JPS60128283A - 高耐食性ΖnまたはΖn系合金電気めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

高耐食性ΖnまたはΖn系合金電気めっき鋼板の製造方法

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JPS60128283A
JPS60128283A JP23454683A JP23454683A JPS60128283A JP S60128283 A JPS60128283 A JP S60128283A JP 23454683 A JP23454683 A JP 23454683A JP 23454683 A JP23454683 A JP 23454683A JP S60128283 A JPS60128283 A JP S60128283A
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JP
Japan
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corrosion resistance
bath
plating
steel sheet
alloy
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JP23454683A
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English (en)
Inventor
Hajime Kimura
肇 木村
Hiroshi Hosoda
博 細田
Hideo Kobayashi
秀夫 小林
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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】 本発明は耐食性に優れたZnまたはZn系合金電気めっ
き鋼板の製造方法に関するものである。
近年、自動車用鋼板は、冬期寒冷地で使用される凍結防
止材としての岩塩や塩化カル−シウムなどによる厳しい
環境下でも、所定の期間、赤錆や穴あきに耐える表面処
理鋼板が望まれるようになっている。
自動車用鋼板は、前記のような厳しい環境に耐える高耐
食性を付与するために種々検討がなされてきたが、同時
に加工性や溶接性も要請されているため、薄くても耐食
性の優れているZnまたはZn系合金めっきが注目され
ている。Zn系合金めっきとは、Zn−Fe、 Zn−
Ni、 Zn−Go、 Zn−Fe−Ni、 Zn−N
1−Goなどの合金めっきを意味する。
Zn系合金めっきはZnに比べて合金層の電位がよりめ
っき原板(Fe)に近く、腐食電流が小さいことによる
耐食性向上を図ることができる。しかし、これらのZn
系合金めっきといえども、車体組立後の合わせ目あるい
は袋構造部に相当する塗装が貧弱な部分での耐食性は、
未だ満足すべき状態にない。すなわち、Zn−Fe合金
めっきでは、合金層の電位がZnに対してより責である
とともにめっき層中にFeを含むためにりん酸塩処理性
が優れ、かつ塗装の密着性が優れているが、塗装の不完
全な部分では赤錆の発生が速いという欠陥がある。また
、Zn−NiやZn−Go金合金っきでは、合金層の電
位がZnよりも責であることにより腐食電流が小さいけ
れども、塗装の不完全な部分では腐食の進んだ段階でZ
nが溶解し、NiやC0が析出するとめっき原板の赤錆
発生をかえって促進するという欠陥がある。
以上述べたように、これまでのZn系合金めっきにも、
境条件によっては無視し得ない欠点のあることが知見さ
れるようになった。従って、前述したような自動車車体
部位に適用される表面処理鋼板は、来の合金めっきを凌
ぐ耐食性を必要としている。
一般に、電気Zn系合金めっき浴としては、硫酸塩浴、
塩化物浴などが広く用いられているが、これらのめっき
浴中には、装置材料や供給薬液などからあるいは鉛合金
等の不溶性陽極を用いることから、pb等の不純物が混
入することは避けられない。めっき浴中の不純物はZn
またはZn合金電析の結晶状態や純度に影響を与え、実
用的には表面外観やクロメート、リンm塩等の化成処理
性さらに塗装後の耐食性や密着性などに悪影響を与えて
いる。不純物の中ではpbが特に悪影響を与えるものと
して一般にいわれており、めっき浴中に存在するpbイ
オンはZnイオンに比べて電位的に責なため電析しやす
く、被めっき鋼材に容易に電着し、電気ZnまたはZn
系合金めっきの耐食性、化成処理性、塗装性などの品位
を低下させる原因となっている。このようにZnまたは
Zn系合金めっき層を高純化することにより、耐食性そ
の他の品質向上はある程度達成される。しかし、さらに
、めっき面の腐食に伴ってめっき層表面に生ずる腐食生
成物の生成抑制、および保護被膜として機能する水酸化
亜鉛のめっき層表面への保持が望まれている。
このような状況の下で本発明者等は種々の実験研究を重
ねた結果、従来のZnまたはZn系合金めっきの加工性
、溶接性、塗装性などの有効な特性をそこなわず、耐食
性を著しく向上させることができる新規な成分系のZn
またはZn系合金めっき鋼板の製造方法を見出した。
本願の先行する技術として、特公昭57−33348〜
33351がある。これらはTiを1.5〜15%含有
するZn−Ti合金めつき鋼板を製造するためのめっき
液に関するものである。ここでは、合金めっき中のNi
含有率を高めて耐食性向上を図っており、本願における
ようなTi3+によるpbの還元作用を行い、耐食性を
向上するという思想はない。また、一般に水を溶媒とす
るめつき溶液中では、TiはTi金属としてほとんど電
析せず、酸化チタン等の形でZnめつき被膜中に数%程
度複合共析する可能性はある。
また、本願に関連する技術として次のようなものかある
。特開昭54−159342号は正に帯電させた酸化チ
タンゾル等をめっき被膜中に共析させる技術を開示して
いる。特開昭58−9119’0 (Zn−Feめつき
浴)および58−104194号(Zn−Niめつき浴
)は、いずれもTiをめっき層中に混入せしめて耐食性
を改善するものである。特開昭58−91190号では
、Tiイオン源としてチタン化合物とあるのみで、肝心
の価数が不明である。さらに、難溶性の水酸化チタンを
生[#1−ないように錯化剤の添加が好ましいとあるが
、実施例において錯化剤としてフン化チタンのみ記載さ
れている。また、水酸化チタンがめつき層中に混入する
のは好ましくないとしてl、%る。特開昭58−104
194号には、錯化剤としてフッ化物のフッ素イオン濃
度が、チタンの電析は十分に安定化したチタン錯イオン
から生ずるとしている。 − 1これに対し、本発明ではめつき浴中のTiの価数と存
在比率を限定する。すなわち、T13+イオンは次の反
応により 2 Ti” + Pb2+→2 Ti4” + pb。
浴中に存在するpbイオンを金属鉛に還元し、系外に除
去する作用をするとの知見に基くのが本発明の特徴であ
る。
第1図はグロー放電分光分析(GDS)によってZn−
旧、 Zn−Fe、 Zn−Goめっき層中の深さ方向
のpb含有状態を測定した結果を示す。三塩化チタ 7
ン(TiC13)の浴中添加量の増加につれて、めっき
層中のpbピークが消滅しているのがよくわかる。また
、Zn、 Zn−、Fe−Ni、 Zn−Ni−Coめ
つきについても同様であった。ここで、Ti4+は加水
分解してT i (OH)4のコロイド状水酸化物とな
るが、この微細粒子を積極的にめっき層中に分散析出せ
しめるのも本発明の特徴である。
浴中のTis+イオン濃度は、浴中に存在するpb2+
イオン濃度にもよるが、その範囲はTi3+/Ti4+
濃度比として1/1000〜!/10が好ましい。r;
4+−e度を高くしているのは、めっき層中に水酸化チ
タンが分散析出しにくいためであり、一方、 Ti3+
はイオン状態で存在し、浴中のPb2+イオンと速やか
に反応するため少量で良い。したがって、Ti3+/T
i4+がI/1000未満ではpbイオンの除去効果が
なく、l/10をこえると水酸化チタンのめつき層中へ
の共析が生じ難くなる。
また、 (Ti3”+Ti”)の総量としては0.01
〜108/文の範囲が好適である。(Ti3++744
+)の総量が0.01 g/文未満ではTi3” 、 
Ti’+いずれもその機能を発揮せず、 L0g/lを
こすと浴の粘性が高くなり、実操業上問題となる。
以上のごとく、本発明は、ZnまたはZn系合金めっき
浴中に適量のTia+、Tid+を共存させることによ
り、Ti3+によるPb2+の除去に基づくめっき層の
高純度化による耐食性向上に加えて、水酸化チタンのめ
っき層中への共析による耐食性のより一層の向上を図る
ことができるものであり、後述する比較例として示すよ
うに、特開昭58−91190および58−10419
4号より優れた耐食性を示すことが確認された。
めっき層中の水酸化チタンの耐食性向上効果の理由は必
ずしも明らかでないが、次のように考えられる。すなわ
ち、Znに水酸化チタンが含有された複合Znめっきは
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Zn(OH)2を安定にめっき表面に保持する
ととも番乙腐食生成物の導電性を低める作用をするため
、塩水噴霧試験などの腐食環境において優れた耐食性を
発揮する。
本発明で用いる電気亜鉛めっき浴としては、塩化物浴、
硫酸塩浴、フッ化物浴、スルファミン酸浴あるいはこれ
らの混合浴等の酸性ないしは弱酸性のめっき浴が望まし
い。さらに、通常用いられる電導助剤(KCI、 NH
4C1,Na25Oaなど)を添加しても良い。
添加するチタン化合物としては、3価および4価の塩化
物、フッ化物、硫酸塩が一般的であるが、上記の酸性浴
に溶解するものであれば、特に制約さ゛れない。また、
4価のチタン化合物はTi3+が酸化されてTi4+と
なるので、これを利用することができ、従ってTi3+
の補給が必要である。
以下、本発明を実施例につき具体的に説明する。
めっき原板として冷延鋼板5PCG (板厚0.7mm
)を用い、硫酸塩あるいは塩化物のZn、 Zn−Ni
、 Zn−Fe、 Zn−Co、 Zn−Fe−Ni、
 Zn−N1−Goの電気めっき浴に、三塩化チタン(
TiCl5)と水酸化チタン(Ti(OH)a )を添
加し、以下に示すめっき条件で電気めっきを施した。な
お、浴温50℃、電流密度75A/dm2と一定した。
比較のため三塩化チタンを添加しないもの、あるいは水
酸化チタンを添加しないものについても同様に示す。
得られたZnまたはZn系合金めっき鋼板および特開昭
58−91190.58−104194号の実施例で得
られる鋼板についての耐食性試験結果を、それぞれ第1
表上部および第1表下部に示す。耐食性試験方法は第2
図に示すような裸(塗装なし)の板合わせ材をつくり、
1%食塩水浸漬(35°C) 6時間→室内放置18時
間を1サイクルとし、Zn、 Zn−Feめっきについ
ては40サイクル後、他のものについては6Oサイクル
後の試験を行い、板厚減少値で評価した。
@・・−0,01〜0.10 mm 0−0.10〜0.20 Ilm Δ・・・0,20〜0.40 m+a ×・・・0.40 mm以上 第1表上部および第1表下部の耐食性試験結果から廟ら
かなように、ZnまたはZn系合金めっき浴中にTi3
+およびTi4+を本発明範囲において共存させた電解
液からめっきしたものは、優れた耐食性を示すことがわ
かる。
なお、第1表中のA−J浴とは下記の条件を意味する。
(1) A浴 ZnCl2 210 gel KCI 360 g/交 pH5、目付 40g/m″ (2)B浴 ZnS0.s −7)120 210 ginNiSO
4・ 8820 360 g/見Na2 S04 30
 g/見 pH2、目付 20g/rn’ (3)C浴 ZnCl2 200 g15L FeC:I2’ 10.0 g/文 N)14C1100gin pH3、目付 20g/m’ (4)D浴 ZnCl2150 gin CaC1> ・8H20100gll NH4C130gin p)l 4.04寸 20g/ln’ (5)E浴 Z11CI2 150 g/jL FeCI2 100 gin NiC12# 6H20150g/交 PH3、目付 20g/m’ (6)F浴 ZnCl2 120 g/文 NiCl2 ・ 6H20180g/文CaCl2 l
I 6H2080gelpi(4、目イq20g/m’ (7)G浴 Zn2+2og1文 Ni2+ so g/交 フッ化チタンカリウム 3.48in pH1、目付 20g/rn’ (8)H浴 Zn2” 12 g1文 H42+ 35 g/交 フッ化チタンカリウム50 gel p)! 4、目付 20g/rn’ (8)I浴 z、、2+ 5 g/見 Fe2+ 20 g/4 フフ化チクチタンカリウム、5 ginP)+ 1.5
、目付 20g/m’ (10) J浴 Zn2+ 21 gel Fe2+ 50 g/立 フッ化チタンカリウム 4g/u pH1,5、目付 20g/rn’
【図面の簡単な説明】
第1図はZnまたはZn系合金めっきのグロー放電分光
分析によるめっき層の深さ方向の分析結果を示す図、第
2図は腐食試験に用いた板合わせ部材の斜視図である。 符号の説明 1・・・冷延鋼板、2・・・めっき鋼板、3・・・絶縁
物スペーサ(0,5mm厚) 特許出願人 川崎製鉄株式会社 第1図 (a)Zn −Ni −+4ttn、:5スノちター特
開(sec) 第1図 (b) Zn−Fe合全メフル 0 60 120 スノマノター縛聞(sec) 第1図 (c) zn−Co合金ハ・さ 0 60 120 スパγターB専問 (sec) 第2図 手続補正書 昭和59年4月ii日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 2、発明の名称 高耐食性ZnまたはZn系合金電気めっき鋼板の製造方
法3、補正をする者 事件との関係 特許出―人 住 所 兵庫県神戸市中央区北本町通1丁目1番28号
名 称 (125)川崎製鉄株式会社 −0代理人 〒101 電話864−4498住 所 
東京都千代口(区岩木町3丁目2番2号−第1図 (a) スノくツタ一時間(SeC) M1図 (b) 0 60 120 スノマノタ二時間(sec) 第1図 (C) (sec) TiC130g/1 ric135.Og/l

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電気ZnまたはZn系合金めっき浴に、3価のTi化合
    物(7i3+)と4価のTi化合物(7i4+)をTi
    金属として総量(Ti3”+Ti’±)で0.01−1
    0g/見添加し、カッソノ浴中濃度比(Ti3” / 
    Ti4+)を1/1000〜1/10に保持した電解液
    を用い、鋼板を陰極として電解することを特徴とする高
    耐食性ZnまたはZn系合金電気めっき鋼板の製造方法
JP23454683A 1983-12-13 1983-12-13 高耐食性ΖnまたはΖn系合金電気めっき鋼板の製造方法 Pending JPS60128283A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU604526B2 (en) * 1987-02-05 1990-12-20 Nihon Parkerizing Company Limited Zn-based composite-plated metallic material and plating method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU604526B2 (en) * 1987-02-05 1990-12-20 Nihon Parkerizing Company Limited Zn-based composite-plated metallic material and plating method

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