JPH09176890A - 耐食性および耐傷つき性に優れた有機複合被覆鋼板 - Google Patents

耐食性および耐傷つき性に優れた有機複合被覆鋼板

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JPH09176890A
JPH09176890A JP33660095A JP33660095A JPH09176890A JP H09176890 A JPH09176890 A JP H09176890A JP 33660095 A JP33660095 A JP 33660095A JP 33660095 A JP33660095 A JP 33660095A JP H09176890 A JPH09176890 A JP H09176890A
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JP
Japan
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steel sheet
resistance
corrosion resistance
organic film
resin
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JP33660095A
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English (en)
Inventor
Morishige Uchida
守重 内田
Shigeo Kurokawa
重男 黒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき鋼板の製造工程および製造後の該鋼板
の取り扱いによる鋼板表面の耐傷つき性が向上し、耐食
性の劣化を防止した有機複合被覆鋼板の提供。 【解決手段】 酸化物分散亜鉛系電気めっきまたは純亜
鉛系電気めっきを施しためっき鋼板の表面に、25℃にお
ける弾性率が1×109 〜1×1010Paで、かつ、塗装前工
程のアルカリ性洗浄液による洗浄で除去可能な有機皮膜
を有する耐食性および耐傷つき性に優れた有機複合被覆
鋼板であり、前記有機皮膜の主成分がアクリル酸および
/またはアクリル酸エステルを必須モノマーとする樹脂
であることがより好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、家電、建
材等に使用される耐傷つき性、鮮映性、耐食性に優れた
有機複合被覆鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】亜鉛めっき鋼板は耐食性が要求される自
動車、家電製品などに防錆鋼板として広く用いられてい
る。このような防錆鋼板として電気亜鉛めっき鋼板、溶
融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜
鉛鉄合金めっき鋼板、電気亜鉛ニッケル合金めっき鋼
板、酸化物分散亜鉛系電気めっき鋼板(特開昭60−1253
95号公報、特開昭61−130498号公報)が開示されてい
る。
【0003】また、上記亜鉛系めっき鋼板に、さらに優
れた耐食性を付与するためにクロメート処理と有機被覆
を施すことも試みられており、多品種に及ぶ防錆鋼板が
知られている。これらの電気めっきを施しためっき鋼板
は、その表面平滑性から自動車外板などの意匠性の求め
られる部位に使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、酸化物分散亜
鉛系および純亜鉛系電気めっきを施しためっき鋼板は、
合金化しためっき鋼板に比較して経済性に優れている
が、表面硬度が劣り、製品製造工程でのハンドリングや
搬送、さらにはプレス加工前段階での金属ロール等との
接触などによって不可避的に、鋼板表面に傷が付き易
く、そのような鋼板表面の傷付き部は、自動車外板塗装
後の鮮映性や耐食性を劣化させる欠点があった。
【0005】そこで本発明は、めっき鋼板の製造工程お
よび製造後の鋼板の取り扱いによる鋼板表面の耐傷つき
性を向上させることによって、耐食性能の劣化を防止し
た有機複合めっき鋼板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物分散亜
鉛系電気めっきまたは純亜鉛系電気めっきを施しためっ
き鋼板の表面に、めっき層と他の金属との直接接触を防
止するため、25℃における弾性率が1×109 〜1×1010
Paで、かつ塗装前工程のアルカリ性洗浄液による洗浄で
除去可能な有機皮膜を有することを特徴とする耐食性お
よび耐傷つき性に優れた有機複合被覆鋼板を提供するも
のである。
【0007】また、本発明においては、前記電気めっき
が酸化物分散亜鉛系電気めっきであることがより好まし
い。さらに本発明においては、前記有機皮膜の主成分が
アクリル酸および/またはアクリル酸エステルを必須モ
ノマーとする樹脂であることがより好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、上に述べたような従来技術の問題
点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、表面硬度の劣る
酸化物分散亜鉛系および純亜鉛系電気めっきの傷つきを
防止するためには、有機樹脂の被覆が効果的であり、こ
のとき耐傷つき性は有機皮膜の硬さに依存し、有機皮膜
の力学的性質である弾性率を高くすることで耐傷つき性
が改善されることを見い出した。
【0009】耐傷つき性は鋼板が通常取り扱われる25℃
付近での有機皮膜の弾性率で整理できる。さらに、プレ
ス加工後の塗装前処理工程で該有機皮膜が除去できるよ
うに、アルカリ性洗浄液で除去可能な有機樹脂系を用い
ることで、塗装後の塗料の密着性を良好にでき、従来の
耐食性の優れためっき鋼板の塗装後耐食性を劣化させる
ことなく耐傷つき性を改善できる。
【0010】有機皮膜の弾性率は25℃で1×109 〜1×
1010Paの範囲内であることが好ましい。1×109Pa 未満
であると耐傷つき性が劣化する。また、1×1010Paを超
えると有機皮膜は硬くなりすぎるため、プレス加工工程
で剥離するようになる。そして剥離した有機皮膜が金型
に付着し、その結果、次のプレス加工製品外観を劣化さ
せる原因となる。
【0011】さらに本発明は、酸化物分散亜鉛系電気め
っき鋼板により好ましく適用される。これは、酸化物分
散亜鉛系電気めっき鋼板が経済性および耐食性に優れる
ためである。本発明における酸化物分散亜鉛系電気めっ
きは、亜鉛もしくは亜鉛とCr、Co、Mn、Ni、Mo等の2元
系あるいは多元系の合金中に、Al2O3 、SiO2、TiO2など
の酸化物微粒子の一種以上を分散せしめためっきであっ
て、亜鉛イオンその他必要に応じてCr、Co、Mn、Ni、Mo
等の合金成分のイオンを主として含有する電気めっき浴
に、上記の酸化物ゾルを懸濁しためっき浴中で鋼板を陰
極として電気処理して得られるものであり耐食性に優れ
ている。
【0012】耐食性の優れた亜鉛系めっき鋼板の耐傷つ
き性を向上させるための有機皮膜は亜鉛めっき表面と他
の金属との直接接触を防止するためのものであり、鋼板
片面当たりの有機樹脂の付着量が0.05〜10g/m2 である
ことが好ましい。0.05g/m2未満であると鋼板表面を均
一に被覆することが困難となり、10g/m2 を超える過剰
の塗布量の場合は、プレス加工部品をアルカリ性洗浄液
で洗浄する際に樹脂の除去が不完全となるからである。
また、本発明における有機皮膜は鋼板の片面のみに形成
してもよいが、本発明の目的から、鋼板の両面に形成す
ることが好ましい。
【0013】本発明における有機皮膜を形成する処理液
は、均一で安定で、好ましくは加温することなく被覆で
き、皮膜がべとつかないことが望まれる。皮膜自体に粘
着性があると、金属板の積み重ねおよびコイル状での保
管等において、鋼板同士が合着し、ひいてはブロッキン
グを引き起こす。さらに、本発明の有機複合被覆鋼板
は、アルカリ性洗浄液、好ましくはpHが9以上のアルカ
リ性水溶液、より好ましくはpHが9.5 〜10.0の範囲内の
アルカリ性水溶液による有機皮膜の脱膜が可能で、脱膜
洗浄後に通常のリン酸塩皮膜化成処理が容易に実施でき
ることが好ましい。
【0014】すなわち、本発明における有機皮膜として
は、アルカリ性洗浄液、たとえばメタケイ酸ナトリウ
ム、リン酸三ナトリウム、および炭酸ナトリウムから選
ばれる1種以上を含有する水溶液に可溶性で除去可能な
有機皮膜であることが好ましい。前記のような有機皮膜
を形成する樹脂の主成分としては、たとえば水溶性また
は水分散性のアクリル系樹脂が好ましく、さらにはポリ
アクリル酸系樹脂が最も好ましく、実用的である。
【0015】ポリエステル系樹脂では水への溶解性に劣
り、エポキシ系樹脂は鋼板との接着力が高いために、鋼
板からの除去が不完全となり、化成皮膜形成に悪影響を
及ぼす。前記アクリル系樹脂としては、アクリル酸、メ
タクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステ
ル、アクリルアミドから選ばれる1種以上の重合体、共
重合体が例示される。
【0016】すなわち、これらのアクリル系樹脂として
は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル
酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル
アミド、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、アクリル
酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル
酸−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合
体、メタクリル酸−アクリル酸エステル−メタクリル酸
エステル共重合体等、またはこれらの誘導体、またはこ
れらの混合物が例示される。
【0017】この場合の前記アクリル系樹脂の有機皮膜
中の含有量は80重量%以上であることが好ましい。前記
のモノマー成分であるアクリル酸エステル、メタクリル
酸エステルとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル等のア
クリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル等が例示され
る。
【0018】有機被膜を形成する樹脂として本発明で最
も好ましく用いられるポリアクリル酸系樹脂としては、
アクリル酸および/またはアクリル酸エステルを必須モ
ノマーとする樹脂であり、ポリアクリル酸、ポリアクリ
ル酸エステル、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、ア
クリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、ア
クリル酸−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル
共重合体、メタクリル酸−アクリル酸エステル−メタク
リル酸エステル共重合体等、またはこれらの誘導体、ま
たはこれらの混合物が例示される。
【0019】この場合のアクリル酸および/またはアク
リル酸エステルを必須モノマーとする樹脂の有機皮膜中
の含有量は60重量%以上であることが好ましい。さら
に、本発明においては、前記ポリアクリル酸系樹脂の中
でもアクリル酸エステルを必須モノマーとする樹脂を用
いることが好ましい。これは、アクリル酸エステルを必
須モノマーとする樹脂はアルカリ性洗浄液による洗浄時
に加水分解を受け該樹脂膜の脱膜が容易なためである。
【0020】この場合のアクリル酸エステルを必須モノ
マーとする樹脂の有機皮膜中の含有量は30重量%以上で
あることが好ましい。なお、前記アクリル系樹脂など有
機皮膜を形成する樹脂を水溶液または水に分散させたエ
マルジョンとして用いる場合は、界面活性剤、分散剤な
どを必要に応じて添加することができる。
【0021】また、有機皮膜を形成する樹脂の数平均分
子量は5000〜 20000であることが好ましい。これは、 2
0000超えであると有機皮膜の弾性率が1×109Pa に達せ
ず、5000未満の場合有機皮膜の弾性率が1×1010Paを超
える可能性があるためである。さらに、本発明において
は、表面潤滑性を付与するために有機皮膜中に適宜ワッ
クス類を添加することが可能である。
【0022】なおこの場合の有機皮膜中の樹脂の含有量
は90重量%以上であることが好ましい。樹脂液を鋼板に
塗布する方法は、スプレー法、浸漬法、ロールコータ
法、カーテンフローコータ法などいずれの方法も使用で
きる。本発明における弾性率とは、加えられた応力とそ
れによって起こる歪みの比である。そして、例えば、直
読式動的弾性率測定機レオバイブロンRHEO−3000にて、
周波数;110Hz 、測定温度;20〜100 ℃で動的変位ΔL
を測定した場合、弾性率の計算式は、弾性率E=(Lt
/S)×(ΔF/ΔL)(Lt;試料長、S;試料断面
積、ΔF;動的荷重、ΔL;動的変位、単位;Pa)とな
る。
【0023】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。 (実施例1)冷延鋼板(SPCD)をアルカリ脱脂し、5%
塩酸で酸洗したのち水洗し、以下のめっき条件でZn−ア
ルミナ系電気めっき鋼板を得た。
【0024】浴組成 塩化亜鉛 ; 200g/l 塩化カリウム; 350g/l アルミナゾル〔日産化学工業(株)社製アルミナゾル#
520 〕;20g/l 塩化コバルト;8g/l 塩化クロム ;9g/l pH 3.0、電流密度75A/dm2 めっき付着量 ;30g/m2(鋼板片面当たり) 次いで、得られたZn−アルミナ系電気めっき鋼板に以下
の組成の樹脂液を塗布、乾燥させて鋼板片面当たりの有
機樹脂の付着量が 0.02 〜12.0g/m2の有機複合被覆鋼
板を得た。
【0025】 樹脂液の組成 ポリアクリル酸(樹脂)/ポリメタクリル酸(樹脂) (;75wt%:25wt%混合物);20重量部 ポリエチレンワックス ;5重量部 水 ;75重量部 得られた有機複合被覆鋼板および比較例としてのZn−ア
ルミナ系電気めっき鋼板、冷延鋼板(SPCD)に対して、
以下に述べる性能試験を行った。その結果を表1に示
す。
【0026】〔性能試験方法〕 (1) 耐傷つき性評価方法:鋼板表面に官製はがきを敷
き、さらに鋼塊をのせて面圧力 400kg/m2を加えて10cm
間隔で官製はがきを10回往復させたのちの鋼板表面の傷
つき状態を目視により評価した。
【0027】 ○:まったく傷つきなし △:わずかに傷つきあり ×:傷つき多い (2) 耐食性評価方法:通常のリン酸亜鉛化成処理工程
(アルカリ性洗浄液による洗浄工程を含む)を施したの
ち、カチオン電着塗装〔日本ペイント(株)社製、U−
600 ;20μm 〕、中塗り〔関西ペイント(株)社製、K
PX−36;30μm 〕、上塗り〔関西ペイント(株)社
製、B531;30μm 〕を施した試料について、基地鋼
板に達するまでのクロスカットを入れ、以下の条件でサ
イクル腐食試験を行い、耐食性を評価した。
【0028】サイクル腐食試験条件: 35℃で5%NaCl溶液を4時間噴霧→60℃にて2時間
乾燥→50℃、95%RH(湿潤)雰囲気中に2時間放置→
へ 200サイクル後の腐食状況を下記の基準で評価した。 (3) 鮮映性評価方法:耐傷つき性試験を行った試料を上
記化成処理、塗装を施し、PGD計(Portable Distinc
tness of Gloss meter)で測定し、 0.1〜 2.0の数値を
用いて評価した。 2.0が最も鮮映性が優れる。
【0029】(4) アルカリ洗浄時の有機皮膜除去性の評
価方法:3%硫酸銅溶液に浸漬させると、有機皮膜が除
去されている個所にはCuが置換析出し、青色を呈する。
pHが9のメタケイ酸ナトリウム水溶液で洗浄後の有機複
合被覆鋼板を3%硫酸銅溶液に浸漬した後、表面の青色
呈色面積率を目視で判定した。
【0030】青色呈色面積率:90%以上…◎,70%以上
90%未満…○,70%未満…× (5) 加工時皮膜耐剥離性評価方法:デュポン衝撃試験を
行い(先端ポンチ径×おもり重量×おもりの落下高さ:
φ1/2×500g×30cm)、試験後、試料表面にセロテープ
を貼り付け−除去を行い、テープに付着した剥離皮膜量
を目視判定した。
【0031】剥離なし…○,剥離あり…×
【0032】
【表1】
【0033】(実施例2)実施例1におけるアルミナゾ
ルをコロイダルシリカ〔日産化学工業(株)社製スノー
テックス−O〕に代えた以外は実施例1と同様にしてZn
−シリカ系複合電気めっき鋼板を得た。次いで得られた
Zn−シリカ系電気めっき鋼板に以下の組成の樹脂液を塗
布、乾燥させて鋼板片面当たりの有機皮膜量1g/m2
有機複合めっき鋼板を得た。
【0034】樹脂液の組成 ポリアクリル酸系樹脂(ポリアクリル酸エステル、アク
リル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、アク
リル酸−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共
重合体、またはメタクリル酸−アクリル酸エステル−メ
タクリル酸エステル共重合体);20重量部 ポリエチレンワックス;5重量部 水 ;75重量部 得られた有機複合被覆鋼板に対して、実施例1と同様に
して性能試験を行った。その結果を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】従来の酸化物分散亜鉛系および純亜鉛系
電気めっきを施しためっき鋼板は、表面硬度が低く、耐
傷つき性に劣る部分が存在するのに比較して、本発明の
有機複合被覆鋼板では、塗装前処理工程のアルカリ性洗
浄液による洗浄で脱膜する有機皮膜を付与することで、
耐食性を維持しつつ、従来の製造工程での鋼板の取り扱
いによる鋼板表面の耐傷つき性が改善される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物分散亜鉛系電気めっきまたは純亜
    鉛系電気めっきを施しためっき鋼板の表面に、アルカリ
    性洗浄液で除去可能な有機皮膜を有し、かつ、該有機皮
    膜の25℃における弾性率が1×109 〜1×1010Paである
    ことを特徴とする耐食性および耐傷つき性に優れた有機
    複合被覆鋼板。
  2. 【請求項2】 前記有機皮膜の主成分がアクリル酸およ
    び/またはアクリル酸エステルを必須モノマーとする樹
    脂である請求項1記載の耐食性および耐傷つき性に優れ
    た有機複合被覆鋼板。
JP33660095A 1995-12-25 1995-12-25 耐食性および耐傷つき性に優れた有機複合被覆鋼板 Pending JPH09176890A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089057A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Kansai Paint Co Ltd アルミニウム合金用の塗料組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089057A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Kansai Paint Co Ltd アルミニウム合金用の塗料組成物

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