JPH0641765A - 高耐蝕性良塗装性クロメート処理鋼材の製造方法 - Google Patents

高耐蝕性良塗装性クロメート処理鋼材の製造方法

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JPH0641765A
JPH0641765A JP20146392A JP20146392A JPH0641765A JP H0641765 A JPH0641765 A JP H0641765A JP 20146392 A JP20146392 A JP 20146392A JP 20146392 A JP20146392 A JP 20146392A JP H0641765 A JPH0641765 A JP H0641765A
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JP
Japan
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acid
amount
chromium
total
chromate
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JP20146392A
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English (en)
Inventor
Katsuhei Kikuchi
池 勝 平 菊
Sachiko Suzuki
木 幸 子 鈴
Keizou Okuno
埜 計 造 奥
Yoshihiro Naruse
瀬 義 弘 成
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐食性をある程度保持しつつ、塗装性に優れた
クロメート処理鋼材の製造方法の提供。 【構成】鋼材や亜鉛または亜鉛合金めっき鋼材の表面
に、3価クロム/6価クロム(重量比)が1/3〜3/
2の範囲のクロム酸およびクロム酸還元生成物を金属ク
ロム量として1〜15wt%含有し、これにコロイダル
シリカゾルと粉末状シリカを混合比(粉末状シリカ量/
全シリカ量(重量比))0.1〜0.9の範囲で総合計
して(SiO2 換算)/全クロム量(重量比)で0.5
〜6の範囲で含有し、更に該水溶液中で安定なカルボン
酸および/またはカルボン酸誘導体のうち1種あるいは
2種以上を合計で0.1〜10wt%含有する水溶液を
塗布した後、150〜350℃の範囲で加熱、焼き付け
し、6価クロム/全クロム量(重量比)が20%以下で
かつクロム付着量が10〜300( mg/m2 ) となるクロ
メート皮膜を形成することを特徴とするクロメート処理
鋼材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋼材や亜鉛または亜鉛合
金めっき鋼材の防錆性および塗装性向上のためのクロメ
ート処理めっき鋼材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼材および亜鉛または亜鉛合金め
っき鋼材の防錆処理として種々のクロメート処理方法が
実用化され、使用されてきている。それらの中でも特に
高耐蝕性を得る処理としては、クロメート処理液中にシ
リカゾルや3価のクロムイオンを添加する方法が公知で
あった(例えば、特公昭42−14050号、特公昭5
2−2851号公報参照)。また、これらをさらに改良
し密着性と耐蝕性を向上させるものとして、例えば、特
公昭61−58552号公報に開示されている。また、
塗装用途に関して特開昭62−222839や特公平0
3−66393等が開示されているが、Cr固定率、b
値などが高く裸使用の用途には適していない。
【0003】近年クロメート処理鋼板が家電・家具・自
動車部品等にそのまま使用されるケ−スが増大してい
る。需要家から外観の秀麗性が重要視され、従来法で製
造されたクロメート処理鋼材はクロメート特有の黄色味
が強い。また、プレス等の後のアルカリ脱脂の際にクロ
ムが溶出するなど全く不十分であることが明らかになっ
た。このような問題を解決するため本発明者らは、先に
特開平03−68783号において、亜鉛系めっき鋼材
の表面にCr3+/Cr6+重量比が1/2〜1/1でかつ
シリカ、リン酸および亜鉛を含むクロメート処理液を塗
布し、板温220℃〜350℃で焼付けることにより、
外観色調と耐クロム溶出性のすぐれたクロメート処理鋼
板を得ることを提案した。
【0004】このような状況下でさらに裸使用での高耐
蝕性を保持すると同時に塗装して使用する際の塗装性に
優れたクロメート処理鋼材の出現が需要家から望まれて
いる。すなわち、表裏同一にクロメート処理された鋼板
の一方の面を裸で使用し、他方の面を塗装して使用する
のである。しかし、先に出願した上記特開平03−68
783号に記載の発明により製造されたクロメート処理
鋼板の場合、耐蝕性を延ばしていくと反対に塗装後の密
着性が劣化していく傾向にあり、このような要求に応え
られなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決して耐蝕性をある程度保持しつつ、塗装性に優れ
たクロメート処理鋼材の製造方法を提供することを目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記従来技
術の欠点を改善すべく研究を進めた結果、耐蝕性を確保
するためにはシリカゾルが不可欠であり、塗装性には気
相シリカ等の粉末状シリカが不可欠であることがわかっ
た。それぞれを単独で使用したのでは耐蝕性能および塗
装性能の両方の確保が困難であり、両者を混合使用して
初めて耐蝕性能および塗装性能の両方を確保できること
を見出した。
【0007】すなわち、上記目的を達成するために本発
明によれば、鋼材や亜鉛または亜鉛合金めっき鋼材の表
面に3価クロム/6価クロム(重量比)が1/3〜3/
2の範囲のクロム酸およびクロム酸還元生成物を金属ク
ロム量として1〜15wt%含有し、これにシリカゾル
と粉末状シリカを混合比(粉末状シリカ量/全シリカ量
(重量比))0.1〜0.9の範囲で総合計して(Si
O2 換算)/全クロム量(重量比)で0.5〜6の範囲
で含有し、更に該水溶液中で安定なカルボン酸および/
またはカルボン酸誘導体のうち1種あるいは2種以上を
合計で0.1〜10wt%含有する水溶液を塗布した
後、150〜350℃の範囲で加熱、焼き付けし、6価
クロム/全クロム量(重量比)が20%以下でかつクロ
ム付着量が10〜300( mg/m2 )となるクロメート皮
膜を形成することを特徴とするクロメート処理鋼材の製
造方法が提供される。
【0008】カルボン酸および/またはカルボン酸誘導
体が、安息香酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、こは
く酸、乳酸、酢酸、ぎ酸、くえん酸、アクリル酸、マロ
ン酸、マレイン酸、りんご酸、吉草酸、アセト酢酸、ブ
チルアミド、こはく酸イミド、こはく酸アミド、および
こはく酸モノアミドよりなる群より選ばれた少なくとも
1種であることが好ましい。
【0009】以下に本発明をさらに詳細に説明する。ま
ずクロム酸およびクロム酸還元生成物について述べる
と、クロメート処理において耐蝕性を確保し、かつ均一
に鋼材に塗布できるようにするために、通常無水クロム
酸を主体とした水溶液を用いるが、秀麗な外観をえるた
めにはこのクロム酸を還元しCr3+/Cr6+(重量比)
を1/3〜3/2とした。すなわち、Cr3+/Cr
6+(重量比)が1/3未満では乾燥後の鋼材表面のCr
6+を全クロム量に対する比で20%以下にすることが困
難であるため、秀麗な外観、特に黄色味を押さえること
ができなくなる。またCr3+の量が多くなりすぎ、3/
2をこえると溶液が不安定になり、沈殿物を生じて、水
溶液の保管、塗布作業等に不都合が生じる。
【0010】クロム酸およびクロム酸還元生成物の含有
量は金属クロム量として1〜15重量%必要である。1
%未満では充分なクロム付着量をえるのが困難となり、
15%を越えると液の安定性に不安を生じるためであ
る。
【0011】シリカをクロメート液に添加することによ
って耐蝕性を向上させ、またクロメート塗布ムラを防止
させる効果のあることは既に公知であるが、上記の効果
だけでは今日の需要家からの表面の秀麗性要求を満足で
きなかった。しかしながら本発明者らの研究によれば、
先に述べた特開平03−68783号に開示したよう
に、シリカ添加クロメート液を塗布した鋼板を通常の1
50℃未満の温度で乾燥させてもその効果は少ないが2
00℃以上好ましくは220℃以上の高温で焼き付けす
ることによりCr6+が還元され、シリカとの脱水・縮合
反応により強固なクロメート皮膜を形成するため、Cr
6+による黄色味が無くなり外観の秀麗性が向上すること
が明らかになった。また、耐蝕性も上記高温乾燥により
さらに向上することを発見した。
【0012】しかし、コロイダルシリカを添加しても塗
装の密着性には効果がなく、耐蝕性のためシリカ添加量
やCr付着量を増やすと塗料密着性が悪くなる傾向にあ
る。
【0013】これに対して気相シリカ等の粉末状シリカ
をコロイダルシリカと併用添加すると塗装密着性を向上
させるのに効果があり、しかも、クロメート処理後の焼
き付け温度も150℃以上の温度でよいことがわかっ
た。ただし、このようなシリカ添加量がSiO2 換算で
全クロム量に対して重量比で1/2未満では充分ではな
く、6を越えると乾燥後の鋼材表面のCr6+を全クロム
量に対する比で20%以下にすることが困難で、外観を
損なうことと、さらに鋼材の表面抵抗が増大し、溶接性
等に悪影響がでるため、重量比で全Cr量に対して1/
2〜6の範囲に限定した。また、これらのシリカの混合
比(粉末状シリカ量/全シリカ量(重量比))が0.1
未満では塗装密着性が充分ではなく、0.9を越えると
耐蝕性が充分得られなくなるので0.1〜0.9の範囲
が望ましい。
【0014】カルボン酸あるいはカルボン酸誘導体は常
温ではクロメート処理液中で安定であるが、高温乾燥時
分解し、より低分子の炭化水素に変化する。その過程で
Cr 6+をCr3+に還元する作用がある。このためCr6+
による黄色味を無くし外観の秀麗性を向上させるためク
ロメート処理液中に0.1重量%以上の添加が必要であ
るが、10重量%を越える添加はカルボン酸による乾燥
ムラを生じるため0.1から10重量%の範囲に限定し
た。このような働きをするカルボン酸およびまたはカル
ボン酸誘導体としては、安息香酸、プロピオン酸、酪
酸、しゅう酸、こはく酸、乳酸、酢酸、ぎ酸、くえん
酸、アクリル酸、マロン酸、マレイン酸、りんご酸、吉
草酸、アセト酢酸、ブチルアミド、こはく酸イミド、こ
はく酸アミド、こはく酸モノアミドなどを代表的に挙げ
ることができ、これらを1種または2種以上併用するこ
とが好ましい。
【0015】なお焼き付け温度は、前述したようにCr
6+による黄色味を押さえかつ強固なクロメート皮膜を形
成し、耐蝕性を確保するため、少なくとも150℃以上
好ましくは200℃以上の温度が必要になるが、350
℃超の温度では製造コストが高くなるため、150〜3
50℃の範囲に限定した。このような焼き付けは鋼材表
面のクロメート処理液中のCr6+のCr3+への還元反応
を伴うものであり、単に水分の蒸発を意図とする乾燥と
は本質的に異なる作用を有する極めて重要な工程であ
り、このような工程を経ることでクロメート皮膜中のC
r6+/ 全Cr量の重量比を20%以下にし、外観が秀麗
でかつ耐クロム溶出性が格段にすぐれたクロメート処理
鋼材の製造を可能とするものである。
【0016】クロム付着量は10〜300mg/m2 必要で
ある。これより少ないと耐蝕性が不十分となり、多すぎ
るとコストアップになり良好な外観が得られなくなるた
めである。
【0017】本発明の対象とする鋼材は、溶融めっき、
電気めっき、あるいは蒸着めっき等のめっき手段により
限定されず、亜鉛またはZn−Ni、Zn−Fe、Zn
−Al、Zn−Crなどの2元合金、Zn−Ni−C
o、Zn−Al−Crなどの多元合金などを広く含む亜
鉛系合金めっき、さらには亜鉛または亜鉛系2元系合
金、亜鉛系多元系合金に各種の有機・無機粒子を分散し
た亜鉛系分散めっき等を施した鋼材であり、鋼材の種類
は、鋼板、型鋼、鋼管、線材等に適用でき、鋼材の種類
により制限を受けるものではない。またこれらの鋼材に
めっきを施さない裸の状態でクロメート処理することも
何等制限されるものではない。
【0018】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 (実施例1)電気亜鉛めっき鋼板(目付量20g/m2:板
厚1.0mm)に、Cr還元率40%(Cr3+/Cr6+=
2/3)で金属Crとして4%を含み、粉末状シリカ
(気相シリカを使用)対コロイダルシリカの重量比が
1:1で SiO2 /全Cr量(重量比)が3.0であ
るシリカを含むクロメート処理液にさらに表1に示すよ
うにカルボン酸およびその誘導体として1.安息香酸、
2.プロピオン酸、3.酪酸、4.しゅう酸、5.こは
く酸、6.乳酸、7.酢酸、8.ぎ酸、9.くえん酸、
10.アクリル酸、11.マロン酸、12.マレイン
酸、13.リンゴ酸、14.吉草酸、15.アセト酢
酸、16.ブチルアミド、17.こはく酸モノアミドを
それぞれ単独に0.5wt%添加したものあるいは1
8.乳酸0.5%+酢酸0.5%、19.酢酸0.5%
+くえん酸0.5%、20.くえん酸0.5%+こはく
酸0.5%の2種類混合、21.乳酸0.5%+酢酸
0.5%+くえん酸0.5%、22.酢酸0.5%+く
えん酸0.5%+こはく酸0.5%の3種類混合添加し
たものを塗布し、温度250℃で乾燥・焼付し、Cr付
着量50(mg/m2) のクロメート処理鋼板を得た。それら
の裸耐蝕性および塗装性を調べた。その結果、裸耐蝕性
に関してはSST促進試験で120時間後の白錆発生率
は22例のいずれの場合も5%以下と良好であった。ま
た、塗装性に関してはポリエステル系樹脂塗料を50μ
m施し、平板に碁盤目(1mm角、100個)カットした
ものをセロテ−プで剥離しても塗膜残存率は22例のい
ずれも100%であり、塗膜密着性は良好であった。さ
らにそれをエリクセン試験機で7mm押出し後のテ−プ剥
離による塗膜残存率も100%と良好な塗膜密着性を示
した。また、クロメート処理後の外観も良好であった。
【0019】比較例として、上記と同じ条件でシリカに
関してのみ No.23 コロイダルシリカ:SiO2 /全Cr量
(重量比)で3.0 No.24 粉末状シリカ:SiO2 /全Cr量(重量
比)で3.0 となるようそれぞれ単独に添加し、さらにカルボン酸お
よびその誘導体でとして酢酸を1%添加して250℃で
乾燥・焼付し、裸耐蝕性および塗装性を調べた。その結
果、裸耐蝕性に関してはSST促進試験で5%白錆発生
時間は比較例のNo.23では120時間以上と良好で
あったが、No.24では48時間以下と不良であっ
た。塗装性に関しては平板に碁盤目(1mm角、100
個)カットしたものをセロテ−プで剥離しても塗膜残存
率は比較例のいずれも100%と良好であった。それを
エリクセン試験機で7mm押出し後のテ−プ剥離による塗
膜残存率比較例No.23では60%と悪く、逆にN
o.24では100%と良好な塗膜密着性を示した。比
較例のいずれも耐蝕性および塗装性を同時に満足する結
果は得られなかった。
【0020】(実施例2)次に、表2に示すように、鋼
材(合金化溶融亜鉛めっき 付着量 60g/m2、溶融亜
鉛めっき 付着量 90g/m2、Zn−Ni(12%)合
金めっき 付着量20g/m2、Zn−Al(5%)合金め
っき 付着量 60g/m2、電気亜鉛めっき 付着量 2
0g/m2)およびクロメート処理液組成を種々変更して実
施例1と同様に乾燥・焼付してクロメート処理鋼板を製
造し、これらについて実施例1と同様の評価を行なっ
た。なお、表1、2中の品質評価は以下の通りである。 (1)SST5%白錆発生時間および塗膜残存率 ◎ : 200時間以上、 99〜100% ○ : 100〜200時間、90〜 98% △ : 50〜100時間、 80〜 89% × : 50時間以下、 79%以下 (2)クロメート外観 ○ : 良好 × : 黄色、色ムラ 以上から、本発明により耐蝕性と塗装性に優れたクロメ
ート処理めっき鋼材が製造できることが明らかである。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【表5】
【0026】
【表6】
【0027】
【表7】
【0028】
【表8】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、耐食性と塗装性に優れ
たクロメート処理鋼材が製造でき、用途が広がる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥 埜 計 造 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 成 瀬 義 弘 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼材や亜鉛または亜鉛合金めっき鋼材の表
    面に、3価クロム/6価クロム(重量比)が1/3〜3
    /2の範囲のクロム酸およびクロム酸還元生成物を金属
    クロム量として1〜15wt%含有し、これにコロイダ
    ルシリカゾルと粉末状シリカを混合比(粉末状シリカ量
    /全シリカ量(重量比))0.1〜0.9の範囲で総合
    計して(SiO2 換算)/全クロム量(重量比)で0.
    5〜6の範囲で含有し、更に該水溶液中で安定なカルボ
    ン酸および/またはカルボン酸誘導体のうち1種あるい
    は2種以上を合計で0.1〜10wt%含有する水溶液
    を塗布した後、150〜350℃の範囲で加熱、焼き付
    けし、6価クロム/全クロム量(重量比)が20%以下
    でかつクロム付着量が10〜300( mg/m2 ) となるク
    ロメート皮膜を形成することを特徴とするクロメート処
    理鋼材の製造方法。
  2. 【請求項2】カルボン酸および/またはカルボン酸誘導
    体が、安息香酸、プロピオン酸、酪酸、しゅう酸、こは
    く酸、乳酸、酢酸、ぎ酸、くえん酸、アクリル酸、マロ
    ン酸、マレイン酸、りんご酸、吉草酸、アセト酢酸、ブ
    チルアミド、こはく酸イミド、こはく酸アミド、および
    こはく酸モノアミドよりなる群から選ばれた少なくとも
    1種である請求項1に記載のクロメート処理鋼材の製造
    方法。
JP20146392A 1992-07-28 1992-07-28 高耐蝕性良塗装性クロメート処理鋼材の製造方法 Withdrawn JPH0641765A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101238317B1 (ko) * 2006-06-28 2013-02-28 티니스 에이에스에이 툴 홀더에 삽입되도록 된 컨테이너, 툴 홀더 및 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101238317B1 (ko) * 2006-06-28 2013-02-28 티니스 에이에스에이 툴 홀더에 삽입되도록 된 컨테이너, 툴 홀더 및 시스템

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Effective date: 19991005