JPH03191053A - リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はそれ自身優れた防錆効果を有すると牛に電着塗
装用下地としてのリン酸塩処理性に偉才た蒸着Ｚｎ−Ｃ
ｒ合金めっき金属材料に関するそのである。本発明のめ
つき金属材料は車輌の外杆や内板、家庭用電化製品の外
板、さらに各種建オ等として有用なものである。

尚本発明の適用対象となる金属基材としてはＦｅやＦｅ
基合金の他、ＣｕやＡ１等の非鉄金属やそれらの合金が
含まれ、その形状は平板状、波板状、管状、棒状あるい
はＬ字もしくはＨ字断面の異形棒状等、形状の如何を問
わないが、以下の説明では最も代表的な鋼材の板状物す
なわち鋼板を主体として説明する。

［従来の技術］ 従来防錆効果の高いめっき法としてＺｎめつきが一般に
利用されてきた。しかし近年に至ってより優れた防錆効
果が要求される様になっており、それを受けて様々な合
金めっきが開発された。その中でもＺｎ−Ｃｒ合金めつ
きはＺｎ−Ｍｇ合金めっぎ等とともに防錆効果の優れた
ものの１つとして期待されている（特開昭６３−２４３
２９）。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のような用途に使用されるめっき金属材料において
は、防錆性だけでなく塗装性も重要な要求特性となる。

すなわち、塗装の前処理としてすン酸塩処理した際には
、リン酸亜鉛皮膜が十分に形成されておらなければなら
ないが、Ｚｎ−Ｃｒ合金めフき材料の場合はリン酸亜鉛
皮膜が形成され難いという問題がある。

第３図はＺｎ−Ｃｒ合金めっき層中のＣｒ含有率と５％
塩水噴露試験（ＳＳＴ）における赤錆発生時間の関係を
示したグラフであり、防錆効果から見た場合の好ましい
Ｃｒ含有率は５〜８０重量％（以下％で示す）、より好
ましくは１０〜５０％であることがわかる。また第４図
はリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量とＣｒ含有率の関
係を示したグラフであり、Ｃｒ含有率が５％以上ではリ
ン酸亜鉛皮膜はほとんど形成されない。このようにＺｎ
−Ｃｒ合金めっきの場合は防錆性とリン酸塩処理性の両
方を満足するＣｒ含有率領域が存在しない。そこで本発
明者等は、防錆性を優先してＣｒ含有率を高めに設定し
たＺｎ−Ｃｒ合金めつきを施し、次いでその上へリン酸
塩処理性を考慮してＣｒ含有率の低いＺｎ−Ｃｒ合金め
つきを最上層に施すことを試みたが、最上層めっきと下
層めっきの電位差ギャップの為に界面で腐食が進行し、
層間剥離を起こし易くなるという欠点を露呈することが
分かった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは防錆効果とリン酸塩処理性が共に優れため
っき材料を得る目的で鋭意研究を行ない、次のように構
成されている本発明を完成した。すなわち、本発明に係
るＺｎ−Ｃｒめっき金属材料は、金属基材の表面に蒸着
Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層を有し、該めっき層中のＣｒ含
有率を、最表層部においては０重量％を含む５重量％未
満とし、それより深層部においては５〜８０重量％とす
ると共に、Ｃｒ含有率がめつき厚さ方向に変化する部分
においてはその変化が連続的に進行するように構成した
ものであることに要旨がある。

［作用］ 前述したようにＺｎ−Ｃｒ合金めっきには防錆効果とリ
ン酸塩処理性の両方を満足するＣｒ含有率領域が存在し
ないので、従来のような均一なめっき層では防錆効果と
リン酸塩処理性が共に優れためつきは得られない。そこ
で本発明者らはめっき層の構成を厚さ方向に制御する技
術に注目して研究を行なった結果、めつき層中のＣｒ含
有率を厚さ方向に変化させて、表層部ではＣｒ含有率を
低くしてリン酸塩処理性を確保し、深層部ではＣｒ含有
率を高くして防錆性を確保すると共に、それらの間の変
化を連続的に行なわせる様にすれば、夫々の部位におい
て所望の性能を発揮し、防錆効果とリン酸塩ＩＡ理性が
共に優れると共に、前述した層間剥離を生じることのな
いＺｎ−Ｃｒ合金めっきが得られることを見出して本発
明を完成するに至った。

この場合深層部のＣｒ含有率は前記第３図に示されるよ
うに５〜８０％の範囲とする必要がある。この範囲より
多くても少なくても十分な防錆効果を得ることができな
い。一方最表層部のＣｒ含有率は前記第４図に示される
ように５％を超えるあたりからリン酸亜鉛皮膜量が急激
に低下するので、５％未満に抑えなければならない。Ｃ
ｒ含有率は少ない程好ましく０％であってもよい。

めっき層中でのＣｒ含有率はめっき層の厚さ方向に徐々
に変化させる必要がある。もし、Ｃｒ含有率の差が大き
いめっき層が隣接した場合には、めっき層間の電位差の
開きが大きくなってめっき層界面で腐食が進行し層間剥
離を起こしやすくなるからである。

めっき層を形成する方法には電気めっき法、溶融めっき
法、蒸着めっき法があるが、本発明には蒸着めっき法を
採用するのが最も適している。電気めっぎ法を採用し、
多段階に分けてめっきを施しゆるやかな濃度勾配をつけ
る事も可能であるが、多数のめっき槽が必要となり実務
的ではない。また溶融めっき法においてはＺｎとＣｒの
融点が著しく異なるため１合金めっき層中に濃度勾配を
形成することは困難である。

一方第１図に一例を示した真空蒸着めっき法においては
Ｃｒ含有率の濃度勾配を容易に形成することができる。

図に示されるように、真空装置内を矢印方向へ走行する
鋼板１の下方部に、鋼板２の走行方向に沿って２個のる
つぼ２ａ、２ｂを配列し、走行方向上流側のるっぽ２ａ
内にはＣｒを装入すると共に下流側のるつぼ２ｂ内にＺ
ｎを装入する。そしてＣｒおよびＺｎを夫々加熱蒸発さ
せて各蒸気雰囲気をラップさせながら蒸着を行なう。そ
うすると鋼板１にまずＣｒ蒸気比率の最も高い蒸気が蒸
着され、その上へ鋼板１が穆動するにつれてＣｒ蒸気比
率が徐々に低くなった蒸気が蒸着され、走行方向最下流
側ではＣｒ蒸気比率の最も高い蒸気が蒸着される。その
結果鋼板との境界部のＣｒ含有率が最も高く、表層部の
Ｃｒ含有率か最も低いなだらかな濃度勾配を有するＺｎ
−Ｃｒ合金めっき層が形成される。Ｃｒ含有率の調整は
るつぼ２ａ、２ｂの加熱条件や真空度によりて自由にコ
ントロールすることができる。或はＣｒ含有率が８０％
を超えないようにするための別の手段として、第１図の
ようにるつぼ２ａの壁を高くすることもできる。めっき
層厚さも蒸気量或は鋼板１の走行速度を調整することに
よって任意に設定できる。各金属の加熱にはどのような
手段を採用してもよく、一般の電気加熱やバーナー加熱
等を採用することも可能であるが、熱集束性に富んだ電
子ビームやレーザービーム等の高エネルギービームを採
用して加熱を行なうのが好ましい。

尚第１図の例では２個のるつぼを使用しているが、場合
によっては３個以上のるつぼを使用して濃度変化を更に
微妙にコントロールすることも可能である。また、金属
蒸気をイオン化させ、素地鋼板にはマイナス電圧をかけ
て金属蒸気を蒸着させるイオンブレーティング法を採用
し、ピンホール防止や幅方向の合金組成の均一化、素地
鋼板に対する密着性の向上などめっき層としての性能を
一段と高めることもできる。また、蒸着めっき過程にお
いてめっき層中にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ。

Ｍｎ、ＡＩ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｎ。

Ｓｂ、Ｐ、Ｂ等のうち１種または２種以上の元素が不純
物として混入する場合があるが、総量で３％未満であれ
ばリン酸塩処理性および耐食性を劣化させるものではな
い。

第２図は上記真空蒸着法によって得られためつき層の厚
さ方向の組成変化の一例を示すものである。めっき層−
鋼板境界部のＣｒ含有率は約３５％であって防錆効果に
優れており、表層部へ行くにつれてＣｒ含有率が減少し
、最表層部では約３％を示しリン酸塩処理性に優れた含
有率になっている。

［実施例］ 電解脱脂後水洗し表面を清浄化した冷延鋼板に対し、第
１図に示した方法に準じて蒸着ＺｎＣｒ合金めっき層を
形成した。このときＺｎとＣｒの蒸発量をコントロール
することにより、めっき層の最表層部のＣｒ含有率が５
％未満であり基材境界部のＣｒ及び基材境界部含有率が
５〜８０％となるように調整した。なおめっき付着量は
２０　ｇ／ｍ２とし、比較例としてＣｒ含有率の異なる
めっき金属材料も作成した。

第１表に各蒸着Ｚｎ−Ｃｒ合金めつき金属材料のＣｒ含
有率と防錆効果（裸耐食性）及びリン酸塩処理性（耐塗
膜剥離性）を調べた結果を示す。

尚、防錆効果（裸耐食性）及びリン酸塩処理性は下記の
方法で調べた。

（防錆効果） 室温下で５％食塩水の噴露試験を継続し、赤錆が発生す
るまでの時間で評価した。

◎：優秀　　Ｏ：良好　　×：不良 （リン酸塩処理性） 各めっき鋼板に２０μｍのカチオン電着塗装を施した後
、該塗膜にクロスカットを入れ、５％食塩水噴ｔｉ１０
００時間後の塗膜の剥離状況で評価した。

◎：優秀　　○：良好　　Ｘ：不良 矛 １ 表 第１表に示されるように、比較例１，３，４゜５は最表
層部のＣｒ含有率が５％以上である為リン酸塩処理性が
不十分であり、比較例２は基材境界部のＣｒ含有率が５
％未満である為防錆効果に劣っている。これに対し実施
例１〜４は本発明の要件を満たすものであり、防錆効果
及びリン酸塩処理性が共に優れている。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されており、防錆効果と電着
塗装用下地としてのリン酸塩処理性が共に優れた蒸着Ｚ
ｎ−Ｃｒ合金めっき材料を提供することができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で採用される蒸着めっき法を例示する概
念図、第２図は本発明で得られるめっき層の厚さ方向に
おける組成変化の一例を示すグラフ、第３図はＺｎ−Ｃ
ｒ合金めフき層中のＣｒ含有率と赤錆発生時間の関係を
示すグラフ、第４図はＺｎ−Ｃｒ合金めつき層中のＣｒ
含有率とリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量の関係を示
すグラフである。 １・・・鋼板 ２ａ・・・Ｃｒ用るつぼ ２ｂ・・・Ｚｎ用るつぼ ３・・・蒸着Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属基材の表面に蒸着Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層を有し、
   該めっき層中のＣｒ含有率を、最表層部においては０重
   量％を含む５重量％未満とし、それより深層部において
   は５〜８０重量％とすると共に、Ｃｒ含有率がめっき厚
   さ方向に変化する部分においてはその変化が連続的に進
   行するように構成したものであることを特徴とするリン
   酸塩処理性に優れたＺｎ−Ｃｒ合金めっき金属材料。