JPH10251888A - 鉄族合金元素の析出効率の優れたZn系合金めっき浴、およびそのZn系合金めっき方法、ならびにZn系合金めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

鉄族合金元素の析出効率の優れたZn系合金めっき浴、およびそのZn系合金めっき方法、ならびにZn系合金めっき鋼板の製造方法

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JPH10251888A
JPH10251888A JP5790697A JP5790697A JPH10251888A JP H10251888 A JPH10251888 A JP H10251888A JP 5790697 A JP5790697 A JP 5790697A JP 5790697 A JP5790697 A JP 5790697A JP H10251888 A JPH10251888 A JP H10251888A
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JP
Japan
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plating
alloy
alloy plating
bath
iron
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JP5790697A
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English (en)
Inventor
Masao Kurosaki
将夫 黒崎
Kenichiro Matsumura
賢一郎 松村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大幅な設備改造等を行う必要もな
く、Ni、Co、Fe、Cr等の合金元素を効率良く析
出させるZn系合金めっき浴およびその合金めっき方
法、並びにZn系合金めっき鋼板の製造方法を提供する
ことにある。 【解決手段】 亜鉛を基本成分とし、ニッケル、コバル
ト、鉄及びクロムのうち1種類または2種類以上を含む
合金電気めっき浴において、めっき浴中のNa、SO
2−、NH 、Al3+、Mg2+、KLi
各イオン濃度(単位:mol/l)が次式を満足する条
件で合金めっきを施すことにより、鉄族合金元素の析出
効率の優れ、高電流効率で亜鉛系合金めっき鋼板が製造
できる。 40<7×Na+11×SO 2−+9×NH
+31×Al3++16×Mg2++7×K+6×
<70

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛を基本成分と
し、ニッケル、コバルト、鉄及びクロムのうち1種類ま
たは2種類以上を含む合金をめっきするZn系めっき浴
およびその合金めっき方法、合金めっき鋼板の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板の耐食性を向上させる表面処理方法
として、亜鉛を基本成分として、これにNi、Co、F
e、Crの1種または2種以上を含む亜鉛合金のめっき
が、自動車用あるいは家電用として用いられている。し
かし、これらの亜鉛以外の合金元素は、本来は電気化学
系列的には亜鉛より析出しやすい元素にもかかわらず、
めっき過程で電極表面に形成される水酸化亜鉛の抑制効
果のためにめっき層にはなかなか取り込まれない特徴を
持っている。このため、めっき浴中の合金元素イオン濃
度をかなり高く設定して操業する必要があり、操業コス
トの上昇を招いていた。これらの問題を克服するため、
例えばめっき浴にTl2+等の不純物元素を添加する方法
(特開平2−30791号公報)、あるいはハロゲン系
元素、例えば塩素を添加したり、めっき浴の温度を上昇
させる方法も基礎的に研究されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
を適用する場合には、不純物元素の混入によりめっき鋼
板の耐食性が低下したり、塩素イオン添加により対極で
発生する有害な塩素ガスの処理が出来るよう設備改造し
たり、あるいは高温でも連続操業できるシーリング材に
取り替える等の大幅な設備改造が必要である。そこで本
発明は、大幅な設備改造等を行う必要もなく、Ni、C
o、Fe、Cr等の合金元素を効率良く析出させるZn
系合金めっき浴およびその合金めっき方法、並びにZn
系合金めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のZn系合金めっき浴は、亜鉛を基本成分とし、ニッ
ケル、コバルト、鉄及びクロムのうち1種類または2種
類以上を含む合金電気めっき浴において、めっき浴中の
Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Cr3+、Na+ 、S
4 2- 、NH4 - 、Al3+、Mg2+、K+ の各イオン濃
度(単位:mol/l)が次式を満足することを特徴と
する。 40<7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH4 - +3
1×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×Li2+<7
0 また本発明のZn系合金めっき方法は、亜鉛を基本成分
とし、ニッケル、コバルト、鉄及びクロムのうち1種類
または2種類以上を含む合金電気めっき浴において、め
っき浴中のNa+ 、SO4 2- 、NH4 - 、Al3+、Mg
2+、K+ の各イオン濃度(単位:mol/l)が次式を
満足するように調整することを特徴とする。 40<7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH4 - +3
1×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×Li2+<7
0 さらにまた、上記のZn系合金めっき方法を適用して、
Zn系合金めっき鋼板を製造する方法も本発明である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明者らは、Zn系めっき浴中
の各種イオン濃度がめっき組成および電流効率に与える
影響を調査した。実験に際しては、図1に示す循環めっ
き装置を用いて冷延鋼板にZn−Niの合金めっきを施
した。図1において、1は直流電源、2は流量計、3は
流量調整バルブ、4は循環ポンプ、5はめっき液タン
ク、6は冷延鋼板、7はチタンに白金めっきを施した対
極、8はめっきセル、9はヒーターであり、循環ポンプ
4、流量計2、めっきセル8は一連に連結され、めっき
液は循環ポンプ1によって矢印方向に供給され、流量調
整バルブ3にて流量調整された後、めっきセル8を経て
めっき液タンク5に戻される。めっきセル内には、めっ
き液の流れと平行な向きに対極板7、およびめっきを施
す冷延鋼板が所要寸法間隔で対向配置されており、両極
板6、7間には外部電源から所要の電流密度で通電を行
なうようになっている。実験に用いた冷延鋼板6は幅1
00mm長さ300mmの寸法とし、タンク内のめっき
液は20リットルとした。
【0006】まず、第一の試験に用いためっき液組成
は、NiSO4 ・6H2 O=300g/l、ZnSO4
・7H2 O=150g/l、pH=1.2、浴温=60
℃で、めっき浴中のNa2 SO4 、(NH42
4 、Al2 (SO4 3 、MgSO4 、K2 SO4
加量を種々変化させ目付量20g/m2 のZn−Ni合
金めっきを作成し、めっき皮膜中の添加元素濃度とめっ
き組成、電流効率との関係を調べた。図2に配位水指数
とめっき組成並びに電流効率との関係を示す。ここで配
位水指数とは、7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH
4 - +31×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×L
2+のことを称する。
【0007】図2において、配位水指数が40まで大き
くなるほどめっき層中のNiの含有率ならびに電流効率
ともに上昇し、配位水指数が40を超えるとめっき層中
Ni含有率の上昇代は緩やかになり電流効率もほぼ一定
の値に安定する。一方、配位水指数が70を超えるとめ
っき液のイオン強度が上昇しすぎて物質移動に障害が生
じるため、電流効率の著しい低下が生じてしまう。これ
らの実験結果から、めっき浴の配位水指数は40から7
0の範囲が適切であることが明らかになった。次に、Z
n−Cr合金めっきを作成する目的で行なった試験で
は、めっき液組成および浴条件を Cr2 (SO4 3 =200g/l、ZnSO4 ・7H
2 O=300g/l、有機添加物=1g/l、pH=
1.2、浴温=50℃ として第一の試験と同等の試験を行なった。その結果を
図3に示す。図3から明らかなように、Zn−Cr合金
めっきにおいても、Zn−Niめっきの場合と同様に、
配位水指数が40から70が適正範囲であることが判明
した。
【0008】以上の実験結果に基づいて、本発明では、
亜鉛を基本成分とし、ニッケル、コバルト、鉄及びクロ
ムのうち1種類または2種類以上を含む合金電気めっき
浴において、めっき浴中のNa+ 、SO4 2- 、NH
4 - 、Al3+、Mg2+、K+ 、Li2+各イオン濃度(単
位:mol/l)が次式を満足させることにした。 40<7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH4 - +3
1×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×Li2+<7
0 そして、上記のように調整したZn系合金めっき浴を用
いて合金めっきを行なうことにより、合金元素の析出効
率ならびに電流効率を高くできる。合金めっき浴のめっ
き条件として、浴温は25〜80℃、電流密度は50〜
250A/dm2 、pHは0.5〜3.0の範囲で行な
うのが好ましい。なお、本発明のZn系合金めっき浴中
に、Pb、Sn、Cd、Sb、Bi等の元素を添加して
も本発明の効果は維持される。また、被めっき材はステ
ンレス板、Cu板等のいかなるものであってもかまわな
い。
【0009】
【実施例】
(実施例1)図1に示す循環めっき装置を用い、冷延鋼
板にZn−Niの合金めっきを施した。めっき浴中支持
塩濃度を変化させ電流密度100A/dm2 で通電し、
目付20g/m2 になるように調整した。試験に用いた
めっき液の基本組成および浴条件は、ZnSO4 ・7H
2 O=150g/l、NiSO4 ・6H2 O=250g
/l、pH=1.2、浴温=60℃である。めっき浴と
しては、上述した基本浴にNa2 SO4 、Al2 (SO
4 3 、MgSO4 、K2 SO4 を添加し、表1の10
種類のめっき浴を調整し、各々について冷延鋼板にめっ
きを施した。めっきに際してはめっき後のめっき層組成
ならびに電流効率を測定した。本発明においては、めっ
き層中Ni含有率が12%以上、かつ電流効率が80%
以上を良好と判定した。その測定結果を表1に示す。
【0010】表1から明らかなように、めっき浴の支持
塩濃度を適正範囲内に調整し、配位水指数を制御したN
o2、3、5、7、8、9は、Ni含有量の高いめっき
を効率良く析出することが可能である。また用いる支持
塩は単独使用でも、複合使用でも本質的な違いはないこ
とが分かる。逆に支持塩の添加量が不足し、配位水指数
が適正範囲より低いNo1、4、10では、めっき層中
Ni含有率、電流効率ともに低くなっている。一方、支
持塩の添加量が過剰で、配位水指数が適正範囲より高い
No6では、めっき層中Niは高い値を確保できている
ものの、電流効率が低く経済的には不利な条件となって
いる。
【0011】
【表1】
【0012】(実施例2)実施例1と同様に循環めっき
装置を用い、めっき浴中支持塩濃度を変化させ、電流密
度100A/dm2 で通電し、目付20g/m2 になる
ように調整し、Zn−Crの合金めっきを施した。試験
に用いためっき液の基本組成および浴条件は、Cr
2 (SO4 3 =200g、ZnSO4 ・7H2 O=3
00g/l、有機添加物=1g/l、pH=1.2、浴
温=50℃である。そして、実施例1と同様な方法でめ
っきを施し、めっき後にめっき層組成と電流効率を測定
した。その結果を示す表2から明らかなように、Zn−
Cr合金めっきの場合も、めっき浴の支持塩濃度を本発
明の適正範囲内に調整することで、Cr含有量の高いめ
っきを効率良く析出することができた。
【0013】
【表2】
【0014】
【発明の効果】以上の如く本発明では、めっき浴の支持
塩濃度を適正範囲内に調整することにより、非常に高い
電流効率で鉄族合金を含有した合金めっきの作成が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いためっき装置の模式図、
【図2】Zn−Ni合金めっきにおいて配位水指数がめ
っき組成および電流効率に与える影響を示す図、
【図3】Zn−Cr合金めっきにおいて配位水指数がめ
っき組成および電流効率に与える影響を示す図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 流量計 3 流量調整バルブ 4 循環ポンプ 5 めっき液タンク 6 冷延鋼板 7 チタンに白金めっきを施した対極 8 めっきセル 9 ヒーター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年5月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】鋼板の耐食性を向上させる表面処理方法
として、亜鉛を基本成分として、これにNi、Co、F
e、Crの1種または2種以上を含む亜鉛合金のめっき
が、自動車用あるいは家電用として用いられている。し
かし、これらの亜鉛以外の合金元素は、本来は電気化学
系列的には亜鉛より析出しやすい元素にもかかわらず、
めっき過程で電極表面に形成される水酸化亜鉛の抑制効
果のためにめっき層にはなかなか取り込まれない特徴を
持っている。このため、めっき浴中の合金元素イオン濃
度をかなり高く設定して操業する必要があり、操業コス
トの上昇を招いていた。これらの問題を克服するため、
例えばめっき浴にTl3+ 等の不純物元素を添加する方
法(特開平2−30791号公報)、あるいはハロゲン
系元素、例えば塩素を添加したり、めっき浴の温度を上
昇させる方法も基礎的に研究されている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のZn系合金めっき浴は、亜鉛を基本成分とし、ニッ
ケル、コバルト、鉄及びクロムのうち1種類または2種
類以上を含む合金電気めっき浴において、めっき浴中の
Na、SO 2−、NH−、Al3+、Mg2+
Li の各イオン濃度(単位:mol/l)が次
式を満足することを特徴とする。 40<7×Na+11×SO 2−+9×NH
31×Al3++16×Mg2++7×K+6×Li
<70 また本発明のZn系合金めっき方法は、亜鉛を基本成分
とし、ニッケル、コバルト、鉄及びクロムのうち1種類
または2種類以上を含む合金電気めっき浴において、め
っき浴中のNa、SO 2−、NH 、Al3+
Mg2+、KLi の各イオン濃度(単位:mol
/l)が次式を満足するように調整することを特徴とす
る。 40<7×Na+11×SO 2−+9×NH
31×Al3++16×Mg2++7×K+6×Li
<70 さらにまた、上記のZn系合金めっき方法を適用して、
Zn系合金めっき鋼板を製造する方法も本発明である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】まず、第一の試験に用いためっき液組成
は、NiSO・6HO=300g/l、ZnSO
・7HO=150g/l、pH=1.2、浴温=60
℃で、めっき浴中のNaSO、(NH
、Al(SO、MgSO、KSO
加量を種々変化させ目付量20g/mのZn−Ni合
金めっきを作成し、めっき皮膜中の添加元素濃度とめっ
き組成、電流効率との関係を調べた。図2に配位水指数
とめっき組成並びに電流効率との関係を示す。ここで配
位水指数とは、7×Na+11×SO 2−+9×N
+31×Al3++16×Mg2++7×K
6×Li のことを称する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】以上の実験結果に基づいて、本発明では、
亜鉛を基本成分とし、ニッケル、コバルト、鉄及びクロ
ムのうち1種類または2種類以上を含む合金電気めっき
浴において、めっき浴中のNa、SO 2−、NH
、Al3+、Mg2+、KLi 各イオン濃度
(単位:mol/l)が次式を満足させることにした。 40<7×Na+11×SO 2−+9×NH
31×Al3++16×Mg2++7×K+6×Li
<70 そして、上記のように調整したZn系合金めっき浴を用
いて合金めっきを行なうことにより、合金元素の析出効
率ならびに電流効率を高くできる。合金めっき浴のめっ
き条件として、浴温は25〜80℃、電流密度は50〜
250A/dm、pHは0.5〜3.0の範囲で行な
うのが好ましい。なお、本発明のZn系合金めっき浴中
に、Pb、Sn、Cd、Sb、Bi等の元素を添加して
も本発明の効果は維持される。また、被めっき材はステ
ンレス板、Cu板等のいかなるものであってもかまわな
い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛を基本成分とし、ニッケル、コバル
    ト、鉄及びクロムのうち1種類または2種類以上を含む
    合金電気めっき浴において、めっき浴中のNa+ 、SO
    4 2- 、NH4 - 、Al3+、Mg2+、K+ 、Li2+各イオ
    ン濃度(単位:mol/l)が次式を満足することを特
    徴とする鉄族合金元素の析出効率の優れたZn系合金め
    っき浴。 40<7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH4 - +3
    1×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×Li2+<7
  2. 【請求項2】 亜鉛を基本成分とし、ニッケル、コバル
    ト、鉄及びクロムのうち1種類または2種類以上を含む
    合金をめっきする方法において、めっき浴中のNa+
    SO4 2- 、NH4 - 、Al3+、Mg2+、K+ 、Li2+
    イオン濃度(単位:mol/l)が次式を満足すること
    を特徴とする鉄族合金元素の析出効率の優れたZn系合
    金めっき方法。 40<7×Na+ +11×SO4 2- +9×NH4 - +3
    1×Al3++16×Mg2++7×K+ +6×Li2+<7
  3. 【請求項3】 請求項1記載のZn系合金めっき浴を用
    いてZn系合金めっきを施すことを特徴とする鉄族合金
    元素の析出効率の優れたZn系合金めっき鋼板の製造方
    法。
JP5790697A 1997-03-12 1997-03-12 鉄族合金元素の析出効率の優れたZn系合金めっき浴、およびそのZn系合金めっき方法、ならびにZn系合金めっき鋼板の製造方法 Withdrawn JPH10251888A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011190514A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Jfe Steel Corp 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011190514A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Jfe Steel Corp 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

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