JPH0368793A - 化成処理性に優れた表面処理材およびその製法 - 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］ 本発明は化成処理性に優れた表面処理材およびその製法
に関し、この表面処理材は、各種車輌や家庭用電気製品
等の外板用として、あるいは各種建材等として有用であ
る。尚本発明の対象となる被処理材としては、ＦｅやＦ
ｅ合金のほかＴｉ。

Ｎｉ、Ｃｏ、ＡＩ、Ｃｕ等の非鉄金属やそれらの合金が
含まれ、またその形状についても板材や波板材をはじめ
として線材、棒材、管材等の如何を問わないが、以下の
説明では代表的な鋼板を主体にして述べる。

［従来の技術］ Ｚｎめっき鋼板は古くより防錆鋼板として上記の様な用
途に広く活用されているが、耐食性に対する要求が厳し
くなってくるにつれて、最近は耐食性の更に良好なＺｎ
−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ等のＺｎ系合金めっき鋼板に移行し
つつある。

ところでこれらのＺｎ系合金めっき鋼板も、美感向上の
ため最終的には塗装して用いられることが多く、鋼板に
対する塗膜の密着性を十分に高めるための予備処理、即
ち燐酸塩処理やクロメート処理といった化成処理を行な
うことが通例となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところがＺｎ系合金めっき鋼板に前述の様な化成処理を
施す場合、均一な化成処理皮膜が形成されるのはせいぜ
い皮膜付着量にして１．５〜３．０ｇ／ｌ程度までであ
り、皮膜付着量をそれ以上に多くすると化成処理むらを
起こし、塗装後の外観をかえって悪くするという問題を
生じることがある。

本発明はこの様な従来技術の問題に着目して成されたも
のであって、その目的は、化成処理皮膜の付着量を高め
た場合でも化成処理むらを生じることがなく、付着量の
増大に対応した化成処理効果が発揮され、それにより均
一でむらのない塗装皮膜を形成することのできる、化成
処理性の優れた表面処理材およびその製法を提供しよう
とするものである。

［ＨＤを解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る表面処理
材の構成は、表面がＺｎ系合金めっき層によって構成さ
れ、該めっき層を構成する結晶の平均粒径（ｄ）が１．
５〜３．５（μｍ）であるところに要旨を有するもので
あり、この様な平均結晶粒径を有するＺｎ系合金めっき
層は、Ｚｎ系めっき浴中にＳｎを存在させて電気めっき
を行なうことによって容易に得ることができる。

［作用コ 本発明者らは、化成処理皮膜付着量が１．５〜３．０ｇ
／ｍ’のレベルを超えると該皮膜の均一性が低下してく
る理由を究明する目的で種々研究を進めてきた。

その結果、通常のＺｎ系合金めっき、例えば近年汎用さ
れつつあるＺｎ−Ｎｉ系合金では、めっき層を構成する
結晶が非常に微細であり［第４図（Ａ）の図面代用顕微
鏡写真参照］、従ってめっき層表面の凹凸が小さく、化
成処理液との接触面積が小さくなる。そのため化成処理
皮膜の表面付着量は３．０ｇ／ｍ’程度で飽和に達し、
それ以上の付着量になると付着むらを生じることが明ら
かとなった。ところが該めっき層を平均結晶粒径の比較
的大きなものとしてやれば［第４図（Ｂ）の図面代用顕
微鏡写真参照］、めっき層表面の凹凸が大きくなり、従
って化成ＩＡ埋液との接触面積が拡大されて、化成処理
皮膜の飽和付着量（付着量が飽和状態に達したときの付
着量を表わす：以下間じ）が増大することになり、その
結果化成処理効果を著しく高め得ることが確認された。

ちなみに第１図は、Ｚｎ−１２％Ｎｉ合金めっき鋼板に
ついて、従来の電気めっき法によって平均結晶粒径（ｄ
）が０．６μｍの通常のめっき層を形成したものと、本
発明により平均結晶粒径（ｄ）が１．５μｍの球状結晶
からなるめっき層を形成したものについて、化成処理時
間と化成処理皮膜付着量の関係を対比して示したグラフ
である。この図からも明らかである様に、従来材では化
成処理皮膜付着量が約２ｇ／ｍ２で飽和に達し、それ以
上の化成処理効果は期待できないのに対し、本発明材で
は、化成処理皮膜の飽和付着量が従来材の約２倍の約４
ｇ／ｍ’に増大しており、化成処理性が著しく改善され
ることを現わしている。

しかし平均粒径が小さ過ぎる場合は、めっき層表面が従
来材と同程度に緻密なものとなるため本発明で期待する
様な飽和付着量の増大効果は得られず、一方平均結晶粒
径が大き過ぎる場合は、めっき層表面が粗面化しすぎる
ばかりでなく化成処理皮膜構成成分の結晶粒も粗大化し
易くなり、化成処理むらを生ずる傾向が出てくる。従っ
てこうした難点を生ずることなしに満足のいく飽和付着
量増大効果を有効に発揮させるには、平均結晶粒径を１
．５〜３．５μｍの範囲にしなければならない。ちなみ
に第２図は、Ｚｎ−１２％Ｎｉ合金よりなるめっき層を
構成する結晶の平均結晶粒径（ｄ）を変えた場合の化成
処理皮膜の飽和付着量に与える影響を調べた結果を示し
たものであり、平均結晶粒径が１．５〜３．５（μｍ）
の範囲は飽和付着量が高い値を示している。

この様に本発明によれば、めっき層の平均結晶粒径を適
正にコントロールすることにより、従来材に比べて化成
処理性を著しく改善することができる。従ってこうした
効果は、すべてのＺｎ系合金めっきに有効に発揮される
が、その効果が最もうまく発揮されるのはＺｎ−Ｎｉ合
金であり、他の合金成分としてＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ
等を含むＺｎ−Ｎｉ系合金の場合にも同様の効果を得る
ことができる。

尚めっき層を構成する結晶の形状は特に制限されないが
、板状結晶や針状結晶では期待される様な飽和付着量増
大効果が得られにくいので、好ましいのは球形に近い形
状で表面に化成処理剤付着用凹凸の形成し易い形状のも
のである。

ところでめっき層内の平均結晶粒径を大きくする方法は
特に制限されないが、好ましいのは、めっき浴中にめっ
き成分結晶の成長を促進させる核を生成し得る物質であ
って、めっき層本来の要求特性を阻害することのない物
質を共存させて電気めっきする方法である。尚めつき処
理後の熱処理によって結晶粒を粗大化させることも考え
られるが、この方法では結晶は粗大化するもののめつき
層表面凹凸増大効果が起こらず、本発明で意図する様な
飽和付着量増大効果を得ることはできない。

電気めっき時におけるめっき成分結晶の粗粒化を促進し
得る物質について種々検索した結果、Ｓｎイオンが特に
優れた球状化促進効果を発揮することが確認された。即
ち下記第１表は、Ｚｎ−Ｎｉ系電気めっき浴中に種々の
金属イオンを含有させて電気めっきを行なった場合につ
いて、めっき層の結晶形態を調べた結果を示したもので
ある。

第１表からも明らかである様に、試験に供した金属イオ
ンのうちＳｎ”＋イオンのみに結晶粒粗大化効果が認め
られ、他の金属イオンにはこうした効果は認められなか
った。またＳｎを用いた場合は、電気めっき浴中で必ず
しもイオン化しておらなくとも同様の球状化促進効果が
得られることが確認された。この様にＳｎだけが特異な
効果を示す理由は必ずしも明確にされた訳ではないが、
本発明者らは次の様に考えている。即ちＳｎはめっき成
分中のＮｉと結合して結晶核生成サイトを形成するため
と思われる。従ってＳｎ以外でも、めっき成分の共存下
で結晶核生成サイトを形成し得るものであれば、他の物
質、例えば無機酸化物やプラスチックス等でも同様に使
用し得る。

尚第３図はＺｎ−Ｎｉ系電気めっき浴へのＳｎ”イオン
添加量とめっき層を構成する結晶の平均粒径の関係を調
べた結果を示したグラフであり、Ｓｎ”イオンを使用す
る場合は、めっき浴中に１０ｐｐａ＋以上存在させるこ
とによってその添加効果が有効に発揮される。該添加量
の上限は特に存在しないが、Ｓｎの添加量が多くなり過
ぎるとめっき層の耐食性が低下してくるのでｉ　ｏｏｏ
。

ｐｐｍ程度以下に抑えることが望まれる。

［実施例コ 表面を脱脂、酸洗した鋼板を使用し、下記の条件でＺｎ
系合金の電気めっきを行ない、第２表に示すＺｎ系合金
めっき層を形成した。尚第２表の実験Ｎｏ、１〜９につ
いては、めっき浴中に０．１〜５００ｐｐｍ　）Ｓ　ｎ
”イオンを共存せしめ、実験Ｎｏ、１０〜１３について
はＳｎ”イオンを添加しなかった。

（電気めっき条件） めっき液としてはＩ）Ｈｌ、０も硫酸浴を用い、浴中の
Ｚｎ”イオン濃度は０．５〜１　ｍｏｌ／ｉＬ。

Ｎｉ２＋イオン濃度は０．５〜１同０】７℃とした。

浴温は６０℃とし、電流密度は３０〜１００Ａ／ｄｉ’
で行なった。

得られた各めっき層の平均結晶粒径、並びに各めっき処
理材を化成処理したときの化成皮膜付着量により、化成
処理性の良否を調べた。

（化成処理性） ◎：化成皮膜付着量 Ｏ：　　　〃 △　：　　　　　　〃 ×：〃 ４．０ｇ／ｍ’以上 ３．０〜４．０ｇ／ｍ２ ２．０　３．Ｏｇ／＋’ ２．０ｇ／ｍ’以下 第　　２ 表 結果をＮ２表に一括して示す。

第２表より次の様に考えることができる。

実験Ｎｏ、１〜７は本発明の要件を充足する実施例で、
めっき層は適度の平均結晶粒径を有しており、化成皮膜
の飽和付着量が多いため優れた化成処理性を有している
。また実験Ｎ０１８〜１３のめっき層の平均結晶粒径が
好適範囲を外れているため化成処理性が悪い。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、Ｚｎ系合金めっき
層の平均結晶粒径を適正に制御することにより化成処理
性を著しく高めることができ、均一でむらのない塗装皮
膜を安定して得ることのできる優れた化成処理性のＺｎ
系合金めっき材を提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は化成処理時間と化成処理皮膜付着量の関係を示
すグラフ、第２図はめつき層の平均結晶粒径と化成処理
皮膜付着量の関係を示すグラフ、第３図は電気めっき浴
中へのＳｎ”＋イオン添加量とめっき層の平均結晶粒径
の関係を示すグラフ、第４図（Ａ）は従来のめっき層、
第４図（Ｂ）は本発明のめっき層の結晶組織を示す図面
代用顕微鏡写真である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面がＺｎ系合金めっき層によって構成され、該
   めっき層を構成する結晶の平均粒径（＠ｄ＠）が１．５
   ≦＠ｄ＠≦３．５（μｍ）であることを特徴とする化成
   処理性に優れた表面処理材。
2. （２）めっき層がＺｎ−Ｎｉ系合金である請求項（１）
   に記載の表面処理材。
3. （３）Ｚｎ−Ｎｉ系電気めっき浴中にＳｎを存在させて
   電気めっきを行ない、Ｚｎ系めっき層を構成する結晶の
   平均粒径（＠ｄ＠）を１．５≦＠ｄ＠≦３．５（μｍ）
   とすることを特徴とする化成処理性に優れた表面処理材
   の製法。