JPS6270583A - 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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JPS6270583A
JPS6270583A JP21589686A JP21589686A JPS6270583A JP S6270583 A JPS6270583 A JP S6270583A JP 21589686 A JP21589686 A JP 21589686A JP 21589686 A JP21589686 A JP 21589686A JP S6270583 A JPS6270583 A JP S6270583A
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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) 不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) 低コストで高性能の品質は目切車用防錆鋼板、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た。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
答えて米た。
最近、従来表面処理鋼板(i−加工した後前処理塗装さ
れて来た製品に対して、ゾレコートされた鋼板を導入す
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夷品を得るブレコート鋼板
化への動きが活発である。
これらの要求に答え得るブレコート鋼板として当初は2
0〜30μの高級ブ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り、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。
亜鉛メッキ鋼板の黒色処理として仰られている公知の技
術は、銀イオンを含むクロメートa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
およびリン酸銀をベ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号公報の方法が仰
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
、/#公昭52−28730号公報の方法が仰られてい
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、陽極酸化法に
よって黒色表面を得る方法が矧られている。例えばNi
、Co。
Mo、: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 、 Co 、 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。
不発明は高速短時間で亜鉛メッキ製品を簡単なグロセス
で均一な色調を有する黒色化方法を提供するものである
(問題点を解決するための手段、作用)本発明は次の2
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塩
とリン酸で構成され、リン酸/硝酸塩の比がモル比で帆
01〜1 、 綬箔1 、5以下の酸性水溶液中でスプ
レーもしくは浸漬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塩
とリン酸で構成され、リン酸/硝酸塩の比がモル比で0
.01〜1.5のpH1,5以下の酸性水溶液中でスプ
レーもしくは浸漬処理し、保設被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(イ)の方法において、(ハ)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こと、に)クロム酸、バ
ナジン酸、モリブデン酸、過酸化物の一種以上を帆01
〜1.0%加えた水溶液を用いることは好ましい。
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
極めて優れた生産性を有する方法である。不発明は次に
示す化学作用によって均一で美麗な黒色表面を得る。
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、f6解した亜鉛は浴中にイオンとして溶解させ、M
eを直ちに酸化し、 Me酸化物としてメッキ表面に固
N%凝縮させる(酸化作用)。
3、 処理浴中に沈澱が発生せず、且つ溶解速度のバラ
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Me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。
不法に用いる具体的な化学処理方法としては。
処理浴と合金メッキ鋼板を徽触させる浸漬および促進お
よび均一化の意味でスプレーおよびこれらを組み合せた
方法がある。高価な電解設備を必要とせず、既存のライ
ンに適用することが出来る。
不発明の原理を亜鉛とニッケル合金メッキ鋼板について
模式的に示したのが第1図である。第1図(a)は推鉛
ニッケルの合金メッキ(ので示す)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(これらをムで示すンと
化学結合し、ニッケル酸化物を主成分とし、リン酸塩を
含む皮膜(これらを・で示す)を形成し、メッキ表面に
固着する。この第1図(blの反応工程では、化学研磨
作用でメッキ表面が平滑化される。第1図(c)が化学
処理の終った状態を示す。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)の方法は硝酸塩とリン酸からなるリン酸/硝酸塩
のモル比が0.01〜1.5のpH1,5以下の酸性水
溶液を亜鉛合金メッキ鋼板にスプレーもしくは浸漬して
黒色化する方法である。
pHの設定はpH1,5超では黒色化に長時間を必要と
すること又黒色皮膜中に必要以上のリン酸を含むように
なること、又水溶液中に沈澱を生じ外観に対して悪影響
をおよぼすため不発明から外し念。
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1rILZ−程度の水溶液に浸漬し念場合、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pH範囲で
黒色外観が得られた。
硝酸塩の濃度は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5合金メツキ組成から設
定する。硝酸塩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ない場合があf)、処
理方法、合金組成との兼ね合いで処理浴m成s pHを
設定する。本発明の黒色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、硝酸塩@度が低くp
Hが低い処理液では、溶解と酸化のバランスが悪く、第
2図のBの如く示される。一方、溶解と酸化がバランス
よく対等に生ずるAは美麗な外観が得られ易い。第2図
C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。類2図のX軸(
酸化作用)に効く因子は硝1狡塩の濃凝、合金メッキ中
のMe@度である。−万、Y@I(6解と研磨)には、
リン酸1L低pH化が作用する。
不発明においては出来るだけ第2図C条件に近い黒色効
率で均−溶解させる条件が望ましい。
リン酸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のに極めて効果的な酸で他の酸
にはこの作用がほとんどない。硫酸、塩酸では均一な黒
色外観が得られない。リン酸の他にビロリン酸、ポリリ
ン酸の縮合リン酸も効果がある。リン酸の添加量として
は、リン酸/硝酸塩の比がモル比で帆01〜1.5の範
囲である。
モル比1.5超では第2図のAの如き黒色効率が低く、
皮膜中へのリン酸塩のとシ込み量が増加し、外観の白化
、むらが生じ易くなる。又、’ o、o i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り
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)易い。
に)の方法は、(イ)の浴に、平滑化作用と酸化作用を
強め光沢のある黒色外観が得られ、更に耐食性を向上さ
せる添加剤を加えた浴を用いる黒色処理方法である。添
加剤としては、クロム酸イオン、バナジン酸イオン、モ
リブデン改イオン、あるいは活性な発生機の酸素を供給
する過酸化物1.1例えばH2O3、Nag 02であ
る。これらの化合物の添加量は黒色化に大きな影響を与
え、濃度がo、ooi〜1.0チ、好ましくは0.01
〜0.1%である。その理由は添加物の含有率が0.0
01%未満では明確な効果が認められず、又1.0%超
ではむしろ黒色度が低下したシ赤味等他の色を帯びた外
貌になるためである。
(ロ)の方法は(イ)で得られた黒色皮膜上に保護皮膜
を形成させ、黒色度、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BIi//′i
水浴性、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、例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
一層同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、を屑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Meという)の条
件としては、■金属が酸化して黒化すること。
■亜鉛より1!気化学的に責の電位でメッキ表面に残存
すること、■光分な合金組成が得られる点である。Me
としては、ニッケル、コバル)、i、m。
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
Meが二層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(処理浴と合金の反応量〕が一定の場合、 Meの
含有率に比例して黒色の度合は強くなり、高いMe含有
合金メッキ鋼板はど(黒色化のための〕時間を短時間化
できる。
黒色化の度合は、エーザーのニーズによって決まるもの
であり、化学処理量1合金メッキ組成でそのニーズに対
応できる。
本発明において、外観同上をはかる一方法として、光沢
剤を添加した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
ミンポリマー、ポリアクリルアミド、デキストリフ等公
知の光沢剤を添ヵロしたメッキ浴でよい。
以下、不発明の実施例を述べる。実施例中のモル比とは
リン酸/硝酸塩のモル比を意味する。
黒色度、加工性、耐食性の評価は次の通りである。
黒さ @ :黒色鏡面外観    L値12以下◎:黒
色光沢外観    L値12以下O:若干(青黒、灰黒
)   L値15以下Δ:宵味あるいは灰色の外観  
L値2o以下光沢 ◎:600の光沢度計で黒色ガラス
を94として、20以上 ○:600の光沢度計で黒色ガラスを94として、15
〜20 Δ:              lO〜15×:  
           5以下加工性・・・エリクセン
で7fi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10%が剥離 X:加工部が20%以上剥離 耐食性・・・塩水噴霧試験(JISZ2371 )で白
錆5%発生した時間 02168時間以上 ○: 72〜168時間 4224〜72時間 ×:24時間以下 (実施例’1 ) 光沢剤としてポリアミンスルホン0.5f/l”k加え
たNiを12±1%含むように調合し7たNi−Zn合
金メッキ浴から得られた光沢Ni −Zn合金メツキ鋼
板をNaNO3/H3PO4=80/7 ?/L (モ
ル比0.07 )およびNaNO3/H3PO410r
03 =80/710.1 f/lのp)l=Q、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(L値12)、WにO
r03を入れた浴の光沢は良好であった。密着加工性も
良く(評価◎)、耐食性では白錆発生まで48時間を要
した。
(実施例2) Ni 12±IX含むNi −Zn合金メッキ鋼板を実
施例1の黒化処理をしたあと水洗し、その後1表1に示
す保護皮膜を被接した。
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1,2は有機(1)およ
び有機無機高分子系(2)を塗布したものである。3,
4はクロメート処理の例、5,6は無機防錆処理、7は
完全な無機系処理である。品質はほぼ全般に良好であっ
た。
保護皮膜の組成 A・・・アクリル酸エステルのエマルジョン10%と水
浴性メラミンをIXの水分散液 B・・・ポリエチレンイミンエマルジョンIOXとコロ
イダルシリカ5に、シランカッブリング剤帆IXの水分
散液 0・・・ポリアクリル酸アンモニウムIOX、litク
ロム酸アンモニウム2に、コロイダルシリカIXの水溶
液 D・・・クロム酸/コロイダルシリカ”= 2/4%水
溶液 E・・・Kt O/ 8 i 02 = 2 / 1 
(モル比)10%水溶液 F・・・ジルコン酸アンモニウムIOXとポリアクリル
酸IXの水溶液 G・・・縮合リン酸のマグネシウム塩5X水溶液(実施
例3) 第2表に示す合金メッキ鋼板をモル比帆25のNaNO
3/HsPO410rO3=100/3 o/ o、o
 2 f / L、 pH=0.8の水溶液を5秒間ス
ズレーして黒化処理を行ったのち、 5i(h10rO
s=415%の水溶液をスプレーし、xd3−ロール絞
りで絞ったのち熱風乾燥にて板@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1μ塗布し、板温120℃で焼付けた
。結果を表2に示す。
表2の不発明例8はI’H−Zn合金メッキにCOを添
加した三元合金皮膜の黒色効果を示したもので、添加元
素としてCo 、 re++Ou+Or’ Fe”を加
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。
(実施例4) 冷延鋼板に12%Ni−Zn合金を20り/ff1″ 
メッキしたのち、ただちにNaNOs / H3PO4
= 120 / 50t7t (モル比0.35 ) 
pi(== 0.7の水溶液をスプレーして黒化したの
ち水洗し、公卸の硫酸浴の電解クロメート処理を行った
のち、市販のシリカ含有水性エマルジョン樹脂を膜厚1
μ狙いで塗布して焼付硬化して黒色亜鉛合金メッキ鋼板
を製造した。得られた特性値は黒さく##)光沢(○)
加工性(◎)耐食性(○)の良好な結果を得た。
(発明の効果ン 本発明によV高生産性の着色処理メッキ鋼板が得られ、
品質ヲ下げることなく低コストの表面処理鋼板を提供出
来る。着色は、従来、塗料によって供給されて米たが、
不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。特に保性皮
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。
不発明は設備的に高価な電解装置を必要としない簡単な
浸漬槽あるいはスプレ一槽で広巾のコイルを均一に黒化
できる簡単で効率の良い方法であり、既存のプロセスに
対して適用できるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1i1応工程を断面からみた模式図で
ある。ta>は合金メッキを示し、(b)は着色処理浴
中での反応を示し、(C)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解と酸化の関係を示し次もので
ある。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名 71′1図 (Q)         (、b)         
(C)7I′2図 → lジ望ヂL=

Claims (4)

    【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塩
    とリン酸で構成され、リン酸/硝酸塩の比がモル比で0
    .01〜1.5のpH1.5以下の酸性水溶液中でスプ
    レーもしくは浸漬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)クロム酸、バナジン酸、モリブデン酸、過酸化物
    の一種以上を0.01〜1.0%加えた水溶液を用いる
    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。
  4. (4)亜鉛と黒色化する金属の合金メッキ鋼板を硝酸塩
    とリン酸で構成され、リン酸/硝酸塩の比がモル比で0
    .01〜1.5のpH1.5以下の酸性水溶液中でスプ
    レーもしくは浸漬処理し、保護被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。
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