JPH11106946A

JPH11106946A - 亜鉛めっき鋼板のクロメート処理方法

Info

Publication number: JPH11106946A
Application number: JP26553697A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Higuchi; 威彦樋口; Yasushi Araya; 泰荒谷; Masaatsu Noritake; 雅温乗竹; Makoto Yoshitake; 誠吉武
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】亜鉛めっき鋼板表面の塗布型クロメート皮膜に
発生する微小ハジキ欠陥は、処理前の鋼板表面の清掃を
徹底するだけでは防止できない。この微小ハジキを抑制
防止するためのクロメート処理方法を提供する。【解決手段】鋼板表面へのクロメート処理液の塗布につ
づく熱処理（塗布液膜の乾燥，焼き付け）において、鋼
板塗布液膜に、昇温速度３℃／秒以下の加熱乾燥を２秒
以上行う。実操業上，昇温速度は１〜３℃，時間は２〜
５秒の範囲で設定するのがよい。乾燥工程の昇温速度と
微小ハジキ欠陥の発生との間には強い相関があり、上記
昇温速度の制御により該欠陥の発生はほぼ完全に防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板の
めっき表面にロールコーターによるクロメート皮膜を形
成する塗布型クロメート処理方法の改良に関し、詳しく
はクロメート皮膜面の微小ハジキ欠陥の発生を抑制防止
し、クロメート皮膜品質を高めるものである。

【０００２】

【従来の技術】クロメート処理は、亜鉛めっき鋼板の一
次防錆、塗装下地処理等を目的として広く実施されてい
る。クロメート処理を施された亜鉛めっき鋼板は、未処
理の鋼板に比べて、耐食性，耐指紋性等に優れ、しかも
表面の色調が均一、かつ美麗であり、自動車，家電製
品，建材など各種分野の用途に好適な材料である。クロ
メート処理法にはいくつかの方法が工業的に実施されて
いるが、ロールコーターによる塗布型クロメート処理
は、クロメート処理液を均一に塗布することができ、ま
たコーティングロールのめっき鋼板表面に対する圧下力
により、塗布量（塗布厚さ）を厚薄任意に調整すること
ができる等の利点を有している。

【０００３】図１は塗布型クロメート処理工程を示して
いる。（１）はロールコーター，（２）は熱処理部であ
る。ロールコーター（１）は、クロメート処理液を収容
したパン（11），ピックアップロール（12）およびアプ
リケータロール（13）からなり、ピックアップロール
（12）はパン（11）のクロメート処理液をアプリケータ
ロール（13）に転写し、アプリケータロール（13）は、
ロール（Ｒ）に沿って移送される被処理鋼板（Ｓ）の表
面に転接して処理液を鋼板表面に塗布する。処理液を塗
布された鋼板（Ｓ）は、乾燥セクション（21）で加熱乾
燥され、ついで焼き付けセクション（22）に導入され
る。乾燥セクション（21），焼き付けセクション（22）
における被処理鋼板の加熱は、熱風（加熱空気等）の吹
き付けにより行われる。焼き付けセクション（22）を通
過することにより塗膜の焼き付け反応を完了した鋼板
は、冷却セクション（23）で適当な温度に冷却降温さ
れ、次工程に送給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】亜鉛めっき鋼板の表面
に形成される上記塗布型クロメート皮膜には、「ハジ
キ」と称される白色斑点状の表面欠陥が発生する。この
ハジキ欠陥には、直径約２〜３mmの比較的大きいもの
（大径ハジキ）のほか、１mmないしそれ以下の微小ハジ
キがある。大径ハジキは、被処理鋼板の表面の塵，埃，
汚れ等に起因することが知られており、鋼板表面を十分
に清掃することにより防止することができる。他方、微
小ハジキは、鋼板表面を清掃するだけでは防止し得ない
が、微小サイズであることから、これまで実用上、問題
視されることなく現在に到っている。

【０００５】近時、表面品質に対する要求が厳しくな
り、微小ハジキについても、これを解消することが要求
されるようになってきた。この微小ハジキの発生は、前
記のように、大径ハジキと異なって被処理鋼板の清掃を
徹底するだけでは解決し得ない現象である。微小ハジキ
の発生はクロメート皮膜厚さを厚くする程、発生し易い
傾向があり、膜厚の厚いクロメート皮膜を形成する場合
に特に問題となる。本発明は、このような微小ハジキの
発生を抑制防止するための改良された塗布型クロメート
処理方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛めっき鋼
板の表面にクロメート処理液をロールコーターで塗布
し、塗布液膜を加熱乾燥および焼き付け処理する塗布型
クロメート処理において、塗布液膜の加熱乾燥の昇温速
度を３℃／秒以下、乾燥時間を２秒以上とすることを特
徴としている。

【０００７】微小ハジキ欠陥（直径約１mm以下）の発生
は、図２に示すように、めっき表面の微小凹部（マイク
ロポア）の存在に起因すると考えられる。図中、（32）
は素地鋼板（31）を被覆する亜鉛めっき層，（33）はめ
っき層表面のマイクロポア（μｍオーダ）、（36）はめ
っき層の表面を被覆するクロメート処理液の塗膜（液
膜）である。めっき層のマイクロポア（33）には微小の
気泡（34）がトラップされ、マイクロポア（33）から離
脱した気泡（34）は液膜（36）中を浮遊し、また処理液
の塗布につづく加熱乾燥過程で、液膜（36）の表面に硬
化した皮膜（37）が生成する。液膜中の気泡（34）の一
部は、硬化皮膜（37）の隙間から外に放出されるが、大
部分は放出を妨げられて液膜中に滞留する。液膜中の個
々の気泡（34）は運動エネルギが低く、表面の硬化皮膜
を突き破ることができないが、気泡同士の集合・合体お
よび熱膨張により大きな気泡（35）に成長し、硬化皮膜
（37）の薄い部分を突き破って外に抜け出す。このよう
に硬化皮膜を突き破って抜け出した跡（38）が、微小ハ
ジキとして視覚される表面欠陥となる。この乾燥過程に
おける昇温速度を前記のように規制した本発明では、比
較的緩慢な加熱昇温の効果として、液膜表面の硬化皮膜
の生成が遅延し、微小気泡（34）の外部放出が確保され
ることにより、微小ハジキ（気泡の抜け跡）の発生が防
止されるものと推察される。

【０００８】

【発明の実施の形態】被処理鋼板の表面にロールコータ
ーで塗布されるクロメート処理液は、６価のクロムと無
機酸を主成分として調製されるクロム酸水溶液であり、
従来公知の各種組成を有するものを製品の用途・要求特
性等に応じて使用する。その薬液組成は、例えばクロム
酸−燐酸系を基本液組成とし、トータルＣｒ量: ５〜２
０ g/l，Ｃｒ³⁺／（Ｃｒ⁶⁺＋Ｃｒ³⁺）: ４０〜５０重量
％，コロイダルシリカ(SiO₂): ０〜１００ g/l等から
なるもの、必要に応じてこれにマロン酸, 硼酸等が添加
されたもの等が挙げられる。

【０００９】被処理材（亜鉛めっき鋼板）は、電気亜鉛
めっき鋼板，溶融亜鉛めっき鋼板，蒸着亜鉛めっき鋼板
などである。鋼板表面（めっき表面）は十分に清掃され
ていることを要する。前記のように鋼板表面に塵，埃，
汚れ等が残留していると、大径ハジキを生じる原因とな
るので、これを防止するためである。被処理鋼板は、ク
ロメート処理が効率的に行われるように、常法に従って
適当な板温に加熱されてロールコーター（１）に送給さ
れる。鋼板の加熱温度は、約４０〜７０℃であり、クロ
メート処理液の組成や、熱処理部（２）のレイアウト等
に応じて、この温度範囲内で適切な温度に設定される。
鋼板表面の薬液の塗布量は、Ｃｒ量に換算して、例えば
１０〜７０mg/m²であり、これはロールコーター（１）
の鋼板表面に対するアプリケータロール（13）の転接圧
力等により厚薄任意に調節される。

【００１０】クロメート処理液を塗布された鋼板は、熱
処理部（２）の乾燥セクション（21）において、加熱空
気等の熱風により液膜を加熱乾燥される。乾燥工程にお
ける昇温速度の制御は、本発明の最も特徴とする事項で
ある。従来のクロメート処理では、専ら生産性等の観点
から、液膜の乾燥と板温上昇を短時間内で済ませるよう
に、高速昇温（約１０℃／秒以上）が適用されている。
３℃／秒以下の緩慢な加熱昇温を２秒以上行うこととし
た本発明は、前記のように液膜中の微小気泡の滞留を排
除し、微小ハジキ欠陥をほぼ完全に防止することを実現
している。

【００１１】塗膜乾燥の昇温速度を制限している本発明
では、従来に比し、被処理鋼板の板温上昇がその分遅延
することになるが、それに起因して次の焼き付け処理に
支障をきたすようなことはない。昇温速度を制限した乾
燥処理を所定時間（２秒以上）行った後は、その制限を
解除されるので、昇温速度を高めて短時間で所望の板温
に上昇させることができる。その板温上昇は、例えば、
焼き付けセクション(22)内の加熱温度の調整により行わ
れ、あるいは同セクション(22)の炉長をやや長めにし、
焼き付け温度に達するまでの昇温時間を与えるようすれ
ばよい。

【００１２】乾燥処理過程における昇温速度の下限の規
定は特に必要としないが、約０．５℃／秒より低くする
利益は特になく、０．５〜３℃／秒の範囲で設定するの
が適当である。また、この緩慢な加熱昇温の時間を少な
くとも２秒以上とするのは、液膜中の微小気泡の外部放
出を十分ならしめる時間的余裕を確保するためである。
この時間は約６秒を超える長時間とする必要はなく、約
２〜５秒の範囲で設定するのが適当である。

【００１３】乾燥セクション（21）を通過した被処理鋼
板は、焼き付けセクション（22）に導入され、加熱空気
等の熱風による焼き付け処理を施される。その処理温度
は約１００〜１２０℃であり、この温度範囲内において
クロメート処理液の組成等に応じた適正温度に設定され
る。焼き付け反応により皮膜形成を完了した後、冷却セ
クション（23）に送り込まれ、空気流の吹き付けにより
ハンドリングに支障のない温度（例えば, 約５０℃付
近）まで冷却され、同セクション（23）から導出され
る。

【００１４】本発明によるクロメート処理鋼板のロール
コーター（１）から熱処理部（２）にわたる温度制御の
好ましい具体例として、クロメート処理液塗布時の鋼板
温度: ５０〜７０℃，乾燥セクション（21）での昇温速
度: １〜３℃／秒・処理時間: ２〜５秒，焼き付けセク
ション（22）における処理温度: １００〜１２０℃・処
理時間: １〜３秒、にそれぞれ調節設定する例が挙げら
れる。

【００１５】

【実施例】

(A)被処理鋼板真空蒸着亜鉛めっき鋼板（めっき層厚３μｍ）（ロールコーター導入直前に水洗・乾燥による表面の完
全清掃実施） (B)クロメート処理 (1) 処理液組成トータルＣｒ量: １０〜１６g/l Ｃｒ³⁺／（Ｃｒ⁶⁺＋Ｃｒ³⁺）: ４０〜４５重量％コロイダルシリカ(SiO₂) : ４０〜６０ g/l (2) 塗布量(Cr 換算値）: ３０〜７０ mg/m ² (3) ロールコーター入側の鋼板温度: ５５〜６５℃ (4) 乾燥処理時間: ２秒以上 (5) 焼き付け処理温度: １００℃±１０℃ 時間: １〜２秒

【００１６】図３は、乾燥セクション（21) における加
熱乾燥過程の昇温速度と、製品鋼板のクロメート皮膜面
の微小ハジキ発生個数の関係を示している（供試鋼板は
いずれも大径ハジキの発生はなく、また観察される微小
ハジキは、直径0.5 〜1 mm程度の白色斑点である）。図
示のように、クロメート皮膜面の微小ハジキの発生個数
と乾燥過程の昇温速度との間には明瞭な相関があり、昇
温速度の調整による微小ハジキの防止効果は顕著であ
る。本発明に従って、乾燥セクションでの液膜の加熱昇
温速度を３℃／秒以下に制限することにより、微小ハジ
キ欠陥はほぼ完全に解消されている。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、クロメート処理前の鋼
板表面の清掃をいかに徹底しても防止し得ない微小ハジ
キ欠陥の発生を、ほぼ完全に解消し、クロメート皮膜の
健全性を確保することができ、自動車，家電製品，建材
等の用途に供されるクロメート処理亜鉛めっき鋼板の商
品価値を高め、近時の表面品質に対する厳しい要求に応
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塗布型クロメート処理工程の説明図である。

【図２】クロメート皮膜における微小ハジキ欠陥の発生
機構の説明図である。

【図３】クロメート処理液塗膜の乾燥工程における昇温
速度とクロメート皮膜の微小ハジキ発生個数との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１: ロールコーター２: 熱処理部 21: 乾燥セクション 22: 焼き付けセクション 23: 冷却セクション 31: 素地鋼板 32: 亜鉛めっき層 33: マイクロポア 34,35 : 気泡 36: クロメート処理液塗膜 37: 硬化した皮膜 38: 気孔の抜け跡Ｓ: 被処理鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉武誠大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社堺製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛めっき鋼板の表面にクロメート処理
液をロールコーターで塗布し、塗布液膜を加熱乾燥およ
び焼き付け処理する塗布型クロメート処理において、塗
布液膜の加熱乾燥の昇温速度を３℃／秒以下、乾燥時間
を２秒以上とすることを特徴とする亜鉛めっき鋼板のク
ロメート処理方法。