JPH0466694A - 被覆性と密着性に優れた高耐食性Pb‐Sn合金めっきCr含有鋼板の製造法 - Google Patents

被覆性と密着性に優れた高耐食性Pb‐Sn合金めっきCr含有鋼板の製造法

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JPH0466694A
JPH0466694A JP17782590A JP17782590A JPH0466694A JP H0466694 A JPH0466694 A JP H0466694A JP 17782590 A JP17782590 A JP 17782590A JP 17782590 A JP17782590 A JP 17782590A JP H0466694 A JPH0466694 A JP H0466694A
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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、被覆性と密着性に優れた高耐食性Pb−Sn
合金めっきCr含有鋼板の製造法に関するものである。
(従来の技術) 従来からPb−Sn合金めっき鋼板は、湿潤環境で優れ
た高耐食性を示し、加工性、溶接性、ハンダ付は性にも
優れていることから、ガソリンタンク、家庭用電気製品
など広く使用されている。
そのPb−Sn合金めっき鋼板は、その製造過程や各種
の製品形状に成形加工する際に発生したピンホールや擦
り疵によって起こる耐食性の劣化を防止するため、例え
ば特公昭55−51426号公報のごときrSnと反応
し易いNiやCoの下地めっき層を施したPb−Sn合
金めっき鋼板」、特開昭63−183191号公報のよ
うに「上下にpb −Sn合金の二層めっきを施した鋼
板」など各種の鋼板が開発されている。さらに優れた耐
食性の要求に対応して、特開昭Bl −119678号
公報のようなrCr含有鋼板にNiやCoの下地めっき
層を施した後、高温度で拡散処理し、続いてPb−Sn
合金めっきを施したPb−Sn合金めっきCr含有鋼板
」も製造されている。
しかしながら、その中でも、鋼表面に安定で強固な酸化
H(不動態化皮膜)が生成されたCr含有鋼板のPb−
Sn合金めつき鋼板は、必ずしも良好なめっき性能(均
一被覆性、めっき密着性、耐食性)が得られない問題が
しばしば見られた。
(発明が解決すべき課題) 上記のように、Pb−Sn合金めっきCr含含銅鋼板製
造法は、工業的生産として確立されておらず、製造面あ
るいは性能面における不めっき、ピンホールの発生、下
地めっき層の剥離など未解決な問題が残されていた。
本発明者らは、Cr含有鋼板を対象にこれらの問題を解
決した被覆性と密着性に優れた高耐食性Pb−Sn合金
めっき鋼板の製造法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記目的を達成するために多くの探索実
験を試みた中から、次のようなことを知見した。
すなわち、Cr含有鋼板を、例えば仕上表面の美麗な鋼
板か短時間で得られる電解処理法とじて開発された特公
昭83−45480号公%i記載の酸洗法で処理しても
、不めっきやピンホールの発生は避けられなかった。こ
の原因は、一般に冷間圧延されたCr含有鋼板は、焼鈍
されて酸洗されめっきに供されるが、その際焼鈍過程で
生成されたCr酸化膜の内側直下に難還元性で難溶解性
のS+酸化膜を生成して、不めっきなどの諸問題を引き
起こす。図は、酸化膜の深さ方向のグロー放電分光分析
装置による成分分析結果を示す。すなわち、「ステンレ
ス鋼便覧、昭和50年12月20日発行2日刊工業新聞
、第1249頁1表3.8」で示されるように、一般に
Cr含有鋼板には、Crの他に1%以下の81が含有さ
れている点に問題があった。
これまでSt酸化膜は、耐食性向上の点から残存させた
方が好ましいとされているが、めっき原板として用いる
場合密着性やピンホールが発生し、さらに最悪の場合は
全面にわたって不めっきを発生する問題があった。
本発明は、このような知見を基に構成したものであって
、その要旨とするところは、焼鈍したS 1;< o、
t%、Cr;<25%のCr含有鋼板を、20〜400
g/lIの硫酸水溶液にフルオロケイ酸塩もしくはフル
オロホウ酸塩を添加し、さらに硝酸塩、硫酸塩の1種ま
たは2種を混合した酸洗水溶液中で電解酸洗し、脱脂し
、遊離硫酸が75〜350g / I)の水溶液中、あ
るいはNi2″″またはco2″″あるいはその両者を
(金属イオン濃度)/(全硫酸イオン濃度)≦115の
硫酸水溶液中で、電流密度が7.5〜35A/d112
、処理時間が1〜15秒の陰極電解処理を行い、続いて
pH; < 3以下のめっき洛中で厚さ0.O1〜1μ
sのNi、CoあるいはNi−Co合金の被覆層を施し
た後、Snを3〜30%含有するPb−Sn合金の被覆
層を施す被覆性と密着性に優れた高耐食性Pb−Sn合
金めっきCr含有鋼板の製造法である。
以下、本発明について詳細に説明をする。
本発明の対象とする鋼板は、転炉、電気炉等の溶解炉で
溶製された溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊・分塊法を経
て製造されたスラブを熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍
する通常の薄鋼板製造工程を経て製造したSj;<0.
1%、Cr;<25%のCr含有鋼の焼鈍板である。
含有成分のうちSiは、電解酸洗に溶解し難い強固なS
i酸化膜を形成して、前記したように、めっき鋼板の被
覆性と密着性を劣化せしめる有害成分であるため、その
含有量を0.1%以下に抑制する必要がある。鋼中の含
有量を0.1%以下にすることによって、厚いSt酸化
膜の形成を防止しまた該酸化膜を除去するまでの電解酸
洗時間を短縮し、延いては酸洗溶液の使用寿命を延長す
る効果を奏する。
Crは、鋼表面にCrの不動態化皮膜を形成し、鋼の耐
食性を向上する有効な成分として25%以下を添加する
。このようなCrの作用効果は含有量と共に増加するた
め、その含有量の下限を限定するものではない。しかし
ながら、どんなに細心の注意を払ってもPb−5n合金
めっき作業時に生成する微量のピンホールや各種の形状
の成形加工時に発生する疵の問題は避けられず、またp
b −5n合金めっき鋼板が不純物を多量に含有する粗
悪ガソリン燃料タンクや建材などのように特に長期耐食
性が要求される用途に対しては2.5%以上、好ましく
は5%以上添加をするとよい。
このようにして製造されたCr含有鋼板の焼鈍板は、続
いて、20〜400g/l以上の硫酸水溶液中にフルオ
ロケイ酸塩、硝酸塩などを添加した酸洗溶液中で陰極酸
洗または陽極酸洗あるいは陰極酸洗後陽極酸洗するなど
を選択して電解処理する。
本発明において使用する硫酸水溶液は、酸化膜の溶解作
用や通電性向上から主剤に使用するものであって、20
g/1未満の薄い濃度では酸化膜の溶解作用を減じて酸
洗効率を低下する。また400g / (lを越える濃
い濃度では、酸化膜の溶解作用も飽和域に達して素地が
溶解され、過酸洗が促進され、酸洗水溶液の性能劣化を
早める。さらに、硫酸水溶液中に選択的に添加されるフ
ルオロケイ酸ソーダ、フルオロケイ酸カリウムの如きフ
ルオロケイ酸塩もしくはフルオロホウ酸ソーダ、フルオ
ロホウ酸カリウムの如きフルオロホウ酸塩は、酸化膜の
溶解速度を大幅に助長させる有効な添加剤で、焼鈍板の
鋼成分や酸化膜厚みなどによってその程度は異なるか、
0.5g/l以上の添加が好ましい。さらにまた選択的
に添加される硝酸塩、硫酸塩の1種または2種は、Cr
酸化膜を溶解させて素地の過酸洗を抑制する効果がある
。中でも硝酸塩では硝酸ソーダが最も一般的であるが、
硝酸カリウムや硝酸アンモニウムなどあらゆる塩が使用
される。また硫酸塩では、硫酸ナトリウムか最もよい。
このようにして電解酸洗された焼鈍板は、オルソケイ酸
ソーダあるいはリン酸ソーダなどに界面活性を添加した
水溶液中で浸漬処理あるいは電解処理された後、遊離硫
酸が75〜350g/Nの水溶液中、またはNi2″″
、Co”″のそれぞれあるいはその両者を(金属イオン
濃度)/(全硫酸イオン濃度)≦115の硫酸水溶液中
で、電流密度が7.5〜35A/dm2、処理時間が1
〜15秒の陰極電解処理をする。この処理は、前記の電
解酸洗処理後大気中の運搬過程または放置過程において
生成したCrの不動態酸化膜をめっき直前に溶解除去す
ることを目的としたものである。従って、遊離硫酸の濃
度はその酸化膜の溶解性から規定したものであって、7
5g/lI未満の、薄い濃度では鋼板の表面に生成され
たCrの不動態酸化膜を均一に溶解除去して表面を活性
化することが困難となる。
また350g/l)を越える過剰な濃度は、Cr不動態
酸化膜の溶解除去が過飽和域に達すると共に、洛中にミ
ストを発生し、処理装置の損耗を著しく早めるなど多く
の問題かある。
また硫酸水溶液中にNi2+またはCo2“あるいはそ
の両者を(金属イオン濃度)/(全硫酸イオン濃度)≦
115の添加量で含有させることにより、焼鈍板の酸化
膜を効率的に除去しながら、めっき密着性を向上させる
Ni、Coの微量を同時析出する。しかし硫酸水溶液中
の金属イオン濃度が115を越える場合、酸化膜の溶解
除去能が低下して活性化されない焼鈍板の表面にめっき
層の生成あるいはこれら金属の水酸化物や酸化物を析出
し、均一な被覆性やめっき外観を損なう問題がある。
この陰極電解処理は、酸化膜の溶解除去と金属の同時析
出から得られる範囲から規定したものであって、電流密
度は7.5A/dm2以上、また処理時間は1〜15秒
で行う。この場合電流密度が7.5A/dm2未満では
その効果が得られない。その反対に電流密度が35A/
di2を越えると、焼鈍板のもつ高い比抵抗からコンダ
クタ−ロールと処理浴との間で発生する高温度によって
、焼鈍板が酸化される問題がある。また処理時間が1秒
未満の短時間ではその効果が得られず、15秒を越える
長時間ではその効果が飽和すると共に、Ni等の金属イ
オンの析出部に更に重畳して金属イオンが析出し、部分
的に厚さの異なる金属めっき層か生成され、次いで行な
われる金属めっきの厚さも不均一になる。従って、本発
明の処理時間は1〜15秒間、好ましくは1.5〜7.
5秒間である。
次いで、水洗した後、Niめっき、Coめっき、あるい
はNi−Coめっき処理を施す。このめっき層は、Pb
−8n合金めっきの下地処理層としてピンホールか少な
く、密着性に優れていることが必要である。そのために
は、金属イオンのNi”  Co2° N i ”+C
o”を含有するめっき浴を用いて下地めっき層を施す。
この下地被覆層の厚さが0.01−未満てはPb−3n
合金めつき浴中のSnと下地被覆層との均一緻密な合金
層か生成され難く、均一被覆性とめつき層の密着性が得
られず、耐食性に優れた合金めっき鋼板が得られない。
また、下地被覆層の厚さが1tlraを越える場合は、
Snとの反応で生成されるNi−5n。
Co−8nあるいはNi  −Co −5n合金層が硬
くて脆いため、成形加工時にこの合金層にクラックを発
生し、めっき層を剥離し、耐食性か著しく劣化する。従
って、本発明ではこの下地被覆層の厚さは0.01〜1
即とする。その好ましくは0.03〜0.5顔である。
また、本発明においては、この下地めっき浴にpHが3
.0以下の浴を使用する。すなわち、めっき浴のpHか
3.0以下では、下地被覆層処理後めっき工程までの間
のNi等の析出物表面の酸化あるいはこれら析出物のピ
ンホール部での原板の再酸化による酸化膜を除去する効
果が大きい。その結果、より一層の均一被覆性に優れ、
ピンホールか少なく、密着性に優れたNi等の下地被覆
が得られる。
特にpH2,5以下が好ましい。
次に、この下地めっき層を施した後、水洗し、あるいは
希塩酸等の水溶液でその表面を活性化した後、7.nC
12を主成分とするフラックス処理をし、Pb−5n合
金めっきを行なう。このPb−5n合金めっき浴にはS
nを3〜30%含有するめっき浴を使用する。Sn含有
量が3%未満では、良好な下地被覆層が十分に形成され
てもSnとの反応により形成される下地被覆層との合金
層の生成が不十分で、均一緻密な合金層が生成され難い
ためPb−3n合金めっき層の均一な被覆性、耐食性等
が得られない。また、Sn含有量が30%を越えると下
地被覆層とSnとの合金層生成量が多くなり、成形加工
時に合金層がクラック発生源となって、加工後の耐食性
と成形加工性を劣化する等の欠点を生じる。従って、P
b−5n合金めっき浴のSn含有量は3〜30%、好ま
しくは5〜25%である。尚、前記のNf、Co等の下
地被覆処理あるいはPb−3n合金めつきにおいて、各
々不可避的に含有される数%の不純物、例えば下地被覆
処理にS、FcあるいはPb−5n合金めっきにSb、
Cu等が含有されても本発明の目的に支障とならない。
本発明は、前記したように溶融Pb−8n合金めっきに
適用される場合、めっき浴中のSnと反応して合金層の
形成を緻密化し、Pb−3n合金めっきの性能向上に有
効であり、また電気pbSn合金めっきに適用しても構
わない。この場合においても、めっき原板の表面性状が
劣り、活性化処理が不十分な場合は溶融めっきの場合と
同様に電気Pb−3n合金めつき層の均一被覆性が劣り
、ピンホールが多くなり、めっき層の密着性が劣る。こ
の欠点を、本発明によってNi系の良好な下地被覆層を
施して電気Pb−5n合金めっき層を設けることによっ
て防止することができる。
さらに、このPb−3n合金中のSnとの濡れ性の良好
なNi系の下地被覆層が存在することにより、製品が溶
接あるいは半田接合される場合、その熱影響部に均一緻
密な合金層が生成される効果か得られる。すなわち、N
i系の下地被覆層を形成させずに直接Pb−3n合金め
っき層を設けた場合、上記のような熱影響部で溶融Pb
−5nが凝固する時にピンホールを発生し易く、耐食性
劣化の原因となる。Ni系下地被覆層が存在する場合は
Ni−3n、Co−5n、Ni −CoSn系合金層の
形成によりピンホールの生成を抑制する効果が得られ、
耐食性の劣化を防止する。
以上のように本発明によれば焼鈍中に生成する強固な酸
化膜を比較的短時間で除去し、酸洗処理後に大気中で生
成する安定な不働態膜もめっき直前に除去でき、均一被
覆性、耐食性あるいはめっき層の密着性に優れたPb−
3n合金めっき鋼板を製造することができる。
尚、本発明のPb−5n合金めっき鋼板の表面に、更に
一層の耐食性向上あるいは塗装性能の向上を目的として
、リン酸あるいはクロム酸等を主成分とする水溶液を用
いて化成処理を施してもよい。
(実 施 例) 0.8mまて冷間圧延された後、焼鈍された第1表に示
す鋼成分の素材をめっき原板として、第2表及び以下に
示す処理法を適用してPb−5n合金めっき鋼板を製造
した。
(酸洗処理) 焼鈍処理により鋼板上に生成した酸化膜を、long/
it H2S 04 100 g/l−N a N O
3100g / 1) N a 2 S 04 10 
g / (IN2aS i F6−AOg/lI Na
BF4系酸洗浴中で陽極電解処理により剥離した。処理
浴の温度、電解電流密度、電解酸洗時間を第2表に示し
た。
(脱脂処理) 60℃に保った4%オルソケイ酸ソーダ水溶液中におい
て、電流密度lOA/dI112、電解時間4秒の陰極
電解処理を行った。
(陰極酸洗処理) 50℃に保っt: 150g/lIH2SO440f/
l N i SO4・7H2020f/l) Co 5
047H20水溶液中において、電流密度20A/do
+2電解時間4秒の陰極電解処理を行った。
(下地被覆層処理) 以下に示す組成を有するめっき浴で電気めっきすること
により下地被覆層を形成させた。NjとCoの合金の組
成はN j S O4” 7H20CoSO4・7H2
0−NiCjJ2−2H20−CoCjJ2・2H20
の含有量を調整することにより変えた。めっき浴の温度
は50℃、電解電流密度はIOA/dm2であった。形
成させた下地被覆処理層の合金組成、被覆量及びめっき
浴のp)Iは第2表に掲げた。
NiSO4・7H20+ CoSO4”7H202”g/lI N i Ci) 2 ・7H20+ CoCN2・2H2045g/g ホ  ウ  酸                 3
0g#pH1〜4 (硫酸で調整) (Pb−3關合金めっき処理) Pb−8關合金めっき処理は溶融めっき法あるいは電気
めっき法により行った。その処理条件を以下に示す。
溶融めっき処理の場合 下地被覆層処理して水洗後、2%HCg溶液中に70℃
で4秒間浸漬して、ZnCjl)2系フラツクスを用い
た湿式フラックス法により片面当り50g/rdのPb
−8%Sn溶融合金めっきを行った。
・ 電気めっきの場合 下地被覆層処理して水洗後、片面当り50g/dのPb
−10%Sn電気合金めっきを行った。その処理条件は
以下に示した。
Pb(B F4) 2      340g/FSn(
B F4 ) 2       50t/lHBF4L
OO1r/f) ヒドロキノン         5 g / i)浴温
度    50℃ 電流密度       30A/dII12(評価試験
方法及び評価規1) ■、めっき被覆層の均一被覆性 溶融めっき材の場合は以下の評価規準で評価して、その
均一被覆性を検討した。
◎・・・めっき浴の濡れ性極めて良好で、めっき外観極
めて良好 O・・・めっき浴の濡れ性比較的良好で、10dII1
2の評価面に対して流れ模様(めっき厚さの部分的に厚
い部分)が2点以下発生 △・・・めっき浴の濡れ性若干劣るため、10dm2の
評価面にざらつき状の点状欠陥部(微小不めっきが10
数点群発)が発生 ×・・・めっき浴の濡れ性著しく劣るため、1Oda+
2の評価面にざらつき状の点状欠陥部が多量に発生 2、めっき層の密着性 曲率半径0.8關て衝撃曲げ加工を行い、セロテープ(
登録商標)を貼付、剥離して、めっき層の剥離状況を調
査した。なお、評価規準は以下の通りである。
◎・・・めっき層の剥離なく、セロテープ(登録商標)
への剥離物の付着なし ○・・・めっき層の表面部が若干剥離、セロテープ(登
録商標)に極軽微な剥離物が付着 △・・・めっき層の鋼板界面からの部分的剥離が発生、
セロテープ(登録商標)への剥離物の付着が明瞭に認め
られる X・・・めっき層全面剥離 3、耐食性能 (1)評価法A Al20X12oサイズの鋼板について、塩水噴霧試験
240時間実施後、端部のシール部を除いた100X1
00+amの評価面を1×1龍サイズのます目100個
に区分して、赤錆の発生したまず目の数を測定して、そ
の耐食性を評価した。
◎・・・赤錆発生個数5個以下 O・・・赤組発生個数6〜10個 △・・・赤錆発生個数11〜30個 ×・・・赤錆発生個数31個以上 (2)評価法B ブランクサイズ径150mmの鋼板を用いて、しわ押え
圧力2000 kgで円筒成形加工を行なって、径75
111X高さ40mmの円筒型容器を作成して評価材と
した。この評価材にガソリン7部と、1941度のNa
C4)を含有する水溶液3部とからなる腐食試験液を充
填して耐ガソリン性を対象とした評価試験を実施した。
6箇月間室温に放置した後、その赤錆発生状況を調査し
、以下の評価基準で評価した。
◎・・・赤錆発生状況3個以下 ○・・・赤錆発生個数4〜lO個以下 △・・・赤錆発生個数11〜20個以下×・・・赤組発
生個数21個以上 (発明の効果) 以上説明したように本発明法により、成分を調整した鋼
板を使用し、焼鈍時に生成した強固な酸化皮膜を短時間
で除去し、またその後生成した不働態膜もめっき前に除
去して活性表面とすることかでき、均一な被覆性、密着
性を有し、しかも耐食性の優れたPb−5部合金めっき
鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は11%Cr及び0,4%Siが含有され、85
0℃で2分間焼鈍された鋼板をグロー放電分光分析装置
を用いて酸化膜深さ方向分析したものを示す。 第1図 復代理人

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼鈍したSi;<0.1%、Cr;<25%のC
    r含有鋼板を、20〜400g/lの硫酸水溶液にフル
    オロケイ酸塩もしくはフルオロホウ酸塩を添加し、さら
    に硝酸塩、硫酸塩の1種または2種を混合した酸洗水溶
    液中で電解酸洗し、脱脂し、遊離硫酸が75〜350g
    /lの水溶液中で電流密度が7.5〜35A/dm^2
    、処理時間が1〜15秒の陰極電解処理を行い、続いて
    pH;<3以下のめっき浴中で厚さ0.01〜1μmの
    Ni、CoあるいはNi−Co合金の被覆層を施した後
    、Snを3〜30%含有するPb−Sn合金めっきを施
    すことを特徴とする被覆性と密着性に優れた高耐食性P
    b−Sn合金めっきCr含有鋼板の製造法。
  2. (2)焼鈍したSi;<0.1%、Cr;<25%のC
    r含有鋼板を、20〜400g/lの硫酸水溶液にフル
    オロケイ酸塩もしくはフルオロホウ酸塩を添加し、さら
    に硝酸塩、硫酸塩の1種または2種を混合した酸洗水溶
    液中で電解酸洗し、脱脂し、Ni^2^+またはCo^
    2^+あるいはその両者を(金属イオン濃度)/(全硫
    酸イオン濃度)≦1/5の硫酸水溶液中で電流密度が7
    .5〜35A/dm^2、処理時間が1〜15秒の陰極
    電解処理を行い、続いてpH;<3以下のめっき浴中で
    厚さ0.01〜1μmのNi、CoあるいはNi−Co
    合金の被覆層を施した後、Snを3〜30%含有するP
    b−Sn合金めっきを施すことを特徴とする被覆性と密
    着性に優れた高耐食性Pb−Sn合金めっきCr含有鋼
    板の製造法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007254848A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Nippon Steel Corp 複層Ni拡散メッキ鋼板の製造方法

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