JPH09241859A - 耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆鋼板 - Google Patents
耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆鋼板Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
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- C23C22/37—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also hexavalent chromium compounds
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Abstract
(57)【要約】
【課題】特に主として自動車用途として用いるときに必
要な、耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有
機複合被覆鋼板の提供。 【解決手段】亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき鋼板表
面上に、(A)Cr6+量が、全Crに対して、重量比で
25〜60wt%、(B)シリカが、密に充填可能な二
組の粒径分布を有する親水性気相シリカであり、その量
が、全Crに対して、重量比で0.5〜3.0、(C)
リン酸が、全Crに対して、重量比で0.01〜2.
0、(D)フッ素化合物量がフッ素として、全Crに対
して、重量比で0.02〜2.0、(E)多価フェノー
ル性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から選ばれる一
種類以上の有機化合物が、全Crに対して、モル比で
0.05〜5.0、(F)クロメート付着量が全Cr換
算で10〜200mg/m2 であるクロメート被膜を有
し、該クロメート被膜の上層に、主として樹脂とシリカ
からなる有機樹脂層を有することにより、上記課題を解
決する。
要な、耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有
機複合被覆鋼板の提供。 【解決手段】亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき鋼板表
面上に、(A)Cr6+量が、全Crに対して、重量比で
25〜60wt%、(B)シリカが、密に充填可能な二
組の粒径分布を有する親水性気相シリカであり、その量
が、全Crに対して、重量比で0.5〜3.0、(C)
リン酸が、全Crに対して、重量比で0.01〜2.
0、(D)フッ素化合物量がフッ素として、全Crに対
して、重量比で0.02〜2.0、(E)多価フェノー
ル性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から選ばれる一
種類以上の有機化合物が、全Crに対して、モル比で
0.05〜5.0、(F)クロメート付着量が全Cr換
算で10〜200mg/m2 であるクロメート被膜を有
し、該クロメート被膜の上層に、主として樹脂とシリカ
からなる有機樹脂層を有することにより、上記課題を解
決する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に自動車車体用
鋼板として、特に耐クロム溶出性および耐ブリスター性
に優れた有機複合被覆鋼板に関する。
鋼板として、特に耐クロム溶出性および耐ブリスター性
に優れた有機複合被覆鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】クロメート層と亜鉛または亜鉛系合金め
っき鋼板との密着性向上のために、クロメート処理液中
に、クロム(Cr3+、Cr6+)以外に、シリカ、リン
酸、樹脂、およびフッ素化合物を添加する方法が、特開
平02−243772号公報および特開平04−358
080号公報に記載されている。
っき鋼板との密着性向上のために、クロメート処理液中
に、クロム(Cr3+、Cr6+)以外に、シリカ、リン
酸、樹脂、およびフッ素化合物を添加する方法が、特開
平02−243772号公報および特開平04−358
080号公報に記載されている。
【0003】特開平02−243772号公報は、クロ
メート液中に、クロム以外にシリカ、樹脂、フッ素化合
物を添加する方法を開示している。該公報は、純亜鉛め
っきの耐指紋性向上のみを目的とするもので、該公報で
得られるクロメート鋼板は、主として家電用であると考
えられ、自動車用途用鋼板とは、その使用背景、目的を
異にすることは明らかであり、本願発明の目的とする自
動車用鋼板としての耐クロム溶出性、耐ブリスター性を
向上させることはできない。
メート液中に、クロム以外にシリカ、樹脂、フッ素化合
物を添加する方法を開示している。該公報は、純亜鉛め
っきの耐指紋性向上のみを目的とするもので、該公報で
得られるクロメート鋼板は、主として家電用であると考
えられ、自動車用途用鋼板とは、その使用背景、目的を
異にすることは明らかであり、本願発明の目的とする自
動車用鋼板としての耐クロム溶出性、耐ブリスター性を
向上させることはできない。
【0004】特開平04−358080号公報にも、ク
ロメート液中に、クロム以外に、シリカ、リン酸、樹
脂、フッ素化合物を添加する方法が開示されている。し
かしながら、該公報も家電用クロメート処理を念頭にお
いているものと考えられ、自動車用途として必要な耐ク
ロム溶出、耐ブリスター性の向上は得られない。
ロメート液中に、クロム以外に、シリカ、リン酸、樹
脂、フッ素化合物を添加する方法が開示されている。し
かしながら、該公報も家電用クロメート処理を念頭にお
いているものと考えられ、自動車用途として必要な耐ク
ロム溶出、耐ブリスター性の向上は得られない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は主として自動
車車体鋼板として、表面にクロメートおよび有機樹脂層
を有する有機複合被覆鋼板において、特に主として自動
車用途として用いるときに必要な、耐クロム溶出性およ
び耐ブリスター性の向上を図ることを目的とする。
車車体鋼板として、表面にクロメートおよび有機樹脂層
を有する有機複合被覆鋼板において、特に主として自動
車用途として用いるときに必要な、耐クロム溶出性およ
び耐ブリスター性の向上を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき鋼板表面上にC
r6+量が、全Crに対して、重量比で25〜60wt
%、シリカが、密に充填可能な二組の粒径分布を有する
親水性気相シリカであり、その量が、全Crに対して、
重量比で0.5〜3.0、リン酸が、全Crに対して、
重量比で0.01〜2.0、フッ素化合物量がフッ素と
して、全Crに対して、重量比で0.02〜2.0、多
価フェノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から
選ばれる一種類以上の有機化合物が、全Crに対して、
モル比で0.05〜5.0、クロメート付着量が全Cr
換算で10〜200mg/m2 であるクロメート被膜を
有し、該クロメート被膜の上層に、主として樹脂とシリ
カからなる有機樹脂層を有することを特徴とする、耐ク
ロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆
鋼板。ここで、クロメート層中のシリカが、一次粒子径
が0.05nm以上10nm未満の親水性気相シリカに
対して、10nm以上100nm以下の親水性気相シリ
カを重量比で1〜10含有する混合系であることが好適
である。
に、亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき鋼板表面上にC
r6+量が、全Crに対して、重量比で25〜60wt
%、シリカが、密に充填可能な二組の粒径分布を有する
親水性気相シリカであり、その量が、全Crに対して、
重量比で0.5〜3.0、リン酸が、全Crに対して、
重量比で0.01〜2.0、フッ素化合物量がフッ素と
して、全Crに対して、重量比で0.02〜2.0、多
価フェノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から
選ばれる一種類以上の有機化合物が、全Crに対して、
モル比で0.05〜5.0、クロメート付着量が全Cr
換算で10〜200mg/m2 であるクロメート被膜を
有し、該クロメート被膜の上層に、主として樹脂とシリ
カからなる有機樹脂層を有することを特徴とする、耐ク
ロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆
鋼板。ここで、クロメート層中のシリカが、一次粒子径
が0.05nm以上10nm未満の親水性気相シリカに
対して、10nm以上100nm以下の親水性気相シリ
カを重量比で1〜10含有する混合系であることが好適
である。
【0007】以下、本発明に関し、具体的に説明する。
本発明の下地鋼板としては、亜鉛または亜鉛系合金めっ
き鋼板を用いる。亜鉛または亜鉛系合金めっきには、純
亜鉛めっき、ZnNi合金めっき、ZnFe合金めっ
き、ZnCr合金めっき等の二元系めっき、ZnNiCrめっ
き、ZnCoCrめっきなどの三元系めっき、ZnSiO2めっき、
ZnCoCrAl2O3 めっき等の複合分散めっき等種々のものが
あるが、本願発明における下地鋼板としては、ZnNi
合金めっき、ZnFe合金めっき、ZnCr合金めっ
き、ZnNiCr合金めっき、ZnCoCrAl2O3めっきが、本願発
明の有機複合被覆鋼板下地として好ましく、その中で
も、Ni含有率が9〜16wt%であるZnNi合金め
っきが、特に好ましい。これらのめっきは、電気めっき
法、溶融めっき法、または気相めっき法によって施され
る。
本発明の下地鋼板としては、亜鉛または亜鉛系合金めっ
き鋼板を用いる。亜鉛または亜鉛系合金めっきには、純
亜鉛めっき、ZnNi合金めっき、ZnFe合金めっ
き、ZnCr合金めっき等の二元系めっき、ZnNiCrめっ
き、ZnCoCrめっきなどの三元系めっき、ZnSiO2めっき、
ZnCoCrAl2O3 めっき等の複合分散めっき等種々のものが
あるが、本願発明における下地鋼板としては、ZnNi
合金めっき、ZnFe合金めっき、ZnCr合金めっ
き、ZnNiCr合金めっき、ZnCoCrAl2O3めっきが、本願発
明の有機複合被覆鋼板下地として好ましく、その中で
も、Ni含有率が9〜16wt%であるZnNi合金め
っきが、特に好ましい。これらのめっきは、電気めっき
法、溶融めっき法、または気相めっき法によって施され
る。
【0008】これらの亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板
上に、後述の有機高分子樹脂層との密着性向上、耐食性
を付与しかつ、耐クロム溶出性および耐ブリスター性の
向上等を目的として、シリカ、リン酸、フッ素化合物、
多価フェノール性糖類、蔗糖等の糖類を添加したクロメ
ート液を用いて、クロメート被膜を形成する。
上に、後述の有機高分子樹脂層との密着性向上、耐食性
を付与しかつ、耐クロム溶出性および耐ブリスター性の
向上等を目的として、シリカ、リン酸、フッ素化合物、
多価フェノール性糖類、蔗糖等の糖類を添加したクロメ
ート液を用いて、クロメート被膜を形成する。
【0009】クロメート付着量として、Cr換算で10
〜200mg/m2 、好ましくは20〜150mg/m
2 、さらに好ましくは45〜150mg/m2 の範囲と
する。Cr付着量が10mg/m2 未満では、耐食性が
不十分であるばかりでなく、樹脂層との密着性も劣るた
め好ましくない。200mg/m2 を超えた場合、耐ク
ロム溶出性が低下するばかりでなく、被膜の絶縁抵抗が
高まり、スポット溶接性および電着塗装性を損なうので
好ましくない。
〜200mg/m2 、好ましくは20〜150mg/m
2 、さらに好ましくは45〜150mg/m2 の範囲と
する。Cr付着量が10mg/m2 未満では、耐食性が
不十分であるばかりでなく、樹脂層との密着性も劣るた
め好ましくない。200mg/m2 を超えた場合、耐ク
ロム溶出性が低下するばかりでなく、被膜の絶縁抵抗が
高まり、スポット溶接性および電着塗装性を損なうので
好ましくない。
【0010】クロメート層のCr6+量は、全Crに対し
て25〜60%、好ましくは30〜40%とする。Cr
6+量が25%未満であると、Cr6+による自己修復作用
が望めず、耐食性に劣る被膜しか得られない。逆に、C
r6+量が60%を超えると、アルカリ脱脂時にクロメー
ト層中のCr6+の溶出が起こりやすくなるため、好まし
くない。
て25〜60%、好ましくは30〜40%とする。Cr
6+量が25%未満であると、Cr6+による自己修復作用
が望めず、耐食性に劣る被膜しか得られない。逆に、C
r6+量が60%を超えると、アルカリ脱脂時にクロメー
ト層中のCr6+の溶出が起こりやすくなるため、好まし
くない。
【0011】クロメート層へ添加するシリカは、親水性
気相シリカが好適に使用できる。親水性気相シリカは、
ハロゲン化珪素の酸水素焔中での高温加水分解により合
成されるもの、石英から精製される電気アーク法により
合成されるものがあり表面にはシラノール基を有する。
シリカの添加は、クロメート液塗布後の乾燥−成膜時
に、シリカとクロム間で強固な三次元ネットワークを形
成させるために必要である。すなわち、比表面積を大き
くし、その結果、上層樹脂層との相互作用に関与するシ
ラノール基量が多くなり、樹脂の密着性向上に効果的な
ためである。シリカゾル(液相シリカ)は、気相シリカ
に比べて比表面積を大きくする効果は小さいため、その
ままでは本願発明の目的とする用途に使用できない。た
だし、一次粒子を二次凝集させて比表面積を増大させた
ものは、気相シリカより三次元ネットワーク形成の性能
はかなり劣るが、使用できないわけではない。従来は、
特開平2−243772号公報、特開平4−35808
0号公報のように、シリカゾルの規定を全く行わずにク
ロメート液中に添加する方法が開示されているが、その
方法では、本願発明に記載されたクロメート液組成で
は、全く効果がないのである。
気相シリカが好適に使用できる。親水性気相シリカは、
ハロゲン化珪素の酸水素焔中での高温加水分解により合
成されるもの、石英から精製される電気アーク法により
合成されるものがあり表面にはシラノール基を有する。
シリカの添加は、クロメート液塗布後の乾燥−成膜時
に、シリカとクロム間で強固な三次元ネットワークを形
成させるために必要である。すなわち、比表面積を大き
くし、その結果、上層樹脂層との相互作用に関与するシ
ラノール基量が多くなり、樹脂の密着性向上に効果的な
ためである。シリカゾル(液相シリカ)は、気相シリカ
に比べて比表面積を大きくする効果は小さいため、その
ままでは本願発明の目的とする用途に使用できない。た
だし、一次粒子を二次凝集させて比表面積を増大させた
ものは、気相シリカより三次元ネットワーク形成の性能
はかなり劣るが、使用できないわけではない。従来は、
特開平2−243772号公報、特開平4−35808
0号公報のように、シリカゾルの規定を全く行わずにク
ロメート液中に添加する方法が開示されているが、その
方法では、本願発明に記載されたクロメート液組成で
は、全く効果がないのである。
【0012】シリカの粒径は、BET法による測定を行
い、一次粒子径0.05nm以上10nm未満、好まし
くは4〜10nmの親水性気相シリカに対して、一次粒
子径10nm以上100nm以下、好ましくは20〜5
0nmの親水性気相シリカを重量比で1〜10含有する
混合系であることが好ましい。このような二組の粒径分
布を有するシリカを用いることによって、単一の粒径分
布を有するシリカに比べて密に充填させることが可能と
なり、また、クロムとシリカのより強固なネットワーク
を形成できるため、クロメート被膜中のCr6+の溶出を
抑制でき、耐食性の向上にも有効なためである。さらに
後述する有機化合物との併用により、Cr6+の溶出をさ
らに効果的に抑制できる。
い、一次粒子径0.05nm以上10nm未満、好まし
くは4〜10nmの親水性気相シリカに対して、一次粒
子径10nm以上100nm以下、好ましくは20〜5
0nmの親水性気相シリカを重量比で1〜10含有する
混合系であることが好ましい。このような二組の粒径分
布を有するシリカを用いることによって、単一の粒径分
布を有するシリカに比べて密に充填させることが可能と
なり、また、クロムとシリカのより強固なネットワーク
を形成できるため、クロメート被膜中のCr6+の溶出を
抑制でき、耐食性の向上にも有効なためである。さらに
後述する有機化合物との併用により、Cr6+の溶出をさ
らに効果的に抑制できる。
【0013】一次粒子径0.05nm以上10nm未満
のシリカよりも粒径が小さいシリカを用いることは、ク
ロメート液中での均一分散を行わせ難く、最密充填効果
を最大限に利用することができず、Cr6+の溶出抑制効
果が小さくなるため好ましくない。逆に一次粒子径10
nm以上100nm以下の粒径範囲よりも大粒径のシリ
カを使用すれば、大粒子径シリカ間の空隙が大きくなり
すぎ、最密充填を行うためには小粒径のシリカ添加量を
限度以上に添加する必要がある。その結果、クロメート
被膜の粘度上昇に伴う成膜性の低下や、塗膜密着性の低
下が生じるためシリカ粒径が規定を超えることは好まし
くない。なお、このような二つの粒径分布を有するシリ
カを用いることにより、クロメート被膜の成膜時の焼き
付け温度は、80℃〜180℃、好ましくは100℃〜
145℃で十分である。これは、本願に引用した特開平
02−243772号公報の焼き付け温度150℃〜2
50℃を大幅に下まわるものであり、本願発明のクロメ
ート層成膜の容易さが証明される。
のシリカよりも粒径が小さいシリカを用いることは、ク
ロメート液中での均一分散を行わせ難く、最密充填効果
を最大限に利用することができず、Cr6+の溶出抑制効
果が小さくなるため好ましくない。逆に一次粒子径10
nm以上100nm以下の粒径範囲よりも大粒径のシリ
カを使用すれば、大粒子径シリカ間の空隙が大きくなり
すぎ、最密充填を行うためには小粒径のシリカ添加量を
限度以上に添加する必要がある。その結果、クロメート
被膜の粘度上昇に伴う成膜性の低下や、塗膜密着性の低
下が生じるためシリカ粒径が規定を超えることは好まし
くない。なお、このような二つの粒径分布を有するシリ
カを用いることにより、クロメート被膜の成膜時の焼き
付け温度は、80℃〜180℃、好ましくは100℃〜
145℃で十分である。これは、本願に引用した特開平
02−243772号公報の焼き付け温度150℃〜2
50℃を大幅に下まわるものであり、本願発明のクロメ
ート層成膜の容易さが証明される。
【0014】クロメート層中のシリカ重量比は全Cr量
に対し0.5〜3.0でなければならない。シリカ重量
比が0.5未満では、耐水二次密着性が不十分になるた
めであり、3を超えても、それ以上の耐水二次密着性改
善効果が無く、絶縁物であるシリカによってスポット溶
接性と電着塗装性を損なわれるため好ましくない。
に対し0.5〜3.0でなければならない。シリカ重量
比が0.5未満では、耐水二次密着性が不十分になるた
めであり、3を超えても、それ以上の耐水二次密着性改
善効果が無く、絶縁物であるシリカによってスポット溶
接性と電着塗装性を損なわれるため好ましくない。
【0015】クロメート層のリン酸重量比は、全Cr量
に対し、0.01〜2.0である必要がある。リン酸重
量比が0.01未満であると、十分な亜鉛系めっきのエ
ッチング効果が無く、めっきとの密着性に劣り、クロメ
ート液の安定性も劣る。一方、リン酸重量比が2.0を
超えると、耐クロム溶出性に劣るクロメート層となる。
に対し、0.01〜2.0である必要がある。リン酸重
量比が0.01未満であると、十分な亜鉛系めっきのエ
ッチング効果が無く、めっきとの密着性に劣り、クロメ
ート液の安定性も劣る。一方、リン酸重量比が2.0を
超えると、耐クロム溶出性に劣るクロメート層となる。
【0016】フッ素化合物は、クロメート層とめっきと
の密着性を向上させるために、フッ素として、全Cr量
に対し0.01〜2.0、好ましくは0.02〜0.
8、さらに好ましくは0.02〜0.19の範囲で添加
する。フッ素化合物が0.02未満では、めっきとの密
着性向上効果が十分に得られないため好ましくない。逆
に、フッ素化合物が2.0を超えると、亜鉛または亜鉛
系めっきのエッチング量が多くなり、耐水二次密着性や
耐食性の低下をもたらすため好ましくない。ここでフッ
素化合物とはH2TiF6、H2ZrF6、H2SiF6、H2SrF6等が好適
に使用できる。これらは、単独で添加してもよいが、二
種以上を組み合わせて添加しても、好適な結果が得られ
る。フッ素化合物は、それ単独の添加でもめっき密着性
向上効果があるが、リン酸と併用することにより、他の
特性(耐クロム溶出性、耐ブリスター性等)を損なうこ
となく、めっき密着性をさらに向上することができる。
また、効果の向上は、フッ素化合物の添加量が、全Cr
量に関し、0.02〜0.8、好ましくは0.02〜
0.19の範囲で最大になる。本願発明では、クロメー
ト液中の全Cr量に対するフッ素化合物比を比較的少な
くすることにより、密着性向上効果をもたらすことに成
功したものである。さらに、粒径分布の異なる気相シリ
カを使用し、三次元ネットワークの発達したクロメート
被膜構造としたことにより、前述のフッ素化合物および
リン酸添加効果が、より大きくなる。
の密着性を向上させるために、フッ素として、全Cr量
に対し0.01〜2.0、好ましくは0.02〜0.
8、さらに好ましくは0.02〜0.19の範囲で添加
する。フッ素化合物が0.02未満では、めっきとの密
着性向上効果が十分に得られないため好ましくない。逆
に、フッ素化合物が2.0を超えると、亜鉛または亜鉛
系めっきのエッチング量が多くなり、耐水二次密着性や
耐食性の低下をもたらすため好ましくない。ここでフッ
素化合物とはH2TiF6、H2ZrF6、H2SiF6、H2SrF6等が好適
に使用できる。これらは、単独で添加してもよいが、二
種以上を組み合わせて添加しても、好適な結果が得られ
る。フッ素化合物は、それ単独の添加でもめっき密着性
向上効果があるが、リン酸と併用することにより、他の
特性(耐クロム溶出性、耐ブリスター性等)を損なうこ
となく、めっき密着性をさらに向上することができる。
また、効果の向上は、フッ素化合物の添加量が、全Cr
量に関し、0.02〜0.8、好ましくは0.02〜
0.19の範囲で最大になる。本願発明では、クロメー
ト液中の全Cr量に対するフッ素化合物比を比較的少な
くすることにより、密着性向上効果をもたらすことに成
功したものである。さらに、粒径分布の異なる気相シリ
カを使用し、三次元ネットワークの発達したクロメート
被膜構造としたことにより、前述のフッ素化合物および
リン酸添加効果が、より大きくなる。
【0017】多価フェノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、
乳糖、果糖から選ばれる一種類以上の有機化合物は、ク
ロメート被膜の耐食性を大幅に向上すると同時に、特に
シリカを最密充填させて、クロムとシリカのより強固な
ネットワークを形成した状況下において、溶出しやすい
Cr(VI)を溶出しないCr(III)へ還元することによ
り、耐クロム溶出性をより向上する。上記有機化合物の
添加量は、全Crに対して、0.05〜5.0(モル
比)とする。好ましくは、0.05〜2.5(モル
比)。クロメート中に添加される上記有機化合物量が
0.05未満であれば、耐食性向上に効果が無いためで
あり、逆に5.0を超えると、耐Cr溶出性が低下する
ためである。
乳糖、果糖から選ばれる一種類以上の有機化合物は、ク
ロメート被膜の耐食性を大幅に向上すると同時に、特に
シリカを最密充填させて、クロムとシリカのより強固な
ネットワークを形成した状況下において、溶出しやすい
Cr(VI)を溶出しないCr(III)へ還元することによ
り、耐クロム溶出性をより向上する。上記有機化合物の
添加量は、全Crに対して、0.05〜5.0(モル
比)とする。好ましくは、0.05〜2.5(モル
比)。クロメート中に添加される上記有機化合物量が
0.05未満であれば、耐食性向上に効果が無いためで
あり、逆に5.0を超えると、耐Cr溶出性が低下する
ためである。
【0018】次に、本願発明の有機複合被覆鋼板の製造
方法の一例を説明する。クロメート層を亜鉛または亜鉛
系合金めっき鋼板上に形成する方法は、前述した所定の
組成物を所定の割合で混合して得られた処理液を用い、
ロールコーター等を用いる塗布型クロメート法によって
行うのが好ましいが、電解型クロメート法または反応型
クロメート法等の種々の方法によっても行ってもよい。
この場合、クロメート処理液の混合方法は、水にクロム
酸とリン酸を加え、所定の還元率とし、次に、多価フェ
ノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から選ばれ
る一種以上の有機化合物を加える。その後、シリカ分散
液、フッ素化合物の順で加える。なお、本発明において
は、液の濡れ性が良好であるため、この場合に樹脂を加
える必要がない。めっき板をクロメート処理液で処理し
た後は、熱風乾燥等による乾燥工程を経てクロメート被
膜をめっき板の少なくとも一方の面に形成する。なお、
乾燥工程における加熱処理は、シリカの三次元ネットワ
ークが容易に形成できる組成であるため、60℃〜18
0℃、好ましくは100℃〜145℃という低温で処理
が可能である。
方法の一例を説明する。クロメート層を亜鉛または亜鉛
系合金めっき鋼板上に形成する方法は、前述した所定の
組成物を所定の割合で混合して得られた処理液を用い、
ロールコーター等を用いる塗布型クロメート法によって
行うのが好ましいが、電解型クロメート法または反応型
クロメート法等の種々の方法によっても行ってもよい。
この場合、クロメート処理液の混合方法は、水にクロム
酸とリン酸を加え、所定の還元率とし、次に、多価フェ
ノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖から選ばれ
る一種以上の有機化合物を加える。その後、シリカ分散
液、フッ素化合物の順で加える。なお、本発明において
は、液の濡れ性が良好であるため、この場合に樹脂を加
える必要がない。めっき板をクロメート処理液で処理し
た後は、熱風乾燥等による乾燥工程を経てクロメート被
膜をめっき板の少なくとも一方の面に形成する。なお、
乾燥工程における加熱処理は、シリカの三次元ネットワ
ークが容易に形成できる組成であるため、60℃〜18
0℃、好ましくは100℃〜145℃という低温で処理
が可能である。
【0019】このようなクロメート層の上層には、主と
して樹脂とシリカからなる有機樹脂層を形成する。ここ
で述べる樹脂とシリカは、環境保全の観点から、樹脂と
シリカが水中に分散した水性塗料であることが好まし
い。また、本発明におけるシリカ上塗り樹脂塗料には、
架橋剤が配合されていてもよい。上層樹脂層中に添加す
るシリカとしては、水分散液相均一シリカゾル、水分散
液相凝集形態シリカゾル、水分散液相鎖状シリカゾル、
親水性気相シリカゾル、気相シリカ等の各種のシリカを
使用することができるが、特に、水分散液相均一シリカ
ゾルと水分散液相鎖状シリカゾルが好ましい。また、上
層樹脂層中に添加するシリカ量は、有機樹脂100重量
部に対して、10〜100重量部が好ましく、さらに好
ましくは、20〜70重量部である。上層樹脂層の有機
樹脂としては、カルボキシル基含有アニオン系ウレタン
樹脂、カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹脂、カ
ルボキシル基含有エポキシ変性ウレタン樹脂、カチオン
系ウレタン樹脂等の各種樹脂を使用することができる
が、中でも、カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹
脂、カルボキシル基含有アニオン系ウレタン樹脂が好ま
しい。
して樹脂とシリカからなる有機樹脂層を形成する。ここ
で述べる樹脂とシリカは、環境保全の観点から、樹脂と
シリカが水中に分散した水性塗料であることが好まし
い。また、本発明におけるシリカ上塗り樹脂塗料には、
架橋剤が配合されていてもよい。上層樹脂層中に添加す
るシリカとしては、水分散液相均一シリカゾル、水分散
液相凝集形態シリカゾル、水分散液相鎖状シリカゾル、
親水性気相シリカゾル、気相シリカ等の各種のシリカを
使用することができるが、特に、水分散液相均一シリカ
ゾルと水分散液相鎖状シリカゾルが好ましい。また、上
層樹脂層中に添加するシリカ量は、有機樹脂100重量
部に対して、10〜100重量部が好ましく、さらに好
ましくは、20〜70重量部である。上層樹脂層の有機
樹脂としては、カルボキシル基含有アニオン系ウレタン
樹脂、カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹脂、カ
ルボキシル基含有エポキシ変性ウレタン樹脂、カチオン
系ウレタン樹脂等の各種樹脂を使用することができる
が、中でも、カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹
脂、カルボキシル基含有アニオン系ウレタン樹脂が好ま
しい。
【0020】シリカ含有上塗り塗料の焼き付け条件後の
付着量としては、0.1〜3g/m 2 であることが好ま
しい。0.1g/m2 未満では、十分な耐食性が得られ
ず、また3g/m2 を超えると、被膜の絶縁抵抗が高ま
り、スポット溶接性、電着塗装性が低下するためであ
る。クロメート層とその上層有機樹脂被覆は、用途に応
じて両面、あるいは片面のみの被覆であってもよい。片
面のみの被覆の場合には、非被覆面が、亜鉛系めっき、
亜鉛系めっき上層にクロメート処理した面、あるいは冷
延面などである。
付着量としては、0.1〜3g/m 2 であることが好ま
しい。0.1g/m2 未満では、十分な耐食性が得られ
ず、また3g/m2 を超えると、被膜の絶縁抵抗が高ま
り、スポット溶接性、電着塗装性が低下するためであ
る。クロメート層とその上層有機樹脂被覆は、用途に応
じて両面、あるいは片面のみの被覆であってもよい。片
面のみの被覆の場合には、非被覆面が、亜鉛系めっき、
亜鉛系めっき上層にクロメート処理した面、あるいは冷
延面などである。
【0021】有機樹脂層をクロメート層上層に被覆する
方法は、所定の樹脂を水に分散させた後、シリカ分散液
を混合して均一とする。得られた混合物をロールコー
ト、スプレー、シャワーコート、エアナイフ等の公知の
方法によって所定の厚さになるように塗布し、乾燥させ
る。このとき、乾燥のための加熱処理の板温は、90〜
200℃が好ましく、120〜180℃がより好適であ
る。
方法は、所定の樹脂を水に分散させた後、シリカ分散液
を混合して均一とする。得られた混合物をロールコー
ト、スプレー、シャワーコート、エアナイフ等の公知の
方法によって所定の厚さになるように塗布し、乾燥させ
る。このとき、乾燥のための加熱処理の板温は、90〜
200℃が好ましく、120〜180℃がより好適であ
る。
【0022】
【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。各種の亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっ
き鋼板(板厚0.8mm)を、150×230mmの大
きさに切断し、塗装前処理として、有機溶剤による超音
波脱脂(30℃×180秒)、アルカリスプレー脱脂
(液pH=11、40℃×60秒)を行った。脱脂後の
めっき鋼板上に、ロールコーターで各種クロメート処理
を施した後、最高到達板温120℃で焼き付けた。
説明する。各種の亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっ
き鋼板(板厚0.8mm)を、150×230mmの大
きさに切断し、塗装前処理として、有機溶剤による超音
波脱脂(30℃×180秒)、アルカリスプレー脱脂
(液pH=11、40℃×60秒)を行った。脱脂後の
めっき鋼板上に、ロールコーターで各種クロメート処理
を施した後、最高到達板温120℃で焼き付けた。
【0023】次に、種々の水性樹脂と平均粒子径の異な
る各種シリカを混合することにより調製した塗料を、バ
ーコーターで塗布し、最高到達板温150℃で焼き付け
た。クロメート処理液に添加するシリカとして、日本エ
アロジル(株)製気相シリカを用いた。クロメート処理
液に添加したフッ素化合物は、H2TiF6、H2ZrF6、H2SiF6
およびH2SrF6である。多価フェノール性多糖類として、
タンニン酸、糖類として麦芽糖、蔗糖、乳糖を用いた。
また、クロメート液中にリン酸を添加した。
る各種シリカを混合することにより調製した塗料を、バ
ーコーターで塗布し、最高到達板温150℃で焼き付け
た。クロメート処理液に添加するシリカとして、日本エ
アロジル(株)製気相シリカを用いた。クロメート処理
液に添加したフッ素化合物は、H2TiF6、H2ZrF6、H2SiF6
およびH2SrF6である。多価フェノール性多糖類として、
タンニン酸、糖類として麦芽糖、蔗糖、乳糖を用いた。
また、クロメート液中にリン酸を添加した。
【0024】上層樹脂層の、樹脂種は以下のとおりであ
る。 (A)カルボキシル基含有アニオン系ウレタン樹脂(酸
価50、重量平均分子量20000 )のジエチルアミン中和
物 (B)カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹脂(酸
価48、重量平均分子量15000 )のトリエチルアミン中
和物 (C)ノニオン系アクリル樹脂(重量平均分子量28000
、ガラス転移温度18℃) (D)カルボキシル基含有エポキシ変性ウレタン樹脂
(酸価60、重量平均分子量38000 )のジエチルアミン
中和物 (E)カチオン系ウレタン樹脂(アミン価45、重量平
均分子量35000 )の酢酸中和物
る。 (A)カルボキシル基含有アニオン系ウレタン樹脂(酸
価50、重量平均分子量20000 )のジエチルアミン中和
物 (B)カルボキシル基含有アニオン系エポキシ樹脂(酸
価48、重量平均分子量15000 )のトリエチルアミン中
和物 (C)ノニオン系アクリル樹脂(重量平均分子量28000
、ガラス転移温度18℃) (D)カルボキシル基含有エポキシ変性ウレタン樹脂
(酸価60、重量平均分子量38000 )のジエチルアミン
中和物 (E)カチオン系ウレタン樹脂(アミン価45、重量平
均分子量35000 )の酢酸中和物
【0025】上層樹脂中のシリカ種は次の通りである。 (A)水分散液相均一シリカゾル(日産化学工業(株)
製) (B)水分散液相凝集形態シリカゾル(日産化学工業
(株)製) (C)水分散液相鎖状シリカゾル(日産化学工業(株)
製) (D)親水性気相シリカゾル(日本アエロジル(株)
製) (E)気相シリカ(日本アエロジル(株)製) 得られた有機複合被覆鋼板製品の性能評価のために、以
下の試験を行った。結果を表1、2に示す。
製) (B)水分散液相凝集形態シリカゾル(日産化学工業
(株)製) (C)水分散液相鎖状シリカゾル(日産化学工業(株)
製) (D)親水性気相シリカゾル(日本アエロジル(株)
製) (E)気相シリカ(日本アエロジル(株)製) 得られた有機複合被覆鋼板製品の性能評価のために、以
下の試験を行った。結果を表1、2に示す。
【0026】耐ブリスター性および耐水二次密着性を評
価するために、日本ペイント(株)製サーフダイン25
00で化成処理を行い、日本ペイント(株)製電着塗料
パワートップ U−2600を20〜30μm電着し、
160℃で10分間焼き付けを行った。その後、日本ペ
イント(株)製中塗り塗料OP−2クロを約40μm厚
さになるようにスプレー塗装し、140℃で20分間焼
き付けた。その後、日本ペイント(株)製上塗り塗料O
S−30クロを約40μm厚さにスプレー塗装し、14
0℃で20分間焼き付けを行った。これらの処理を行っ
た試料を50℃の純水中に10日間浸漬し、取り出して
から1時間後に2mm間隔の碁盤目クロスカットおよび
セロテープ剥離試験を行い、以下の評価基準に従って耐
水二次密着性を評価した。 ◎;剥離無し ○;剥離面積5%未満でかつ碁盤目の完全剥離が無いこ
と △;剥離面積5%以上〜35%未満 ×;剥離面積35%以上
価するために、日本ペイント(株)製サーフダイン25
00で化成処理を行い、日本ペイント(株)製電着塗料
パワートップ U−2600を20〜30μm電着し、
160℃で10分間焼き付けを行った。その後、日本ペ
イント(株)製中塗り塗料OP−2クロを約40μm厚
さになるようにスプレー塗装し、140℃で20分間焼
き付けた。その後、日本ペイント(株)製上塗り塗料O
S−30クロを約40μm厚さにスプレー塗装し、14
0℃で20分間焼き付けを行った。これらの処理を行っ
た試料を50℃の純水中に10日間浸漬し、取り出して
から1時間後に2mm間隔の碁盤目クロスカットおよび
セロテープ剥離試験を行い、以下の評価基準に従って耐
水二次密着性を評価した。 ◎;剥離無し ○;剥離面積5%未満でかつ碁盤目の完全剥離が無いこ
と △;剥離面積5%以上〜35%未満 ×;剥離面積35%以上
【0027】耐ブリスター性については、上記のうち電
着塗料を電着し、160℃で10分間焼き付けを行った
後に評価した。評価基準は、以下の通りである。 ○;ブリスター無し △;ブリスター発生5個未満 ×;ブリスター発生5個以上
着塗料を電着し、160℃で10分間焼き付けを行った
後に評価した。評価基準は、以下の通りである。 ○;ブリスター無し △;ブリスター発生5個未満 ×;ブリスター発生5個以上
【0028】加工後耐食性を評価するために、円筒絞り
試験(絞り比2.0、しわ押さえ圧1000kg)を行
った試験片を、5%NaCl水溶液噴霧(35℃)4時
間、乾燥(60℃)2時間 湿潤環境(RH95%、5
0℃)2時間を1サイクルとする複合サイクル腐食試験
に供し、200サイクル後の試験片側壁の赤錆発生状況
を調べた。評価基準を以下に示した。 ◎;赤錆発生無し ○;赤錆発生面積率10%未満 △;赤錆発生面積率10%〜20% ×;赤錆発生面積率20%超
試験(絞り比2.0、しわ押さえ圧1000kg)を行
った試験片を、5%NaCl水溶液噴霧(35℃)4時
間、乾燥(60℃)2時間 湿潤環境(RH95%、5
0℃)2時間を1サイクルとする複合サイクル腐食試験
に供し、200サイクル後の試験片側壁の赤錆発生状況
を調べた。評価基準を以下に示した。 ◎;赤錆発生無し ○;赤錆発生面積率10%未満 △;赤錆発生面積率10%〜20% ×;赤錆発生面積率20%超
【0029】耐クロム溶出性を評価するために、脱脂、
水洗、表面調整、化成処理の4工程を行い、処理前後の
クロム付着量変化を、蛍光X線分析により調べた。評価
基準は以下の通りである。 ◎;クロム溶出量1%未満 ○;クロム溶出量1%〜2% △;クロム溶出量2%〜5% ×;クロム溶出量5%超 なお、クロム溶出量とは、(塗装後のクロム付着量−化
成処理工程終了後のクロム付着量)×100/塗装後の
クロム付着量 であらわされるものである。
水洗、表面調整、化成処理の4工程を行い、処理前後の
クロム付着量変化を、蛍光X線分析により調べた。評価
基準は以下の通りである。 ◎;クロム溶出量1%未満 ○;クロム溶出量1%〜2% △;クロム溶出量2%〜5% ×;クロム溶出量5%超 なお、クロム溶出量とは、(塗装後のクロム付着量−化
成処理工程終了後のクロム付着量)×100/塗装後の
クロム付着量 であらわされるものである。
【0030】スポット溶接性を評価するために、先端6
mmφのAl2 O3 分散銅合金製の溶接チップを用い、
加圧力200kgf、溶接電流9KA、溶接時間0.2
秒/回で連続溶接を行いナゲット径が基準値を下回るま
での連続溶接打点数を測定した。評価基準を、以下に示
した。 ◎;3000点以上 ○;2000〜3000点 △;1000〜2000点 ×;1000点未満 表1に、クロメート層、樹脂層被覆条件と評価結果をま
とめた。
mmφのAl2 O3 分散銅合金製の溶接チップを用い、
加圧力200kgf、溶接電流9KA、溶接時間0.2
秒/回で連続溶接を行いナゲット径が基準値を下回るま
での連続溶接打点数を測定した。評価基準を、以下に示
した。 ◎;3000点以上 ○;2000〜3000点 △;1000〜2000点 ×;1000点未満 表1に、クロメート層、樹脂層被覆条件と評価結果をま
とめた。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】
【表5】
【0036】
【表6】
【0037】
【発明の効果】上述したように、本発明の有機複合被覆
鋼板は、耐クロム溶出性および耐ブリスター性に極めて
優れ、耐水二次密着性、平板裸耐食性、加工後耐食性、
高カチオン電着塗装性、および高スポット溶接性も良好
なことから、自動車車体をはじめとして、同様の品質特
性を期待される広範囲の用途に使用することができる。
鋼板は、耐クロム溶出性および耐ブリスター性に極めて
優れ、耐水二次密着性、平板裸耐食性、加工後耐食性、
高カチオン電着塗装性、および高スポット溶接性も良好
なことから、自動車車体をはじめとして、同様の品質特
性を期待される広範囲の用途に使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 28/00 C23C 28/00 C
Claims (2)
- 【請求項1】亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき鋼板表
面上に、 (A)Cr6+量が、全Crに対して、25〜60wt% (B)シリカが、密に充填可能な二組の粒径分布を有す
る親水性気相シリカであり、その量が、全Crに対し
て、重量比で0.5〜3.0 (C)リン酸が、全Crに対して、重量比で0.01〜
2.0 (D)フッ素化合物量がフッ素として、全Crに対し
て、重量比で0.02〜2.0 (E)多価フェノール性多糖類、蔗糖、麦芽糖、乳糖、
果糖から選ばれる一種類以上の有機化合物が、全Crに
対して、モル比で0.05〜5.0 (F)クロメート付着量が全Cr換算で10〜200m
g/m2 であるクロメート被膜を有し、該クロメート被膜の上層
に、主として樹脂とシリカからなる有機樹脂層を有する
ことを特徴とする、耐クロム溶出性および耐ブリスター
性に優れた有機複合被覆鋼板。 - 【請求項2】前記クロメート層中のシリカが、一次粒子
径が0.05nm以上10nm未満の親水性気相シリカ
に対して、10nm以上100nm以下の親水性気相シ
リカを重量比で1〜10含有する混合系であることを特
徴とする、請求項1に記載の耐クロム溶出性および耐ブ
リスター性に優れた有機複合被覆鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295196A JPH09241859A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295196A JPH09241859A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241859A true JPH09241859A (ja) | 1997-09-16 |
Family
ID=12929198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5295196A Withdrawn JPH09241859A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 耐クロム溶出性および耐ブリスター性に優れた有機複合被覆鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09241859A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011056737A (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Jfe Steel Corp | 耐食性に優れた表面処理鋼材 |
| KR101271967B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-06-07 | 주식회사 포스코 | 블리스터 측정방법 |
| US20180251899A1 (en) * | 2015-09-02 | 2018-09-06 | Jfe Steel Corporation | Insulative coating processing liquid and method for manufacturing metal having insulative coating |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP5295196A patent/JPH09241859A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011056737A (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Jfe Steel Corp | 耐食性に優れた表面処理鋼材 |
| KR101271967B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-06-07 | 주식회사 포스코 | 블리스터 측정방법 |
| US20180251899A1 (en) * | 2015-09-02 | 2018-09-06 | Jfe Steel Corporation | Insulative coating processing liquid and method for manufacturing metal having insulative coating |
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