JPH0678600B2 - 亜鉛系めっき鋼板の均一電解クロメート処理方法 - Google Patents

亜鉛系めっき鋼板の均一電解クロメート処理方法

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JPH0678600B2
JPH0678600B2 JP1477990A JP1477990A JPH0678600B2 JP H0678600 B2 JPH0678600 B2 JP H0678600B2 JP 1477990 A JP1477990 A JP 1477990A JP 1477990 A JP1477990 A JP 1477990A JP H0678600 B2 JPH0678600 B2 JP H0678600B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は自動車、家電、建材に塗装して用いられる亜鉛
または亜鉛合金めっき鋼板の電解クロメート処理方法に
関する発明である。
(従来技術) 電解クロメート処理によって得られるクロメート皮膜は
電気的に強制還元されるため殆どが三価クロムの水和酸
化物で構成されており、塗料密着性に優れ、水に対して
溶解しにくい特性を持っている。従って、塗装下地とし
て用いると腐食による密着性の低下が少ない特徴があ
る。このような目的で開発された従来技術として以下の
方法が開示されている。
亜鉛めっき鋼板の電解クロメート処理技術は特公昭47−
44417号公報の無水クロム酸、硫酸を含有する水溶液中
で電流密度3〜15A/dm2で電解する方法が公開されてい
る。最近では特開昭59−67394号公報の無水クロム酸と
硫酸の他にりん酸、亜鉛イオン、ケイフッ化イオンを加
えた処理液中で電気亜鉛めっき鋼板を陰極電解する方法
が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) 電解クロメートは無水クロム酸と少量の硫酸を含有する
液中でめっき鋼板を陰極として電解還元することによっ
て難溶性の水和クロムを形成させる方法である。しかし
ながら、電解クロメート液からの電解は金属の表面状態
によって著しく影響され、むらが生じやすい問題があっ
た。また、竪型セルにおいてはダウンパスで電解された
クロメートの片面がシンクロールに接触しアップパスで
再度電解されるため表裏にむらが出来やすかった。さら
に、近年、純亜鉛めっき鋼板に加えて亜鉛とニッケル、
鉄、コバルト等の合金めっき鋼板に電解クロメートを行
ない塗装した高耐食性タイプの防錆鋼板が広く用いられ
るようになり、めっき組成によってクロム酸の還元挙動
が異なり特に合金めっきにはクロムが析出しにくいこと
から純亜鉛めっきと亜鉛合金めっきで異なる作業形態を
とる必要があった。
(課題を解決するための手段) 本発明はめっき組成やめっき表面状態の依存度の小さい
均一な電解クロメート皮膜を次に示す方法で提供し問題
点を解決したものである。即ち、 (1)無水クロム酸15〜100g/、硫酸0.05〜1.5g/を含
む酸性水溶液中に亜鉛系メッキ鋼板を少なくとも0.5秒
以上通電せずに浸漬した後、直ちに同一浴中で電流密度
1〜15A/dm2で電解し直ちに水洗することを特徴とする
亜鉛系めっき鋼板の均一電解クロメート処理方法。
(2)無水クロム酸15〜100g/、硫酸0.05〜1.5g/、亜
鉛、ニッケル、コバルト、鉄、鉛、銅、マンガンから選
択されるイオンを0.01〜5.0g/含有する酸性水溶液中
に亜鉛系めっき鋼板を少なくとも0.5秒以上通電せずに
浸漬した後、直ちに同一浴中で電流密度1〜15A/dm2
電解し直ちに水洗することを特徴とする亜鉛系めっき鋼
板の均一電解クロメート処理方法。
(3)竪型の電解セルにおいてダウンパスでは通電せずア
ップパスでめっき鋼板を陰極として電解し直ちに水洗す
ることを特徴とする第1項、第2項記載の亜鉛系めっき
鋼板の均一電解クロメート処理方法である。
(作用) 本発明が対象とする亜鉛系めっき鋼板としては電気亜鉛
めっき鋼板および亜鉛合金めっき鋼板、溶融亜鉛めっき
および亜鉛合金めっき鋼板、蒸着亜鉛めっきおよび亜鉛
合金めっき鋼板、異なる金属を重ねめっきした重畳亜鉛
めっき鋼板、めっき層中に化合物を分散した複合めっき
鋼板が含まれる。特に不働態化しやすい合金元素を含有
する合金めっきに効果的である。
本発明の基本とするところはクロメート液の組成と浸
漬、電解の二段処理の組合せによってめっき表面に依存
しない電解クロメート処理方法を開発した点にある。本
発明によって得られる皮膜は従来の工程で得られる電解
クロメート皮膜と同様の皮膜組成及び特性を示す。
そのメカニズムは次のように考えられる。最初の浸漬工
程においてめっき表面はクロメート液によって化学的作
用を受け表面の汚れや不純物が除去されると共に表面に
薄い三価クロムと六価クロムのクロム酸クロム(化成ク
ロメート皮膜)が生成し表面を均一化する。生成した化
成クロメート皮膜はクロム酸と硫酸の濃度管理によって
非常に薄い皮膜である。化成クロメート皮膜が熟性しな
い間に直ちに電解する。電解工程においては電解によっ
てめっき表面とクロメート液の界面には三価クロムと六
価クロムのクロム酸クロムと硫酸からなる還元触媒層が
形成する。浸漬工程で生成した化成クロメート皮膜は電
解時に前記還元触媒層に吸収されめっき表面には電解に
よって生成する三価のクロム主体の水和酸化物が形成す
る。
クロメート液の組成は無水クロム酸を15〜100g/であ
る。15g/未満では浸漬工程でのエッチング力が弱く比
較的厚い化成クロメート皮膜が形成し密着性が得られな
い。また、電解工程ではクロム酸の還元が不充分で六価
のクロメート皮膜が形成し密着性を劣化する原因とな
る。無水クロム酸が100g/超では浸漬工程でのエッチ
ング力が強くエッチングによるむらおよび化成クロメー
ト皮膜が形成しにくい。電解工程においてはメタリック
のクロムが析出し耐食性が得られない。望ましいクロム
酸の濃度は30〜50g/である。
硫酸の濃度は0.05〜1.5g/である。0.05g/未満では
浸漬工程でのエッチング力が弱く比較的厚い化成クロメ
ート皮膜が形成し密着性が得られない。電解工程ではク
ロム酸の還元が生じにくく電流密度分布による付着量む
らが発生しやすい。無水クロム酸が1.5g/超では浸漬
工程でのエッチング力が強くエッチングによるむらおよ
び化成クロメート皮膜が厚く形成し密着性が得られにく
い。電解工程においてクロム酸の還元が不安定のため、
クロメートむらが発生しやすい。望ましい硫酸の濃度は
無水クロム酸を100として1±0.5の範囲で使用する。ク
ロメート液には通常電解に伴い陰極での還元、陽極での
酸化作用を受け三価のクロムがバランス状態で存在す
る。
通電なしの浸漬時間は0.5秒以上必要である。0.5秒未満
では改善効果がなく前述した問題点を解決出来ない。時
間が長すぎると化成クロメート皮膜が成長するため好ま
しくなく1〜3秒が好ましい。
浸漬後直ちに電解する。電流密度は1〜15A/dm2で電解
する。1A/dm2未満ではクロム酸の還元が生じにくい。形
成する皮膜は化成クロメート皮膜を除去出来ず密着性が
不充分である。15A/dm2超ではガスむらが出やすく、ま
た、メタリックのクロムが析出し耐食性が得られない。
望ましい電流密度は2〜10A/dm2である。
通電量は目的とするクロムの付着量によって制御する。
クロムの付着量は20〜100mg/m2が望ましく通電量として
は3〜50クーロン/dm2で得られる。
クロメート液中に以下のイオンを加えることが出来る。
20mg/m2未満では厳しい腐食環境での耐食性が低下す
る。100mg/m2超では苛酷な加工時の密着性が低下する場
合があり好ましくない。
亜鉛、ニッケル、コバルト、鉄、鉛、銅、マンガンから
選択されるイオンを0.01〜5g/含有させることにより
電解クロメート皮膜の電流効率を向上させ耐食性及び塗
装後の耐食性を改善することができる。これらのイオン
は耐食性を向上させるが密着性を劣化させる場合があ
り、耐食性向上を目的とした場合に添加することが望ま
しい。添加量が5g/ではイオンによっては沈殿が生じ
押し疵の発生やゲル状クロメート皮膜への悪影響および
電解クロメート皮膜自身の密着性が劣化する。最適な添
加濃度は亜鉛0.5〜2.0、ニッケル0.1〜1.0、コバルト0.
1〜2.0、鉄0.1〜0.5、鉛0.01〜0.1、銅0.01〜0.1、マン
ガン0.05〜1.0g/である。
以下、本発明のプロセスを図面にて説明する。
第1図は竪型の電解セルにおける本発明例である。めっ
き鋼板1はデフレクターロール2−1により電解タンク
3に導かれ(ダウンパス)シンクロール2−2により浴
面方向に(アップパス)移動しデフレクターロール2−
3を通過して隣の水洗タンクに移りスプレー4で水洗さ
れる。ダウンパスでは通電せずアップパスで陽極5,5′
とコンダクターロール2−1もしは2−3によって電解
する。アップパス時の電解に伴うダウンパスへの漏洩電
流はセパレーター6で遮断する。第2図は水平ラインの
例である。電解タンク3内の陽極の長さを短く、8−2
をコンダクターロールにすることにより浸漬と電解の工
程を確保する。また、第3図は浸漬タンク3−1、電解
タンク3−2に分離した例である。なお、図中7は電解
液である。
以下実施例を用いて本発明を説明する。
(実施例) 実施例中における記載事項は特にことわりのない場合は
次に定める方法で実施した。
めっき鋼板は電気めっきによる硫酸浴からめっき量20g/
m2の純亜鉛めっき(EG)、亜鉛ニッケル合金めっき(N
G)を行なった後水洗後乾かすこと無く直ちに電解クロ
メートを行なった。電解クロメート処理は切り板ではめ
っき鋼板を同一のクロメート液中で浸漬電解を制御し試
験片を作成した。また、連続式ではダウンパス時には通
電なし通板アップパス時に鋼帯を陰極、陽極を鉛板とし
て通電した後ただちに水洗し試料を作成した。クロム付
着量は鋼板中央部分を採取し蛍光X線で分析し、Cr換算
でmg/m2単位で示した。また、クロムの均一性を判断す
るため外観むらの部分を採取し最低、最高付着量を測定
した。品質に関する試験は各3枚づつ試験を行ない平均
値で示した。耐食性は塗装なしで塩水噴霧試験24時間試
験後発生した白錆を面積率(%)で示した。塗装後の性
能評価の方法は次のように実施した。エポキシプライマ
ー5ミクロンおよびポリエステル系上塗塗料を乾燥塗膜
厚みで20ミクロン塗装し焼付け板温150℃の条件で作成
した。塗料の1次密着性はOT(板厚ゼロ)にて180度密
着曲げを行ないテーピング後、目視評価し剥離面積率
(%)で示した。(以下OT曲、IT曲げと略す)。2時密
着性は沸騰水中に30分浸漬し同様に評価した。塗装後の
耐食性は塗装面にカッターナイフにて人工傷をいれ、塩
水噴霧試験500時間(EG)1000時間(NG)試験後クロス
部をテープ剥離し剥離巾をmmで示した。
実施例1 冷延鋼帯にめっき後、第1表に示す切り板方式で電解ク
ロメートを行ない、評価した。
No.1,No.2は未通電浸漬を行なわずに電解クロメートを
行なった比較例でクロメートのむらが発生しむら部のCr
付着量差は40mg/m2と大きく、品質もばらつきやすい。N
o.3〜No.6は未通電時間を1秒行なったCrO3/H2SO4=100
/1と固定し全体濃度をかえた本発明例である。外観が均
一でCr付着量差がNo.3が10mg/m2,No.4,5が2mg/m2と均一
化され、No.6も5mg/m2と良好である。
品質的にもCr付着量の少ないNo.3が若干腐食後の特性で
剥離が認められるがNo.4,5および6は良好な結果を得
た。No.7〜No.10はCrO350g/と一定にしてH2SO4濃度を
0.05〜1.5g/に変えて未通電浸漬1秒後電解した本発
明例である。No.7はH2SO4が下限限界値で電流効率が低
いが均一性はCr付着量差が10mg/m2と改善されている。N
o.8,9は均一性も良く性能も良好な結果を得た。No.10は
CrO3/H2SO4=100/3とH2SO4が高く若干ばらつきが認めら
れたが、比較例に比べると良好な結果を得た。No.11〜1
4は電解電流密度および未通電浸漬時間を変えた本発明
例である。No.11は低電流密度下限値No.12は上限値の例
である。Cr付着量差は10mg/m2と比較例にくらべ良好で
ある。No.13は未通電時間下限値でCr付着量が10mg/m2
No.14は5mg/m2とベストではないが改善できた。
実施例2 実施例1のNo.5の処理浴を用いて亜鉛ニッケル合金電気
めっき(NG)後通板スピード90m/minで電解クロメート
を行なった。通電なしの浸漬時間ゼロで電解(3A/dm220
C/dm2)した試料No.15は性能は良好であったが外観むら
が発生し(最低Cr付着量35、最高Cr付着量65mg/m2
た。ダウンパス通電なしアップパス通電(3A/dm210C/dm
2)した本発明条件で作成した試料(No.16)は最低51最
高53mg/m2の均一な付着量をを有する外観を得た。
実施例3 切り板の鋼板に電気亜鉛めっき(EG)後電解クロメート
を行なった。結果を第2表に示す。No.17は未通電浸漬
ゼロの比較例で(NG)に比べCr付着量のばらつきが少な
いが、20mg/m2と、本発明例に比べ大きい。
No.18,19は0.5秒浸漬後通電した本発明例で均一なCr付
着量が得られている。No.20,21は1秒および3秒浸漬後
通電した本発明例で3秒浸漬材にCr付着量分布が大きく
なる傾向が認められるが、比較例に比べると向上してい
る。No.22は、CrO3/H2SO4=100/1と高濃度限界値の本発
明例でCr付着量は均一であるが化成クロメートの影響が
出て、若干密着性能が低下する。(NG)めっきに比べ、
全体的に塗装後耐食性において剥離巾が大きい。
実施例4 実施例17,18の条件を通板スピード90m/minで連続的に竪
型セルで行なった。17条件(No.23)は表裏の付着量差
がCrとして25mg/m2であったが18条件(No.24)は表裏の
付着量差がCrとして5mg/m2と少なく外観的にも均一であ
った。
実施例5 切り板の鋼板に電気めっき(NG)を行なった後、第3表
に示す電解クロメートを行なった。結果を第3表に示
す。添加剤は炭酸塩もしくは酸化物の形で加えた。
No.24,25はZn2+の効果をみたもので均一外観で耐白錆
性、塗装後耐食性が改善されている。No.26,27はNi2+,N
o.28,29はCO2+の効果でいずれも良好な外観と性能が得
られている。No.30,31はFe2+を加えた本発明例でNo.31
はFe3+形成により沈殿が生じCr付着量および耐食性能に
ややばらつきが出ている。
No.32,33はPb2+の本発明例でNo.33は溶解せず沈澱が生
じた。
No.34〜35はCu2+の本発明例でCr付着量が低い傾向にあ
るが、Cr付着量のばらつきは小さい。No.36は、Mn0.1g/
加えた本発明例で外観、品質共に良好であった。
実施例6 実施例2のNo.16の条件で20%鉄と亜鉛の合金めっき(F
G)、10%Crと亜鉛の合金めっき(CZ)、3%シリカを
分散させたNG合金めっき鋼板(SZ)に本発明による電解
クロメートを行なった。いずれも最高と最低のクロム付
着量差は5mg/m2以下で均一な外観を得た。
(発明の効果) 本発明により従来めっき組成に関係なく一つのクロメー
ト液で正常なクロメートが得られることが出来る。した
がって、ストレージタンクは一つですむため液の入れ替
えや不純物の混入などを防ぐことができる。また、品質
面では外観が均一であり安定した性能が得られる。
また、電解を片側で行なうことにより電流密度を高く設
定出来、均一性や皮膜の改善が制御しやすいメリットが
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は竪型の電解タンクにてアップパスで無通電浸漬
工程ダウンパスで電解を行なう例を示した。第2図は水
平の電解タンク例で電解タンク内の電極長さを短くして
浸漬、電解の工程を確保する。第3図は水平のパスで浸
漬タンクおよび電解タンクを分離した例である。 1……ストリップ 2−1,2−3……デフレクターロール 3,3−2……電解タンク 2−2,2−4……シンクロール 4……スプレー 5,5′……陽極 6……セパレーター 7……電解液 8−1,8−2,8−3,8−4……ロール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無水クロム酸15〜100g/、硫酸0.05〜1.5
    g/を含む酸性水溶液中に亜鉛系めっき鋼板を少なくと
    も0.5秒以上通電せずに浸漬した後、直ちに同一浴中で
    電流密度1〜15A/dm2で電解し直ちに水洗することを特
    徴とする亜鉛系めっき鋼板の均一電解クロメート処理方
    法。
  2. 【請求項2】無水クロム酸15〜100g/、硫酸0.05〜1.5
    g/、亜鉛、ニッケル、コバルト、鉄、鉛、銅、マンガ
    ンから選択されるイオンを0.01〜5.0g/含有する酸性
    水溶液中に亜鉛系めっき鋼板を少なくとも0.5秒以上通
    電せずに浸漬した後、直ちに同一浴中で電流密度1〜15
    A/dm2で電解し直ちに水洗することを特徴とする亜鉛系
    めっき鋼板の均一電解クロメート処理方法。
  3. 【請求項3】竪型の電解セルにおいてダウンパスでは通
    電せずアップパスでめっき鋼板を陰極として電解し直ち
    に水洗することを特徴とする第1項又は第2項記載の亜
    鉛系めっき鋼板の均一電解クロメート処理方法。
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