JPH06146063A - 耐孔あき性に優れた防錆鋼板 - Google Patents

耐孔あき性に優れた防錆鋼板

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JPH06146063A
JPH06146063A JP30091592A JP30091592A JPH06146063A JP H06146063 A JPH06146063 A JP H06146063A JP 30091592 A JP30091592 A JP 30091592A JP 30091592 A JP30091592 A JP 30091592A JP H06146063 A JPH06146063 A JP H06146063A
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JP
Japan
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phase
alloy
steel plate
hexagonal
bath
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Withdrawn
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JP30091592A
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English (en)
Inventor
Toru Fujimura
村 亨 藤
Hiroki Nakamaru
丸 裕 樹 中
Michio Katayama
山 道 雄 片
Kazuo Mochizuki
月 一 雄 望
Keimei Onuma
沼 啓 明 大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐孔あき性に優れた防錆鋼板の提供。 【構成】電析法により形成されるZnとCrとからなる
合金であり、結晶系が六方晶で格子定数がa=2.66
〜2.74Å、c=4.61〜4.95Åであるような
構造を有する相、結晶系が六方晶で格子定数がa=2.
72〜2.78Å、c=4.43〜4.60Åであるよ
うな構造を有する相および結晶系が立方晶で格子定数が
a=3.00〜3.06Åであるような構造を有する相
から実質的に構成されるZn−Cr合金めっきを施され
てなる耐孔あき性に優れた防錆鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用等に使用される
防錆鋼板に要求される様々な性質の内で、耐孔あき性に
おいて優れた品質を有する防錆鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】現在自動車用の防錆鋼板として実用化さ
れているのは、電気Znめっき鋼板、電気Zn−Ni合
金めっき鋼板、電気Zn−Fe合金めっき鋼板、合金化
溶融Znめっき鋼板、そのほか様々なものがあるが、い
ずれもZn系のめっき鋼板である。これは鋼に対するZ
nの犠牲防食効果を利用するものである。耐食性を向上
させる最も単純明快な方法はめっき付着量(以後目付量
と称する)を増加することであるが、目付量の増加は加
工性や溶接性、その他の品質の劣化を伴う。そこでZn
に他の元素を合金化することで、純Znに対してより少
ない目付量でも同等の耐食性を得ようという試みがなさ
れてきた。合金化による効果としては腐食電位をより鋼
に近づけてめっき層そのものの腐食速度を抑制すること
及び腐食生成物を安定化すること等が期待される。しか
しながら従来のZn系合金めっき鋼板では、合金化によ
る耐食性向上効果はいまだ不十分であった。
【0003】そこで、近年、Zn系めっき層中にCrを
合金元素として添加する試みがなされている。例えば、
特開平1−191797や特開平3−120393等が
提案されている。確かに、Cr含有率を増加することに
よりZn−Cr合金めっきは従来のZn系合金めっきよ
りも優れた耐食性を示すようになる。
【0004】1例としてJIS Z 2371に準拠し
た塩水噴霧試験を行い赤錆が2%発生するまで日数を調
べた結果を図1に示す。以後目付量を示す際に単位を表
す記号(g/m2 )を省略する場合がある。。例えば目
付量30g/m2 の場合には30目付と示す。図中のE
G30と示したものは市販の電気Znめっき鋼板で、3
0目付のものである。GA60は60目付の市販の合金
化溶融Znめっき鋼板である。Zn−Ni30は30目
付のNi含有率13wt%の市販のZn−Ni合金めっ
き鋼板を示す。Zn−Cr合金めっきの付着量はすべて
20目付である。
【0005】図1より、Zn−Cr合金めっき鋼板の裸
耐食性は合金中のCr含有率の増加によってほぼ直線的
に向上することがわかる。20目付であっても、Cr/
(Cr+Zn)=2wt%以上になると目付量の多いE
G30やGA60よりも優れた裸耐食性を有することが
わかる。このようにZn−Cr合金めっき鋼板の裸耐食
性が優れるのは、腐食環境下においてCrの表面酸化膜
が溶存酸素還元反応を著しく抑制することにより腐食電
流密度が小さくなる、すなわち腐食速度が遅くなる為で
あると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上の実験結果は裸耐
食性に対するものであるが、現在の自動車車体の製造工
程においては、化成処理後にカチオン電着塗装を行い、
車体外面側ではさらに、中塗り上塗りの3コート塗装ま
で行われるが、内面側は、電着塗装のみで使用されるの
が一般的である。内面側では、ドア、ヘム部等の合わせ
目付近の電着塗装のつきまわりの悪い部分を起点とし
て、塗膜下腐食が進行し、やがて、穴あきにいたるよう
な腐食形態が問題になる場合がある。この場合は、単
に、めっき層そのものの耐食性だけでなく、塗膜との組
み合わせにおいて、総合的な耐食性が要求される。すで
に述べたように、Zn−Cr合金めっき鋼板の裸耐食性
はCr含有率の増加により直線的に向上するのである
が、電着塗装後においてはCr含有率の増加にともない
孔あき腐食が進行する傾向にある。このために、Zn−
Cr合金めっき鋼板は他のZn系めっき鋼板に比べて裸
耐食性は優れるが、耐孔あき性については劣るという問
題があった。
【0007】したがって、本発明は、耐孔あき性に優れ
た防錆鋼板を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上述べてきた課題を解
決するために、本願発明者等が鋭意検討してきた結果、
電析法により形成されるZnとCrとからなる合金であ
り、結晶系が六方晶で格子定数がa=2.66〜2.7
4Å、c=4.61〜4.95Åであるような構造を有
する相、結晶系が六方晶で格子定数がa=2.72〜
2.78Å、c=4.43〜4.60Åであるような構
造を有する相および結晶系が立方晶で格子定数がa=
3.00〜3.06Åであるような構造を有する相から
実質的に構成されるZn−Cr合金めっきを行うことに
より耐孔あき性の優れたZn−Cr合金めっき鋼板を得
られることが明らかとなった。
【0009】
【作用】以下本発明をさらに詳細に説明する。従来、Z
nとCrとからなる2元系合金の熱平衡状態において安
定な合金としては、結晶系が六方晶で格子定数がa=1
2.89Å、c=30.5Åであるような構造の相(θ
相)が報告されている。例えば、M.Hansen Constitutio
n of binary alloys. p.571 McGRAW-HILL に記載されて
いる平衡状態図を参照されたい。θ相の組成は必ずしも
明らかではないが、Cr/(Cr+Zn)=3.8〜7
wt%の範囲にあるとされている。この他の合金は報告
されていない。すなわち、熱平衡状態におけるZnとC
rの2元系合金に関してはZnのη相、θ相、C
r相の3つの相のみが存在すると考えられている。
【0010】ところで、一般的に電析法で得られる合金
の場合には、必ずしも熱力学的に安定な相になるとは限
らず、非平衡相が生成することもありうる。また、めっ
き浴組成や電解条件等の製造条件により様々な相が現れ
る可能性がある。このため同一の合金組成であっても相
構造が異なる可能性がある。本願発明者等は、耐孔あき
性と相構造との間には相関があると考えている。そこ
で、電析法の特質を生かして、相構造を特定することに
より耐孔あき性に優れためっき層を得られるのではない
かと考えた。
【0011】ZnとCrとの2元系合金に関してはその
ような非平衡相の合金の報告例はなく、もちろんJCP
DSカードのデータも無い。そこで電析法により得られ
るZn−Cr合金の相構造を詳細に調べた。手法として
は、様々な製造条件により、Cr/(Cr+Zn)=0
〜30wt%の範囲の組成の合金を電析させ、X線回折
法により結晶格子面間隔の変化を調べた。以後Cr/
(Cr+Zn)(wt%)で表される量をCr含有率と
称する。
【0012】Cr含有率=0wt%の場合、すなわち純
Znの場合には結晶系が六方晶、格子定数a=2.66
5Å、c=4.947Åのη相である。ところが、Cr
含有率を徐々に増加するにつれて、すなわちη相にCr
を固溶させていくと結晶系を保ったままでa軸方向に伸
びて、逆にc軸方向には縮むことがX線回折データによ
る格子面間隔の変化からわかった。Cr含有率=5wt
%付近までは、このようにη相にCrを固溶することで
格子定数が連続的に変化し格子定数a=2.66〜2.
74Å、c=4.61〜4.95Åの相のみが存在する
ことが明らかになった。本願発明者等はこの相をηxと
定義する。
【0013】さらにCr含有率を増加していくと、ηx
とは明らかに異なる相によると考えられるX線回折ピー
クが現れるようになる。ただし、これらのピークの出現
するCr含有率は製造条件によって異なる。結晶系と格
子定数とを仮定して繰り返し計算を行った結果とX線回
折から得られた格子面間隔を比較することにより、ηx
の他に新たに結晶系が六方晶で、格子定数がa=2.7
2〜2.78Å、c=4.43〜4.60Åであるよう
な構造を有する相(δx相と定義する)及び結晶系が立
方晶で格子定数がa=3.00〜3.06Åであるよう
な構造を有する相(Γx相と定義する)が存在すること
が明らかになった。以上の結果を図2に示す。ηx相、
δx相及びΓx相が現れるCr含有率は製造条件によっ
て異なるので一概にはいえないが、いくつかの製造条件
下で得られた結果を例として図3に示す。以上述べてき
たように、電析Zn−Cr合金の相構造は3つの相のみ
から構成されると考えられる。
【0014】次に、様々な条件で製造されたZn−Cr
合金めっき鋼板の耐孔あき性とCr含有率との関係を調
べたところ、実質的にηx相、δx相およびΓx相から
構成されるZn−Cr合金めっき鋼板の耐孔あき性は、
単相や2相の各組み合わせにより構成されるZn−Cr
合金めっき鋼板に比べて著しく優れていることが明らか
になったのである。
【0015】すなわち、電析法により形成されるZnと
Crとからなる合金であり、結晶系が六方晶で格子定数
がa=2.66〜2.74Å、c=4.61〜4.95
Åであるような構造を有する相、結晶系が六方晶で格子
定数がa=2.72〜2.78Å、c=4.43〜4.
60Åであるような構造を有する相および結晶系が立方
晶で格子定数がa=3.00〜3.06Åであるような
構造を有する相から実質的に構成されるZn−Cr合金
めっきを行うことにより耐孔あき性の優れたZn−Cr
合金めっき鋼板を得られることが明らかになった。
【0016】すでに述べたように、実質的にηx相、δ
x相とΓx相から構成されるZn−Cr合金めっきを得
るためのCr含有率の範囲は製造方法により異なるため
に一義的には定義できないが、5〜30wt%であるこ
とが望ましい。5wt%未満ではδx相やΓx相が現れ
ないためであり、30wt%超では塗装前のめっき相の
密着性が劣化してしまい、本願発明の効果を損なうため
である。また目付量としては10〜40g/m2 が望ま
しい。10g/m2 未満では耐食性が不十分であるため
であり、40g/m2 超ではコストメリットがなくなる
からである。
【0017】本願発明のZn−Cr合金めっきを得るた
めの製造条件については必ずしも限定するものではない
が、例えば硫酸浴から電析させる場合には、主剤として
硫酸亜鉛および硫酸クロム、電導助剤として硫酸ナトリ
ウム、pH緩衝剤としてほう酸や各種有機酸類、そのほ
か各種界面活性剤を添加することができる。このほか、
浴pH、浴温、液流速、電解電流密度等を適宜選択する
ことにより望ましい相構成とする。相構造にはこれらの
条件がすべて影響するので、これらの条件の組み合わせ
が適切な場合に実質的にηx相、δx相およびΓx相の
みからなる合金めっきが得られる。
【0018】なお、実際の工業的規模における電気めっ
きでは、最適めっき条件においても不可避的にηx相、
δx相およびΓx相以外の相が混入するケースがありう
るが、純ηx相、δx相およびΓx相からなるめっきと
同程度の効果を発揮する範囲であれば、多少の異相の混
入を拒むものではなく、そのような範囲を含めて本発明
では実質的にηx相、δx相およびΓx相から成るもの
と規定する。
【0019】
【実施例】以下に本願発明の効果を実施例をもとに説明
する。 (実施例)表1に発明例及び比較例の製造条件、目付
量、Cr含有率及び相構成を示す。いずれも原板として
板厚0.7mmの冷延鋼板を用いて、常法に従い脱脂酸
洗を行った後にめっきを行い試料を作製した。本発明例
はいずれも実質的にηx相、δx相とΓx相から構成さ
れるのに対して、比較例は単相ないしは2相の組み合わ
せから構成されるものである。表1に示す試料を用いて
耐孔あき性を評価した。耐孔あき性の評価は、150m
m×70mmの試験片に通常の自動車用冷延鋼板に行わ
れるのと同じ燐酸亜鉛化成処理を行った後に、カチオン
電着塗装(日本ペイント社製パワートップU−100、
20μm)を施し、カッターナイフにて素地に達する傷
をつけ、複合腐食試験を用いて図4に示すサイクルの腐
食環境に1ヶ月間曝した後に、傷つけ部周辺での最大板
厚減少量を測定することで行った。図5より本願発明の
条件を満たすZn−Cr合金めっき鋼板の耐孔あき性
は、比較例に比べても、またEG30、Zn−Ni30
およびGA60に比べても優れていることがわかる。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】以上述べてきたように、本願発明は耐孔
あき性が優れた自動車用等に使用される防錆鋼板を提供
するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 Zn−Cr合金めっき鋼板の裸耐食性と合金
組成との関係を示す図である。
【図2】 電析Zn−Cr合金の相構造(1)ηx、
(2)δxおよび(3)Γxを説明する図である。
【図3】 製造条件1〜3による電析Zn−Cr2元系
合金の組成による相構造の変化(1)〜(3)および熱
平衡状態の相構造(4)を示す図である。
【図4】 実施例で行った複合腐食試験のサイクルを示
す図である。
【図5】 Zn−Cr合金めっき鋼板の耐孔あき性と合
金組成との関係を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 片 山 道 雄 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 望 月 一 雄 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 大 沼 啓 明 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電析法により形成されるZnとCrとから
    なる合金であり、結晶系が六方晶で格子定数がa=2.
    66〜2.74Å、c=4.61〜4.95Åであるよ
    うな構造を有する相、結晶系が六方晶で格子定数がa=
    2.72〜2.78Å、c=4.43〜4.60Åであ
    るような構造を有する相および結晶系が立方晶で格子定
    数がa=3.00〜3.06Åであるような構造を有す
    る相から実質的に構成されるZn−Cr合金めっきを施
    されてなる耐孔あき性に優れた防錆鋼板。
JP30091592A 1992-07-10 1992-11-11 耐孔あき性に優れた防錆鋼板 Withdrawn JPH06146063A (ja)

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JP30091592A JPH06146063A (ja) 1992-11-11 1992-11-11 耐孔あき性に優れた防錆鋼板
PCT/JP1993/000956 WO1994001602A1 (en) 1992-07-10 1993-07-09 Rustproof steel sheet excellent in various characteristics including corrosion resistance
AU45143/93A AU671843B2 (en) 1992-07-10 1993-07-09 Rustproof steel sheet excellent in various characteristics including corrosion resistance
ES93914985T ES2125338T3 (es) 1992-07-10 1993-07-09 Utilizaciones de una chapa de acero resistente a la oxidacion y que presenta caracteristicas mejoradas comprendida la resistencia a la corrosion.
EP93914985A EP0607452B1 (en) 1992-07-10 1993-07-09 Uses of a rustproof steel sheet excellent in various characteristics including corrosion resistance
CA002118714A CA2118714A1 (en) 1992-07-10 1993-07-09 Corrosion resistant steel sheets improved in corrosion resistance and other characteristics
DE69321097T DE69321097D1 (de) 1992-07-10 1993-07-09 Verwendung eines rostbeständigen stahlblechs mit verschiedenen hervorragenden eigenschaften v.a. korrosionsbeständigkeit
US08/204,298 US5510196A (en) 1992-07-10 1993-07-09 Corrosion resistant steel sheets improved in corrosion resistance and other characteristics

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020047425A (ko) * 2000-12-13 2002-06-22 권수식 표면특성이 우수한 전기아연도금강판
KR100428019B1 (ko) * 2000-12-13 2004-04-30 현대하이스코 주식회사 표면품질이 우수한 전기아연도금강판의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020047425A (ko) * 2000-12-13 2002-06-22 권수식 표면특성이 우수한 전기아연도금강판
KR100428019B1 (ko) * 2000-12-13 2004-04-30 현대하이스코 주식회사 표면품질이 우수한 전기아연도금강판의 제조방법

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