JPS5923859A - 二層メツキ鋼板 - 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】 この発明は、とくに耐食性および塗膜密着性のすぐれた
二層メッキ鋼板に関する。

耐食材料として知られるメッキ鋼板の中で、最も一般的
々のは云う迄もな（Ｚｎメッキ鋼板である。

周知の如くこれは、Ｚｎメッキ層の犠牲防食作用によっ
て耐食性を示すものであるが、近時上〈に自動η工市体
等、苛酷な腐食用途への適用が進む中で、このＺｎメッ
キ鋼板における耐食性の不足が指摘され、その改善の要
望が高まった。

これを受けて鍾々の研究、開発の試みがなされその結果
として各種の合金メッキ鋼板が出現した。

Ｚｎ−Ａｇ系合金メッキ鋼板も、その一つであり、これ
は現在のところ、性能と経済性のバランスという点から
、自動車重体用として最も利かあるものと云えよう。す
なわちこのメッキ鋼板は、溶融メッキで得ることができ
るものであるため、低コストで供給でき、また性能」−
も、耐食性は通常のＺｎメッキ鋼板に較べ格段にすぐれ
ると云われ、まだ加工性や溶接性は溶融Ｚｎメッキ鋼板
と同等レベル程度とされている。

だだ、現段階では、塗装との関係において未解決の問題
があり、自動車のとくに外装パネル等の塗装用途には適
用が差し控えられているというのが実状である。すなわ
ち、その問題とは、以下に列記のとおりである。

■　塗装に当っては、まず鋼板上に塗装下地処理として
化成処理、通常はリン酸亜鉛処理か施されるが、Ａβ−
Ｚｎ系合金メッキ鋼板の場合πは、この処理において、
ホペイト（Ｚｎ５（ＰＯ４）　２・４．Ｈ２Ｏ）か生成
し、塗装後の二次密着性向上に寄寿するホスフオフリッ
ト（Ｚｎ２Ｆｅ（ＰＯ４）２・４Ｈ２０）の生成が全く
得られない。それ詐りか、とぐにＮ含有率の高いメッキ
皮膜では、アルカリ脱脂の際に発泡して表面が黒変し、
化成結晶が殆んどつかないといったケースも少なくない
。つまシ化成処理性が悪劣である。

■　まだ最近では、苛酷な腐食環境を考慮して自動車用
としては、カチオン電着塗装を採用するのが主流と々っ
ているか、ＡＡ−Ｚｎ系合金メッキ鋼板は、とくにこの
カチオン電着塗装系（カチオン電着−中塗−上塗）では
、塗装後における良好な二次密着性か得られ難いという
欠点もある。

■　更に、一般のＺ＋Ｊメッキ鋼板同様、カチオン電着
塗装において、小さな突起様の塗膜欠陥（クレータ−）
を生じ易い性質をもっている。クレータ−は、電着塗装
過程における通電によって生じる水素ガスを塗膜下に巻
込むことに起因するものと考えられるが、かかるクレー
タ−の発生か上塗塗装後の耐食性に弊害を及ぼすことは
云う迄もない０ このよりなＺｎ−ＡＪ系合金メッキ鋼板の劣性を改善す
る対策もないではない。例えば特開昭５６−１３３４８
８号などでは、このＺｎ−Ａ＃系合金メッキ鋼板にＦｅ
或いはＦｅ−Ｚｎ合金メッキを施すことが提案されてい
る。この対策を実施すれば、確かに化成処理においてホ
スフォフリットの生成がｔＩＩられるとともに、カチオ
ン電着塗装系の塗装後における塗膜二次密着性も向上し
、しかもカチオン電着塗装時のクレータ−の発生を抑制
する上でも有利である。しかしながら、」１記対策を施
しだへ〇−Ｚｎメッキ鋼板も、一般のＺｎメッキ鋼板と
の比較においては一応すぐれる傾向を示しはするものの
、裸の冷延板に対してみれば、依然として十分なものと
は云えない。すなわち、Ａβ−Ｚｎ系合金メッキ鋼板に
Ｆｅメッキを施したものでは依然、化成処理皮膜の一部
はポペイトとなり、満足できるものとは云えない。この
Ｆｅメッキ層にＺｎが含有されたものは、」−記Ｆｅ１
ＯＯ％のメッキの場合よりは若干よい化成処理性を示す
。ところが、一般に連続的に処理される実際の工程では
、化成処理条件かつねに一定に維持されることは望み得
す、上記Ｆｅ−Ｚｎ合金メッキの場合にも、こうした不
安定な条件下では、安定した組成の化成処理皮膜を得る
こと（はきわめて困難であると云わなければならない。

このような場ｈ・カチオン電着塗装系の実用塗装下での
二次密着性としても、安定した高レベルの性能を得るこ
とは不可能である。

本発明は、条件変動の避けられない連続処理によっても
すぐれた化成処理皮膜を得ることが可能な冷延鋼板並み
の化成処理性を備え、カチオン電着塗装系の実用塗装後
においてきわめて良好な二次密着性が得られ、しかも前
記二層メッキ鋼板本来の耐食性をはじめとするすぐれた
諸性能をそのまま具備する二層メッキ鋼板の提供を目的
とするものである。

すなわち本発明の要旨とするところは、第１層として、
Ａ６−Ｚｎ系合金溶融メッキ層を有し、その上に第２層
として、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｉ）ｂの１種まだは２種以」−を
０．００１〜１ｗｔ％含有するＦｅまたはＦｅ−Ｚｎ合
金メッキ層を有していることを特徴とする二層メッキ鋼
板、にある。

本発明者らは、Ａｌｌ−Ｚｎ系／Ｆｅまたｔ／１Ｆｅ−
Ｚｎ系の複層メッキ鋼板の化成処理性を高める方法を見
い出すべく、鋭意実験、研究を重ねだ結果、」１記複層
メッキ鋼板の外層、つ捷りＦｅまだはＦｅ−Ｚｎ系合金
メッキ層にＳｎ、Ｉｎ、Ｐｂの１種または２種以上を微
量、具体的には０．００１〜１ｗｔ％含有せしめること
により、冷延鋼板並みのきわめて良好な化成処理性を得
ることができるという事実を掴んだ。この外層へのＳｎ
ｑ　Ｉｎ、ｐｂの微量含有により化成処理性が向」ニす
るのは、これらの金属が外層中にあって化成処理におけ
る皮膜形成の咳として働き、その反応を効果的に促進す
るものとなるからと考えられる。

本発明の二層メッキ鋼板ではしたがって、化成処理によ
って冷延板の場合同様、全量かホスフォフリットの処理
皮膜か得られ、爾後のカチオン電着−中塗−上塗の塗装
を経て良好な二次密着四をもつ塗膜が確保できるもので
ある。しかも本発明の適用は、Ａ／１−Ｚｎ系／Ｆｅマ
だはＦｅ−Ｚｎ系の二層メツキ鋼板が本来もつ耐食性、
加工性、溶接性並びにカチオン電着塗装におけるクレー
タ−抑制の機能などの劣化につながるといった懸念も全
くない。

本発明において、外層に含ませるＳｎ、　Ｉｎ、ｐｂの
量を、１種でまだは２種以上の合計で０．００１〜１ｗ
ｔ％とじた理由は、以下のとおりである。Ｓｎ、Ｉｎ、
円〕はこの場合、等価元素とみなし得るもので、したが
って本発明ではそれらの全量規制を採用した。

０．００１　ｗｔ％未満では、先に述べたような化成処
理性改善の効果が殆んど認められない。まだこれが１　
ｗｔ％をこえるときには、化成処理皮膜の形成が十分に
期待できなくなる。

本発明の二層メッキ鋼板では、基本的には第１層（内層
）のＡｌ−Ｚｎ系合金メッキ層によって耐食性を確保す
るのであるが、このメッキ層のＮ含有量としては、２〜
７０％が好ましい。寸だこの第１層に、Ｓ　ｉｓ　Ｐ　
Ｉ）、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃａ１Ｔｉｓ　Ｂｅｓ　Ｎｉ
％Ｃ。

等の元素が微量含有されても差し支えなく、本発明は、
かかる金属の含有を許すものである。このＡ６−Ｚｎ系
合金メッキを得る方法としては、まず第１に溶融メッキ
が挙げられるが、これに限るものではなく、溶射や蒸着
によるメッキ法も考えられる。第１層メッキの付着量は
、耐食性を考慮して適宜法めればよく、とくに限定する
ものではないが、３０〜１５０グ／＋ｎ’程度か適当で
ある。

第２層（外層）の主体をなすメッキは、Ｆｅ１００ｗｔ
％或い１ｊＦｅ−Ｚｎ系合金メッキを基本とする。この
うち最も好ましいのは、Ｚｎ４０％以下を含有するＦｅ
−Ｚｎ系合金メッキである。すなわち、本発明では、こ
の第２層中にＳ１１．Ｉｌｌ、円〕を含有させるわけで
あるか、これら金属含有の下での同層へのＺｎ含有は・
化成処理皮膜中のホスフォフリット比率の上昇、塗膜二
次密着性の向上に有効である。しかしながらとのＺｎ含
有量が４０係を」１廻ると、かかる傾向は消失し、むし
ろ逆の傾向となる。外層メッキのイ＼」着量も、とくに
限定しないか、０．５　Ｙ／ｍ２未満では、十分な彼覆
率が得らず、化成処理の際下層メッキ層中のＺｎが溶解
してホペイトの生成が多く々る虞れがある。したがって
、０．５Ｆ／＋ｎ２以」−とするのが架線しく、まだ経
済性の点から１ｏｉ７／ｍ”以下にするのかよい。Ｆｅ
メッキ或いはＦｅ−Ｚｎ系合金メッキは、電気メツキ置
換メッキ等の方法によって得ることができる。この外層
中にＳｒｈ　Ｉｎ、　ｐｂを含有せしめるには、外層メ
ッキを行う際に、メッキ浴中に上記各元素のイオンを例
えば５Ｌ１ｓｏ４、ＩｎＣＬ　ＰＩ）ＳＯ４等の形で適
量添加すればよい。この場合、メッキ浴は、硫酸浴、塩
化浴、混合浴の何れであっても差支えない。

なお、本発明は、両面メッキ鋼板、片面メッキ鋼板の何
れにも適用可能であるのは云う迄もなく、両面メッキ鋼
板に適用する場合に、塗装を施す側の一面においてのみ
本発明のメッキ構造を実施し、他側の面はへ〇−Ｚｎ合
金メッキのままにするといっだ形をとること等もできる
。。

次に、本発明の実施効果について説明〒る。

第１表に示す種々な種類の内層と外層を有する二層メッ
キ鋼板お上が単Ｈｚｎメッキ鋼板を製造した。このうち
（２）〜α０の二層メッキ鋼板は、酸化帯４５０’Ｃ１
還元帯８５０〜９００°Ｃ１浴温４６０〜６６０°Ｃの
条件で、ゼンジマー法により、Ｚｌｌ　Ａ７１溶融メッ
キを行なって内層を得だ。この場合、浴中Ａｇ濃度に応
じて、浴温を変更した。同じく外層は、Ｆｅ　ＳＯ４−
７Ｈ２０１２０Ｉｌｌ、（Ｎ■１４〕２ＳＯ４１００グ
／６のＦｃまだはＦｅ−Ｚｎの硫酸浴（ｐｉ−Ｉ　２．
５．５０　’Ｃ）を用い、電流密度２０　Ａ／ｄ　ｍ”
で電気メッキを行い、この際上記硫酸浴中Ｋ　Ｓｎ、Ｉ
）ｂ、Ｉｎをソｈ、ソれｓ　５ＩＩＣ７１２，ＰＩ）Ｃ
ｏ３゜Ｉ＋１Ｃ４の形で種々な濃度となるように添加し
てメンキする方法で得だ。

」二記各メッキ鋼板および冷延鋼板について、リン酸塩
処理−カチオン電着塗装（塗膜厚：２０μ）−中塗り（
塗膜厚＝３０μ）−」二塗り（塗膜厚：３０１Ｌ）を実
施し、以下に示すリン酸塩皮膜調査と塗膜二次密着性試
験を行なった。　　　　：■　リン酸塩皮膜調査 １）Ｘ線回折によりホスフォフリットの鼠を検出する。

２）ホスフォフリント（以下、Ｐの記すて示す）の（１
００）面強度とホペイト（以下、Ｈの配りで示す）の（
０２０）面強度の比に基いて、Ｐ／１〕旧■比を算出す
る。

■　塗装後二次密着性 上記上塗りまで行なった鋼板を、５０°Ｃ温水中に１０
日間浸漬後、塗膜に２ｍｍ間隔でゴバン目状の切れ目を
入れてセロテープによシ剥離し、このときの塗膜残存率
を調査する。

に１表において、耐融Ｚｎメッキ鋼板（２）は、Ｐ／Ｐ
−ｔ−Ｈか０で、塗膜残存率もきわめて低く、化成処理
性が悪劣で、塗装後においてもすぐれた二次密着性が全
＜ｆ（）られないことが判る。まだ従来例（３）は、Ａ
ｌ８−Ｚｎ系メッキ鋼板であるが、これの場合にも、十
分な結果は得られていない。これらに対しＡ６−Ｚｎ系
メッキ内層とＳｎ、■Ｉｌ、ｐｂを本発明範囲（０，０
０１〜　１重量％）内で含有するＦｅまだはＦｅ−Ｚｎ
合金メッキ外層をもつ本発明例（４）〜（１０）では、
何れの場合もＰ／［）利１が略１００宏塗膜残存率も９
２係以」二ときわめて高い値となっており、従来例（１
）の冷延鋼板にも十分匹敵する化成処理性を備え、きわ
めて良好な二次密着性が確保されることか実証された。

因みに、比較例は、内層メッキかＡｌ−Ｚｎ系で、外層
メッキがＳｎｓ　Ｉｎ、ｐｂを含むＦｅまたはＦｅ−Ｚ
ｎ系ではあるが、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂの含有量が本発明範
囲外のものであり、これも、Ｚｎメッキ鋼板（２）など
に較べれば若干よい試験結果となっているものも見受け
られるが、何れも満足のゆくものとは云えない。

す、上に詳説したように本発明の二層メッキ鋼板は、化
成処理性が冷延板並みに良好で、カチオン電着塗装系の
塗装によってすぐれた二次密着性を有する塗膜を得るこ
とが可能であり、しかも耐食性、カチオン電着塗装にお
けるクレータ−の抑制機能等の点では一般のｋｌ−Ｚｎ
系／ＦｅまだはＦｅ−Ｚｎ系の二層メッキ鋼板と同等の
性能を有し、しだがって本発明の鋼板はきわめて苛酷な
腐食環境に使用される自動車用などとしてとくに実用価
値の著しく高いものである。

出　願　人　住友金属工業株式会社 ＝３′。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１層として、Ａｌ１−Ｚｎ系合金メッキ層を有
   し、その上に第２層として、Ｓｎ、Ｉｎ％ｐｂの１種ま
   だは２種以上を０．００１〜１ｗｔ％含有するＦｅまた
   けＦｅ−Ｚｎ合金メッキ層を有していることを特徴とす
   る二層メッキ鋼板。