JPH0324293A - 加工法、耐食性および耐水密着性に優れた複層めつき鋼板 - Google Patents
加工法、耐食性および耐水密着性に優れた複層めつき鋼板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]
この発明は、加工性、耐食性および耐水密着性に優れた
複層めっき鋼板に関するものである。
複層めっき鋼板に関するものである。
[従来の技術]
近時、自動車車体の、長期間にわたる安全性確保および
美観保持の見地から、自動車車体の高耐食化が要求され
ている。自動車車体は、主として薄鋼板によって構成さ
れているので、従来,鋼に対して犠牲防食性を有してい
るZn系めっき鋼板を車体の材料として使用することに
より、車体の高耐食化を図ってきた.特に、Zn− F
e,Zn−NiなどのZn系合金めっきは、高耐食性を
もたらす腐食生戒物を安定化させることにより、未塗装
部の耐食性を向上させ且つ耐アルカリ性を高め、これら
によって,塗膜下に生ずるアルカリ環境下での腐食を抑
制するなど、鋼板の高耐食化に貢献している.これらの
合金めっきのうちでも、Zn−Fa合金めっきは,Zn
−Ni合金めっきの場合の、腐食過程での金属Niの富
化に起因する耐孔あき性の劣化が生ずることはないので
、鋼板の高耐食化に有用な合金めっきとして認められて
いる。
美観保持の見地から、自動車車体の高耐食化が要求され
ている。自動車車体は、主として薄鋼板によって構成さ
れているので、従来,鋼に対して犠牲防食性を有してい
るZn系めっき鋼板を車体の材料として使用することに
より、車体の高耐食化を図ってきた.特に、Zn− F
e,Zn−NiなどのZn系合金めっきは、高耐食性を
もたらす腐食生戒物を安定化させることにより、未塗装
部の耐食性を向上させ且つ耐アルカリ性を高め、これら
によって,塗膜下に生ずるアルカリ環境下での腐食を抑
制するなど、鋼板の高耐食化に貢献している.これらの
合金めっきのうちでも、Zn−Fa合金めっきは,Zn
−Ni合金めっきの場合の、腐食過程での金属Niの富
化に起因する耐孔あき性の劣化が生ずることはないので
、鋼板の高耐食化に有用な合金めっきとして認められて
いる。
しかしながら、近年、鋼板に対する耐食化の要求水準は
、上述のような合金めっきレベルよりも一段と高くなっ
てきた。このような高耐食化の要求に対応するために、
Zn−Feに更にCr等の他の元素を加えた合金めっき
、または、これらの合金めっき層を複層化することなど
が提案されており、例えば、特開昭63〜243295
号公報には、下記からなる防錆用鋼板が開示されている
.1 vt.%超から70wt.%の量のCrを含有す
る,単層のZn−Cr共析めっき層、または,上記Cr
と、Fa,Ni,Co等の少なくともl種とを含有する
,単層の、ZnおよびCrを主体とする共析めっき層、
または、上述した共析めっき層と. Zn,Fe,Ni
,Go,Cr等の少なくとも1種からなるめっき層とに
よって構成された複層のめっき層を有する防轄用鋼板(
以下,先行技術という)。
、上述のような合金めっきレベルよりも一段と高くなっ
てきた。このような高耐食化の要求に対応するために、
Zn−Feに更にCr等の他の元素を加えた合金めっき
、または、これらの合金めっき層を複層化することなど
が提案されており、例えば、特開昭63〜243295
号公報には、下記からなる防錆用鋼板が開示されている
.1 vt.%超から70wt.%の量のCrを含有す
る,単層のZn−Cr共析めっき層、または,上記Cr
と、Fa,Ni,Co等の少なくともl種とを含有する
,単層の、ZnおよびCrを主体とする共析めっき層、
または、上述した共析めっき層と. Zn,Fe,Ni
,Go,Cr等の少なくとも1種からなるめっき層とに
よって構成された複層のめっき層を有する防轄用鋼板(
以下,先行技術という)。
[発明が解決しようとする課題]
上述した先行技術には、次のような問題がある。
即ち、例えば単層のZn− Fe−Cr合金めっき層を
有するめっき鋼板の加工性は著しく低く、従って、この
ようなめっき鋼板を、多くの加工が施される自動車用鋼
板として使用することは困難である。
有するめっき鋼板の加工性は著しく低く、従って、この
ようなめっき鋼板を、多くの加工が施される自動車用鋼
板として使用することは困難である。
先行技術には,最上層または中間層がZnおよびCrを
主体とする共折めっき層からなる複層のめっき層を鋼板
の表面上に形成し.これによって、下層めっき層の耐食
性を補なう例が開示されている。
主体とする共折めっき層からなる複層のめっき層を鋼板
の表面上に形成し.これによって、下層めっき層の耐食
性を補なう例が開示されている。
しかしながら,先行技術においては.このようむ複層の
めっき層によって,耐食性とそれ以外の性能とを両立さ
せることについては考慮されていない。
めっき層によって,耐食性とそれ以外の性能とを両立さ
せることについては考慮されていない。
即ち、先行技術に開示されているように、最上層に,耐
水密着性を確保する上で好都合な、FeリッチのFe−
Zn合金めっき層を形成した場合には、 Feリッチ
のFa− Zn合金めっき層は腐食しやすいために、赤
錆が発生する。従って、高耐食性をもたらす腐食生戊物
の生戒を阻害し、めっき層全体の耐食性が劣化する結果
、上述の場合には、耐食性と耐水密着性とを両立させる
ことはできない, このように、先行技術によっては、自動車用鋼板に必要
とされる、高度の加工性,耐食性および耐水密着性のす
べてを満足させることはできない。
水密着性を確保する上で好都合な、FeリッチのFe−
Zn合金めっき層を形成した場合には、 Feリッチ
のFa− Zn合金めっき層は腐食しやすいために、赤
錆が発生する。従って、高耐食性をもたらす腐食生戊物
の生戒を阻害し、めっき層全体の耐食性が劣化する結果
、上述の場合には、耐食性と耐水密着性とを両立させる
ことはできない, このように、先行技術によっては、自動車用鋼板に必要
とされる、高度の加工性,耐食性および耐水密着性のす
べてを満足させることはできない。
従って、この発明の目的は、加工性、耐食性および耐水
密着性のすべてに優れた、特に自動車用鋼板として好適
な複層めっき鋼板を提供することにある。
密着性のすべてに優れた、特に自動車用鋼板として好適
な複層めっき鋼板を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
鋼板の表面上に複層のめっき層を形成すれば,単層のめ
っき層では得られない複数の性能を同時に発揮させ得る
が,これは、特定の性能を有するめっき層の各々が、特
定の順序で配列され、且つ、1つのめっき層が他のめっ
き層の性能を阻害しないようにめっき層全体を構或する
ことによって、始めて達或されると考えられる。
っき層では得られない複数の性能を同時に発揮させ得る
が,これは、特定の性能を有するめっき層の各々が、特
定の順序で配列され、且つ、1つのめっき層が他のめっ
き層の性能を阻害しないようにめっき層全体を構或する
ことによって、始めて達或されると考えられる。
本発明者等は、このような考えに基づき、耐食性、加工
性および耐水密着性のすべてに優れた、特に自動車用鋼
板として好適な複層めっき鋼板を開発すべく、鋭意研究
を重ねた。
性および耐水密着性のすべてに優れた、特に自動車用鋼
板として好適な複層めっき鋼板を開発すべく、鋭意研究
を重ねた。
その結果,鋼板の表面上に、それぞれ加工性,耐食性お
よび耐水密着性の優れた3層のめっき層を、以下に述べ
る,特定の成分組或、特定のめっ肴量および特定の順序
で形成すれば、自動車用鋼板として要求される、高度の
加工性,耐食性および耐水密着性のすべてを有するめっ
き鋼板が得られることに着想し、優れた加工性,耐食性
および耐水密着性の得られる条件について種々研究を行
なった結果、次のことがわかった。
よび耐水密着性の優れた3層のめっき層を、以下に述べ
る,特定の成分組或、特定のめっ肴量および特定の順序
で形成すれば、自動車用鋼板として要求される、高度の
加工性,耐食性および耐水密着性のすべてを有するめっ
き鋼板が得られることに着想し、優れた加工性,耐食性
および耐水密着性の得られる条件について種々研究を行
なった結果、次のことがわかった。
Zn−Fe合金めっき鋼板の加工性は、Fe含有量が1
5wt.%以上になると低下する傾向が生ずる.その理
由は次の通りである。即ち.Fa含有量が15vt.%
未満の場合には、めっき層中のFeがZn中に固溶した
加工性の優れた固溶体になっているために、加工時にお
ける変形が容易である。これに対し,Fe含有量が15
wt.%以上になると、金属間化合物であるr相が生成
する結果、変形が困難になり、加工性が劣化する. 第1図は、鋼板の表面上に、Fa:17wt.%、Cr
:5.9wt.%を含有するZn−Fe−Cr合金めっ
き層が形成されたZn− Fe−Cr合金めっき鋼板に
おける、めっき層のESCA分析(スパッタ時間:30
min)結果を示すグラフである.第1図から明らかな
ように,めっき層中にCr”が検出されている。このよ
うに、 Crの一部が酸化物および/または水酸化物と
してめっき層中に含有されている結果、めっき層が脆く
なる。従って、Zn−Fe−Cr合金めっき層の加工性
は、Zn−Fe合金めっき層の加工性よりも劣る。
5wt.%以上になると低下する傾向が生ずる.その理
由は次の通りである。即ち.Fa含有量が15vt.%
未満の場合には、めっき層中のFeがZn中に固溶した
加工性の優れた固溶体になっているために、加工時にお
ける変形が容易である。これに対し,Fe含有量が15
wt.%以上になると、金属間化合物であるr相が生成
する結果、変形が困難になり、加工性が劣化する. 第1図は、鋼板の表面上に、Fa:17wt.%、Cr
:5.9wt.%を含有するZn−Fe−Cr合金めっ
き層が形成されたZn− Fe−Cr合金めっき鋼板に
おける、めっき層のESCA分析(スパッタ時間:30
min)結果を示すグラフである.第1図から明らかな
ように,めっき層中にCr”が検出されている。このよ
うに、 Crの一部が酸化物および/または水酸化物と
してめっき層中に含有されている結果、めっき層が脆く
なる。従って、Zn−Fe−Cr合金めっき層の加工性
は、Zn−Fe合金めっき層の加工性よりも劣る。
第2図は. Zn−Fe−Cr合金めっき鋼板におけ
るめっき層中(めっき量:30g/%)のCr含有量お
よびFe含有量と加工性との関係を示すグラフである.
第2図において、横軸はめっき層中のCr含有量を示し
、縦軸は、 Δ印で示した合金化溶融亜鉛めっき(めっ
き量:60g/rrf)の場合の加工性を基準とし、こ
れより加工性が良好な場合をO印で表わし、そして、こ
れより加工性が劣っている場合を×印で表わした加工性
の程度を示している.第2図から明らかなように、めっ
き層中のFe含有量が7〜13wt.%の場合,Cr含
有量が1wt%以下であれば加工性は良好であるが、C
r含有量が1 wt.%を超えると、加工性は劣化する
。また、第2図中に▲印で示すように、Fa含有量が1
5wt.%以上の場合には,Cr含有量が1wt%以下
であっても、加工性は劣化する.これらの点から、Zn
−Fe−Cr合金めっき鋼板において、良好な加工性を
得るためには、 Cr含有量を1wt%以下にそしてF
e含有量を15wt.%未満にすることが必要である。
るめっき層中(めっき量:30g/%)のCr含有量お
よびFe含有量と加工性との関係を示すグラフである.
第2図において、横軸はめっき層中のCr含有量を示し
、縦軸は、 Δ印で示した合金化溶融亜鉛めっき(めっ
き量:60g/rrf)の場合の加工性を基準とし、こ
れより加工性が良好な場合をO印で表わし、そして、こ
れより加工性が劣っている場合を×印で表わした加工性
の程度を示している.第2図から明らかなように、めっ
き層中のFe含有量が7〜13wt.%の場合,Cr含
有量が1wt%以下であれば加工性は良好であるが、C
r含有量が1 wt.%を超えると、加工性は劣化する
。また、第2図中に▲印で示すように、Fa含有量が1
5wt.%以上の場合には,Cr含有量が1wt%以下
であっても、加工性は劣化する.これらの点から、Zn
−Fe−Cr合金めっき鋼板において、良好な加工性を
得るためには、 Cr含有量を1wt%以下にそしてF
e含有量を15wt.%未満にすることが必要である。
耐食性については、車体の外面で問題となる耐ブリスタ
ー性,および、車体の袋部で問題となる耐孔あき性を考
慮する必要がある。
ー性,および、車体の袋部で問題となる耐孔あき性を考
慮する必要がある。
Zn−Fe−Cr合金めっき鋼板の耐ブリスター性は、
Fe含有量およびCr含有量の両者の影響を受ける。即
ち、Fe含有量が多いほど,そして、Cr含有量が多い
ほど、耐ブリスター性は向上する。Fe含有量の増加に
伴って,耐ブリスター性が向上する理由は、Feが耐ア
ルカリ性を高めて,塗膜下に生ずる腐食を抑制するため
である.Crが耐ブリスター性を向上させる理由は明ら
かではないが,塗膜下に腐食が生ずる環境下において、
めっき層を不動態化し、その腐食を抑制するためである
と考えられる. めっき量がLog/rrr以上のZn−Fe−Cr合金
めっき鋼板の耐ブリスター性は,Fe含有量が10wt
.%以上モしてCr含有量が1−t.%超のときに、厚
目付けの合金化溶融亜鉛めっき鋼板と同等以上の水準に
なる。
Fe含有量およびCr含有量の両者の影響を受ける。即
ち、Fe含有量が多いほど,そして、Cr含有量が多い
ほど、耐ブリスター性は向上する。Fe含有量の増加に
伴って,耐ブリスター性が向上する理由は、Feが耐ア
ルカリ性を高めて,塗膜下に生ずる腐食を抑制するため
である.Crが耐ブリスター性を向上させる理由は明ら
かではないが,塗膜下に腐食が生ずる環境下において、
めっき層を不動態化し、その腐食を抑制するためである
と考えられる. めっき量がLog/rrr以上のZn−Fe−Cr合金
めっき鋼板の耐ブリスター性は,Fe含有量が10wt
.%以上モしてCr含有量が1−t.%超のときに、厚
目付けの合金化溶融亜鉛めっき鋼板と同等以上の水準に
なる。
耐孔あき性も.Cr含有量によって大きく影響を受ける
。第3図は. Zn−Fe−Cr合金めっき鋼板にお
けるめっき層中(めっき量: 3 0 g/rrr)の
Cr含有量およびFa含有量と腐食深さとの関係を示す
グラフである。第3図から明らかなように,めっき層中
のCr含有量が増加するに従って腐食深さは小になり、
特に、 Cr含有量が1 wt.%を超えると腐食深さ
は顕著に小さくなって耐孔あき性は向上する.一方、
Fe含有量が40wt.%を超えると,Cr含有量が多
くても耐孔あき性が劣化する。Crによって耐孔あき性
が向上する理由は、CrによるZnの不動態化効果であ
ると考えられる。
。第3図は. Zn−Fe−Cr合金めっき鋼板にお
けるめっき層中(めっき量: 3 0 g/rrr)の
Cr含有量およびFa含有量と腐食深さとの関係を示す
グラフである。第3図から明らかなように,めっき層中
のCr含有量が増加するに従って腐食深さは小になり、
特に、 Cr含有量が1 wt.%を超えると腐食深さ
は顕著に小さくなって耐孔あき性は向上する.一方、
Fe含有量が40wt.%を超えると,Cr含有量が多
くても耐孔あき性が劣化する。Crによって耐孔あき性
が向上する理由は、CrによるZnの不動態化効果であ
ると考えられる。
耐食性は当然めっき量に関係し、1 wt.%超のCr
および10〜40wt.%のFeを含有するZn−Fe
−Cr合金めっき鋼板において、めっき層のめっき量を
20g/r&以上とすることにより,従来の厚目付け合
金化溶融亜鉛めっき鋼板以上の耐ブリスター性および耐
孔あき性を得ることができる。
および10〜40wt.%のFeを含有するZn−Fe
−Cr合金めっき鋼板において、めっき層のめっき量を
20g/r&以上とすることにより,従来の厚目付け合
金化溶融亜鉛めっき鋼板以上の耐ブリスター性および耐
孔あき性を得ることができる。
めっき層の表面に形成された塗膜の耐水密着性は、自動
車車体用鋼板として極めて重要な評価項目である.めっ
き層中にCrを含有させると,耐水密着性が劣化し、特
に,Cr含有量が1wt%を超えると、耐水密着性の劣
化が顕著になる。
車車体用鋼板として極めて重要な評価項目である.めっ
き層中にCrを含有させると,耐水密着性が劣化し、特
に,Cr含有量が1wt%を超えると、耐水密着性の劣
化が顕著になる。
上述したことにより,本発明者等は、次の知見を得た.
(1)良好な加工性を得るためには、 Zn−Fa−C
r合金めっき層のCr含有量をlvt.%以下に限定し
,そして、 Fe含有量を15wt.%未満に限定する
ことが必要である. (2)優れた耐食性を得るためには、 Zn−Fe−C
r合金めっき層のCr含有量を1wt%超に限定し,そ
して、Fe含有量を10wt.%以上に限定することが
必要である。
r合金めっき層のCr含有量をlvt.%以下に限定し
,そして、 Fe含有量を15wt.%未満に限定する
ことが必要である. (2)優れた耐食性を得るためには、 Zn−Fe−C
r合金めっき層のCr含有量を1wt%超に限定し,そ
して、Fe含有量を10wt.%以上に限定することが
必要である。
(3)最上層がZn− Fe−Cr合金めっき層では、
優れた耐水密着性を得ることができない.(4)従って
、単層のZn−Fe−Cr合金めっき層では、加工性お
よび耐食性を両立させることができず、且つ、耐水密着
性を確保することができない。
優れた耐水密着性を得ることができない.(4)従って
、単層のZn−Fe−Cr合金めっき層では、加工性お
よび耐食性を両立させることができず、且つ、耐水密着
性を確保することができない。
この発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、
鋼板の少なくとも1つの表面上に形成された、第l層と
しての、 Fe:3vt.%から15wt.%未満、Cr : 0
.1wt%から1wt%、残り:Znおよび不可避不純
物 からなる、Zn− Fe−Cr合金めっき層と、前記第
1層としてのZローFe−Cr合金めっき層の上に形成
された、第2層としての、F e : Lout,%か
ら40vt.%、Cr:1wt%超から30wt.%未
満,残り:Znおよび不可避不純物 からなる.Zn−Fe−Cr合金めっき層と、そして, 前記第2層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層の上
に形成された、最上層としての、金属クロム層および水
和クロム酸化物層からなる、電解クロメート処理によっ
て形成されたクロメート層とからなることに特徴を有す
るものである。
鋼板の少なくとも1つの表面上に形成された、第l層と
しての、 Fe:3vt.%から15wt.%未満、Cr : 0
.1wt%から1wt%、残り:Znおよび不可避不純
物 からなる、Zn− Fe−Cr合金めっき層と、前記第
1層としてのZローFe−Cr合金めっき層の上に形成
された、第2層としての、F e : Lout,%か
ら40vt.%、Cr:1wt%超から30wt.%未
満,残り:Znおよび不可避不純物 からなる.Zn−Fe−Cr合金めっき層と、そして, 前記第2層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層の上
に形成された、最上層としての、金属クロム層および水
和クロム酸化物層からなる、電解クロメート処理によっ
て形成されたクロメート層とからなることに特徴を有す
るものである。
鋼板の少なくとも一方の表面上に形成された、第1/I
としてのZn−Fe−Cr合金めっき層は、主として,
めっき層の加工性を向上させる作用を有している。第1
Mのめっき層のFe含有量は,3wt.%から15ii
t.%未満の範囲内とすべきである。
としてのZn−Fe−Cr合金めっき層は、主として,
めっき層の加工性を向上させる作用を有している。第1
Mのめっき層のFe含有量は,3wt.%から15ii
t.%未満の範囲内とすべきである。
Fa含有量が3wt.%未満では、耐ブリスター性が劣
化する.一方,Fe含有量が15wt.%以上になると
,複層のめっき層を形成しても,めっき層の加工性が劣
化する。
化する.一方,Fe含有量が15wt.%以上になると
,複層のめっき層を形成しても,めっき層の加工性が劣
化する。
第l層のめっき層のCr含有量は、0 . 1 iit
,%から1 wt.%の範囲内とすべきである。Cr含
有量が0.1wt,%未満では、耐ブリスター性が劣化
する。
,%から1 wt.%の範囲内とすべきである。Cr含
有量が0.1wt,%未満では、耐ブリスター性が劣化
する。
一方、Cr含有量が1wt%を超えると、複層のめっき
層を形成しても,めっき層の加工性が劣化する. 上述の第1層の上に形成された、第2層としてのZn−
Fe−Cr合金めっき層は、主として、 耐ブリスタ
ー性および耐孔あき性を向上させる作用を有している。
層を形成しても,めっき層の加工性が劣化する. 上述の第1層の上に形成された、第2層としてのZn−
Fe−Cr合金めっき層は、主として、 耐ブリスタ
ー性および耐孔あき性を向上させる作用を有している。
第2層のめっき層のFe含有量は、10wt.%から4
0wtJの範囲内とすべきである。
0wtJの範囲内とすべきである。
Fe含有量がLowt.%未満では、所望の耐ブリスタ
ー性が得られない.一方、Fe含有量が40wt.2を
超えると、耐孔あき性が劣化する。
ー性が得られない.一方、Fe含有量が40wt.2を
超えると、耐孔あき性が劣化する。
第2層のめっき層のCr含有量は、1wt%超から30
@t.%未満の範囲内とすべきである。Cr含有量が1
wt.%以下では、所望の耐ブリスター性および耐孔
あき性を得ることができない。一方,Cr含有量が30
wt.%以上になると、 めっき層の加工性が,合金化
溶融亜鉛めっき鋼版の加工性のレベルよりも劣化する. 第■層のめっき層のめっき量は、鋼板の片面当り0.1
g/rr?以上であることが好ましい。めっき量が鋼板
の片面当り0.1g/rrf未満では、めっき層の加工
性を良好な状態に維持することができない.第2層のめ
っき層のめっき量は,鋼板の片面当り20glrd以上
であることが好ましい。めっき量が鋼板の片面当り20
g/m2未満では、所望の耐ブリスター性および耐孔あ
き性を得ることができない.そして、第1層のめっき量
と第2層のめっき量との合計量は、鋼板の片面当り60
g/耐以下とすることが好ましい.合計量が60g/M
を超えると、めっき層の加工性が、従来の厚目付けの合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工性のレベルよりも劣化す
る. 鋼板の少なくとも一方の表面上に、上述した成分組成の
第1層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層を形成す
ることにより、その上に,第2層としての加工性に劣る
Zn−Fe−Cr合金めっき層が形成されても,めっき
層の加工性を良好な状態に維持することができる。その
理由は、次のように推定される. 即ち、第1層のめつき層は,優れた密着性を有し、鋼板
の表面上に密着しているが、めっき層自体は、 Zn−
Fe−Cr合金としての硬さを有している.従って、鋼
板が加工されたときには,めつき層は、クラックにより
分割された島状になる。
@t.%未満の範囲内とすべきである。Cr含有量が1
wt.%以下では、所望の耐ブリスター性および耐孔
あき性を得ることができない。一方,Cr含有量が30
wt.%以上になると、 めっき層の加工性が,合金化
溶融亜鉛めっき鋼版の加工性のレベルよりも劣化する. 第■層のめっき層のめっき量は、鋼板の片面当り0.1
g/rr?以上であることが好ましい。めっき量が鋼板
の片面当り0.1g/rrf未満では、めっき層の加工
性を良好な状態に維持することができない.第2層のめ
っき層のめっき量は,鋼板の片面当り20glrd以上
であることが好ましい。めっき量が鋼板の片面当り20
g/m2未満では、所望の耐ブリスター性および耐孔あ
き性を得ることができない.そして、第1層のめっき量
と第2層のめっき量との合計量は、鋼板の片面当り60
g/耐以下とすることが好ましい.合計量が60g/M
を超えると、めっき層の加工性が、従来の厚目付けの合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工性のレベルよりも劣化す
る. 鋼板の少なくとも一方の表面上に、上述した成分組成の
第1層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層を形成す
ることにより、その上に,第2層としての加工性に劣る
Zn−Fe−Cr合金めっき層が形成されても,めっき
層の加工性を良好な状態に維持することができる。その
理由は、次のように推定される. 即ち、第1層のめつき層は,優れた密着性を有し、鋼板
の表面上に密着しているが、めっき層自体は、 Zn−
Fe−Cr合金としての硬さを有している.従って、鋼
板が加工されたときには,めつき層は、クラックにより
分割された島状になる。
一方、第2層のめっき層は脆弱なために、第↓層のめっ
き層にクラックが生じたときに,同じ位置にクラックが
伝播されて、第1層のめっき層と同じ形状の、分割され
た島状になる。
き層にクラックが生じたときに,同じ位置にクラックが
伝播されて、第1層のめっき層と同じ形状の、分割され
た島状になる。
鋼板が加工されるとき、主としてクラックの部分に変形
が生ずるので,上述した島状の第1層上にある第2層の
めっき層は、変形の応力を受け難く、脆弱な第2層のめ
っき層が.1板側に密着されたままになる。従って、良
好な加工性を得るためには,上述した第1層のめっき層
が,鋼板の表面上に接して存在していることが不可欠で
ある。
が生ずるので,上述した島状の第1層上にある第2層の
めっき層は、変形の応力を受け難く、脆弱な第2層のめ
っき層が.1板側に密着されたままになる。従って、良
好な加工性を得るためには,上述した第1層のめっき層
が,鋼板の表面上に接して存在していることが不可欠で
ある。
耐ブリスター性および耐孔あき性に優れた第2層のめっ
き層が形成されているにもかかわらず,前述したように
,第1層のめつき層のCr含有量が0 . 1 wt.
%未満および/またはFe含有量が3wt.%未渦のと
きに、耐ブリスター性が劣化する理由は、次のように推
定される.即ち、腐食過程で一旦カソード部となった塗
膜下がアルカリ化した場合、第2層のめっき層に生じた
クラツクなどを通って、第1Mのめっき層はアルカリ環
境にさらされる。このとき、第1層のめっき層が耐アル
カリ性に劣っていると、第1層のめっき層が溶解する結
果、塗膜下の腐食が進行する。
き層が形成されているにもかかわらず,前述したように
,第1層のめつき層のCr含有量が0 . 1 wt.
%未満および/またはFe含有量が3wt.%未渦のと
きに、耐ブリスター性が劣化する理由は、次のように推
定される.即ち、腐食過程で一旦カソード部となった塗
膜下がアルカリ化した場合、第2層のめっき層に生じた
クラツクなどを通って、第1Mのめっき層はアルカリ環
境にさらされる。このとき、第1層のめっき層が耐アル
カリ性に劣っていると、第1層のめっき層が溶解する結
果、塗膜下の腐食が進行する。
Cr含有量が0 . 1 wtJ未満および/またはF
e含有量が3 wt.%未満のめっき層は、耐アルカリ
性に劣るので、第1層のめっき層の戒分組戊を上述の範
゜囲にすると,その上に第2層のめっき層を形成しても
、耐ブリスター性が劣化する。
e含有量が3 wt.%未満のめっき層は、耐アルカリ
性に劣るので、第1層のめっき層の戒分組戊を上述の範
゜囲にすると,その上に第2層のめっき層を形成しても
、耐ブリスター性が劣化する。
一方、Cr含有量が0 , 1 vt.%以上で且つF
e含有量が3wt.%以上のめっき層は、 Crの不動
態化作用と、 Feの耐アルカリ性向上作用との相乗作
用により、アルカリ環境下における耐食性に優れている
.従って、第1層のめっき層の戒分組戒を上述の範囲に
すれば,その上に形成された第2層のめっき層が有する
耐ブリスター性および耐孔あき性を劣化させることはな
い。
e含有量が3wt.%以上のめっき層は、 Crの不動
態化作用と、 Feの耐アルカリ性向上作用との相乗作
用により、アルカリ環境下における耐食性に優れている
.従って、第1層のめっき層の戒分組戒を上述の範囲に
すれば,その上に形成された第2層のめっき層が有する
耐ブリスター性および耐孔あき性を劣化させることはな
い。
第1層のめっき層の戒分組或を上述のように定めたこと
によって,第2層の或分組成のめっき層が単層として形
成されている場合に有する優れた耐ブリスター性および
耐孔あき性は、複層めっき層の場合においても維持され
る。一方、第2層の戊分組或のめっき層が単層として形
成されている場合の欠点である加工性の劣化は、第1層
のめっき層の形成によって著しく改善され、第2層のC
r含有量が30wt.%未満であれば、その加工性を、
めっき量が60glrdの合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
加工性と同等もしくはそれ以上に維持することができる
。
によって,第2層の或分組成のめっき層が単層として形
成されている場合に有する優れた耐ブリスター性および
耐孔あき性は、複層めっき層の場合においても維持され
る。一方、第2層の戊分組或のめっき層が単層として形
成されている場合の欠点である加工性の劣化は、第1層
のめっき層の形成によって著しく改善され、第2層のC
r含有量が30wt.%未満であれば、その加工性を、
めっき量が60glrdの合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
加工性と同等もしくはそれ以上に維持することができる
。
第2層のめっき層の上に形成された、最上層としての,
金属クロム層および水和クロム酸化物層からなるクロメ
ート層は,耐水密着性を向上させる作用を有している。
金属クロム層および水和クロム酸化物層からなるクロメ
ート層は,耐水密着性を向上させる作用を有している。
クロメート層中の上層の永和クロム酸化物層は、その表
面上に形成された塗膜の分子と結合して、優れた耐水密
着性を発揮する。しかしながら、水和クロム酸化物層は
、Zn−Fs−Cr合金めっき層に強固に密着すること
ができない. 一方,クロメート層中の下層の金属クロム層は、水和ク
ロム酸化物層およびZn− Fe−Cr合金めっき層の
両者に対し強固な密着力を有する。従って、金属クロム
層は、第2層のZn− Fe−Cr合金めっき層の上に
、優れた耐水密着性を有する永和クロム酸化物層を密着
させるためのバインダーとしての作用を有している。
面上に形成された塗膜の分子と結合して、優れた耐水密
着性を発揮する。しかしながら、水和クロム酸化物層は
、Zn−Fs−Cr合金めっき層に強固に密着すること
ができない. 一方,クロメート層中の下層の金属クロム層は、水和ク
ロム酸化物層およびZn− Fe−Cr合金めっき層の
両者に対し強固な密着力を有する。従って、金属クロム
層は、第2層のZn− Fe−Cr合金めっき層の上に
、優れた耐水密着性を有する永和クロム酸化物層を密着
させるためのバインダーとしての作用を有している。
金属クロム層および水和クロム酸化物層の各々の量は、
鋼板の片面当り5 mg/rrr以上とすることが好ま
しい。金属クロム層および水和クロム酸化物層の各々の
量が.nI板の片面当り5lIIg/ホ未満では,塗膜
と水和クロム酸化物層との界面、および、第2層のめっ
き層とクロメート層との界面の密着力が不足し、良好な
耐水密着性を得ることができない。金属クロム層および
永和クロム酸化物層の各々の量の上限は、その性能面か
らは特に限定されるものではないが,生産性の痢点から
すると、各々の上限は、500■/ポ程度となる.鋼板
の表面上に対する、第IMおよび第2MのZn−Fe−
Cr合金めっき層の形成は、硫酸亜鉛,硫酸第1鉄およ
び硫酸クロムを主或分とするめっき浴を使用し、電気め
っき法によって行なうことができる。各めっき層中のF
eおよびCrの含有量は、めっき浴中のイオン濃度、め
っき電流密度およびめっき液の流速を変化させることに
より!ll整することができる。即ち、めっき浴中のF
eおよびCr濃度の増加、めっき浴のpHの上昇、めっ
き電流密度の増加およびめっき液の流速の低下は、めっ
き層中のFeおよびCrの含有量を増加させる。
鋼板の片面当り5 mg/rrr以上とすることが好ま
しい。金属クロム層および水和クロム酸化物層の各々の
量が.nI板の片面当り5lIIg/ホ未満では,塗膜
と水和クロム酸化物層との界面、および、第2層のめっ
き層とクロメート層との界面の密着力が不足し、良好な
耐水密着性を得ることができない。金属クロム層および
永和クロム酸化物層の各々の量の上限は、その性能面か
らは特に限定されるものではないが,生産性の痢点から
すると、各々の上限は、500■/ポ程度となる.鋼板
の表面上に対する、第IMおよび第2MのZn−Fe−
Cr合金めっき層の形成は、硫酸亜鉛,硫酸第1鉄およ
び硫酸クロムを主或分とするめっき浴を使用し、電気め
っき法によって行なうことができる。各めっき層中のF
eおよびCrの含有量は、めっき浴中のイオン濃度、め
っき電流密度およびめっき液の流速を変化させることに
より!ll整することができる。即ち、めっき浴中のF
eおよびCr濃度の増加、めっき浴のpHの上昇、めっ
き電流密度の増加およびめっき液の流速の低下は、めっ
き層中のFeおよびCrの含有量を増加させる。
従って,低Fe含有量および低Cr含有量となるように
上述した条件を選定することによって,第1層のめっき
層を形成することができ、そして、相対的に高Fe含有
量および高Cr含有量となるように上述した条件を選定
することによって、第2層のめっき層を形成することが
できる。
上述した条件を選定することによって,第1層のめっき
層を形成することができ、そして、相対的に高Fe含有
量および高Cr含有量となるように上述した条件を選定
することによって、第2層のめっき層を形成することが
できる。
第2層のめ,つき層の表面上に対する、最上層としての
、金属クロム層および水和クロム酸化物層からなるクロ
メート層は、クロム酸および硫酸イオンを主成分とする
電解浴を使用し、電解クロメート処理によって形成する
ことができる.次に、この発明を、実施例により説明す
る。
、金属クロム層および水和クロム酸化物層からなるクロ
メート層は、クロム酸および硫酸イオンを主成分とする
電解浴を使用し、電解クロメート処理によって形成する
ことができる.次に、この発明を、実施例により説明す
る。
[実施例]
アルカリ脱脂および硫酸酸洗を施した冷延鋼板に対し,
下記第1表に示す条件で電気めっき処理を施して、第2
表に示すこの発明の範囲内の複層のめっき層を有する,
本発明の複層めっき鋼板の供試体く以下、r本発明供試
体」という)恥1〜20を調製した。
下記第1表に示す条件で電気めっき処理を施して、第2
表に示すこの発明の範囲内の複層のめっき層を有する,
本発明の複層めっき鋼板の供試体く以下、r本発明供試
体」という)恥1〜20を調製した。
第 1 表
比較のために,前述した冷延鋼板に対し電気めっき処理
を施して、第3表に示す,単層,2層または3層のこの
発明の範囲外のめっき層を有するめっき鋼板の供試体(
以下、「比較用供試体」という) Na 1 ” 1
1、および、前述した冷延鋼板に対し、60g/rrr
の厚目付けの合金化溶融亜鉛めっきを施した比較用供試
体NQ12を調製した。なお、めっき条件については、
単層の比較用供試体Nal,2は、第1表中の第2層の
めっき条件を適用し、複層の比較用供試体NC13〜l
1は、第1表に示しためっき条件を適用した。
を施して、第3表に示す,単層,2層または3層のこの
発明の範囲外のめっき層を有するめっき鋼板の供試体(
以下、「比較用供試体」という) Na 1 ” 1
1、および、前述した冷延鋼板に対し、60g/rrr
の厚目付けの合金化溶融亜鉛めっきを施した比較用供試
体NQ12を調製した。なお、めっき条件については、
単層の比較用供試体Nal,2は、第1表中の第2層の
めっき条件を適用し、複層の比較用供試体NC13〜l
1は、第1表に示しためっき条件を適用した。
このようにして!Il製した本発明供試体No1〜20
および比較用供試体&1〜l2について,加工性,耐ブ
リスター性、耐孔あき性および耐水密着性を、以下に述
べる性能試験によって評価し、その結果を、第2表およ
び第3表に併せて示した。
および比較用供試体&1〜l2について,加工性,耐ブ
リスター性、耐孔あき性および耐水密着性を、以下に述
べる性能試験によって評価し、その結果を、第2表およ
び第3表に併せて示した。
(1)加工性
ドロービード試験機(雄ダイスの突条の径:0 . 5
m )を使用し、 めっきままの供試体のめっき面に
対して、摺動および変形加工を同時に施し、このような
ドロービード試験が施された供試体のめっき面に接着テ
ープを貼りつけ、テープの黒化度を目視により調べ,め
っき層の剥離の程度を評価した。評価基準は、次の通り
である。
m )を使用し、 めっきままの供試体のめっき面に
対して、摺動および変形加工を同時に施し、このような
ドロービード試験が施された供試体のめっき面に接着テ
ープを貼りつけ、テープの黒化度を目視により調べ,め
っき層の剥離の程度を評価した。評価基準は、次の通り
である。
0:合金化溶融亜鉛めっき鋼板と比較して剥離の程度が
少ない。
少ない。
Δ:剥離が上記鋼板と同程度である。
X:剥離が上記鋼板よりも多い。
(2)耐ブリスター性
供試体に対して,日本パー力ライジング社製の燐酸塩処
理液(PL3080)を使用し,浸漬型の自動車用燐酸
塩処理を施して燐酸塩被膜を形成し、次いで、関西ペイ
ント社製の塗料(エレクロン9400)を使用し、カチ
オン型の電着塗装を施して、燐酸塩被膜の上に厚さ20
μ亀の塗1摸を形成し、次いで,このようにして形戊さ
れた塗膜に、クロスカットを施した。このクロスカット
の施された供試体に対して、塩水噴霧試験を1000時
間施し、クロスカット部に生じた塗膜のふくれ幅(クロ
スカット部の両側ふくれ幅の2分のl)を測定し、これ
によって評価した6 (3)耐孔あき性 上記(2)に述べたクロスカットの施された但試体に対
して,塩水噴霧,乾燥、塩水浸漬、湿潤および乾燥から
なるlサイクル24時間の複合サイクル試験を60サイ
クル施し、次いで、塗膜および腐食生成物を除去した後
、鋼板に生じた最大腐食深さを測定し、これによって評
価した。
理液(PL3080)を使用し,浸漬型の自動車用燐酸
塩処理を施して燐酸塩被膜を形成し、次いで、関西ペイ
ント社製の塗料(エレクロン9400)を使用し、カチ
オン型の電着塗装を施して、燐酸塩被膜の上に厚さ20
μ亀の塗1摸を形成し、次いで,このようにして形戊さ
れた塗膜に、クロスカットを施した。このクロスカット
の施された供試体に対して、塩水噴霧試験を1000時
間施し、クロスカット部に生じた塗膜のふくれ幅(クロ
スカット部の両側ふくれ幅の2分のl)を測定し、これ
によって評価した6 (3)耐孔あき性 上記(2)に述べたクロスカットの施された但試体に対
して,塩水噴霧,乾燥、塩水浸漬、湿潤および乾燥から
なるlサイクル24時間の複合サイクル試験を60サイ
クル施し、次いで、塗膜および腐食生成物を除去した後
、鋼板に生じた最大腐食深さを測定し、これによって評
価した。
(4)耐水密着性
供試体に対して,上記(2)に述べた燐酸塩被膜および
塗膜を形成した後、更にその上に、各々35μmの厚さ
の中塗り塗装および上塗り塗装を施し,合計90μ重の
厚さの塗膜を形成した。この塗膜の形戒された供試体を
、40℃の温度の純水中に240時間浸漬した後、直ち
に.2mm間隔でl00個の碁盤目状の刻み目を入れ、
その表面上に接着テープを貼り次いでこれを剥がしたと
きの塗膜の剥離個数を調べ、その利離個数によって評価
した。評価基準は、次の通りである60:剥離個数が5
個以内。
塗膜を形成した後、更にその上に、各々35μmの厚さ
の中塗り塗装および上塗り塗装を施し,合計90μ重の
厚さの塗膜を形成した。この塗膜の形戒された供試体を
、40℃の温度の純水中に240時間浸漬した後、直ち
に.2mm間隔でl00個の碁盤目状の刻み目を入れ、
その表面上に接着テープを貼り次いでこれを剥がしたと
きの塗膜の剥離個数を調べ、その利離個数によって評価
した。評価基準は、次の通りである60:剥離個数が5
個以内。
Δ:剥離個数が6〜20個。
X:剥離個数が21個以上。
第3表から明らかなように、単層のZn− Fe−Cr
合金めっき層からなる比較用供試体N(1 1および2
は、加工性および耐水密着性が劣っている。
合金めっき層からなる比較用供試体N(1 1および2
は、加工性および耐水密着性が劣っている。
第1層のめっき層のFe含有量が本発明範囲を外れて少
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体恥3は,耐ブリスター性および耐水密着性が劣っ
ている,第IMのめっき層のCr含有量が本発明範囲を
外れて多い比較用供試体Nα4,および、Fe含有量が
本発明範囲を外れて多い比較用供試体Nα5は、何れも
加工性が劣っている。
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体恥3は,耐ブリスター性および耐水密着性が劣っ
ている,第IMのめっき層のCr含有量が本発明範囲を
外れて多い比較用供試体Nα4,および、Fe含有量が
本発明範囲を外れて多い比較用供試体Nα5は、何れも
加工性が劣っている。
第2層のめっき層のFe含有量が本発明範囲を外れて少
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体Nα6は、耐ブリスター性および耐水密着性が劣
っている。第2層のめっき層のFa含有量が本発明範囲
を外れて多く且つクロメート層からなる最上層を有しな
い比較用供試体魔7は、耐孔あき性および耐水密着性が
劣っている。
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体Nα6は、耐ブリスター性および耐水密着性が劣
っている。第2層のめっき層のFa含有量が本発明範囲
を外れて多く且つクロメート層からなる最上層を有しな
い比較用供試体魔7は、耐孔あき性および耐水密着性が
劣っている。
第2層のめっき層のCr含有量が本発明範囲を外れて少
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体Nα8は、耐ブリスター性、耐孔あき性および耐
水密着性が劣っている。第2層のめっき層のCr含有量
が本発明範囲を外れて多く且つクロメート層からなる最
上層を有しない比較用供試体恥9は、加工性および耐水
密着性が劣っている。
なく且つクロメート層からなる最上層を有しない比較用
供試体Nα8は、耐ブリスター性、耐孔あき性および耐
水密着性が劣っている。第2層のめっき層のCr含有量
が本発明範囲を外れて多く且つクロメート層からなる最
上層を有しない比較用供試体恥9は、加工性および耐水
密着性が劣っている。
第2層のめっき層のめっき量が本発明の範囲を外れて少
ない比較用供試体Na 1 0は、耐孔あき性が劣って
いる。第1/Ilおよび第2層のめっき層のめっき量の
合計量が本発明範囲を外れて多い比較用供試体NQII
は,加工性が劣っている.そして,合金化溶融亜鉛めっ
きからなる比較用供試体NL112は、加工性および耐
水密着性がやや劣っている。
ない比較用供試体Na 1 0は、耐孔あき性が劣って
いる。第1/Ilおよび第2層のめっき層のめっき量の
合計量が本発明範囲を外れて多い比較用供試体NQII
は,加工性が劣っている.そして,合金化溶融亜鉛めっ
きからなる比較用供試体NL112は、加工性および耐
水密着性がやや劣っている。
これに対し,本発明供試体Nl1.1〜20は、第2表
から明らかなように、何れも、加工性、耐ブリスター性
、耐孔あき性および耐水密着性のすべての特性に優れて
いる。
から明らかなように、何れも、加工性、耐ブリスター性
、耐孔あき性および耐水密着性のすべての特性に優れて
いる。
[発明の効果]
以上述べたように、この発明のamめっき鋼板によれば
,特に自動車用鋼板として好適む、優れた加工性、耐食
性および耐水密着性が得られる,工業上有用な効果がも
たらされる。
,特に自動車用鋼板として好適む、優れた加工性、耐食
性および耐水密着性が得られる,工業上有用な効果がも
たらされる。
性との関係を示すグラフ、第3図はZn− Fe−Cr
合金めっき層中のCrおよびFe含有量と腐食深さとの
関係を示すグラフである。
合金めっき層中のCrおよびFe含有量と腐食深さとの
関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、鋼板の少なくとも1つの表面上に形成された、第1
層としての、 Fe:3wt%から15wt%未満、 Cr:0.1wt%から1wt%、 残り:Znおよび不可避不純物 からなる、Zn−Fe−Cr合金めっき層と、前記第1
層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層の上に形成さ
れた、第2層としての、 Fe:10wt%から40wt%、 Cr:1wt%超から30wt%未満、 残り:Znおよび不可避不純物 からなる、Zn−Fe−Cr合金めっき層と、そして、 前記第2層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層の上
に形成された、最上層としての、金属クロム層および水
和クロム酸化物層からなる、電解クロメート処理によっ
て形成されたクロメート層とからなることを特徴とする
、加工性、耐食性および耐水密着性に優れた複層めっき
鋼板。 2、前記第1層としてのZn−Fe−Cr合金めっき層
のめっき量は、鋼板の片面当り0.1g/m^2以上で
あり、前記第2層としてのZn−Fe−Cr合金めっき
層のめっき量は、鋼板の片面当り20g/m^2以上で
あり、且つ、前記第1層の前記めっき量と、前記第2層
の前記めっき量との合計量は、鋼板の片面当り60g/
m^2以下であり、そして、前記最上層としてのクロメ
ート層の、金属クロム層および水和クロム酸化物層の各
々の量は、鋼板の片面当り5mg/m^2以上である、
請求項1に記載の複層めっき鋼板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159002A JPH0765224B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 加工法、耐食性および耐水密着性に優れた複層めつき鋼板 |
| US07/531,503 US5006420A (en) | 1989-06-21 | 1990-05-31 | Electroplated steel sheet having a plurality of coatings, excellent in workability, corrosion resistance and water-resistant paint adhesivity |
| CA002018196A CA2018196C (en) | 1989-06-21 | 1990-06-04 | Electroplated steel sheet having a plurality of coatings, excellent in workability, corrosion resistance and water-resistant paint adhesivity |
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