JPH0565665A - 耐黒変性に優れたクロメート処理法 - Google Patents

耐黒変性に優れたクロメート処理法

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JPH0565665A
JPH0565665A JP23013091A JP23013091A JPH0565665A JP H0565665 A JPH0565665 A JP H0565665A JP 23013091 A JP23013091 A JP 23013091A JP 23013091 A JP23013091 A JP 23013091A JP H0565665 A JPH0565665 A JP H0565665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ions
chromate treatment
ion
microcapsules
blackening
Prior art date
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Pending
Application number
JP23013091A
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English (en)
Inventor
Eiji Kajiyama
栄二 梶山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0565665A publication Critical patent/JPH0565665A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】亜鉛系めっき鋼板の表面に耐黒変性に優れたク
ロメート皮膜を形成させるためのクロメート処理法を提
供する。 【構成】亜鉛系めっき鋼板の表面を、Coイオン、Niイオ
ンまたはその両者を内包させた平均粒径 100nm以下のマ
イクロカプセルを添加したクロメート処理液で処理をす
る。Coイオン、Niイオンまたはその両者の濃度は0.01〜
0.1mol/lが好適である。マイクロカプセルはN,N-L-リジ
ンジイルテレフタロイルポリマー、ポリスチレンなどの
高分子化合物からなるものが適しており、これをつくる
際は、CoイオンやNiイオンの水酸化物、酸化物または炭
酸塩を用いるとよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛系めっき鋼板の表
面に耐黒変性に優れたクロメート皮膜を形成させるため
のクロメート処理法に関する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛系合金めっき鋼板、特にAl−Zn系合
金めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板よりも耐食性に優
れているため、建材などに多用されるようになってきて
いる。
【0003】また、家電製品等にもその用途が広がるこ
とが期待されている。それに伴い、亜鉛系合金めっき鋼
板の外観、形状、および加工性について一層の性能向上
が要求されており、めっき後、めっき層が凝固する前に
霧状の水滴をめっき層表面に吹きつけて急冷するゼロス
パングル処理や、めっき層が凝固した後に種々の機械的
処理による加工(例えば、バフ研磨、レベリングまたは
スキンパス圧延など)を行うことが多い。
【0004】しかし、Al−Zn系合金めっき鋼板は大気中
や湿潤環境下で比較的短期間のうちに表面が灰〜黒色に
変化する(以下、黒変と称する)という問題点を有して
いる。また、亜鉛系めっき鋼板では、その耐食性を向上
させるために、通常、めっき後にクロメート処理が施さ
れるが、Al−Zn系合金めっき鋼板にクロメート処理を施
すと、特に黒変が著しくなることが認められている。そ
のために、例えば建材として使われるAl−Zn系合金めっ
き鋼板の場合には、黒変のためにその商品価値が低下し
てしまうことが多い。
【0005】上述した黒変現象は、Al−Zn系合金めっき
鋼板以外の他の亜鉛めっき鋼板や亜鉛系合金めっき鋼板
でも一般に認められており、特にめっき後に機械的加工
を施し、クロメート処理を行った場合には、通常の保管
条件でも黒変が起こりやすいことが知られている。
【0006】この黒変現象の実体は正確には解明されて
いないが、めっき層の局部的な腐食によりめっき表面に
非晶質の亜鉛酸化物等が生成することがその原因である
と考えられている。
【0007】上記の亜鉛系めっき鋼板の黒変を防止する
方法として、特開昭59−177381号公報にはNiイオンおよ
び/またはCoイオンを含有させた酸性またはアルカリ性
水溶液で処理する方法が示されている。この処理法によ
る黒変の防止は、めっき表面の活性面(局部電池のアノ
ードになる面)にNiおよび/またはCoが金属または酸化
物の形で析出することによりその部分の活性が抑えら
れ、その結果、局部電池作用に基く腐食の進行が妨げら
れることによるものと推定されている。ところが、この
方法を実施するためには、新たな処理装置が必要となり
(この処理を行った後にクロメート処理を行う場合に
は、クロメート処理の前に設置する)、また、その処理
液は強酸または強アルカリ性であるため、洗浄用の設備
も必要となるので、工程が増加する上に設備費が嵩むと
いう問題が生じる。また、この方法による処理の際に、
めっき層からZnやAlなどの合金成分が処理液中に溶出す
るため、処理液の劣化が早く、その濃度管理が難しいと
いう問題もある。
【0008】一方、黒変を防止する他の方法として、特
開平1−129978号公報には、温度が170℃以上のめっき
表面にコバルト塩および/または鉄塩(硝酸塩や塩化物
など)の水溶液を霧化して吹き付けて塩を熱分解させる
ことにより、めっき表面にこれらの金属の酸化物皮膜を
形成する方法が開示されている。しかし、この方法では
これらの酸化物皮膜をめっき表面に均一に形成させるこ
とが難しい。また、これらの塩の熱分解による酸化物形
成時に有毒な気体(NO2、Cl2)が発生する。さらに、黒変
の防止を効果的に行うには比較的多量のコバルト塩およ
び/または鉄塩が必要である。
【0009】また、工程の増加を避け、設備コストの増
大を抑えるために、クロメート処理液中にCoイオンおよ
び/またはNiイオンを吸着させた酸化物コロイドを含有
させ、黒変を防止するための処理とクロメート処理とを
同時に行う方法が提案されている(特開平2−104675号
公報)。しかし、この方法では、クロメート処理液に含
有させることができるCoイオンおよび/またはNiイオン
量が限られており、その量を増やそうとすると、コロイ
ドの粒径を小さくして表面積を大きくするか、コロイド
量を増やさなければならないが、そうするとクロメート
処理液の貯蔵の際の安定性が劣化する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の黒変
防止法における上記の問題を解決し、簡便、低コストで
安全性が高く、しかも亜鉛系めっき鋼板の耐黒変性の改
善に有効なクロメート処理法を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来からそ
の有効性が認められているCoイオンおよび/またはNiイ
オンについて種々検討を重ねた結果、N,N-L-リジンジイ
ルテレフタロイルのポリマー、ポリスチレン、ゼラチン
−アラビアゴムなどのマイクロカプセル中にCoイオンお
よび/またはNiイオンを内包させ、このマイクロカプセ
ルをクロメート処理液に添加し、めっき表面上に塗布す
ることにより、従来の黒変防止法による場合と同様にめ
っき表面の活性を抑制し黒変を防止できるということを
確認した。
【0012】上記の知見に基づく本発明の要旨は、『亜
鉛系めっき鋼板の表面を、Coイオン、Niイオンまたはそ
の両者を含入させた平均粒径 100nm以下のマイクロカプ
セルを添加したクロメート処理液で処理をすることを特
徴とする耐黒変性に優れたクロメート処理法』にある。
【0013】本発明方法は、その対象が特定の亜鉛系め
っき鋼板に限定されることなく、純亜鉛めっき鋼板およ
び亜鉛合金めっき鋼板に適用することができる。特に、
黒変化しやすいZn−Al合金めっき鋼板に対して有効であ
る。
【0014】Coイオン、Niイオンまたはその両者の濃度
の好ましい範囲はクロメート処理液全体に対して0.01〜
0.1mol/lである。
【0015】マイクロカプセルは、界面重合法、不溶化
反応法、相分離法などでつくられる高分子化合物からな
るものが好適で、前記のN,N-L-リジンジイルテレフタロ
イルのポリマー、ポリスチレン、ゼラチン−アラビアゴ
ムなどをその例としてあげることができる。
【0016】マイクロカプセル中にCoイオンやNiイオン
を内包させる際、Coイオンおよび/またはNiイオンの水
酸化物、酸化物または炭酸塩を用いるのが後述する理由
で好ましい。
【0017】
【作用】本発明方法は、上記のように、亜鉛系めっき鋼
板の黒変防止に有効なNiイオンやCoイオンをマイクロカ
プセル中に内包させ、そのマイクロカプセルを添加した
クロメート処理液でめっき表面を処理することを特徴と
する方法である。この方法による黒変防止の機構に関し
ては詳細は不明であるが、マイクロカプセル中のCoイオ
ンやNiイオンが湿潤環境下において徐々にカプセルの膜
を通過し、あるいは、マイクロカプセルが破壊して内包
されているCoイオンやNiイオンが外に飛び出し、これら
のイオンがめっき表面の活性点に付着して活性を抑制す
るものと推定される。なお、NiイオンやCoイオンをマイ
クロカプセル中に内包させるのは、以下の理由による。
すなわち、これらのイオンを直接クロメート処理液中に
含有させると、処理液全体に拡散するので、処理液全体
を高濃度にしなければめっき表面の活性面に析出させ黒
変防止の効果を発揮させることができないが、カプセル
中に内包させることにより高濃度のNiやCoのイオンをめ
っき表面の活性面の近くまで到達させることができ、し
かも、それらのイオンをマイクロカプセルの膜を通して
徐々に溶出させ、その効果を長期間持続させることがで
きる。
【0018】本発明方法では、マイクロカプセル中に内
包させる金属イオンとして、Coイオンおよび/またはNi
イオンを用いる。他の金属、例えばFe、Cu、Mnなどのイ
オンを用いても、若干の効果が認められるだけである。
【0019】マイクロカプセルの大きさ(平均粒径)
は、 100nmを超えるとクロメート皮膜中に残存させるこ
とが難しくめっき表面に均一に付着させにくくなるの
で、 100nm以下とすることが必要である。特に望ましい
範囲は 100〜10nmで、10nmより小さいとクロメート処理
液中に分散させた際の安定性が低下する。
【0020】マイクロカプセル中に内包させるCoイオン
および/またはNiイオンの濃度は、クロメート処理液全
体に対して、0.01〜0.1mol/lとするのが望ましい。0.01
mol/l 未満であると黒変防止の効果が不十分であり、0.
1mol/lを超えるとクロメート処理液中に分散させるマイ
クロカプセルの量が多くなり連続したクロメート皮膜が
得られにくくなる。
【0021】マイクロカプセルの材質は特に限定されな
いが、その粒径を 100nm以下とすることができ、Coイオ
ンおよび/またはNiイオンの通過をある程度抑制できる
ものでなければならない。これは、前述のように、それ
らのイオンをマイクロカプセルの膜を通して徐々に溶出
させ、その効果を長期間持続させるためである。この観
点から、高分子化合物からなるものが適しており、例え
ば、N,N-L-リジンジイルテレフタロイルのポリマー、ポ
リスチレン、ゼラチン−アラビアゴムなどのマイクロカ
プセルが好適である。
【0022】Coイオンおよび/またはNiイオンを内包さ
せた高分子化合物からなるマイクロカプセルをつくるに
は、界面重合法、不溶化反応法、相分離法などを適用す
ればよい。その際、Coイオンおよび/またはNiイオン水
溶液、あるいはCoイオンおよび/またはNiイオン含有ク
ロメート処理液が芯物質となるように調製する。
【0023】前記のCoイオンおよび/またはNiイオンの
水溶液、あるいはそれらのイオンを含有するクロメート
処理液を調整するに際しては、どのような方法を採って
もよいが、Coイオンおよび/またはNiイオンの添加を硝
酸塩や硫酸塩を用いて行うと、それらの塩には耐食性の
向上に好ましくないSやNOが含有されるので、水酸化
物、酸化物または炭酸塩を用いるのが好適である。
【0024】上記のようにして調製されたマイクロカプ
セルをクロメート処理液中に添加し、クロメート処理を
行うのであるが、従来用いられているクロメート処理液
を使用し、例えば、浸漬法、スプレー法、カーテンフロ
ーコート法など、従来用いられている方法で処理すれば
よい。
【0025】
【実施例】亜鉛めっき鋼板(板厚 0.9mm、めっき付着量
120g/m2、レギュラースパングル、スキンパスなし材)
に対し、下記のようにして調整したクロメート処理液を
用いて本発明のクロメート処理を行った。
【0026】〔クロメート処理液の調製〕 A.マイクロカプセルの調製 N,N-L-リジンジイルテレフタロイルポリマーのマイク
ロカプセル 1mol/l Co(OH)2 水溶液を溶媒として 0.4mol/l のL−
リジン溶液をつくり、この溶液中に5g/l の炭酸ナトリ
ウムを溶解させた溶液を芯物質とし、この芯物質を5%
程度の乳化剤を含み、芯物質の10倍の体積を有するシク
ロヘキサン−クロロホルム(体積比3:1)混合溶媒中
に攪拌しながら加えて分散、乳化し、さらにL−リジン
と当量のテレフタロイルシクロリドを少量の前記混合溶
媒に溶かした溶液を加えてマイクロカプセルを形成さ
せ、遠心分離によりこれを分離した。
【0027】ポリスチレンマイクロカプセル 1mol/l NiCO3 水溶液を5%の乳化剤を含む5%ポリス
チレンジクロロメタン溶液(室温)中に攪拌しながら加
え、これを同温の1%ゼラチン水溶液に攪拌しながら加
え、40℃でさらに攪拌を続けて完全に乳化した。生成し
た W/O/W型エマルジョンを室温、減圧化で攪拌し、ジク
ロロメタンを外側の水相を通して蒸発させ、 NiCO3水溶
液の滴表面にポリスチレンを沈澱、析出させてマイクロ
カプセルを形成させた。このマイクロカプセルの表面に
付着しているゼラチンを湯洗により除去し、遠心分離に
よりマイクロカプセルを収集した。
【0028】ゼラチン−アラビアゴムマイクロカプセ
ル 10%ゼラチン水溶液に1mol/l となるようにCo(OH)2
加え、攪拌して乳化させた。これに40℃に予熱した10%
アラビアゴム水溶液を加えて酢酸でpHを 4.0〜4.3 に調
整し、5℃に冷却した後30%ホルムアルデヒド水溶液を
加え、NaOH水溶液を滴下してpHを9付近に調整した。約
1時間で50℃まで昇温させてマイクロカプセルを形成さ
せ、遠心分離によりこれを収集した。
【0029】B.ベースクロメート処理液の調整 CrO3濃度:50g/l 、Cr3+/全Crイオン比: 0.5、 H3P
O4:20g/l の塗布型クロメート処理液を調整した。
【0030】C.マイクロカプセル含有クロメート処理
液の調整 Aで調整したマイクロカプセルをBのクロメート処理液
に所定量添加し、混合した。
【0031】上記のように調整したマイクロカプセルを
含有するクロメート処理液を亜鉛めっき鋼板にロールコ
ーターで塗布し、コンベアオーブンにより材料温度80℃
で乾燥した後、黒変性評価試験を行った。この試験で
は、供試材を50℃、相対湿度95%以上の雰囲気中で10日
間保持した後の外観の変化を目視観察により評価した。
【0032】試験結果を表1に示す。この結果から明ら
かなように、本発明方法によりクロメート処理を行った
場合は黒変は認められなかった。
【0033】図1は、表1に示した本発明例 No.1で用
いた供試材(図中のa)、マイクロカプセルを含有する
クロメート処理液 (Niイオン:0.03mol/l)で処理した供
試材(図中のb)、Coイオンを吸着させたSiO2(酸化物
コロイド)を添加したクロメート処理液 (Coイオン:0.
1mol/l )で処理した供試材(図中のc)および何も添加
していないクロメート処理液で処理した供試材(図中の
d)について、試験時間を変えて色彩計でL値(明度)
を測定した結果を示した図である。黒変化の進行に伴っ
てL値が低下する。なお、クロメート処理はいずれも上
記の黒変性評価試験の場合と同じ条件で行った。
【0034】図1の結果から、Coイオンを吸着させたSi
O2(酸化物コロイド)を添加したクロメート処理液で処
理する従来法に比較して、本発明方法を適用した場合
は、少ないイオン添加量で効果が大きく、かつ、その効
果が長時間持続していることがわかる。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明のクロメート処理法は、Coイオン
および/またはNiイオンを内包するマイクロカプセルを
添加したクロメート処理液を用いる方法で、従来の黒変
防止法に比べ、簡便、低コストで安全性が高く、亜鉛系
めっき鋼板の耐黒変性の改善に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の方法と比較例の方法で得られたクロメ
ート処理鋼板のL値と試験時間の関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛系めっき鋼板の表面を、Coイオン、Ni
    イオンまたはその両者を内包させた平均粒径 100nm以下
    のマイクロカプセルを添加したクロメート処理液で処理
    をすることを特徴とする耐黒変性に優れたクロメート処
    理法。
  2. 【請求項2】Coイオン、Niイオンまたはその両者の濃度
    がクロメート処理液全体に対して0.01〜0.1mol/lである
    請求項1記載の耐黒変性に優れたクロメート処理法。
  3. 【請求項3】Coイオン、Niイオンまたはその両者をマイ
    クロカプセル中に内包させるに際し、Coイオンおよび/
    またはNiイオンの水酸化物、酸化物または炭酸塩を用い
    る請求項1または2に記載の耐黒変性に優れたクロメー
    ト処理法。
  4. 【請求項4】マイクロカプセルが、界面重合法、不溶化
    反応法、相分離法などでつくられる高分子化合物からな
    る請求項1、2または3に記載の耐黒変性に優れたクロ
    メート処理法。
JP23013091A 1991-09-10 1991-09-10 耐黒変性に優れたクロメート処理法 Pending JPH0565665A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9952579B2 (en) 2013-02-15 2018-04-24 Mitsubishi Electric Corporation Control device

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