JPH09195064A - 耐錆性と耐黒変性に優れた亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

耐錆性と耐黒変性に優れた亜鉛めっき鋼板

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JPH09195064A
JPH09195064A JP682196A JP682196A JPH09195064A JP H09195064 A JPH09195064 A JP H09195064A JP 682196 A JP682196 A JP 682196A JP 682196 A JP682196 A JP 682196A JP H09195064 A JPH09195064 A JP H09195064A
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JP
Japan
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acid
chromic acid
terms
chromic
resistance
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Withdrawn
Application number
JP682196A
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English (en)
Inventor
Teruaki Isaki
輝明 伊崎
Makoto Suenaga
真 末永
Seiji Yonemura
誠司 米村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐黒変性と耐食性に優れ、処理後外観も美麗
な電気亜鉛めっき鋼板を得る。 【解決手段】 0.5g/l以下のNi2+イオンを含有
した硫酸酸性電気亜鉛めっき液から得られた亜鉛めっき
鋼板を下地としてその上に、Cr3+/Cr6+の組成比が
3/7〜7/3の還元クロム酸を無水クロム酸換算で
7.5〜100g/lと、該還元クロム酸の無水クロム
酸換算に対して重量比で0.5〜3.0のリン酸化合物
と、該クロム酸の無水クロム酸換算に対して重量比で
0.5〜5.0のシリカ及び/又はケイ酸塩のコロイダ
ルシリカと、ホスホン酸又はホスホン酸塩化合物1.2
0g/lと、或いは更に、1g/l以下のNi2+イオン
と、及び/又は水溶性もしくは水分散性の有機高分子化
合物1.0〜30g/lを含有するクロメート液をCr
量換算で片面当たり7.5〜100mg/m2 塗布す
る。 【効果】 耐黒変性と耐食性に優れた、処理後外観美麗
な、電気亜鉛めっき鋼板が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロメート処理さ
れた電気亜鉛めっき鋼板が湿度の高い環境で、積み重ね
た状態で保管された場合に発生し易い黒変現象を抑制
し、また本来のクロメート処理の目的である耐錆性を更
に向上させた電気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は、鉄板に対する亜
鉛の持つ犠牲防食作用により、耐鉄錆性を向上させた最
も汎用性のあるめっき鋼板のひとつである。しかし、め
っき液中にPbイオン等の不純物が含有されると、亜鉛
の析出形態や腐食性に変化が生じ、黒く模様を発生する
ことがある。更にクロメート処理された鋼板ではその黒
変発生が助長されることがある。これは、亜鉛めっき層
の腐食に対して、クロメート皮膜を通して供給される酸
素が欠乏状態になり、非化学量論的なZnO(ZnO
1-X とCr2 3 との複合酸化物)が生成することによ
るとの報告もある。このような現象に対して、例えば、
特開昭60−77988号公報では、めっき液中に炭酸
ストロンチウムを添加し、液中Pbイオンを硫酸ストロ
ンチウムの沈殿と共に共沈させ、Pbイオンの影響を最
小限にする手法が取られている。また、特開昭61−1
10777号公報では、亜鉛めっき層上に特定量のNi
を表面に析出させた後、次いでクロメート処理を行う、
これにより、耐黒変性、耐食性が向上すると述べてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】現在、Pbイオン添加
法による黒変防止は広く使用されているが、その低減に
は限度があり、約0.5ppmが限界であろう。そこ
で、更にNiめっき層を施すことによって、黒変防止に
努めている。ところで、Znめっき層上に異種金属であ
るNiをめっきした場合、NiはZnよりも電気的に貴
であるため、Znめっき層の溶出を助長することが懸念
される。以上のように、黒変防止のための種々の対策は
取られているが、それぞれに問題点を抱えている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、より安定
して黒変を防止し、かつ耐食性を損なわない処理法の検
討を重ねてきた結果、Ni2+イオンを0.5g/l以下
含有した硫酸酸性亜鉛めっき液中で陰極電解により得ら
れる亜鉛めっき層表面に、Cr3+/Cr6+の組成比が3
/7〜7/3の還元クロム酸を無水クロム酸換算で7.
5〜100g/lと、上記還元クロム酸の無水クロム酸
換算に対して重量比で0.5〜3.0のリン酸化合物
と、上記還元クロム酸の無水クロム酸換算に対して重量
比で0.5〜5.0のシリカ及び/又はケイ酸塩のコロ
イダルシリカと、及びホスホン酸又はホスホン酸塩化合
物1.0〜20g/lと、或いは更に水溶性もしくは水
分散性の有機高分子化合物1.0〜30g/lとを含有
するクロメート処理液を塗布し、Cr量換算で片面当た
り7.5〜100mg/m2 のクロメート皮膜を形成す
ることにより、耐錆性および耐黒変性に優れた電気亜鉛
めっき鋼板が得られること、および該クロメート液中に
更に1g/l以下のNi2+イオンを添加することで、よ
り耐黒変性が向上することを知見した。
【0005】以下に、本発明の構成について述べる。め
っき液中に添加されるNi2+イオンの作用は、亜鉛めっ
き結晶の優先成長方位の制御にある。即ち、Ni2+イオ
ンの添加量に応じて、ある結晶方位の減少と、それに代
わって、別の方位の成長が確認されており、Ni2+イオ
ン0.5g/lを越えると、めっき表面外観が大きく変
化することが判っている。これにより、黒変が目立ちに
くくなる。Ni2+イオン添加によって、亜鉛めっき層の
耐黒変性は向上する。
【0006】一方、Ni2+イオン0.5g/lを越えた
めっき液から得られた亜鉛めっき層は、塩水噴霧による
耐食性試験において、赤錆が発生し易い、即ち、耐食性
が劣化することもわかっている。以上の知見から、めっ
き液中に添加し、耐黒変性を向上させながら、耐食性を
劣化させないNi2+イオン量としては、0.5g/l以
下が適当である。
【0007】つぎに、亜鉛めっき後に処理されるクロメ
ート皮膜について述べる。還元クロム酸は、無水クロム
酸の水溶液を還元剤と反応させてCr3+/Cr6+の組成
比が3/7〜7/3に調整したクロム酸水溶液を使用す
る。また、クロメート処理液中の還元クロム酸の濃度
は、無水クロム酸で7.5〜100g/lの範囲に規制
され、塗布する方法、条件によって使用濃度は決定され
る。Cr6+がCr3+に部分還元された還元クロム酸は次
の方法によって作成される。すなわち、高濃度の無水ク
ロム酸水溶液に無機アニオン(例えば、リン酸イオン
等)を加え、有機還元剤、無機還元剤を加えて、Cr6+
を還元反応によってCr3+にかえる。還元剤としては、
澱粉、糖類、アルコール等の有機化合物、あるいはヒド
ラジン、次亜リン酸等の無機化合物が使用される。
【0008】Cr3+/Cr6+の組成比が3/7未満で
は、可溶性のCr6+が形成されるクロメート皮膜中に多
く含まれるため、皮膜が着色されるとともに、塗装後腐
食環境に曝された場合の塗料密着性、いわゆる二次塗料
密着性及び塗装後耐食性が劣化する。一方、Cr3+/C
6+の組成比が7/3を超える場合には、クロメート処
理浴が経時によりゲル化し易く、耐食性が劣化する。し
たがって、還元クロム酸のCr3+/Cr6+の組成比は、
3/7〜7/3の範囲に規制され、好ましくは5/5〜
6/4の範囲である。
【0009】また、クロメート処理液中の還元クロム酸
の濃度が7.5g/l未満では、耐食性及び塗装性能を
満足するクロメート皮膜の形成が困難であり、またその
濃度が100g/lを超える場合には、クロメート処理
浴が経時によりゲル化する傾向が増大する。したがっ
て、還元クロム酸の濃度は、無水クロム酸換算で7.5
〜100g/lで、好ましくは10〜60g/lの範囲
である。
【0010】また、本発明のクロメート処理液には、ク
ロメート皮膜の白色度の向上を目的としたリン酸化合物
とクロメート処理液の均一塗布性と耐食性、塗装性能の
向上のためにシリカ及び/またはケイ酸塩のコロイダル
シリカが添加される。リン酸化合物としては、リン酸
(H3 PO4 )、ポリリン酸(H2 2 7 、H5 3
10、H6 4 13)、及びそのアンモニウム塩、Al
塩、Mg塩である。これらは単独又は2種以上複合して
使用してもよい。
【0011】リン酸化合物の添加量は、還元クロム酸の
無水クロム酸換算1に対して0.5〜3.0の範囲に規
制される。リン酸化合物の添加量が還元クロム酸に対し
て0.5未満では、白色系統のクロメート皮膜が生成さ
れにくく、またこの添加量が還元クロム酸に対して3.
0を超える場合には、クロメート皮膜が水に溶解し易く
なり、耐食性が劣化する。したがって、リン酸化合物の
添加量は、還元クロム酸に対して0.5〜3.0で好ま
しくは0.75〜2.0の範囲である。
【0012】また、シリカ及び/又はケイ酸塩のコロイ
ダルシリカは、還元クロム酸の無水クロム酸換算1に対
して0.5〜5.0の範囲で添加される。コロイダルシ
リカの添加量が還元クロム酸に対して0.5未満の場合
には、均一塗布性が劣化するために、本発明の目的とす
る外観性能及び耐食性、塗装性能の性能確保が困難であ
る。一方、コロイダルシリカの添加量が還元クロム酸に
対して5.0を超える場合には、クロメート皮膜の加工
密着性が劣化するとともに、外観が干渉色を呈し劣化す
る等の問題が生じる。したがって、コロイダルシリカの
添加量は還元クロム酸に対して0.5〜5.0で、好ま
しくは1.5〜3.5の範囲である。
【0013】本発明に用いられるコロイダルシリカは、
平均粒径1〜100mμの微粒子コロイドが主として用
いられるが、目的とする外観に対応して一次もしくは二
次の平均粒度が500〜3,000mμの比較的大きな
粒径のコロイダルシリカを複合添加して使用しても構わ
ない。また、本発明においては、目的とする耐食性に優
れた白色系統のクロメート皮膜を形成せしめるため、下
記に示すホスホン酸又はその塩化合物が1.0〜20g
/l添加される。ホスホン酸は、次式(I)〜(IV)
で示されるものである。
【0014】
【化1】
【0015】
【化2】
【0016】
【化3】
【0017】
【化4】
【0018】
【化5】
【0019】また、これらの水溶性塩から選ばれる1種
又は2種以上の化合物でもよい。上記の中より選定した
ホスホン酸又はその塩化合物を単独もしくは2種以上を
複合してクロメート浴に添加する。ホスホン酸の中で特
にヒドロキシアルキルジホスホン酸とアミノアルキルホ
スホン酸及びその塩化合物が、クロム酸溶液中に溶解し
やすく、工業的規模での溶液作成及び取り扱いが比較的
容易であり、実用上好ましい。
【0020】これらホスホン酸の添加量が1.0g/l
未満では、本発明の目的とするホスホン酸の作用効果、
すなわち被処理材表面のエッチング作用による表面清浄
化とそれに伴うクロメート皮膜の均一な形成及び皮膜中
への含有による防食効果が不十分なため、目的とする優
れた耐食性、塗装性能が得られない。また、ホスホン酸
の添加量が20g/lを超える場合には、その添加効果
が飽和すると共に、クロメート処理浴中においてCr6+
の還元を促進せしめて処理浴の安定性を劣化させるので
好ましくない。したがって、該ホスホン酸のクロメート
処理浴への添加量は1.0〜20g/l、好ましくは
1.5〜10g/lの範囲に規制される。
【0021】次に、塗装密着性、耐食性及び潤滑性を向
上させるものとして、水溶性もしくは水分散性の有機高
分子化合物が添加される。該有機高分子化合物として
は、カルボキシル基を有するアニオン系のポリアクリル
酸とその共重合化合物、マレイン酸共重合化合物、酢酸
ビニル共重合化合物が使用される。これら有機高分子化
合物は、主として単独で添加、使用されるが、2種以上
を複合添加しても構わない。この有機高分子化合物の添
加量は、1.0〜30g/lの範囲に規制される。この
添加量が1.0g/l未満では、塗装性能や耐食性の向
上効果が得られない。また、添加量が30g/lを越え
る場合には、クロメート処理浴の安定性が劣化するので
好ましくない。従って有機高分子化合物の添加量は1.
0〜30g/lの範囲、好ましくは2.5〜15g/l
の範囲に規制される。
【0022】更に、1g/l以下の濃度で添加されるN
2+イオンの効果であるが、めっき液中添加と同様、耐
黒変性の向上に効果があることが、本発明者らの実験で
わかった。その作用機構は明確ではないが、例えば、N
2+イオンが、亜鉛めっき層上に生成する腐食生成物の
組成や構造に何らかの影響を与えていることが考えられ
る。本発明者らの実験では、添加するNi2+イオン濃度
は、1g/l以下がよく、これよりも多くなると、効果
が飽和するだけでなく、過剰な場合は、逆に耐食性を劣
化させる傾向が認められた。
【0023】
【実施例】本発明の作用効果を明確にするため、実施例
および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明により
構成された製造条件とその性能評価結果を表1に、ま
た、比較例の製造条件および特性評価結果を表2に示
す。また、性能評価は、以下の方法に準拠して行った。 耐食性の評価 塩水噴霧試験(JIS Z2371)300時間後の白
錆発生率を測定し、下記基準に沿って判定。 ◎:白錆発生なし 〇:白錆発生率≦5% △:5%<白錆発生率≦20% ×:20%<白錆発生率
【0024】耐黒変性の評価 平板状態で、70℃,湿度95%の環境に72時間晒し
た後、表面の明度(L値)変化を測定し、下記基準に沿
って判定。 ◎:L値変化≦0.5 L値は、スガ試験機(株)製 カラーコン 〇:0.5<L値変化≦2.0 ピューターで測定(型式SM−3) △:2.0<L値変化≦3.5 ×:3.5<L値変化 これらの結果から、本発明により、従来と異なる手法
で、耐黒変性と耐食性の両特性を備えた電気亜鉛めっき
鋼板が得られることがわかる。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明は、耐食性と耐黒変性の両特性を
兼備した電気亜鉛めっき鋼板の製造に繋がる技術であ
る。 特許出願人 新日本製鐡株式会社代理人 弁理士
椎 名 彊
───────────────────────────────────────────────────── 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 11/38 305 C25D 11/38 305

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni2+イオンを0.5g/l以下含有し
    た硫酸酸性亜鉛めっき液中で陰極電解により得られる亜
    鉛めっき層表面に、Cr3+/Cr6+の組成比が3/7〜
    7/3の還元クロム酸を無水クロム酸換算で7.5〜1
    00g/lと、前記還元クロム酸の無水クロム酸換算に
    対して重量比で0.5〜3.0のリン酸化合物と、前記
    還元クロム酸の無水クロム酸換算に対して重量比で0.
    5〜5.0のシリカ及び/又はケイ酸塩のコロイダルシ
    リカと、及びホスホン酸又はホスホン酸塩化合物1.0
    〜20g/lとを含有するクロメート処理液を塗布し、
    Cr量換算で片面当たり7.5〜100mg/m2 のク
    ロメート皮膜を形成したことを特徴とする耐錆性および
    耐黒変性に優れた電気亜鉛めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 Ni2+イオンを0.5g/l以下含有し
    た硫酸酸性亜鉛めっき液中で陰極電解により得られる亜
    鉛めっき層表面に、Cr3+/Cr6+の組成比が3/7〜
    7/3の還元クロム酸を無水クロム酸換算で7.5〜1
    00g/lと、前記還元クロム酸の無水クロム酸換算に
    対して重量比で0.5〜3.0のリン酸化合物と、前記
    還元クロム酸の無水クロム酸換算に対して重量比で0.
    5〜5.0のシリカ及び/又はケイ酸塩のコロイダルシ
    リカと、及びホスホン酸又はホスホン酸塩化合物1.0
    〜20g/lと、更に1g/l以下のNi2+イオンと水
    溶性もしくは水分散性の有機高分子化合物1.0〜30
    g/lの1種または2種を含有するクロメート処理液を
    塗布し、Cr量換算で片面当たり7.5〜100mg/
    2 のクロメート皮膜を形成したことを特徴とする耐錆
    性および耐黒変性に優れた電気亜鉛めっき鋼板。
JP682196A 1996-01-18 1996-01-18 耐錆性と耐黒変性に優れた亜鉛めっき鋼板 Withdrawn JPH09195064A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040031302A (ko) * 2002-10-04 2004-04-13 주식회사 포스코 흑변방지 및 내식성이 우수한 용융아연도금강판 제조용크롬처리 용액 및 그 용융아연도금강판 제조방법
JP2005290465A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Nippon Steel Corp 耐食性、耐指紋性、溶接性に優れた白色クロメート処理方法及び白色クロメート処理鋼板
JP2021011612A (ja) * 2019-07-08 2021-02-04 日本製鉄株式会社 化成処理鋼板

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