JPH02267277A - 亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法 - Google Patents
亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛合金めつき鋼
板および合金化亜鉛めっき鋼板(此等の鋼板を以下総称
して亜鉛系めっき鋼板と称する)の表面に均一塗布性に
優れかつ耐食性、耐アルカリ性、耐溶接性ならびに塗装
性(塗膜付着性および塗装後の耐食性〉の優れたクロメ
ート皮膜を形成し得るクロメート処理方法に関する。
板および合金化亜鉛めっき鋼板(此等の鋼板を以下総称
して亜鉛系めっき鋼板と称する)の表面に均一塗布性に
優れかつ耐食性、耐アルカリ性、耐溶接性ならびに塗装
性(塗膜付着性および塗装後の耐食性〉の優れたクロメ
ート皮膜を形成し得るクロメート処理方法に関する。
[従来の技術]
クロメート処理液は古くはクロム酸または重クロム酸水
溶液からなるものであったが、クロメート皮膜形成後酸
またはアルカリで処理された場合に難溶性ある皮膜を形
成する方法が種々提案されている。以下、これらの従来
技術と、その利害得失について説明する。
溶液からなるものであったが、クロメート皮膜形成後酸
またはアルカリで処理された場合に難溶性ある皮膜を形
成する方法が種々提案されている。以下、これらの従来
技術と、その利害得失について説明する。
亜鉛系めっき鋼板の表面に難溶性クロメート皮膜を形成
させる方法として特開昭50−158535号公報の発
明は無水クロム酸−りん酸−水溶性または水分散性高分
子化合物系のクロメ−)・液であって、その処理液中の
Cr6+はエチレングリコールなどの還元剤で70%以
上(r3+に還元されたものを使用する。しかしながら
この発明の実施によって形成されるクロメート皮膜は高
分子を含有するので、難溶性、耐食性、塗装性において
優れているが溶接性が劣るといった弱点を有している。
させる方法として特開昭50−158535号公報の発
明は無水クロム酸−りん酸−水溶性または水分散性高分
子化合物系のクロメ−)・液であって、その処理液中の
Cr6+はエチレングリコールなどの還元剤で70%以
上(r3+に還元されたものを使用する。しかしながら
この発明の実施によって形成されるクロメート皮膜は高
分子を含有するので、難溶性、耐食性、塗装性において
優れているが溶接性が劣るといった弱点を有している。
次に、特公昭61−58522号公報に開示されている
クロメート液はクロム酸−クロム酸還元生成物−シリカ
ゾル系の成分を特定したものである。しかしながら、こ
の発明の方法でクロメート皮膜が形成された表面処理鋼
板を加工して塗装するに際し、塗装前のアルカリ洗浄に
よりクロメート皮膜中の主として6価クロムが溶出し易
い、すなわち、耐アルカリ性が悪いので皮膜の耐食性が
低下するといった問題および皮膜がシリカを含有するの
で溶接たとえばスポット溶接性が悪いといった問題を有
している。
クロメート液はクロム酸−クロム酸還元生成物−シリカ
ゾル系の成分を特定したものである。しかしながら、こ
の発明の方法でクロメート皮膜が形成された表面処理鋼
板を加工して塗装するに際し、塗装前のアルカリ洗浄に
よりクロメート皮膜中の主として6価クロムが溶出し易
い、すなわち、耐アルカリ性が悪いので皮膜の耐食性が
低下するといった問題および皮膜がシリカを含有するの
で溶接たとえばスポット溶接性が悪いといった問題を有
している。
次に、クロメート処理液中の6価クロム還元剤としてシ
ランカップリング剤を使用することを開示したものとし
て特開昭58−22383号公報ならびに特開昭62−
83478号公報が挙げられる。此等の発明の方法で形
成される皮膜は何れも塗膜付着性に優れているものの、
前者の発明の方法で形成されるクロメート皮膜はシリカ
、有機高分子を含有しないため耐アルカリ性が悪い、後
者の発明においてはコロイダルシリカを含有しているた
めスポット溶接性が不充分であるといった問題を有して
いるのである。上記したクロメート処理方法における従
来技術の各成分の性能を検討すると、有機高分子やシリ
カゾルは耐食性等を高めるが溶接性を悪化させる傾向が
ある。またシランカップリング剤はCr’+を還元する
傾向があるためクロメート皮膜の耐食性を不安定にする
傾向がある。
ランカップリング剤を使用することを開示したものとし
て特開昭58−22383号公報ならびに特開昭62−
83478号公報が挙げられる。此等の発明の方法で形
成される皮膜は何れも塗膜付着性に優れているものの、
前者の発明の方法で形成されるクロメート皮膜はシリカ
、有機高分子を含有しないため耐アルカリ性が悪い、後
者の発明においてはコロイダルシリカを含有しているた
めスポット溶接性が不充分であるといった問題を有して
いるのである。上記したクロメート処理方法における従
来技術の各成分の性能を検討すると、有機高分子やシリ
カゾルは耐食性等を高めるが溶接性を悪化させる傾向が
ある。またシランカップリング剤はCr’+を還元する
傾向があるためクロメート皮膜の耐食性を不安定にする
傾向がある。
[発明が解決しようとする課題]
したがって本発明は亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理
方法における従来技術の抱える諸問題を解決して、均一
塗布性に優れかつ耐食性、耐アルカリ性、耐溶接性、加
工性ならびに塗装性の優れたクロメート皮膜を形成させ
る方法を提供しようとするものである。
方法における従来技術の抱える諸問題を解決して、均一
塗布性に優れかつ耐食性、耐アルカリ性、耐溶接性、加
工性ならびに塗装性の優れたクロメート皮膜を形成させ
る方法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段〕
本発明においては、亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理
方法における従来技術の抱える問題を解決するために、
先づ、塗布される水系クロメート液に次に掲げるような
工夫を講じた。すなわちa、シランカップリング剤の作
用を有効に発揮させるために6価クロムと3価クロムの
含有量をそれぞれ特定しかつクロム比(Cr3+/Cr
6+重1比)も特定したこと。
方法における従来技術の抱える問題を解決するために、
先づ、塗布される水系クロメート液に次に掲げるような
工夫を講じた。すなわちa、シランカップリング剤の作
用を有効に発揮させるために6価クロムと3価クロムの
含有量をそれぞれ特定しかつクロム比(Cr3+/Cr
6+重1比)も特定したこと。
b、クロメート液の均一塗布性を向上させるためにクロ
メート液にC4〜C8の第3級アルコールおよびアセト
ニトリルから選ばれる有機溶剤を特定量含有させること
、この溶剤は35℃以内の温度においてクロメート液内
に比較的に安定して存在しうるので前記の効果を持続し
かつクロメート皮膜の品質に悪影響を与えない。
メート液にC4〜C8の第3級アルコールおよびアセト
ニトリルから選ばれる有機溶剤を特定量含有させること
、この溶剤は35℃以内の温度においてクロメート液内
に比較的に安定して存在しうるので前記の効果を持続し
かつクロメート皮膜の品質に悪影響を与えない。
C,クロメート液中にりん酸イオンを特定量含有させて
皮膜の耐アルカリ性と耐食性の向上に寄与させること、
従ってPO437/Cr6++Cr”の比の値も特定し
たこと。
皮膜の耐アルカリ性と耐食性の向上に寄与させること、
従ってPO437/Cr6++Cr”の比の値も特定し
たこと。
d、クロメート液を塗布する前に、クロメート液に該液
中のCr’+濃度に対する特定モル比でもってシランカ
ップリング剤を添加、混合して次いでその混合液を亜鉛
系めっき鋼板表面に塗布するようにしたこと、この手段
により、めっき表面に塗布されたクロメート液中のCr
’+はクロメート塗布液の乾燥過程においてシランカッ
プリング剤ならびに溶剤による還元作用を被りかつシラ
ノール基の結合作用により網目状結合が進行して耐食性
ならびに耐アルカリ性の優れたクロメート皮膜を形成さ
せることができること。
中のCr’+濃度に対する特定モル比でもってシランカ
ップリング剤を添加、混合して次いでその混合液を亜鉛
系めっき鋼板表面に塗布するようにしたこと、この手段
により、めっき表面に塗布されたクロメート液中のCr
’+はクロメート塗布液の乾燥過程においてシランカッ
プリング剤ならびに溶剤による還元作用を被りかつシラ
ノール基の結合作用により網目状結合が進行して耐食性
ならびに耐アルカリ性の優れたクロメート皮膜を形成さ
せることができること。
e、形成皮膜が溶接性を阻害しないように、水系クロメ
ート液に皮膜の眉間絶縁抵抗を高めるシリカや有機高分
子を含有させないようにしたこと。
ート液に皮膜の眉間絶縁抵抗を高めるシリカや有機高分
子を含有させないようにしたこと。
本発明者は、水系クロメート液に以上概説した如き創意
工夫をなすことによって本発明を完成するに到ワた。す
なわち、本発明は、6価クロム3.0〜50g/j2と
、3価クロム2゜0〜40g/2と、りん酸イオン(P
o、3−)1.0〜100g/I2と、炭素数4〜8の
第3級アルコールおよびアセトニトリルから選ばれる少
なくとも一種類の有機溶剤の3〜50 g / (lと
からなり、かつクロム比(Cr3+/Cr6+重量比)
が0.25〜1.5であり、さらに、全クロムに対する
りん酸イオンの重量比(PO43−/Cr”+Cr”
)が0.1〜1.2である水系クロメート液にシランカ
ップリング剤を該クロメート液中の6価クロム濃度に対
するモル比で0.05〜0.30の範囲内で添加混合し
たのち、該クロメート液を亜鉛系めっき鋼板表面に塗布
し次いで乾燥してその表面にクロム付着筆が10〜20
0mg/m”のクロメート皮膜を形成させることを特徴
とする亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法に関する
。
工夫をなすことによって本発明を完成するに到ワた。す
なわち、本発明は、6価クロム3.0〜50g/j2と
、3価クロム2゜0〜40g/2と、りん酸イオン(P
o、3−)1.0〜100g/I2と、炭素数4〜8の
第3級アルコールおよびアセトニトリルから選ばれる少
なくとも一種類の有機溶剤の3〜50 g / (lと
からなり、かつクロム比(Cr3+/Cr6+重量比)
が0.25〜1.5であり、さらに、全クロムに対する
りん酸イオンの重量比(PO43−/Cr”+Cr”
)が0.1〜1.2である水系クロメート液にシランカ
ップリング剤を該クロメート液中の6価クロム濃度に対
するモル比で0.05〜0.30の範囲内で添加混合し
たのち、該クロメート液を亜鉛系めっき鋼板表面に塗布
し次いで乾燥してその表面にクロム付着筆が10〜20
0mg/m”のクロメート皮膜を形成させることを特徴
とする亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法に関する
。
本発明の方法に使用する水系クロメート液の構成につい
て先づ説明する。本クロメート液は水を溶媒としている
ものであって3.0〜50g/lのCr’+と2.0〜
40g#のCr3+を基本成分として含有する。3.0
g/l未満のCr”および2.0g/l未満のCr’+
量では満足な耐食性を示すクロメート皮膜を形成させ難
くなり、逆に50g/l超のCr’+量、40g/l超
のCr’+量では、クロメート液の粘度が高くなり且つ
クロメート液の安定性が悪くなってクロム付着量の制御
もしにくくなる。又クロム量において重要なことはCr
’+とCr’+の含有比率であって、クロム比(Cr”
/Cr”)が0.25〜1.5の範囲内であることが必
要である。クロム比が、0.25未満ではクロメート液
中のCr’+濃度がそれだけ高くなるので、該液にシラ
ンカップリング剤を配合したときにシランカップリング
剤によるクロメート液中のCr’+の還元反応が起こり
易くなる、それに伴ってクロメート液が加熱され、この
結果クロメート液中の溶剤によるCr’+の還元反応の
進行および溶剤の揮散なとも起こり易くなってクロメー
ト液の品質低下を招来する。逆に、クロム比が1.5超
ではクロメート液がゲル化し易くなりかつ形成するクロ
メート皮膜の耐食性が低下する。クロム比の制御はエタ
ノール、メタノール、蓚酸、澱粉、蔗糖などの還元剤を
必要により添加することにより行なう。
て先づ説明する。本クロメート液は水を溶媒としている
ものであって3.0〜50g/lのCr’+と2.0〜
40g#のCr3+を基本成分として含有する。3.0
g/l未満のCr”および2.0g/l未満のCr’+
量では満足な耐食性を示すクロメート皮膜を形成させ難
くなり、逆に50g/l超のCr’+量、40g/l超
のCr’+量では、クロメート液の粘度が高くなり且つ
クロメート液の安定性が悪くなってクロム付着量の制御
もしにくくなる。又クロム量において重要なことはCr
’+とCr’+の含有比率であって、クロム比(Cr”
/Cr”)が0.25〜1.5の範囲内であることが必
要である。クロム比が、0.25未満ではクロメート液
中のCr’+濃度がそれだけ高くなるので、該液にシラ
ンカップリング剤を配合したときにシランカップリング
剤によるクロメート液中のCr’+の還元反応が起こり
易くなる、それに伴ってクロメート液が加熱され、この
結果クロメート液中の溶剤によるCr’+の還元反応の
進行および溶剤の揮散なとも起こり易くなってクロメー
ト液の品質低下を招来する。逆に、クロム比が1.5超
ではクロメート液がゲル化し易くなりかつ形成するクロ
メート皮膜の耐食性が低下する。クロム比の制御はエタ
ノール、メタノール、蓚酸、澱粉、蔗糖などの還元剤を
必要により添加することにより行なう。
他の成分として、本発明のクロメート液は1.0〜10
0 g/(lのPO43−を含有する。
0 g/(lのPO43−を含有する。
Po、3−は好ましくはオルトりん酸(H,PC)、)
の形で添加される。PO43−量が1.0g/l未満で
はクロメート皮膜の耐食性、耐アルカリ性が低下し、逆
に100g/g超ではクロメート液中のCr’+のシラ
ンカップリング剤による還元を急速に進行させるのでク
ロメート液の品質を低下させる。PO43−量において
、特に重要なのはクロメート液中の/全クロム(Cr
”+Cr ”)量に対する比率である。PO43−/全
Crの比は0゜1〜1.2の範囲が好ましい、この比が
0.1未満ではクロメート皮膜の耐アルカリ性ならびに
耐食性が低下する傾向を示し、逆に1.2超ではクロメ
ート液中のCr←のシランカップリング剤による還元作
用が極度に進行し易くなり塗布前にクロメート液中のC
r’+を大巾にないしは殆どCr 3+に還元してしま
うのでクロメート液の品質が低下し、本発明の目的に適
合する皮膜を形成し難くなる。
の形で添加される。PO43−量が1.0g/l未満で
はクロメート皮膜の耐食性、耐アルカリ性が低下し、逆
に100g/g超ではクロメート液中のCr’+のシラ
ンカップリング剤による還元を急速に進行させるのでク
ロメート液の品質を低下させる。PO43−量において
、特に重要なのはクロメート液中の/全クロム(Cr
”+Cr ”)量に対する比率である。PO43−/全
Crの比は0゜1〜1.2の範囲が好ましい、この比が
0.1未満ではクロメート皮膜の耐アルカリ性ならびに
耐食性が低下する傾向を示し、逆に1.2超ではクロメ
ート液中のCr←のシランカップリング剤による還元作
用が極度に進行し易くなり塗布前にクロメート液中のC
r’+を大巾にないしは殆どCr 3+に還元してしま
うのでクロメート液の品質が低下し、本発明の目的に適
合する皮膜を形成し難くなる。
さらに他の成分としてクロメート液の塗布性を向上させ
るための、濡れ性向上剤としてC4〜C8の第3級アル
コールおよびアセトニトリルがら選ばれる少なくとも一
種類の溶剤、場合によっては前記溶剤の複数の混合物を
クロメ−1〜液に3〜50g/l配合する。前述の溶剤
は何れも約35℃以内のクロメート液において液中のC
r’+に対する安定性が比較的高く、かつクロメート皮
膜の品質に同等悪影響を及ぼすことなく、クロメート液
のめっき表面への濡れ性を向上させる効果を付与する。
るための、濡れ性向上剤としてC4〜C8の第3級アル
コールおよびアセトニトリルがら選ばれる少なくとも一
種類の溶剤、場合によっては前記溶剤の複数の混合物を
クロメ−1〜液に3〜50g/l配合する。前述の溶剤
は何れも約35℃以内のクロメート液において液中のC
r’+に対する安定性が比較的高く、かつクロメート皮
膜の品質に同等悪影響を及ぼすことなく、クロメート液
のめっき表面への濡れ性を向上させる効果を付与する。
従って、濡れ性向上に対応する分だけ高速操業時におけ
るクロメート液の均一塗布性の向上に寄与する。溶剤量
が3g/12未満ではその効果を確認し難くなり、50
g/l超ではそれ以上加えることによる効果の向上は期
待できずかつ経済的にも作業環境的にも好ましくない、
一般に、前述の溶剤はクロメート液中の全クロム濃度ま
たは塗布速度などに対し比例的に加えられる。
るクロメート液の均一塗布性の向上に寄与する。溶剤量
が3g/12未満ではその効果を確認し難くなり、50
g/l超ではそれ以上加えることによる効果の向上は期
待できずかつ経済的にも作業環境的にも好ましくない、
一般に、前述の溶剤はクロメート液中の全クロム濃度ま
たは塗布速度などに対し比例的に加えられる。
C4〜C8の第3級アルコールとしては具体的にはt−
ブタノール、t−アミルアルコールなどを挙げることが
できる。
ブタノール、t−アミルアルコールなどを挙げることが
できる。
尚、水系クロメート液に必要に応じて0.2〜10g/
lの亜鉛イオンを配合して耐アルカリ性をさらに向上さ
せることができる。亜鉛イオンの量が0.2g/l未満
ではそれによる向上効果を確認し難く、逆にLog/l
超では処理液にCr3+が沈殿し易くなるので好ましく
ない、Znイオンは亜鉛華、炭酸亜鉛、りん酸亜鉛また
は水酸化亜鉛の形でクロメート液に添加する。さらにま
た、必要に応じてクロメート液に錯弗化物を単独である
いは亜鉛と共に添加することができる。
lの亜鉛イオンを配合して耐アルカリ性をさらに向上さ
せることができる。亜鉛イオンの量が0.2g/l未満
ではそれによる向上効果を確認し難く、逆にLog/l
超では処理液にCr3+が沈殿し易くなるので好ましく
ない、Znイオンは亜鉛華、炭酸亜鉛、りん酸亜鉛また
は水酸化亜鉛の形でクロメート液に添加する。さらにま
た、必要に応じてクロメート液に錯弗化物を単独である
いは亜鉛と共に添加することができる。
添加量はFに換算して0.2〜8g/lの範囲内が好ま
しい、鰭弗化物の好ましい具体例は、フルオロジルコニ
ウム酸、フルオロチタン酸、フルオロけい酸またはフル
オロほう酸であり、これらを前記量だけクロメート液に
加えることにより、クロメート液による亜鉛系めっき表
面のエツチングが進行して、溶出してきた金属イオン、
あるいはその金属イオンとクロメート液に添加された亜
鉛イオンを錯弗化物が錯化して、その金属または亜#9
錯化物がクロメート皮膜の精成成分となり皮膜の耐食性
ならびに塗布性の向上に寄与するのである。F換算量が
0.2g/l未満では銘弗化物添加の効果の確認が難し
く、一方8g/l超ではクロメート皮膜の耐食性が低下
するようになる。
しい、鰭弗化物の好ましい具体例は、フルオロジルコニ
ウム酸、フルオロチタン酸、フルオロけい酸またはフル
オロほう酸であり、これらを前記量だけクロメート液に
加えることにより、クロメート液による亜鉛系めっき表
面のエツチングが進行して、溶出してきた金属イオン、
あるいはその金属イオンとクロメート液に添加された亜
鉛イオンを錯弗化物が錯化して、その金属または亜#9
錯化物がクロメート皮膜の精成成分となり皮膜の耐食性
ならびに塗布性の向上に寄与するのである。F換算量が
0.2g/l未満では銘弗化物添加の効果の確認が難し
く、一方8g/l超ではクロメート皮膜の耐食性が低下
するようになる。
上述の如き水系クロメート液はシランカップリング剤を
配合した後は約35℃以下、好ましくは約25℃以下の
温度に維持することおよび調整後なるべく速く使用する
のが望ましい。塗布の際はあらかじめ、クロメート液に
シランカップリング剤をクロメート液中のCI−6+の
モル濃度に対するモル比(シランカップリング剤/Cr
’+モル比)で0.05〜0.30の範囲内で添加し混
合する。シランカップリング剤としては特定するもので
はないが、好ましいものとして下記[I]およびn1で
示されるものを挙げることができる。
配合した後は約35℃以下、好ましくは約25℃以下の
温度に維持することおよび調整後なるべく速く使用する
のが望ましい。塗布の際はあらかじめ、クロメート液に
シランカップリング剤をクロメート液中のCI−6+の
モル濃度に対するモル比(シランカップリング剤/Cr
’+モル比)で0.05〜0.30の範囲内で添加し混
合する。シランカップリング剤としては特定するもので
はないが、好ましいものとして下記[I]およびn1で
示されるものを挙げることができる。
[I]YRSiX
[II[]YSiX
R・・・アルキル基
X・・・メトキシ基またはエトキシ基
Y・・・ビニル基、メルカプト基、グリシドキシ基また
はメタクリロキシ基 具体的には、シランカップリング剤として、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロビ
ルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメ
チルジメトキシシランなどを挙げることができる。
はメタクリロキシ基 具体的には、シランカップリング剤として、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロビ
ルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメ
チルジメトキシシランなどを挙げることができる。
尚、前述のごとく本発明においてはシランカップリング
剤の種類を特定するものではないが、前記−8式で示さ
れるものは水系クロメート液への溶解性が良くかつクロ
メート皮膜の耐食性の向上に比較的に大きく寄与するの
で特に好ましいものとして挙げられるものである。
剤の種類を特定するものではないが、前記−8式で示さ
れるものは水系クロメート液への溶解性が良くかつクロ
メート皮膜の耐食性の向上に比較的に大きく寄与するの
で特に好ましいものとして挙げられるものである。
シランカップリング剤の添加モル比が0.05未満では
クロメート皮膜の耐アルカリ性向上効果を確認し難くな
り、逆に0.3超ではクロメート液の安定性が徐々に低
下する傾向、すなわち、クロメート液中にCr’+が増
大しゲル化し易くなる傾向を示すようになる。より好ま
しくは、モル比で0.1〜0.2の範囲内で混合するこ
とである。
クロメート皮膜の耐アルカリ性向上効果を確認し難くな
り、逆に0.3超ではクロメート液の安定性が徐々に低
下する傾向、すなわち、クロメート液中にCr’+が増
大しゲル化し易くなる傾向を示すようになる。より好ま
しくは、モル比で0.1〜0.2の範囲内で混合するこ
とである。
前述のごとくシランカップリング剤を混合したクロメー
ト液は、例えばロールコータ−などで亜鉛系めっき鋼板
表面に塗布され次いで乾燥する0本発明では乾燥条件を
特定するものではないが、好ましくはめっき鋼板の板温
が60〜150℃で5〜10秒間乾燥してクロム付着量
として10〜200mg/m”のクロメート皮膜を形成
させる。ただし、水系クロメート液にシランカップリン
グ剤を配合した後は混合液の液温を約35℃好ましくは
約25℃以下に維持する。クロム濃度が比較的に低い場
合には約1ケ月間充分に安定しているが、逆にクロム濃
度が高い場合には前記配合後−週間以内に塗布する必要
がある。
ト液は、例えばロールコータ−などで亜鉛系めっき鋼板
表面に塗布され次いで乾燥する0本発明では乾燥条件を
特定するものではないが、好ましくはめっき鋼板の板温
が60〜150℃で5〜10秒間乾燥してクロム付着量
として10〜200mg/m”のクロメート皮膜を形成
させる。ただし、水系クロメート液にシランカップリン
グ剤を配合した後は混合液の液温を約35℃好ましくは
約25℃以下に維持する。クロム濃度が比較的に低い場
合には約1ケ月間充分に安定しているが、逆にクロム濃
度が高い場合には前記配合後−週間以内に塗布する必要
がある。
クロム付着量は特に限定されないが、10mg/m2未
満では皮膜の耐食性、塗装後の耐食性が不充分であり、
200mg/m2超ではクロメート皮膜のクロム付着量
の制御が困難となり、又耐食性の向上効果が飽和してそ
れ以上の効果が期待し難くかつクロメート皮膜の一部が
外力により除去され易くなるので塗膜付着性低下の因と
なる。尚1本発明において特定した水系クロメート液の
pHは特定するものではないが望ましくは1.0〜3.
0位である。
満では皮膜の耐食性、塗装後の耐食性が不充分であり、
200mg/m2超ではクロメート皮膜のクロム付着量
の制御が困難となり、又耐食性の向上効果が飽和してそ
れ以上の効果が期待し難くかつクロメート皮膜の一部が
外力により除去され易くなるので塗膜付着性低下の因と
なる。尚1本発明において特定した水系クロメート液の
pHは特定するものではないが望ましくは1.0〜3.
0位である。
[作用]
水系クロメート液にシランカップリング剤を配合して亜
鉛系めっき鋼板の表面に塗布して乾燥する過程において
、主として乾燥時の熱エネルギーにより水系クロメート
液中のCr”、Cr”およびPO43−の各成分がめつ
き表面と反応して次の(a)および(b)にて夫々表わ
される無色皮膜と(c)にて表わされる緑色系皮膜およ
び(d)および(e)で表わされる黄金色系皮膜とがク
ロメート皮膜の形成成分となる。
鉛系めっき鋼板の表面に塗布して乾燥する過程において
、主として乾燥時の熱エネルギーにより水系クロメート
液中のCr”、Cr”およびPO43−の各成分がめつ
き表面と反応して次の(a)および(b)にて夫々表わ
される無色皮膜と(c)にて表わされる緑色系皮膜およ
び(d)および(e)で表わされる黄金色系皮膜とがク
ロメート皮膜の形成成分となる。
(a)Zn (OH)2
(b)Cr (OH)2
(c )CrP04 ・4H20
(d)ZnO−32n (oH>2−cro3゜3Zn
(OH)z・cr03+ 2Zn (OH)z・CrO:sなどで表わされるクロ
ム酸亜鉛系化合物 (e)Cr (OH)、−Cr (OH)−Cry。
(OH)z・cr03+ 2Zn (OH)z・CrO:sなどで表わされるクロ
ム酸亜鉛系化合物 (e)Cr (OH)、−Cr (OH)−Cry。
(クロミッククロメート)
次に、シランカップリング剤について説明する。
二二に、トリメトキシ基を有するシランカップリング剤
を例にとりこれをYR,S i (OCH3) 3で示
すとこれは下式(1)に示されるような加水分解をする
。すなわち、 (1) YRS i (OCH3) i+38
.0→(f)YRSi (OH)3+3CH30Hクロ
メート液の塗布後の加熱エネルギーによって例えば前記
(d)のクロミッククロメートはさらに第1図で例示さ
れるような縮合反応を起こすと共に、さらに第2図で例
示されるようにクロミッククロメートはシランカップリ
ング剤の加水分解成分(f)と架橋結合し、またメタノ
ールはクロミッククロメート中の6価クロムを還元する
。かくして、クロミッククロメートとシランカップリン
グ剤の加水分解生成物と複雑な架橋結合を行なって網目
状の高分子構造対を形成するものと推察される。従って
、第1図および第2図で示される網目状高分子クロム化
合物の組織内に前述の(a)、(b)、(c)、(d)
の各成分が封鎖された状態又は前記高分子クロム化合物
と結合した状態で存在するものと推定される。
を例にとりこれをYR,S i (OCH3) 3で示
すとこれは下式(1)に示されるような加水分解をする
。すなわち、 (1) YRS i (OCH3) i+38
.0→(f)YRSi (OH)3+3CH30Hクロ
メート液の塗布後の加熱エネルギーによって例えば前記
(d)のクロミッククロメートはさらに第1図で例示さ
れるような縮合反応を起こすと共に、さらに第2図で例
示されるようにクロミッククロメートはシランカップリ
ング剤の加水分解成分(f)と架橋結合し、またメタノ
ールはクロミッククロメート中の6価クロムを還元する
。かくして、クロミッククロメートとシランカップリン
グ剤の加水分解生成物と複雑な架橋結合を行なって網目
状の高分子構造対を形成するものと推察される。従って
、第1図および第2図で示される網目状高分子クロム化
合物の組織内に前述の(a)、(b)、(c)、(d)
の各成分が封鎖された状態又は前記高分子クロム化合物
と結合した状態で存在するものと推定される。
この様に形成された網目状分子構造を有するクロメート
皮膜はシラノール基の結合効果も加わって耐アルカリ性
が強い、すなわち、アルカリ洗浄によって皮膜中のクロ
ムが溶出し難い皮膜となる。しかも網目状分子構造は耐
食性ならびに塗布性の向上にも寄与していると推定され
る。
皮膜はシラノール基の結合効果も加わって耐アルカリ性
が強い、すなわち、アルカリ洗浄によって皮膜中のクロ
ムが溶出し難い皮膜となる。しかも網目状分子構造は耐
食性ならびに塗布性の向上にも寄与していると推定され
る。
さらに、本皮膜はシリカ及び有機高分子化合物を含有し
ないので眉間絶縁抵抗値が比較的に低いので、耐溶接性
も優れているのである。
ないので眉間絶縁抵抗値が比較的に低いので、耐溶接性
も優れているのである。
以下に、本発明の効果をさらに具体的に説明するために
実施例を挙げ、比較例と共に示す。
実施例を挙げ、比較例と共に示す。
[実施例]
(1)クロメート塗布液の調製方法
第1表に示されるクロメート塗布液No、Aは、まず無
水クロム酸200gを水500gで溶解し、この水溶液
にりん酸(75%水溶液)を86g、メタノールを18
g添加し80〜90℃で1時間加熱しCr 3 +/
(r 6+の重量比が1.0になるよう還元し冷却した
後、t−ブタノールを26g及び水を加えて全量を1k
gとした。以下、この液を水系クロメート液と称する。
水クロム酸200gを水500gで溶解し、この水溶液
にりん酸(75%水溶液)を86g、メタノールを18
g添加し80〜90℃で1時間加熱しCr 3 +/
(r 6+の重量比が1.0になるよう還元し冷却した
後、t−ブタノールを26g及び水を加えて全量を1k
gとした。以下、この液を水系クロメート液と称する。
次にこの水系クロメート液を、全クロム量(Cr”+C
r”)が40g/Ωとなるようにまたt−ブタノールの
量がLog/lとなるよに、水で希釈し、シランカップ
リング剤(東芝シリコーン製、γ−グリシドキシプロビ
ルトリメトキシシラン)を9g/l添加撹拌して、クロ
メート塗布液No、Aを調製した。
r”)が40g/Ωとなるようにまたt−ブタノールの
量がLog/lとなるよに、水で希釈し、シランカップ
リング剤(東芝シリコーン製、γ−グリシドキシプロビ
ルトリメトキシシラン)を9g/l添加撹拌して、クロ
メート塗布液No、Aを調製した。
以下、クロメート塗布液No、B〜にはクロメート塗布
液No、Aと同様の手順で、第1表に示す組成になるよ
う調製した。
液No、Aと同様の手順で、第1表に示す組成になるよ
う調製した。
(2)クロメート処理方法
このようにして調製されたクロメート塗布液は下記に示
すプロセスで電気亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛ニッケル
合金めっき鋼板の表面に塗布し、乾燥して得られたもの
を第2表に示した。
すプロセスで電気亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛ニッケル
合金めっき鋼板の表面に塗布し、乾燥して得られたもの
を第2表に示した。
被処理鋼板(*1)→アルカリ脱脂(*2)→水洗→ロ
ール絞り→乾燥(風乾)→クロメート塗布→ロール絞り
→乾燥(*3)→評価試験(*1)被処理鋼板は、両面
電気亜鉛めっき鋼板(亜鉛めっき量20 g/m2/
20 g/m2)及び、両面電気亜鉛ニッケル合金めっ
き鋼板くめっき量20 g/m2/ 20 g/m”、
ニッケル11wt%含有)で、そのサイズは200x3
00mm板厚0.8mmのオイリング材を使用した。
ール絞り→乾燥(風乾)→クロメート塗布→ロール絞り
→乾燥(*3)→評価試験(*1)被処理鋼板は、両面
電気亜鉛めっき鋼板(亜鉛めっき量20 g/m2/
20 g/m2)及び、両面電気亜鉛ニッケル合金めっ
き鋼板くめっき量20 g/m2/ 20 g/m”、
ニッケル11wt%含有)で、そのサイズは200x3
00mm板厚0.8mmのオイリング材を使用した。
(*2)アルカリ脱脂は弱アルカリ性の脱脂剤(日本パ
ー力うイジング製・バルクリーン342)2%水溶液で
、温度60℃、スプレー30秒行なった。
ー力うイジング製・バルクリーン342)2%水溶液で
、温度60℃、スプレー30秒行なった。
(*3)乾燥は、板温か100℃で乾燥時間を7秒とし
た。
た。
(3)塗装板作製方法
クロメート処理鋼板はそのままの状態、又は下記(4)
−(a)に記すアルカリ洗浄した後、焼付型メラミンア
ルキッド塗料(大口本塗料製・プリコン700白)を塗
装し、140℃で20分間焼付乾燥して、塗装板(塗膜
厚25μm)を作製した。
−(a)に記すアルカリ洗浄した後、焼付型メラミンア
ルキッド塗料(大口本塗料製・プリコン700白)を塗
装し、140℃で20分間焼付乾燥して、塗装板(塗膜
厚25μm)を作製した。
(4)性能評価試験
(a)耐アルカリ性試験
クロメート処理鋼板を下記条件でアルカリ洗浄し、その
前後におけるクロム付着量を螢光X線で測定(mg/m
2)L、耐アルカリ性として下式によって表示した。す
なわち%の値が小さい程耐アルカリ性が優れていること
を示し、0の値は本試験において全くアルカリに影響さ
れていないことを示す。
前後におけるクロム付着量を螢光X線で測定(mg/m
2)L、耐アルカリ性として下式によって表示した。す
なわち%の値が小さい程耐アルカリ性が優れていること
を示し、0の値は本試験において全くアルカリに影響さ
れていないことを示す。
アルカリ洗浄は、珪酸ソーダを主成分とするアルカリ脱
脂剤(日本バー力うイジング製・バルクリーンN364
S)の2%水溶液で、温度60℃、2分間のスプレー処
理をした。
脂剤(日本バー力うイジング製・バルクリーンN364
S)の2%水溶液で、温度60℃、2分間のスプレー処
理をした。
(b)耐食性
■電気亜鉛めっき鋼板
アルカリ洗浄前後における試験片(す・イズ70X15
0mm)でJIS−Z−2371に規定された塩水噴霧
試験を150時間行ない、試験片の全面積に対する白錆
発生状態から耐食性を評価した。
0mm)でJIS−Z−2371に規定された塩水噴霧
試験を150時間行ない、試験片の全面積に対する白錆
発生状態から耐食性を評価した。
◎:白錆発生面積率 0%
○: 同上 10%未満
△: 同上 10%以上30%未満×: 同上
30%以上 ■電気亜鉛ニッケル合金めっき鋼板 アルカリ洗浄前後における試験片で、塩水噴霧4時間、
乾燥(60℃)2時間、湿潤(50℃、R895%以上
)2時間を】サイクルとする複合腐食試験法により、5
0サイクル試験を実施し、試験片の全面積に対する赤錆
発生状態から耐食性を評価した。
30%以上 ■電気亜鉛ニッケル合金めっき鋼板 アルカリ洗浄前後における試験片で、塩水噴霧4時間、
乾燥(60℃)2時間、湿潤(50℃、R895%以上
)2時間を】サイクルとする複合腐食試験法により、5
0サイクル試験を実施し、試験片の全面積に対する赤錆
発生状態から耐食性を評価した。
◎:赤錆発生面積率 0%
O: 同上 10%未満
Δ: 同上 10%以上30%未満×: 同上
30%以上 (c)塗装板耐食性 塗膜に素地金属まで達するキズをカッターで入れ、塩水
噴霧試験を電気亜鉛めっき鋼板は200時間、電気亜鉛
ニッケル合金めっき鋼板は300時間実施した。実施後
接着テープ(セロテープ)剥離を行ない 判定はキズからの最大片側剥離中を測定した(単位mm
)。
30%以上 (c)塗装板耐食性 塗膜に素地金属まで達するキズをカッターで入れ、塩水
噴霧試験を電気亜鉛めっき鋼板は200時間、電気亜鉛
ニッケル合金めっき鋼板は300時間実施した。実施後
接着テープ(セロテープ)剥離を行ない 判定はキズからの最大片側剥離中を測定した(単位mm
)。
(d)塗膜密着性
■ゴバン目試験
アルカリ洗浄することなく塗装された試験片に対し、1
mm平方のマス目を素地金属まで達するようにカッター
で切り込み、接着テープ(セロテープ)を試験片面に貼
り付けて急速に剥がし、塗膜の剥離程度を観察した。
mm平方のマス目を素地金属まで達するようにカッター
で切り込み、接着テープ(セロテープ)を試験片面に貼
り付けて急速に剥がし、塗膜の剥離程度を観察した。
■エリクセン押出試験
アルカリ洗浄することなく塗装された試験片に対し、エ
リクセン押出機により6mm押出し、セロテープを貼り
付けて急速に剥がし、塗膜の剥離程度を観察した。
リクセン押出機により6mm押出し、セロテープを貼り
付けて急速に剥がし、塗膜の剥離程度を観察した。
上記項目の塗膜密着性は塗膜の剥離程度によってつぎの
4段階に分けて評価した。
4段階に分けて評価した。
◎:塗Jll剥M 0%
○: 同上 10%未満
Δ; 同上 10%以上30%未満×: 同上
30%以上 (e)耐溶接性 電気亜鉛ニッケル合金メッキ鋼板について、スポット溶
接を以下の条件で連続的に行なうと、徐々に溶接端子が
劣化し溶接性が悪くなるので、その劣化度により溶接性
が判断出来る。すなわち、打点100点毎に30X10
0mmの別の試験片を溶接し、その試験片の引張剪断強
度が400kg維持できるまでの打点回数を記録した。
30%以上 (e)耐溶接性 電気亜鉛ニッケル合金メッキ鋼板について、スポット溶
接を以下の条件で連続的に行なうと、徐々に溶接端子が
劣化し溶接性が悪くなるので、その劣化度により溶接性
が判断出来る。すなわち、打点100点毎に30X10
0mmの別の試験片を溶接し、その試験片の引張剪断強
度が400kg維持できるまでの打点回数を記録した。
溶接面 :塗布面−無塗布面
加圧力 : 200kg
電流 :8.5kA
通電時間:10サイクル
電極 :R40(ラジアス型)、
材質・クロム−銅
(f)クロメート塗布液の均−塗布性試験第1表に示し
たクロメート塗布液No、Gに水溶性有機溶剤を添加[
7ていき、ロールコータ−塗布におけるクロメート被膜
の均一塗布性を評価した。併せて、クロメート塗布液の
表面張力を第3表に示した。
たクロメート塗布液No、Gに水溶性有機溶剤を添加[
7ていき、ロールコータ−塗布におけるクロメート被膜
の均一塗布性を評価した。併せて、クロメート塗布液の
表面張力を第3表に示した。
クロメート皮膜の均一塗布性は次の3段階に分けて表示
した。
した。
○:均一
Δ:若干ハジキ有り
×:ハジキ多い
シランカップリング剤を含有するクロメート皮膜は、シ
ランカップリング剤の有機官能基、即ち、ビニル基、メ
ルカプト基、グリシドキシ基またはメタクリロキシ基が
上塗樹脂の官能基と反応して塗装密着性を向上させる。
ランカップリング剤の有機官能基、即ち、ビニル基、メ
ルカプト基、グリシドキシ基またはメタクリロキシ基が
上塗樹脂の官能基と反応して塗装密着性を向上させる。
従って、本発明の範囲内の実施例N011〜12は、塗
装密着性に優れ、シランカップリング剤を含有しない比
較例N013.5.8及び請求の範囲外の添加量または
含有量の比較例N011.4.6は、塗装密着性が劣る
。
装密着性に優れ、シランカップリング剤を含有しない比
較例N013.5.8及び請求の範囲外の添加量または
含有量の比較例N011.4.6は、塗装密着性が劣る
。
[発明の効果]
以上の通り、本発明によれば、亜鉛系めっき鋼板の表面
に均一塗布性に優れ、且つ耐アルカリ性、耐食性、塗装
性(塗膜密着性及び塗装後の耐食性)、ならびに耐溶接
性の優れたクロメート皮膜を形成させることができる。
に均一塗布性に優れ、且つ耐アルカリ性、耐食性、塗装
性(塗膜密着性及び塗装後の耐食性)、ならびに耐溶接
性の優れたクロメート皮膜を形成させることができる。
第1図はクロミッククロメートの縮合反応を示す図、
第2図はクロミッククロメートの架橋反応を示す図であ
る。 特許出願人 日本バー力ライジング株式会社特許出願代
理人 弁理士 村井 卓雄第 図 X・・・・メタノールおよび゛し容刑1てよシ!冗ノ第
2図
る。 特許出願人 日本バー力ライジング株式会社特許出願代
理人 弁理士 村井 卓雄第 図 X・・・・メタノールおよび゛し容刑1てよシ!冗ノ第
2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、6価クロム3.0〜50g/lと、3価クロム2.
0〜40g/lと、りん酸イオン(PO_4^3^−)
1.0〜100g/lと、炭素数4〜8の第3級アルコ
ールおよびアセトニトリルから選ばれる少なくとも一種
類の有機溶剤の3〜50g/lとからなりかつクロム比
(Cr^3^+/Cr^6^+重量比)が0.25〜1
.5であり、さらに全クロムに対するりん酸イオンの重
量比 (PO_4^3^−/Cr^6+Cr^3^+)が0.
1〜1.2である水系クロメート液に、シランカップリ
ング剤を該クロメート液中の6価クロム濃度に対するモ
ル比で0.05〜0.30の範囲内で添加混合した後、
該水系クロメート液を亜鉛系めっき鋼板表面に塗布し次
いで乾燥してその表面にクロム付着量が10〜200m
g/m^2のクロメート皮膜を形成させることを特徴と
する亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法。 2、水系クロメート液に含有する炭素数4〜8の第3級
アルコールはt−ブタノールまたはt−アミルアルコー
ルから選ばれる請求項1に記載の亜鉛系めっき鋼板のク
ロメート処理方法。 3、水系クロメート液に含有するシランカップリング剤
は下記[ I ]および[II]で示されるものから選ばれ
る請求項1または2に記載の亜鉛系めっき鋼板のクロメ
ート処理方法。 [ I ]YRSiX [II]YSiX R・・・アルキル基 X・・・メトキシ基またはエトキシ基 Y・・・ビニル基、メルカプト基、グリシドキシ基また
はメタクリロキシ基 4、水系クロメート液を亜鉛系めっき鋼板へ塗布した後
の乾燥を、該めっき鋼板の板温60〜150℃で5〜1
0秒間行なう請求項1から3までの何れか1項に記載の
亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法。 5、水系クロメート液はさらに亜鉛イオンを0.2〜1
0g/l含有する請求項1から3までの何れか1項に記
載の亜鉛系めつき鋼板のクロメート処理方法。 6、亜鉛イオンは亜鉛華、炭酸亜鉛、りん酸亜鉛または
水酸化亜鉛から供給されるものである請求項1から5ま
での何れか1項に記載の亜鉛系めっき鋼板のクロメート
処理方法。7、水系クロメート液はさらに錯弗化物をF
に換算して0.2〜8g/l含有する請求項1から6ま
での何れか1項に記載の亜鉛系めっき鋼板のクロメート
処理方法 8、錯弗化物はフルオロジルコニウム酸、フルオロチタ
ン酸、フルオロけい酸またはフルオロほう酸から供給さ
れる請求項1から7までの何れか1項に記載の亜鉛系め
っき鋼板のクロメート処理方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089415A JPH0753911B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛系めっき鋼板のクロメート処理方法 |
| ZA902660A ZA902660B (en) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Surface treatment for zinciferous surfaces |
| ES90106675T ES2045616T3 (es) | 1989-04-07 | 1990-04-06 | Tratamiento superficial mejorado para superficies zinciferas. |
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