JPS5845382A - 電気合金メツキ鋼板の表面処理方法 - Google Patents

電気合金メツキ鋼板の表面処理方法

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JPS5845382A
JPS5845382A JP14286881A JP14286881A JPS5845382A JP S5845382 A JPS5845382 A JP S5845382A JP 14286881 A JP14286881 A JP 14286881A JP 14286881 A JP14286881 A JP 14286881A JP S5845382 A JPS5845382 A JP S5845382A
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JP
Japan
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phosphate
steel plate
film
treatment
paint
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JP14286881A
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English (en)
Inventor
Masayuki Oishi
大石 公志
Yoshiyuki Kawaguchi
川口 善行
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/78Pretreatment of the material to be coated

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋼板塗装の下地処理として行うリン酸塩処理
において、塗装性の向上を図ったZn−Ni系電気合金
メッキ鋼板の表面処理方法に関する。
自動車車体等に用いられるZnメッキ鋼板には通常、塗
装前の下地処理としてリン酸塩処理が施される。
このリン酸塩処理は、リン酸塩の酸性溶液を被処理鋼板
に作用させて、鋼板面上にZn(Po4)2・4H20
あるいはFeZ口z(POa)r−4Hzoの不溶性の
リン酸塩皮膜を形成させて塗膜接着の足掛りをつくり、
塗料の密着性を向上させるとともに塗料下の111i′
を食性を向上させることを目的とする。
しかるにZn−Ni系合金電気メツキ鋼板に対してリン
酸塩処理を施す場合は、この鋼板が高耐食性を有してい
るためリン酸塩処理液による前記Zn5(PO4)2・
4H20皮膜の生成反応が活溌に行われないので、リン
酸塩皮膜の形成が不十分で、良好な塗料の密着性を得る
ことができない欠点がある。
本発明は上記欠点を克服しようとするもので、Zn−N
i系合金の電気メツキ鋼板のリン酸塩処理において、リ
ン酸塩皮膜の生成による腐食反応を活溌に行わせて、塗
料との密着性にすぐれ、かつ、塗料下の耐食性を向上せ
しめたリン酸塩皮膜を得ることを目的とするものであっ
て、Zn−Ni系合金の電気メツキ鋼板にpH2,5以
下の酸性液を接触させる前処理を施したのちリン酸処理
を施すようにした点を特徴とする。
唾鉛メッキ鋼板のリン酸塩処理においては、リン酸塩処
理液とメッキ鋼板との間にま′づ第一に次式(1)の溶
解反応が起こり、 Zn+2)b PO4−Zn(H2PO4)2+)h 
−・−・・ ・・−・・イ1)上記反応によりS板表面
に接した溶液中では遊離リン酸が低下してpHが上昇す
る・ひきつづいて上記溶液中で次式(2)% (3)の
平衡反応が存在する。
Z n (H2PO4)2 :”Z n)(PO4+H
3PO4−−−−−−(2)3Zn(HPO4)、:Z
n5(PO4)z+H3P0* −−”・・(3)上記
(2)、(3)の反応において、溶液中のZnG(2P
O4)2の濃度が増しp)15E上昇すると、反応式の
平衡は右に進行して難溶性の7.ns (PO4)2が
被処理鋼板表面の結晶核上に析出し、次第に生長してつ
いには皮膜を形成する。
しかるに、Zn−Ni系合金電気メツキ鋼板のリン酸塩
処理においては、鋼板自体が高耐食性のため前記Zn+
3)I3PO4’=Zn(I(3PO4)2 +H2の
反応が乏しく、この初期反応が生じ難いためにZn5(
Pα)2皮膜が形成し難い。
そこで本発明者らは上記の初期反応を促進させればZn
5CPOa)2皮膜の生成を助長し得るとの考えにだっ
て種々実験研究を行った。
まづ最初に、リン酸、硫酸、硝酸、塩酸などの酸性溶液
にZn−Ni系電気合金メッキ鋼板を浸漬さ層に微細な
りラックが発生し、上記クラックからメッキ中のZnイ
オンが溶出し易くなるという新事実を発見した。
これは上記酸性液でメッキ層の極表面層がエツチングさ
れてメッキ層の内部応力を解放するだめに微細なりラッ
クがメッキ層全面に元年し、このクラックが腐食時の局
部電池の集中を分散させ、このクラックからZnイオン
が溶出するものと考えられる。
そこでZ n=N i系合金電気メッキ鋼板に、リン酸
、硫酸、硝酸、塩酸などの酸性液を接触させ前処理した
のちリン酸塩処理を施せば、前記式(1)の初期反応が
促進されて緻密なリン酸塩皮膜が形成され、耐食性、塗
料密着性の向上が得られるとの考えにたって次の各種の
実験を、試みた。
目付量2 OS’/nl’の両面メッキを施したZn−
Ni系合金電気メツキ鋼板を市販の脱脂剤パーコクリナ
ー364S(日本パーカ社製)の2%溶液で温度7゜C
で2分間脱脂し、30秒間水洗した。次にpH1,0,
1,5,2,0,2,5にそれぞれ調整したリン酸、硫
酸、硝酸、塩酸の酸性溶液(常温)に、上記鋼板をそれ
ぞれ5秒、10秒、15秒、20秒、25秒浸漬し、水
道水で水洗後、市販のリン酸処理液BT3301(F1
本パーカ社製)で12秒間スプレー処理を行って供試鋼
板とした。また比較例として上記同様に脱脂水洗したZ
n−Ni系合金電気メツキ鋼板を、酸性液での前処理を
施さない従来方法で同様のリン酸塩処理を行って比較供
試鋼板とした。
上記2例の各供試鋼板について、それぞれリン酸塩皮膜
の結晶崩態、耐食性、塗膜密着性の調査を行い、その評
価結果を第1表に示した。
なお、第1表の調査及び評価の方法を次の(1)(2)
(3)に示す。
(1)  リン酸塩皮膜結晶 リン酸塩皮膜結晶をSEM写真(1000倍)で調査し
下記により評価した。
◎ニリン酸塩皮膜結晶の長さが5μ以下で緻密に付着し
ているもの ○ニリン酸塩皮膜結晶の長さが5〜10μで緻密に付着
しているもの △ニリン酸塩反映結晶の長さが10〜20μで混在する
もの Xニリン酸塩皮膜結晶の長さが20μ以上の粗いもの (2)耐食性 JISZ2371に準拠して調査し下記により評価した
1:塩水噴霧テストで白錆発生に100hr以上要する
もの 2:塩水噴霧テストで白錆が72〜99hr間で発生す
るもの 3:塩水噴霧テストで白錆が48〜71hr間で発生す
るもの 4:塩水噴霧テストで白錆が47hr以内で発生するも
の (3)塗膜密着性 厚さ20μの自動車用カチオン電着塗装し、次いで厚さ
20μの上塗り塗装し乾燥後、50゛C温水中に10日
間浸漬した供試鋼板を用いて、ゴバン目セロテープ剥離
後の塗膜式(Y率の調査を行い、下記により評価した。
A:塗膜残存率が93%以上のもの λ:塗膜残存率が85〜90%のもの B:塗膜残存率が60〜84%のもの C:塗膜残存率が59%以下のもの なおこの実験において、酸性液での前処理時間を5〜2
5秒とした理由は次の通りである。
Zn−Ni系合金の電気メツキラインにおいては一般に
メッキの目付量によシラインスピードは大巾に変る。即
ち厚目付の場合は薄目付に較べてラインスピードは大巾
に遅くなる。ラインスピードが遅くなるに従って上記酸
性液での処理時間が長くなる。そこで現在工業的に実施
されている電気Znメツキラインスピードに基いて酸性
液の処理時間を決めるとすれば、酸性液の処理時間は5
秒〜25秒の範囲内とする必要がある。
第1表に見る通り、Zn−Ni系合金電気メツキ鋼板に
直接リン酸塩処理を施す比較例よりも、前処理としてp
H2,5以下の酸性液中に浸漬させ、水洗後リン酸塩処
理を施す方が細かいリン酸塩の結晶が晶出し、皮膜とな
って金属面を覆う。このリン酸塩皮膜が鋼板の耐食性を
向上させ、またこの皮膜が足掛りとなって塗膜の密着性
を向上させるものと考えられる。さらに詳細に検討する
と、上記酸性液のpHが低い場合は、短時間処理側でリ
ン酸塩皮膜の結晶が細かく緻密となり耐食性ならびに塗
膜の密着性を良好ならしめている。また酸性液のpHを
高くしてゆくと、細かいリン酸塩皮膜の結晶を得るため
には酸性液の処理時間を長くしなければならないことが
明らかとなった。すなわち、酸性液の処理時間が電気メ
ツキラインでの最長時間(25秒)以内であれば、pH
2,5以下の酸性液での処理で細かいリン酸塩皮膜の結
晶が得られ、耐食性ならびに塗膜の密着性を向上せしめ
ることが可能であることが判明した。
前述の如く、工業的にZn−Ni系合金の電気メツキラ
インで実施可能な酸性液の処理時間が5〜25秒の範囲
であるので、酸性液のpHが2.5以下であれば上記処
理時間の範囲内で細かいリン酸塩皮膜の結晶が得られて
、Zn−Ni系合金電気メツキ鋼板の耐食性、塗膜密着
性は向上する。しかし酸性液のpHが2.5を越えると
、処理時間が上記25秒を越えて長くしないと上記と同
様な耐食性、塗膜密着性の向上効果が得られない。従っ
て本発明ではリン酸塩処理の前処理として接触させる酸
性液のpHを2.5以下に限定した。
次に本発明の実施例について説明する。
連続電気メツキパイロットプラントで、板厚0.8日X
板巾300鴎の鋼帯を脱脂、水洗、塩酸酸洗、水洗から
なる工程を通したのち、前記鋼帯のメッキ層のNi含有
率が10〜15チとなるように調整したZn−Niメ7
キ槽中で電流密度2OA/diで20f/d(DZn−
Niメッキを施した。ひきつづいて水洗工程を経て前記
メッキ鋼板に本発明方法によjD 、pH1,0と1.
5のリン酸水溶液を8秒間それぞれスプレーし、水洗後
リン酸塩処理液3301(日本バー力社製)を12秒間
スプレし、水洗、乾燥し毛採取したサンプルを供試鋼板
とした。
また比較例として通常行っている方法、即ち本発明方法
による−1−記T)H1,、Oと1.5のリン酸水溶液
の代りに市販されているパーコレンZ(Ti ヲコロイ
ド状にしたリン酸溶液pH8)溶液を8秒間スプレーし
、水洗後上記と同様のリン酸塩処理を施して採取したサ
ンプルを供試鋼板とした。
上記2つの例による供試鋼板について、それぞれリン酸
塩皮膜の結晶形態、耐食性、塗膜密着性に関する調査を
行い、その評価の結果を第1図の顕微鏡写真図及び第2
図、第3図の図表に示す。
上記調査及び評価はそれぞれ第1表に示したものと同様
の方法で行った。
すなわち第1図(イ)凍)(ハ)は供試鋼板上に生成し
たリン酸塩皮膜結晶のSEM写真(1006倍)であり
、(イ)はリン酸塩処理前にpH1,0のリン酸溶液を
8秒間スプレーした本発明例。
(ロ)はりく酸塩処理前にpH1,5のリン酸溶液を8
秒間スプレーした本発明例。
(ハ)はリン酸塩処理前にpH8,0のパーコレンZ溶
液を8秒間スプレーした比較従来例。
第2図は酸性液のpHが1.0と1.5の本発明例及積
率(チ)と塩水噴霧テスト時間の関係を、pH1,0の
場合をP 1pH1,5の場合をQ1比較従来例をRの
特性曲線でそれぞれ示した図表である。
第3図は酸性液pHが1.0と1.5の本発明例と比較
従来例の塗膜密着性の調査におけるゴバン目セロテープ
剥離試験後塗膜残存面積率@))をそれぞれpH1,0
の場合を0%pH1,5の場合を口、比較例をΔで示し
た図表である。
第1図に見る通り、本発明例の供試鋼板のリン酸塩皮膜
の結晶はいずれも比較従来例供試鋼板の結晶よりも細か
く、かつ緻密であった。
第2図に見る通り、本発明例の供試鋼板はりずれも白錆
発生に100hr以上の塩水噴霧時間を要し耐食性は良
好であったが、比較従来例の供試鋼板は白錆が50hr
の塩水噴霧で発生し耐食性が稍々不良であった。
また第3図に見る通り、本発明例0供試鋼板はいずれも
ゴバン目−〇テープ剥離後の塗膜残存率が93%以上で
あり、塗膜残存率が60チ台の比較従来例に較べて大巾
に向上し、極めて良好な塗膜密着性を示した。
以と述べた如く、本発明方法はZn−Ni系合金の電気
メツキ鋼板のリン酸塩処理において、前処理としてpH
2,5以下の酸性液に接触させるという簡単な方法で、
リン酸塩皮膜結晶を細かく緻密とし、耐食性を高めかつ
、塗膜密着性を大巾に向上させることを可能としたので
、Zn−Ni系合金の電気メツキ鋼板の品質向上に極め
て有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)(ロ)(ハ)はリン酸塩皮膜の結晶を10
00倍に拡大した顕微鏡写真、第3図は白錆発生面積率
と塩水噴霧テスト時間の関係を示した図表、第3図は塗
膜密着性調査におけるゴバン目セロテープ剥離試験後塗
膜残存面積率(1)を示した図表である。 P%Q、R:特性曲線 43i オ  l   聞 手続補正書(方式) 昭和57年2月24日 特許庁長官 島田春樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第142868号 2、発明の名称 電気合金メッキ鋼板の表面処理方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所   大阪市東区北浜5丁目15番地−名 称 
(211)住友金属工業株式会社代表者 熊谷典文 4、代理人 6、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 7、補正の自答 (1)  明細書第13頁第12行[・・・第3図はI
′Im+’t・・・」とあるを「・・・第2図は白錆・
・・jに改める。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  Zn−Ni系合金の電気メツキ鋼板に、pH
    2,5以下の酸性液を接触させたのち、リン酸塩処理を
    施すことを特徴とする電気合金メッキ鋼板の表面処理方
    法。
JP14286881A 1981-09-10 1981-09-10 電気合金メツキ鋼板の表面処理方法 Pending JPS5845382A (ja)

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