JPS60125396A - 塗装耐食性に優れたΖn−カチオン樹脂−Co複合電気めっき鋼板 - Google Patents

塗装耐食性に優れたΖn−カチオン樹脂−Co複合電気めっき鋼板

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JPS60125396A
JPS60125396A JP23383583A JP23383583A JPS60125396A JP S60125396 A JPS60125396 A JP S60125396A JP 23383583 A JP23383583 A JP 23383583A JP 23383583 A JP23383583 A JP 23383583A JP S60125396 A JPS60125396 A JP S60125396A
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JP
Japan
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cationic resin
steel sheet
corrosion resistance
resin
composite
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Pending
Application number
JP23383583A
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English (en)
Inventor
Hideo Kobayashi
秀夫 小林
Hajime Kimura
肇 木村
Hiroshi Hosoda
博 細田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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、塗装耐食性に優れたZn−カチオン樹脂−コ
バルト系複合電気めっき鋼板に関するものである。
亜鉛めっき鋼板は、耐食性が要求〆iる自動車、家電製
品、建築材料などに防錆処理鋼板として広く使用されて
いる。これは、純亜鉛層が鋼板の鉄に対して卑であるの
で、ピンホールなどのめっきの欠陥や加工により生じた
地鉄の露出部分に対しては亜鉛が先に腐食されるという
犠牲防食効果があり、鋼板の赤錆発生を防止する効果が
あるからである。しかし、純亜鉛は塩水噴霧あるいは湿
間環境において導電性の腐食生成物を生成し、腐食速度
が著しく大きく、さらに塗装された塗膜下では亜鉛の腐
食生成物により塗膜ふくれが生じ、ついには剥離するに
至るなどの純亜鉛が活性であるが故の欠点がある。
一方、亜鉛めっきの耐食性を向上させるため。
亜鉛めっき層の活性を抑制する意味で亜鉛よりも電位的
に責な金属、例えば、Go、 Ni、 Cr、 Fe等
を合金析出させる方法が考えられ、多くの文献、特許が
見られる。しかし、めっきの品質を左右する合金化比率
を一定に安定させながら工業的に生産することが困難で
あるため、実用化されている例は少ない。
本発明者等は、電気亜鉛めっき鋼板の製造の諸条件を大
きく変化させることなく、また製造コストの上Hを極力
抑え、耐食性を向上させるという点に立脚し、鋭意研究
を重ねた結果、カチオン樹脂とコバルトイオンを亜鉛め
っき浴中に添加して共析させ、亜鉛めっきの特徴を失う
ことなく純亜鉛の活性をカチオン樹脂とコバルトの相乗
効果により抑制し、導電性の低い腐食生成物の形成によ
り、耐食性などの所望の性能向上を図ることができるこ
とを見出し、本発明に至った。
亜鉛にカチオ・ン樹脂およびコバルトが含有された複合
亜鉛めっき鋼板は、腐食環境において生成する腐食生成
物のうち、腐食時のカソード反応である酸素還元反応の
抑制に効果のある水酸化亜鉛が安定にめっき表面に形成
されるため、優れた耐食性を示すと考えられる。さらに
、共析したカチオン樹脂はZn合金めっき皮膜中で絶縁
性のバリヤーとして作用すると共に、腐食生成物をめっ
き表面に保持する作用をし、またコバルトは緻密で安定
な水酸化亜鉛皮膜の形成を促進する作用をするので、両
者の相乗作用によって亜鉛の7ノード溶解が抑制され、
塩水噴霧試験などの腐食環境において無塗装の棟材でも
優れた耐食性を得る。
さらに1本発明の特徴とするところは、Zn−カチオン
樹脂−CO系複合電気めっきの塗料密着性と塗装後の耐
食性が著しく優れている点にある。この理由は必ずしも
明らかでないが、次のように考えられる。
(1)めっき皮膜中に存在するカチオン樹脂と塗料とは
同じ有機物であるため、親和性が良く、優れた密着性を
示す、ここで、塗料とはカチオン電着塗料、アニオン電
着塗料、あるいはアクリル系、メラミン系、エポキシ系
の吹付は塗料などを意味し、塗料の種類は特に制限され
ない。
(2)カチオン樹脂を含有しない亜鉛系合金めっきの塗
料密着性は、燐酸塩処理皮膜の形成状態に著しく影響さ
れ、特にスプレー型の燐酸塩処理が施される車体内部で
は十分な燐酸塩皮膜が形成されないため、電着塗装を行
なっても、十分な塗料密着性が得られない場合がままあ
る。
一方、本発明のZn−カチオン樹脂−CO系複合めっき
では、塗料との密着性が良いため、燐酸塩処理皮膜の形
成状態の影響を殆ど受けない、ここで、本発明でいうカ
チオン樹脂とは、水溶液中で正に帯電する樹脂であり、
各種高分子をカチオン活性剤を用いて水中に分散させた
ものや、各種高分子モノマーをカチオン活性剤を含む水
中で乳化重合させたものである0代表例を以下に挙げる
が、本発明はこれらに制限させるものではない。
高分子・・・レゾール型フェノール樹脂、ポリビニルブ
チラール樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合物、塩素
化ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン、
ブタジェン共重合物、アクリル樹脂、天然ゴムラテック
ス、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリ
ルニトリル樹 脂、エポキシ樹脂など。
カチオン活性剤・・・脂肪族アミン、オキシ脂肪酸アミ
ド、脂肪族アミド縮合物、アルキルジメチルアミンオキ
サイド、第三アミン酢酸塩など。
(3)このように、 Zn−カチオン樹脂−CO系複合
1 と −1鳳轟−d戸≠シLユtn匡柄 イ1−1−
− 曲二老^ トうに裸耐食性も優れていることから、
総合的に塗装後の耐食性が著しく優れているものと考え
られる。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明においては、電気亜鉛めっき鋼板の製造に際して
は1通常の電気亜鉛めっき浴にカチオン樹脂とコバルト
イオンを添加して電解を行う、カチオン樹脂は正に帯電
したコロイド粒子としてめっき浴中に存在し、電解時に
陰極部へ泳動することが推察される。そして、めっき層
中に共析するメカニズムは、陰極近傍に運ばれた粒子が
亜鉛の還元析出の際にまき込まれるものと思われる。
その共析する量は添加量に比例し、ある濃度に達すると
それ以上共析されなくなる。こうして造られたカチオン
樹脂単独添加のめっきの耐食性を調べると、比較の純亜
鉛と同等の結果が得られた。
この理由として、腐食生成物の安定化に効果がなかった
ことが挙げられる。
そこで、腐食生成物の安定化に効果のあるコバルトイオ
ンを少量添加して実験を行なった。その結果、カチオン
樹脂およびコバルトイオンをそれぞれ単独に添加してめ
っきを行うより、両者を併用して添加することによって
、それぞれ単独添加でめっきした鋼板の赤錆発生までの
時間をプラスしても、さらにそれ以上の耐食性が得られ
た。
本発明によるZn−カチオン樹脂−GO複合めっきの耐
食性を調べた結果を第1図に示す、塩化物亜鉛めっき浴
から電析した純亜鉛めっき(めっき付着量20g/rn
’)、および塩化物亜鉛めっき浴に正に帯電しているカ
チオン樹脂を0.1.5.0.10.50gel、それ
に塩化コバルトを0.01.0.015.0.05モル
/l添加して共析させた複合めっきについて、間欠塩水
噴霧試験(塩水噴霧16時間十室内放置8時間をlサイ
クルとする)を行なった結果である。第1図の結果から
、純亜鉛めっき、(亜鉛+カチオン樹脂)めっき、(亜
鉛+コバルト)めっきに対して、本発明による(亜鉛+
カチオン樹脂+コバルト)めっきの耐食性が優れたいる
ことは明らかである0本発明による複合めっきは、純亜
鉛めっきの特徴を損なうことなく耐食性を一向」―させ
るので、化成処理性、クロメート処理性に対しても優れ
た性質を示す。
本発明のZn−カチオン樹脂−〇〇複合めっきを行うの
に用いるめっき浴は、硫酸塩あるいは塩化物の酸性亜鉛
めっき浴が望ましく、特に塩化亜鉛を主成分とした塩化
物亜鉛めっき浴でpHが4〜7の弱酸性が望ましい、こ
の条件下では、亜鉛を可溶性アノードとして使用するこ
とができ、はぼioo%の効率で溶解するので、浴管理
が容易となる利点がある。また、コロイドの安定性もp
)Iに依存し、本発明で使用するカチオン樹脂も低PH
城では安定に分散しないので、pH4〜7の弱酸性域で
使用するのが良い、浴温は30〜70℃が好ま゛しい。
添加するカチオン樹脂の粒径は5000Å以下であるの
が好ましい0粒径が5000人を越えるとコロイド液中
で沈降し易く、均質なめっき浴が得られないので好まし
くない、本発明における複合めっき皮膜中のカチオン樹
脂共析量はカーボン換算で0.05〜2 wt%が好ま
しい、カチオン樹脂共析量がカーボン換算で0.05 
wt%未満ではカチオン樹脂の共析量が少なくて効果的
でなく、また2wt%を越えると共析量は多くなるもの
の、その効果がさほど向上せず、また、共析させるため
にめっき浴に添加するカチオン樹脂の量が多くなるので
粘性が増大し、攪拌が難しくなったり、陰極電流効率が
低下したり、浴電圧の上昇をもたらしたりして、経済的
観点より好ましくない。
コバルトの共析量は0.01〜5wt%が好ましい。
コバルト共析量が0.01 at%未満ではコバルトの
添加効果がみら゛れず、5wt%を越えても効果の向上
がさほど望めず、コバルトが高価なことより経済的観点
から好ましくない、なお、本発明のGoに加えて、旧、
 Fe、 Or、にo、 W、 V、 Ti、 Mg、
 Bi。
Mn、 Sn、 AI、 Pの1種または2種以上をめ
っき皮膜中に含有させても同様にすぐれた効果を示す。
以下、本発明を実施例および比較例につき具体的に説明
する。
冷延鋼板(SPCC)をアルカリ電解脱脂し、5%塩酸
で酸洗した後、水洗し、以下の条件によりめっきを行な
った。撹拌はポンプにより行い、液流速は30■l■i
nで、陽極に純亜鉛板を使用し、極間距離は20層層重
液温は50℃で行なった。1.、l付量は20g/ゴと
した。
めっきの無塗装の裸耐食性は間欠塩水噴霧試験(以下、
間欠SSTという)で、1サイクルが塩水噴霧16時間
、室内放置8時間で、lO%赤錆発生までのサイクル数
で判定した。
〔実施例1〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/旦 基塩化カリウム aflOg/交 塩化コバルト 0.015モル/i カチオン樹脂 5.0 g/見 (スチレンブタジェン共重合樹脂) pi(5,0 電流密度111OA/d■2 この時の目付量は18.8 g/rn’で、カーボン換
算カチオン樹脂共析量は0.4 wt%、コバルト共析
量は!、5 at%であった。
間欠SSTで5サイクルまでは赤錆の発生が認められな
かった。
〔実施例2〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/又 基塩化カリウム 3EfOg/交 基塩化コバルト 0.01 モル/又 カチオン樹脂 0.1 g/見 (スチレンブタジェン共重合樹脂) pH5,0 電流密度30 A/d層2 この時の目付量は20.3 g/ln’で、カーボン換
算カチオン樹脂共析量は0.2 wt%、コバルト共析
量は1wt%であった。
間欠SSTで4サイクルまでは赤錆の発生が認められな
かった。
〔実施例3〕 浴組成 塩化亜鉛 210 gel 塩化カリウム 380 g/見 基塩化コバルト 0.05 モル/1 カチオン樹脂 1(l g/又 (スチレンブタジェン共重合樹脂) pH5,0 電流密度110 A/d腸2 この時の目付量は1111.78/nfで、カーボン換
算カチオン樹脂共析量は0.4 wt%、コバルト共析
量は5wt%であった。
間欠SSTで6サイクルまでは赤錆の発生が認められな
かった。
〔実施例4〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/皇 基塩化カリウム 380 g/IL /化コバルト 0.05 モル/1 カチオン樹脂 50 g/文 (アクリル樹脂) pH5,0 電流密度 200 A/d層2 この時の目付量は21.5 gIn?で、カーボン換算
カチオン樹脂共析量は2wt%、コバルト共析量は5w
t%であった。
間欠SSTで6サイクルまでは赤錆の発生が認められな
かった。
〔比較例1〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/又 基塩化カリウム 380 g/見 pH5,0 電流密度80 A/d■2 この時の目付量は22.1 g/rn’であった。
間欠SSTで1サイクルまでに赤錆の発生が認められた
〔比較例2〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/見 基塩化カリウム 380 gel 塩化コバルト 0.05 モル/立 pH5,0 電流密度80 A/d=2 この時の目付量は21.8 g/rr+”で、コバルト
共析量は5wt%であった。
間欠SSTで2サイクルで赤錆の発生が認められた。
〔比較例3〕 浴組成 塩化亜鉛 210 g/見 基塩化カリウム 380 gel カチオン樹脂 50 g/見 (スチレンブタジェン共重合樹脂) pH5,0 電流密度80 A/ls2 この時の目付量は20.9 g/ゴで、カーボン換算カ
チオン樹脂共析量は1.8 wt%であった。
間欠SSTで1サイクルで赤錆の発生が認められた。
めっき皮膜の分析は、Zn、 Goについては蛍光X線
で測定し、カチオン樹脂についてはC2S分析機により
カーボン量として定量した。
第2図は実施例1のZn−カチオン樹脂−GO複合めっ
き層のグロー放電分光分析(GDS)結果を示す、第2
図のデプスプロフィールにより、 Znめっき層中にC
として検出されるカチオン樹脂とCoがほぼ均一に共析
していることがわかる。
次に、Zn−カチオン稠脂−CO複合電気めっき鋼板に
ついて、そのめっき皮膜組成、すなわち、カチオン樹脂
共析71.Go共析量および目付量を変えて作成した試
験材の塗装後の耐食性を調べた。
試験材には1ロ木ペイント■製グラノジン#16NCに
よりスプレー型燐酸塩処理を行なった0次いで、日本ペ
イント−製パワートップU−30により、180℃×3
0分の焼付条件で塗膜厚17−のカチオン電着塗装を施
した。塗装後、素地鋼板に達するまでのクロスカットを
入れた試験材について、5%Mail浸漬3時間→乾壷
(50℃)3時間→湿潤(50℃、95%RH以上)4
時間→冷凍(−25℃)2時間を1サイクルとする試験
を60サイクル行い、クロスカット部の耐食性を下記の
通り評価した。
■・・・最大ふくれ幅1+u+以下 O・・・最大ふくれ幅1〜3■■ △・・・最大ふくれ幅3〜6m+* ×・・・最大ふくれ幅61鳳以上 上記60サイクル試験後、クロスカット部のセロテープ
剥離を行い、最大剥離幅を下記の通り測定した。
■・・・最大剥離幅2關以下 0・・・最大剥離幅2〜5I腸 Δ・・・最大剥離′幅5〜8腸謬 ×・・・最大剥離幅8履■以上 以上の試験結果を示す第1表から明らかなよ・19に、
本発明の範囲にあるZn−カチオン樹脂−Co複合電気
めっき鋼板は塗装後の耐食性に優れていることがわかる
【図面の簡単な説明】
第1図は無塗装の裸耐食性試験結果を示すグラフ、第2
図は実施例1で得られたZn−カチオン樹脂−CO複合
電気めっき鋼板のめつき層のグロー放電分光分析(GD
S)結果を示す図である。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 望 稔 第1図 1234 123

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鋼板の少なくとも一方の面に、Znを主成分とし、カチ
    オン樹脂をカーボン換算量として0.05〜2 wt%
    およびコバルトを0.01〜5wt%含有するZn−カ
    チオン樹脂−Co電気めっき層を有することを特徴とす
    る塗装耐食性に優れたZn−カチオン樹脂−Go複合電
    気めっき鋼板。
JP23383583A 1983-12-12 1983-12-12 塗装耐食性に優れたΖn−カチオン樹脂−Co複合電気めっき鋼板 Pending JPS60125396A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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