JPS61253381A - 溶接性、耐食性に優れた黒色化表面処理鋼板の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板の黒色化表
面処理法に関し、特に、黒色色調が良く、溶接性、耐食
性に優れた黒色化表面処理鋼板の製造方法に関する。

〈従来の技術とその問題点〉 黒色化表面処理鋼板に要求される性能は（ｉ）加工性、
　（ｉｉ）溶接性、（ｉｉｉ）耐食性、（ｉマ）黒色度
、（マ）導電性が挙げられる。

従来、家電、複写機、情報通信器、自動車内装、内装建
材等の業界では、素材鋼板を加工後に塗装またはクロメ
ート処理等で黒色化して製品としていた。しかし、近年
、工程省略、コスト低減等の要求から、スチールメーカ
ーに対して、黒色化した表面処理鋼板を供給するよう要
求がある。

このため、スチールメーカーに対して、高品質の黒色化
表面処理鋼板を製造することが要求され、これらの条件
は以下のようなものである。

（１）安価な処理法、処理が簡単である。

（２）高速処理性（数秒の処理時間であること）。

（３）現有のめっきラインの大巾な改造を必要としない
。

（０均一な処理が可能なこと。

（５）黒色の色調がよいこと。

（８）　ｒＭ食性があること。

（７）溶接性が良好なこと。

（８）加工性が良いこと。

（９）導電性が良いこと。

（ｌＯ）被膜にキズのつきにくいこと。

以上の要求に対して従来の黒色化処理法としては次のよ
うなものがある。

（ａ）黒色塗装法 （ｂ）黒色クロメート法 （Ｃ）化学処理法（特開昭５０−５５５４１３号、特開
昭５２−７８２３７号、特開昭５２−７８２３８号）（
ｄ）加熱処理法（特開昭５５−９１９９３号、特開昭５
６−２９３号） （ｅ）陽極電解処理法（特開昭５８−１５１４９０号、
特開昭５８−１５１４９１号） これらの黒色化処理法には、以下のような問題点がある
。

（ａ）黒色塗装法は、塗装設備が必要であり、高価な設
備投資が必要となり製造コストが高くなる。

（ｂ）黒色クロメート法は、反応時間が長く、電気めっ
きラインでの処理が不可能である。また薬剤も主に銀を
使用するため高価である。

（ｄ）加熱法は、設備が高価になり、かつ均一な加熱コ
ントロールが難しく、着色コントロールが困難である。

（ｅ）陽極電解処理法は、黒色化の均一性、色調を電気
量でコントロールできる最良の方法と考えられるが、電
解設備が非常に高価なこと、および特殊な合金亜鉛めっ
きでないと着色が安定しない欠点がある。

（ｃ）化学処理法は、再現実験を行った結果、電気めっ
きラインでの製造が可能な方法であると判断される。

しかし、特開昭５０−５５５４８号、特開昭５２−７８
２３８号は黒色度は良好であるが、皮膜にキズがつきや
すく、濾紙で擦すると皮膜が剥離したり、取扱い中に表
面にキズがつき外観不良となる。また、Ｃｕの酸化物が
主成分で、かつ皮膜中に有機物を混入させるために電導
性が低く溶接性が悪い、さらに耐食性が悪い欠点がある
。

特開昭５２−７８２３７号は、表面にシリケート処理を
施しているため、黒色度皮膜強度が良好であり、皮膜に
キズがつきにくいが、電導性の悪いＣｕ酸化′　物の上
に、シリケート処理を施しであるために、溶接性が極端
に悪くなる。また、シリケート中にクロム酸を混入した
皮膜を施しても耐食性の向上が不十分である。

すなわち黒色化度が良好で、耐食性、皮膜強度が良くし
かも溶接性に優れた黒色化表面処理鋼板の製造方法は未
だ開発されていない。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記のような欠点を解決し、黒色化度
が良好で、耐食性皮膜強度が強く、しかも溶接性に優れ
た黒色化表面処理鋼板の製造方法を提供するものである
。

〈発明の構成〉 本発明は、鋼板に亜鉛または亜鉛系合金電気めっきを施
し、このめっき鋼板を酸化剤、Ｉｇ／４１以上のＣｕイ
オンおよびＣｕイオンに対し１〜３０重量％のＮｉイオ
ンを含有し、ｐＨ１，５〜４、液温２０〜７０℃の黒色
化処理液で１〜５秒間、黒色化処理し、水溶性または、
水分散性珪酸リチウム、水溶性または水分散性珪酸、珪
酸塩よりなる群より選ばれて１種あるいは２種以上の混
合物を、黒色化させた前記めっき鋼板表面に、珪酸（Ｓ
ｉＯ２　）換算で５０〜１０００層ｇ／ａ２付着させる
ことを特徴とする溶接性、耐食・性に優れた黒色化表面
処理鋼板の製造方法を提供するものである。

黒色化表面処理法のうちの化学処理法において、特開昭
５０−５５５４８号、特開昭５２−７８２３７号、特開
昭５２−７８２３８号の技術は、黒色度が優れること、
処理時間が短いこと、および特開昭５２−７８２３７号
においては、皮膜強度も優れていることから、これら技
術から、本発明で目的とする溶接性、耐食性の向上を計
るために鋭意研究した。

本発明者等は、溶接性の向上には、黒色皮膜中に電導性
の良い金属を含有させることで改良できるものと考え、
旧を皮膜中に入れることを考えた。この方法としては塩
素酸、過酸化物などの酸化剤とＣｕイオンをＩｇ／ｉ以
上含む溶液に旧イオンをＣｕイオンに対し１〜３０重量
％含有させた溶液で電気亜鉛めっき鋼板を処理すること
により、鋼板表面に旧が極く薄く均一に付着し、かつ黒
色皮膜中にもＮｉが混入したＣｕ酸化物が形成された。

黒色皮膜下地にＮｉの極〈薄い皮膜が形成されることに
より耐食性が著しく向上し、また、皮膜中に混入した旧
が導電性を向上させ、Ｃｕ酸化物主体または、Ｃｕ酸化
物中に、有機物（ポリエチレン系エーテル、ポリビニル
等）が含まれる黒色皮膜より溶接性が著しく向上するこ
とを見い出した。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明で対象とする亜鉛または亜鉛系合金電気めっき鋼
板は、塩化物浴、硫酸浴等のいずれのめっき浴で製造し
たものでもよい、亜鉛系合金電気めっきとしては、旧、
Ｃｏ、　Ｎｏ、　Ｆｅ、・Ｐ、　Ｓｎ、Ｏｒ、　Ｍｎ、
　Ｐｂ、　　Ａ１．　Ｃｕ等の１種以上を含む合金めっ
きでもよい、また、これらを積層処理しためっき鋼板も
含まれる。

本発明は、前記鋼板を塩素酸塩、過酸化物などの酸化剤
とＣｕイオンＩｇ／１以上を含み、かつＮｉイオンをＣ
ｕイオンに対し、１〜３０重量％含有し、Ｐ）Ｉ　１．
５〜４．液温度２０〜７０℃の黒色化液で処理し、鋼板
表面に極く薄いＮｉＭを形成させ、かつＣｕ酸化物とＮ
ｉを含む黒色皮膜を形成させることで、耐食性溶接性を
向上させるものである。黒色化処理に引き続き水溶性ま
たは水分散性珪酸リチウムと水溶性または水分散性珪酸
、珪酸塩の１種あるいは２種以上の混合物を黒色化させ
た前記めっき鋼板表面に珪酸として５０−１０００ｍｇ
／ｓ２付着させることで溶接性および皮膜強度を高め、
かつ耐食性の向上を計るとかできる。

本発明において、黒色化液中にＣｕイオンを１ｇ／Ｊ１
以上含有せしめる理由は、１ｇ／１１未満では。

反応時間が遅くなり、２〜５秒での処理では十分な黒色
度が得られないからである。　Ｃｕイオンの上限は特に
限定しない理由は、Ｃｕイオンの溶解しうる範囲ならば
よいからである。また場合によっては、溶解度以上にＣ
ｕイオンを加えて、容器の底に沈澱を生じるようにする
と連続処理時にＣｕイオンが不足することがない。

黒色化液中の酸化剤の量、種類については特に限定しな
くても、Ｃｕ析出時にＣｕを酸化しうる酸化剤であれば
いかなるものでもよい。

代表例として、塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム、塩
素酸バリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム
、過酸化水素等があげられる。

本発明では、Ｃｕイオンに対し旧イオンを１〜３０重量
％含有させた黒色化処理液を使用する。

Ｃｕイオンに対しＮｉイオンが１重量％未満では、皮膜
中への１析出量が少なく、溶接性ならびに耐食性の向上
効果かえられない、３０重量％をこえて含有せしめると
皮膜の黒色度が低下し、外観が悪くなる。

次に黒色化処理液のＰＨを１．５〜４に規定した理由を
記す、Ｐ）＋　１．５未満では、黒色度が低下し、かっ
色を帯びて外観不良となる。ｐＨ４をこれると反応速度
が遅くなり、かつ十分な黒色度が得られず外観不良とな
る。

黒色化処理液温度を２０〜７０℃とした理由は、２０℃
未満でも黒色化反応は進行するが１反応速度が遅く、２
〜５秒処理では十分な黒色度が得られない、７０℃をこ
えると、反応速度が速くなり処理時間の短縮が可能であ
るが、エネルギーコストが高くなること、および水分が
蒸発するなどの欠点が生じる。

次に水溶性または水分散性珪酸リチウム、水溶性または
水分散性珪酸、珪酸塩よりなる群から選択された１種あ
るいは２種以上の混合物を黒色化させた前記めっき鋼板
表面に珪酸（ＳｉＯ２　）として５０〜１０００■ｇ／
■２付着させることを規定した理由は次の通りである。

ここで、珪酸塩としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウ
ムなどが含まれるが、珪酸リチウム、珪酸、珪酸塩の混
合比、種類は特に重要ではない、処理方法により適切な
選択をすればよい、最も重要なことは珪酸（ＳｉＯ２）
換算で５０〜１０００層ｇ／ｓ２付着させることである
。これが５０１Ｉｇ／１１２未満では、黒色皮膜の強度
が不十分で加工時にスリキズが発生する。

１０００　Ｂ／ｍ２をこえると溶接性が悪化し、本発明
の目的を達しなくなる。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例につき具体的に説明する。

第１表に示す組成の処理液と処理条件で、電気亜鉛めっ
き鋼板（亜鉛目付量２０／２０ｍｇ／■２）を処理し、
種々の組成からなる黒色化表面処理鋼板を得た。

選られた黒色化表面処理鋼板より試験片を採取して、性
能評価として耐食性、加工性、皮膜強度、溶接性、黒色
度、黒色耐久性試験を実施した。

その結果をまとめて第２表に示す、第２表から、本発明
では上記諸試験結果が比較例に比べて優れていることが
わかる。

（１）＃食性試験 平板部および９０”折曲げ部の塩水噴霧試験をおこなっ
〜た。

塩水噴霧試験はＪＩＳ−Ｚ−２３７１に準拠して実験し
た。

試験片は端面をシールして白錆の発生量が面積率にして
５％に達するまでの時間で評価した。

（２）加工性試験 デュポン衝撃試験、エリクセン押出試験を行った。

デュポン衝撃試験 直径１２．７層層（１１２インチ）ポンチに、重さ５０
０ｇの重錘を５０ｃ薦の高さから落下させ、衝撃部にセ
ロテープを密着させて皮膜を剥離する。皮膜の剥離程度
で評価した。

エリクセン押出試験 エリクセン押出し試験機により鋼板を６■押出し、凸に
セロテープを密着させ、皮膜を剥離する。皮膜の剥離程
度で評価した。

評価基準は次の通りである。

■　剥離なし Ｏ数％の剥離 Δ　１０〜２０％の剥離 Ｘ　　３０％以上の剥離 （３）皮膜強度試験 皮膜に２　ｍ／ｍ升目を入れた後にテープ剥離を行なう
密着試験および表面を濾紙で擦り摩耗試験により皮膜強
度を評価した。

皮膜密着性試験 皮膜に２＋ｓ／■升目を１００個、カッターナイフで切
り込みを入れ、１００個の升目にセロテープを密着させ
て塗膜を剥離する。剥離した升目の数で次のように評価
した。

評　　価 ５：　剥離なし ４：　剥離升目数　　１−１０個 ３：　剥離升目数　１１〜３０個 ２：　剥離ヂ目数　３１〜５０個 １：　剥離升目数　　　　５１個以上 皮膜強度試験 １０１０Ｘ２０の濾紙面に荷重２ｋｇをかけて。

１０ｃｍの距離を１０往復させ皮膜の剥離を観察し評価
した。

評価基準は次の通りである。

■　剥離なし Ｏ僅かに剥離 Δ　少し剥離 Ｘ　著しく剥離 （４）溶接性試験 スポット溶接機で最適溶接電流範囲を測定した。

溶接条件 使用溶接機：　スポット溶接機（準同期式）％式％ 溶接電流：　５〜１２ＫＡまで０．５ＫＡづつ変化させ
る。

上記溶接条件で溶接を行い、ナゲツト形成から電極との
溶着までの溶接電流範囲、および散り発生程度で評価し
た。

評　　価 溶接電流範囲：　範囲の広いほど良 散り発生：　散り発生が始まった溶接電流値で評価 評　価　　Ａ　　７ＫＡ以上で散り発生Ｂ　５．５〜１
３．５　ＫＡで散り発生Ｃ５ＫＡで散り発生 （５）黒色度 色差計でり、ａ、ｂを測定し、Ｌ値で評価した。

黒色度 日本電色のデジタル色差計でＬ値を測定し、評価した。

評　　価 ＯＬ値　１０〜１３ Δ　　Ｌ値　１３．５〜１４．５ ＸＬ値　１５以上 （６）黒色耐久性試験 鋼板表面に紫外線を照射して、試験前後の色差で評価し
た。

サンシャインウェザ−メーターで紫外線照射のみを行い
、２４０時間試験を行なった。試験前後の試験片表面の
色調（Ｌ、ａ、ｂ）を測定し、色差〔ΔＥ＝　（Ｌｌ−
Ｌ２）２　＋（ａｌ−ａ２）２　＋（ｂｌ−％）２　）
　　を求めて評価した。

評　　価 ■　　ΔＥ　Ｏ０５以下 ＯΔＥＯ０６〜１０ Δ　ΔＥ　１．１〜２ ×　　ΔＥ　２．１以上 比較例１ 電気亜鉛めっき鋼板（Ｚｎ目付量２０／２０ｇ／ｍ２　
）を脱脂、水洗後火のような組成の第１処理液（温度ｌ
Ｏ℃）に３秒間浸漬、水洗後さらに第２処理液に常温で
３秒間浸漬を行い、その後乾燥した。

第１処理液 塩素酸カリウム　　　　３０ｇ／見 硫酸銅　　　　　　　　２０客／ｉ ｐＨ１ 第２処理液 珪酸と水酸化リチウムのモル比 ４：１の珪酸リチウム　　５０ｇ／文 クロム酸ソーダ　　　　　ｌｏｇ／立 比較例２ 電気亜鉛めっき鋼板（Ｚｎ目付量２０／２０ｇ／ｍ２　
）を脱脂水洗後、つぎのような組成の表面黒化処理液（
常温）に３秒間浸漬したのち、温度６０℃で加熱乾燥し
た。

処理液組成 塩素酸カリウム　　　　　　５０ｇ／！Ｌ硫酸銅　　　
　　　　　　　２０ｇ／ｌポリビニールアルコール　　
２０ｇ／ｌ、Ｈ３ 〈発明の効果〉 本発明方法によれば、酸化剤、Ｃｕイオンおよび旧イオ
ンを含む黒色化処理液で処理し、さらに水溶性ないしは
水分散性のシリケートにより処理することにより、黒色
化させた鋼板表面に珪酸混合物を付着させる。これによ
り、溶接性、耐食性が従来のものより優れた黒色化表面
処理鋼板が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板に亜鉛または亜鉛系合金電気めっきを施し、
   このめっき鋼板を酸化剤、１ｇ／ｌ以上のＣｕイオンお
   よびＣｕイオンに対し１〜３０重量％のＮｉイオンを含
   有し、ｐＨ１．５〜４、液温２０〜７０℃の黒色化処理
   液で１〜５秒間、黒色化処理し、水溶性または、水分散
   性珪酸リチウム、水溶性または水分散性珪酸、珪酸塩よ
   りなる群より選ばれた１種あるいは２種以上の混合物を
   、黒色化させた前記めっき鋼板表面に、珪酸（ＳｉＯ＿
   ２）換算で５０〜１０００ｍｇ／ｍ＾２付着させること
   を特徴とする溶接性、耐食性に優れた黒色化表面処理鋼
   板の製造方法。