JPH0849091A - 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

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JPH0849091A
JPH0849091A JP6201289A JP20128994A JPH0849091A JP H0849091 A JPH0849091 A JP H0849091A JP 6201289 A JP6201289 A JP 6201289A JP 20128994 A JP20128994 A JP 20128994A JP H0849091 A JPH0849091 A JP H0849091A
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JP
Japan
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steel sheet
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chromate
electrogalvanized
electrogalvanized steel
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JP6201289A
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Masaya Kimoto
雅也 木本
Shigeru Wakano
茂 若野
Yukihiro Yoshikawa
幸宏 吉川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロメ−ト処理を施した場合に生じがちな
“ロット間での色調のバラツキ”は勿論のこと“同一ロ
ット内での外観ムラ”をも十分に抑制できる電気亜鉛め
っき鋼板を提供する。 【構成】 鋼板に電気亜鉛めっきを施すに当って、予め
鋼板表面にTi,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo又はWの1
種以上から成る付着量が0.001 〜0.5 g/m2 の被覆層を
形成し、その後に電気亜鉛めっきを施す。前被覆層の形
成には電気めっき法,無電解めっき法,真空蒸着法,イ
オンプレ−ティング法等を採用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クロメ−ト処理を施
される家電製品又は建材等として好適な電気亜鉛めっき
鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術とその課題】近年、家電製品用又は建材用等
として、塗装を施さないでクロメ−ト処理のまま、ある
いはクロメ−ト処理に加えて精々クリア−被覆を施した
だけの電気亜鉛めっき鋼板が需要を延ばしつつある。し
かし、クロメ−ト処理を施すと亜鉛めっき鋼板表面にク
ロメ−ト特有の黄色味を帯びた皮膜が形成されるが、工
業生産されるクロメ−ト処理鋼板ではその色調がロット
間で相違したり外観ムラを発生したりすることが多く、
外観の秀麗性が重要視される前記用途分野の需要家から
はその改善が強く要望されていた。
【0003】そこで、クロメ−ト処理液中にカルボン酸
あるいはカルボン酸誘導体を添加することでクロメ−ト
皮膜の黄色味を低減させ、これにより上記問題を回避す
る方法が提案された(特開平4−247882号)。し
かしながら、この方法によっても、ロット間の色調のバ
ラツキは抑えられるものの外観ムラまでは抑制しきれな
かった。
【0004】このようなことから、本発明が目的とした
のは、クロメ−ト処理を施した場合に生じがちな“ロッ
ト間での色調のバラツキ”は勿論のこと“同一ロット内
での外観ムラ”をも十分に抑制できる電気亜鉛めっき鋼
板を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を行ったところ、まず、電気亜鉛
めっき鋼板をクロメ−ト処理した際の色調バラツキや外
観ムラは、クロメ−ト層の厚みの違い、即ちクロメ−ト
反応の不均一性が光沢の差となることに起因して発生す
ることが判明した。
【0006】このクロメ−ト反応性、即ちクロメ−ト反
応速度については、「CAMP−ISIJ,VOL.2 (198
9)」の第615頁に「電析亜鉛結晶の基底面の配向性指
数に支配される」旨が記載されている。また、この文献
には、「クロメ−ト反応速度と基底面の配向性指数との
間には一義的な正相関が成り立つ」ことも示されてい
る。即ち、亜鉛は六方晶構造であるため、基底面は(0
001)面、X線回折的には(00・2)面となるが、
この基底面が電気亜鉛めっき鋼板の表面に存在する割合
によってクロメ−ト反応性が変化することになる。
【0007】なお、上記「基底面の存在する割合」は配
向性指数によって定量的に見積もられるが、このこの配
向性指数は次式によって定義されることが知られてい
る。
【0008】
【数1】
【0009】そして、配向性指数の定義要素の1つであ
る「ASTMに登録された亜鉛標準物質のX線回折強
度」は表1に示した通りである。
【0010】
【表1】
【0011】そこで、本発明者等は、前記「クロメ−ト
処理電気亜鉛めっき鋼板の外観ムラやロット間での色調
バラツキがクロメ−ト反応の不均一が光沢差となって現
れることに起因して生じるものである」との新規知見を
踏まえて、このクロメ−ト反応の不均一を解消して外観
ムラや色調バラツキの発生を抑えるためには“電析亜鉛
結晶の基底面の配向性指数”の調整がポイントになるの
ではないかとの推論を立て、前記式で表される配向性指
数を尺度として“種々のめっき条件下でラボ試作したク
ロメ−ト処理電気亜鉛めっき鋼板”の外観ムラを鋭意調
査した。
【0012】その結果、図1に示すように、クロメ−ト
処理電気亜鉛めっき鋼板の外観ムラは電析亜鉛結晶の基
底面配向性指数によって左右され、配向性指数が 3.5以
下である場合には外観ムラが殆ど完全に抑制されること
が明らかとなった。なお、この調査での外観ムラの評価
は目視観察にて行い 「強度」, 「軽微」, 「皆無」 の3段階
に区分した。
【0013】ところで、電析亜鉛結晶の配向性は、「C
AMP−ISIJ,VOL.1 (1988)」の第1643頁に記
載されているように、浴組成,電流密度,流速,浴温,
pH等のめっき条件、更には母材鋼板の表面粗さによっ
て変化することが既に知られている。しかし、工業的に
電気亜鉛めっき鋼板を生産するに当っては、ユ−ザ−に
応えるため、更には製品スペックが規定されているため
に、めっき条件あるいは母材ロットを随時変更すること
は実質上不可能である。しかし、本発明者等は更に研究
を重ね、電気亜鉛めっきを施すに際して予め母材鋼板の
表面をTi,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo又はWの1種又
は2種以上から成る 0.001〜 0.5g/m2 の薄層で被覆し
ておくと、上述したようなめっき条件あるいは母材表面
特性が変化しても電析亜鉛結晶の基底面配向性指数が
3.5以下に安定することを見出した。
【0014】本発明は、上記知見事項等を基にして成さ
れたもので、「鋼板に電気亜鉛めっきを施すに当って、
予め鋼板表面にTi,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo又はW
の1種以上から成る付着量が0.001 〜0.5 g/m2 の被覆
層を形成し、 その後に電気亜鉛めっきを施すことによ
り、 クロメ−ト均一反応性に優れていて、 クロメ−ト処
理を施しても外観ムラやロット間での色調のバラツキを
生じることのない電気亜鉛めっき鋼板を安定して提供で
きるようにした点」に大きな特徴を有している。
【0015】なお、鋼板表面にTi,Mn,Ni,Co,Cu,C
r,Fe,Mo,Wの1種以上から成る被覆層を形成する手
段としては、例えば電気めっき法,無電解めっき法,真
空蒸着法,イオンプレ−ティング法等を採用することが
できる。ただ、被覆の均一性や生産性の面からは、Ti,
Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo,Wの金属塩を1種又は2
種以上含む水溶液中で陰極電解処理する方法が望ましい
と言える。
【0016】
【作用】さて、先にも指摘したように、電析亜鉛の結晶
配向性指数は論理的には結晶成長時の外因(浴組成,電
流密度,流速,浴温,pHのめっき条件等)に影響され
る。しかしながら、亜鉛電析に際しての初期核のエネル
ギ−状態が結晶配向の極めて大きな支配因子となる。そ
して、この初期核のエネルギ−状態は素地の表面エネル
ギ−状態によって決定される。それ故に、鋼板の場合、
箇所によって表面状態が不安定で表面エネルギ−の不均
一を生じると推察される。これが最終的には結晶配向の
不均一を引き起し、クロメ−ト反応の不均一性を招いて
外観ムラやロット間での色調バラツキに至るものと考え
られる。
【0017】これに対して、Ti,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,
Fe,Mo,Wの金属は表面状態が非常に安定している。そ
のため、これらの金属で鋼板を被覆しておくと素地鋼板
面の影響が及ばなくなって電析亜鉛結晶の基底面配向性
指数が 3.5以下に安定し、電析亜鉛結晶配向の不均一が
なくなるので、クロメ−ト処理を施しても外観ムラ等を
生じなくなるものと考えられる。
【0018】ただ、素地鋼板の影響を無くするためには
上記金属の被覆層を付着量で 0.001g/m2 以上として十
分な被覆率を確保する必要がある。一方、該金属の被覆
層が0.5 g/m2 を超える付着量になると本来の電気亜鉛
めっき鋼板の耐食性等に影響を来すようになる。従っ
て、予め設けるTi,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo又はW
の1種以上から成る被覆層の付着量を0.001 〜0.5 g/m
2 と限定した。
【0019】なお、クロメ−ト処理を施した電気亜鉛め
っき鋼板面の光学的機構は明確にできていないが、電析
亜鉛結晶の基底面の配向性指数が 3.5以下であるならば
めっき条件が変動してもクロメ−ト処理後の光沢差は生
じにくい(前記配向性指数については 0.2〜 2.0の範囲
に調整されることがより好ましい)。これが外観ムラ等
の抑制に寄与しているわけであるが、Ti,Mn,Ni,Co,
Cu,Cr,Fe,Mo,Wといった金属の予備被覆は優先的な
基底面の成長を抑制する作用を有していて結晶配向の不
均一を抑える効果を発揮するものと考えられる。
【0020】ところで、前記「CAMP−ISIJ,VO
L.2 (1989)」の第615頁には、電気亜鉛めっき浴にNi
イオン等を添加してめっきを行った場合の結晶面配向性
指数への影響についての言及がなされているが、めっき
浴にNiイオン等を添加した場合には(a) Ni等のめっき浴
添加金属が共析し、ミクロ的な腐食電池を形成し耐食性
を劣化させる,(b) Ni等の共析により表面の色調が劣化
し、商品価値を低下させる,(c) Ni等の共析量が電解条
件により変化するため、製造条件次第で安定に配向性指
数の低いものを製造できない,という問題が生じる。こ
れに対して、本発明法はこのような問題を回避できると
いう点でも非常に優れた方法であると言うことができ
る。
【0021】上記本発明法で得られる電気亜鉛めっき鋼
板は、クロメ−ト処理を施したままの状態で、あるいは
クロメ−ト処理に次いでクリア−塗装を施しただけの状
態で家電製品又は建材等に十分使用することができ、耐
食性能や外観の点で従来材を凌ぐ結果が得られる。
【0022】以下、本発明を実施例に基づいて更に具体
的に説明する。
【実施例】まず、冷延鋼板面を脱脂,酸洗,水洗した
後、めっき前処理として表2に示す金属を単独又は複合
させて鋼板面に析出させ、同じく表2に示した付着量の
薄被覆を施した。
【0023】
【表2】
【0024】ここで、析出金属がTi,Mn,Cr,Mo,W単
独の場合にはイオンプレ−ティング法によって被覆処理
を行い、それ以外については電解処理(フラッシュめっ
き)によった。電解析出は、目的とする金属の硫酸塩あ
るいは塩化物を用い、更に電解液の電導度を確保するた
めに硫酸ナトリウム,硫酸アンモニウム,ホウ酸等を支
持電解質として添加した電解液を使用し、 電流密度:1〜60A/dm2 , 浴のpH: 1.0〜 6.0, 浴温 :25〜60℃, の範囲で実施すれば良いが、この実施例では各金属につ
いて表3に示す電解液組成及び電解条件を採用した。
【0025】
【表3】
【0026】次に、前記金属の薄被覆を施した鋼板面に
厚さ 2.8μmの電気亜鉛めっき層を形成させた。この時
の電気亜鉛めっき条件は下記の通りであった。 A) めっき浴条件 硫酸亜鉛(7水塩):350g/L , 硫酸ナトリウム :80g/L , pH : 1.8, 浴温 :50℃。 B) めっき条件 電流密度 :20〜100A/dm2 , めっき液循環速度: 0.5〜 1.5m/sec。
【0027】そして、このようにして得られた各電気亜
鉛めっき鋼板にクロメ−ト処理を施し、その外観ムラの
発生状況を調べた。なお、クロメ−ト処理に当っては、
無水クロム酸,蒸留水,エチレングリコ−ル,シリカゾ
ル{日産化学製のスノ−テックスO(商品名)}を配合
して基本クロメ−ト液を調合し、この調合液をバ−コ−
タ−で電気亜鉛めっき鋼板面に塗布した後、50〜12
0℃(板温)に加熱して焼付け乾燥した。
【0028】このクロメ−ト処理後の各電気亜鉛めっき
鋼板に係る外観ムラ発生状況の調査結果を、その電析亜
鉛結晶の基底面配向性指数の測定結果と共に前記表2に
併記した。ここで、電析亜鉛結晶の基底面配向性指数
は、鋼板の幅方向にわたる10ケ所の任意の位置を対象
としてX線回折測定を行って調べた。また、外観ムラに
ついては、10cm角の試験片について目視観察し、外観
ムラの程度を 「強度」, 「軽微」, 「皆無」 の3段階に区分
けして評価した。なお、実製品を考えるとこの評価は皆
無である必要がある。
【0029】表2に示される結果からも明らかなよう
に、本発明で規定する条件通りに製造された電気亜鉛め
っき鋼板はクロメ−ト処理を処理を施しても外観は均一
で外観ムラを発生しないことが分かる。
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、クロメ−ト処理を施しても外観ムラやロット間の色
調バラツキを生じることがなくて秀麗な外観を呈する電
気亜鉛めっき鋼板を安定製造できるようになるなど、産
業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】クロメ−ト処理電気亜鉛めっき鋼板の外観ムラ
と電析亜鉛結晶の基底面配向性指数との関係を示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 3/56 B C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板に電気亜鉛めっきを施すに当って、
    予め鋼板表面にTi,Mn,Ni,Co,Cu,Cr,Fe,Mo又はW
    の1種以上から成る付着量が0.001 〜0.5 g/m2 の被覆
    層を形成し、その後に電気亜鉛めっきを施すことを特徴
    とする、クロメ−ト均一反応性に優れた電気亜鉛めっき
    鋼板の製造方法。
JP6201289A 1994-08-03 1994-08-03 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法 Pending JPH0849091A (ja)

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