JPH09202992A

JPH09202992A - 優れた外観を有する電気めっき鋼板

Info

Publication number: JPH09202992A
Application number: JP8010198A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Urakawa; 隆之浦川; Toru Imokawa; 透妹川; Masaaki Yamashita; 正明山下
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】原板の表面欠陥に起因するムラの発生が無い、
優れた外観を有する亜鉛電気めっき鋼板を提供する。【解決手段】鋼板と、この鋼板上に形成された析出量
０．５ｍｇ／ｍ² 以上１０ｍｇ／ｍ² 未満のニッケル層
と、このニッケル層上に形成された電気亜鉛めっき層と
を備えた優れた外観を有する電気めっき鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ムラ等の表面欠
陥が無い電気亜鉛めっき鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気亜鉛めっき鋼板は、家電製品、自動
車、建材等の広範な用途で使用されているが、特に各種
クロメート処理電気亜鉛めっき鋼板は、近年家電用途の
需要が増大している。この用途では無塗装で使用される
ために表面外観に優れることが要求され、優れた表面外
観の第一の条件はムラ等の表面欠陥が無いことである。

【０００３】めっき鋼板のムラには、めっき装置の不具
合によって生ずるムラとめっき原板の表面欠陥に起因す
るムラがある。前者のムラは、めっき装置の不具合を直
すことにより改善される。後者のムラは、原板の表面欠
陥を改善すれば当然解消されるはずであるが、工業的に
は原板の表面欠陥を完全に取り除くことは困難である。

【０００４】外観を改善した亜鉛めっき鋼板に関する提
案として、特公昭46-38888号公報に示されているように
めっき浴にポリアクリルアミドやポリビニルアルコール
を添加することにより光沢度を向上させる方法、特開昭
61-244769 号公報に示されているようにめっき前処理後
に酸化処理を行ってギラつきが無い外観を得る方法、特
公平01-36559号公報に示されているように酸性亜鉛めっ
き浴に非イオン性のポリアクリルアミドを添加して高電
流密度でめっきを行う方法が示されている。しかし、こ
れらは原板の表面欠陥を取り除く方法ではない。このよ
うに、めっき原板の表面欠陥に起因するムラ等の表面欠
陥がない電気亜鉛めっき鋼板は未だ提案されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、原板
の表面欠陥に起因するムラの発生が無い、優れた外観を
有する亜鉛めっき鋼板を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、原板の表
面欠陥に起因するムラに関して検討を行い、これらのム
ラの原因が原板表面に濃化した極微量のシリカ、アルミ
ナ、チタニア等の酸化物であることを見出した。これら
の酸化物が濃化した部分に析出した亜鉛結晶は、濃化し
ていない部分に析出した亜鉛結晶に比べて微細化してお
り、外観差を生じてムラが観察されることが判明した。
これらの酸化物が濃化した部分で亜鉛結晶が微細化する
原因は明かでないが、これらの部分では酸化物生成によ
り電気抵抗が増加していることが予想され、これが亜鉛
イオンの還元反応、結晶核生成、結晶成長に影響を与え
ているものと考えられる。先にも述べたようにこれらの
酸化物の偏析を完全に防止できればこれらに起因するム
ラの発生を防止できるのだが、偏析量は極微量であり、
これを完全に防止するのは不可能である。

【０００７】そこで、本発明者らは、めっき原板にこれ
らの酸化物が微量偏析していてもめっきムラが発生しな
い電気亜鉛めっき鋼板に関して検討を進めた結果、めっ
きに先立って極微量のニッケルを析出させることによっ
てめっきムラが発生しなくなることを見出した。ムラが
発生しなくなる機構としては、ニッケルは亜鉛に比べて
極めて貴でありかつ鉄に対しても貴な金属であるために
析出しやすく、酸化物が存在する表面にも存在しない表
面にも容易に析出して均一なニッケル析出層が形成さ
れ、結果的に亜鉛が析出する時の表面が均一となってム
ラが発生しないと考えられる。更に、本発明者らは、こ
の微量ニッケルの析出によるムラ改善法を工業的に低コ
ストで適用するための検討を進めた結果、亜鉛めっきの
前処理として行われる酸洗液中にニッケルを添加するこ
とにより、現行の亜鉛めっき設備でそのまま製造でき、
製造コストをほとんど引き上げない改善法を発明した。

【０００８】すなわち本発明は、鋼板と、この鋼板上に
形成された析出量０．５ｍｇ／ｍ²以上１０ｍｇ／ｍ²
未満のニッケル層と、このニッケル層上に形成された電
気亜鉛めっき層とを備えた優れた外観を有する電気めっ
き鋼板である。

【０００９】この鋼板の製造方法の一例を挙げれば、め
っき前処理の酸洗液にニッケルの塩を添加し、めっき原
板表面にニッケルを０．５ｍｇ／ｍ² 以上、１０ｍｇ／
ｍ²未満析出させた後に通常の亜鉛めっきを施す。この
ようにして得られた鋼板は、シリカ、アルミナ、チタニ
ア等の偏析があってもムラを生じない。その結果、めっ
きの白色度の低下もなく、ムラが無く、かつ白色度の高
い理想的な外観を有する。

【００１０】なお、酸洗液へニッケルを添加する従来技
術は特公昭57-14758号公報に示されている。ただし、こ
の技術は、不溶性鉛電極を使用する電気亜鉛めっきにお
いて鉛陽極から溶出する微量鉛がめっきに共析し、加熱
処理した場合の耐食性・耐熱性が低下することを防止す
るのが目的であり、めっき外観に関する記述は全くな
く、本発明との関連性は無い。また、この従来技術では
酸洗液中で鋼板を陰極にして電解することが必須である
が、これは目的とする効果を得るためには１０ｍｇ／ｍ
² 以上、４０ｍｇ／ｍ² 以下のニッケル、錫を析出必要
があるためであると考えられる。これに対して本発明で
は必ずしも電解する必要はなく、むしろ、無電解で浸漬
処理することが望ましく、かつ、ニッケルの析出量も
０．５ｍｇ／ｍ² 以上、１０ｍｇ／ｍ² 未満と上記公報
のものより低い。従って、本発明の鋼板は、目的、構
成、効果がいずれも上記公報に記載された従来技術と全
く異なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の詳細を述べる。鋼板
上に形成されるニッケルの析出量は０．５ｍｇ／ｍ² 以
上、１０ｍｇ／ｍ² 未満にする必要がある。これは、
０．５ｍｇ／ｍ² 未満の析出量ではムラの発生防止効果
が不充分であり、一方、１０ｍｇ／ｍ² 以上の析出量で
は逆にニッケルの析出に起因すると思われる不均一な外
観を生じるためである。

【００１２】このようなニッケルの析出量を得るために
は、酸洗液中のニッケル濃度を制御する必要があるが、
ニッケルの析出量は酸濃度、処理時間、処理温度等の影
響を受けるために、これらの条件を考慮して酸洗液中の
ニッケル濃度を決定すればよい。一例を挙げれば、一般
的な酸洗条件（硫酸１００ｇ／ｌ、５秒浸漬処理、３０
℃）で０．５ｍｇ／ｍ² 以上、１０ｍｇ／ｍ² 未満のニ
ッケル析出量を得る酸洗液への硫酸ニッケル添加量は１
〜１００ｇ／ｌであった。ここで、ニッケルの効果はニ
ッケルイオン（II価）によるものであり、酸洗液中でニ
ッケルイオン（II価）となる化合物、例えば塩化ニッケ
ル等も硫酸ニッケルと同じ効果を有すると考えられる。

【００１３】酸洗液は硫酸液、塩酸液、あるいはこれら
の混合液でもかまわないが、電解酸洗の場合は硫酸液に
限定される。浸漬酸洗の場合には、塩酸液の方がニッケ
ルの析出速度は大きい。その酸濃度は特に制限されず、
一般に用いられる１５〜２００ｇ／ｌの濃度でニッケル
の添加効果が確認された。また、酸洗液中には鋼板から
溶解した鉄が徐々に増加していくが、ニッケルの添加効
果は２０ｇ／ｌの鉄濃度まで確認された。

【００１４】酸洗は浸漬、電解処理いずれも可能であ
る。しかし、ストリップの連続亜鉛めっきで行われる通
常の電解酸洗ではいわゆるグリッド通電といわれる通電
方式が適用されることが多いが、この方法では電極が交
互にアノード、カソードになるためにカソードとなった
電極上にニッケルが析出する。ニッケルの析出量が多く
なると電極より剥離してストリップ・ロール間に巻き込
まれて押し傷を作り、通電ロールでのスパークを誘発す
る。従って、グリッド通電ではカソードに析出したニッ
ケルが剥離する前に極性を変えてアノード通電で析出し
たニッケルを溶解してやる必要があり、短時間での極性
切り替が必要である。

【００１５】次に、電気亜鉛めっき層は従来と同様に形
成でき、その析出量は４ｇ／ｍ² 〜７０ｇ／ｍ² 程度で
ある。電気亜鉛めっき層を形成するための亜鉛めっき浴
は硫酸浴が望ましい。塩化物浴はめっき電圧が低い、高
電流密度電解が容易等の長所があるが、不溶性アノード
が使用出来ずアノード交換コストが高いという重大な問
題があり、鋼板の亜鉛めっき浴としては次第に使用され
なくなっている。しかしながら、当然塩化物浴でも本発
明のムラ解消効果は得られる。

【００１６】めっき電流密度は特に制約されず、一般に
鋼板の電気亜鉛めっきとして工業生産される３０〜１５
０Ａ／ｄｍ² の電流密度はもちろん、更に高い電流密
度、例えば２００Ａ／ｄｍ² でもムラ解消効果は得られ
る。

【００１７】適用可能なめっき浴ｐＨはアノードシステ
ムにより異なる。不溶性アノードを使用する場合はめっ
き浴ｐＨは０．８〜２．５が望ましい。ｐＨ０．８未満
ではめっき効率が低く不適である。ｐＨ２．５を越える
と亜鉛イオンの補給反応である金属亜鉛・酸化亜鉛等の
化学溶解速度が大きく低下するためにイオン補給が困難
となる。自溶性アノードを使用する場合はｐＨ３．０〜
５．０が望ましい。ｐＨ３．０未満では亜鉛アノードの
化学溶解反応速度が大きくめっき浴中の亜鉛イオン濃度
が増加するために望ましくない。ｐＨ５．０を越えると
水酸化亜鉛の沈澱が生成するために不適である。適用可
能なめっき温度は特に制限されず、一般に鋼板の電気亜
鉛めっきとして適用される４０〜６０℃で本発明の効果
は確認された。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。（実施例１）原板にシリカ、アルミナ、チタニア等の偏
析があり、通常の亜鉛めっきを行うと線状のムラを生じ
る冷延鋼板を用い、この鋼板を通常の方法で脱脂した後
に、表１に示すような酸洗条件、めっき浴組成、めっき
条件で２０ｇ／ｍ² の付着量となるようにめっきを行っ
た。得られためっきのムラ発生状況を目視で評価し、表
２に示した。

【００１９】表２の比較例Ａ〜Ｅはニッケル無添加の場
合であり、原板の酸化物偏析によるスジ状ムラが発生し
た。比較例Ｆ、Ｇはニッケル析出量が０．５ｍｇ／ｍ²
未満で本発明範囲よりも少ない場合であり、比較例Ａ〜
Ｅに比べてスジ状ムラは軽微であるが、その改善量は不
充分である。比較例Ｈ、Ｉはニッケル析出量が１０ｍｇ
／ｍ² 以上と本発明範囲よりも多い場合であり、原板の
酸化物偏析によるスジ状ムラは認められないものの、め
っき面全体に大きなムラを生じた。この原因は明らかで
はないがニッケルの析出量が多くなると、その析出状態
にムラを生じるためだと考えられる。

【００２０】一方、実施例Ａ〜Ｓでは、ニッケル析出量
が０．５ｍｇ／ｍ² 以上、１０ｍｇ／ｍ² 未満の範囲内
でムラの発生は無く、良好な外観を示した。なお、白色
度をＪＩＳＺ８７２２に規定されている方法（条件ｄ、
ハンター方式）で測定した明度指数Ｌ値で評価したが、
ニッケルの添加によるＬ値の低下は認められなかった。

【００２１】（実施例２）実施例１と同じ原板を用い、
実施例１と同様に表３に示すような酸洗条件、めっき浴
組成、めっき条件で２０ｇ／ｍ² の付着量となるように
めっきを行った。得られためっき表面のムラ発生状況を
目視で評価し、表３に示した。

【００２２】表３には、めっき液成分が異なる場合での
ニッケルの効果を示した。いずれの場合でも、ニッケル
を添加しない比較例に対して、ニッケルを添加した実施
例ではムラが発生しなかった。また、白色度の低下もな
かった。

【００２３】（実施例３）酸洗液に塩酸を用いた例とし
て、実施例１と同じ原板を用い、実施例１と同様に表４
に示すような酸洗条件、めっき浴組成・めっき条件で２
０ｇ／ｍ² の付着量となるようにめっきを行った。得ら
れためっき表面のムラ発生状況を目視で評価し、表４に
示した。

【００２４】表４には、めっき液成分が異なる場合での
ニッケルの効果を示した。いずれの場合でも、ニッケル
を添加しない比較例に対して、ニッケルを添加した実施
例ではムラが発生しなかった。また、白色度の低下もな
かった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板と、この鋼板上に形成された析出量
０．５ｍｇ／ｍ² 以上１０ｍｇ／ｍ² 未満のニッケル層
と、このニッケル層上に形成された電気亜鉛めっき層と
を備えた優れた外観を有する電気めっき鋼板。