JPH0565669A

JPH0565669A - 亜鉛系メツキ鋼板のクロメート処理方法

Info

Publication number: JPH0565669A
Application number: JP22404391A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kajiyama; 栄二梶山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】クロム付着量が少なくても優れた耐食性を示す
とともに、耐黒変性にも優れた亜鉛系メッキ鋼板を提供
する。【構成】亜鉛系メッキ鋼板のクロメート処理の前段にお
いて、アルカリまたは酸を用いて前記亜鉛系メッキ表層
の溶解処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛系メッキ鋼板の表
面に、薄膜であっても優れた耐食性および耐黒変性を示
すクロメート被膜を形成するための表面処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、亜鉛系メッキ鋼板は、亜鉛メッキ
そのままでは亜鉛自体の耐食性に乏しく、大気中に放置
した場合、短時間で亜鉛の耐食生成物である白錆が発生
する。

【０００３】そのため、この白錆の発生を抑制し、続い
て生ずる腐食反応過程を遅らせる目的で亜鉛表面にクロ
ム酸またはクロム酸クロミウムを主成分とする化成被膜
を生成させるクロメート処理が施されている。前記クロ
メート処理は、反応型クロメート処理、電解クロメート
処理および塗布型クロメート処理の３種類に大別される
が、前記塗布型クロメート処理が近年の高い耐食性の要
望に答えるものとして注目されており、この方法に関す
る技術改善が最も盛んに行われている。

【０００４】前記塗布型クロメート処理とは、一般にク
ロムを主成分とする組成の水溶液に、エッチング剤およ
び造膜助剤としてＳＯ₄ ^2-、ＰＯ₄ ^3-、ＮＯ₃ ^-、Ｆ^-
等を添加してなる処理液を塗布し、これを乾燥する鋼材
処理方法である。近年の塗布型クロメート処理方法にお
ける改良方法としては、たとえば特開昭６０−１３０７
９号公報において開示されるクロメート処理液にＳｉＯ
₂を添加する方法や、特開昭５９−３５６８５号公報に
おいて開示されるクロメート処理液にＳｉＯ₂およびシ
ラン化合物を添加する方法などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、主にＯＡ機器、
複写機、音響機器等の製造分野では塗装工程の省略等に
よるコストダウンが図られるようになり、これに伴い亜
鉛メッキまたは亜鉛系合金メッキ鋼材の耐食性（耐白錆
性）および美観性に対する要望が一段と高くなってきて
いる。

【０００６】前記耐食性の指標となる基準に、ＪＩＳ
Ｚ−２３７１に規定される塩水噴霧テスト（ＳＳＴ）な
どがあるが、ＯＡ機器等の製造メーカー側からの耐食性
の要望を満たすためには、前記塩水噴霧テストにおいて
２００ｈｒでの白錆発生率が５％未満となる程度の耐食
性が必要とされる。しかしながら、前述したクロム酸と
ＳＯ₄ ^2-、ＰＯ₄ ^3-、ＮＯ₃ ^-、Ｆ^-等との単純組成の
水溶液系を用いる場合のクロメート処理により、前記塩
水噴霧テストにおいて２００ｈｒでの白錆発生率が５％
未満の高い耐食性を得るためにはクロム付着量として約
１００mg/m²以上必要となり、これだけのクロム高付着
量となると、クロムによる着色が著しくなり、鋼材の外
観が極めて悪くなるなどの問題がある。また、ＳｉＯ₂
またはＳｉＯ₂とシラン化合物を添加したクロメート処
理液を使用する場合でも、約３０mg/m²以上のクロム付
着量が必要となり、この場合でもクロムによる若干の着
色が避けられない。

【０００７】また、特に溶融亜鉛メッキ鋼板の製造にお
いては、鋼板−亜鉛メッキの密着性を良好にするために
亜鉛浴に少量のＡｌを添加したり、スパングルを作るた
めにＰｂなどの元素をメッキ浴中に添加しているが、こ
れらの添加元素がメッキ被膜形成時にメッキ表面に局部
的に濃化するために均一なクロメート被膜が形成されに
くいとともに、黒変が起こる場合があった。

【０００８】そこで、本発明の主たる目的は、クロム付
着量の増量による着色を防止し少ないＣｒ付着量であっ
ても優れた耐食性を示すとともに、優れた耐黒変性を示
すクロメート被膜の生成方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、亜鉛系メッ
キ鋼板のクロメート処理の前段において、アルカリまた
は酸を用いて前記亜鉛系メッキ表層の溶解処理を行うこ
とで解決できる。特に、前記溶解処理時間を３sec 以上
とすれば、たとえば塩水噴霧テストにおいて２００ｈｒ
での白錆発生率が５％未満となるような高い耐食性を得
ることができる。

【００１０】

【作用】一般的に、クロメート処理により高い耐食性を
得ようとする程、厚いクロメート被膜を必要とすること
が知られている。しかし、本発明者の知見によれば、ク
ロメート被膜の生成反応において、亜鉛系メッキ鋼板の
亜鉛表面の酸化物層がクロメート液との反応を阻害して
いるとともに、特にＡｌまたはＰｂなどが添加される場
合には、メッキ被膜形成時にメッキ表面にこれらの元素
が局部的に濃化するために、均一で連続した良好なクロ
メート被膜が形成されずらくなり、高い耐食性を得よう
とした場合に、結果的に厚膜のクロメート膜を必要とす
ることが判明した。

【００１１】したがって、本発明においては、クロメー
ト処理の前段において、アルカリまたは酸を用いて前記
亜鉛系メッキ表層の溶解処理を行い、メッキ最表層の酸
化層およびＡｌ、Ｐｂなどの不純物濃化層を溶解した後
にクロメート処理を行うようにしている。その結果、反
応型クロメートでは、処理液中のＣｒ等とメッキ層のＺ
ｎとの化学反応が均一に行われるようになり、また塗布
型クロメートでは、エッチング剤などによる鋼板表面へ
のエッチングが均一に行われるため、均一でかつ鋼板と
密着性の良いクロメート被膜が連続的に形成されるよう
になるため、Ｃｒ付着量を少なくしても優れた耐食性を
示すようになる。また、前記溶解処理により、亜鉛系メ
ッキ表層のＡｌ、Ｐｂ濃化層が除去されるため黒変も起
こりにくくなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳説する。本
発明法に係る亜鉛系メッキ鋼板の製造においては、図１
のフロー図に示されるように、電気メッキまたは溶融亜
鉛メッキあるいは亜鉛−Ａｌ合金メッキなどの亜鉛系メ
ッキ処理後のクロメート処理の前段に、前処理としてア
ルカリまたは酸により亜鉛系メッキ表面の溶解処理を行
う。前記前処理に使用されるアルカリとしては、たとえ
ば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウ
ム、水酸化リチウムおよび水酸化マグネシウムなどを用
いることができる。また、酸としては塩酸、硫酸、硝酸
およびリン酸などを用いることができる。前記前処理液
のメッキ表面への適用方法については、浸漬、スプレー
方式、またはロールコート方式などによることができ
る。

【００１３】次いで、水洗い後、通常の例に従ってクロ
メート処理を行う。クロメート液の塗布に際しては、ク
ロメート液の種類、膜厚などに応じてナチュラルコー
タ、リバースコータなどのロールコータ方式が採用され
る。前者ナチュラルコータは、薄膜塗布の場合に適し、
後者のリバースコータは均一膜を得るのに適している。

【００１４】前記リバースコート法は、図２に示される
ように、ピックアップロール４によってクロメート液用
パン５から掬い取られたクロメート液Ａをコーティング
ロール３により、バックアップロール２により保持され
るストリップ１上に転写するものである。なお、クロメ
ート液のメッキ表面への適用方法は、前記ロールコート
塗布に代えてスプレー方式によることでもよい。

【００１５】クロメート処理された亜鉛系メッキ鋼板
は、その後乾燥炉などを経て乾燥された後、塗油後巻き
取られる。前記乾燥工程においては、急激な乾燥を行う
と、クロメート被膜が脱水され、または被膜中の可溶性
６価クロム酸化物が不溶性となり、被膜に亀裂を生じさ
せ、さらい粉末化し脱落するようになるため、乾燥に際
しては少なくとも１５０℃前後以下の温度で乾燥するの
がよい。

【００１６】通常、溶融亜鉛メッキの場合には、メッキ
浴中にメッキ層中のＦｅ−Ｚｎ合金層の抑制のために少
量のＡｌが添加されるとともに、メッキ層の凝固の際に
スパングルを生成する目的でＰｂが添加される。この場
合の本発明法が好適に適用される範囲は、亜鉛メッキ被
膜中のＡｌ濃度は０．０１〜４％の範囲であることが望
ましい。Ａｌ濃度が０．０１％未満の場合には、メッキ
最表面に濃化するＡｌが少ないため効果が少なく、４％
を超えると前記前処理ではＡｌを除去しきれない。ま
た、合金化処理を施した溶融鉄−亜鉛合金メッキ鋼板の
場合には、亜鉛メッキ被膜中のＦｅ濃度は５〜２０％の
範囲であることが望ましい。Ｆｅ濃度が５％未満の場合
には、塗装後耐食性が不良となり、２０％を超える場合
にはパウダリング性が不良となる。

【００１７】以下、本発明の効果を実施例により明らか
にする。〔実施例１〕板厚１．２mmの鋼板に亜鉛付着量１２０g/
m²の溶融亜鉛メッキを施した亜鉛−鉄合金メッキ鋼板を
５５℃の１２％ＮａＯＨ水溶液でメッキ表層の溶解のた
めに浸漬処理（前処理）を行った後、表１に示される塗
布型クロメート液を図２に示されるリバースコートによ
り塗布し乾燥炉で７０°の温度で乾燥させた。試験は、
前記１２％ＮａＯＨ水溶液への浸漬時間（これを表中
で、前処理時間という）を種々変化させるとともに、Ｃ
ｒ付着量を１８〜２５mg/m²の範囲で変化させて、塩水
噴霧試験（ＳＳＴ）における５％の白錆発生に要した時
間（これを表中で、ＳＳＴ白錆発生時間という）を調査
した。なお、比較のために、前処理を行わない場合につ
いても同様の試験を行った。以上の結果を表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表２より、本発明例におけるクロメート処
理の場合には、前処理を行わない従来例と比べて、著し
くＳＳＴ白錆発生時間が延び、耐食性が向上しているこ
とが判明される。前処理時間と耐食性との関係では、前
処理時間１sec とするケース４の場合には、効果が小さ
いが、前処理時間３sec としたケース３の場合には飛躍
的にＳＳＴ白錆発生時間が長くなっているため、前記前
処理時間は３sec 以上とするのがよい。また、前処理時
間を３sec とすることによりＳＳＴにおける５％白錆発
生時間が２００hrを超え、ＯＡ機器類等に使用されるメ
ッキ鋼板の要求耐食性能を満足するものとなっている。
しかし、前処理時間を１２sec と長くしたケース２の場
合には、ケース１の前処理時間５sec と比べて、逆にＳ
ＳＴ白錆発生時間が短くなっており、好ましくは１０se
c 以内とするのがよい。また、Ｃｒ付着量が１８〜２５
mg/m²であっても充分に優れた耐食性を示すようにな
り、Ｃｒによる着色を無くすことができるようになっ
た。

【００２１】〔実施例２〕本実施例２においては、板厚
１．６mmの鋼板をＰｂ添加の亜鉛浴に浸漬して得られた
亜鉛メッキ付着量１２０g/m²のノーマルスパングルの亜
鉛メッキ鋼板を、３０℃の１０％ＨＣｌ水溶液に浸漬
（前処理）した後、表３に示される反応型クロメート液
を図２に示されるリバースコート法により塗布し、水洗
い後乾燥炉で乾燥させた。前記亜鉛メッキ鋼板に対して
実施例１と同様の試験を行うとともに、耐黒変性につい
ても調査した。その結果を表４に示す。なお、表中、耐
黒変性の欄において、◎；黒変せず、○；極薄く灰色
化、△；黒変３０未満、×；黒変３０％以上として表示
した。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】表４より、本発明例におけるクロメート処
理の場合も、前処理を行わない従来例に比べて、著しく
ＳＳＴ白錆発生時間が延び、耐食性が向上することが判
明される。また、前処理時間については、実施例１と同
様に３sec 以上の場合に優れた耐食性を示しており、ま
たケース２で前処理時間を１０sec とした場合でも、ケ
ース１の前処理時間５sec と同等の耐食性であるため、
好ましくは１０sec 以内とするのがよい。また、耐黒変
性についても、本発明例の場合には、従来例に較べて向
上していることが判明されるが、前処理時間１sec で
は、効果が小さいため、好ましくは３sec 以上とするの
がよい。

【００２５】〔実施例３〕以下、実施例３〜１０では、
前処理液の酸、アルカリ濃度、温度範囲を特定するため
に試験を行った。先ず、本実施例３では、溶融亜鉛−鉄
合金メッキ鋼板（メッキ付着量；１２０g/m²、板厚；
１．２mm）を１２％Ｃａ（ＯＨ）₂水溶液５５℃で浸漬
処理を行い、表１に示される塗布型クロメート処理液を
ロールコート法により塗布しＰＭＴ７０℃で乾燥を行っ
た。その結果を表５に示す。

【００２６】

【表５】

【００２７】〔実施例４〕溶融亜鉛メッキ鋼板（メッキ
付着量；１２０g/m²、板厚；１．６mm、ノーマルスパン
グル）を１０％ＨＮＯ₃水溶液３０℃で浸漬処理を行
い、表３に示される反応型クロメート処理液をロールコ
ート法により塗布し、水洗いをし乾燥させた。その結果
を表６に示す。

【００２８】

【表６】

【００２９】〔実施例５〕溶融亜鉛−鉄合金メッキ鋼板
（メッキ付着量；１２０g/m²、板厚；１．２mm）を３％
ＮａＯＨ水溶液５５℃で浸漬処理を行い、表１に示され
る塗布型クロメート処理液をロールコート法により塗布
しＰＭＴ７０℃で乾燥を行った。その結果を表７に示
す。

【００３０】

【表７】

【００３１】〔実施例６〕溶融亜鉛メッキ鋼板（メッキ
付着量；１２０g/m²、板厚；１．６mm、ノーマルスパン
グル）を３％ＮａＯＨ水溶液２５℃で浸漬処理を行い、
表３に示される反応型クロメート処理液をロールコート
法により塗布し、水洗いをし乾燥させた。

【００３２】その結果を表８に示す。

【００３３】

【表８】

【００３４】〔実施例７〕溶融亜鉛−鉄合金メッキ鋼板
（メッキ付着量；１２０g/m²、板厚；１．２mm）を３０
％ＮａＯＨ水溶液５５℃で浸漬処理を行い、表１に示さ
れる塗布型クロメート処理液をロールコート法により塗
布しＰＭＴ７０℃で乾燥を行った。その結果を表９に示
す。

【００３５】

【表９】

【００３６】〔実施例８〕溶融亜鉛メッキ鋼板（メッキ
付着量；１２０g/m²、板厚；１．６mm、ノーマルスパン
グル）を３０％ＮａＯＨ水溶液７０℃で浸漬処理を行
い、表３に示される反応型クロメート処理液をロールコ
ート法により塗布し、水洗いをし乾燥させた。その結果
を表１０に示す。

【００３７】

【表１０】

【００３８】〔実施例９〕溶融亜鉛−鉄合金メッキ鋼板
（メッキ付着量；１２０g/m²、板厚；１．２mm）を１％
ＨＣｌ水溶液２５℃で浸漬処理を行い、表１に示される
塗布型クロメート処理液をロールコート法により塗布し
ＰＭＴ７０℃で乾燥を行った。その結果を表１１に示
す。

【００３９】

【表１１】

【００４０】〔実施例１０〕溶融亜鉛メッキ鋼板（メッ
キ付着量；１２０g/m²、板厚；１．６mm、ノーマルスパ
ングル）を２０％ＮａＯＨ水溶液７０℃で浸漬処理を行
い、表３に示される反応型クロメート処理液をロールコ
ート法により塗布し、水洗いをし乾燥させた。その結果
を表１２に示す。

【００４１】

【表１２】

【００４２】〔まとめ〕実施例１〜実施例１０の試験結
果より、前処理液が酸の場合には、実施例２、４、９、
１０より、酸濃度；０．５〜２０％、温度；２５〜５０
℃の範囲とするのがよい。また、前処理液がアルカリの
場合には、実施例１、３、５、６、７、８より、アルカ
リ濃度；１〜２０％、温度；２５〜７０℃の範囲とする
のがよい。さらに、処理時間については、好ましくは３
sec 以上とするのがよい。

【００４３】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、ク
ロム付着量が少なくても優れた耐食性を示すようになる
ため、クロムによる着色がなくなり外観的に優れたもの
となるとともに、耐黒変性においても優れた特性を示す
ため、ＯＡ機器、複写機、音響機器などの美観も要求さ
れる部位への使用に好適な亜鉛系メッキ鋼板を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明クロメート法に係る亜鉛系メッキ鋼板製
造のフロー図である。

【図２】クロメート液のリバースコート塗布の概要図で
ある。

【符号の説明】

１…ストリップ、２…バックアップロール、３…コーテ
ィングロール、４…ピックアップロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛系メッキ鋼板のクロメート処理の前段
において、アルカリまたは酸を用いて前記亜鉛系メッキ
表層の溶解処理を行うことを特徴とする亜鉛系メッキ鋼
板のクロメート処理方法。
【請求項２】アルカリまたは酸を用いた溶解処理時間
が、３sec 以上である請求項１記載のクロメート処理方
法。
【請求項３】亜鉛メッキ被膜中のＡｌ濃度が０．０１〜
４％である亜鉛系メッキ鋼板を対象とする請求項１記載
のクロメート処理方法。
【請求項４】亜鉛メッキ被膜中のＦｅ濃度が５〜２０％
の溶融鉄−亜鉛合金メッキ鋼板を対象とする請求項１記
載のクロメート処理方法。