JPH0421765A - 高耐食性を有する蒸着Ｚｎ―Ｆｅ（またはＮｉ）―Ｃｒ合金めっき鋼板 - 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］ 本発明は自動車車体、家電製品、建材等に用いることが
できる高耐食性蒸着めっき製品に関するものである。

［従来の技術］ Ｚｎ系めっき鋼板は、防錆鋼板として自動車家電製品、
建材等に多用されているが、その中でも特に自動車分野
に関しては、車体の長寿命化を目的として、通常の冷延
鋼板からＺｎ系めっき鋼板へとその使用比率が年々増加
している。

上記Ｚｎ系めっき鋼板の防錆能力を高める手段としては
、大きく分けて２つあり、１つはめっきの付着量を増大
させる方法、もう１つはＺｎめっき中へ各種合金化元素
を添加する方法である。

前者の方法によれば付着させるめっきの増大量に応して
、腐食環境下におけるめっき層の消失までの期間を単純
に延長することができる。しかしながらめっき付着量の
増大は、耐食性の向上に作用しても、加工性（パウダリ
ング性）やスポット溶接性等地の特性に悪影響を及ぼす
。また電気めっき法で製造する場合は、ラインスピード
の減少に伴う生産性の低下、製造コストの上昇等経済的
観点から見ても厚めつきという手法は不利な点が多い、
さらに純ＺｎめっきはＣＩ−に代表されるハロゲンイオ
ンが存在する環境下で溶解速度が著しく高く、短期間で
めフき層が消失して、抜本的な防錆対策とはならない。

一方Ｚｎめっき層中に種々の元素を添加したＺｎ合金め
っきでこれまで提案されたものとしては、電気めっき法
によるＺｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｃｏ、Ｚｎ−Ｃ
ｒ等の合金めっきや、溶融めっき法によるＺｎ−Ｆｅ合
金めつき。

Ｚｎ−Ａｌ合金めっき等がある。

尚合金化元素添加の目的はＺｎめっきの有する防錆能力
（犠牲防食能）を損なうことなしに、めっき層自身の耐
食性向上を図ること又はめっき層の腐食によって生じる
腐食生成物を緻密化又は絶縁化させることによる耐食性
向上を狙いとするものであって、この様な点から前記Ｚ
ｎ系合金めっきのうちＺｎ−Ｆｅ合金めつきやＺｎ−Ｎ
ｉ合金めっきが主流の一つとなっている。

ところで上記Ｚｎ−Ｆｅ系合金めっき及びＺｎ−Ｎｉ系
合金めっきの耐食性を更に向上させることを目的とし、
第３成分としてＣｒ、Ｃｏ等の金属元素を添加する多元
系の合金めっき鋼板の研究が行なわれており、特にＣｒ
は耐食性の向上に有効な元素として期待を集めている。

このＣｒを含有するＺｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めつき鋼板及
びＺｎ−Ｎ、１−Ｃｒ合金めっき鋼板の製造にあたって
は溶融めっき法を用いることは困難であり電気めっき法
を採用するのが一般的であるが、次の様な種々の問題点
を有している。

■電気めっき洛中にＣｒイオンを添加するとめっき時の
電流効率が著しく低下する。

■ＺｎイオンとＦｅイオン又はＮｉイオンを含有する電
気めっき洛中にＣｒイオンを添加しても目的とする量の
Ｃｒをめフき層中へ電析させることが非常に困難である
と共に、めっき浴中のＺｎイオン、ＣｒイオンとＦｅイ
オン又はＮｉイオンの濃度管理が困難となる。

■電気めっき法でＣｒを電析させた場合は、めっき外観
が低下し、Ｚｎ−Ｆｅ合金めフきやＺｎ−Ｎｉ合金めっ
き特有の表面外観を損ねる。

■一般に電気めっき法によってＺｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金め
っき又はＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきを行なう場合、Ｃ
ｒは金属状態として共析しにくく、水酸化物等の化合物
の状態で電析されやすいためにＣｒ本来の性能が発揮さ
れない場合がある。

この様に電気めっき法であってもめつき層中に所望のＣ
ｒ含有量を有するＺｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき又はＺｎ
−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきを得ることは非常に困難である
。

［発明が解決しようとする課題］ 太登叩はトｆｆｉ’、　ＩＪ情に着目してなされたもの
であって、高耐食性を有するめっき鋼板の提供を目的と
するものである。

［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成した本発明とは、 （１）素地鋼板上にＺｎ−Ｆｅ−Ｃｒの蒸着めっき層を
施したものであって、該めっき層中のＦｅ含有量を［Ｆ
ｅ］　　（重量％）、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ３（重量％）
とするとき、 ■５≦　［Ｆｅ］　　＋　　［Ｃｒ　　コ　≦３０■１
≦［Ｃｒ３ ■［Ｃｒ］／（［Ｆｅ］　＋　［Ｃｒ３　）≦３／１０
の３条件を同時に満足することを要旨とするものである
。

（２）また素地鋼板上にＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒの蒸着めっき
層を施したものであって、該めっき層中のＮ１含有量を
［Ｎｉ１（重量％）、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ３　　（重量
％）とするとき、 ■５≦［Ｎｉ］＋［Ｃｒｌ≦２０ ■１≦　［Ｃｒコ ■　［Ｃｒ　コ　／（［Ｎｉ　　コ　＋　［Ｃｒ　コ　
）　≦１　／４の３条件を同時に満足するものであって
も高耐食性を有するめっき鋼板となる。

［作用コ 本発明者らは、ＦｅとＣｒの複合添加効果を狙ったＺｎ
−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板を蒸着めっき法によって製
作したところ、単独の蒸着Ｚｎ−Ｆｅ合金めっきや蒸着
Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきでは達成することができない優れ
た耐食性が得られることを見い出した。しかしながら蒸
着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっきであっても、Ｆｅ及び／
又はＣｒの含有量によっては優れた耐食性が得られない
ことがあるので、Ｆｅ及び／又はＣｒの含有量と耐食性
の関係を詳細に調査して本発明を完成させた。

また本発明者らは更に研究を重ねた結果、蒸着Ｚｎ−Ｎ
ｉ−Ｃｒ合金めっき鋼板についても、Ｎｉ及び／又はＣ
ｒの含有量を適正比することによって優れた耐食性を示
すめっぎ鋼板が得られることを見い出した。

まず蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板について合金
化元素の限定理由を以下に述べる。

Ｆｅ及びＣｒの複合添加によってＺｎめっき層の腐食消
失速度が低下し、耐食性向上効果が認められるが、Ｆｅ
及びＣｒの含有量が５％未満であるとその効果が十分で
はないので、下限を５％とした。

またＦｅ及びＣｒの含有量が増加するに従）て耐食性は
向上するが２０％程度でその効果は飽和し、３０％を超
えると逆に耐食性改善効果は減少しはじめるので、３０
％を上限とした。これはＺｎめっき層中のＦｅ及びＣｒ
の含有量が３０％を超えると、めっき層自身の耐食性が
向上し、電気化学的に電位が責にシフトし始め素地鋼板
に対する犠牲防食能がなくなってしまうからと考えられ
る。

またＣｒ単独の含有量でみた場合、Ｆｅとの複合添加に
よる耐食性向上を顕著に発揮させるためにはめっき層中
に１％以上含有せしめることが必要であり、１％未満で
あると得られる蒸％　Ｚ　ｎ　−Ｆｅ−Ｃｒ合金めフき
の耐食性が蒸着Ｚｎ−Ｆｅ合金めっきに対してわずかに
向上するだけであり、複合添加効果は十分に発揮できな
い。

ざらにＣｒ含有量が、Ｃｒ及びＦｅ合計含有量に対して
３／１０以下の場合にＦｅとＣｒの複合添加効果が顕著
に認められ、めっき層の犠牲防食能を損なうことなしに
めっき層の溶解速度を低減せしめることが可能となる。

Ｃｒ含有量がＣｒ及びＦｅの合計含有量に対して３／１
０を超えると、特に塗装後耐食性に関してＦｅとＣｒが
バランス良く作用せずに耐食性改善効果は不十分となる
。

次に蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めフき鋼板について合金
化元素の限定理由を以下に述べる。

Ｎｉ及びＣｒの複合添加によってＺｎめっき層の腐食消
失速度が低下し、耐食性向上効果が認められるが、Ｎｉ
及びＣｒの含有量が５％未満であるとその効果が十分で
はないので、下限を５％とした。

またＮ１及びＣｒの含有量が増加するに従って耐食性は
向上するが１５％程度でその効果は飽和し、２０％を超
えると逆に耐食性改善効果は減少しはじめるので、２０
％を上限とした。これはＺｎめっき層中のＮｉ及びＣｒ
の含有量が２０％を超えると、めっき層自身の耐食性が
向上し、電気化学的に電位が責にシフトし始め素地鋼板
に対する犠牲防食能がなくなってしまうからと考えられ
る。

またＣｒ単独の含有■でみた場合、Ｆｅとの複合添加に
よる耐食性向上を顕著に発揮させるためにはめっき層中
に１％以上含有せしめることが必要であり、１％未満で
あると蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきの耐食性は蒸着
Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきに対してわずかに向上するだけで
あり、複合添加効果は十分に発揮できない。

さらにＣｒ含有量が、Ｃｒ及びＮｉ合計含有量に対して
１／４以下の場合にＮｉとＣｒの複合添加効果が顕著に
認められ、めっき層の犠牲防食能を損なうことなしにめ
っき層の溶解速度を低減せしめることが可能となる。Ｃ
ｒ含有量がＣｒ及びＮｉの合計含有量に対して１／４を
超えるとＮｉとＣｒが特に塗装後耐食性に関してバラン
ス良く作用せずに耐食性改善効果は不十分となる。

尚本発明に係る蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板及
び蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっき鋼板のめっき付着量
については特に限定されるものではないが、１　ｇ／ｍ
”以上が好ましく、１０ｇ／ｍ２以上がより好ましい。

上記めっき付着量が１　ｇ／ｍ２未満では長期間にわた
り十分な防食能を維持できない場合がある。また上限に
ついては製造コストや加工性等の面から５０　ｇ／ｍ’
以下が望ましく、３０ｇ／ｍ２以下がより好ましい。

また本発明で規定する蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき
鋼板及び蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっき鋼板のめっき
層の表面に、公知のクロメート処理を行なうことにより
クロメート皮膜を施し、しかる後に薄膜の有機系樹脂層
を０．５〜１μｍ程度施した有機複合型蒸着Ｚｎ−Ｆｅ
−Ｃｒ合金めっき鋼板及び蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金め
っき鋼板は耐食性向上効果が一層顕著なものとなる。

尚リン酸塩処理性の向上を目的として上層にＦｅ−Ｚｎ
合金めっき層を１　ｇ／ｒｎ２以上施してもよい。

更に本発明の蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板及び
蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めフき鋼板の製造方法につい
ては広義の蒸着法を全て含み特に限定するものではない
が、工業生産的な見地から考えると電子ビーム等の高出
力の加熱源を用いることによって成膜速度を大きくし、
生産性向上。

製造コストの低減を図ることが望ましく、電子ビーム加
熱式真空蒸着又はイオンブレーティングが好ましい。

［実施例コ 実施例１ めっき原板としては板厚０．７ｍｍのＡ１キルト鋼冷延
鋼板を用い、蒸着めっきの前処理としてアルカリ電解脱
脂を行った後、Ｈ，−Ｎ２ガス雰囲気下で還元処理を行
なった。

真空蒸着設備としては第１図に例示される装置を用い、
Ｚｎ用溶解槽６にはグラファイト系るつぼ、Ｆｅ−Ｃｒ
用溶解槽７にはアルミナ−シリカ系特殊セラミックるつ
ぼを用いた。蒸着室２は２Ｘ　１０−４〜６Ｘ　１０−
’　Ｔｏｒｒの真空度まで吸弓排気し、上記るつぼ内の
ＺｎとＦｅ−ＣｒをＮ子銃４からの電子線５により加熱
蒸発させ、鋼板１の表面に２０３７ｍ２のＺｎ−Ｆｅ−
Ｃｒ合金め）き層を形成して蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金
めっき鋼板とした。

該蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板を用いて、リン
酸塩付着量が２．５〜３３７ｍ２となる様に、公知の手
法に従ってリン酸処理を施した後、カチオン型電看塗装
によって塗膜（２０μｍ）を施し供試材とした。

腐食試験は供試材表面にクロスカットを行なった上で、
■塩水噴露試験（ＳＳＴ）、■乾燥（７０℃）、■塩水
浸漬（５０℃）、■乾燥（常温）という４工程を１サイ
クルとして２４時間で行ない、これを６０サイクル実施
した。

蒸着Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっきのＦｅとＣｒの含有量
が異なる種々の供試材を用いて上記腐食試験を行ない、
試験後の各供試材の孔あき深さを測定し、 下記の様に耐食性を評価した。

各供試材の蒸着Ｚｎ Ｆｅ Ｃｒ合金めっき組 成及び耐食性評価結果を第１表及び第２表に示す。

矛 表 第 表 Ｎｏ、１〜２０は本発明に係る実施例であり、蒸着Ｚｎ
−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっきのＦｅ及びＣｒ含有量が本発明
の規定要件を満足しているので、優れた耐食性を有して
いる。

一方Ｎｏ、２１〜４０は本発明に係る構成要件の１つ以
上を満足しない場合の比較例であり、いずれも耐食性が
不十分である。Ｎｏ、２１はめっき層中にＦｅ及びＣｒ
が含まれていない純Ｚｎめっき層であり、Ｎｏ、２２〜
２５はＣｒを含有しないもの、Ｎｏ、２６〜３０はＦｅ
を含有していない場合の比較例である。Ｎｏ、３１．３
２はＣｒ含有量が少な過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ
、３３．３４はＦｅ及びＣｒの合計含有量が少な過ぎ、
またＮｏ、３５〜３８は多過ぎる場合の比較例である。

Ｎｏ、３９．４０はＦｅ及びＣｒの合計含有量に対して
Ｃｒ含有量が多過ぎる場合の比較例であり、いずれの比
較例も耐食性に劣ることがわかる。

実施例２ めっき原板としてＴｉキルド鋼冷延鋼板を用い、熔解槽
７をＮｉ−Ｃｒ用とした以外は実施例１と同様にして、
蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっき鋼板を製造した。

蒸着Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきにおけるＮｉとＣｒの
含有量が異なる種々の供試材を用いて、これを７０ｘ１
５０＋ｎｍに切断し、端面をテープによりシールした後
、ＪＩＳ　　Ｚ　　２３７１に規定された塩水噴露試験
（ＳＳＴ）を行ない、めっき層表面に赤錆が発生するま
での時間を調べた。結果は第３．４表に示す。

矛 表 果 表 Ｎｏ、４１〜５５は本発明に係る実施例であり、蒸着Ｚ
ｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきのＮｉ及びＣｒ含有量が本発
明の規定要件を満足しているので、優れた耐食性を有し
ている。

方Ｎｏ、５６〜７３は本発明に係る構成要件の１つ以上
を満足しない場合の比較例であり、いずれも耐食性が不
十分である。Ｎｏ、５６はめフき層中にＮｉ及びＣｒが
含有されていない純Ｚｎめっき層であり、Ｎｏ、５７〜
５９はＣｒを含有しないもの、Ｎｏ、６０〜６３はＮｉ
を含有していない場合の比較例である。Ｎｏ、６４はＣ
ｒ含有量が少な過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ、６５
．６６はＮｉ及びＣｒの合計含有量が少な過ぎ、またＮ
。

６７〜７１は多過ぎる場合の比較例である。Ｎ。

７２．７３はＮｉ及びＣｒの合計含有量に対してＣｒ含
有量が多過ぎる場合の比較例であり、いずれの比較例も
耐食性に劣ることがわかる。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されているので、従来のめっき
鋼板よりも一段と耐食性に優れた蒸着Ｚｎ−Ｆｅ（また
はＮ１）−Ｃｒ合金めつき鋼板が提供できることとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸着めっき装置の代表例を示す概略説明図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素地鋼板上にＺｎ−Ｆｅ−Ｃｒの蒸着めっき層を
   施したものであって、該めっき層中のＦｅ含有量を［Ｆ
   ｅ］（重量％），Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］（重量％）とす
   るとき、 〔１〕５≦［Ｆｅ］＋［Ｃｒ］≦３０ 〔２〕１≦［Ｃｒ］ 〔３〕［Ｃｒ］／（［Ｆｅ］＋［Ｃｒ］）≦３／１０の
   ３条件を同時に満足することを特徴とする高耐食性蒸着
   Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ合金めっき鋼板。
2. （２）素地鋼板上にＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒの蒸着めっき層を
   施したものであって、該めっき層中のＮｉ含有量を［Ｎ
   ｉ］（重量％），Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］（重量％）とす
   るとき、 〔１〕５≦［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］≦２０ 〔２〕１≦［Ｃｒ］ 〔３〕［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］）≦１／４の３
   条件を同時に満足することを特徴とする高耐食性蒸着Ｚ
   ｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっき鋼板。