JPH03146676A - 耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼板の製造方法 - Google Patents

耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼板の製造方法

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JPH03146676A
JPH03146676A JP28534789A JP28534789A JPH03146676A JP H03146676 A JPH03146676 A JP H03146676A JP 28534789 A JP28534789 A JP 28534789A JP 28534789 A JP28534789 A JP 28534789A JP H03146676 A JPH03146676 A JP H03146676A
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JP
Japan
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chromic acid
steel sheet
total
chromate
soluble
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JP28534789A
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Hirohiko Sakai
堺 裕彦
Kenji Miki
三木 賢二
Mitsutoshi Sakaguchi
坂口 光利
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20—Use of solutions containing silanes

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 崖1」J1旧」を顆 本発明は、耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼板
の製造方法に関する。
l米Ω芸歪 クロメート処理は、従来、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金め
っき鋼板、アルミめっき鋼板等のめつき鋼板の耐食性の
向上や、塗装の下地処理として広く行なわれている。
このようなりロメート処理は、処理剤中の反応促進剤や
電解によってクロメート被膜を生成させた後、被膜を残
して、可溶成分を水洗除去する水洗型クロメート処理と
、クロメート処理剤を塗布した後、加熱乾燥して、クロ
メート被膜を形成させる塗布型クロメート処理に大別さ
れる。これらのうち、塗布型クロメート処理は、設備が
簡単であり、廃水量も少ない等の多くの利点を有し、亜
鉛めっき鋼板の連続処理のために広く用いられている。
上記塗布型クロメート処理において、被膜の耐食性を向
上させるために、シリカを粉末にて、又はコロイダルシ
リカとして、クロメート処理剤に配合することが既に知
られている。例えば、クロメート処理剤としてシリカゾ
ルとクロム酸水溶液を用いる方法(特公昭42−140
50号公報)、シリカゾルと還元クロム酸水溶液を用い
る方法(特公昭61−58552号公@)、シリカゾル
及びクロム酸水溶液と共に縮合リン酸水溶液を用いる方
法(特公昭60−18751号公報)、シリカゾル、ク
ロム酸水溶液、リン酸水溶液と共にコバルトイオンを含
む水溶液を用いる方法(特開昭57−174469号公
報)、シリカ粉末と還元クロム酸を用いる方法(特開昭
52−17340号公報や特開昭52−17341号公
報)等が知られている。更に、用いるシリカの粒子径を
規定すること(特公昭61−1508号公報)や、ホワ
イトカーボンを用いる方法(特開昭53−92339号
公報)等も知られている。
が ゛ しようとする課 しかし、上記したような従来のクロメート処理の方法は
、いずれも、処理剤中に多量Cr”を含有しており、そ
の結果、得られるクロメート被膜中のCr”比率も高い
。本発明者らは、このように多量のCr”を含、むクロ
メート被膜は、処理鋼板をコイル又はシート状にて長期
間にわたって保管するとき、表面に微細な緑色の斑点状
の汚れが発生することを見出した。この斑点状の汚れは
、その大きさや量によっては、クロメート処理鋼板の商
品価値を著しく損なうこととなる。
本発明者らは、このような斑点状汚れについて広(研究
した結果、それらは、Cr”、Cr”及び亜鉛からなる
化合物であり、表面では結晶化していることを見出した
。更に、上記のような斑点状汚れは、鋼板が結露を伴な
うような高湿度と乾燥とが交互に繰り返される環境下に
置かれるときに多く発生し、その原因は、クロメート被
膜中のCr”が吸湿溶解し、めっき亜鉛を局部腐食する
ことにあることを究明した。
更に、本発明者らは、上記斑点状汚れ又は吸湿性汚れは
、Zn−Niめつき鋼板、めっき後にスキンパス圧延を
施さない溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板等のように、表面が不活性なめつき鋼板においては発
生し難く、他方、電気亜鉛めっき銅板や、めっき後にス
キンパス圧延を施した溶融亜鉛めっき鋼板等のように、
表面が活性なめつき鋼板において発生しやすいことを見
出した。
通常、良好な耐食性を有するクロメート処理鋼板を得る
ためには、30mg/rd以上のCr付着量が必要とさ
れているが゛、本発明者らの研究によれば、クロメート
被膜中の可溶性Cr’°が10■/dを越えるとき、吸
湿汚れが発生しやすく、他方、10■/Mよりも少ない
ときは、殆ど発生しない。また、可溶性Cr6”が10
■/dよりも少ないときでも、全Cr付着量に対する可
溶性Cr”の割合が30%を越えるときは、同様に発生
しやすい。
従来、クロメート処理剤中に安定に存在させることがで
きるCr”量は、通常、50%が限度であり、この比率
では、被膜中のCr”を前記条件を満足するようにする
ことは困難である。一方、クロメート処理剤に多Ii類
やアルコール類等の還元剤を加えて、得られるクロメー
ト被膜中のCr6+に前記条件を満足させた場合は、被
膜が耐食性に劣る。
他方、クロメート処理剤にフッ素化合物を配合すること
によって、Cr”″を低減させることができることは既
に知られている。しかし、フッ素化合物は、コロイダル
シリカを凝集沈殿させる作用を有し、工業的なりロメー
ト処理を行なうに用いるには適当でない。また、クロメ
ート処理剤を鋼板に塗布した後、鋼板を温度150℃以
上に加熱することによって、被膜中のCr”を低減させ
、或いは不溶化することもできるが、高速生産設備にお
いては、長大な加熱炉を必要とし、工業的には不利であ
る。
■が”しようとする量 本発明は、従来のクロメート処理鋼板の製造における上
記した種々の問題を解決するためになされたものであっ
て、耐吸湿汚れ性にすぐれ、更に、耐食性にすぐれるク
ロメート処理鋼板の製造方法を提供することを目的とす
る。
骨 を”°するための 本発明による耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼
板の製造方法の第1は、 (a)  Cr3+/全Cr化0〜40%のクロム酸5
〜100g/l、 Cbl  全Crのクロム酸換算値1に対して061〜
20の無機コロイド化合物、及び (c1全Crのクロム酸換算値1に対して0.5〜5の
シランカップリング剤 を含有する処理剤を゛血鉛めつき鋼板に塗布し、乾燥し
て、被膜中の可溶性Cr1lを10■/d以下とするこ
と゛を特徴とする。
本発明による耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼
板の製造方法の第2は、上記に加えて、全Crのクロム
酸換算値lに対して0.05〜0.5のリン酸化合物を
含有する処理剤を用いるものである。
本発明の方法においては、クロム酸は、無水クロム酸の
水溶液又は還元率40%以下の還元クロム酸の水溶液が
用いられる。その濃度は、クロム酸(crow、以下、
同じ、)換算値で5〜100g/lが好ましい。還元ク
ロム酸は、無水クロム酸を常法に従って無機又は有機還
元剤にて還元したものが用いられる。還元クロム酸は、
その還元率が40%を越えるときは、処理剤に後述する
シランカップリング剤を配合するとき、処理剤の均一塗
布が困難となって、塗布むらを生じ、表面品質を劣化さ
せる。
本発明の方法において、処理剤における無機コロイド化
合物は、鋼板に高耐食性を与えるために用いられる。無
機コロイド化合物としては、シリカゾルが好ましく用い
られるが、アルミナゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾ
ル等も用いられる。
また、これらは、複合して用いられてもよい。
無機コロイド化合物の処理剤への配合量は、全Crのク
ロム酸換算値1に対して0.1〜20 (重量比、以下
、同μ、)の範囲が好ましい。無機コロイド化合物の添
加量が全Crのクロム酸換算値1に対して0.1よりも
少ないときは、耐食性の向上が望めず、他方、20を越
えるときは、造膜性が悪くなる。
シランカップリング剤としては、メトキシ基をケイ素原
子上に有するものが好ましく用いられる。
このようなシランカップリング剤としては、例えば、T
−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン、r−(2
−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメト
キシシラン、β−(3゜4−エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシシラン等が用いられる。これらは、
単独にて、又は2種以上の混合物として用いられる。
本発明の方法においては、シランカップリング剤は、ク
ロメート処理剤を鋼板に塗布した後の乾燥工程において
、被膜中に残存するCr”の化学当量を越える量のメタ
ノールを遊離させ、これによって、被膜中の可溶性Cr
”を著しく低減させ、更に、同時に生成したシラノール
基に被膜中に共存するシリカ、Cr”及び/又は残存す
るCr”と架橋結合させ、かくして、高耐食性の強固な
被膜を形成させるとみられる。
本発明においては、シランカップリング剤の処理剤への
配合量は、全Crのクロム酸換算値1に対して0.5〜
5の範囲である。シランカップリング剤の配合量が全C
rのクロム酸換算値1に対して0゜5に満たないときは
、前述したような被膜中の可溶性Cr”の抑制の効果が
不十分であって、他方、5を越えても、上記効果が飽和
し、経済的にも不利である。
更に、本発明の方法においては、処理剤は、銅板の耐食
性を一層向上させるために、全Crのクロム酸換算値1
に対して0.05〜0.5のリン酸化合物を含有しても
よい。リン酸の配合量が全Crのクロム酸換算値1に対
して0.05未満であるときは、耐食性の一層の向上に
効果がない。しかし、0.5を越えるときは、被膜が却
って吸湿性を増して、耐食性が劣化する。
リン酸としては、オルトリン酸、各種の縮合リン酸、そ
れらのアンモニウム塩やアルカリ土類金属塩が好適に用
いられる。これらリン酸化合物は、リン酸クロムを生成
し、シランカップリング剤が形成した架橋結合中に取り
込まれて、更に、クロメート被膜の耐食性を向上させる
ものとみられる。
しかし、アルカリ金属塩は、斑点状汚れの発生を促進す
るので、本発明の方法においては、用いるに適さない。
本発明の方法において、処理剤にフッ素化合物は配合さ
れない。フッ素化合物は、前述したように、処理剤にお
ける無機コロイド化合物の分散を阻害し、塗布面の品質
を劣化させるからである。
クロメート被膜の付′着量は、処理鋼板の外観や耐食性
等から決定されるが、通常、20〜100ffv/mの
範囲であり、好ましくは、外観と耐食性のバランスにす
ぐれる30〜60■/Mの範囲である。
本発明の方法において、クロメート処理剤の口板への塗
布の方法は何ら制限されるものではなく、例えば、従来
より知られている通常のロールコータ−法、シャワーリ
ンガ−法、エアーナンフ法等によればよい。その後の乾
燥も、例えば、従来知られている方法に従って、熱風乾
燥、ガス又は電気加熱、赤外線加熱、誘導加熱等を採用
することができる。これら乾燥における板温度は、60
°C以上であることが好ましい。
光里傅淋果 本発明の方法によれば、以上のように、クロム酸又は還
元クロム酸と共に、無機コロイド化合物及びシランカッ
プリング剤を含有するクロメート処理剤を亜鉛めっき鋼
板に塗布し、乾燥して、被膜中の可溶性Cr量を10■
/d以下とすることによって、塗布型クロメート処理の
利点を活かしつつ、被膜中の可溶性Cr”に起因する長
期保管時における斑点状の吸湿汚れの発生を防止して、
品質にすぐれるクロメート処理鋼板を安定して得ること
ができる。
更に、本発明の方法によれば、クロメート処理剤に上記
に加えてリン酸化合物を配合することによって、−層、
耐食性にすぐれるクロメート処理鋼板を得ることができ
る。
実範斑 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
無水クロム酸水溶液を調製し、また、無水クロム酸水溶
液にメタノールを加えて種々の還元率の還元クロム酸を
調製した。これにシリカゾル及びシランカップリング、
及び場合によってはリン酸を第1表に示す割合にて配合
して、クロメート処理剤を調製した。
この処理剤を電気亜鉛めっき鋼板にロールコータ−塗布
した後、板温度60℃で加熱乾燥して、供試材とした。
これら供試材について、全Cr付着量と可溶性Cr量を
測定すると共に、斑点状汚れ発生試験及び塩水噴霧試験
を行なった。結果を第1表に示す。
尚、試験方法は下記のとおりである。
金釘#五1 供試材から34nX34nの試験片を切り出し、蛍光X
線分析にてCr付着量を求めた。
ユ痘牲分 全Cr量を測定した上記試験片を沸騰水中に1分間浸漬
して、可溶性Crを溶出除去し、水洗、乾燥した後、残
存Cr量を蛍光X線分析にて求め、全Cr量との差を可
溶性Crとした。即ち、可溶性Cr量−全Cr量−残存
CrttC■/d)である。
吸星汚並光生拭放 供試材から70mX150mの試験片を切り出し、長手
方向の一方の端部に幅10讃1、厚さ50μmのテープ
をその端部に沿って貼り付けた。これを10枚重ね、更
に、その上下にダミー材各1枚を重ねて、長手方向の両
画端をテープにて固定して、試験用試料とした。
この試料を第1図に示すように、結露と乾燥を繰り返す
サイクル(3サイクル/日)を行なわせた。15サイク
ル(5日)、30サイクル(10日)及び45サイクル
(15日)後に試料を解放し、供試材における斑点状汚
れの有無を調べた。
第1表において、◎は45サイクル後にも斑点状汚れな
し、Oは45サイクルで発生、Δは30サイクルで発生
、×は15サイクルで発生を示す。
■文且拭襞 供試材から70mX150wIの試験片を切り出し、端
部にテープを貼り付け、更に、塗料を塗布して、シール
した後、塩水噴霧試験を168時間行なって、白錆の発
生面積率を調べた。
第1表に示す結果からか明らかなように、本発明の方法
によるクロメート処理鋼板は、高温高湿度の厳しい環境
条件下に長期間放置しても、表面品質に何ら異常が発生
せず、また、すぐれた耐食性を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、吸湿汚れ発生試験に用いた結露と乾燥のサイ
クルを示す図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)Cr^3^+/全Cr比0〜40%のクロ
    ム酸5〜100g/l、 (b)全Crのクロム酸換算値1に対して0.1〜20
    の無機コロイド化合物、及び (c)全Crのクロム酸換算値1に対して0.5〜5の
    シランカップリング剤 を含有する処理剤を亜鉛めつき鋼板に塗布し、乾燥して
    、被膜中の可溶性Cr量を10mg/m^2以下とする
    ことを特徴とする耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処
    理鋼板の製造方法。
  2. (2)無機コロイド化合物がシリカゾル、アルミナゾル
    、チタニアゾル又はジルコニアゾルであることを特徴と
    する請求項第1項記載のクロメート処理鋼板の製造方法
    。
  3. (3)(a)Cr^3^+/全Cr比0〜40%のクロ
    ム酸5〜100g/l、 (b)全Crのクロム酸換算値1に対して0.1〜20
    の無機コロイド化合物、 (c)全Crのクロム酸換算値1に対して0.5〜5の
    シランカップリング剤、及び (d)全Crのクロム酸換算値1に対して0.05〜0
    .5のリン酸化合物 を含有する処理剤を亜鉛めつき鋼板に塗布し、乾燥して
    、被膜中の可溶性Cr量を10mg/m^2以下とする
    ことを特徴とする耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処
    理鋼板の製造方法。
  4. (4)無機コロイド化合物がシリカゾル、アルミナゾル
    、チタニアゾル又はジルコニアゾルであることを特徴と
    する請求項第3項記載のクロメート処理鋼板の製造方法
    。
  5. (5)リン酸化合物がオルトリン酸、縮合リン酸、それ
    らのアンモニウム塩又はアルカリ土類金属塩であること
    を特徴とする請求項第3項記載のクロメート処理鋼板の
    製造方法。
JP28534789A 1989-10-31 1989-10-31 耐吸湿汚れ性にすぐれるクロメート処理鋼板の製造方法 Pending JPH03146676A (ja)

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