WO1991009152A1 - Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate - Google Patents

Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate Download PDF

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zinc
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coating
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Tatsuya Kanamaru
Junichi Morita
Katsutoshi Arai
Shinichi Suzuki
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Definitions

  • the present invention relates to a zinc-coated steel sheet having excellent weldability, pressability, chemical conversion property, and the like, and a method for producing the steel sheet.
  • the plated steel sheet surface yielding A _ £ 2 0 3 oxide film such as, It has been proposed to use the high melting point and high electrical resistance of the oxide to improve weldability, prevent contact between the electrode tip and the plated metal, prevent chip erosion and extend the life. ing.
  • the ratio of ⁇ ⁇ ⁇ is set to 0.1 to
  • an organic substance such as an organic lubricating film or a lubricating oil is applied or coated on the surface of a plated steel sheet to improve press formability.
  • the outline of the process used by automobile users consists of the steps of cleaning the steel sheet with oil, pressing, degreasing, chemical conversion, and coating. If it is an electrochromated steel sheet, the chemical conversion step is used. In the case of steel sheets coated with a lubricating oil or a lubricating film, etc., a chemical conversion coating is not formed, and the lubricating oil does not fall during the cleaning process, so that sufficient lubrication performance is not exhibited. Furthermore, a load is applied to the degreasing step before the chemical conversion treatment, and the cost is increased. On the other hand, a zinc-coated steel sheet which has been subjected to an iron-zinc alloy flash plating has problems such as an increase in the cost of the steel sheet as compared with the electrolytic chromating treatment.
  • the present inventors have found that a specific amount of an inorganic compound By forming an inorganic coating layer composed of an oxide of the above, the coating layer adheres to the surface of the plating layer during press molding, and the coating layer is deformed according to the deformation of the plating layer. In addition, by providing a coating layer composed of a specific oxygen acid or the like in the coating layer, a roll-to-roll lubrication function between the mold and the plating layer is imparted. A zinc-coated steel sheet with excellent processability can be obtained.
  • a coating layer consisting of a certain amount of zinc oxide is formed directly on the surface of the zinc-plated steel sheet, and it is made of an oxide of the above inorganic compound.
  • the present invention provides a zinc-based coated steel sheet and a steel sheet having excellent press-formability and chemical conversion property that can be produced without applying a load on the steps of degreasing, etc. It is intended to provide a manufacturing method.
  • the rolling between the mold and the plating layer is performed.
  • at least an oxide of such metal oxides having both a lubricating function 1 ⁇ 5 0 0 mg / m 2 ( as the weight of the element
  • the present invention relates to a zinc-coated plated steel sheet having an inorganic coating layer containing (i) and having excellent press formability and chemical conversion treatment properties, and the second side relates to a method for producing the same.
  • an inorganic coating layer composed of a mixed crystal of zinc and Mn oxide is formed on the surface of the plating layer, or between the plating layer surface and the inorganic coating layer.
  • Fig. 1 is an electron micrograph showing the crystal structure of the amorphous oxide film formed on the surface of the galvanized steel sheet
  • Fig. 2 is an amorphous oxide film formed on the surface of the galvanized steel sheet
  • Fig. 3 is an electron micrograph showing the crystal structure of the surface of the steel plate of Fig. 1 after the steel plate of Fig. 1 was subjected to a draw bead sliding test.
  • Fig. 5 Glow discharge spectroscopy in the thickness direction of a film with an amorphous oxide-based film formed in a functionally gradient type on the surface of an electrogalvanized steel sheet.
  • the zinc-based plated steel sheets to which the present invention is applied include those manufactured by various manufacturing methods such as hot-dip plating, electroplating, vapor-deposition plating, and thermal spraying. Is not only pure Zn, but also Zn and Fe, Zn and Ni, Zn, Zn and ⁇ , ⁇ and Cr, Zn and Ti, Zn and Mg as main components, or Fe for improving various functions such as corrosion resistance.
  • Zn and Fe Zn and Ni, Zn, Zn and ⁇ , ⁇ and Cr, Zn and Ti, Zn and Mg as main components, or Fe for improving various functions such as corrosion resistance.
  • Sera mission-box particles such as A i 2 0 3, Ti 0 2, BaCr0 4 oxides such as are those obtained by dispersing an organic polymer such as accession Lil resin plated layer, the thickness direction of the plating layer
  • the composition changes in a single or continuous or layered form.
  • the plating composition is Zn, Fe, Zn and Ni
  • Mainly contains Zn such as Zn, Zn and Mn, Zn and Cr, Zn and Ti, Zn and Mg, and contains one or more alloying elements and impurity elements to improve various functions such as corrosion resistance and Si 0 2, a i 2 0 3 of which canceler mission-box microparticles, Ti 0 2, BaCr0 4 oxide such as, an organic polymer such as ⁇ click Lil resin are dispersed in plated layer is there.
  • hot-dip galvanized steel sheet vapor-deposited zinc-plated steel sheet, iron-zinc alloyed hot-dip galvanized steel sheet, zinc-based aluminum, iron and other alloy hot-dip galvanized steel sheet, plating layer cross-sectional direction Galvannealed steel sheet (generally referred to as Hafalloy), the lower layer of which is alloyed with, and a galvanized steel sheet consisting of a single-sided iron-zinc zinc alloyed hot-dip galvanized layer and a hot-dip galvanized layer on the other side.
  • Zinc or zinc as the main component by electroplating, steam deposition, etc.
  • Zinc-based plated steel sheets generally have a soft plated layer, so they can easily be plastically deformed during press forming and fit into the mold surface roughness profile, increasing the true contact area with the mold. As a result of the increase in frictional force, the plating layer is torn apart, and due to separation, the attached piece becomes a binder and successively tears off the plated layer, accumulating in the mold, and finally tends to cause material breakage. . -Normally, zinc-coated steel sheets are coated with anti-reflection oil, and in some cases, press oil is applied and pressed.
  • the effect of the oil film is to form a fluidized bed between the mold and the plating surface to suppress the direct contact of the metal.
  • the above phenomenon is reduced, but the oil film easily breaks on the sliding surface with the mold. , Not fully resolved.
  • Attempts have been made to increase the oil film strength by applying a high-viscosity lubricating oil ⁇ hot-melt type solid lubricating oil, and although there is a certain effect in reducing the frictional force, the post-molding degreasing, chemical conversion, and painting processes
  • the problem is that it causes poor degreasing, contaminates the degreasing solution, shortens the service life, and has the disadvantage of not forming a chemical conversion film or deteriorating its corrosion resistance.
  • the method of flash-coating a hard metal, for example, an Fe-based alloy, on the zinc-based plating surface increases the hardness as a composite system by coating on a soft zinc-based plating to increase the true contact area with the mold. Therefore, it is necessary to provide a thick surface layer of about 0.5 zm or more in order to achieve the effect, which increases the cost.
  • the present invention is quite different work in mechanism of action is a new coating film in one which formed on zinc-based plated steel sheet that is, to 1 in the zinc-based plated surface 5 0 0 g / m 2 (inorganic the above method (In terms of elemental weight) of an inorganic oxide and a non-adhesive film composed mainly of an inorganic oxide or a hydroxide thereof, and 1 to 500 mg / m 2 (inorganic element (A weight calculated as) and a film having a Korugari lubricating function mainly composed of oxyacid and inorganic or inorganic oxide colloid.
  • This film has an amorphous structure composed mainly of a metal-oxygen bond.
  • Fig. 1 shows an electron micrograph of an electro-zinc-plated steel sheet with an amorphous oxide-based film consisting of Mn 8 mg / m 2 and P 5 mg nom 2 formed. Only the zinc-plated crystals are visible, but no thin surface coating is visible. Line analysis using an electron probe microanalyzer confirms the presence of Mn and P as shown in Fig.
  • Fig. 3 shows the surface condition of this steel sheet under an electron microscope after it was subjected to a draw bead sliding test.The zinc-plated surface was rubbed by the mold bead and traces of the original zinc crystals remained. . The untreated zinc-plated electroplated steel sheet is subject to breakage, but when the coating of the present invention is formed, the coefficient of friction is 0.17, and a good lubrication state is maintained.
  • Fig. 4 shows the electron probe microanalyzer linear analysis chart after the draw bead sliding test.
  • Films with anti-adhesion function are mainly composed of metal oxides such as Mn, o, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, k £, Zn, and the like or hydroxides thereof.
  • Coatings that mainly function as an amorphous structure and have a roll lubrication function that may be formed as desired include oxygen acids composed of P, B and the like and / or oxidation of Si, k £, Ti and the like. It is considered that a structure in which a colloid made of a substance is bonded to the above-mentioned amorphous structure through an oxygen bond functions mainly.
  • the film formation reaction is carried out from the aqueous solution using the increase in pH at the interface, so that the function is not strictly selected.A part of the film plays the role of preventing adhesion. However, it is more appropriate to understand that another part is responsible for the Korogari lubrication function. All of the above-mentioned film components are inorganic substances, so that no load is applied to the degreasing solution after pressing, and it is dissolved by a decrease in pH during the chemical conversion treatment, so that the chemical conversion film can be formed normally.
  • the method for forming the film is to immerse the zinc-coated steel sheet in an acidic aqueous solution containing a film component having an anti-adhesion function and a film component having a rollable lubrication function that may be provided if necessary. By doing so, a film can be reliably formed.
  • the immersion treatment when the Zn is dissolved, the pH of the interface increases, and as a result, the film components are precipitated as hydroxides or oxides. Dissolved ⁇ and other plating layers Components are also mixed into the film. An oxidation-reduction reaction can also be used.
  • the dissolution of Zn is an oxidation reaction, and oxidized metal ions correspondingly precipitate as insoluble reduced oxides.
  • Both oxygen acid anions such as phosphoric acid and oxide colloids can be precipitated by increasing the pH at the interface.
  • Cathodic electrolysis has the effect of promoting an increase in pH at the interface.
  • Attempts to control the interfacial reaction by adjusting the thickness of the water film, such as spraying and coating, are also applicable to the present invention.
  • an oxide of at least ⁇ inorganic element selected from the group consisting of Mn, Mo, Co, Ni, Ca and P is provided on the surface of the zinc-based plated steel sheet,
  • An inorganic coating layer is formed by coating 1 to 500 mgZm 2 in terms of the weight in terms of an inorganic element.
  • a hard coating that is, an oxide coating
  • a chemical conversion treatment solution can be dissolved in a chemical conversion treatment solution to form a chemical conversion coating, and even if the coating components are dissolved in the chemical conversion treatment solution, the chemical conversion treatment is adversely affected. It is necessary not to give.
  • the Mn oxide film is a glassy film, similar to the chromate film, and suppresses galling of the plating dies during pressing and improves slidability. Furthermore, since it dissolves in a chemical conversion treatment solution, unlike a chromate film, it can form a chemical conversion treatment film.Also, since it is a component of the chemical conversion treatment film, it can be eluted into the chemical conversion treatment solution. There is no adverse effect.
  • this film is an oxide film, it does not dissolve in the oil washing process or oil dewatering process, so it does not deteriorate lubrication performance and does not affect other processes.
  • an inorganic acid such as phosphoric acid, boric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a salt composed of the same to improve the adhesion and film formability of this film.
  • the film may contain, as an impurity, a substance contained in the treatment bath or in the plating.
  • impurities include Zn, Ai, Cr, Co, Ni, Pb, Sn, Cu, Ti, Si,
  • Coating amount of the coating to the good press formability is necessary is 5 mgZm 2 or more as the Mn, it is sufficient if more, If the coating amount exceeds 500 mgZm 2 , the formation of the chemical conversion coating becomes insufficient.
  • the proper coating weight is 5 MGZ m 2 or more 500 mgZm 2 below as Mn.
  • Mo, Co, Ni, and Ca are exactly the same as Mn.
  • the amount of the film may be 1 mg Zm 2 or more of P oxide (as P). If the film amount exceeds 500 mg Z m 2 , the film may be a crystalline film. Instead, the lubricity deteriorates and the press formability deteriorates. Also, the formation of the chemical conversion coating becomes insufficient. Hence, the proper P oxide coating weight is 1 mgZm 2 or 5 0 0 mgZ m 2 or less as P. It is recognized that lubricating properties are improved and press formability is improved by setting c to preferably 200 mgZm 2 or less.
  • a plated steel sheet is immersed in an aqueous solution of sodium phosphate 5 to 60 g Z ⁇ at pH 2 to 6, or Then, a method of electrolytically treating the steel sheet as a cathode or an anode or spraying the aqueous solution on the steel sheet is adopted.
  • boric acid may coexist.
  • the range of the coating amount in this case is described.
  • the oxide film amount should be 1 mgZm 2 or more as P in order to obtain good press moldability, but if the film amount exceeds 500 mg / m 2 , the formation of the chemical conversion coating film will be insufficient. . Because, proper coating amount of P oxide, 1 mgZm 2 or more as P
  • a lower limit of 1 mgZm 2 is sufficient.
  • the total amount is 200 mgZm 2 or less.
  • sodium phosphate 1 to 60 gZ ⁇ , sodium borate 1 to 60 gZ £, an etching aid such as sulfuric acid
  • a force for immersing the zinc-coated steel sheet in an aqueous solution having a pH of 2 to 6 By spraying an aqueous solution or electrolytically treating a steel sheet as a cathode or an anode in the aqueous solution, a desired film can be surely formed.
  • Mn oxide when used, if necessary, in addition to the Mn oxide, phosphoric acid, and Z or boric acid, and in some cases, may further be selected from the group consisting of Mo oxide, W oxide, and V oxide. A film consisting of at least one selected oxide in total less than 100 mg (in each case as elemental weight) may be formed.
  • the lower limit is sufficient if phosphoric acid is contained. Preferably is 2 0 0 mgZm 2 below. In the case of boric acid, at l OOOmgZ m 2 or less (as boron), preferably well 2 0 0 mg / m 2 or less, when ing the l OOOmgZ m 2, greater than might chemical conversion treatability is deteriorated preferably Not The lower limit may be present.
  • boric acid and phosphoric acid When boric acid and phosphoric acid are mixed, they are formed so that the total amount of boric acid and phosphoric acid (P, as boron) is less than lOOOOmgZm 2 , and if it exceeds lOOOmg / m 2 , It is not preferable because the processability is poor.
  • the lower limit may be present, and the total amount is preferably 200 mgZm 2 or less.
  • the amount is lOOOOmgZm 2 or less (as P, Mo, W or V; The total amount; the same applies hereinafter), preferably 200 mg / m 2 or less, and if it exceeds 1000 mgZm 2 , the chemical conversion property may deteriorate, which is not preferred.
  • the lower limit may be present.
  • an oxide film for example, 1 g of zinc permanganate or up to its solubility limit, l to 60 g of phosphoric acid, molybdic acid, tungstic acid, and vanadium
  • the acid and salts thereof are appropriately selected and used, but 1 to 60 gZ ⁇ is sufficient.
  • sulfuric acid or the like may be added as an etching aid.
  • a desired oxide film can be reliably formed by immersing the zinc-coated steel sheet in such an aqueous solution, spraying the aqueous solution, or performing electrolytic treatment using the steel sheet as a cathode in the aqueous solution. it can.
  • an oxygen acid or the like coexists in the above-mentioned inorganic coating layer to form an inorganic coating layer having both adhesion prevention and edge lubrication.
  • the case of providing will be described.
  • the amount of the inorganic coating layer having both the adhesion preventing function and the rolling lubrication function be 2 to 1000 mg / m 2 in terms of the amount of the above inorganic compound including metal as the amount of the inorganic element.
  • the film is not preferable because there is a risk of the film being formed in a lump and peeling off, and the formation of the chemical conversion film may be adversely affected.
  • a coating having both an anti-adhesion function and a rolling lubrication function an amorphous structure film mainly composed of metal oxide and Z or hydroxide and an oxygen acid and Z or metal oxide colloid film are formed. case, the coating amount of each 1 ⁇ 5 0 0 mgZ m 2 in terms as elemental both are suitable.
  • Amorphous structure film mainly composed of metal oxide and / or hydroxide and oxygen acid and Z or metal oxide co- android film are deposited by chemical reaction at the interface as in the above immersion method and cathodic electrolytic treatment method.
  • the film is generally formed as a mixed film.
  • the anti-adhesion function is stronger at the interface with the zinc plating, and the roller lubrication function is stronger at the surface of the film. By doing so, the lubrication performance expressed by the coefficient of friction is improved.
  • Has no remarkable effect but has the effect of increasing the critical surface pressure at which galling occurs when a high surface pressure is applied to a local part of a zinc-plated steel sheet, such as when pressing difficult-to-form parts. . Since a so-called press forming load range can be widely adopted, practically, the design of the mold is facilitated, and the press work is stabilized, so that great benefits can be enjoyed.
  • the method of forming a functionally graded film is based on the difference in the solubility product of metal oxides, etc., and by adjusting the ion concentration, flow rate, solution temperature, and current density in the case of electrolytic treatment of each component. And controlling the ion concentration at the interface. For example, in the case of a Mn, P-based coating, if the processing solution is mixed with potassium permanganate, phosphoric acid, and sulfuric acid, and reacts with the zinc-coated steel sheet, first, the solubility will increase with the dissolution of ⁇ ⁇ oxide with the smallest product is deposited.
  • is rich in the surface layer and ⁇ is a functionally graded film in which the lower layer is rich.
  • This figure shows a spectroscopic analysis in the thickness direction of a film in which a functionally graded amorphous oxide film with a total of ⁇ 8 mgZm 2 P 5 mgZm 2 was formed on a galvanized steel sheet.
  • a thickness of 7 nm and a sputtering time of about 0.4 seconds or more indicate a zinc plating layer.
  • calcium nitrate, nickel nitrate, cobalt nitrate, and ammonium molybdate are each 50 to 800 g.
  • Phosphoric acid 5 to 60 g ⁇
  • N0 3 in the acidic aqueous solution - ions N0 2 - I ON, C _ £ 0 3 first ion, H 2 0 2, F - for the additional inclusion of one or more zinc dissolution promoter ions You may.
  • a zinc-based plated steel sheet contains one or more metal ions of Mn, o, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, A, Zn, and Si, It may be brought into contact with an acidic aqueous solution containing one or more oxide colloids of A and Ti and having a pH of 5 or less, or may be subjected to cathodic electrolysis in the solution.
  • the method of the present invention is to form a new film on a zinc-coated steel sheet which works by a completely different action mechanism from the conventional method. That is, a film having an anti-adhesion function mainly consisting of 1 to 500 mg of Xra 2 (as an inorganic element such as a metal) or hydroxide is formed on the zinc-based plating surface. If desired, a film having a Korogari lubricating function composed mainly of 1 to 500 rag / m 2 (as an inorganic element such as a metal) of oxyacid or metal oxide colloid is formed.
  • the film provided with both of the above functions has an amorphous structure composed mainly of metal-oxygen bonds, and has a film structure having an anti-adhesion function.
  • the coating structures having the lip lubrication function are mixed with each other via an oxygen bond, cannot be separated as a layer structure, and can be identified as a function in press molding.
  • the second aspect of the present invention is a method for manufacturing a steel sheet having excellent press formability and chemical conversion treatment properties.
  • the zinc-coated steel sheet contains at least one metal ion selected from the group consisting of Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, Ai, and Zn or phosphate. If necessary, contact with an acidic aqueous solution containing one or two oxyacids P and B and having a pH of 5 or less, or perform cathodic electrolysis in the acidic aqueous solution to form a coating on the surface of the plating layer during press molding. 2 to 1000 mgZm2 (for inorganic elements), which has both an anti-adhesion function to adhere to the surface of the adhesive layer and maintain the coating following its deformation, and a function to lubricate the mold and plating layer.
  • the present invention relates to a method for producing a zinc-based plated steel sheet having excellent press formability and chemical conversion property by forming (as a converted amount).
  • the total molar concentration of the oxyacid is equal to or higher than the total molar concentration of the metal ions
  • the anti-adhesion function is strong at the interface with the plating layer
  • the anti-coagulation lubrication function is strongly inclined coating on the surface of the coating layer.
  • the amorphous metal-oxygen bonding structure deforms during pressing, and follows the newly formed surface of the zinc-plated layer. To prevent zinc adhesion to the mold. On the other hand, a part of the film is broken and becomes powdery, and performs the rolling lubrication function on the sliding surface with the mold. It is believed that there is. As described above, Mn 8 mg Zm 2 , P 5 mg
  • Films with anti-adhesion properties include metal oxides such as Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, hi, Zn and amorphous structures mainly composed of the same hydroxides. Mainly functions as a coating having a rolled lubrication function, an oxygen acid composed of P, B and / or an oxide colloid composed of Si, kp, Ti, etc. mediate oxygen bonding in the amorphous structure. It is thought that the structure that is bonded to the main function mainly. However, since the film formation reaction is carried out from the aqueous solution using the increase in pH at the interface, it is not possible to strictly select the function of the film, and a part of the film plays the role of preventing adhesion. It is more appropriate to understand that the other part is responsible for the Korugari lubrication function.
  • All of the above-mentioned film components are inorganic substances, so that no load is applied to the degreasing solution after pressing, and it is dissolved by a decrease in pH during the chemical conversion treatment, so that the chemical conversion film can be formed normally.
  • the film formation method is a film component having an anti-adhesion function Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W ( containing one or more metal ions of Ti, k £, Zn, Immersion of the zinc-coated steel sheet in an acidic aqueous solution containing P or B oxyacids of pH 5 or less, which is a coating component having a roller lubrication function, or cathodic electrolytic treatment ensures reliable film formation As a metal ion, it is industrially advantageous to construct Mn in the form of permanganate (MnO), and there is also an advantage that the dissolution of zinc can be promoted using the oxidizing power of ⁇ ions.
  • Mn permanganate
  • Mo, W, and V are each molybdenum Salt (Mo (-. 2), tungstate (W (2), stable in the form of vanadate (V0 4 _ 3) or a poly salt kills with vatting Cr is applied in Cr 3 + ions Cr, Ti, and k £ can be dissolved in an acid of pH 2 or less, and the concentration of these metal ions can be applied up to the solubility limit of 1 g Z or more.
  • the oxygen acids of B are applied as phosphoric acid, boric acid and Z or salts thereof, respectively.
  • the pH of the solution is preferably 5 or less, and if it exceeds 5, the reaction does not actually proceed.
  • the pH of the solution may be adjusted with phosphoric acid or boric acid.However, adding an acid that does not contribute to film formation, for example, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, perchloric acid, etc. This is advantageous as a means of independently controlling the film component ratio.
  • one or more of Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, Ai, and Zn which are film components having an anti-adhesion function.
  • Oxide co Roy de is stably dispersed by an electrostatic force of OH- groups on the surface the addition of particle size 0.1 less Si 0 2, ki 2 0 3 , Ti0 2 co Roy de acidic aqueous solution.
  • the total concentration of oxide colloid was 60
  • the pH of the solution can be adjusted with sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, perchloric acid, etc. in addition to phosphoric acid and boric acid.
  • the pH at the interface increases when Zn dissolves.
  • the metal ions precipitate as hydroxides or oxides.
  • P and B oxygen acids are present, they are incorporated into the metal-oxygen bond amorphous network via oxygen bonds.
  • Oxide colloids also precipitate with increasing pH and enter the oxygen-binding network. It is presumed that the distribution of oxides in the form of clusters in the coating that acts on the lubrication function may be one of the reasons.
  • the dissolved ⁇ and other components of the plating layer also enter the coating.
  • An oxidation-reduction reaction can also be used.
  • the dissolution of ⁇ is an oxidation reaction, and the oxidized metal ions are correspondingly precipitated as insoluble reduced oxides.
  • the permanganates mentioned above are examples.
  • the film-forming reaction is self-passive, that is, the reaction is completed automatically when all the zinc-coated surfaces are covered. If the reaction time is fast, the coating is completed in 0.1 second, and generally less than 1 minute is sufficient.
  • the temperature of the processing solution can be easily processed from room temperature to 80.
  • the amount of coating can be controlled by the amount of zinc base dissolved. If the dissolution of zinc is a force-tud reaction, the film deposition is a force-saw reaction. Therefore, an increase in the concentration of free acid, that is, a decrease in PH, increases the amount of coating.
  • a method of adjusting the thickness of the water film supplied to the surface of the galvanized steel sheet by spraying or coating to speed up the pH increase is also effective for controlling the film amount.
  • Cathodic electrolysis has the effect of promoting an increase in pH at the interface and increasing the amount of film.
  • Applied current density is 1 OAZ dm 2 or less Below is enough. If it exceeds 1 OA / dm 2 , the metal precipitates and becomes chewy, and the lubricating performance deteriorates, or even if the coating amount is treated for a short time, it is not preferable because it exceeds l OOOmg nom 2 .
  • a method of adding a dissolution accelerator for the zinc-based plating material to the above treatment liquid is also effective for controlling the amount of the film.
  • the dissolution accelerator, N0 3 - ions, N0 2 - ions, C ⁇ 0 3 _ ions, H 2 0 2 can one or apply two or more F first ion. An addition amount of these dissolution promoters of 10 gZ or less is sufficient.
  • the zinc-coated steel sheet is subjected to contact treatment with a treatment solution such as dipping, spraying, or coating, or cathodic electrolysis treatment, it is washed with water and dried. If necessary, apply protective oil to prepare for product processing.
  • a treatment solution such as dipping, spraying, or coating, or cathodic electrolysis treatment
  • the appropriate amount of film that has both the anti-adhesion function and the rolling lubrication function is 2 l OOOmgZ m 2 as a metal. 2, less MGZ m 2 clear lubricating effect can not be recognized, exceeds l OOOmgZm 2, there is a risk of the film is ⁇ in bulk, is not preferable since it may adversely impact the chemical conversion skin film formation.
  • an amorphous structure film mainly composed of a metal oxide or a hydroxide and an oxygen acid or a metal oxide colloid film are formed.
  • the appropriate amount of the film is 1 to 500 mgZm 2 as a metal in both cases. Clear lubricating effect it can not be recognized in less than 1 mgZm 2. If it exceeds 500 mgZm 2 , there is a risk that the film may be separated in a lump and may adversely affect the formation of the chemical conversion film. Absent.
  • the amorphous structure film mainly composed of metal oxide or hydroxide and the oxygen acid or metal oxide colloid film are deposited by a chemical reaction at the interface as in the above immersion method and cathodic electrolytic treatment method, Generally, a film is formed as a mixed film.
  • the anti-adhesion function is stronger at the interface with the zinc plating, and the anti-rolling lubrication function is stronger at the surface of the film.
  • the high surface pressure applied to the local part of the zinc-plated steel sheet, as in the case of pressing difficult-to-form parts This has the effect of increasing the critical surface pressure at which galling occurs. Since the so-called press forming load range can be widely adopted, practically, the mold design becomes easy, and the press work is stabilized, so that great benefits can be enjoyed.
  • the method of forming a functionally graded film is based on the difference in the solubility product of metal oxides, etc., and by adjusting the ion concentration, flow rate, solution temperature, and current density in the case of electrolytic treatment of each component. And controlling the ion concentration at the interface.
  • a particularly effective method is to mix the total molar concentration of the oxyacid with the total molar concentration of the metal ions.
  • the film deposition reaction preferentially precipitates with the smallest solubility product as the pH rises at the interface, but in general, the reaction is fast and tends to result in a mixed film.
  • the re-dissolution reaction with acid and the displacement precipitation reaction that accompanies it are used. is there. If the total molar concentration of the oxyacid is higher than the metal ion concentration at the interface after the film is formed, the metal oxide or hydroxide dissolves and is replaced with an oxygen acid such as P or B.
  • a zinc-based plated steel sheet excellent in weldability, pressability, and chemical conversion treatment as a third aspect and a fourth aspect of the present invention and a method for producing the same will be described.
  • the manufacturing method of the steel sheet is to generate zinc oxide on the surface of a zinc-based plated steel sheet, and then form a metal containing Mn, Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, k & PH containing one or more of oxyacids containing ions, P and B
  • a ⁇ ⁇ ⁇ oxide film may be formed on the surface of a zinc-based plated steel sheet as described above.
  • the ⁇ -oxide film is a glassy film, similar to the chromate film. It suppresses galling of the plating dies during pressing and improves the slidability. Furthermore, since it dissolves in the chemical conversion treatment solution, unlike a chromate film, a chemical conversion treatment film can be formed, and there is no adverse effect even if it is eluted in the chemical conversion treatment solution.
  • ⁇ ⁇ oxide alone to form a breathability improving film by the wet method.However, in the mixed crystal state with ⁇ oxide, press slidability can be significantly improved and weldability can be improved. I found Of course, ⁇ oxide can also form a chemical conversion treatment film, and there is no adverse effect when it is eluted in the chemical conversion treatment solution.
  • ⁇ - ⁇ , ⁇ -0 optionally [rho-0, in the network is mainly composed of beta-0 bond, partially single 0H, C 0 3, and group is bound, to be et supplied from plated It is presumed that the metal to be replaced may be a substituted macromolecule-like macromolecular structure.
  • this film is an oxide film, it does not dissolve in the oil cleaning process or the degreasing process, so it does not deteriorate lubrication performance and does not affect other processes.
  • the film may contain, as an impurity, a substance contained in the treatment bath or in the plating.
  • impurities include Zn, £, Cr, Co, Mn, Pb, Sn, Cu, Ti, Si, B, N, S, P, Cf, K, Na, Mg, Ca, Ba, In, C, Fe, V, W, Ni, etc.
  • the amount of Mn oxide (as Mn) should be at least 5 mgZm 2, but if the amount of film exceeds 500 mgZm 2 , a chemical conversion film will be formed. May be insufficient.
  • Mn oxide film amount 5 mgZm 2 or more as Mn 5 0 is 0 mgZm 2 below.
  • Phosphoric acid and / or boric acid may be mixed in to improve the adhesion and the film forming property of such a film.
  • the structure of the Mn-based oxide film as described above is made uniform, the film forming property is improved, the lubricity is improved, the press formability is further improved, and the chemical conversion property is also improved. Is recognized.
  • Such an oxide film may be made of a zinc-coated steel sheet, for example, 1 to 70 g of potassium permanganate, 5 to 60 g of phosphoric acid or boric acid (5 to 60 i 60 £), immersion of the plated steel sheet in an aqueous solution consisting of zinc nitrate 100 to 800, or cathodic electrolysis of the plated steel sheet in the aqueous solution, or plated steel sheet in the aqueous solution Mn oxide, phosphoric acid and Zn oxide at the same time by spraying Can be done.
  • a zinc-coated steel sheet for example, 1 to 70 g of potassium permanganate, 5 to 60 g of phosphoric acid or boric acid (5 to 60 i 60 £)
  • immersion of the plated steel sheet in an aqueous solution consisting of zinc nitrate 100 to 800 or cathodic electrolysis of the plated steel sheet in the aqueous solution, or plated steel sheet in the aqueous solution
  • the plating layer, alloy metals and the like in the plating layer are mixed into the oxide film as other oxides.
  • the phosphoric acid and / or boric acid in the oxide film is preferably less than l OOOmgZ m 2 (as B and Z or P), and if it exceeds l OOOmgZ m 2 , the chemical conversion property deteriorates. May not be desirable.
  • the lower limit only needs to contain phosphoric acid.
  • the adhesion of the film is preferably improved.
  • the weldability is improved by mixing Zn oxide.
  • the amount of such oxide film formed is defined as the amount of Zn in the oxide film (per one surface). 3 it is an 5 0 0 mgZm 2. If the amount is less than 3 mgZm 2 , there is no effect, and if it exceeds 500 mg / m 2 , the electrical resistance increases and the chip is apt to soften and deform, and the chip life w: becomes short-lived. I don't like it. That is, in welding, etc., the plating metal is in a molten state due to the heating, and then proceeds to alloy with the steel sheet.
  • the copper and the zinc component react selectively to form a hard and brittle copper-zinc alloy layer, which wears the chip and shortens the life of the electrode chip.
  • the plated metal in the molten state is cut off from contact with the chip by the oxide film formed on the surface of the plated steel sheet, thereby preventing melting and the like caused by direct contact of the plated metal with the chip.
  • the plated metal in the molten state is alloyed with the iron of the steel sheet and mainly forms an iron-zinc alloy, which adheres to the tip of the electrode tip through cracks in the oxide film or together with the oxide film and deposits.
  • the electrode protection metal is mainly composed of an alloy of a plating metal and a base iron.
  • the average concentration is about 20 to 60.% Fe: and about 40 to 80% Zn:
  • the electrode protection metal may include a component of a plating metal, a substrate component such as Mn, S, and a component of an electrode chip such as.
  • this electrode protective metal film has the effect of maintaining the shape of the tip end, even if the tip is softened and damaged to the same extent, welding can be performed with a low current, and the tip protective film is formed on the surface of the tip end. If it is attached to an area of 0% or more, the life of the electrode chip can be greatly extended. That is, an oxide film mainly composed of ZnO, which causes the electrode protection metal to adhere to the zinc-plated surface, is generated, and an alloy of the metal and the steel plate is passed through the oxide film by the heat of welding. The electrode protection metal is welded while being attached to the electrode tip together with the oxide film.
  • Phosphoric acid does not adversely adverse effect on weldability if l OOOmgZ m 2 or less as P.
  • Examples of the form of the protective steel plate include a double-sided plating, a single-sided plating, and different types of plating plates having different platings on the upper and lower surfaces.
  • the present inventors regardless of the type of zinc-plated steel sheet, provided that ZnO was formed on the surface of the plated steel sheet as long as the plating was mainly composed of Zn, so that the electrode tip could be used in spot welding.
  • an electrode protection metal mainly composed of Fe and Zn is generated at the tip, thereby significantly improving the electrode tip life.
  • the oxide film mainly composed of ZnO is made of 3 O SOOOnigZ
  • the formation of m 2 (per side) was unstable.
  • the oxide film mainly composed of ZnO may be a film containing, for example, a component element contained in the plating layer or a compound such as an oxide thereof in addition to ZnO in the oxide.
  • a component or a compound contained in the treatment liquid may be included.
  • the present inventors In order to form an oxide film mainly composed of ZnO on the surface of the zinc-coated layer, the present inventors first contacted a steel sheet with an acid-containing oxidizing agent aqueous solution as a first method. It has been found that it is easy to form a oxidized film with a ZnO content of 3 (! ⁇ SOOOmgZm 2 (per one side), and it is possible to provide a zinc-coated steel sheet with excellent weldability. Dissolving the surface of the plating layer to some extent to supply ions such as ⁇ from the plating layer and increasing ⁇ in the solution that comes into contact with the plating layer. In the bath
  • oxidizing agent e.g. HN0 3 1 0 ⁇ 1 0 0 g Roh by and containing not
  • the reason for setting it to 10 g / is that if it is less than 10 g, oxidation becomes difficult and an oxide film cannot be formed. Further, the effect is saturated as an oxidizing agent to that the upper limit of HN0 3 1 0 0 g ⁇ A contains beyond it, to dissolve the Zn and Fe in the alloy layer surface, in particular dissolved Fe In the raw of Fe oxide This is because the effect of improving the life of the spot welding tip is reduced.
  • the composition of the oxide film and the like formed by performing the oxide film formation treatment is mainly composed of ZnO, an oxide of Fe, and a hydroxide of Zn and Fe. , Etc. may be included.
  • ZnO zinc oxide
  • Etc. a hydroxide of Zn and Fe.
  • Etc. may be included.
  • Zn I ON Zn as supplements N0 3
  • N0 3 2 1 0 0 ⁇ 6 0 O gZ
  • the pH of the aqueous oxidizing agent solution is 4 or less It contributes to the activation of the surface of the plating layer and can supply Zn ion for generating ZnO.
  • Zn (N0 3) to generate a sufficient oxide film 2 of the lower limit as Zn ion 1 0 0 g Roh ⁇ and was of the alloy layer surface is less than it This is because it is no longer possible.
  • the upper limit is set to 600 /.If it exceeds this value, too much film will be formed and the resistance will increase. This is because it causes deterioration.
  • Fe and Zn during plating and ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ , Si, etc. as impurities may leach into the treatment bath.
  • Zn ions it is preferable to add Zn ions to the bath in advance, since it is not necessary to dissolve and supply the Zn ions from the plating layer, and ZnO precipitates in a shorter time. It is desirable to minimize the elution of other impurities as much as possible.
  • Fe is contained in excess of 1% //, oxides and hydroxides of Fe are formed on the surface to yellow the surface, deteriorating the product quality of the steel sheet surface, and reducing Fe oxides and hydroxides. The material becomes a resistance film, and the spot welding tip life is shortened. Therefore, in the present invention, the Fe ion concentration is not specified, but it is desirable to make the concentration as low as possible.
  • an oxide film forming process can be performed.
  • the treatment bath temperature was set to 30 to 80, and the lower limit was set to 3 (TC to facilitate oxidation of Zn ions on the plating surface. Peg That's why.
  • the upper limit is set at 80 because the reaction proceeds excessively, an excessive oxide film is generated, and the weldability is deteriorated. Even if the temperature exceeds 80, the contact time may be shortened, but it is difficult to control the temperature when the time is shortened to a high temperature, so it is desirable that the temperature be 80 or less.
  • the contact treatment time of immersion or spraying is set to 0.2 to 10 seconds because if less than 0.2 seconds, the oxide film formation treatment is insufficient. This is because the weldability is not improved, and even if the treatment is performed for more than 10 seconds, the generation of an oxide film becomes too large, and the weldability is deteriorated.
  • the current density An oxide having excellent weldability can be generated in a time of 1 to 20 AZ dm 2 and a processing time of 0.5 to 10 seconds.
  • an alloying treatment and an oxide film forming treatment are performed after melting plating, electric plating or vapor deposition, so that an oxide film mainly composed of ZnO can be reliably formed. it can.
  • an alloying furnace for producing the alloyed molten zinc plated steel sheet was adjusted so that the plate temperature is 3 0 0 ⁇ 6 0 0 e C, up to the surface in ⁇ Steam-water treatment in which water is passed through at the speed at which alloying is completed, and then water and air are injected with a steam-water nozzle to ensure the dew point of the atmosphere By doing so, the oxide film forming reaction can be effectively performed.
  • an oxide film mainly composed of ZnO can be reliably generated.
  • the oxide film forming reaction mainly composed of ZnO can be surely and effectively performed.
  • the oxide film formation treatment generates steam by spraying steam onto the surface to generate an oxide film mainly composed of ⁇ , or by adjusting the dew point to an oxidizing atmosphere outside the line.
  • Either method may be adopted, for example, heat treatment is performed in a heating furnace to generate an oxide film mainly composed of ZnO.
  • the ZnO main component oxide 3 0 ⁇ 3000MgZm allowed 2 production formation as zinc plated oxide was excellent in weldability to the surface of the steel sheet, as the press of following thereon, excellent in chemical convertibility Oxide film can be formed ⁇
  • the method according to the second aspect of the present invention may be followed in principle.
  • An oxide film composed of one or more of P and B may be formed.
  • This oxide film is a glassy film, similar to the chromate film, and prevents galling of the plating dies during pressing and improves slidability. Furthermore, unlike a chromate film, it dissolves in Since it can form a treated film and is also a component of the chemical conversion film, there is no adverse effect when it is dissolved in the chemical conversion solution.
  • the good or correct manner when used in combination of two or more, Li down oxide and Zn oxide, respectively 1 ⁇ 500 mg / m 2 (P or ⁇ as) is c oxides include those obtained by forming a coating containing Although the structure of the film is not clear, it is mainly composed of a network consisting of Mn-0 bond, other metal-0 bond, ⁇ -0 bond, ⁇ -0 bond, Ti-0 bond, and A ⁇ -0 bond. to - OH, C0 3 group or the like, in the al metal supplied from plated is estimated that it would be macromolecular structure like Amorufasu substituted.
  • this film is an oxide film, it does not dissolve in the oil washing process or the deoiling process, so it does not deteriorate lubrication performance and does not impose any load on other processes.
  • One or more Ai 2 0 3 5 0 0 mgZm 2 below (Si0 2, Ti0 2, as 2 0 3) may be mixed with.
  • the oxide film structure can be made uniform, the film formability can be improved, the press moldability can be improved, and the chemical conversion property can be improved.
  • Such an oxide film is formed by coating a zinc-coated steel sheet with at least one metal ion such as ⁇ . Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, k £, and oxygen containing P or B.
  • a metal ion such as ⁇ . Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, k £, and oxygen containing P or B.
  • the oxide film amount should be 1 mgZm 2 or more as a metal to improve pressability, but if the film amount exceeds 500 mg / m 2 , the formation of a chemical conversion film is not sufficient. Become. Therefore, the proper coating weight of oxides, 1 ⁇ 5 0 0 mg / favored properly as metal is 1 ⁇ 2 0 0 mgZm 2. When two or more types are used, each may be selected within the above range.
  • colloidal Si0 2 (as Si0 2, Ti0 2, Ai 2 0 3) colloidal Ti0 2, 5 0 0 mg Zm 2 or less as one or more of the total amount of the colloidal ki 2 0 3, preferably 200 nigZni 2 or less is preferable, and if it exceeds 500 mgZm 2 , the chemical conversion property may be degraded. A lower limit of 1 mgZm 2 is sufficient.
  • Mn metal ions
  • Mo, W, V respectively molybdenum salt ( ⁇ 2), tungstate (W0 4 - 2), vanadate (V0 4 _ 3) Oh Rui can vatting stable in the form of its poly salt.
  • Ti, k £ can be dissolved in acidity below pH2. Of these metal ions The concentration can be applied up to the dissolution limit of 1 g or more.
  • the P and B oxyacids are applied as phosphoric acid, boric acid or their salts, respectively.
  • the pH of the solution is preferably 5 or less, and if it exceeds 5, the reaction does not actually proceed.
  • the pH of the solution may be adjusted with phosphoric acid or boric acid.However, adding an acid that does not contribute to film formation, such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, or perchloric acid, means adjusting the film amount and film. This is useful as a means for independently controlling the component ratio.
  • the film formation reaction starts with the dissolution of the zinc oxide layer, but the pH immediately rises at the interface and the upper oxide or hydroxide layer is deposited and stopped, so the reaction stops and most of the lower zinc oxide layer remains. As a result, a two-layer film is formed. Increasing the concentration of free acid, that is, lowering the pH, increases the amount of coating. It is also effective to control the amount of coating by adjusting the thickness of the water film supplied to the surface of the zinc-based plated steel sheet by spraying, coating, etc., so as to accelerate the PH rise.
  • Cathodic electrolysis promotes the increase in pH at the interface and reduces the amount of coating. Has the effect of increasing. Applied current density of 10 AZdm 2 or less is sufficient. If it exceeds 1 O AZdm 2 , the metal precipitates and becomes chewy, and the lubricating performance deteriorates, or even if the coating amount is short-time treatment, it exceeds 50 O mgZm 2, which is not preferable.
  • Type of plated steel sheet AS: alloyed hot-dip galvanized steel sheet (Fe: 10%, Ai: 0.25 residual Zn), EG: electroplated steel sheet, GI: hot-dip galvanized steel sheet Steel sheet (A: 0.3 Fe: 0.8%, Pb: 0.1%, residual Zn), HA: semi-alloyed molten zinc-plated steel sheet (Fe: 5%,: 0.3%, residual Zn)
  • AS alloyed hot-dip galvanized steel sheet
  • EG electroplated steel sheet
  • GI hot-dip galvanized steel sheet
  • Steel sheet A: 0.3 Fe: 0.8%, Pb: 0.1%, residual Zn
  • HA semi-alloyed molten zinc-plated steel sheet (Fe: 5%,: 0.3%, residual Zn)
  • the thickness of each steel plate is 0.8 mm.
  • ⁇ -Cr Zinc alloy containing lower layer 10% Cr, zinc in upper layer 2 gm 2
  • the chemical conversion treatment solution was SD5000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.), and the chemical conversion treatment was performed after degreasing and surface conditioning as prescribed.
  • the chemical conversion coating was determined by SEM (secondary electron beam image), if the coating was formed uniformly: ⁇ , if the coating was partially formed: ⁇ , and no coating was formed Those were judged as X. (3) Press formability (coefficient of friction)
  • the oxides were measured by GDS (glow discharge spectroscopy) and ICAP (ion plasma emission spectroscopy).
  • the welding conditions are as follows.
  • Electrode material Cu-Cr (commonly used) Welding was performed by superimposing two sheets with one side of the plated steel sheet up and the other side down.
  • Table 1 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the processing conditions for ⁇ 1 in the present embodiment are as follows: a solution of potassium permanganate: 50 / peracid: 10 gZ_ £, sulfuric acid: 3 / i, zinc carbonate: 5 g of NO: 30 ° C. the treated steel sheet as a cathode, after the Pt electrode was 1.5 seconds electrolysis to 7 AZdm 2 to the anode, water washed, and dried. Others were made by adjusting the concentration of potassium permanganate, phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the solution temperature, immersion time, or the amount of electrolysis. As shown in Table 1, according to the method of the present invention, it is clear that the pressability is remarkably improved as compared with the comparative example without deteriorating the chemical conversion property.
  • Table 2 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the processing conditions of ⁇ 1 in the embodiment are as follows: ammonium molybdate: 50 g /. Phosphoric acid: lOgZ ⁇ solution 30.
  • the steel sheet to be treated with C was used as a cathode, a Pt electrode was used as an anode, and electrolysis was performed at 7 A / dm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying.
  • Others were prepared by adding ammonium molybdate acid and phosphoric acid, and in some cases adding sulfuric acid and zinc carbonate, and adjusting the solution temperature, immersion time, and the amount of electrolysis.
  • Table 2 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the processing conditions of ⁇ 1 in the embodiment are as follows: ammonium molybdate: 50 g /.
  • Phosphoric acid lOgZ ⁇ solution 30.
  • the steel sheet to be treated with C was used as a cathode,
  • Table 3 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the treatment conditions for ⁇ 1 in this example were as follows: cobalt nitrate: 200 g ⁇ , zinc nitrate: 150 g /. Concentrated nitric acid: 1 cc.
  • the Pt electrode was used as an anode, and electrolysis was performed at 7 A / dm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying.
  • Others were prepared by adjusting the concentrations of cobalt nitrate, zinc nitrate, and nitric acid, and partially adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • Table 3 according to the method of the present invention, it is found that the pressability is remarkably improved as compared with the comparative example without deteriorating the chemical conversion property.
  • Table 4 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the treatment conditions for N were as follows: Nickel nitrate: 250 g Z _, zinc nitrate: 150 g Z ⁇ , concentrated nitric acid: 1 cc Z solution 30
  • the Pt electrode was used as an anode, electrolyzed at 7 A / dm 2 for 1.5 seconds, washed with water and dried, and the others were adjusted for the concentration of nickel nitrate, zinc nitrate, and nitric acid.
  • Table 5 shows examples of the present invention together with comparative examples.
  • the processing conditions for ⁇ 1 in the examples are as follows: a solution of calcium nitrate: 250 gZi, zinc nitrate: 150 gZ_g, concentrated nitric acid: 1 ccZ_ £, a steel plate to be treated at 30 ° C as a cathode, and a Pt electrode. Was used as an anode, and electrolysis was performed at 7 A / dm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying.
  • Table 7 (a) shows the case where an oxide film of Mn and ⁇ was formed, and Table 7 (b) shows the case where Mn, boric acid and, if desired, an oxide of phosphorus were used.
  • Table 7 (c) shows the cases where one or two oxide films of Mo, W, or V were formed.
  • the amount of oxide film is indicated by Mn oxide: Mn amount, phosphoric acid: P amount, Mo oxide Mo amount, W oxide: W amount, V oxide: V amount c
  • Mn oxide Mn amount
  • phosphoric acid P amount
  • Mo oxide Mo amount Mo amount
  • W oxide W amount
  • V oxide V amount c
  • Table 8 shows examples of the present invention in which an inorganic coating layer having both the function of preventing adhesion and the lubrication of the edge is provided, together with comparative examples.
  • the breaking limit load ratio was measured by the following method.
  • the EE (pressing load) value where the pulling load rises sharply is defined as the fracture surface pressure.
  • the amount of the anti-adhesion functional film and the lip lubrication functional film are shown as the amount of metal.
  • the amount of metal eluted and deposited from the plating base is not shown because it cannot be measured.
  • Example 10 AS 60/60 Mo 200 ⁇ 100, ⁇ 100 ⁇ 0.130 1.02
  • Example K Additional weldability by combined use of ⁇ oxide and ⁇ oxide
  • Tables 9 (a), 9 (b) and 9 (c) show examples and comparative examples in which a film made of other oxides is formed in some cases.
  • the measurement of oxides was performed by GDS (glow discharge spectroscopy) or ICAP (ion plasma emission spectroscopy).
  • ZnO content 30-3000mg Zirf oxide (ZnO content) on zinc-coated steel sheet surface, Mn oxide, P oxide, Mo oxide, Co oxide, Ni oxide, Ca oxide, W oxide, V
  • ZnO content 30-3000mg Zirf oxide (ZnO content) on zinc-coated steel sheet surface, Mn oxide, P oxide, Mo oxide, Co oxide, Ni oxide, Ca oxide, W oxide, V
  • the conditions for the ZnO film treatment were based on any one of the following. • Immersion: ⁇ ( ⁇ 0 3) 2 ⁇ 6H 2 0:. 4 0 0 g / HN0 3: 7 0 g Z 5 0 solution ZnO film was immersed 1 to 1 0 seconds zinc plated steel plate into Was generated.
  • the conditions for forming the upper oxide film are as follows.
  • ⁇ Mn oxides are formed by immersing the steel sheet in a solution of potassium permanganate: 50 / phosphoric acid: 10 g / ⁇ , sulfuric acid: 3 gZ, zinc carbonate: 5 / ⁇ (30 ° C)
  • the steel sheet was used as a cathode
  • the Pt electrode was used as an anode
  • electrolysis was performed at 7 AZdm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying.
  • ⁇ P oxide formation 50 g calcium phosphate / phosphoric acid
  • the zinc-based plating steel sheet was immersed in an aqueous solution of 10 gZf, or the steel sheet was used as a cathode or an anode and subjected to electrolytic treatment (5 to 10 AZdm 2 , 1 to 1.5 seconds).
  • Mo oxide formation can be achieved by immersing the steel plate in a solution of ammonium peribate: 50 / and phosphoric acid: 10 gZ (30 °), or by using the steel plate as the cathode and the Pt electrode as the anode. Then, after electrolysis with 7 AZdm 2 for 1.5 seconds, it was washed with water and dried. The concentration of ammonium molybdate and phosphoric acid, and in some cases sulfuric acid and zinc carbonate were added, and the solution temperature, immersion time, and the amount of electrolysis were adjusted.
  • Co oxide formation was performed using a solution 30 of cobalt nitrate: 200 gZ ⁇ , zinc nitrate: 150 g ⁇ , concentrated nitric acid: 1 ccZ ⁇ . After performing electrolysis with 7 AZ dm 2 for 1.5 seconds, it was washed with water and dried. Adjust the concentration of cobalt nitrate, zinc nitrate and nitric acid, and
  • The-part was prepared by adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • Ni oxide formation was performed using a solution 30 of nickel nitrate: 250 g / m2, zinc nitrate: 150 g ⁇ , and 1 cc of concentrated nitric acid, with the steel plate to be treated as the cathode and the Pt electrode as the anode. After electrolysis at 7 A / dm 2 for 1.5 seconds, the cells were washed with water and dried. It was prepared by adjusting the concentrations of nigel nitrate, zinc nitrate, and nitric acid, and partially adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • Ca oxide formation is calcium nitrate: 250 gZ, concentrated nitric acid Acid: 1 cc Z ⁇ solution
  • the steel plate to be treated was used as a cathode
  • the Pt electrode was used as an anode
  • electrolysis was performed at 7 AZdm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying. It was prepared by adjusting the concentrations of calcium nitrate and nitric acid, and partially adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • the formation of W oxide is achieved by immersing the treated steel sheet in a solution of ammonium tungstate: 20 / peracid: 10 gZ (30 ° C) or using the steel sheet as a cathode to form a Pt electrode.
  • the electrode was an anode, after 1.5 seconds electrolysis at 7 AZdm 2, washed with water and dried. It was prepared by adjusting the concentrations of ammonium tungstate and phosphoric acid, and further adding sulfuric acid and zinc carbonate partially, and adjusting the solution temperature, immersion time, and the amount of electrolysis.
  • V oxides were carried out in an aqueous solution (30 ° C) of ammonium vanadate: 30 g / & and phosphoric acid: lOgZ ⁇ , with the steel plate to be treated as the cathode and the Pt electrode as the anode. (after 1.5 seconds electrolysis in 1Itaiota 2, washed with water, dried. vanadate Anmoniumu, concentration-phosphate, and further performs the addition of sulfuric acid, of zinc carbonate in part, of the solution temperature, electrolysis time , 'The amount of electrolysis was adjusted.
  • Boron oxide was produced in an aqueous solution of boric acid: 50 gZ ⁇ using a zinc-coated steel sheet as a cathode and electrolysis conditions of 7 AZdm 2 for 1.5 to 7 seconds.
  • Oxide is produced by coating zinc-plated steel sheet in an aqueous solution containing 100 to 800 g of zinc nitrate and 5 to 60 g / _g of phosphoric acid.
  • aqueous solution containing 100 to 800 g of zinc nitrate and 5 to 60 g / _g of phosphoric acid.
  • electrolytic treatment 5-1 O AZdm 2 , 1.0-1.5 sec
  • cathode or anode or an immersion treatment to form an oxide film.
  • a bath was prepared by adding and mixing each of the above metal salts or acids.
  • Elemental weight for Mn and P, Si0 2, Ti0 2 and A ⁇ 2 0 3 represents the weight of the, respectively that oxides. 10 (s) (continued)
  • zinc oxide is formed on the surface of the zinc-coated steel sheet according to the present invention, and metal ions containing Mn, Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, P, Examples of forming a film containing an oxide using an acidic aqueous solution containing one or more of the oxygen acids containing B and having a pH of 5 or less together with comparative examples are shown in Table 11 below. .
  • the ZnO coating treatment conditions are as follows.
  • the conditions for forming the upper oxide film are as follows. - ⁇ Mn oxide formation is treated with a solution (30 ° C) of 50 gZ ⁇ of potassium permanganate, 10 gZ ⁇ of phosphoric acid, 3 gZ £ of sulfuric acid, and 5 gZ ⁇ of zinc carbonate.
  • the steel plate was immersed or electrolyzed with 7 AZdm 2 for 1.5 seconds using the steel plate as a cathode and a Pt electrode as an anode, and then washed with water and dried.
  • ⁇ P oxide formation is 50 g / ⁇ potassium phosphate, phosphoric acid
  • the zinc-coated steel sheet was immersed in an aqueous solution of 1 O gZ, or the steel sheet was used as a cathode or an anode and subjected to electrolytic treatment (5 to 10 A dm 2 , 1 to 1.5 seconds).
  • Mo oxide formation can be achieved by immersing the steel plate in a solution of ammonium molybdate: 50 g / and phosphoric acid: 10 _ (30 liters), or using the steel plate as the cathode and the Pt electrode as the anode. Then, after electrolysis with 7 AZdm 2 for 1.5 seconds, it was washed with water and dried. The concentration of ammonium molybdate and phosphoric acid, and in some cases sulfuric acid and zinc carbonate were added, and the solution temperature, immersion time, and the amount of electrolysis were adjusted.
  • Co oxides are produced by cobalt nitrate: 200 gZ ⁇ , zinc nitrate: 150 ⁇ ⁇ , concentrated nitric acid: 1 cc solution. After electrolysis with 7 AZ dm 2 for 1.5 seconds, the resultant was washed with water and dried. Regulate the concentration of cobalt nitrate, zinc nitrate, nitric acid and even
  • The-part was prepared by adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • Ni oxide is formed by a solution of nickel nitrate: 250 g, zinc nitrate: 150 gZ ⁇ , concentrated nitric acid: 1 ccZ ⁇ . After electrolysis with AZdm 2 for 1.5 seconds, it was washed with water and dried. It was prepared by adjusting the concentration of nitrate nitrate, zinc nitrate and nitric acid, and adding phosphoric acid, sulfuric acid and zinc carbonate to some parts, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • ⁇ Ca oxide formation is calcium nitrate: 250 gZ_g, concentrated nitrate Acid: 1 cc solution at 30 ° C.
  • the steel plate to be treated was used as the cathode, the Pt electrode was used as the anode, and electrolysis was performed with 7 AZdm 2 for 1.5 seconds, followed by washing with water and drying. It was prepared by adjusting the concentrations of calcium nitrate and nitric acid, and partially adding phosphoric acid, sulfuric acid, and zinc carbonate, and adjusting the temperature of the solution and the amount of electrolysis.
  • Boron oxide was produced in an aqueous solution of boric acid: 50 g / £ using a zinc-based plated steel plate as a cathode at 7 A / dm 2 and electrolysis conditions of 1.5 to 7 seconds.
  • M n and P are the elements by weight, Si0 2 Ti0 2 and 2 0 3 are by weight as an oxide.

Description

明 細 プレス成形性、 化成処理性等に優れた亜鉛系めつき鋼板 及び同鋼板の製造方法
<技術分野〉
本発明は、 溶接性、 プレス性、 化成処理性等に優れた 亜鉛系めつき鋼板及び同鋼板の製造方法に関するもので ある。
ぐ背景技術〉
亜鉛系めつき鋼板の溶接性を向上させる方法としては. 例えば特開昭 55- 1 1 0783 号公報に示される如く、 めっき 鋼板表面に A _£ 2 0 3 等の酸化物皮膜を生成せしめ、 該酸 化物の高融点、 高電気抵抗を利用し、 溶接性を向上させ るとともに電極チップとめっき金属との接触を妨げ、 チ ップの溶損を防止して寿命延長を図ることが提案されて いる。
また、 特開昭 59- 1 04463 号公報に示される如く、 めつ き鋼板の表面に加熱処理により、 Ζπ ΟΖ Ζη比を 0. 1 〜
0. 7 0にした酸化膜を生成させ、 同様に溶接性を向上さ せることが提案されている。
しかしながら、 このような方法においても、 未だ工業 的規模では満足すべき結果が得られ難く、 めっき鋼板に おける溶接性の向上が強く要望されている。
亜鉛系めつき鋼板のプレス成形性を向上させる方法と して、 例えば特開昭 62- 185883 号公報記載の如く、 めつ き鋼板表面に電解クロメー ト処理を施し、 Cr 203 の酸化 物皮膜を生成せしめる方法や、 特開昭 62- 1 92597 号公報 記載の如く、 鉄亜鉛合金めつきを施す方法等の亜鉛系め つき鋼板上に硬い皮膜を形成し、 プレス時のめっきとダ イスのかじりを防止してプレスの潤滑性の向上をはかる ことが開示されている。
また、 特開平 1 - 136952号公報記載の如く、 めっき鋼板 の表面に有機潤滑皮膜や潤滑油等の有機物を塗布または 被覆し、 プレス成形性を向上させることが開示されてい る
しかしながら、 このような製品は自動車ユーザーの使 用において、 以下のような不十分な点がある。 '
自動車ユーザーでの使用工程の概略は、 鋼板を油で洗 浄する工程、 プレス工程、 脱脂工程、 化成処理工程、 塗 装工程からなっているので、 電解クロメー ト処理鋼板の 場合は、 化成処理工程で化成処理皮膜が形成されず、 ま た潤滑油や潤滑皮膜などを塗布した鋼板の場合は、 洗浄 工程で油が落ちるので十分な潤滑性能を発揮しない。 さ らには、 化成処理前の脱脂工程に負荷がかかりコス トが 高くなる。 一方、 亜鉛系めつき鋼板に鉄一亜鉛合金フラ ッシュめつきを施したものは電解クロメ一ト処理に比較 して鋼板のコス トが高くなる等の問題点がある。
<発明の開示 >
本発明者らは、 めっき層の表面に特定量の無機化合物 の酸化物等よりなる無機系被覆層を形成させるこ とによ り、 プレス成形時にめっき層表面に上記被覆層が密着し、 めつき層の変形に応じて該被覆層も変形するという凝着 防止機能が生じること及び、 また所望により該被覆層中 に特定の酸素酸などから構成される皮膜を設けることに より金型とめっき層の間のコロガリ潤滑機能が付与され、 プレス成形性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板が 得られるこ と、
更に良好な溶接性が求められる場合には、 亜鉛系めつ き鋼板のめつき層表面に直接一定量の酸化亜鉛よりなる 被覆層を形成させ、 更に上記の無機化合物の酸化物等よ りなる無機系被覆層か、 又は主として Ζπ酸化物と Mn酸化 物とよりなる無機系被覆層のみを形成させることにより ブレス成形性、 化成処理性、 溶接性に優れた亜鉛系めつ き鋼板が得られることを見い出し本発明を完成させたも のである。
即ち本発明は、 低コス トで、 化成処理が可能で、 脱脂 等の工程に負荷をかけずに製造し得るプレス成形性、 化 成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板及び同鋼板の'製造方 法を提供することを目的とするものである。
本発明の第 1 の側面は、 めっき層表面に、 プレス成形 時にめっき層表面に密着し、 その変形に追随して被覆を 維持する凝着防止機能に加え、 所望により金型とめっき 層間のコロガリ潤滑機能とを併せもつ金属酸化物などの 酸化物を少なく とも 1 〜 5 0 0 mg/ m 2 (元素の重量とし て) を含有する無機系被覆層を形成させたプレス成形性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板に関し、 第 2の側 面は同鋼板の製造方法に関する。
本発明の第 3の側面は、 めっき層の表面に亜鉛及 Mnの 酸化物との混晶ょりなる無機系被覆層を形成させるか、 又はめつき層表面と、 上記無機系被覆層の間に、 3 0〜 3000mgZ m2の酸化亜鉛よりなる被覆層を形成せしめるこ とにより、 更に溶接性を兼ね備えたプレス性、 化成処理 性に優れた亜鉛系めつき鋼板に関し、 第 4の側面は同鋼 板の製造方法に関する。
く図面の簡単な説明 >
第 1 図は電気亜鉛めつき鋼板表面に形成した非晶質酸 化物系皮膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、 第 2図は 電気亜鉛めつき鋼板表面に非晶質酸化物系皮膜を形成し た表面の電子プローブマイ ク口アナライザ一線分析図、 第 3図は第 1 図の鋼板をドロービー ド摺動試験にかけた 後の表面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、 第 4図は第 3図に示す鋼板の表面の電子プローブマイ クロアナライ ザ一線分析図、 第 5図は電気亜鉛めつき鋼板表面に非晶 質酸化物系皮膜を傾斜機能型に形成した皮膜の厚さ方向 のグロ一放電分光分析説明図である。
ぐ発明を実施するための最良の形態 >
本発明が対象とする亜鉛系めつき鋼板とは、 例えば溶 融めっき法、 電気めつき法、 蒸着めつき法、 溶射法など の各種の製造方法によるものがあり、 めっき組成として は純 Znの他、 Znと Fe, Znと Ni, Znと 、 Znと Μη, Ζπと Cr, Znと Ti, Znと Mgなど Znを主成分として、 あるいは耐 食性など諸機能の向上のため Fe, Ni , Co, A i , Pb, Sn, Sb, Cu, Ti , Si , B , P , N , S , 〇等の 1 種ないし 2 種以上の合金元素および不純物元素を含み、 また Si 02,
A i 203 などのセラ ミ ッ クス微粒子、 Ti 02, BaCr04など の酸化物、 アク リル樹脂などの有機高分子をめつき層中 に分散させたものがあり、 めっき層の厚み方向で単一組 成のもの、 連続的あるいは層状に組成が変化する ものが あり、 さらに多層めつき鋼板では、 最上層に、 めっき組 成としては純 Znの他、 Znと Fe, Znと Ni , Znと , Znと Mn, Znと Cr, Znと Ti, Znと Mgなど Znを主成分として、 耐 食性などの諸機能の向上のため 1種ないし 2種以上の合 金元素および不純物元素を含み、 また Si 02, A i 203 な どのセラ ミ ッ クス微粒子、 Ti 02, BaCr04などの酸化物、 ァク リル樹脂などの有機高分子をめつき層中に分散させ たものがある。
例えば、 溶融亜鉛めつき鋼板、 蒸着亜鉛めつき鋼板、 鉄 -亜鉛合金化溶融亜鉛めつき鋼板、 亜鉛を主とするァ ルミ二ゥ厶、 鉄などの合金溶融亜鉛めつき鋼板、 めっき 層断面方向で下層が合金化されている合金化溶融亜鉛め つき鋼板 (一般にハーファロイと称する) 、 片面鉄一亜 鉛合金化溶融亜鉛めつき層、 他面溶融亜鉛めつき層から なるめっき鋼板、 これらのめっき層上に電気めつき、 蒸 着めつき等により亜鉛、 または亜鉛を主成分とし、 鉄、 ニッケルを含有する金属をめつきした鋼板、 あるいは電 気亜鉛めつき鋼板、 亜鉛、 ニッケル、 クロム等合金電気 めっき鋼板等、 さらに単一合金層または多層合金電気め つき鋼板、 亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めつき鋼板等 がある。 その他、 Si 02, k i 203 などのセラ ミ ッ クス微 粒子、 Ti 02酸化物微粒子および有機高分子などを亜鉛ま たは亜鉛合金めつき中に分散させた分散めつき鋼板があ ο
このような亜鉛系めつき鋼板表面に、 前記の如く、 め つき金属凝着防止剤と潤滑剤等を被覆することにより、 プレス成形性、 化成処理性を、 また所望により溶接性も 向上させよう とするものである。
亜鉛系めつき鋼板は一般にめつき層が軟質なため、 ブ レス成形時に容易に塑性変形して金型の表面粗さプロフ ィルに嵌合し、 金型との真実接触面積が増加し、 摩擦力 が増大する結果、 めっき層がひきちぎられ、 剝離しため つき片がバインダ一となつて次々にめつき層をひきちぎ り、 金型に蓄積し、 遂には材料破断を引き起こす傾向が 強い。 - 通常は亜鉛系めつき鋼板表面に防锖油が塗布されてお り、 場合によってはプレス油を塗布してプレス加工され る。 油膜の作用は金型とめっき表面の間に流動層を形成 して、 金属の直接接触を抑制することにあり、 上記現象 は軽減されるが、 金型との摺動面で油膜が切れやすく、 十分に解決されない。 高粘度潤滑油ゃホッ トメル ト型の固体潤滑油を適用し て油膜強度を高める試みも実施されており、 摩擦力低減 にはそれなりの効果はあるが、 成形後脱脂、 化成処理、 塗装の工程で、 脱脂不良を起こ したり、 脱脂液を汚染し て寿命を縮め、 化成皮膜がつかないか、 あるいはその耐 食性能を劣化させる不利益を伴う こ とが問題である。 亜鉛系めつき表面に硬い金属、 例えば Fe系合金をフラ ッ シュめつきする方法は軟質な亜鉛系めつきの上に被覆 することにより、 複合系としての硬度を高めて金型との 真実接触面積を低下させる作用であるから、 効果を発揮 するには 0. 5 z m 程度以上の厚い表層めつきをする必要 があり、 コス ト高となる。
本発明は上記の方法とは全く異なる作用機構で働く新 規な皮膜を亜鉛系めつき鋼板上に形成させるものである 即ち、 亜鉛系めつき表面に 1 〜 5 0 0 g/ m 2 (無機元素 として換算した重量) の無機酸化物およびノまたは同水 酸化物から主として構成される凝着防止機能を有する皮 膜と、 所望により設けてもよい 1 〜 5 0 0 mg/ m 2 (無機 元素として換算した重量) の酸素酸およびノまたは無機 酸化物コロイ ドから主として構成されるコロガリ潤滑機 能を有する皮膜を形成させるものである。 この皮膜は金 属ー酸素結合を主体として構成される非晶質構造であつ て、 凝着防止機能を有する皮膜構造とコロガリ潤滑機能 とをあわせ有する皮膜構造の場合には酸素結合を介して 互いに両者が混在しているものであって、 層構造として 分離できるものではなく、 プレス成形に際して機能とし て識別できるものである。
プレス加工時に非晶質金属酸素結合構造は変形する亜 鉛めつき層の新生表面に追随して酵素結合を介して亜鉛 と密着し、 金型への亜鉛凝着を防止する。 一方、 皮膜の 一部は破壊され、 粉状となって金型との摺動面でコロガ リ潤滑機能を果たすことが、 極めて薄い無機系皮膜であ りながら画期的潤滑性を示す理由であると考えられる。 一例として電気亜鉛めつき鋼板に Mn 8 mg/ m 2 , P 5 mg ノ m2からなる非晶質酸化物系皮膜を形成させた電子顕微 鏡写真を第 1図に示す。 亜鉛めつき結晶が見えるだけで、 薄い表面皮膜は全く見えない。 電子プローブマイクロア ナライザ一で線分析すると、 第 2図に示す如く Mn, Pの 存在が確認できる。 この鋼板を ドロービー ド摺動試験に かけた後の電子顕微鏡での表面状態を第 3図に示すが、 亜鉛めつき表面は金型ビー ド部で擦られて元の亜鉛結晶 は痕跡もとどめない。 処理をしない電気亜鉛めつき鋼板 では板破断を起こす条件であるが、 本発明の皮膜を形成 させると摩擦係数は 0. 1 7であり、 良好な潤滑状態を維 持している。 第 4図に ドロービー ド摺動試験後の電子プ ローブマイクロアナライザ一線分析チャー トを示 ½"。 皮 膜の Mn, Pともに存在量は摺動試験前に比べて減少して いるが、 皮膜に切れ目がなく、 ほぼ均一に残存している。 摺動により新しい亜鉛面が出現しても皮膜が再構成され ていると解せられる。 ここで、 MnZ P比に注目すると、 摺動前に比べて Pが相対的に減少しているこ とがわかる。 皮膜中の Pは選択的に破壊され、 粉状となってコロガリ 潤滑に寄与したと考えられる。
凝着防止機能を有する皮膜としては、 Mn, o, Co, N i , Ca, Cr, V , W , T i , k £, Zn等の金属酸化物およびノ または同水酸化物を主体とする非晶質構造が主として機 能し、 所望により形成してもよいコロガリ潤滑機能を有 する皮膜としては、 P , B等からなる酸素酸および ま たは S i, k £ , T i等の酸化物よりなるコロイ ドが上記非 晶質構造に酸素結合を媒介して結合している構造が主と して機能すると考えられる。 しかしながら、 皮膜の形成 反応は水溶液中から界面の pH上昇を利用して渾然一体と して析出させるので、 厳密に作用機能を選別で るもの ではなく、 皮膜の一部が凝着防止機能を担い、 他の一部 がコロガリ潤滑機能を担う と解するほうが妥当である。 上記皮膜構成成分は全て無機物であり、 プレス後の脱 脂液には負荷をかけず、 化成処理に際しては pHの低下に よって溶解するので、 化成皮膜は正常に形成できる。
皮膜生成方法は凝着防止機能を有する皮膜成分と必要 に応じて設けてもよいコロガリ潤滑機能を有する皮膜成 分を含有する酸性水溶液に亜鉛系めつき鋼板を浸漬する 力、、 あるいは陰極電解処理するこ とにより、 確実に皮膜 形成できる。 浸漬処理においては、 Znが溶解する際に界 面の pHが上昇し、 その結果皮膜成分が水酸化物あるいは 酸化物となって析出する。 溶解した Ζπその他のめっき層 成分も皮膜中に混入する。 酸化還元反応を利用すること もできる。 Znの溶解は酸化反応であり、 それに対応して 酸化型の金属ィオンは不溶解性の還元型酸化物となつて 析出する。 リ ン酸等の酸素酸ァニオンも酸化物コロイ ド も界面の pH上昇によって析出できる。 陰極電解処理は界 面の pH上昇を促進する効果がある。 スプレー処理、 コー ティ ング処理等の水膜の厚さ調整で界面反応を制御する 試みも本発明に適用できる。
先ず最初に、 本発明の第一の側面について説明する。 第一の側面の ^の態様としては、 亜鉛系めつき鋼板 表面に、 Mn, Mo, Co, N i , Ca及び Pよりなる群より選ば れた少くなく とも ^の無機元素の酸化物を、 無機元素 に換算した重量で 1〜 5 0 0 mgZm 2被覆させて無機被覆 層を形成させたものが挙げられる。
以下、 Mnを例に挙げて説明する。
即ち、 プレスの潤滑性をめつき鋼板に付与するには、 めつき鋼板表面に硬質の皮膜を形成することが有効であ る。 この点で電解クロメー ト処理、 鉄亜鉛合金めつきは 有効であるが、 前者は化成処理皮膜が形成できない、 後 者は処理量が多く コス ト高になる。
これらの解決には、 硬質皮膜つまり、 酸化物皮膜であ り、 かつ化成処理液中で溶解し、 化成皮膜を形成できる とともに、 皮膜成分が化成処理液に溶け出しても化成処 理に悪影響を与えないことが必要である。
我々は、 このような観点から、 亜鉛系めつき鋼板表面 に Mn酸化物皮膜を形成すれば良いことを見いだした。 Mn 酸化物皮膜はクロメー ト皮膜と同様ガラス状の皮膜とな り、 プレス時にめっきのダイスへのかじりを抑制し、 摺 動性を良好とする。 さ らに、 化成処理液には溶解するた めクロメー ト皮膜と異なり、 化成処理皮膜を形成するこ とができ、 また、 化成処理皮膜の成分でもあるため、 化 成処理液に溶出しても悪影響はない。
Mn酸化物皮膜の構造は明確ではないが、 Μπ-O結合から なるネッ トワークが主体で、 部分的に一 OH, C03 , Pt 基 等が、 さらにはめつきから供給される金属が置換したァ モルファス状の巨大分子構造であろう と推定している。
また、 本皮膜は酸化物皮膜のため、 油による洗浄工程 や、 油脱工程でも溶解しないため、 潤滑性能の低下や、 他の工程に負荷をおよぼさない。
本皮膜の密着性や成膜性を良好にするために、 リ ン酸、 ほう酸、 硫酸、 硝酸、 塩酸などの無機酸や、 それからな る塩を添加することは効果的で.ある。
さらに、 この皮膜中には、 処理浴中やめつきに含まれ る物質を不純物として含んでいてもよい。 これら不純物 としては Zn, A i , Cr, Co, Ni , Pb, Sn, Cu, Ti , Si ,
B, N, S , P , C , K, Na, Mg, Ca, Ba, I n, C , Fe, V, W, Mo, などがある。
次に、 本発明の皮膜の皮膜量範囲について述べる。
この皮膜の皮膜量はプレス性を良好とするには、 Mnと して 5 mgZm2以上が必要であれ、 これ以上あればよいが、 皮膜量が 5 0 0 mgZm2を越えると化成処理皮膜の形成が 不十分となる。
ゆえに、 適正な皮膜量は、 Mnとして 5 mgZ m2以上 500 mgZm2以下である。
Mo, Co, Ni, Caの場合も Mnの場合と全く 同様である。
P酸化物を用いて被膜を形成させるときは、 その被膜量 は、 P酸化物 (Pとして) 1 mgZm2以上含有すればよい 、 皮膜量が 5 0 0 mgZ m2を超えると皮膜が結晶皮膜と なり、 かえって潤滑性を悪化し、 プレス成形性が低下す る。 また化成処理皮膜の形成が不十分となる。 ゆえに、 適正な P酸化物皮膜量は、 Pとして 1 mgZm2以上 5 0 0 mgZ m2以下である。 好ましく は 2 0 0 mgZ m2以下である c かくすることにより、 潤滑性を向上し、 プレス成形性 が向上するものと認められる。
かく して、 P酸化物皮膜を亜鉛系めつき鋼板上に同時 に形成させることにより、 プレス成形性と化成処理性を 向上するものである。
このような酸化物皮膜の生成方法としては、 例えば、 りん酸ナ ト リ ウム 5〜 6 0 g Z ^からなる pH 2〜 6の水 溶液中にめっき鋼板を浸漬するか、 この水溶液中でめつ き鋼板を陰極または陽極として電解処理するか、 または 該水溶液をめつき鋼板に散布する方法が採用される。
また、 このような水溶液中へエッチング剤として、 例 えば硫酸、 硝酸、 過塩素酸、 りん酸等の 1種または 2種 以上を 1 〜 1 0 gノ ^添加すれば、 酸化物皮膜の密着性 等が向上し好ま しい。
このようにしてめつき鋼板表面に酸化物皮膜が生成す ると、 めっき層およびめつき層中の合金金属の一部が酸 化物皮膜中へ、 その他酸化物として混入する。
また、 この場合、 ホウ酸を共存させてもよい。 この場 合の皮膜量範囲について述べる。
酸化物の皮膜量はプレス成形性を良好とするには、 P として 1 mgZm2以上あればよいが、 皮膜量が 5 0 0 mg/ m2を越えると化成処理皮膜の形成が不十分となる。 ゆえ に、 P酸化物の適正な皮膜量は、 Pとして 1 mgZm2以上
5 0 0 mgZm2以下、 好ま しく 1 〜 2 0 0 mgZm2である。 ホウ素酸化物の皮膜量は、 lOOOmgZm2以下 (ホウ素と して) 、 好ま しく は 2 0 0 mgZm2以下がよく、 lOOOmg/ m2超になると、 化成処理性が劣化することがあり好ま し く なく、 下限は存在していればよい。
上記酸化物皮膜中にホウ酸を混入させる場合には、 ホ ゥ酸とリ ン酸の合計量 (P、 ホウ素として) として 1000 mgZm2以下になる如く生成せしめる必要があり、 lOOOmg Zm2超になると、 化成処理性に劣るこ とがあり好ま しく ない。 下限 1 mgZm2で十分である。 好ま しく は合計量と して 2 0 0 mgZm2以下がよい。
次に上記の如き酸化物皮膜の生成方法としては、 例え ばリ ン酸ナ ト リ ウム l〜 6 0 gZ ^、 ホウ酸ナ ト リ ウム 1 〜 6 0 gZ £、 エッチング補助剤 (硫酸等) からなる pH2〜 6の水溶液に前記亜鉛系めつき鋼板を浸瀵する力、、 水溶液を散布するか、 または水溶液中で鋼板を陰極また は陽極として電解処理するこ とにより確実に所望の皮膜 を生成することができる。
なお、 このようにして酸化物を生成させると、 めっき 層およびめつき層中の合金金属の一部が酸化膜中へその 他酸化物として混入してく る。
この P酸化物又は P酸化物とホウ酸による皮膜の構造 は明確ではないが、 P- 0 結合や B-0 結合からなるネッ ト ワークが主体で、 部分的に一 OH, C03 基等が、 さらには めつきから供給される金属が置換したァモルファス状の 巨大分子構造であろう と推定される。
更、 Mn酸化物を用いる場合には、 所望により、 Mn酸化 物に加えて、 リ ン酸、 及び Z又はホウ酸、 場合によって は更に Mo酸化物、 W酸化物、 V酸化物よりなる群より選 ばれた少く とも 1種の酸化物を総計で lOOOmg以下 (いず れの場合もそれぞれ元素重量として) からなる皮膜を形 成させてもよい。
リ ン酸のみの場合の混入量としては、 1000mg/ m2以下 ( 0は含まない) で、 この場合には Mn酸化物の皮膜性を 向上させるが、 l OOOmgZm2を超えると、 化成処理性が劣 化することがあるので好ましく ない。 下限はリ ン酸が入 つていればよい。 好ましく は 2 0 0 mgZm2以下である。 ホウ酸の場合も、 l OOOmgZ m2以下 (ホウ素として) で、 好ましく は 2 0 0 mg/m2以下がよく、 l OOOmgZ m2超にな ると、 化成処理性が劣化することがあり好ましくなく、 下限は存在していればよい。
またホウ酸と リ ン酸を混入する場合は、 ホウ酸と リ ン 酸の合計量 ( P、 ホウ素として) として lOOOmgZm2以下 になるごとく生成せしめる ものであり、 lOOOmg/m2超に なると、 化成処理性に劣ることがあり好ま しく ない。 下 限は存在していればよ く、 好ま しく は合計量として 200 mgZm2以下がよい。
また、 リ ン酸と Mo酸化物、 W酸化物、 V酸化物の 1 種 又は 2種以上を用いる場合の量は lOOOmgZm2以下 ( P, Mo, W, 又は Vとして ; 2種以上のときはその合計量 ; 以下同じ) 、 好ま しく は 2 0 0 mg/m2以下がよく、 1000 mgZm2超になると、 化成処理性が劣化することがあり、 好ま しく ない。 下限は存在していればよい。
次に上記のごとき酸化物皮膜の生成方法としては、 例 えば、 過マンガン酸力 リ ウム 1 gZ_gないしその溶解限 度まで、 リ ン酸 l 〜 6 0 g 、 モリ ブデン酸、 タング ステン酸、 バナジウム酸及びそれらの塩類から適宜選択 して用いるが、 1 〜 6 0 gZ^で十分である。 この他ェ ッチング補助剤として、 例えば硫酸等を添加してもよい。 このような水溶液に前記亜鉛系めつき鋼板を浸漬する 力、、 水溶液を散布するか、 又は水溶液中で鋼板を陰極と して電解処理することにより確実に所望の酸化皮膜を生 成することができる。
次に酸素酸などを前述の無機系被覆層中に共存させ、 凝着防止とコ口ガリ潤滑機能を併せもつ無機系被覆層を 設ける場合について説明する。
凝着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ無機系被 覆層の皮膜量は金属を含む前述の無機化合物を無機元素 量として換算して 2〜 1000mg/ m2とするが適当である。
2 mgノ m2未満では明確な潤滑効果が認知できず、 l OOOmg
Z m2を越えると、 皮膜が塊状で剥離する危険があり、 ま た化成処理皮膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ま しくない。 凝着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ 被覆を形成する態様として、 金属酸化物および Zまたは 水酸化物を主体とする非晶質構造皮膜と酸素酸および Z または金属酸化物コロイ ド皮膜を形成させる場合には、 皮膜量は両者ともに元素として換算してそれぞれ 1 〜 5 0 0 mgZ m2が適当である。 両者ともそれぞれ 1 mgZ m2 未満では明確な潤滑効果が認知できずまた、 両者ともそ れぞれ 5 0 0 mgZm 2を越えると、 皮膜が塊状で剝離する 危険があり、 また化成処理皮膜形成に悪影響がでる場合 もあるので好ましくない。
金属酸化物および または水酸化物を主体とする非晶 質構造皮膜と酸素酸および Zまたは金属酸化物コ,ロイ ド 皮膜は上記浸漬法ゃ陰極電解処理法の如く界面の化学反 応で析出させる場合には、 一般には混合皮膜として皮膜 生成される。 しかるに、 凝着防止機能を亜鉛めつきとの 界面により強く、 コロガリ潤滑機能を皮膜の表面により 強く、 傾斜機能的に皮膜形成させることも可能である。 かくすることにより、 摩擦係数で表示される潤滑性能に は顕著な効果は見られないが、 難成形部品をプレス加工 する場合のように、 亜鉛めつき鋼板の局部に高面圧がか かるとき、 カジリが発生する限界面圧が向上する効果が ある。 所謂プレス成形荷重範囲が広く採れるので、 実用 上は金型設計が容易になり、 プレス作業も安定するので 大きな利益を享受できる。
傾斜機能型皮膜の生成方法は金属酸化物等の溶解度積 の相違を利用して、 各成分のイオン濃度、 流速、 溶液温 度、 電解処理の場合には電流密度等を調整することによ り、 界面のイオン濃度を制御することからなる。 例とし て Mn, P系皮膜の場合には、 処理溶液に過マンガン酸力 リ ウム、 リ ン酸、 硫酸を配合し、 亜鉛めつき鋼板と反応 を起こさせると、 先ず Ζπの溶解に伴い溶解度積の最も小 さい Μη酸化物が析出する。 このときの界面 ρΗは硫酸の存 在のため急上昇せず、 次いでリ ン酸 Μπないしは Ζηが遅れ て析出してく る。 かく して形成された皮膜の厚さ方向の グロ一放電分光分析を第 5図に示すが、 Ρが表層に富み、 Μπが下層に富んだ傾斜機能型皮膜になっていることがわ かる。 この図は電気亜鉛めつき鋼板上に総計 Μπ 8 mgZ m2 P 5 mgZ m2の非晶質酸化物系皮膜を傾斜機能型に形成さ せた皮膜の厚さ方向の分光分析図で、 皮膜厚 7 nm、 スパ ッタ リ ング時間約 0. 4秒以上は亜鉛めつき層を示す。
次に上記の如き酸化物系皮膜の生成方法としては、 例 えば、 硝酸カルシウム、 硝酸ニッケル、 硝酸コバル ト、 モリ ブデン酸アンモニゥムそれぞれ 5 0〜 8 0 0 gゾ^ にリ ン酸 : 5〜 6 0 g ^を加え、 エツチング補助剤 (硫酸等) からなる水溶液に前記亜鉛系めつき鋼板を浸 漬するか、 水溶液を散布するか、 または水溶液中で鋼板 を陰極として電解処理することにより所望の酸化物系皮 膜を生成することができる。
また、 前記酸性水溶液中に更に N03— イオン、 N02— ィ オン、 C _£ 03一 イオン、 H202 , F - イオンの 1種または 2種以上の亜鉛溶解促進剤を含有せしめてもよい。
該層の形成には亜鉛系めつき鋼板を Mn, o, Co, Ni , Ca, Cr, V , W, Ti, A , Zn の 1種または 2種以上の 金属イオンを含有し、 かつ Si, A , Tiの 1種または 2 種以上の酸化物コロイ ドを含有する pH 5以下の酸性水溶 液に接触させるか、 あるいは該溶液中で陰極電解すれば よい。
本発明の方法は従来の方法とは全く異なる作用機構で 働く新規な皮膜を亜鉛系めつき鋼板上に形成させるもの である。 即ち、 亜鉛系めつき表面に 1〜 5 0 0 mgXra2 (金属などの無機元素として) の無機酸化物あるいは及 び同水酸化物から主として構成される凝着防止機能を有 する皮膜を形成させ所望により 1〜 5 0 0 rag/m2 (金属 等の無機元素として) の酸素酸あるいは及び金属酸化物 コロイ ドカヽら主として構成されるコロガリ潤滑機能を有 する皮膜を形成させるものである。 上記の両機能が付与 された皮膜は金属一酸素結合を主体として構成される非 晶質構造であって、 凝着防止機能を有する皮膜構造とコ 口ガリ潤滑機能を有する皮膜構造は酸素結合を介して互 いに混在している ものであって、 層構造と して分離でき るものではなく、 プレス成形に際して機能として識別で きるものである。
第二の側面としてのプレス成形性、 化成処理性に優れ ためつき鋼板の製造方法について説明する。
即ち、 亜鉛系めつき鋼板を Mn, Mo, Co, N i, Ca, Cr, V , W, Ti , A i , Zn のより選ばれた少なく とも 1 種の 金属イオン又はリ ン酸ィォンを含有し、 所望により P , Bの 1 種または 2種の酸素酸を含有する pH 5以下の酸性 水溶液に接触させるか、 あるいは該酸性水溶液中で陰極 電解することによりめっき層表面に、 プレス成形時にめ つき層表面に密着し、 その変形に追随して被覆を維持す る凝着防止機能と、 金型とめっき層間のコロガリ潤滑機 能とを併せもつ無機系被覆層 2〜1000mgZm2 (無機元素 に換算した量として) を形成せしめることよりなるプレ ス成形性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板の製造 方法に関する。
上記方法の実施にあたっては、 前記酸素酸の総モル濃 度を金属イオンの総モル濃度以上とし、 凝着防止機能を めっき層との界面に強く、 コロガリ潤滑機能を被覆層表 面に強く傾斜被覆せしめるこ とによりより好ま しい結果 が得られる。
プレス加工時に非晶質金属酸素結合構造は変形する亜 鉛めつき層の新生表面に追随して酸素結合を介して亜鉛 と密着し、 金型への亜鉛凝着を防止する。 一方、 皮膜の 一部は破壊され、 粉状となって金型との摺動面でコロガ リ潤滑機能を果たすことが、 極めて薄い無機系皮膜であ りながら画期的潤滑性を示す理由であると考えられる。 前述の如く電気亜鉛めつき鋼板に Mn 8 mgZm2, P 5 mg
Z m2からなる非晶質酸化物系皮膜の場合、 第 1 図から明 らかな如く、 亜鉛めつき結晶が見えるだけで、 薄い表面 皮膜は全く見えない。 電子プローブマイ クロアナライザ 一で線分析すると、 第 2図に示す如く Mn, Pの存在が確 認できる。 ドロービー ド摺動試験にかけた後の電子顕微 鏡での表面状態を示す第 3図からは、 亜鉛めつき表面は 金型ビー ド部で擦られて元の亜鉛結晶は痕跡もとどめな いことが明らかであろう。 処理をしない電気亜 めっき 鋼板では板破断を起こす条件であるが、 本発明の皮膜を 形成させると摩擦係数は 0. 1 7であり、 良好な潤滑状態 を維持している。 第 4図に示した ドロービー ド摺動試験 後の電子プロ一ブマイク口アナライザ一線分析チヤ一ト からは、 皮膜の Μπ, Ρともに存在量は摺動試験前に比べ て減少しているが、 皮膜に切れ目がなく、 ほぼ均'一に残 存していることが明らかとされよう。 摺動により新しい 亜鉛面が出現しても皮膜が際構成されていると解せられ る。 ここで、 ΜηΖ Ρ比に注目すると、 摺動前に比べて Ρ が相対的に減少していることがわかる。 皮膜中の Ρは選 択的に破壊され、 粉状となってコ口ガリ潤滑に寄与した と考えられる。 凝着防止機能を有する皮膜としては、 Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W, Ti, hi , Zn 等の金属酸化物あるいは 及び同水酸化物を主体とする非晶質構造が主として機能 し、 コロガリ潤滑機能を有する皮膜としては、 P, Bか らなる酸素酸および/または Si, k£ , Ti等からなる酸 化物コロイ ドが上記非晶質構造に酸素結合を媒介して結 合している構造が主として機能すると考えられる。 しか しながら、 皮膜の形成反応は水溶液中から界面の pH上昇 を利用して渾然一体として析出させるので、 厳密に作用 機能を選別できるものではなく、 皮膜の一部が凝着防止 機能を担い、 他の一部がコロガリ潤滑機能を担う と解す るほうが妥当である。
上記皮膜構成成分は全て無機物であり、 プレス後の脱 脂液には負荷をかけず、 化成処理に際しては pHの低下に よって溶解するので、 化成皮膜は正常に形成できる。
皮膜生成方法は凝着防止機能を有する皮膜成分となる Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V, W( Ti, k£ , Zn の 1種 または 2種以上の金属イオンを含有し、 コロガリ潤滑機 能を有する皮膜成分となる Pあるいは及び Bの酸素酸を 含有する pH 5以下の酸性水溶液に亜鉛系めつき鋼板を浸 漬するか、 あるいは陰極電解処理することにより、 確実 に皮膜形成できる。 金属イオンとしては、 Mnは過マンガ ン酸塩 (MnO )の形態で建浴することが工業的に有利で あり、 ΜπΟ イオンの酸化力を利用して亜鉛の溶解を促 進できる利点もある。 Mo, W, Vはそれぞれモリ ブデン 酸塩 (Mo( - 2 ) 、 タングステン酸塩 (W( 2 )、 バナジン 酸塩 (V04 _ 3 )あるいはそのポリ塩の形態で安定に建浴で きる。 Crは Cr3 +イオンで適用することが好ましい。 Cr, Ti, k £ は pH 2以下の酸性中で溶解できる。 これら金属 イオンの濃度は 1 g Z 以上溶解限まで適用できる。 P ,
Bの酸素酸はそれぞれリ ン酸、 ホウ酸および Zまたはそ の塩として適用する。 溶液の pHは 5以下が好ま しく、 5 を越えると事実上反応は進行しない。 溶液の pHはリ ン酸、 ホウ酸で調整してもよいが、 皮膜形成に与からない酸、 例えば硫酸、 塩酸、 硝酸、 酢酸、 過塩素酸等を加えて調 整することは皮膜量と皮膜成分比を独立に制御する手段 として有利である。
皮膜生成方法の他の態様としては凝着防止機能を有す る皮膜成分となる Mn, Mo, Co, Ni, Ca, Cr, V , W, Ti, A i , Zn の 1種または 2種以上の金属イオンと、 所望に よりコロガリ潤滑機能を有する皮膜成分となる Si, A i , Tiの 1 種または 2種以上の酸化物コロイ ドを含有させた pH 5以下の酸性水溶液に亜鉛系めつき鋼板を浸漬するか、 あるいは陰極電解処理することも可能である。 酸化物コ ロイ ドは粒子径 0. 1 以下の Si 02, k i 203 , Ti02 コ ロイ ドを酸性水溶液に添加すると表面の OH— 基の静電力 により安定に分散する。 酸化物コロイ ドの総濃度は 6 0
£以下が好ましい。 溶液の pHはリ ン酸、 ホウ酸の他. 硫酸、 塩酸、 硝酸、 酢酸、 過塩素酸等でも調整できる。
浸漬処理においては、 Znが溶解する際に界面の pHが上 昇し、 その結果金属イオンは水酸化物あるいは酸化物と なって析出する。 P , Bの酸素酸が存在する場合には金 属-酸素結合の非晶質ネッ トワークの中に酸素結合を介 して取り込まれる。 酸化物コロイ ドも pH上昇に伴って析 出し、 酸素結合のネッ トワークの中に入る。 酸化物コロ ィ ドはコ口ガリ潤滑機能型に働く力 皮膜中にクラスタ —状に分布することがその一因ではなかろうかと推測さ れる。 溶解した Ζπその他のめっき層成分も皮膜中に混入 する。 酸化還元反応を利用することもできる。 Ζπの溶解 は酸化反応であり、 それに対応して酸化型の金属イオン は不溶解性の還元型酸化物となって析出する。 前述した 過マンガン酸塩はその例である。
皮膜形成反応は自己不働態型、 即ち亜鉛系めつきの全 ての表面が被覆されれば自動的に反応は完結する。 処理 時間は反応が速いものでは 0. 1 秒で被覆が終了し、 一般 的には 1 分以内で十分である。 処理液の温度は常温から 8 0てまでで容易に処理できる。 皮膜量は素地亜鉛の溶 解量で制御できる。 亜鉛の溶解が力ツー ド反応とすれば、 皮膜析出は力ソー ド反応であるからである。 従って、 フ リー酸濃度の増加、 即ち PHの低下は皮膜量を増大させる。 またスプレー処理、 コーティ ング処理等によって亜鉛系 めっき鋼板表面に供給する水膜の厚さを調整し、 pH上昇 を早める方法も皮膜量制御に有効である。
陰極電解処理は界面の pH上昇を促進し、 また皮膜量を 増大させる効果がある。 印加電流密度は 1 O A Z dm 2 以 下で十分である。 1 O A / dm2 を越えると、 金属が析出 しゃすくなり、 潤滑性能が劣化するか、 あるいは皮膜量 が短時間処理でも l OOOmgノ m2を越えるので好ましく ない。
上記処理液中に亜鉛系めつき素地の溶解促進剤を添加 する方法も皮膜量制御に有効である。 溶解促進剤として は、 N03— イオン、 N02— イオン、 C ^ 03 _ イオン、 H202、 F一 イオンの 1種または 2種以上が適用できる。 これら 溶解促進剤の添加量は 1 0 g Z 以下で十分である。
亜鉛系めつき鋼板を浸漬、 スプレー、 コーティ ング等 の処理液との接触処理あるいは陰極電解処理をした後、 水洗し、 乾燥する。 必要な場合は防請油を塗布して製品 加工工程に備える。
凝着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ皮膜量は 金属として 2 l OOOmgZ m2が適当である。 2 mgZ m2未満 では明確な潤滑効果が認知できず、 l OOOmgZm2を越える と、 皮膜が塊状で剝離する危険があり、 また化成処理皮 膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましくない。 凝 着防止機能とコ口ガリ潤滑機能を併せ持つ被覆を形成す る態様として、 金属酸化物あるいは及び水酸化物を主体 とする非晶質構造皮膜と酸素酸あるいは及び金属酸化物 コロイ ド皮膜を形成させる場合には、 皮膜量は両者とも に金属として 1〜 5 0 0 mgZm2が適当である。 1 mgZm2 未満では明確な潤滑効果が認知できない。 5 0 0 mgZm2 を越えると、 皮膜が塊状で剝離する危険があり、 また化 成処理皮膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましく ない。
金属酸化物あるいは及び水酸化物を主体とする非晶質 構造皮膜と酸素酸あるいは及び金属酸化物コロイ ド皮膜 は上記浸漬法ゃ陰極電解処理法の如く界面の化学反応で 析出させる場合には、 一般には混合皮膜として皮膜生成 される。 しかるに、 凝着防止機能を亜鉛めつきとの界面 により強く、 コロガリ潤滑機能を皮膜の表面により強く, 傾斜機能的に皮膜形成させることも可能である。 かくす ることにより、 摩擦係数で表示される潤滑性能には顕著 な効果は見られないが、 難成形部品をプレス加工する場 合のように、 亜鉛めつき鋼板の局部に高面圧がかかると き、 カジリが発生する限界面圧が向'上する効果がある。 所謂プレス成形荷重範囲が広く採れるので、 実用上は金 型設計が容易になり、 プレス作業も安定するので大きな 利益を享受できる。
傾斜機能型皮膜の生成方法は金属酸化物等の溶解度積 の相違を利用して、 各成分のイオン濃度、 流速、 溶液温 度、 電解処理の場合には電流密度等を調整することによ り、 界面のイオン濃度を制御することからなる。 特に効 果的な方法は、 酸素酸の総モル濃度を金属イオンの総モ ル濃度以上に配合することである。 つま り、 皮膜析出反 応は界面での pH上昇に伴って溶解度積の最も小さい析出 物から優先して析出するが、 一般に反応が速いので混合 皮膜になりやすい。 しかるに、 皮膜形成後、 酸による再 溶解反応と付随して起こる置換析出反応を利用するので ある。 皮膜形成後の界面の金属イオン濃度より酸素酸の 総モル濃度が高ければ、 金属酸化物ないし水酸化物が溶 解し、 P , B等酸素酸と置換される。
本発明の第 3の側面及び第 4の側面としての溶接性、 プレス性、 化成処理性に優れた亜鉛系メ ツキ鋼板及び同 鋼板の製造方法について説明する。
本発明に係る溶接性、 プレス性、 化成処理性に優れた 亜鉛系メ ツキ鋼板とは、 亜鉛系メ ツキ鋼板のめっき層の 表面に、 Zn酸化物 3 0〜3000rag/m2よりなる皮膜を形成 し、 次いでその上層に金属酸化物などの無機酸化物を少 く とも 1〜 5 0 0 mgXm2 (元素の重量として) を含有す る無機系被覆層を形成させたもの又は Zn酸化物 3〜500 mgZm2と Mn酸化物 5〜 5 0 0 ragXm2 (いずれも元素重量 として) 併用し、 更に必要により リ ン又はホウ素などの 酸化物を l OOOmgZ m2 (元素重量として) 以下含有する無 機系被覆層を形成させたものをいう。
また、 同鋼板の製造方法は、 亜鉛系めつき鋼板の表面 に亜鉛酸化物を生成させ、 次いでその上層に、 Mn, Mo, Co, Ni , Ca, V , W, Ti, k & を含む金属イオン、 P, Bを含む酸素酸のうち 1種または 2種以上を含有する pH
5以下の酸性水溶液に接触させるか、 あるいは該溶液中 で陰極電解することにより、 該成分を含む皮膜を生成さ せることよりなる。
以下、 第 3及び第 4の側面の態様をまとめて詳述する < まず、 第一に Zn酸化物と Mn酸化物を併用する場合につ いて述べる。
本発明者らは、 前述の如く亜鉛系めつき鋼板表面に Μπ 酸化物皮膜を形成すれば良いことを見出した。 Μπ酸化物 皮膜はクロメー ト皮膜と同様ガラス状の皮膜となり、 プ レス時にめっきのダイスへのかじりを抑制し、 摺動性を 良好とする。 さ らに、 化成処理液には溶解するためクロ メー ト皮膜と異なり、 化成処理皮膜を形成するこ とがで き、 また、 化成処理液に溶出しても悪影響はない。
ところで Ζη酸化物は、 単独では湿式法でブレス摺動性 改善皮膜を形成し難いが、 Μη酸化物との混晶状態ではプ レス摺動性を著しく 向上できると共に溶接性も向上でき るこ とを見い出した。 勿論、 Ζη酸化物も化成処理皮膜を 形成することができ、 化成処理液に溶出しても悪影響は ない。
Μη, Ζηやその他の酸化物皮膜の構造は明確ではないが、
Μη -Ο, Ζη -0場合によっては Ρ-0, Β-0結合からなるネッ ト ワークが主体で、 部分的に一 0H, C 0 3 ,基等が結合し、 さ らにはめつきから供給される金属が置換したァモル.ファ ス状の巨大分子構造であろう と推定している。
また、 この皮膜は酸化物皮膜のため、 油による洗浄ェ 程や、 脱脂工程でも溶解しないので、 潤滑性能の低下や、 他の工程に負荷をおよぼさない。
この皮膜の密着性や成膜性を良好にするためにりん酸、 ほう酸、 硫酸、 硝酸、 塩酸などの無機酸や、 それらから なる塩を添加することは効果的である。 さらに、 この皮膜中には、 処理浴中やめつきに含まれ る物質を不純物として含んでいてもよい。 これら不純物 としては Zn, £ , Cr, Co, Mn, Pb, Sn, Cu, Ti, Si, B, N, S, P, Cf , K, Na, Mg, Ca, Ba, In, C, Fe, V, W, Niなどがある。
次に、 本発明の皮膜の皮膜量範囲について述べる。 この皮膜の皮膜量はプレス成形性を良好とするには、 Mn酸化物 (Mnとして) 5 mgZm2以上有すればよいが、 皮 膜量が 5 0 0 mgZm2を越えると化成処理皮膜の形成が不 十分となることがある。
ゆえに、 適正な Mn酸化物皮膜量は、 Mnとして 5 mgZm2 以上 5 0 0 mgZm2以下である。
このような皮膜の密着性、 成膜性等を向上させるため にりん酸及び又はホウ酸を混入してもよい。 かくするこ とにより上記の如き Mn系酸化物皮膜構造が均一化し、 成 膜性が向上し、 潤滑性を向上してプレス成形性が一層良 好となり、 又化成処理性も同時に向上するものと認めら れる。 . このような酸化物皮膜は、 亜鉛系めつき鋼板を、 例え ば過マンガン酸カ リ ウム 1〜 7 0 g ^、 及りん酸又は ホウ酸 5〜6 0 i (併用のときは各 5〜 6 0 £ ) 、 硝酸 亜鉛 1 0 0〜 8 0 0 からなる水溶液中にめつき鋼 板を浸漬するか、 又は該水溶液中でめっき鋼板を陰極電 解処理するか、 あるいは該水溶液をめつき鋼板に散布す る等により、 Mn酸化物、 りん酸、 Zn酸化物を同時に生成 させることができる。
このようにして酸化物皮膜をめつき鋼板表面に生成す ると、 めっき層、 めっき層中の合金金属等が酸化物皮膜 中にその他酸化物として混入する。 しかして酸化物皮膜 中のりん酸及び又はホウ酸としては、 l OOOmgZ m2 ( B及 び Z又は Pとして) 以下が好ま しく、 l OOOmgZ m 2超にな ると、 化成処理性が劣化することがあり好ま しく ない。 下限はりん酸が入っていればよい。
このような水溶液中にェッチング剤として、 例えば、 硫酸、 硝酸、 過塩素酸等の 1 種又は 2種以上を 1 〜 1 0 gノ 添加することにより、 皮膜の密着性等が向上し好 ましい。
次に前記の如く、 Zn酸化物を混在させることにより、 溶接性を向上させるものであるが、 このような酸化物皮 膜の生成量としては、 酸化物皮膜中の Zn量 (片面当たり) として 3〜 5 0 0 mgZm2とするものである。 3 mgZm2未 満では効果がなく、 又 5 0 0 mg/ m2超になると、 電気抵 抗が大となってチップが軟化変形し易く なり、 チッ.プ寿 命 w :が短命になるので好ま しくない。 即ち溶接等において は、 その加熱により、 めっき金属が溶融状態となり、 次 いで鋼板との合金化へと進行するが、 先のめっき金属が 溶融状態のとき電極チップと直接接触すると、 チップ成 分の銅とめつき成分の亜鉛が選択的に反応し、 硬ぐ脆い 銅 -亜鉛合金層を形成して、 チップが損耗し、 電極チッ プ寿命を短命にするこ とになる。 この溶融状態のめっき金属は、 前記めつき鋼板表面に 生成せしめた酸化物皮膜により、 チップとの接触を断た れ、 めっき金属のチップとの直接接触による溶損等を防 止するとともに、 さらに、 溶融状態のめっき金属が鋼板 の鉄と合金化され、 主として鉄—亜鉛合金となり、 これ が酸化物皮膜の亀裂部等を通して、 あるいは酸化物皮膜 と一緒に電極チップ先端部へ付着し、 堆積してチップの 保護金属膜となり、 理由は明確ではないが、 溶接を継続 しても保護膜の厚み、 形状等には変化がなく、 常時良好 な溶接ができ、 かつ、 チップの損傷も防止できる。 ここ で、 電極保護金属とは、 めっき金属と地鉄との合金を主 体とするもので、 平均濃度として、 Fe: 2 0〜 6 0 .%、 Zn: 4 0〜 8 0 %程度の場合が多いが、 一般に Fe濃度の 高い方が好ま しく、 特に、 高濃度 Zn部分が局部的に存在 するような場合は好ま しく ない。 また、 電極保護金属は めっき金属の成分、 Mn, Sなどの鐧板成分、 および な どの電極チップの成分を含むことがある。
また、 この電極保護金属膜は、 チップ先端形状を 状 に保つ効果を有するので、 チップが同程度に軟化損傷し た場合でも、 低電流で溶接ができ、 チップ保護膜をチッ プ先端表面の 5 0 %以上の面積に付着させると、 電極チ ップ寿命を大幅に延長することができる。 すなわち、 亜 鉛めつき表面に電極保護金属を付着させる ZnO を主体と する酸化物皮膜を生成せしめ、 溶接熱によりめつき金属 と鋼板との合金を上記酸化物皮膜を通して、 あ'るいは、 酸化物皮膜と一緒に該電極保護金属を電極チップへ付着 させつつ溶接するものである。
Μπ酸化物が Zn酸化物と複合して皮膜形成していても、 上記 Ζπ酸化物と同様に溶接性改善効果が認められる。 Μπ —Znの複合酸化物の電気抵抗がそれほど大き く ならない ことによるものと推察している。
りん酸は Pとして l OOOmgZ m 2以下ならば溶接性に悪影 響を及ぼさない。
かく して、 Mnと Zn、 所望により P及び 又は Bの酸化 物を主体とする皮膜を亜鉛系めつき鋼板上に同時に形成 させることにより、 ブレス成形性と溶接性をともに向上 でき化成処理も可能となる。
次に ΖπΟ 皮膜を 3 0〜3000mgノ m 2の割合で形成する場 合について説明する。
防錡鋼板の形態としては、 両面めつき、 片面めつきお よび上下面に互いに異なるめつきを施した異種めつき鐧 板カ ある。
ところで、 本発明者らは、 亜鉛めつき鋼板の種類の如 何によらず、 めっきが Znを主成分とする限り、 めっき鋼 板の表面に ZnO を形成させることにより、 スボッ 卜溶接 において電極チップ先端に Fe, Znを主成分とする電極保 護金属を生成させ、 以つて電極チップ寿命を大幅に改善 するこ とを見出した。
従来の上記めつき鋼板においては、 ZnO を主体とする 酸化膜を溶接性によいとされる Zn O 量で 3 O SOOOnigZ m2 (片面当たり) 生成させることが不安定であった。 こ こで、 ZnO を主体とする酸化膜とは酸化物中に Zn O の他、 例えば、 めっき層中に含有する成分元素またはそれらの 酸化物などの化合物等を含有するものでもよい。 また、 陽極酸化などの電気化学処理において、 処理液が含有す る成分あるいは化合物を含んでもよい。
本発明者らは亜鉛めつき層表面に、 Zn O を主体とする 酸化膜を生成せしめるために、 第 1 の方法として鋼板を 酸含有の酸化剤水溶液に接触させることで、 Zn O を主体 とする酸化膜を ZnO 量で 3 (!〜 SOOOmgZ m 2 (片面当たり) 生成させることが容易になり、 溶接性に優れた亜鉛系め つき鋼板を提供し得ることを見出した。 酸の働きは、 め つき層表面をいく らか溶解してめっき層から Ζπ等のィォ ンを供給し、 かつめつき層に接触する溶液中の ρΗを高く することであり、 酸化剤はそのめつき層表面にて浴中の
Ζη等を酸化してめっき層表面に ZnO を主体とする酸化膜 を形成する働きをする。
酸化剤として、 例えば HN0 3 1 0〜 1 0 0 gノ を含 有することで、 Zn等を酸化してめっき層表面に ZnO を主 体とする酸化膜を形成することができる。 HN0 3の下限を
1 0 g / としたのはそれ未満では酸化がしにく くなり、 酸化膜を生成することができなくなるためである。 また、 HN0 3の上限を 1 0 0 g ^ としたのはそれを超えて含有 しても酸化剤としての効果が飽和し、 合金層表面の Znと Feを溶解し、 特に Feを溶解することで、 Feの酸化物の生 成が多く なり、 スポッ ト溶接チップ寿命の改善の効果が 低く なるためである。
さ らに酸化剤として、 KMn04, Ca(C 0)2, K2Cr 207 ,
NaC 03, Ci 02, N03, NaN03 等を添加することにより - 表面皮膜の生成が促進される。
鋼板に Zn(N03)2と HN03の水溶液を接触させる方法とし ては浸漬、 スプレーによる噴射等いずれの方法でもよい また、 浸漬、 スプレーによる噴射後、 例えば表面に乾燥 加熱ガスを吹きつけたり、 鋼板を約 1 0 0 以下に加熱 すれば、 より薄い溶液でも水分の蒸発により濃縮液とな り、 かつ高温で反応するので効果的に処理することがで きる。
かく して、 酸化膜生成処理を行う ことで生成した酸化 膜等の組成は ZnO を主体として Feの酸化物、 Znおよび Fe の水酸化物で、 これらは単体でも混合していても、 A£ 等の不純物を含んでいてもかまわない。 しかし、 表面皮 膜としての特性からは、 表面を均一に覆い、 皮膜抵抗が 低く なる ZnO 成分の多い酸化膜が望ま しい。
ZnO を主体とする酸化膜を生成せしめるために、 Znィ オンの補給剤として Zn(N03)2 1 0 0〜 6 0 O gZ と することで、 酸化剤水溶液の pHが 4以下であればめつき 層表面の活性化に寄与し、 ZnO を生成せしめるための Zn ィォンの供給ができる。
Zn(N03)2の下限を 1 0 0 gノ^ としたのはそれ未満で は合金層表面の Znイオンとして不十分で酸化膜を生成す ることができなく なるためである。 また、 その上限を 6 0 0 / としたのはそれを超えると皮膜が多く生成 しすぎて、 抵抗が大き くなり、 溶接時の電極チップとの 抵抗発熱により、 電極チップ径の拡大による溶接性劣化 の原因になるからである。
処理浴にはめつき中の Feや Zn、 不純物としての Μη,Α^, Ρ, Si等が溶け出すこ とがある。 これらの中で Znイオン をあらかじめ浴中に添加しておく と Znイオンをめつき層 中から溶かして供給する必要がなくなり、 より短時間で ZnO の析出が起こるので好ましい。 なお、 他の不純物の 溶出はできるだけ少量に抑制することが望ましい。 特に、 Feは 1 %/ ίを超えて含有すると表面に Feの酸化物、 水 酸化物が生成して表面が黄変し、 鋼板表面の商品品位を 悪化させるとともに、 Feの酸化物、 水酸化物が抵抗皮膜 となり、 スポッ ト溶接チップ寿命が低下する。 従って、 本発明では Feイオン濃度を規定するものではないが、 で きるだけ低くすることが望ましい。
ZnO を主体とする酸化膜を生成せしめるために、 鋼板 を Zn(N03)2 l O O G O O gZ^ と HN03 1 0〜100 g/^を含有する酸化剤水溶液に浴温 3 0〜8 (TCで、
0. 2〜 1 0秒間接触をさせることにより、 酸化膜生成処 理を行う ことができる。
処理浴温を 3 0〜 8 0 とし、 下限を 3 (TCとしたの は、 めっき表面の Znイオンの酸化を容易にするためであ り、 それ未満では反応速度が遅く、 表面皮膜を得にく い ためである。 また、 上限を 8 0てとしたのは、 反応が進 行しすぎて、 過度に酸化皮膜が発生し、 溶接性を悪くす るためである。 もっ とも、 温度が 8 0てを超えても接触 時間を短くすればよいが、 時間を短く したときの温度を 高温に制御することが困難なため、 温度は 8 0て以下と するのが望ま しい。
そのために、 ライ ン速度との兼ね合いにもよるが、 浸 漬またはスプレー等の接触処理時間を 0. 2〜 1 0秒とし たのは、 0. 2秒未満では酸化膜生成処理が不十分で、 溶 接性が向上しないためであり、 1 0秒を超えて処理して も酸化膜の生成は多く なりすぎて、 溶接性を悪くするた めであ 。
また、 第 2の方法としては、 例えば、 Ζπ (Ν03 ) 2 · 6Η 20 : 4 0 0 g / . HN03 : 1 g / の水溶液中で、 亜鉛系め つき鋼板を陰極として、 電流密度 1〜 2 0 A Z dm2 、 処 理時間 0. 5〜 1 0秒で溶接性に優れた酸化物を生成せし めることができる。
更に第 3の方法としては、 溶融めつき、 電気めつき或 いは蒸着めつき後、 合金化処理、 酸化膜生成処理を行う ことで、 ZnO を主体とする酸化膜を確実に生成すること ができる。 その具体的な方法としては、 例えば合金化溶 融亜鉛めつき鋼板を製造する合金化炉を、 板温が 3 0 0 〜 6 0 0 eCになるように調整し、 該伊中を表面まで合金 化が完了する速度で通過させ、 続いて雰囲気の露点を確 保するために気水ノズルで水と空気を噴射する気水処理 することで効果的に酸化膜生成反応を行わせることもで きる。 さらに、 ライ ン外で溶融めつき、 電気めつきある いは蒸着めつき後、 合金化処理、 酸化膜生成処理を行う ことで、 ZnO を主体とする酸化膜を確実に生成させるこ とがきる。 その方法も、 前記の方法に類似の方法を採れ ば、 ZnO を主体とする酸化膜生成反応を確実にかつ効果 的に行う ことができる。
なお、 酸化膜生成処理は上記の気水処理の他に、 蒸気 をめつき表面に噴射して ΖιιΟ を主体とする酸化膜を生成 させたり、 ライ ン外で、 露点を酸化雰囲気に調整した加 熱炉で熱処理を行って ZnO を主体とする酸化膜を生成さ せる等、 いずれの方法を採ってもよい。
このようにして亜鉛系めつき鋼板の表面に溶接性に優 れた酸化物として ZnO 主体酸化物を 3 0〜3000mgZm2生 成せしめ、 その上層に下記の如く プレス性、 化成処理性 に優れた酸化物よりなる皮膜を生成せしめることができ ο
プレスの潤滑性を付与するには、 原則として、 本発明 に係る第 2の側面による方法に従えばよい。
即ち、 表面に Mn, Mo, Co, Ni , Ca, W, V, Ti, A i ,
P, Bの 1種または 2種以上からなる酸化物系皮膜を形 成すれば良い。 この酸化物皮膜はクロメー ト皮膜と同様 ガラス状の皮膜となり、 プレス時にめっきのダイスへの かじりを抑制し、 摺動性を良好とする。 さらに、 化成処 理液には溶解するため、 クロメー ト皮膜と異なり、 化成 処理皮膜を形成することができ、 また化成処理皮膜の成 分でもあるため、 化成処理液に溶け出しても悪影響はな い。 2種以上併用する場合の好ま しい態様としては、 リ ン酸化物と Zn酸化物をそれぞれ 1〜500 mg/m2 (P又は Ζπとして) 含有する皮膜を形成させたものが挙げられる c 酸化物皮膜の構造は明確ではないが、 Mn-0結合、 その 他金属- 0結合、 Ρ-0 結合、 Β-0 結合、 Ti-0結合、 A^ -0 結合からなるネッ トワークが主体で、 部分的に— OH, C03 基等が、 さ らにはめつきから供給される金属が置換した ァモルファス状の巨大分子構造であろう と推定される。
また、 この皮膜は酸化物皮膜のため、 油による洗浄ェ 程や、 脱油工程でも溶解しないので、 潤滑性能の低下や、 他の工程に負荷を与えない。
所望により酸化物皮膜の密着性、 成膜性を向上させる ためにコロイダル Si02、 コロイダル Ti02、 コロイダル
Ai 203 の 1種又は 2種以上 5 0 0 mgZm2以下 (Si02, Ti02203として) を混入してもよい。 力、く して、 酸 化物の皮膜構造が均一化し、 成膜性も向上し、 プレス成 形性が良好になり、 又化成処理性をも向上することがで きる。
このような酸化物皮膜は、 亜鉛系めつき鋼板を Μπ. Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, k£ 等の金属イオンを少く と も 1種と、 P又は Bを含む酸素酸のうちの少く とも 1種 を含有する pH5以下の水溶液中へ浸漬するか、 水溶液を 散布するか、 又は水溶液中で陰極電解処理す ことによ り確実に生成させることができる。 このときに前記の如 きめつき金属の亜鉛、 亜鉛合金めつきの場合は、 亜鉛と 合金元素 (金属) 、 水溶液中の不純物等がその他の酸化 物として混入する。
次に、 本発明の皮膜の皮膜量範囲について述べる。
酸化物の皮膜量はプレス性を良好とするには、 金属と して 1 mgZm2以上あればよいが、 皮膜量が 5 0 0 mg/m2 を越えると化成処理皮膜の形成が不十分となる。 ゆえに、 酸化物の適正な皮膜量は、 金属として 1〜 5 0 0 mg/ 好ま しく は 1〜 2 0 0 mgZm2である。 2種以上使用する ときは、 それぞれを上記の範囲内で選択すればよい。
次にコロイダル Si02、 コロイダル Ti02、 コロイダル ki 203 の 1種又は 2種以上の合計量としては 5 0 0 mg Zm2以下 (Si02, Ti02, Ai 203 として) 、 好ましく は 2 0 0 nigZni2以下がよく、 5 0 0 mgZm2超になると化成 処理性が劣化することがある。 下限は 1 mgZm2で十分で める。
次に上記のごとき酸化物皮膜生成の処理浴につい.て述 ベる。 金属イオンとしては、 Mnは過マンガン酸塩(MnO ) の形態で建浴することが工業的に有利であり、 Mn04_ ィ オンの酸化力を利用して亜鉛の溶解を促進できる利点も ある。 Mo, W, Vはそれぞれモリ ブテン酸塩(ΜπΟ 2), タングステン酸塩 (W042) 、 バナジン酸塩 (V04_3) あ るいはそのポリ塩の形態で安定に建浴できる。 Ti, k£ は pH2以下の酸性中で溶解できる。 これら金属イオンの 濃度は 1 gノ 以上溶解限まで適用できる。 P, Bの酸 素酸はそれぞれリ ン酸、 ホウ酸あるいは及びその塩とし て適用する。 溶液の pHは 5以下が好ま しく、 5を越える と事実上反応は進行しない。 溶液の pHはリ ン酸、 ホウ酸 で調整してもよいが、 皮膜形成に与からない酸、 例えば 硫酸、 塩酸、 硝酸、 酢酸、 過塩素酸を加えて調整するこ とは皮膜量と皮膜成分比を独立に制御する手段として有 利である。
S i 02, T i 02 , k £ 203 としては、 それぞれコロイ ド微 粒子水溶液、 ゲイフ ッ化カ リ ウム、 チタンフ ッ化力 リ ウ ム等を固体として 1〜 6 0 gノ^添加することができる c 皮膜形成反応は自己不働態型、 即ち酸化亜鉛層の全て の表面が皮膜されれば自動的に反応は完結する。 処理時 間は反応が速いものでは 0. 1 秒で被覆が終了し、 一般的 には 1 分以内で十分である。 処理液の温度は常温から
8 0でまでで容易に処理できる。 皮膜形成反応は酸化亜 鉛層の溶解で開始するが、 直ちに界面の PHが上昇して、 上層酸化物ないし水酸化物層が析出被覆するので 応が 停止し、 ほとんどの下層酸化亜鉛層は残存し、 2層皮膜 が形成されることになる。 フ リー酸濃度の増加、 即ち pH の低下は皮膜量を増大させる。 またスプレー処理、 コー ティ ング処理等によって亜鉛系めつき鋼板表面に供給す る水膜の厚さを調整し、 PH上昇を早める方法も皮膜量制 御に有効である。
陰極電解処理は界面の pH上昇を促進し、 また皮膜量を 増大させる効果がある。 印加電流密度は 1 0 AZdm2 以 下で十分である。 1 O AZdm2 を越えると、 金属が析出 しゃすくなり、 潤滑性能が劣化するか、 あるいは皮膜量 が短時間処理でも 5 0 O mgZm2を越えるので好ま しくな い。
以下実施例及び比較例をもって本発明を説明するが勿 論本発明はこれらにより限定されるものではない。
先ず第一に使用しためっき鋼板の種類化成処理性、 プ レス成形性、 酸化物の測定、. 溶接性及び ZnO 皮膜の測定 についてまとめて以下にのべる。
(1) めつき鋼板の種類 : AS: 合金化溶融亜鉛めつき鋼板 (Fe: 1 0 % , Ai : 0. 2 5 残 Zn), EG : 電気亜 鉛めつき鋼板、 GI : 溶融亜鉛めつき鋼板(A : 0. 3 Fe: 0. 8 %, Pb: 0. 1 %, 残 Zn) , HA: 半合金化溶融 亜鉛めつき鋼板 (Fe: 5 %, : 0. 3 %. 残 Zn) 、 鋼板厚はいずれも 0. 8 mmの普通鋼。
ΖπΖΖη - Cr: 下層 Cr 1 0 %含有亜鉛合金めつき、 上 層亜鉛 2 g m2
(2) 化成処理性
化成処理液には SD5000 (日本ペイ ン ト社製) を用い、 処方どう り脱脂、 表面調整を行った後化成処理を行つ た。 化成処理皮膜の判定は、 SEM(2次電子線像) によ り、 均一に皮膜が形成されているものは〇、 部分的に 皮膜形成されているものは△、 皮膜が形成されていな いものは Xと判定した。 (3) プレス成形性 (摩擦係数)
サンプルサイズ : 1 7 mmx 3 0 0 imn、 引張り速度 : 5 0 0 mm/min 、 角ビー ド肩 R : 1. 0 / 3. 3 mm. 摺動 長 : 2 0 0 mm、 塗油 : ノ ッ クスラス ト 5 3 0 F (ノ、°一 カー興産社製) 4 0 , 1 g Zm2の条件で、 面圧を 100
〜 6 0 O kgf の間で数点試験を行い、 引き抜き加重を 測定し、 面圧と引き抜き加重の傾きから摩擦係数を求 めた。
(4) 酸化物の測定は GDS (グロ一放電分光法) ICAP (ィォ ンプラズマ発光分析法) により行った。
(5) 溶接性
溶接条件は下記による。
1 ) 加圧力 : 2 5 0 kgf
2 ) 初期加圧時間 : 4 0 Hr
3 ) 通電時間 : 1 2 Hr
4 ) 保持時間 : 5 Hr
5 ) 溶接電流 : 1 1 kA
6 ) チッブ先端径 : 5. 0 0 (円錐台頭型)
7 ) 電極寿命終点判定 : 溶接電流の 8 5 %でのナゲッ ト径が 3. 6 mmを確保できる打点数
8 ) 電極材質 : Cu— Cr (一般に用いられているもの) 溶接は、 めっき鋼板の片面を上、 他面を下として、 2枚重ね合わせて連続打点数をとつた。
(6) ZnO 皮膜の測定
5 %沃素メチルアルコール溶液で、 めっき層のみ溶解 し、 抽出残渣を混合融剤 (硼酸 1炭酸ナト リ ウム 3 ) で融解した後、 塩酸で溶液化して ICP で分析した亜鉛 量を ZnO 量に換算。
実施例 I及び比較例 I (酸化マンガンの例)
本発明の実施例を比較例とともに第 1 表に挙げる。 実 施例の Να 1 の処理条件は、 過マンガン酸カ リ ウム : 5 0 / ίヽ リ ン酸 : 1 0 gZ_£、 硫酸 3 / i、 炭酸亜鉛 : 5 gノ の溶液 3 0 °Cで被処理鋼板を陰極として、 Pt 電極を陽極にし 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水 洗、 乾燥した。 他のものは、 過マンガン酸カ リ ウム、 リ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の濃度及び溶液の温度、 浸漬時間 又は電解量を調整して作成した。 第 1表に示すごとく、 本発明法によれば、 化成処理性を損なう こと無く、 プレ ス性が比較例に比して格段に向上していることが明らか である。
R 目 付け量 処 理 皮 膜 化
U めつさ 成 ゾレス'
N (Top面/ 処
Bot tom面)' ¾ ^ f 摩擦係数
Να (g/m2) (mg/m2) 性
1 EG 20/20 Mn 処理 23(Mn) 〇 0. 265
2 EG 40/40 Mn 処理 Z(Mn) 0. 387
/if
実 3 EG 60/60 Mn 処理 9(Mn) 0. 390
4 EG 60/60 Mn 処理 24 (Mn) 〇 0. 274
i
5 EG 60/60 Mn 処理 40 (Mn) 〇 0. 286
1
施 6 EG . 60/60 Mn 処理 87(Μπ) 〇 0. 342
7 EG 60/60 Mn 処理 130(Mn) 〇 0. 351
8 AS 60/60 Mn 処理 453(Mn) 〇 0. 363 例 9 AS 30/60 Mn 処理 130(Mn) 〇 0. 305
10 AS 45/45 Mn 処理 54(Mn) 〇 0. 259
11 AS 60/60 Mn 処理 28 (Mn) 〇 0. 261
I 12 GI 90/90 Mn 処理 32(Mn) 〇 0. 287
l n Tea
13 GI 120/120 Mn 処理 3 (Mn) 〇 0. 287
14 HA 60/60 Mn 処理 29 (Mn) 〇 0. 290
15 HA 100/100 Mn 処理 34 (Mn) 〇 0. 278 比 1 EG 20/20 無 処理 ― 〇 1. 895
2 EG 60/60 Mn 処理 640(Mn) Δ 0. 307 較 3 EG 60/60 電解 クロメ-卜 23(Cr) X 0. 364
4 AS 60/60 無 処理 〇 0. 764 例 5 AS 45/45 Mn 処理 880 (Mn) Δ 0. 356
6 CR 0/0 無 処理 〇 0. 536
I 7 HA 60/60 ¼理 〇 1. 435
8 GI 120/120 無 処理 〇 1. 510 註 * :カツコ内は測定した元素を表わす c 実施例 E及び比較例 IT (Moの場合)
本発明の実施例を比較例とともに第 2表に挙げる。 実 施例の Να 1 の処理条件は、 モリ ブデン酸アンモニゥム : 5 0 g / . リ ン酸 : l O g Z ^の溶液 3 0 。Cで被処理 鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし 7 A/dm2 で 1. 5秒 電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 他のものは、 モリ ブ デン酸アンモニゥ厶、 リ ン酸の濃度、 さらには一部には 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の温度、 浸漬時間、 電解量を調整して作成した。 第 2表に示すごとく、 本発 明法によれば、 化成処理性を損なう こと無く、 プレス性 が比較例に比して格段に向上していることがわかる。
性 1— L.
ι
i?nリ
Figure imgf000047_0001
註: * ( ) は測定元素を表わす c 実施例 π及び比較例 m ( Coの場合)
本発明の実施例を比較例とともに第 3表に挙げる。 実 施例の Να 1 の処理条件は、 硝酸コバル ト : 2 0 0 g Ζ 、 硝酸亜鉛 : 1 5 0 g / . 濃硝酸 : 1 cc Z ^の溶液 3 0 °Cで被処理鋼板を陰極として、 P t電極を陽極にし 7 A/dm 2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 他のものは、 硝酸コバル ト、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さらに は一部はリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の 温度、 電解量を調整して作成した。 第 3表に示すごとく、 本発明法によれば、 化成処理性を損なう こと無く、 プレ ス性が比較例に比して格段に向上していることがわかる。
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g/m ^mg/m2) np
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bu U/ U し 0 ¾t U. oo
2 b(j 40/4U し0 ¾t±¾ /^し U. OO ί ο n ύ b bU/bu し π
0 処 U. o on9U
4 b(j bU/bu し 0 ¾t U. 4 実
5 bG 60/60 し 0 40CCo o U.2OD pp
6 EG 60/60 Co 処理 8マ7,C PCo Λ、) ϋ 0.342 ?ハ / o、 処 Aft I理ff! 八
7 EG 60/60 ハ C 130CCo 0.351 施 8 AS 60/60 Co 処理 453(Co) 〇 0.363
9 AS 30/60 Co 処理 130(Co) 〇 0.305
「 f \ ヽ
10 AS 45/45 Co 処理 54(Co) 〇 0.259
*ハ―ヽ
ll AS 60/60 Co 処理 28(Co) 〇 0.261 例 12 GI 90/90 Co 処理 32CCo 〇 0.287
13 GI 120/120 し0 処理 34CCo) ϋ 0.287
/
14 HA D0/D0 LO 29CLo o 0.290
1 π 1 ηη
15 HA 1U ηU/ /1UU し 0 ¾t埋 34 し 0; U. Zio
1 EG 20/20 ' 無 処理 一 〇 1.895 比 2 EG 60/60 (ひ処理 640(Co) △ 0.307
3 EG 60/60 電解 ク πメ-ト 23(Cr) X 0.364
4 AS 60/60 無 処理 〇 0.764
5 AS 45/45 Co 処理 880(Co) Δ 0.356 例 6 CR 0/0 fi、E、 処理 〇 0.536
7 HA 60/60 無 処理 〇 1.435
8 GI 120/120 無 処理 〇 1.510 註 ·· * ( ) 内は測定した元素を表わす c 実施例 IV及び比較例 IV (Niの場合)
本発明の実施例を比較例とともに第 4表に挙げる。 実 施例の N(X 1 の処理条件は、 硝酸ニッケル : 2 5 0 g Z _ 、 硝酸亜鉛 : 1 5 0 g Z ^、 濃硝酸 : 1 cc Z の溶液 3 0 てで被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし 7 A/dm 2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 他のものは、 硝酸ニッケル、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さらに は一部はリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の 温度、 電解量を調整して作成した。 第 4表に示すごとく、 本発明法によれば、 化成処理性を損なう こと無く、 プレ ス性が比較例に比して格段に向上していることがわかる。
R 目 付け量 処 理 皮 膜 化
U めつさ 成 ブレス性
N (Top *
面/ 処
Bottom面) ± 且
& 胰 虽 摩擦係数
Να (g/m2) (mg/m2) 性
1 EG 20/20 Ni 処理 23(Ni) 〇 0. 265
2 EG 40/40 Ni 処理 7(Ni ) 〇 0. 387
3 EG 60/60 Ni 処理 9(Ni) 〇 0. 390
4 EG 60/60 Ni 処理 24(Ni) 〇 0. 274
5 EG 60/60 Ni 処理 40(Ni) 〇 0. 286
6 EG 60/60 Ni 処理 87(Ni) 〇 0. 342
7 EG 60/60 Ni 処理 130(Ni) 〇 0. 351 施 8 AS 60/60 Ni 処理 453(Ni) o 0. 363
9 AS 30/60 Ni 処理 130(Ni) 〇 0. 305
10 AS 45/45 Ni 処理 54(Ni) 〇 0. 259
11 AS 60/60 Ni 処理 28(Ni) 〇 0. 261 例 12 GI 90/90 Ni 処理 32(Ni) 〇 0. 287
13 GI 120/120 Ni 処理 34(Ni) 〇 0. 287
14 HA 60/60 Ni 処理 29(Ni) 〇 0. 290
15 HA 100/100 N1 処理 34(Ni) 〇 0. 278
1 EG 20/20 無 処理 一
〇 1. 895 比 2 EG 60/60 Ni 処理 640(Ni) Δ 0, 307
3 EG 60/60 電解 ク πメ-卜 23 (Cr) X 0. 364
4 AS 60/60 無 処理 〇 0. 764
5 AS 45/45 Ni 処理 880(Ni) Δ 0. 356 例 6 CR 0/0 無 処理- 〇 0. 536
7 HA 60/60 無 処理 〇 1. 435
8 GI 120/120 処理 〇 1. 510 註: * ( ) 内は測定した元素を表わす c 実施例 V及び比較例 V (Caの場合)
本発明の実施例を比較例とともに第 5表に挙げる。 実 施例の Να 1 の処理条件は、 硝酸カルシウム : 2 5 0 gZ i、 硝酸亜鉛 : 1 5 0 gZ_g、 濃硝酸 : 1 ccZ_£の溶液 3 0 °Cで被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし 7 A/dm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 他の ものは、 硝酸カルシウム、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節 し、 さらには一部はリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行 い、 溶液の温度、 電解量を調整して作成した。 第 5表に 示すごとく、 本発明法によれば、 化成処理性を損なうこ と無く、 プレス性が比較例に比して格段に向上している ことがわかる。
Figure imgf000053_0001
註: * ( ) 内は測定した元素を表わす c 実施例 I及び比較例 VI (酸化りんの場合)
本発明において酸化りん又は酸化りん及びホウ酸を用 いた場合の実施例と比較例についてそれぞれ第 6表 (a)及 び同 (b)に示す。
第 6 表 (a) (酸化りんの場合)
Figure imgf000055_0001
第 6 表 (b) (酸化りんとホウ酸の場合)
R 目付け量 酸化物皮膜量 1し'
施 U め つ さ (mg/m2) 成 プレス件 Jェ
N (ト'ノブ面/
鋼 板 ボトム面) P 量 D 里 理 塵擦係教
Na (g/m2) 性 1ェ
1 EG 20/20 1 15 ο
2 EG 40/40 490 6 υ, 丄 υ
3 EG 60/60 8 1 Γ) η υ. 11 υυ
4 EG 60/60 130 30 Γ
U. 1 D I
5 EG 60/60 31 20 ) Λ
J U. 11 114 A
6 EG 60/60 250 137 ) u Π 1 QQ , ι¾ο
7 EG 60/60 1 >1 Q
OU U. 100 施 8 AS 60/60 180 480 Π U. Δ 9HQΌ
9 AS 30/60 303 200 〇 0. 198
10 AS 45/45 400 5 〇 0. 195
11 AS 60/60 30 15 n U, 例 12 GI 90/90 20 25 o 丄丄 3
13 GI 120/120 17 13 〇 0· 116
14 HA 60/60 18 5 o υ, 丄丄 3
15 HA 100/100 9 18 o Π 1 1 1
16 Zn/Zn-Cr 20/20 10 15 o Π 1 i 1丄 d
1 EG 20/20 無 処 理 o
比 2 EG 60/60 P i (640mg/ra2) △· 0. 523
3 EG 60/60 電解クロメート X 0. 182
(金属 Cr換算 23mg/m2)
4 AS 60/60 無 処 理 〇 0. 768
5 AS 45/45 B量 (880mg/m2) Δ 0. 470
6 HA 60/60 無 処 理 〇 0. 718 例 7 GI 120/120 〇 0. 755
8 Zn/Zn-Cr 20/20 f 〇 0. 750 実施例 1 ( Mnの酸化物とその他の酸化物とを併用する場 合)
Mnと Ρの酸化物の皮膜を形成させた場合を第 7表 (a)に、 Mnとホウ酸と所望により リ ンの酸化物を用いた場合を第 7表 (b)に、 Mnと P , Mo, Wまたは Vの一種又は二種の酸 化物の皮膜を形成させた場合を第 7表 (c)に示す。
7 a
実 R 目付け量 皮 膜 量 化
施 U め っ き 成 プレス性
N (hブ面/ Μη 直 P 量 処
様 鋼 板 ボトム面) 理 摩擦係数
Na (g/m2) (mg/m2) (mg/m2) 性
1 EG 20/20 23 18 o 0. 106
2 EG 40/40 7 10 o 0 155
3 EG 60/60 9 4 o 0 156
4 EG 60/60 24 30 o 0 1 1 0
5 EG 60/60 40 33 o 0 1 14 施 6 EG 60/60 87 1 7 o 0 1 37
7 EG 60/60 130 80 〇 0. 140
8 AS 60/60 453 792 〇 0. 145 例 9 AS 30/60 130 430 o 0 122
10 AS 45/45 54 32 o 0 1 04
11 AS 60/60 28 10 〇 0. 104
7 12 GI 90/90 32 70 o 0. 115
(b) 13 GI 120/120 34 45 o 0 115
14 HA 60/60 29 30 o 0. 116
15 HA - 100/100 34 5 o 0. H I
1 CP
20/20 50 〇 0. 758
2 EG 60/60 無 処 理 Δ 0. 120
3 EG 60/60 電解クロメート X 0. 182
(金属 Cr換算 23mg/m2)
例 4 AS 60/60 47 1300 Δ 0. 140
5 AS 45/45 55 Δ 0. 178
7 6 AS 45/45 20 〇 0. 190
(b) 7 HA 60/60 150 〇 0, 574 第 7表 (a)の酸化物皮膜生成条件は、 過マンガン酸力 リ ウム : 5 0 g 、 リ ン酸 : 1 0 g / ^、 硫酸 3 / i、 炭酸亜鉛 : 5 gノ^の溶液 3 0てで被処理 鋼板を陰極と して、 Pt電極を陽極にし 7 A/dm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥し、 又、 過マン ガン酸カ リ ウム、 リ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の濃度及 び溶液の温度、 浸漬時間を調整して生成したもので ある。 第 7表 (a)に示すごとく、 本発明鋼板は、 化成 処理性を損なう こと無く、 プレス性が比較例に比し て格段に向上していること明らかである。
7 表 (b)
R 目付け量 酸 化 物 皮 里 1し
施 U めつさ 成 プレス件 1ェ 能 N (トプブ面/ (mg/m2) 処
様 鋼 fe ポ卜ム面) W 麼擦俘教
Να (g/m2) Mn 量 P 量 "P
Ώ 里 性 1
1 EG 20/20 oo
CO 一 15 o U. 1 UU
2 EG 40/40 7 ― 6 o
3 EG 60/60 9 8 3 Γ\
4 EG 60/60 30 o U JL丄 U
5 EG 60/60 0 01丄
施 6 EG 60/60 07 137 U. 10 /
7 EG 60/60 1 n 80 143 Π 1 ΛΟ
8 AS 60/60 CO 870 〇 0. 145 例 9 AS 30/60 丄 34 303 200 〇 0. 122
10 AS 45/45 乙 0 5 o 1 υ*±
11 AS 60/60 QO 30 15 o
7 12 GI 90/90 34 20 25 o Π 1丄 i«J
(a) 13 GI 120/12Π 29 17 13 o Π 1 1 fi
14 HA 60/60 40 18 5 o ( U1. 1 i1丄5》J
15 HA 100/100 34 9 18 n υ· 1丄 1丄 1丄
1 EG 20/20 無 処 o
比 2 EG 60/60 Mn量(640mg/m2) △ 0. 154
3 EG 60/60 電解クロメート x- 0. 182 較 (金属 Cr換算 23rag/m2)
4 AS 60/60 無 処 理 〇 0. 382 例 5 AS 45/45 Mn量(880mg/m2) Δ 0. 178
6 C 0/0 、、 タ几 理 〇 0. 268
7 7 ' HA 60/60 〃 〇 0. 718
(a) 8 GI 120/120 〇 0. 755 表 (c)
Figure imgf000061_0001
註 * :酸化皮膜量は、 Mn酸化物: Mn量、 リン酸: P量、 Mo酸化物 Mo量、 W酸化物: W量、 V酸化物: V量でそれぞれ表示 c 実施例 H
次に本発明に係る凝着防止とコ口ガリ潤滑の両機能の 有する無機系被覆層を設けた場合の実施例を比較例とと もに第 8表に挙げる。
尚、 破断限界荷重比は下記方法により測定した。
破断限界荷重比
上記ドロ—ビー ド試験において、 引き抜き荷重が急上 昇する面 EE (押え荷重) 値を破断面圧とし、
破 断 面 圧
破断限界荷重比- 引張強さ X板幅 X板厚
カヽら求めた。
また、 凝着防止機能皮膜とコ口ガリ潤滑機能皮膜量は 金属量として表示した。 なお、 めっき素地から溶出して 析出した金属量については測定できないので表示してい ない。
表 (a) 目付け量 凝着防止機能 コロガリ潤滑機能 化 プ レ ス 性 施 めっ き 成
食 r±r 瞎 i±r 瞎
、 Μα U 膜
i !fflfrl f Ι]Λ7. 理
(mg/m2) (mg/m2) 性 荷重比
1 EG 20/20 o 25, Co 1 P20 〇 0.110
2 EG 40/40 Cr 10, Ni 10 P 13 〇 0.156
3 EG 60/60 8 P 5 〇 0.170 0.92 実 4 EG 60/60 卜層に Mn 7 Τϋに P 1 〇 0.149 1.05
± に Ρ 4
5 EG 60/60 W 40 Ρ 30 〇 0.133
6 EG 60/60 Ca Mn 10 Β25 〇 0.140 施 7 EG 60Z60 Ik 30 Ρ 10, Si 10 〇 0.168
8 AS 60/60 Mn 450 P 420, Af 50 〇 0.106
9 AS 60/60 Τϋに o 150 ϋに Ρ 10, Β 5 〇 0.120 1.25
¾1に o 50 纖こ Ρ 100, Β 100
例 10 AS 60/60 Mo 200 Ρ 100, Β 100 〇 0.130 1.02
11
i丄 no 30/60 Un AC. A β C.
腿 h¾ nJi Ό ρ Γ ο onυ n U. i i7 (nU
Ti 10
12 GI 90/90 Ni 10, V 3 Β 45, Ti 15 〇 0.135
8 13 GI 120/120 ii 50, W 10 Si 10, Ti 10 〇 0.150
(a) 14 Zn-Ni 20/20 TIK^V Co 4 Τ® trace 〇 0.130 1.02
±Jl(^2,Co 1 ±®に Si 15
15 Zn/Zn-Cr 20/20 Mn 10, Ca 4 Pa B2 〇 0.125
16 Zn-Aln 20/20 Ni Cr 1 P5 〇 0.165
1 EG 60/60 無 処 理 〇 0.760 0.48 比 2 EG 60/60 ホットメルト ^剤 2gm2 Δ 0.180 較 3 AS 60/60 無 処 理 〇 0.610 0.80 例 4 AS 60/60 o 700 mg/m2 P 600 ngm2 Δ 0.270
5 Zn/Zn-Cr 20/20 無 処 理 〇 0.750
8 6 Zn-Ni 20/20 〇 0.500 0.82
(a) 7 Zn-Mi 20/20 〃 〇 0.650 (b)
Figure imgf000064_0001
表 (b) (^き)
Figure imgf000065_0001
実施例 K (Ζη酸化物及び Μη酸化物併用による溶接性付与)
Ζιι酸化物 3〜 5 0 0 mg/ 2 (Znとして) 、 Mn酸化物 5 〜 5 0 0 rag/m2 (Mnとして) 、 所望よりホウ酸又はリ ン 酸 1000mg/m2以下 (ホウ素として) 、 場合によってはそ の他酸化物からなる皮膜を形成する場合の実施例と比較 例について第 9表 (a), 第 9表 (b)及び第 9表 (c)に示す。
尚、 酸化物の測定は、 G D S (グロ一放電分光法) 又 は I C A P (イオンプラズマ発光分析法) により行った。
Figure imgf000067_0001
第 9 表 (b)
Figure imgf000068_0001
第 9 表 (b) (つ づ き) 項
目 プレス成形性 溶 接 性 化 成 処 理 性
実\匪\ (摩擦係数) (打励 施 \ Να \
1 〇 0.106 6000
2 〇 0.155 6000 実 3 〇 0.155 6000
4 〇 0.110 6000
5 〇 0.114 6000
M 6 〇 0.140 6000
7 リ U.14b DUUU
8 〇 0.147 6000 例 9 〇 0.120 6000
1 0 〇 0.100 6000
1 1 〇 0.105 6000
1 2 〇 0.115 6000
9 1 3 〇 0.115 6000
(b) 14 〇 0.116 6000
1 5 〇 0.111 6000 比 1 〇 0.948 6000
2 〇 0.154 500
3 X 0.182 6000
4 Δ 0.200 1000 例 5 △ 0.178 4000
6 Δ 0.382 1000
9 7 〇 0.718 6000
(b) 8 〇 0.755 500 第 9 表 (c)
Figure imgf000070_0001
Figure imgf000071_0001
) (o) m 6
69
Sl9lO/06df/J3d 160/16 OM 実施例 1 0
亜鉛系めつき鋼板表面に ZnO 量で 3 0〜3000mgZirfの 酸化物、 その上層に Mn酸化物、 P酸化物、 Mo酸化物、 Co 酸化物、 Ni酸化物、 Ca酸化物、 W酸化物、 V酸化物ある いはホウ酸の 1種または 2種以上を 1〜 5 0 0 mg/nf
(酸化物中の金属量として) を被覆する場合の実施例に ついて、 比較例と共に第 1 0表 (a)〜第 1 0表 (t)に示す。
尚、 ZnO 皮膜処理条件は下記のいずれか一^ ^によった。 • 浸漬 : Ζιι(Ν03)2 · 6H20: 4 0 0 g/ . HN03 : 7 0 g Z の 5 0 水溶液中に 1〜 1 0秒間亜鉛系めつき鋼 板を浸漬して ZnO 皮膜を生成せしめた。
• 電解 : Zn(N03)2 · 6H20: 4 0 0 g X . HN03 : 1 g/ it水溶液中で亜鉛系めつき鋼板を陰極として電流密度 7 A/dm2 、 1〜 7秒電解により Zno 皮膜を生成せし めた。
• 気水噴霧 : 合金化処理後の亜鉛系めつき鋼板 ( 5 0 0 ) 表面に 8 0〜 1 2 5 £ Z分の霧化水を噴射して ZnO 皮膜を生成した。
上層酸化膜生成条件は下記の通りである。
· Mn酸化物生成は過マンガン酸カ リ ウム : 5 0 / リ ン酸 1 0 g/ ^、 硫酸 3 gZ 、 炭酸亜鉛 : 5 / ^の溶液 ( 3 0 °C) に被処理鋼板を浸漬するかまたは 該鋼板を陰極とし、 Pt電極を陽極として 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。
· P酸化物生成は、 リ ン酸カ リ ウム 5 0 g/ 、 リ ン酸 1 0 gZf の水溶液中に亜鉛系めつき鋼板を浸漬する かまたは該鋼板を陰極または陽極として、 電解処理 ( 5〜 1 0 AZdm2 、 1〜 1. 5秒) した。
• Mo酸化物生成は乇リ ブデン酸アンモニゥム : 5 0 / 、 リ ン酸 : 1 0 gZ の溶液 ( 3 0て) に被処理鋼 板を浸漬するかまたは該鋼板を陰極、 Pt電極を陽極に して 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥 した。 モリ ブデン酸アンモニゥム、 リ ン酸の濃度、 さ らには一部には硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の 温度、 浸漬時間、 電解量を調整して作成した。
• Co酸化物生成は硝酸コバル ト : 2 0 0 gZ^、 硝酸亜 鉛 : 1 5 0 g ^、 濃硝酸 : 1 ccZ^の溶液 3 0 で 被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZ dm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 硝酸 コバル ト、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さ らには
—部にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液 の温度、 電解量を調整して作成した。
• Ni酸化物生成は硝酸ニッケル : 2 5 0 / ί、 硝酸亜 鉛 : 1 5 0 gノ^、 濃硝酸 1 ccノ の溶液 3 0でで被 処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 A/dm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 硝酸ニッ ゲル、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さらには一部 にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の温 度、 電解量を調整して作成した。
· Ca酸化物生成は硝酸カルシウム : 2 5 0 gZ 、 濃硝 酸 : 1 ccZ^の溶液 3 0 °Cで被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った 後、 水洗、 乾燥した。 硝酸カルシウム、 硝酸の濃度を 調節し、 さらには一部にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の 添加を行い、 溶液の温度、 電解量を調整して作成した。
• W酸化物生成は、 タ ングステン酸アンモニゥ厶 : 2 0 / ヽ リ ン酸 : 1 0 gZ の溶液 ( 3 0 °C) に被処 理鋼板を浸漬するかまたは該鋼板を陰極として、 Pt電 極を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 タ ングステン酸アンモニゥ厶、 リ ン 酸の濃度を調節し、 さらには一部には硫酸、 炭酸亜鉛 の添加を行い、 溶液の温度、 浸漬時間、 電解量を調整 して作成した。
• V酸化物生成はバナジン酸アンモニゥム : 3 0 g / &、 リ ン酸 : l O gZ^の水溶液 ( 3 0 °C) 中で被処理鋼 板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 ΑΖ(1ηι2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 バナジン酸 アンモニゥム、 リ ン酸の濃度、 さらには一部には硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の温度、 電解時間、 '電解 量を調整して作成した。
• ホウ素酸化物生成はホウ酸 : 5 0 gZ^からなる水溶 液中で、 亜鉛系めつき鋼板を陰極として 7 AZdm2 、 1. 5秒〜 7秒の電解条件で電解した。
Ζπ酸化物生成は硝酸亜鉛 1 0 0〜 8 0 0 、 リ ン酸 5〜 6 0 g/_gを加えた水溶液中で、 めっき鋼板 を陰極または陽極として電解処理 ( 5〜 1 O AZdm2 、 1. 0〜 1. 5秒) するかまたは浸漬処理して酸化物皮膜 を生成せしめた。
混合酸化物皮膜の生成においては、 上記それぞれの 金属塩あるいは酸を添加混合した浴を作成して行った。
10 a
1) ±J1 n酸働糊
Figure imgf000076_0001
*7L^Mn量 わす。 第 10 表 (a) (つ づ き)
R
施 U ブレス 14
態 N 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
Figure imgf000077_0001
1 〇 0.133 6000く
2 〇 0.194 6000く 夫 3 〇 0.195 6000く
4 〇 0.137 6000く
5 〇 0.143 6000 < 施 6 〇 0.171 6000く
7 〇 0.176 6000 <
8 〇 0.182 6000 < 例 9 〇 0.153 6000く
1 0 〇 0.130 6000 <
1 1 〇 0.131 6000く
1 2 〇 0.144 6000 <
1 3 〇 0.144 6000く
1 4 〇 0.145 6000く
1 5 〇 0.139 6000く
1 6 〇 0.130 6000く
1 〇 0.948 6000く · 比 2 △ 0.154 500
3 X 0.182 6000く 較 4 〇 0.382 6000く
5 Δ 0.178 6000 < 例 6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000く
8 〇 0.755 6000く
9 〇 0.770 500 10 (b)
2) ±ϋΡ酸働
Figure imgf000078_0001
*¾¾P量 わす。 10 (b) (つ づ き) 実 R
施 U フ レス' [4
有巨 N 化成処理性 接 性 摩擦係数
Να
1 〇 0.133 6000
2 〇 0.194 6000 <
3 〇 0.195 6000く
4 〇 0.137 6000く
5 〇 0.143 6000く 施 6 〇 0.171 6000 <
7 〇 0.176 6000く
8 〇 0.182 6000く 例 9 〇 0.153 6000く
1 0 〇 0.130 6000く
1 1 〇 0.131 6000 <
1 2 〇 0.144 6000く
1 3 〇 0.144 6000 <
14 〇 0.145 6000
15 〇 0.139 6000、
1 6 〇 0.130 6000 <
1 〇 0.948 6000く ' 比 2 Δ 0.154 500
3 X 0.182 6000く 較 4 〇 0.382 6000 <
5 Δ 0.178 6000く 例 6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000 <
8 〇 0.755 6000く
9 〇 0.770 500 10 (c)
3) ±J1 Mo酸働
Figure imgf000080_0001
* τϊ^Μο量^ ¾ゎす。 第 10 表 (c) (つ づ き)
R
施 U プレス性
穹巨、 N 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
Να
1 〇 0.133 6000く
2 〇 0.194 6000く 夫 3 〇 0.195 6000く
4 〇 0.137 6000く
5 〇 0.143 6000 < 施 6 〇 0.171 6000 <
7 〇 0.176 6000く
8 ο 0.182 6000く 例 9 〇 0.153 6000く
1 0 〇 0.130 6000く
1 1 〇 0.131 6000く
12 〇 0.144 6000く
1 3 〇 0.144 6000く
14 〇 0.145 6000く
1 5 〇 0.139 6000く
1 6 〇 0.130 6000 <
1 〇 0.948 6000 < ' 比 2 △ 0.154 500
3 X 0.182 6000 <
4 〇 0.382 6000く
5 Δ 0.178 6000く 例 6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000く
8 〇 0.755 6000 <
9 〇 0.770 500 10 (d)
4) ±M Co酸働
Figure imgf000082_0001
* TC^CO量^ ¾ゎす。 第 10 表 (d) (つ づ き)
R
施 U ブレス'注
WE N 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
Να
1 り 0. 133 6000く
2 〇 0. 194 6000く
3 〇 0. 195 6000 <
4 〇 0. 137 6000く
5 〇 0. 143 6000く 施 6 〇 0. 17l 6000く
7 〇 0. 176 6000く
8 〇 0. 182 6000く 例 9 〇 0. 153 6000く
1 0 〇 0. 130 6000 <
1 1 〇 0. 13l 6000く
1 2 〇 0. 144 6000く
1 3 〇 0. 144 6000 <
1 4 〇 0. 145 6000 < l 5 〇 0. 139 6000 < l 6 〇 0. 130 6000 < l 〇 0. 948 6000く · 比 2 Δ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000く 較 4 〇 0. 382 6000 <
5 Δ 0. 178 6000く 例 6 〇 0. 268 500
7 〇 0. Ill 6000 <
8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 第 10 表 )
4) ±Μ Ni酸働
Figure imgf000084_0001
* ττ Νϊ量様わす。 10 e (つ づ き)
R
施 U プレス性
能 N 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
No.
1 〇 0.133 6000く
2 〇 0.194 6000く 夫 3 〇 0.195 6000く
4 〇 0.137 6000く
5 〇 0.143 6000く 施 6 〇 0.171 6000く
7 〇 0.176 6000 <
8 o 0.182 6000く 例 9 〇 0.153 6000く '
1 0 〇 0.130 6000く
1 1 〇 0.131 6000 <
12 〇 0.144 6000く
1 3 〇 0.145 6000く
14 〇 0.145 6000く
1 5 〇 0.139 6000く
1 6 〇 0.130 6000 <
1 〇 0.948 6000く ' 比 2 Δ 0.154 500
3 X 0.182 6000く 較 4 〇 0.382 6000く
5 Δ 0.178 6000く 例 6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000く
8 〇 0.755 6000く
9 〇 0.770 500 1 0 表 )
4) ±ϋ Ca酸働
Figure imgf000086_0001
* ¾^Ca量 わす。 第 10 (f) (つ づ き) 実 R
施 U プレス性
能 N 化成処理性 溶 接 性 様 摩擦係数
Να
1 〇 0.133 6000 <
2 〇 0.194 6000く 実 3 〇 0.195 6000く
4 〇 0.137 6000く
5 〇 0.143 6000 < 施 6 〇 0.171 6000 <
7 〇 0.176 6000 <
8 ο 0.182 6000 < 例 9 〇 0.153 6000 <
1 0 〇 0.130 6000 <
1 1 〇 0.131 6000く
12 〇 0.144 6000 <
1 3 〇 0.144 6000く
14 〇 0.145 6000く
15 〇 0.139 6000く
1 6 〇 0.130 6000く
1 〇 0.948 6000 < ' 比 2 △ 0.154 500
3 X 0.182 6000く
4 〇 0.382 6000く
5 Δ 0.178 6000く 例 6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000く
8 〇 0.755 6000く
9 〇 0.770 500 1 0 (g)
7) 上層 W酸化物の例
Figure imgf000088_0001
* 元素v量を表わす 第 10 表 (g) (つ づ き) 失 R
施 U プレス性
宵巨、 Ν 化成処理性 溶 接 性 栋 摩擦係数
Να
1 〇 0. 133 6000く
2 〇 0. 194 · 6000 < 実 3 〇 0. 195 6000く
4 〇 0. 137 6000く
5 〇 0. 143 6000く 施 6 〇 0. 171 6000 <
7 〇 0. 176 6000く
8 ο 0. 182 6000 < 例 9 〇 0. 153 6000く
1 0 〇 0. 130 6000く
1 1 〇 0. 131 6000く
1 2 〇 0. 144 6000 く
1 3 〇 0. 144 6000く
1 4 〇 0. 145 6000く
1 5 〇 0. 139 6000く
1 6 〇 0. 130 6000く
1 〇 0. 948 6000く 比 2 Δ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000く 較 4 〇 0. 382 6000く
5 △ 0. 178 6000く 例 6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 717 6000く
8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 1 0 (h)
8) 上層 V酸化物の例
Figure imgf000090_0001
* 元素 V量を表わす 10 (h) (つ づ き)
R
施 U プ レ ス性
肓巨 N 化成処理性 ?容 接 性 摩擦係数
Να
1 〇 0. 133 6000 <
2 〇 0. 194 6000く 夭 3 〇 0. 195 6000く
4 〇 0. 137 6000く
5 〇 0. 143 6000く 施 6 〇 0. 171 6000く
7 〇 0. 176 6000く
8 〇 0. 182 6000く 例 9 〇 0. 153 6000く
1 0 〇 0. 130 6000く
1 1 〇 0. 131 6000く
1 2 〇 0. 144 6000 <
1 3 〇 0. 145 6000 く
1 4 〇 0. 145 6000く
1 5 〇 0. 139 6000く
1 6 〇 0. 130 6000く
1 〇 0. 948 6000 < 比 2 Δ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000く
4 〇 0. 382 6000く
5 Δ 0. 178 6000 < 例 6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 717 6000く
8 〇 0. 755 6000く
9 〇 0. 770 500 1 0 (i)
9) 上層ホウ酸化物の例
Figure imgf000092_0001
* 元素 B量を表わす c
Figure imgf000093_0001
1 0 表 a) ± Ζη酸働一 P酸働糊
Figure imgf000094_0001
* Z II又は P量 わす。
Figure imgf000095_0001
1 0 (k)
10) 上層 Mn酸化物— P酸化物の例
Figure imgf000096_0001
* 元素 Mn又は P量を表わす c 第 10 表 (k) (つづき)
^; Z ^
施 プ レ ス性
能 化成処理性 溶 接 性 様 摩擦係数
1 Γ) 0. 106 6000 <
2 Γ) 0 155 6000 <
3 o 0 156 6000 <
4 o 0 1 10 6000 <
5 o 0 1 1 4 ROOD ぐ 施 6 o 0 137 6000 <
7 o 0 140 finnn ぐ
8 〇 0. 145 6000く 例 9 〇 0. 122 6000く
1 0 o 0 104 6000 <
1 1 o 0 104 6000 <
1 2 o 0 115 6000 く
1 3 o 0. 116 6000 <
1 4 o 0 115 6000 <
1 5 o 0 1 1 1 6000
1 6 o 0. 130 6000 <
1 o 0 948 6000 く 比 2 △ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000く 較
4 〇 0. 382 6000く 例 5 Δ 0. 178 6000 く
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 718 6000く
8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 10 表 (£)
11) 上層 Mn酸化物—ホウ酸の例
Figure imgf000098_0001
* 元素 Mn又は B量を表わす 第 10 表 ) (つづき)
/ <
Figure imgf000099_0001
1 0 表
12)上層 Mn酸化物一 P酸化物- -Mo酸化物の例
Figure imgf000100_0001
* it Un, P又は Mo量を示す c 第 10 表 (つ づ き)
Figure imgf000101_0001
第 1 0 表 (n) 13) 上層 Mn酸化物— P酸化物一 W酸化物の例
Figure imgf000102_0001
* ϊϋ Μτϊ, Ρ又は W量を表わす s/ Sl90elf/cc.d60/ ZS16 OIM
v v v v v
O C O O O O O O CD CD
O ' < > o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o O ID O O L CD CD tTD
CO CO CO C CD C CO C CO CD CD CO O CO CO CO CO CO CO CO CO O
プ性レス
処成性化理
摩擦係数
V O LTJ CO D ^r ト O LO CM LO LO C t"H CD OO CM Csl OO OO CO LTD CD 0 C^ LO LO — CO CM O O — — —* — CO LO OO OO CO — LO
O O O O O O CD C O o o o o o o o
o 〇〇〇u〇〇〇〇〇〇 0〇〇〇〇〇 O x 〇 <]〇〇〇〇
— OJ C ^ ^ ( I O I O CO OT 抓撵氍 "ftlN 環 ^ ^
第 1 0 表 (0) 14) 上層 Mn酸化物一 P酸化物— V酸化物の例
Figure imgf000104_0001
* 元素 Mn, P又は V量を表わす c 10 o (つ づ き)
Figure imgf000105_0001
第 1 0 表 (P) 14) 上層 Mn酸化物— P酸化物— Ca酸化物の例
Figure imgf000106_0001
* 元素 Mn, P又は Caを示す c 第 10 表 (P) (つ づ き)
Figure imgf000107_0001
第 1 0 表 (Q) 14)上層 Mn酸化物— P酸化物一 Co酸化物の例
Figure imgf000108_0001
* 元素 Mn, P又は Co量を表わす c 第 10 表 (q) (つ づ き)
Figure imgf000109_0001
第 1 0 表 (r) 17) 上層 Mn酸化物— P酸化物— Ni酸化物の例
Figure imgf000110_0001
* 元素 Mn P又は N i量を表わす c 第 10 表 (つ づ き)
Figure imgf000111_0001
第 1 0 表 )
18) 上層 Mn酸化物一 P酸化物一 Si02, Ti02, A 203 の 1種又は 2種以上の例
Figure imgf000112_0001
* Mn及び Pについては元素重量を、 Si02, Ti02 及び A^ 203 はそれぞ れ酸化物としての重量を表わす。 10 (s) (つ づ き)
Figure imgf000113_0001
1 0 (t)
19)上層混合酸化物の例
Figure imgf000114_0001
* 各元素の重量を表わす c 第 10 表 (t) (つ づ き)
Figure imgf000115_0001
* Co, P及び Bについては元素重量、 A 203 Ti02 及び Si02 は 酸化物としての重量を示す。 実施例 1 1
• 次に本発明に係る亜鉛系めつき鋼板の表面に亜鉛酸化 物を生成させ、 次いでその上層に、 Mn, Mo, Co, Ni, Ca, V, W, Ti, を含む金属イオン、 P, Bを含む酸素 酸のうち 1種または 2種以上を含有する pH5以下の酸性 水溶液を用いて酸化物を含む皮膜を生成させる場合につ いての実施例を比較例と共に下記第 1 1表に示す。
ZnO 皮膜処理条件は下記の通りである。
• 浸瀵 : Ζη(Ν03)2 · 6H20: 4 0 0 g/i . HN03 : 7 0 g / £の 5 0て水溶液中に 1〜 1 0秒間亜鉛系めつき鋼 板を浸漬して Ζπο 皮膜を生成せしめた。
• 電解 : Ζπ(Ν03)2 · 6Η20: 4 0 0 g/ . HN03 : 1 g/ £水溶液中で亜鉛系めつき鋼板を陰極として電流密度 7 A/dm2 、 1〜 7秒電解により ZnO 皮膜を生成せし めた。
• 気水噴霧 :合金化処理後の亜鉛系めつき鋼板 ( 5 0 0 °C) 表面に 8 0〜 1 2 5 Z分の霧化水を噴射して ZnO 皮膜を生成した。
また、 上層酸化膜生成条件は下記の通りである。 - · Mn酸化物生成は過マンガン酸カ リ ウム : 5 0 gZ^、 リ ン酸 1 0 gZ^、 硫酸 3 g Z £、 炭酸亜鉛 : 5 gZ ^の溶液 ( 3 0 °C) に被処理鋼板を浸漬するかまたは 該鋼板を陰極とし、 Pt電極を陽極として 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。
· P酸化物生成は、 リ ン酸カ リ ウム 5 0 g/^、 リ ン酸 1 O gZ の水溶液中に亜鉛系めつき鋼板を浸漬する かまたは該鋼板を陰極または陽極として、 電解処理 ( 5〜 1 0 Aノ dm2 、 1〜 1. 5秒) した。
• Mo酸化物生成はモリ ブデン酸アンモニゥム : 5 0 g / 、 リ ン酸 : 1 0 _ の溶液 ( 3 0て) に被処理鋼 板を浸漬するかまたは該鋼板を陰極、 Pt電極を陽極に して 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥 した。 モリ ブデン酸アンモニゥム、 リ ン酸の濃度、 さ らには一部には硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の 温度、 浸漬時間、 電解量を調整して作成した。
• Co酸化物生成は硝酸コバル ト : 2 0 0 gZ^、 硝酸亜 鉛 : 1 5 0 Ζ^、 濃硝酸 : 1 ccハの溶液 3 0てで 被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZ dm2 で 1.5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 硝酸 コバル ト、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さらには
—部にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液 の温度、 電解量を調整して作成した。
• Ni酸化物生成は硝酸二ッケル : 2 5 0 g 、 硝酸亜 鉛 : 1 5 0 gZ^、 濃硝酸 1 ccZ^の溶液 3 0てで被 処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 硝酸二ッ ゲル、 硝酸亜鉛、 硝酸の濃度を調節し、 さらには一部 にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の温 度、 電解量を調整して作成した。
· Ca酸化物生成は硝酸カルシウム : 2 5 0 gZ_g、 濃硝 酸 : 1 ccノ^の溶液 3 0 °Cで被処理鋼板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った 後、 水洗、 乾燥した。 硝酸カルシウム、 硝酸の濃度を 調節し、 さらには一部にはリ ン酸、 硫酸、 炭酸亜鉛の 添加を行い、 溶液の温度、 電解量を調整して作成した。
• W酸化物生成はタングステン酸アンモニゥ厶 : 2 0 g / ί、 リ ン酸 : 1 0 gZ ^の溶液 ( 3 0 °C) に被処理 鋼板を浸漬するかまたは該鋼板を陰極として、 Pt電極 を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水 洗、 乾燥した。 タングステン酸アンモニゥム、 リ ン酸 の濃度を調節し、 さらには一部には硫酸、 炭酸亜鉛の 添加を行い、 溶液の温度、 浸潰時間、 電解量を調整し て作成した。
• V酸化物生成はバナジン酸アンモニゥム : 3 0 g/£、 リ ン酸 : 1 0 gZ の水溶液 ( 3 0 eC) 中で被処理鋼 板を陰極として、 Pt電極を陽極にし、 7 AZdm2 で 1. 5秒電解を行った後、 水洗、 乾燥した。 バナジン酸 アンモニゥム、 リ ン酸の濃度、 さらには一部には硫酸, 炭酸亜鉛の添加を行い、 溶液の温度、 電解時間、 '電解 量を調整して作成した。
• ホウ素酸化物生成はホウ酸 : 5 0 g/ £からなる水溶 液中で、 亜鉛系めつき鋼板を陰極として 7 A/dm2 、 1. 5〜 7秒の電解条件で電解した。
混合酸化物皮膜の生成においては、 上記それぞれの 金属塩あるいは酸を添加混合した浴を作成して行った 1 1 ) 上層 Mn酸化物の例
Figure imgf000119_0001
元素 Mn量 ¾r表わす c 1 1 (つ づ き)
) 上層 Mn酸化物の例
施 プレ ス性
宵巨 Να 化 成 処 理 法 溶 接 性 様 摩擦係数
1 〇 0. 133 6000 <
2 〇 0. 194 6000く
3 〇 0. 195 6000 <
4 〇 0. 137 6000 く
5 〇 0. 143 6000く
6 〇 0. 171 6000く
7 ο 0. 176 6000く 施 8 〇 0. 182 6000く
9 〇 0. 153 6000 <
1 0 〇 0. 130 6000く
1 1 〇 0. 131 6000く
1 2 〇 0. 144 6000く 例 1 3 〇 0. 144 6000く
1 4 〇 0. 145 6000く
1 5 〇 0. 139 6000く
1 6 〇 0. 130 6000 <
1 〇 0. 948 6000く 比 2 Δ 0. 154 .500
3 X 0. 182 6000 <
4 〇 0. 382 6000 < 較 5 △ 0. 178 6000く
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 717 6000 < 例 8 〇 0. 755 6000く
9 〇 0. 770 500 1 1
2) 上層 P酸化物の例
Figure imgf000121_0001
元素 Co 量を表わす c 1 1 (つ づ き)
) 上層 P酸化物の例
\
\ \
Figure imgf000122_0001
1 1
3 ) 上層 Mo 酸化物の例
Figure imgf000123_0001
元素 Mo 量を表わす c 1 1 (つ づ き) ) 上層 Mo 酸化物の例
Figure imgf000124_0001
1 1
4 ) 上層 Co 酸化物の例
Figure imgf000125_0001
* 元素 Co 量を表わす c 1 1 (つ づ き) ) 上層 Co 酸化物の例
Figure imgf000126_0001
1 1
5 ) 上層 Ni 酸化物の例
Figure imgf000127_0001
元素 N i量を表わす c 1 1 (つ づ き)
) 上層 Ni 酸化物の例 施 ブ レ ス性
Να 化 成 処 理性 溶 接 性 様 摩擦係数
1 0 0. 133 6000 ぐ
2 o 0. 194 6000 く
3 o 0. 195 6000 ぐ
4 o 0. 137 6000 <
5 o 0. 143 6000 <
6 o 0. 171 6000 <
7 o 0. 176 6000 < 施 8 〇 0. 182 6000 く
9 〇 0. 153 6000 く
1 0 o 0. 130 6000 <
1 1 o 0. 131 6000 <
1 2 o 0. 144 6000 < 例 1 3 o 0. 145 6000 <
1 4 o 0. 145 6000 ぐ
1 5 o 0. 139 6000 く
1 6 o 0. 130 6000 く
1 〇 0. 948 6000 < 比 2 Δ 0. 154 .500
3 X 0. 182 6000 <
4 〇 0. 382 6000 < 較 5 厶 0. 178 6000 <
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 717 6000 く 例 8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 1 2
1 1
6) 上層 Ca 酸化物の例
Figure imgf000129_0001
元素 C a量を表わす c 1 1 (つ づ き) ) 上層 Ca 酸化物の例
Figure imgf000130_0001
1 1
7 ) 上層 W酸化物の例
Figure imgf000131_0001
元素 W量を表わす c 1 1 (つ づ き)
) 上層 W酸化物の例例 施 プ レ ス性
Not 化 成 処 理性 溶 接 性 摩擦係数
1
1 υ. u
9 uuuu \
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t U. 1 0 / R DnUnUnU < \
E u n U. 1 i 4 'lO9 R unununu ぐ \
Ό Π u, 1 7 ί 11 OUUU \
7
I Π 17R R DnUnUnU < \ 施 8 〇 0. 182 6000
9 〇 0. 153 6000
1 n n n u. 1 ςπ Rnnn <
1 1 o n 1 Qi uuuu ヽ
1 9 n Π 1 A A uuuu \ 例 1 o n 〗44 fi unununu ぐヽ
1 A π 〗45 finnn ぐ
1 5 o υ· tJ uuuu ヽ
1 fi υ n 1 sn R unununu ぐヽ
1 〇 0. 948 6000 < 比 2 △ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000
4 〇 0. 382 6000
5 Δ 0. 178 6000
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 717 6000 例 8 〇 0. 755 6000
9 〇 0. 770 500 1 1
8) 上層 V酸化物の例
Figure imgf000133_0001
元素 V量を表わす c 1 1 (つ づ き)
) 上層 V酸化物の例例 施 ブ レ ス性
Να 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
1 o 0 133 6000 <
? o 0 194 finooぐ ΰ Q 0 195 fi固 く
A リ fi議 ぐ o 0 145 gnnn <
R u n 〗71 fiOOO ぐ
7 o n i7fi fi隱 ぐ 施 8 〇 0.182 6000く
9 〇 0.153 6000 < L/ o n" i¾n 6000 <
1 1 o 0 131 6000 <
1 2 o 0 144 6000 < 例 1/ 13 ο 0144 6000 <
1 4 τ ο 0.145 6000 <
1 5 ο 0.139 6000 <
1 6 ο 0.130 6000 <
1 〇 0.948 6000 < 比 2 △ 0.154 500
3 X 0.182 6000 <
4 〇 0.382 6000く 較 5 Δ 0.178 6000 <
6 〇 0.268 500
7 〇 0.717 6000 < 例 8 〇 0.755 6000く
9 〇 0.770 500 1 1
9) 上層ホウ酸化物の例
Figure imgf000135_0001
元素 B量を表わす c 1 1 (つ づ き) ) 上層ホウ酸化物の例
Figure imgf000136_0001
1 1
10) 上層 Mn 酸化物 - P酸化物の例
Figure imgf000137_0001
* 元素 Mn量を表わす c 第 l l i (つ づ き)
0) 上層 Mn 酸化物 - P酸化物の例 施 プ レ ス性
育巨 Να 化 成処 理性 溶 接 性 摩擦係数
1 0 0 106 6000 <
2 0 155 6000 <
3 o 0 156 6000 <
4 o n n o 6000 <
5 o 0 114 6000 < o 0 137 6000 <
7 o 0 140 6000 < 施 8 〇 0. 145 6000 く
9 〇 0. 122 6000 く
1 0 o 0. 104 6000 <
1 1 o 0. 104 6000 <
1 2 o 0. 115 6000 < 例 1 3 O 0. 116 6000 <
1 4 o 0. 115 6000 <
1 5 o 0. I l l 6000 ぐ -
1 6 o 0. 130 6000 <
1 〇 0. 948 6000 < 比 2 Δ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000 <
4 〇 0. 382 6000 く 較 5 Δ 0. 178 6000 <
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 718 6000 く 例 8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 1 1
11) 上層 Mn 酸化物—ホウ酸の例
Figure imgf000139_0001
* 元素 Mn又は B量を表わす c 第 1 1 (つ づ き)
1) 上層 Mn酸化物 -ホウ酸の例 施 プ レ ス性
宵巨 Να 化成処理性 溶 接 性 摩擦係数
1 ο 0. 106 6000く
2 ο 0. 155 6000 <
3 ο 0. 156 6000 <
4 ο 0. 110 6000 <
5 ο 0. 114 6000 <
6 ο 0. 137 6000.く
7 ο 0. 140 6000 < 施 8 〇 0. 145 6000く
9 〇 0. 122 6000く
1 0 ο 0. 104 6000く
1 1 〇 0. 104 6000 <
1 2 ο 0. 115 6000 < 例 1 3 〇 0. 116 6000 <
1 4 〇 0. 115 6000く
1 5 〇 0. 111 6000く
1 6 〇 0. 130 6000 <
1 〇 0. 948 6000 < 比 2 Δ 0. 154 500
3 X 0. 182 6000 く
4 〇 0. 382 6000く 較 5 △ 0. 178 6000 <
6 〇 0. 268 500
7 〇 0. 718 6000 < 例 8 〇 0. 755 6000 <
9 〇 0. 770 500 1 1
12) 上層 Mn 酸化物- P酸化物一 Mo 酸化物の例
Figure imgf000141_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 12) 上層 Mn酸化物 P酸化物 - Mo酸化物の例
Figure imgf000142_0001
* 元素 Mn P又は Mo量を表わす c 1 1
13) 上層 Mn酸化物 - P酸化物- W酸化物の例
Figure imgf000143_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 13) 上層 Mn酸化物- P酸化物 - W酸化物の例
Figure imgf000144_0001
* 元素 Mn P又は W量を表わす c 1 1
14) 上層 Mn酸化物 - P酸化物 - V酸化物の例
Figure imgf000145_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 14) 上層 Mn酸化物一 P酸化物一 V酸化物の例
Figure imgf000146_0001
* 元素 Mn, P又は V量を表わす c 1 1
15) 上層 Mn酸化物 - P酸化物- Ca酸化物の例
Figure imgf000147_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 15) 上層 Μπ酸化物 - P酸化物一 Ca酸化物の例
Figure imgf000148_0001
* 元素 Mn, P又は Co量を表わす f 1 1
16) 上層 Mn酸化物- P酸化物 - Co酸化物の例
Figure imgf000149_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 16) 上層 Mn酸化物 - P酸化物 - Co酸化物の例
Figure imgf000150_0001
* 元素 Mn, P又は Ca量を表わす c 1 1
17) 上層 Mn酸化物 - P酸化物- Ni酸化物の例
Figure imgf000151_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 17) 上層 Mn酸化物 - P酸化物 - Ni酸化物の例
Figure imgf000152_0001
* 元素 Mn, P又は N i量を表わす c 1 1
) 上層 Mn酸化物— P酸化物— Si02, Ti02, Ai 203 の 1種又は 2種以上の例
Figure imgf000153_0001
第 1 1 表 (つ づ き) 18) 上層 Mn酸化物 P酸化物 Si02 Ti02, k H 203 の 1種又は 2種以上の例
Figure imgf000154_0001
* M n及び Pは元素重量を、 Si02 Ti02 及び 203 は酸化物 としての重量を示す。

Claims

- PCT/JP90/01615 1 5 3 求 の 囲
1 . 亜鉛系めつき鋼板の亜鉛系めつき表面に無機酸化
物少く とも 1種を 1 〜 5 0 0 mg/ni2 (前記無機元素に換
算した場合の重量と育して) 含有する皮膜を形成させたプ
レス成形性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板。
2. 無機酸化物が Mn, Mo, Co, Ni, Ca 及び Pの酸化
物よりなる群から選ばれたいずれか 1種の酸化物である
請求項 1 に記載の亜鉛系めつき鋼板。
10 3. 無機酸化物が Mn酸化物である請求項 2に記載の亜
鉛系めつき鋼板。
4. 更にリ ン酸及び 又はホウ酸、 所望により Mo酸化
物、 W酸化物及び V酸化物から選ばれた少く とも 1 種の
酸化物を lOOOmgZm2 ( 2種以上の場合はその合計量) 以
15 下含む請求項 3に記載の亜鉛系めつき鋼板。
5. 無機酸化物が P酸化物である請求項 2に記載の亜
紛糸めつさ鋼 fei。
6. 更にホウ酸 1 〜 5 0 0 mg/m2 ( Bとして) 及び
又はその他の無機酸化物を含む請求項 5 に記載の亜鉛系
20 のつさ鋼恢。
7. 亜鉛系めつき鋼板の亜鉛系めつき表面に無機酸化
物及び/又は同水酸化物の少く とも 1 種を l 〜 5 0 0 mg
Zm2 (無機元素換算重量として) と酸素酸及び Z又は無
機酸化物コロイ ドの少く とも 1 種を 1 〜 5 0 0 mg/m2
25 (無機元素換算重量として) とよりなる無機系被覆層を 形成させた凝着防止とコ口ガリ潤滑機能を併せもつプレ ス形成性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板。
8 . 凝着防止機能をめつき層との界面に強く、 コロガ リ潤滑機能を被覆層表面に強く、 傾斜被覆せしめた請求 項 7に記載の亜鉛系めつき鋼板。
9 . 無機酸化物及びノ又は同水酸化物が Mn, Mo, Co, N i , Ca, Cr, V , W , T i , k i 及び Zn よりなる金属 元素の酸化物又は水酸化物である請求項 7に記載の亜鉛 糸めつさ鋼 fe。
10. 更に前記亜鉛めつき表面と前記皮膜との間に前記 表面に直接接して設けられた Zn酸化物よりなる皮膜を有 する請求項 1 に記載の亜鉛系めつき鋼板。
11. 前記皮膜を形成する無機酸化物が Μπの酸化物であ り、 前記 Ζπ酸化物の量が 3〜 5 0 0 mg/ m2 ( Ζπ換算) で ある請求項 1 0に記載の亜鉛系めつき鋼板。
12. 前記皮膜が更にホウ酸及び Ζ又はリ ン酸化物を含 有しているものである請求項 1 0に記載の亜鉛系めつき 鍋板。
13. 前記 Zn酸化物よりなる皮膜が Zn酸化物として ·3 0 SOOOmgZ m2を含有するものである請求項 1 0に記載の 亜鉛系めつき鋼板。
14. 前記 Zn酸化物よりなる皮膜の上に更に Mn, P, Mo, Co, Ni , Ca, W, V及び Bの酸化物群より選ばれた少く とも 1種の酸化物を 1000mg/ m2以下含む皮膜を形成させ た鋼板である請求項 1 3に記載の亜鉛系めつき鋼板。
15. 亜鉛酸化物よりなる前記皮膜上に更に P酸化物と Zn酸化物をそれぞれ 1〜 5 0 0 mgZ m2含有する皮膜させ た請求項 1 3 に記載の亜鉛系めつき鋼板。
16. めっき層表面に、 プレス成形的めつき層表面へ密 着し、 その変形に追随して被覆を維持する凝着防止機能 と、 金型〜めっき層間のコロガリ潤滑機能とを併せもつ 無機系被覆層 2〜2000mg/ m2 (金属として) を形成せし めるに際し、 亜鉛系めつき鋼板を Mn, Mo, Co, N i, Ca, Cr, V, W, Ti, A i , Zn の 1種又は 2種以上の金属ィ オンを含有し、 かつ P , Bの 1種又は 2種の酸素酸を含 有する PH 5以下の磁性水溶液に接触又は該液中で陰極電 解処理することよりなるプレス成形性、 組成処理性に優 れた亜鉛系めつき鋼板の製造方法。
17. 亜鉛系めつき鋼板の表面に亜鉛酸化物を、
(ィ) 亜鉛系めつき鋼板を酸性酸化剤水溶液に接触させ る
(口) 亜鉛系めつき鋼板を亜鉛イオンと酸化剤含有水溶 液中で陰極電極処理する。
(ハ) 3 0 0〜 6 0 0ての亜鉛系めつき鋼板表面に気水 混合体を吹付ける。
上記 (ィ) , (口) , (ハ) の何れかの方法により、 生成し、 次いでその上層に、 Mn, Mo, Co, N i , Ca, V , W , Ti , k £ を含む金属イオン P, Bを含む酸素酸の少 く とも 1 種を含有する PH 5以下の酸性水溶液に接触又は 該水溶液中で陰極電解処理することよりなる溶接性、 ブ レス成形性、 化成処理性に優れた亜鉛系めつき鋼板の製
造方法。 5
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