JPH042783A - 高耐食性表面処理鋼板 - 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） この発明は、自動車や家電製品等として好適な高耐食性
表面処理鋼板に関するものである。

〈従来技術とその課題） 近年、自動車用鋼板の耐食性（耐孔あき腐食性。

耐外面錆性）に対する要求は年を追って高度化してきて
おり、従来から用いられてきた“単なる冷延鋼板”に代
わって“亜鉛メッキ鋼板”や“亜鉛系合金メッキ鋼板”
を使用する傾向が一般化しつつある。

ところが、冬季の道路凍結を防止するために岩塩散布が
実施される地域等の如き腐食性物質と接触しがちな環境
下では、上述のようなメッキ鋼板を用いた場合でもその
メッキ付着量を過分にしないと十分な耐食性を得られな
いことが指摘されていた。しかし、メッキ付着量を多く
するとプレス加工時のメッキ層の粉状剥離（パウダリン
グ）及び片状剥離（フレーキング）が生じやすくなるた
め、プレス作業性が著しく阻害されるという問題があっ
た。

そこで、このような問題に対処すべく、メッキ鋼板にク
ロメート処理と防錆塗装とを施した金属有機複層被覆調
板が案出されている。

もっとも、その初期過程での提案は特公昭４５−２４２
３０号公報にみられるような“ジンクリッチ系塗装を施
した防錆鋼板”に関するものであり、耐食性向上レベル
が未だ十分ではない上、塗膜中に含まれるＺｎ末がプレ
ス加工時に剥離するという問題があって耐パウダリング
性も所望レベルにまで改善させ得るものではなかった。

そのため、これに次いで亜鉛系メッキ鋼板上にクロメー
ト皮膜と有機複合シリケート皮膜の２層を施して成る複
層被覆鋼板が提案された（特開昭５７−１０８２１２号
、特開昭５８−２２４１７４号、特開昭６０−１７４８
７９号等）。しかし、これらの複層被覆鋼板は塗膜中に
Ｚｎ末のような金属粉末を含まないために耐パウダリン
グ性は大幅に改善されるものの、やはり現在の自動車用
鋼板に要求されている耐食性のレベルに達するものでは
なかった。

このようなことから、最近ではクロメート皮膜や有機皮
膜の特性改善に関する研究は勿論、これに加えて最下層
の亜鉛系メッキ鋼板自体の更なる特性改善に向けた検討
が種々の観点からなされるようになってきた。そして、
その結果として、例えばＮｉ含有量が９〜２０重量％の
Ｎ１−Ｚｎ（７層）合金メッキ上にクロメート処理層と
導電性塗料層を複層させた表面処理鋼板（特開昭５８−
２１０１９２号）、γ相Ｎｉ　−Ｚｎ合金メッキ層上に
Ｆｅ含有量が１０〜４０重量％のＦｅ　−Ｚｎ合金メッ
キ層とクロメート処理層と導電性顔料層とを複層させた
表面処理鋼板（特開昭５８−２１０１９０号）、　Ｎｉ
含有量が１〜３重量％のＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層上にク
ロメート処理層と高分子被覆層とを複層させた表面処理
鋼板（特開昭６１−８４３８１号）がそれぞれ提案され
ている。

更に、例えば特開昭６３−２０３７７８号等として、Ｚ
ｎもしくはＺｎ合金メッキ中にＳｉ、　ＡＩ等の酸化物
、炭化物、窒化物等の５趨以下の微粒子を分散させるこ
とによりメッキ皮膜自体の特性改善を図ると共に、その
メッキ面上にクロメート処理層と有機塗膜を形成した表
面処理鋼板も提案されている。

確かに、これらの技術により一段と優れた耐食性を発揮
する鋼板が確保されるようになったが、前記各提案の技
術によって改善される“耐食性”とは“耐孔あき性”を
主体とするものであり、本発明者等の検討によると、前
記各表面処理鋼板も“耐外面錆性”については自動車用
鋼板として必ずしも十分な性能を有していないことが明
らかになった。

ここで、「耐外面錆性」とは、自動車外装外面側の塗膜
が石ハネ、傷ツキ等によって損傷を受けた場合に生じる
“塗膜のフクレ等の生じにくさ”を示す性能であること
は言うまでもない。

勿論、耐外面錆性に照準を合わせたメッキ銅板について
の提案も種々提案されているが、その場合でも耐外面錆
性と耐孔あき性との両性能を十分に満足する表面処理鋼
板は未だ見出されていないのが現状であった。

従って、本発明の目的は、耐孔あき性及び耐外面錆性が
共に優れ、自動車用鋼板等として十分に満足できる高耐
食性表面処理鋼板を提供することに置かれた。

（課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成すべく数多くの実験を繰り返
しながら重ねられた本発明者等の研究結果に基づいて完
成されたものであり、 「鋼板の少なくとも片面に、 ａ）　Ｎｉ含有量が１３％以下（以降、成分割合を表わ
す％は重量％とする）のＺｎ−Ｎｉ系合金メッキ層＝１
０〜５０ｇ／　ｒｄ　。

ｂ）　Ｎｉ含有量が１０〜４０％のＺｎ　−Ｎｉ系合金
メッキ層二０．５〜２０ｇ／　ｒｄ　。

Ｃ）クロメート処理層＝Ｃ重量で３０”３００ｍｇ／　
ｎｒ　。

ｄ）保護樹脂皮膜層：０．２〜２．０印。

の複層をこの順序で備えしめることにより、耐孔あき性
及び耐外面錆性を含む耐食性を顕著に向上させた点」 に特徴を有している。

なお、第１図は本発明に係わる高耐食性表面処理鋼板の
構成を説明した概念図であり、第１図（ａ）は片面（内
側面）に本発明に係わる表面処理複層が設けられた鋼板
の例を、そして第１図（ｂ）は両面に本発明に係わる表
面処理複層が設けられたｊｇＩ板をそれぞれ示している
。

ここで、上記ｒＺｎ−Ｎｉ系合金（Ｎｉ含有量が１３％
以下及び１０〜４０％のものの両者共）」とは、Ｚｎ　
−Ｎｉ合金は勿論のこと、これに耐食性改善元素たるＣ
Ｏを０．３％以下の範囲で含むものをも意味しており、
更にｒＮｉ含有量が１３％以下のＺｎ　−Ｎｉ系合金」
には実質的にＮｉ含有量が０であるところのＺｎ金属も
含まれるものとする。

また、上記「クロメート処理層」は、公知の電解クロメ
ート処理、塗布型クロメート処理又は浸漬型クロメート
処理の何れで形成されたものでも差し支えない。

そして、上記「保護樹脂皮膜層」の樹脂組成としては、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ビニ
ル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹
脂、フタル酸樹脂等の単独又は変成したものにＢａＣｒ
　Ｏ，等の防錆顔料、　Ｆｅｔｏｓ等の着色顔料或いは
ＳｉＯ□等の顔料を必要により含ませた公知のもの等が
適用される。

ところで、本発明に係わる高耐食性表面処理鋼板は、通
常のＺｎ　−Ｎｉ系合金メッキ鋼板の製造時と同様の電
解処理操作によって第１層（最下層）及び第２層の電気
メッキを施し、次いで常法通りのクロメート処理と保護
樹脂皮膜の塗布を実施するだけで安定に製造することが
できるが、その工程例の概要を第２図に示した。

次に、本発明の高耐食性表面処理鋼板においてメッキ層
の成分組成或いはメッキ目付量等を前記の如くに数値限
定した理由を、その作用と共に詳述する。

〈作用〉 （ａ）　　最下層（第１層）のメッキ層本発明に係わる
複層表面処理鋼板の最下層（第１層）には、十分な耐外
面錆性や耐孔あき性を確保すすべく“Ｎｉ含有量が１３
％以下のＺｎ−Ｎｉ合金メッキ”又はこれに０．３％以
下のＣｏを含有させた合金メッキが適用されるが、該Ｚ
ｎ　−Ｎｉ系合金のＮｉ含有量が１３％を超えると耐外
面錆性に劣るようになり、腐食の進行に伴って生じるＮ
ｉ残渣の局部電池作用により母材たる鋼板の腐食が促進
される結果となる。

また、上記第１層Ｚｎ　−Ｎｉ系合金メッキの目付量が
１０ｇ／ｒｒｒ未満では耐外面錆性や耐孔あき性の改善
効果が十分でなく、一方、目付量が５０ｇ／　ｔｄを超
えるとコスト上昇に見合うだけの向上効果が確保できな
くなる。従って、第１層Ｚｎ　−Ｎｉ系合金メッキの目
付量は１０〜５０ｇ／　ｒｔｒと限定した。

伽）　第２層のメッキ層 本発明に係わる複層表面処理鋼板では、所望の耐孔あき
性やプレス摺動性を確保するため“Ｎｉ含有量が１０〜
４０％以下のＺｎ　−Ｎｉ合金メッキ”又はこれに０．
３％以下のＣｏを含有させた合金メッキが第２層として
適用される。この場合、第２層たるＺｎ−Ｎｉ系合金の
Ｎｉ含有量が１０％未満であるとプレス摺動性が劣化し
、樹脂被膜のない時には鋼板の割れやゴーリングの問題
が発生する上、十分な耐孔あき性を確保することもでき
なくなる。一方、該Ｎｉ含有量が４０％を超えた場合に
は、耐外面錆に劣るようになり、腐食の進行に伴い母材
たる銅板の腐食が促進される結果となる上、耐孔あき性
にもそれ以上の改善が見られなくなる。

また、上記第２層Ｚｎ　−Ｎｉ系合金メッキの目付量が
０．５ｇ／　ｔｒｉ未溝の場合にも十分な耐孔あき性及
びプレス摺動性を確保できず、一方、目付量が２０ｇ／
ｄを超えるとコスト上昇に見合うだけの向上効果が確保
できなくなることから、第２層Ｚｎ　−Ｎｉ系合金メッ
キの目付量は０．５〜２０ｇ／　ｎｒと限定した。

（Ｃ）　　クロメート処理層 クロメート処理層の形成量がＣｒ量を基準として３０ｖ
ａｇ／　ｒｄ未満では所望の耐孔あき性を確保できず、
一方、該形成量がＣｒ量で３００１１Ｉｇ／　ｒｄを超
えると電着塗装性及びスポット溶接性を劣化させるよう
になることから、クロメート処理層の形成量はＣｒ量で
３０〜３００ｍｇ／　ｒｄと限定した。

（ｄ）　　保護樹脂皮膜層 前述したように、保護皮膜用の樹脂塗料としては、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ビニル樹
脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂。

ポリウレタン樹脂、フタル酸樹脂等の単独又は変成した
ものにＢａＣｒ　Ｏ４等の防錆顔料、ＦｅｚＯ３等の着
色顔料或いは５ｉ０２等の顔料を必要により含ませた公
知のもの等が適用されるが、この保護樹脂皮膜層の厚み
が０．２Ｍ未満であると十分な耐孔あき性が確保できず
、一方、該厚みが２．０Ｍを超えると電着塗装性やスポ
ット溶接性の劣化を招くことから、保護樹脂皮膜層の厚
みは０．２〜２．　ＯＩｒｍと限定した。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 板厚：０．８ｍの鋼板を準備し、これを第２図で示した
工程の通りに処理して複層表面処理鋼板を得た。

即ち、まず鋼板を脱脂、酸洗処理した後、第１表に示す
硫酸浴を用いた電気メッキプロセスにてＺｎ”とＮｉｚ
＋の濃度をコントロールすることで“第１層のメッキ層
”及び“第２層のメッキ層”のＮｉ含有量率を変化させ
、また電気量をコントロールすることにより目付量を変
化させて、Ｎｉ含有量の異なる２層のＺｎ　−Ｎｉ合金
電気メッキ鋼板を得た。

次に、この２層メッキ鋼板を水洗し乾燥してから、塗布
型クロメート処理液を塗布し、焼付乾燥した。なお、ク
ロメート処理液の塗布時には、ロールコータのピックア
ンプロール及びアプリケ−クロールの周速比とタッチ圧
力を変化させ、かつクロメート処理液濃度も変化させて
クロメート処理層の形成量（Ｃｒ付着量）を調整した。

次いで、クロメート処理後の鋼板面に保護樹脂皮膜を形
成させるため、ロールコータ−法にてクリヤー塗料を塗
布した。なお、保護樹脂皮膜の膜厚管理は、樹脂中溶剤
量の調整やアプリケーターロール及びピックアップロー
ルの周速比等の調節によって行った。

そして、このようにして製造された複層表面処理鋼板に
ついて、耐外面錆性、耐孔あき性、プレス摺動性、電着
塗装性及びスポット溶接性の調査を実施した。

これらの結果を第２表に示すと共に、それをグラフに整
理して第５乃至１７図に表わした。なお、第５乃至１７
図のうち、第５〜９図は耐孔あき性を、第１０〜１２図
は耐外面錆性を、第１３図は電着塗装性を、第１４〜１
５図はプレス摺動性を、そして第１６〜１７図はスポッ
ト溶接性をそれぞれ比較したものであり、図中の符号（
番号及びアルファベント）は第２表の供試材の種別記号
に対応する。

ここで、前記各調査は次の要領で実施した。

の Ａ）塗装板試験片の作成。

リン酸亜鉛処理（Ｐ　Ｂ　Ｌ−３０２０（日本パーカラ
イジング社商品名））→カチオン電着塗装（Ｕ−６００
（日本ペイント社商品名）：２０ｍ）−中・上塗り：そ
れぞれメラミンアルキッド樹脂３５１ｍ。

Ｂ）塗装板試験片に第３図の如きクロスカットを入れる
。

Ｃ）屋外暴露テスト（週に２回の５χＮａ（Ｊ散布を行
いながら１年間実施）。

Ｄ）塗膜のフクレ輻（第３図で示すクロスカットからの
片側最大クリープ幅）を測定して耐外面錆性を評価。

菫几夷ｌｉｑ狂璽 アルカリ脱脂後の無塗装板試験片の裏面とエツジ部をポ
リエステルチーブでシールして下記サイクルの“孔あき
腐食促進試験（１９イクル：　２４ｈｒ）”を施し、２
００サイクル後における腐食部の最大侵食深さをポイン
トマイクロメーターで測定して評価。

塩水噴霧（６ｈｒ）−＝乾燥（５０℃で２ｈｅ）−湿潤
（９５χ、５０℃で１６ｈｒ）。

プレス　　　の− メッキ面と工具面との摺動性調査には、第４図に示すよ
うなバウデン試験を改良した“改良バウデン試験法”に
よりメッキ面の摩擦係数を求める方法を採用し、それに
よって摺動特性を評価した。

ｌｌ豊装ユ丘１ 例え自動車のトランクリッドやボンネット等の如き機器
類の内側であっても、その開放時には塗装仕上り性が人
目について製品の評価にもつながることから、内側面と
して使用される場合が多い本発明表面処理鋼板の複層面
についても電着塗装性が要求される。従って、その電着
塗装の仕上がり具合を目視観察し、５段階（◎・・・優
、○・・・良。

△・・・可、×・・・劣、××・・・不可）に評価した
。

入±ヱ上痘援性■貢 スポット溶接性の試験は、ＣＦ型電極（Ｃｕ−Ｃｒ合金
製）を用い、加圧カニ　２００　ｋｇ−ｆ、スクイズ時
間：２０〜９通電時間：１０〜．保持時間：１５〜及び
溶接電流：１１ｋＡで、１点７１秒で１分間に２０打点
のピッチなる条件で連続打点性のテストを行い、ナゲツ
ト径が４Ｊｔ（＝３．６１１１ｍ、但しｔは板厚で０．
８Ｉ１１ｍｌ）以下の時点をもって連続打点の寿命とし
た。

前記第２表及び第５乃至１７図に示される結果からも明
らかなように、本発明に係る表面処理鋼板は何れの特性
調査においても優れた成績を示しており、最近の自動車
用防錆鋼板に対する厳しい要求をも十分に満足するのに
対して、本発明で規定する条件を満たさない比較鋼板は
十分な特性を有しないことが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、耐孔あき性や
耐外面錆性等の耐食性はは勿論のこと、プレス加工性、
スポット溶接性並びに電着塗装性等の緒特性が共に優れ
た表面処理鋼板を提供することができ、自動車用或いは
家電製品用等の防錆鋼板に適用してその性能を更に向上
させることが可能となるなど、産業上極めて有用な効果
がもたらされる。

である。

第５乃至１７図は、何れも実施例での試験結果を整理し
て対比したグラフであり、図中の符号は第２表の供試材
の種別符号に対応する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼板の少なくとも片面に、 ａ）Ｎｉ含有量が１３重量％以下のＺｎ−Ｎｉ系合金メ
   ッキ層：１０〜５０ｇ／ｍ＾２， ｂ）Ｎｉ含有量が１０〜４０重量％のＺｎ−Ｎｉ系合金
   メッキ層：０．５〜２０ｇ／ｍ＾２， ｃ）クロメート処理層：Ｃｒ量で３０〜３００ｍｇ／ｍ
   ＾２，ｄ）保護樹脂皮膜層：０．２〜２．０μｍ，の複
   層をこの順序で備えて成ることを特徴とする高耐食性表
   面処理鋼板。