JPS60204888A - Zn−Al系合金溶融めっき鋼板のリン酸亜沿処理法 - Google Patents

Zn−Al系合金溶融めっき鋼板のリン酸亜沿処理法

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JPS60204888A
JPS60204888A JP5953984A JP5953984A JPS60204888A JP S60204888 A JPS60204888 A JP S60204888A JP 5953984 A JP5953984 A JP 5953984A JP 5953984 A JP5953984 A JP 5953984A JP S60204888 A JPS60204888 A JP S60204888A
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zinc phosphate
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steel sheet
treatment
ion
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JP5953984A
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Hisao Takamura
高村 久雄
Kiichiro Katayama
片山 喜一郎
Takenori Deguchi
出口 武典
Yasuharu Maeda
前田 靖治
Masaru Suzuki
勝 鈴木
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
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    • C23C22/34Chemical 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
    • C23C22/36Chemical 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 phosphates
    • C23C22/362Chemical 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 phosphates containing also zinc cations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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、リン酸亜鉛処理液中に不可避的に混入し来た
るAIイオン量が5001)I’llを超えないように
維持させる手段として、予めめっき表層をエツチングす
る方法に関するIn−Al系合金溶融めっき鋼板のリン
酸亜鉛処理法である。
2nめつき鋼板は古くから建築、土木用などに使用され
、その耐久性については広く信頼されている。しかし近
年、より一層優れた耐久性を有するめっき鋼板が望まれ
るようになり、In−Al系合金溶融めっき鋼板(2n
ベースに、王にAIを3〜5%含有する溶融めっき鋼板
;以下、2n−Al系めっき鋼板と記述する)が開発さ
れた。口のIn−Al系めっき鋼板は裸の耐食性が従来
の曲鉛めつき鋼板の約2倍と優れており、特にめっき層
の密看性、展延性が良いためIJOI部の耐食性が著し
く優れているなどの特徴がある。この特徴を活かまため
塗装鋼板への適用が望まれ、検討ξれている。従来から
塗装鋼板の塗装前処理の殆んどがリン酸曲鉛処理による
方法で行なわれている。リンflI!ll!鉛処理では
めつき園の711が一部溶出し、之がリン酸と結合して
リン酸亜鉛皮膜を生成する。1n−AI系めつき鋼板の
場合、従来の並鉛めつき鋼板に比べめつき−中に約20
〜25倍のA1を含有しているため、口のA1が多量に
リン酸亜鉛処理液中に溶出する。従って、リン酸亜鉛皮
膜の構成元素でないA1が処理液中に多量蓄積した場合
の問題が懸念されている。
この蓄積Allの影響について明確にするため、通常の
着色亜鉛鉄板の塗装前処理を行ない得る連続化成処理装
置にIn−Al系めっき鋼板を連続通板して調査した。
実験は市販のリン酸亜鉛処理液を一定量建浴し、之に2
n−Al系めっき鋼板を連続通板し、この時リン酸亜鉛
皮膜となって消費される処理液およびロール絞りによる
持ち出し液量は9a唾液の全酸度を測定することにより
別途補給液で連続補給した。この実験において通板量毎
の溶出A1量、蓄積All、リン酸亜鉛皮膜量、エツチ
ング量(リン酸亜鉛処理液中におけるめつき寵の溶出量
)および生成したリン酸亜鉛皮膜の形態変化などを確認
した。
またリン酸亜鉛処理鋼板に引続きクロム醗シーリングを
行ない塗装後の性能に就いても確認した。
この実験結果から次の事が判明した。即ち第1図に示す
ように従来の亜鉛めっき鋼板ではリン酸亜鉛処理液中に
蓄積するAllが約2209pmであるのに対し、2n
−Al系めっき鋼板は著しく多く最高700ppmにま
で達した。
また蓄積A1量の増加に伴ないリン醒亜鉛皮g!量及び
エツチング量は第2図に示すように減少し、特に蓄積A
1量が500DDlllを超えると著しく減少する口と
が判った。このリン酸亜鉛皮膜量の減少は第3図(写真
)に示すようにリン酸亜鉛の結晶形態がリン酸亜鉛独特
のtl状結晶Aがら粒状結晶Bに変化すると共に結晶の
成長が抑制されるためと考えられる。更にリン酸亜鉛処
理液中の蓄積Al11と塗装後の塗膜密着性の関係を第
4図に示すが、蓄積Alfiが5ooppmを超えた処
理液で処理されたものは折り曲げ密着性、耐スクラッチ
性が著しく劣り、塗装鋼板としての性能を有していない
ことが判った。口のようにlローA1系めつき鋼板はリ
ン酸曲鉛処理において、めっき層から溶出し蓄積された
A1の影響を受け正常なリン酸亜鉛皮膜が形成されない
ため充分な塗装前処理性能が付与されないことが判明し
た。しかしIn−Al系めっき鋼板は前述したように加
工部の耐食性が著しく優れていることから塗装鋼板への
適用が望まれている。従ってIn−Al系めっき鋼板の
リン酸亜鉛処理法について種々検討した。
第1図に示したように1n−Al系めっき鋼板を112
/!処理した場合の溶出A1量は約50ppmであり3
01112/を処理後の蓄積A1量は約700ppi+
であった。之に対しInめっき鋼板の溶出A1量は約1
0ppn+であり3(1m2#処理後の蓄積Allは約
220111111であった。
またZOめつき鋼板のリン酸亜鉛処理は現在多くの着色
亜鉛鉄板の製造ラインで実施されているが、処理液中の
蓄積Allは約200〜400111)IIで平衡して
おり、1n−Al系めっき鋼板のように多量の蓄積A1
は認められずリン酸亜鉛皮膜も正常に生成している。之
等の事実から2n−Al系めっき鋼板においても1WI
’71!処理した場合の溶出A1量を10ppm以下に
抑制するか、或いは蓄積Al量を500pp−以下に抑
制または除去することによって正常なリン酸亜鉛処理が
可能なことが判る。溶出AI量を10ppm以下に抑制
する方法について種々検討した結果、次の方法が有効で
あることが判った。
即ち、溶出A1を抑制する方法として予めZn−Al系
めっき鋼板をpH1o〜13のアルカリ水溶液により、
めっき表■をエツチングした後、引続きリン酸亜鉛処理
する方法が有効であることを開発し1;。
本発明について詳細に説明する。
溶出A1の蓄積を防止する方法としてオートドレーン方
式が考えられる。この方法は蓄積Allを500ppm
以下に維持するために建浴したリン酸亜鉛処理液を常に
一定量宛連続補給し、オーバーフロー分を廃液とし蓄積
A1を除去する方法である。この方法においてもA1の
蓄積防止は可能であるが、リン酸亜鉛処理液の使用量の
増加及び廃液処理費用が増加することは明らかである。
史に補給量及び廃液の管理が複雑となり経済的でない。
本発明はこのような欠点を解決するものである。
即ち、リン酸亜鉛処理においてはめつき層の一部を溶解
し、溶出したlnがリン酸と結合しリン酸亜鉛皮膜を形
成する。従ってZn−Al系めつきt#板では必然的に
めつき園中のA1がリン酸亜鉛処理液中に蓄積覆ること
になる。
本発明に成るリン酸亜鉛処理前にアルカリ水溶液によっ
てIn−Al系めっき層表層をクリーニングし、引続き
リン酸亜鉛処理する方法はアルカリ水溶液がめつき−の
A1を選択的にエツチングする特性に基づくものである
。即ち、2n−Al系めっき鋼板はめつき1中にInリ
ッチなβ−ハ)相とA1リッチな共晶相が混在している
。このためアルカリ水溶液によるクリーニングによって
共晶相を選択的にエツチングし、溶出するA]を系外に
排出させた後、引続き行なわれるリン酸亜鉛処理液中へ
の溶出A11lを抑制しようとするものである。アルカ
リ水溶液はNaOH,KOH,Ga(O旧、などのアル
カリ化合物を添加しpHを調整することにより建浴する
。エツチング効果は水溶液の1ullによって異なり高
pH側で大きい。また1)11調整後にGo、 Ni、
 Feなどを添加することによって、添加元素が置換析
出することによりエツチング効果を高めることが出来る
更にco、 Ni、 Feの析出によって塗装後の塗膜
密着性および耐食性の向上などの効果が期待出来る。
また通常の着色亜鉛鉄の製造ラインにおいては塗装前処
理設備としてリン酸亜鉛処理槽の外に予備的な設備とし
て酸洗槽、アルカリ脱脂槽などを有しているものが多く
、本発明の実施は新設備を設置することなく容易に出来
るなどの利点がある。
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
板厚0.4w、幅220mの2n−Al系めっき鋼板を
Na0)1゜KOH,Ca(01()、などのアルカリ
化合物を添加した1)H8−13の水溶液および之等の
水溶液にGo、Ni、)e添加した水溶液でクリーニン
グ後、引続き主成分としてハ1イオン量が1.12g/
/、Niイオン量が1.26g/l、 PO,イオンf
!1ff6.Gq/l、 NO,イア1ンIIが1.1
1J#!、 Fイオン量が1.329/lとその他少量
の添加物から成る処唾液組成の市販リン酸曲鉛系処理液
(商品名ロールボンデライト103;日本バーカーライ
ジング社製)を用い、通常の着色4I!鉛鉄板の塗装前
処理を行ない得る連続化成処理装置に通板し、リン酸亜
鉛処理液201に対し600m′処理した。この実施例
においてアルカリ水溶液中に溶出する溶出AI量(めっ
き鋼板の処理!11’)およびリン酸亜鉛処理液中の蓄
積Ai量(めっき鋼板の処理fi600m’)、リン酸
亜鉛皮膜の形態1分布状態および塗装後の塗膜密着性を
調査し、アルカリ水溶液によるエツチング効果を確認し
た。
なお、リン酸亜鉛皮膜の分布状態は1000倍の電子顕
微鏡写真を撮影し評価した。また塗装後の性能は塗料W
A21 (大日本インキ化学工業製、膜厚5μ、焼付温
度215℃−30秒)を塗装後、第1表に示す基準に基
づき評価し、その結果を第2表に示す。
以 第 1 表 比較例として、 以下余白 第2表の比較例から明らかなように1189以下の水溶
液でクリーニングした後、引続きリン醒0!鉛処理した
ものはアルカリ水溶液中への溶出A11lが20〜37
ppmと少ない、このため引続き(■なわれるリン酸亜
鉛処理液中にもA1が溶出し、何れも蓄積A1が510
1+pm以上となっている。この事はこのpH域ではA
1に対するエツチング効果が少ないためと者えられる。
このM果、生成したリン酸亜鉛皮膜も粒状化し、分布状
態も不均一で好ましくない。また塗装後の21折り曲げ
、コインスクラッチ性試験結果も著しく低い性能を示し
ている。之に対し本発明の方法によりDH10〜118
13のアルカリ水溶液でクリーニングし、引続きリン酸
亜鉛処理したものはアルカリ水溶液中への溶出A1量i
f 41〜18011111と多いためにリン酸亜鉛処
理液中へのA1の溶出が少なく蓄積A1量は何れも50
0叶−以下である。この結果、生成した皮膜はリン酸亜
鉛独特の針状結晶が均一に分布しており、史に塗lA後
の21折り曲げ、コインスクラッチ試験結果も優れてい
る。特にGo。
N+、 Feを添加したものは2を折り曲げ試験におけ
る性能が一段と優れている。このようにp)110〜p
H13のアルカリ水溶液でクリーニングし、A1リッチ
騙をエツチングし、引続きリン酸亜鉛処理することによ
って蓄積Allは5001)11−以下に抑制出来、正
常なリン酸亜鉛処理が可能となる。
むお、アルカリ水溶液はI)89以下ではA1に対する
エツチング効果が少な(l1813以上では作業性が低
下することなどからp旧0〜pH13が最も好ましい。
In−Al系めっき鋼板は通常のリン酸亜鉛処理方法で
はめつき■から溶出するA1が処理液中に蓄積し、正常
なリン酸亜鉛皮膜の生成が不能となる。本発明の適用に
よって正常なリン酸亜鉛皮膜が生成し塗装鋼板への適用
が可能となる。
本発明はアルミニウム、亜鉛めっき鋼板、冷延鋼板など
複数の素材を四−ラインで処理する場合適用出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はリン酸亜鉛処理液に1n−AI系合金溶融めっ
き鋼&および亜鉛めっき鋼板を連続通板した場合の通板
量と蓄積A1量の関係を示すものであり、A Ltln
−AI系合金溶融めっき鋼板の蓄積AI[lBはInめ
っき鋼板の蓄積AIWJ を示す。 第2図はリン酸亜鉛処理液中の蓄積A11lとリン酸亜
鉛皮膜量およびエツチング量の関係を示すものであり、 Aは1n−AI系合金溶融めっき鋼板のリンPl!亜鉛
皮膜量 BLt70−A1系合金溶融めっき鋼板のエツチング量 を示す。 第3図(写真)は蓄積All0ppi+(建浴液)と蓄
積AAl1700ul1のリン酸亜鉛処理液で処理した
場合のリン@亜鉛皮膜の結晶形態および結晶の分布状態
を示すものであり、 Aは蓄積A1量011+111(建浴液ンで処理した場
合の結晶形態および結晶の分布状態 Bは蓄積A ll 700pp++で処理した場合の結
晶形態および結晶の分布状態 を示すものである。 第4図は蓄積A1A11011f1建浴液)から700
ppmまでの処理液で処理したリン酸並鉛処理板に塗装
した場合の性能を示すものである。 第1図 第2図 1141 At童(PPffI) 第1頁の続き 0発 明 者 鈴 木 勝

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 11n−Al系合金溶融めっき鋼板の表面をp tl 
    10〜13のアルカリ水溶液によって処理しめつき表層
    をエツチングして債、主成分としてinイオン量が0.
    85〜1.7q/l、Niイオン量が1゜0〜2.5q
    /It 、 PO,イオン量が5.5〜10g#!。 NO,イオン量が0.8〜1.517/j!、 Fイオ
    ン量が1.3〜5.51J/lとその他少量の添加物か
    ら成るリン酸亜鉛処理液組成で且つ不可避的に混入し来
    たるA1イオン量を5ooppn+を超えない量に押え
    た処理液を用いて処理することを特徴とするIn−Al
    系合金めつき鋼板のリン酸亜鉛処理法。
JP5953984A 1984-03-29 1984-03-29 Zn−Al系合金溶融めっき鋼板のリン酸亜沿処理法 Pending JPS60204888A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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