JPH04136199A

JPH04136199A - 塗装後耐食性に優れた表面処理鋼板

Info

Publication number: JPH04136199A
Application number: JP25824290A
Authority: JP
Inventors: Seiji Nakajima; 清次中島; Naomasa Nakakouji; 尚匡中小路; Nobuyuki Morito; 森戸　延行; Hajime Kimura; 肇木村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1992-05-11

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、２層のめっき層を有する塗装後耐食性に優れ
た表面処理鋼板に関するものである。

〈従来の技術〉鋼材を防食するめっきとしては、亜鉛および亜鉛系合金
が、犠牲防食作用により下地の鋼材に優れた防食性を与
えるため、広く用いられているが、ＡＩおよびＡＩ系合
金もＺｎのような犠牲防食作用は有さないものの、優れ
た耐食性故に従来から広く用いられている。

ＡｔおよびＡＩ系合金を溶融めフき法によりめっき処理
しためっき鋼板は、耐食性、耐熱性に優れるため、従来
より自動車のマフラー、ストーブなどの暖房器具、オー
ブンなどのＷｆ房量器具、耐食性、耐熱性が要求される
用途に広く通用されている。

ところで、溶融めフき法によりＡＪ：ｌおよびＡＪ１合
金めっきを行う場合、めっき温度が、６７０℃程度の高
温であるため、母材の性質を劣化させる欠点があった。

　　また、めっき後においてめっき皮膜と下地鋼板との
間に脆いＡｌ−Ｆｅ合金層が生成するため、めりき鋼板
の加工性が低下するという欠点も生しる。

そのため、溶融めっき法によらずに、電気めっき法を用
いることも検討され、その方策としては、溶融塩浴を用
いる電気めっき法が主に用いられている。　すなわち、
Ａ１は水溶液から直接に電析不可能のため、塩化アルミ
ニウム等を主成分とする溶融塩からの電気Ａ１めっきか
従来より用いられている。　この方法によると、２００
℃程度の低温でＡ１めっ籾か可能であるため、母材の性
質が劣化せず、またＡｌ−Ｆｅ合金層が生成しないので
加工性も劣化しない。　しかし、溶融塩電気ＡＩめっき
は、１０Ａ　／　ｄ　ｍ　’以上の実用的な電流密度で
めっきを行うと、めっき皮膜がパウダー上または樹脂状
となり易く、良質な皮膜を得ることができず、このため
耐食性が劣化するという欠点がある。

このような溶融塩電気Ａ１めっきの欠点を改善するため
、めっき浴にＭｎ塩を添加し、めつぎ皮膜中にＭｎを共
析させたＡｌ−Ｍｎ合金めっき鋼板が、特公昭４３−１
８２４５号公報等に記載されている。　この方法による
Ａｌ−Ｍｎ合金めっき鋼板の裸耐食性は、ＡＩめっき鋼
板よりも格段に優れている。

ところで、鋼板に塗装を施して使用する場合には、耐食
性および塗膜密着性を同上させる目的で、通常、塗装前
にリン酸塩処理が行われているが、ＡＩ系めっきでは、
冷延鋼板やＺｎ系めっき鋼板で用いられているリン酸塩
処理液と反応しないため、表面にリン酸塩皮膜がほとん
ど形成されない。　　このため、リン酸塩処理が施され
たＡｌ−Ｍｎ合金めりき層上に塗装を施して使用すると
、リン酸塩皮膜が形成されないため、塗膜下腐食が激し
く進行し、塗装後耐食性が劣化するという問題を生しる
。

このため、Ａｌ−Ｍｎ合金めっき鋼板の塗装後の耐食性
を向上させる方法としては、特開昭６１−２６１４９６
号公報において、Ａｌ−Ｍｎ合金のめつき層の上にＺｎ
を８０重量％以上含有するＺｎ系合金めっき層を施す方
法が記載されている。　しかし、上記公報に記載された
Ｚｎ系合金において、上記範囲のＺｎ含有率では、リン
酸塩処理後の、リン酸塩皮膜としてホパイト（Ｚｎ３（
ＰＯ４）ｚ・４Ｈ２０；ｈｏｐｅｉｔｅ）　Ｌ／か生成
せず、これでは塗装後の耐食性が不十分である。

鋼板への塗装後の耐食性を良好にするためには、リン酸
塩皮膜として、ホバイトよりも緻密なフォスフオフイラ
イト（Ｚｎ２Ｆｅ　（ＰＯ４）　２・４ＨｚＯ；ｐｈｏ
ｓｐｈｏｐｈｙｌｌｉｔｅ）が形成される方が良いこと
から、従来において、リン酸塩被膜としてフォスフオフ
イライトを優先的に形成するめつき層構造が提案されて
来た。　例えば、亜鉛電気めっき層または複合亜鉛電気
めっき層上にＦｅ−Ｚｎ電気めっき層を有するもの（特
開昭５５−７３８８８号公報参照）、Ｚｎ−Ｎｉ合金電
気めっき層上にＦｅ−Ｚｎ電気めフき層を有するもの（
特公昭６０−５７５１８号公報参照）、合金化熔融亜鉛
めっき層上にＦｅ−Ｐめっき層を有するもの（特開昭６
１−２５３３９７号公報参照）が提案されている。

しかし、これら提案されているめっき鋼板においては、
Ｚｎ系めっき層を下地としており、Ｚｎ系めっき層を下
地とした場合には、Ｚｎ系めっき層目体の耐食性が十分
とはならず、上層に設けたＦｅ−Ｚｎめっき、Ｆｅ−Ｐ
めっきの効果は低減されて僅かなものとなり、このため
重装後耐食性が不十分となる。

〈発明が解決しようとする課題〉以上を要約すると、Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき鋼板では、
裸耐食性が優れているものの、リン酸塩皮膜を形成しよ
うとすると、リン酸塩皮膜がほとんど形成されず、また
Ｚｎ合金めりぎ層をその上に設けたとしても、リン酸塩
皮膜としてホパイトしか生成せず、塗装後耐食性が不十
分である。

また、Ｚｎ系めっき鋼板の上に、Ｆｅ−Ｐめっき、Ｆｅ
−Ｚｎめっきを施した鋼板では、リン酸塩皮膜としてフ
ォスフオフイライトを生成して、塗装後耐食性に良好な
影響を与えるが、Ｚｎ系めっき層自体の耐食性か十分て
ないため、Ｆｅ−Ｐめっき、Ｆｅ−Ｚｎめっき等の効果
があまり発揮されず、塗装後耐食性が不十分である。

したがって、Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層、またはＺｎ系め
っき層を下地とする表面処理鋼板のどちらにおいても、
良好な塗装後耐食性が得られていない。

本発明の目的は、上述した問題点を解消し、塗装後耐食
性に優れた表面処理鋼板を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉上記課題を解決するため、本発明の第１の態様において
、鋼板上に、Ｍｎを１〜５０重量％含有するＡ　ｌ−Ｍ
ｎ合金めっき層を１〜６０ｇ／ｍ２有し、該Ａｌ−Ｍｎ
合金めっき層上に、Ｐを０．０００３〜１５重景％含有
するＦｅ系合金めっき層を０．０５〜２０　ｇ　／　ｍ
　２有することを特徴とする塗装後耐食性に優れた表面
処理鋼板を提供する。

本発明の第２の態様において、鋼板上に、Ｍｎを１〜５
０重量％含有するＡ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層を１〜６０
　ｇ　／　ｍ　２有し、該Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層上に
、Ｚｎを８０重量％未満含含有るＦｅ系合金めっき層を
０．０５〜２０ｇ／ｍ’有することを特徴とする塗装後
耐食性に優れた表面処理鋼板を提供する。

すなわち、本発明は、Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層の上層
にＰまたはＺｎをそれぞれ所定量含有するＦｅ系合金め
っき層を形成することにより、Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき
層が有する優れた防食作用と、Ｆｅ−Ｐめつき層または
Ｆｅ−Ｚｎめフき層の有する塗膜密着性向上作用および
塗膜下腐食の抑制作用の相乗効果が発揮され、新規な塗
装後耐食性に優れた表面処理鋼板を実現したものである
。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明者らは、塗装後耐食性に優れた表面処理鋼板を実
現するために、Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層の上に種々の
上層めっきを施し、鋭意検討を重ねた結果、上記範囲の
Ｐを含有するＦｅ−Ｐめっき層または上記範囲のＺｎを
含有するＦｅ−Ｚｎめっき層をＡｌ−Ｍｎ合金めっき層
上に有する表面処理鋼板が最も塗装後耐食性が優れてい
ることを新たに見出した。

下層のＡｌ−Ｍｎ合金めっき層のＭｎ含有率は１〜５０
重量％とする。　Ｍｎ含有率が１重量％未満では所望の
耐食性を得ることができず、５０重量％を超えるとめっ
き皮膜が硬くなり、加工性の点で好ましくない。　好ま
しくはＡｌ−Ｍｎ合金めっき層のＭｎ含有率は５〜４０
重量％とするのがよい。

Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層のめつき付着量は１〜６０　
ｇ　／　ｍ　２　とする。　めっき付着量が１ｇ／ｍ’
未満では所望の耐食性を得ることかできず、６０　ｇ　
／　ｍ　２を超えると加工性の点て好ましくない。　好
ましくはＡｌ−Ｍｎ合金めつき層のめっき付着量は３〜
３０　ｇ　／　ｍ　２　とするのがよい。

Ａｌ−Ｍｎ合金めっ静層の形成方法としては、特に限定
はなく、熔融塩または非水溶媒からの電気めっき法、真
空蒸着法等の公知の方法がいずれも適用可能であるが、
操業コストの点より、溶融塩を用いた電気めっき法が特
に好ましく通用される。　また、溶融塩を用いた電気め
っき法によってＡｌ−Ｍｎ合金めっき層を形成する際の
めっき条件には特には限定はないが、通常行われている
溶融塩を用いた電気めっき法によればよい。

次にＡｌ−Ｍｎ合金めっき層の上層として第１の態様に
おけるＦｅ−Ｐ系めっきを用いる場合について説明する
。

Ｆｅ−Ｐ系めフき層中のＰの含有率は、０．０ＯＯ３〜
１５１１量％とする。　Ｐの含有率が０．０００３重量
％未満ではリン酸塩化成処理の初期反応が遅れるととも
に、結晶が粗くなり好ましくない。　逆にＰ含有率が１
５重量％を超えると、電流効率が低下して実ラインにお
ける操業コストが高くなり、また浴中のＰ添加量の増加
も経済的にみて不利である。　好ましくは１０重量％以
下、さらに好ましくは５重量％以下が良い。

Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層の上層として第２の態様にお
けるＦｅ−Ｚｎ系めっきを用いる場合について説明する
。

Ｆｅ−Ｚｎめっき層中のＺｎ含有率は８０重量％未満と
する。　Ｚｎ含有率が８０重量％以上であると、リン酸
塩化成処理の結晶が粗くなり過ぎ、被膜率が低下するた
め、塗装後耐食性が不十分である。　好ましくは、Ｚｎ
含有率は、５〜５０重量％の範囲とするのがよい。

この上層のＦｅ−Ｐ系めっき層またはＦｅ−Ｚｎ系めフ
き層の付着量は、いずれも０．０５〜２０　ｇ　／　ｍ
　”とする。　付着量が０．０５ｇ／ｍ２未満であると
、鋼板表面を均一に被膜することができないので、塗装
後耐食性を向上させる効果が十分ではなく、２０　ｇ　
／　ｍ　’を超えると加工性が悪くなる。　好ましくは
、１〜１０ｇ／ｍ２とする。

Ｆｅ−Ｐ系めつきまたはＦｅ−Ｚｎ系めっきの形成方法
は、特に限定されるものではないが、通常の電気めっき
による方法が下層のＡ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層の性質に
影響を与えない点や、経済的な面から最も好ましい。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を具体的に説明す
る。

通常の方法で脱脂し、酸洗した冷延鋼板を非酸化性雰囲
気中で乾燥し、めっき温度まで予熱した後、下記の溶融
塩Ａｌ−Ｍｎ合金めっき浴からＡ　ｌ−Ｍｎ合金めっき
を行った。

（１）溶融塩Ａｌ−Ｍｎ合金めっき浴浴組成：　Ａ　Ｉ　Ｃ１３６０ｍ　ｏ　１％ＮａＣ１２
６ｍｏ１％ＫＣＩ　　　　　　　　　１４ｍｏ１％Ｍ　ｎ　Ｃ１１
２１００〜１’ＯＯ，０００ｐｐｍ添加浴温度：１５０
〜２５０℃ を流密度：　１〜１００Ａ／ｄｍ’ なお、ＭｎＣＪ２ｚの添加量および電流密度を変化させ
ることにより、Ａ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層におけるＭｎ
含有率を制御した。

形成されたＡ　ｌ−Ｍｎ合金めっき層のＭｎ含有率およ
びめっき付着量を表１に示す。

Ａｌ−Ｍｎ合金めっき層形成後、下記の条件によりＦｅ
−ＰめっきまたはＦｅ−Ｚｎめっきを行った。　　なお
、Ｆｅ−Ｐめっき層またはＦｅ−Ｚｎめっき層の密着性
を良好にするため、必要に応じて、Ａ　ｌ−Ｍｎめっき
層表面の活性化処理を行った後、Ｆｅ−Ｐめっきまたは
Ｆｅ−Ｚｎめっきを行ってもよい。

（２−１）Ｆｅ−Ｐめっきン谷浴組成：　Ｆ　ｅ　ＣＩｌ、　、　　　　　１５０　ｇ
　／　ｌＫＣｌ　　　　　　　　　　　　２００ｇ／ｌ
クエン酸　　　　　　１０　ｇ　／　ＩＮ　　ａ　　Ｈ
２Ｐ　　Ｏ２０，００１〜１０ｇ／ｌｐＨ：３．０浴温度：５０℃ 電流密度：　１０〜１５０Ａ／ｄｍ” なお、浴中のＮａＮ３　ＰＯ１２濃度と電流密度を変化
させることにより、Ｐ含有率を制御した。

（２−２）Ｆｅ−Ｚｎめっき浴浴組成：　１ｎｓＯ４・７１（２０５０〜５００ｇ／ｌ
ＦｅＳＯ４・６Ｈ２０５ｏ〜５００ｇ／１Ｎａ２５０．
　　　　　　　　　５０ｇ／ＩＣＨ，ＣＯＯＮａ　　　
　　　　　　２０ｇ／ｌｐＨ：３．０浴温度＝５０℃ 電流密度：　１０〜１００Ａ／ｄｍ２なお、浴中のＺｎ”　　Ｆｅ２°濃度と電流密度を変化
させることによりＦｅ含有率を制御した。

形成されたＦｅ−Ｐめっき層またはＦｅ−Ｚｎめっき層
のＰまたはＺｎの含有率およびめっき付着量を表１に示
す。

このようにして作成した各種の表面処理鋼板に通常のリ
ン酸亜鉛処理を施した。　　このリン酸亜鉛皮膜を調査
したところ、本発明例１〜２０および比較例１〜４．６
〜９．１１．１２．１３ではフォスフオフイライト主体
の皮膜であり、比較例１０．１４ではホパイト主体の皮
膜であり、比較例５ではリン酸亜鉛皮膜がほとんど生成
していないことを確記した。

さらに、リン酸亜鉛処理に続いて、カチオン電着塗装に
てエポキシ系樹脂を施した後、試験片にクロスカットを
入れ、塩水噴霧試験方法（Ｓ　Ｓ　Ｔ　（５ａｌｔ　５
ｐｒａｙ　Ｔｅｓｔｉｎｇ）　　）　９０日後のブリス
ター幅を測定することにより、塗装後耐食性を評価した
。　評価方法は下記のとおりである。

◎：１ｍｍ未満０・２ｍｍ未満 △：３ｍｍ未満ｘ：３ｍｍ以上結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の表面処理鋼板は優れた塗装
後耐食性を示すことが分かる。

〈発明の効果〉以上詳細に説明した内容から分かるように、本発明の表
面処理鋼板は、鋼板上に所定範囲量のＡｌ−Ｍｎ合金め
っき層を有し、この上に所定含有量のＦｅ−Ｐめつき層
またはＦｅ−Ｚｎめっき層を有することにより、塗装後
耐食性に極めて優れた表面処理鋼板を実現したものであ
る。　　したがって、本発明の表面処理鋼板の工業的な
価値は、非常に高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼板上に、Ｍｎを１〜５０重量％含有するＡｌ−
Ｍｎ合金めっき層を１〜６０ｇ／ｍ＾２有し、該Ａｌ−
Ｍｎ合金めっき層上に、Ｐを０．０００３〜１５重量％
含有するＦｅ系合金めっき層を０．０５〜２０ｇ／ｍ＾
２有することを特徴とする塗装後耐食性に優れた表面処
理鋼板。
（２）鋼板上に、Ｍｎを１〜５０重量％含有するＡｌ−
Ｍｎ合金めっき層を１〜６０ｇ／ｍ＾２有し、該Ａｌ−
Ｍｎ合金めっき層上に、Ｚｎを８０重量％未満含有する
Ｆｅ系合金めっき層を０．０５〜２０ｇ／ｍ＾２有する
ことを特徴とする塗装後耐食性に優れた表面処理鋼板。