JPH0754186A - めっき密着性に優れたZn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

めっき密着性に優れたZn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法

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JPH0754186A
JPH0754186A JP5198342A JP19834293A JPH0754186A JP H0754186 A JPH0754186 A JP H0754186A JP 5198342 A JP5198342 A JP 5198342A JP 19834293 A JP19834293 A JP 19834293A JP H0754186 A JPH0754186 A JP H0754186A
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JP
Japan
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plating
steel sheet
ammonium sulfate
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plated steel
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JP5198342A
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Inventor
Takayuki Urakawa
隆之 浦川
Satoshi Ando
聡 安藤
Toyofumi Watanabe
豊文 渡辺
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】硫酸酸性めっき浴に硫酸アンモニウムを50〜
250g/l添加したpH1〜3のめっき浴を用いて鋼
板に対してZn−Cr系合金めっきを形成し、めっき密
着性に優れたZn−Cr系合金めっき鋼板を製造する。 【効果】めっき浴中に50〜250g/lの硫酸アンモ
ニウムを添加することによって、高Cr含有率であって
も密着性に優れたZn−Cr系めっきを形成することが
できるZn−Cr系めっき鋼板の製造方法が提供され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はめっき密着性に優れた
Zn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛めっきは鋼板に対する犠牲防食性を
有しており、このような犠牲防食性は広範な環境下で発
揮されるため、亜鉛めっき鋼板は鋼板の主要な用途であ
る自動車・家電・建材等の分野で広く使用されて来てい
る。
【0003】ところが近年、自動車用途を中心として亜
鉛めっき鋼板、特に電気亜鉛めっき鋼板のさらなる耐食
性向上の要求が高まりつつある。この要求に応えるため
にZn−Ni、Zn−Fe等の亜鉛合金めっき鋼板が開
発され、その使用量も増大してきており、鉄鋼製品の中
では主要な製品分野となっている。
【0004】さらにこれらの亜鉛合金めっき鋼板の特性
を改善しようとする試みが続けられており、特にZn−
Cr系、合金めっき鋼板の耐食性が優れることが報告さ
れており(特開昭63−243295、特開平1−16
2794他)、また、Zn−Cr系合金めっき鋼板の製
造方法も提案されている(特開平1−79393、特開
平3−120393、特開昭64−55398)。
【0005】ところで、各種合金めっきを含む電気亜鉛
めっき鋼板は一般に硫酸浴あるいは塩化浴等の酸性めっ
き浴を用いて製造されるが、Zn−Cr系合金めっき鋼
板を製造する場合にこれらの酸性めっき浴に単にクロム
イオンを添加してもZn−Cr系合金めっき鋼板は得ら
れない。
【0006】特開平1−79393によれば亜鉛イオ
ン、クロムイオンのみを含む(一部無機塩類を含む)め
っき浴からでも150A/dm2 以上の高電流でZn−
Crがめっき可能だとされている。しかし、現在電気亜
鉛めっき(亜鉛合金めっきを含む)の製造は一般に50
〜150A/dm2 で行なわれており、150A/dm
2 以上の高電流密度の適用は困難であり実用的では無
い。また、一般に高電流密度でめっきを行なうとめっき
される金属イオンの拡散がめっき速度に追随出来なくな
り、代わって水素イオンの還元反応とこれに伴なうめっ
き表面近傍pHの上昇により金属イオンの水酸化物が生
成・析出して密着性の悪い黒色のめっき皮膜が生成す
る。これはいわゆるめっき焼けと言われる現象である
が、この状態ではめっき密着性が悪く、実用的なめっき
皮膜とはなり得ない。事実、本願発明者らの検討によれ
ば亜鉛イオン、クロムイオンのみを含むめっき浴を用い
て150A/dm2 以上でめっきを行なうと、クロムは
めっき皮膜中に含有されるが、前述のようなめっき焼け
状態となり全く実用的なめっきとはならなかった。
【0007】また、特開平3−120393によれば、
亜鉛イオン、クロムイオンを主成分とする硫酸塩浴中に
酒石酸塩を添加することによりZn−Cr合金がめっき
可能だとされている。しかしながら、本願発明者らの検
討では酒石酸塩を添加してもクロムはほとんど共析せ
ず、Zn−Crめっきは得られなかった。
【0008】特開昭64−55398によればポリオキ
シアルキレン誘導体を添加することによりZn−Crめ
っきが可能になるとされている。本願発明者らの検討に
よればポリオキシアルキレン誘導体の一種であるポリエ
チレングリコールの添加によりZn−Crめっきが得ら
れたが、Cr含有率が増加するに従ってめっき密着性が
低下し、特にCr含有率が15%以上で密着性が大きく
低下して実用的なめっきとはならなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のZn−Cr系めっき方法では高Cr含有率でもめっき
密着性に優れるZn−Cr系めっきを得ることは困難で
あった。本願発明は高Cr含有率でも優れためっき密着
性を得ることができるめっき密着性に優れたZn−Cr
系合金めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明に係るめ
っき密着性に優れたZn−Cr系合金めっき鋼板の製造
方法は、硫酸酸性めっき浴に硫酸アンモニウムを50〜
250g/l添加したpH1〜3のめっき浴を用いて鋼
板に対してZn−Cr系合金めっきを形成することを特
徴とする。
【0011】本願発明者らは高Cr含有率でもめっき密
着性に優れるZn−Cr系めっきを行なう方法について
検討を重ねた結果、亜鉛イオン、クロムイオンを含む硫
酸酸性めっき浴中に硫酸アンモニウムを適量添加するこ
とにより、密着性が良好なZn−Cr系めっきが形成さ
れ得ることを見出した。上記構成の本発明はこのような
知見に基づいてなされたものである。
【0012】硫酸アンモニウムがめっき添加剤として用
いられた例は存在するが、その添加目的はめっき液電導
度の向上や外観安定化等であり、硫酸アンモニウムがC
r共析効果があることは、従来技術からは全く予想し得
ないことであり、本願発明者らが初めて見出したことで
ある。その意味で本願発明はZn−Cr系めっき鋼板の
製造方法として従来にない全く新規なものであるという
ことができる。
【0013】硫酸アンモニウムがZn−Cr系めっきを
可能にする機構、つまり、Crを共析させる機構は必ず
しも明らかではないが次の2つの機構が考えられる。第
1は、硫酸アンモニウムのpH緩衝性のためにめっき時
の表面pHの上昇が抑制され、還元されにくいCr(O
H)3 の生成が抑制される機構であり、第2は、表面で
生成するクロム水酸化物中にアンモニウムイオンを取り
込ませて還元され易くする機構である。
【0014】ここで添加する硫酸アンモニウムの量は5
0〜250g/lに規定される。その量が50g/l未
満ではCrを共析させる効果が少なく、高Cr含有率は
得られない。一方、250g/lを超える添加量では沈
殿を生じ、めっき効率も大きく低下する。
【0015】Zn−Cr系めっきは硫酸酸性めっき浴を
用いて行う。硫酸浴は安定で電気伝導度が大きく、不溶
性アノードが使用出来るために、めっき浴組成のコント
ロールが容易であり、電気亜鉛めっき鋼板の製造に適す
る。この浴のpHは1〜3に規定される。これは、pH
1未満ではめっき効率が低く、かつ、Cr共析量が少な
くなるためであり、pH3を超えるとCrの水酸化物が
沈殿を起こすためである。めっき電流密度は高い方がC
r共析量が多くなる傾向があるが、50〜150A/d
m2 の一般的なめっき電流密度でCr共析が可能であ
る。
【0016】Zn−Cr系合金めっきとしては、Zr−
Cr、Zn−Fe−Cr、Zn−Ni−Cr、Zn−C
o−Cr及びこれらの合金にMoを含有する合金を用い
ることができる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 実施例1 冷延鋼板を通常の方法で脱脂・酸洗した後に、以下に示
すようなめっき浴組成・めっき条件でめっきを行なっ
た。
【0018】めっき浴組成 硫酸亜鉛 :200g/l 硫酸クロム :200g/l (クロムとして20g/l) 硫酸アンモニウム :0〜300g/l めっき条件 電流密度 :20〜180A/dm2 pH :2.0 めっき浴温度 :50℃ めっき液流速 :2m/sec めっき量 :30g/m2 得られたZn−CrめっきのCr含有率と、硫酸アンモ
ニウム添加量および電流密度との関係をそれぞれ図1、
2に示す。図1より明らかなように、硫酸アンモニウム
添加量が50g/l未満ではCrはほとんど共析してお
らず、50g/l以上になるとCr含有率は急激に増加
する。急激な増加の後は緩慢な増加傾向となるが、30
0g/lの添加ではめっき浴中に沈殿を生じた。めっき
効率はCrがほとんど共析しない50g/l未満では9
0%以上であるが、50g/l以上でCr共析量が増加
するとともに80%程度まで急激に低下した後に緩慢に
低下し、300g/lの添加では65%程度となる。し
かし、本願発明の硫酸アンモニウム添加量50〜250
g/lでは70%以上のめっき効率を有しており、充分
実用可能なめっき効率を示している。
【0019】めっき密着性は硫酸アンモニウム添加量5
0〜300g/lの範囲内でいずれも良好であったが、
300g/lの添加ではめっき外観が悪化した。ここ
で、めっき密着性は0T曲げ時のめっき剥離状態で評価
したが、評価基準は下記の通りである。
【0020】○:良好(剥離が認められない。) △:やや不良(剥離が認められる。) ×:不良(剥離が多い。) 図2にCr含有率に及ぼす電流密度の影響を示す。図2
からわかるように電流密度40A/dm2 以上でCr含
有率は大きく増加し、60A/dm2 以上ではCr含有
率の増加は緩慢となる。いずれにしろ、実用的な電流密
度である50〜150A/dm2 の範囲内でZn−Cr
めっきが可能であり、かつ、めっき密着性も良好であ
る。 実施例2 冷延鋼板を通常の方法で脱脂・酸洗した後に、以下に示
すようなめっき浴組成・めっき条件でめっきを行なっ
た。
【0021】めっき浴組成 硫酸亜鉛 :100g/l 硫酸第1鉄 :100g/l 硫酸クロム :200g/l (クロムとして20g/l) 硫酸アンモニウム :0〜300g/l めっき条件 電流密度 :20〜180A/dm2 pH :2.0 めっき浴温度 :50℃ めっき液流速 :2m/sec めっき量 :30g/m2 得られたZn−Fe−CrめっきのCr、Fe含有率
と、硫酸アンモニウム添加量および電流密度との関係を
それぞれ図3、4に示す。図3より明らかなように硫酸
アンモニウム添加量が50g/lから150g/lでC
r含有率が急激に増加し、150g/l以上ではCr含
有率の増加は緩慢となる。一方、Fe含有率は硫酸アン
モニウム添加量の影響をほとんど受けない。めっき効率
はZn−Crの場合と同様にCr含有率の増加と共に減
少し、硫酸アンモニウム添加量が300g/lでは60
%程度まで減少するが、250g/lまではほぼ70%
のめっき効率を維持する。また、めっき密着性は50g
/l以上硫酸アンモニウム添加量で良好であった。
【0022】図4にはCr、Fe含有率に及ぼす電流密
度の影響を示した。図4から明らかなように、電流密度
40A/dm2 以下ではほとんど共析しないが、60A
/dm2 以上では電流密度の増加と共にCr含有率は増
加する。めっき密着性はいずれの添加量でも良好であっ
た。
【0023】この実施例ではZn−Fe−Crの結果を
示したが、Zn−Ni−Cr、Zn−Co−Crめっき
においてもZn−Fe−Crの場合とほぼ同様な結果、
すなわち、硫酸アンモニウム添加量50g/l〜250
g/lでCrが共析し、良好なめっき密着性を有するZ
n−Ni−Cr、Zn−Co−Crめっきが得られる。 実施例3 冷延鋼板を通常の方法で脱脂・酸洗した後に、表1に示
すようなめっき浴組成、めっき条件で各種Zn−Cr系
めっきを行った。得られためっき皮膜組成およびめっき
密着性試験結果も併せて表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】表1からわかるように、実施例A〜Jでは
各種Zn−Cr系めっき鋼板において、広範なCr含有
率で良好なめっき密着性が得られた。一方、比較例Aで
はめっき浴pHが1未満のためCrがほとんど共析せ
ず、Zn−Crめっきが得られない。比較例BではpH
が3を越えるためにCr含有率は大きく、Zn−Crめ
っきが得られるが、Cr水酸化物共析が原因と考えられ
るめっき密着性の劣化が起こる。比較例C〜Eでは硫酸
アンモニウムを添加しない、又は添加量が少ないため
に、めっき皮膜中のCr含有率が少なく、かつ、めっき
密着性も不良である。
【0026】比較例F、Gはポリエチレングリコール
(分子量5000)を添加した場合の結果である。ポリ
エチレングリコールはCrを共析させる効果はあるが、
めっき密着性は不良であった。
【0027】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、めっき
浴中に50〜250g/lの硫酸アンモニウムを添加す
ることによって、高Cr含有率であっても密着性に優れ
たZn−Cr系めっきを形成することができるZn−C
r系めっき鋼板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における硫酸アンモニウム添加量とめ
っきのCr含有率及びめっき効率との関係を示す図。
【図2】実施例1におけるめっき電流密度とめっきのC
r含有率との関係を示す図。
【図3】実施例2における硫酸アンモニウム添加量とめ
っきのCr・Fe含有率及びめっき効率との関係を示す
図。
【図4】実施例1におけるめっき電流密度とめっきのC
r・Fe含有率との関係を示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸酸性めっき浴に硫酸アンモニウムを
    50〜250g/l添加したpH1〜3のめっき浴を用
    いて鋼板に対してZn−Cr系合金めっきを形成するこ
    とを特徴とするめっき密着性に優れたZn−Cr系合金
    めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記Zn−Cr系合金めっきが、Zr−
    Cr、Zn−Fe−Cr、Zn−Ni−Cr、Zn−C
    o−Crおよびこれらの合金にMoを含有する合金であ
    ることを特徴とする請求項1に記載のめっき密着性に優
    れたZn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法。
JP5198342A 1993-08-10 1993-08-10 めっき密着性に優れたZn−Cr系合金めっき鋼板の製造方法 Pending JPH0754186A (ja)

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EP94101185A EP0638668B1 (en) 1993-08-10 1994-01-27 Method of manufacturing plated steel sheet with Zn-Cr alloy plating
US08/188,212 US5458764A (en) 1993-08-10 1994-01-27 Method of manufacturing plated steel sheet with zn-cr alloy plating
DE69404781T DE69404781T2 (de) 1993-08-10 1994-01-27 Verfahren zur Herstellung von plattiertem Stahlblech mit Zn-Cr Legierungsplattierung
KR1019940001510A KR960008017B1 (ko) 1993-08-10 1994-01-28 Zn-Cr계 합금 도금 강판의 제조방법

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