食
性に、車に一次防錆処理としての機能だけでなく、加工
後も高度の耐食性を発揮する最終防錆処理としての機能
までもが要求されるようになってきた。

他方、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板に塗装して使用
する用途も多く、表面処理鋼板の表面処理は、塗装下地
処理としての性能も要求されている。

また、鋼板をプレス成形するに際しては、潤滑油を鋼板
表面に塗布するが、この作業はプレス後の脱脂工程を必
要とするため、加工時に潤滑油等を使用せずにプレス加
工ができる表面処理鋼板の開発も望まれている。

このような背景の下で、表面処理鋼板に関する従来技術
としては次のようなものがある。

（１）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、そ
の上に、複合リン酸アルミニウム、クロム系防錆顔料と
、潤滑剤としてポリオレフィンワックス、二硫化モリブ
デン、シリコーンとを含有するウレタン変性エポキシ樹
脂層を１〜１０ｇ／ｒｎ’有することを特徴とする耐食
性および潤滑性に優れた２層クロメート処理鋼板（特公
昭６２−２４５０５号公報）。

（２）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、そ
の上に、シリカ粉末、親木性ポリアミド樹脂および潤滑
剤としてポリエチレンワックスを含有するウレタン化エ
ポキシエステル樹脂層を０．３〜５μｍ有することを特
徴とするカチオン電着塗装性に優れた有機複合鋼板（特
開昭６３−３５７９８号公報）。

（３）γ暦車層のみからなるニッケル含有亜鉛めっき鋼
板上にクロメート被膜を有し、その上に、導電顔料とし
てリン化鉄、潤滑剤としてポリオレフィン系化合物、カ
ルボン酸エステル系化合物、ポリアルキレングリコール
系化合物から選ばれた化合物と塗料用樹脂とを含有する
塗膜層を１〜２０μｍ有することを特徴とする耐食性塗
装積層体（特開昭６２−７３９３８号公報）。

（１）〜（３）のいずれもが、クロメート被膜上に、潤
滑剤としてポリオレフィン系化合物を含有する潤滑樹脂
被膜を有することを特徴とする、耐食性、潤滑性に優れ
る２層型被膜処理鋼板である。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記の従来技術（１）〜（３）は、いずれも２層型被膜
処理鋼板であり、クロメート処理と潤滑樹脂処理を個別
に行う必要があるため、処理工程が複雑であり、処理コ
ストも高い。　また、樹脂処理を施しているため、需要
家が塗装を行う場合、使用可能な塗料が限定されること
があり、さらに、成形後の塗装を必要とする用途では、
塗料の密着性に問題を生じる場合がある。

本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、クロメー
ト被膜自身に高度の潤滑性と耐食性を兼備させ、プレス
油なしで成形可能な潤滑性、加工後耐食性に優れたクロ
メート処理鋼板を提供することを目的とするものである
。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板のクロ
メート被膜自身に高度の潤滑性と耐食性を兼備させるに
は、潤滑性が優れ、かつ耐食性向上にも効果のある潤滑
剤をクロメート処理液成分として添加すればよいと考え
、種々の潤滑剤について鋭意検討した。　その結果、フ
ッ素系樹脂微粉末の添加により、潤滑性のみならず耐食
性も向上し、さらに、シリカの併用添加により、加工後
耐食性が著しく向上することを見い出し、本発明に至っ
た。

本発明は、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板上に、下記
組成のクロメート処理液で形成させたクロメート被膜層
が、金属クロム換算で、片面で１０〜２００　ｍ　ｇ　
／　ｍ’付着されていることを特徴とする潤滑性、加工
後耐食性に優れたクロメート処理鋼板を提供するもので
ある。

（クロメート処理液組成） （ａ）Ｃｒ３＋／Ｃｒ６＋＝２０／８０〜８０／２０（
重量比） （ｂ）平均粒子径１μｍ以下のフッ素系樹脂微粉末 フッ素系樹脂／Ｃｒ＝０．０５〜２．０（重量比） （ｃ）シリカ シリカ／Ｃｒ＝４．０以下（重量比） 前記フッ素系樹脂微粉末は、予め分散剤で処理されたも
のを用いることが好ましい。

以下に、本発明の潤滑性、加工後耐食性に優れたクロメ
ート処理鋼板について、詳細に説明する。

本発明で対象とするクロメート処理鋼板の素材としては
、電気亜鉛めりき鋼板、電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板
、電気亜鉛−鉄めりき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板、５％アルミニウムー亜鉛溶融め
っき鋼板、あるいはこれらの多層めっき鋼板、複合めっ
き鋼板等の各種亜鉛系めっき鋼板を挙げることができる
。

このような亜鉛系めっき鋼板上に、本発明のクロメート
被膜層を形成させるために用いる本発明のクロメート処
理液の組成は、以下の通りである。

（クロメート処理液組成） （ａ）Ｃｒ３＋／Ｃｒ６＋＝２０／８０〜８０／２０（
重量比） （ｂ）平均粒子径１μｍ以下のフッ素系樹脂微粉末 フッ素系樹脂／Ｃｒ＝０．０５〜２．０（重量比） （ｃ）シリカ シリカ／Ｃｒ＝４．０以下（重量比） クロメート処理液には、無水クロム酸、クロム酸塩、重
クロム酸等を用いればよい。

クロメート処理液中のＣｒ’＋の機能は、加工による被
膜損傷部を不働態化して、耐食性劣化を抑制することで
ある。　　しかし、Ｃｒ６＋が必要以上に多いと、腐食
環境下で初期に溶出してしまい、高度の耐食性が期待で
きなくなる。

従って、Ｃｒ　’　”　／　Ｃｒ　”比を２０／８０〜
８０／２０（重量比）の範囲とする必要があり、好まし
くは３０／７０〜６０／４０（重量比）の範囲とする。

次に、フッ素系樹脂微粉末について説明する。

一般に、乾式潤滑剤としては、酸化ポリエチレン等の合
成ワックス、カルナバロウ等の天然ワックス、二硫化モ
リブデン、有機モリブデン、グラファイト、フッ化カー
ボン、金属セッケン、窒化ホウ素、フッ素系樹脂等が知
られており、これらは、軸受は用潤滑剤として使用され
たり、プラスチックや油、グリース等に添加して、潤滑
性を向上させるために用いられている。　そこで、これ
らの潤滑剤を用いて、潤滑性の優れたクロメート処理鋼
板を得るための検討を行った。

しかし、本発明で用いる潤滑剤は、単に潤滑性の向上効
果を有するだけのものではなく、クロメート被膜自身の
耐食性を損うことなく、潤滑性、耐食性の両性能を向上
させるものでなくてはならない。

また、潤滑剤は表面自由エネルギーが小さく、他の物質
との親和力が非常に小さい（このため、摩擦係数が小さ
く、潤滑性が優れると言われている）。　従って、潤滑
剤のクロメート処理液への配合は非常に困難である。　
し　かし、クロメート処理液に配合可能な潤滑剤でなけ
ればならない。

さらに、本発明で用いる潤滑剤は、クロメート処理液の
ような強酸化性の水溶液中で化学的に安定であること、
および表面処理鋼板の潤滑性向上のためには、比重の小
さいことが必要である。

以上の条件を満足する潤滑剤について検討を行ったとこ
ろ、上記潤滑剤のうち、フッ素系樹脂が、クロメート処
理液中で安定であり、最も潤滑性向上効果が優れている
ことを見出した。

また、クロメート処理液にフッ素系樹脂を添加すること
により所期の目的は達せられるのであるが、−層好まし
くは、次に述べる方法によりフッ素系樹脂をクロメート
処理液に配合すると、被膜を均一に形成でき、耐食性も
さらに向上することを見い出した。

即ち、フッ素系樹脂の微粉末を、シランカップリング剤
、非イオン性界面活性剤等の分散剤を用いて水分散状態
とし、それを、他の成分が配合されたクロメート処理液
に加えればよい。

水分散されたフッ素系樹脂は、クロメート処理液に容易
に混合しつる。

フッ素系樹脂を含有するクロメート被膜層を有する鋼板
は、プレス加工時にクロメート被膜層の表面に露出した
フッ素系樹、脂が金型と鋼板の潤滑性を高め、プレス成
形性を向上させるとともに、被膜表面の損傷を防止し、
かつフッ素系樹脂自身の撥水性のために耐食性も向上す
るので、結果として加工後の耐食性が著しく向上する。

フッ素系樹脂としては、ポリ４フツ化エチレン樹脂、ポ
リフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ
フルオロエチレン樹脂等があげられ、これらのうちの１
ｆ！１を単独で、または２種以上を混合して用いること
ができる。

また、フッ素系樹脂の粒径は、粒径が太きいと均一な被
膜の形成が困難となり、加工時に局部的な被膜剥離を生
じ、加工後の外観が悪くなり、加工後の耐食性向上効果
も望めなくなる。

従って、平均粒子径が１μｍ以下の微粉末を使用し、０
．５μｍ以下が好ましい。

フッ素系樹脂の配合量は、クロムに対する重量比で０．
０５〜２．０とし、ｏ、ｉ〜１．０が好ましい。　０．
０５未満では潤滑性、耐食性の向上効果が小さく、また
、２．０を超えると被膜強度が低下し、加工時に剥離し
やすくなり、やはり潤滑性、耐食性の向上効果が見込め
なくなる。

尚、前記したように、フッ素系樹脂をクロメート処理液
に配合するには、フッ素系樹脂の微粉末を、予めシラン
カップリング剤、非イオン性界面活性剤等の分散剤を用
いて、水分散状態としておくことが好ましい。

この際に用いる分散剤としては、以下のものがあげられ
る。

シランカップリング剤では、γ−グリシドキシプロビル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルメチル
ジェトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）
γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等があり、
γ−グリシドキシプロビルトリメトキシシランと、γ−
グリシドキシプロビルメチルジェトキシシランが好まし
い。

非イオン性界面活性剤では、ポリエチレングリコール誘
導体、ポリオキシエチレン誘導体、多価アルコール話導
体、ポリジメチルシロキサン等がある。

分散剤の配合量は、フッ素系樹脂に対して０．０５〜５
．０％が好ましい。

クロメート処理液へのフッ素系樹脂の配合は、例えば次
のように行う。

水にフッ素系樹脂の＠粉末と分散剤とを加え、攪拌し、
フッ素系樹脂を４０〜６０％含む濃厚懸濁液を作る。　
これを、その他の成分が配合されたクロメート処理液に
、攪拌しながら添加する。

続いて、シリカについて説明する。

シリカは、クロメート被膜を強化し、クロメート処理鋼
板の耐食性をさらに向上させる。

具体的には、コロイダルシリカ、例えばスノーテックス
−Ｏ、スノーテックス−Ｎ、スノーテックス−２０（い
ずれも日産化学工業社製）等や、オルガノシリカゾル、
例えば、エチルセロソルブシリカゾル（白滝化学工業社
製）等や、シリカ粉末、例えば気相シリカ粉末（アエロ
ジル社！り等や、有機シリケート、例えばエチルシリケ
ート等をあげることができる。

シリカ粉末の粒径は、シリカを均一に分散させるために
、５〜７０ｎｍであることが好ましい。

シリカの配合量は、クロムに対する重量比で４．０以下
とし、２，０以下が好ましい。

４．０を超えると加工時に被膜が剥離しやすくなり、加
工後耐食性の向上効果が見込めなくなる。

クロメート処理液中に、還元剤、安定剤、分散剤等の一
般的な添加剤を、本発明の趣旨を損わない範囲で適宜添
加することは差支えなく、むしろ好ましい。

本発明のクロメート被膜の付着量は、金属クロム換算で
、片面で１０〜２００　ｍ　ｇ　／　ｍ’の範囲であり
、１５〜８０　ｍ　ｇ　／　ｍ’の範囲が好ましい。　
　１０ｍｇ／ｍ”未満では十分な耐食性が得られず、２
００　ｍ　ｇ　／　ｒｎ’を超えると、加工時に被膜が
剥離しやすくなり、加工後耐食性の向上効果が見込めな
くなる。

亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板上へのクロメート被膜
の形成は、通常の方法で行えばよい。

例えば、本発明のクロメート処理液を用い、浸漬クロメ
ート処理、電解クロメート処理を行なえばよく、また、
塗布型クロメート処理等を行なって、クロム水和酸物を
主体とする被膜を形成させてもよい。　亜鉛または亜鉛
系合金めっき鋼板をクロメート処理液で処理した後、フ
ラットゴムロール等で絞る工程や、熱風乾燥等の乾燥工
程を経て、潤滑性、加工後耐食性に優れたクロメート処
理鋼板を得ることができる。

〈実施例〉 次に、本発明を実施例に基いて、さらに具体的に説明す
る。

下記条件下で、クロメート処理鋼板の試験片ＮＯ３１〜
２２を作製し、゛下記の方法で試験・評価を行った。

結果は表２に示した。

１）めっき鋼板の種類 Ａ、電気亜鉛めっき鋼板 板厚　０．８ｍｍ 亜鉛めっき付着量　２０ｇ／ｍ’ Ｂ、電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板 板厚　０．８ｍｍ 亜鉛−ニッケルめっき付着量　２０ｇ／ｍ’ニッケル含
有量　１２％ Ｃ１溶融亜鉛めっき鋼板 板厚　０．８ｍｍ 亜鉛めっき付着量　６０ｇ／ｒｎ” ２）クロメート処理 前記各めっき鋼板の両面に、表１に示した組成のクロメ
ート処理液を、表１に示した付着量となるようにロール
塗布し、１００℃で熱風乾燥を行った。

３）試験・評価 下記の方法で、クロメート処理鋼板の潤滑性および耐食
性を試験・評価した。

■　潤滑性試験 無塗油の試験片に、下記の条件で円筒カップ絞りを行い
、その限界絞り比を求めた。

プレス条件 ・しわ押え圧　　　１トン ・ポンチ径　　　３３ｍｍφ ・絞り速度　　　５００　ｍｍ／　ｓｅｃ。

■　平板耐食性試験 塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ−２３７１）を２００時間ま
で行い、白錆発生までに要する時間で評価した。

■　加工後耐食性試験 無塗油の試験片を、円筒カップ絞り試験機で、下記条件
にて絞り加工を施し、そのカップの絞り面に対し、塩水
噴霧試験（ＪＩＳＺ−２３７１）を行った。　白錆発生
までに要する時間で評価した。

プレス条件 ・しわ押え圧　　　１トン ・ポンチ径　　　３３ｍｍφ ・絞り比　　　　　１．８０ ・絞り速度　　　５００　＋ｎ＋ｕ／　ｓｅｃ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板上に、下記組成
   のクロメート処理液で形成させたクロメート被膜層が、
   金属クロム換算で、片面で１０〜２００ｍｇ／ｍ＾２付
   着されていることを特徴とする潤滑性、加工後耐食性に
   優れたクロメート処理鋼板。 （クロメート処理液組成） （ａ）Ｃｒ＾３＾＋／Ｃｒ＾６＾＋＝２０／８０〜８０
   ／２０（重量比） （ｂ）平均粒子径１μｍ以下のフッ素系樹脂微粉末 フッ素系樹脂／Ｃｒ＝０．０５〜２．０（重量比） （ｃ）シリカ シリカ／Ｃｒ＝４．０以下（重量比）
2. （２）前記フッ素系樹脂微粉末は、予め分散剤で処理さ
   れたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の潤
   滑性、加工後耐食性に優れたクロメート処理鋼板。