JPS63130795A - 複合化成処理Zn系めつき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

複合化成処理Zn系めつき鋼板およびその製造方法

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JPS63130795A
JPS63130795A JP27830886A JP27830886A JPS63130795A JP S63130795 A JPS63130795 A JP S63130795A JP 27830886 A JP27830886 A JP 27830886A JP 27830886 A JP27830886 A JP 27830886A JP S63130795 A JPS63130795 A JP S63130795A
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plated steel
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composite chemical
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Hajime Kimura
肇 木村
Yuki Nakahara
中原 悠紀
Shinobu Okano
岡野 忍
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Kawasaki Steel Corp
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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〉 本発明は自動車車体、家電製品等に使用する複合化成処
理Zn系めっき鋼板およびその製造方法に関する。
〈従来技術とその問題点〉 従来、Zn系めっき鋼板を塗装するに際し、塗料密着性
および耐食性を向上させることを目的として、りん酸塩
処理し、さらにクロム酸塩後処理をする方法は良く知ら
れており、すでに工業的に広〈実施されている。この様
にして、化成処理されたZn系めっき鋼板を、塗装前あ
るいは塗装後に折曲げやプレス等を行って所望の形状に
成形加工する場合、りん酸塩皮膜の結晶がもろいため、
成形に伴いりん酸塩結晶に割れが生じZn系めっき面と
塗膜との密着性が劣化する欠点があった。
このような塗料密着性を向上させるには、りん酸塩皮膜
の厚みを薄くする方法が有効であるが、これは成形加工
時における皮膜の割れを減少させ、塗膜との破断を少な
くさせるためである。
りん酸塩皮膜の厚みを薄くする方法として、りん酸塩処
理の時間を短くする方法があるが、りん酸塩皮膜はミク
ロカソード部から成長し、反応が進むに従いZn系めっ
き鋼板の表面を次第に被覆するので、短時間の処理では
Zn系めっき鋼板の表面が完全に被覆されずに不均一な
状態となり、ある程度、皮膜の耐破壊性は良好となるが
、耐食性に劣るという欠点があった。
上記のようなりん酸塩皮膜の欠点をカバーするものとし
て、クロメート皮膜がある。種々のZn合金めっき鋼板
に対して、安定に処理できる電解型クロメート処理皮膜
が特開昭61−84381号公報において記載されてい
る。しかし、該皮膜はNi含有率1〜3%のZn−Ni
合金めっき上に単純な組成の処理液を用いて得られた単
なる電解型クロメート処理皮膜であるため、十分な耐食
性と塗料密着性を得ることは困難である。
〈発明の目的〉 木発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、過酷
な腐食環境下で使用される自動車車体材料、家電材料あ
るいは建築材料として、優れた塗料密着性、耐食性を有
する複合化成処理Zn系めっき鋼板およびその製造方法
を提供することにある。
〈発明の構成〉 本発明者らは、鋭意研究の結果、りん酸塩皮膜およびク
ロメート皮膜について以下の知見を得て、本発明に至っ
たものである。
1、りん酸塩結晶皮膜は経時変化せず安定で凹凸が大き
いため、投錨効果によって塗料密着性は優れているが、
前述のようにりん酸塩皮膜自体はもろく、とくに厚くな
ると、機械的な加工て破壊しやすい。また、りん酸塩皮
膜は酸性の腐食液には耐食性が優れているが、アルカリ
性のものには比較的弱く、溶解する。
2、クロメート皮膜は薄いにもかかわらず、耐食性が優
れている。とくに、電解型クロメート皮膜はCr3+が
主体のため、アルカリ性の腐食液にも耐食性が優れ、経
時変化が少なく安定であり、さらに、皮膜中に適量の5
i02および/または八1□03およびCr6+を含有
させることで、さらに耐食性と塗料密着性が向上する。
3、したがフて、比較的少量のりん酸塩皮膜と電解型ク
ロメート皮膜とを組合せ、複合化することにより耐食性
および塗料密着性を大幅に向上させることができる。
すなわち、本発明によれば、Zn系めっき層の上に、り
ん酸塩皮膜50〜1000mg/m2と、SiO2およ
び/またはAR,203およびCr”+を含むCr3+
主体のクロム水和酸化物皮膜を全Cr量として10〜3
00 mg/m2を含む複合化成皮膜とを有してなるこ
とを特徴とする複合化成処理Zn系めっき鋼板が提供さ
れる。
また、本発明によれば、7.n系めっき鋼板の表面をり
ん酸塩処理した後、Cr6+を2.6〜78 g、#!
、コロイダルシリカおよび/またはアルミナゾルをSi
O2および/またはA立、03として0.5〜75g/
lおよびぶつ化物をFとして0.05〜5g/IL含む
浴で、電流密度1〜50 A/dm2および電気量1〜
100 C/dm2の条件で該鋼板を陰極として電解型
クロメート処理を行うことを特徴とする複合化成処理Z
n系めっき鋼板の製造方法が提供される。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
木発明のZn系めっきとしては次のものを含む(1)電
気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっきなどの亜鉛めっき。また
、これらにリフロー処理を行ったもの。
(2)ZnとNi、  Go、  Fe、  Cr、 
 Mn、  Mo、  W、  V。
Ti、 Zr、 Sn、 Pなどのうち1種以上を含む
Zn系合金めっき。
(3)7.nとAn、 Cr、 Sn、 Siなどのう
ち1種以上を含む溶融Zn系合金めっき。
(4)上記(1)、(2)または(3)にさらに5jO
2,八IL203. TiO2,ZrO2などの酸化物
のうち1種以上を分散含有するZn系合金複合めっき。
(5)上記(1)〜(4)のめっきを多層に形成した積
層めフきおよび上層にFeめつきあるいはFeリッチな
めっきを施した積層めっき。
本発明に用いられるZn系めっき鋼板は、鋼板の種類、
寸法には限定されず、常法に従って、脱脂、酸洗および
水洗などの前処理後、該鋼板の表面に上記Zn系めっき
を施した鋼板であればよい。
本発明において用いられるりん酸塩皮膜量は第1図から
も明らかなように50〜1000 mg/m2であるの
が好ましい。
この理由は、50 mg/m2未満ではりん酸塩皮膜の
塗料密着性に対する向上効果が発揮されず、1000 
mg/m2超では過酷な成形加工において、塗料密着性
が低下してくるからである。
ここで、第1図は複合化成皮膜中のりん酸塩皮膜量と塗
料密着性の関係を示すグラフである。なお、第1図は次
の条件と評価法によって行った。
電気Znめっき鋼板 :Zn付着量 10g/m2電解
型クロメート皮膜:全Cr量 70mg/[l12Cr
”    7 mg/m2 Sin25 mg/m2 A422032 mg/m2 塗装条件 アクリル系塗料を用いて、40#IInの塗膜厚にコー
ティングし、焼付は160℃×20分て行った。
塗料密着性測定 塗装板をエリクセンで8mm押出し、セロテープにより
塗膜の剥離を調べた。
評価  5 剥離まったくなし 4 剥離の痕跡あり 3 わずかに剥離あり 2 かなり剥離あり 1 全面に剥離 なお、りん酸塩皮膜はZn系めっき鋼板の表面を均一に
被覆している必要はなく、ポーラスであっても何ら差つ
かえない。
上記りん酸塩皮膜が付着していない部分は金属が露出し
ているため、通電性がよく、耐食性に優れた電解型クロ
メート皮膜が容易に析出する。
本発明において、該電解型クロメート皮膜はSiO2お
よび/またはAfi 203およびCr6+を含むCr
3+主体のクロム水和酸化物皮膜を全Cr量として10
〜300 mg/m2有するのが好ましい。
この理由は全Cr量10 rng/m2未満では耐食性
が不十分であり、300 mg/m2超では過酷な成形
加工においてクロメート皮膜が破壊しやすくなり、塗料
密着性が低下してくるからである。
ここで、Cr”+は全Cr量に対して1/100〜11
5とするのが好適である。下限を17100としたのは
、Or”がこれより低いと自己修復作用が弱くなり、耐
食性の向上効果が見られないからである。また、115
を超えた場合は皮膜への着色が著しい」二に塗料密着性
を損なうからである。
本発明において、SiO2および/またはAl2O3は
それぞれまたは全量で皮膜中の全Grに対して1740
〜1/2とするのがよい。この理由は1740未満では
SiO2および/または八!203の本来の目的である
造膜効果が弱く、電解型クロメート皮膜の欠陥部をカバ
ーしきれず、バリヤ一層による耐食性向上が劣るからで
ある。また、上限の172を超えると製造時のロール等
への付着等で制限を受ける以外に厚膜となり過ぎ塗料密
着性を阻害するからである。
さらに、本発明者らはSiO2とともにAJ1203を
存在させると、比較的少量で優れた効果を有することを
知見した。なお、共存させる場合のへfL203量は5
i02の1/10〜1/2とするのが適比であった。
このようにクロメート皮膜中に5j02とともに120
3が含有された場合、耐食性とともに塗料密着性の向」
二効果の理由は次のように考えることができる。
一般にAR,203ゾルは酸性塩中で正に帯電しており
、ストリップを陰極として電解した場合、陰極にバリヤ
ー効果のよいSiO2とともに均一で強固な膜を析出す
ること、および活性なAj2203コロイド表面の水酸
基と塗料の官能基との強固な水素結合等に起因すること
が挙げられる。
本発明に係る複合化成処理Zn系めっき鋼板は基本的に
は以上のように構成されるものであり、以下に、その製
造方法について詳細に説明する。
本発明において、Zn系めっき鋼板のりん酸塩処理の場
合に用いられるりん酸塩処理液は通常のものでよく、そ
の組成としては、例えば亜鉛イオン0.1〜10g/u
、ニッケルイオン0.1〜5g/I1.。
りん酸イオン1〜40g、l、硝酸イオン1〜30g/
I1.、フッ素イオン0.1〜5g/1.などを含有す
るものが挙げられるが、酸化剤として硝酸イオン以外に
亜硝酸イオン、塩素酸イオン、または過酸化水素を使う
ことも出来、付加助剤としてニッケルイオン以外にマン
ガンイオンを使うことも出来る。
全酸度、遊離酸度、酸比はZn系めっき鋼板の種類およ
び処理時間にまりで適宜設定することができる。また、
液温は30〜70℃の範囲であればよい。りん酸塩処理
法のタイプとしては、浸漬タイプ、スプレータイプいず
れも使用できる。
脱脂、表面調整等は被処理材の状況に応じて省略しても
よい。
次に、Zn系めっき鋼板の表面にりん酸塩処理を施した
後、水洗を行い、次の条件で電解型クロメート処理を行
う。
クロメート皮膜形成のための主成分としてCr 6+が
必要であり、CrO2、クロム酸塩、重クロム酸塩など
を用いることができるが、最も一般的なものとしてCr
O2を用いるのがよい。Cry3単一の浴では電解処理
をしても、クロメ−ト皮膜はほとんど成長せず、ごく薄
い皮膜しか得られない。
これは電解処理の掻く初期において水和酸化物皮膜が表
面を覆ってしまい、電流効率が低くなるので、皮膜の薄
い部分を破壊して、さらに皮膜を成長させるためには少
量のエツチング剤が必要である。一般的には硫酸イオン
やぶつ化物イオンを用いることが多いが、硫酸イオンは
C「03濃度が高く、電流密度が高い場合は金属クロム
が析出しやすく、めっき表面が黒色化しやすい。
そこで、本発明ではエツチング剤としてぶつ化物を用い
るのが好ましい。ぶつ化物としては、Affi F1a
−、SiF62−、 BF4−、 F−などのNaある
いはに塩を代表的に挙げることができるか、F濃度とし
て同−量加えることができれば単独あるいは複数で用い
てもよい。
Cr6+濃度を2.6〜78g/βと限定したのは、2
.6g/ρ未満ではめフき界面でのCr6+の供給が不
十分で良好な皮膜が形成されないためであり、78g/
fi超では、金属クロムが析出しやすくクロム水和酸化
物が薄くなったり、またZn溶解反応が同時に起こるた
め黄褐色になりやすく、外観上も不良となるためである
ぶつ化物は、前記のぶつ化物なF濃度として0.05〜
5g/l添加して用いるのが好ましい。
この理由は0.05g/fi未満であると、エツチング
力が弱く皮膜が成長しない。逆に5g/R,を超えて添
加するとエツチング力が強すぎるため、水和酸化物皮膜
を溶解してしまったり、あるいはめっき表面をエツチン
グするため、Zn溶解が起こり、反応ムラを生じたりす
るからである。
しかし、Cr6+とふっ化物のみで生成する皮膜は依然
として薄く、単に電気量を増加しただけでは皮膜は成長
しない。このため耐食性も不十分である。
そこで本発明においては第3成分として、コロイダルシ
リカおよび/またはアルミナゾルを造膜剤としてそれぞ
れまたは全量で5i02および/またはAl2O3とし
て0.5〜75g/jZ加えると、コロイダルシリカお
よび/またはアルミナゾルの吸着力、あるいは立体的構
造のために厚膜のクロメート皮膜を得ることができる。
コロイダルシリカとしてはアニオン型にスノーテックス
O,C,カチオン型にスノーテックスAK、BK(いず
れも1産化学製)を代表的に挙げることができる。とく
に、コロイダルシリカとしてカチオン型のものを用いる
と、めっき側が陰極であるために、コロイダルシリカの
めっき表面への運搬が促進される。また、コロイダルシ
リカ表面にCry3水溶液中のCr2O72−やCry
4’−のアニオンを吸着して、陰極に吸着されるため、
電解型クロメート皮膜中に自己修復能力に働(Cr6+
成分を含んだ耐食性の良好な皮膜を形成することができ
る。
なお、アルミナゾルはカチオン型であり、上記と同様の
挙動を示す。添加量を5i02および/または+120
3として0.5〜75g/fiと限定したのは、0.5
 g7ft未満ではほとんど効果がないためであり、7
5g/Jlを超えるとクロメート洛中の電気伝導度を低
下させたり、あるいは厚膜になりすぎて着色が著しくな
ったり、皮膜の厚みにムラが生じたりするので好ましく
ない。
さらに前述のようにクロメート皮膜中にSiO2ととも
に1203を含有させるためには、電解型クロメート処
理液中にコロイダルシリカを加えてアルミナゾルを加え
るのがよい。アルミナゾル添加量は1203としてSi
O2の1/10〜1/2とするのが好ましい。AJ22
03の量が5i02に対して1/lO未満では効果が少
なく、1/2を超えるとSiO2のめつき表面への吸着
が不均一となるためである。
ここで、電解型クロメート処理液中への5jO2とAu
203の添加方法として次の2つが挙げられる。
■コロイダルシリカとアルミナゾルを別々に適量添加す
る。
■5i02の周囲にアルミナゾルを吸着させたものを適
量添加する。
上記■、■のいずれの場合においても、良好な処理を行
なうことができるが、特に■はクロメート皮膜中へのコ
ロイドゾル含有率のコントロールに優れる。
上記の浴中にて、陽極には不溶性陽極、たとえばPb−
5n(Sn5%)のような適当な電極を用い、浴温は好
ましくは30〜70℃の間で処理を行う。また、処理時
間との関係もあるが、一般的には電流密度は1〜50 
八/dm2の間で処理するのが好ましい。この範囲にお
いては電気量が増加するに従ってクロメート皮膜量も増
加する。従って目的に応じて、あるいはラインスピード
に応じて電流密度と電気量をコントロールすることによ
り、目標の付着量のクロメート皮膜を得ることができる
電気量は1〜100 C/dm2とするのがよい。
I C/dm2未満ではクロメート皮膜10 mg/m
2以上を得られず、100 C/dm2超ではクロメー
ト皮膜が300 mg/m2を超える付着量となるから
である。
上記のような電解型クロメート処理後、本発明の鋼板は
そのままでロール絞りして膜厚調整して乾燥させるか、
あるいは流水洗後ロール絞りして乾燥させる。耐食性重
視の場合は前者の方法で処理するが、一般的には流水洗
を行って乾燥させた方が、処理ムラなどが生じず均一な
外観の皮膜を得ることが出来る。
〈実施例〉 次に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。
Zn系めっき鋼板として、電気Znめつき鋼板(付着量
20 g/m2) 、Zn −Go金合金っき鋼板(付
着量20 g/m2、CO含有率2wt%)、Zn−N
i合金めっき鋼板(付着量30 g/m2、Ni含有率
8wt%)、Zn−A1合金めっき鋼板(付着量45 
g/m2、Afi含有含有率5冗Lを用いた。
複合化成処理工程は次のとおりであった。
(1)日本パーカライジング製バーコレンZで表面調整
を行った(室温で3秒浸漬)。
(2)次いで、りん酸亜鉛処理液を用いてりん酸塩処理
を行った。
液組成 亜鉛イオン   2〜4g/l ニッケルイオン 0.3〜1g/I!。
りん酸イオン  10〜20g/u フッ素イオン  0.1〜0.3 g/It硝酸イオン
   0.5〜2g/l 全酸度、遊離酸度、酸比についてはZn系めっき鋼板に
合わせて調整し、目標のりん酸塩皮膜量を得た。
(3)電解型クロメート処理は次の条件で行った。
Crys + 20〜50 gill Na2SiFa (Fとして) : 0.5〜1.5 
giJl5i02/  Au203: 3 〜30g/
u電流密度:5〜30A/dm2 の範囲で通電時間(電気量)を調整することにより、目
標の電解型クロメート皮膜を得た。
得られた複合化成処理Zn系めっき鋼板を第1表に示す
次に、各種の塗装を行った後、耐食性を調べた。結果を
第1表に合わせて示す。
塗装条件および耐食性試験条件は次のとおりであった。
(1)薄い有機樹脂コーテイング材 塗装条件 塗料 ニアクリル変性アルキッド樹脂系塗膜厚=2戸 焼付 :100℃×10秒 塩水噴霧試験(SST)をJIS−Z−2371に基づ
いて行い、切断した端面のふくれ発生状態を観察した。
◎ ふくれ幅 2+nm以下 Oふくれ幅 2〜5I[1m △ ふくれ幅 5〜15mm × ふくれ幅 15mm以上 電気Znめ)き鋼板は10日後、Zn−co金合金っき
鋼板とZn −AI金合金っき鋼板は20日後、Zn−
Ni合金めっき鋼板は30日後について評価した。
(2)電着塗装材 塗装条件 塗料:カチオン電着塗装(パワートップU−30日本ペ
イント製) 塗膜厚=20声 焼付:180℃×25分 複合腐食試験(CCT)は次のサイクル条件で行った。
[40℃、5%Na Clt、15分浸漬]→[40℃
、相対湿度95%、30分]→[60℃、乾燥、15分
] その結果、赤さび発生面積率を観察した。
◎ 赤さび発生なし ○ 赤さび発生10% △ 赤さび発生30% × 赤さび発生50% 電気Znめっき鋼板は15日後、Zn−co金合金ワき
鋼板は30日後、Zn−Ni合金めっき鋼板は45日後
、Zn−AR,合金めっき鋼板は60日後で評価した。
(3)3コート材 塗装条件 上記(2)の電着塗装後、中塗り、上塗り塗装を行った
中塗り:サーフェイサー(関西ペイント製)40戸 焼
付け140℃×30分 上塗りニアミラツクペイント(関西ペイント製)、40
戸 焼付け140℃× 30分 冷凍ダイヤモンドショット試験 一20℃保持中、170にm/h、130 Km/h。
90にm/h各スビスピード0点ずつダイヤモンドを打
ち、室温にもどした後、テープ剥離を行う。評価は30
点の総剥離面積の173を剥離評点とした。良(0)H
不良(10) ◎ 0〜1 01〜3 △  3〜5 ×   5〜10 温水二次密着性 50℃の純水中に25日間浸漬し、引き上げ直後に2m
m方眼100個をカッターナイフでけがき、直ちにセロ
テープで剥離を行った。評価は塗膜の存在率で示した。
◎ 残存率 100% O残存率 100〜70% △ 残存率 70〜40% × 残存率 40〜0% 第1表から判るように、本発明例においては複合化成処
理皮膜をZn系めっき鋼板に施しているため、比較例に
比べて耐食性および塗料密着性等に優れた効果を示す。
〈発明の効果〉 本発明によれば、Zn系めっき鋼板表面に、りん酸塩皮
膜の特徴とクロメート皮膜の特徴とを兼ね備えた複合化
成処理皮膜を有するものであるため、前記内皮膜の付着
量と比率を組合せることにより、塗料密着性るよび耐食
性に優れたZn系めっき鋼板、特に過酷な腐食環境下で
使用される自動車車体材料、家電材料あるいは建築材料
などとして極めて広い用途に適用できる複合化成処理Z
n系めっき鋼板とすることができる。
また、本発明によれば、上記複合化成処理Zn系めっき
鋼板を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は複合化成皮膜中のりん酸塩皮膜量と塗料密着性
の関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Zn系めっき層の上に、りん酸塩皮膜50〜10
    00mg/m_2と、SiO_2および/またはAl_
    2O_3およびCr^6^+を含むCr^3^+主体の
    クロム水和酸化物皮膜を全Cr量として10〜300m
    g/m2を含む複合化成皮膜とを有してなることを特徴
    とする複合化成処理Zn系めっき鋼板。
  2. (2)Zn系めっき鋼板の表面をりん酸塩処理した後、
    Cr^6^+を2.6〜78g/l、コロイダルシリカ
    および/またはアルミナゾルをSiO_2および/また
    はAl_2O_3として0.5〜75g/lおよびふっ
    化物をFとして0.05〜5g/l含む浴で、電流密度
    1〜50A/dm_2および電気量1〜100C/dm
    _2の条件で該鋼板を陰極として電解型クロメート処理
    を行うことを特徴とする複合化成処理Zn系めっき鋼板
    の製造方法。
JP27830886A 1986-11-21 1986-11-21 複合化成処理Zn系めつき鋼板およびその製造方法 Pending JPS63130795A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100428838B1 (ko) * 1999-12-17 2004-04-28 주식회사 포스코 내지문 처리된 강판의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100428838B1 (ko) * 1999-12-17 2004-04-28 주식회사 포스코 내지문 처리된 강판의 제조방법

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