JPH089796B2 - 表面品位および耐食性に優れた亜鉛−クロム系電気めっき鋼板 - Google Patents

表面品位および耐食性に優れた亜鉛−クロム系電気めっき鋼板

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JPH089796B2
JPH089796B2 JP21025387A JP21025387A JPH089796B2 JP H089796 B2 JPH089796 B2 JP H089796B2 JP 21025387 A JP21025387 A JP 21025387A JP 21025387 A JP21025387 A JP 21025387A JP H089796 B2 JPH089796 B2 JP H089796B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明な自動車、家電、建材等に使用される表面品位
および耐食性に優れた亜鉛−クロム系電気めつき鋼板に
関する。
(従来技術) 上記用途では一般に塗装して使用されるので、耐食性
は勿論のこと、塗装後の美麗な外観が要求される。その
ためにはめつき鋼板の表面が粗さの小さい光沢ある品位
をもつことが望まれる。更にプレス加工工程において押
し疵等のプレス欠陥が容易に検出できることが実際強く
要望されており、従来一般のめつき鋼板はめつき結晶が
粗く、プレス油を吸収してしまうので、油膜を介しての
疵検査が困難となり、プレス製品の品質保証に難点があ
つた。
(発明が解決しようとする問題点) 亜鉛ないし亜鉛系合金めつき中にクロムを含有せしめ
た電気めつき鋼板としては例えば特公昭61−36078,特公
昭58−56039号,特開昭61−270398等が公知であるが、C
rの共析率が0.005〜5%までの極めて微量であつて、耐
食性にとつてCrの効果は付随的でしかあり得ない。耐食
性を改善する目的からは更に高含量のクロムを共析させ
ることが強く望まれるところである。
しかしながら、従来Cr共析率を高め得るZn−Cr電気め
つき技術がなかつた。即ち、単にめつき浴中の3価クロ
ムイオン濃度を高めても、密着性のある正常なめつきが
得られず、電流効率も急減する等の障害があつて、工業
的には極めて困難であつた。
めつきの外観に関しては、特公昭58−56039号は酸性
亜鉛めつき層中にクロムを10〜100ppm共析させれば、パ
ール状の光沢が得られるとの開示がある。しかし、Cr含
量が1%を越えるとCr含量増加につれて次第に黒灰色化
し、また条痕状のまだら模様が現われて、外観上は商品
価値が著しく劣化する。従つて、耐食性向上と、めつき
の表面品位とは両立しない欠点があつた。
本発明は従来の問題点を有利に解決するため耐食性を
大巾に改善できる高Cr含有率であつて、かつ表面品位の
優れた亜鉛−クロム系電気めつき鋼板を提供しようとす
るものである。
(問題を解決するための手段) 本発明の特徴とするところは、クロム5〜40%、残亜
鉛からなる合成めつき鋼板のめつき表面光沢を80以上
(60゜/60゜,JIS Z 8714に準拠)とした、表面品位およ
び耐食性に優れた亜鉛−クロム系電気めつき鋼板に関す
るものである。
(作用) 元来、亜鉛−3価クロムめつき系は相合わないめつき
系である。即ち、めつき浴中の亜鉛イオン比率を高める
と、Znは析出するが、Crはほとんど析出しない。一方3
価クロムイオン比率を高めると、亜鉛の析出が著しく抑
制され、クロムも正常に析出しなくなる。
このような挙動は他の合金めつき系、例えば、Zn−F
e,Zn−Ni系では見られない、亜鉛−3価クロム系特有の
現象であり、従来工業化を阻んでいた理由である。
ところがこの系にポリオキシアルキレン誘導体を添加
すると、ZnもCrも共に有利な電流効果で電析されてくる
のである。ポリオキシアルキレン誘導体を添加すること
によつてCr5〜40%の高いCr共析率のZn−Crめつきが達
成でき、かつ表面の光沢が向上し、成品価値を著しく向
上させるとともに、耐食性をも向上させることができる
ものである。
めつき層の耐食性に関してCr含量は肝要である。めつ
き層中のCr含有量は5〜40%が好ましく、7〜30%が更
に好ましい範囲である。5%未満であれば、若干の効果
は認められるものの、赤錆発生する傾向は残り、耐食性
は十分ではない。5%以上になると、例えば塩水噴霧試
験等では赤錆発生が抑制され、更に7%以上になると、
全く赤錆は発生しなくなり、画期的な効果が出てくる。
腐食電位も貴側に移行してくるので、Crの効果がほゞ完
全に現われたとみなせる。
30%を越えると耐食性向上効果は飽和し、効果が顕著
に認められる。40%を越えると耐食性効果は認められる
が、加工時にめつき剥離が起り易くなり、実用上は好ま
しくない。
このような高耐食性は、従来公知の亜鉛めつきあるい
はZn−Fe,Zn−Ni等の合金めつきでは到底達成できない
レベルであり、本発明のめつき鋼板が画期的な性能を示
すものである。
なお、本発明のめつき鋼板の腐食電位は甘汞電極基準
で−1.0〜−0.9V程度であり、十分な犠牲防食作用を有
することがわかる。それにもかかわらずめつき層の耐久
性があるのはCrの腐食生成物が保護皮膜を沈積するため
と考えられる。
次にめつき層の表面品位について述べる。
本発明のめつき層の方面色調はステンレスの様な光揮
ある銀白色であり、亜鉛系めつきの乳白色とは全く異な
る外観を呈し、また色調は均一である。防錆油あるいは
プレス油を塗布した状態で、油膜は光り、表面疵があれ
ば容易に検出できる。一方亜鉛系めつきの乳白色表面で
は油膜は光沢を失い、表面疵を識別することが困難であ
る。
また、塗装後の外観も、本発明のめつき鋼板は鮮映性
を高めることができ、JIS Z 8741に準拠して60゜/60゜
で、80以上の光沢度が鮮映性を高め商品価値を向上す
る。めつき層の表面品位は、ポリオキシアルキレン誘導
体添加の効果と考えられる。ポリオキシアルキレン誘導
体を添加しない場合、同一条件でめつきしてもCr5%以
上含有するめつき層は得られないので、ポリオキシアル
キレン誘導体の効果を直接比較して論議できないが、他
のめつき条件で得られるCr5%以上含有するZn−crめつ
き鋼板と比較すれば、ポリオキシアルキレン誘導体の効
果は顕著である。即ち、ポリオキシアルキレン誘導体を
添加せず、亜鉛イオン−3価クロムイオンを含む酸性め
つき浴から300A/dm2程度の高電流密度でめつきすれば、
Cr5%以上含有するZn−Crめつきは得られるが、めつき
外観は灰白色〜黒灰色を呈し、しかも条痕状のムラが出
易い。一方、本発明のめつき鋼板はCr5〜40%にわたつ
て、ムラのない、銀白色均一な外観を呈する。
ポリオキシアルキレン誘導体は一般的に R2−O−(R1−O)−H およびあるいは R2−(R1−O)−H で示される化合物を指す。
ここで、 R1:アルキレン基 R2:H,アルキル基,フエニル基、ナフチル基およびある
いはその誘導体 n=1〜2000 具体的な例を挙げれば、 ・ポリオキシエチレン(ポリエチレングリコール) HO−(CH2−CH2−O)−H n=1〜2000 ・アルキルポリオキシエチレンエーテル R−O−(CH2−CH2−O)−H n=1〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1, R:アルキル基 CmH2+1 m=0〜20 m:0〜20 ・アルキルフエニルポリオキシエチレンエーテル n:6〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1 m:0〜20 ・アルキルナフチルポリオキシエチレンエーテル n:4〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1 m:0〜20 ・ポリオキシプロピレン(ポリプレングリコール) n:3〜2000 ・アルキルポリオキシプロピレンエーテル n:1〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1 m:0〜20 ・アルキルフエニルポリオキシプロピレンエーテル n:6〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1 m:0〜20 ・アルキルナフチルポリオキシプロピレンエーテル n:4〜2000 R:アルキル基 CmH2m+1 m:0〜20 ・ポリオキシメチレン誘導体 R1−O(CH2−O)−H n=3〜5000 R1:H,アルキル,アリール ・α−エトキシレーテツドナフトール(略称EN) n=1〜20 ・エトキシレーテツド−α−ナフトールスルフオン酸 (略称ENSA) n=1〜20 等である。
ポリオキシアルキレン誘導体のめつき浴中の添加量は
0.01〜20g/が好ましい範囲である。0.01g/未満では
ほとんど効果が認められない。また20g/を越えると、
Cr析出促進効果、表面品位向上効果ともに飽和し、めつ
き浴中への溶解度に制約される。
上記ポリオキシアルキレン誘導体は1種または2種以
上混合して使用することもできる。
亜鉛イオン、3価クロムイオン濃度は特に制限される
ものではないが、通常各々10〜150g/の範囲で、目的
とするめつき組成および電流効率を勘案して最適条件を
採用することができる。めつき浴の陰イオンに関しては
硫酸浴、塩化浴ともに適用可能である。めつき浴のpHは
3〜0.5の範囲が好ましい。
更に、Na+,K+,NH4 +,Mg+2イオン等の無関係塩を添加す
ることは、浴の電導度を高め、酸化物コロイドの析出調
整効果を補助するため有効である。
なお、目的に応じてはNi,Co,Fe,Mn,Cu,Sn,Cd,Pb等の
イオンを少量添加してめつき層に第3成分を少量共析さ
せても本発明の効果は本質的には変らない。
次にめつき条件について説明する。
電流密度は50A/dm2以上とることが好ましい。50A/dm2
未満ではCrはほとんど共析しない。高電流密度領域では
Crの共析は容易になるが、実用上250A/dm2までで操業す
ることが好ましい。250A/dm2を越えると電圧負荷が過大
となり、また電流負荷も大きくなつて、実用されている
めつきセルでは適用が困難となる。
なおポリオキシアルキレン誘導体を添加しない場合で
は例えば150A/dm2以上の高電流密度で条件によつてはCr
5%以上のめつきは可能ではあるが、電流効率が落ちる
こと、黒灰色状外観を呈する等問題がある。ポリオキシ
アルキレン誘導体を添加することによつて、容易に中塩
流密度領域でめつきすることができる点が実用上の有利
な効果である。めつき液の流速は鋼帯との相対速度とし
て30〜200m/min、めつき温度は40〜70℃が適当である。
本発明のCr:5〜40%含有する亜鉛−クロム系電気めつ
き層の上層に鉄60%以上、残部亜鉛からなるめつき層を
施した2層めつき鋼板は特にカチオン電着塗装用途に好
適である。
かくすることにより、カチオン電着塗装時のクレータ
ー状の塗膜欠陥発生を防止し、かつ塗装密着性の優れた
リン酸亜鉛皮膜を形成できる。
このようなめつき層にNi,Cr,Al,P,Cu,Co,Cd等を含有
させることもでき、上層めつき量としては1〜10g/m2
適当である。
上層めつきを施してもめつき表面の光沢は実用上の変
化はない程度である。又前記下層メツキ量としては10〜
50g/m2で十分耐食性等を確保することができる。
(実施例) 次に本発明と実施例を比較例とともに挙げる。
注1) 下層めつき条件は2n2+イオン56g/、Cr3+イオン44g/
、Na+イオン15g/を硫酸塩として建浴、ポリエチレ
ングリコール(n=20〜60)を1g/添加したpH=2.0,5
0℃のめつき浴を用いて冷延鋼板(0.6mm厚)にめつき液
流速60m/分、電流密度100A/dm2で実施例5のめつき鋼板
を製造した。他の実施例及び比較例はそれぞれ条件を変
えて製造したが、用いたポリオキシアルキレン誘導体は
第1表に示した。
注2) 上層めつき条件は周知の条件でめつきを施した。
このようにして製造した亜鉛−クロム系電気めつき鋼
板を次記のごとく評価した。
注1) 裸めつき鋼板の耐食性 塩水噴霧試験(JIS Z 2371に準拠)720hr後の赤錆発生
面積%。
注2) 塗装板の耐食性 浸漬型リン酸亜鉛処理後、カチオン電着塗装20μm施
した試験片にクロスカツトを入れ、塩水噴霧試験600hr
後の片側塗膜フクレ巾(mm) 注3) カチオン電着塗装塗膜外観 浸漬型リン酸亜鉛処理を施したサンプルを300V、でカ
チオン電着塗装し、その外観を観察した。
○:クレーターの発生なし、 △:クレーター10コ/dm2未満あり、 ×:クレーター10コ/dm2以上あり 注4) めつき鋼板の光沢度 無塗油のめつき鋼板をJIS Z 8741に準拠して60゜/60
゜および20゜/20゜光沢度を測定した。なお、60゜/60゜
でスケールオーバーしたものは光沢度170以上である。
(発明の効果) 以上述べたように、高耐食性で、かつ表面光沢の優れ
た表面品位の防錆鋼板が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 真一 愛知県東海市東海町5―3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−243295(JP,A) 特開 昭58−123893(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロム5〜40%、残亜鉛からなる合金めつ
    き鋼板のめつき表面光沢を80以上(60゜/60゜、JIS Z 8
    714に準拠)とした、表面品位および耐食性に優れた亜
    鉛−クロム系電気めつき鋼板。
  2. 【請求項2】上層に鉄:60%以上を含む鉄−亜鉛系電気
    めつき層を生成せしめた特許請求の範囲第1項の亜鉛−
    クロム系電気めつき鋼板。
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