JPH0680196B2 - 衝撃密着性に優れた亜鉛系合金メツキ鋼板の製造方法 - Google Patents

衝撃密着性に優れた亜鉛系合金メツキ鋼板の製造方法

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JPH0680196B2
JPH0680196B2 JP60221909A JP22190985A JPH0680196B2 JP H0680196 B2 JPH0680196 B2 JP H0680196B2 JP 60221909 A JP60221909 A JP 60221909A JP 22190985 A JP22190985 A JP 22190985A JP H0680196 B2 JPH0680196 B2 JP H0680196B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、衝撃密着性、特に低温衝撃密着性に優れた亜
鉛系合金メッキ鋼板の製造方法に関する。
ここで、低温衝撃密着性とは、例えば、自動車が冬期に
道路を走行する際、小石等が自動車に当り、その時の衝
撃により塗膜がメッキ皮膜とともに剥離する現象を示
す。
[従来の技術] 最近、主として苛酷な腐食環境で使用される自動車用の
耐食材料として、各種亜鉛系合金メッキ鋼板、例えば、
Zn-Fe合金メッキ鋼板、Zn-Co-Cr系合金メッキ鋼板、Zn-
Mn系、Zn-Ti系、Zn-Cr系、Zn-Ni系の各合金メッキ鋼板
等が開発されている。
しかし、これらの亜鉛系合金メッキ鋼板は、そのメッキ
皮膜の内部応力が亜鉛メッキ(非合金メッキ)皮膜に比
べて強く、このためメッキの密着性、特に塗装後のメッ
キ密着性が劣るという問題を有している。このようなメ
ッキ密着性の問題は、北米のような冬期に厳しい寒さに
見舞われる地域において、自動車が走行中飛石に当る
と、その衝撃で塗膜がメッキ層とともに剥離したり、ス
パナ等の落下による衝撃でも塗膜がメッキ層とともに剥
離すること等に代表される。
メッキ剥離は、単に外観上の問題だけでなく、耐食性も
著しく損なわれるため極めて重大な欠陥であることは言
うまでもなく、従来このメッキ密着性を向上させるため
に、次のようないくつかの提案がなされている。
イ特開昭59-200789号 鋼板の少なくとも片面にCr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、In、
Zn、Cd、Sn、Pb、の一種または2種以上からなる析出物
を1〜1000mg/m2分散付着させることによりメッキ密着
性の改善を図る。
ロ特開昭59-107095号 鋼板の少なくとも片面に5g/m2以上の亜鉛ニッケル合金
メッキ層を有し、且つそのメッキ層のNi含有率が鋼板界
面では7%以下、メッキ層表面では10〜16%であり、鋼
板界面からメッキ表面に向って連続的にニッケル含有率
を増加させることにより加工性、耐衝撃性の改善を図
る。
ハ特開昭56-35790号 Zn-Ni合金よりも貴で且つ鋼板より卑な金属の電気メッ
キを施し、その上にNi-Zn合金を電気メッキし、プレス
等、メッキ鋼板が使用される場合に受ける加工により耐
食性が劣化するのを防止する。
しかし、以上のような従来の技術には次のような問題点
がある。
すなわち、イの技術は、プレメッキ工程で本来のメッキ
皮膜組成とは異なる皮膜組成のメッキを施すものである
ため、主メッキ浴とプレメッキ浴両者の管理が必要であ
り、操業が極めて煩雑なものとなる。また、プレメッキ
液が主メッキ浴に混入すると、主メッキ浴の不純物とな
り、この不純物によるメッキの阻害が不可避的となるた
め、メッキ工程とプレメッキ工程の間に水洗工程を設
け、プレメッキ液が主メッキ浴に混入しないように厳重
な注意が必要であり、このため設備上、あるいは水洗強
化等の操業上の問題を生じる。
一方、品質上でも異なるメッキ組成に起因して多くの問
題があると言える。すなわち、異なる組成のメッキ層を
2層有することは両者で電位差が生じることになり、腐
食時に腐食電池を形成して腐食速度が速くなり耐食性が
劣化するという問題がある。例えば、Znのプレメッキ
後、13%Fe-1%Co-残Znの主メッキを行なった場合、プ
レメッキのZnは、主メッキの合金より卑であり、クラッ
ク等の傷が鋼素地に達した場合プレメッキ層が優先的に
腐食溶解することになり、その結果主メッキ層と鋼板の
密着性が損なわれ、耐食性が著しく劣化することにな
る。このことは塗装後の耐食性、特にブリスターの進行
が極めて速くなることでよく知られている。
またロの技術については、メッキ皮膜中のNi含有率を連
続的に変えることは工業的にかなり困難であると考えら
れる。すなわち、一般に電気メッキ設備では複数個のメ
ッキセルを有しており、各々のメッキセルでメッキされ
る。このような設備においてNi含有率をメッキセルに応
じて変えることは理論上可能であるが、Ni含有率を変え
るためには各々のメッキセルで、例えばメッキ液中のNi
塩濃度比を変える等、メッキ条件を変更する必要があ
り、メッキ浴の管理が極めて煩雑となる。また、最下層
のNi含有率7%以下と最上層の10%〜16%では電位差が
生じ、イの技術と同様腐食電池の形成により耐食性の劣
化が起り、品質上の問題も生じてしまう。
さらに、ハの技術では、イと同様主メッキとプレメッキ
のメッキ浴が異なるため、主メッキ浴の汚染という問
題、さらには組成が異なるため腐食電池の形成により腐
食速度が増加するという問題を生じる。
本発明は、このような従来の問題に鑑み、異種メッキに
よる腐食電池形成に起因した耐食性劣化や、異なるメッ
キ浴組成による操業管理上の問題を生ずることなく衝撃
密着性に優れた亜鉛系合金メッキ鋼板を製造できる方法
を提供せんとするものである。
[問題を解決するための手段] 本発明者等は、上述したような異種メッキを基本とした
従来法に対し、同一浴組成のメッキ液によりメッキを実
施するという前提の下にメッキ剥離性について検討を重
ねた結果、メッキ剥離性は、複数のメッキ槽で行うメッ
キ処理において、その第1メッキ槽で形成される初期メ
ッキ皮膜の付着量に大きく影響を受け、第1メッキ槽に
おけるメッキ付着量に所定の上限を設けることによりメ
ッキ密着性を大きく改善できることを見い出した。
すなわち、本発明は、複数のメッキ槽を有する電気メッ
キ設備において、鋼板を同一浴組成のメッキ液を有する
前記複数のメッキ槽を順次通過させることで、鋼板に亜
鉛系合金メッキを施すに当り、複数のメッキ槽のうち、
第1メッキ槽におけるメッキ付着量を1g/m2以下に制限
するようにしたことをその基本的特徴とする。このよう
な本発明では、前記複数のメッキ槽のうち、第2メッキ
槽以降の各メッキ槽当りのメッキ付着量が1g/m2を超え
る亜鉛系合金メッキとなる。
一般に鋼素地と亜鉛系合金メッキの結晶構造は異なって
おり、電着結晶はメッキの初期には鋼素地の結晶に沿っ
て成長するため、メッキ皮膜に内部応力が生じることに
なり、これがメッキ密着性を阻害すると考えられてい
る。このような初期メッキに対し、その後ある厚み以降
になると、電着結晶自体の構造になり、ひずみがなくな
って内部応力が激減すると考えられる。本発明において
メッキ密着性が改善される理由は必ずしも明らかではな
いが、第1メッキ槽における初期メッキ層のメッキ付着
量に上限を設けることにより、内部応力を有するメッキ
層が薄くなり、これによってメッキ層全体の内部応力が
小さくなることもその一因であると考えられる。
以下、本発明について詳述する。
電気メッキは、通常連続的に配置される複数のメッキ槽
を用いて行われるが、本発明では、このような複数のメ
ッキ槽による同一浴組成のメッキ液を用いた亜鉛系合金
メッキにおいて、第1メッキ槽でのメッキ付着量を1g/m
2以下に限定する。
従来、一般に行なわれている電気メッキでは、各メッキ
槽に対し、略均等な電流密度の配分を行うことによっ
て、各メッキ槽において略同量のメッキ付着量が確保さ
れる。これに対し本発明では、第1メッキ槽のメッキ付
着量に上記の如き上限を設けるもので、このため通常そ
の付着量は実質的に第2メッキ槽以降のメッキ槽におけ
る各付着量に比べ少ないものとなる。メッキ付着量はメ
ッキ電流密度及びアノード面積、鋼板のメッキ槽通板時
間(メッキ時間)の選択により変更でき、このため例え
ば既存設備の場合には、第1メッキ槽のアノード面積及
び電流密度の選択により本発明の条件を満足させること
ができ、また通常の電気メッキ設備においてメッキ時間
が短くなるように配慮した第1メッキ槽を設け、メッキ
を行うようにすることもできる。
本発明では、第1メッキ槽のおけるメッキと、第2以降
のメッキ槽におけるメッキとは、同一浴組成のメッキ液
によりなされる。また、メッキ浴温度、メッキ浴PHにつ
いても、何ら変える必要はない。
本発明の対象となる亜鉛系合金メッキ鋼板としては、Zn
-Ni系、Zn-Fe系、Zn-Ti系、Zn-Al系、Zn-Cr系、Zn-Co-C
r系等の各電気メッキ鋼板、さらにはこれらを含む複層
電気メッキ鋼板等がある。
この複層メッキ鋼板としては、例えば、Zn-Fe系メッキ
鋼板において、メッキ表面の品質(塗装密着性)を改善
するため、メッキ層の上層と下層でFe含有率を変えたも
の、またZn-Ni系メッキ鋼板において、メッキ表面の化
成処理性を向上させるため、第2層として純亜鉛メッキ
層を形成させたもの、さらにはZn-Fe系メッキ鋼板にお
いて、その表層にFe-P系メッキを施したもの等があり、
本発明はこのような亜鉛系合金メッキ鋼板をも、その対
象とすることができる。
なお、第1メッキ槽におけるメッキ付着量は0.1g/m2
上確保されることが好ましい。すなわち、その付着量が
0.1g/m2を下回ると、第2メッキ槽においてメッキされ
る皮膜が母材の影響を受け、大きな内部応力を生じてし
まうおそれがある。
本発明により製造されるメッキ鋼板は、塗装後メッキ密
着性に優れたものであるが、塗装せずにそのまま使用し
ても、その効果は得られるものである。また本発明によ
るメッキ鋼板は、自動車、家電製品等広汎な用途に適用
できる。
[実施例] 〔A〕以下の(1)及び(2)の条件でZn-Ni合金メッ
キ材を作成し、これを(3)条件で化成処理した後、
(4)〜(6)の条件でED塗装−中塗り−上塗りの3コ
ート塗装を施し、(7)〜(10)の試験条件によりメッ
キ密着性及び塗装後耐食性を調べた。その結果を各メッ
キ鋼板のメッキ付着量とともに第1表に示す。
(1)メッキ浴組成 ZnSO4、7H2O 150g/l NiSO4、7H2O 350g/l NaSO4、 55g/l (2)メッキ条件 メッキ浴のpH 1.3 メッキ浴の温度 50℃ メッキ電流密度 ・実施例(1)〜(8) 第2メッキ槽以降のメッキ槽 (メッキ槽数:8):50A/dm2 第1メッキ槽 :5〜50A/dm2 ・実施例(9)〜(13) 第2メッキ槽以降のメッキ槽 (メッキ槽数:10):40A/dm2 第1メッキ槽 :5〜50A/dm2 ・比較例(1)〜(7) 第2メッキ槽以降のメッキ槽 (メッキ槽数:8):50A/dm2 第1メッキ槽 :5〜50A/dm2 メッキ量 20g/m2 (3)化成処理条件 通常自動車メーカーで使用されているデップタイプのリ
ン酸塩処理液(日本パーカーライジング社製の市販のも
の)により標準条件で化成処理した。
(4)ED塗装 カチオンタイプの電着塗装で、日本ペイント社製の市販
のED塗料を用いて20μmの標準塗装及び焼付を行なっ
た。
(5)中塗り 市販の関西ペイント社製の中塗り塗料を用いて、35μm
の中塗り塗装を標準条件で行ない、焼付した。
(6)上塗り 関西ペイント社製の中塗り塗料を用いて、標準条件で35
μmの塗装を行ない焼付した。
(7)デュポン衝撃試験 1/2インチのポンチを用い、〔良好〕1kg、50cm(評価点
4)−1kg、25cm(評価点3)−1kg、20cm(評価点2)
−500g、50cm(評価点1)〔不良〕のデュポン衝撃試験
を行ない、塗膜(メッキ皮膜)剥離の有無を調べた。
(8)折り曲げ試験 −20℃にサンプルを冷却し、50mmφの折り曲げ試験を行
なって塗膜の剥離の有無を調べた。
(9)耐チップ試験 −20℃にサンプルを冷却し、6号砕石を用いエアー圧4k
g/cm2の条件で耐チップ試験を行ない、塗膜剥離の有無
を調べた。
(10)塗装後の耐食性 JIS Z 2137の塩水噴霧試験をクロスカット材で1000h
r行なってクロスカット部からのフクレ幅を測定した。
〔B〕上記〕〔A〕と同様のメッキ浴組成を用い メッキ浴のpH 1.3 メッキ浴の温度 50℃ メッキ電流密度 第2メッキ槽以降:50A/dm2 第1メッキ槽 :5〜30A/dm2 メッキ量 21〜23g/m2 の条件でZn-Ni合金メッキ材を作成し、これを上記
〔A〕と同様の条件で化成処理−3コート塗装し、デュ
ポン衝撃試験によってメッキ密着性を調べた。その結果
をメッキ付着量とともに第2表に示す。なお、デュポン
衝撃試験は、上記〔A〕と同様の条件で実施した。
[発明の効果] 以上述べた本発明によれば、異なる種類のメッキ浴を用
いることなく、塗装後メッキ密着性を大きく改善するこ
とができ、従来法の如き異種メッキによる腐食電池の形
成に起因した耐食性劣化や、異なるメッキ浴組成を用い
ることによる設備上や操業管理上の問題を生じることな
く、衝撃密着性に優れた亜鉛系合金メッキ鋼板を製造で
きる効果がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のメッキ槽を有する電気メッキ設備に
    おいて、鋼板を同一浴組成のメッキ液を有する前記複数
    のメッキ槽を順次通過させることで、鋼板に亜鉛系合金
    メッキを施すに当り、複数のメッキ槽のうち、第1メッ
    キ槽におけるメッキ付着量を1g/m2以下に制限すること
    を特徴とする衝撃密着性に優れた亜鉛系合金メッキ鋼板
    の製造方法
JP60221909A 1985-10-07 1985-10-07 衝撃密着性に優れた亜鉛系合金メツキ鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH0680196B2 (ja)

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