JPS63105978A - めつき密着性、塗装後の性能に優れた複層めつき鋼板 - Google Patents

めつき密着性、塗装後の性能に優れた複層めつき鋼板

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JPS63105978A
JPS63105978A JP11629187A JP11629187A JPS63105978A JP S63105978 A JPS63105978 A JP S63105978A JP 11629187 A JP11629187 A JP 11629187A JP 11629187 A JP11629187 A JP 11629187A JP S63105978 A JPS63105978 A JP S63105978A
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layer
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steel sheet
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Yoshio Shindo
新藤 芳雄
Fumio Yamazaki
文男 山崎
Koichi Wada
幸一 和田
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、優れためつき密着性および耐食性を有し種々
の用途、例えば自動車用鋼板として適用できる複層めっ
き鋼板に関するものである。
(従来の技術および問題点J 寒冷地帯における冬期の道路凍結防止用の散布岩塩によ
って自動車車体が腐食する問題に対して、各種めっき鋼
板の適用が検討・推進されている。
車体外面の腐食は、道路走行時の自動車に路面から跳ね
あげられ念小石や散布岩塩が当たり(この現象をチッピ
ングと称する。小石や散布岩塩の衝突するスピードは、
自動車の走行スピードと同じ50〜150Km/hで極
めて大きい衝撃力である。)車体表面の塗装が剥離した
り、素地鋼板に達する疵が入り、その箇所に融雪からの
水や散布塩分が作用して促進される。このような車体外
面の腐食対策として、例えばZnめつき鋼板が使用され
ている。Znめつきはその強い犠牲防食作用により、疵
が素地鋼板に達していても鋼板を十分防食する能力を持
っているが、車体外面のように塗装して用いた場合、ブ
リスターと称する塗膜の膨れ錆が生じ易い欠点がある。
その穴め、最近に至ってZn−N1 、 Zn−Fe 
、 Zn −Co 、Zn−Fe−Cr 、Zn−Ni
 −Co 、Zn−Cr 、Zn −Mn 。
Zts −T i 、 Zn−3n 、 Zn−Cu 
、 Zn−Cd 、 Zn−Pb  等のZn系合金め
っき及びこれらを複層化しためつき(つまり成分や組成
が異なるZn系合金めっき層全重ね穴めつき)や濃度傾
斜し六めつき(つまり組成を、めっき層の厚さ方向に変
化させているめっき)を施した鋼板が開発され、良好な
耐ブリスター性が認められ実用化され始めている。
また、特公昭60−38400号の如く、znと酸化物
ゾルを複合化させためつき、特開昭60−141898
号の如く、Zn系合金と酸化物粒子を複合させためつき
、特開昭61−64899号の如く、非金属微粒子を複
合させ念めっき、特開昭60−96786の如く、腐食
阻止顔料を複合させためつきなど、従来の単純な合金め
っきではなく、実質的に酸性めっき浴中で醇解し難いあ
る一定以上の大きさを有する不溶性粒子をマ) IJラ
ックスつきであるZn単独あるいはZn系合金めっき中
に分散共析させた新しいタイプのめつき鋼板(以下、z
n系複合めっき鋼板Jが次々と開示されている。これら
Zn系複合めっき鋼板は、現時点では実用化に至ってい
ないが、従来のZn系合金めっき鋼板に比べ耐食性の点
で、優れた面を有しておシ、高度化する要求性能に答え
ていくためには、早急に実用化していく必要がある。し
かし、Zn系複合めっき鋼板は品質面、製造面でまだ多
くの克服すべき問題を残している。品質面での大きな課
題の1つに1鋼板素地に対する複合めっき層の対素地密
着性が、弱いという欠点を持つ(以後、鋼板素地に直接
接するめっきが鋼板に対して持つ密着性を対素地密着性
と記す。J、これは、複合めっき層が、マトリックスで
あるめっき金属と不醇性粒子からなる不連続めつきJ−
であることに起因する。
又、自動車々体外面にはカチオン電着塗装、中塗り、上
塗りからなる3コート塗装を合計で約100μ以上の厚
さに行うのが一般的であり、これらの焼付は時の収縮応
力がめつき層に作用して、対素地密着性は未塗装時より
も低くなっている。
更に、冬期の寒冷地は−30−40℃まで気温が低下し
、塗膜の収線が進むため、めっき層に作用する応力も大
きくなっており、対素地密着性も一段と低い状態にある
。このように対素地密着性が一段と低まつ次状態下で前
述のチッピングをうけると、zti系複合めっき鋼板の
めつき層は剥離する欠点がある。
従来のZn系合金めっき鋼板も、その犬き々内部応力の
念めに、上述したよりな間it内在している。
Zn系合金めっき鋼板のめつき密着性(以後、鋼板素地
に直接接する接しないを考慮しないで、めっきが鋼板に
対して持つ密着性をめっき密着性と記す、Jを高める対
策としては、すでに特開昭59−200789号公報の
如< Cr、Mn、Fe。
Co、Ni、Cu、In、Zn、Cd、So、Pbの1
種又Fi2種以上からなる被覆層’zZn系合金めっき
と素地鋼板との間に設ける方法が開示されている。当該
方法は、Zn系合金めっき鋼板についてのみ、常温下で
未塗装状態の押し出し成型(5wエリクセン張出しJと
いうマイルドな状態下で密着性を確認している。
又、鉄と鋼71(19857,1273ではFe、Zn
、Ni 、Cu、Snの1種からなる薄い彼覆層をZn
系合金めっきと素地鋼板との間に設ける方法が開示され
ており、2コート塗装、氷点化、デュポン@撃試験の条
件下で十分なめつき密着性が得られると報告されている
本発明者等の確認では、上記方法を、Zn系複合めっき
に対して応用しても前述の3コート塗装、チッピングで
のシビアーな条件では不十分な効果しか得られなかった
(問題点を解決するための手段」 本発明者等は前記実情に鑑み、自動車用3コート塗装を
施し7’jZn系分散めっき鋼板が、−30〜−40℃
程度の低温下でチッピングを受けても良好なめつき密着
性を得られることを目的として種々の実験を行つ穴。そ
の結果鋼板に第1めっき層としてFe、Ni、Coのう
ち1種もしくは2種以上からなるめっき層全形成し、し
かる後当該めっき層上に第2めっき層としてZn系複合
めっきを施し、さらに該複合めっき層の上に極薄の化成
皮膜を介して第3めっき層としてFe系合金めっきを施
すことで、目的とするシビアーな条件でのめつき密着性
が得られることを確認した。つまり鋼板表面は通常加熱
、圧延、酸洗、焼鈍工程を経ているため、表面にC,8
1等の非金属の拡散濃縮層や酸との化合物が存在してお
り、これがZn系合金めっきのめつき密着性を阻害する
要因となっている。 Zn系複合めっきは、その構造が
ZnめっきやZn系合金めっきと異なり、不連続めっき
層なので特に助長されやすい。
本発明者等は、Zn系複合めっきのめつき密着性を高め
るためには、先づ単純な構造の金属層fZn系複合めっ
きと素地鋼板との間に設けることが必要であることを確
認し、その中でも、F e I N1rCo、Cu、S
o、Pbが鋼板に対する対素地密着性が良く、かつZn
系複合めっきのめつき密着性が良好であることを見い出
した。しかし当該下地処理のみでは、まだ不十分であつ
fcため、次に低温下チッピングでは、チップの衝突に
よる衝撃力が直接Zn系複合めっきに伝わることで、そ
のめっき密着力が劣化するという事実に着目した。つま
り、チッピングの衝撃力が、Zn系複合めっきに伝わる
前に緩和させうる処理を施こせば、Zn系複合めっきの
密着性は更に良好になる。本発明者等はチッピングの衝
撃力がZn系複合めっき層に伝わる前に緩和させる処理
としてZn系複合めっきの上に更にFe系合金めっきを
施すことが工業的に最良であることを種々探索の結果見
い出した。この衝撃力緩和効果はFe系合金めっきその
ものより、更にその上層に施こされる、塗装下地処理と
しての燐酸塩皮膜の質によるものである。
Zn系複合めっき皮膜上の燐酸塩皮膜は5〜10μ長さ
の針状のHepeite (Zn3(PO4]2−4H
20Jで必り、これは衝撃力に対し若干の緩和能力があ
る。
これに対しFe’i70重−1ft%以上含有するFe
系合金めっき上の燐酸塩皮膜は0.5〜1μ径の角粒状
のphosphophyl 1ite (Zn2Fe 
(PO412・4 H20Jで、その結晶が微細である
ため、チッピングの衝撃力を吸収・分散する能力が大き
く、Zn系複合めっきにチッピングの衝撃が伝わるのを
緩和することを見いだした。
しかしZn系複合めっき層上に直接鉄系合金めっきを施
すと両者の結晶構造が違いすぎる大めか、又1雰両者の
電位差のためか明確ではないが、自動車用3コート塗装
した後、曝露経時したものに前記の低温下でのチッピン
グの衝撃を与えると、第2めっき層と第3めっき層での
間の剥離がみられた。つまり上記の第1.第3めっき層
は、防食性の良い第2めっき層のZn系複合めっきの低
温下でのチッピングによるめっき@層性を良好ならしめ
るために施すもので、製造直後は十分その目的を達する
。しかし自動車のように屋外で長期間使用されるのを考
慮すると曝露経時したものが上記チッピングを受け、第
3めっき層被覆およびそれに伴なう3コート塗膜が剥離
するのは実用上好ましくない。その為本発明者らは鋭意
研究の結果、第2めっき層のZn系複合めっき層の最表
面に極薄のクロメート又はリン酸塩の化成皮膜ヲ施すこ
とで@露状態下の経時変化に耐えうろことを確認できた
この場合、極薄の化成皮膜の作用機構は明確でないが、
第2めっき層のZn系複合めっき層と第3めっき層のF
e系合金めっき層の界面を不活性化することで両者間の
電位差を補償する機能が大きいと思われる。
これにより曝露状態で使用され経時した状態下で前述の
低温下でチッピングを受けても、第2めっき層と第3め
っき層間の剥離を防止でき総合的なめつき密着性が得ら
れることが確認できた。
以上述ベアjZn系複合めっきのめつき密着性に対する
知見および第1めっき層、第3めっき層の被覆および化
成皮膜の効果を見出し、本発明をなしたのである。
本発明は以上の如き知見に基づいてなされ穴ものであっ
て、その要旨とするところは、鋼板の少なくとも片面に
、鋼板表面より、第1めっき層としてFe、Ni、Co
のうち1種もしくは2種以上から々るめつき層を形成し
、第2めっき層として平均粒径5μ以下の微粒子を含有
するZnもしくFiZn系合金・めっきからなるZn系
複合めっき層を形成し、さらに第2めっき層の上に化成
皮膜を介して、第3めつき層としてFe系合金めっき層
を形成したことを特徴とするめつき密着性、塗装後の性
能に優れ九複層めっき鋼板にあるう (作 用J 以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明における第1めっき層、第3めっき層の
被覆層量を変化させると、第2めっき層に施しft2O
fIn!被覆のZn系複合めっきの3コート塗装後の低
温下チッピングによるめっき密着性がどのように変化す
るかを示した相関図である。
第1図に於いてAは第1めっき層としてCo単独のめっ
きを施し第3めっきj−の被覆層がOである複層めつき
:Bは第1めっき層としてCo単独のめっきを施し第3
めっき層としてZn 25重量%残FeのFe−Zn合
金めっき0.5 W/−を施した複層めつき:Cは第1
めっき層としてCo単独の電気めっきを施し第3めっき
層としてZn25重量%残FeのFe −Zn合金めつ
き1t/−を施した複層めつきで、A HB、Cとも、
第1めっき層の付着量の変化に伴いZn系分散めっきの
めつき密着性がどのように変化するかを示した相関曲線
である、めっき密着性評価は、第1表中に示す方法に準
じて行なった。
Zn系複合めっきのめつき密着性向上を目的にCo単独
の第1めっき層被覆を施すと、第1図の曲線Aに示すよ
うにCo付着貴0.01f/−以上から297?まで、
co付着量の増加に伴ないZn系複合めっきのめつき密
着性も向上する。しかし第1めっき層被覆の効果は鋼板
表面が完全に覆われる21/−の付着量で飽和するため
、Zn系複合めっきのめつき密着性はまだ不十分な状態
にあるつ第3めっき層としてFe−Zn合金めつき’i
 0.5 f/rr?施した曲線Bは曲線Aに比し良好
であるが、まだ不十分な状態にある。これは第3めっき
層が第2めっき層の表面を完全に覆いきれないため、前
述した燐酸塩の結晶構造が、Hepeiteとphos
−phophylliteの共晶状態になっている九め
に、チッピングの衝撃力を十分緩衝できないことが原因
であると推定される。
第3めっき層としてFe−Zn合金めつきtH’/iを
施した曲線Cは第1めっき層のCO付着量o、otr/
rr1以上で曲線Aのピーク値よりも良好な状態にある
。これは前述した燐酸塩の結晶構造が全量phosfp
hophylliteになっている穴め、チッピングの
衝撃力を十分緩衝できるためである。
本発明に関わる第1めっき層は、Fe、Ni、C。
のうち、1種もしくは2種以上からなる。付着量範囲と
しては、0.01〜2り/−が好ましい。これは、第1
図で、第1めっき層をCo単独とした時の、付着量とめ
つき密着性の相関関係を示したように、0.0117−
未満ではめつき密着性改善が図り得す、一方29/m″
を超えても、その効果は飽和してしまうからである。
Fe、Ni、Coのうち2種以上の混合物とする場合、
それぞれの含有率は特に制約されない。又、Fe。
Ni、Coと、P 、W、 B 、 Moの内1梅もし
くは、2種以上と組合わせてもよい。
本発明における第2めっき層は、微粒子を含有するZn
単独もしくはZn系合金めっきからなるZn系複合めっ
き層で形成される。ここで、Zn系複合めっき層に含有
される微粒子としては、硫酸浴、塩化浴などに代表され
る酸性めっき浴中で不溶性もしくは離溶性の微粒子があ
る。例えば、 5i02゜TiO2,Al203.Zr
O2,Fe2O3等の酸化物:SiC。
TiC等の炭化物: SiN、BN等の窒化物:Mo8
2等の硫化物;黒鉛;腐食阻止顔料の内、5rCr04
゜BaCrO4、PbCrO4等のaS性物質: N+
 、Cr、ステンレス等の難溶性金属粉末:クロメート
処理等により難溶化させ7’hAlや、zrI等の金属
粉末;フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の有機物粒子を
指し、これらを単独もしくは複合で使用できる。また、
耐食性の観点から言えば、8402.TiO2,Al2
05゜ZrO2,黒鉛、 BaCrO4,PbCrO4
,Cr粉末、Al粉末、が%に有効であるう これら微粒子の大きさとしては平均粒径5μ以下である
ことが必要であり、5μを超える大きさの微粒子では、
微粒子がめつき層中に共析し難い。
耐食性、加工性、溶接性といつ次総合的な品質を考慮す
ると、1μ以下のより微細な粒子が好ましい。
なお、平均粒径とは、全粒子のうち最も分布量の大であ
る粒径を意味する。
微粒子の含有率は、耐食性向上を図る上では0.1重量
%以上が、又、めっき密着性全確実なものとするには、
20重量%以下が好ましい。
第2めっき層のマトリックスめっきは、Zn単独、ある
いはZn系合金めっきである。ここで、zrI系合金め
っきとは、Zn−Ni 、Zn−Fe 、Zn−Co 
Zn−Fe−Cr 、Zn−Ni −Co 、Zn−C
r 、Zn−Mn 、Zn−Ti。
Zn−8n 、Zn−Cu 、Zn−Cd 、Zn−P
b等を指す。なお、耐食性を向上させる意味では、Zn
系合金めっきがより有効である。第2めっき層のZn系
複合めっきの付着量は、5g/m2以上が好ましいが、
これは、5f/−未満ではq板に対する防食効果が得ら
れないためである。
次に、化成皮膜としては、モリブデン酸皮膜、クロメー
ト皮膜、蓚酸塩皮膜、リン酸塩皮膜、チタネート皮膜、
タンニンif!L膜が有効であるが、特に―解りロメー
ト皮膜、電解す/酸塩皮膜は、電解により均一に析出す
るためCr又はPIOM/−以下という極薄膜でも、曝
露経時による層間剥離を防ぐことができる。しかしこれ
らの皮膜量もCr又はPとも100〜/−を超えると、
皮膜の電気抵抗が高くなり通電性が悪くなるため、第3
めっき層のFe系合金めっきの析出を妨害する。なお、
化成皮膜量の下限値は、化成皮膜の効果を発揮させる上
で1 q/lt?とするのが望ましい。クロメート皮膜
、リン酸塩皮膜は、それぞれ単独で利用する以外に、こ
れらを重ね合わせたり、混合して利用しても差し支えな
い。
本発明の第3めっき層のFe系合金めっき中のFe含有
率は、70重量%以上とするのが望ましいが、これはこ
の範囲で前述のphosphophyl I i te
による燐酸塩皮膜が形成されるためである。
又Fe系合金めっきとしては、■Znが3〜30重量%
 、 Cr 0.1〜1.0重i%のFe−Zn−Cr
合金めつき■Znが3〜30重t%のFe−Zn合金め
つき■Pが0.01〜30重量%のFe−P合金めつき
が有効であシ、これは、少量のZn、Cr、Pが燐酸塩
処理の形成核となすFe単独めっきよりも微細な燐酸塩
結晶が得られ、チッピングの衝撃力を柔らげる効果が見
出され次ためである。
Zn系複合めっきは、Zn単独、もしくはZn系合金め
つき浴中に、水不溶性微粒子を添加し元分散めっき浴か
ら得られる。水不溶性微粒子は、コロイド状、ゾル状、
粉末状例れでも差し支えない、有機物粒子の場合は、微
量の界面活性剤を添加してめっき浴中での分散性を図る
必要がある。製造条件は通常の条件に従えばよく、例え
ば91(o、s〜5、浴温30〜70℃、電流密度5〜
300A/drr?、ラインスピード10〜300m/
minの東件下で製造できる。
めっき層の構造は縦型・横型どちらでも適用可能である
。又めつきの電源は直流のみならず陰極電解比率の多い
パルス電源や直流交流重畳電源でも特に支障はない。
本発明の複層めっき鋼板は、通常の脱脂(強アルカリ、
弱アルカリ、m剤等の脱脂剤および浸漬、スプレー、カ
ウンター70−、電解等の脱脂方法)通常の酸洗(硫酸
、塩酸等の酸洗剤及び浸漬、スプレー、カウンターフロ
ー、電解等の酸洗方法)の前処理を施し7′cm板にF
e 、Ni 、 Coの単独電気めっき、ま念はこれら
の2種以上からなる電気めつきを施した後、水洗工程を
経て、zn系複合電気めっきを施し、水洗工程を経てク
ロメート処理又はりん酸塩処理を施し、水洗工程を経て
Fe系合金電気めっきを施すことで得られる。
本発明のめつき構造は、必ずしも鋼板の両面に対して用
いる必要はなく、用途に応じて片面のみにめっきし、他
の面は鋼板面のまま、もしくはZnめつき、zn系合金
めっき、Zn系複合めっき、あるいは、これらの上部に
有機皮膜を有する構造としてもよい。
本発明を適用する素地屑板は通常ダル仕上げ圧延をした
軟鋼板であるが、ブライト仕上げ圧延をした軟鋼板、鋼
成分としてMn、S、P等を多く含んだ高張力鋼板、C
r 、 Cu 、Ni 、等を多く含んだ腐食速度の小
さい高耐食性鋼板でも適用可能である。
以下、実施例をもって本発明の効果を更に具体的に説明
する。
(実施例) 本発明における種々の複層めっき鋼板と本発明外のめつ
き鋼板について、自動車用3コート塗装後の低温下チッ
ピングでのめつき密着性評価試験および耐ブリスター性
評価を主とし友塗装後耐食性評価試験を行った。
第2表中の試料点1〜5が比較例であり、他のAFi、
本発明例である、 比較例の内、A1.ti第1めっき層、第3めっき層が
施してない為、A 2 Vi第1めっき層が施してない
為、A3は第3めっき層が施してない為、それぞれ、Z
n系複合めっきのめつき密着性が不良又は不十分であシ
、必然的にチッピング後の塗装後針食性も不良又は不十
分な結果である。比較例のA4とA5は、第1めっき層
、第3めっき層が施されているものの、化成皮膜がない
之め、曝露経時後の密着性が不良である。
これに比し、本発明例の複層めつき鋼板は明らかにめっ
き密N性も塗装後針食性も曝露経時後の密着性も良好と
なっている。
(発明の効果j 以上、述べ念如く、本発明の複層めつき鋼板はめつき密
着性および塗装後耐食性および耐水密着性に優れた高性
能の鋼板であり、その実用的価値は真に太きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における第1めっき層、第3めっき層の
被覆層量を変化させると第2めっき層に施した209/
rr?被覆のZn系複合めっきのめつき密着性がどのよ
うに変化するかを示した相関図である。 代理人 弁理士  秋  沢  政  光他1名

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋼板の少なくとも片面に、鋼板表面より、第1め
    っき層としてFe、Ni、Coのうち1種もしくは2種
    以上からなるめっき層を形成し、第2めっき層として平
    均粒径5μ以下の微粒子を含有するZnもしくはZn系
    合金めっきからなるZn系複合めっき層を形成し、さら
    に第2めっき層の上に化成皮膜を介して、第3めっき層
    としてFe系合金めっき層を形成したことを特徴とする
    めっき密着性、塗装後の性能に優れた複層めっき鋼板。
  2. (2)化成皮膜がCr付着量100mg/m^2以下の
    クロメート皮膜である特許請求の範囲第1項記載のめっ
    き密着性、塗装後の性能に優れた複層めっき鋼板。
  3. (3)化成皮膜がP付着量100mg/m^2以下のり
    ん酸塩皮膜である特許請求の範囲第1項記載のめっき密
    着性、塗装後の性能に優れた複層めっき鋼板。
  4. (4)第1めっき層の付着量が0.01〜2g/m^2
    である特許請求の範囲第1項記載のめっき密着性、塗装
    後の性能に優れた複層めっき鋼板。
  5. (5)第2めっき層が微粒子としてSiO_2、TiO
    _2、Al_2O_3、ZrO_2、黒鉛、BaCrO
    _4、PbCrO_4、Cr粉末、Al粉末のうち1種
    もしくは2種以上を総量で0.1〜20重量%含有する
    付着量5g/m^2以上のZn系複合めっき層である特
    許請求の範囲第1項記載のめっき密着性、塗装後の性能
    に優れた複層めっき鋼板。
  6. (6)第3めっき層がFeを70重量%以上含有する付
    着量1g/m^2以上のFe系合金めっき層である特許
    請求の範囲第1項記載のめっき密着性、塗装後の性能に
    優れた複層めっき鋼板。
JP11629187A 1986-05-14 1987-05-13 めつき密着性、塗装後の性能に優れた複層めつき鋼板 Granted JPS63105978A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02197594A (ja) * 1989-01-27 1990-08-06 Nippon Steel Corp 塗装後性能に優れたZn―Ni系合金電気めっき鋼板
JPH04224685A (ja) * 1990-12-25 1992-08-13 Nippon Steel Corp 耐低温チッピング性及び耐穴あき耐食性に優れた亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP2001193686A (ja) * 2000-01-14 2001-07-17 Shimadzu Corp 真空ポンプ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02197594A (ja) * 1989-01-27 1990-08-06 Nippon Steel Corp 塗装後性能に優れたZn―Ni系合金電気めっき鋼板
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JPH0510431B2 (ja) 1993-02-09
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