JPS5852483A - 鉄−亜鉛合金電気メツキ鋼材の表面処理法 - Google Patents

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】 本発明は防錆鋼材（銅帯、鋼板、鋼管または形鋼を含む
）の表面処理方法に関し、特に該鋼材の塗装後の使用環
境において防錆鋼材のメッキ被覆のもつ防錆力と塗膜の
もつ防錆力に加えて、両者の相乗作月による防錆力を引
き出し、塗装を含めた総合的な防錆性を高めることをね
らいとする表面処理方法に関する。

従来、亜鉛メッキ鋼材ないしは亜鉛を主体とする合金メ
ッキ鋼材は、素地鋼に対する電気化学的保護作用をもつ
と同時に、一般腐食環境において表面に不働態被膜を形
成するという亜鉛のもつすぐれた防食機能の故に、自動
車、家電、建材等の分野で最も広く使用されている防食
材料である。

特に自動車業界にあっては、北米、カナダ等の塩害勤向
車両を中心に防錆鋼材が使用されているが、その中心は
亜鉛メッキないしは亜鉛を主体とする合金メッキ鋼材で
ある。

自動車業界では、更に塗装による防錆節イし・も着々検
討され、その代表的進歩はカチオン電着塗装とディップ
型リン酸塩処理の普及である。

しかるに、カチオン電着塗装は鋼表面に対して防錆性能
を画期的に向上させたが、亜鉛メツ・キないｌｌ、亜鉛
を主体とする合金メッキ表面に対しては、従来のアニオ
ン電着塗装に比べて防錆性能を向上させないか、むしろ
劣化させる場合も認められた。

それぞれ単独では防錆性能のすぐれた亜鉛ないし亜鉛を
主体とする合金メッキ、Ｗ４材とカチオン電着塗装を組
合わせて、プラスの相乗効果を導き出せれば画期的な防
錆性能が期待できる。その鍵は両者界面の表面処理方法
にあると着眼し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明は亜鉛ないし、亜鉛を主体とする合金メッ
キ層な下層にもち、その上層が鉄または鉄を６０重量％
以上含有する鉄−亜鉛系合金からなる複層メッキ鋼材に
おいて、リン酸塩処理により該上層を溶解し、主として
フオスフオヒライトからなるリン酸塩皮膜に転換させる
ことを特徴とするメッキ鋼材の表面処理方法である。

一般に周知の如くカチオン電着塗装において、その防錆
性能を十分に発揮させるには７オス７オヒライト高Ｆｅ
（ＰＯＪｔ・４−０からなるリン酸塩皮膜を塗膜下に形
成させることが有利である。最近普及しているディップ
型すン！！塩処理はこのフォス７オヒライト形成を目的
の一つにしているものであるが、この同じリン酸塩処理
を行なっても、冷延鋼板には７オスフオヒライトが形成
されるが、亜鉛ないし亜鉛を主体とする合金メッキ表面
にはホペイトＺｎ４（ＰＯ４）、・４Ｈ１０からなるリ
ン酸塩皮膜が形成される。このため湿潤環境下での密着
性が劣ること、耐ブリスター性が劣ること等の不利が生
ずる。

本出願人らはこの改善策として、亜鉛ないし亜鉛を主体
とする合金メッキ層の上に鉄または鉄を６０重量％以上
含有する鉄−亜鉛系合金をメッキする複層メッキ鋼材を
先に出願した。これはメッキ鋼材にＦｅｉを賦与するこ
とにより、リン酸塩処理に際して、７オスフオヒライト
を形成させることを目的の一つにしたものである。

この複層メッキ化によって、７オス７オヒライトが形成
され、耐水密着性、塩水噴霧試験における耐ブリスター
性等の塗装適合性は確かに大巾に向上した。

しかし、種々試験を積むうちに、鉄に富む上層被覆を施
すことにより、性能の改善が見られないか、あるいは場
合によりては却って性能が劣化する塗装耐食性能がある
ことを知見した。その−例は両点錆性である。実際の自
動車の使用環境においては、砂礫等が車体に当り、塗膜
が破壊され、そこを起点に錆がしばしば発生する。湿Ｉ
ＩＩｗ４境下では、塗襖下鋼素地上に糸錆状に錆が進行
し、遂にはスキャブと称する見苦しい錆に成長し、車体
外観を損なう。亜鉛ないし亜鉛を主体とする合金メッキ
層が存在すると、鋼素地まで午ズが達しても糸錆の進行
を抑制し、外観を撰なう錆を発生させない。上記複層メ
ッキ化により、この亜鉛に富むメッキ層上に鉄に富むメ
ッキ層が存在すると、下層のもつ耐点錆性能を弱めるこ
とを知見した。

亜鉛ないしは亜鉛を主体とする合金層と鉄または鉄を６
０重量％以上含有する鉄−亜鉛合金層との間には前者を
γノード、後者をカソードとする腐食電流が測定される
。塗膜のない裸の腐食環境においては鋼素地を電気化学
的に保護するためには一般により責なメッキ層を下層に
　より卑なメッキ層を上層に配する構成が有利である。

前記複層メッキはこの腐食原理に反する構成ではあるが
、敢えてこの構成をとったのは塗膜との相乗効果を重視
したことにほかならない。しからげ、鉄ないし鉄を６０
重量襲以上含有する鉄−亜鉛合金層をリン酸塩処理にお
いて、事実上フオスフオヒライトに転換してしまえば、
上述の両点錆性の例に見られる如く、上層が存在するが
故の矛盾点を解消でき、塗装を含めた総合的耐食性が更
に向上する理想的方法となる。以上が本発明の基本的な
考え方である。

本発明・に適用するリン酸塩処理液は主として、リン酸
イオン、ｚｎイオン、アルカリ金属イオン、促進剤、重
金属イオンから構成されるもので、通常、鋼材に対して
フォスフォヒライトを影成し得る処理液、例えば市販さ
れている商品名ボンデライト３００４、ボンデライト３
０３０　（以上日本バー力ライジング（株））、グラ／
ジン５Ｄ−２０００日本ペイント＠）等のディップ方式
のリン酸塩処理液が適用できる。これらの処理液の適正
条件範囲は、全て本発明に適用できるが必要であれば酸
比を高めたり、促進剤濃度及び／又は重金属イオン濃度
を調整することもできる。これらの処理液を用いて、本
発明の上層被覆即ち、鉄ないし、鉄６０重量％以上含有
する鉄−亜鉛合金メッキ層を事実上エツチングする処理
条件で処理すれば、主としてフォスフォヒライトからな
るリン酸塩皮膜が形成される。

実際に自動車車体をリン酸塩処理する場合、上層被覆の
エツチング量は車体の各部位において多少の差異はあり
、微視的に見ればある部位は若干過剰エツチングとなり
、下層も一部溶解することもあり得る。またある部位は
若干エツチング不足となり上層被覆が僅かに残る場合も
あり得る。しかし、上層被覆量には〈見合うエツチング
条件をとることにより、上記バラツキを含んで性能上満
足すべき操業は可能である。

過剰エツチングの部位にあっては、亜鉛に富んだ下層が
一部露出することにより、微視的に見ればリン酸塩皮膜
の中に一部ホベイトが混在する場合がある。しかし、こ
の場合も鉄に富む上層被覆が溶解し、境膜から７オスフ
オヒライトとなって析出するという本発明のねらいは具
現されている。

耐水密着性能から判断すれば皮膜中の７オスフオヒライ
トが５０重量％以上であれば満足すべき性能が得られる
。上層被覆が若しなければフォスフォヒライトはほとん
ど生成せず、耐水密着性は極めて劣る結果となる。

エツチング不足の部位にあっては、過半の上層被覆はフ
ォス７オヒライトに転換し、僅少の上層被覆は残る場合
もあるが、両点錆性試験でキズ部から赤錆が吹き出さず
、糸錆が発生しない程度であれば実用性能上許容できる
。

本発明において、上層被覆をｐｅ　６０重量％以上含有
すると限定した理由は、Ｆｅ６０重盪％未満であれば本
発明のリン酸塩処理においてフォス７オヒライト形成に
効果がないことによる。

上層被覆中には鉄、亜鉛以外に必要あれば少量のＣｕｚ
　Ｎｔ、Ｃｒｓ　Ｃｏ、ＭｎｓＭｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ等
の１種または２種以上が加わっても、リン酸塩処理に際
してフォス７オヒライトに転換し得る限り許容できる。

本発明の下層被覆は亜鉛以外に、耐食性能を向上させる
等の目的で他の合金元素、例えばＦｅ　％　Ａｌ　５Ｍ
ｇ５Ｓｎｓ　Ｃａ５Ｐｂｓ　Ｃｕ、　Ｎｉ、Ｃｒ　％　
Ｃｏ　％　ｈ／ｉｘｒ、ＭＯ１■、Ｔｉ、Ｓｉ等を添加
しても、亜鉛が主体であり、かつ亜鉛のもつ電気化学的
防食作用が利用できる限り、本発明に適用できるもので
ある。

以上の説明で明白なごとく、本発明は亜鉛または亜鉛を
主体とする合金メッキ層の上に鉄または鉄を６０重ｆ１
％以上含有する上層被覆をっけ、リン酸塩処理において
、これを主としてフォス７オヒライトに転換させること
によって、メッキ層と塗装の長所を合せた塗装耐食性能
を実現できる効果がある。即ち、前述したように湿潤環
境下における塗膜密着性、塩分等が存在する腐食環境に
おける耐ブリスター性、両点錆性等が向上し、これらの
結果として両孔あき腐食性等も向上する。この他に鉄に
富む上層被覆とこれを７オスフオヒライト皮膜に転換す
る結果としてカチオン電着の通電時に亜鉛系表面に特異
的に発生するピンホール等の欠陥も軽減でき、塗装と組
合せたあらゆる性能項目に満足できる処理方法となる。

なお、これまでカチオン電着塗装系を中心にその効果を
説明してきたが、アニオン電着塗装系、その他の塗装系
においても、フォスフォヒライトのもつ耐食性と密着性
の効果が期待できるので、本発明の処理方法は有効であ
る。

つぎに本発明の実施例を示す。

実施例１〜６および比較例１〜２ 第１表に試験条件および評価結果を示した。すなわち、
鋼素地上に下層、ついで上層を形成させる。ただし比較
例２については上層の！気メッキは行わなかった。

この場合のそれぞれのメッキ組成、目付量および被覆方
法を第１表に示した。ついで、下層および上層によって
複層メッキ化されたメッキ鋼材を第１表に示すリン酸塩
処理液および処理条件でリン酸塩処理を行った。得られ
た表面処理済のメッキ鋼材についてリン酸塩皮膜および
塗装適合性を評価し、第１表に示した。

試験および評価条件はつぎのとおりである。

（１）　　リン酸塩処理 各処理液に合った標準条件で、脱脂、水洗、表面調整後
、リン酸塩処理を行ない、水洗乾燥した。

Ｔ、Ａ、　＝全酸度。フェノールフタレンを指示薬とし
、処理液Ｉｏｎ／に対するＯ、１ＮＮａＯＨ水溶液の適
定ｒｎｌで表示。

２５人　＝遊離酸度。ブロムフェノールブルーｔ−指示
薬とし、処理液ｌＯ−に対するＯ、ｌＮ　ＮａＯＨ水溶
液の適定−数で表示。

Ｚｎ（す）：処理液中のＺｎ濃度。

Ｔ、　Ｔ、−促進剤濃度。各処理液規準の方法による測
定値。

（２）　　エツチング重量 試験片の脱脂後重量から、リン酸塩処理後リン酸塩皮膜
を溶解除去後の重量を差し引いた重量。

（３）Ｐ比率 （４）耐水密着性 リン酸塩処理後、カチオン電着塗装２０μｍ１中塗り、
上塗り塗装をして総合塗膜８０〜９０μｍとし、４０°
Ｃの温水中に１０日間浸漬後、直ちに２■角の素地鋼板
に達するゴバン目を１００マス目描き、（５）塩水噴霧
試験 リン酸塩処理後、カチオン電着塗装２０μｍ施し、素地
鋼板に達するクロスカットを描き、ＪＩＳＺ−２３７１
に準する塩水噴霧試験８４０時間後の片側最大剥離中。

簡表示。

（６）両点錆性試験

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 下層Ｚｎ又はｚ！Ｌを主体とする合金層、上層Ｆｅ６０
   重量％以上、残Ｚｎの鉄−亜鉛合金電気メツキ鋼材にお
   いて、リン酸塩処理により、鋼材上層を溶解し、表面層
   を主と、してフォスフォヒライトからなるリン酸被覆に
   転換させることを特徴とする、鉄−亜鉛合金電気メツキ
   鋼材の表面処理法。