JPS6314890A - 装飾亜鉛メツキ鋼板およびその製造方法 - 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） 本発明は装飾が必要な部材に用いられる光沢亜鉛メッキ
鋼板に関するものである。

（従来技術） 低コストで高性能の表面処理鋼板の開発は自動車防錆鋼
板、家庭用鋼板、家具および建材分野で一貫して要求さ
れつづけて来た。これらの要求水準は年々低コスト化、
高品質化に移行し、スチールメーカーは新技術、新製品
を開発し需要家の要求に答えて来た。近年は、従来の表
面処理鋼板を加工した後前処理塗装されて来た製品に対
してプレコートされた鋼板を導入することによって、需
要家工程で行っていた前処理、塗装を省略し低コストで
高品質の製品を得るプレコート鋼板化への動きが活発で
ある。これらの要求に答えるため、従来は塗料を塗装し
たプレコート鋼板が用いられて来たが徹底したコストダ
ウン化、高級外観、溶接性および取り扱い傷の問題から
、無機系の装飾鋼板の要求が強くなって来た。

これらの鋼板には、従来の塗装を越えた高級外観の他に
指紋がつき難いことや加工性、耐薬品性そして耐食性お
よび溶接が出来ることが要求される。

従来の光沢亜鉛メッキ鋼板は、全て、鋼板上に光沢亜鉛
メッキを施したものである。特公昭３９−２４０２７号
には、水溶性のポリアルキレン化合物の比 カルボンアマイド置換体を添加した酸弗亜鉛メッキ浴か
ら光沢亜鉛メッキが得られている。又、特公昭５５−４
１３０６号にはポリアミンスルホン共重合物を添加した
酸性光沢亜鉛メッキ浴が公開されている。その他光沢剤
の研究は数多〈実施されているが、実務表面技術誌１９
７６年第３号、２〜７頁に光沢化機構、そして同誌Ｖ０
１．２９（Ｎ（１６）１９８２年ｐ、２〜９にめっき添
加剤の作用機構について解説がなされている。これらの
解説によれば光沢化はメッキ面の活性点への光沢剤の吸
着によるレベリング作用と説明されている。又、光沢剤
の吸着によるレベリングはメッキの内部応力に影響し、
クラックや密着加工性の劣化の原因になる場合が多いこ
とも経験上知られている。

又、アルカリ性のメッキ浴の光沢化も広く行われており
、鏡面光沢が得られているが、酸性メッキ浴では、アル
カリに比し光沢が低いが、光沢化のメッキ条件が狭く今
日も改良浴の開発が進められている。

（発明が解決しようとする問題点） 光沢亜鉛メッキを大量に生産している亜鉛メッキ又は亜
鉛合金メッキ鋼板に適用する場合、多くの問題点を解決
しなければならない。品質的にはユーザーニーズに沿っ
た高級イメージのある光散乱型半光沢外観で各種の色調
を持つ必要がある。

更には耐食性、密着加工性、上塗り塗装性、溶接性や指
紋や傷がつき難いことが要求される。これらの要求を満
足する光沢亜鉛メッキ鋼板を公知技術で達成することは
至難の技術である。

更には、製造上に大きな問題がある。連続亜鉛メツキラ
インは、無光沢の電気亜鉛メッキ鋼板、電気合金メッキ
鋼板等大量に高速で製造している。

もし、本目的のためメッキ浴に光沢剤を加えるとその浴
替え、洗浄やタンクの増設等、大変な問題が生ずる。更
には、工業的に有利な酸性メッキ浴で鏡面光沢を有し、
且つ各種の色調を付与できる新らしいメッキ浴が必要で
ある。本発明は、これらの問題点を解決した装飾亜鉛メ
ッキ鋼板を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は次に述べるメッキ構成で品質を確保すると共に
製造上の課題を解決したものである。

本発明の要旨とするところは鋼板上に目付＃、５ｇ／＋
ｎ以上の亜鉛メッキ又は亜鉛合金メッキ被膵を形成して
、該被膜表面に０．５ｇ／ｍ１″以上の光沢亜鉛又は光
沢亜鉛合金メッキ被膜を形成するか、さらにその上面に
ガードコートを形成したことを特徴とする装飾亜鉛メッ
キ鋼板。

および、清浄化した冷延鋼板の表面に５ｇ／ｍ以上の亜
鉛又は亜鉛合金メッキを行った後、Ｚｎ”＋とＣｒ＋３
、Ｎｉ”　”、Ｆｅ２＋、Ｃｏ”＋から選択した１種又
は２種以上の金属イオンおよび線型の水溶性高分子を含
み、ｐＨ１．５以下のメッキ浴中で３０ク一ロン／ｄｒ
ｎ’以上の陰極処理を行って、有機複合光沢亜鉛メッキ
又は有機複合光沢亜鉛合金メッキを被覆するか、更に該
被覆の上にガードコートを塗装することを特徴とする装
飾亜鉛メッキ鋼板の製造方法。

である。

第１図に本発明の装飾亜鉛メッキ鋼板の断面構成を示し
たもので１図中、ａは冷延鋼板、ｂは粗面のメッキ層で
Ｃは光沢メッキ層を示している。光沢メッキを施す前は
、粗度が単位長さ当りのピーク数（通常ＰＰＩ　；　ｐ
ｅａｋ　ｐｅｒ　１ｎｃｈ）が大きいのに対して、光沢
メッキを行うことによって減少する。

しかし、最大粗さく通常ＲＩＩＩａｘと示し、単位はμ
）はほとんど変らない。Ｒｍａｘはａおよびｂで与えら
れる。この粗度特性は、高級なイメージを有する光散乱
型の半光沢外観を与えると共に傷や指紋に対して散乱効
果によって目立たなくする。この効果４Ｊ を悌には最大粗さとして０．５μ以上が必要である。

更に本発明の最適なメッキは後述するように光沢メッキ
（Ｃ）層が有機高分子やＮｉ、　Ｆｅ、　Ｃｒ、　Ｃｏ
等の金属もしくは化合物と亜鉛の複合析出であるため硬
く、滑り易く、加工性に富み、上塗り塗装性に優れてい
る特徴がある。

各メッキ層について説明する。第１図の冷延鋼板（ａ）
は、外観上出来る丈粗いダル面が好ましいが、圧延ロー
ルの寿命や製品の滑り性等が必要の場合もあり、必要に
応じた粗度で良い。ｂは公知の硫酸塩、塩化塩等の亜鉛
又は亜鉛合金メッキ浴で得られるメッキである。目付量
としては耐食性および最大粗さ０．５μ以上の粗度付与
の点でｓｇ／ｒｒ？以上好ましくは１５ｇ／　ｍ以上３
０ｇ／　ｒｒｒ以下が望ましい。

Ｃは、目付量として０．５ｇ／ｎ（以上が必要である。

その理由は第１図に見られるように、下＃メッキの粗度
の内機細部分の平滑化には０．５ｇ／ｒｒ１以上のメッ
キが必要で、好ましくは、Ｉｇ／ｒｒｉ’以上１０ｇ／
以上１凧 を目的とする場合には鏡面が得られるようなメッキ浴お
よびメッキ条件を採用する。光沢メッキは公知の方法を
用いても良いが最も優れた光沢メッキ浴およびその条件
については後述する。

なお、本発明の装飾亜鉛メッキ鋼板には光沢メッキ皮膜
上にガードコートを被覆した鋼板も含まれるもので，ガ
ードコートの効果は、品質の向上が目的である。

例えば１次にガードコートを塗布することにより外観は
均一性が向上し、光沢に関してもガードコートの種類や
厚みによって半光沢から光沢までの外観や色調を与える
ことが出来る。更には半光沢とクロメート等の複合作用
により黄金色が得られる。又、疵に対する抵抗力が向上
する。プレスや取扱い、当り傷に対して特に有効である
。耐食性は特に向上効果が大きい。

膜厚は外観および溶接性等に害がないように配慮する必
要があり多くとも全厚みで３μ以下、好ましくは１．５
μ以下である。

以下本発明の装飾亜鉛メッキ鋼板の製造方法について述
べる。

目的に応じた適度な粗度を有する冷延鋼板もしくは鋼帯
を通常の方法で脱脂，酸洗によって清浄化した後、光沢
剤を含まず光沢機能を持たない通常の亜鉛又は亜鉛合金
メッキ浴およびメッキ条件で５ｇ／ｒｒ？以上の亜鉛又
は亜鉛合金メッキを行う。

この時、得られるメッキ鋼板の粗度は好ましくは最大粗
さＲｍａｘで０．５μ以上より好ましくは１．５〜３、
０μである。粗度の付与としては鋼板のダル加工、酸洗
、もしくは、硫酸，塩酸、酸性の亜鉛メッキ浴中で、電
流密度を高く、（好ましくは５０〜２００Ａ／ｄｉ）処
理を行うことができる。そして１本発明法は通常の亜鉛
メッキ又は亜鉛合金メッキ処理後、光沢メッキ浴中で陰
極処理を行う。光沢メッキ浴は従来技術の項で述べた公
知の浴を用いても良いが、好ましくは１次に述べるメッ
キ浴が望ましい。

次に本発明の光沢メッキ浴について詳述すると、本発明
の光沢メッキ浴はＺｎ”＋を０．１モル／Ｑ以上含み且
つ、Ｃｒ＋３、Ｆｅ２　＋　、　Ｎｉ２　４ｐ、Ｃｏ２
４から選択される１種以上の金属イオン（以下Ｍｅ’＋
と略す。）を０．０１モル以上含み且つ，線型の水溶性
有機高分子を１００〜４００００ｐｐｍ含みｐＨが１．
５以下の光沢メッキ浴である。金属イオンは硫酸塩、塩
化塩、スルファミン酸塩として建浴し，イオンの補給は
不溶性陽極を用いる場合、炭酸塩、水酸化物、酸化物あ
るいは金属粉末を溶解させて供給する。可溶性陽極は分
割又は合金系でイオン補給する。

Ｍｅ”＋の作用効果は、■）メッキ結晶の微細化による
光沢化作用、２）Ｍｅｎ＋の種類や条件によってＭｅの
化合物例えば酸化物、ポリマーとの反応物を共析させる
ことによる色調の付与、３）耐食性、硬度等の向上があ
る。

浴ｐＨはこれらの金属の補給もしくは、酸、アルカリを
加えて調整する。本発明に用いる光沢メッキ浴は釦アノ
ードを用いても鏡面外観が得られ、Ｐｂ２＋の不純物の
影響が少い。更に電流密度の許容範囲が広く５〜ＬＯＯ
Ａ／ｄ　ｒｒ？で光沢面が得られる。高電流密度側では
流通を与えることが好ましい。通電量としては、３０ク
ーロン／ｄｍ２以上で光沢が現れ、５０クーロン／ｄポ
以上好ましくは３００クーロン／ｄｒｒｌ’以下で美し
い光散乱型の半光沢外観となる。

゛−１本発明に適用する光 沢亜鉛又は亜鉛合金メッキ浴として添加する線型の水溶
性有機高分子は、従来技術で説明した特公昭５５−４１
３０６号、および特公昭３９−２４０２７号、又本発明
者等が出願中の特願昭和５９−２７４１１７、特願昭６
０−２４４７０に記載された４級アンモニウム型のカチ
オンポリマーもしくは、非イオン系ポリアルキレン化合
物のカルボンアマイドそして、超高分子のポリアクリル
アマイドが使用できる。これらの内、最も効果的な鏡面
の光沢機能を持ち、色調付与を与えるのは、４級アンモ
ニウム型のカチオンポリマーとＣｒ”、Ｎ　ｊ２　＋、
Ｃ０２＋、Ｆｅ２＋の一種以上を含む亜鉛メッキ浴であ
る。ポリマー構造を次に示す６本発明に用いる水溶性の
カチオンポリマーはアンモニウム型の４級アミンの重合
物が効果的なポリマーであり、分子量は、この場合、１
０３〜１０’が望ましい。

次に示すアミンポリマーの内、ポリアミンスルホン（Ｐ
ＡＳと略）およびポリアミン（ＰＡ）が最も効果的であ
る。アミン基による吸着作用とスルホン基と金属イオン
もしくは金属の結合が寄与していると考えられる。

４級アミンの塩（アンモニウム塩） あるいはコポリマーで構成されている。

以下具体的にいくつかの化合物を列挙する。

ジアリルアミンから得られる高分子があげられる。Ｒ□
ｙ　Ｒ２は低級アルキル基、アルキル基を示し、１く□
　　　　　１〈２ ＸはＣ１−１ｌ（ＳＯ４−１８２Ｐ０．−５Ｒ−５０ｆ
ｆ−（ＲはＣ□〜Ｃ４のアルキル基）、ＮＯ３−のアニ
オンを示す。

あるいはビニルベンジルから合成される高分子があげら
れる。Ｒ□ｙ　ＬＩ　Ｒ３は炭化水素を示し、乍はＣ１
−１）ＩＳＯ４−１１１□ＰＯ４−１Ｒ−３Ｏ３−１Ｎ
Ｏ１−１のあるいはアリルアミンポリマーがあげられる
。

Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，は炭化水素を示し、ＸはＣ１−１Ｈ３
Ｏ４−１Ｈ，Ｐ０．−１Ｒ−３０．−、Ｎｏ、−のアニ
オンを示す。この他１．２．３級アミンのポリマーも前
述の４級アミば、クロメート被膜、リン酸塩被膜、キレ
ート被膜等の化学反応を伴って形成する被膜、２）樹脂
被膜、３）無機ポリマー被膜、４）樹脂と無機ポリマー
の複合被膜、５）油、油脂、ワックス類であり、これら
の単独もしくは複層化した被膜で構成されている。

樹脂皮膜の樹脂（有機ポリマー）としては、水溶性又は
水分散性溶剤溶性の有機高分子化合物を硬化剤と共にコ
ーティングし、焼付等によって硬化させた皮膜あるいは
紫外線硬化させた塗膜あるいは無機有機化合物を複合さ
せた複合ポリマーを必要により、硬化剤と共にコーティ
ングし焼付等で硬化させた皮膜である。樹脂と無機ポリ
マーの複合被膜を形成させるための複合させる化合物と
しては、クロム化合物、シリカ、チタニア、アルミす、
ジルコニヤ等の酸化物、マイカ、タルク、リン酸塩、ホ
ウ酸塩等の無機化合物脂肪酸石鹸類、カーボン、脂肪酸
エステル、プラスチック粒子の有機化合物、シランカッ
プリング剤、チタンカップリング剤等の有機金属化合物
である。

又、無機ポリマーとしては、ケイ酸ナトリウム、リチウ
ムシリケートのケイ酸塩化合物およびゾル、縮合リン酸
ポリマー、重リン酸塩、ジルコン酸ポリマー類である。

オイルおよび油脂ワックスは通常用いているもので良い
。

又、本発明の装飾亜鉛メッキ鋼板は適度の粗度を有しガ
ードコートの厚みが薄いため素地およびメッキ金属の表
面状態例えば光沢、粗度を生かした外観および品質を得
ることが出来る特徴がある。

ガードコートの塗布方法について述べるガードコートの
コーティング方法としては公知のロールコート、ロール
絞り法、スプレー、エアーナイフ絞り、浸漬ぬり、電解
処理方法、静電塗布法で塗布したのち必要により加熱（
熱風、赤外線、燃焼炉、電熱）あるいは紫外線によって
硬化する方法等が採用できる。

以下実施例を挙げる。τ才′芙初にｒＷＩｆつ才乙号ｌ
利はπ０ぜＪ、浴組成の中でＰＡＭはポリアクリルアマ
イド、ＰＡはポリアミンポリマー、ＰＡＢはポリアミン
スルホンポリマーを意味する。

電流密度はＤｘと示し単位はＡ／ｄｍである。通電量は
Ｑと示し単位はクーロン／ｄｒｒＦである。例えば２３
Ｘ２は２３クーロンを２回通電したことを意味する。

光沢度は市販の光沢針で黒色ガラスを９３として測定し
た。高級イメージのある光沢度は１００〜３００に位置
する。光沢が高すぎても低すぎても低級イメージとなる
。

ガードコートの内、クロメートはシリカとクロム酸から
なる複合クロメートでＣｒとしてＩＯＩＩＩｇ／　ｍ付
着させたもの、ポリマー被膜は市販の水分散型のクリヤ
ー塗膜を用いた。クリヤー塗膜厚は約１μを狙い値とし
て塗装した。

密着は２Ｔ折り曲げセロテープ剥離評価でＯ：剥離なし
、×：剥離。

耐食性は、ＪＩＳ規定の塩水噴霧試験を用いて白錆５％
発生迄の時間で評価し評点「３」は７２時間以上、評点
「２」は２４〜４８時間、評点「１」は２４時間未満の
ものである評点ｒＯＪは２４時間で赤錆が発生したもの
、指紋は残るもの（×）、付着せぬもの（○）、拭けば
とれるものを（Δ）で示したものである。

又、溶接性はスポット溶接性で溶接可能なものを（０）
で示した。溶接不能の場合は「×」で示した。

実施例１゜ 冷延鋼板（Ｒｍａｘ　：　２．５〜３．０μ）に公知の
方法で硫酸浴から電流密度１００Ａ／ｄ　ｒｌ、目付量
の狙い値２０ｇ／ｍ２の電気亜鉛メッキを行った後水洗
し、ただちに第１表に示す光沢亜鉛メッキ処理を行った
。電解処理は試料を陰極、鉛板を陽極として通電した。

光沢メッキ処理後水洗しクロメート処理を行い熱風乾燥
後光沢を泪り定し、又指紋、耐食性、密着性を調査した
。尚、光沢メッキを施す前の最大粗度（Ｒｍａｘ）は３
．５μであった。

テストＨａ　１は従来の無光沢メッキを行った比較例Ｎ
α２は亜鉛とＰＡＳのみの１本発明例であるが光沢１色
調とも今−歩のものである。Ｎａ　３からＮα８は亜鉛
およびクロムイオンとＰＡＳからなる本発明例で光沢値
も適度で白銀色から黄金色までの高級外観が得られた。

Ｎα９はＰＡＳの含有量を増した例である。

Ｎα１０．１１は亜鉛とニッケルイオン、＆１２．１３
は亜鉛とニッケルおよびクロムイオンを含みＰＡＳを含
む本発明例で高級外観が得られている。

テストＮα１４は光沢剤としてＰＡＭを用いた例でやや
光沢不足である。Ｎα１５〜１７はＰＡＳ添加添加面鉛
、コバルト、鉄イオンのメッキ浴の例である。

Ｎｎ１８は添加剤として、ＰＡを用いた例で、Ｎα１５
〜１８は高級外観を得ている。

テストＮα１９．２０は光沢メッキの目付量の不足によ
り本発明の狙いとした高級外観が得られない比較例であ
る。

実施例２゜ 実施例１のテストＮａ　６の光沢メッキ後クロメート処
理を行ったのちオレフィンアクリル系のクリヤー塗装を
行った結果光沢１３０で指紋がつかない耐食性評点「３
」の良好な耐食性を得た。溶接も可能であった。

実施例３゜ 公知の無光沢亜鉛メッキをｒＯＪ、「３」、「１０」ｇ
／ｒｒ？の目付狙いでメッキした後、実施例１のテスト
Ｎｎ　５の光沢メッキおよびクロメートを行った。

目付ｒＯＪのものは鉄素地の色調が出て外観が悪＜ｒ３
ｇ＃＋？Ｊのものは、耐食性が評点ｒＯＪであった。「
ｌｏｐ／ｍｌのものは、実施例１のテストＮα５と同等
の結果を示した。

実施例４゜ 公知の方法で無光沢の亜鉛ニッケル合金メッキ（Ｎｉ含
有率１０％目付２０ｇ／ｍ）および亜鉛・鉄合金メッキ
（Ｆｅ含有率２０％目付２０ｇ／　ｒｎ’　）を行った
後、実施例１テストＮα５の光沢メッキを行った。いず
れも耐食性は評点「３」の他、第１表Ｎα５の性能が得
られた。

実施例５゜ 公知の硫酸々性亜釦メッキ浴から目付２０ｇ／　ｒｒｒ
の無光沢亜鉛メッキを行ったのち、実施例１テストＮα
５光沢メツキを行った後ただちに市販の反応クロメート
をスプレーしたのち水洗し、黄色の半光沢外観を得たＣ
ｒ付着址は全Ｃｒとして５０ｍｇ／　ｍであった。耐食
性は評点「３」で他は第１表Ｎα５の品質を得た。

（発明の効果） 本発明による装飾亜釣メッキ鋼板は品質的に外観、加工
性、ｉＪ食性に優れ、疵に対しても強い抵抗を有する新
らしい鋼板として従来の塗装鋼板分野に使用でき製品の
高級化、低コストに貢献する。

又、製造的に高速短時間処理が可能なため、従来の電気
メツキライン内での処理が可能であり低いコストで製造
できる。

本発明方法は使用するメッキ浴は光沢の高い白色もしく
は薄い色調を有する光沢メッキを得ることが可能であり
、本発明に用いるメッキ浴は工業的なメリットが高い。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のメッキ断面の模式図で無光沢亜鉛メッ
キの粗度を光沢メッキが埋め込み、適度の粗度を有する
半光沢メッキにしている図である。 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板上に目付量５ｇ／ｍ＾２以上の亜鉛メッキ又
   は亜鉛合金メッキ被膜を形成して、該被膜表面に０．５
   ｇ／ｍ＾２以上の光沢亜鉛又は光沢亜鉛合金メッキ被膜
   を形成したことを特徴とする装飾亜鉛メッキ鋼板。
2. （２）亜鉛メッキ又は亜鉛合金メッキの表面粗さがＲｍ
   ａｘ０．５μ以上であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の装飾亜鉛メッキ鋼板。
3. （３）光沢亜鉛又は光沢亜鉛合金メッキ被膜の上面にガ
   ードコートを形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装飾亜鉛メッキ鋼板。
4. （４）清浄化した冷延鋼板の表面に５ｇ／ｍ＾２以上の
   亜鉛又は亜鉛合金メッキを行った後、Ｚｎ＾２＾＋とＣ
   ｒ＾＋＾３、Ｎｉ＾２＾＋、Ｆｅ＾２＾＋、Ｃｏ＾２＾
   ＋から選択した１種又は２種以上の金属イオンおよび線
   型の水溶性高分子を含み、ｐＨ１．５以下のメッキ浴中
   で３０クーロン／ｄｍ＾２以上の陰極処理を行って、有
   機複合光沢亜鉛メッキ又は有機複合光沢亜鉛合金メッキ
   を被覆するか、更に該被覆の上にガードコートを塗装す
   ることを特徴とする装飾亜鉛メッキ鋼板の製造方法。