JPH04371585A - アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板と製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム−亜鉛合
金めっき鋼板、特に摺動性および加工部の耐黒変性に優
れたアルミ−亜鉛合金めっき鋼板とその製造法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板は、
アルミニウムが４〜７５重量％、残部亜鉛、あるいはさ
らにＳｉ、Ｍｇ、Ｃｅ−Ｌａなど第三成分が微量含有さ
れる合金によってめっきされた鋼板である。現在製品化
されているアルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板には、ア
ルミニウムを４〜１０重量％、残部亜鉛、必要によりさ
らに微量のＭｇ又はＣｅ−Ｌａを配合した合金をめっき
した低アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板と、例えばア
ルミニウムを５５重量％、亜鉛を４３．４重量％、Ｓｉ
を１．６　重量％配合した合金をめっきした高アルミニ
ウム−亜鉛合金めっき鋼板との二種類がある。そして、
通常一般に使用されている溶融亜鉛めっき鋼板に比べて
、めっき層が同じ厚みの場合、耐食性において低アルミ
ニウム−亜鉛合金めっき鋼板は１．５　〜２倍、高アル
ミニウム−亜鉛合金めっき鋼板は３〜６倍の優れた性質
を有している。しかも高アルミニウム−亜鉛合金めっき
鋼板の場合には耐熱性や耐反射性においても優れている
。このようにアルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板は優れ
た性質を有するために、最近特に注目され、屋根材や壁
材などの建材製品、ガードレール、防音壁、防雪柵、排
水溝など土木製品の材料、自動車、家電製品、産業機器
などの材料、さらには塗装鋼板の基板などとして急速に
普及しつつある。

【０００３】しかしながら、アルミニウム−亜鉛合金め
っき鋼板においては、そのめっき層にはアルミニウムが
配合されているために溶融亜鉛めっき鋼板に比べて硬度
が高くなる。そしてこのようにアルミニウム−亜鉛合金
めっき鋼板はそのめっき層が硬いために、これをロール
成形やプレス成形を行って加工する際にアルミニウム−
亜鉛合金めっき鋼板と成形ロールやプレス金型との間の
潤滑性が悪くてめっき層が破壊されたり、両者の間の摩
擦熱によってめっき層が成形ロールやプレス金型に融着
する現象を生じたりし、その結果、アルミニウム−亜鉛
合金めっき鋼板から出る金属粉末が成形ロールやプレス
金型に付着することになり、成形品のコーナー部分にこ
の金属粉末がたまって焼付現象を生じたり、傷やアプレ
ージョンなどの欠陥を生じたりして外観変化が発生する
おそれがある。また、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板は溶融
亜鉛めっき鋼板に比べ経時的にめっき表面が黒変化し易
く、その程度は４％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板に著しく、ま
た加工歪を受けた部分に特に顕著に見られ、商品価値を
損ねる原因となっている。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板の
成形性を高める方法として、鋼板上に樹脂皮膜を形成す
る方法　（特開昭６０−１４５３８３号、同６０−１９
７８８１号、特開平１−３０１３３２号、同１−３０１
３３３号）　が開示されており、いずれもロール成形性
を高めるという点では評価されるが、成品の外観におけ
る耐黒変性−とりわけ加工部の耐黒変性の点では不十分
である。一方、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板の黒変を抑制
する手段は、特開昭５９−１７７３８１号、特開平２−
４３３７４　号、特開平２−４３３７５　号、特開平２
−４３３７６　号等にすでに開示されている。しかし、
これらにあっても、特に高アルミニウム−亜鉛めっき鋼
板の場合、成形性が十分ではなく、しかも成形性が十分
でないことから、加工部の耐黒変性の劣化も避けられな
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、加工部の
耐黒変性が良好で、しかも耐食性、ロール成形性にも優
れたＡｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板について鋭意検討を重ね
た結果、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層の表面をＮｉ、Ｃｏイ
オンを含む水溶液で処理し、その上に６価クロムを含有
した樹脂、例えばフッ素含有の低温硬化型樹脂を塗布す
ることにより、予想外にもそれらの相乗作用によって加
工部の耐黒変性が特に良好でしかも耐食性、ロール成形
性に一層優れたＡｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板が得られるこ
とを知り、本発明を完成した。

【０００６】ここに、本発明の要旨とするところは、ア
ルミニウム−亜鉛合金めっき皮膜上に設けたＮｉおよび
／またはＣｏを含む塗布層と、該塗布層に上に設けたＣ
ｒ６＋を１／４００　〜１／１０　（重量％）　含有す
る樹脂層とを有することを特徴とする摺動性および加工
部の耐黒変性に優れたアルミニウム−亜鉛合金めっき鋼
板である。

【０００７】本発明は、特に高アルミニウム−亜鉛合金
めっき鋼板の特性改善に効果的である。本発明は、その
別の面からは、アルミニウム−亜鉛合金めっき皮膜上に
Ｎｉ２＋および／　またはＣｏ２＋を含む水溶液を塗布
・乾燥してＮｉおよび／　またはＣｏを含む塗布層を得
、次いで該塗布層の上にＣｒ６＋を１／４００　〜１／
１０　（重量％）　含有する樹脂層を塗布することを特
徴とする摺動性および加工部の耐黒変性に優れたアルミ
ニウム−亜鉛合金めっき鋼板の製造法である。

【０００８】本発明の好適態様によれば、前記樹脂は水
分散性樹脂であり、該樹脂の固型分として重量比で０．
５　〜３０％のフッ素樹脂を含むものであってもよい。 また、好ましくは、前記樹脂はアクリル系樹脂であり、
そのガラス転移温度Ｔｇが３０℃以下である。上記Ｎｉ
および／またはＣｏを含む塗布層は、適宜手段で設ける
ことができるが、例えばＮｉ２＋および／　またはＣｏ
２＋を含む水溶液を塗布、乾燥することで形成できる。

【０００９】

【作用】次に、本発明の作用について詳細に述べる。 （１）　耐黒変性の優れる点について：Ａｌ−Ｚｎ合金
めっき鋼板が黒変し易い理由は、固溶Ａｌ量が溶融亜鉛
めっき鋼板より多いためであり、合金成分としてＭｇが
添加されるとさらに黒変化が加速される。これは、酸素
との親和性が大きいＡｌ、Ｍｇがめっき表面に濃化し、
アモルファス状のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ複合酸化物皮膜を生
成するためと考えられる。また、黒変はクロメート処理
、加工歪の付与により促進される。クロメート処理ある
いは加工歪を施すと、溶融亜鉛めっき鋼板ですら黒変を
生じることがある。なお、黒変化の現象は、めっき層表
面の特定結晶部位においてアモルファス状にＡｌ、Ｃｒ
、Ｍｇなどの金属酸化物が生成・凝集することである。

【００１０】本発明によれば、加工部の耐黒変性は、Ｎ
ｉ、Ｃｏによる耐黒変抑制効果に加え、摺動特性に優れ
る樹脂層を設けることにより、黒変の要因であるスクラ
ッチ傷からの黒変発生をも抑制できるため、各々単独で
設けるより飛躍的に改善される。すなわち、本発明にし
たがってＮｉ、Ｃｏをめっき表面に析出させると、Ｎｉ
、Ｃｏが黒変の起点となる活性点に析出するため黒変を
抑制すると考えられる。事実、Ｎｉ、Ｃｏを表面に析出
させると、黒変が抑制され、表面の酸化量、Ａｌ、Ｍｇ
の濃化量も軽減されることが分かった。Ｎｉ、Ｃｏとも
それぞれ０．５ｍｇ／ｍ２以上の付着量で黒変抑制効果
が発揮される。前述の樹脂との相乗効果は特に２〜１０
ｍｇ／ｍ２　とすることにより発揮される。

【００１１】このように、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板に
Ｎｉ、Ｃｏ処理し、さらに潤滑性の良い樹脂皮膜で被覆
すると、加工部の歪が低減され、Ｎｉ、Ｃｏそれ自体の
黒変抑制効果とともに潤滑性改善の結果からも黒変が抑
制される。したがって、耐食性確保のために行うクロメ
ート処理も、直接Ａｌ−Ｚｎ合金上にクロメート処理す
るよりも、樹脂皮膜中に６価クロムを分散させた方が耐
黒変性に関して効果的である。

【００１２】後述する実施例のデータからも明らかなよ
うに、最も黒変し易いＺｎ−４．２　％Ａｌ合金めっき
においても、本発明によりＮｉ、Ｃｏ処理＋潤滑性塗膜
により特に加工部においても黒変を抑制することができ
る。予想外の効果というべきである。このようなＮｉお
よびＣｏを含有する皮膜は一般に用いられている手段で
もって設ければよいが、この好ましくは、アミン系キレ
ート剤（　例：　ＴＥＴＡ、エチレンジアミン）　を使
用した水溶液を塗布し、所定量のＮｉおよびＣｏが塗布
膜に残留するように水溶液の濃度、温度を調節する。な
お、かかるＮｉおよび／　またはＣｏ含有塗布層の形成
に代えて、後述する樹脂層にＣｒとともにそれらの金属
イオンを配合しても所期の効果は発揮されない。

【００１３】（２）　摺動特性に優れる点について：本
発明によれば、ベース樹脂にフッ素樹脂を分散させるこ
とにより摺動特性をさらに改善することができる。ベー
ス樹脂は、ガラス転移温度Ｔｇが高いほど耐スクラッチ
性では優れるが、熱原単位を考えた場合、Ｔｇが低いも
のほど良い。従って、Ｔｇの低い樹脂にＴｇが２００　
〜３００　℃と高いフッ素系樹脂を粒子として分散させ
ることにより、フッ素粒子による潤滑性の向上および耐
傷つき性の向上を図るのである。つまり、本発明の好適
態様によれば、Ｔｇが３０℃以下のベース樹脂にフッ素
樹脂を分散させることにより、低温焼付けで摺動特性を
改善できるのである。

【００１４】フッ素樹脂は重量比で０．５　〜３０％が
望ましい。０．５　％未満であるとフッ素樹脂本来の持
つ潤滑効果が発現されず、３０％を超えると低温焼付け
で十分な造膜ができないためである。一方、耐食性を付
与するためにＣｒ６＋の添加が必要である。Ｃｒ６＋の
樹脂への添加量は１／４００　〜１／１０　（重量％）
　であるが、１／４００　〜１／２０重量％が望ましい
。１／４００重量％未満では耐食性が不十分であり、１
／２０重量％、特に１／１０重量％を超えると色調が黄
色くなり、しかも樹脂の安定性を欠くため摺動特性が劣
化するためである。またＣｒ６＋が１／２０重量％、特
に１／１０重量％を超えると、Ｎｉ、Ｃｏによる黒変抑
制効果が不十分となる。

【００１５】また、本発明におけるアクリル系樹脂とは
、好ましくは、アクリル酸エステル単重合エマルジョン
、およびアクリル酸エステルとメタクリル酸エステル、
スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸
などの１つ以上との共重合エマルジョンである。フッ素
樹脂とは、ポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）、ポ
リクロロトリフルオロ０　チレン（ＰＣＴＦＥ）　、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体（ＦＥＰ）　、テトラフルオエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）　、テト
ラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル
（ＰＶＦ）などである。

【００１６】このように、本発明によれば、Ｎｉおよび
／またはＣｏ含有層を設けることにより黒変が効果的に
抑制されるため、さらにＣｒ含有樹脂塗布によるクロメ
ート処理などを行っても、黒変化が加速されることはな
く、したがって、本発明によればアルミニウム−亜鉛合
金めっき鋼板の耐食性はさらに一層改善することができ
る。以下、本発明をその実施例によってさらに具体的に
説明する。

【００１７】

【実施例】本例では下に掲げる表１および表２の条件下
でＮｉ、Ｃｏ処理および樹脂層の塗装を行った。鋼板に
対するアルミニウム−亜鉛合金めっきそれ自体は慣用の
溶融めっき方法で行った。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】このようにして本発明によって処理された
アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板について、周知のバ
ウデン試験にて摩擦係数を測定し、摺動特性を評価した
。

【００２１】耐食性は、塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ２０
９１準拠）　を３６０Ｈｒ　行い、試験後の白錆発生面
積率でもって評価した。次に、耐黒変性は、平板部につ
いては試験片を結露スタック内に装入し、５０℃×２４
０Ｈｒ　保持してから、試験片表面を目視判定し、黒変
の発生の有無を評価した。加工部の黒変は、試験片をロ
ールフォーミング後、表面に結露させ、紙梱包してから
、５０℃×２４０Ｈｒ　保持してから、試験片表面を目
視判定し、同じく黒変の発生に有無を評価した。

【００２２】耐黒変性の評価基準は次の通りであった。 ◎　：　　全く変化なし ○　：　　金属光沢が劣える △　：　　一部黒変 ×　：　　黒変 ××　：　　著しく黒変 これらの試験結果は同じく表２にまとめて示す。

【００２３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、耐黒変性および摺動性はともに改善され、しかもそ
の手段は、比較的簡便であって、実用上からも本発明の
意義は大きい。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アルミニウム−亜鉛合金めっき皮膜上
   に設けたＮｉおよび／　またはＣｏを含む塗布層と、該
   塗布層に上に設けたＣｒ６＋を１／４００　〜１／１０
   　（重量％）　含有する樹脂層とを有することを特徴と
   する摺動性および加工部の耐黒変性に優れたアルミニウ
   ム−亜鉛合金めっき鋼板。
2. 【請求項２】　　前記樹脂が水分散性樹脂であり、該樹
   脂の固型分として重量比で０．５　〜３０％のフッ素樹
   脂を含む、請求項１記載のアルミニウム−亜鉛合金めっ
   き鋼板。
3. 【請求項３】　　前記樹脂がアクリル系樹脂であり、そ
   のガラス転移温度Ｔｇが３０℃以下である、請求項１ま
   たは２記載のアルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板。
4. 【請求項４】　　アルミニウム−亜鉛合金めっき皮膜上
   にＮｉ２＋および／　またはＣｏ２＋を含む水溶液を塗
   布・乾燥してＮｉおよび／　またはＣｏを含む塗布層を
   得、次いで該塗布層の上にＣｒ６＋を１／４００　〜１
   ／１０　（重量％）　含有する樹脂層を塗布することを
   特徴とする摺動性および加工部の耐黒変性に優れたアル
   ミニウム−亜鉛合金めっき鋼板の製造法。