JPS586796B2

JPS586796B2 - 塗装用下地鋼板

Info

Publication number: JPS586796B2
Application number: JP9365879A
Authority: JP
Inventors: 安谷屋武志; 庄司政浩; 大村勝
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1983-02-07
Also published as: JPS5620190A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、メッキ皮膜自体の裸耐食性と、塗装後の耐
食性が共に優れた塗装用下地鋼板に関するものである。

最近、自動車、家電製品用等の鋼板として、メッキ皮膜
自体の裸耐食性と共に塗装後の耐食性に優れた性質を有
する材料が強く要求されており、このような性質を有す
る鋼板の需要は、今後益々増加する傾向にある。

従来から亜鉛メッキ鋼板は、一般に亜鉛が犠性防食作用
を示し、下地甲鋼板として優れた耐食性が得られること
から、耐食材料として広く利用されている。

このような亜鉛メッキ鋼板は、メッキ皮膜自体の裸耐食
性については、メッキ量を厚くすることで希望の性能が
得られるが、亜鉛メッキ面を塗装した場合に、亜鉛と塗
料の反応等によって、塗膜がふくれ剥離するいわゆるブ
リスターが発生し、塗膜密着性を著しく弱める問題があ
り、特に湿潤環境下でこの問題が著しく、その改善が望
まれていた。

前記ブリスターの発生原因は、詳しくは不明であるが、
亜鉛は非常に活性な性質を有しているため、密着界面に
おいて塗料と反応を起こし、塗料との密着力が弱められ
ブリスターの進行を促しているものと思われる。

またメッキ量を厚くすると、上記の如くメッキ皮膜自体
の耐食性は高められるが、その反面加工性、溶接性、生
産性等が低下する問題があった。

上記の如き電気亜鉛メッキ鋼板の塗装後における耐食性
を改善する方法として、亜鉛メッキ皮膜中に亜鉛以外の
金属を少量含有させる複合亜鉛メッキ鋼板が提案されて
おり、例えば、次のような方法が知られている。

■ 亜鉛を主成分とし、モリブデン、タングステン、コ
バルトの酸化物の１種または２種以上を皮膜の全重量あ
たり金属として０．０５〜７％含有し、更に鉄、ニッケ
ル、スズ、鉛の１種または２種以上を０．５〜１５％含
有した塗装下地鋼板。

（特公昭４９−１９９７９号参照）■ 亜鉛メッキ浴中
に、Ｃｏ５０〜１００００ｐｐｍとＣｒ５０〜７００ｐ
ｐｍ１更にＩｎ１０〜３０００ｐｐｍとＺｒ１０〜２５
００ｐｐｍ、のうちの少なくとも１種を添加して亜鉛メ
ッキする方法。

（特開昭５１−８３８３８号参照）上記方法によれば、夫々の複合亜鉛メッキ皮膜によって
、不働態化皮膜を形成し、亜鉛の溶解を抑制する結果、
確かに通常の亜鉛メッキ皮膜よりメッキ皮膜自体の裸耐
食性は改善され、またその結果、メッキ量を減ずること
ができ、加工性、溶接性、生産性等がかなり改善される
ことは認められるが、依然として塗装後にブリスターが
発生しやすく、蒸気の如き塗装後の耐食性に対する問題
を解決することはできなかった。

また、塗装後の耐食性に優れた鋼板として、亜鉛メッキ
皮膜中にＦｅを添加した鉄亜鉛合金メッキ鋼板が提案さ
れている。

この鉄亜鉛合金メッキ鋼板は、ブリスターの発生が遅く
、塗装後の耐食性は優れているが、メッキ皮膜中に亜鉛
と共に鉄が含有されるため、前記複合亜鉛メッキ鋼板に
比べて赤錆の発生が早く、メッキ皮膜自体の裸耐食性に
問題があった。

上述のように、従来の方法では、メッキ皮膜自体の裸耐
食性と、塗装後の耐食性とを共に兼ね備えた塗装用下地
鋼板を得ることは困難であった。

この発明は、上述のような観点から、メッキ皮膜自体の
裸耐食性と塗装後の耐食性とが双方共に優れている塗装
用下地鋼板を提供するもので、鋼板表面に、亜鉛を主成
分としたニッケル５〜２０重量％、コバルト０００１〜
２．０重量％、クロム０．００１〜２．０重量％を含有
する電気メッキ層が、４〜５０ｇ／ｍ２の量で形成され
ていることに特徴を有するものである。

次に、この発明においては、電気メッキ層の皮膜組成を
上述のように定めた理由について説明する。

ニッケルは、主として塗装後の耐食性を向上させるため
に含有されるもので、前記ニッケルの含有により塗装後
の耐食性は向上されると共に、メッキ皮膜自体の裸耐食
性も改善することができる。

ニッケルの含有によって、上記のような塗装後の耐食性
が向上する詳細な理由は判然としてはいないが、１つは
ニッケルの含有によって、メッキ皮膜の自然電位が貴に
なるため、メッキ皮膜と下地鋼板との電位差が小さくな
り、腐食電流が減少する結果、メッキ皮膜自体の腐食速
度が低下するものと推定され、また塗装の前処理として
施される燐酸亜鉛処理皮膜が、ニッケルによって緻密に
なるためき考えられる。

この発明においては、上記ニッケル含有量を５〜２０重
量％と定めたが、その理由は、ニッケル含有量が５重量
％未満ではその効果が十分ではなく、２０重量％を超え
ると逆に塗装後の耐食性が低下するためである。

コバルトは、メッキ皮膜自体の裸耐食性を向上させる作
用があり、上記ニッケルに比べ少量の含有でその効果が
発揮される。

コバルトによりメッキ皮膜自体の裸耐食性が向上する理
由は、詳しくは不明であるが、メッキ皮膜中にコバルト
の酸化物が混在することによって不働態皮膜が形成され
、亜鉛の溶解を抑制するためと考えられる。

この発明においては、上記コバルト含有量を０．００１
〜２．０重量％と定めたが、その理由は、コバルト含有
量が０．００１重量％未満では裸耐食性向上の効果が発
揮されず、２．０重量％を超えると上記効果が飽和し、
それ以上多量に含有させることは経済上好ましくない上
、メッキ外観が黒くなり商品価値が低下するためである
。

クロムは、コバルトとの共存でメッキ皮膜自体の裸耐食
性を向上させる作用があり、自錆の発生を抑制すること
から、特に腐食初期においてその効果が著しい、この発
明においては、上記クロム含有量を０．００１〜２．０
重量％と定めたが、その理由は、クロム含有量が０．０
０１重量％未満では裸耐食性向上の効果が発揮されず、
２．０重量％を超えると上記効果が飽和する上、メツサ
皮膜の密着性が低下し加工性が劣化するためである。

また、鋼板表面に生成される電気メッキ層の量を、４〜
５０ｇ／ｍ２と定めた理由は、４ｇ／ｍ２未満では電
気メッキ層が薄すぎて塗装後の耐食性向上の効果がなく
、５０ｇ／ｍ２を超えた場合は、塗装後の耐食性は向上
するが、前記５０ｇ／ｍ２を超えるような厚い金属
層を電気メッキで生成せしめることは極めて不経済であ
る上、上記のような厚メッキの鋼板は、加工性および溶
接性の点において好ましくないためである。

この発明の塗装用下地鋼板を製造するに当っては、ベー
ス浴となる公知の酸性電気亜鉛メッキ浴中に、亜鉛とし
，て２０〜１５０ｇ／ｌ、ニッケルとして２５〜１０
０ｇ／ｌ，コバルトとして５〜２０ｇ／ｌ、クロム
として００５〜１ｇ／ｌを、メッキ皮膜形成成分として
含有せしめ、上記のようなメッキ浴を用い通常のメッキ
条件で鋼板に電気亜鉛メッキを施すことにより、ニッケ
ル５〜２０重量％、コバルト０．００１〜２．０重量％
、クロム０．００１〜２．０重量％を含有した、亜鉛を
主成分とする塗装用下地鋼板を得ることができる。

次に、この発明を実施例により、従来例および比較例と
対比しながら説明する。

下記（ａ）の基本組成を有する硫酸亜鉛系メッキ浴によ
り、下記（ｂ）の条件で電気亜鉛メッキを行なった下記
第１表の従来例１に示す皮膜組成の従来の塗装用下地鋼
板と、下記（ａ）の基本組成をベース浴とし、これに下
記（ｃ）あるいは（ｄ）の成分を添加したメッキ浴を用
い、同じく下記（ｂ）の条件で電気亜鉛メッキを行なっ
た第１表の実施例１，２に示す皮膜組成のこの発明の塗
装用下地鋼板を製造した。

（ａ）亜鉛メッキ浴の基本組成ＺｎＳＯ４・７Ｈ２０・・・・・・２５０ｇ
／ｌＮａ２ＳＯ４・・・・・５０ｇ／ｌ
ＣＨ３ＣＯＯＮａ・・・・・・・１２
ｇ／ｌ（ｂ）亜鉛メッキ条件メッキ浴のＰＨ・・・・・・３．５メ
ッキ浴の温度・・・・・・５０゜Ｃメツ
キ電流密度・・・・・・２０Ａ／ｄｉメ
ツキ量・・・・・・２０ｇ／ｍ２
（ｃ）添加成分（実施例１）ＮｉＳＯ４・６Ｈ２０・・・・・・２５
０ｇ／ｌＣｏＳＯ４・７Ｈ２０・・・・・・
０．２ｇ／ｌＣｒ２（ＳＯ４）３・・
・・・・０．６ｇ／ｌ（ａ）添加成分（実施例
２）Ｎｓ８０４・６Ｈ２０・・・・・・４０
０ｇ／ｌＣＯＳＯ４・７Ｈ２０・・・・・
・４０ｇ／ｌＣｒｏｓ・・・・・・
０．３ｇ／ｌまた、比較のために下記（ｅ）あるいは
（ｆ）に示すニッケルまたはクロムの含有されていない
成分を前記ベース浴に添加したメッキ浴を用い、同様の
条件で電気亜鉛メッキを行なった第１表の比較例１，２
に示す皮膜組成の塗装用下地鋼板を製造した。

（ｅ）添加成分（比較例１）ＣｏＳＯ４・７Ｈ２０・・・・・・・
５０ｇ／ｌＣｒ０３・・・・・
・ｏ．２ｇ／ｌｃｒ２（ＳＯ４）３
・・・・・・０．６ｇ／ｌ（ｒ）添加成分（比較
例２）ＮｉＳＯ＋・６Ｈ２０・・・・・・４
００ｇ／ＩＣｏＳＯ４・７Ｈ２０・・・
・・・・４０ｇ／ｌ第１表には、上記の条件で製造し
た各塗装用下地鋼板について、夫々の裸耐食性と塗装後
の耐食性の試験結果が示されている。

なお、裸耐食性試験は、試験材に対しＪＩＳＺ２３７１
に基づく塩水噴霧試験を２００時間行なった敢の赤錆発
生状態を観察したものであり、第１表における○印は赤
錆が発生しなかったことを示し、Ｘ印は全面に赤錆が発
生したことを示す。

また塗装後の耐食性試験は、試験材に対し薄膜タイプの
燐酸亜鉛処理を標準条件で施し、引続き市販のポリブタ
ジエン系の電着塗料を用い、標準条件で２０μ塗布して
ベーキングを行なった後、上記ＪＩＳＺ２３７１に基づ
く塩水噴霧試験を８０００時間行なった後の赤錆発生状
態を観察したものであり、○印は赤錆が発生しなかった
ことを示し、×印は全面に赤錆が発生したことを示す。

なお、第１表において従来例２は、市販の鉄亜鉛合金メ
ッキ材（メッキ量４５ｇ／ｍ２）である。

着た、第２表には、本発明塗装用下表鋼板におけるメッ
キ皮膜組成の亜鉛、ニッケル、コバルト、クロムの含有
量を、本発明の数値範囲内で変えた他の実施例と、上記
含有量が本発明範囲外および一部の組成を巽にした場合
等の比較例について、その裸耐食性、塗装後の耐食性の
試験結果が示されている。

なお、同表におけるΔ印は、赤錆が部分的に発生したこ
とを示す。

次に、亜鉛メッキ浴の基本組成として、塩化系メッキ浴
を用いた場合の実施例について説明する。

下記（ａ）の基本組成を有する塩化系メッキ浴により、
下記（ｂ）の条件で電気亜鉛メッキを行なった下記第３
表の従来例３に示す皮膜組成の従来の塗装用地下鋼板と
、下記（ａ）の基本組成をベース浴とし、これに下記（
ｃ）あるいは（ｄ）の成分を添加したメッキ浴を用い、
同じ条件で電気亜鉛メッキを行なった第３表の実施例７
，８に示す皮膜組成のこの発明の塗装用下地鋼板とを製
造し、夫々の裸耐食性と塗装後の耐食性について調べた
。

第３表にはその結果が示されている。

なお試験条件等は、前述した通りである。

（ａ）亜鉛メッキ浴の基本組成ＺｎＣｌｌ２・・・・・・・１５０ｇ
／ｌＮＨ４Ｃｌ２・・・・・・
１５ｇ／ｌ（ＣＨ２ＣＯＯＮａ）２−６Ｈ２０・−
・・・− １５ｇ／１（ｂ）亜鉛メッキ条件メッキ浴のＰＨ・・・・・・３．５メ
ッキ浴の温度・・・・・・５０℃メッキ
電流密度・・・・・・３０Ａ．／ｄぱメ
ツキ量・・・・・・２０９／Ｉｆ
ｆ（ｃ）添加成分（実施例７）ＮｓＣｌ２・・・・・・１５０
ｇ／ＩＣｏ（Ｌｌ２− ３０９／ＩＣｒｏｓ ”” ０．２９／ｌ
Ｃｒ２０３・＋＋＋＋＋０
．ｓｇ／Ａ！（ｄ）添加成分（実施例８）ＮｉＣｌ２・・・・・・２００ｇ／
ｌＣｏＣｌ２＋＋・・＋＋２
０ｆｌ／ｌＣｒ０３・＋・＋＋
＋ｏ．３ｇ／１以上の実施例から明らかなように、
この発明によれば、メッキ皮膜自体の裸耐食性および塗
装後の耐食性が共に優れた塗装用下地鋼板を得ることが
でき、その製造に当っては、ベース浴として硫酸亜鉛系
メッキ浴を用いても、あるいは塩化系メッキ浴を用いて
も、ベース浴の種類にかかわらず優れた効果を発揮する
ことができる。

なお、ベース浴に添加されるメッキ皮膜形成成分は、上
記実施例においては硫酸塩、塩化物、酸化物等を挙げた
が、これらに限定されるものではなく、可溶性の化合物
であればよい。

以上説明したように、この発明によれば、メッキ皮膜自
体の裸耐食性と共に、塗装後の耐食性に優れ塗膜密着性
が高い塗装用下地鋼板が得られ、しかも加工性、溶接性
、生産性等も優れている等、その効果は大きいものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１鋼板表面に、亜鉛を主成分としたニッケル５〜２０
重量％、コバルト０．００１〜２．０重量％、クロム０
．００１〜２．０重量％を含有する電気メッキ層が、４
〜５０ｇ／ｍ２の量で形成されていることを特徴とする
塗装用下地鋼板。