JPH04362193A - 電気めっき密着性に優れたＣｒ含有鋼板の製造方法 - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、電気めっき密着性に優
れたＣｒ含有鋼板の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来建築物の外装パネルあるいはバンパ
ー、サイドモール等の自動車外装用部材は表面が美麗で
ありかつ耐候性が要求されるのでＳＵＳ４３４、ＳＵＳ
３０４等のステンレス鋼板あるいはＮｂ、Ｃｕを複合添
加した耐食性にすぐれたステンレス綱が使用されている
。 【０００３】しかし、近年の環境汚染は著しく、ヨーロ
ッパあるいはアメリカなどで酸性雨など腐食環境の進行
が問題となっており、日本においても外装材の環境を苛
酷にするものとして大きな波紋を呈している。また、冬
期には道路の凍結防止のため食塩が散布されるが、これ
は上述の酸性雨とあいまって自動車の車体あるいは建物
の外装材に課せられる環境を苛酷にするものである。そ
こで、外装部材として上述のステンレス鋼板を用いても
、ステンレス鋼板自体に発錆あるいはしみが発生し美観
が損なわれるなどの問題が発生しており、さらに耐候性
を改善した高耐食性ステンレス鋼板の開発が望まれてい
た。 【０００４】さらに、ステンレス鋼板がサイドモール、
ボディロッカーパネル、ホイールハウスモール、バンパ
ー等の自動車外装用に使用される場合には、これら外装
部材が接合される車体はステンレス鋼に対して電気化学
的に卑であるため、車体にガルバニックコロージョンが
生じ、塗装皮膜が破れ、美観が著しく害されるというい
わゆるコスメティックコロージョンが多発するという点
もあった。 【０００５】このような問題点に対して、片面あるいは
両面にＺｎ、Ｚｎ合金めっきを施したステンレス鋼板（
Ｃｒ含有鋼板）が開発されている（特開昭６４−７３０
８５号公報、特開平１−３１６４９１号公報）。 【０００６】一方、自動車排気系用材料には、アルミニ
ウム被覆普通鋼板、ステンレス鋼板等が従来より用いら
れている。このうち、アルミニウム被覆普通鋼板は、７
％程度のクロムを含有した鋼板とほぼ同等の上記特性す
なわち耐食性および耐候性を有しており、また、コスト
的に有利であるため、例えば自動車用排気ガスパイプの
ように、耐食性、耐熱性および耐酸化性が必要とされる
部位に使用されている。 【０００７】しかしながら、近年の環境汚染の悪化に伴
い、アルミニウム被覆普通鋼板が使用される環境が厳し
くなってきており、さらに、自動車に要求される性能が
高まるにつれて、より耐食性、耐熱性を高めた素材が要
求されるようになってきた。とりわけ、耐食性について
は、めっき部に疵が入ることによってめっき下地金属部
分が露出し、その部分より錆が発生し、場合によっては
短時間で孔があき、腐蝕が発生するという問題点や自動
車エンジン性能の向上および短距離走行に伴いマフラー
内に強腐食性の凝縮水が生成することによるマフラー内
腐食の問題があった事から、より高い耐食性が要求され
るようになってきた。 【０００８】そこで、高耐食性が要求される自動車用排
気ガスパイプ系部品として、安価に製造でき、耐食性が
良好な、１１％クロム、１３％クロム系ステンレス鋼が
北米を中心に使用されるようになってきた。しかし、こ
れとても、自動車用排気ガスパイプ加工後のとりわけ溶
接部で、前記アルミニウム被覆普通鋼板と同様に、比較
的短時間で赤錆が生ずるという問題が生じた。 【０００９】このような問題点を解決すべく、溶融Ａｌ
めっきステンレス鋼（Ｃｒ含有鋼）が開発されている（
例えば、特開平３−２８３５８号公報、特開平３−２８
３５９号公報）。 【００１０】一般的に、鋼中のＣｒ量が増加すると、連
続的に溶融めっきする方法において、鋼板を加熱するこ
とによりたとえ還元性雰囲気中であっても鋼板表面にＣ
ｒ系の酸化物が生成し、その後溶融金属浴に浸漬しても
、いわゆる不めっきが生じ易くなる。したがって、この
問題に対処するため、溶融Ａｌめっきステンレス鋼（Ｃ
ｒ含有鋼）の製造方法に、予めＦｅ−Ｐ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆ
ｅ−Ｎｉ、Ｆｅ、など）で下地めっきを施すことが開示
されている（特開平３−２８３５９号公報、特開昭６４
−２８３５１号公報、特開平３−２８３５８号公報、特
開昭６２−４４５６４号公報）。これらの下地めっきは
通常は全て電気的に行なわれている。いずれにせよ、前
述したステンレス鋼板および溶融Ａｌめっきステンレス
鋼板のように、Ｃｒ含有鋼板への電気めっき技術の確立
が必要であった。 【００１１】一方、ステンレス鋼板、すなわちＣｒ含有
鋼板は特にＣｒ量が１１重量％を超えると鋼板表面に不
動態皮膜が生成し易く、電気めっきを施した後のめっき
密着性を低下させる。したがって、前述した開示例では
、電気めっき直前に、塩酸水溶液あるいは硫酸水溶液中
で浸漬又は電解処理することにより、酸洗を施し、鋼板
表面を活性化することにより、不動態皮膜を除去し、め
っき密着性に優れた電気めっき用のＣｒ含有鋼板を得て
いる。 【００１２】しかしながら、これらの方法は、酸洗液中
にＦｅ、Ｃｒなどが溶け出し、酸洗能が低下するのみな
らず、酸洗条件によっては粒界侵食が優先的に生じ、得
られためっき鋼板の特性（耐食性、めっき密着性）の低
下を招くという問題点があった。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような現状に鑑み、めっき鋼板の耐食性、めっき密着性
の低下を招くことなく、電気めっき直前に不動態皮膜を
鋼板表面より除去することにより、電気めっき密着性の
優れたＣｒ含有鋼板の製造方法を提供するものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、１
１重量％以上のＣｒを含有した鋼板にＺｎ、Ｚｎ合金、
ＦｅまたはＦｅ合金を電気めっきする方法において、電
気めっき直前に不活性ガスおよび／または還元性ガス雰
囲気中で鋼板表面にショットブラスト加工を施すことを
特徴とする電気めっき密着性に優れたＣｒ含有鋼板の製
造方法である。 【００１５】以下に、本発明の製造方法について基礎と
なった実験結果を合わせ、詳しく説明する。本発明に述
べる鋼板は、１１重量％以上のＣｒを含有した鋼板であ
り、特に限定されないが、一般的にはステンレス鋼と呼
ばれるものであり、例えばＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３０４
などがあげられる。この鋼板を脱脂後、水洗、乾燥を行
う。 【００１６】次に、この鋼板表面のめっき密着性を向上
させるため、本発明の製造方法は、この鋼板表面にショ
ットブラスト加工を不活性ガスおよび／または還元性ガ
ス雰囲気中で施す。本発明のショットブラストとは、常
温で、鋼球を、鋼板表面に噴射機にて加速し噴射して、
表面清浄を行うものである。好適な条件は、ショット粒
径３０〜５００μｍ、ショット粒速度１０〜１２０ｍ／
秒、ショット量１０〜８０ｋｇ／ｍ２　である。 【００１７】ショット加工時のショット粒径について、
３０μｍから５００μｍの範囲が好ましいとした理由は
、種々検討した結果、３０μｍ未満ではショット粒自身
の重さが小さすぎるために、電気めっき密着性改善には
有効に作用せず、また５００μｍを超えると実際にショ
ット加工される鋼板の表面積が低下し、電気めっき密着
性改善効果が不十分だからである。 【００１８】ショット加工時のショット粒速度について
は、１０ｍ／秒から１２０ｍ／秒の範囲が好ましいとし
た理由は、種々検討した結果、１０ｍ／秒未満では、シ
ョット後に電気めっきされた時のめっき密着性改善効果
が不十分であり、また１２０ｍ／秒を超えると、ショッ
ト加工時に鋼板表面に付与される加工歪が大きくなり、
得られためっき鋼板の機械的性質の低下（伸びの低下、
ＹＳの上昇）を招くからである。 【００１９】一方、ショット加工時のショット量につい
て、１０ｋｇ／ｍ２　から８０ｋｇ／ｍ２　の範囲が好
ましいとした理由は１０ｋｇ／ｍ２　未満だと電気めっ
き密着性改善効果が不十分であり、また８０ｋｇ／ｍ２
　を超えるとショット加工時に鋼板表面へ導入される歪
（加工歪）が大きくなり、得られためっき鋼板の機械的
性質の低下（伸びの低下、ＹＳの上昇）を招くからであ
る。 【００２０】ショットブラスト加工時の雰囲気は、不活
性ガスあるいは還元性ガスまたはこれらの混合物でなけ
ればならない。具体的には、不活性ガスのＡｒ、Ｎ２　
、還元性ガスのＨ２　、またはこれらの混合ガスがあげ
られる。またこの時不純物として含まれるＯ２　は１％
以下である必要がある。 【００２１】ショットブラスト加工後は、Ａｒガスで鋼
板表面をワイピングし、水洗し、湿った鋼板を大気中に
放置することなくすぐに、Ｚｎ、Ｚｎ合金、Ｆｅ、また
はＦｅ合金を電気めっきする。これは、一度活性化させ
た鋼板表面が再不動態化するのを防ぐためである。電気
めっき方法は常法に従い、特に限定しない。具体的には
Ｚｎ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｐ、Ｆｅ
−ＮｉまたはＦｅ−Ｂめっきなどがあげられる。また、
上記電気めっきを下地めっきとして、さらに溶融めっき
してもよい。 【００２２】ショットブラスト加工時の雰囲気は、不活
性ガスおよび／または還元性のガスでなければならない
ことは、次のような実験結果によって証明できる。素材
として板厚１ｍｍのＳＵＳ４１０＊２ＤおよびＳＵＳＵ
３０４＊ＢＡを用いて、５０℃、５重量％のＮａＯＨ水
溶液中で５ｓｅｃ浸漬脱脂後、水洗、乾燥した。上記鋼
板を種々の雰囲気ガス中で、以下に示すショットブラス
ト加工を施した。 【００２３】ショット粒　　　　　　；鉄を主体とする
合金で直径が　　１００μｍの粒 ショット粒の速度；６０ｍ／ｓ ショット量　　　　　　；３０ｋｇ／ｍ２　ショットブ
ラスト加工後、Ａｒガスで鋼板表面をワイピングし、水
洗（キープウェット）後、下記に示す条件で電気Ｚｎめ
っきおよび電気Ｆｅ−Ｐめっきを行った。 【００２４】 Ｚｎめっき条件： 　　　　溶液　　　　　　　　４５０ｇ／ｌ　　　　Ｚ
ｎＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４０ｇ／ｌ　　　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　
液温　　　　　　　　６０℃　　（ｐＨ　　１．６）　
　　　電解条件　　　　１００Ａ／ｄｍ２　×１５ｓｅ
ｃ　　　　目付け量　　　　４５ｇ／ｍ２　Ｆｅ−Ｐめ
っき条件： 　　　　溶液　　　　　　　　２００ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　１００ｇ／ｌ　　　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　　
　　　　　　　　　　　０．１ｇ／ｌ　　　　ＮａＨ２
　ＰＯ２　・Ｈ２　Ｏ　　　　液温　　　　　　　　６
０℃　　（ｐＨ　　１．４）　　　　電解条件　　　　
７０Ａ／ｄｍ２　×３ｓｅｃ　　　　目付け量　　　　
３．５ｇ／ｍ２　【００２５】得られためっき鋼板のめ
っき密着性をデュポン衝撃試験（おもり重量１ｋｇ、お
もり落下高さ５００ｍｍ、ポンチ径１／４インチ）、お
よび密着曲げ試験後のめっき層の剥離の有無を評価した
。その結果、表１に示すような、Ａｒ、Ｎ２　のような
不活性ガスや窒素と水素の混合ガス（Ｎ２　とＨ２　）
のような還元性ガスを用いた場合には、電気めっき密着
性に優れているが、、大気や窒素と酸素の混合ガス（Ｎ
２　とＯ２　）のように、酸化性ガスを用いるとめっき
密着性が劣る。これらの結果より、本発明のショットブ
ラスト加工は不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気中で行
うことが必要であることがわかる。 【００２６】 ○─良（剥離なし）　　　　　　×─不良（剥離あり）
【００２７】また、本発明の製造方法においてショット
ブラスト加工した鋼板が、めっき密着性を向上させるこ
とは、次の実験により証明される。前記素材とした鋼板
を用いて、前記実験と同じ条件で、Ａｒ雰囲気ガス中で
ショットブラスト加工を行った鋼板をＡｒガスで鋼板表
面をワイピングし、水洗（キープウェット）後、前記め
っき条件で電気Ｚｎめっきまたは電気Ｆｅ−Ｐめっき行
った。 【００２８】得られためっき鋼板のめっき密着性を前記
実験と同じ方法で評価した。なお、比較材として、脱脂
後ショットブラスト加工のみを行わず、他は同じに処理
したものについても調査した。表２の結果が示すように
、めっき直前に鋼板表面にショットブラスト加工を施す
ことにより、電気めっき密着性が著しく改善されること
がわかる。 【００２９】 ○─良（剥離なし）　　　　　　×─不良（剥離あり）
【００３０】 【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものでない。素材として表３に示す冷延焼鈍鋼板
Ａ〜Ｇ（いづれも板厚０．８ｍｍ）を用いた。５％Ｎａ
ＯＨ（５０℃）にて浸漬脱脂、水洗、乾燥後、実験室的
に各々、表５に示した条件でショットブラスト加工を施
し、Ａｒガスで鋼板表面をワイピングし、すぐに水洗（
キープウェット）し、鋼板Ａ〜Ｇの各々にＺｎ、Ｚｎ−
Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｐ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ
−Ｂ電気めっきを下記に示す条件で施したものを実施例
１〜１４とした。 【００３１】一方、比較例として表４に示したように、
ショットブラスト加工を施さない鋼板を比較例３、５、
６とし、また、不活性ガスや還元性ガスを用いない雰囲
気中でショットブラスト加工を行った鋼板を、比較例１
、２、４、７、８、９とした。 【００３２】得られためっき鋼板のめっき密着性を前記
実験と同じ条件で、デュポン衝撃試験、めっき密着性曲
げ試験で評価し、その結果を表中の右側に示す。これら
実験結果より、ショットブラスト加工を施さない場合（
比較例３、５、６）は、全くめっき密着性が劣り、また
ショットブラスト加工を不活性ガスや還元性ガスを用い
ない雰囲気で行った場合（比較例１、２、４、７、８、
９）もめっき密着性改善効果は認められないことがわか
った。一方、本発明である電気めっき直前に不活性ガス
または還元性ガス雰囲気中でショットブラスト加工を１
１重量％以上のＣｒを含有した鋼板表面に施すことによ
り、めっき密着性が著しく優れることが明らかとなった
（実施例１〜１４）。 【００３３】 　　電気めっき条件 Ｚｎめっき： 　　　　溶液　　　　　　　　４５０ｇ／ｌ　　　　Ｚ
ｎＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４０ｇ／ｌ　　　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　
液温　　　　　　　　　　６０℃　　（ｐＨ　　１．６
）　　　　電解条件　　　　１００Ａ／ｄｍ２　×１５
ｓｅｃ　　　　目付け量　　　　　　４５ｇ／ｍ２　Ｚ
ｎ−Ｎｉめっき： 　　　　溶液　　　　　　　　３００ｇ／ｌ　　　　Ｎ
ｉＳＯ４　・６Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　１３０ｇ／ｌ　　　　ＺｎＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　４０ｇ／ｌ　　　
　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　液温　　　　　　　　　　
６０℃　　（ｐＨ　　１．６）　　　　電解条件　　　
　　　６０Ａ／ｄｍ２　×１５ｓｅｃ　　　　目付け量
　　　　　　２５ｇ／ｍ２　Ｚｎ−Ｆｅめっき： 　　　　溶液　　　　　　　　２５０ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　８０ｇ／ｌ　　　　ＺｎＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０ｇ／ｌ　　
　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　液温　　　　　　　　　
　６０℃　　（ｐＨ　　１．６）　　　　電解条件　　
　　　　６０Ａ／ｄｍ２　×１５ｓｅｃ　　　　目付け
量　　　　　　２５ｇ／ｍ２　Ｆｅめっき条件： 　　　　溶液　　　　　　　　２３０ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＣｌ２　・４Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　１００ｇ／ｌ　　　　ＫＣｌ　　　　液温　　　　
　　　　　　６０℃　　（ｐＨ　　１．４）　　　　電
解条件　　　　　　８０Ａ／ｄｍ２　×４ｓｅｃ　　　
　目付け量　　　　　　　　５ｇ／ｍ２　Ｆｅ−Ｐめっ
き： 　　　　溶液　　　　　　　　２００ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　１００ｇ／ｌ　　　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　　
　　　　　　　　　　　０．２ｇ／ｌ　　　　次亜リン
酸ナトリウム　　　　液温　　　　　　　　　　６０℃
　　（ｐＨ　　１．５）　　　　電解条件　　　　　　
８０Ａ／ｄｍ２　×４ｓｅｃ　　　　目付け量　　　　
　　　　５ｇ／ｍ２　Ｆｅ−Ｎｉめっき： 　　　　溶液　　　　　　　　２００ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　９０ｇ／ｌ　　　　ＮｉＳＯ４　・６Ｈ２　Ｏ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０ｇ／ｌ　　
　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　液温　　　　　　　　　
　６０℃　　（ｐＨ　　１．４）　　　　電解条件　　
　　　　８０Ａ／ｄｍ２　×４ｓｅｃ　　　　目付け量
　　　　　　　　５ｇ／ｍ２　Ｆｅ−Ｂめっき： 　　　　溶液　　　　　　　　３００ｇ／ｌ　　　　Ｆ
ｅＳＯ４　・７Ｈ２　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　７０ｇ／ｌ　　　　Ｎａ２　ＳＯ４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１ｇ／ｌ　　　　酒
石酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０ｇ／ｌ
　　　　ほう酸　　　　液温　　　　　　　　　　５０
℃　　（ｐＨ　　１．５）　　　　電解条件　　　　　
　８０Ａ／ｄｍ２　×４ｓｅｃ　　　　目付け量　　　
　　　　　５ｇ／ｍ２　【００３４】 【００３５】 【表１】 【００３６】 【表２】 【００３７】 【発明の効果】本発明によれば、１１重量％以上のＣｒ
を含有した鋼に、電気めっきを施すにあたり、電気めっ
き直前に鋼板表面に不活性ガスおよび／または還元性ガ
ス雰囲気中でショットブラスト加工を施すことにより、
めっき密着性が著しく改善される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１１重量％以上のＣｒを含有した鋼板
   にＺｎ、Ｚｎ合金、ＦｅまたはＦｅ合金を電気めっきす
   る方法において、電気めっき直前に不活性ガスおよび／
   または還元性ガス雰囲気中で鋼板表面にショットブラス
   ト加工を施すことを特徴とする電気めっき密着性に優れ
   たＣｒ含有鋼板の製造方法。