JPH09310192A - 高電流密度有機スルホン酸亜鉛電気亜鉛めっき方法及び組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性亜鉛酸性電気亜鉛めっきコーティング浴
から得られる亜鉛コーティングにおける高電流密度縁端
堆積樹枝状結晶の形成及び縁端焼けを低減し且つ該亜鉛
コーティングの高電流密度ざらつき、粒度及び配向を制
御するための組成物及び方法を提供すること。 【解決手段】 本発明においては、浴中に約５ｇ／リッ
トルより多くの水溶性有機スルホン酸亜鉛を含有させ
る。さらに、浴のｐＨが約１．５〜約２．５である場合
には、２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシ
ドを基とするランダム又はブロックポリオキシアルキレ
ングリコールホモポリマー又はコポリマーをも浴中に含
有させる。

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、高電流密度亜鉛
電気めっき浴組成物、並びに前記浴から得られる亜鉛コ
ーティングにおける高電流密度縁端堆積（高電流密度に
おいて縁端に堆積する）樹枝状結晶（dendrite）の形成
及び縁端焼けを低減し且つ該亜鉛コーティングの高電流
密度ざらつき、粒度及び結晶学的配向を制御するために
前記組成物を使用する方法に関する。自動車、電気及び
電線産業はこれらのコーティングを使用する。

【０００２】

【従来の技術】鋼のような鉄金属に電解塗布された亜鉛
耐腐食性コーティングは、自動車産業のような耐腐食性
を必要とする産業において広く用途を見出す。

【０００３】亜鉛は、保護される基材に対してアノード
性であるので、保護されるべき区域に多少の亜鉛が残存
する限り鉄金属に犠牲的保護を提供する。付着層に小さ
いピンホール又は不連続性が存在するのは、殆ど重大な
ことではない。亜鉛は、自動車及び管状鋼産業において
用いられる連続鋼基材の電気亜鉛めっきコーティングの
ような殆どの工業的プロセスにおいて、絶えずめっきさ
れている。酸塩化物及び硫酸塩浴はシアン化物コーティ
ング浴よりも高いめっき速度が可能なので広く用いられ
ている。

【０００４】これらはまた、ＥＰＡ規制法が排水中のシ
アン化物の低減又は除去を要求しているという理由から
も、シアン化物浴に取って代わってきている。塩化物浴
には、アンモニウムイオンとキレート化剤とを含有する
中性塩化物浴、及びこの中性浴に用いられるアンモニウ
ムイオンがカリウムイオンに置き換えられた約３．０〜
約５．５のｐＨを有する酸性塩化物浴が包含される。実
際は、酸性浴が中性浴に大いに取って代わってきてい
る。

【０００５】鉄金属上の亜鉛付着層についてのＡＳＴＭ
仕様は、期待される恩恵の厳格さに応じて約５〜約２５
μｍの厚さを要求している（ＡＳＴＭ規格Ｂ−６３３−
７８、鉄及び鋼上の亜鉛の電着コーティングについての
仕様）。

【０００６】亜鉛は、平衡条件下においては水素が優先
的に付着するので、高水素過電圧によって水性溶液から
付着される。

【０００７】自動車産業において用いられる典型的な連
続的めっき槽は、亜鉛又は亜鉛−鉄合金のような亜鉛合
金をめっきするためには大体約５００００〜約３０００
００ガロンを収納する。これらのめっき槽は、大体約２
００〜約８５０フィート／分のスピードで直径約８フィ
ートの鋼ロールに適応し、コーティング重量は約２０〜
約８０ｇ／ｍ² の範囲、コーティング厚さは約６〜約１
０μｍの範囲である。溶液流量は約０．５〜約５ｍ／秒
である。約５０〜約２５０Ａ／ｄｍ² ｛約５００〜約２
５００ＡＳＦ（Ａ／平方フィート）｝の電流密度が用い
られるが、これはめっきされた鋼の縁端に亜鉛が過剰に
堆積する一因にもなる。溶液の導電性を調節し、アノー
ドとカソードとの間隔を狭め、高い溶液流量をもたらす
ことによって、このような高電流密度（ＨＣＤ）めっき
についての酌量がなされる。

【０００８】適度の接触をもたらし且つコーティング溶
液がロールに達するのを防止するために、鋼は導電性ロ
ール上で引っ張られる。亜鉛アノードはコーティングロ
ールに隣接した浴中に浸漬される。亜鉛−鉄合金めっき
操作の場合には、システムに別々の複数の鉄アノードが
加えられる。

【０００９】管状鋼産業において電線管用の亜鉛めっき
された鋼管を製造するために用いられるめっき槽は、約
１００ガロン〜約５０，００００ガロンの範囲であり、
約１０〜約７５Ａ／ｄｍ² の電流密度を用いる。基材を
約０．１〜１ｍ／秒の速度で浴に通す結果として溶液の
撹拌が起こり、この速度は自動車産業において用いられ
る速度よりも小さい。付着層厚さは約０．２〜約２０μ
ｍの範囲である。

【００１０】電線めっきは、溶液を穏やかに撹拌しなが
ら約１０〜約１００Ａ／ｄｍ² において実質的に同じ方
法で行なわれ、この場合には、電線は、ラインの一方の
端部においてスプール巻きされずに、清浄化され、めっ
きされ、もう一方の端部においてスプール巻きされる。
約１０〜１００μｍの範囲の様々な臨界的な付着層厚さ
を得るためには、ラインスピードを変える。

【００１１】塩化亜鉛電解めっき浴は通常システム中に
可溶性アノードを用いる。硫酸亜鉛電解質溶液は一般的
に約１．２〜約３のｐＨ及び大体約３５℃〜約８０℃の
高温において操作する。低いｐＨは一般的に不溶性アノ
ードを使用することを必要とする。しかしながら、ある
種の硫酸亜鉛溶液は亜鉛アノードを使用することができ
る。

【００１２】しかしながら、高電流密度においては過度
の亜鉛の堆積が起こることがある。比較的狭い鋼ストリ
ップをコーティングする場合には、システム中に過剰の
アノードを存在させることがある。次のコーティングさ
れるべきストリップの方が寸法が大きくなることがある
ので、この過剰のアノードを取り除くことはできない。
ラインのメカニックは、アノードを取り除いたり加えた
りするのが厄介すぎて、様々な寸法の基材がめっきされ
るように適応させることができない。

【００１３】別の主な懸念は、ＨＣＤ法がコーティング
操作の際に鋼ストリップの縁端において樹枝状結晶の形
のざらつきを作り出すということである。この樹枝状結
晶付着物はめっき又はすすぎの際に壊れる。電気亜鉛め
っきされた鋼がローラー上を通される時に、これらのゆ
るんだ樹枝状結晶がコーティングされた基材を横切って
埋め込まれ、次いで亜鉛ピックアップと称される欠陥と
して出てくる。また、コーティングされた鋼ストリップ
の縁端厚さも不均一であり、ＨＣＤ処理のために焼け
る。さらに、ＨＣＤ法は鋼ストリップの幅を横切るざら
つきを引き起こすことがあり、亜鉛コーティングの粒度
及び結晶学的配向を変化させることがある。それでも、
ＨＣＤ法は、生産速度が電流密度に直接関係がある、即
ち電流密度が高ければ高いほどより速いコーティングラ
イン速度を得ることができるので、産業上望ましい。

【００１４】コーティングされた鋼ストリップの表面ざ
らつきは「Ｒａ」単位で表わされ、他方ざらつきの度合
いは「ＰＰＩ」単位即ち１インチ当たりのピーク数で表
わされる。これらのパラメーターは、表面ざらつきが塗
料付着を増進させ、適切なＰＰＩ値が油の保持（これ
は、自動車の部品の製造又はその他の続いてプレス成形
される部品の製造において用いられる亜鉛コーティング
された鋼の成形操作の際に重要である）を増進させると
いう点で重要である。経験則では、これらのＲａ及びＰ
ＰＩ値は基材のものに近いべきである。ある場合には亜
鉛コーティングが基材よりも平滑ではなくてむしろ基材
よりもざらざらしている方がよく、そして時には基材よ
りも平滑である（即ち、基材よりもざらつきの度合いが
僅かに小さい）方がいい。従って、Ｒａ値は一般的に４
０マイクロインチを越えるべきではなく、ＰＰＩ値は大
体約１５０〜約２２５であるべきである。

【００１５】これらの利点のいくつかを得るために組成
物が用いられており、この組成物は６００の分子量を有
するエチレンオキシドポリマーと、同等部の樹枝状結晶
防止剤（これはナフタリンとホルムアルデヒドとのスル
ホン化縮合生成物から成る）との組み合わせに基づくも
のである。しかしながら、この組成物をこれらの割合で
用いた場合、亜鉛コーティングは亜鉛コーティングを塗
布される鋼基材の表面ざらつき（Ｒａ）及びざらつきの
度合い（ＰＰＩ）を実質的に模写することがわかった。
基材よりも平滑な表面を有する亜鉛コーティングを得る
ことはできなかった。

【００１６】さらに、電着された亜鉛の様々な結晶学的
配向［（００２）、（１１０）、（１０２）、（１０
０）、（１０１）及び（１０３）］が得られるが、ある
組成物については（１０１）配向が好ましく、別の場合
には（００２）配向が好ましいということがわかってい
る。

【００１７】前記のように、電流密度を大きくするにつ
れて生産速度を増大させることができ、そして、現在当
業界で用いられている電流密度は約１０００ＡＳＦ（１
１０Ａ／ｄｍ² ）であるが、より高い生産速度を得るた
めには大体約１５００〜約３０００ＡＳＦの電流密度が
求められている。これらのより高電流密度での操作は、
容認できない縁端焼け、樹枝状結晶の形成及び破壊、粒
度、（１０１）又は（００２）配向の取得又は維持につ
いての問題、並びに容認できないＲａ及びＰＰＩ値をも
たらしていた。

【００１８】さらに、約１０００ＡＳＦにおいて用いら
れるめっき浴への添加剤の多くは、前記の難点に適切に
対処しない。

【００１９】Broadwell の米国特許第９０５８３７号明
細書には、亜鉛の電着及び亜鉛に対する光沢付与作用を
有するアルミニウム若しくはカドミウム又は同様の金属
を含有する合金の電着が記載されている。この方法は、
ナフタリンジスルホン酸亜鉛と組み合わされた硫酸亜鉛
の溶液を使用する。合金は、硫酸アルミニウムのような
合金用金属の塩を電気めっき浴に添加することによって
電着される。

【００２０】Flettの米国特許第２１９５４０９号明細
書には、硫酸亜鉛及び硫酸アンモニウムを含有する亜鉛
めっき浴中にアルキル芳香族スルホン酸亜鉛を用いるこ
とが記載されている。

【００２１】Creutzの米国特許第４２０７１５０号明細
書には、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、フルオロ硼酸亜鉛又は酢
酸亜鉛を基とし且つレベリング量のメタンスルホン酸
（時に「ＭＳＡ」と称される）亜鉛を０．００５〜５．
０ｇ／リットルの量で含有する非シアン化物亜鉛電気め
っき浴が記載されている。コーティング浴は、２．０〜
７．５のｐＨ範囲において操作され、１００〜１０００
０００の分子量を有するポリエーテルから成るいわゆる
二次又は補助光沢剤をもまた含有する。めっき操作は、
６０°Ｆ〜１４０°Ｆで、５ＡＳＦ〜２００ＡＳＦの範
囲の電流密度及び２．０〜７．５のｐＨ範囲において実
施される。

【００２２】Wilsonの米国特許第５０３９５７６号明細
書には、導電性基材上に錫−ビスマス合金を電着させる
ためにアルキルスルホン酸若しくはポリスルホン酸又は
塩を錫及びビスマスイオンと組合せて用いることが記載
されている。

【００２３】米国特許第７７４０４９号明細書には、メ
タンのスルホン酸又はオキシスルホン酸誘導体及びその
ヒドロキシ置換誘導体を含有する浴から鉛板上に鉛過酸
化物を電着させる方法が記載されている。これらには、
メタンスルホン酸、メチレンジスルホン酸、オキシメチ
レンジスルホン酸等が包含される。

【００２４】米国特許第２３１３３７１号及び英国特許
第５５５９２９号の両明細書には、芳香族スルホン類並
びにベンゼン、フェノール及びクレゾールのモノ及びポ
リスルホン酸を含有する錫及び錫−鉛めっき浴が記載さ
れている。

【００２５】米国特許第４１３２６１０号明細書には、
ヒドロキシアルキルスルホン酸を含有する錫−鉛合金め
っき浴が開示されている。

【００２６】Dereshらの米国特許第４８４９０５９号明
細書には、遊離アルカンスルホン酸光沢剤及びその他の
化合物を含有する錫、鉛又は錫−鉛合金電気めっき浴が
記載されている。

【００２７】Pilavov のロシア特許第１６０６５３９号
明細書には、鋼を電気亜鉛めっきするための、モノエタ
ノールアミン中で調製されたホルムアルデヒドと１，５
−又は１，８−アミノナフチルアレンスルホン酸との縮
合コポリマーを含有する弱酸性浴が記載されている。亜
鉛めっきされた鋼は、慣用の浴から得られたものと比較
して延性の増大が小さい。

【００２８】Watanabeらの米国特許第４８７７４９７号
明細書には、塩化亜鉛、塩化アンモニウム又は塩化カリ
ウム及び飽和カルボン酸ナトリウム又はカリウム塩を含
有する酸性電気亜鉛めっき用水溶液が記載されている。
この組成物はアノードスラッジの生成を防止する。

【００２９】Strom らの米国特許第４５１５６６３号明
細書には、亜鉛及び亜鉛合金を付着させるための、比較
的低濃度の硼酸と少なくとも３個のヒドロキシル基及び
少なくとも４個の炭素原子を有するポリヒドロキシ添加
剤とを含有する酸性電気めっき水溶液が開示されてい
る。

【００３０】Paneccasioの米国特許第４５１２８５６号
明細書には、新規の粒子精製剤（微粒化剤）としてエト
キシル化／プロポキシル化多価アルコールを用いる亜鉛
めっき用溶液及び方法が開示されている。

【００３１】Kohlの米国特許第４３７９７３８号明細書
には、無水フタル酸誘導化合物及びその類似化合物を基
とする樹枝状結晶防止剤をポリエトキシアルキルフェノ
ールと組み合わせて含有する、浴から亜鉛を電気めっき
するための組成物が開示されている。

【００３２】Arcilesiの米国特許第４１３７１３３号明
細書には、共同添加剤としての少なくとも１種の浴可溶
性置換又は非置換ポリエーテルと芳香族又は複素芳香族
基を有する少なくとも１種の脂肪族不飽和酸と少なくと
も１種の芳香族又はＮ−複素芳香族アルデヒドとを含有
する酸性亜鉛電気めっき用組成物及び方法が開示されて
いる。

【００３３】Hildering らの米国特許第３９６０６７７
号明細書には、カルボキシを末端とするアニオン系湿潤
剤と、フラン、チオフェン及びチアゾールを基とする複
素環式光沢剤化合物とを含有する酸性亜鉛電気めっき浴
が記載されている。

【００３４】Dubrowらの米国特許第３９５７５９５号明
細書には、均一電着性を改善するためのポリ第四級アン
モニウム塩及びモノマー状第四級塩を含有する亜鉛電気
めっき浴が記載されている。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、関
連技術の制限及び欠点によるこれらの問題点及びその他
の問題点の１つ以上を実質的にうまく回避する方法及び
組成物に関する。

【００３６】これらの利点及びその他の利点は、報告さ
れた従来の方法及び組成物の制限及び欠点の１つ以上を
実質的にうまく回避する方法及び組成物の規定である本
発明に従って、得られる。

【００３７】本発明の追加的な特徴及び利点は、以下の
説明に記載され、一部はその記載から明らかであり、本
発明の実施によって知ることもできるだろう。本発明の
目的及びその他の利点は、この方法及び組成物、特に発
明の詳細な説明及び特許請求の範囲に示された方法及び
組成物によって実現され、得られるだろう。

【００３８】

【課題を解決するための手段】発明の概要 これらの利点及びその他の利点を得るために、そして具
体的に及び広く記載された本発明の目的に従えば、本発
明は、高電流密度縁端堆積樹枝状結晶の形成及び縁端焼
けを低減し、高電流密度ざらつきを制御し、当業界にお
いて従来もたらされていたものと同様の粒度及び配向、
特に硫酸亜鉛浴がもたらす（００２）配向を維持するた
めの高電流密度電気亜鉛めっき方法及び組成物から成
る。本発明は、水性有機スルホン酸亜鉛電気亜鉛めっき
コーティング浴から得られる亜鉛コーティングによって
前記のことを達成する。本明細書においては、この浴を
そのまま水性有機スルホン酸亜鉛電気亜鉛めっきコーテ
ィング浴と言うこともあるが、特に記載がない限り、本
発明について単に浴又はコーティング浴と言った場合も
この浴を指すものとする。

【００３９】この電気亜鉛めっき方法は、金属基材、特
に鋼基材をコーティングするためのこれまでに報告され
た条件下及び態様で、電気亜鉛めっきコーティング浴中
に浸漬した亜鉛又は不溶性アノードからの電流を浴中の
金属カソードに該カソード上に亜鉛コーティングが付着
するのに充分な時間通すことによって実施される。

【００４０】浴が約５ｇ／リットルより多くの水溶性有
機スルホン酸亜鉛を含有する場合、浴中の亜鉛又は不溶
性アノードからの高密度電流を浴中の金属カソードに充
分な時間通すことによって、カソード上に亜鉛コーティ
ングが付着する。好ましい実施態様においては、浴中の
亜鉛塩の実質的に全部を有機スルホン酸亜鉛とする。本
発明の重要な局面の一つは、有機スルホン酸亜鉛コーテ
ィング浴が、約２．５より大きく約５までの浴ｐＨを用
いる自動車用途について、縁端ざらつきを取り除き又は
最小限にするための添加剤を必要としないという発見か
ら成る。ｐＨを約２．５又は約２．５より下、例えば硫
酸亜鉛溶液を用いるその他の電気亜鉛めっき方法におい
て用いられる約１．５のｐＨ値に下げると、後に記載す
るように浴中に添加剤が必要になる。この態様での処置
は、樹枝状結晶の形成及び縁端焼けを実質的に最小限に
し又は取り除き、高電流密度ざらつき、粒度及び結晶学
的配向を制御する。いずれの場合にも、浴中に光沢剤を
添加すると光沢のある亜鉛コーティングが得られる。

【００４１】従って、本発明は一般的に、以下の（Ａ）
〜（Ｃ）のことを含む： （Ａ）有機スルホン酸亜鉛溶液は、自動車、電線、又は
管状鋼めっき用途（特にＨＣＤ条件におけるもの）にお
ける許容できる電気亜鉛めっきコーティングを製造する
ために、約２．５より大きいｐＨにおいて添加剤を必要
とせずに有機スルホン酸亜鉛のみを含有し、時に「ブラ
ンク」溶液と称される。メタンスルホン酸亜鉛のような
有機スルホン酸亜鉛の使用は、硫酸亜鉛と比較して、よ
り高い電流密度めっきを可能にしながらさらに、前記の
ように、許容できる付着層をもたらす； （Ｂ）有機スルホン酸亜鉛電気亜鉛めっき浴は、約１．
５〜約２．５のｐＨレベルにおいては、硫酸亜鉛を用い
る自動車会社によって従来用いられているもののような
添加剤を含有する。添加剤なしでも全体の縁端ざらつき
は硫酸亜鉛溶液と比較して低減するが、しかし有機スル
ホン酸亜鉛はこの問題を取り除くことはしない。有機ス
ルホン酸亜鉛中に後記する添加剤を添加すると、縁端ざ
らつきが、特にＨＣＤ法において、実質的に最小限にな
り又は取り除かれる； （Ｃ）前記の方法はいずれも光沢のある電気めっきコー
ティングを付着させるために随意として光沢剤を用い
る。光沢剤には、ｏ−クロルベンズアルデヒド、ベンジ
リデンアセトン及びニコチン酸が包含される。

【００４２】この新規の有機スルホン酸亜鉛溶液、特に
メタンスルホン酸亜鉛溶液は、電気亜鉛めっき方法にお
いて用いられる硫酸亜鉛溶液から従来もたらされている
粒度及び結晶学的配向を維持する。

【００４３】電線及び管状鋼めっき産業において従来用
いられている硫酸亜鉛電解質と比較したメタンスルホン
酸亜鉛電解質のような有機スルホン酸亜鉛電解質につい
ての主な理由は、付着層の品質を犠牲にすることなく、
電流密度を増大させる、言い換えれば生産速度及びコー
ティングの経済性を増大させるということである。

【００４４】浴添加剤は、２〜約４個の炭素原子を有す
るアルキレンオキシド類のような低級アルキレンオキシ
ドを基とするグリコール化合物から成ることができ、こ
れは、それらのポリマーばかりではなく、エチレン及び
プロピレンオキシド及び（又は）ブチレンオキシドのコ
ポリマーのようなコポリマーもまた包含する。コポリマ
ーはランダム又はブロックコポリマーであることがで
き、ブロックコポリマーの繰返し単位はヘテリック（he
teric)若しくはブロック、又は当技術分野において周知
のこれらの繰返し単位の組み合わせである。

【００４５】一つの実施態様において、ポリオキシアル
キレングリコールは、操作温度において実質的に水溶性
であるのが好ましく、アルキレン単位が２〜約４個の炭
素原子を有するポリオキシアルキレングリコールエーテ
ルの全ブロック、ブロック−ヘテリック、ヘテリック−
ブロック又はヘテリック−ヘテリックのブロックコポリ
マーであることができ、疎水性ブロック及び親水性ブロ
ック（それぞれのブロックは少なくともオキシエチレン
基若しくはオキシプロピレン基又はこれらの基の混合物
を基とする）を含有する界面活性剤から成ることができ
る。また、コポリマーとホモポリマーとの混合物（特に
二成分、三成分又は四成分混合物）を用いることもでき
る。

【００４６】利用できる様々なポリエーテル−ポリオー
ルブロックコポリマーの中で好ましい物質はポリオキシ
アルキレングリコールエーテルから成り、これは、界面
活性剤の場合には疎水性ブロック及び親水性ブロックを
含有し、それぞれのブロックは少なくともオキシエチレ
ン基若しくはオキシプロピレン基又はこれらの基の混合
物を基とするのが好ましい。

【００４７】一つの場合におけるランダム又はブロック
ポリオキシアルキレングリコールホモポリマー又はコポ
リマーは、３〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオ
キシドを基とし、約３００〜約１１００の平均分子量を
有する。これに関しての特に好適なアルキレンオキシド
は、プロピレンオキシドから成り、約４２５の平均分子
量を有するプロピレンオキシドホモポリマーを含むポリ
オキシアルキレングリコールを包含する。

【００４８】用いられるその他のランダム又はブロック
ポリオキシアルキレングリコールホモポリマー又はコポ
リマーは、約２０００〜約９５００の平均分子量を有す
るものであり、エチレンオキシドを基とするホモポリマ
ー又はコポリマー、特に約８０００の平均分子量を有す
るエチレンオキシドホモポリマーを包含する。

【００４９】本発明に従って用いられる別の類のブロッ
ク又はランダムポリオキシアルキレングリコールホモポ
リマー又はコポリマーは、約５７０〜約６３０の平均分
子量を有するものであり、エチレンオキシドを基とする
ランダム又はブロックポリオキシアルキレングリコール
ホモポリマー又はコポリマー、特に約６００の平均分子
量を有するものを包含する。

【００５０】本発明の浴はまた、水溶性硼素酸化物化合
物、リグニン化合物及び樹枝状結晶防止剤としてのナフ
タリンとホルムアルデヒドとのスルホン化縮合生成物を
も含有することができる。また、前記のものの混合物
（全てのものの混合物、又は二成分、三成分若しくは四
成分混合物に拘らず）を用いることもできる。

【００５１】

【発明の実施の形態】詳しい説明 前記のように、有機スルホン酸亜鉛は水溶性化合物から
成るのが好ましく、水溶性化合物とは、ほぼ室温（約２
０℃）又はそれ以下（約１０℃〜約２０℃）の温度にお
いて、好ましくはこれらの温度から浴の操作温度又はそ
れより僅かに低い温度までにおいて、水中で可溶性の化
合物を意味し、次式（Ａ）： Ｚｎ［（Ｒ）（ＳＯ₃ ）_x ］_y （Ａ） を有する。ここで、ｘは１〜約３の値を有し、ｙは１〜
２の値を有し、ｘが１より大きい場合にはｙは１である
ことができ、Ｒは１〜約１５個の炭素原子、特に１〜約
７個の炭素原子を有するアルキル基（それらの直鎖状及
び分枝鎖状異性体を包含する）、例えばメチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、イ
ソブチル、ペンチル、イソペンチル等を含む有機基であ
る。ヒドロキシ置換アルキル基もまた、本明細書におい
て規定されるアルキル基として包含される。これに関し
ての特定的な亜鉛塩は、メタンスルホン酸亜鉛、エタン
スルホン酸亜鉛、プロパンスルホン酸亜鉛、イソプロパ
ンスルホン酸亜鉛、ブタンスルホン酸亜鉛、イソブタン
スルホン酸亜鉛、ｔ−ブタンスルホン酸亜鉛、ペンタン
スルホン酸亜鉛、イソペンタンスルホン酸亜鉛等、並び
にそれらのヒドロキシ置換化合物を含む。Ｒはまた、４
〜約１６個の炭素原子、特に約６〜約１４個の炭素原子
を有する環状脂肪族、不飽和環状脂肪族及び芳香族基の
ような環状炭化水素及び複素環式炭化水素置換基をも包
含し、これらには、シクロブチル、シクロブテニル、シ
クロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロヘキサジエニ
ル、シクロオクチル、シクロオクタジエニル、フラニ
ル、フルフリル、ピラニル、ナフテニル、ナフチル、ア
ントリル、フェナントリル及びこれらの様々なアルキル
置換化合物（ここで、アルキルは本明細書に規定され
る）（ベンジル、トリル及びキシリルが包含される）、
並びにそれらのヒドロキシ置換化合物が包含される。こ
れに関しての特定的な化合物には、シクロヘキシルスル
ホン酸亜鉛、フェニルスルホン酸亜鉛、ベンジルスルホ
ン酸亜鉛、並びに次のナフタリンスルホン酸を基とする
様々なナフタリンスルホン酸亜鉛が包含される：１−ナ
フタリンスルホン酸、２−ナフタリンスルホン酸、１，
５−ナフタリンジスルホン酸、１，６−ナフタリンジス
ルホン酸、２，６−ナフタリンジスルホン酸、２，７−
ナフタリンジスルホン酸、１，３，５−ナフタリントリ
スルホン酸及び１，３，６−ナフタリントリスルホン酸
並びに様々なヒドロキシナフタリンスルホン酸（モノス
ルホン酸及びジスルホン酸の両方を含む）、特にMosher
の米国特許第５４２７６７７号明細書（必要ならば参照
されたい）に記載されたもの。その他のスルホン酸に
は、１−ナフトール−４−スルホン酸、１−ナフトール
−５−スルホン酸、２−ナフトール−６−スルホン酸、
２−ナフトール−７−スルホン酸、２−ナフトール−８
−スルホン酸、ナフタリン−１，５−ジスルホン酸、ナ
フタリン−１，６−ジスルホン酸、ナフタリン−２，５
−ジスルホン酸、１−ナフトール−３，６−ジスルホン
酸、１−ナフトール−３，８−ジスルホン酸、１−ナフ
トール−４，８−ジスルホン酸、２−ナフトール−３，
６−ジスルホン酸及び２−ナフトール−６，８−ジスル
ホン酸が包含される。本発明はまた、前記の酸を基とす
る亜鉛塩の混合物、特に二成分、三成分又は四成分混合
物をも用いる。

【００５２】用いることができるその他のスルホン酸及
びこれらのスルホン酸の亜鉛塩の製造方法は、Obata ら
の米国特許第４６７３４７０号、Dohiらの米国特許第３
９０５８７８号及び米国特許第４１３２６１０号、Flet
t の米国特許第２１９５４０９号、Werntzの米国特許第
２１８７３３８号、Tuckerの米国特許第２１４７４１５
号、Tinkerらの米国特許第２１７４５０７号、Langedji
k の米国特許第１９４７６５２号並びにWilsonの米国特
許第５０３９５７６号の各明細書に記載されているの
で、必要ならばこれらを参照されたい。

【００５３】本発明はまた、本発明の亜鉛コーティング
の代わりに亜鉛の合金を付着させることをも包含し、合
金用金属の有機スルホン酸塩及び有機スルホン酸亜鉛を
用いることができ、この場合、式（Ａ）においてＺｎが
合金用金属で置き換わり、ｙが１から合金用金属の原子
価までの値を有し、ｘが前記の値を有する。

【００５４】これらの亜鉛の合金は、コーティング浴に
添加剤を用いて付着させることができる。鉄合金は亜鉛
タイプの腐蝕保護コーティングにおいて用いられる通常
の亜鉛の合金であり、これらのタイプの合金コーティン
グの製造もまた本発明の範囲内である。これに関して
は、鉄以外に元素周期律表のその他の任意の第VIII族金
属を用いることができ、これらにはニッケル及びコバル
トが包含される。また、元素周期律表の第IIＢ、ＶＢ、
VIＢ及びVII Ｂ族の金属も亜鉛と共にめっきして亜鉛合
金を形成させることができ、これらには、例えばバナジ
ウム、マンガン、クロム及びカドミウムが包含される。
第VIII族並びに（又は）第IIＢ、ＶＢ、VIＢ及びVII Ｂ
族｛例えばＣｄ、Ｃｒ及び（又は）Ｍｎ｝からの合金用
金属の混合物、特に二成分、三成分又は四成分合金を製
造することができ、この場合、合金用金属をコーティン
グ中に合計で大体約０．２〜約２０重量％、特に５〜約
１５重量％の量で存在させる。

【００５５】前記のような合金は、合金用金属の有機ス
ルホン酸塩をコーティング浴に添加することによって製
造することができ、この場合、この有機スルホン酸塩
は、本明細書に規定されるような有機スルホン酸を基と
するものである。また、合金用金属をコーティング浴中
に当技術分野においてよく知られた態様でアノードとし
て挿入することによって合金を製造することもできる。
また、本明細書において規定されるような無機酸又は有
機酸を基とする合金用金属のその他の塩を用いることも
でき、この場合、有機酸は大体１〜約１０個の炭素原子
及び１〜約３個のカルボキシル基を有する。これらに
は、飽和又は不飽和の脂肪族又は環状酸が包含され、こ
れらは当技術分野においてよく知られている。

【００５６】浴中の水溶性有機スルホン酸亜鉛の使用量
は、約５ｇ／リットルより多く、特に約６又は７ｇ／リ
ットルより多く、操作温度におけるめっき浴中での有機
スルホン酸亜鉛の飽和点までである。約１０〜約１７５
ｇ／リットルの濃度、特定的には約２５〜約１６５ｇ／
リットルの濃度、特に約５０〜約１５０ｇ／リットルの
濃度を用いることができる。有機スルホン酸亜鉛の濃度
は、約７５〜約１００ｇ／リットルとするのが好まし
い。前記の濃度は、浴中の有機スルホン酸亜鉛化合物中
の亜鉛の重量を基準とする。

【００５７】本発明は、浴中にその他の亜鉛塩を用いる
ことを包含するが、この場合、有機スルホン酸亜鉛は、
前記の濃度パラメーター内にあって、約５ｇ／リットル
より大きい濃度、特に約６又は７ｇ／リットルより大き
い濃度から、操作温度における浴中での有機スルホン酸
亜鉛と亜鉛塩との組み合わせ物の飽和点までの濃度にあ
るものとする。例えば、有機スルホン酸亜鉛と亜鉛塩と
の混合物を含有する浴中の有機スルホン酸亜鉛は、浴中
に存在する亜鉛の合計重量を基準として合金用金属の範
囲の下端が１０％、２０％又は５０％であって、その上
端が６０％、７０％、８０％又は９９％である合金用金
属の範囲を構成する。例として、これらの範囲は、浴中
に存在する亜鉛の合計重量を基準として合金用金属大体
約１０％〜約９９％、又は約２０％〜約９９％、特に約
５０％〜約９９％を構成することができる。

【００５８】好ましくは、浴中の実質的に全て（即ち約
９５〜約１００％）の亜鉛を有機スルホン酸亜鉛にす
る。その他の亜鉛塩を用いる場合、このその他の亜鉛塩
は、本明細書に規定されるような無機酸の塩から成り、
特に硫酸塩、塩化物、硝酸塩、酢酸塩及びフルオロ硼酸
塩を包含するが、特に硫酸塩及び塩化物である。また、
本発明に従って付着される合金は、前記のアニオンを有
する塩から製造することもでき、これらの合金用塩と合
金用有機スルホン酸金属塩との混合物（有機スルホン酸
亜鉛対亜鉛塩と同じ範囲の比）から製造することもでき
る。

【００５９】本発明のこの局面において言う高電流密度
又はＨＣＤは、約２５０〜約４０００ＡＳＦ又はそれよ
り高い電流を包含するものとする。電流密度のこの範囲
の下端は２５０ＡＳＦ、３００ＡＳＦ又は１０００ＡＳ
Ｆから成り、他方この範囲の上端は３０００ＡＳＦ、３
５００ＡＳＦ若しくは４０００ＡＳＦ又はそれ以上から
成る。ある例示的な範囲には、約２５０〜約３５００Ａ
ＳＦ、特定的には約３００〜約３０００ＡＳＦ、特に約
１０００〜約３０００ＡＳＦが包含される。

【００６０】自動車産業コーティング用に有機スルホン
酸亜鉛を使用する時に用いられる電流密度は、約１５０
０〜２５００ＡＳＦ（約１５０〜約２５０Ａ／ｄｍ² ）
から成る。管状鋼及び電線コーティング産業用に有機ス
ルホン酸亜鉛を使用する時に用いられる高電流密度は、
約７５０〜１５００ＡＳＦ（約７５〜約１５０Ａ／ｄｍ
² ）から成る。

【００６１】本発明のポリオキシアルキレングリコール
は、操作温度において水溶性であるのが好ましく、アル
キレン単位が２〜約４個の炭素原子を有するポリオキシ
アルキレングリコールエーテルの全ブロック、ブロック
−ヘテリック、ヘテリック−ブロック又はヘテリック−
ヘテリックのブロックコポリマーであることができ、疎
水性ブロック及び親水性ブロック（それぞれのブロック
は少なくともオキシエチレン基若しくはオキシプロピレ
ン基又はこれらの基の混合物を基とする）を含有する界
面活性剤から成ることができる。また、コポリマーとホ
モポリマーとの混合物、特に二成分、三成分又は四成分
混合物を用いることもできる。

【００６２】利用できる様々なポリエーテル−ポリオー
ルブロックコポリマーの内の好ましい物質の一つはポリ
オキシアルキレングリコールエーテルから成り、これ
は、界面活性剤の場合には疎水性ブロック及び親水性ブ
ロックを含有し、それぞれのブロックは少なくともオキ
シエチレン基若しくはオキシプロピレン基又はこれらの
基の混合物を基とするのが好ましい。

【００６３】これらの物質を得るための最も一般的な方
法は、エチレンオキシドのようなアルキレンオキシドを
少なくとも１個の反応性水素を含有する物質と反応させ
ることによるものである。別のルートには、活性水素物
質と予め生成させたポリグリコールとを反応させるもの
又はアルキレンオキシドの代わりにエチレンクロルヒド
リンを使用するものである。

【００６４】この反応活性水素物質は少なくとも１個の
活性水素を含有していなければならず、好ましくはアル
コールであり、場合によっては酸、アミド、メルカプタ
ン、アルキルフェノール等である。同様に第１アミンを
用いることもできる。

【００６５】特に好ましい物質は、ブロック重合技術に
よって得られるものである。モノマー供給及び反応条件
を慎重に制御することによって、親水性−親油性バラン
ス（ＨＬＢ）、湿潤力及び発泡力のような特性が密接に
且つ再現性よく制御された一連の化合物、例えば界面活
性剤を製造することができる。一般的に、初期ポリマー
ブロックの形成において用いられる初期成分の化学的性
状が物質の分類を決定する。初期成分は疎水性であって
はならない。界面活性剤の場合には、２種のポリマーブ
ロックの内の一方から疎水性が得られる。一般的に、第
一のポリマーブロックの形成における初期成分の化学的
性状が物質の分類を決定する。代表的な出発物質又は初
期成分には、メタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等のような一価アルコール、並びにグリコー
ルのような二価物質、グリセロール、高級ポリオール、
エチレンジアミン等が包含される。

【００６６】本発明のこの局面の実施に適した様々な類
の界面活性剤である物質は、Schmolkaによって「非イオ
ン系界面活性剤（Non-Ionic Surfactants)」、Surfacta
nt Science Series Vol. 2, Schick, M.J., Ed. Marcel
Dekker, Inc., New York, 1967, Chapter 10 に記載さ
れているので、必要ならばこれを参照されたい。

【００６７】第一の最も簡単なコポリマーは、各ブロッ
クが均質であるもの、即ち製造における各工程の際にモ
ノマー供給物中に単一のアルキレンオキシドが用いられ
るものである。これらの物質は、全ブロックコポリマー
と称される。次の類はブロック−ヘテリック及びヘテリ
ック−ブロックと称され、分子の一つの部分が単一のア
ルキレンオキシドから成り且つ他の部分が２種以上のか
かる物質（そのうちの一つは分子の均質ブロック部分の
ものと同じであってもよい）の混合物であるものであ
る。かかる物質の製造において、分子のヘテロ部分は全
体的にランダムである。これらのコポリマーの性質は純
粋なブロックコポリマーのものとは全く区別されるだろ
う。もう一つの類は、異なる繰返し単位の製造における
両方の工程がアルキレンオキシドの混合物の添加を伴う
ものであり、ヘテリック−ヘテリックブロックコポリマ
ーと規定される。

【００６８】ブロックコポリマーは、一価アルコール、
酸、メルカプタン、第２アミン又はＮ−置換アミドのよ
うな一官能価出発物質を特徴とする。これらは一般的に
次式： Ｉ−［Ａ_m −Ｂ_m ］_x （１） によって表わすことができる。ここで、Ｉは前記のよう
な出発物質分子である。Ａ部分はアルキレンオキシド単
位から成り且つ少なくとも１個の水素がアルキル基又は
アリール基で置き換えられていてもよい繰返し単位であ
り、ｍは重合度であって、通常は約６より大きい。Ｂ部
分はオキシエチレンのようなもう一方の繰返し単位であ
り、ｎはここでもまた重合度である。ｘの値はＩの官能
価である。従って、Ｉが一価のアルコール又はアミンで
ある場合にはｘは１である。Ｉがジオール（例えばプロ
ピレングリコール）のような多官能価出発物質である場
合には、Pluronic（登録商標）界面活性剤についての場
合におけるように、ｘは２である。Ｉがエチレンジアミ
ンのような四官能価出発物質である場合、Tetronic（登
録商標）界面活性剤についての場合におけるように、ｘ
は４である。このタイプの好ましいコポリマーは、ポリ
オキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリ
マーである。

【００６９】また、均質ブロックコポリマーを製造する
ために多官能価出発物質を用いることもできる。

【００７０】ブロック−ヘテリック及びヘテリック−ブ
ロック物質においては、Ａ又はＢのいずれかがオキシド
の混合物であり、残りのブロックが均質ブロックであ
る。コポリマーが界面活性剤である場合には、一方のブ
ロックが疎水性ブロックであり、もう一方のブロックが
親水性ブロックであり、２種のポリマー単位のいずれか
が水可溶化用単位としての働きをするだろうが、しかし
特性は用いたものに応じて異なるだろう。このタイプの
物質においてもまた、多官能価出発物質を用いることが
できる。

【００７１】ヘテリック−ヘテリックブロックコポリマ
ーは前記したものと本質的に同じ方法で製造され、主な
違いは、各工程におけるアルキレンオキシドについての
モノマー供給物が２種以上の物質の混合物から成るとい
うことである。従って、ブロックはモノマー供給物のラ
ンダムコポリマーとなる。界面活性剤の場合には、潜在
的に水溶性の物質と水不溶性物質との相対比によって溶
解性が決定されるだろう。

【００７２】３〜約４個の炭素原子を有するアルキレン
オキシドを基とするポリオキシアルキレングリコールエ
ーテルブロックコポリマーの平均分子量は、約３００〜
約１０００であり、特に約４２５の平均分子量を有す
る。また、式（１）で表わされるようなこれらのコポリ
マーは、繰返し単位Ａ及びＢの重量比が約０．４：１〜
約２．５：１、特に約０．６．：１〜約１．８：１、好
ましくは０．８：１〜約１．２：１になるように調製さ
れる。

【００７３】一つの実施態様において、これらのコポリ
マーは、次の一般式： RX(CH₂CH₂[CH₂]_yO)_nH （２） を有する。ここで、Ｒは約２００〜約９００、特に約３
００〜約８５０、特に約３５０〜約４００の平均分子量
を有し、Ｒは通常は典型的な界面活性剤疎水性基である
が、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、
若しくはポリオキシブチレン基、又はポリオキシプロピ
レン、ポリオキシエチレン及びポリオキシプロピレン基
の混合物のようなポリエーテルであることもできる。前
記の式においてＸは酸素若しくは窒素又はポリオキシア
ルキレン鎖をＲに結合させることができる別の官能基で
あり、ｙは０、１又は２の値を有する。大抵の場合、ア
ルキレンオキシド単位の平均数であるｎは約５又は約６
より大きくなければならない。物質を有用なものにする
のに充分な水溶性を付与することが望まれる場合には特
にこのことが言える。

【００７４】一つの実施態様において、本発明は３〜約
４個の炭素原子を有するアルキレンオキシドを基とする
低分子量ポリオキシアルキレングリコールを用い、これ
はそれらのホモポリマー又は互いの及び（若しくは）エ
チレンオキシドとのコポリマーを包含する。コポリマー
はランダム又はブロックコポリマーであってよく、ブロ
ックコポリマーの繰返し単位はブロック若しくはヘテリ
ック又は当技術分野において周知のこれらの繰返し単位
の様々な組み合わせである。これに関しての低分子量ポ
リオキシアルキレングリコールは、約３００〜約１１０
０、特に約３２５〜約８００、好ましくは約３５０〜約
５５０の分子量を有する。約４２５の平均分子量を有す
るものが特に有用である。

【００７５】プロピレンオキシドを基とするホモポリマ
ー及びコポリマー、特にプロピレンオキシドを基とする
ホモポリマー、例えばポリプロピレングリコール４２５
が好ましい。

【００７６】また、本発明は、２〜約４個の炭素原子を
有するアルキレンオキシドを基とする低分子量ポリオキ
シアルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーを
浴中に使用することを含み、このホモポリマー又はコポ
リマーは約５７０〜約６３０の分子量を有し、特に約６
００の平均分子量を有するものである。エチレンオキシ
ドを基とするホモポリマー又はコポリマーが好ましく、
エチレンオキシドを基とするホモポリマーが特に好まし
い。

【００７７】本発明に従って用いられる高及び低分子量
ポリオキシアルキレングリコールエーテルブロックコポ
リマーは、２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオ
キシドを基とするものである。高分子量コポリマーは約
２０００〜約９５００、特に約２０００〜約８５００の
分子量を有することができる。低分子量ポリマーは約５
７０〜約６３０の分子量を有する。また、繰返し単位Ａ
対Ｂの重量比は約０．４：１〜約２．５：１の範囲、特
に約０．６．：１〜約１．８：１の範囲、好ましくは
０．８：１〜約１．２：１の範囲である。これらのコポ
リマーは、次の一般式： ＲＸ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_n Ｈ （３） を有する。式（３）中のＲは通常は代表的な界面活性剤
疎水性基であるが、ポリオキシエチレン基、ポリオキシ
プロピレン基、ポリオキシブチレン基又はこれらの基の
混合物のようなポリエーテルであることもできる。

【００７８】式（３）においてＸは酸素若しくは窒素又
はポリオキシアルキレン鎖をＲに結合させることができ
る別の官能基である。大抵の場合、オキシエチレン基中
のオキシエチレン単位の平均数であるｎは約５又は約６
より大きくなければならない。物質を有用なものにする
のに充分な水溶性を付与することが望まれる場合には特
にこのことが言える。高分子量ポリオキシアルキレング
リコールについては、式（３）においてＲは約５００〜
約８０００、特に約１０００〜約６０００、好ましくは
約１２００〜約５０００の平均分子量を有する。一つの
実施態様におけるポリオキシアルキレングリコールは、
ポリエチレングリコール又は本明細書に記載したその様
々なコポリマー、特に約２０００〜約９５００の分子量
を有するポリエチレングリコール、好ましくは約８００
０の平均分子量を有するポリエチレングリコールであ
る。これらの化合物には、Union Carbide Corporation
によって販売されているCARBOWAX（登録商標）PEG 4000
（分子量３０００〜３７００）、PEG 6000（分子量６０
００〜７０００）及びPEG 8000が包含される。

【００７９】用いられる低分子量ポリオキシアルキレン
グリコールについての式（３）におけるＲの分子量は約
２００〜約６００、特に約３００〜約５００である。

【００８０】一つの好ましい類のポリオキシアルキレン
グリコールエーテルは、非イオン系ポリエーテル−ポリ
オールブロックコポリマーである。しかしながら、本発
明において有用なその他の非イオン系ブロックコポリマ
ーは、出発物質として以下のものを用いた変性ブロック
コポリマーであることができる：（ａ）アルコール、
（ｂ）脂肪酸、（ｃ）アルキルフェノール誘導体、
（ｄ）グリセロール及びその誘導体、（ｅ）脂肪族アミ
ン、（ｆ）１，４−ソルビタン誘導体、（ｇ）ひまし油
及びその誘導体、並びに（ｈ）グリコール誘導体。

【００８１】本明細書において用いた場合の用語分子量
及び平均分子量は、重量平均分子量を意味するものとす
る。

【００８２】一つの実施態様において微粒化剤は、前記
の２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシドを
基とする低分子量ポリオキシアルキレングリコールホモ
ポリマー又はコポリマーから成り、このホモポリマー又
はコポリマーは約５７０〜約６３０の分子量を有し、特
に約６００の平均分子量を有するものである。エチレン
オキシドを基とするホモポリマー又はコポリマーが好ま
しく、エチレンオキシドを基とするホモポリマーが特に
好ましい。樹枝状結晶防止剤は、ナフタリンとホルムア
ルデヒドとのスルホン化縮合生成物から成る。

【００８３】ポリオキシアルキレングリコールは、浴の
一部として、大体約０．０２５〜約１．０ｇ／リット
ル、特に約０．０５〜約０．２ｇ／リットルの量で用い
られる。

【００８４】樹枝状結晶防止剤として用いられるナフタ
リンとホルムアルデヒドとのスルホン化縮合生成物、例
えばBLANCOL （登録商標）-Nは、それが浴中に約２５〜
約５００ｐｐｍ、特に約７５〜約１５０ｐｐｍの濃度で
存在するようになる量で用いることができる。本明細書
において用いられる用語「ｐｐｍ」は、浴の重量と比較
した重量による量を意味する。

【００８５】高分子量ポリオキシアルキレングリコール
対ナフタリンとホルムアルデヒドとのスルホン化縮合物
の比は、大体約１．５：１〜約１：１．５、特に約１．
２：１〜約１：１．２とする。

【００８６】浴のｐＨは、大体約１．５〜約５．５にす
ることができ、特に、浴が添加剤を含有しない場合には
約２．５より上から約５．０まで、添加剤を含有する場
合には約１．５〜約２．５にすることができる。

【００８７】ｐＨを調節するために浴に無機酸のような
酸を添加することができる。これらの酸には、弗化水素
酸、塩酸、臭化水素酸及び沃化水素酸が包含される。さ
らに、これらの酸は窒素酸を含み、ｐＨを調節するため
に浴に硫黄酸を添加してもよい。これらの酸は当技術分
野においてよく知られており、特に硝酸又は亜硝酸並び
に硫酸、亜硫酸、発煙硫酸、チオ硫酸、亜ジチオン酸、
メタ硫酸、ジチオン酸、ピロ硫酸、又は過硫酸等が包含
される。商品としての入手しやすさのために、塩酸、硝
酸及び硫酸が好ましい。

【００８８】また、前記のハロゲン、窒素及び硫黄酸の
それぞれの類の中の酸の混合物又は異なる類からの酸の
混合物、特に二成分、三成分又は四成分混合物を用いる
こともできる。

【００８９】浴は、約１００°Ｆ〜約１７０°Ｆ、特に
約１２０°Ｆ〜約１６０°Ｆの温度において操作され
る。

【００９０】本発明の一つの実施態様に従って用いられ
る大体２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシ
ドを基とする低分子量ポリオキシアルキレングリコール
ホモポリマー又はコポリマー、特にエチレンオキシドポ
リマーホモポリマー及びコポリマーは、大体約２５〜約
５００ｐｐｍ、特に約７５〜約２００ｐｐｍの量で用い
られる。

【００９１】また、浴には、硼酸若しくはアルカリ金属
硼酸塩（ここで、アルカリ金属は本明細書において規定
される）又はアルカリ金属フルオロ硼酸塩を含むフルオ
ロ硼酸塩のような水溶性硼素酸化物化合物を含有させる
こともでき、ここで、アルカリ金属は、元素周期律表の
第ＩＡ族のもの、特にナトリウム、カリウム及びリチウ
ム、並びにアンモニウム及び当業者に知られたその有機
窒素同等物を包含する。

【００９２】水溶性硼素酸化物化合物は、コーティング
浴１リットル当たりに大体約１０〜約７０ｇ、特に約３
０〜約４０ｇ／リットルの量で用いられる。これに関し
ては、硼酸が特に好ましい。

【００９３】また、浴には、リグニンから誘導されるア
ルデヒドであるバニリンのようなリグニン化合物を含有
させることもできる。さらに、リグニン硫酸塩又は当業
者に周知のその他のリグニン塩を用いることもできる。
これらのリグニン化合物は光沢剤であり、光沢仕上げが
望まれる用途において用いられる。

【００９４】リグニン化合物又はその他の光沢剤は、コ
ーティング浴１リットル当たりに大体約０．００２〜約
０．０１ｇ、特に約０．０３〜約０．０５ｇ／リットル
の量で用いることができる。

【００９５】その他の光沢剤には、ｏ−クロルベンズア
ルデヒド、ニコチン酸及びベンジリデンアセトンが包含
され、それらはいずれも、本明細書に記載された濃度、
並びに浴を基準として約５〜約１００ｍｇ／リットルの
濃度で、良好な結果をもたらす。

【００９６】比較実験において、慣用の硫酸亜鉛又は塩
化亜鉛浴と比較して、電解質としてメタンスルホン酸亜
鉛を用いて高電流密度（３００ＡＤＭ² ）において縁端
堆積は何ら起こらなかった。

【００９７】本発明の方法及び組成物は、硫酸亜鉛と比
較してより高いｐＨ値でのメタンスルホン酸亜鉛浴の操
作を可能にする。硫酸亜鉛は約１．５〜約２．０のｐＨ
レベルにおいて操作され、他方メタンスルホン酸亜鉛浴
は約２．０より大きいｐＨ、好ましくは約２．０より上
から約３又は約５までの範囲のｐＨにおいて最も良好に
操作される。この高いｐＨは、亜鉛めっきの前の鋼基材
の溶解をより少なくする。

【００９８】硫酸亜鉛又は塩化亜鉛溶液を用いて縁端堆
積を最小限にするため又は操作電流密度を増大させるた
めの標準的な手段は、めっき溶液中の亜鉛の濃度を約１
００〜１５０ｇ／リットルのレベルの高めることから成
る。しかしながら、これは廃棄物処理のためにかなり多
くのドラッグアウト(dragout、汲み出し）をもたらす。
メタンスルホン酸亜鉛又は本明細書に記載されたような
その他の水溶性有機スルホン酸亜鉛を用いることによっ
て、約７５〜約１００ｇ／リットルの亜鉛においての操
作が可能になり、それによって処理を必要とする廃棄物
がより少なくなる。

【００９９】前記のことは、１日につき大体約２〜約５
容量％の亜鉛溶液で操作する商業的な電気亜鉛めっき方
法において起こる典型的なドラッグアウトを考慮に入れ
ると、高く評価されるだろう。これは、１０００００ガ
ロンタンクについて１日当たりに大体約２０００〜５０
００ガロン（約８０００〜約２００００リットル）処理
することを必要とするということを意味する。溶液が硫
酸塩溶液中の亜鉛金属として１２５ｇ／リットルを含有
する場合、２００００リットルにおいて亜鉛２．５×１
０⁶ ｇ（即ち亜鉛金属５５００ポンド）を含有するとい
うことがわかるだろう。メタンスルホン酸亜鉛溶液を７
５ｇ／リットルで用いることによって、廃棄物流中の亜
鉛の量がたった３３００ポンドに減少し、処理を必要と
する廃棄物がほぼ４０％減少する。

【０１００】

【実施例】以下の実施例は、本発明を単に例示するため
のものである。

【０１０１】例１：自動車 メタンスルホン酸中に炭酸亜鉛を最終的な亜鉛が金属亜
鉛として７５ｇ／リットルになるように溶解させること
によって、Ｚｎ（ＭＳＡ）₂ 溶液を調製した。メタンス
ルホン酸又は重炭酸ナトリウムによってｐＨを３．５〜
４．０に調節した。１０００ｒｐｍでスピンする回転式
カソードを用いて鋼ストリップをめっきした。カソード
電流密度は１５０Ａ／ｄｍ² とした。可溶性亜鉛アノー
ドを用いた。溶液を６０℃において操作した。カソード
上の亜鉛の厚さは８μだった。顕微鏡分析は、鋼の縁端
において高電流密度樹枝状結晶を何ら示さなかった。こ
の組成物及び方法は、自動車産業用の亜鉛めっきされた
鋼を製造することに実用性を有する。

【０１０２】例２：合金 メタンスルホン酸中に炭酸亜鉛を最終的な亜鉛が金属亜
鉛として７５ｇ／リットルになるように溶解させること
によって、Ｚｎ（ＭＳＡ）₂ 溶液を調製した。メタンス
ルホン酸又は重炭酸ナトリウムによってｐＨを３．５〜
４．０に調節した。最終コーティングにおいてＮｉとＺ
ｎとの合金１２重量％を提供するためにニッケルをＮｉ
（ＭＳＡ）₂ として添加した。１０００ｒｐｍでスピン
する回転式カソードを用いて鋼ストリップをめっきし
た。カソード密度は１５０Ａ／ｄｍ² とした。可溶性亜
鉛アノードを用いた。溶液を６０℃において操作した。
カソード上の亜鉛の厚さは８μだった。顕微鏡分析は、
鋼の縁端において高電流密度樹枝状結晶を何ら示さなか
った。付着層は亜鉛とニッケルとの合金コーティングで
あり、自動車、電線又は管状鋼産業において用いること
ができる。

【０１０３】例３：管状鋼 メタンスルホン酸中に炭酸亜鉛を最終的な亜鉛が金属亜
鉛として３５ｇ／リットルになるように溶解させること
によって、Ｚｎ（ＭＳＡ）₂ 溶液を調製した。メタンス
ルホン酸又は重炭酸ナトリウムによってｐＨを３．５〜
４．０に調節した。鋼管のめっきを擬似するために鋼マ
ンドレル（例えば直径３／８インチのドリル棒材）をカ
ソードとして用いた。溶液を機械的に撹拌し、４５℃、
ｐＨ３．０において操作した。カソード電流密度は２５
Ａ／ｄｍ² とした。付着層は平滑であり、亜鉛めっきさ
れた管状鋼産業において実用性を有する。

【０１０４】例４：電線めっき メタンスルホン酸中に炭酸亜鉛を最終的な亜鉛が金属亜
鉛として５０ｇ／リットルになるように溶解させること
によって、Ｚｎ（ＭＳＡ）₂ 溶液を調製した。メタンス
ルホン酸又は重炭酸ナトリウムによってｐＨを３．５〜
４．０に調節した。様々な直径の電線をカソードとして
用いた。亜鉛の厚さは２５〜５０μの範囲とした。溶液
を機械的に撹拌し、５０℃、ｐＨ３．５において操作し
た。カソード電流密度は２５Ａ／ｄｍ² とした。付着層
は光沢があり、平滑だった。

【０１０５】例５：光沢めっき メタンスルホン酸中に炭酸亜鉛を最終的な亜鉛が金属亜
鉛として３５ｇ／リットルになるように溶解させること
によって、Ｚｎ（ＭＳＡ）₂ 溶液を調製した。メタンス
ルホン酸又は重炭酸ナトリウムによってｐＨを３．５〜
４．０に調節した。鋼管のめっきを擬似するために鋼マ
ンドレル（例えば直径３／８インチのドリル棒材）をカ
ソードとして用いた。溶液を機械的に撹拌し、４５℃、
ｐＨ３．０において操作した。溶液には、ベンジリデン
アセトン２５ｍｇ／リットル及びニコチン酸１０ｍｇ／
リットルを含有させた。カソード電流密度は２５Ａ／ｄ
ｍ² とした。付着層は光沢があり、平滑だった。

【０１０６】実施例は鋼基材上に実施されるものとして
電気亜鉛めっき方法を記載したが、純粋な金属であるか
金属合金であるかに拘らず任意の導電性金属基材を用い
ることができ、これらにはその他の鉄合金基材又は元素
周期律表第ＩＢ、IIＢ、IIIＡ、IVＡ、IVＢ、ＶＡ、Ｖ
Ｂ、VIＢ若しくはVII Ｂ族を基とする金属若しくは合金
が包含され、合金はこれらの金属の２種以上の組み合わ
せ、特に金属の二成分、三成分又は四成分組み合わせを
含む。全体としての合金用金属は、大体約０．１〜約３
０重量％、特に約２〜約２０重量％の量で基材上に存在
させる。

【０１０７】本発明の組成物の内のあるものは混合後に
本発明の組成物中のその他の化合物と結合及び（又は）
反応し得るある種の化合物を含み、また、コーティング
浴はこの組成物又は化合物を含有し、続いての組成物中
の化合物の分析又は同定が困難であったり不可能であっ
たりするので、本発明の別の局面は、本発明の組成物の
様々な化合物を互いに結合させることを含む方法の生成
物及び（又は）本発明に従うＨＣＤ電気亜鉛めっきを提
供するためのコーティング浴を包含する。

【０１０８】本発明の技術思想又は範囲から逸脱するこ
となく本発明の組成物及び方法に様々な変更又は変化を
行なうことができるということは、当業者には明らかで
あろう。本発明のこれらの変更及び変化は、特許請求の
範囲及びその均等物の範囲内にある限り、本発明の一部
として包含されるものである。

フロントページの続き (72)発明者 フレデリック・エル・ローリング オランダ国エスエム・ハーレム、ザーネン ラーン、183 (72)発明者 マリー・エム・カスパー アメリカ合衆国ニュージャージー州レッド バンク、ピーオーボックス343

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水性亜鉛酸性電気亜鉛めっきコーティン
   グ浴から得られる亜鉛コーティングにおける高電流密度
   縁端堆積樹枝状結晶の形成及び縁端焼けを低減し且つ該
   亜鉛コーティングの高電流密度ざらつき、粒度及び配向
   を制御する方法であって、前記浴のアノードからの高密
   度電流を前記浴の金属カソードに、該カソード上に亜鉛
   コーティングを付着させるのに充分な時間通すことを含
   み、前記浴のｐＨが約２．５より大きい場合には前記浴
   が約５ｇ／リットルより多くの水溶性有機スルホン酸亜
   鉛を含有する、前記方法。
2. 【請求項２】 前記浴のｐＨが約１．５〜約２．５であ
   り、２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシド
   を基とするランダム又はブロックポリオキシアルキレン
   グリコールホモポリマー又はコポリマーを含む、請求項
   １記載の方法。
3. 【請求項３】 電流密度が約２５０〜約４０００ＡＳＦ
   である、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ランダム又はブロックポリオキシア
   ルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーが３〜
   約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシドを基とし
   且つ約３００〜約１１００の平均分子量を有する、請求
   項２記載の方法。
5. 【請求項５】 前記ランダム又はブロックポリオキシア
   ルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがプロ
   ピレンオキシドを基とする、請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記ポリオキシアルキレングリコールが
   約４２５の平均分子量を有するプロピレンオキシドホモ
   ポリマーから成る、請求項４記載の方法。
7. 【請求項７】 前記ランダム又はブロックポリオキシア
   ルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーが約２
   ０００〜約９５００の平均分子量を有する、請求項２記
   載の方法。
8. 【請求項８】 前記ランダム又はブロックポリオキシア
   ルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがエチ
   レンオキシドを基とする、請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記ポリオキシアルキレングリコールが
   約８０００の平均分子量を有するエチレンオキシドホモ
   ポリマーから成る、請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    ホモポリマー又はコポリマーが約５７０〜約６３０の平
    均分子量を有する、請求項２記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがエ
    チレンオキシドを基とする、請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    ホモポリマー又はコポリマーが約６００の平均分子量を
    有するエチレンオキシドポリマーから成る、請求項１１
    記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記浴が水溶性硼素酸化物化合物をも
    含有する、請求項１又は２記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記浴がリグニン化合物をも含有す
    る、請求項１又は２記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記浴が樹枝状結晶防止剤としてナフ
    タリンとホルムアルデヒドとのスルホン化縮合生成物を
    含有する、請求項１又は２記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記有機スルホン酸亜鉛がメタンスル
    ホン酸亜鉛から成る、請求項１、２、４、７又は１０の
    いずれかに記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記浴が前記有機スルホン酸亜鉛以外
    の亜鉛塩を含有する、請求項１記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記亜鉛コーティングが亜鉛合金から
    成り、そして前記浴が該亜鉛合金コーティングを製造す
    るためにニッケル、鉄、コバルト、マンガン、クロム、
    カドミウム及びバナジウムの内の少なくとも１種の塩を
    含有する、請求項１記載の方法。
19. 【請求項１９】 水性亜鉛酸性電気亜鉛めっきコーティ
    ング浴において得られる亜鉛コーティングにおける高電
    流密度縁端堆積樹枝状結晶の形成及び縁端焼けを低減し
    且つ該亜鉛コーティングの高電流密度ざらつき、粒度及
    び配向を制御するための組成物であって、前記浴のｐＨ
    が約２．５より大きい場合には前記浴が約５ｇ／リット
    ルより多くの水溶性有機スルホン酸亜鉛を含有する、前
    記組成物。
20. 【請求項２０】 前記浴のｐＨが約１．５〜約２．５で
    あり、２〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシ
    ドを基とするランダム又はブロックポリオキシアルキレ
    ングリコールホモポリマー又はコポリマーを含む、請求
    項１９記載の組成物。
21. 【請求項２１】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーが３
    〜約４個の炭素原子を有するアルキレンオキシドを基と
    し且つ約３００〜約１１００の平均分子量を有する、請
    求項２０記載の組成物。
22. 【請求項２２】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがプ
    ロピレンオキシドを基とする、請求項２１記載の組成
    物。
23. 【請求項２３】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    が約４２５の平均分子量を有するプロピレンオキシドホ
    モポリマーから成る、請求項２１記載の組成物。
24. 【請求項２４】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーが約
    ２０００〜約９５００の平均分子量を有する、請求項２
    ０記載の組成物。
25. 【請求項２５】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがエ
    チレンオキシドを基とする、請求項２４記載の組成物。
26. 【請求項２６】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    が約８０００の平均分子量を有するエチレンオキシドホ
    モポリマーから成る、請求項２５記載の組成物。
27. 【請求項２７】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    ホモポリマー又はコポリマーが約５７０〜約６３０の平
    均分子量を有する、請求項２０記載の組成物。
28. 【請求項２８】 前記ランダム又はブロックポリオキシ
    アルキレングリコールホモポリマー又はコポリマーがエ
    チレンオキシドを基とする、請求項２７記載の組成物。
29. 【請求項２９】 前記ポリオキシアルキレングリコール
    ホモポリマー又はコポリマーが約６００の平均分子量を
    有するエチレンオキシドポリマーから成る、請求項２８
    記載の組成物。
30. 【請求項３０】 水溶性硼素酸化物化合物をもまた含有
    する、請求項２０記載の組成物。
31. 【請求項３１】 リグニン化合物をもまた含有する、請
    求項２０記載の組成物。
32. 【請求項３２】 樹枝状結晶防止剤としてナフタリンと
    ホルムアルデヒドとのスルホン化縮合生成物を含有す
    る、請求項２０記載の組成物。
33. 【請求項３３】 前記有機スルホン酸亜鉛がメタンスル
    ホン酸亜鉛から成る、請求項１９、２０、２１、２４又
    は２７のいずれかに記載の組成物。
34. 【請求項３４】 前記浴が前記有機スルホン酸亜鉛以外
    の亜鉛塩を含有する、請求項１９記載の組成物。
35. 【請求項３５】 前記亜鉛コーティングが亜鉛合金から
    成り、そして前記浴が該亜鉛合金コーティングを製造す
    るためにニッケル、鉄、コバルト、マンガン、クロム、
    カドミウム及びバナジウムの内の少なくとも１種の塩を
    含有する、請求項１９記載の組成物。