JPH03277766A

JPH03277766A - 黒色表面処理鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03277766A
Application number: JP7683490A
Authority: JP
Inventors: Akito Sakota; 章人迫田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-09

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）本発明は、鋼板の黒色化技術に係わり、詳しくは自動車
内・外装材、建材、家電製品等の分野において利用され
る高耐食性を具備した黒色表面処理鋼板とその製造方法
に関するものである。

（従来の技術）従来より、黒色表面処理＃板は、裸使用を目的として開
発されたものであり、高級感が見られることから建材を
始め多くの用途に活発に使用されるようになってきた。

そのため、今後は黒色の外観に加えて耐食性はもちろん
優れた加工性が要求されるようになってきた。特に、近
年黒色表面処理の有用性が注目されるにつれ、より苛酷
な条件でも使用されるようになってきでおり、そのため
の仕様もさらに一層厳しいものとなってきている。

ここで、従来の鋼板の黒色化技術としでは、■Ｚｎ系め
っきの陽極電解処理、■Ｚｎ系複合めっき、つまり陰極
電解法がよく知られている。

例えば、上述の陽極電解処理を開示した特開昭６１−１
４３５９４号公報では、特定量の鉄系元素（Ｆｅ、Ｎ１
Ｃｏ）を含む亜鉛系合金めっき鋼板を、硝酸イオンを含
有する電解液中で陽極処理する方法が記述されている。

また、上述の複合めっき法では、例えば特開昭６３−１
５３２９５号公報に開示されているように、Ｚｎ”と（
イ）　Ｎｉｚ′″、Ｃｏ”、Ｆｅ”等の「着色化イオン
」と（０）　ＮＯ２−、ＣｌＯ２−等の強酸化性イオン
を主成分とする酸性水溶液中で鋼板を陰極として電解す
る方法が知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の電解黒色化技術には以下のような
難点がある。

■いずれもＺｎ系めっきを用いており、耐食性に劣る。

すなわち、耐食性環境においては容易に白錆が発生する
ため、意匠性が著しく劣化する。黒色マトリックスにお
いては白錆は極めて目立つからである。

■電解浴の管理が困難である。電解による浴組成の変化
が黒色化度の経時変化をもたらす、特に、陽極電解では
電解浴中へのめっきの溶出にともなう組成変化が大きい
、また、複合めっきでは、酸化剤の消耗、酸化・還元に
よる電気化学的変化が問題となる。

■電流密度の分布および液流動の不均一に起因する色調
のムラが発生し易い。

したがって、今日のようにより厳しい仕様が求められて
いる状況からは従来のものは必ずしも満足のゆ（もので
はなかった。

ここに、本発明の目的は、より厳しい腐食環境において
もすぐれた耐食性を有し、成形性にもすぐれ、かつすぐ
れた意匠性を保持し得る黒色鋼板とその製造方法を提供
することである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者は種々研究を行った
結果、次のような知見を得て本発明を完成するに至った
。

■電解によるＭｎあるいはＭｎ系合金めっきは、Ｚｎ系
めっきに比して非常にすぐれた耐食性を示す。

■Ｍｎ系めっきを施した鋼板の表面を窒化することによ
りめっき表面が黒色化する。

■黒色化の原因はめっき層表面に形成されたＭｎＮが黒
色を呈するためである。

■各種の窒化処理法のうち、着色の均一性において最も
すぐれた方法はイオン窒化である。イオン窒化処理では
被処理めっき鋼板の表面が直流グロー放電によって生成
したプラズマにより均一に覆われるため、被処理鋼板表
面全面に均一に窒素が注入される。

すなわち、本発明の要旨とするところは、鋼板の表面に
設けたＭｎあるいはＭｎ合金めっき層と、さらに該めっ
き層の表面に設けた主にＭｎＮからなる黒色層とを有す
ることを特徴とする黒色表面処理鋼板である。

別の面からは、本発明は、Ｍｎイオンを含有する水溶液
中において鋼板を陰極として電解を行いＭｎあるいはＭ
ｎ合金めっき層を鋼板の表面に形成すること、および得
られたＭｎあるいはＭｎ合金めっき層に窒化処理を行な
い主にＭｎＮから成る黒色層を形成することを特徴とす
る黒色表面処理鋼板の製造方法である。

本発明の好適態様において、前記窒化処理はイオン窒化
法によって行なう。

このときのイオン窒化処理条件は、特に制限はされない
が、好ましくは、Ｎ２ガスを含有する１×ｌ０−２〜１
０丁ｏｒｒの減圧雰囲気中において、ＭｎあるいはＭｎ
合金めっき鋼板を陰極として直流グロー放電を生じさせ
ることである。

（作用）本発明の構成および作用を説明する。

本発明において、鋼板へのめっき層としてＭｎあるいは
Ｍｎ合金を選択したのは、黒色化がＭｎＮの生成に因る
ものであるからである。しかし、このＭｎあるいはｈｎ
系合金めっきは鋼板の耐食性を確保するためにも必要で
ある。ＭｎあるいはＭｎ合金めっき層はＺｎ系めっき層
に比較して耐食性は高く、成形性にも優れている。

めっき層厚さは特Ｇこ制限ないが、余り厚いと成形性の
劣化を免れないことから、通常は１０μ−以下に制限す
るのが好ましい。

かかるＭｎあるいはＭｎ合金めっき層を得るには、水溶
液電解によるめっき法を採用するのが望ましい。製造コ
ストが他の方法（例えば、真空蒸着、イオンブレーティ
ング等）に比して低いこと、およびめっき皮膜の加工性
がすぐれること等が理由として挙げられる。

合金化については、特に限定するものではないが、Ｚｎ
、　Ｃｕ、　Ｐｅ、　Ｎｉ等との合金化が着色化を阻害
しないので有効である。ただし、これら合金化元素の含
有量は、目的とする耐食性、成形性あるいは外観性など
を考慮して各々具体的な場合に応じて制限される０通常
、３０％以上の含有は黒色化を阻害する。

なお、めっき処理操作それ自体はすでに当業者には以上
の説明から明らかであろうからこれ以上の説明を要しな
いであろう。

次に、ＭｎＮの生成には、アンモニアガスを用いたいわ
ゆるガス窒化法などの窒化法も採用できるが、好ましく
はイオン窒化処理を用いる。すでに述べたように、イオ
ン窒化法は均一性に優れるのが長所である。

このようにＭｎＮの生成による黒色化を利用する本発明
にあってＭｎＮ形成層の厚みは意図する黒色化の程度と
ＭｎＮ形成層が比較的硬いことから、成形性を考威して
決定されるのであって、特定の範囲に制限されない、し
かし、一般には、厚みで云えば、０．０５〜５μｍあれ
ば十分であろう。

イオン窒化法による場合、窒化雰囲気では、Ｎ２ガスを
含有するｌＸｌ０−”〜１０Ｔｏｒｒとする。圧力がＩ
　Ｘｌ０−”Ｔｏｒｒ未満では、グロー放電が生じない
。

一方、雰囲気圧力が１ＯＴｏｒｒ超では、アーク放電が
発生し昌くなり、グロー放電が安定しないからである。

その他、Ｎ２ガス濃度は、適宜変更でき、またＩ（ｚ、
Ａｒなどを添加してもよい。処理温度は、好ましくは４
００〜６５０℃である。

いずれにしても、このような窒化処理もすでに公知の処
理であって本発明にあってもそれを適用すれば十分であ
る。

このように本発明によって得られた黒色表面処理鋼板は
、色調が一定であって深みのある黒色が得られることか
ら意匠性に優れており、またＭｎめっき層が本来有する
優れた耐食性および成形性を全く失うことがないため、
従来の黒色表面処理鋼板と比較して優れたものとなって
いる。また黒色化処理も乾式で行われるため、後処理な
どのコストがかからず比較的容易に処理ができることも
有利である。

なお、基板となる鋼板は特に制限なく、一般には冷延鋼
板が使用される。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例１本例では、第１表にまとめた条件下でＭｎ１ｉ気めっき
およびイオン窒化処理を行った。

第１表Ｍｎめっき層の厚さは２．１４．、ＭｎＮ形成層厚さは
１．８−であった。これらについて黒色度および耐食性
の評価試験を行った。結果を第３表に示す。

実施例２本例では、第２表にまとめた条件下でＭｎ　−Ｚｎ合金
電気めっきおよびイオン窒化処理を行った。

第２表Ｍｎ−Ｚｎ合金めっき層の厚さは２，３．ｃａ、　Ｍｎ
Ｎの形成層の厚さは１．ｂａであった。これらについて
黒色度および耐食性の評価試験を行った。結果を第３表
に示す。

なお、実施例］および２における特性評価試験の要領は
次の通りであった。

■黒色度：スガ試験機■製ＳＭカラーコンピューターを
用いてＬ値を測定。このＬ値が小さいと黒色度が高い。

目標＝２０以下。

■耐食性＝３５℃の５％食塩水中に１時間浸漬した後、
５０℃で１時間乾燥する乾湿繰り返し試験を１００サイ
クル行い、平板部と５を曲げ部における発生状態を調べ
た。

第３表（注）（）内数字は錆発生面積率比較例１本例では第４表に示す要領で従来例の黒色化処理を行っ
た。

黒色度および耐食性の評価試験の結果は第６表にまとめ
て示す。

第４表比較例２本例では第５表に示す要領で従来例の黒色化処理を行っ
た。

黒色度および耐食性の評価試験の結果を第６表にまとめ
て示す。

第６表（注）（）内数字は錆発生面積率（発明の効果）本発明は、以上説明したように構成されたことにより耐
食性のすぐれた黒色表面処理鋼板を得ることが可能とな
り、意匠性もすぐれるため、建材や自動車等の内・外装
材に適用可能であって産業上きわめて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼板の表面に設けたＭｎあるいはＭｎ合金めっき
層と、さらに該めっき層の表面に設けた主にＭｎＮから
なる黒色層とを有することを特徴とする黒色表面処理鋼
板。
（２）Ｍｎイオンを含有する水溶液中において鋼板を陰
極として電解を行いＭｎあるいはＭｎ合金めっき層を鋼
板の表面に形成すること、および得られたＭｎあるいは
Ｍｎ合金めっき層に窒化処理を行ない主にＭｎＮから成
る黒色層を形成することを特徴とする黒色表面処理鋼板
の製造方法。
（３）前記窒化処理をイオン窒化法によって行なう請求
項２記載の黒色表面処理鋼板の製造方法。