JPH10102263A - 耐指紋性、耐食性および摺動性に優れたクロメート処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた耐食性、耐指紋性を有するとともに、摺
動性に優れたクロメート処理鋼板の提供。 【解決手段】鋼板の表面にクロメート層を有するクロメ
ート処理めっき鋼板であって、少なくとも一方の表面の
クロメート層が鋼板側の第１クロメート層と表面側の第
２クロメート層との２層からなり、第１クロメート層と
第２クロメート層の合計のクロメート付着量が金属クロ
ム換算で１０〜２００ｍｇ／ｍ² であり、第１クロメー
ト層／第２クロメート層のクロム付着量比が５０／５０
〜９０／１０であり、かつ第１クロメート層は、湿式シ
リカをＳｉＯ₂ ／Ｃｒの重量比が１〜６の割合で含有
し、第２クロメート層はシリカを含有しない層である、
クロメート処理鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐食性、耐
指紋性を有するとともに、摺動性に優れたクロメート処
理鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電製品、事務用機器等には、無
塗装あるいは塗装された亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼
板が用いられている。そのため、これらの用途に用いら
れる鋼板は、無塗装での耐食性や色調、製品製作中およ
び使用中において指紋のつきにくいこと、傷のつきにく
いことが必要とされてきた。

【０００３】従来、亜鉛めっき鋼板の耐食性を向上させ
るためには、めっき層の上にＣｒ⁶⁺およびＣｒ³⁺を主成
分としたクロメート皮膜を形成し、その被覆効果および
Ｃｒ ⁶⁺の自己補修作用により耐食性を付与する方法が一
般的に採用されている。

【０００４】近年、更なる耐食性の向上を目的として、
Ｓｉ、Ｐ、有機樹脂等を含むクロメート皮膜を形成させ
ることが提案されている。例えば、Ｓｉとしてシリカを
添加したものとして、特公昭６１−５８５５２号公報、
特公昭６１−１５０８号公報等に記載のものがある。ま
た、Ｐとしてリン酸を添加したものとして、特公昭５３
−４１６２１号公報に記載のものがある。さらに、Ｓｉ
とＰの双方を添加したものとして、特公昭６０−１８７
５１号公報に記載のものがある。

【０００５】しかし、これらの公報に記載の技術は、従
来のＣｒのみからなるクロメート皮膜の耐食性を更に向
上させることを目的としたものであり、添加物を含有し
ないクロメート皮膜に比べて耐食性の向上について著し
い効果を示している。しかし、これらの技術は、耐指紋
性の観点では一般のクロメート皮膜と同等レベルであっ
た。

【０００６】この鋼板における指紋付着現象は、亜鉛め
っき層表面の亜鉛結晶の微細な凹凸の凹部に皮膚分泌物
が埋め込まれる結果、その部分だけ拡散反射が起こらず
に光が吸収され、黒ずんで見えるために鮮明に目立つも
のである。この現象はクロメート処理の有無に関わらず
起こり、一旦表面に付着した指紋は有機溶剤等で容易に
除去されるものではなく、美観上、商品価値を著しく損
なうものである。

【０００７】耐指紋性を向上させる方法として、無機酸
化物水溶液含有のクロム酸塩を表面に分散させる方法
（特開昭６４−１１９８１号公報）、有機樹脂をクロメ
ート皮膜中に添加する方法（特開昭６１−２０７５７９
号、同５９−１４００５０号各公報等）、シリカゾル
（湿式シリカとも称する）を添加したクロメート液を塗
布して１６０〜２５０℃で乾燥する方法（特開平１−２
８３３８２号公報）等が開示されている。

【０００８】しかし、無機酸化物含有のクロム酸塩を表
面に分散させる方法は、スプレーガンあるいは静電霧化
装置を必要とするうえ、ムラになりやすく、耐指紋性向
上効果も小さい。また、有機樹脂をクロメート皮膜中に
添加する方法は、耐食性、耐指紋性向上効果は優れてお
り、摺動性改善にも効果は高いが、溶接性、アース性等
導電に関わる性能劣化が激しいうえ、クロメート液の安
定性が悪く、同一液の長時間使用は不可能、液経時変化
による性能への影響が無視できない、等の問題がある。
さらに、湿式シリカを添加したクロメート液を塗布して
乾燥させる方法では、耐食性、耐指紋性および導電性は
問題ないが、湿式シリカが硬質なため、慴動時に高抵抗
となるばかりでなく、離脱シリカが表面を傷つけるとい
う問題があった。

【０００９】他方、摺動性向上を目的として、第一層に
クロメート層、第二層に固体潤滑剤を有するアクリル樹
脂層からなる表面処理鋼板（特開昭６１−２２７１７８
号公報）、第一層に通常クロメート層、第二層に複合リ
ン酸Ａｌ、クロム酸、防錆顔料、ポリオレフィンワック
ス、ＭｏＳ₂ やシリコン樹脂等を含むウレタン変性エポ
キシ樹脂層からなる二層鋼板（特開昭６０−１０３１８
５号公報）等が開示されている。すなわち、いずれの従
来技術においても、潤滑性確保のために樹脂系第二層を
形成しているため、電気抵抗が高く、スポット溶接性、
アース性等導電性に関する性能の著しい低下を免れ得な
いという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のとおり、湿式シ
リカの添加は、耐食性および耐指紋性には有効である
が、摺動性に悪影響を及ぼすため、３つの性能を同時に
向上させることはできない。また摺動性の向上に有効な
表面樹脂層は、導電性を劣化させるため、加工後一部品
として溶接による組立工程を経ることの多い分野では適
用できない上、有機樹脂をクロメート中に添加させる場
合は、さらに液の安定性を劣化させ、長時間の使用に耐
えられないという問題点を有する。

【００１１】そこで、本発明は、耐食性に優れ、かつ、
指紋が付着しにくく、摺動性に優れたクロメート処理鋼
板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐食性、
耐指紋性、摺動性および導電性に優れたクロメート処理
鋼板を提供するため、クロメート皮膜について鋭意検討
した。

【００１３】ここで、クロメート皮膜の特性について考
えてみると、耐食性および導電性は、クロメート皮膜全
体の性質であるのに対して、耐指紋性および摺動性は、
皮膜の最表層部が示す性質であると考えられる。したが
って、最表層を耐指紋性と摺動性に有利な構造とし、内
層を耐食性に優れた構造とし、全層中に導電性を阻害す
る物質をできるだけ少なくすることによって、上記の要
求を同時に満足するクロメート皮膜を得ることができる
ことを知見した。

【００１４】まず、最表層の摺動性について考えてみる
と、シリカ含有クロメート皮膜は表面にシリカ粒子が露
出しているため、摺動時にシリカ粒子が脱落し、摺動抵
抗が増加する。したがって、シリカ粒子が表面に露出し
ないようにすれば、摺動性を向上させることができる。
そこで、湿式シリカ含有クロメート層を、シリカが含有
されないクロメート層で被覆することにより、前記問題
が解決できることを知見し、本発明に至った。すなわ
ち、シリカを含有する第１クロメート層に耐食性、第２
クロメート層に良摺動性、全クロメート層に耐指紋性、
良導電性の役割を持たせることによって、耐食性、耐指
紋性、摺動性、導電性を満足するクロメート処理鋼板を
得ることができる。

【００１５】したがって、本発明は、鋼板の表面にクロ
メート皮膜を有するクロメート処理めっき鋼板であっ
て、少なくとも一方の表面のクロメート皮膜が鋼板側の
第１クロメート層と表面側の第２クロメート層との２層
からなり、第１クロメート層と第２クロメート層の合計
のクロメート付着量が金属クロム換算で１０〜２００ｍ
ｇ／ｍ² であり、第１クロメート層／第２クロメート層
のクロム付着量比が５０／５０〜９０／１０であり、か
つ第１クロメート層は、湿式シリカをＳｉＯ₂ ／Ｃｒの
重量比が１〜６の割合で含有し、第２クロメート層はシ
リカを含有しない層である、耐指紋性、耐食性および摺
動性に優れたクロメート処理鋼板を提供するものであ
る。

【００１６】以下、本発明のクロメート処理鋼板（以
下、「本発明の処理鋼板」という）について、詳細に説
明する。

【００１７】本発明の処理鋼板は、鋼板の表面にクロメ
ート皮膜を有し、少なくとも一方の表面のクロメート皮
膜が、鋼板側の第１クロメート層と表面側の第２クロメ
ート層との２層からなるものである。

【００１８】本発明において、クロメート皮膜を有する
鋼板は、めっき層を有するものでもよいし、めっき層を
有せず、電解脱脂、酸洗等による前処理を施した鋼板で
もよい。鋼板の表面に形成するめっき層は、特に制限さ
れず、電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき等のいずれ
のめっき方法によって形成したものでもよい。例えば、
亜鉛または亜鉛−ニッケル、亜鉛−鉄、亜鉛−アルミニ
ウム、亜鉛−クロム等の２元合金、さらには亜鉛−ニッ
ケル−コバルト、亜鉛−アルミニウム−クロム等の多元
合金等を含む亜鉛系合金めっきを施した鋼板である。本
発明の処理鋼板がめっき層を有する場合、亜鉛めっきま
たは亜鉛系めっきの付着量は、特に限定されないが、ピ
ンホールが形成されない点で、１０ｇ／ｍ² 以上が好ま
しい。

【００１９】本発明の処理鋼板において、少なくとも一
方の表面のクロメート皮膜は、鋼板側に湿式シリカを含
有する第１クロメート層、表面側にシリカを含有しない
第２クロメート層を有する２層構造を有するものであ
る。このように、鋼板側の第１クロメート層としてシリ
カを含有させることによって、鋼板またはめっき表面の
凹凸がシリカで埋められるため、第１クロメート層の表
面は平滑になる。そのため、第クロメート層の上にシリ
カを含有しない第２クロメート層を形成させると、表面
凹凸が少なく耐指紋性にも優れたものが得られる。第１
クロメート層にシリカが含有されているため、本発明の
クロメート処理鋼板は、クロメートの自己修復作用とシ
リカ表面のシラノール基が腐食時に溶出した亜鉛イオン
や鉄イオンをトラップすることにより高耐食性を得るこ
とができる。

【００２０】第１クロメート層に含有される湿式シリカ
（液相シリカ、シリカゾルとも称する）は、ケイ酸ナト
リウム水溶液をイオン交換樹脂に通した後、重合析出さ
せることにより製造され、安定した水性懸濁液の状態で
入手できる。この湿式シリカの具体例として、日産化学
（株）から商品名：スノーテックスで市販されているも
の等が挙げられる。

【００２１】この湿式シリカは、粒径が１〜５０ｎｍ、
好ましくは５〜３０ｎｍであるものである。粒径が１ｎ
ｍ未満の湿式シリカでは比表面積が過大になり、凝集し
やすくなるためクロメート塗布液の安定性が低下する。
粒径が５０ｎｍ超の湿式シリカでは、シリカ自身の凹凸
がクロメート皮膜の表面に現れて耐指紋性が悪化する原
因となり、かつクロメート皮膜自身の強度が低下し、加
工後耐食性が著しく悪くなる。

【００２２】第１クロメート層における湿式シリカの含
有量は、湿式シリカ／第１クロメート層のクロムの重量
比が１〜６の割合となる量であり、好ましくは２〜４と
なる量である。湿式シリカ／クロムの重量比が１未満の
場合、十分な耐食性を得ることができない。さらに表面
の凹凸を埋める効果が不十分になるため耐指紋性が悪く
なる。湿式シリカ／クロムの重量比が６を超える場合、
クロメート皮膜自身の強度が低下し、加工後耐食性が著
しく悪くなる。さらに導電性が悪くなり、コストアップ
の原因にもなる。

【００２３】また、本発明の処理鋼板において、第１ク
ロメート層と第２クロメート層の合計のクロメート付着
量は、片面当たり、金属クロム換算で１０〜２００ｍｇ
／ｍ ² であり、好ましくは３０〜１００ｍｇ／ｍ² であ
る。第１クロメート層と第２クロメート層の合計のクロ
メート付着量が、片面当たり、金属クロム換算で１０ｍ
ｇ／ｍ² 未満の場合、クロメート皮膜が鋼板素地または
めっき層の表面を十分に被覆できず、耐食性が著しく悪
くなり、耐指紋性も劣る。合計のクロメート付着量が２
００ｍｇ／ｍ² を超える場合、耐食性は十分であるが、
乾燥後のクロメート皮膜中にＣｒ⁶⁺が多くなり、需要家
で脱脂、洗浄等をした際に有害なＣｒ⁶⁺が溶出するおそ
れがある。また導電性不良やコストアップにもつなが
る。

【００２４】また、本発明の処理鋼板におけるクロメー
ト皮膜において、第１クロメート層／第２クロメート層
のクロメート付着量の比は、５０／５０〜９０／１０で
あり、好ましくは５０／５０〜７０／３０である。付着
量の比が５０／５０未満の場合、耐指紋性、耐食性の向
上効果が不充分であり、また、９０／１０を超える場
合、第２クロメート層が第１クロメート層を充分に被覆
できず、表面にシリカが露出し、摺動性が悪くなるおそ
れがある。

【００２５】本発明の処理鋼板の製造において、２層か
らなるクロメート皮膜の形成は、Ｃｒ³⁺とＣｒ⁶⁺の混合
物からなるクロメートを塗布し、水洗せずに焼き付け、
クロメート皮膜を形成させる塗布型クロメート法、また
は、クロメート処理液中で鋼板を陰極処理し、クロメー
ト皮膜を形成させる電解型クロメート法によって行うこ
とができる。反応型クロメート法は、クロメート処理液
と鋼板の化学反応によるもので、付着量の制御は困難で
あり、しかも粒状のものを添加しても、処理時に付着し
ない問題があり、本発明におけるクロメート皮膜の形成
には適していない。これの塗布型および電解型の中で
も、電解型クロメート法は、クロメート皮膜の付着量の
制御が可能であるが、得られる皮膜の耐食性は一般にあ
まり良くない、一方、塗布型クロメート法は、Ｃｒ⁶⁺の
自己防食作用により高耐食性が得られるため、クロメー
ト皮膜の性能の点から塗布型が最も好ましい。

【００２６】クロメート皮膜の形成方法について述べ
る。第１クロメート層は、シリカを含むクロメート液を
用い、塗布型クロメート法または電解型クロメート法で
素地鋼板を処理して形成される。次に、シリカを含まな
いクロメート液を用い、塗布型または電解型クロメート
法で、第１クロメート層上を処理することにより、２層
構造のクロメート皮膜が形成される。

【００２７】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいてさらに具体的
に説明する。

【００２８】（実施例１〜９、比較例１〜６）各例にお
いて、表１に示す鋼板に、所定量のシリカを混合したク
ロメート処理液を塗布、乾燥してクロメート皮膜を形成
し、種々の処理鋼板を作製した。得られた処理鋼板につ
いて、下記の方法にしたがって、耐食性、耐指紋性、摺
動性および導電性の評価試験を行った。結果を表１に示
す。

【００２９】（１）耐食性試験方法 塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ−２３７１）を行い、白錆発
生までに要する時間を耐食性の指標として測定した。

【００３０】（２）耐指紋性試験方法 カラーコンピューターを用いて、Ｌ、ａおよびｂ値を測
定した後、白色ワセリン（キシダ化学（株）製）を表面
に塗布し、拭き取った後、再度、Ｌ、ａおよびｂ値を測
定し、次式で示されるΔＥを求めて評価した。

【数１】 （式中のΔａ、ΔｂおよびΔＬは、それぞれ白色ワセリ
ン塗布前後のａ、ｂおよびＬ値の差を示す）

【００３１】（３）摺動性 多機能慴動試験機を用いて、加圧力：１ｋｇｆ／ｍ
ｍ² 、摺動速度：２０ｍｍ／ｓで平面慴動試験を行い、
動摩擦係数μを指標として測定した。

【００３２】（４）導電性 表面抵抗計を用い、１ｍＡの電流を流したときの抵抗値
（Ω）を測定した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明のクロメート処理鋼板は、耐食
性、耐指紋性および摺動性に優れたものである。また、
本発明の処理鋼板において、クロメート皮膜は、有機樹
脂を含有しておらず、かつ全クロメート層の付着量も１
０〜２００ｍｇ／ｍ² と非常に薄いため、電気抵抗が低
く、スポット溶接、アース性等の導電性に関する問題が
ない利点がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼板の表面にクロメート皮膜を有するクロ
   メート処理めっき鋼板であって、少なくとも一方の表面
   のクロメート皮膜が鋼板側の第１クロメート層と表面側
   の第２クロメート層との２層からなり、第１クロメート
   層と第２クロメート層の合計のクロメート付着量が金属
   クロム換算で１０〜２００ｍｇ／ｍ² であり、第１クロ
   メート層／第２クロメート層のクロム付着量比が５０／
   ５０〜９０／１０であり、かつ第１クロメート層は、湿
   式シリカをＳｉＯ₂ ／Ｃｒの重量比が１〜６の割合で含
   有し、第２クロメート層はシリカを含有しない層であ
   る、耐指紋性、耐食性および摺動性に優れたクロメート
   処理鋼板。