JP2001316838A - 高耐食表面処理鋼板の製造方法 - Google Patents
高耐食表面処理鋼板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高耐食性を示し、加工部分からの腐食進行を
著しく抑制するとともに、高温多湿環境下での表面の黒
変化に対しても大きな抑制効果を示し、かつ加工性にも
優れた表面処理鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき鋼板
の表面に、クロメート処理を施し、更に有機樹脂、Ca化
合物、およびリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、縮合リ
ン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウムから選択される1種
または2種以上のリン酸化合物を含む処理液を塗布し、
板温60℃以上250℃以下で乾燥し、皮膜を形成するとと
もに、該皮膜は、有機樹脂付着量が50mg/m2以上5000mg/
m2以下、Cr付着量が1mg/m2以上100mg/m2以下、Ca付着量
がCa/有機樹脂（重量比）として0.001以上0.2以下、リ
ン酸化合物のトータル付着量がPO4／有機樹脂（重量
比）として0.001以上0.5以下である。
著しく抑制するとともに、高温多湿環境下での表面の黒
変化に対しても大きな抑制効果を示し、かつ加工性にも
優れた表面処理鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき鋼板
の表面に、クロメート処理を施し、更に有機樹脂、Ca化
合物、およびリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、縮合リ
ン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウムから選択される1種
または2種以上のリン酸化合物を含む処理液を塗布し、
板温60℃以上250℃以下で乾燥し、皮膜を形成するとと
もに、該皮膜は、有機樹脂付着量が50mg/m2以上5000mg/
m2以下、Cr付着量が1mg/m2以上100mg/m2以下、Ca付着量
がCa/有機樹脂（重量比）として0.001以上0.2以下、リ
ン酸化合物のトータル付着量がPO4／有機樹脂（重量
比）として0.001以上0.5以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無塗装でも優れた
防食性を示し、高温多湿環境でもめっき表面が黒変化す
ることなく、また、加工によりめっきにクラックが生じ
ても優れた防食性を維持できる表面処理鋼板の製造方法
に関する。
防食性を示し、高温多湿環境でもめっき表面が黒変化す
ることなく、また、加工によりめっきにクラックが生じ
ても優れた防食性を維持できる表面処理鋼板の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電、建材等の分野では、特に屋
外の腐食環境の厳しい部材の耐久性を向上させるため、
従来用いられている表面処理鋼板より優れた高耐食性材
料が強く要望されている。また、これらの用途では曲げ
加工等が施されるため、めっきにクラックが生じても鉄
の腐食進行を防止するために犠牲防食性に優れる亜鉛め
っき鋼板が用いられてきた。最近ではこれに加えて、Al
を1〜10％（以下「所謂5％Al系」と称す）または、Alを
40〜70％（以下「所謂55％Al系」と称す）含む耐食性に
優れるAl-Zn系合金めっき鋼板が多く用いられてきてい
る。これら3種類のめっき鋼板は、それぞれに下記のよ
うな特徴がある。
外の腐食環境の厳しい部材の耐久性を向上させるため、
従来用いられている表面処理鋼板より優れた高耐食性材
料が強く要望されている。また、これらの用途では曲げ
加工等が施されるため、めっきにクラックが生じても鉄
の腐食進行を防止するために犠牲防食性に優れる亜鉛め
っき鋼板が用いられてきた。最近ではこれに加えて、Al
を1〜10％（以下「所謂5％Al系」と称す）または、Alを
40〜70％（以下「所謂55％Al系」と称す）含む耐食性に
優れるAl-Zn系合金めっき鋼板が多く用いられてきてい
る。これら3種類のめっき鋼板は、それぞれに下記のよ
うな特徴がある。
【０００３】亜鉛めっき鋼板は犠牲防食性に優れるもの
の、活性なめっき表面であるために水分と酸素の存在下
において容易に亜鉛酸化物である白錆が生成し外観品質
が低下するのみならず、亜鉛酸化物には高度な防食性が
期待できないために長期的な耐久性に限界がある。所謂
5％Al系は、Alの効果により亜鉛めっき鋼板より活性度
が低い表面を形成するために亜鉛めっきと比べて白錆が
発生しにくく耐久性にも優れるが、逆にごく薄い酸化物
の形成により表面が黒く変化し、外観品質を著しく低下
する問題がある。所謂55％Al系は、表面が更に安定して
いるために白錆発生が生じにくく、かつ黒変も生じにく
い。ただし、めっき皮膜が硬いために厳しい加工により
めっきにクラックが生じ、その部分からの腐食が進行し
Al成分を主体とした黒錆が発生し、加工部の外観品質が
大きく低下する欠点がある。
の、活性なめっき表面であるために水分と酸素の存在下
において容易に亜鉛酸化物である白錆が生成し外観品質
が低下するのみならず、亜鉛酸化物には高度な防食性が
期待できないために長期的な耐久性に限界がある。所謂
5％Al系は、Alの効果により亜鉛めっき鋼板より活性度
が低い表面を形成するために亜鉛めっきと比べて白錆が
発生しにくく耐久性にも優れるが、逆にごく薄い酸化物
の形成により表面が黒く変化し、外観品質を著しく低下
する問題がある。所謂55％Al系は、表面が更に安定して
いるために白錆発生が生じにくく、かつ黒変も生じにく
い。ただし、めっき皮膜が硬いために厳しい加工により
めっきにクラックが生じ、その部分からの腐食が進行し
Al成分を主体とした黒錆が発生し、加工部の外観品質が
大きく低下する欠点がある。
【０００４】従来、亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっき
等の表面にクロメート処理を施すことにより耐食性を高
めた鋼板が利用されてきたが、めっき皮膜に欠陥が生じ
る加工部の耐食性、あるいは耐黒変性を最終製品として
必要とされているレベルまで改善可能なクロメート皮膜
は未だ見出されていない。
等の表面にクロメート処理を施すことにより耐食性を高
めた鋼板が利用されてきたが、めっき皮膜に欠陥が生じ
る加工部の耐食性、あるいは耐黒変性を最終製品として
必要とされているレベルまで改善可能なクロメート皮膜
は未だ見出されていない。
【０００５】亜鉛めっきまたは亜鉛系合金めっきの加工
部耐食性を向上させる手段としては、有機樹脂をクロメ
ート皮膜に利用する方法が多く提案されている。この方
法によれば、加工等によるクロメート皮膜の損傷が軽減
されるために向上効果が認められるものの、特に所謂55
％Al系では加工により大きなめっきクラックが発生する
ために十分な効果が得られていない。また、所謂5％Al
系の課題である耐黒変性についても効果が得られていな
い。
部耐食性を向上させる手段としては、有機樹脂をクロメ
ート皮膜に利用する方法が多く提案されている。この方
法によれば、加工等によるクロメート皮膜の損傷が軽減
されるために向上効果が認められるものの、特に所謂55
％Al系では加工により大きなめっきクラックが発生する
ために十分な効果が得られていない。また、所謂5％Al
系の課題である耐黒変性についても効果が得られていな
い。
【０００６】また、クロメート皮膜中へのシリカ、リン
酸等の添加は耐食性向上効果があり、一般的に高耐食化
のために用いられる手段であるが、これらでは加工部耐
食性向上に大きな効果が得られず、所謂5％Al系では添
加により耐黒変性が更に低下する傾向すら認められてい
る。
酸等の添加は耐食性向上効果があり、一般的に高耐食化
のために用いられる手段であるが、これらでは加工部耐
食性向上に大きな効果が得られず、所謂5％Al系では添
加により耐黒変性が更に低下する傾向すら認められてい
る。
【０００７】また、単純にクロメート皮膜量を多くする
ことは、耐食性向上に効果があるものの、経済的に不利
になるばかりでなく、皮膜からのクロム溶出量が多くな
り、環境に対して悪影響を及ぼす可能性が生じるので避
けるべきである。
ことは、耐食性向上に効果があるものの、経済的に不利
になるばかりでなく、皮膜からのクロム溶出量が多くな
り、環境に対して悪影響を及ぼす可能性が生じるので避
けるべきである。
【０００８】また、製造方法においては、簡潔な処理工
程で製造できることは、膨大な設備を必要とせず、かつ
製造が容易となるため最も望ましいといえる。したがっ
て、従来主に耐黒変性、あるいは塗装前処理として行わ
れてきたクロメート処理前にNi,Co,Fe等を付着させる特
殊な前処理を必要とせず、従来から用いられてきた方
法、中でも塗布型のクロメート処理方法により皮膜を形
成することが最も好まれている。
程で製造できることは、膨大な設備を必要とせず、かつ
製造が容易となるため最も望ましいといえる。したがっ
て、従来主に耐黒変性、あるいは塗装前処理として行わ
れてきたクロメート処理前にNi,Co,Fe等を付着させる特
殊な前処理を必要とせず、従来から用いられてきた方
法、中でも塗布型のクロメート処理方法により皮膜を形
成することが最も好まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、高耐食性を示し、加工
部分からの腐食進行を著しく抑制するとともに、高温多
湿環境下での表面の黒変化に対しても大きな抑制効果を
示し、かつ加工性にも優れた表面処理鋼板の製造方法を
提供することを課題とする。
に鑑みてなされたものであって、高耐食性を示し、加工
部分からの腐食進行を著しく抑制するとともに、高温多
湿環境下での表面の黒変化に対しても大きな抑制効果を
示し、かつ加工性にも優れた表面処理鋼板の製造方法を
提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究の結果、新たな添加物とし
て、Caを含有した皮膜を形成することにより、Znを30％
以上含む亜鉛系めっき鋼板の加工部を含む耐食性が向上
できること、更に所謂5％Al系では耐黒変性に優れた皮
膜が形成できること、さらに所謂55％Al系では、Al成分
が多い硬いめっき皮膜であるために厳しい加工によりめ
っきにクラックが生じ、腐食環境でその部分から腐食が
進行して発生する黒錆を著しく抑制する効果のある皮膜
を塗布型クロメート処理工程で形成できる条件を見出
し、本発明を完成するに至った。上記課題を解決する本
発明の要旨は、以下のとおりである。
を解決するために鋭意研究の結果、新たな添加物とし
て、Caを含有した皮膜を形成することにより、Znを30％
以上含む亜鉛系めっき鋼板の加工部を含む耐食性が向上
できること、更に所謂5％Al系では耐黒変性に優れた皮
膜が形成できること、さらに所謂55％Al系では、Al成分
が多い硬いめっき皮膜であるために厳しい加工によりめ
っきにクラックが生じ、腐食環境でその部分から腐食が
進行して発生する黒錆を著しく抑制する効果のある皮膜
を塗布型クロメート処理工程で形成できる条件を見出
し、本発明を完成するに至った。上記課題を解決する本
発明の要旨は、以下のとおりである。
【００１１】（１）亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき
鋼板の表面に、クロメート処理を施し、更に有機樹脂、
Ca化合物、およびリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、縮
合リン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウムから選択される
1種または2種以上のリン酸化合物を含む処理液を塗布
し、板温60℃以上250℃以下で乾燥し、皮膜を形成する
とともに、該皮膜は、有機樹脂付着量が50mg/m2以上、5
000mg/m2以下、Cr付着量が1mg/m2以上100mg/m2以下、Ca
付着量がCa/有機樹脂（重量比）として0.001以上0.2以
下、リン酸化合物のトータル付着量がPO4／有機樹脂
（重量比）として0.001以上0.5以下であることを特徴と
する高耐食表面処理鋼板の製造方法（第一発明）。
鋼板の表面に、クロメート処理を施し、更に有機樹脂、
Ca化合物、およびリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、縮
合リン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウムから選択される
1種または2種以上のリン酸化合物を含む処理液を塗布
し、板温60℃以上250℃以下で乾燥し、皮膜を形成する
とともに、該皮膜は、有機樹脂付着量が50mg/m2以上、5
000mg/m2以下、Cr付着量が1mg/m2以上100mg/m2以下、Ca
付着量がCa/有機樹脂（重量比）として0.001以上0.2以
下、リン酸化合物のトータル付着量がPO4／有機樹脂
（重量比）として0.001以上0.5以下であることを特徴と
する高耐食表面処理鋼板の製造方法（第一発明）。
【００１２】（２）亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき
鋼板が、Alを１〜10wt％含むZn-Al合金めっき鋼板であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の高耐食表面処理
鋼板の製造方法（第二発明）。
鋼板が、Alを１〜10wt％含むZn-Al合金めっき鋼板であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の高耐食表面処理
鋼板の製造方法（第二発明）。
【００１３】（３）亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき
鋼板が、Alを40〜70wt％含むZn-Al合金めっき鋼板であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の高耐食表面処理
鋼板の製造方法（第三発明）。なお、本明細書におい
て、めっき皮膜の成分を示す％は全てwt％である。
鋼板が、Alを40〜70wt％含むZn-Al合金めっき鋼板であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の高耐食表面処理
鋼板の製造方法（第三発明）。なお、本明細書におい
て、めっき皮膜の成分を示す％は全てwt％である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。 （鋼板の種類）本発明において、対象とする鋼板の種類
を限定したのは以下の理由による。すなわち、Znを30％
未満しか含まないめっき鋼板では、Znの犠牲防食性が劣
るためめっき皮膜に微小な欠陥が生じてもFeの腐食生成
物である赤錆が発生しやすい。したがって、鋼板の防食
性の観点よりZnを30％以上含むことが必要であるが、一
方Znは活性な金属であるためにめっき皮膜自体は腐食が
生じ易く、長期的な耐久性の観点からは限界がある。
明する。 （鋼板の種類）本発明において、対象とする鋼板の種類
を限定したのは以下の理由による。すなわち、Znを30％
未満しか含まないめっき鋼板では、Znの犠牲防食性が劣
るためめっき皮膜に微小な欠陥が生じてもFeの腐食生成
物である赤錆が発生しやすい。したがって、鋼板の防食
性の観点よりZnを30％以上含むことが必要であるが、一
方Znは活性な金属であるためにめっき皮膜自体は腐食が
生じ易く、長期的な耐久性の観点からは限界がある。
【００１５】Znめっき鋼板の耐久性を向上させる手段と
して、Alとの合金めっき化が検討され、すでに実用化さ
れている。中でも、Alを1〜10％含み、場合によって更
にMg,MM等を添加しためっき鋼板（以下5％Al系と称
す）、Alを40〜70％と1〜3％のSiを含み、場合によって
更にTi等も添加されている合金めっき鋼板（以下55％Al
系と称す）が多く用いられている。本発明では、このよ
うなZnを30％以上含む亜鉛系めっき鋼板について、耐食
性を向上させることを目的とする。これに当てはまる現
在市場で用いられているめっき鋼板としては、電気亜鉛
めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、5％Al系めっき鋼
板、55％Al系めっき鋼板が挙げられる。
して、Alとの合金めっき化が検討され、すでに実用化さ
れている。中でも、Alを1〜10％含み、場合によって更
にMg,MM等を添加しためっき鋼板（以下5％Al系と称
す）、Alを40〜70％と1〜3％のSiを含み、場合によって
更にTi等も添加されている合金めっき鋼板（以下55％Al
系と称す）が多く用いられている。本発明では、このよ
うなZnを30％以上含む亜鉛系めっき鋼板について、耐食
性を向上させることを目的とする。これに当てはまる現
在市場で用いられているめっき鋼板としては、電気亜鉛
めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、5％Al系めっき鋼
板、55％Al系めっき鋼板が挙げられる。
【００１６】また、亜鉛めっきと比べ5％Al系にするこ
とにより耐久性が向上するものの、高温多湿環境で表面
が黒変化し商品価値が著しく低下する問題がある。本発
明では、5％Al系の耐黒変性を向上し、係る問題点を解
決する。
とにより耐久性が向上するものの、高温多湿環境で表面
が黒変化し商品価値が著しく低下する問題がある。本発
明では、5％Al系の耐黒変性を向上し、係る問題点を解
決する。
【００１７】また、55％Al系では、さらにめっきの耐食
性が向上するもののめっき皮膜が硬いため加工によりク
ラックが生じ加工部からの腐食が進行するとともに、Al
が多く含まれているため黒錆が多く発生し外観品質を大
きく低下させる問題がある。本発明では、55％Al系の加
工部耐黒錆性を向上し、係る問題点を解決する。
性が向上するもののめっき皮膜が硬いため加工によりク
ラックが生じ加工部からの腐食が進行するとともに、Al
が多く含まれているため黒錆が多く発生し外観品質を大
きく低下させる問題がある。本発明では、55％Al系の加
工部耐黒錆性を向上し、係る問題点を解決する。
【００１８】本発明では、前記した各めっき鋼板は、必
要に応じて、湯洗、あるいはアルカリ脱脂、場合によっ
ては表面にNi,Co,Fe等を付着させる前処理が施されたも
のであってもよい。
要に応じて、湯洗、あるいはアルカリ脱脂、場合によっ
ては表面にNi,Co,Fe等を付着させる前処理が施されたも
のであってもよい。
【００１９】（めっき鋼板の表面にクロメート処理を施
すこと）めっき鋼板の表面にクロメート処理を施すこと
により、表面が不動態化され耐食性を著しく向上させる
ことが可能となる。クロメート処理の条件は特に規定し
ないが、通常Cr還元率10〜40％のクロム酸に必要に応じ
て反応促進剤としてフッ化物、アニオン等を添加したも
のが用いられ、表面に塗布した後、乾燥されることによ
り皮膜が形成される。その付着量は、1mg/m2以上で効果
が発揮されるが100mg/m2を超える量を付着させてもそれ
以上の効果が認められず、着色による外観品質低下が目
立ってくるため好ましくない。
すこと）めっき鋼板の表面にクロメート処理を施すこと
により、表面が不動態化され耐食性を著しく向上させる
ことが可能となる。クロメート処理の条件は特に規定し
ないが、通常Cr還元率10〜40％のクロム酸に必要に応じ
て反応促進剤としてフッ化物、アニオン等を添加したも
のが用いられ、表面に塗布した後、乾燥されることによ
り皮膜が形成される。その付着量は、1mg/m2以上で効果
が発揮されるが100mg/m2を超える量を付着させてもそれ
以上の効果が認められず、着色による外観品質低下が目
立ってくるため好ましくない。
【００２０】（有機皮膜付着量：50mg/m2以上5000mg/m2
以下）めっき表面の皮膜には、有機樹脂が50mg/m2以上5
000mg/m2以下の範囲で含まれていることが必要である。
有機樹脂は、クロメート皮膜の耐食性を向上させる効果
があり、また加工に伴う表面傷発生を防止する効果もあ
るために必要となる。その効果は、付着量に依存し、有
機樹脂量として50mg/m2未満では耐食性向上効果を認め
られず、逆に5000mg/m2を超えて付着させると、加工時
に皮膜の剥離が生じ、剥離物が新たな表面傷発生の原因
となる場合があるため好ましくない。したがって、有機
樹脂付着量は、50mg/m2以上5000mg/m2以下、好ましくは
200mg/m2以上2500mg/m2以下とすべきである。
以下）めっき表面の皮膜には、有機樹脂が50mg/m2以上5
000mg/m2以下の範囲で含まれていることが必要である。
有機樹脂は、クロメート皮膜の耐食性を向上させる効果
があり、また加工に伴う表面傷発生を防止する効果もあ
るために必要となる。その効果は、付着量に依存し、有
機樹脂量として50mg/m2未満では耐食性向上効果を認め
られず、逆に5000mg/m2を超えて付着させると、加工時
に皮膜の剥離が生じ、剥離物が新たな表面傷発生の原因
となる場合があるため好ましくない。したがって、有機
樹脂付着量は、50mg/m2以上5000mg/m2以下、好ましくは
200mg/m2以上2500mg/m2以下とすべきである。
【００２１】尚、有機樹脂は、水溶性あるいは水分散性
の有機樹脂を用いる。有機樹脂の種類は、アクリル系、
アクリル−スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系の
ものを用いることが可能であるが、処理液として、他の
成分と安定して分散させるためにノニオン系の成分を含
んだ樹脂を用いることが望ましい。また、耐食性の観点
から、水溶性の樹脂より水分散性の樹脂（エマルジョン
樹脂）を用いることが望ましい。これらの有機樹脂のな
かで、コスト的に有利な乳化重合法による製造が可能
で、かつ耐食性、加工性に優れる樹脂としてアクリル−
スチレン系樹脂がある。アクリル−スチレン樹脂の中の
スチレンが占める割合が10％未満では耐食性が低下し、
70％を超えると加工性が低下する。したがって、スチレ
ン／有機樹脂の比（重量比）は、0.1〜0.7のアクリル−
スチレン系樹脂を用いることにより、安価で耐食性、可
能性に優れた皮膜を形成することが可能となる。また、
酸価は1未満では液の安定性が劣り、逆に50を超えると
耐食性が低下するため、酸価を１〜50にすることによ
り、液安定性と高耐食性を両立させることが可能とな
る。
の有機樹脂を用いる。有機樹脂の種類は、アクリル系、
アクリル−スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系の
ものを用いることが可能であるが、処理液として、他の
成分と安定して分散させるためにノニオン系の成分を含
んだ樹脂を用いることが望ましい。また、耐食性の観点
から、水溶性の樹脂より水分散性の樹脂（エマルジョン
樹脂）を用いることが望ましい。これらの有機樹脂のな
かで、コスト的に有利な乳化重合法による製造が可能
で、かつ耐食性、加工性に優れる樹脂としてアクリル−
スチレン系樹脂がある。アクリル−スチレン樹脂の中の
スチレンが占める割合が10％未満では耐食性が低下し、
70％を超えると加工性が低下する。したがって、スチレ
ン／有機樹脂の比（重量比）は、0.1〜0.7のアクリル−
スチレン系樹脂を用いることにより、安価で耐食性、可
能性に優れた皮膜を形成することが可能となる。また、
酸価は1未満では液の安定性が劣り、逆に50を超えると
耐食性が低下するため、酸価を１〜50にすることによ
り、液安定性と高耐食性を両立させることが可能とな
る。
【００２２】その他更に添加する分散安定化剤あるいは
消泡剤等により、皮膜特性（皮膜密着性、耐食性、耐黒
変性、耐水性、塗料密着性、耐滑り性、テープ密着性、
ペフ密着性、発泡ウレタンとの密着性）、液の混和安定
性、あるいは機械的安定性が大きく影響を受けるが、そ
の他必要とする特性、使用状況に応じてより目的に合っ
たものを選択することが重要である。
消泡剤等により、皮膜特性（皮膜密着性、耐食性、耐黒
変性、耐水性、塗料密着性、耐滑り性、テープ密着性、
ペフ密着性、発泡ウレタンとの密着性）、液の混和安定
性、あるいは機械的安定性が大きく影響を受けるが、そ
の他必要とする特性、使用状況に応じてより目的に合っ
たものを選択することが重要である。
【００２３】（Ca：Ca／有機樹脂（重量比）として0.00
1以上0.2以下）Caは、クロメート皮膜の耐食性を向上さ
せる効果があるとともに、5％Al系の問題である耐黒変
性、および55％Al系の問題である加工部耐食性を飛躍的
に向上させる効果がある。Caの効果は有機樹脂との比率
によって大きく影響され、Ca／有機樹脂で0.001未満で
は十分な効果が得られない。逆に0.2を超えると加工部
耐食性や耐黒変性は向上するが、長期の腐食環境にされ
されることにより、平板部の耐食性は低下する傾向が認
められる。したがって、Ca／有機樹脂（重量比）として
0.001以上0.2以下、好ましくは0.005以上0.1以下にすべ
きである。
1以上0.2以下）Caは、クロメート皮膜の耐食性を向上さ
せる効果があるとともに、5％Al系の問題である耐黒変
性、および55％Al系の問題である加工部耐食性を飛躍的
に向上させる効果がある。Caの効果は有機樹脂との比率
によって大きく影響され、Ca／有機樹脂で0.001未満で
は十分な効果が得られない。逆に0.2を超えると加工部
耐食性や耐黒変性は向上するが、長期の腐食環境にされ
されることにより、平板部の耐食性は低下する傾向が認
められる。したがって、Ca／有機樹脂（重量比）として
0.001以上0.2以下、好ましくは0.005以上0.1以下にすべ
きである。
【００２４】Caの添加方法は、炭酸Ca,ケイ酸Ca,CaO、
あるいはリン酸との複合塩の状態で添加することが可能
であるが、本発明においては特に規定しない。また、皮
膜形成時にCa成分が容易に溶解する状態では十分な効果
が得られないため、皮膜中で容易に溶解しない化合物と
なるように処理液に添加しておくことが重要である。た
だし、本発明においてはCa化合物の添加方法を規定する
ものではない。
あるいはリン酸との複合塩の状態で添加することが可能
であるが、本発明においては特に規定しない。また、皮
膜形成時にCa成分が容易に溶解する状態では十分な効果
が得られないため、皮膜中で容易に溶解しない化合物と
なるように処理液に添加しておくことが重要である。た
だし、本発明においてはCa化合物の添加方法を規定する
ものではない。
【００２５】（PO4：PO4／有機樹脂（重量比）として0.
001以上0.5以下）PO4を添加する理由は、クロメート皮
膜中にCaとともに含有させることにより、Caの耐食性向
上、および耐黒変性向上効果を飛躍的に高める作用を有
しているためである。PO4は、皮膜中にPO4／有機樹脂で
0.001以上含まれることにより、Caによる耐食性向上、
あるいは耐黒変性向上効果を高める効果が得られる。ま
た、0.5を超えると加工時に皮膜が剥離しやすくなるた
め、0.5以下にすべきである。PO4は皮膜中において、種
々の形態になっていることが確認され、たとえばリン酸
亜鉛、トリポリリン酸Zn、あるいはトリポリリン酸Al、
縮合リン酸の状態となっている。本発明においては皮膜
中でのリン酸の存在状態を規定するものではないが、リ
ン酸亜鉛、あるいはトリポリリン酸Alを主成分とし、縮
合リン酸も一部含まれている状態が望ましいと考えてい
る。
001以上0.5以下）PO4を添加する理由は、クロメート皮
膜中にCaとともに含有させることにより、Caの耐食性向
上、および耐黒変性向上効果を飛躍的に高める作用を有
しているためである。PO4は、皮膜中にPO4／有機樹脂で
0.001以上含まれることにより、Caによる耐食性向上、
あるいは耐黒変性向上効果を高める効果が得られる。ま
た、0.5を超えると加工時に皮膜が剥離しやすくなるた
め、0.5以下にすべきである。PO4は皮膜中において、種
々の形態になっていることが確認され、たとえばリン酸
亜鉛、トリポリリン酸Zn、あるいはトリポリリン酸Al、
縮合リン酸の状態となっている。本発明においては皮膜
中でのリン酸の存在状態を規定するものではないが、リ
ン酸亜鉛、あるいはトリポリリン酸Alを主成分とし、縮
合リン酸も一部含まれている状態が望ましいと考えてい
る。
【００２６】（乾燥温度）上記成分を含む水系処理液を
ロールコーター等を用いて塗布し、加熱乾燥、あるいは
熱風乾燥することにより皮膜を形成する。皮膜形成温度
は60℃以上とすることが必要であり、それ未満では、皮
膜中に残存する水分に由来する影響で耐食性、密着性に
劣る皮膜となる。また、最高到達板温が250℃を超えて
も特性上に改善効果を認められることなく、逆に耐食性
に劣る皮膜を形成する傾向がある。したがって、皮膜形
成のための乾燥板温は、60℃以上250℃以下にすべきで
ある。
ロールコーター等を用いて塗布し、加熱乾燥、あるいは
熱風乾燥することにより皮膜を形成する。皮膜形成温度
は60℃以上とすることが必要であり、それ未満では、皮
膜中に残存する水分に由来する影響で耐食性、密着性に
劣る皮膜となる。また、最高到達板温が250℃を超えて
も特性上に改善効果を認められることなく、逆に耐食性
に劣る皮膜を形成する傾向がある。したがって、皮膜形
成のための乾燥板温は、60℃以上250℃以下にすべきで
ある。
【００２７】
【実施例】以下、実施例について説明する。表1〜2に示
すように、各種のめっき鋼板の表面にクロメート処理を
施し、更に所定の組成に調整した有機樹脂、Ca、および
リン酸あるいはリン酸系化合物を含む処理液を塗布し、
表1〜2に示す最高到達板温で加熱乾燥し、表1〜2に示す
付着量の皮膜を形成したものを供試材とした。表中のめ
っき欄の記号および以下の記載中の同様の記号は以下の
めっき鋼板を表す。尚、各表中のめっき欄の記号は以下
のめっき鋼板を表す。 GI；溶融亜鉛めっき鋼板（めっき量；Z27、板厚0.5mm） 5Al；5％Al-Zn合金めっき鋼板（めっき量；Y22、板厚0.
5mm） 55Al；55％Al-Zn合金めっき鋼板（めっき量；AZ-150、
板厚0.5mm） Al；溶融Alめっき鋼板（めっき量；200g/m2、板厚0.5m
m）
すように、各種のめっき鋼板の表面にクロメート処理を
施し、更に所定の組成に調整した有機樹脂、Ca、および
リン酸あるいはリン酸系化合物を含む処理液を塗布し、
表1〜2に示す最高到達板温で加熱乾燥し、表1〜2に示す
付着量の皮膜を形成したものを供試材とした。表中のめ
っき欄の記号および以下の記載中の同様の記号は以下の
めっき鋼板を表す。尚、各表中のめっき欄の記号は以下
のめっき鋼板を表す。 GI；溶融亜鉛めっき鋼板（めっき量；Z27、板厚0.5mm） 5Al；5％Al-Zn合金めっき鋼板（めっき量；Y22、板厚0.
5mm） 55Al；55％Al-Zn合金めっき鋼板（めっき量；AZ-150、
板厚0.5mm） Al；溶融Alめっき鋼板（めっき量；200g/m2、板厚0.5m
m）
【００２８】供試材の平板部の耐食性を評価するために
塩水噴霧試験（JIS Z 2371）を実施し、白錆発生面積が
10％以上となる時間で評価を行った。また、加工部の耐
食性を評価するために3T曲げ加工を施したサンプルにつ
いて塩水噴霧試験240時間を行い、曲げ部の錆発生程度
を下記に示す基準に基づいて評価を行った。耐黒変性
は、80℃95％RH環境下において24時間後の黒変化程度を
下記に示す基準に基づいて評価を行った。
塩水噴霧試験（JIS Z 2371）を実施し、白錆発生面積が
10％以上となる時間で評価を行った。また、加工部の耐
食性を評価するために3T曲げ加工を施したサンプルにつ
いて塩水噴霧試験240時間を行い、曲げ部の錆発生程度
を下記に示す基準に基づいて評価を行った。耐黒変性
は、80℃95％RH環境下において24時間後の黒変化程度を
下記に示す基準に基づいて評価を行った。
【００２９】曲げ部耐食性評価基準： 10；白錆発生面積10％未満、黒錆発生面積10％未満、
8；白錆発生面積10％以上50％未満、黒錆発生面積10％
未満、6；白錆発生面積50％以上、黒錆発生面積10％未
満、4；黒錆発生面積10％以上50％未満、2；黒錆発生面
積50％以上、1；赤錆発生有
8；白錆発生面積10％以上50％未満、黒錆発生面積10％
未満、6；白錆発生面積50％以上、黒錆発生面積10％未
満、4；黒錆発生面積10％以上50％未満、2；黒錆発生面
積50％以上、1；赤錆発生有
【００３０】耐黒変性は、80℃95％RH環境下において24
時間後の黒変化程度を下記に示す基準に基づいて評価を
行った。
時間後の黒変化程度を下記に示す基準に基づいて評価を
行った。
【００３１】耐黒変性評価基準： 5；変化なし、4；斜めから観察し、確認できる黒変部分
25％未満、3；斜めから観察し、確認できる黒変部分25
％以上、2；正面から観察し、確認できる黒変部分有り
（25％未満）、1；正面から観察し、確認できる黒変部
分25％以上
25％未満、3；斜めから観察し、確認できる黒変部分25
％以上、2；正面から観察し、確認できる黒変部分有り
（25％未満）、1；正面から観察し、確認できる黒変部
分25％以上
【００３２】加工性を評価するために、先端が1mm×10m
mの平面になっているビードを一定荷重で供試材表面に
押付けた状態で幅30mmの供試材を一定速度で引抜く平板
摺動を実施した。押付け荷重の水準を変えて試験を行
い、めっき表面にかじりが生じる限界押付け荷重により
評価を行った。評価結果を表3に示す。
mの平面になっているビードを一定荷重で供試材表面に
押付けた状態で幅30mmの供試材を一定速度で引抜く平板
摺動を実施した。押付け荷重の水準を変えて試験を行
い、めっき表面にかじりが生じる限界押付け荷重により
評価を行った。評価結果を表3に示す。
【００３３】
【表1】
【００３４】
【表2】
【００３５】
【表3】
【００３６】No.1〜4はGIに、No.5〜8は5Alに、No.9〜1
2は55Alに、No.13はAlにそれぞれ皮膜形成を行った例で
ある。本発明範囲内の皮膜を形成したNo.4,No.8,No.12
は、Znを30％以上含むGI,5Al,55Alでは、それぞれのめ
っきの課題である、平板部耐食性、耐黒変性、加工部耐
食性を従来のクロメート皮膜では達成できないレベルに
向上させる効果があり、かつ優れた加工性も有してい
る。一方、亜鉛を含まないNo.13は、加工部から赤錆が
発生し、加工部耐食性に劣る皮膜が形成される。
2は55Alに、No.13はAlにそれぞれ皮膜形成を行った例で
ある。本発明範囲内の皮膜を形成したNo.4,No.8,No.12
は、Znを30％以上含むGI,5Al,55Alでは、それぞれのめ
っきの課題である、平板部耐食性、耐黒変性、加工部耐
食性を従来のクロメート皮膜では達成できないレベルに
向上させる効果があり、かつ優れた加工性も有してい
る。一方、亜鉛を含まないNo.13は、加工部から赤錆が
発生し、加工部耐食性に劣る皮膜が形成される。
【００３７】No.14〜17は有機樹脂付着量の影響、No.18
〜20はCr付着量の影響、No.21〜24はCa／樹脂、また、N
o.25〜28はPO4／樹脂の影響を55Alを下地として検討し
た例である。本発明範囲外では、特に加工性が低下し、
Cr量が少ない場合はすべての特性が低下する。また、過
剰にCrが付着すると、耐食性、耐黒変性、加工性につい
ては良好な特性を有する皮膜となるが、着色が著しく外
観品質の点で問題が生じる。また、Ca、あるいはPO4の
添加量は平板部と加工部の耐食性に大きく影響し、本発
明範囲外ではいずれかの耐食性が低下し、両立が困難で
ある。
〜20はCr付着量の影響、No.21〜24はCa／樹脂、また、N
o.25〜28はPO4／樹脂の影響を55Alを下地として検討し
た例である。本発明範囲外では、特に加工性が低下し、
Cr量が少ない場合はすべての特性が低下する。また、過
剰にCrが付着すると、耐食性、耐黒変性、加工性につい
ては良好な特性を有する皮膜となるが、着色が著しく外
観品質の点で問題が生じる。また、Ca、あるいはPO4の
添加量は平板部と加工部の耐食性に大きく影響し、本発
明範囲外ではいずれかの耐食性が低下し、両立が困難で
ある。
【００３８】No.29〜32に、乾燥温度の影響を検討した
結果の一例を示す。乾燥温度が本発明範囲外では耐黒変
性が劣る傾向が認められる。
結果の一例を示す。乾燥温度が本発明範囲外では耐黒変
性が劣る傾向が認められる。
【００３９】
【発明の効果】以上、述べたように本発明の皮膜を、Zn
を30％以上含むめっき鋼板の表面に形成することによ
り、無塗装で用いられても高耐食性を発揮できる表面処
理鋼板が得られる。
を30％以上含むめっき鋼板の表面に形成することによ
り、無塗装で用いられても高耐食性を発揮できる表面処
理鋼板が得られる。
【００４０】本発明皮膜を、Alを１〜10％含む亜鉛系め
っき鋼板の表面に形成することにより更に高耐食となる
とともに従来本めっきで問題となっていた耐黒変性にお
いても飛躍的に向上させることが可能となる。
っき鋼板の表面に形成することにより更に高耐食となる
とともに従来本めっきで問題となっていた耐黒変性にお
いても飛躍的に向上させることが可能となる。
【００４１】また、本発明皮膜を、Alを40〜70％含む亜
鉛系めっき鋼板の表面に形成することにより、更に高レ
ベルの耐食性が得られるとともに、従来の課題であった
加工部耐食性も飛躍的な高耐食化が可能となる。
鉛系めっき鋼板の表面に形成することにより、更に高レ
ベルの耐食性が得られるとともに、従来の課題であった
加工部耐食性も飛躍的な高耐食化が可能となる。
【００４２】さらに、本発明によれば前記鋼板の高性能
な皮膜を安定して製造することができる。
な皮膜を安定して製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 22/24 Ｃ２３Ｃ 22/24 28/00 28/00 Ｃ // Ｃ２２Ｃ 18/04 Ｃ２２Ｃ 18/04 (72)発明者 濱田 悦男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山下 正明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K026 AA02 AA07 AA09 AA12 AA13 BA03 BA04 BA06 BB08 BB09 CA13 CA18 CA23 CA25 CA39 DA02 DA11 DA16 4K027 AA05 AA22 AB02 AB05 AB42 AB44 AB48 AC82 4K044 AA02 AB02 BA12 BA15 BA17 BB04 BB11 BC02 BC05 CA11 CA16 CA18 CA53 CA62
Claims (3)
- 【請求項１】 亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき鋼板
の表面に、クロメート処理を施し、更に有機樹脂、Ca化
合物、およびリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、縮合リ
ン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウムから選択される1種
または2種以上のリン酸化合物を含む処理液を塗布し、
板温60℃以上250℃以下で乾燥し、皮膜を形成するとと
もに、該皮膜は、有機樹脂付着量が50mg/m2以上5000mg/
m2以下、Cr付着量が1mg/m2以上100mg/m2以下、Ca付着量
がCa/有機樹脂（重量比）として0.001以上0.2以下、リ
ン酸化合物のトータル付着量がPO4／有機樹脂（重量
比）として0.001以上0.5以下であることを特徴とする高
耐食表面処理鋼板の製造方法。 - 【請求項２】 亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき鋼板
が、Alを１〜10wt％含むZn-Al合金めっき鋼板であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の高耐食表面処理鋼板の
製造方法。 - 【請求項３】 亜鉛を30wt％以上含む亜鉛系めっき鋼板
が、Alを40〜70wt％含むZn−Al合金めっき鋼板であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の高耐食表面処理鋼板の
製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000130331A JP3845445B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 高耐食表面処理鋼板およびその製造方法 |
| KR10-2001-7014563A KR100456403B1 (ko) | 2000-04-21 | 2000-06-15 | 표면처리강판 및 그 제조방법 |
| AU52477/00A AU763754B2 (en) | 2000-04-21 | 2000-06-15 | Surface treated steel plate and method for production thereof |
| PCT/JP2000/003876 WO2001081653A1 (fr) | 2000-04-21 | 2000-06-15 | Plaque d'acier traitee en surface et procede de production associe |
| CA002380384A CA2380384C (en) | 2000-04-21 | 2000-06-15 | Surface treated steel plate and method for production thereof |
| EP00937233A EP1275752A1 (en) | 2000-04-21 | 2000-06-15 | Surface treated steel plate and method for production thereof |
| US10/024,297 US6677053B2 (en) | 2000-04-21 | 2001-12-17 | Surface-treated steel sheet and production method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000130331A JP3845445B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 高耐食表面処理鋼板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001316838A true JP2001316838A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3845445B2 JP3845445B2 (ja) | 2006-11-15 |
Family
ID=18639459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000130331A Expired - Fee Related JP3845445B2 (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-28 | 高耐食表面処理鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3845445B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004285378A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Nippon Steel Corp | 耐錆性に優れたラミネート容器用鋼板 |
| JP2009545674A (ja) * | 2006-08-02 | 2009-12-24 | ポスコ | 耐食性、皮膜密着性および皮膜強度に優れた絶縁皮膜形成用クロムを含まない被覆液、並びにこれを用いて無方向性電気鋼板に絶縁皮膜を形成する方法 |
-
2000
- 2000-04-28 JP JP2000130331A patent/JP3845445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004285378A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Nippon Steel Corp | 耐錆性に優れたラミネート容器用鋼板 |
| JP2009545674A (ja) * | 2006-08-02 | 2009-12-24 | ポスコ | 耐食性、皮膜密着性および皮膜強度に優れた絶縁皮膜形成用クロムを含まない被覆液、並びにこれを用いて無方向性電気鋼板に絶縁皮膜を形成する方法 |
| JP4731625B2 (ja) * | 2006-08-02 | 2011-07-27 | ポスコ | 耐食性、皮膜密着性および皮膜強度に優れた絶縁皮膜形成用クロムを含まない被覆液、並びにこれを用いて無方向性電気鋼板に絶縁皮膜を形成する方法 |
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| JP3845445B2 (ja) | 2006-11-15 |
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