JPH04154985A

JPH04154985A - 耐食性、溶接性及び化成処理性に優れたＺｎ―Ｎｉ―Ｐ系合金電気めっき鋼板

Info

Publication number: JPH04154985A
Application number: JP27532190A
Authority: JP
Inventors: Toshio Odajima; 小田島　壽男; Kazumi Nishimura; 一実西村; Ikuo Kikuchi; 郁夫菊池
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1992-05-27

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〕本発明は耐食性、溶接性及び化成処理性に優れた合金電
気めっき鋼板に関するものである。

〔従来の技術〕

電気亜鉛めっき鋼板や溶融めっき鋼板あるいは各種合金
めっき鋼板が、自動車、家庭用電化製品、建材などに広
く使用されている。こうした中で、近年、特に耐食性に
優れた表面処理材料に対する要求か益々強くなり、この
ような鋼板の需要は今後急速に増加する傾向にある。

例えば、家電業界では省工程、コスト低減の観点から塗
装を省略できる採便用の可能な優れた耐食性を有する鋼
板に対する要求かあり、自動車業界でも最近の環境の変
化、例えば北米、北欧では冬の道路の凍結防止のため散
布する岩塩による激しい腐食環境にさらされるので、安
全上の観点から優れた耐食性を有する表面処理鋼板か強
く要求されている。また、住宅業界を初め建築業界では
、建築構造物の寿命延長に対する要求から表面処理鋼板
の大幅採用、及びさらにその上への電着塗装が広がりつ
つあり、より優れた表面処理鋼板への要求が益々強まり
つつある。

これらの要求に応じるために種々の検討がなされ、多く
の製品か開発されてきた。

これまで、鋼板の耐食性を向上するためには亜鉛めっき
か行われてきた。亜鉛めっき鋼板は、亜鉛の犠牲防食作
用によって鋼板の腐食を防止するものであり、耐食性を
得ようとすれば亜鉛付着量を増加しなければならない。

このため、必要亜鉛量増加によるコストアップ、あるい
は加工性、溶接性、生産性の低下等いくつかの問題点が
ある。

また、−船釣に亜鉛めっき鋼板の塗料密着性は悪い。

このような亜鉛めっき鋼板の特に耐食性を改善するため
に各種合金めっき鋼板が開発されてきた。

これら合金めっき鋼板として、例えばＺｎ−Ｎｉ系、Ｚ
ｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系、Ｚｎ　−Ｎｉ　−Ｃｒ系、Ｚｎ−Ｆ
ｅ系、Ｚｎ−Ｃ。

系、Ｚｎ−Ｍｎ系等をあげることができる。これら合金
めっきにより、通常の亜鉛めっき鋼板に比べ裸の耐食性
は約３〜５倍向上することか認められる。

しかし、それでも長時問屋外に放置したり、水や塩水を
噴霧すると白錆や赤錆が発生し易いことか問題である。

耐食性を改善するためめっきした後にクロメート処理を
施す方法もあり、かなり有効であるが、高温多湿化や塩
分含有雰囲気下では約１００〜１５０時間て白錆か発生
する。また、Ｚｎ−Ｃｒ系合金めっきはＣｒの濃度が上
がるにつれ耐食性は著しく向上するが、それに応じて溶
接性及び化成処理性が著しく低下する難点かある。

また、Ｚｎ−Ｐ系電気めっき鋼板も開発されたか、その
−例を以下に列挙する。

特開昭５９−２１１５９０号公報には、電気めっき層に
Ｚｎを基成分とし、Ｐ　：　０．０００３〜０．５重量
％と、Ｎｉ、Ｃ０１Ｆｅ、　Ｃｒの１種以上を０．０１
〜５％含有させたＺｎ−Ｐ系合金電気めっき鋼板が開示
されている。この鋼板のめっき層においては、添加元素
のＮｉ、　Ｃｏ、Ｆｅ、　Ｃｒの少なくとも１種とＰか
結合しているのでカソード反応を抑制する効果か高く、
また、酸素還元反応の抑制効果に優れた水酸化亜鉛皮膜
か生成し易くなる。したがって局部的な穴あき腐食等が
防止される。

特開昭６０−８９５９３号公報には、硫酸塩浴、塩化物
浴、弗化物浴或いはこれら混合浴からなるＺｎめっき浴
に、次亜燐酸ソーダ等のＰ供給元を少量添加したＺｎめ
っき浴を調整し、このＺｎめつき浴中に例えば冷延鋼板
を浸漬し、鋼板を陰極としてＺｎめっき浴を電解するこ
とにより、有効にＰを析出させたＺｎ−Ｐ系合金めつき
層を鋼板上に形成することか開示されている。この場合
のめつき層は、Ｚｎ含有率ニア０〜９４．５重量％未満
、Ｐ含有率：０．０００３〜０．５重量％を基成分とし
、残部がＮｉ、　Ｃｏ、Ｃｒの１種以上を含有している
。

これらはいずれも合金めっき鋼板とよばれるもので、緒
特性の向上が得られるものであるが、耐食性の点でかな
らずしも充分とは言えない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、最近の傾向として、自動車用部材は裸耐食性だ
けでなく塗装後の耐食性を有するとともに、優れた化成
処理性、溶接性をも確保出来るものでなければならない
。

これに対し、特開昭５９−２１１５９０号公報及び特開
昭６０−８９５９３号公報に開示されるものはいずれに
おいても耐食性はかならずしも充分とは言えず、溶接性
及び化成処理性も不十分である。

また、前述したようにＺｎ−Ｃｒ系合金めっき鋼板では
Ｃｒの濃度の増加に応じて耐食性はかなり向上し、特に
１０％以上では優れた耐食性を示すが、この領域では化
成処理性が悪くほとんど燐酸塩の結晶は形成されず、ま
た、溶接性も著しく低下する。

本発明は裸の状態で優れた耐食性、化成処理性を有し、
かつ、優れた溶接性を確保出来る合金めっき鋼板を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、Ｎｉ濃度か１〜１８％、Ｐ濃度が１．０％超
〜５．０％以下で、残りがＺｎからなるＺｎ−Ｎｉ−Ｐ
系合金めっき層を有することを特徴とする耐食性、溶接
性及び化成処理性に優れたＺｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金電気め
っき鋼板である。

〔作　用〕

第１図はＺｎ−Ｎｉ系合金電気めっき鋼板において目付
量を２０ｇ／ｒｒｒに一定とし、Ｎｉ濃度を種々かえた
場合の裸耐食性を示す。また、第２図はＺｎ−’Ｎｉ−
Ｐ系合金めっき鋼板において目付量を２０ｇ／ｒｄに一
定とし、かつ、Ｎｉ及びＰの濃度を種々かえた場合の裸
耐食性を示す。

耐食性はＪＩＳ−Ｚ−２３７１規格に準拠した塩水噴霧
試験により（食塩水濃度５％、槽内温度３５°Ｃ１噴霧
圧力２．０ＰＳＩ）　　２００時間後の発錆状況を調査
し、◎、Ｏ１△、×、××の５段階で評価したものであ
り、◎か最良である。

◎：赤錆発生　０％ ○：　〃　　　０〜１％ △・　〃１−１０％ ×：２１０〜５０％ＸＸ：　　／”　　５０％以上第１図から明かなようにＺｎ−Ｎｉ系ではＮｉの濃度か
増えるにつれ耐食性は次第に向上し、１４％前後で優れ
た耐食性を示す。これに対し、第２図から明かなように
Ｚｎ−Ｎｉ−Ｐ系ではＮｉ濃度が１−１８％で、かつ、
Ｐか１．０％超〜５．０％以下で極めて優れた耐食性を
示し、Ｐが１．０％以下あるいは５％超ではそれに比べ
耐食性は低下する。

次に、第３図に目付量を２０ｇ／ｒｔｆ（一定）とし、
かつ、Ｎｉ濃度を変えた場合の溶接性を示す。また、第
４図にＺｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金めっき鋼板において目付量
を２０ｇ／耐（一定）にし、かつ、Ｎｉ及びＰをかえた
場合の溶接性を示す。

溶接性は連続打点溶接を行なって、ナゲツト径が４　ｍ
ｍΦになるまでの連続打点て評価した。

◎・５０００点以上 ○：　４５００〜５０００点 △：　４０００〜４５００点Ｘ　：　３５００〜４０００点Ｘ　Ｘ　：　３５００点以下第３図から明かなようにＮｉ濃度が増えるにつれ溶接性
は著しく低下し、特に１８％以上てはほとんと溶接不能
となる。これに対し、第４図から明かなようにＰを添加
すると溶接性は大きく変化し、特に、Ｐが１．０％超〜
５．０％以下では著しく向上し、Ｎｉかｌ　−１８％の
領域で優れた溶接性を示す。

また、Ｐが１．０％以下あるいは５％超の領域でも向上
の傾向はあるか、１．０％超〜５．０％以下に比べ劣る
。

次に、第５図にＺｎ−Ｎｉ系合金めっきにおいてＮｉ濃
度と化成処理性の関係を、また、第６図にＺｎ　−Ｎｉ
−Ｐ系合金めっきにおけるＮｉ、　Ｐの濃度を変えた場
合の化成処理性を示す。

化成処理性は市販の化成処理浴を用い標準条件で処理し
、燐酸塩の結晶形態を観察し、次の５段階で評価した。

◎：微細で緻密な燐酸塩の結晶が均一に全面被覆 ○、一部に不均一な結晶析出 △：不均一な結晶析出、一部粗大化した結晶混在 ×ニ一部スケ発生 ××：全面スケ発生第５図から明かなようにＺｎ−Ｎｉ系合金めっきではＮ
ｉ濃度が増加すると化成処理性は著しく低下し、１８％
以上で結晶が不均一となり、かなりのスケが発生する。

これに対し、Ｐを添加することにより化成処理性は大き
くかわり、Ｐが１．０％超〜５．０％以下ではＮｉが１
８％まで増加しても優れた化成処理性を示し、緻密な燐
酸塩の結晶が均一に形成される。また、Ｐが１．０％以
下あるいは５．０％超では無添加の場合に比べ効果はあ
るか、１．０％超〜５．０％以下の場合に比べると劣り
、粗大化した結晶が混在する。

以上の結果から明かなように、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｐ基台金め
つき鋼板においてＮｉ及びＰの濃度を特定の範囲に限定
することにより極めて優れた耐食性、溶接性及び化成処
理性を同時に満足することかできる。このことから、本
発明てはＺｎ−Ｎｉ−Ｐからなる三元系合金めっきにお
いてＮｉ濃度を１−１８％、Ｐ濃度を１．０％超〜５．
０％以下とすることとする。

ここて、Ｎｉ及びＰの濃度を限定することにより優れた
性能が得られるのは、次のように考えられる。すなわち
、ＰとＮｉ元素の親和力は一般にかなり強＜Ｚｎ−Ｎｉ
系合金にＰを添加することによりＮｉ元素はＰにより強
固に固定されるため、それだけイオンの溶出か抑制され
、耐食性か向上するものと思われる。また、ＮｉとＰと
の結合により溶接時のチップへのＮｉの拡散が抑制され
、溶接性が著しく向上するものと思われる。さらに、化
成処理性か向上するのは、Ｐの存在によってこれらか核
となり、燐酸塩の結晶が形成しやすくなるためと思われ
る。

以下、実施例について説明する。

〔実施例〕

実施例１めっき付着量が２０ｇ／ｒｒｆで、Ｎｉ濃度が６％、Ｐ
濃度か１．６％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっ
き鋼板を製造した。

実施例２めっき付着量が２０ｇ／ｒ＆で、Ｎｉ濃度が９％、Ｐ濃
度が３．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっき
鋼板を製造した。

実施例３めっき付着量か２０ｇ／ｆｆｌで、Ｎｉ濃度が１７％、
Ｐ濃度が２．６％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気め
っき鋼板を製造した。

実施例４めっき付着量が２０ｇ／ｒｒｆで、Ｎｉ濃度が８％、Ｐ
濃度が４．０％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっ
き鋼板を製造した。

実施例５めっき付着量が２０ｇ／ｎ（で、Ｎｉ濃度か１４％、Ｐ
濃度が１．８５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気め
っき鋼板を製造した。

比較例１めっき付着量が２０ｇ／ｒｄで、Ｎｉ濃濃度旬月２％Ｚ
ｎ−Ｎｉの二元系合金電気めっき鋼板を製造した。

比較例２めっき付着量か２０ｇ／ｒｒｒで、Ｎｉ濃度が８％、Ｐ
濃度が６．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっ
き鋼板を製造した。

比較例３めっき付着量が２０ｇ／ｄて、Ｎｉ濃度が１６％、Ｐ濃
度か０．１５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっ
き鋼板を製造した。

比較例４めっき付着量が２０ｇ／ｎｆで、Ｎｉ濃度が０．９％、
Ｐ濃度か０．３％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気め
っき鋼板を製造した。

比較例５めっき付着量が２０ｇ／ｒｒｆで、Ｎｉ濃度が０．７％
、Ｐ濃度が４．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気
めっき鋼板を製造した。

比較例６めっき付着量が２０ｇ／ｒｒｆで、Ｎｉ濃度が０．６％
、Ｐ濃度か７．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気
めっき鋼板を製造した。

比較例７め・つき付着量が２０ｇ／ｎｆで、Ｎｉ濃度が１９％、
Ｐ濃度が０．２％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気め
っき鋼板を製造した。

比較例８めっき付着量が２０ｇ／ｒｒｒで、Ｎｉ濃度が２０％、
Ｐ濃度が１．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気め
っき鋼板を製造した。

比較例９めっき付着量が２０ｇ／ｎ？で、Ｎｉ濃度が２２％、Ｐ
濃度が０．５％のＺｎ−Ｎｉ−Ｐの三元系合金電気めっ
き鋼板を製造した。

実施例１〜５ならびに比較例１〜９で得られた表面処理
鋼板について、裸耐食性、溶接性及び化成処理性試験を
行った結果を第１表に示す。なお、裸耐食性、溶接性及
び化成処理性の試験方法は前述した通りである。

Ｚ第１表から明らかなように、本発明の各実施例は比較例
と比べ極めて優れている。

第１表〔発明の効果〕本発明により極めて優れた裸耐食性、溶接性及び化成処
理性を同時に兼ね添えた表面処理鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ−Ｎｉ系合金電気めっき鋼板におけるＮｉ
濃度を種々かえた場合の裸耐食性を示す図、第２図はＺ
ｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金電気めっき鋼板のＮｉ及びＰの濃度
を種々かえた場合の裸耐食性を示す図、第３図はＺｎ−Ｎｉ系合金電気めっき鋼板におけるＮｉ
濃度を種々かえた場合の溶接性を示す図、第４図はＺｎ
−Ｎｉ−Ｐ系合金電気めっき鋼板のＮｉ及びＰの濃度を
種々かえた場合の溶接性を示す図、第５図はＺｎ−Ｎｉ
系合金電気めっき鋼板におけるＮｉ濃度を種々かえた場
合の化成処理性を示す図、第６図はＺｎ−Ｎｉ−Ｐ系合
金電気めっき鋼板のＮｉ及びＰの濃度を種々かえた場合
の化成処理性を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ濃度が１〜１８％、Ｐ濃度が１．０％超〜５
．０％以下で、残りがＺｎからなるＺｎ−Ｎｉ−Ｐ系合
金めっき層を有することを特徴とする耐食性、溶接性及
び化成処理性に優れたＺｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金電気めっき
鋼板。