JPS5852494A - 鉄−亜鉛合金めつき鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固溶体合金層と金属間化合物合金層との２層
構造からなる合金めつき層を有する鉄−亜鉛合金めっき
鋼材に関する。

鋼材は強度が大きく、加工性に富み、大量に供給しうる
材料であるため重要な金属材料であり自動車用、家電用
などに多量に使用されている。しかしながら錆びやすく
腐食しやすいという欠点を有するほか、溶接性、加工性
、化成処理性、塗装性などにおいてより高度の特性が要
求されつつある◇このため、鋼材の表面処理が極めて重
要であるが、従来、鋼材の上に、代表的には亜鉛めっき
を施し、その上に化成処理を行い、さらに電着塗料等の
塗料を塗装する方法が行われていた。亜鉛めっきについ
ては、最近、電気めっき法により、ＩＦｅ　−Ｚｎ合金
めっきを鋼材上に施すことにより、さらに耐食性、溶接
性、塗装性などを改良する試みが行われている。

本発明は、この鉄（Ｐｅ　）−亜鉛（、Ｚｎ）合金めっ
きをそれぞれ異なる合金構造の２層とし、特に高度の防
錆性、防食性、化成処理性、塗装性、加工性、溶接性を
達成することを目的とするものである。

すなわち、本発明はＦｅ　−Ｚｎ合金めっき鋼材に係わ
シ、上層（表面）にα５〜７　Ｐ　／　ｍ”の厚さで、
Ｚｎ含有量が３５重量％以下である固溶体合金層を、下
層（内層）にａ１相、ζ相、およびζ相の内層くとも１
種からなる５＝２５　ｙ／　ｍ２の厚さのＦｅ　−Ｚｎ
系金属間化合物層を施した２層構造からなる合金めっき
層を有することを特徴とする特 本発明においては、主として上層において、化成処理層
との密着性、および電着の塗装性を強化し、主として下
層において防食性を強化する。上層のみでは防食効果が
劣り、下層のみでは化成処理性が充分でない。

本発明はまず基材となる鋼材の上に電気めっきによりδ
ｌ相、Ｆ相、およびζ相の内１種もしくは２種以上から
なり、実質的にη相を含有しない５〜２５ｆ／ｍ”の厚
さのＦｅ　−Ｚｎ系金属間化合物合金層を下層として形
成させる。

このような金属間化合物合金層は、たとえばめっき浴と
して、浴中のｚｎ＋＋　／　Ｆｅ”重量比が０４〜０９
％両金属の硫酸塩濃度が計１００　ｐ　／　１以上溶解
限以内、ｐＨが０８〜２．３である硫酸塩浴を用い、電
流密度６０〜２００　Ａ　／　ｄｍ”、浴温４０〜８０
℃の条件下で、不溶解性陽極を用い電気めっきすること
Ｋより形成させることができる。δ１相は主として？ｅ
Ｚｎ、の組成を有し、ｚｎ　Ｂａ６〜９３重量％を含有
し・ζ相は主としてＦ′！ｌ５ｚｎ２１およびＦｅ３Ｚ
ｎ□。の混晶であり、Ｚｎ　７２〜８０重景％を含有し
、ζ相は主としてＦｅＺｎ１３の組成を有し、　Ｚｎ　
Ｏ＆８〜９４．５重量％を含有するとされており、耐食
性にすぐれている。

しかし、５り７ｍ２未満の厚さでは耐食性の効果が発揮
できず、２５　ｆ　／　ｍ”超となると、生産性の観点
からは、電気めっきで製造するメリットが少なくなるの
みならず、加工性や溶接性が却って悪化する。したがっ
て本発明においては５〜２５　ｐ　／　ｍ２厚が望まし
い。

この下層の上にα５〜７　ｆ　／　ｍ２の厚さで、　Ｚ
ｎ含有量が３５重量％以下であるＦｅ　−Ｚｎ系固溶体
合金層を形成させる。

このような固溶体合金層は、たとえ′ばめっき浴として
、浴中のＺｎ＋＋／　Ｐθ”重量比が００２〜α１５、
両金属のｍ−’ａＩ塩濃度が計１００　ｙ　／　４１以
上溶解限以内、ｐＨがα８〜２．．３である硫酸塩浴を
用い、電流密度６０〜２００ム／　ｄｐｎ”　、浴温４
０〜８０℃の条件下で。

不溶解性陽極を用い、電気めっきすることにより形成す
ることができる。本発明の固溶体合金めっきは、従来の
Ｚｎ電気めっきやＷｅ　−ｚｎ溶融めりきに比べて、電
着塗膜上にブリスター等の塗膜欠陥の生ずることが少な
く、まためっき層の膜厚が薄いため成形性や加工性が良
好である。固溶体合金層が０５Ｐ／！ＩＩ２未満では化
成処理性が餅でなくブリスター等の塗膜欠陥を生じやす
い。更に、固溶体合金層自体が化成処理時（溶解消失す
ることもありうる。またフタ／　ｍ”超としても化成処
理性はそれ稚内上しない。α５〜７Ｐ／ｍ＋ａ、好まし
くけ１〜４　ｙ　／　ｍｓの範囲が望ましい。

このように、Ｗｅ　−Ｚｎ系合金めっき層を基材に適し
た下層と、化成処理や電着塗装に適した上層との２層構
造としたことにより、自動車など最近の鋼材に対する高
度の機能的特性要求に対してよりきめ細かく対処するこ
とが可能となったＯたとえば自動車用鋼材に使用される
とｔ道路に散布した溶雪用の塩による塩害や、また小石
などの飛散によるチッピング被害の生ずることがある。

特に塩による被害は甚大で、ひどい場合には数年を径ず
して鋼材そのものが孔あきを起し、安全面からも重大な
障害となる。このため、Ｚｎ含有量の多い厚めつきのＺ
ｎ電気めっきやＦｅ　−Ｚｎ合金溶融めっきによって最
近まで対処されてきたが、この場合、化成処理や電着塗
装適性が良くない。本発明では、２層にしてそれぞれの
要求に適合せしめている。

本発明鋼材は、通常、化成処理を施し、また電着塗装な
どの下塗りや、必要な表面塗装を行ってそれぞれの使用
に供される。

以下、実施例についてさらに詳細に説明する。

実施例１〜５および比較例１〜５ 素材としてα８ｍｍのｓｐａを使用し、常法に従い、ア
ルカリ電解脱脂、水洗、陰極電解酸洗、水洗を行い、実
施例１〜５および比較例１〜４については、めっき浴と
して、浴組成が、Ｆｅ８ｏ、−７Ｈ２ｏ　３５０り／２
、Ｚｎ８０．・７Ｈ２Ｏ１５０ｐ／Ｌ　　（ＮＨ，）、
８０．３０ｆ／Ｉｔからなり、ｐＨＬ２　、浴温６０℃
である浴を用い、電流密度１００　Ａ　／　（１１１”
　、対極には不溶解性陽極としてチタン基板に白金めっ
きしたものを使用して下層の電気めっきを行った。比較
例５については、めっき浴として浴組成が、Ｚｎ８０４
　・）ＨａＯ２５０り／Ｊ！。

（ＨＨ，）、８０．１５り／ＩＩ、Ｈａ、８０．１００
り／１からなシ、ｐＨ１２、浴温５０℃である浴を用い
、電流密度４０Ａ／（Ｌ！１１”　、対極には陽極とし
て亜鉛板を使用して下層の電気めりきを行りた。また、
上層は本文記載の方法によりて固溶体合金めりきを行っ
た。いずれもめっき貴社、めりき時間を変えることＫよ
って調整した。めっき量および相については、それぞれ
原子吸光法およびｘＩｓ回折法で確認した。

得られた試料について、つぎの評価を行った。

ム、めっき層密着性 めりき面に白色ビニルテープを貼り付け、鏡面を内＠に
して０７曲げを行ない、テープに付着し丸めつき層の剥
離を測定した（パウダリングテスト）。

Ｂ、りん酸塩処理性 りん酸塩処理はフォスフオフイライト（Ｐｈｏｇｐｈ。

ｐｈｙｌｌｉｔｅ、　ｚｎ２Ｆｅ（ｐｏ、）２　）系浸
漬処理型薬剤である日本ペイント■製ＧｒＥ？　−Ｄ　
−２０００を使用し、これをＴｉＩ４〜１８、ＡＲ１８
〜２０、Ｚｎ　　１１０００−２００ｐｐ、　Ｆｅ５０
〜１１００ｐｐに調整したものに試料を、１２０秒浸漬
して行った。

（１）皮膜量 りん酸塩皮膜量は、皮膜を２重量％ＣｒＯ３溶液で溶解
して求めた。

（２）Ｐ比率 によシ求めた。

０、塗装後の耐食性 上記りん酸塩処理した後の試料板を１２０℃Ｘ　１０分
間空焼きし、この上に日本ペイント■製のパワートップ
Ｕ−３０をカチオン電着塗装した。クロスカット剥離中
、耐赤さび性、赤さび発生時間の３つの評価は、この段
階の試料を使用した。又、耐水密着性については、乾燥
膜厚２０μとなるよう上記カチオン電着塗装を施した塗
装板上に、日本ペイント■製アミラックＴＰ　−１６Ｒ
を乾燥膜厚２５μとなるように塗装、焼付しく１４０℃
×２０分間）、さらに上塗として日本ペイント■製アミ
ラック０３０を乾燥膜厚が３０声となるよう塗装焼付（
１４０℃Ｘ２０分間）行った試料について評価した。

（１）耐水密着性 上塗り塗装板を４０℃の湯に２４０時間浸漬し、浸漬終
了後すみやかに鋼素地に達する２ｍｍ角の基盤目を１０
０個刻み、セロテープで剥離し、塗膜剥離面積比で評価
した。

（２）クロスカット剥離中 カチオン電着塗料の乾燥膜厚２０ｓ　＠装板に、鋼素地
に達するクロスカットを施こし、塩水噴霧試験（３６０
時間、Ｊ工８２３７１　）を行い、その剥離中（片側ｍ
ｍ　）で判定した。

（３）耐赤さび性 カチオン電着塗料の乾燥膜厚２０μ塗装板で、塩水噴霧
試験（３６０時間、Ｊ工８２３７１）後のクロスカット
部の赤さび発生状況を観察した。

（４）赤さび発生時間 カチオン電着塗料の乾燥膜厚５μ塗装板で、クロスカッ
トをせず、塩水噴霧試験（Ｊ工８２３７１）を行い、赤
さび発生までの時間を測定した。

以上の結果を第１表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １−　上層にα５〜フＰ／−の厚さで亜鉛含有量が３５
   重量％以下である鉄−亜鉛系固溶体合金層、下層にδｌ
   相、ζ相およびζ相の内層くとも１種からなる５〜２５
   　ｙ　／　ｍ”の厚さの鉄−亜鉛系金属間化合物合金層
   を施した２層構造からなる合金めっき層を有することを
   ｌ￥１ｉｌｋとする鉄−亜鉛合金めりき鋼材。