JPH04314884A - 加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性に優れたZn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板 - Google Patents

加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性に優れたZn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板

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JPH04314884A
JPH04314884A JP10638091A JP10638091A JPH04314884A JP H04314884 A JPH04314884 A JP H04314884A JP 10638091 A JP10638091 A JP 10638091A JP 10638091 A JP10638091 A JP 10638091A JP H04314884 A JPH04314884 A JP H04314884A
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JP
Japan
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corrosion resistance
steel sheet
plated steel
coating
concentration
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JP10638091A
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Inventor
Toshio Odajima
小田島 壽男
Ikuo Kikuchi
郁夫 菊池
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
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、加工後耐蝕性、塗装耐
蝕性及び端面防錆性に優れた有機複合めっき鋼板に関す
るものである。
【0002】
【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は、 自動車、家電用電化製
品、建材等に広く使用されている。こうした中で、近年
特に耐蝕性に優れた表面処理材料に対する要求が強くな
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、塗装を省略できる裸使用の可能な優れた耐蝕性を
有する鋼板に対する要求がある。 例えば北米、北欧で
の道路の凍結防止のため散布する岩塩による腐食環境に
対する安全上の観点から、優れた耐蝕性を有する表面処
理鋼板が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と、さらにその上に電着塗装(
以後ED塗装と呼ぶ)をすることが広がりつつある。 これら問題点を解決するために種々の検討がなされ、多
くの製品が開発されてきた。従来は鋼板の耐蝕性を向上
するために亜鉛めっきが行われてきた。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、耐蝕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、一般的に、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、特に耐蝕性を改善する方法として、これら合金めっ
き鋼板として、例えばZn−Ni系、Zn−Ni−Co
系、Zn−Ni−Cr系、Zn−Fe系、Zn−Co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蝕性は
約3〜5倍向上することが認められる。しかし、それで
も長時間屋外に放置したり、水や塩水を噴霧すると白錆
や赤錆が発生し易いことが問題である。耐蝕性を改善す
るために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時間で白錆が発生する。一方、
さらに耐蝕性を改善するために、亜鉛系めっき鋼板のク
ロメート処理材に各種の樹脂を塗布した、いわゆる簡易
プレコート鋼板(以下、有機複合めっき鋼板と呼ぶ)が
開発され、車体防錆鋼板としてあるいは家電用耐蝕材料
として各種分野に使用されている。
【0003】その合金めっき鋼板の一例として、特開昭
63−243295号公報が知られている。この内容は
、 (1)1重量%超から70重量%のクロム組成を持つ亜
鉛とクロムの共析めっき層を有する耐蝕性に優れた防錆
用鋼板。 (2)1重量%超から70重量%のクロム組成を持つ亜
鉛とクロムの共析めっき層とZn,Fe,Ni,Co,
Mn,Cr,Al,Mg,Si,Mo,Cu,Pb,S
n,Ti,Sb,Pから選ばれた1種または2種以上の
めっき層とからなる複層めっきを有する耐蝕性の優れた
防錆用鋼板。 (3)クロムを1重量%超から70重量%含む亜鉛とク
ロムを主体とする共析めっき層中にさらにFe,Ni,
Co,Mn,Mo,Cu,Pb,Sn,Sb,Pから選
ばれた1種または2種以上の元素を総量で亜鉛、クロム
のいずれの重量含有率よりも小さい範囲で含有せしめた
亜鉛とクロムを主体とする共析めっき層を有する耐蝕性
の優れた防錆用鋼板。 (4)クロムを1重量%超から70重量%含む亜鉛とク
ロムを主体とする共析めっき層中にさらにFe,Ni,
Co,Mn,Mo,Cu,Pb,Sn,Sb,Pから選
ばれた1種または2種以上の元素を総量で亜鉛、クロム
のいずれの重量含有率よりも小さい範囲で含有せしめた
亜鉛とクロムを主体とする共析めっき層と、Zn,Fe
,Ni,Co,Mn,Cr,Al,Mg,Si,Mo,
Cu,Pb,Sn,Ti,Sb,Pから選ばれた1種ま
たは2種以上の元素のめっき層とからなる複層めっきを
有する耐蝕性の優れた防錆用鋼板。 上記に例示の合金めっき鋼板は従来の合金めっき鋼板に
対し裸耐蝕性は改善されているものの過酷な腐食環境下
での加工後の裸耐蝕性やED塗装後の耐蝕性、疵付部や
耐赤錆性などは不十分である。
【0004】また、クロメート処理鋼板及び有機複合め
っき鋼板の一例として特開平1−177386号公報が
知られている。この内容は、Cr5〜40%含有する亜
鉛−クロムめっき層の表面にクロメート皮膜を形成せし
めたことを特徴とする亜鉛−クロメート系電気めっき鋼
板。及び特開昭64−79382号公報の内容は、Cr
5〜40%含有する亜鉛−クロム系めっき層の表面にク
ロメート皮膜を形成し、更にその上に樹脂層を形成せし
めた樹脂被覆亜鉛−クロム系電位めっき鋼板にある。上
記に例示の有機複合めっき鋼板は上述の合金めっき鋼板
やクロメート処理鋼板に比べ裸耐蝕性はさらに改善され
、かつ、従来の有機複合めっき鋼板に比べ諸特性の向上
が見られるものの極めて過酷な腐食環境下での加工後の
耐蝕性や疵付部及び端面の裸耐蝕性は必ずしも充分とは
言えず、また、ED塗装耐蝕性は著しく劣る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし最近の傾向とし
て、自動車は益々過酷な腐食環境下にさらされることと
なり、自動車業界はこうした環境下で加工後優れた裸耐
蝕性及びED塗装耐蝕性を有し、かつ、 疵付部や端面
の耐赤錆性に優れた車体防錆鋼板を強く求めている。こ
れに対し、有機複合めっき鋼板を製造するに際し、下地
に有機複合めっき鋼板にあっためっき層をほどこすこと
により上記課題をいずれも克服できることがわかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、Cr濃度が7
%〜15%、Sn濃度が0.3%〜1.2%で残りがZ
nからなるZn−Cr−Sn系合金めっき層を有するこ
とを特徴とする加工後の裸耐蝕性、ED塗装耐蝕性及び
疵付部あるいは端面の耐赤錆性に優れたZn−Cr−C
o系合金めっき鋼板を下地にした有機複合めっき鋼板で
ある。
【0007】
【作用】以下作用とともに本発明を詳細に説明する。本
発明は、鋼板表面にZnを主成分としてCr及びSnを
特定の濃度に限定したZn−Cr−Sn系合金めっきを
施し、その上にクロメートを処理しさらにその上に有機
皮膜を被覆した有機複合めっき鋼板である。以下に詳細
を説明する。図1は、Zn−Cr系合金めっき鋼板にお
いて目付量を20g/m2に一定にし、Cr濃度を種々
かえ、その上に市販の塗布クロメートをCrが50mg
/m2となるように処理し、さらにその上にオレフィン
/アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシリ
カ(30)(重量部)の水系樹脂を1.5μ塗布し乾燥
して有機複合めっき鋼板を製造し、加工後の裸耐蝕性を
評価した結果を示す。また、図2は、Zn−Cr−Sn
系合金めっき鋼板において目付量を20g/m2に一定
にし、かつCr及びSnの濃度を種々かえその上に市販
の塗布クロメートをCrが50mg/m2となるように
処理し、さらにその上にオレフィン/アクリル酸共重合
体樹脂(100)−コロイダルシリカ(30)(重量部
)の水系樹脂を1.5μ塗布し乾燥して有機複合めっき
鋼板を製造し、加工後の裸耐蝕性を評価した結果を示す
。加工は図3に示すように押しつけ荷重2tでビード加
工を行い側面部の耐蝕性を評価した。耐蝕性はJIS−
Z−2371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℃、噴霧圧力2.0psi)30
00時間後の赤錆発生率を測定し、◎,○,△,×,×
×の5段階で評価した。 ◎:赤錆発生率    0% ○:    〃        0〜1%△:    
〃        1〜10%×:    〃    
    10〜50%××:    〃       
 50%以上
【0008】図1から明らかなように、Z
n−Cr系有機複合めっき鋼板はCrの濃度が増えるに
つれ裸耐蝕性は向上し、7〜15%で最も良くなり15
%超で裸耐蝕性は低下する。ここでCrが15%超で裸
耐蝕性が低下するのは15%超になるとめっき層が硬く
なりビード加工でめっき層が破壊されるためと思われる
。一方、図2から明らかなように、Zn−Cr−Sn系
有機複合めっき鋼板はCr濃度が7〜15%で、かつ、
Sn濃度が0.3〜1.2%で極めて優れた裸耐蝕性を
示し、Sn濃度が0.3%未満では裸耐蝕性は低下し、
1.2%超では耐蝕性は著しく低下する。ここでSnを
添加することにより加工後の裸耐蝕性が向上するのはS
nの存在によって耐蝕性及び密着性の優れたクロメート
皮膜が形成されるからであり、また、Snの添加量1.
2%超になると裸耐蝕性が次第に低下するのはめっき層
が硬くなりビード加工でめっき層が破壊されるためと思
われる。次に図4にCr濃度をかえた前記Zn−Cr系
有機複合めっき鋼板のED塗装耐蝕性の結果を示す。ま
た、図5にCr及びSnの濃度をかえた前記Zn−Cr
−Sn系有機複合めっき鋼板の同じくED塗装耐蝕性の
結果を示す。ED塗装耐蝕性はそれぞれの有機複合めっ
き鋼板にED塗装し、カッターで塗膜にクロス状に疵を
いれ、耐蝕性を評価した。耐蝕性はJIS−Z−237
1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℃、噴霧圧力2.0psi)6000時間後
の腐食深さを測定し、◎、○、△、×、××の5段階で
評価した。 ◎:最大腐食深さ  0〜0.05mm○:     
〃       0.05〜0.1mm△:     
〃       0.1〜0.2mm×:     〃
       0.2〜0.5mm××:     〃
       0.5mm以上
【0009】図4から明
らかなようにZn−Cr系有機複合めっき鋼板ではCr
が増えるにつれED塗装耐蝕性は向上し、7%以上でほ
ぼ一定になる。これに対し、図5から明らかなようにZ
n−Cr系にSnを添加するとED塗装耐蝕性は向上し
、Cr濃度が7〜15%においてSn濃度が0.3〜1
.2%で最も優れ1.2%超で次第に低下する。ここで
Snを添加するとED塗装耐蝕性が向上するのはSnの
存在によって優れたクロメート皮膜が形成されるためで
あり、また、1.2%超で次第にED塗装耐蝕性が低下
するのはクロスカット部(カッターで塗膜にクロス状に
疵を入れた部分)からめっき層が溶出した場合、Snの
濃度がある程度以上高いとめっき層の中にSnは濃縮し
易い傾向にあり、そこでSnが特定の濃度以上に達する
と素地の鋼板とめっき層との間に電位の逆転が起き、赤
錆がより発生し易くED塗装耐蝕性は低下するものと思
われる。次に図6にCr濃度をかえた前記のZn−Cr
系有機複合めっき鋼板の端面防錆性の結果を示す。また
、図7にCr及びSnの濃度をかえた前記Zn−Cr−
Sn系有機複合めっき鋼板の同じく端面防錆性の結果を
示す。端面防錆性は図8に示すように試験片を正逆方向
から円形にうちぬきED塗装して耐蝕性を評価した。耐
蝕性はJIS−Z−2371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℃、噴霧圧力2.
0psi)6000時間後の円形部の内面の端面部の赤
錆発生率を測定して◎、○、△、×、××の5段階で評
価した。 ◎:赤錆発生率  0% ○:   〃       0%〜5%△:   〃 
      5%〜10%×:   〃       
10%〜50%××:   〃       50%以
上図6から明らかなようにZn−Cr系有機複合めっき
鋼板ではCrが増えるにつれ端面防錆性は著しく向上し
、7%以上でほぼ一定になる。 これに対し、図7から
明らかなようにZn−Cr系にSnを添加すると端面防
錆性は著しく向上し、Cr濃度7〜15%においてSn
濃度が0.3〜1.2%で最も優れ1.2%超で次第に
低下する。ここでSnを添加すると端面防錆性が向上す
るのはSnの存在によって優れたクロメート皮膜が形成
されるためであり、1.2%超で端面防錆性が急激に低
下するのはめっき層の自然電位が貴の方向に大きく移動
するからである。ここで自然電位が大きく貴に移動しF
eの自然電位に近ずくとめっき層の犠牲防食作用が弱ま
り赤錆が発生し易く端面防錆性は低下するものと思われ
る。
【0010】以上の結果から明らかなように、有機複合
めっき鋼板を製造するに際し下地にZn−Cr−Sn系
合金めっき鋼板を用いCr及びSnの濃度を特定の範囲
に限定し、その上にクロメート処理し有機被覆すること
により加工後耐蝕性、ED塗装耐蝕性及び端面防錆性に
極めて優れた有機複合めっき鋼板を製造できることを見
出した。このことから本発明では有機複合めっき鋼板の
製造に際し、Cr濃度を7〜15%、Sn濃度を0.3
〜1.2%とし、残りがZnからなるZn−Cr−Sn
の三元系合金めっきを下地としその上にクロメート処理
し、有機皮膜を被覆することとする。ここで有機複合め
っき鋼板を製造するに際し用いるクロメート処理は塗布
型クロメートあるいは電解型クロメートいずれでもよい
。また、被覆する有機皮膜は水系あるいは溶剤系いずれ
の樹脂でも使用することが出来る。以下実施例について
説明する。
【0011】
【実施例】実施例1 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が8%、Sn
濃度が0.4%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が45mg/m2となるよ
うに塗布型クロメート処理し、さらにその上に水系のオ
レフィン/アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイ
ダルシリカ(30)(重量部)を乾燥後1.5μとなる
ように塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。 実施例2 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が10%、S
n濃度が0.6%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が65mg/m2となる
ように電解型クロメート処理し、さらにその上に水系の
オレフィン/アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロ
イダルシリカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとな
るように塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。 実施例3 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が12%、S
n濃度が1.1%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が85mg/m2となる
ように電解型クロメート処理し、さらにその上に水系の
オレフィン/アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロ
イダルシリカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとな
るように塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。
【0012】実施例4 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が15%、S
n濃度が0.5%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が55mg/m2となる
ように塗布型クロメート処理し、さらにその上に水系の
ポリアクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシ
リカ(30)(重量部)を乾燥後1.8μとなるように
塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。 実施例5 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が9%、Sn
濃度が0.7%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が50mg/m2となるよ
うに塗布型クロメート処理し、さらにその上に溶剤系の
エポキシ系樹脂(100)−アエロジル(30)(重量
部)を乾燥後1.0μとなるように塗布して有機複合め
っき鋼板を製造した。 実施例6 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が13%、S
n濃度が0.9%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が80mg/m2となる
ように電解型クロメート処理し、さらにその上に溶剤系
のエポキシ系樹脂(100)−アエロジル(30)(重
量部)を乾燥後1.2μとなるように塗布して有機複合
めっき鋼板を製造した。
【0013】比較例1 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が12%のZ
n−Crの二元系合金電気めっきし、その上にCr付着
量が50mg/m2となるように塗布型クロメート処理
し、さらにその上にポリアクリル酸エステル共重合体樹
脂(100)−コロイダルシリカ(30)(重量部)を
乾燥後1.5μとなるように塗布して有機複合めっき鋼
板を製造した。 比較例2 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が8%、Sn
濃度が0.2%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が55mg/m2となるよ
うに塗布型クロメート処理し、さらにその上にスチレン
−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシリ
カ(30)(重量部)を乾燥後1.5μとなるように塗
布して有機複合めっき鋼板を製造した。 比較例3 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が13%、S
n濃度が3.4%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が75mg/m2となる
ように電解型クロメート処理し、さらにその上にエチレ
ン−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシ
リカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように
塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。
【0014】比較例4 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が3%、Sn
濃度が0.1%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が85mg/m2となるよ
うに電解型クロメート処理し、さらにその上にエチレン
−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシリ
カ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように塗
布して有機複合めっき鋼板を製造した。 比較例5 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が2%、Sn
濃度が0.8%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が60mg/m2となるよ
うに電解型クロメート処理し、さらにその上にエチレン
−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシリ
カ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように塗
布して有機複合めっき鋼板を製造した。 比較例6 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が4%、Sn
濃度が2.5%のZn−Cr−Snの三元系合金電気め
っきし、その上にCr付着量が60mg/m2となるよ
うに電解型クロメート処理し、さらにその上にエチレン
−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシリ
カ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように塗
布して有機複合めっき鋼板を製造した。
【0015】比較例7 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が17%、S
n濃度が0.2%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が45mg/m2となる
ように塗布型クロメート処理し、さらにその上にスチレ
ン−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシ
リカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように
塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。 比較例8 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が18%、S
n濃度が0.9%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が50mg/m2となる
ように塗布型クロメート処理し、さらにその上にスチレ
ン−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシ
リカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように
塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。 比較例9 めっき付着量が20g/m2で、Cr濃度が20%、S
n濃度が4.7%のZn−Cr−Snの三元系合金電気
めっきし、その上にCr付着量が50mg/m2となる
ように塗布型クロメート処理し、さらにその上にエチレ
ン−アクリル酸共重合体樹脂(100)−コロイダルシ
リカ(30)(重量部)を乾燥後1.3μとなるように
塗布して有機複合めっき鋼板を製造した。
【0016】実施例1〜6及び比較例1〜9で得られた
有機複合めっき鋼板について、加工後耐蝕性、塗装耐蝕
性及び端面防錆性を調査した結果を表1に示す。加工後
耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性の試験方法は前述し
た通りである。表1から明らかなように、 本発明の各
実施例は比較例に比べ極めて優れている。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、極
めて優れた加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性を
同時に兼ね備えた表面処理鋼板が得られ、自動車、家電
製品、建材等の品質及び耐用年数の向上に資するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】Zn−Cr系有機複合めっき鋼板におけるCr
濃度を変えた場合の加工後耐蝕性を示す図面、
【図2】
Zn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板のCr及びSn
の濃度を変えた場合の加工後耐蝕性の結果を示す図面、
【図3】荷重2tでビードU曲げ引き抜き加工したビー
ド加工材の外観を示す、
【図4】Zn−Cr系有機複合めっき鋼板におけるCr
濃度を変えた場合のED塗装耐蝕性の結果を示す図面、
【図5】Zn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板のCr
及びSnの濃度を変えた場合のED塗装耐蝕性の結果を
示す図面、
【図6】Zn−Cr系有機複合めっき鋼板におけるCr
濃度を変えた場合の端面防錆性の結果を示す図面、
【図
7】Zn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板のCr及び
Snの濃度を変えた場合の端面防錆性の結果を示す図面
【図8】端面防錆試験用打ち抜き試験の外観を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Cr濃度が7〜15%、Sn濃度が0
    .3%〜1.2%で、残がZnからなるZn−Cr−S
    n系合金電気めっき層を有し、その上にクロメート層を
    有し、さらにその上に有機樹脂を被覆したことを特徴と
    する加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性に優れた
    有機複合めっき鋼板。
JP10638091A 1991-04-12 1991-04-12 加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性に優れたZn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板 Withdrawn JPH04314884A (ja)

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JP10638091A JPH04314884A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 加工後耐蝕性、塗装耐蝕性及び端面防錆性に優れたZn−Cr−Sn系有機複合めっき鋼板

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