JPS6393887A - 電着塗装性に優れた電気亜鉛−ニツケル合金めつき鋼板の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電着塗装性に優れた電気亜鉛−ニツケル合
金めっき鋼板の製造方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

鋼板の耐食性向上のために各種の合金めっき鋼板が開発
されている。これらの中で、電気亜鉛−ニツケル合金め
っき鋼板は、鋼板にニッケル含有率が８〜１６ｗｔ％で
、めっき量が１０〜４０　ｙ／ｒｄの電気亜鉛−ニツケ
ル合金めっきを行なったもので、同一のめつき量の亜鉛
めっき鋼板に比べて数倍の耐食性を示すことから、その
使用が拡大されつつある。

ところで、電気亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板の耐食性
を更に向上させるために、クロメート処理、次いで有機
樹脂被覆処理からなる下地処理を行なったのちに、電着
塗装を行なうことが知られている。しかし、亜鉛−ニツ
ケル合金めっき鋼板では、電着塗装すると、下地処理時
には問題なかった下地処理皮膜とめつき皮膜との密着性
が劣化して、電着塗膜が下地処理皮膜と一緒にめっき皮
膜から剥離し易くなるという難点があった。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の現状に鑑み、めっき鋼板に下地処理
後に電着塗装を行なったときに、電着塗膜が下地処理皮
膜と一緒にめっき皮膜から剥離することがない、電着塗
装性に優れた電気亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板を容易
に製造することができる方法を提供することを目的とす
るものである。

〔発明の概要〕

この発明の、電着塗装性に優れた電気亜鉛−ニツケル合
金めっき鋼板の製造方法は、鋼板に下層めっきとして、
ニッケル含有率が８〜１６ｗｔ％で、めっき量が１０〜
４ｏ　ｙ／ｒ？の電気亜鉛−ニツケル合金めっきを行な
い、次いで、前記下層めっき鋼板に上層めっきとして、
ニッケル含有率が６０ｗｔ％以上で、めっき量が０．０
１〜１ｙ７ｒｒｒ　未満の電気亜鉛−ニツケル合金めっ
きを行なうことに特徴を有するものである。

〔発明の構成〕 以下、この発明の、電着塗装性に優れた電気亜鉛−ニツ
ケル合金めっき鋼板の製造方法について詳述する。

本発明者等は、めっき鋼板に下地処理後に電着塗装を行
なったときに、電着塗膜が下地処理皮膜と一緒にめっき
皮膜から剥離することがない、電着塗装性に優れた電気
亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板を得べく鋭意研究を重ね
た結果、次のことを知見した。

第２図は、従来の方法に係る電気亜鉛−ニツケル合金め
っき鋼板のめつき皮膜のオージェ分析結果を示すグラフ
である。第２図に示されるように、例えばスパッタ時間
５０分で示される、めっき皮膜表層よυ下の定常部位置
での亜鉛とニッケルの原子数比は、亜鉛が０．４６に対
しニッケルが０．４３になっているのに対して、スパッ
タ時間３０分で示される、酸化皮膜直下のめつき皮膜表
層位置での亜鉛とニッケルの原子数比は、亜鉛が０．４
７に対しニッケルが０．３４になってお９、めっき皮膜
の表層部は、定常部に比べて、ニッケルに対する亜鉛の
割合いがよりリッチになっていることがわかる。

この原因は、次のように推定される。すなわち、鋼板の
電気めっき設備の１段は、第３図に示すように、めっき
液１を収容しためつきセル２と、めっきセル２内にめっ
き液１を保持するダムロール３と、鋼板４に電流を流す
ための、セル２外に設けられた陰極のコンダクタロール
５と、鋼板４をめっきするだめの、セル２内に設けられ
た溶性または不溶性の上下の陽極６とからなっている。

鋼板４のめつきは基本的には上下の陽極６間で行なわれ
、そこでの適正なめつき電流密度に対応した適正なニッ
ケル含有率を有するめっき皮膜が鋼板４の表面に形成さ
れる。しかしながら、入側、出側のダムロール３と陽極
６との間に設備上スペースＡ部が存在する。このため、
入側、出側のスペースＡ部で陽極６から鋼板４に漏洩電
流が流れ、鋼板４はスペースＡ部でもめつきされるが、
その漏洩電流の電流密度は適正なめつき電流密度に比べ
るとかなり低い。一般に、合金めっきでは、めっき電流
密度はめつき浴組成やめつき浴の攪拌状態などと共に、
合金めっき皮膜の組成に大きな影響を与え、亜鉛−ニツ
ケル合金めっきにおいては、めっき電流密度の低下に伴
ないニッケル含有率が低下する。従って、入側、出側の
スペースＡ部で形成されるめっき皮膜層は、ニッケル含
有率が低くなり、適正部に比べると亜鉛がよりリッチに
なっている。故に、めっきセル２勿複数段経て得られた
亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板のめつき皮膜の表層部は
、その下の定常部に比べ亜鉛がよりリッチになる。

以上のように、電気亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板のめ
つき皮膜の表層部は、亜鉛がよりリッチに々っている。

従って、めっき皮膜の表層部には純亜鉛からなるη相が
析出、混在していて、とのη相を形成する亜鉛の存在が
、電着塗装時に下地処理皮膜とめつき皮膜との密着性に
悪影響を与えて劣化させ、その結果、電着塗膜を下地処
理皮膜と一緒にめっき皮膜から剥離させ易くするのであ
ると思われる。

その理由は詳しくは不明であるが、次のように推定され
る。すなわち、電着塗装時には、めっき皮膜と下地処理
皮膜との界面で水素の発生が生じ、界面ではＰＨが高く
なってアルカリ性を示すようになっていると考えられる
。このため、めっき皮膜表層部のη相を形成する亜鉛が
溶解して、めっき皮膜と下地処理皮膜との密着性が劣化
し、電着塗膜が下地処理皮膜と一緒にめっき皮膜から剥
離するのである。

従って、電気亜鉛−ニツケル合金めっき鋼板のめつき皮
膜上に、更に、それ自体、純亜鉛からなるη相が析出、
混在することのない、ニッケル含Ｍ率が高い亜鉛−ニツ
ケル合金めっき皮膜を形成して、下のめつき皮膜を覆っ
ておけば、電着塗装時にめっき皮膜と下地処理皮膜との
密着性を劣化させることがなく、電着塗膜が下地処理皮
膜と一緒にめっき皮膜から剥離し易くなるのを防止でき
ることを見い出した。

そこで、この発明においては、従来の電気亜鉛−ニツケ
ル合金めっきを鋼板のめっきと同一の、ニッケル含有率
が８〜１６ｗｔ％で、めっき量が１０〜ａＯＰ／ｍ’の
電気亜鉛−ニツケル合金めっきを、下Ｊ―めっきとして
鋼板に行ない、そして、その下層めっき鋼板に、ニッケ
ル含有率が６　ｏ　ｗｔ％以上で、めっき量が０．０１
〜ｌ　ｆ／ｎ？未満の電気亜鉛−ニツケル合金めっきを
、上層めっきとして更に行なうものである。

ここで、下層めっきのニッケル含有率を８〜１６ｖｒｔ
％とじたのは、ニッケル含有率が８　ｗｔ％未満では耐
食性が劣化し、また、ニッケル含有率が１６ｗｔ％を超
えるとめっきが容易でなくなるからである。下層めっき
のめつき量を１０〜４０り７ｍ”　としたのは、めっき
量が１０ｇ／ｍ２未満では耐食性が劣化し、また、めっ
き量が４０１〜を超えると耐食性向上に比してコスト上
昇が著しくなるからである。上層めっきのニッケル含有
率を６０ｗｔ％以上とするのは、ニッケル含有率が６０
　ｗｔ％以上では、めっき皮膜中に純亜鉛からなるη相
が析出、混在することを確実に防止でき、且つ、めっき
が容易であるからである。上層めっきのめつき量を０．
０１〜１１／−未満とするのは、めっき量が０．０１ｆ
未満では少な過ぎて、上層めっきを設けたことの効果が
なく、また、めっき量がｌ　ｆ／ｍ’を超えると、ニッ
ケル含有率の異なる上層めっきと下層めっきとの間の電
位差が犬になって、耐食性の劣化が無視し得なくなるか
らである。

上層めっきのニッケル含有率を６　ｏ　ｗｔ、４以上に
するためには、それにル６じた所定のニッケル含有量と
なるように亜鉛−ニツケル合金めっき浴組成を変更して
、上層めっきケ行なえばよい。

しかし、本発明者等は、亜鉛−ニツケル合金めっきにお
いては、めっき浴組成を変更しないでもめつき電流密度
を変えることにより、めっき皮膜中のニッケル含有率が
変化し、転位電流密度より低い電流密度域では、ニッケ
ル含有率が大幅に高くなって、ニッケル含有率が５０　
ｗｔ％以上のめつき皮膜を得ることが可能であることを
見い出しｔ０第１図は、電気亜鉛−ニツケル合金めっき
のめつき電流密度とめつき皮膜中のニッケル含有率との
関係を調べた結果の１例を示すグラフである。

めっき浴は、８〜１　ａ　ｗｔ、％の低いニッケル含有
率を有する通常の亜鉛−ニツケル合金めっき用の浴組成
をもつめつき浴を使用した。

第１図に示されるように、この浴組成のめつき浴では、
めっき電流密度７Ａ／ｄｒＰ？　　が転位電流密度にな
っており、転位電流密度の７Ａ／ｄｒｒ？　　より低い
めっき電流密度域では、ニッケルが優先的に析出して、
めっき皮膜中のニッケル含有率が６０ｗ１％以上になっ
ていることがわかる。従って、この浴組成のめっき給で
は、７　Ａ　／　ｄ靜　より低いめっき電流密度で上層
めっきを行なえば、ニッケル含有率が６０　ｗｔ％以上
の上層めっきが得られる。

以上のように、亜鉛−ニツケル合金めっき浴の浴組成を
変更しないでも、転位電流密度より低いめつき゛電流密
度で上ノーめっきを行なえば、ニッケル含有率が６０ｗ
ｔ％以上の上層めっきが容易に得られる。従って、上層
めっきはこの方法によって行なってもよく、その場合に
は、複数段のめつきセルのうち最終段のめつきセルにお
いて、転位電流密度より低い電流密度でめっきを行なえ
ばよい。

なお、転位電流密度はめつき浴組成、めっき条件等によ
って異なるので、実施するめつき設備において、めっき
電流密度を変えてめっきを行ない、そのときのめつき電
流警度とめつき皮膜中のニッケル含有率との関係を調べ
て、予め転位電流密度を求めておく必要がある。しかし
、めっき浴組成、めっき条件等を大きく変えなければ、
転位電流密度の変動は小さいので、一旦、転位電流密度
を求めて設定したならば、以後、その転位電流密度に基
づきめっき電流密度を定めて上層めっきをすることがで
きる。

〔実施例〕

この発明を実施例により更に説明する。

実施例１ 鋼板に電気亜鉛−ニツケル合金めっきの下層めっきを行
ない、次いで、下層めっき鋼板に、転位電流密度より低
いめつきヤ電流密度によって、この発明の範囲内の条件
で、電気亜鉛−ニツケル合金めっきの上層めっきを行な
って、本発明めつき七鋼板階１〜９を製造した。比較の
ために、上記下層めっき鋼板と同様な下層めっき鋼板に
、転位電流密度より低いめっき電流密度または高いめっ
き電流密度によって、この発明の範囲外の条件で、電気
亜鉛−ニツケル合金めっきの上層めっきを行なうか、ま
たは、上層めっきを行なわずにそのままとして、比較め
っき鋼板醜１〜１１を製造した。

次に、これら本発明めっき鋼板随１〜９および比較めっ
き鋼板随１〜１１に、下地処理として、クロメート処理
、次いで有機樹脂被覆処理を行ない、しかる後に電着塗
装を行なって、電着塗膜の剥離性および電着塗装後の耐
食性を調べた。

下層めっきの浴粂件およびめっき条件は次の通りであっ
た。

めっき浴組成： めっき浴ＰＨ：１．３、 めっき浴、温度　：５０℃、 めっき電流密度：　５０　Ａ／ｅｉｒｒ？、めっき量　
　　：　２０ｇ／ｍ２　。

上層めっきのめつき電流密度、めっき皮膜中のニッケル
含有率およびめっき量は、第１表に示す通りであった。

上層めっきの浴条件は下層めっきと同一である。

クロメート処理は、市販の塗布型クロメート処理液（例
えばＣｒ＋比０．６で、ＣｒＯ３として１００　ｙ／ｌ
とその他の微量の箔加剤を含む）を用いて、クロム付着
量が５ｏｒｎ９／、ｚ２　　となるように行なった。

有機樹脂被覆処理は、電着塗装が可能な有機樹脂の処理
液、例えばアクリルシリケート樹脂とエポキシシリケー
ト樹脂とを主成分とする処理液を用いて、固形分樹脂量
が１〜２ｆ／／ｎｉ’　　となるように塗布、乾燥する
ことにより行なった。

電着塗装はカチオンタイプの電着塗装で、日本ペイント
社製の市販電着塗料を用いて、２０μ迅の標準塗装で行
なった。通常は、電着塗装後に、第１表 電着塗膜を水洗、熱風乾燥し、焼付を行なってから、電
着塗膜の剥離性および電着塗装後耐食性を調べるが、条
件を厳しくするために、水洗後熱風乾燥に止め、電着塗
装後の焼付は行なわずに剥離性試験等に供した。

電着塗膜の剥離性試験は、粘着テープによる強制剥離に
よって行ない、めっき皮膜から下地処理皮膜と一緒に剥
離した電着塗膜の有無を調べた。

電着塗装後の耐食性試験は次のように行なった。

すなわち、電着塗膜上からクロスカット？入れたのち、
３５゛Ｃ１５ｗｔ％Ｎ、＋４溶液を４時間噴霧する塩水
噴霧試験→６０°Ｃ１２時間の熱風乾燥→５０°Ｃ１湿
度９８％以上の湿潤環境下に２時間放置する湿潤試験の
、以上を１サイクルとして、１００サイクル行なった。

そして、めっき鋼板中に開いた穴の深さを測定して、穴
の深さが０．２喘未満を良いとし、０．２　ｔｔｒｍ以
上を悪いとして判定した。

電着塗膜の剥離性試験結果および電着塗装後の耐食性試
験結果を、先の第１表に併せて示す。

第１表に示されるように、本発明めっき鋼板階１〜９で
は、亜鉛−ニツケル合金めっきの転位電流密度より低い
めっき電流密度でのめつきにより、この発明の範囲内の
ニッケル含有率およびめっき景の上層めっきを行なって
いるので、電着塗装性が良好で、電着塗膜が下地処理皮
膜と一緒にめっき皮膜から剥離することがなく、また電
着塗装後の耐食性も良い。これに対し、比較めっき鋼板
随１〜１１では、上層めっきを行なわなかったり、この
発明の範囲外のニッケル含有率またはめつき量の上層め
っきを行なっているので、電層塗装性が悪く、電着塗膜
が下地処理被膜と一緒にめっき皮膜から剥離したり、あ
るいは、電着塗装後の耐食性が悪かったりしている。

実施例２ ニッケル含有量を所定量に増大した浴組成の亜鉛−ニツ
ケル合金めっき浴を用いて、この発明の範囲内の条件で
、電気亜鉛−ニツケル合金めっきの上層めっきを行なっ
た他は、実施例１と同一の条件で、本発明めっき鋼板１
ｍ１０〜１７を製造した。そして、実施例１と同様にし
て、電着塗装を行ない、電着塗膜の剥離性および電着塗
装後の耐食性を調べた。その結果を第２表に示す。

第２表 上層めっきのめつき浴条件は次の通υであった。

めっき浴組成： めっき浴ＰＨ：３．０、 めっき浴温度：５０°Ｃ０ 上層めっきのめつき電流密度味、めっき皮膜中のニッケ
ル含有率およびめっき量は、先の第２表に示す通りであ
った。

第２表に示されるように、本発明めっき鋼板随１０〜１
７では、ニッケル含有量を増大しためつき浴でのめつき
により、この発明の範囲内のニッケル含有率およびめつ
き景の上層めっきを行なっているので、電着塗膜が下地
処理皮膜と一緒にめっき皮膜から剥離することがなく、
また電着塗装後の耐食性も良好である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、めっき鋼板に
下地処理後に電着塗装を行なったときに、゛電着塗膜が
下地処理皮膜と一緒にめっき皮膜から剥離することがな
い、電着塗装性に優れた電気亜鉛−二二ツケル合金めつ
き鋼板を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電気亜鉛−ニツケル合金めっきのめつき電流
密度とめつき皮膜中のニッケル含有率との関係を示すグ
ラフ、第２図は、従来の方法に係る電気亜鉛−ニツケル
合金めっき鋼板のめつき皮膜のオージェ分析結果を示す
グラフ、第３図は、鋼板の電気めっき設備の１段の構成
を示す概略図である。図面において、 ｌ・・・めっき液、　　　　　２・・・めっきセル、３
・・・ダムロール、　　　　４・・・鋼板、５・・・コ
ンダクタロール、６・・・陽極、Ａ・・・スペース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼板に下層めつきとして、ニツケル含有率が８〜１
   ６ｗｔ％で、めつき量が１０〜４０ｇ／ｍ＾２の電気亜
   鉛−ニツケル合金めつきを行ない、次いで、前記下層め
   つき鋼板に上層めつきとして、ニツケル含有率が６０ｗ
   ｔ％以上で、めつき量が０．０１〜１ｇ／ｍ＾２未満の
   電気亜鉛−ニツケル合金めつきを行なうことを特徴とす
   る、電着塗装性に優れた電気亜鉛−ニツケル合金めつき
   鋼板の製造方法。 ２、前記上層めつきを、電気亜鉛−ニツケル合金めつき
   の転位電流密度より低いめつき電流密度で行なうことを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の電着塗装性に
   優れた電気亜鉛−ニツケル合金めつき鋼板の製造方法。