JPH0699838B2

JPH0699838B2 - ＺｎまたはＺｎ−Ｎｉ合金めっきステンレス鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH0699838B2
Application number: JP62196872A
Authority: JP
Inventors: 啓一吉岡
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-08-06
Filing date: 1987-08-06
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPS6439395A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はめっき密着性に優れたZnまたはZn−Ni合金電気
めっきステンレス鋼帯の製造方法に関するものである。

＜従来技術とその問題点＞従来建築物の外装パネルあるいはバンパー、サイドモー
ル等の自動車外装用部材は表面が美麗でありかつ耐候性
が要求されるのでSUS434、SUS304等のステンレス鋼板あ
るいはNb、Cuを複合添加した耐食性にすぐれたステンレ
ス鋼が使用されている。

しかし、近年の環境汚染は著しく、ヨーロッパあるいは
アメリカなどで酸性雨など腐食環境の進行が問題となっ
ており、日本においても外装材の環境を苛酷にするもの
として大きな波紋を呈している。また、冬期には道路の
凍結防止のため食塩が散布されるが、これは上述の酸性
雨とあいまって自動車の車体あるいは建物の外装材に課
せられる環境を苛酷にするものである。そこで、外装部
材として上述のステンレス鋼板を用いても、ステンレス
鋼板自体に発銹あるいはしみ発生が生じ美観が損なわれ
るなどの問題が発生しており、さらに耐候性を改善した
高耐食性ステンレス鋼板の開発が望まれていた。

さらに、ステンレス鋼板がサイドモール、ボディロッカ
ーパネル、ホイールハウスモール、バンパー等の自動車
外装用に使用される場合には、これら外装部材が接合さ
れる車体はステンレス鋼に対して電気化学的に卑である
ため、車体にガルバニックコロージョンが生じ、塗装皮
膜が破れ、美観が著しく害されるといういわゆるコスメ
ティックコロージョンが多発するという点もあった。

これらの点に着目し、本発明者は鋭意検討したところ、
ステンレス鋼板の片面にZn（合金）又はAl（合金）被覆
すれば、これらの被覆層の犠牲防食により、非被覆面で
あるステンレス面の耐食性が著しく向上し、また自動車
外装部材に用いる場合には、耐コスメティックコロージ
ョン性が著しく優れることを発見した（特願昭61−2335
00号）。

このため片面Zn（合金）、又はAl（合金）被覆ステンレ
ス鋼板の使用量および用途は増大しつつある。

しかしながら、一般に、ステンレス鋼板と被覆層との密
着性が低く、特にZnあるいはZn−Ni合金電気めっきステ
ンレス鋼板においては、めっきの密着性が悪く、建材あ
るいは自動車等の外装部材に厳しい成形加工が施される
と、めっきが剥脱しやすい。そのため、被覆ステンレス
鋼板の耐候性が低下しやすく、また自動車外装材におい
ては車体の耐コスメティックコロージョン性が著しく低
下するという由々しき問題があった。

自動車外装材では、光輝焼鈍仕上げのステンレス鋼板が
用いられる場合が多いが、このような光輝焼鈍仕上げ材
にZnあるいはZn−Ni合金電気めっきを施す場合特にめっ
きの密着性に劣る問題があった。

建材あるいは自動車用外装材として使用されるステンレ
ス鋼板は、一般に冷延鋼帯から裁断されるが、めっき密
着性の良好な片面Znめっきステンレス鋼帯が製造できれ
ば経済的なメリットになり得ることは論を待たない。

したがって、めっき密着性の優れたZnあるいはZn−Ni合
金電気めっきステンレス鋼帯の製造が待望されていた。

＜発明の目的＞本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、めっき密
着性に著しく優れたZnまたはZn−Ni合金めっきステンレ
ス鋼帯の製造方法を提供することにある。

＜発明の構成＞本発明者はめっきされるべき表面にアルカリ陽極電解処
理によって脱脂処理を施し、適当な活性化処理を施し、
次に所定のpH以下、すなわちめっき浴の酸性条件を規定
してめっきすれば、めっき密着性に著しく優れたZnまた
はZn−Ni合金めっき皮膜が得られることを知見し、本発
明に至った。

すなわち本発明は、Crを25wt％以下含有するステンレス
鋼帯にZnあるいはZn−Ni合金を電気めっきするに際し、
まず前記ステンレス鋼帯を、界面活性剤を含むNaOH水溶
液中でアルカリ陽極電解処理した後、ステンレス鋼帯の
表面を実質的に活性化処理し、続いてpH3.5以下のZnめ
っき浴あるいはZn−Ni合金めっき浴中で55〜60℃で電気
めっきすることを特徴とするZnまたはZn−Ni合金めっき
ステンレス鋼帯の製造方法を提供するものである。

ここで、前記活性化処理が、0.5〜40wt％の塩酸水溶液
中、40〜60℃で２秒〜３分間浸漬処理、または前記活性
化処理が１〜100wt％の硫酸水溶液中、50〜90℃で２秒
〜３分間浸漬処理する処理である方法が好ましい。

さらに前記活性化処理が、0.5〜40wt％の塩酸水溶液
中、90℃以下で、電流密度0.1〜100A/dm²で１〜10秒間
陰極電解処理して表面を活性化処理、または前記活性化
処理が、1wt％以上の硫酸水溶液中、90℃以下で、電流
密度0.1〜100A/dm²で１〜10秒間陰極電解処理する処理
である方法が良い。

以下に本発明を詳述する。

本発明の製造方法に用いるステンレス鋼帯はいかなるも
のでもよいが、特に光輝焼鈍仕上げのステンレス鋼帯を
用いた場合に効果が著しい。

ステンレス素材としては、Crが25％を越えると、本発明
法の適正な活性化処理およびめっき条件でZn（合金）め
っきを施してもめっきの密着性が低下するので、Cr含有
量として25％以下のステンレス素材を用いることが望ま
しい。またこのようなCr含有鋼であれば、Cr系あるいは
Cr−Ni系であっても本発明方法の条件でめっきすれば、
めっき密着性は特に低下しない。

本発明の脱脂工程は、ステンレス鋼帯表面の活性化処理
前に脱脂を行なわないと、油等の汚れにより、その後活
性化処理およびめっきを行なっても、めっきむらおよび
めっき密着不良が発生するので、脱脂工程は不可欠であ
る。油等の汚れを基本的に除去するには、界面活性剤を
含有するNaOH等のアルカリ性水溶液中で陽極電解脱脂を
行う。

次にステンレス鋼帯表面を実質的に活性化処理する。

ここで実質的に活性化処理するとは、ステンレス鋼帯表
面が後のめっき工程時にめっき密着性が向上するように
処理されることをいい、酸性処理等の化成処理、電解処
理でよいが、以下に述べる活性化処理条件のいずれかを
用いる。

ステンレス鋼帯表面を実質的に活性化させないと、その
前後に行う脱脂およびめっき工程をいかに適正にしたと
してもめっきの密着性が改善されないので、活性化処理
は極めて重要である。

（１）40〜60℃の0.5〜40wt％塩酸水溶液中で２秒〜３
分間浸漬処理する。

塩酸濃度が40wt％未満であると、液温が高くても３分を
超える長時間の浸漬でも活性化されず、後述する適正め
っき条件でめっきを施してもZnまたはZn−Ni合金めっき
の密着性に劣る。塩酸濃度が高いとステンレスの活性化
には有利であるが、塩酸濃度が40wt％を越えても、何ら
ステンレス鋼の活性化に好影響を与えないばかりか、経
済的にデメリットであり、また塩酸蒸気によりめっき設
備の損傷をもたらす。

また、塩酸濃度が適正であっても温度が40℃未満である
と、活性化に要する時間が極端に長時間となる。

一方、これらの液温が高いとステンレスの活性化には有
利であるが、60℃を超えると塩酸の蒸気によりめっき周
辺設備の損傷がはげしくなる。したがって浸漬に用いる
塩酸の温度をそれぞれ、40〜60℃とした。

上述の塩酸の適正濃度、温度範囲で浸漬しても活性化に
要する時間は最低２秒要するので、浸漬時間２秒以上必
要である。

生産性の点からステンレス鋼帯のZn（合金）めっき工程
では、ステンレスの活性化時間は３分以下とする。

（２）50〜90℃の１〜100wt％硫酸水溶液中で２秒〜３
分間浸漬処理する。

硫酸濃度が１％未満であると、液温が高くてもまた３分
を超える長時間の浸漬でも活性化されず、本発明のめっ
き条件を用いてもめっき密着性に劣る。

硫酸濃度が高いと活性化には有利であり、濃度を100wt
％と高めても蒸気によりめっき設備の損傷を来すことは
ない。

液濃度が適正であっても、液温が50℃未満となると、活
性化に要する時間が極端に長時間となる。

液温が高いと活性化には有利であるが、90℃以上では硫
酸蒸気でめっき周辺設備の損傷が激しくなる。浸漬時間
は適正濃度、適正温度範囲で２秒以上必要である。

（３）90℃以下の0.5〜40wt％の塩酸水溶液中で、電流
密度0.1〜100A/dm²で１〜10秒間陰極電解処理する。

塩酸水溶液中での活性化処理には、0.5wt％以上の濃度
で0.1A/dm²以上の電流密度で１秒以上の電解が必要であ
る。塩酸濃度が0.5wt％よりも低いと電流密度を高くま
た電解時間を長時間としても活性化が不安定であり、後
に適正条件でめっきしてもめっきの密着性が良好とはな
らない。

しかし、塩酸濃度が高くてもステンレスの活性化に対し
てさして悪影響を与えないが、塩酸濃度が40wt％を超え
ると塩酸蒸気によりめっき設備の損傷をもたらすのでそ
の上限を40wt％とした。

（４）90℃以下の1wt％以上の硫酸水溶液中で、電流密
度0.1〜100A/dm²で１〜10秒間陰極電解処理する。

硫酸水溶液中での活性化条件は、塩酸水溶液中での条件
決定での理由と同様の理由で、硫酸濃度1wt％以上で0.1
A/dm²以上の電流密度で１秒以上の電解が適正条件とな
る。また液濃度を100wt％と高めても活性化に何ら支障
を与えずメッキ設備の損傷を来すことはないのでその上
限は設けない。

しかし、塩酸あるいは硫酸水溶液中で電流密度が100A/d
m²を越えるとステンレス鋼帯が水素脆化しやすいばかり
でなく、ブリスターが発生するなどして外観上の欠陥と
なるので、電流密度の上限は100A/dm²である。

またこのようなステンレス鋼帯を陰極とする陰極電解処
理は、液温度を室温あるいは100℃までの高温にしても
さしてステンレスの活性化に何ら影響を及ぼさないが90
℃を超えるとメッキ設備の損傷を来すのでその上限を90
℃とした。

以上で説明した浸漬あるいは陰極電解によるステンレス
の活性化に対し、これらを組合せた活性化処理も本質的
に本願の主旨を損うものではないので、当然本願の範ち
ゅうに含まれる。

次に、活性化処理後のステンレス鋼帯にZnあるいはZn−
Ni合金めっきを行う。

ステンレス鋼帯を脱脂後、前述の適正な活性化条件で塩
酸あるいは硫酸水溶液中で活性化し、塩化物浴あるいは
硫酸塩浴でpHを種々変化させ、ZnめっきまたはZn合金め
っきを行い、めっきの密着性を調べた。

密着性の評価方法としては、66mmφの円形に打抜き、33
mmφのポンチと34.5mmφのダイを用い油圧プレスを絞り
抜き、カップ成形（めっき面を外面とする）し、めっき
面でのテープ剥離テストによりめっきの剥脱度を４水準
で評価した。その結果を第１図に示す。

第１図に示す実験条件は、以下のとおりである。

（１）ステンレス鋼帯 0.6mm厚、SUS434、成分組成（wt％）は以下のとおりで
ある。

（２）脱脂 SUS434を陽極とするアルカリ電解脱脂。2.5％NaOH水溶
液、2g/l界面活性剤添加、1A/dm²電流密度。

（３）活性化処理 50℃、10％HCl水溶液中で40秒浸漬（４）めっき条件表２に示す。

第１図の結果から、ZnめっきあるいはZn−Ni合金めっき
の如何によらず、また塩化物浴あるいは硫酸塩浴の如何
によらず、pHを3.5以下にすることによりめっきの密着
性は著しく向上し、めっきの剥脱が皆無になることがわ
かる。

前述の適正な活性化処理を施してもpHが3.5を越えると
めっきの密着性が劣る。そして適正な活性化処理を施し
た上でのめっきの密着性の良否を決定する因子はめっき
液の種類ではなく単にpHの大小であることを示してい
る。

以上の実験事実から、本発明方法では、めっき浴のpHを
3.5以下に限定するが、下限についてはさして理由がな
いので特に限定しない。

＜実施例＞以下に実施例によりさらに具体的に説明する。

（実施例１）表３に示す化学成分を有する0.6mm厚のSUS434およびSUS
304光輝焼鈍板を250×450mmに切断し、実験的に片面Zn
（合金）めっき（めっき厚８μ）を行った。アルカリ電
解脱脂および活性化処理条件を表４に示す。表５のめっ
き条件でpHを種々変化させ、めっき密着性を調べた。

めっきの密着性の評価方法として、66mmφの円形に打抜
き、33mmφのポンチと34.5mmφのダイを用い油圧プレス
で絞り抜き、カップ成形（めっき面は外面）し、めっき
面をテープ剥離テストすることによりめっきの剥脱度か
ら４水準で評価した。

表６にその結果を示す。

アルカリ電解脱脂を行なわない場合、後につづく活性化
処理およびめっきがたとえ本発明の範囲であっても、め
っきむらが生じまたZnめっきあるいはZn−13％Ni合金め
っきおよび鋼種の如何によらず、めっきの密着性は悪
い。

また、アルカリ電解脱脂後活性化処理が本発明の範囲外
で、不充分であると、めっき液のpHが本発明の範囲の3.
5以下でもZnおよびZn−13％Ni合金めっきの密着性が悪
い。

アルカリ電解脱脂後、本発明の範囲の適正な活性化処理
を行なったものでは、鋼種およびめっき液組成の差異に
よらず、pHが3.5を越えるといずれもめっき密着性に劣
るが、本発明の範囲であるpHが3.5以下であるといずれ
も密着性が著しく向上することがわかる。

（実施例２）実施例１で用いた供試材と同一組成を有する0.6mm厚100
0mm幅のSUS434およびSUS304光輝焼鈍冷延鋼帯をZnめっ
き製造実験設備で第２図に示す条件で通板し、片面Znめ
っき（めっき厚８μ）ステンレス鋼帯を試作した。試作
したSUS434およびSUS304の片面Znめっきステンレスコイ
ルはいずれもZnめっきの密着性は極めて良好であり、自
動車のモールに成形加工したがいずれもめっきの剥脱が
まったくなかった。

＜発明の効果＞本発明方法によれば、めっき密着性に優れたZnめっきあ
るいはZn−Ni合金めっきステンレス鋼帯を安価に製造す
ることができ、建材用および自動車用外装部材としての
複雑な成形加工時にもめっき層の剥脱がない。

このため本発明で得られるめっきステンレス鋼帯は、広
く他の分野への適用も期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ZnめっきおよびZn−Niめっきの密着性に及ぼ
すめっき液中のpHの影響を示すグラフである。第２図は、片面めっきステンレスコイル試作条件を示す
フローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Crを25wt％以下含有するステンレス鋼帯に
ZnあるいはZn−Ni合金を電気めっきするに際し、まず前
記ステンレス鋼帯を、界面活性剤を含むNaOH水溶液中で
アルカリ陽極電解処理した後、ステンレス鋼帯を、0.5
〜40wt％の塩酸水溶液中、40〜60℃で２秒〜３分間浸漬
処理して表面を実質的に活性化処理し、続いてpH3.5以
下のZnめっき浴あるいはZn−Ni合金めっき浴中で55〜60
℃で電気めっきすることを特徴とするZnまたはZn−Ni合
金めっきステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項２】Crを25wt％以下含有するステンレス鋼帯に
ZnあるいはZn−Ni合金を電気めっきするに際し、まず前
記ステンレス鋼帯を、界面活性剤を含むNaOH水溶液中で
アルカリ陽極電解処理した後、ステンレス鋼帯を、１〜
100wt％の硫酸水溶液中、50〜90℃で２秒〜３分間浸漬
処理して表面を活性化処理し、続いてpH3.5以下のZnめ
っき浴あるいはZn−Ni合金めっき浴中で55〜60℃で電気
めっきすることを特徴とするZnまたはZn−Ni合金めっき
ステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項３】Crを25wt％以下含有するステンレス鋼帯に
ZnあるいはZn−Ni合金を電気めっきするに際し、まず前
記ステンレス鋼帯を、界面活性剤を含むNaOH水溶液中で
アルカリ陽極電解処理した後、ステンレス鋼帯を、0.5
〜40wt％の塩酸水溶液中、90℃以下で、電流密度0.1〜1
00A/dm²で１〜10秒間陰極電解処理して表面を活性化処
理し、続いてpH3.5以下のZnめっき浴あるいはZn−Ni合
金めっき浴中で55〜60℃で電気めっきすることを特徴と
するZnまたはZn−Ni合金めっきステンレス鋼帯の製造方
法。
【請求項４】Crを25wt％以下含有するステンレス鋼帯に
ZnあるいはZn−Ni合金を電気めっきするに際し、まず前
記ステンレス鋼帯を、界面活性剤を含むNaOH水溶液中で
アルカリ陽極電解処理した後、ステンレス鋼帯を、1wt
％以上の硫酸水溶液中、90℃以下で、電流密度0.1〜100
A/dm²で１〜10秒間陰極電解処理して表面を活性化処理
し、続いてpH3.5以下のZnめっき浴あるいはZn−Ni合金
めっき浴中で55〜60℃で電気めっきすることを特徴とす
るZnまたはZn−Ni合金めっきステンレス鋼帯の製造方
法。