JPH0251995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、優れためつき密着性を有し種々の用
途、例えば自動車用鋼板として適用できるZn系
合金電気めつき鋼板の製造法に関するものであ
る。 〔従来の技術および問題点〕 寒冷地帯における冬期の道路凍結防止用の散布
岩塩によつて自動車車体が腐食する問題に対し
て、各種めつき鋼板の適用が検討・推進されてい
る。車体外面の腐食は、道路走行時の自動車に路
面から跳ねあげられた小石や散布岩塩が当たり
（この現象をチツピングと称する。小石や散布岩
塩の衝突するスピードは、自動車の走行スピード
と同じ50〜150Km／ｈで極めて大しい衝撃力であ
る）。車体表面の塗装が剥離したり、素地鋼板に
達する疵が入り、その箇所に融雪からの水や散布
塩分が作用して促進される。このような車体外面
の腐食対策としては、例えばZnめつき鋼板が使
用されている。Znめつきはその強い犠性防食作
用により、疵が素地鋼板に達していても鋼板を十
分防食する能力を持つているが、車体外面のよう
に塗装して用いた場合、ブリスターと称する塗膜
の膨れ錆が生じ易い欠点がある。 そのため、最近に至つてZn−Ni，Zn−Fe，Zn
−Co，Zn−Fe−Cr，Zn−Ni−Co，Zn−Co，Zn
−Mn，Zn−Ti，Zn−Sn，Zn−Cu，Zn−Cd，
Zn−Pb等のZn系合金電気めつき及びこれらを複
層化しためつき（つまり成分や組成が異なるZn
系合金めつき層を重ねためつき）や濃度傾斜した
めつき（つまり組成を、めつき層の厚さ方向に変
化させているめつき）を施した鋼板が開発され、
良好な耐ブリスター性が認められ実用化され始め
ている。しかし、これらZn系合金電気めつきは、
めつき皮膜の持つ内部応力がZn単独の電気めつ
きよりも高く、そのため鋼板素地に対するめつき
密着性はZnめつきよりも弱いという欠点を持つ。
又、自動車々体外面にはカチオン電着塗装、中塗
り、上塗り塗装の３コート塗装を合計で約100μ
以上の厚さに行うのが一般的であり、これらの塗
膜の焼付け時の収縮応力がめつき層に作用して、
めつき密着性は未塗装時よりも低くなつている。
更に、冬期の寒冷地は−50℃ぐらいまで気温が低
下し、塗膜の収縮が進むため、めつき層に作用す
る応力も大きくなつており、めつき密着性も一段
と低い状態にある。このようにめつき密着性が一
段と低まつた状態下で前述のチツピングをうける
と、Zn系合金電気めつき鋼板のめつき層は剥離
する欠点がある。 Zn系合金電気めつき鋼板のめつき密着性を高
める対策として、例えば特開昭59−200789号公報
の如くCr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，In，Zn，
Cd，Sn，Pbの１種又は２種以上からなる被覆層
をZn系合金めつきと素地鋼板との間に設ける方
法が開示されている。当該方法は常温下で未塗装
状態の押し出し成型（５mmエリクセン張り出し）
というマイルドな状態下で密着性を確認してい
る。又、鉄と鋼71（1985）s1273ではFe，Zn，Ni，
Cu，Snの１種からなる薄い被覆層をZn系合金め
つきと素地鋼板との間に設ける方法が開示されて
おり、２コート塗装、氷点化、デユポン衝撃試験
の条件下で十分なめつき密着性が得られると報告
されている。 しかし、本発明者等の確認によれば、寒冷地
（−50℃）、３コート塗装、高速チツピングという
過酷な条件下では、上記方法を用いても、Zn系
合金電気めつきのめつき密着性はなお不十分であ
つた。加えて、上記方法の如き、異種めつきの２
層めつき化は、少なくとも２種類のめつき液が必
要であり、製造コスト、製造管理の点で必ずしも
得策とは言えない。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は前記実情に鑑み、自動車用３コー
ト塗装を施したZn系合金電気めつき鋼板が、低
温下でチツピングを受けても良好なめつき密着性
を得られることを目的として、同一めつき液を用
いて種々のめつき処理法について実験研究を重ね
た。 その結果、同一のZn系合金めつき液を用いて
最初に、めつき電流としてパルス電流を用いて10
〜1000mg／m²のZn系合金めつきを施し、引き続
いて通常の直流電源により一定の電流密度で、所
定量のZn系合金めつきを施すと上記の如き過酷
な条件下でも良好なめつき密着性が得られること
を見出した。 本発明者等は、Zn系合金めつきのめつき密着
性を改善するには、Zn系合金めつき特有の大き
な電析ひずみ（内部応力）を減少させることが必
要であることを確認し、特に、初期に形成される
鋼板表面付近のめつき層の電析ひずみでさえ、緩
和すれば、めつき密着性が良好になること及びこ
の方法として初期のめつきをパルス電流を用いて
行なう方法が有効であることを知見した。 めつき電流として、パルス電流を使用すると、
電流オンタイムの間に析出する極微量のめつき層
は、次の電流オフタイムの間に電析ひずみが緩和
される。このように、パルス電流を用いてめつき
を行なうと、めつき析出と電析ひずみの緩和が非
常に小さい周期で繰り返されることになり、結果
的に電析ひずみの非常に小さいめつき皮膜が得ら
れる。ここで、めつきの初期層の電析ひずみを緩
和してやれば、十分良好なめつき密着性が得られ
るため、パルス電流は、初期のめつき層のみに使
用すればよく、全めつき厚みに対して使用する必
要はない。 すなわち、最初に施される微量のZn系合金め
つきをパルス電流を使用して行なうことにより、
Zn系合金めつき特有の大きな電析ひずみは、著
しく緩和される。これにより、引き続き通常の直
流電源を使用して所定量のZn系合金めつきが施
されても、めつき層全体として、優れためつき密
着性が得られるものと考えられる。 また、このような方法で製造されたZn系合金
電気めつき鋼板は、耐食性や塗膜密着性など他の
特性についても、従来法で製造されたものと比較
して、遜色のないものであることを確認した。 本発明は以上の如き知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨とするところは、Zn系合金
電気めつき鋼板の製造において、同一組成のめつ
き液を用いて、鋼板の少なくとも片面に、めつき
電流としてパルス電流を使用して付着量10〜1000
mg／m²のZn系合金めつきを施した後、引き続い
て直流電源を使用して一定の電流密度で所定付着
量のZn系合金めつきを施すことを特徴とするめ
つき密着性に優れたZn系合金電気めつき鋼板の
製造法であり、さらには、Zn系合金電気めつき
鋼板をZn−Ni系合金電気めつき鋼板またはZn−
Fe系合金電気めつき鋼板とするものである。 以下、最初にパルス電流により施されるZn系
合金めつきを初期めつき、次いで直流で施される
Zn系合金めつきを主めつきと呼ぶ。 〔作用〕 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明におけるパルス電流を使用して施す初期
めつきは、付着量が10〜1000mg／m²である。付着
量10mg／m²未満では、主めつき後のめつき密着性
は不十分なものとなる。また、1000mg／m²超の場
合は、めつき密着性に悪影響を及ぼすものではな
いが、パルス電流によるめつきを長時間行なう
か、大きなパルス電流で行なう必要があり、高速
の連続めつきラインにおいては大容量のパルス電
源が必要となるため、設備投資面、製造コスト面
で不利である。初期めつきに使用するパルス電流
としては、第１図に示したイ〜ヘのような電流波
形が適用可能である。ここで、t_ONは電流オンタ
イム、t_OFFは電流オフタイム、i_Pはパルス電流密
度である。これらの波形の内、ヘに示したような
いわゆる矩形波状のものが、制御の容易さから最
も好ましいと言えるが、特にこれに限定されるも
のではなく、ロ〜ヘに例示する如き、何れの波形
のパルス電流でも使用可能である。但し、このし
た矩形波以外のものは、例え使用しても、めつき
電流制御が複雑化するばかりで、メリツトはな
い。最も重要なことは、何れの波形においても電
流オフタイムの間は電流を完全に０とする点であ
り、トに例示したような２段の電流密度からなる
波形は使用すべきではない。電流オフタイムの長
さは、電流オンタイムの間に形成されるめつき層
の電析ひずみを除去する上で、1msec以上に設定
することが望ましい。パルス電流密度は、特に制
約されるものでなく、めつき焼けの発生する限界
電流密度以下であればよい。一般にパルス電流を
使用する場合は、電流オフタイムの間に、めつき
面近傍の金属イオン濃度が、沖合濃度レベルに向
けて回復するため、直流の場合に比較して、限界
電流密度は大きくなる。従つて、パルス電流密度
としては、電流オフタイムの長さにも依存する
が、大きな領域まで使用可能である。生産性も考
慮すると、電流オフタイム1msec以上では、パル
ス電流密度の好ましい範囲は、50〜1000A／dm²
である。 次に、主めつきは、通常の直流電源を使用して
一定の電流密度で施す。 主めつきの付着量は特に制限されず、所定付着
量を施せばよい。又、主めつきの電流密度も制約
されるものではない。 本発明において、パルス電流による初期めつき
〜直流電源による主めつきからなる一連の工程
は、同一組成のめつき液を使用して、連続的に行
なわれるため、各工程間で水洗、乾燥を行なう必
要は無く、設備投資面、製造コスト面でも非常に
有利である。めつき液の種類は特に制約されるも
のでなく、例えば硫酸塩浴、全塩化物浴、これら
の混合浴の何れでも適用可能である。 本発明に係わるZn系合金めつきとは、Zn−
Ni，Zn−Fe，Zn−Co，Zn−Fe−Cr，Zn−Ni−
Co，Zn−Co，Zn−Mn，Zn−Ti，Zn−Sn，Zn
−Cu，Zn−Cd，Zn−Pb等のZn系合金電気めつ
き及びこれらを複層化しためつき（つまり成分や
組成が異なるZn系合金めつき層を重ねためつき）
や濃度傾斜しためつき（つまり組成を、めつき層
の厚さ方向に変化させているめつき）を含む。
Zn以外の成分の含有率は特に制約されるもので
はないが、耐ブリスター性の上では、Zn以外の
成分を単独あるいは複合で合計１〜30重量％含有
することが好ましい。 また、Zn−Ni系合金めつきとはZn−Ni系合金
めつきの他に、Niを主成分とし、他の成分とし
てCo，Fe，Cr等を微量含有し残部Znとする合金
めつきを含む。 また、Zn−Fe系合金めつきとはZn−Fe系合金
めつきの他に、Feを主成分とし、他の成分とし
てCo，Ni，Cr等を微量含有し、残部Znとする合
金めつきを含む。 本発明の製造法は必ずしも鋼板の両面に対して
適用しなければならないというものではなく、用
途に応じて片面のみにこの製造法を採用してもよ
いことは言うまでもない。 以下、実施例により、本発明の効果を更に具体
的に説明する。 〔実施例〕 本発明に基づく製造法により、種々のZn系合
金電気めつき鋼板を製造し、自動車用３コート塗
装後の低温下チツピングでのめつき密着性評価試
験を行なつた。使用しためつき液は、PH0.5〜2.5
浴温30〜70℃の硫酸塩浴である。 第１表には塗装条件、試験条件、評価基準を示
した。 第２表にはZn系合金電気めつき鋼板の製造方
法とめつき密着性評価結果を示した。 比較例21〜23は直流電源のみを使用した通常の
製造法によるZn系合金めつきであるが、明らか
にめつき密着性は不良である。比較例24，25は初
期めつきの付着量が本発明の範囲を逸脱している
ためめつき密着性は不十分である。これらに対し
て、本発明に基づいて、所定範囲量の切期めつき
をパルス電流で施し、引き続いて、通常の直流電
源で主めつきを施した本発明例１〜20は、めつき
組成、付着量によらず、全て良好なめつき密着性
が得られている。

【表】

【表】

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の製造法によれば、め
つき密着性に優れたZn系合金電気めつき鋼板を
容易かつ安定的に工業生産することが可能であ
り、その実用的価値は誠に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ヘは本発明の製造法に用いるパルス
電流として好ましい波形図である。第１図トは本
発明の製造法に用いるパルス電流として使用すべ
きではない波形図を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Zn系合金電気めつき鋼板の製造において、
   同一組成のめつき液を用いて、鋼板の少なくとも
   片面に、めつき電流としてパルス電流を使用して
   付着量10〜1000mg／m²のZn系合金めつきを施し
   た後、引き続いて直流電源を使用して一定の電流
   密度で所定付着量のZn系合金めつきを施すこと
   を特徴とするめつき密着性に優れたZn系合金電
   気めつき鋼板の製造法。 ２ Zn系合金電気めつき鋼板がZn−Ni系合金電
   気めつき鋼板である特許請求の範囲第１項記載の
   めつき密着性に優れたZn系合金電気めつき鋼板
   の製造法。 ３ Zn系合金電気めつき鋼板がZn−Fe系合金電
   気めつき鋼板である特許請求の範囲第１項記載の
   めつき密着性に優れたZn系合金電気めつき鋼板
   の製造法。