JPH09316682A - Zn−Ni系合金電気めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Zn−Ni系合金電気めっき鋼板およびその製造方法

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JPH09316682A
JPH09316682A JP13510496A JP13510496A JPH09316682A JP H09316682 A JPH09316682 A JP H09316682A JP 13510496 A JP13510496 A JP 13510496A JP 13510496 A JP13510496 A JP 13510496A JP H09316682 A JPH09316682 A JP H09316682A
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信夫 戸塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なプレス成形性、平滑で良好なめっき外
観および優れた耐食性を有するZn−Ni系合金電気め
っき鋼板およびその製造方法の提供。 【解決手段】 めっき皮膜中のNi含有率が8〜18wt%
で、目付量が10g/m2以上のめっきを有するZn−Ni系
合金電気めっき鋼板において、めっき皮膜中のカーボン
含有率が200ppm以下であるZn−Ni系合金電気めっき
鋼板、および、Zn−Ni系合金電気めっき鋼板の製造
方法において、電気めっき槽内のめっき液中のカーボン
含有率を100ppm以下となるように規制、管理するZn−
Ni系合金電気めっき鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用鋼板、家
電製品など、特に自動車用鋼板として用いられるめっき
鋼板に関し、プレス加工のような外的な力に耐えうる良
好なプレス成形性、平滑で良好なめっき外観および優れ
た防錆性能を要求される用途に適したZn−Ni系合金
電気めっき鋼板およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】鋼板を防食する手段として、従来から亜
鉛めっきが汎用されており、亜鉛めっきを施した表面処
理鋼板は、自動車や家電を中心として広く使用されてき
た。また耐食性向上のために、亜鉛めっきの他にZn−
Ni合金めっき、Zn─Fe合金めっきのような亜鉛合
金めっきが使用されている。
【0003】なかでも、Zn−Ni合金めっきは、裸耐
食性に優れ、またZn−Ni合金めっきの上にクロメー
ト処理層を介して有機樹脂を薄膜被覆処理した有機被覆
鋼板は、裸耐食性が著しく改善されることから、自動車
車体内面に大量に使用されている。ところで、Zn−N
i合金電気めっき鋼板におけるめっきの外観、耐食性、
摺動性は、めっき皮膜中の不純物、主としてPbなどの
重金属の濃度に著しく左右されることが知られている。
【0004】このような不純物はめっき液薬剤等の調
整、鋼板等の製造工程において含まれ、薬剤、鋼板など
とともにめっき浴中に不可避的に混入し、めっき工程に
おいてめっき皮膜中にZn、Niと共に共析し、吸着さ
れるもので、めっき皮膜の結晶粒を粗大化させて光沢を
消失し、色ムラを生じさせる原因となっていた。さらに
は、電気的に卑なめっき皮膜中に重金属が混入すると、
めっき皮膜中に電位差による局部電池が形成されて、め
っき皮膜が溶解し耐食性が低下するので、高耐食性鋼板
においては重大な問題となっていた。
【0005】このために、めっき皮膜中の不純物の影響
を低下させるために、めっき工程において、めっき浴に
おけるPbなどの不純物の濃度を低減する方法、めっき
液におけるZn、Ni等の合金成分の総量を制御管理す
る方法、めっき皮膜中の合金成分を所定の範囲に制御管
理する方法が提案されていた。しかし、これらの方法
は、いずれもめっき浴中のPbなどの不純物の濃度の低
減手段、めっき皮膜中の合金組成について検討が加えら
れるに留まっており、めっき皮膜中の不純物濃度と、そ
れらがめっき品質に与える影響についての定量的な把握
がなされておらず、十分なめっき品質管理が出来ないな
どの問題があった。
【0006】しかし、特公昭58-36070号公報に開示され
ているように、めっき品質へのPb、Sb、Cu等重金
属の不純物元素の影響が明らかにされ、めっき皮膜中の
不純物濃度を各不純物毎に設定した許容範囲内に規制す
ることによって、めっき外観や耐食性に優れた合金電気
めっき鋼板が得られるようになった。一方、Zn−Ni
合金電気めっきにおいては、めっき皮膜中に不純物とし
て、カーボンのような無機物が混入する。
【0007】これは、例えば、Zn−Niめっきのめっ
き源として、微量のカーボンを含有する薬剤や金属粉を
めっき液に溶解して使用するが、この場合電気めっきを
行うと、必然的に浮遊したカーボンがめっき層中に取り
込まれるためである。また、鋼板表面がカーボンで汚染
されていると、脱脂、酸洗工程やめっき中に鋼板表面か
ら剥離・付着したカーボンが、電気めっき工程でめっき
層中に取り込まれる。
【0008】めっき層中のカーボンに関しては、摺動性
の向上を目的とした数重量%以上の大量のカーボンを含
有するめっきが開示されているが(特公昭55-16236号公
報、特開昭54-45634号公報参照)、このような大量にカ
ーボンを含有するめっき鋼板は、自動車用鋼板のよう
に、プレス加工時や自動車走行時の飛び石のような外的
な力に耐えうる良好なめっき密着性、平滑で良好なめっ
き外観および優れた防錆性能を要求される用途には全く
適しない。
【0009】このようにめっき層中にカーボンを含有す
る鋼板においては、めっき皮膜中のカーボン濃度とめっ
き品質に与える影響についての把握が従来なされておら
ず、十分なめっき品質の管理が出来ないなどの問題があ
った。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、めっき皮膜中のカーボン
がめっき品質に与える影響について定量的に把握し、良
好なプレス成形性、平滑で良好なめっき外観および優れ
た耐食性を有するZn−Ni系合金電気めっき鋼板およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、鋼板の少
なくとも一方の表面に、めっき皮膜中のNi含有率が8
〜18wt%で、目付量が10g/m2以上のめっきを有するZn
−Ni系合金電気めっき鋼板において、めっき皮膜中の
カーボン含有率が200ppm(;200 ×10-4wt%) 以下である
ことを特徴とするZn−Ni系合金電気めっき鋼板であ
る。
【0012】第2の発明は、鋼板の少なくとも一方の表
面に、めっき皮膜中のNi含有率が8〜18wt%で、目付
量が10g/m2以上のめっきを有するZn−Ni系合金電気
めっき鋼板の製造方法において、電気めっき槽内のめっ
き液中のカーボン含有率を100ppm(;100 ×10-4wt%) 以
下となるように規制、管理することを特徴とするZn−
Ni系合金電気めっき鋼板の製造方法である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、めっき皮膜中のカーボン濃度のZ
n−Ni系合金電気めっき鋼板の品質に与える影響に関
して鋭意検討した結果、良好なめっき品質、すなわち、
優れたプレス成形性、めっき外観および耐食性を得るた
めには、めっき皮膜中のカーボン含有率についての許容
範囲を 200ppm 以下とすることによって、プレス成形
性、めっき外観および耐食性ともに優れたZn−Ni系
合金電気めっき鋼板が得られることを見出した。
【0014】さらに、後述のように、これらの現象に関
して、走査電子顕微鏡を用いてめっき表面を観察した結
果、めっき皮膜中のカーボン含有率が 200ppm を超える
と、めっき皮膜表面にグラファイトの析出が多くなるた
めに、めっき表面が凸凹になり、その結果めっきの光沢
度が低下し、また摺動抵抗が増大し、プレス成形性が低
下することが分かった。
【0015】また本発明によって得られた新たな知見に
より、めっき液の適切な管理が可能となり、品質に優れ
ためっき鋼板を大量生産する上で工業的にも利用価値が
大きい。本発明のZn−Ni系合金電気めっき鋼板とし
ては、Zn-Ni 、Zn-Ni-Cr、Zn-Ni-Co、Zn-Ni-Fe、Zn-Ni-
Fe-Cr などの合金めっきを有する合金電気めっき鋼板が
例示される。
【0016】本発明のめっき鋼板のめっき皮膜中のNi
含有率は、前記のいずれのめっきにおいても8〜18wt%
の範囲内であることが好ましい。これは、8wt%未満で
は耐食性が低下し、18wt%を超えた場合、めっき密着性
の低下が問題となるためである。また、めっき目付量は
鋼板片面当たり10g/m2以上、より好ましくは10〜50g/m2
の範囲内であるのが好ましい。これは、10g/m2未満では
耐食性が低下し、50g/m2を超えた場合、実用上、耐食性
向上効果が飽和し、経済性に劣るためである。
【0017】本発明の電気めっき鋼板を得る方法として
は、めっき液中のカーボン含有率を、好ましくは 100pp
m(;100×10 -4wt %) 以下となるように規制、管理する
ことが好ましい。そのための具体的方法としては、好ま
しくは、めっき液調製時に使用する金属ニッケルなど
の薬剤中のカーボン含有量を規定する方法、建浴時の
めっき液または適宜抜き出しためっき浴中のめっき液
を、濾過・精製または遠心分離・精製して無機質のカー
ボンを除去する方法、建浴時のめっき液または適宜抜
き出しためっき浴中のめっき液を溶媒抽出し有機物とし
てのカーボンを除去する方法、または、それらを併用す
る方法などが例示される。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 (実施例1)流動槽のめっき装置を用い、陽極板として
幅100mm 、長さ200mm の白金板を、また陰極板として同
一寸法の板厚0.8mm の冷延鋼板をアルカリ脱脂、硫酸酸
洗後に差し入れ、下記めっき浴組成、pHおよび浴温の条
件下で両極間に電流密度100A/dm2の通電を行い、めっき
皮膜中のNi含有率が13wt%、めっき目付量が20g/m2
Zn−Ni合金電気めっきを行った。
【0019】さらに、めっき液中のカーボン含有率を変
えることにより、冷延鋼板めっき皮膜中のカーボン含有
率を変え、めっき皮膜中のカーボン含有率とめっき品質
との関係を調査した。 〔めっき浴組成;〕 NiSO4 ・6H2O:367.9g/1 ZnSO4 ・7H2O:172.4g/1 Na2SO4 : 30g/1 pH : 1.4 浴温 : 60℃ なお、カーボン無添加のめっき液は、前記薬剤の純度の
選択によりカーボン含有率を0ppm と規制し、めっき浴
中に添加したカーボンは、市販のグラファイト(平均粒
径3.5 μm 、最大粒径16μm)を用いた。
【0020】実験結果を、図1〜図3に示す。図1にお
いて、横軸はめっき皮膜中のカーボン含有率を、縦軸は
塩水噴霧試験(JIS Zー2371) 後10%赤錆発生迄の時間
(日) を示す。図2において、横軸は同じくめっき皮膜
中のカーボン含有率を、縦軸は入射光束の入射角が60°
の条件下でのめっき鋼板の光沢度を示す。
【0021】さらに、図3において、横軸は同じくめっ
き皮膜中のカーボン含有率を、縦軸は限界絞り比 (−)
(LDR)を示す。また図1〜図3中の斜線領域は、本
実験から明らかとなった電気めっき皮膜中のカーボン含
有率の許容範囲を示している。図1に示すように、めっ
き皮膜中のカーボン含有率が200ppm以下の範囲では、10
%赤錆発生までの時間が15日またはそれ以上であるのに
対して、200ppmを超えると耐食性が急激に低下し、2000
ppm 以上では11日と低下する。
【0022】また、図2に示すように、めっき皮膜中の
カーボン含有率が200ppm以下の範囲では、めっき鋼板の
光沢度が54%以上であるのに対して、200ppmを超えると
光沢度が急激に低下し、2000ppm 以上では40%以下に低
下する。さらに、図3に示すように、めっき皮膜中のカ
ーボン含有率が200ppm以下では、限界絞り比(LDR)
は2.25以上であるのに対して、200ppmを超えるとLDR
が急激に低下し、 800ppm 以上では2.0 に低下する。
【0023】これらの現象に関して、走査電子顕微鏡を
用いてめっき表面を観察した結果、めっき皮膜中のカー
ボン含有率が 200ppm を超えると、めっき皮膜表面に
グラファイトの析出が多くなるために、めっき表面が凸
凹になり、めっきの光沢度が低下すること、まためっ
き表面が凸凹になるために、プレス加工時に摺動抵抗が
増大し、プレス成形性が低下することが分かった。
【0024】さらに、塩水噴霧試験でのめっきの裸耐食
性は、めっきの腐食生成物中に導電性のグラファイトが
残存するために、腐食電流が流れて腐食が促進されると
推定された。以上述べたように、本実験により、プレス
加工時のプレス成形性、めっき外観および耐食性の3者
いずれもが所定レベルを満足するためには、めっき皮膜
中のカーボン含有率を 200ppm 以下に規制する必要があ
ることが分かった。
【0025】(実施例2)水平セル型の連続電気めっき
装置を使用し、下記条件下で、めっき皮膜中Ni含有率
が12.5wt%、めっき目付量が20g/m2のZn−Ni合金電
気めっき鋼板を製造した。 〔被めっき材;〕アルカリ脱脂、硫酸酸洗後の冷延鋼板 〔めっき浴;〕 めっき液含有成分:NiSO4 、ZnSO4 、Na2SO4 めっき液 pH :1.4 (硫酸酸性) なお、電気めっき槽の陽極としては、金属基体がTi、皮
膜がIrO2からなる不溶性陽極を用い、また、Ni、Znの供
給は、金属Ni、金属Znを溶解槽で溶解した後、電気めっ
き槽に供給することにより行った。
【0026】また、電気めっき槽内のめっき液中のカー
ボン含有率を分析し、その結果に基づき、電気めっき槽
内のめっき液の一部を抜き出し、濾過した後、電気めっ
き槽へ再循環することにより、電気めっき槽内のめっき
液中のカーボン含有率が、100ppm以下となるように、規
制、管理した。本連続操業実験の結果、得られためっき
鋼板のめっき皮膜中のカーボン含有率は200ppm以下に維
持され、前記しためっき品質の実験期間中の平均値は下
記のとおりとなり、良好なめっき品質を得ることが可能
となった。
【0027】塩水噴霧試験(JIS Z−2371) 後10%赤錆発
生迄の時間:16日 光沢度:60% 限界絞り比(LDR):2.26 なお、上記した実施例2においては、めっき液中のカー
ボン含有率の具体的目標値(上限値)を100ppmと設定し
たが、本発明は、規制、管理するめっき液中のカーボン
含有率の具体的目標値(上限値)は、100ppm以下であれ
ば特に制限されるものではない。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、好
ましくは、めっき液中のカーボン含有率の規制、管理に
より、めっき皮膜中のカーボン含有率を許容範囲内に規
制することによって、めっき外観に優れていることは勿
論、プレス加工時のプレス成形性および耐食性も極めて
高い鋼板を得ることが可能となり、本発明は優れた効果
を奏するものである。したがって、本発明のZn−Ni
系合金電気めっき鋼板は、自動車用の内板および外板用
に適した鋼板であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】めっき皮膜中のカーボン含有率とめっき鋼板の
10%赤錆発生迄の時間との関係を示すグラフである。
【図2】めっき皮膜中のカーボン含有率とめっき鋼板の
光沢度との関係を示すグラフである。
【図3】めっき皮膜中のカーボン含有率とめっき鋼板の
限界絞り比との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸塚 信夫 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 関田 貴司 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の少なくとも一方の表面に、めっき
    皮膜中のNi含有率が8〜18wt%で、目付量が10g/m2
    上のめっきを有するZn−Ni系合金電気めっき鋼板に
    おいて、めっき皮膜中のカーボン含有率が200ppm以下で
    あることを特徴とするZn−Ni系合金電気めっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 鋼板の少なくとも一方の表面に、めっき
    皮膜中のNi含有率が8〜18wt%で、目付量が10g/m2
    上のめっきを有するZn−Ni系合金電気めっき鋼板の
    製造方法において、電気めっき槽内のめっき液中のカー
    ボン含有率を100ppm以下となるように規制、管理するこ
    とを特徴とするZn−Ni系合金電気めっき鋼板の製造
    方法。
JP13510496A 1996-05-29 1996-05-29 Zn−Ni系合金電気めっき鋼板の製造方法 Expired - Fee Related JP3433612B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018074212A1 (ja) * 2016-10-18 2019-08-08 日本製鉄株式会社 管用ねじ継手及び管用ねじ継手の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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