JPH0762589A - Zn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Zn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法

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JPH0762589A
JPH0762589A JP5212734A JP21273493A JPH0762589A JP H0762589 A JPH0762589 A JP H0762589A JP 5212734 A JP5212734 A JP 5212734A JP 21273493 A JP21273493 A JP 21273493A JP H0762589 A JPH0762589 A JP H0762589A
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JP
Japan
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plating
alloy
steel sheet
ammonium sulfate
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JP5212734A
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Takayuki Urakawa
隆之 浦川
Satoshi Ando
聡 安藤
Toyofumi Watanabe
豊文 渡辺
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】硫酸酸性めっき浴にポリオキシアルキレン誘導
体を0.1g/l以上及び硫酸アンモニウムを以下に示
す式で表される量添加したpH1〜3のめっき浴を用い
て鋼板に対してZn−Cr系合金めっきを形成し、Zn
−Cr系合金めっき鋼板を製造する。硫酸アンモニウム
添加量(g/l)≧(Cr%+M%−15)×10ただ
し、Cr%はめっき中のCr含有率(重量%)、M%は
めっき中のZn,Cr以外の金属の含有率(重量%) 【効果】高Cr含有率であってもZn−Cr系めっきを
形成することができ、しかも密着性に優れたZn−Cr
系めっきを形成することができるZn−Cr系めっき鋼
板の製造方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はめっき密着性に優れた
Zn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛めっきは鋼板に対する犠牲防食性を
有しており、このような犠牲防食性は広範な環境下で発
揮されるため、亜鉛めっき鋼板は鋼板の主要な用途であ
る自動車・家電・建材等の分野で広く使用されて来てい
る。
【0003】ところが近年、自動車用途を中心として亜
鉛めっき鋼板、特に電気亜鉛めっき鋼板のさらなる耐食
性向上の要求が高まりつつある。この要求に応えるため
にZn−Ni、Zn−Fe等の亜鉛合金めっき鋼板が開
発され、その使用量も増大してきており、鉄鋼製品の中
では主要な製品分野となっている。
【0004】さらにこれらの亜鉛合金めっき鋼板の特性
を改善しようとする試みが続けられており、特にZn−
Cr系、合金めっき鋼板の耐食性が優れることが報告さ
れており(特開昭63−243295、特開平1−16
2794他)、また、Zn−Cr系合金めっき鋼板の製
造方法も提案されている(特開平1−79393、特開
平3−120393、特開昭64−55398)。
【0005】ところで、各種合金めっきを含む電気亜鉛
めっき鋼板は一般に硫酸浴あるいは塩化浴等の酸性めっ
き浴を用いて製造されるが、Zn−Cr系合金めっき鋼
板を製造する場合にこれらの酸性めっき浴に単にクロム
イオンを添加してもZn−Cr系合金めっき鋼板は得ら
れない。
【0006】特開平1−79393によれば亜鉛イオ
ン、クロムイオンのみを含む(一部無機塩類を含む)め
っき浴からでも150A/dm2 以上の高電流でZn−
Crがめっき可能だとされている。しかし、現在電気亜
鉛めっき(亜鉛合金めっきを含む)の製造は一般に50
〜150A/dm2 で行なわれており、150A/dm
2 以上の高電流密度の適用は困難であり実用的では無
い。また、一般に高電流密度でめっきを行なうとめっき
される金属イオンの拡散がめっき速度に追随出来なくな
り、代わって水素イオンの還元反応とこれに伴なうめっ
き表面近傍pHの上昇により金属イオンの水酸化物が生
成・析出して密着性の悪い黒色のめっき皮膜が生成す
る。これはいわゆるめっき焼けと言われる現象である
が、この状態ではめっき密着性が悪く、実用的なめっき
皮膜とはなり得ない。事実、本願発明者らの検討によれ
ば亜鉛イオン、クロムイオンのみを含むめっき浴を用い
て150A/dm2 以上でめっきを行なうと、クロムは
めっき皮膜中に含有されるが、前述のようなめっき焼け
状態となり全く実用的なめっきとはならなかった。
【0007】また、特開平3−120393によれば、
亜鉛イオン、クロムイオンを主成分とする硫酸塩浴中に
酒石酸塩を添加することによりZn−Cr合金がめっき
可能だとされている。しかしながら、本願発明者らの検
討では酒石酸塩を添加してもクロムはほとんど共析せ
ず、Zn−Crめっきは得られなかった。
【0008】特開昭64−55398によればポリオキ
シアルキレン誘導体を添加することによりZn−Crめ
っきが可能になるとされている。本願発明者らの検討に
よればポリオキシアルキレン誘導体の一種であるポリエ
チレングリコールの添加によりZn−Crめっきが得ら
れたが、Cr含有率が増加するに従ってめっき密着性が
低下し、特にCr含有率が15%以上で密着性が大きく
低下して実用的なめっきとはならなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のZn−Cr系めっき方法では高Cr含有率でもめっき
密着性に優れるZn−Cr系めっきを得ることは困難で
あった。本願発明は高Cr含有率でも優れためっき密着
性を得ることができるZn−Cr系合金めっき鋼板の製
造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明に係るZ
n−Cr系合金めっき鋼板の製造方法は、硫酸酸性めっ
き浴にポリオキシアルキレン誘導体を0.1g/l以上
及び硫酸アンモニウムを以下に示す式で表される量添加
したpH1〜3のめっき浴を用いて鋼板に対してZn−
Cr系合金めっきを形成することを特徴とする。
【0011】硫酸アンモニウム添加量(g/l)≧(C
r%+M%−15)×10 ただし、Cr%はめっき中のCr含有率(重量%)、M
%はめっき中のZn,Cr以外の金属の含有率(重量
%)。
【0012】本発明者らは高Cr含有率でもめっき密着
性に優れるZn−Cr系合金めっきを行う方法に関して
検討を重ねた結果、亜鉛イオン・クロムイオンを含む硫
酸酸性めっき浴中にポリオキシアルキレン誘導体および
硫酸アンモニウムを適量複合添加することにより、密着
性が良好なZr−Cr系合金めっきが形成されることを
見出した。上記構成の本発明はこのような知見に基づい
てなされたものである。
【0013】ポリオキシアルキレン誘導体は微量の添加
でCr共析率を向上させる効果があるがCr含有率が高
くなるとめっき密着性が劣化する問題点があり、特に、
Zn−Cr−鉄族金属(Fe、Ni、Co)でこの劣化
傾向が顕著である。
【0014】一方、本願発明者の検討により、硫酸アン
モニウム添加がZr−Cr系合金のCr含有率を実用的
な水準まで増加させ、かつ、めっき密着性も劣化させな
いことが明らかになった。ところが、硫酸アンモニウム
添加がCr共析率を向上させる効果はポリオキシアルキ
レン誘導体ほど顕著でないために必要添加量が多く、か
つ、めっき浴中のクロムイオン濃度を高くしなければな
らないという問題点がある。
【0015】本発明ではポリオキシアルキレン誘導体と
硫酸アンモニウムとを複合添加することにより、少量の
添加で、高Cr含有率と良好なめっき密着性を得ること
ができる。
【0016】上記添加剤のうち、ポリオキシアルキレン
誘導体はめっきのCr含有率を高くする機能を有し、硫
酸アンモニウムは主にめっき密着性を向上させる機能を
有する。
【0017】ポリオキシアルキレン誘導体は微量の添加
量でCrを共析させることから、表面に吸着してCrイ
オン又はCr水酸化物からのCr金属への還元を促進し
ているものと考えられる。また、硫酸アンモニウムの主
な効果であるめっき密着性の改善は、硫酸アンモニウム
のpH緩衝性により、めっき密着性劣化の原因と思われ
るCr水酸化物の生成量を低減した結果もたらされたも
のであると考えられる。
【0018】ポリオキシアルキレン誘導体は上述したよ
うにCrを共析させるために添加するものであるが、そ
の添加量は0.1g/l以上に規定される。0.1g/
l未満ではCrを共析させる効果が不充分でありZr−
Cr系めっきが得られない。また、Cr共析効果は10
g/lを超えて添加しても飽和してしまうため、薬品コ
ストの面からその添加量は10g/l以下が望ましい。
【0019】硫酸アンモニウム添加量は、良好なめっき
密着性を得る観点から、めっきしようとするZr−Cr
系めっきのめっき組成により変化させる必要があり、下
記の条件を満足することが必要である。
【0020】硫酸アンモニウム添加量(g/l)≧(C
r%+M%−15)×10 ただし、Cr%はめっき中のCr含有率(重量%)、M
%はめっき中のZn,Cr以外の金属全体の含有率(重
量%)である。
【0021】Zn−Cr系めっきは硫酸酸性めっき浴を
用いて行う。硫酸浴は安定で電気伝導度が大きく、不溶
性アノードが使用出来るために、めっき浴組成のコント
ロールが容易であり、電気亜鉛めっき鋼板の製造に適す
る。この浴のpHは1〜3に規定される。これは、pH
1未満ではめっき効率が低く、かつ、Cr共析量が少な
くなるためであり、pH3を超えるとCrの水酸化物が
沈殿を起こすためである。めっき電流密度は高い方がC
r共析量が多くなる傾向があるが、50〜150A/d
2 の一般的なめっき電流密度でCr共析が可能であ
る。
【0022】Zn−Cr系合金めっきとしては、Zr−
Cr、Zn−Fe−Cr、Zn−Ni−Cr、Zn−C
o−Cr及びこれらの合金にMoを含有する合金を用い
ることができる。
【0023】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 実施例1 冷延鋼板を通常の方法で脱脂・酸洗した後に、以下に示
すようなめっき浴組成・めっき条件でめっきを行った。
【0024】めっき浴組成 硫酸亜鉛 :100〜200g/l 硫酸第1鉄 :0〜200g/l 硫酸クロム :300g/l ポリチレングリコール:3g/l (分子量2000) 硫酸アンモニウム :0g/lおよび150g/l めっき条件 電流密度 :50〜150A/dm2 pH :2.0 めっき浴温 :50℃ めっき量 :30g/m2 得られたZn−Cr及びZn−Fe−Crのめっき組成
とめっき密着性の関係を硫酸アンモニウム添加量が0g
/lおよび150g/lの場合についてそれぞれ図1、
2に示す。ここで、めっき密着性は0T曲げ時のめっき
剥離状態で評価したが、評価基準は下記の通りである。
【0025】○:良好(剥離が認められない。) △:やや不良(剥離が認められる。) ×:不良(剥離が多い。) 図1は硫酸アンモニウム無添加の場合であるが、Zn−
Crめっきの場合はCr含有率が多くなるほどめっき密
着性が劣化する傾向が有り、Cr含有率が15%を越え
ると良好なめっき密着性は得られていない。Zn−Fe
−Crめっきの場合には、Cr含有率、Fe含有率の増
加によりめっき密着性は劣化し、Cr含有率とFe含有
率の和が15%を越えると良好なめっき密着性が得られ
ていない。
【0026】これに対して図2は硫酸アンモニウムを1
50g/l添加した場合であるが、図中に示されるいず
れのめっき組成でもめっき密着性は良好である。図中に
示す各種組成のめっきの(Cr+Fe)%はいずれも3
0%以内であり、硫酸アンモニウム添加量は以下の式を
満たしている。
【0027】硫酸アンモニウム添加量(150 g/l)≧
(Cr%+Fe%−15)×10すなわち、硫酸アンモ
ニウムが本発明の範囲内で含まれていれば密着性が良好
になることが確認された。 実施例2 冷延鋼板を通常の方法で脱脂・酸洗した後に、表1、表
2に示すようなめっき浴組成・めっき条件でめっきを行
なった。得られためっき皮膜組成およびめっき密着性試
験結果も併せて表1、表2に示した。なお、表1ではポ
リオキシレン誘導体としてポリエチレングリコールを用
いたものを示し、表2ではポリアミンスルホン酸を用い
たものを示した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表1、表2に示すように、実施例A〜bで
は各種Zn−Cr系めっきにおいて広範なCr含有率で
良好なめっき密着性が得られた。なお、実施例A〜bで
の硫酸アンモニウム添加量は、めっき皮膜中の(亜鉛以
外の金属成分含有率−15)×10よりもいずれも多く
なっており、本発明の範囲内であることがわかる。ま
た、ポリオキシレン誘導体の量も0.1g/l以上と本
発明の範囲内である。
【0031】一方、比較例A,I、ではpHが1未満の
ためCrがほとんど共析せず、Zn−Crめっきが得ら
れていない。比較例B,JではpHが3を超えるために
Cr含有率は大きく、Zn−Crめっきが得られるが、
Cr水酸化物共析が原因と考えられるめっき密着性の低
下が起こる。このpHでは硫酸アンモニウムの効果は現
われない。比較例C〜H,K〜Pでは各種Zn−Cr系
めっきが得られているが、硫酸アンモニウム添加量が不
充分であるためにめっき密着性は不良である。
【0032】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、高Cr
含有率であってもZn−Cr系めっきを形成することが
でき、しかも密着性に優れたZn−Cr系めっきを形成
することができるZn−Cr系めっき鋼板の製造方法が
提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】硫酸アンモニウム無添加の場合のCr含有率及
びFe含有率とめっき密着性との関係を示す図。
【図2】硫酸アンモニウム150g/l添加した場合の
Cr含有率及びFe含有率とめっき密着性との関係を示
す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸酸性めっき浴にポリオキシアルキレ
    ン誘導体を0.1g/l以上及び硫酸アンモニウムを以
    下に示す式で表される量添加したpH1〜3のめっき浴
    を用いて鋼板に対してZn−Cr系合金めっきを形成す
    ることを特徴とするZn−Cr系合金めっき鋼板の製造
    方法。 硫酸アンモニウム添加量(g/l)≧(Cr%+M%−
    15)×10 ただし、Cr%はめっき中のCr含有率(重量%)、M
    %はめっき中のZn,Cr以外の金属の含有率(重量
    %)。
  2. 【請求項2】 前記Zn−Cr系合金めっきが、Zr−
    Cr、Zn−Fe−Cr、Zn−Ni−Cr、Zn−C
    o−Crおよびこれらの合金にMoを含有する合金であ
    ることを特徴とする請求項1に記載のZn−Cr系合金
    めっき鋼板の製造方法。
JP5212734A 1993-08-10 1993-08-27 Zn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法 Pending JPH0762589A (ja)

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EP94101185A EP0638668B1 (en) 1993-08-10 1994-01-27 Method of manufacturing plated steel sheet with Zn-Cr alloy plating
US08/188,212 US5458764A (en) 1993-08-10 1994-01-27 Method of manufacturing plated steel sheet with zn-cr alloy plating
DE69404781T DE69404781T2 (de) 1993-08-10 1994-01-27 Verfahren zur Herstellung von plattiertem Stahlblech mit Zn-Cr Legierungsplattierung
KR1019940001510A KR960008017B1 (ko) 1993-08-10 1994-01-28 Zn-Cr계 합금 도금 강판의 제조방법

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006336089A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Nippon Steel Corp 高耐食性表面処理鋼材および塗装鋼材
WO2020110750A1 (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 日本製鉄株式会社 表面処理鋼板、及び表面処理鋼板の製造方法

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