JPH06228772A - 高耐食性表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐外面錆性に優れ、かつ良好な耐孔あき性を有
する自動車用鋼板として好適な表面処理鋼板の提供。 【構成】重量％で、Ｃ： 0.2％以下、Si：0.01〜1.5
％、Mn： 0.3〜2.0 ％、Cu： 0.1〜0.5 ％、Ｐ：0.01〜
0.1 ％を含有し、残部がFeと不純物からなり、不純物と
してのCrが0.05％以下である冷延鋼板を母材とし、その
少なくとも片面にNi含有量が８〜20重量％、めっき付着
量が10〜60g/m²のZn−Ni合金めっき皮膜が施されている
鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れ、自動車
用表面処理鋼板として優れた性能を発揮する表面処理鋼
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車をはじめとして、多くの産業分野
で各種の表面処理鋼板が採用されており、その量は年々
増加する傾向にある。それに伴い、表面処理鋼板に対す
る要求品質も高度化してきている。

【０００３】自動車用鋼板については、近年、耐孔あき
腐食性、耐外面錆性など、耐食性に対する要求が年を追
って厳しくなってきており、従来から用いられてきた冷
延鋼板に代わって亜鉛めっき鋼板や亜鉛系合金めっき鋼
板が使用される傾向が一般化しつつある。

【０００４】ところが、冬季に道路凍結防止用の岩塩を
散布する地域等、腐食性の強い環境下で用いられる自動
車用表面処理鋼板としては、上述のようなめっき鋼板を
用いてもそのめっき付着量を増してかなりの厚目付けに
しないと十分な耐食性が得られない。しかし、めっき付
着量の増加とともに、プレス成形時にフレーキングやパ
ウダリングと称するめっき皮膜が鋼板から片状あるいは
粉状となって剥離する問題が生じやすくなり、プレス作
業性が著しく阻害される。

【０００５】そのため、亜鉛系めっき鋼板の表面にクロ
メート皮膜とシリケートを含む樹脂皮膜（塗膜）とを施
した有機複合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60−174879号等の各公
報) 。しかし、これらの有機複合被覆鋼板も、耐パウダ
リング性は大幅に改善されたが、耐食性は十分ではなか
った。

【０００６】その後、クロメート皮膜や有機樹脂皮膜の
特性改善に関する研究ならびに最下層の亜鉛系めっき鋼
板自体の特性改善に関する検討がなされ、例えばNi含有
率が９〜20重量％のNi−Zn（γ相）合金めっき鋼板の表
面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号公報）、Ni−Zn（γ相）
合金めっき層上にFe含有率が10〜40重量％のFe−Zn合金
めっき層、クロメート処理層および導電性顔料層を複層
させた表面処理鋼板（特開昭58−210190号公報）、Ni含
有率が１〜３重量％のNi−Zn合金めっき層上にクロメー
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 号公報）などが提案されている。ま
た、ZnもしくはZn合金めっき皮膜中にSiやAl（アルミニ
ウム）などの酸化物、炭化物、窒化物等を５μm 以下の
微粒子として分散させることによりめっき皮膜自体の特
性を改善し、その上にクロメート処理層と有機塗膜を形
成させた表面処理鋼板も提案されている（例えば特開昭
63−203778号公報）。

【０００７】上記のような有機複合被覆鋼板を自動車用
鋼板として用いることにより耐食性、特に耐孔あき性
（母材鋼板における孔食の発生）は著しく改善された。
しかしながら、これらの有機複合被覆鋼板も耐外面錆
性、すなわち、鋼板を自動車の外装に用いた場合の石跳
ねなどによる塗膜の損傷とその部分からのめっき皮膜お
よび母材鋼板の腐食に起因する塗膜のふくれ等の発生に
対する耐性、については必ずしも十分ではない。この耐
外面錆性の改善についても種々検討されてはいるが、こ
の特性に加えて耐孔あき性にも優れた表面処理鋼板は未
だ開発されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたもので、耐外面錆性ならびに耐孔あ
き性に優れた表面処理鋼板を提供することを課題として
なされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
表面処理鋼板にある。

【００１０】重量％で、Ｃ： 0.2％以下、Si：0.01〜1.
5 ％、Mn： 0.3〜2.0 ％、Cu： 0.1〜0.5 ％およびＰ：
0.01〜0.1 ％を含有し、残部がFeおよび不可避不純物か
らなり、不純物としてのCrが0.05％以下である冷延鋼板
の少なくとも片面にNi含有量が８〜20重量％、めっき付
着量が10〜60g/m²のZn−Ni合金めっき皮膜が施されてい
ることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。

【００１１】

【作用】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１２】本発明の表面処理鋼板は母材として上記の
化学組成を有する耐食性に優れた鋼板を用い、その上に
Zn−Ni合金めっきを施したものである。本発明で用いる
母材を構成する各成分の作用効果ならびにその含有量の
限定理由について述べる。なお、各合金成分の「％」な
らびにめっき皮膜を構成する各成分の「％」は、いずれ
も「重量％」を意味する。

【００１３】Ｃ：Ｃは鋼の強度を高めるために必要な元
素である。しかし、その含有量が 0.2％を超えると成形
性、耐食性が共に低下するので、Ｃ含有量は 0.2％以下
とする。

【００１４】なお、Ｃ含有量が低いほど成形性はよくな
るが、脱炭のためのコストが上昇するので、実用的には
0.001％程度が下限になる。

【００１５】Si：Siは鋼の強度を高めるとともに不純物
を除去するために必要な元素である。しかし、その含有
量が0.01％未満では強度の確保が難しく、一方、 1.5％
を超えると成形性が劣化する。従って、Siの含有量は、
0.01〜1.5 ％とする。

【００１６】Mn：Mnは鋼の強度の向上に有効な元素であ
る。しかし、その含有量が 0.3％未満ではその効果は十
分ではなく、一方、 2.0％を超えると延性が低下し、さ
らには、MnＳ系介在物が生じやすくなって成形性も低下
する。従って、Mnの含有量は 0.3〜2.0 ％とする。

【００１７】Cr：Crはステンレス鋼のように鋼中に多量
含まれる場合は鋼表面に安定なCrの酸化物を形成し、鋼
の耐食性を向上させるが、自動車用に用いられる表面処
理鋼板の母材などのようにCr含有量が比較的少なく、
0.2％程度の場合は、腐食の進行に伴って鋼板の表面でC
rが局部的に濃化し、局部電池が形成されて逆に腐食が
促進される場合がある。特に、耐孔あき性については、
Cr含有量が0.05％を超えると著しく悪化する。従って、
母材のCr含有量は0.05％以下とする。出来るだけ少なく
する方が望ましい。

【００１８】Cu：Cuは耐孔あき性および耐外面錆性の改
善に極めて有効な元素である。しかし、その含有量が
0.1％未満では改善効果が充分ではなく、一方、 0.5％
を超えるとその効果が飽和する傾向を示す。従って、Cu
の含有量は 0.1〜0.5 ％とする。

【００１９】Ｐ：ＰもCuと同様に耐孔あき性および耐外
面錆性の改善に有効な元素である。しかし、0.01％未満
では改善効果は認められず、一方、 0.1％を超えると効
果の増大の程度が小さくなり、また溶接性が劣化する。
従って、Ｐの含有量は0.01〜0.1％とする。

【００２０】本発明で用いる母材は上記の成分を含有
し、残部はFeと不可避不純物からなる鋼である。この鋼
の上にZn−Ni合金めっきを施した鋼板が本発明の表面処
理鋼板である。

【００２１】Zn−Ni合金めっき皮膜中のNiの含有率は８
〜20％とする。この範囲から外れると、すなわちNiの含
有率が８％未満でもあるいは20％を超える場合でも耐孔
あき性が劣化する。

【００２２】また、めっき目付量は10g/m²未満では十分
な耐孔あき性が得られず、60g/m²を超えるとコストの増
大が顕著になる。

【００２３】本発明の表面処理鋼板を使用するに際し
て、例えば自動車の外装用等、外面用の鋼板として使用
する場合は、一般にりん酸亜鉛処理を施した上で電着塗
装、中塗りおよび上塗りが行われる。

【００２４】本発明の表面処理鋼板は母材として耐食性
に優れた鋼板を用い、その表面にZn−Ni合金めっきを施
した鋼板で、母材の耐食性鋼板としては、通常合金成分
として加えられるCrの含有量を出来るだけ少なくした鋼
板を使用している。このZn−Ni合金めっき鋼板が従来の
Zn−Ni合金めっき鋼板に比べて耐孔あき性、耐外面錆性
のいずれについても優れているのは、母材のCrの含有量
を0.05％以下に限定することにより前記のような母材鋼
板の腐食に伴うCrの局部的な濃化が起こらず、耐孔あき
性が向上すること、および、母材に適正量加えたCuとＰ
が以下に述べるように耐外面錆性、耐孔あき性の向上に
有効に作用することによるものと考えられる。

【００２５】従来のZn−Ni合金めっき鋼板では、一般
に、母材としてCuやＰを特に加えてはいない通常の鋼板
が用いられている。このめっき鋼板に塗装を施した場
合、塗装後に疵が生じた部分の塗膜のふくれは、通常の
鋼板に純Znをめっきした場合に比べて大きく、対外面錆
性が劣る。これは、疵の部分からの腐食の進行に伴って
めっき皮膜のZnが溶け出し、めっき層中にNiの濃化層が
残り、これがカソードとなって地鉄（母材）の侵食が促
進されるためである。また、母材鋼板中にCrが存在する
場合は、前記のように腐食の進行に伴ってCrが局部的に
濃化し、地鉄の局部的な腐食が促進されるため、耐孔あ
き性が劣化する。

【００２６】これに対して、母材として本発明で規定す
る耐食性に優れた鋼板を用いると、図１に示すように、
塗膜５の疵の部分からめっき皮膜４および母材鋼板３の
腐食が進行してめっき皮膜４中にNiの濃化層１が生じて
も、この濃化層１の下の母材鋼板３とめっき皮膜４との
境界部に母材鋼板３に添加されたCuやＰを含む安定な腐
食生成物（酸化物層２）が生成し、これがNi濃化層１と
地鉄（母材鋼板３）との間のバリヤーとなってその後の
母材鋼板３の腐食の進行を抑え、塗膜５のふくれが抑制
され、対外面錆性が向上するものと考えられる。また、
CuやＰを含む安定な腐食生成物は耐孔あき性の向上にも
有効に作用する。

【００２７】

【実施例】表１に示す化学組成を有する板厚 0.7mmの冷
延鋼板に対して、アルカリ脱脂および酸洗を行った後、
表１に示したZn−Ni合金電気めっきを施した。めっき付
着量は電気量をコントロールして変化させた。

【００２８】上記のようにして作製した表面処理鋼板を
アルカリ脱脂した後、無塗装のままで裏面とエッジ部を
ポリエステルテープでシールして板状の試験片(150mm×
70mm）とし、孔あき腐食促進試験を行って耐孔あき性を
評価した。なお、孔あき腐食促進試験では、 ＳＳＴ (６hr) →乾燥 (50℃×２hr) →湿潤 (相対湿度
95％、50℃×１６ｈｒ） を１サイクルとして４０サイクルの繰り返し試験を行っ
た後の最大浸食深さをポイントマイクロメーターで測定
し、 0.3mm以下であれば良好とした。

【００２９】また、上記の表面処理鋼板をりん酸亜鉛処
理（日本パーカライジング社製 PB−L3020)した後、片
面に厚さ20μm のカチオン電着塗装（日本ペイント社製
Ｕ−600 ）を行い、次いでそれぞれ厚さ35μm のメラ
ミンアルキッドを中塗りおよび上塗りして得た塗装試験
片(150mm×70mm）について屋外暴露試験を実施して、耐
外面錆性を評価した。屋外暴露試験では、試験片の塗装
面にクロスカットを入れ、屋外で南向き45度（傾斜角）
に保持して週２回塩水（５％食塩水）を散布しながら１
年間暴露した後の塗膜のふくれ幅（最大幅）を測定し
た。ふくれ幅が１mm以下であれば良好とした。

【００３０】試験結果を表１に併せて示す。この結果か
ら明らかなように、本発明例では耐外面錆性、耐孔あき
性のいずれも良好である。これに対して、母材の化学組
成、またはめっき皮膜の組成もしくは目付量が本発明で
定める範囲から外れる場合は、比較例16を除いていずれ
も耐外面錆性が不良で、めっき目付量の少ない No.15、
めっき皮膜中のNi含有量の低い No.17、母材のCr含有量
の多い No.22および24では母材鋼板を貫通する孔があい
た。なお、比較例16では耐外面錆性、耐孔あき性のいず
れも良好であったが、めっき目付量が大きく、製造コス
トが嵩むので経済的に不利である。

【００３１】

【表１（１）】

【００３２】

【表１（２）】

【００３３】

【発明の効果】本発明の表面処理鋼板は、塗膜のふくれ
が生じにくく耐外面錆性に優れ、かつ良好な耐孔あき性
を有しており、自動車用表面処理鋼板として好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面処理鋼板における腐食生成物の生
成状況を示す図である。

【符号の説明】

１：Ni濃化層、２：酸化物層、３：母材鋼板、４：めっ
き皮膜、５：塗膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ： 0.2％以下、Si：0.01〜1.
   5 ％、Mn： 0.3〜2.0 ％、Cu： 0.1〜0.5 ％およびＰ：
   0.01〜0.1 ％を含有し、残部がFeおよび不可避不純物か
   らなり、不純物としてのCrが0.05％以下である冷延鋼板
   の少なくとも片面にNi含有量が８〜20重量％、めっき付
   着量が10〜60g/m²のZn−Ni合金めっき皮膜が施されてい
   ることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。