JPH0635674B2 - 自動車車体外面用Zn−Niめつき鋼板の製造方法 - Google Patents

自動車車体外面用Zn−Niめつき鋼板の製造方法

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JPH0635674B2
JPH0635674B2 JP61220495A JP22049586A JPH0635674B2 JP H0635674 B2 JPH0635674 B2 JP H0635674B2 JP 61220495 A JP61220495 A JP 61220495A JP 22049586 A JP22049586 A JP 22049586A JP H0635674 B2 JPH0635674 B2 JP H0635674B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、自動車車体用の表面処理鋼板として、特に耐
チッピング性に優れたZn−Niめっき鋼板に関する。
<従来技術> 近年、寒冷地における冬期の道路凍結防止のため多量の
塩類が散布され、その結果として自動車車体の腐食が大
きな問題となっている。ところが近年では表面処理鋼板
の使用は自動車車体内面ばかりでなく車体外面に及んで
いる。このため、自動車車体内面の穴あきに対してもも
ちろん、車体外面の腐食に対しても十分な耐食性を有す
る表面処理鋼板が求められている。
現在、この要求に対して開発された表面処理鋼板の代表
的なものの一つにZn−Ni合金めっき鋼板がある。こ
の鋼板はNi10〜13wt%にて裸耐食性に優れてい
る事が広く知られている。ところがこの鋼板を車体外面
材として使用する場合、耐チッピング性に劣る問題があ
る。チッピングとは自動車が走行中に跳ね上がった小石
や砂利などと高速で衝突して塗膜に傷がつく現象をい
う。この時、Zn−Ni合金めっき鋼板では地鉄および
めっき層界面に衝撃的なクラックの伝播が起こり、めっ
き被膜の脱離が起こり、塗膜と共にめっき脱離が起こる
問題がある。
すなわち、Zn−Ni合金めっきは、Znめっきに比べ
ると硬度が高いことが知られており、めっき層自身は延
性にとぼしく、脆弱な(brittle)層でありチッ
ピング時にめっき剥離の現象を起こし易い。
Zn系合金めっき鋼板の耐チッピング性の改良方法とし
て特開昭61−9596号公報に多層電気めっき鋼板が
開示されている。この表面処理鋼板は、めっき第1層と
して付着量0.5g/m2〜20g/m2のZnめっき層ま
たはη相主体のZn合金系めっき層を有し、第2層とし
てNi5〜20wt%を含むZn−Ni合金めっき層、
あるいはFe5〜35wt%を含むZn−Fe合金めっ
き層を有し、表層として付着量5〜3000mg/m2の金
属Cr層を主体に表面に付着量(金属Cr換算)1〜5
00mg/m2のCrオキサイド層を持つ被覆層により耐食
性を失わず、めっき密着性を向上させて、耐チッピング
性を得ている。
また、このほか、下地にNiめっきした鋼板(特開昭5
6−38495号)、Feめっきした鋼板(特開昭61
−19794号)が開示されているが、これらの多層め
っきは、めっき工程が複雑になるなどの問題がある。
また、このほかZn−Ni合金めっき鋼板において、下
層のNi濃度を上層のNi濃度より上昇させた鋼板の製
造方法が特開昭59−85884号公報、同58−20
4196号公報に開示されている。
しかし、これら方法においては高浴温、および高モル比
のプレめっき浴を用いてNi濃度の高い下層めっきを行
うため工程が複雑で製造コストが高くなるなどの問題が
ある。
<発明の目的> 本発明の目的は、上記Zn−Niめっき鋼板において、
上記従来技術の問題点を解決し、特に、良好な耐チッピ
ング性を有する自動車車体外面用表面処理鋼板を、簡単
な工程で、効率よく製造する方法を提供することにあ
る。
<発明の構成> 本発明者らは、耐チッピング性の良好なめっき密着性に
ついて種々検討し、 (1)塗装後のZn−Niめっき鋼板がチッピングによ
る衝撃を受けた時、Zn−Niめっき層と地鉄との界面
の破壊が起こること、および、 (2)Zn−Niめっき鋼板を製造する際に、前記めっ
き−地鉄界面の形成は、前処理後の通電めっき開始直後
に起こるため、前処理後の素地鋼板すなわち、めっき原
板が通電前にめっき液に浸漬されている時間(すなわち
プレディップ時間)がめっき層のNi含有量に影響し、
ひいては耐チッピング性に影響することに注目し、鋭意
研究を重ねた。その結果 (1)第1図に示すように、前記プレディップ時間の増
加と共にNi付着量が増加する (2)前記プレディップ時間と平均塗膜剥離径との関係
を示す第2図を得て、前記プレディップ時間を長くする
と、前記平均塗膜剥離径は少しずつ小さくなり、耐チッ
ピング性が向上する傾向にあるが、60秒超行っても安
定した効果が得られない との知見を得て、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明によれば、Zn−Niめっき鋼板を製
造するにあたり、通常の脱脂および/または酸洗処理を
施しためっき原板を、1秒以上10秒以下Zn−Niめ
っき液と接触させ、次いで、第1層として10A/dm2
以下の電流密度で付着量5〜500mg/m2のZn−Ni
めっきを施した後、第2層として10A/dm2超の電流
密度で、Ni含有率が10〜16wt%で付着量が5〜
60g/m2のZn−Niめっきを施すことを特徴とする
自動車車体外面用Zn−Niめっき鋼板の製造方法が提
供される。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の方法においては、まず通常の脱脂および/また
は酸洗処理を施した素地鋼板すなわちめっき原板を後段
の通電めっきに使用するめっき液と同じか、または類似
のめっき液に予め接触またはプレディップ(以下単にプ
レディップという)させる。その時間は1秒以上10秒
以下とする。
前記プレディップ時間に、前記めっき原板表面上では地
鉄の溶解の酸化反応および還元反応であるNiイオンの
析出、水素ガス発生等が主におこる。このため、第1図
に示すようにプレディップ時間の増加と共にNi付着量
は増加するが、1秒未満ではNi含有量の多い表面層が
得られず、たとえ、第1層に低電流密度めっきを行って
も、耐チッピング性の改善は十分でない。
一方、前述したように、プレディップ時間が増加する
と、Ni付着量は増加するが、60秒超では飽和する。
また、第2図に示すように、プレディップ時間を長くす
れば、前記平均塗膜剥離径は少しずつ小さくなり、耐チ
ッピング性が向上する方向にはあるが、プレディップを
60秒超行っても安定した効果が得られるわけではな
い。このように、長時間のプレディップは、めっき工程
の操業効率を悪化させる問題もある。このため、操業性
を考慮すればプレディップ時間は10秒以下であるのが
好ましい。
次に、めっき原板のめっき液へのプレディップは、該め
っき原板を該めっき液のめっき通電前の所定時間接触で
きる方法であればどのような方法で行ってもよいが、例
えば前記めっき原板が鋼帯であり、該鋼帯への連続めっ
きである場合、第1めっきセル前にプレディップ槽を設
けたり、第1めっきセルを無通電にして行うことができ
る。また、浸漬によらずスプレーによってめっき通電前
の所定時間めっき原板をめっき液に接触させる事ができ
る。
本発明において、プレディップ後、下層すなわち第1層
は電流密度10A/dm2以下で、付着量が5〜500mg
/m2となるよう電気めっきを行うのが好ましい。
すなわち、Zn−Niめっき鋼板の製造において、前記
プレディップを所定時間行ったのち、低電流密度でめっ
きした下層(第1層)は、結晶粒にはとくに差がない
が、その物性に大きな違いがみられる。すなわち、前記
第1層を塩酸(5%HCl)で10秒間エッチングさせ
た場合、低電流密度めっきほど微細なクラックの発生が
ある。
さらにもう1つの物性の変化としてはNi含有率の上昇
がある。電気めっきにおいて、電流密度を極端に低下さ
せると、Zn−Niめっき層中のNi含有率が上昇す
る。このNi含有率の上昇は、プレディップにより、さ
らに高くなる。この上昇は、第1図に示すプレディップ
によるNiの付着による上昇だけでなく、プレディップ
中に付着したNiが核となり、低電流密度による第1層
めっき中のNi含有率がさらに上昇する。この様子を第
3図に示す。第3図は、種々のプレディップ時間後、5
A/dm2で0.5g/m2めっきした時のNi含有率の変化
を示すものである。第1図のプレディップ時のNi付着
量を0秒時のNi含有率に加算したのが第3図の●で示
したものである。実測値〇は、計算値よりも高く、プレ
ディップが、Ni付着量を増加させる役目をしているの
がわかる。この様に第1層は、Ni含有率が高く、内部
応力も高く、クラックが発生しやすく、チッピング時に
容易にクラックを発生させ応力解放し、クラックの範囲
をせばめる働きをすると考えられる。
従って、電流密度10A/dm2超で第1層の電気めっき
を行うと、第2層の通常のZn−Niめっきと同様な物
性をもつ層となるため、耐チッピング性の向上がみられ
ない。
次に、めっき第1層の付着量は前述したように5〜50
0mg/m2以上が好ましく、付着量が5mg/m2未満では、
めっき層が薄すぎて、下層としての効果が得られず、5
00mg/m2超ではかえって劣化する。これは前述の物性
をもつめっき層はめっき応力が高いが、この物性のめっ
き層が500mg/m2超の厚い層になるとかえって耐チッ
ピング性が悪化するからである。
本発明に用いられるめっき液はプレディップ、第1層の
下層めっきおよび第2層の上層の通常めっきにおいて
も、同一のめっき液とするのが好便であり、通常のZn
−Ni電気めっき浴でよいが、Ni2+の供給源としてN
iCl、Zn2+の供給源としてZnClを含有し、
電導度助剤を含めた全塩素イオン濃度7mol/以上
の塩化物浴が好ましい。これは7mol/未満では正
常共析機構によるめっき中のNi含有率の安定性の面か
ら好ましくないからである。
さらに、前記めっき液中の金属イオンのモル比Ni2+
(Ni2++Zn2+)は0.05〜0.2の範囲であるの
が好ましい。
ここで、耐チッピング性は、プレディップと下層低電流
密度との組み合わせにおいて、効果が大である。プレデ
ィップにおいては所定量以上のNi析出量が必要である
ので、プレディップ時間は多いほどよいが、前記金属イ
オンのモル比が0.05未満ではプレディップ時間を長
くしても、十分なNi析出量を得られない。
このため、前記金属イオンのモル比はできる限り高いほ
うがよいが、0.2超では、第2層の上層めっきの際N
i含有率が高くなりすぎて耐食性に問題がでてくるから
である。
最後に第2層として通常のZn−Niめっきを所定付着
量まで施すことにより、耐チッピング性、特に低温また
は冷凍耐チッピング性に優れた自動車車体外面用Zn−
Niめっき鋼板を得ることができる。この第2層のめっ
きは前記第1層と同様のめっき液を用い、通常の方法に
よって電気めっきをすることができる。ここで通常のZ
n−Niめっきとは、10A/dm2超の電流密度で、N
i含有率が10〜16wt%で、付着量が5〜60g/m
2のものをいう。
<実施例> 次に本発明を実施例および比較例について具体的に説明
する。
通常の脱脂および/または酸洗処理を施しためっき原板
である鋼板を下記のめっき条件にて電気めっきを行な
い、プレディップ時間、第1層めっき電流密度およびめ
っき付着量を変化させて、第1表に示す6種の比較例と
4種の本発明例を得た。
めっき条件 浴組性 ZnCl 230g/、 KCl 350g/、 NiCl・6HO 70g/、 浴温 60℃±1℃ 第2層 Ni含有率13%Zn−Niめっき、 電流密度 100A/dm2、 付着量 20g/m2 上記条件によって得られためっき鋼板の本発明例および
比較例の試料(70mm×150mm×厚さ0.7mm)につ
いて以下に示す試験を行なった。その結果を第1表に示
す。
[1]耐チッピング性評価方法 自動車車体製造の工程を想定して、得られた各種めっき
鋼板の試験片に以下の順序で各処理を行なった。
(I)りん酸亜鉛処理(日本パーカライジング社製ボン
デライトL3020処理液使用) (II)カチオン電着塗装(日本ペイント社製パワートッ
プU−100塗料使用、250V、膜厚20μm) (III)中塗塗装(関西ペイント社製アミラックチッピ
ングシーラーN3使用、膜厚35〜40μm) (IV)上塗塗装(関西ペイント社製ネオアミラックB0
02使用、膜厚35〜40μm) 上記手順の塗装後得られた塗装鋼板を−20℃の冷凍室
でグラベロ試験(250g御影石、4.0kg/cm2空気
圧使用)行ない、テープ剥離後最大5点の塗膜剥離径平
均で評価した。
第1表において、No.1〜6は比較例を示すもので、No.
7〜10は本発明例を示すものである。
ここで、No.1,2は、プレディップのみの効果を示
し、時間と共に耐チッピング性は改良傾向にあるが不安
定で改良に長時間のプレディップを要する。No.3は、
第1層めっきを行うが、プレディップ時間が短く耐チッ
ピング性が悪い。No.4,5は、第1層めっきの電流密
度が高い場合で、やはり耐チッピング性が悪い。No.6
では、第1層めっきの付着量が3g/m2と多い場合で耐
チッピング性が悪い。
これに対し、本発明例No.7〜10はいずれも耐チッピ
ング性が良好で、自動車車体外面材として実用価値が著
しく大きい。
<発明の効果> 以上詳述したように、本発明によれば、Zn−Niめっ
き液に短時間のプレディップ後、低電流密度で第1層め
っきを施し、さらにその上に第2層として通常のZn−
Niめっきを行うため、耐チッピング性に優れた自動車
車体外面用Zn−Niめっき鋼板を容易に、かつ安価
に、かつ操業性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はNi付着量とプレディップ時間の関係を示すグ
ラフである。 第2図は平均塗膜剥離径とプレディップ時間の関係を示
すグラフである。 第3図はプレディップによる下層のNi含有率の変化を
示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Zn−Niめっき鋼板を製造するにあた
    り、脱脂および/または酸洗処理を施しためっき原板
    を、1秒以上10秒以下Zn−Niめっき液と接触さ
    せ、次いで、第1層として10A/dm2以下の電流密度
    で付着量5〜500mg/m2のZn/Niめっきを施した
    後、第2層として10A/dm2超の電流密度で、Ni含
    有率が10〜16wt%で付着量が5〜60g/m2のZ
    n−Niめっきを施すことを特徴とする自動車車体外面
    用Zn−Niめっき鋼板の製造方法。
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