JPH10158857A - 耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents
耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板Info
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- JPH10158857A JPH10158857A JP31677796A JP31677796A JPH10158857A JP H10158857 A JPH10158857 A JP H10158857A JP 31677796 A JP31677796 A JP 31677796A JP 31677796 A JP31677796 A JP 31677796A JP H10158857 A JPH10158857 A JP H10158857A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 建材、自動車および家電などに使用されてい
る亜鉛による犠牲防食は、より卑な金属である亜鉛が陽
極となり、鉄を陰極化して、鉄単独の場合の局部電池形
成により陽極溶解を抑制して、鉄鋼の腐食を防止するの
で、亜鉛が消失した時点で防錆作用は終わる。この対策
としてのクロメート処理による防錆方法は、亜鉛めっき
鋼板の白錆の発生は顕著に防止されるが、在庫期間ある
いは輸送中に黒錆が発生する問題がある。 【解決手段】 溶融亜鉛系めっき鋼板の表面に、酸化チ
タンを皮膜固形分に対して１０〜１００重量％含有する
皮膜を形成する。
る亜鉛による犠牲防食は、より卑な金属である亜鉛が陽
極となり、鉄を陰極化して、鉄単独の場合の局部電池形
成により陽極溶解を抑制して、鉄鋼の腐食を防止するの
で、亜鉛が消失した時点で防錆作用は終わる。この対策
としてのクロメート処理による防錆方法は、亜鉛めっき
鋼板の白錆の発生は顕著に防止されるが、在庫期間ある
いは輸送中に黒錆が発生する問題がある。 【解決手段】 溶融亜鉛系めっき鋼板の表面に、酸化チ
タンを皮膜固形分に対して１０〜１００重量％含有する
皮膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛系めっき鋼板
の表面に、該亜鉛めっきが黒変し難い（黒錆の生成し難
い）皮膜を形成させるための表面処理鋼板に関するもの
である。より詳しく述べるならば、本発明は、酸化チタ
ンの光電気化学的作用を用いて、該表面処理材の表面皮
膜に光が照射された後に溶融亜鉛系めっきの耐黒変性を
向上させる、例えば建築、構造用などの表面処理鋼板に
関するものである。
の表面に、該亜鉛めっきが黒変し難い（黒錆の生成し難
い）皮膜を形成させるための表面処理鋼板に関するもの
である。より詳しく述べるならば、本発明は、酸化チタ
ンの光電気化学的作用を用いて、該表面処理材の表面皮
膜に光が照射された後に溶融亜鉛系めっきの耐黒変性を
向上させる、例えば建築、構造用などの表面処理鋼板に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼の表面に亜鉛めっきを行い、亜鉛の
犠牲防食を用いて耐食性を向上させる方法は、最も効果
的で且つ経済的であるが故に、現在の日本における年間
粗鋼生産量１億トンの１０％にあたる１０００万トンが
亜鉛めっき鋼板として生産され、建材、自動車および家
電などの広い分野で使用されている。亜鉛による犠牲防
食のメカニズムは、亜鉛及び鉄鋼の二つの金属が接触し
た状況下で電池が形成され、より卑な金属である亜鉛が
陽極となり、鉄を陰極化して、鉄単独の場合の局部電池
形成により陽極溶解を抑制して、鉄鋼の腐食を防止する
ものである。従って、鉄鋼と接触している亜鉛が消失し
た時点で防錆作用は終わるので、その作用効果を長期的
に持続させるためには亜鉛層の腐食を抑制することが必
要となる。その対応手段として一般に亜鉛めっき後にク
ロメート処理が実施されている。
犠牲防食を用いて耐食性を向上させる方法は、最も効果
的で且つ経済的であるが故に、現在の日本における年間
粗鋼生産量１億トンの１０％にあたる１０００万トンが
亜鉛めっき鋼板として生産され、建材、自動車および家
電などの広い分野で使用されている。亜鉛による犠牲防
食のメカニズムは、亜鉛及び鉄鋼の二つの金属が接触し
た状況下で電池が形成され、より卑な金属である亜鉛が
陽極となり、鉄を陰極化して、鉄単独の場合の局部電池
形成により陽極溶解を抑制して、鉄鋼の腐食を防止する
ものである。従って、鉄鋼と接触している亜鉛が消失し
た時点で防錆作用は終わるので、その作用効果を長期的
に持続させるためには亜鉛層の腐食を抑制することが必
要となる。その対応手段として一般に亜鉛めっき後にク
ロメート処理が実施されている。
【０００３】ところで、このクロメート処理による防錆
方法には、下記に掲げるような問題点がある。即ち、亜
鉛めっき鋼板のクロメート処理により白錆の発生は顕著
に防止されるものの、逆に在庫期間あるいは輸送中に外
観上の問題である黒錆（黒変現象とも呼ばれる）が発生
することである。この黒変現象は、表面酸化皮膜、化成
皮膜などにより亜鉛への酸素の供給が制約された状態で
起こり易いが、亜鉛表面の酸化には変わりない。従っ
て、還元状態に保持できれば防ぐことができる。現実的
には、亜鉛めっき後にスキンパスを行ったもの、並びに
数％のアルミニウムを含有する亜鉛・アルミニウムめっ
き鋼板の方が、より発生し易いことが認められている。
方法には、下記に掲げるような問題点がある。即ち、亜
鉛めっき鋼板のクロメート処理により白錆の発生は顕著
に防止されるものの、逆に在庫期間あるいは輸送中に外
観上の問題である黒錆（黒変現象とも呼ばれる）が発生
することである。この黒変現象は、表面酸化皮膜、化成
皮膜などにより亜鉛への酸素の供給が制約された状態で
起こり易いが、亜鉛表面の酸化には変わりない。従っ
て、還元状態に保持できれば防ぐことができる。現実的
には、亜鉛めっき後にスキンパスを行ったもの、並びに
数％のアルミニウムを含有する亜鉛・アルミニウムめっ
き鋼板の方が、より発生し易いことが認められている。
【０００４】一方、酸化チタンを鋼材など金属の防食に
適用する技術は、現在までほとんどなく、僅かに次の２
つが挙げられる。第１に、「材料と環境」第４４巻，
ｐ．５３９，１９９５年に記載された、炭素鋼を５５０
℃以上に加熱し不特定な酸化皮膜を形成させ、上層にゾ
ルゲル法で酸化チタンを形成させ、電気化学的な方法に
より耐食性向上を確認したものである。また第２に、特
開平０６−０１０１５３号公報にステンレス鋼からなる
基材の表面に、チタン含有量に換算して１ｍｇ／ｍ2 以
上のチタン酸化物を含有する皮膜層を形成して、光照射
下において高い耐食性を有するステンレス鋼板を提供す
るものである。しかしながら、これらの従来技術は炭素
鋼，ステンレス鋼材のみに限定されており、他材料には
適用できなかった。
適用する技術は、現在までほとんどなく、僅かに次の２
つが挙げられる。第１に、「材料と環境」第４４巻，
ｐ．５３９，１９９５年に記載された、炭素鋼を５５０
℃以上に加熱し不特定な酸化皮膜を形成させ、上層にゾ
ルゲル法で酸化チタンを形成させ、電気化学的な方法に
より耐食性向上を確認したものである。また第２に、特
開平０６−０１０１５３号公報にステンレス鋼からなる
基材の表面に、チタン含有量に換算して１ｍｇ／ｍ2 以
上のチタン酸化物を含有する皮膜層を形成して、光照射
下において高い耐食性を有するステンレス鋼板を提供す
るものである。しかしながら、これらの従来技術は炭素
鋼，ステンレス鋼材のみに限定されており、他材料には
適用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
抱える問題点を解決し、溶融亜鉛系めっき鋼板の耐黒変
性を向上させるような表面処理鋼板を提供することを目
的とするものである。
抱える問題点を解決し、溶融亜鉛系めっき鋼板の耐黒変
性を向上させるような表面処理鋼板を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点を解決するための手段について鋭意検討を行った結
果、溶融亜鉛系めっき鋼板（溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛
−５％アルミニウム含有めっき、溶融亜鉛−５５％アル
ミニウム含有めっき等、以下同じ）の表面に酸化チタン
を含有する皮膜を形成させ、光を照射すると、該鋼板の
耐黒変性が大幅に向上することを新たに見出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明の耐黒変性に優
れた溶融亜鉛系めっき鋼板は、溶融亜鉛系めっき鋼板の
表面に酸化チタンを皮膜固形分中１０〜１００重量％含
有する皮膜を形成したとを特徴とするものである。な
お、前記皮膜の重量は酸化チタンとして５〜５０００ｍ
ｇ／ｍ2 であることが好ましい。
点を解決するための手段について鋭意検討を行った結
果、溶融亜鉛系めっき鋼板（溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛
−５％アルミニウム含有めっき、溶融亜鉛−５５％アル
ミニウム含有めっき等、以下同じ）の表面に酸化チタン
を含有する皮膜を形成させ、光を照射すると、該鋼板の
耐黒変性が大幅に向上することを新たに見出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明の耐黒変性に優
れた溶融亜鉛系めっき鋼板は、溶融亜鉛系めっき鋼板の
表面に酸化チタンを皮膜固形分中１０〜１００重量％含
有する皮膜を形成したとを特徴とするものである。な
お、前記皮膜の重量は酸化チタンとして５〜５０００ｍ
ｇ／ｍ2 であることが好ましい。
【０００７】以下に本発明の内容を詳しく説明する。酸
化チタン含有皮膜を形成方法については、特定するもの
ではなく、例えば酸化チタンの粉末を含有する有機ある
いは無機の樹脂塗料や、酸化チタンゾルを塗布乾燥して
用いても良い。また、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などいかなる
方法によるものでも良い。酸化チタンの皮膜固形分に対
する含有量は１０〜１００重量％、より好ましくは２０
〜１００重量％である。この含有量が１０％未満である
場合、酸化チタンよる光電気化学的性質が発現せず、耐
黒変性が劣るので好ましくない。
化チタン含有皮膜を形成方法については、特定するもの
ではなく、例えば酸化チタンの粉末を含有する有機ある
いは無機の樹脂塗料や、酸化チタンゾルを塗布乾燥して
用いても良い。また、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などいかなる
方法によるものでも良い。酸化チタンの皮膜固形分に対
する含有量は１０〜１００重量％、より好ましくは２０
〜１００重量％である。この含有量が１０％未満である
場合、酸化チタンよる光電気化学的性質が発現せず、耐
黒変性が劣るので好ましくない。
【０００８】また、溶融亜鉛系めっき鋼板表面に形成さ
せる酸化チタン皮膜の重量は、酸化チタンとして５ｍｇ
／ｍ2 〜５０００ｍｇ／ｍ2 である必要がある。より好
ましくは１０〜１０００ｍｇ／ｍ2 である。酸化チタン
としての皮膜重量が５ｍｇ／ｍ2 未満では、鋼板表面を
十分に被覆することができず、酸化チタンの性能が発揮
されない。また酸化チタンとしての皮膜重量が５０００
ｍｇ／ｍ2 を超えると、性能は発揮されるが、それ以上
の向上は望めず経済的に無駄である。
せる酸化チタン皮膜の重量は、酸化チタンとして５ｍｇ
／ｍ2 〜５０００ｍｇ／ｍ2 である必要がある。より好
ましくは１０〜１０００ｍｇ／ｍ2 である。酸化チタン
としての皮膜重量が５ｍｇ／ｍ2 未満では、鋼板表面を
十分に被覆することができず、酸化チタンの性能が発揮
されない。また酸化チタンとしての皮膜重量が５０００
ｍｇ／ｍ2 を超えると、性能は発揮されるが、それ以上
の向上は望めず経済的に無駄である。
【０００９】本発明に係る表面処理鋼板は、光の照射後
にその耐黒変性が向上するが、特に波長が４００ｎｍ以
下の紫外線を多く含む５００ルクス以上の照射が、鋼板
使用前もしくは使用中になされると、黒変が効果的に防
止される。
にその耐黒変性が向上するが、特に波長が４００ｎｍ以
下の紫外線を多く含む５００ルクス以上の照射が、鋼板
使用前もしくは使用中になされると、黒変が効果的に防
止される。
【００１０】
【作用】本発明の表面処理材が優れた耐黒変性を有する
のは、酸化チタンのｎ型半導体電極としての光電気化学
的性質によるものと考えられる。すなわち、チタン酸化
物の光電気化学的性質により、素材（溶融亜鉛系めっ
き）がカソードとなり、チタン酸化物がアノードにな
り、素材をカソード防食することにより、耐黒変性を向
上させるのである。チタンの酸化物とは例えば化学量論
的ＴｉＯ2 である。カソード防食の際のアノード反応は
チタン酸化物表面で起こる： ２Ｈ2 Ｏ → Ｏ2 ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- で示される水の電気分解反応であるために、チタン酸化
物は全く消費されず、劣化しない。このことから本発明
による黒変防止効果は、鋼板が光の存在下で使用される
限り半永久的に持続する。また、この光電気化学反応
は、一時的に光が照射された後であれば、記憶効果によ
り、光照射の無い暗い環境でもカソード防食能を維持す
ることができる。これらの作用は、皮膜中に酸化チタン
を２０〜１００％含有する場合にその耐黒変性が著しく
向上するのである。
のは、酸化チタンのｎ型半導体電極としての光電気化学
的性質によるものと考えられる。すなわち、チタン酸化
物の光電気化学的性質により、素材（溶融亜鉛系めっ
き）がカソードとなり、チタン酸化物がアノードにな
り、素材をカソード防食することにより、耐黒変性を向
上させるのである。チタンの酸化物とは例えば化学量論
的ＴｉＯ2 である。カソード防食の際のアノード反応は
チタン酸化物表面で起こる： ２Ｈ2 Ｏ → Ｏ2 ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- で示される水の電気分解反応であるために、チタン酸化
物は全く消費されず、劣化しない。このことから本発明
による黒変防止効果は、鋼板が光の存在下で使用される
限り半永久的に持続する。また、この光電気化学反応
は、一時的に光が照射された後であれば、記憶効果によ
り、光照射の無い暗い環境でもカソード防食能を維持す
ることができる。これらの作用は、皮膜中に酸化チタン
を２０〜１００％含有する場合にその耐黒変性が著しく
向上するのである。
【００１１】
【実施例】本発明の効果をより詳しく説明するために、
実施例を比較例とともに挙げて具体的に説明する。な
お、実施例，比較例ともに、より黒変の生じやすい溶融
亜鉛−５％アルミニウム含有めっき鋼板材（縦１５ｃ
ｍ、横７ｃｍ、厚さ０．１ｃｍサイズ）を代表例として
用いた。耐黒変性の評価は、成膜後の試験板に８００ル
クス以上の太陽光を３０分照射した後、沸騰水中に３０
分浸漬後の外観観察により行った。表１に、その耐黒変
性の評価結果を示す。 黒変面積率 ５％未満 ：◎ 黒変面積率 ５％以上１０％未満：○ 黒変面積率 １０％以上５０％未満：△ 黒変面積率 ５０％以上 ：×
実施例を比較例とともに挙げて具体的に説明する。な
お、実施例，比較例ともに、より黒変の生じやすい溶融
亜鉛−５％アルミニウム含有めっき鋼板材（縦１５ｃ
ｍ、横７ｃｍ、厚さ０．１ｃｍサイズ）を代表例として
用いた。耐黒変性の評価は、成膜後の試験板に８００ル
クス以上の太陽光を３０分照射した後、沸騰水中に３０
分浸漬後の外観観察により行った。表１に、その耐黒変
性の評価結果を示す。 黒変面積率 ５％未満 ：◎ 黒変面積率 ５％以上１０％未満：○ 黒変面積率 １０％以上５０％未満：△ 黒変面積率 ５０％以上 ：×
【００１２】実施例１ 試験板に酸化チタン皮膜として、日本金属学会報、第２
８巻、第３号、ｐ．１７６に開示されたゾルーゲル法に
より酸化チタン皮膜を１５０ｍｇ／ｍ2 塗布し、３２０
℃で５分乾燥して成膜した。皮膜固形分中の酸化チタン
含有量は９７重量％であった。
８巻、第３号、ｐ．１７６に開示されたゾルーゲル法に
より酸化チタン皮膜を１５０ｍｇ／ｍ2 塗布し、３２０
℃で５分乾燥して成膜した。皮膜固形分中の酸化チタン
含有量は９７重量％であった。
【００１３】実施例２ 試験板に、石原産業（株）社製のＴｉＯ2 顔料を、旭電
化工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、４
０重量％添加した塗料を酸化チタンとして２ｇ／ｍ2 と
なるように塗布した。
化工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、４
０重量％添加した塗料を酸化チタンとして２ｇ／ｍ2 と
なるように塗布した。
【００１４】実施例３ 試験板に、日本パーカライジング（株）製のＴｉＯ2 ゾ
ルを３５ｍｇ／ｍ2 塗布し、３００℃で１０分乾燥して
成膜した。皮膜固形分中の酸化チタン含有量は９８重量
％であった。
ルを３５ｍｇ／ｍ2 塗布し、３００℃で１０分乾燥して
成膜した。皮膜固形分中の酸化チタン含有量は９８重量
％であった。
【００１５】実施例４ 試験板に、日本パーカライジング（株）製のＴｉＯ2 ゾ
ルを３ｍｇ／ｍ2 塗布し、３００℃で１０分乾燥して成
膜した。皮膜固形分中の酸化チタン含有量は９８重量％
であった。
ルを３ｍｇ／ｍ2 塗布し、３００℃で１０分乾燥して成
膜した。皮膜固形分中の酸化チタン含有量は９８重量％
であった。
【００１６】比較例１ 試験板をアルカリ脱脂（日本パーカライジング（株）製
商標「パルクリーンＮ３６４Ｓ ２０ｇ／Ｌ」６０℃
３０秒）を行い、水洗したものを試験に供した。
商標「パルクリーンＮ３６４Ｓ ２０ｇ／Ｌ」６０℃
３０秒）を行い、水洗したものを試験に供した。
【００１７】比較例２ 試験板に、石原産業（株）製のＴｉＯ2 顔料を、旭電化
工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、７重
量％添加した塗料を酸化チタンとして１ｇ／ｍ2 となる
ように塗布した。
工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、７重
量％添加した塗料を酸化チタンとして１ｇ／ｍ2 となる
ように塗布した。
【００１８】比較例３ 試験板に、石原産業（株）製のＴｉＯ2 顔料を、旭電化
工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、５重
量％添加した塗料を酸化チタンとして３ｍｇ／ｍ2 とな
るように塗布した。
工業（株）製溶剤系エポキシ樹脂の固形分に対し、５重
量％添加した塗料を酸化チタンとして３ｍｇ／ｍ2 とな
るように塗布した。
【００１９】
【表１】
【００２０】以上説明したように、本発明の表面処理を
施した亜鉛系めっき鋼板は、実施例１〜３に示したよう
に、溶融亜鉛系めっき鋼板の耐黒変性を著しく向上する
ことができた。また、実施例４では付着量が少ないた
め、実施例１〜３程ではないが十分な耐黒変性を有して
いる。これに対して、比較例１は無処理のため耐黒変性
が劣っており、比較例２では皮膜固形分中の酸化チタン
の比率が少ないため耐黒変性が劣っており、比較例３で
は皮膜固形分中の酸化チタン比率および付着量としての
酸化チタンが不足しているため耐黒錆性が劣っている。
なお、その他の溶融亜鉛系めっき鋼板（溶融亜鉛めっ
き、溶融亜鉛−５５％アルミニウム含有めっきなど）で
も同様の結果が得られる。
施した亜鉛系めっき鋼板は、実施例１〜３に示したよう
に、溶融亜鉛系めっき鋼板の耐黒変性を著しく向上する
ことができた。また、実施例４では付着量が少ないた
め、実施例１〜３程ではないが十分な耐黒変性を有して
いる。これに対して、比較例１は無処理のため耐黒変性
が劣っており、比較例２では皮膜固形分中の酸化チタン
の比率が少ないため耐黒変性が劣っており、比較例３で
は皮膜固形分中の酸化チタン比率および付着量としての
酸化チタンが不足しているため耐黒錆性が劣っている。
なお、その他の溶融亜鉛系めっき鋼板（溶融亜鉛めっ
き、溶融亜鉛−５５％アルミニウム含有めっきなど）で
も同様の結果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によると、溶融亜鉛系めっき鋼板
の表面を処理することにより、かなり耐黒変性を向上さ
せることが可能となり実用上の価値はかなり大きくなっ
たと言える。
の表面を処理することにより、かなり耐黒変性を向上さ
せることが可能となり実用上の価値はかなり大きくなっ
たと言える。
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融亜鉛系めっき鋼板の表面に、酸化チ
タンを皮膜固形分に対して１０〜１００重量％含有する
皮膜を形成したことを特徴とする耐黒変性に優れた溶融
亜鉛系めっき鋼板。 - 【請求項２】 前記皮膜の重量は酸化チタンとして５〜
５０００ｍｇ／ｍ2である請求項１記載の溶融亜鉛系め
っき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31677796A JPH10158857A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31677796A JPH10158857A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158857A true JPH10158857A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18080801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31677796A Pending JPH10158857A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10158857A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013194295A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Nippon Steel & Sumikin Coated Sheet Corp | めっき金属板、遮熱塗装金属板及び遮熱塗装金属板の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31677796A patent/JPH10158857A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013194295A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Nippon Steel & Sumikin Coated Sheet Corp | めっき金属板、遮熱塗装金属板及び遮熱塗装金属板の製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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