JPH042796A - Ｚｎ―Ｃｒ表層を有する溶融亜鉛系めっき鋼板 - 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） 本発明は土木建築構造物、産業機械、車両、電気機器、
農業用等屋外で使用される防錆用鋼材に関するものであ
る。

（従来の技術） を建材等屋外で使用される鋼材は、裸あるいは塗装して
使用されるが、いずれの場合も長期の防錆性を要求され
るため、厚目付量の溶融Ｚｎめっき鋼板、あるい、はＺ
、ｎを主体とした溶融めっき鋼板、例えばＦｅ５〜２０
％含有する合金化溶融Ｚｎめっき鋼板、Ａｇ５％以上含
有する、あるいは更に希土類金属を含有する溶融Ｚｎ−
Ａｌめっき鋼板等が専ら使用されている。

、Ｚｎ−Ｃｒめっきについては、特開昭８８−２４３２
９５号公報は電気めっき法を、特開平１−１１１８６４
号公報は蒸着めっき法を開示している。

（発明が解決しようとする：１ＩＩＷＪ）溶融Ｚｎめっ
きあるいはＺｎを主体とする溶融めっき鋼板は厚目付に
すれば耐食性が向上するが、塑性加工を施すと金型に凝
着してめっき剥離あるいはめっき層の損傷を受けやすく
なる。

また採便用で屋外に長期間曝露すると、赤錆が出なくて
も表面がまだら状に灰色に変色したり、黒化して外観上
の見栄えを悪くする不利をもっている。塗装下地として
使用する場合には塗膜との密着性が十分ではなく、しば
しば塗膜剥離を引き起す。

Ｚｎ−Ｃｒめっき鋼板は耐食性が優れていることは知ら
れているが、電気めっき法あるいは蒸着めっき法で製造
されるので、厚目付成品を経済的に有利に製造すること
は不可能である。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を有利に解決するためになされた
ものであり、その特徴は、Ｃｒ５〜４０％、残Ｚｎから
なるめっき層を表層に１ｇ／ｒＷ？以上有し、下層がＺ
ｎあるいはＺｎを主体とする溶融めっき層からなる２層
めっき鋼板およびその最表層にクロメート処理皮膜を付
けた２層めっき鋼板である。

（作　　用） Ｚｎ−Ｃｒめっきは薄めつきでも裸の耐食性が良く、赤
錆発生を抑制するばかりではなく、長期の屋外曝露にお
いても、表面はほとんど変色せず、元来もっている光沢
も長期間維持できる。また、塗装下地として使用される
場合には、塗膜との密着性が良く、塗装耐食性も極めて
優れている。

このような特性は表面の性質であるから、厚目付の溶融
ＺｎめっきあるいはＺｎを主体とする溶融めっき層の上
に、Ｚｎ−Ｃｒめっき層を付与することにより、溶融Ｚ
ｎ系めっき鋼板が従来もっていた不利を解決できること
を見出したのである。

Ｚｎ−Ｃｒめっき層のＣｒ含量は５〜４０％が好ましく
、５％未満では耐食性が不十分で、曝露においてＺｎと
同様に白化する傾向があるので、本発明の特徴が発揮で
きない。Ｃ「４０％を超えると、めっき層が過度に硬く
、もろくなり、塑性加工を施すと亀裂を生じて、長期曝
露でそこから下層のＺｎによる白化が進行するか、甚し
い場合にはＺｎ−Ｃｒ層が欠落するので好ましくない。

Ｚｎ−Ｃｒめっき層の厚さはＩｇ／ｒｒｒ以上あれば表
面品位を改善できる効果は十分であり、更に厚くすれば
耐食性は向上するが、経済的なコストを考慮すれば、２
０ｇ１ｒｄ以下で実施することが実際的である。

Ｚｎ−Ｃｒめっき層としてはＺｎ、Ｃｒの他に、Ｆｅ、
Ｎｌ　、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ａｌｌ。

Ｓｉ　、　Ｔｉ、　　Ｐ、　Ｃ，Ｂ、　Ｎ、　Ｏ等が少
量含有されても本発明の効果は失われない。

下層の溶融ＺｎあるいはＺｎを主体とする溶融めっき層
は、耐食性を重視する用途には、目付量３０ｇ：／ｄ　
〜６００　ｇ／ｒｄで適用される。Ｚｎを主体とする溶
融めっき層としては、Ｆｅ５〜２０％含有する合金化溶
融Ｚｎめっき鋼板、ＡＩ　５％以上含有する、あるいは
更に希土類金属を含有する溶融Ｚｎ−／Ｊめっき鋼板が
適用できる。

これらの溶融Ｚｎ系めっき層の中にはＦｅ。

ＡＩの他、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃａ。

Ｍｎ、Ｎ１　、Ｃｒ、Ｐ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等が少量含
有されていてもよい。

下層の溶融めっき層と素地鋼板との間には、硬くてもろ
い合金層が溶融めっ、き中に生成するが、厚目付になる
に従い、界面の合金層も厚くなるので、塑性加工を施す
と、ここからめっき剥離しやすくなる。めっき層表面と
金型との摩擦による剪断力が働くからである。

表層にＣｒ５〜４０％のＺｎ−Ｃｒめっき層が存在する
と、金型内での摺動性が向上するので、下層が厚目付量
であっても、めっき剥離を軽減でき、また表面の型カジ
リによるめっき層のｔｔａａｉ、も受は難くなる。

Ｃｒ５〜４０％のＺｎ−Ｃｒ表層にクロメート処理を施
すと、その耐食性改善効果は極めて高い。

Ｚｎめっき表面にクロメート処理を施し、塩水噴霧試験
をすれば、白錆防止効果は２４〜１００時間程度である
が、Ｚｎ　−Ｃｒめっき層にクロメート処理をしたもの
は、塩水噴霧試験１０００時間を超えても、白錆どころ
か、変色すらしない。

Ｚｎ−Ｃｒめっきの耐食性は腐食環境で表面がＣｒの不
溶性腐食生成物に覆われて不働態化する作用であると考
えているが、クロメート処理はこのＣｒ腐食生成物層を
意図的に強固に付けることに相当するので、耐食性が大
幅に向上するのであろうと推定される。

クロメート処理としては、塗布型クロメート、反応型ク
ロメート、電解型クロメート処理のいずれを適用しても
耐食性改善効果が高い。

塗布型、反応型クロメート処理としては、Ｃｒ＋６　Ｃ
ｒ＋３の他に無機コロイド類を添加するもの、リン酸等
の酸類、フッ化物類を添加するもの、あるいは水溶性な
いしエマルジョン型の有機樹脂を添加するものが適用で
きる。

例えば、リン酸、フッ化物を含む処理液としては、クロ
ム酸３０ｇ／ＩＩ、リン酸１０ｇ／Ｉｌ−フッ化チタン
カリ４ｇ／り、フッ化ナトリウム０．５ｇ／Ｎ　。

シリカを含む処理液としては、クロム酸５０ｇ／ＩＩ。

うち３価のクロム４０％、Ｓ　ｉｏ　２１００ｇ／　ｊ
！がある。

無機コロイド類としては、例えばＳｉＯ２゜ＡｆＩ　Ｏ
ＴｉＯ２，Ｚｒ０等ノコロイド類、２　３　′ またはモリブデン酸、タングステン酸、バナジン酸等の
酸素酸およびその塩類、またはめっきの亜鉛と反応して
難溶性塩をつくるリン酸、ポリリン酸などのリン酸類、
または加水分解などの反応により難溶性塩をつくるケイ
フッ化物、チタンフッ化物、リン酸塩などを１種類以上
含むものである。

これらコロイド類は、クロメート皮膜中に少量の６価の
クロムを固定するうえで有効である。

また、特にリン酸等のリン酸類およびフッ化物類はめっ
き層とクロメートの反応を促進する上で有効である。こ
れら無機コロイド類の添加量は添加物の種類によって異
なるが、例えばリン酸類では１〜２００ｇ／　ＲＳＳ　
ｉＯ２では１〜８００ｇ／ｌである。

なお場合によっては、アクリル樹脂等のクロメートに安
定に混合可能な有機樹脂を添加してもよい。

電解クロメート処理としては、クロム酸に加えて硫酸、
リン酸、ハロゲンイオン等を添加するもの、あるいはお
よび５１０２．Ａ１１２０３等の無機コロイド類を添加
するもの、Ｃｏ、Ｍｇ等のカチオンを添加するものも適
用できる。通常陰極電解を施すが、陽極電解、交番電解
を付加することもできる。

クロメート層の皮膜量はＣｒとして５〜１００ｍｇ／ｒ
ｒｆが適当である。５　ｍｇ　／　ｒｄ未満では効果が
不十分であり、１００ｉ＋ｇ／ｒｒｆを超えるとクロメ
ート層の密着性が悪化するので、実用上好ましくない。

なお、クロメート処理を施すことにより、前述の裸の耐
食性、外観の耐久性の他に塗装下地として塗膜との密着
性、塗装耐食性も改善される。

次に本発明の製造法について述べる。

通常の方法で鋼板に溶融めっきをした後、必要なら脱脂
、酸洗をし、電気めっきあるいは蒸着めっきでＺｎ−Ｃ
ｒめっきを行う。電気めっきを行うには、Ｚｎ２〜オン
、Ｃｒ３〜オンを含むｐＨ３以下の硫酸浴、あるいは塩
化浴にＣｒ電着促進剤を添加して、浴温４０〜７０℃、
電流密度５０〜２５０Ａ／ｄｍ２、流速０．５〜３　ｍ
／ｓｅｅの条件で陰極電解する。

Ｃｒ電着促進剤はポリエチレングリコール等のポリオキ
シアルキレン誘導体、ポリアミドスルフォン酸等のカチ
オン界面活性剤等を０．０１〜２０ｇ　／　ｆｌあるい
はＳ　１０２等の酸化物コロイド類を２〜２００ｇ／ｌ
添加する。

蒸着めっきを行うには、鋼板を必要なら予熱し、１Ｇ−
２〜１０−’Ｔｏｒｒの真空室に導き、ＺｎとＣ「を電
子銃等により加熱、溶解し、るつぼから金属蒸気を発生
させ、鋼板へ蒸着する。

（実　施　例） 板厚０．７ｍｍの各種溶融Ｚｎ系めっき鋼板を６０℃、
ｌＮ−ＮａＯＨ水溶液中で、サンプルを陰極として５Ａ
／ｄ■２．４秒の電解脱脂をし、水洗後Ｚｎ−Ｃｒ電気
めっきを行った。

めっき条件はＺｎ２”４オン５６ｇ／ｌ、Ｃｒ３＋イオ
ン４４ｇ　／ｊ！　、Ｎ　ａ　　イオン１５ｇ／Ｉを硫
酸塩として建浴、ポリエチレングリコールをＩｇ／Ｎ添
加したｐＨ−１，３，５０℃のめっき浴を用いて、めっ
き液流速６０ｍ／分、電流密度１２０Ａ／ｄ＋ａ２でＣ
ｒ１５％のＺｎ−Ｃｒめっき層を得た。

合金組成はＺｎ２〜オンとＣｒ３〜オン濃度を変えて調
整した。

クロメート処理は電解法と塗布法とで行った。

電解法はＣｒＯ５０ｇ／Ｎ　５Ｈ３ＰＯ４１０ｔｒ／Ｉ
　。

Ｈ２ＳＯ４０，５ｇ／ＩＩからなる４０℃の浴でめっき
サンプルを陰極として５Ａ／ｄｍ２で電解処理した。

皮膜量はクーロン量で調整した。

塗布法は部分還元クロム酸（Ｃｒ’／Ｃｒ”ｍ６／４）
をＣｒ量として３．８ｇ／ＩＩ　、アクリル系樹脂ｌｏ
ｇ　／　ｉ’　５Ｈ３Ｐ　０４　ｌｏｇ　／　１からな
る処理液中にサンプルを浸漬塗布し、ロールで絞って乾
燥した。皮膜量は浴濃度とロール圧で調整した。

作製したサンプルと比較例を次の試験で評価した。

（１）　　耐候性試験 採板を屋外に１年間曝露し、外観の変化を評価した。

０　：変化なし、光沢あり △−：白錆で表面白イし Ｘ　：部分的に灰色化、黒化し、不拘−外観××：赤錆
発生 （２）耐食性試験 採板を塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ　２３７１１．：準拠
＞　１０００時間行い、赤錆の発生面積で評価した。

Ｏ：赤錆発生なし △　：赤錆発生面積１０％以内 ×　：赤錆発生面積ｌＯ〜１００％ （３）塗装耐食性試験 リン酸鉄処理液で前処理脱脂をし、粉体ポリエステル塗
料を４０μｓ塗布し、ナイフで鋼板に達するクロスカッ
トを描き、塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ　２３７１に準拠
）５００時間後のクロスカット部からのブリスターの広
がり幅で評価した。

０：２．５ｕ以内 △　：２．５龍〜５龍 Ｘ：５ｍｍ〜ｌＤ＋ｕｓ ｘｘ：１０關以上 （４）加工性試験 防錆油（粘度６センチストークス）を１ｇ／ｒｒｒ塗布
した１７＋ａｍ　Ｘ　３００＋ｏｍの試験片を、肩尺−
１■の角ビード付金型に通し、押し付は荷重をかけなが
ら、引張試験機でサンプルを引き抜き、２００ｍ＋ｓ摺
動させた。押し付は荷重を大きくしてゆくと、めっき層
が金型と凝着し、めっき剥離片が金型に詰まって引き抜
き荷重が急増する限界の押し付は荷重が求められる。

これを破断荷重として、その大きさで加工性を評価した
。

本発明の実施例と比較例の試験結果を第１表に示す。

第１表により本発明の効果は明瞭である。

（発明の効果） 本発明により、屋外裸使用で光沢ある美麗な外観でかつ
耐錆性を長期間維持でき、塗装使用においても塗膜下耐
食性が優れ、かつ加工を施してもめっき層の損傷を受は
難い防錆鋼板が得られ、土木建築構造物、産業機械、車
両、電気機器、農業用等の鋼材として使用されることに
よって、工業的に顕著な効果が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｃｒ５〜４０％、残Ｚｎからなるめっき層を表層に
   １ｇ／ｍ＾２以上有し、下層がＺｎあるいはＺｎを主体
   とする溶融めっき層からなるＺｎ−Ｃｒ表層を有する溶
   融亜鉛系めっき鋼板。
2. ２．最表層にクロメート処理皮膜を付けた請求項１記載
   のＺｎ−Ｃｒ表層を有する溶融亜鉛系めっき鋼板。