JPH0251996B2 - - Google Patents

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JPH0251996B2
JPH0251996B2 JP62079027A JP7902787A JPH0251996B2 JP H0251996 B2 JPH0251996 B2 JP H0251996B2 JP 62079027 A JP62079027 A JP 62079027A JP 7902787 A JP7902787 A JP 7902787A JP H0251996 B2 JPH0251996 B2 JP H0251996B2
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JP
Japan
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plating
zinc
chromium
layer
corrosion
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JP62079027A
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Ryoichi Naka
Tatsuya Kanamaru
Motohiro Nakayama
Katsutoshi Arai
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車をはじめとする運輸車両用材
料ならびに建築用材料、電気機器用材料等に使用
される防錆鋼板に関するものである。 〔従来の技術〕 従来亜鉛または亜鉛を主体とする合金をめつき
した鋼板が防錆用途に広く用いられているが、こ
れは亜鉛のもつ犠性防食作用が基本となつてい
る。しかしながら亜鉛または亜鉛を主体とする合
金をめつきした鋼板は、腐食環境下、特に塩分の
存在する条件下では亜鉛の溶出はかなり速く、長
期にわたつて鋼板の防錆効果を維持することがで
きない。 その理由は、第一に亜鉛は鉄にくらべて電気化
学的にかなり卑であるため、鉄とのカツプリング
電流が過剰に流れ、そのために亜鉛の溶失速度が
大きいこと、第二に亜鉛の腐食生成物質は比較的
腐食電流が流れやすく、腐食生成物質自体の皮膜
も溶損しやすいことが考えられる。 これを改善するために現在行われている方法の
主流は、鉄またはニツケルを亜鉛に合金させた皮
膜を用いることである。これによりめつき皮膜の
電位が純亜鉛よりも貴になり、鉄との電位差が縮
まつて過剰な腐食電流が流れることを抑制し、め
つき皮膜の寿命を延長せしめるものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところでこの方策では、亜鉛−鉄合金層皮膜
(特公昭58−15554号)の場合は、皮膜中の鉄分が
腐食するときに赤錆が発生し、また亜鉛−ニツケ
ル合金層皮膜の場合は、皮膜中のニツケル分が腐
食されにくく最後まで金属状態で残存し、これが
地鉄の孔食を促進することがそれぞれ欠点として
存在する。 鋼素地に犠性防食作用を維持し、かつめつき層
の腐食環境における溶損速度を減少させることが
できれば、理想的な防錆鋼板が得られる。本発明
はこのような観点で開発されたものであり、亜鉛
とクロムの共析めつき層とZn−Ti,Zn−Cu,Sn
−Mn−Fe,Fe−Mn−Zn,Zn−Cr、もしくは
Zn−Fe−Pのめつき層とからなる複層めつき層
を有することを骨子とする防錆用鋼板を提供す
る。 〔問題点を解決するための手段〕 金属クロムは周知のように酸素の存在下では不
働態化し、希酸中でも腐食されない極めて耐食性
のある材料である。ところがクロムは亜鉛と接触
していれば、電気化学的に亜鉛に近い卑な状態と
なり、鋼素地に対して充分な犠性防食作用をも
つ。湿潤環境下での腐食生成物は三価クロムの塩
基性塩化物と推定されるが、極めて難溶性の多核
錯体の一種と認められる。 金属クロムを亜鉛系めつきに適用する態様とし
て、耐食性に寄与するに足る充分な、たとえば5
重量%超のクロム含有量を確保した亜鉛−クロム
合金めつきを得ることは、従来技術では電気めつ
き法、溶融めつき法いずれにおいても事実上不可
能であつた。 他の態様として、酸化クロムまたは金属クロム
もしくはこれら両者を亜鉛めつき層の表面に被覆
しためつき鋼板が提案されているが、表面皮膜が
腐食環境で溶解し尽くせば、耐食性に寄与しない
難点がある。 本発明者らは、三価クロムイオンによるクロム
めつき浴に亜鉛イオンを添加することにより、こ
の浴からの電気めつきにより、金属亜鉛と金属ク
ロムを共析させることを可能にした。 用いるめつき浴は、例えば亜鉛イオンとクロム
イオンの合計が0.2〜1.2モル/リツトル、アニオ
ンは硫酸イオン、ハロゲンイオンのうち1種また
は2種以上、三価クロムイオンの錯イオン形成剤
ならびに酸化防止安定剤としてぎ酸、ぎ酸塩、ア
ミノ基をもつ化合物例えばグリシンをはじめとす
る各種アミノ酸、尿素、アミン、アミド等のうち
1種または2種以上を総量で0.2〜5.0モル/リツ
トルを加えたものを用いる。なお、この浴には更
に電導度助剤として、硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウム、臭化アンモニウム、その他のハロゲ
ン化アンモニウム、アルカリ金属のハロゲン化
物、アルカリ金属の硫酸塩のうちの1種または2
種以上を総量で4モル/リツトルを超えない範囲
で加えることができる。またPH緩衝剤として、硼
酸、りん酸等の各種酸の1種または2種以上を加
えることも可能であり、さらにこれらの酸のアル
カリ金属塩ないしアンモニウム塩のうち1種また
は2種以上を加えることも可能である。 めつき浴の濃度範囲については、亜鉛イオンと
クロムイオンの合計が0.2モル/リツトル未満で
はめつき効率が低く、1.2モル/リツトル超では
めつき浴が飽和して適用できなくなる。ぎ酸、ぎ
酸塩、アミノ基をもつ化合物(グリシンをはじめ
とする各種アミノ酸、尿素、アミン、アミド等)
のうち1種または2種以上の総量が0.2モル/リ
ツトル未満では、三価クロムイオンの錯イオン形
成作用ならびに酸化防止作用が不十分であり、
5.0モル/リツトル超では浴が飽和に達する。電
導度助剤濃度は総量で4モル/リツトルを超える
と浴の飽和が起こる。 めつき電流密度は、10A/dm2〜300A/dm2
好ましい。10A/dm2未満では、工業的な生産性
が著しく悪く現実的でない。一方300A/dm2
超える領域では、めつき界面へのクロムイオンの
拡散が追随できなくなり、まためつき界面にて水
素イオンの放電が著しく、それに伴うPH上昇によ
りPH緩衝剤の効果がもはや及ばなくなつて、正常
なめつきが不可能になる。 めつき液流速は静止から200m/分まで適用で
きる。流速上昇に伴つて境膜厚の減少がおこる
と、電析中間体例えばCr2+,配位子を失つた
Zn2+等が沖合に流失しやすくなつて、めつき効
率が低下するが、前述した各種助剤の濃度を適切
に選択することにより、好ましいめつき皮膜生成
が可能である。 めつき浴温は20〜70℃が好ましい。20℃未満で
は液の粘性が高く、イオンの充分な拡散が抑制さ
れてめつき効率が低くなり、好ましくない。逆に
70℃より高温では、クロム錯イオンの配位子解離
のために正常なめつきが不可能になる。 なお、これらのめつき皮膜の製造例のいくつか
を表2に示した。 亜鉛−クロム共析めつき層または亜鉛とクロム
を主体とする共析めつき層のめつき組成は、クロ
ムが5重量%超〜40重量%が適切である。5重量
%以下では、クロムが耐食性に及ぼす良好な効果
が少なく、反対に40重量%超ではめつき層が硬く
なり、加工性が劣ることになる。 めつき皮膜量は1g/m2以上が好ましい。1
g/m2未満では耐食性が充分に得られない。上限
は用途によつて異なるが、製造コストの点から50
g/m2、好ましくは3g/m2である。 〔作用〕 亜鉛−クロム共析めつきの構造は、X線回析に
よれば、2.13〜2.14オングストローム、1.50オン
グストローム、1.22〜1.23オングストローム程度
の格子面間隔dをもつ。これはクロムの結晶格子
定数が亜鉛原子の固溶によつてシフトしたものと
みられる。ただし亜鉛組成の多い場合は、これの
みならず、η相(純亜鉛)の回析ピークを伴う。
またクロム組成の多い場合には、通常の金属クロ
ムの回析ピークを伴うことがある。 亜鉛−クロム共析めつきの腐食電位は、亜鉛め
つきの場合−1000mVVS.S.C.E.程度であるのに
対し、クロム組成の増大に伴つて貴になり、−
850mVVS.S.C.E.程度にまでシフトする。この水
準の電位は、鉄のそれより明らかに卑であるた
め、本発明の亜鉛−クロム共析めつきは素地鉄を
充分犠性防食できるうえ、純亜鉛ほどには卑でな
いので、溶損速度も小さくなる。また皮膜成分中
のクロムはめつき表面にて強固かつ化学的に安定
で電気抵抗の高い腐食生成物皮膜を形成する。こ
れが下地に残存しているめつき層および素地鉄へ
の水、酸素、各種イオンの侵入ならびに腐食電流
を強く妨げるため、本発明は鋼板の長期防錆に最
適である。 本発明は、前述の如く、複層めつきの形態で一
層耐食性を向上するものであり、亜鉛−クロム共
析めつき層は、素地鋼板に直接接する最下層、中
間層、複層めつきの表面層すなわち最上層のいず
れにも用いることができる。亜鉛−クロム共析め
つき層を最下層または中間層に用いる場合、最上
層めつきはZn−Cu,Sn−Mn−Fe,Fe−Mn−
Zn,Zn−Cr、もしくはZn−Fe−Pの合金めつき
を1g/m2以上施したものを挙げることができ
る。 つぎに亜鉛−クロム共析めつき層を中間層また
は最上層に用いる場合、最下層めつきは亜鉛めつ
きまたは亜鉛を60%以上含む合金めつきが好まし
い。この際、亜鉛合金とする金属としては、Fe,
Ni,Co,Mn,Al,Mg,Si,Mo,Cu,Sn,
Ti,Pなどの1種または2種以上が該当する。 第三に亜鉛−クロム共析めつき層をいずれの層
に用いようとも、その他のめつき層は亜鉛系めつ
きに限定されるわけではなく、めつき製品の用途
に応じて鉛、アルミニウム、錫、クロム、ニツケ
ル、マンガン等およびこれらを主体とする合金め
つきが適用できる。 また亜鉛とクロムの含有比率の異なる2層以上
の亜鉛−クロム共析めつき層を有する態様も有効
である。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例を説明する。
【表】
【表】
【表】
〔発明の効果〕
本発明によれば、薄目付のめつきにて鋼板の耐
食性を著しく向上させることができ、自動車をは
じめとする運輸車両用材料ならびに建築用材料、
電気機器用材料等に適用することによつて工業的
に優れた効果が得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 5重量%超えから40重量%のクロム組成をも
    つ亜鉛とクロムの共析めつき層と、Zn−Ti,Zn
    −Cu,Sn−Mn−Fe,Fe−Mn−Zn,Zn−Cr、
    もしくはZn−Fe−Pのめつき層とからなる複層
    めつき層を有する、耐食性の優れた防錆鋼板。
JP62079027A 1987-03-31 1987-03-31 耐食性の優れた防錆鋼板 Granted JPS63243295A (ja)

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