JPH03281782A

JPH03281782A - 表面処理鋼材およびその製法

Info

Publication number: JPH03281782A
Application number: JP8218090A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Yoshikawa; 幸宏吉川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2890636B2

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、塗装密着性、耐指紋性および耐食性に優れた
表面処理鋼材およびその製法に関する。

特に、本発明は、亜鉛めっき皮膜と無機系クロメート皮
膜との組み合わせを利用した、塗装ｖｉ着性、耐指紋性
および耐食性に優れた表面処理鋼材およびその製法に関
する。但し、ここで「鋼材」とは板材、棒材、管材等の
鋼材料一般を相称する。

（従来の技術）従来、亜鉛めっき鋼板に施されるクロメート処理は、主
としてユーザーで使用されるまでの一時防し〜の目的で
行われてきた。すなわち出荷されたクロメート処理鋼板
は、所定形状に成形後、塗装されて使用されるのであり
、塗装皮膜の密着性が要求される。

しかし、近年、家庭電気製品等にあっては、成形加工後
、亜鉛めっき鋼板が塗装されずに、しかも消費者の目に
ふれる部位にそのまま使用される場合が多（なってきて
いる、この場合、クロメート皮膜自体に優れた耐食性お
よび耐指紋性が要求される。ここで、耐指紋性とは、組
立作業時に付着する指紋汚れが見えないという性能をい
う。

このように、従来の塗装用とは異なった性能が要求され
るクロメート処理鋼板の需要が増えてきた。そこで、塗
装用と採便用とでクロメート処理鋼板を作り分ければよ
いが、近年のように生産コストの低減が要請されている
状況下では、両者に共通する同一種の鋼板を多量に生産
することが望まれる。

そのため、今日、亜鉛めっき鋼板のクロメート皮膜には
、塗装密着性、耐指紋性および耐食性を具備することが
非常に望ましい。

耐食性および塗装密着性を向上させる方法としては、ク
ロメート処理液にコロイダルシリカを添加することが、
特公昭４２−１４０５０号公報、特開昭６（１−１３０
７９号公報等において提案されている。

しかし、これらの方法で得られた処理鋼板は耐食性の点
では優れていても、塗装密着性の点で不十分であり、し
かも耐指紋性については何ら考慮されていない、また、
コロイダルシリカとして、乾性コロイダルシリカを用い
た場合は、塗装密着性には優れているが耐指紋性は劣っ
ている。

本出願人は、水性コロイダルシリカを用いる場合、従来
のように小粒径のもの（粒子直径ｌＯ〜２０−では塗装
密着性に劣るが、大粒径のもの（粒子直径４０〜１００
−、ｇ）をクロメート皮膜に配合すると塗装密着性が改
善されるとともに、優れた耐指紋性が得られるという知
見に基づき、先に、特願昭６２〜１４０５３２号（特開
昭６３−３０７２８１公報）として、粒子直径４０〜１
００蘭の水性コロイダルシリカをクロメート皮膜中に含
有さセた、ｉ（指紋性に優れた表面処理鋼材を提案した
。しかし、塗装密着性につい′ζは、さらに改善された
ものが求められでいる。

（発明が解決しようとする課題）コロイダルシリカを添加したクロメート処理液を用いて
亜鉛めっき鋼材の表面特性を改善する従来方法では、前
述のように一長一短があり、塗装密着性、耐指紋性およ
び耐食性のすべてを満足さゼる方法はなかった。

本発明の目的は、塗装密着性、耐指紋性および耐食性の
すべてに優れた表面処理鋼材およびその製法を提供する
ことである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、クロメート処理液中にコロイダルシリカを
添加する方法についで、さらに検討を加えた結果、繊維
形状を有する水性コロイダルシリカを用いれば、耐食性
はもちろんのこと、塗装密着性向上効果および耐指紋性
向上効果を得ることができることを見出し、本発明を完
成さセた。

すなわち、本発明の要旨は、亜鉛または亜鉛合金めっき
層と、該亜鉛めっき層の上に設けた、繊維形状を有する
コロイダルシリカを５ｔ（ｈ／　ＣｒＯ３の重量比が０
．２〜５となる量で含有したクロメート皮膜を備えた、
塗装密着性、耐指紋性および耐食性に優れた表面処理鋼
材である。

さらに別の面からは、本発明の要旨は、亜鉛または亜鉛
合金めっき層を設けた鋼材表面に、繊維形状を有するコ
ロイダルシリカをクロメート皮膜中のＳｉＯ，／ＣｒＯ
，の重量比が０．２〜５となる量を含有させるとともに
、Ｃｒ”が全Ｃｒｌの２０〜６０％を占めるクロメート
処理液を適用してクロメート皮膜を形成させる、塗装密
着性、耐指紋性および耐食性に優れた表面処理鋼材の製
法である。

（作用）本発明の方法において使用する被処理材は、亜鉛めっき
もしくは亜鉛合金めっきを施した亜鉛系めっき鋼材であ
り、これは電気めっき材でも熔融めっき材でもよい。亜
鉛合金めっき鋼材には、合金化亜鉛めっき鋼材も含まれ
る。また、本発明は上層が亜鉛系めっき層である複層め
っき鋼材にも適用できる。めっき付着量は特に制限はな
く、従来と同様でよい。

本発明で使用する、繊維形状を有する水性コロイダルシ
リカは、例えば通常の球状の水性コ【コイダルシリカを
高ｐＨあるいは低ｐＨ域において凝集さセて得ることが
できるが、安定な市販品としては、例えば口座化学工業
製のスノーテックスＵＰがある。

この水性コロイダルシリカは、太さ５〜２０仙、長さ４
０〜３００シの細長い形状の屈曲した棒状シリカが枝状
に分岐して凝簗体を形成しているものである。また、こ
のシリカはクロメート処理液中においても沈降したりゲ
ル化することはない。

本発明において、クロメート皮膜中に含有させるコロイ
ダルシリカとして、繊維形状を有する水性コロイダルシ
リカが有効であるのは、繊維形状を有するコロイダルシ
リカが凝集体を形成することによる、乾性コロイダルシ
リカと同様の塗装密着性向上効果と、水性コロイダルシ
リカ特有の耐指紋性向上効果が得られるためであると考
えられる。以下にその理由を詳しく述べる。

１）乾性コロイダルシリカが水性コロイダルシリカより
も塗装密着性向上効果が大きい理由は、乾性コロイダル
シリカはクロメート処理液中およびクロメート皮膜中に
おいて大きな凝集体を形成し、そのため、クロメート皮
膜表面にシリカが出現しやすく、塗料との相互作用を得
やすいことにあると推定される。

２）乾性コロイダルシリカが耐指紋性を低下させる理由
は、シリカ表面に活性なシラノール基を有するため、指
紋成分中の水、油等との相互作用が大きいことであると
推定される。それに対し、水性コロイダルシリカのシラ
ノール基はＮａイオンを対イオンとしているので活性が
適度に抑制されて耐指紋性を向上させている。

３）従って、ａ集体を形成しやすい、あるいは凝集体を
形成している水性コロイダルシリカを使用すると、塗装
密着性と耐指紋性の両者を向上させることができると考
えられる。

繊維形状を有する水性コロイダルシリカのクロメート皮
膜中への添加量は、５１０ｇ／ＣｒＯｓの重量比で０．
２〜５となる量である０重量比が０．２以下では塗装密
着性および耐指紋性に対する向上効果が十分でなく、重
量比５以上ではシリカ過剰のクロメート皮膜となり、加
工性が低下する。より好ましいＳｉＯ２／ＣｒＯ３重量
比は０．４〜２である。

本発明の表面処理鋼材を製造する方法を以下に説明する
。

使用するクロメート処理液は、通常使用されるものでよ
いが、繊維形状を有するコロイダルシリカをクロメート
皮膜中のＳｉＯ２／ＣｒＯ３重量比が０．２〜５となる
量を含有させるとともに、Ｃｒ”＋の含有量が全Ｃｒ量
の２０〜６０％であるものを使用する。２０％未満では
Ｃｒが溶出しやすく、またクロメート皮膜の吸湿性が大
きくなり、６０％以上ではＣｒ″゛によるクロメート皮
膜の自己修復性が不十分でキズ部や端面における耐食性
が低下する。

クロメート処理液中には、クロメート皮膜形成の促進剤
として、リン酸（ｌｌｓＰＯａ）およびフッ化ケイ素酸
（ＬＳｉＦ６）の一方もしくは両方を少量添加してもよ
い。その他、シランカップリング剤等の添加剤を含有さ
せてもよい。

クロメート処理液の塗布は、浸漬法、スプレー法、ロー
ルコート法等の慣用の方法により実施でき、皮膜の乾燥
は通常、熱風乾燥機等を用いて１００〜１５０°Ｃの温
度で行う。

クロメート皮膜のＣ「付着量は特に制限されないが、通
常２０〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲が好ましい。

次に、実施例により本発明の効果を示す。

（実施例）亜鉛目付量２０ｇ／ｍ”、板厚０．５−一の電気亜鉛め
っき鋼板上に、Ｃｒｙｓ　２５ｇ／　ｌ、ｔ１３ＰＯ４
５ｇ／　ｌ　、　Ｈｇ５ｉＦｂ　２　ｇ／　ｌおよびＣ
ｒ”　６．３８／　ｅ　（Ｃｒ”量−全Ｃ「量の５０％
）を含有するクロメート処理液に、第１表に示した割合
で水性コロイダルシリカ、乾性コロイダルシリカ、繊維
形状を有する水性コロイダルシリカおよび羽毛状の形状
を有するアルミナゾルのいずれかを添加、分散させたも
のを塗布し、１３０°Ｃの乾燥炉で６０秒間乾燥して、
クロメート皮膜を形成させた。

得られたクロメート処理鋼板より試験片を採取し、性能
評価として、−次および二次の塗装密着性試験、耐指紋
性試験および耐食性試験を実施し、その成績を第１表に
併記した。

各試験方法は次の通りである。

塗装密着性試験は、試験片のクロメート皮膜上にメラミ
ン・アルキッド系樹脂塗料（神東塗料製、グリミン１５
００）をバーコーターにより２５〜３０−の厚さに塗装
した後、１５０℃で焼き付けして塗膜を形成することに
より行った。

一次密着性は、基盤目試験機を用いて、塗装した試験片
に１＋＋ｕ＋角の掛目を鋼素地に達する深さで１００個
けがき、それをエリクセン試験機で７−張り出し、その
後、セロテープの密着と剥離を行も残存枡目の数を数え
て評価した。評価符号の怠りは次の通りである。

◎：剥離なしく全て残存）Ｏ：はとんど剥離なしく残存枡目９０〜９９）Δニ一部
剥離（残存枡目５１〜８９） ×：大部分剰ｔｉｌ！（残存枡目５０個以下）二次密着
性試験は、上述のようにメラミン・−ルキソド系樹脂塗
料を塗装した試験片を沸騰水［：。

に２時間浸漬した後、基盤目試験機を用いて２１角の掛
目を２５個けがき、その後は一次密着性とＦ様の方法で
評価した。評価符号の意味は次の通電である。

Ｏ：剥離なしく全て残存）Ｏ：はとんど剥Ｍなしく残存枡目２２〜２４）Δニ一部
剥Ｍ（残存枡目１３〜２１〉 ×：大部分剥離（残存枡目１２個以下）−次、二次密着
性試験とも符号Ｏまでを合格Ｊした。

耐指紋性試験は試験片に人工汁液をゴム判で２タンプし
た後、および実際に手指を押しつけた後の目視検査によ
り行った。結果は次の４段階の符号で評価した。

◎：指紋が見えないＯ：よく見ると指紋が見える △：不鮮明に指紋が見える ×：鮮明に指紋が見える符号Ｏまでを合格とした。

耐食性試験は、クロメート処理液の裏面および端面をテ
ープでシールした後、塩水噴霧試験機に入れ、１０％の
面積に白錆が発生するまでの時間で評価した。３００時
間以上を合格とした。

第１表から明らかなように、本発明例では塗装密着性、
耐指紋性および耐食性のすべてを満足しているが、本発
明側以外ではこれらのすべてを満足するものはない、＊　：　　ＡＱａｉ／ＣｒＯｘ比（発明の効果）本発明によれば、亜鉛または亜鉛合金めっき層上のクロ
メート皮膜中に繊維形状を有する水性コ１、Ｊイダルン
リ力を添加するという簡単な構成で、塗装密着性、耐指
紋性および耐食性のすべてに優れる表面処理鋼材が得ら
れるので、塗装用および無塗装用のいずれにも有用であ
り、大量生産に適した汎用の表向処理鋼材として実際Ｉ
−の利益は大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛または亜鉛合金めっき層と、該亜鉛めっき層
の上に設けた、繊維形状を有するコロイダルシリカをＳ
ｉＯ＿２／ＣｒＯ＿３の重量比が０．２〜５となる量で
含有したクロメート皮膜を備えた、塗装密着性、耐指紋
性および耐食性に優れた表面処理鋼材。
（２）亜鉛または亜鉛合金めっきを施した鋼材のめっき
面上に、繊維形状を有するコロイダルシリカをクロメー
ト皮膜中のＳｉＯ＿２／ＣｒＯ＿３の重量比が０．２〜
５となる量で含有し、かつＣｒ＾３＾＋が全Ｃｒ量の２
０〜６０％を占めるクロメート処理液を適用してクロメ
ート皮膜を形成させる、塗装密着性、耐指紋性および耐
食性に優れた表面処理鋼材の製法。