JPH04236797A - Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板 - Google Patents

Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板

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JPH04236797A
JPH04236797A JP1497791A JP1497791A JPH04236797A JP H04236797 A JPH04236797 A JP H04236797A JP 1497791 A JP1497791 A JP 1497791A JP 1497791 A JP1497791 A JP 1497791A JP H04236797 A JPH04236797 A JP H04236797A
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JP
Japan
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weight
concentration
alloy
steel sheet
corrosion resistance
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JP1497791A
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Ikuo Kikuchi
郁夫 菊池
Toshio Odajima
小田島 壽男
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Nippon Steel Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車,家電,建材等
に使用される溶接性,化成処理性及び塗装後の耐食性に
優れたZn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に関
する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く電気亜鉛めっき鋼板や溶融亜
鉛めっき鋼板、あるいは各種の亜鉛系合金めっき鋼板は
、自動車,家電,建材等に広く使用されている。近年特
に耐食性に優れた表面処理鋼板に対する要求が益々強く
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。
【0003】例えば自動車業界では、寒冷地帯における
冬期の道路凍結防止用岩塩散布により、自動車車体が激
しい腐食環境に曝されるため、安全上の観点から、優れ
た耐食性を有する表面処理鋼板が強く要求されている。
【0004】また建材業界では、建築構造物の長寿命化
に対する要求から、表面処理鋼板の大量採用や、その上
に電着塗装(以後、ED塗装と呼ぶ)を施すことが急速
に広がりつつあり、さらに優れた性能を有する表面処理
鋼板の要求が益々強くなる傾向にある。
【0005】これらの要求に対し種々の検討がなされ、
多くの亜鉛系めっき製品が開発されてきた。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、耐食性を向上させるためには、亜鉛付
着量を増加しなければならない。
【0006】このため必要亜鉛量の増加によるコストア
ップや、加工性,溶接性,生産性低下等のいくつかの問
題がある。また一般的に、亜鉛めっき鋼板の塗料密着性
は悪く、塗装後の耐食性も十分満足されるものではない
【0007】このような亜鉛めっき鋼板の特性,特に耐
食性を改善する方法として、各種合金めっき鋼板が開発
されてきた。これらの合金めっき鋼板として、例えばZ
n−Ni系,Zn−Ni−Co系,Zn−Fe系,Zn
−Co系,Zn−Mn系等を挙げることができる。これ
らの合金めっきを用いて亜鉛自身の溶解を制御すること
により、通常の亜鉛めっき鋼板に比べ裸耐食性は約3〜
5倍に向上するが、それでも長時間屋外に放置したり、
塩水を噴霧すると白錆や赤錆が発生し易いことが問題で
ある。
【0008】また更にZn−P系合金電気めっき鋼板(
特開昭59−211590号公報,特開昭60−895
93号公報),Zn−Cr系合金電気めっき鋼板(特開
昭63−243295号公報)が提案されている。その
提案内容は以下の通りである。
【0009】特開昭59−211590号公報(Zn−
p系)は、電気めっき層にZnを基成分とし、P:0.
0003〜0.5重量%と、Ni,Co,Fe,Crの
1種または2種以上を0.01〜5重量%含有させたZ
n−P系合金電気めっき鋼板であり、このめっき層にお
いて、添加元素のNi,Co,Fe,Crの少なくとも
1種とPが結合しているので、カソード反応を抑制する
効果が高く、また酸素還元反応の抑制効果に優れた水酸
化亜鉛皮膜が生成し易くなる。したがって局部的な穴明
き腐食等が防止される。
【0010】特開昭60−89593号公報(Zn−P
系)は、硫酸塩浴,塩化物浴,弗化物浴或いはこれらの
混合浴からなるZnめっき浴に、次亜燐酸ソーダ等のP
供給源を少量添加し、これに更にNi,Co,Fe,C
rイオンの一種以上を添加したZnめっき浴を調整する
。そしてこのZnめっ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系合金めっき層を鋼板
上に形成する。この場合のめっき層は、Zn含有率:7
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(5.0重量%超〜29
.9997重量%)がNi,Co,Fe,Crの1種以
上を含有している。
【0011】特開昭63−243295号公報(Zn−
Cr系)は、Cr:1重量%超〜70重量%の組成をも
つZnとCrの共析めっき層を有する耐食性の優れた防
錆鋼板で、Cr3+イオンによるクロムめっき液にZn
2+イオンを添加して成る浴を用いて鋼板を電気めっき
して得られる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近の傾
向として、自動車用部材は裸の耐食性だけではなく、塗
装後の耐食性に優れるとともに、化成処理性及び溶接性
をも確保可能なものでなければならない。
【0013】これに対し特開昭59−211590号公
報の特許請求の範囲(Znを基成分とし、P:0.00
03〜0.5重量%とNi,Co,Fe,Crの1種ま
たは2種以上:0.01〜5重量%とを含有させたZn
−P系合金電気めっき鋼板)では、Cr濃度が5重量%
以下と低いため、溶接性及び化成処理性は優れているも
のの、裸の耐食性及び塗装後の耐食性は十分満足される
ものではない。
【0014】また特開昭60−89593号公報の特許
請求の範囲(Zn含有率:70〜94.5重量%未満、
P含有率:0.0003〜0.5重量%を基成分とし、
残部5.0重量%超〜29.9997重量%がNi,C
o,Fe,Crの1種以上を含有しているZn−P系合
金電気めっき鋼板)では、Cr濃度は29.9997重
量%以下であるため、裸の耐食性においては優れた性能
を示す領域が存在する。しかしこの領域では、P濃度が
0.5重量%以下と低いため化成処理性が劣り、塗装後
の耐食性は十分とは言えない。
【0015】また更に特開昭63−243295号公報
のZn−Cr系合金めっき鋼板では、Crの濃度が上が
るにつれ裸の耐食性は向上し、特にCr濃度が10%以
上では優れた裸の耐食性を示す。しかしこの領域では化
成処理性が悪く、緻密な化成結晶は形成されず、また溶
接性も著しく低下する。したがって裸の耐食性向上に対
しては大きい効果を示すが、化成処理性,塗装後の耐食
性および溶接性等の点では十分とは言えない。
【001
6本発明は上記問題に鑑みなされたもので、優れた化成
処理性を有し、かつ塗装後に優れた耐食性を示し、さら
に優れた溶接性をも確保できる合金めっき鋼板を提供す
るものである。 【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板表面にZ
nを主成分とし、Cr,Fe及びPを特定濃度に限定し
たZn−Cr−Fe−Pからなる四元系の合金電気めっ
き鋼板であり、詳しくは、Cr6〜14重量%,Fe0
.01〜5重量%,P0.5重量%超〜5重量%以下で
、残りがZnからなるめっき層を形成させたことを特徴
とする溶接性,化成処理性及び塗装後の耐食性に優れた
Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板である。
【0018】なお前記の特開昭63−243295号公
報には、Crを1超〜70重量%を含み、ZnとCrを
主体とするめっき層中に、さらにFe,Ni,Co,M
o,Cu,Pb,Sn,Sb,Pの1種または2種以上
の元素を総量でZn,Crのいずれの重量%よりも小さ
い範囲で含有せしめた合金電気めっき鋼板も開示される
が、このめっき層において副成分であるFe,Ni,C
o,Mo,Cu,Pb,Sn,Sb,Pの1種または2
種以上の元素は、Zn,Crのいずれの重量%よりも少
ない量であれば、Znの犠牲防食作用およびCrの難溶
性腐食物の形成を阻害することなく、ZnとCrの2成
分系の場合と同様の耐食性を示すと記載されると共に、
その具体例として、Zn:80%,Cr:15%,Fe
:2%,Ni:2%,P:1%のめっき層を有するZn
−Cr−Fe−Ni−P系合金電気めっき鋼板が開示さ
れるのみであり、本発明の如く、副成分としてFe,P
を選択し、その重量%を各々、0.01〜5重量%,0
.5重量%超〜5重量%以下に限定すると共に、Crを
6〜14%に限定するめっき層を有する鋼板によれば、
優れた化成処理性,塗装後の耐食性及び溶接性を得るこ
とができることは開示も示唆もされていない。
【0019】更に本発明者等の調査結果によれば、特開
昭63−243295号公報の前記した具体例(Zn:
80%,Cr:15%,Fe:2%,Ni:2%,P:
1%)の鋼板は、Crが15%でFe,Ni,Pが各々
2%,2%,1%含有されるため、化成処理性において
はやや優れるものの、Niが2%含有されるため腐食が
進行するとめっき層のNiが濃縮し、鋼板(Fe)とN
iとの間で電位の逆転が起こるため、塗装後の耐食性が
劣る問題がある。またCrが15%とCr濃度がやや高
いため、溶接性にも問題がある。
【0020】
【作用】以下作用とともに本発明例について説明する。
【0021】図1は、Zn−Cr系合金めっき鋼板にお
いて、目付量を20g/m2 (一定)とし、Cr濃度
を種々変化させた場合の溶接性の結果を示す。
【0022】また図2は、Zn−Cr−Fe−P系合金
電気めっき鋼板において、目付量を20g/m2 (一
定)とし、かつFe濃度を1%と一定にしてCr及びP
濃度を変えた場合の溶接性の結果を示す。
【0023】さらに図3に、Zn−Cr−Fe−P系合
金電気めっき鋼板において、目付量を20g/m2 (
一定)とし、かつCr濃度を10%と一定にしてFeと
P濃度を変えた場合の溶接性の結果を示す。
【0024】溶接性は連続打点溶接を行って、ナゲット
径が4mmφ以下になるまでの連続打点数で評価した。 ◎:5000点以上 ○:4500〜5000点 △:4000〜4500点 ×:3500〜4000点 ××:3500点以下
【0025】図1から明らかなように、Zn−Cr系合
金めっき鋼板の溶接性は、Cr濃度が増加するにつれ次
第に低下する。これに対し図2か明らかなように、Zn
−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板では、Cr14
重量%以下で、かつP0.5超〜5重量%以下の場合極
めて優れた溶接性を示す。
【0026】一方P0.5重量%以下あるいは5重量%
超では、良好な溶接性を示す範囲がかなり狭くなり、C
r8重量%以上で低下する。また図3から明らかなよう
に、Fe5重量%以下で、かつP0.5超〜5重量%以
下で極めて優れた溶接性を示すが、P0.5重量%以下
あるいは5重量%超では、Fe0.01重量%未満およ
び5重量%超で溶接性は低下する。
【0027】次に図4に、Zn−Cr系合金めっき鋼板
において、Cr目付量を変化させた場合の化成処理性の
結果を示す。
【0028】また図5に、Zn−Cr−Fe−P系合金
電気めっき鋼板のFe濃度を1%と一定にして、Cr及
びP濃度を変えた場合の化成処理性の結果を示す。
【0029】さらに図6に、Zn−Cr−Fe−P系合
金電気めっき鋼板のCr濃度を10%と一定にして、F
eとP濃度を変えた場合の化成処理性の結果を示す。
【0030】化成処理性は市販の化成処理浴を用いて標
準条件で処理し、燐酸塩の結晶状態を観察して、次の5
段階で評価した。 ◎:微細で緻密な燐酸塩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、一部に粗大化した結晶混在×:
一部スケ発生 ××:全面スケ発生
【0031】図4から明らかなように、Zn−Cr系合
金めっき鋼板の化成処理性は、Cr濃度が増加するにつ
れ著しく低下し、Cr6重量%以上で結晶が不均一にな
り、10重量%以上で全面スケが発生する。
【0032】これに対しFe及びPを特定量共析するこ
とにより、化成処理性は大幅に向上する。図5及び図6
から明らかなように、Zn−Cr−Fe−P系合金電気
めっき鋼板は、Cr14重量%以下で、かつFe0.0
1重量%以上、かつP0.5超〜5重量%以下で極めて
優れた化成処理性を示す。
【0033】次に図7は、Zn−Cr系合金めっき鋼板
において、目付量を20g/m2 (一定)とし、Cr
濃度を種々変化させた場合の塗装後の耐食性を示す。
【0034】また図8は、Zn−Cr−Fe−P系合金
電気めっき鋼板において、目付量を20g/m2 (一
定)とし、かつFe濃度を1%と一定にしてCr及びP
濃度を変えた場合の塗装後の耐食性を示す。
【0035】塗装後の耐食性は、市販の化成処理浴を用
いて化成処理を行った後、市販のカチオンタイプのED
塗装20μmを施し、175℃で30分の焼き付け乾燥
を行い、素地に達するクロスカットを入れた試験片をJ
IS−Z−2371規格に準拠した塩水噴霧試験(食塩
水濃度5%,槽内温度35℃,噴霧圧力2PSI)によ
り1000時間経過した後、テープ剥離して塗膜の最大
剥離幅を測定して、次の5段階で評価したものであり、
◎が最良である。 ◎:最大剥離幅    1mm以下 ○:    〃        1〜2mm△:   
 〃        2〜3mm×:    〃   
     3〜5mm××:    〃       
 5mm以上
【0036】図7から明らかなように、Z
n−Cr系合金めっき鋼板の塗装後の耐食性は、Cr濃
度を増すにつれ次第に向上し、Cr8〜10重量%でや
や優れた性能を示すが、それ以上になると次第に低下す
る。Cr8重量%以上で性能向上が認められるのは、め
っき層自身の耐食性向上によるものであり、またCr1
0重量%超で低下するのは、前記した化成処理性が著し
く低下するためと思われる。
【0037】これに対し図8から明らかなように、Zn
−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板では、Cr6〜
14重量%で、かつP0.5超〜5重量%以下で極めて
優れた塗装後の耐食性を示す。一方P0.5重量%以下
あるいは5重量%超では塗装後の耐食性は低下する。
【0038】次に図9は、Zn−Cr−Fe−P系合金
電気めっき鋼板において、目付量を20g/m2 (一
定)とし、かつCr濃度を8%と一定にして、FeとP
濃度を変えた場合の塗装後の耐食性を示す。
【0039】図9から明らかなように、Fe0.01〜
5重量%で、かつP0.5超〜5重量%以下の場合に極
めて優れた塗装後の耐食性を示す。P0.5重量%以下
あるいは5重量%超では、塗装後の耐食性は低下する。
【0040】一方Fe0.01重量%未満で塗装後の耐
食性がやや低下するのは、前記した化成処理性の低下に
起因するものと思われる。またFe5重量%超での耐食
性低下は、クロスカット部でめっき層中のFeによる発
錆に起因するものと思われる。
【0041】以上の結果か明らかなように、Zn−Cr
−Fe−P系合金電気めっき鋼板において、Cr,Fe
及びPの濃度を特定の範囲に限定することにより、溶接
性,化成処理性及び塗装後の耐食性を同時に満足出来う
る領域があることを見出した。
【0042】このことから本発明では、Zn−Cr−F
e−Pからなる四元系合金めっきにおいて、Cr濃度を
6〜14重量%,Fe濃度を0.01〜5重量%,P濃
度を0.5重量%超〜5重量%とすることとする。
【0043】ここでCr,Fe及びPの濃度を限定する
ことにより極めて優れた性能が得られるのは、次のよう
に考えられる。即ちPとCr及びFeの親和力は一般に
かなり強く、Cr−Fe−Pの三者はより強固に固定さ
れ、溶接時の電極チップへのCrの拡散が抑制されるた
め、溶接性は著しく向上するものと思われる。
【0044】また化成処理性が向上するのは、めっき層
に均一にFeとPが存在することにより、これらが核と
なり均一で緻密な燐酸塩の結晶が形成され易くなるため
と思われる。
【0045】また塗装後の耐食性が優れているのは、前
記したように化成処理性が極めて優れることに加えて、
CrがPにより強固に固定されカソード反応が抑制され
るため、耐食性が向上するものと思われる。
【0046】
【実施例】以下実施例について説明する。
【0047】実施例1 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が6%,F
e濃度が0.05%,P濃度が0.8%のZn−Cr−
Fe−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0048】実施例2 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が10%,
Fe濃度が0.01%,P濃度が1%のZn−Cr−F
e−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0049】実施例3 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が8%,F
e濃度が1%,P濃度が2.5%のZn−Cr−Fe−
P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0050】実施例4 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が12%,
Fe濃度が0.5%,P濃度が0.6%のZn−Cr−
Fe−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0051】実施例5 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が14%,
Fe濃度が4%,P濃度が4%のZn−Cr−Fe−P
系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0052】実施例6 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が10%,
Fe濃度が1%,P濃度が3%のZn−Cr−Fe−P
系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0053】実施例7 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が12%,
Fe濃度が0.3%,P濃度が0.7%のZn−Cr−
Fe−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0054】比較例1 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が4%,F
e濃度が0.001%,P濃度が6%のZn−Cr−F
e−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0055】比較例2 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が16%,
Fe濃度が6%,P濃度が0.3%のZn−Cr−Fe
−P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0056】比較例3 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が2%,F
e濃度が0.2%,P濃度が2%のZn−Cr−Fe−
P系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0057】比較例4 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が8%,F
e濃度が6%,P濃度が0%のZn−Cr−Fe系合金
電気めっき鋼板を製造した。
【0058】比較例5 めっき付着量が20g/m2 で、Cr濃度が10%,
Fe濃度が15%,P濃度が0.4%のZn−Cr−F
e系合金電気めっき鋼板を製造した。
【0059】実施例1〜7ならびに比較例1〜5で得ら
れた表面処理鋼板について、溶接性,化成処理性及び塗
装後の耐食性について試験を行った結果を表1に示す。 なお試験条件及び方法は前述した通りである。
【0060】
【表1】
【0061】
【発明の効果】以上説明したように本発明による電気め
っき鋼板は、溶接性,化成処理性及び塗装後の耐食性を
同時に兼ね備え、表面処理鋼板として自動車,家電,建
材等の品質及び耐用年数の向上に優れた効果を発揮する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】Zn−Cr系合金めっき鋼板におけるCr濃度
と溶接性の関係を示す図面である。
【図2】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるCr及びP濃度と溶接性の関係を示す図面である
【図3】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるFe及びP濃度と溶接性の関係を示す図面である
【図4】Zn−Cr系合金電気めっき鋼板におけるCr
濃度と化成処理性の関係を示す図面である。
【図5】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるCr及びP濃度と化成処理性の関係を示す図面で
ある。
【図6】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるFe及びP濃度と化成処理性の関係を示す図面で
ある。
【図7】Zn−Cr系合金電気めっき鋼板におけるCr
濃度と塗装後の耐食性の関係を示す図面である。
【図8】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるCr及びP濃度と塗装後の耐食性の関係を示す図
面である。
【図9】Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板に
おけるFe及びP濃度と塗装後の耐食性の関係を示す図
面である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Cr6〜14重量%,Fe0.01〜
    5重量%,P0.5重量%超〜5重量%以下で、残りが
    Znからなるめっき層を形成したことを特徴とする溶接
    性,化成処理性及び塗装後の耐食性に優れたZn−Cr
    −Fe−P系合金電気めっき鋼板。
JP1497791A 1991-01-16 1991-01-16 Zn−Cr−Fe−P系合金電気めっき鋼板 Withdrawn JPH04236797A (ja)

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