JPH08260189A - リン酸塩処理後の均一外観性に優れた電気亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

リン酸塩処理後の均一外観性に優れた電気亜鉛めっき鋼板

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JPH08260189A
JPH08260189A JP7061437A JP6143795A JPH08260189A JP H08260189 A JPH08260189 A JP H08260189A JP 7061437 A JP7061437 A JP 7061437A JP 6143795 A JP6143795 A JP 6143795A JP H08260189 A JPH08260189 A JP H08260189A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐食性に優れた表面処理鋼板にか
かわり、さらに詳しくは、家電、建材、自動車、家庭電
器製品等の工業製品に用いられる、塗料密着性に優れた
亜鉛めっき鋼板に関するものである。 【構成】 めっき皮膜厚さが0.5μm以下の電気亜鉛
めっき鋼板において、下地鋼板との界面近傍のめっき厚
さが0.1〜0.3μmで結晶の粒径が0.1μm以下
の第一層と、その上部のめっき厚さが0.01〜0.4
μmで結晶サイズが0.5μm以上の六角板状結晶の第
二層からなる二層構造で構成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた表面処
理鋼板にかかわり、さらに詳しくは、家電、建材、自動
車、家庭電器製品等の工業製品に用いられる、塗料密着
性に優れた亜鉛めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気亜鉛めっき鋼板にリン酸塩処理を施
したボンデ鋼板は、塗膜密着性に優れた表面処理鋼板と
して、家電、建材、自動車、家庭電器製品等の工業製品
に広く用いられている。リン酸塩皮膜処理は、塗膜密着
性を向上させる塗装前処理として一般に用いられてい
る。しかしながら、この前処理は、リン酸亜鉛を含有す
る処理液を用いる湿式プロセスであるため、設備構成が
複雑で、廃液管理が必須であることから、比較的多額な
処理費用が必要とされている。一方、予め亜鉛めっき鋼
板にリン酸塩皮膜が施されたボンデ鋼板は、ユーザーの
塗装前処理工程を省略できることから、ユーザーの総生
産コスト削減に寄与できる表面処理鋼板といえる。本鋼
板は、鋼帯の連続電気設備で製造されるのが一般的であ
る。従って電気亜鉛めっき鋼板製造設備においては、あ
る一定のめっき付着量で電気亜鉛めっきを施した後、水
洗、ボンデ前処理、ボンデ処理、水洗、乾燥の各工程を
経て製造される。亜鉛めっき鋼板上に形成したボンデ皮
膜は、Hopiteと称される結晶性のリン酸亜鉛であ
るとされている。その付着量は、製造条件、ユーザーが
用いる塗装条件等で変化するため一義的には決められな
いが、おおよそ1〜5g/m2 程度である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】リン酸塩処理皮膜は、
木の葉状、粒状、等の形態を有し、大きさが1〜50μ
m程度の結晶粒の集合体からなる。この結晶形態に基づ
く表面の凹凸が塗膜との密着性を向上させる。ただし、
結晶サイズや形態が不均一な皮膜の場合、塗膜の密着性
が部分的に悪化したり、塗装後の外観を不良なものにし
てしまう。従って、リン酸塩処理皮膜の形態、サイズが
可能な限り均一なボンデ鋼板を製造することが強く望ま
れている。ここで、結晶サイズや形態の不均一部は、目
視観察で確認されることが多く、一般に「汚れ」と称さ
れているが、これは、ボンデ皮膜が異常に大きく成長し
たものや、逆に反応が生ぜず、いわゆるスケと呼ばれる
状態になったものをさす。リン酸塩の成膜反応が正常に
進行しない理由は明らかではないが、下地である亜鉛め
っき層表面の状態が化学的・物理的に不均一であるため
と考えられている。従って、均一な表面性状を有する亜
鉛めっき鋼板が、均一外観性を有するボンデ鋼板を製造
する上で強く望まれていた。
【0004】しかし、一般に、素地鋼板に用いられる冷
延鋼板や熱延鋼板の表面性状は、各種汚れが残存してい
たり、表面形状や結晶構造の集合組織が不均一なことが
多く、その上に電析する亜鉛めっき層も素地鋼板の不均
一性の影響を受けて不均一な結晶成長となり、結果的に
不均一な亜鉛めっき鋼板が生成してしまう。つまり、ボ
ンデ鋼板の外観不良の元凶は、素地鋼板にあると云え
る。しかし、素地鋼板の清浄化、均一化は現在可能な限
り実行してきており、今以上の改善は、技術的にも製造
コスト的にも不可能であるのが実状である。以上のこと
から、素地鋼板の不均一性は、ある程度残存することを
前提として、そのような鋼板上においても、均一な性状
を有する亜鉛めっき層を形成させることが、その後のボ
ンデ処理皮膜の均一外観性を確保する上で必須であると
いえるが、そのような技術はこれまでになく、その開発
が強く望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の課
題を有利に解決するものであって、めっき皮膜厚さが
0.5μm以下の電気亜鉛めっき鋼板において、下地鋼
板との界面近傍のめっき厚さが0.1〜0.3μmで結
晶の粒径が0.1μm以下の第一層と、その上部のめっ
き厚さが0.01〜0.4μmで結晶サイズが0.5μ
m以上の六角板状結晶の第二層からなる二層構造で構成
されることを特徴とするリン酸塩処理後の均一外観性に
優れた電気亜鉛めっき鋼板である。
【0006】以下、図面に基づいて本発明を説明する。
図1は本発明の実施例を示すボンデ処理鋼板断面の構成
図を示したものである。符号1は素地鋼板であり、冷延
鋼板、熱延鋼板等を用いることが可能である。鋼板製造
プロセスは特に限定されるものではなく、例えば、冷延
鋼板の場合、冷延後バッチ焼鈍や連続焼鈍を行ったもの
でも良い。さらに、鋼板の成分、集合組織も限定されな
い。また、多少の汚れや表面形状の不均一部があっても
よい。符号2は、素地鉄近傍に形成された電気亜鉛めっ
き第一層である。第一層のめっき厚さT1 は、0.1μ
m〜0.3μmで、結晶のサイズd1 は0.1μm以下
の微結晶からなる。結晶サイズd1 の測定は、例えば、
透過型電子顕微鏡による観察で決定できる。さらに、こ
れらの結晶は、ランダム配向しており、JCPDSに記
載されている亜鉛粉末のX線回折の値と類似の回折強度
比を示す。
【0007】符号3は、第一層の上部に形成された電気
亜鉛めっき層第二層である。第二層のめっき厚さT
2 は、0.01〜0.4μmで、結晶のサイズd2 は、
0.5μm以上の結晶からなる。結晶サイズd2 の測定
は、図2で後述する表面SEM像の稜の長さd3 で決定
できる。図2は、本発明材のめっき層表面のSEM像を
示した図である。めっき層表面は、六角板状結晶が層状
に積層した結晶の一部が露出した構造からなり、ある大
きさの単結晶が集合した構造からなる。各結晶の大きさ
は、六角板の稜の長さd3で近似できる。また、この六
角板状結晶は、素地鉄表面とある固有の角度をもって、
形成しているのが普通である。
【0008】次に、図3は、本発明材のめっき層第一層
の結晶サイズd1 とボンデ外観(汚れ発生頻度、ケ/m
2 )との関係を示したものである。図中、d1 は、めっ
き層第一層の亜鉛めっき結晶の結晶サイズである。ボン
デ汚れ発生頻度は、目視観察により、外観の不均一が認
められた部分の個数を、1m2 あたり算出したものであ
る。また、その際、第二層のめっき層の結晶サイズd2
は1.2μm以上とし、第一層のめっき層厚さは、0.
2μm、第二層のめっき層厚さは0.3μmとした。図
より、結晶サイズが増大するに従い、汚れ発生頻度が大
きくなるのがわかる。d1 が0.1μm以内では汚れ発
生頻度は1以下であり、d1 が0.5μm以上では、発
生頻度は50以上の値を示した。汚れ発生頻度が1以下
の領域は、実質的にほとんど発生していないと判断さ
れ、工業的にも外観良好な値であると判断できる。一
方、1以上では、ボンデ外観不良材と判定される。従っ
て、めっき第一層の結晶サイズは0.1μm以下である
ことが必要である。
【0009】次に図4は、本発明材のめっき層第一層の
めっき層厚さT1 とボンデ汚れ発生頻度の関係を示した
ものである。その際、第一層の結晶サイズは0.07μ
m、第二層の結晶サイズは0.8μm、総めっき層厚さ
は0.5μmとした。図より、汚れ発生頻度は、めっき
第一層の厚さT1 が増大するに従い減少する傾向が認め
られた。T1 が0.1μm以下の場合、汚れ発生頻度
は、1〜90ケ/m2 の範囲にあり、外観不良材と判定
される。一方、T1 が0.1μm以上では、汚れ発生頻
度は1以下となり、汚れ外観良好材となった。ただし、
1 が0.3μm以上では、ボンデ鋼板全体の色調が黒
色化し、外観不良材となった。従って、汚れ発生状況、
外観色調の両者を満足するT1 の値は、0.1以上0.
3μmの間に限定される。
【0010】以上述べてきたように、亜鉛めっき層の構
造を、断面方向で二層化し、それぞれの層の厚さと結晶
の大きさを限定することにより、ボンデ外観均一性に優
れた亜鉛めっき鋼板を得られることが示された。その作
用機構は不明ながら、以下のように推定される。まず、
従来技術における、電気亜鉛めっき鋼板の製造を考えて
みる。鋼板上の電気亜鉛めっきにおいては、めっき層
は、六角板状結晶を形成するのが普通であるが、この六
角板状結晶の発生・成長およびその成長方向は、素地鋼
板の結晶構造に影響されたエピタキシャル成長により決
定されることが知られている。そのため、素地鉄表面の
結晶構造の不均一、表面清浄度の不良、表面形状の不均
一が生じると、その部分のエピタキシャル成長の程度が
変わり、得られためっき結晶の大きさ、結晶配向性等が
不均一になる。すると、ボンデ処理工程において、リン
酸塩処理液とめっき表面の反応性が、めっき表面の場所
に対して不均一になり、その結果、得られるボンデ皮膜
の形態等が一定でなくなり「汚れ」として認められるよ
うになってしまう。
【0011】次に、本発明材においては、めっき第一層
の結晶サイズを0.1μm以下に限定することにより、
結晶のランダム性(形態・結晶配向性の不規則性)が増
大し、素地鋼板表面の不均一な状態が亜鉛めっきの電析
に反映されなくなる。すなわち、めっき層のエピタキシ
ャル成長が阻害される。その結果、めっき層の結晶形態
は均一化し、ボンデ処理液との反応性も均一化するため
外観均一性に優れた亜鉛めっき鋼板が得られるようにな
る。以上の作用機構から明らかなように、めっき第一層
の結晶サイズd1 は小さいほど効果的であり、サイズが
大きくなるとその効果が小さくなり、ある大きさを越え
ると消失することがわかる。
【0012】本発明においては、その最適範囲を鋭意検
討した結果、図3の知見を得て、最適範囲として0.1
μm以下であることの結論を得たものである。同時に、
めっき層のエピタキシャル成長を阻止するためには、下
地鋼板表面をめっき第一層で完全に遮蔽することが必要
であり、第一層の厚さの最小値が存在することになる。
めっき層の表面被覆性は、めっき金属の種類、浴中成
分、電流密度等のめっき条件で変化するが、本発明にお
いては、各種めっき条件での場合を鋭意検討した結果、
図4に示される関係を得て、最適な厚さ範囲として0.
1μm以上0.2μm以下との値を得た。
【0013】
【発明の効果】以上、詳述してきたとおり、めっき皮膜
厚さが0.5μm以下の電気亜鉛めっき鋼板において、
下地鋼板との界面近傍のめっき厚さが0.1〜0.3μ
mで結晶の粒径が0.1μm以下の第一層と、その上部
のめっき厚さが0.01〜0.4μmで結晶サイズが
0.5μm以上の六角板状結晶の第二層からなる二層構
造で構成する事により、たとえ素地鋼板表面の不均一性
が、ある程度残存する鋼板を用いても、均一な性状を有
する亜鉛めっき層を形成させることができ、その後のボ
ンデ処理皮膜の均一外観性を確保することが可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すボンデ処理鋼板断面の構
成図、
【図2】本発明材のめっき層表面のSEM像を示した
図、
【図3】本発明材のめっき層(第一層)の結晶サイズと
ボンデ外観との関係を示した図
【図4】本発明材のめっき層(第一層)厚さとボンデ汚
れ発生頻度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 素地鋼板 2 電気亜鉛めっき第一層 3 電気亜鉛めっき第二層 T1 第一層のめっき厚さ T2 第二層のめっき厚さ d1 第一層の結晶サイズ d2 第二層の結晶サイズ d3 表面SEM像の稜の長さ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年4月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき皮膜厚さが0.5μm以下の電気
    亜鉛めっき鋼板において、下地鋼板との界面近傍のめっ
    き厚さが0.1〜0.3μmで結晶の粒径が0.1μm
    以下の第一層と、その上部のめっき厚さが0.01〜
    0.4μmで結晶サイズが0.5μm以上の六角板状結
    晶の第二層からなる二層構造で構成されることを特徴と
    するリン酸塩処理後の均一外観性に優れた電気亜鉛めっ
    き鋼板。
JP7061437A 1995-03-22 1995-03-22 リン酸塩処理後の均一外観性に優れた電気亜鉛めっき鋼板 Pending JPH08260189A (ja)

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