JPS6338597A - Ｚｎ系合金電気メツキ鋼板の製造方法及び装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明はＺｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ等のＺｎをベースとし
たＺｎ系合金電気メッキ鋼板の製造方法およびその装置
に関し、更に詳しくは自動車の車体外装に使用する塗装
用鋼板として好適なＺｎ系合金電気メッキ鋼板の製造方
法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

北米や欧州等の寒冷地向は自動車にあっては、道路に融
雪塩が大量に散布されることから、融雪塩による車体腐
食が大きな問題とされており、既に車体内側からの穴あ
き腐食に対してはＺｎＱ気メツメッキｎ系合金電気メッ
キ等の表面処理ｔ３Ｉ仮の通用が進んでいる。

ところが、寒冷地では融雪塩とともにスリップ防止用の
砂利が道路に散布されることから、その砂利をはねた場
合の車体外面側の塗膜傷からの腐食も近年、大きな問題
になりつつある。このため、自動車名メーカーは車体外
装用塗装調板の塗膜の改良に加え、外装用筒板への表面
処理鋼板の尋人を積極的に検討しているが、従来のｚｎ
′ｒＬ気メッキ銅メッキ鋼板合金電気メッキ鋼板といっ
た表面処理鋼板は、この塗膜傷からの腐食に対して下記
の如き弱点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、純Ｚｎ電気メッキ鋼板にあっては、塗装を施
した場合の塗膜下腐食に対する耐久性がＺｎ系合金電気
メッキｒｌ板はど高くなく、したがって塗膜が損傷を受
けた場合の塗膜クリープが大きくなる欠点がある。

これに対し、Ｚｎ系合金電気メッキ鋼板は塗膜上腐食に
強く、また万一塗膜が損傷を受けた場合にもメッキ層だ
けで比較的高い防食効果を示し、偏部の塗膜クリープに
対しては純Ｚｎ電気メッキ鋼板よりも優れた性能を示す
、ところが、このＺｎ系合金電気メッキ鋼板は、純りｎ
″ｉ５気メッキ鋼板と異なりメッキ内部のひずみが高く
、低温で塗膜に衝撃が加わったときに、下地鋼板とメッ
キ層との間で剥離が広がり、広い範囲にわたって塗膜と
メッキ層とを剥落させる危険性がある。塗膜とともにメ
ッキ層が剥落した場合は、その部分において下地鋼板が
露出し、腐食に対しては全く無力となり、このことが車
体外装用鋼板にＺｎ系合金電気メッキ鋼板を適用するに
あたっての大きな障害となっている。

本発明の目的は、Ｚｎ系合金電気メッキ鋼板におけるこ
の低温衝撃剥離を防ぎ、塗膜クリープ、低温衝撃剥離の
双方に対して高い耐久性を示す電気メッキ鋼板の製造方
法および装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

ところで、電気メッキ鋼板の製造においては、従来から
メッキ工程の前段に酸洗工程が付加される。電気メンキ
具板の素材としては冷延鋼板が使用されるので、目板表
面にスケールは存在せず、したがって電気メッキ前の酸
洗処理は、もっばら焼鈍時に発生するテンパーカラー等
の極く薄い表面酸化着色被膜を除去することが目的とな
っている。したがって酸洗時間は最新設備のもので約３
秒にしか過ぎず、酸洗減量は０．２ｇ／ｒｒｒ程度と極
←穏やかな処理となっている。

本発明は、Ｚｎ系合金電気メッキ鋼板において問題とな
っている低温衝撃剥離を、この電気メッキ前の酸洗処理
の活用により抑止するものである。

すなわち、Ｚｎ系合金電気メッキｗ４板に塗装を施した
場合の低温衝撃剥離は、第１図に模式的に示されるよう
に、メッキ層２の内部ひずみに加え、２Ｈ１に加わった
衝撃がメッキＮ２に達し、更にその衝−エネルギーが下
地鋼板３の表面に沿って伝播することが大きな原因と考
えられる。その際、従来の穏やかな酸洗処理を受けた下
地鋼板３にあっては、同図（イ）に示されるように、鋼
板表面が平坦であるために衝撃エネルギーがｒ１板表面
に沿って伝播し易く、その結果、鋼板表面とメッキ層２
との間で’！ＩＩＭが広がって、塗膜３をメッキ層２と
ともに広い範囲にわたって剥落させるものと推定される
。ところが、本発明者らの経験によれば、下ｔｅａ板に
対して従来よりも厳しい酸洗処理を施しておけば、この
低温衝撃＠離が著しく抑制されることが判明した。

すなわち、そのメカニズムは、同図（ロ）に示されるよ
うに、厳しい酸洗処理により下地ｌｉＩ板３０表面にエ
ツチング作用により細かい凹部が形成され、この凹部に
電気メッキの段階でメッキ層２が入り込み、入り込んだ
メッキ層部分が障壁となって衝撃エネルギーが１）板表
面に沿って伝播するのを阻止し、その結果として塗膜３
およびメッキ層２の刊忍範囲が小さく抑制されるものと
考えられるのである。

本発明は斯かる知見に基づきなされたもので、■　電気
メッキ前に酸洗ｆＩｉｔが０．８ｇ／ｒｒｆ以上の酸洗
処理を行うことを特徴とするＺｎ系合金電気メッキ鋼板
の製造方法。

■　電気メッキ設備の入側に酸洗減量が０．８　ｇ　／
−以上の酸洗能力を有する酸洗設備を備えることを特徴
とするＺｎ系合金電気メッキ謂板の製造装置。

を要旨とするものである。

ここで、酸洗減量を０．８　ｇ　／　ｒｄ以上に限定し
た理由は、０．８　ｇ　／　ｒ＋？未満では酸洗による
鋼板表面のエツチング作用が不足することから、耐低温
衝撃剥離性の向上に十分な効果が見られないことにあり
、特に好ましい範囲は１．５　ｇ　／　ｒｄ以上である
。

第２図はＺｎ−Ｎｉ合金電気メッキ頚板金ペースとした
塗装鋼板について、その酸洗減量と平均剥離径との関係
を調査して示したものである。調査方法は、後述の実施
例に記載するとおりである。

一般に耐低温衝撃剥離性は、冷延鋼板の表面に直接塗装
を施した場合に良好とされており、その場合の平均４？
＋ｌｌ離径は約２ｆｌである。そして第２圓に見るとお
り、酸洗＄ｉ量が通常レベルの０．２　ｇ　／　ｎ？程
度では平均剥離径が３．５１に達し、また０、５ｇ／ｄ
でも２．８鶴を示しているのに対し、０．８　ｇ　／ｄ
以上では平均剥離性が２ｆｉ以下に抑制され、本発明が
耐低温衝撃剥離性の向上に著しく有効なことが明らかで
ある。

酸洗減量の上限は、耐低温衝撃剥離性の観点からは特に
規定の必要がない、しかし、第２図に見るように４　ｇ
／ｃｄで耐低温衝撃剥離性に対する効果がほぼ飽和し、
これを超える酸洗滅憧は必要以上に酸洗処理時間を延長
し、ライン速度の低下や酸洗処理設備の規模増大を招来
するので、実操業上は４　ｇ／ｃｄ以下に規制するのが
望ましい。

また、本発明は言うまでもなく、Ｚｎ系合金電気メッキ
鋼板を基礎としており、また厳しい酸洗処理が塗膜クリ
ープを促進することも一切ないので、本発明ではＺｎ系
合金電気メッキ鋼板が本来的に合わせ持つ耐塗膜クリー
プ性の高さも当然維持され得るものとなる。

本発明のＺｎ系合金電気メッキ鋼板の製造方法において
、素材となる鋼板は５ＰＣＧ、５ＰＣＤ。

５ＰＣＥ、５ＰＣＥＮ等の汎用の冷延ｔ！Ａ板であり、
これら材質さらに寸法等は求められる用途、特性等に応
じて適宜決定されるものである。

素材鋼板に対する酸洗処理は、酸洗＄ｉｌを０．８ｇ／
ｒｄ以上に管理する必要がある。酸洗減量は処理時間に
大きく支配され、これに酸濃度、浴温等の影響が加わる
。したがって、酸洗減量を０．８ｇ／イ以上に管理する
には、酸濃度、浴温等を許容範囲内に管理した上で、通
板速度を調整し処理時間を制御するのが一般的な方法と
言える。酸洗液としては塩酸、硫酸等の汎用のものが使
用でき、また処理法としては浸漬処理のみならず電解酸
洗処理も可能である。第１表に酸洗処理の具体例を示し
てお（。

第　　　　１　　　　表 酸洗処理後の電気メッキは常套手段で実施されるもので
あり、メッキ種類はＮｉ７〜２０％を含むＺｎ−Ｎｉ合
金電気メッキを主とし、これに副成分としてＣｒ、Ｃｏ
等が含まれた合金メッキ、Ｆｅ１Ｏ〜２０％を含むＺｎ
−Ｆｅ合金メッキ等がある。また、メッキ層の上には無
機系または有機系の化成処理（インライン後処理）を施
す場合が多い０本発明電気メッキＹ１板の主たる用途は
、車体外面にメッキを使う場合であり、必ずしも両面メ
ッキに限定するものではない。メッキ条件については、
酸洗処理のところで設定された通板速度で所定のメッキ
付着量を確保できるよう、電流密度等の諸条件が設定さ
れる。

他の工程については、メッキ工程と同様、常套手段で実
施されるものである。

また、本発明のＺｎ系合金電気メッキ鋼板の製造装置に
おいては、言うまでもなく酸洗設備に特長があり、その
能力として０．８ｇ／ｒｒ１以上の酸洗Ｍｌを確保でき
ることが必要である。そのために、最大通板速度に対し
所定の酸洗１Ａｉｔを得るのに必要な処理時間が確保で
きる槽長を有しなければならないことは言うまでもない
。

他の設備については、汎用のものを使用することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明を実施したＺｎ系合金電気メッキ鋼板の
製造装置の一例についてその構成を示す模式側面図であ
る。

同図において、４はペイオフリール、５はダブルカット
シャー、６はウエルダー、Ｔ　ハ入側ルーパ、８はアル
カリ電解脱脂槽、９は水洗槽、１゜は酸洗槽、１）は水
洗槽、１２はメッキ槽、１３は水洗槽、１４は後処理槽
、１５は乾燥機、１６は出側ルーバ、１７はコイリング
リールを表している。

ペイオフリール４より巻き戻された調帯は、先ずダブル
カットシャー５で先端が切り揃えられ、先行調帯の足帯
とウェルダ−６により溶接される。

この間、入側ルーパ７がら鋼帯が供給される。溶接後、
８帯は入側ルーバ７に蓄積されつつ、アルカリ電解脱脂
槽８へ送られ、更に水洗槽９を経て酸洗槽ｌＯを通過し
表面にエツチングを受ける。

このとき酸洗槽ｌＯにおいては、０．８ｇ／ｉ以上の酸
洗減量が得られるよう酸洗液条件、通板速度等が設定さ
れていることは「うまでもない。

酸洗後、調帯は水洗槽１）を経てメッキ槽１２に送られ
る。メッキ槽１２においては、上記設定の通板速度で所
定の付着量が得られるよう、電流密度が調整されている
。メッキ後、銅帯は水洗槽１３を経て後処理槽１４へ送
られ、ここで化成処理を受けた後、更に乾燥機１５、出
側ルーバ１６を経てコイリングリール１７に巻き取られ
る。コイリングリール１７を交換する間、鋼帯は出側ル
ーバ１６に蓄積される。

次に、本発明の方法の実施効果を比較試験結果をもって
明らかにする。

完全に脱脂した冷延調板試片（材質：　５ＰＣＤ、寸法
：厚み０．８額Ｘ幅７５鶴×長さ１５０龍）を５０℃、
１０％の塩酸により酸洗した。このとき塩酸浸漬時間を
変更して種々の酸洗滅凌を試片に与えた。そして、酸洗
後の各試片に水洗を実施した後、第２表の条件により電
気メッキを施した。

得られたＺｎ−１３％Ｎｉ％Ｚｎ−１％Ｎｉ　−０，５
％Ｃｒ、Ｚｎ−１８％Ｆｅ、１００％Ｚｎ００％Ｚｎ電
気メッキ、５Ｄ２０００　　（※）によりリン酸塩処理
を行い、したる後、Ｕ−５２（※）による電着塗装（膜
厚２０μ）、０ＴＯ４８１）（※）による中塗装（膜厚
３０μ）および０ＴＯ６２６（※）による上塗装（膜厚
３０μ）を実施した（※：日本ペイント株式会社製）。

そして、得られた各塗装鋼板試片に対し、ＪＩＳＺ−８
８０１に規定された低温衝撃試験を第３表の条件により
実施した後、テープ剥離試験を行い、剥諦径を１０片平
均で算出して耐低温衝撃剥黒性を評価した。一方、各試
片に対しその素地に達するクロスカットを入れ、その後
、大気暴露→塩水散布（２回／週）−大気Ｍ露を繰り返
す促進暴露試験を行い、６ケ月後にクロスカット部から
の片側最大塗膜クリープ幅を測定して耐塗膜クリープ性
を評価した。結果を第４表に示す。

第　　　　２　　　　表 第　　　３　　　　表 第４表 第４表から明らかなように、本発明例では耐低温衝撃剥
離性について顕著な向上効果が発現しており、また耐塗
膜クリープ性についても、元々優秀な値を示す従来のＺ
ｎ系合金電気メッキ鋼板（酸洗減量０．２　ｇ　／　＋
ｄ’）と同等の結果が得られており、耐外面錆性にも著
しく優れた鋼板が得られている。

また第４図（イ）（ロ）は、この実施例で得られたＺｎ
−Ｎｉ合金電気メッキ試片（ｔ１洗減量０．２．２ｇ／
ｄ）について、その低温衝撃剥離面を示す走査型電子顕
微鏡写真（Ｘ１００Ｏ）である、酸洗減量が０．２　ｇ
　／　ｒｄの従来例（イ）では剥離面にメッキ層がほと
んど残存していないのに対し、酸洗減量が２　ｇ／ｒｄ
の本発明例（ロ）では広くメッキ片が残っており、メッ
キ層と下地鋼板との間の密着性が向上していることがわ
かる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は耐塗膜クリー
プ性に優れたＺｎ系合金電気メッキ調板をベースとし、
その耐塗膜クリープ性を一切低下させるこ゛となく、む
しろ向上させつつ、同鋼板に高度の耐低温衝撃剥離性を
付与するものであるから、耐塗膜クリープ性と耐低温衝
撃剥離性の双方に著しく優れ、特に寒冷地向けの自動車
車体外装用として好適な塗装用鋼板を製造し得るもので
ある。

しかも本発明の製造方法および装置は、耐低温衝撃剥離
性を酸洗処理の程度により極くＮ単に改善するものであ
るから、実施にあたって既存設備が最大限活用でき、し
たがって実施コストが安〈実施容易という実用上大きな
利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図（イ）（ロ）はメッキ層の接合形態を模式的に表
した断面図で、（イ）は従来法、（ロ）は本発明に係る
ものである。第２図は耐低温衝撃剥離性に及ぼす酸洗の
効果を示すグラフ、第３回は本発明装置の実施例を模式
的に示す側面図、第４図（イ）（ロ）は電気メッキ試片
低温衝撃剥離面の金属組繊を示す走査型電子顕微鏡写真
で、（イ）は従来法、（口１は本発明に係るものである
。 図中、ｌ：塗膜、２：メッキ層、３：下地ｎ板ｌＯ：酸
洗層、１２：メッキ槽。 第１図 第２図 α史シ先減量（９１ｍ２） 図面の浄書（内容に変更なしン 第４図 手続補正書動却 昭和６１年１）月２６日 特許庁長官　場　１）明　雄　殿　　　　　呵１も−− ■、事件の表示 昭和６１年特許訓第１８１６０６号 ２、発明の名称 Ｚｎ系合金電気メソ牛飼板の製造方法及び装置’ｆ３、
補正をする者 事件との関係　特許比１９Ｒ人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番 名　称（２１））住友金属工業株式会社代表者　新　宮
　川　男 ４、代理人 （書類全送日　昭和６１年１０月２８日）６、補正の対
象 図面 ７、補正の内容 （１）図面のｉ４［ｇｌ（イ）を別紙の通りモノクロ写
真に補正します。 （２）図面の第４図（切もカラー写真であったため別紙
の通りモノクロ写真に補正します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気メッキ前に酸洗減量が０．８ｇ／ｍ＾２以上
   の酸処理を行うことを特徴とするＺｎ系合金電気メッキ
   鋼板の製造方法。
2. （２）電気メッキ設備の入側に酸洗減量が０．８ｇ／ｍ
   ＾３以上の酸洗能力を有する酸洗設備を備えることを特
   徴とするＺｎ系合金電気メッキ鋼板の製造装置。