JPH03170681A - 塗装後高耐食性を有するセラミックス被覆Ｚｎ系めっき鋼板 - 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） 本発明は塗装後の高耐食性を有するセラミックス被覆ｚ
ｎ系めっき鋼板に係わり、さらに詳しくは自動車、家電
あるいは建材用などとして、鋼板を塗装して用いる場合
に適用できる、塗装後の耐食性に優れたセラミックス被
覆Ｚｎ系めっき鋼板に関するものである。

（従来技術と問題点） 一般に自動車、家電、建材など耐食性を要求される環境
下では、鋼材は１．１１に鋼板の状態で使用されるばか
りではなく、ＺｎあるいはＺｎ系のめっきを施して用い
られることが多く、例えば、特開昭５７　−　１６４９
９号公報、特開昭５８　−　７７５９１号公報、特開昭
５８−　１５７９８９号公報などに示されているように
、冷延鋼板に比較して優れた耐食性を示すことからこれ
らが使用されてきた。しかし、近年自動車をはじめとす
る上記各分野いずれにおいても、最終製品の品質向上の
点から、材料である鋼板の耐食性向上に対する要求は年
々高まっている。そして、これらの分野で使用される場
合、鋼板は裸のままで用いられることは少なく、多くは
塗装して用いられ、このため耐食性の中でも、特に塗装
後の耐食性に優れることがもっとも重要なポイントとな
る。

このような問題に対応して、近年、金属であるＺｎある
いはＺｎ系合金中に非金属微粒子を分散させためっき鋼
板が開発された。当該めっき鋼板としては、例えば、特
開昭６１　−　８４８９９号公報や特開昭６３　−　１
２５６９８号公報等があり、塗装後耐食性の一つである
耐外面腐食性に優れた鋼板として知られている。

しかし、Ｚｌｌ−Ｆｅ系、Ｚｎ−Ｎｉ系、ｚｎ　−Ｃｏ
系等をはじめとする従来からの金属系めっきや、これら
にセラミックス微粒子を分散させためっきでは、単純な
Ｚｎめっきに比較すれば塗装後耐食性は改善されるもの
の、現状の各分野で最終的に求められる特性を満足する
には何れも不十分であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のような問題点を解決し、塗装後の耐食
性が十分に優れているＺｎ系めっき鋼板を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記した目的を達成するため、皮膜中に並鉛
を５重量％以−１二含有するＺｎ系めっき鋼板上に、少
くとも１種のセラミックスと５重量％朱満の金属分とを
含んだ層を、合計で０．５ｎＩＩ１以上披覆することを
要旨とするもので、これにより鋼板に対する犠性防食作
用を１−，１ｔち、塗膜下での腐食峙の溶解抵抗性の高
いＺｎと、塗膜／めっき昇面に設けられた、化学的に安
定であるセラミックス彼覆層との相互作用により、塗装
後耐食性を飛躍的に向上することができた。

（・作　　用） 以下、本発明を詳細に説明する。

セラミックス被覆層の下側になるめっきとしては、Ｚｎ
を５重量％以上含んでいるものであれば１ｎＪれでもよ
い。

このめっき層中のＺｎの第一の役割は、ｆＨＩＭに対ず
る犠牲防食性である。従来開発されたきた各柾のｚｎ系
めっき（合金めっき、分散めっきなど）におけるものと
同一な考え方で加えられている。

自動車、家電、建材などの分野で使用される場合、使用
１＋、１ｆにめっき下の鋼板にいたる傷を受ｔナること
は避Ｉナられない。犠牲防食性はこのような用途に使用
される鋼板には不可欠の要素である。

Ｚｎの第二の働きは、塗膜下腐食時のめっき層の溶解に
対する抵抗である。塗膜下でのＺｎあるいはＺｎ系めっ
きの腐食においては、めっき中のＺｎがめつき層の溶解
に抵抗を示すことが知られている（日本鉄鋼協会講演論
文集「材料とプロセスＪ　Ｖｏｌ．　２　（１９１１９
）　　４８７貞参照）。この特性の点からはＺｎの含有
率が多いほど有利になる。

以上の二つの役割を満足するために、めっきψのＺｎの
含４４Ｍｋは高いほど良く最少でも５重量％以上含存す
ることが必要である。それ以下では、犠牲防食能力と塗
膜下腐食時めっき溶解抵抗能力の低下から、塗装後耐食
性は急激に悪化する。

上に載るセラミックス被ｆｆｌ層のセラミックス種とし
ては、化学的に安定なもので有れば何れでも良く、例え
ば第１表に示す各種セラミックスの１種又は２Ｎ以上を
組合せて被覆できる。

このセラミックス被覆層の第一の役割は、塗膜に傷がな
い場合に、塗膜の外側から塗膜の内側ヘ腐食囚了の一つ
である水分が０（給されるのを抑制することである。塗
膜／めっき界面に、水分に文１してｉｉＪ溶性の物質が
存在すると、塗膜内外にｄ透圧が生じ塗膜内側に水分が
浸入する。本発明では、塗膜／めっき境界に、化学的に
安定なセラミックス層があるので水にｎＪ溶な物質がな
く、水分の供給は抑制される。

セラミックス披覆層の第二の役割は、塗膜に傷を生じた
場合に、傷部分から水やその他の腐食性因子が／：ｉｉ
膜／めっき界面から横ｈ″向に浸入するのを物理的に抑
１１ｊすることである。傷がある場合、水やその他の腐
食性因子は塗膜／めっき界面のすきまを、腐食により生
じた酸やアルカリで周囲を溶解しつつ横方向に進行して
行くが、本発明では、ここに化学的に安定なセラミック
ス層があり、めっきを覆っているので、めっきの上側か
らの腐食を生じないこと、セラミックス自身が安定な初
期形態を保ちめっきを被覆し続けるので腐食囚了の進行
は、物理的にも化学的にも抑えられる。

セラミックス被覆層中には、前の製造工捏との関係から
不可避的に、あるいは意図的に金属成分が入り込んでも
良いが、その合計は５重量％を越えないことが必要であ
る。上に説明したように、金属成分は、傷のない場合の
塗膜を通しての水の浸入、傷のある場合の塗膜ドでの塗
膜／セラミックス界面で腐食反応を生じることなどから
、耐食性に対するセラミックス被覆層の効果を減じる。

よって合計で５重量％を越えないことが必要となる。

セラミックス波田層の１９′みは、０．５ｎｍ以上を必
要とする。これ以下では効果が発揮されない。厚みの上
限は、耐食特性上は特に制限はないが、経済上の観点か
ら１００ｎｍ程度が実用的と考えられる。

当セラミックス披ｍ　Ｚ　ｎ系めっきの下地材料として
は鋼板またはＺｎ，Ｎｉ　，Ｃｏ，ＳｎおよびＣｕの１
種または２種以上の金属を０．１から１０ｇ／ｒｙ？程
度、薄く付着させたものでもよい。これらの処理により
、めっきの下地鋼板への密着性が向上する。使用される
鋼板としては、自動車、家電、建材用として用いられる
ものならいずれでもよく、またＣυ一ＰあるいはＰ　（
Ｃｕ　：０．０５〜０．８重量％、Ｐ　：　０．０３〜
０．３重晟％）等を含んだ低腐食速度鋼板でもよい。

本発明の特徴は、鋼板に対する犠牲防食能力と塗膜下腐
食における自身の腐食溶解抵抗能力を持つＺｎを含むめ
っき層と、化学的に安定なセラミックス被覆層を同時に
上下に有する構造を持つことであり、これら２層の効果
が相乗されて塗装後の高耐食性が発揮される所にある。

鋼板上にＺｎ系めっきが施されたものの効果と、鋼板上
にセラミックスが施されたものの効果の単純な総和のみ
が現れているのではなく、上に説明した各々の持つ鋼板
に対する特性、自己の特性などが巧妙に掛け合わされた
結果、塗装後の耐食性に大きな効果を持つに至ったもの
である。

本発明の塗装後高耐食性セラミックス被覆めっき鋼板の
製逍は、電気めっきや溶融めっきにより下側のＺｎ系め
っき鋼板を製造した後に、例えばスパッタリング、反応
性スパッタリング、反応性蒸着、反応性イオンブレーテ
ィング、ダブルイオン汀入、イオンビームミキシング等
のＰＶＤプロセスや各種ＣＶＤプロセス等のドライコー
ティングプロセスを用いて行うことができる。また、下
側のめっき層をドライコーティングプロセスで製造する
ことも可能である。但し、低融点のＺｎをめっきした後
に、セラミックスを被覆するので、基盤側の温度が低く
ても可能なプロセスが望ましい。

（実　施　例） 本発明の塗装後高耐食性セラミックス被覆めっき鋼板の
うち代表的なもののめっき層組成及び耐食性試験結果を
第１表にまとめて示す。

試料Ｎｏ．５〜２６．　３０〜３３．　３８．　３８．
　４１〜４２．　４４．４６〜４７．　５０〜５１．　
５４〜５５．　５８〜５９，　８２，　８４，　［ｆ８
，６８が本発明塗装後高耐食性セラミックス被覆めっき
鋼板である。他は比較材である。下側めっき層の金属分
の組成は化学分析による。純Ｚｎめっきは電気及び溶融
Ｚｎめっきで、Ｚｎ−／Ｊめっきは溶融めっきで、その
他は電気めっきで作製した。

上層のセラミックス系被覆は、スパッタリング、イオン
ブレーティング、イオンビームミキシングあるいはこれ
らの併用により作製した。セラミックス層の分析はＡＥ
Ｓで、膜厚は、膜厚モニター及び触針式表面粗さ計によ
って決定した。

［塗装後耐食性評価方法］ 温水二次密着性試験（傷無し部での初期水分浸入度評価
） 試料作製二通常のりん酸Ｚｎ系浸漬処理後、自動車用の
カチオン電着塗装、中塗り、上塗りを施し総塗膜厚を９
０伽に調整した。この試料にナイフにより７０ｍｍのク
ロスカットを、互いに垂直になるように二本いれた。

試験方法二上記の試料を、実環境を再現する、塩水噴霧
、乾燥、湿潤、冷却よりなる複合腐食試験に６週間供し
た。

評価方法：試験後の試料のクロスカット部分からテープ
によるｔｌｌｌｌｉテストを行い、クロスカット部より
の最大の♂り離幅で評価した。評価基準は以下の通りと
した。

０：最大剥離幅　０．５ｍｍ以下 Δ；最大剥離幅　０．５〜３．０　ｍｍＸ；最大剥離幅
　３　．　０　ｍｍ以上Ｃ塗装後耐食性評価結果］ Ｚｎ系下側めっきとセラミックス上層披覆とが組み合わ
された本発明鋼板は、Ｚｎ系めっきのみの鋼板（Ｎｏ．
１　〜４，　２９，　４０，　４５，　４９，　５３，
　５７．　８１Ｂ３，　８５．　８７）あるいはセラミ
ックス被覆のみで作製された鋼板（３５）よりも塗装後
の耐食性に優れている。

下地めっき中のＺｎ含有量が５重量％未満のもの（Ｎα
３４）の耐食性は５重量％以上のものよりも劣る。

上層セラミックス系被覆層中の金属成分が５重量％以上
のもの（Ｎα２７，　２ｇ，　３７，　３９，　４３，
　４８，　５２．５６．　６０）の耐食性は５ｆｆｉｆ
ｆｉ％未満のものよりも劣る。

（発明の効果） 以上述べたごとく、本発明のめっき中にＺｎを５ｆｆｌ
量％以上含むめっき鋼板上にセラミックスコーティング
を施した鋼板は、塗装して腐食環境にさらされて使用さ
れるような場合に塗膜下で生じる腐食抑制に非常に優れ
ており、その実用的価値はまことに大きい。

復代理人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛を皮膜中に５重量％以上含むめっき鋼板上に
   、１種または２種以上のセラミックスを０．５ｎｍ以上
   被覆することを特徴とする、塗装後高耐食性を有するセ
   ラミックス被覆Ｚｎ系めっき鋼板。
2. （２）セラミックス被覆層に含まれる金属が５重量％未
   満であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   塗装後高耐食性を有するセラミックス被覆Ｚｎ系めっき
   鋼板。