JPH07100873B2 - 亜鉛系メッキ鋼板のクロメート塗布液 - Google Patents

亜鉛系メッキ鋼板のクロメート塗布液

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JPH07100873B2
JPH07100873B2 JP2251402A JP25140290A JPH07100873B2 JP H07100873 B2 JPH07100873 B2 JP H07100873B2 JP 2251402 A JP2251402 A JP 2251402A JP 25140290 A JP25140290 A JP 25140290A JP H07100873 B2 JPH07100873 B2 JP H07100873B2
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
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    • C23C22/38Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also hexavalent chromium compounds containing also phosphates

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、亜鉛系メッキ鋼板に塗布し、その表面にクロ
ム酸又はクロム酸塩を主成分とする皮膜(以下クロメー
ト皮膜と称す)を形成するクロメート塗布液に関するも
のである。
【従来技術】
従来、亜鉛メッキ鋼板にクロム酸または、クロム酸塩を
主成分とする酸性水溶液を塗布して乾燥し、クロメート
皮膜を形成させると、塗装前及び、塗装後の耐食性が向
上することが知られている。一般に、金属板表面に形成
されたクロメート皮膜は、クロム付着量として5〜200m
g/m2であり、この場合の乾燥板温は60〜150℃で行われ
ている。このような工程でクロメート皮膜が施された鋼
板は、その後適宜の工場で板金・成型加工され、ついで
脱脂及び洗浄等の工程を経て塗装される。
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例のクロメート塗布液で得られたクロメート皮
膜は、前記脱脂工程においてクロメート皮膜成分が脱脂
液中に溶出し、皮膜性能の低下を果たす。この溶出成分
は6価クロムであり脱脂液を汚染するので公害上も好ま
しくない。このクロム溶出を抑制するために、クロメー
ト塗布液中の3価クロム含有量を多くする手段などがあ
る。しかし、クロメート塗布作業の経過に従い、溶出亜
鉛と還元生成された3価クロムの増加により、クロメー
ト塗布液のゲル化が生じるので、3価クロム含有量にも
限界があり、クロメート塗布液の安定性に問題があっ
た。 従って、従来例におけるクロメート塗布液は、公害防止
及び塗布液の安定性に課題を有している。
【課題を解決するための手段】
前記従来例の課題を解決する具体的手段として本発明
は、クロメート塗布液は、リン酸イオン1〜128g/l、ジ
ルコニウムフッ化物イオンを0.3〜4g/l、クロム酸9.6〜
96g/lに還元剤を添加して3価クロムイオン2〜35g/lを
含む酸性水溶液からなり、該酸性水溶液中の3価クロム
イオン/全クロムイオンのクロム比が0.41〜0.70、前記
クロム酸/ジルコニウムフッ化物イオンの重量比が10/1
〜40〜1、リン酸イオン/3価クロムイオンの重量比が0.
03以上及び下記式 9.2X−4.0≦Y≦9.2X−1.4 の範囲にあることを特徴とする亜鉛系メッキ鋼板のクロ
メート塗布液を提供するものであり、それによって、脱
脂工程でのクロメート皮膜からのクロム溶出を抑制し、
しかもクロメート塗布液の劣化を防止して安定性を向上
させるものである。 更にこのクロメート塗布液にシリカを0.1〜200g/l添加
することにより、耐食性も優れたクロメート皮膜を亜鉛
系メッキ鋼板表面に形成することができる。
【作用】
本発明におけるクロメート塗布液中のクロム酸は無水ク
ロム酸を添加することにより得られ、3価クロムイオン
はこれにタンニン酸、デン粉、アルコール、ヒドラジ
ン、ショ糖等の還元剤を添加して6価クロムを3価クロ
ムとすることにより得ることができる。リン酸イオンは
正リン酸、リン酸アンモン等を添加することにより得ら
れ、ジルコニウムフッ化物イオンは、ZrF6 2-として添加
するが、その化合物として(NH4)2ZrF6,H2ZrF6等があ
る。シリカは、乾式・湿式シリカを添加することにより
得られる。 本発明におけるクロメート塗布液を亜鉛系メッキ鋼板表
面に塗布し、形成されるクロメート皮膜のアルカリ脱脂
によるクロム溶出量から適正なクロム比の範囲は0.41〜
0.70であって、0.41未満になると、形成されるクロメー
ト皮膜が水洗、湯洗、またはアルカリ脱脂によりクロム
溶出の多い皮膜となる。また、0.70を超えると、形成さ
れる皮膜の耐食性が低下する。クロム比を0.41〜0.70と
することにより、皮膜ムラがなく、クロム溶出が少ない
クロメート皮膜を亜鉛系メッキ鋼板の表面に形成させる
ことができる。 なお、クロメート塗布液の安定性(ゲル化防止)を維持
させるために、リン酸イオンやジルコニウムフッ化物イ
オンを添加させる。リン酸イオンを1〜128g/l添加する
ことにより、クロム比が0.70のクロメート塗布液でもゲ
ル化は起こらず良好な安定性が得られる。リン酸イオン
が1g/l未満であるとクロメート塗布液のゲル化が起こ
り、128g/lを超えると、クロメート塗布液の安定性は良
好であるが、リン酸クロムの多いクロメート皮膜とな
り、十分な耐食性を得ることができない。 ジルコニウムフッ化物イオンの添加によってもクロメー
ト塗布液の安定性は向上し、しかも被塗布物表面を適度
にエッチングすると共に金属イオンを錯化物に転換さ
せ、付着性の優れたクロメート皮膜を長期にわたって形
成させることができる。ジルコニウムフッ化物イオンが
0.3g/l未満であるとその効果が弱く、4g/lを超えると被
塗布物表面のエッチングが過多となってクロメート塗布
液への亜鉛溶出を速め、クロメート塗布液寿命が短くな
る。クロメート塗布液中のクロム酸/ジルコニウムフッ
化物イオンの重量比を10/1〜40/1とするが、10/1未満ま
たは、40/1を超えても付着性の優れたクロメート皮膜お
よび、安定性の良好なクロメート塗布液を得ることがで
きない。リン酸イオン/3価クロムイオン重量比が0.03未
満ではクロメート塗布液のゲル化が起こる。又、前記式
においてYが9.2X/4.0未満になると液がゲル化し、9.2X
−1.4を超えるとクロメート塗布液の安定性は良好であ
るが、リン酸クロムの多い皮膜となり十分な耐食性を得
ることができない。 本発明における、クロメート塗布液にシリカを0.1〜200
g/l添加することにより、耐食性が向上する。0.1g/l未
満になると、シリカ添加の効果は殆ど期待できず、200g
/lを超えると、塗布皮膜量が多すぎてクロメート皮膜の
付着性が劣ることがある。シリカの適性なる添加量は、
クロメート皮膜性状を考慮すると、クロム酸/シリカの
重量比で10/1〜1/2である。 本発明のクロメート塗布液の使用法を述べると、工程と
しては一般に、脱脂→水洗→クロメート塗布→乾燥の工
程がとられる。クロメート塗布液は常温〜50℃で用いら
れ、塗布方法はロールコート、スプレー、浸漬等の方法
により行い、塗布後直ちに過剰塗布分をロールパス等の
方法により除去する。亜鉛系メッキ鋼板に対するクロメ
ート塗布液の塗布量は、クロムとして10〜200mg/m2、好
ましくは15〜200mg/m2である。ロールパス等の方法によ
り除去されたクロメート塗布液は、回収して再度塗布液
として用いる。 クロメート塗布液の塗布が継続されるに従い、クロメー
ト塗布液中へ亜鉛が溶出してくるが、この亜鉛溶出と亜
鉛メッキ鋼板への持ち出し液量とのバランスによって
は、形成されるクロメート皮膜の性能に大きく影響して
くる。極端に溶出亜鉛量が多いかまたは持ち出し液量が
少ない場合には、何らかの塗布液中亜鉛量のコントロー
ルの対策をとる必要がある。その一例としてオートドレ
ーンやイオン交換法がある。
【実施例】
次に本発明のクロメート塗布液に関し、実施例1〜5を
比較例1〜9と共に第1表に挙げ、各塗布液の組成及
び、クロメート塗布液安定性を夫々示してある。 市販の電気亜鉛メッキ鋼板(目付量:20g/lm2)のオイリ
ング材を、アルカリ脱脂→水洗→ロール絞り→クロメー
ト塗布液(常温)のロールコート→乾燥(最高到達板
温:70℃)の工程で処理し、得られたクロメート皮膜の
クロム付着量は60mg/m2である。 前記各実施例及び比較例におけるクロメート皮膜の性能
については、クロム溶出率を第1図に示し、アルカリ脱
脂後の耐食性を第2図に夫々示す。そして、式9.2X−4.
0≦Y≦9.2X−1.4が成立するX・Yの座標を第3図に示
し、同図において斜線部分Aが満足しうる範囲である。 ※クロム溶出率:リン酸ソーダおよび珪酸ソーダを主成
分とする中アルカリ脱脂剤水溶液(2%、温度:60℃)
でスプレー処理(スプレー圧:0.8kg/cm2、2分間)し、
水洗、乾燥した後、鋼板上のクロム付着量を測定し、次
式より算出。 クロム溶出率(%)= 〔(アルカリ脱脂前のクロム付着量− アルカリ脱脂後のクロム付着量)÷ アルカリ脱脂前のクロム付着量〕×100 ※耐食性:クロメート皮膜をアルカリ脱脂後、 SST(塩水噴霧試験)試験し、白錆発生面積(%)を100
時間と200時間について調査。 ※クロメート塗布液安定性:クロメート塗布液を調整
後、目視により液外観を判定(第1表)〔○:異常な
し、×:ゲル化〕
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るクロメート塗布液は、
リン酸イオン1〜128g/l、ジルコニウムフッ化物イオン
0.3〜4g/l及びクロム酸9.6〜96g/lに還元剤を添加して
3価クロムイオン2〜35g/lを含む酸性水溶液からな
り、該酸性水溶液中の3価クロムイオン/全クロムイオ
ンのクロム比が0.41〜0.70、前記クロム酸/ジルコニウ
ムフッ化物イオンの重量比が10/1〜40/1、リン酸イオン
/3価クロムイオンの重量比が0.03以上で且つ下記式の範
囲にあることを特徴とする亜鉛系メッキ鋼板のクロメー
ト塗布液。 9.2X−4.0≦Y≦9.2X−1.4 であることを特定することにより、亜鉛系メッキ鋼板表
面に適用した時に、従来のクロメート塗布液よりもクロ
ム溶出が少なく、公害防止に大きく寄与できるととも
に、初期および、連続処理にともなう溶出亜鉛の影響を
受けず、クロメート塗布液が長期に亘って安定性に優れ
ると云う効果を奏する。 更に、本発明の酸性水溶液にシリカ0.1〜200g/lを含む
ことを特定することにより、一段と耐食性に優れたクロ
メート皮膜を形成できると云う効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るクロメート塗布液の実施例1〜5
と、比較例1〜9のアルカリ脱脂によるクロム溶出率を
夫々示すグラフ、第2図は同実施例及び比較例に関し、
アルカリ脱脂後の耐食性を示したグラフ、第3図は同実
施例の塗布液中におけるPO4/Cr3の重量比をY軸とし、
Cr3/Crの重量比をX軸として示したグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リン酸イオン1〜128g/l、ジルコニウムフ
    ッ化物イオン0.3〜4g/l及びクロム酸9.6〜96g/lに還元
    剤を添加して3価クロムイオン2〜35g/lを含む酸性水
    溶液からなり、該酸性水溶液中の3価クロムイオン/全
    クロムイオンのクロム比が0.41〜0.70、前記クロム酸/
    ジルコニウムフッ化物イオンの重量比が10/1〜40/1、リ
    ン酸イオン/3価クロムイオンの重量比が0.03以上で且つ
    下記式の範囲にあることを特徴とする亜鉛系メッキ鋼板
    のクロメート塗布液。 9.2X−4.0≦Y≦9.2X−1.4
  2. 【請求項2】酸性水溶液にシリカ0.1〜200g/lを含むこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の亜鉛系メッキ鋼板の
    クロメート塗布液。
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