JPS59129797A - メツキ鋼材 - 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、自動車用耐食鋼板等の鋼材におけるメッキ鋼
材に関する０ 近年、自動車用耐食鋼板に対する耐食性の要求は著しく
厳しいものがあり、これに対処するために種々の改良が
加えられている０ この種の鋼板は、耐食性もさることながら、塗膜特に近
年広く行なわれるようになったカチオン電着塗膜下地用
としての化成処理性において優れたものであることが要
求される０この両者の要求を満すためには、単層のメッ
キ層では限界があるため、従来２層メッキによって対処
する提案がなされている。その例として、特開昭５５−
７３８８８．５６−１４２８８５．５６−１６６３８９
．５７−１１４６９２．５６−１５８８６４号公報に記
載されたものがある。これらに共通する思想は、下層を
防食のために亜鉛系メッキ層とし、上層は化成処理性の
良化のために鉄または鉄系合金とすることにある。

ところが、本発明者らの研究によれば、上記のような従
来技術には次述する重大な欠陥があることが判明した。

すなわち、（１）塗装下地処理としての所期の化成処理
性を確保するためには、化成処理が施される上層メッキ
層を形成するために、かなりの目付量を必要とし、この
ためコスト増につながる。（２）他方、ある量以上の目
付量とすると、塗装後の耐食性が著しく低下してしまう
。（３）結局、耐食性および化成処理性の両者を満足さ
せるためには、２層メッキでは本質的な限界がある。

ちなみに、鉄−亜鉛系２層メッキ（下層：Ｚｎ＝８５係
の組成で目付量２０ｇ／ｒｒｔ、上層：Ｚｎ＝１５係の
組成。残はＦｅ　）の化成処理性および塗装後の耐食性
と上層目付量との関係について調べたところ、第１図お
よび第２図に示す結果力玉得られた。

第１図に結果を示す実験は、まず得られた２層メッキ鋼
板を脱脂しく日本ノく−カライジンク′社製ｒＦＣ４３
２６ＴＡｊを使用）、次に表面調下製を行い（同社製ｒ
ＰＺＴＪを使用）、その後リンｉ環系下地処理剤（同社
製ｒＢＴ３０３０Ｊを［吏用）を施したものである０化
成処理性の評価は、リン酸亜鉛−鉄結晶の走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）観察によるものである。また、第１図に
は、リン酸塩系緩衝溶液（中性）中における浸漬電位も
示した０ この第１図の結果を考察すると、上層目付量が８〜９ｇ
／ｒｒｔ以下の少い場合は、２層メッキが下層単層メッ
キに対してカンード的に、逆に目付量が増大するとアノ
ード的に挙動すること７５二判る。そして、化成処理性
の評価を考え合せると、２層メッキが下層単層メッキに
文１してアノード的に挙動する場合に、優れた化成処理
（生を示すことが明らかである。

他方、第２図は、塗膜欠陥部の腐食挙動を知るために、
複合サイクル腐食試験として、塩水噴霧→乾燥→湿潤→
結露→冷凍を１サイクルとして３０サイクル繰り返した
結果であり、また１赤錆発生１ての日数」は塩水噴霧試
験によるものである。

この第２図の結果によると、上層目付量力λＪ曽太する
と、塗膜欠陥部分の赤錆発生力玉容易となるとともに、
ブリスター幅が大きくなり、耐食性か低下することが判
るＯ このような第１図および第２図に結果としてあられれる
事柄は、他の２層メッキについても、概ね成り立つもの
で、化成処理性の改善と塗装後の耐食性の向上とを同時
に満たすためには、２層メッキでは限界があることが明
らかとなった０ そこで、本発明者らは、最表層メッキ日付量に依存する
ことなく、たとえ薄目付であっても、耐食性は勿論のこ
と、優れた塗膜密着性を示す化成処理皮膜を形成し得る
メッキ鋼材の開発を鋭意進めてきたところ、実質的に３
層メッキが優れておシ、かつ下層メッキとしては下地鋼
材の防食を目的とする層であシ、最表層メッキとしては
化成処理性に優れた層であり、これらに対して中層メッ
キとしては鉄よυ電気化学的に責な金属または合金の層
とする構造が最適であるとの知見を得て、本発明を完成
するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、相異なる機能を有する下層
、中層および最表層の実質的に３層のメッキ皮膜を有し
、下層は防食機能を有する層であり、最表層は鉄または
鉄系合金層であり、中層は鉄に比して電気化学的に責な
金属またはその合金層であることを特徴とするメッキ鋼
材、にある。

本発明による実質的に３層メッキ構造が優れている理由
は、中層メッキの存在により、（１）上層メッキ皮膜が
塗膜二次密着性に優れた化成処理皮膜を形成する、（２
）下層メッキ皮膜が、異鍾金属接触腐食機構に基いて、
活性化され、速かに高耐食性を示す腐食生成物を形成し
かつ保持する、ためと考えられる。

本発明に従うメッキ鋼材の構造は、第３図に示すように
、冷延鋼板等の鋼材素地１上に、下層メッキ皮膜２、中
層メッキ皮膜３および最表層メッキ皮膜４を順次有する
ものである。

なお、本発明における「実質的に３層」という意味は、
相異なる機能を有する部分が層状をなしている意味であ
り、かつ定性的な層の意味であり、したかってその各層
部分が当該機能を果すために複数層からなっていてもよ
い。

下層メッキは下地鋼材の防食を目的としているため、亜
鉛、または特に亜鉛系合金、たとえばＺｎ−Ｎｉ　％　
Ｚｎ−Ｆｅ　、　Ｚｎ−Ａ７　％　Ｚｎ−Ｃｏ−Ｆｅ　
％Ｚｎ−Ｃｏ−Ｃｒ、　Ｚｎ、−Ｃｏ−Ｍｏなどからな
るのが望ましい。

最表層メッキは、塗膜密着性に優れた化成皮膜の形成を
可能とするために、鉄または鉄系合金、たとえばＦｅ−
Ｚｎ　、　Ｆｅ−８ｎ　、　Ｆｅ−Ｍｎ等からなる。そ
して最表層は塗装下地処理としてのリン酸塩処理に際し
て、耐食性および塗膜密着性にすぐれたフォスフオフイ
ライト（Ｚｎ２ＦｅぐＰＯ４）２　）を形成させること
を目的としている。

中層メッキとしては、第１図の結果に沿っ−Ｃ考案した
ように、防食用メッキ層上に化成処理性に優れた最表層
メッキを施す場合、最表層メッキの存在により、防食用
メッキ単独に比して、電気化学的に卑となるような条件
を満たさねはならない。そしてこのような本発明に従う
条件の下でのみ、鉄または鉄系合金からなる最表層メッ
キ皮膜が、塗膜密着性に優れた化成処理皮膜を形成し得
るのである。この中層メッキの存在により、最表層メッ
キをアノードとして速かに溶解できる。

本発明が従来技術に対して著しく斬新な思想まり鉄に対
して電気化学的に責な金属またはその合金を用いると主
張している点である。

この点について、第５図（ａ）　、　（ｂ）をもって説
明すると、同（ａ）　ｌ］に示すように、最表層メッキ
は直下の中層メッキ上を完全に被覆しておらず、化成処
理時には（ｂ）図のように、中層メッキをカソ一ド二〇
（主に、水素イオン還元反応）として、自身はアノード
：人となり溶解する。従って、最表層の鉄１／ζは鉄系
メッキは容易に、Ｐｈｏｓｐｈｏｐｈｙｌｌｉｔｅ　ヘ
と１云化するのである。

ここで、逆に、最表層の直下に鉄より卑なメッキ層が存
在する（従来法）と、卑なメッキ層がアノード、最表層
はカンード的な挙動を示すため、最表層が速かに溶解し
てＰｈｏｓｐｈｏｐｈｙｉ　ｌ　ｌ　ｉ　ｔｅを形成す
ることはない。

ところで、本発明に用いられる各層の組成例、および重
量％（かっこ置部）、ならびにメッキ法の例を第１表に
示す。

第　　１　　表 また、各層の目付量は、下層については、１０〜６０　
ｇ／ｒｒｊ、特に２０〜３　Ｃ）　ｇ／ｒｒｊが、耐食
性およびコストの点から９捷しい。

中層メッキにあっては、０．１ｇ／ｒｒｔ〜１０ｊ；Ｉ
／ｒｒｔ特に０．２９／ｒｒｊ〜３．？／ｍ′か９捷し
い。上述のように、中層は最表層に対してカノート的に
挙動せねはならず、この点か肝安である。従って、下層
に対する被色率は１００係かＷ、　ｔしい。各種メッキ
浴の均一電着性を考慮して、目付量を選定ずへきである
。

Ｊ！表層の目付’ｉ５’、　’ｄ　、　０．５〜１　（
ｌ　ｊｊ　７ｍ”、特に０５〜５３／ｒｒ？が好ましい
Ｏ化成処理性の点からは、最表層メッキかＰｈｏｓｐｈ
ｏｐｈｙｌｌ　ｉｔｅに転化した結果、４食柑二・密着
性にすぐれ／こｆヒ成皮膜となることか求められている
。この目的を達するためには、ある程度以上の化成皮膜
重量か必要であり、この点を考慮すると、最低限０．５
ｇ／ｎＸは必要である。

一方、耐食性の点では塗膜下の鉄または鉄系メッキは、
赤錆発生を容易にし、塗装メ、キ鋼板の外観を著しく害
するとともに、塗装耐食性（対ブリスター性、対孔食性
）を低下させる危険性をはらんでいる。従って、目付量
の減少を目ざすべきである。

本発明のメッキ層の形成に当っては、限定されるもので
はないが、目付量を可能な限り少くする点で、電気メッ
キ法によるのが望ましい。

以上の通り、本発明によれば、防食性と化成処理性との
両者を優れて満足するメッキ鋼材が提供される。

次に本発明の効果を実施例をもってさらに詳述する。

（実施例） 第２表に、５種類の３層メッキの本発明例と中層がない
３種類の比較例とを示した。化成処理性の試験は、第１
図に係る実験の場合と同一である。なお、本発明例３は
、下地鋼板の防食を目的とする下層メッキが復層構造と
なっている○本発明例４，５は、下層を合金化溶融Ｚｎ
メッキおよび電気Ｚｎメッキとし、中層および最表層の
組成を変えた例を示した０ この第２表の結果によれば、本発明例のいずれもが、最
表層メッキの目付量に係りなく、きわめて優れた化成処
理性を示しているのに対して、中層メッキがない比較例
においては、そのいずれもが最表層のメッキの目付量を
多くしないと所期の化成処理性を満足しないことが判る
。

なお、比較例の場合、最表層メッキの電析条件によって
化成処理性が変わってしまうから、実操業を考えたとき
品質保証上好ましくない。

一方、塗装後の耐食性を比較的に調へるために、Ｎ１１
１〜猶３およびＮα６〜陥８の試料において最表層メッ
キ目付世を各々２．！９／ｉと同一とし、第２図に係る
試験法と同一の試験を行ったところ、第４図に示す結果
が得られた。

本発明に係る３層メッキは、中層として鉄に比して電気
化学的に責なメッキ皮膜を有するため、塗膜欠陥部にお
ける深さ方向の腐食進行が懸念されたが、実際の結果か
ら危惧であることが判明した。また塗膜欠陥部における
ブリスター発生も抑制されていることも明らかとなった
０

【図面の簡単な説明】

第１図は下層単層メッキとの電位差および化成性と上層
メッキ目付量との相関図、第２図は従来の２層メッキの
場合の耐食性試験結果を示す相関図、第３図は本発明鉱
拐の構造の概念的説明図、第４図は本発明例および比較
例についての耐食性試験結果を示す相関図、第５図（ａ
）　（ｂ）ｔま最表層メッキと中層メッキとの関係を示
す説明図である。 第１図 第２図 ］１地メッキ日イ寸ｔ　（（１／ｍ２）。 第３図 第４図 試料Ｎｏ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）相異なる機能を有する下層、中層および最表層の
   実質的に３層のメッキ皮膜を有し、下層は防食（装態を
   有する層であり、最表層は鉄寸たは鉄系合金層であり、
   中層は鉄に比して電気化学的に責な金属またはその合金
   層であることを特徴とするメッキ鋼材０