JPH116095A

JPH116095A - 表面外観に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH116095A
Application number: JP9157043A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yasui; 淳安井; Shinichi Tsuchiya; 伸一土屋
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】母材に起因する表面むらを軽減し、均一な表
面外観を呈する電気亜鉛めっき鋼板の安価かつ簡便な製
造方法を提供する。【解決手段】鋼板の表面を0.1 〜10g/m²の量を研削
し、必要によりさらにZn、Fe、Co、Niの１種または２種
以上のイオンを含む溶液中に浸漬または浸漬後通電する
ことによりこれらのイオンまたは析出金属を鋼板表面に
付着せしめ、次いで電気亜鉛めっきを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、均一性に優れた表
面外観を有し、特に家電製品などに用いられる表面処理
鋼板として最適な電気亜鉛めっき鋼板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気亜鉛めっき鋼板は、亜鉛のもつ犠牲
防食作用で優れた耐食性を示す。これは亜鉛自体は鉄に
先んじて腐食されても、その錆は白色で目立ちにくく、
比較的外観が美麗であるという現象に基づくものであ
る。従って、電気亜鉛めっき鋼板は、比較的目に付きや
すいところに多く使用され、特に、近年ではさらにクロ
メートや有機樹脂を塗布して、家庭用電気製品等の外板
等としてますます多く使用されている。このような状況
の中、それに伴って外観品質への要求が厳しくなり、こ
れまで見過ごされてきた僅かな外観のむらが無視できな
くなりつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、均一な外観
を有する電気亜鉛めっき鋼板の製造方法としては多くの
提案がされており、それらを概観すると次の通りであ
る。

【０００４】特開昭63−100193号公報には、電気亜鉛め
っきを行うにあたり、その前処理後に表面に酸化皮膜を
形成してからめっきを行う方法が記載されている。しか
し、酸化皮膜の厚みが均一でないとめっきむらの原因と
なるが、均一な厚みの酸化皮膜を形成させることが難し
く、また、めっきの母材との密着性を低下させるため、
実用は困難であった。

【０００５】特開平３−294496号公報には、めっき浴中
の硫酸亜鉛、硫酸アルミニウムまたは鉛イオンの濃度、
浴温度、めっき液の流速等を特定して不溶性陽極でめっ
きをする方法が記載されているが、実際の製造ラインで
は操業中に浴中成分や浴温度、めっき液の流速がある程
度ばらつくため、実際の製造装置への適用は困難であっ
た。

【０００６】特開平４−74887 号公報および特開平４−
74888 号公報には、電導度助剤を含有する酸性電気亜鉛
めっき浴で下層めっきを形成し、次いで電導度助剤を含
有しない別の亜鉛めっき浴で上層めっきを形成する方法
が開示されているが、十分な外観汚れの改善には至って
いない。

【０００７】特開平４−110487号公報には硫酸ナトリウ
ム、硫酸アンモニウム等の電導度助剤を含まず、Feイオ
ンは100 ppm 未満、その他の規定イオン濃度の溶液でめ
っきする方法が開示されているが、通常Feイオンは鋼板
からの溶出により混入するため100 ppm 未満に維持する
ためには除鉄等の新たな設備を要するため好ましくな
い。

【０００８】特開平７−76792 号公報には水溶性有機化
合物を含有する酸性亜鉛めっき浴中でプレめっきを行う
方法が記載されているが、鋼板に付着した有機化合物が
徐々に後続の浴で溶解し部分的にめっきの結晶粒径や配
向性を変えたりして、新たなむらの原因となるため好ま
しくない。

【０００９】特開平７−278880号公報にはめっき液中に
水素イオンの放電反応を妨害する物質：ポリオキシアル
キレン誘導体、テトラブチルアンモニウム塩、チオ尿
素、Pb、Sn、Sb等を添加する方法が記載されているがこ
れらの物質は、微量ではその濃度の測定が困難なため管
理が難しく、また、大量に添加すると電気亜鉛めっきの
経時的な色調変化や、耐食性の劣化を招くため好ましく
ない。

【００１０】特開平８−104995号公報にはめっき前処理
時に鋼板を強酸洗する方法が記載されているが、この方
法では酸洗浴中にFeイオンが蓄積し、酸洗液中にFe塩の
沈殿が生じたり、酸洗力の低下がおこるため、酸洗浴を
頻繁に交換しなくてはならなくなり、好ましくない。

【００１１】特開平８−165595号公報には電気亜鉛めっ
き前の焼鈍工程直前に0.1 ％以上の硫黄化合物水溶液を
塗布する方法が記載されているが、新たな設備の増設が
必要となり、焼鈍ラインが複数あるような場合に全ライ
ンへの設備増が必要となり好ましくない。

【００１２】特開平８−188899号公報には母材の平均結
晶粒径が規定された鋼板上にSn、In、Bi、Sbの一種以上
を0.08〜25ppm 含有するめっき液でめっきする方法が記
載されているが、このような低濃度で大量のめっき液を
管理する方法が難しく、濃度が増加しすぎると電気亜鉛
めっきの経時黒変現象を引き起こす可能性があるため好
ましくない。

【００１３】特開平８−193293号公報には電気亜鉛めっ
き前の焼鈍工程中の雰囲気ガスの露点を−20〜10℃で焼
鈍する方法が記載されているが、焼鈍後電気めっきを行
うまでにある程度の時間がある場合には、その過程で母
材表面に酸化皮膜層が生成し、この層が不均一であると
電気亜鉛めっき時にむらが発生してしまうためこれだけ
では不十分である。

【００１４】また、電気亜鉛めっきを行うに当たりあら
かじめプレめっき等でZn、Fe、Ni、その他の金属もしく
はイオンを浸漬もしくは電析により付着させておく方法
は、特開平７−76793 号公報にプレNiめっきを行う方法
が、特開平８−41679 号公報にはSnをプレめっきする方
法が、特開平８−49091 号にはTi、Mn、Ni、Co、Cu、C
r、Fe、Mo、Ｗの一種以上をプレめっきする方法が、特
開平８−120483号公報には所定の電流密度でプレZnめっ
きを行う方法が、特開平８−120484号公報にはプレZnめ
っき後この層を逆電流で一部溶解する方法が、特開平８
−120485号公報にはプレZnめっき後この層を酸性めっき
浴中で一部溶解する方法が、特開平８−134688号公報に
はプレCo−Niめっきを行う方法が、特開平８−165593号
公報にはプレNi、Co、Feめっきを行う方法が、特開平８
−188898号公報にはCo、Ni、Cr、In、Sn、Sb、Tiめっき
の１種以上をプレめっきする方法が、特開平８−246185
号公報と特開平８−277489号公報にはプレFeめっきを行
う方法が、特開平８−260190号公報にはプレCoめっきを
行う方法が、それぞれ記載されている。しかし、いずれ
も１g/m²以下の少量のプレめっきで、むらの改善は見ら
れるが、鋼板表面が部分的に著しく汚れていたり、厚い
酸化皮膜が部分的に生成している場合にはその部分が十
分にプレめっきされないため、完全には電気亜鉛めっき
のむらを消去することが困難であった。

【００１５】１g/m²以上の付着量のプレめっきを実施す
る方法としては、特開平７−278881号公報にはZnイオン
濃度0.2 〜0.6 mol/l 、電流密度40〜150A/dm²、相対流
速0.5m/s以上の条件で１g/m²以上をプレ電気亜鉛めっき
で付着させた後、所定量の電気亜鉛めっきを実施する方
法が記載されているが、本発明者らの知見では、この方
法ではプレめっき自体が母材の影響を受けてしまい、そ
の上に施しためっきの色調むらの改善は見られなかっ
た。

【００１６】特開平８−193292号公報には、プレめっき
として、Znイオンを0.4 〜0.8mol/l含んだめっき液で電
流密度80〜200 A/dm²でZnめっきを0.5 〜５g/m²付着さ
せる方法が記載されているが、このめっき条件は通常の
めっき工程と大差がなく、筆者らの実験では単にめっき
工程を２段階に分けただけでは十分なめっきむらの改善
には至らなかった。

【００１７】特開平８−199387号公報にはプレめっきと
してNi、Mo、Mg、Co、Cr、Mnの１種を真空蒸着法、イオ
ンプレーティング法、スパッタリング法で0.01〜５g/m²
付着させる方法が記載されているが、この方法では新た
な設備としてプレめっき設備を増設しなければならずコ
スト増となるため好ましくない。

【００１８】特開平８−277487号公報および特開平８−
288488号公報には100 A/dm²以上の電流密度で3000〜16
000C/m²通電してZnめっきを施し、さらに第２層として
10〜100 A/dm²以上の電流密度で付着量0.1 〜0.5 g/m²
のめっきを施した後、逆通電しもしくは酸性めっき浴中
で第２層を0.1 〜0.5 g/m²溶解した後さらに電気亜鉛め
っきを施す方法が記載されているが、この方法では電流
効率の損失が起こり、筆者らの実験では鋼板の全面で均
一に溶解反応を起こすのが難しく、溶解量に差が生じる
と返って表面のむらが発生しやすくなる。また、逆電流
を流す方法では、不溶性電極を使用している場合には電
極が陰極となるため、この部分にZnの析出が起こる。ま
た、無通電でZnを溶解する場合は不純物としてNi、Pb等
の貴な電位の元素がめっき液中に含まれている場合には
これらの元素がZnの溶解時に置換析出し、耐食性の劣化
や、経時黒変等の電気亜鉛めっき鋼板の性能の劣化が生
じるため好ましくない。

【００１９】電気亜鉛めっきで発生するむらの大部分は
めっき前の上工程に起因する。しかし、これらのむらの
原因は、主に上工程で生じた母材表面の極微量な成分の
むらやFeの結晶粒度のむらや酸化皮膜のむらに起因し、
めっき前の母材では確認するのが困難な場合が多く、め
っきして始めて確認できる類のものである。また、仮に
めっき前に確認できたとしてもその製造工程が極めて煩
雑であるため、発生箇所を特定するのが困難な場合が多
い。このため、上工程の品質の影響を受けることがな
く、安定してむらのない電気亜鉛めっき鋼板が製造で
き、しかも本来の電気亜鉛めっき鋼板の性能や製造しや
すさ、製造コスト等をあまり損なわない方法が求められ
ている。

【００２０】ここに、本発明の課題は、上工程の品質の
影響を受けることがなく、むらのない電気亜鉛めっき鋼
板を簡便な手段でかつ低コストで安定して製造できる方
法を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく種々検討を重ねた結果、電気亜鉛めっき
を発生するむらの大部分は、焼鈍以前の工程で生成した
めっき用母材の表面に生成している極微量な成分のむら
やFeの結晶粒度のむらや酸化皮膜のむらに起因し、これ
らのむらが電流密度のむらを引き起こし、ひいてはZnの
結晶配向性や結晶粒度のむらとなることを知見した。Zn
の結晶はその配向や結晶粒度により光の反射率が異なる
ため、マクロ的に見るとこれをむらとして捉えてしま
う。従って、このむらをなくすためにはめっき母材の表
面を均一な成分にすることが不可欠であることが判明し
た。

【００２２】よって、鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあ
たり、まず、鋼板の表面を0.1 〜10g/m²研削し、次いで
電気亜鉛めっきを施すことにより、表面外観に優れた電
気亜鉛めっき鋼板が効率良く製造できることを知見し、
本発明を成すに至った。

【００２３】また、鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあた
り、まず、鋼板の表面を0.1 〜10g/m²研削し、Zn、Fe、
Co、Niの１種また２種以上のイオンを含む溶液中に浸漬
または浸漬後通電することにより、これらのイオンまた
は析出金属を鋼板表面に付着せしめ、次いで電気亜鉛め
っきを施すことを特徴とする表面外観に優れた電気亜鉛
めっき鋼板がさらに効率良く製造できることを知見し、
本発明を成すに至った。

【００２４】よって、本発明の趣旨とするところは次の
通りである。 (1) 鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあたり、まず、鋼板
の表面を0.1 〜10g/m²研削し、次いで電気亜鉛めっきを
施すことを特徴とする表面外観に優れた電気亜鉛めっき
鋼板の製造方法。

【００２５】(2) 鋼板の電気亜鉛めっきを施すにあた
り、まず、鋼板の表面を0.1 〜10g/m²研削し、Zn、Fe、
Co、Niの１種または２種以上のイオンを含む溶液中に浸
漬または浸漬後通電することによりこれらのイオンまた
は析出金属を鋼板表面に付着せしめ、次いで電気亜鉛め
っきを施すことを特徴とする表面外観に優れた電気亜鉛
めっき鋼板の製造方法。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。前
述のように、電気亜鉛めっき鋼板に発生するむらの多く
は、焼鈍以前の工程で生成しためっき用母材の最表面に
生成している極微量な成分のむらやFeの結晶粒度のむら
や酸化皮膜のむらに起因している。これらのむらがめっ
き母材に存在すると、部分的に鋼板表面の抵抗が異なる
部分が生じるため、電気めっきの通電時に電流密度分布
が発生する。

【００２７】亜鉛の結晶は六方晶であるため、基底面
(00・2)の方向により光の反射され方が異なり、基底面
が母材に対して平行に析出した場合は、明るい色調のめ
っきとなり、基底面が母材に対して斜めに析出した場合
は暗い色調となる。

【００２８】図１は、電流密度とＬ値との関係を示すグ
ラフである。Ｌ値とは、色調をあらたす値であって、そ
の値が大きい程明るい色調であることを意味する。亜鉛
めっきの場合、色調は亜鉛めっきの際の亜鉛の析出状態
によって影響を受けることから、Ｌ値は析出状態に対応
すると言うことができる。なお、このときの電解条件は
通常の亜鉛めっき条件に準じたものであった。

【００２９】図１に示す結果からも分かるように、亜鉛
の析出時に基底面がどの方向を向いて析出するかは電流
密度の影響を受け、低電流密度では多くの結晶が基底面
が母材に対して平行に析出し、明るい色調のめっきとな
るが、高電流密度では多くの結晶がランダムな方向に析
出し、基底面が母材に対して平行に析出する結晶の割合
が減少するため暗い色調のめっきとなる。よって、鋼板
の表面に電流密度の分布が発生する場合には部分的に明
るい部分と暗い部分が生成し、これがむらとなって認識
される。

【００３０】従って、電気亜鉛めっきのむらをなくすた
めには、母材最表面の極微量な成分のむらやFeの結晶粒
度のむらや酸化皮膜のむらをなくすことが必要である。
このためには既に従来技術で紹介したようなめっき母材
を強酸洗する方法や、電気亜鉛めっき前にFe、Co、Ni等
の金属をプレフラッシュめっきする方法が開発されてい
る。しかし、これらの方法では、ある程度のむらの抑制
効果は生じるが、めっき母材の最表層に生じている鋼中
極微量な成分の偏析層や偏結晶粒度層、めっき母材の最
表層に付着した厚い酸化皮膜層は除去できない。

【００３１】これを解決するために種々の方法を検討し
た結果、最も効果的なのはめっき母材の表面を研削した
後直ちに電気亜鉛めっきを実施する、もしくはめっき母
材の表面を研削した後直ちに所定の金属イオンを含む溶
液に浸漬後電気亜鉛めっきを実施する、もしくはめっき
母材の表面を研削した後直ちに所定の金属イオンを含む
溶液でプレめっきを実施し電気亜鉛めっきを実施するの
が最適であり、むらの発生を大幅に低下、改善できる。

【００３２】このように本発明の好適態様によれば、表
面研削の後、直ちに電気亜鉛めっきあるいはプレめっき
を実施するが、それは表面の研削状態をそのまま維持し
た状態で次の工程を行うとの趣旨であって、具体的に
は、研削を不活性雰囲気内で連続して行いそのまま次の
工程を行うとか、同じ浴内で研削を行うとか、あるいは
時間的には 180秒内に次に工程を行うとかを意味するの
である。

【００３３】本発明は電気亜鉛めっきを施すにあたっ
て、予め、めっき母材の表面を研削することを特徴とす
る。この研削によりめっき母材の最表層に生じている鋼
中極微量な成分の偏析層や偏結晶粒度層、めっき母材の
最表層に付着した厚い酸化皮膜層が完全に除去できる。

【００３４】めっき母材の研削量は0.1 g/m²未満では、
電気亜鉛めっき表面のむらの抑制効果が少ないために下
限を0.1 g/m²と規定する。上限は10g/m²程度でほぼむら
の発生がなくなるため、その効果が頭打ちとなり、これ
以上研削してもコスト上昇等を招くのみであるため、10
g/m²を上限とする。好適上限は５g/m²である。

【００３５】また、めっき母材の表面を研削した後、直
ちにZn、Fe、Co、Niの１種または２種以上のイオンを含
む溶液中に浸漬または浸漬通電した後電気亜鉛めっきを
すると更にその効果が助長される。

【００３６】Zn、Fe、Co、Niの１種または２種以上のイ
オンを含む溶液中に浸漬または浸漬通電したときの、こ
れらの金属またはイオンのめっき母材への付着量は特に
規定しないが、好ましくは0.001g以上0.1g以下である。
好適上限は0.025 g/m²である。

【００３７】本発明における鋼板の研削は、所期の目的
が達成されれば特定の手段に制限されないが、実用上か
らは、特開昭52−36397 号公報に例示されるベルト研削
やSiＣ製ブラシロール研削等の手段でもって行うのが好
ましい。次に、実施例によって本発明の作用効果をさら
に具体的に説明する。

【００３８】

【実施例】めっき用母材には、連続焼鈍を施した冷延鋼
板 (コイルを半分に裁断して、片方を実ラインで電気亜
鉛めっきを実施して、実際にむらが発生するのを確認し
た鋼板) を使用した。この鋼板を適当なサイズに切断
し、所定量表面を研削した。また、一部のサンプルにつ
いては、濃度80g/l(複数の金属イオン種を添加している
ものは合計量で80g/l)、pH 0.8、浴温50℃±５℃の溶液
に浸漬もしくは浸漬通電 (電流密度３A/dm²で10℃) し
た。次にアルカリ脱脂し、５％硫酸溶液で酸洗し、Znイ
オン80g/l を含む硫酸酸性めっき浴にて、電流密度50A/
dm²、pH 0.8、浴温50℃±５℃で付着量20g/m²の電気亜
鉛めっきを行った。

【００３９】本例において鋼板の表面研削は昭和工業
(株) 製鋼板研削用ブラシロール(SiC製) によって行っ
た。めっきは150 mm×150 mmのサイズで各条件でそれぞ
れ100 枚めっきし、目視でむらが確認できたサンプルの
個数を算出し、むら発生率として記載し、５％以下を評
価良好 (○) 、１％以下を非常に良好 (◎) 、６％以上
を不芳 (×) とした。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、電気
亜鉛めっきを施すにあたり、予めその母材の表面を研削
する、もしくは研削後Zn、Fe、Co、Niの１種または２種
以上のイオンを含む溶液中に浸漬または浸漬通電すると
いう簡便な手段でもって、その表面むらの発生を大幅に
低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気亜鉛めっきを行った場合の電流密度と電気
亜鉛めっきの明るさ( Ｌ値) との関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあたり、
鋼板の表面を0.1 〜10g/m²の量を研削し、次いで電気亜
鉛めっきを施すことを特徴とする表面外観に優れた電気
亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあたり、
鋼板の表面を0.1 〜10g/m²の量を研削し、Zn、Fe、Co、
Niの１種または２種以上のイオンを含む溶液中に浸漬ま
たは浸漬後通電することによりこれらのイオンまたは析
出金属を鋼板表面に付着せしめ、次いで電気亜鉛めっき
を施すことを特徴とする表面外観に優れた電気亜鉛めっ
き鋼板の製造方法。