JPS61291981A - 黒色亜鉛合金メツキ鋼板の製造方法 - Google Patents

黒色亜鉛合金メツキ鋼板の製造方法

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JPS61291981A
JPS61291981A JP13235785A JP13235785A JPS61291981A JP S61291981 A JPS61291981 A JP S61291981A JP 13235785 A JP13235785 A JP 13235785A JP 13235785 A JP13235785 A JP 13235785A JP S61291981 A JPS61291981 A JP S61291981A
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/34Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32

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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】 (産業上の利用分野] 本発明は一般に亜鉛メッキ鋼板が使用される分野におい
て装飾が必要な部材に用いる黒色亜鉛メッキ鋼板の製造
方法に関するものである。
(従来の技術J 低コストで高性能の品質は自動車用防錆鋼板、家庭電気
製品、家具、建材分野に用いられる鋼板に対して一貫し
て要求されつづけて来九。これらの要求に対してスチー
ルメーカーは新技術、新製品を開発し、需要家の要求に
答えて来九。
最近、従来表面処理鋼板を加工し九後前処理塗装されて
来た製品に対して、プレコートされ九鋼板を導入するこ
とによって需要家工程で行っていた前処理、塗装を省略
し、低コストで高品質の製品を得るプレコート鋼板化へ
の動きが活発である、これらの要求に答え得るプレコー
ト鋼板として尚初は20〜30μの高級プレコート鋼板
が用いられて来たが、徹底“したコストダウンの追求と
溶接性等の観点から着色表面処理鋼板が望まれている。
これらの要求に答える材料の具備すべき品質としては、
耐食性、加工性に加え、外観の均一性が重要であシ、必
要によっては溶接性、耐薬品性が要求される。色調とし
ては黒色系統のものが好まれている、 亜鉛メッキ鋼板の着色処理として知られている公知の技
術は、銀イオンを含むクロメート溶液中で亜鉛メッキを
処理する特開昭52−45544号公報の方法、リン酸
およびリン酸銀をペースとしたクロメート溶液中で処理
する特開昭58−177477号公報の方法がある。こ
れらは酸化銀をクロメート皮膜に共析させ、黒色外観を
得る方法である。又、硫化物を形成させ、黒化処理をす
る方法として特開昭52−65139号公報の方法が知
られている。又クロメート皮膜を形成後染料を用いて着
色させる方法として、特開昭54−145336号公報
、特公昭52−28730号公報の方法が知られている
。これらは全て、溶液と亜鉛メッキを直接化学反応させ
て着色表面を得る方法である。その他、陽概酸化法によ
って黒色表面を得る方法が知られている。例えばNl 
Oo 、 MoとZnの合金メッキ鋼板を硫酸アンモニ
ウム水溶液中で陽極処理する特開昭58−151491
号公報の方法、 Ni 、 Oo 、 MoとZnの合
金メッキ浴中で陽極処理する特開昭58−151490
号公報の方法等が代表的な技術である。
(発明が解決しようとする問題点] 従来の着色方法は優れた方法であるが、残念なことにス
チールメーカーが保有している製造設備に必ずしもマツ
チングしない点がある。例えば、高速生産性の点でより
短時間で均一な着色化を完成させる必要がある。又、均
一な着色外観を有する広巾のコイル製品を大量に安定し
て得ることは・過去経験しない化成処理技術である。
本発明は高速短時間で均一な色調を有する亜鉛メッキ製
品を着色処理する方法を提供するものである。
(問題点を解決する九めの手段、作用]本発明は次の4
つの方法に要約できる。
(イ)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
ンの比がモル比で0.01〜1.5のpH=3.0以下
の酸性水溶液で化学処理することを特徴とする黒色亜鉛
合金メッキ鋼板の製造方法。
(ロ)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
オン、す/醗イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
ンの比がモル比で0.01〜1.5の水溶液にクロム酸
、バナジン酸、モリブデン酸、過マンガン酸、過酸化物
の一種以上をo、o o t〜1チ含むpH= 3.0
以下の酸性水溶液で化学処理することを特徴とする黒色
亜鉛合金メッキ鋼板の製造方法。
e→ 亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
ンの比がモル比で0.01〜1.5のpH=3.0以下
の酸性水溶液で化学処理したのち、保護皮膜をコーティ
ングする・ことを特徴とする黒色亜鉛合金メッキ鋼板の
製造方法。
に)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イオ
ン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオン
の比がモル比で0.01〜1.5の水溶液にクロム酸、
バナジン酸、モリブデン酸、過マンガン酸、過酸化物の
一種以上をo、o o t〜1チγ含むpH=3.0以
下の酸性水溶液で化学処理したのち、保護皮膜をコーテ
ィングすることを特徴とする黒色亜鉛合金メッキ鋼板の
製造方法。
前記各方法において、黒色化する金属はニッケル、コバ
ルト、鉄、銅、クロム、モリブデン、錫の一種以上を含
む金属とすることが好ましい。
本発明は耐食性に優れた亜鉛と黒色化する金属(以下M
eと表現する]の合金メッキ鋼板の表面を酸化性のある
酸性水溶液で化学処理することによってMeの不働態化
酸化物をメッキ表面に固着させ、黒色メッキ鋼板を得る
極めて優れ之生産性を有する方法である。本発明でいう
化学処理とは次のことを言う。
1、 メッキの表面層を光沢を出すように溶解させる(
研磨作用]。
2、溶解した亜鉛は浴中にイオンとして溶解させ、Me
を直ちに酸化し%Me酸化物としてメッキ表面に固着、
濃縮させる(酸化作用)。
3、処理浴中に沈澱が発生せず、且つ溶解速度のノ々ラ
ンスのとれた一浴法である。
即ち、本発明は化学的な研磨作用の溶解と’Aeを効率
よく酸化し、又、不働態化酸化物とし、メッキ表面に残
存させる溶解、酸化の両者をバランスさせた化学処理方
法である。
化学処理の具体的方法としては、処理浴と合金メッキ鋼
板を接触させる浸漬や、促進および均一化の意味でスプ
レーあるいは合金メッキ鋼板を陽極として電解する方法
、あるいはこれらを組み合せた方法があシ、このいずれ
、かを採用することによってスチールメーカーの多様な
ライン構成に対処することが出来る。いずれにせよ、広
巾のメッキ鋼板を均一に黒化させるために均一に化学処
理を施す必要があシ、ライヒ誌性に合せた最適な処理方
法を採用する必要がある。
本発明の原理を亜鉛とニッケル合金メッキ鋼板について
模式的に示し九のが第1図である。第1図(a)は亜鉛
ニッケルの合金メッキ(0で示す]である。本発明の化
学処理により第1図(b)に示すように亜鉛ニッケル合
金メッキの表面が溶解し、亜鉛イオン(○で示す)は浴
中に溶解し、ニッケルもしくはニッケルイオンは浴中の
酸素および一部のリン酸イオン(これらをムで示す)と
化学結合し、ニッケル酸化物を主成分とするわずかのリ
ン酸塩を含む皮膜(これらを酸化ニッケルとして・で示
す]を形成し、メッキ表面に固着する。この第1図(b
)の反応工程では、化学研磨あるいは電解研磨の作用で
メッキ表面が平滑化される。第1図(C)が化学処理の
終つ穴状態を示す。メッキ面は平滑化され、ニッケル酸
化物およびリン酸塩による黒色外観を得ることが出来る
(イ)の方法は硝酸イオン、リン酸イオンを含み、リン
酸イオン/硝酸イオンの比がモル比で0.01〜1.5
になるように設定したpH=3以下の酸性水溶液を用い
て亜鉛合金メッキを化学処理する方法である。
pHの設定はpH3超では黒色皮膜中にリン酸を含むよ
うに々ること、又水溶液中に沈澱を生ずるため外観に対
して悪影響をおよぼす九め本発明から外した。水溶液の
望しいpHは化学処理の方法と関連がある。本発明者ら
の実験によれば、化学処理方法として常温で液流速が1
 m 7m i n程度の水溶液に浸漬した場合、真に
黒い外観を得るのにpH0,5〜1.5が望ましい範囲
であった。又、スプレーの場合にも同様のp)(範囲で
黒色外観が得られた。
化学処理として陽極で電解処理する方法においてはb9
H3以下の範囲で真に黒い外観が得られたが、pH1未
満では浸漬もしくはスプレーによる方法と差がなく、陽
極処理するメリットが小さい。従って2本発明者らの実
験では陽極処理法においてはpi−it〜3が望しい領
域であつ六。
硝酸イオンの濃度は1合金メツキの溶解及び酸化の両面
に影響し、求める色調、ライン特性、合金メッキ組成か
ら設定する。硝酸イオンが低すぎると合金メッキ表面か
ら水素ガスが発生し、美麗な外観が得られかい場合があ
シ、化学処理、合金組成との兼ね合いで処理浴組成hp
HepH中る。
本発明では化学処理において合金メッキの溶解に対する
黒色化する金属の酸化に基ずく不溶解化の効率(以下着
色効率と表す]が高い方が望ましく、第2図の如く整理
することが出来る。即ち、硝酸イオン濃度が低く pH
が低い処理液では、溶解ど酸化のノ々ランスが悪く、第
2図のBの如く示される。
一方、溶解と酸化がノ々ランスよく対等に生ずる人は美
麗な外観が得られ易い。第2図0は着色効率は最も優れ
ているが、化学反応が不均一に生じ易く、むらになり易
い傾向がある。第2強×軸(酸化作用)に効く因子は硝
酸イオンの濃度、合金メッキ中のMe濃度である。一方
、Y軸(溶解Jには。
リン酸イオン濃度、低pH化が作用する。
本発明においては出来るだけ第2図C条件に近い着色効
率で均一溶解させる条件が望ましい。
リン酸イオンの添加は合金メッキの溶解を平滑に光沢研
磨面に仕上げ、均一な着色外観を得る目的で加える。り
ン醗イオンとしては第一、第二。
第三リン酸イオンの他にピロリン酸、ポリリン酸の縮合
リン酸イオンも効果がある。す/酸イオンの添加量とし
ては、リン酸イオン/硝酸イオンの比がモル比で060
1〜1.5の範囲である。モル比1.5超では第2図の
kの如き着色効率が低く、皮膜中へのリン酸塩のとり込
み量が増加し、外観の白化、むらが生じ易くなる。又、
0.01未満では、研磨効果か弱すぎるため、無光沢で
不均一な外観になシ易く、又、得られる黒色皮膜が粉状
に剥れ(パウダリングと呼んでいるす易い。リン酸の他
に有機酸でも同様の効果を示すものがある。
(ロ)の方法は、(イ)の浴に、平滑化作用と酸化作用
を強め光沢のある着色外観が得られ、更に耐食性を向上
させる添加剤を加えた浴を用いる着色処理方法である。
添加剤としては、クロム酸イオン、バナジン酸イオン、
モリブデン酸イオン、過マ/ガン酸イオン、あるいは活
性々発生機の酸素を供給する過酸化物、列えばH雪O雪
、Na2O鵞である。これらの化合物の添加量は黒色化
圧大きな影響を与え、濃度がo、o o t 〜1.O
i好ましくは0.01〜0.1チである。その理由は添
加物の含有率が0.0011未満では明確な効果が認め
られず、又1、O%超ではむしろ黒色度が低下したり赤
味等信の色を帯びた外観になるためである。
(ハ)及びに)の方法は(イ)および(ロ)で得られた
着色皮膜上に保護皮膜を形成させ、着色度、光沢、均−
化等の外観向上および傷付きに対するガードコート的役
割や、耐食性向上をはかるものである。以下、保護皮膜
の処理方法について述べる。
保護皮膜には無機皮膜、有機皮膜および両者の複合皮膜
、あるいは化成処理皮膜が含まれる。
無機皮膜としてはケイ酸塩、リン酸塩、ジルコン酸の皮
膜、チタン化合物の皮膜があり、有機皮膜は水溶性、水
分散性の有機高分子化合物を硬化剤と共にコーティング
する方法である。又、有機と無機を複合させたもの、飼
えば有機高分子化合物とシリカの複合浴がある。又、化
成処理皮膜はクロメート処理皮膜、リン酸塩皮膜、キレ
ート処理皮膜、タンニン酸処理皮膜、フィチン酸処理皮
膜、シラン処理皮膜がある。もちろん、有機高分子、無
機皮膜に化成処理皮膜成分を複合させたり、二層以上に
重ねる事によって耐食性、加工性、外観等を一層向上し
た保護皮膜にすることが出来る。
保護皮膜をコーティングする方法としては、ロール、ス
プレー、電解処理により被覆して、焼付ける方法がある
。被覆方法、焼付条件は保護皮膜の種類、構成およびラ
イン特性で異る。本発明者らの実験によれば、着色処理
をしたのちクロメート処理を行い、更に有機および無機
の複合皮膜をガードコートする方法が望ましい方法とし
て提案できる。
本発明において黒色化する金属(以下’Jeとい5)の
条件としては、■金属が酸化して黒化すること、■亜鉛
より電気化学的に貴の電位でメッキ表面に残存すること
、■充分な合金組成が得られる点である。TJeとして
は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、モリブデン
および錫の一種もしくは二種以上の金属あるいは複合合
金である。
本発明に用いる亜鉛とMeの合金メッキ鋼板の組成は目
的の外観(即ち黒色度の濃さ)とライン構成によって異
る。真の黒色外観を得る一例としては、MeもしくはM
eが二種以上の場合はその全量を合金メッキ鋼板中に1
〜50%含む亜鉛との合金メッキが望ましい。化学処理
量(処理浴上合金の反応量]が一定の場合、 Meの含
有率に比的して黒色の度合は強くなρ、高いMe含有合
金メッキ鋼板はど(黒色化の念めの)時間を短時間化で
きる。
黒色化の度合は、ユーザーのニーズによって決まるもの
でアシ、化学処理量2合金メッキ組成でそのニーズに対
応できる。
本発明ておいて、外観向上をはかる一方法として、光沢
剤を添加し次メッキ浴から電気メッキした光沢合金メッ
キ鋼板を用いることもできる。光沢剤としては、4級ア
ミ/ポリマー、ポリアクリルアミP、デキストリフ等公
知の光沢剤を添加したメッキ浴でよい。
(実施例1) Ni(12±1%)を含む亜鉛ニッケル合金メッキを鋼
板にメッキした(メッキ付着量20 P/m’)のち1
表1に示す着色処理浴中でメッキ鋼板を浸漬もしくは陽
極でステンレス板を陰極として電解処理を行った後水洗
、乾燥して黒色外観を得た。
なお、処理工程は次の通シである。
合金メッキ→水洗→着色処理→水洗→乾燥表1は本発明
の硝酸イオン、リン酸イオンの濃度およびPO4/NO
3比とI)Hの異る処理浴と処理法として電解、浸漬を
実施したときの品質を示したものである。比較例1は硝
酸イオン単独の場合の例であシ、光沢が不充分でノぐラ
ダリンダレ易い。
本発明例3.4,5.6は高濃度の硝酸イオンを含む浴
の例である。1,7.8.9は硝酸イオン源として硝酸
を用いた浴、lO,11,12,13゜はNO3−に対
するPO4の濃度を変化させた例である。比較例2.3
はリン酸イオンと硝酸イオンの比が外れ比例である。
又、黒色度、加工性、耐食性の評価は次の通シである。
黒さ @:黒色鏡面外観  L値12以下◎:黒色光沢
外観  L値12以下 ○:若干(f黒、入点)Li115以下へ:青味あるい
は灰色の外観 L値20以下光沢 ◎:60°の光沢度
計で黒色ガラスt−94として。
20以上 O:          15〜20 Δ:        l        10〜15×
:          5以下 加工性・・・エリクセンで7麿絞った後凸部をテーピン
グし、その剥離で評価 ◎:剥離なし ○:素地は剥離しないがテープに粉状物付着Δ:加工部
のIOXが剥離 ×:加工部が20%以上剥離 耐食性・・・塩水噴霧試験(JI8Z2371 )で白
錆5%発生した時間 ◎:168時間以上 O: 72〜168時間 6224〜72時間 ×:24時間以下 (実施例2) Niをs * i o−z os 40 Xを含むH4
−zn合金メッキ鋼板をHNOs l 5 f /ls
 I’ H= 0−8の水溶液(A) h N aNO
s l 00 f/l −Hs PO420t/ L 
(%ル比0.18)、I)H=2.0の水溶液(B)で
黒化処理を行った。A液の場合スプレー処理した。B液
では陽極で50A/dtr?で電解処理した。いずれも
処理後ただちに水洗し、乾燥した。結果を表2に示す。
表2は本発明において合金メッキ中のNiを5〜4Xに
変化させたときの黒色外観、加工性、耐食性を示したも
ので、本発明例14〜17はスプレー処理、本発明例1
8〜21は電解処理したものである。比較例4.5は市
販の鉄人りクロメート処理法で、浴を用いてスプレーに
より処理した結果である0本発明差の黒色外観を得るた
めには120秒という長時間を必要とする。
(実施例3) NilZ±1%含むN1−z n合金メッキ鋼板を表3
に示す処理浴で黒色処理した。結果を表3に示す。いず
れも黒色度は良好で、耐食性向上効果が認められ比0本
発明例22〜26は硝酸とリン酸浴に無水クロム酸、バ
ナジン酸、モリブデン酸。
過マンガン酸ソーダを加えた浴を用いてスプレー法で処
理したものであり1本発明例27之31は電解で処理し
た結果である。
(実施例4) 光沢剤としてポリアミンスルホン0.5 ?/l を加
えたNiを12士1%含むように調合したNiΔzn合
金メッキ浴から得られた光沢Nj−zn合金メ’yt鋼
板をN aNOa /Hs P 04= 80 / 7
 f/ Lお−びNakjOs /H3PO410rb
s = 80/ 710.1 t/lのI)H=0.8
の水溶液中で浸漬し、黒化処理を行ったのち水洗乾燥し
、評価した。外観は光沢の黒色外観、特に0rOs7に
入れた浴の光沢は良好であった。@着加工性も良く、耐
食性では48時間で白錆が発生し友。
(実施例5) Nixz±1%含むHl−zn合金メッキ鋼板を実施例
4の黒化処理をし几あと水洗し、その後、表4に示す保
護皮膜を被覆した。
保護皮膜は水溶液をロールコートで塗布し、熱風で板温
120℃に焼付けた。本発明例32.33は有機(32
)および有機無機高分子系(33)を塗布したものであ
る。34.35はクロメート処理の例、36.38は無
機防錆処理%37は完全な無機系処理である0品質はほ
ぼ全般に良好であつ九。
保護皮膜の組成 A・・・アクリル酸エステルのエマルジョンlO%と水
溶性メラミンを1%の水分散液 B・・・ポリエチレンイミンエマルジョン10%とコロ
イダルシリカ5%、シランカップリング剤o、i%の水
分散液 0・・・ポリアクリル酸アンモニウムlO%、重クロム
酸アンモニウム2X%コロイタルシリカ1%の水溶液 F・・・ジルコン酸アンモニウム10%とポリアクリル
酸1%の水溶液 G・・・縮合リン酸のマグネシウム塩5%水溶液(実施
例6) 第5表に示す合金メッキ鋼板をN ’lNOs /H3
PO410rbs=100/3010.02t/l、 
pH=0.8O水溶液を5秒間スプレーして黒、化処理
を行つ几のち。
S i O! / Or Os = 415 Xの水溶
液をスプレーシ、ロロール絞)で絞ったのち熱風乾燥に
て板温60℃に焼付け、更にポリエチレンイミンエマル
ジョンとコロイダルシリカの複合浴乾燥塗膜で1A塗布
し、板温120℃で焼付けた。結果を表5に示す。
表5の本発明例39はNin合金メッキに00を添加し
た三元合金皮膜の着色効果を示したも6で、添加元素と
して□o、 Fe++ C,): C,+4: F^加
えた浴中でスプレーによって黒くしたものである。外観
、耐食性いずれも良好であった。
(発明の効果) 本発明によプ高生産性の着色処理メッキ鋼板が得られ1
品質を下げることなく低コストの表面処理鋼板を提供出
来る1着色は、従来、塗料によって供給されて来たが、
本発明では薄い無機皮膜で構成されており、耐溶剤性、
傷付性が優れ、又変色もしない利点がある。特に保護皮
膜をつけた場合は透明観のある黒色外観が得られ、従来
の塗料では得られない色調効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の反応工程を断面からみた模式図である
。(a)は合金メッキを示し、(b)は着色処理浴中で
の反応を示し、(0)は着色処理後の断面構成図である
。 第2図は合金メッキの溶屏と酸化の関係を示したもので
ある。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他2名 井1図 注2図 → 西隻イ乙 自発手続補正書 昭和61年9月16日

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
    オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
    ンの比がモル比で0.01〜1.5のpH=3.0以下
    の酸性水溶液で化学処理することを特徴とする黒色亜鉛
    合金メッキ鋼板の製造方法。
  2. (2)黒色化する金属がニッケル、コバルト、鉄、銅、
    クロム、モリブデン、錫の一種以上を含む金属である特
    許請求の範囲第1項記載の黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製
    造方法。
  3. (3)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
    オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
    ンの比がモル比で0.01〜1.5の水溶液にクロム酸
    、バナジン酸、モリブデン酸、過マンガン酸、過酸化物
    の一種以上を0.001〜1%含むpH=3.0以下の
    酸性水溶液で化学処理することを特徴とする黒色亜鉛合
    金メッキ鋼板の製造方法。
  4. (4)黒色化する金属がニッケル、コバルト、鉄、銅、
    クロム、モリブデン、錫の一種以上を含む金属である特
    許請求の範囲第3項記載の黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製
    造方法。
  5. (5)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
    オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
    ンの比がモル比で0.01〜1.5のpH=3.0以下
    の酸性水溶液で化学処理したのち、保護皮膜をコーティ
    ングすることを特徴とする黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製
    造方法。
  6. (6)黒色化する金属がニッケル、コバルト、鉄、銅、
    クロム、モリブデン、錫の一種以上を含む金属である特
    許請求の範囲第5項記載の黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製
    造方法。
  7. (7)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸イ
    オン、リン酸イオンを含み且つリン酸イオン/硝酸イオ
    ンの比がモル比で0.01〜1.5の水溶液にクロム酸
    、バナジン酸、モリブデン酸、過マンガン酸、過酸化物
    の一種以上を0.001〜1%食むpH=3.0以下の
    酸性水溶液で化学処理したのち、保護皮膜をコーティン
    グすることを特徴とする黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製造
    方法。
  8. (8)黒色化する金属がニッケル、コバルト、鉄、銅、
    クロム、モリブデン、錫の一種以上を含む金属である特
    許請求の範囲第7項記載の黒色亜鉛合金メッキ鋼板の製
    造方法。
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