JP2002187234A - 耐食性に優れた非クロム系塗装鋼板 - Google Patents
耐食性に優れた非クロム系塗装鋼板Info
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Abstract
き部,切断端面部等においても優れた耐食性を呈す非ク
ロム系塗装鋼板を提供する。 【構成】 この非クロム系塗装鋼板は、Al:4〜22%,M
g:1〜4%,Ti:0〜0.1%,B:0〜0.045%,Si:0〜0.5
%を含む溶融亜鉛めっき層、チタン化合物,フッ化物及
び有機樹脂を含む有機−無機複合皮膜、クロムを含まな
い塗膜が下地鋼の表面に順次積層されている。有機−無
機複合皮膜に含まれるチタン化合物がチタン換算付着量
で1〜100mg/m2,フッ化物がフッ素換算付着量で1〜200
mg/m2である。有機−無機複合皮膜は、更にジルコニウ
ム換算付着量で0.1〜30mg/m2のジルコニウム化合物を
含むことができる。
Description
Al−Mg合金めっき鋼板を塗装原板とし、耐食性に優
れ且つ環境に優しい化成処理皮膜を介して塗膜が形成さ
れた非クロム系塗装鋼板に関する。
好な溶融亜鉛めっき鋼板等が塗装原板として従来から使
用されている。しかし、大気汚染の進行に伴ってイオウ
酸化物,窒素酸化物等による大気や雨水の酸性化が著し
い昨今では、塗装鋼板の平坦部,切断端面,塗膜疵付き
部等の塗膜下で溶融亜鉛めっき層の腐食が促進されるこ
とから内装建材,外装建材等としての耐久性が懸念され
る状況になってきている。たとえば、平坦部の耐食性
は、Clイオン等の腐食性イオンが塗膜を透過して溶融
亜鉛めっき層の腐食を促進させ、体積膨張した亜鉛系腐
食生成物によって塗膜が押し上げられ、塗膜フクレとし
て観察される。
耐食性を呈する材料として、溶融Zn−Al系めっき鋼
板を塗装原板に使用する比率が増加している。溶融Zn
−Al系めっき鋼板では、溶融めっき層のAl含有量を
増加させると、平坦部や塗膜疵付き部の耐食性が向上す
る。しかし、Al含有量の増加によっても、切断端面の
耐食性は必ずしも満足されない。たとえば、塗装溶融Z
n−55%Alめっき鋼板の切断端面では、溶融めっき
層のZnリッチ相が選択的に腐食される。腐食生成物に
よって塗膜が持ち上げられると、エッジクリープと称さ
れる塗膜膨れや塗膜剥離が生じ、耐食性が低下する。下
塗り塗料の不揮発分に対し30〜70質量%の割合でク
ロム酸ストロンチウム又はクロム酸カルシウムを配合し
た下塗り塗料の使用により、塗装溶融Zn−55%Al
めっき鋼板の切断端面の耐食性が向上することが知られ
ている(特開平2−36384号公報)。
ム又はクロム酸カルシウムを配合した下塗り塗膜を形成
することにより、従来の下塗り塗料を用いた塗装鋼板に
比較して塩水噴霧試験で良好な端面耐食性を示す。しか
し、端面耐食性の改善度合いは、実使用環境の大気雰囲
気下では顕著なものではない。しかも、この方法で処理
された塗装溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板は、高
温多湿環境下で十分な耐食性を示さず、平坦部でも塗膜
フクレを生じることがある。内装用建材,外装用建材と
しての用途以外でも、冷蔵庫,洗濯機,電子レンジ等の
家電製品,自動販売機,事務機器,自動車,エアコン室
外機等に使用されている金属板についても高い耐食性が
望まれている。この要求に応えるため、耐食性及び密着
性に優れたクロム系の塗装前処理を施し、クロム系皮膜
の表面に形成される下塗り塗膜に優れた防錆能を発現す
るクロム酸ストロンチウム等のクロム系防錆顔料を配合
した下塗り塗料が汎用されている。
傾向に応じ、クロム系化合物を用いない塗装前処理剤や
クロムフリー下塗り塗料を用いた塗装原板が望まれるよ
うになってきた。クロム化合物を含まない塗装前処理と
しては、リン酸塩処理,タンニン酸処理等の化成処理
や、更に有機樹脂中にシランカップリング剤,タンニン
酸,燐酸化合物,微粒シリカ等を含む下地処理等のクロ
メート以外の塗装前処理がある。クロムフリー下塗り塗
料については、クロム系防錆顔料に代えてリン酸系,バ
ナジン酸系等の防錆顔料やカルシウムイオン交換された
非晶質粒子を腐食抑制剤として添加する方法がある。し
かし、これまで提案されている非クロム系の化成処理
(下地処理)や非クロム系防錆顔料を配合した下塗り塗
料では、クロム系化合物を含む塗装鋼板に匹敵する優れ
た塗膜密着性や耐食性が得られなかった。
題を解消すべく案出されたものであり、特定組成のZn
−Al−Mg系溶融めっき層が形成された溶融めっき鋼
板を塗装原板とし、チタン化合物,フッ素化合物及び有
機樹脂を含む化成処理皮膜を介してクロムフリー塗膜を
形成することにより、塗膜密着性は勿論、平坦部耐食性
や塗膜疵付き部,切断端面部等においても優れた耐食性
を呈す非クロム系塗装鋼板を提供することを目的とす
る。
を達成するため、Al:4〜22質量%,Mg:1〜4
質量%,Ti:0〜0.1質量%,B:0〜0.045
質量%,Si:0〜0.5質量%,残部が実質的にZn
の組成をもつ溶融めっき層、チタン化合物,フッ化物及
び有機樹脂を含む有機−無機複合皮膜、クロムを含まな
い塗膜が下地鋼の表面に順次積層されており、有機−無
機複合皮膜に含まれるチタン化合物がチタン換算付着量
で1〜100mg/m2,フッ化物がフッ素換算付着量
で1〜200mg/m2であることを特徴とする。
換算付着量で0.1〜30mg/m 2のジルコニウム化
合物を含むことができる。有機−無機複合皮膜は、所定
組成に調製された化成処理液を塗装原板に直接塗布し、
或いは化成処理液に塗装原板を浸漬することによって形
成される。有機−無機複合皮膜の形成に先立って、付着
量0.1〜50mg/m2の割合でニッケル又はコバル
トを塗装原板表面に付着させてもよい。有機−無機複合
皮膜上に単層又は複層の塗膜が形成されるが、有機−無
機複合皮膜に接する塗膜には、多孔質シリカ粒子にカル
シウムをイオン交換で結合させた変性シリカ,トリポリ
リン酸二水素アルミニウム,リン酸亜鉛,リン酸カルシ
ウム,炭酸カルシウム,シリカ−カルシウム系から選ば
れた1種又は2種以上の防錆顔料を塗料不揮発分に対し
て2〜50質量%の割合で配合したものが好ましい。
人が開発しためっき鋼板(特開平10−226865号
公報,特開平10−306357号公報)であり、[A
l/Zn/Zn2Mg]の三元共晶組織のマトリックスに
初晶Al相又は初晶Al相とZn単相が混在した組織を
もつ溶融めっき層が形成されている。Zn−Al−Mg
系溶融めっき層のAl及びMgが緻密で難溶性の腐食生
成物になり、外部から進入してくる腐食性イオンに対す
るバリアとして働く。そのため、平坦部の耐食性はもと
より、塗膜疵付き部や切断端面近傍の塗膜下でも優れた
耐食性を呈する。また、Zn−Al−Mg系溶融めっき
層にTi及びBを含ませると、Zn 11Mg2中間層の生
成・成長が抑制され、耐食性及び塗装後の外観が向上す
る。
液にZn−Al−Mg系溶融めっき層を接触させると、
溶融めっき層表層に濃化しているMg,Alが化成処理
液に含まれている酸成分によってイオン化して溶出する
と共に、溶融めっき層表面のpHが上昇する。その結
果,溶出してきたMg,Alイオン,化成処理液中のチ
タン化合物,フッ化物及び有機樹脂が複合され、難溶性
の有機−無機複合皮膜が溶融めっき層表面に形成され
る。
lが有機−無機複合皮膜に取り込まれるため、有機−無
機複合皮膜は、優れた付着性で溶融めっき層に付着す
る。しかも、化成処理液のエッチング作用によって溶融
めっき層の表面に微細な凹凸が生じ、付着性向上に有効
なアンカー効果が発現する。更に、有機−無機複合皮膜
に含まれる有機樹脂として水酸基を多く含む系を使用す
ると、溶融めっき層から溶出してくる金属イオンや化成
処理液中のチタン化合物,フッ素化合物との結合が強固
になる。また、溶融めっき層から有機−無機複合皮膜に
取り込まれたMgは耐食性の向上にも寄与する。
脂やチタン化合物,フッ素化合物等の金属成分は、塗膜
樹脂の水酸基と反応し、塗膜密着性の改善に寄与するも
のと推察される。したがって、非クロム系化成処理皮膜
の上に非クロム系塗膜を形成しても十分な塗膜密着性及
び耐食性が確保されるため、クロムを全く含まない塗装
鋼板が得られ、環境への悪影響を軽減した塗装ラインも
構築される。また、非クロム系防錆顔料を添加した塗膜
や防錆顔料無添加の塗膜を形成した場合でも、従来のク
ロム系化成処理皮膜及びクロム酸系防錆顔料を含む塗膜
を形成した塗装鋼板に匹敵する塗膜密着性及び耐食性が
得られる。
l:4〜22質量%,Mg:1〜4質量%,Ti:0〜
0.1質量%,B:0〜0.045質量%,Si:0〜
0.5質量%,残部が実質的にZnの組成にすることに
より、[Al/Zn/Zn2Mg]の三元共晶組織のマト
リックスに初晶Al相又は初晶Al相とZn単相が混在
した組織となる。溶融めっき層中のAlは、めっき鋼板
製造時においてめっき浴表面にトップドロスが発生する
ことを抑制すると共に、溶融めっき層の耐食性を向上さ
せ且つ溶融めっき層表面を平滑化する作用を呈する。こ
のような作用は、4質量%以上のAl含有量で顕著にな
る。しかし、10質量%を超える過剰量のAlが含まれ
ると、溶融めっき層と下地鋼板との界面にFe−Al系
合金層が成長しやすく、溶融めっき層の加工性や密着性
が低下する。そこで、Al含有量が10〜22質量%の
範囲にある場合、0.005質量%以上のSiを添加す
ることによりFe−Al系合金層の成長を抑制する。S
i無添加の場合には、5.0〜7.0質量%の範囲にA
l含有量を設定することが好ましい。
安定な腐食生成物を溶融めっき層表面に形成させ、溶融
めっき層の耐食性を著しく向上させる作用を呈する。こ
のような作用は、1質量%以上のMg含有量で顕著にな
る。しかし、4質量%を超える過剰量のMgが含まれる
と、Mgの増量による耐食性向上効果が飽和するばかり
でなく、酸化マグネシウム系のトップドロスがめっき浴
表面に発生しやすくなり、溶融めっき層表面の平滑性が
悪く塗装外観を損ねる原因となる。また、4質量%を超
える過剰量のMg含有は、溶融めっき層の加工性を低下
させ、塗装鋼板を加工した場合に大きな塗膜割れを発生
させる原因ともなる。好ましくは、2.5〜3.5質量
%の範囲にMg含有量を設定する。
−Mgの三元組成において、溶融Zn−Al−Mg系溶
融めっき層にZn11Mg2系の相が晶出すると、高光沢
のZn11Mg2相が溶融めっき層に分散するため目立っ
た模様となり、溶融めっき層表面の外観が損なわれ、耐
食性も低下する。Zn11Mg2相は、塗装後においても
目立った模様となり、表面外観及び耐食性を低下させる
原因となる。この点、溶融めっき温度及び溶融めっき層
の冷却速度にZn11Mg2相の大きさが依存しているこ
と(特開平10−226865号公報)を利用し、溶融
めっき浴を浴温450℃以下に保持し、且つ溶融めっき
後の冷却速度を10℃/秒以上に制御することにより、
Zn11Mg2相が現れず表面欠陥のない溶融めっき層が
得られる。
i,Bは、溶融めっき時にZn11Mg2相の生成・成長
を抑制する作用を呈する。Zn11Mg2相の生成・成長
は、0.002質量%以上のTi及び0.001質量%
以上のB添加で顕著に抑制され、溶融めっき層表面の凹
凸が塗装鋼板の外観に悪影響を及ぼさない程度に抑えら
れる。しかし、Ti含有量が0.1質量%を超えると溶
融めっき層中にTi−Al系の析出物が成長し、塗装後
の外観を損ねる原因となる凹凸が溶融めっき層表面に生
じやすくなる。B含有量が0.045質量%を超える場
合でも、溶融めっき層中にTi−B系又はAl−B系の
析出物が成長し、塗装後の外観を損ねる原因となる凹凸
が溶融めっき層表面に生じやすくなる。
上のMgを添加しためっき浴を使用すると、溶融めっき
後にリン酸二水素アンモニウム等を添加した冷却水を噴
霧する方法等に依らなくても、N2等の不活性ガス吹付
け,空冷等で溶融めっき後の冷却速度を10℃/秒以上
に制御することにより、Mgの作用を活用して溶融めっ
き層を結晶粒径1mm以下に微細化できる。形成された
溶融めっき層を観察すると、結晶粒界部に溶融めっき層
の表層(凸部)から0.5〜5μm程度の深さで多数の
凹部が生じた均一緻密な結晶構造になっている。更に、
Zn11Mg2相の生成・成長を抑制するTi及びBを添
加したZn−Al−Mg系めっき浴を使用すると、Ti
−Al系,Ti−B系,Al−B系等の析出物が溶融め
っき層に析出する。これによっても、溶融めっき層表面
に微細な凹凸が形成される。
液等でエッチングすると、酸に溶解しやすいZn2Mg
相が優先的にエッチングされ、溶融めっき層の表面に微
細な凹凸が更に形成される。他方、Ti−Al系,Ti
−B系,Al−B系の析出物は、酸に溶解することなく
エッチングされた溶融めっき層の表層に残留する。残留
析出物周辺のZn2Mg相やZn相が優先的にエッチン
グされるため、溶融めっき層の表面に更に微細な凹凸が
形成される。多数の均一緻密な結晶粒界部に微細な凹部
があり、表層に突出したTi−Al系,Ti−B系,A
l−B系析出物で溶融めっき層表面に微細な凹凸が付け
られているため、溶融めっき層を化成処理液で処理する
とき接触面積が大きくなり、有機−無機複合皮膜の生成
・成長が促進される。しかも、微細な凹凸に起因したア
ンカー効果が発現され、優れた付着強度の有機−無機複
合皮膜が溶融めっき層表面に形成される。
塗装鋼板と同様に連続塗装ラインで塗装されるが、塗装
に先立って非クロム系化成処理剤を用いた化成処理が溶
融めっき層表面に施される。非クロム系化成処理剤とし
てはエッチング性のあるチタン化合物,フッ化物及び有
機樹脂を含む水溶性の処理液が使用され、塗装原板の表
面に塗布され、或いは処理液中に塗装原板が浸漬され
る。たとえば、ヘキサフルオロチタン酸,ヘキサフルオ
ロジルコニウム酸等の金属酸塩及びH2TiF6,H2Z
rF6等のフッ化物を有機樹脂としてのプロポキシプロ
パノールに溶解したアミノメチル置換ポリビニルフェノ
ールの水溶液が利用できる。
触させると、処理液中の酸成分によって溶融めっき層の
表面からAl,Mg,Zn等の金属イオンが溶出すると
共に、溶融めっき層表面のpHが上昇し、溶出してきた
Al,Mg,Zn等の金属イオン,処理液中のチタン化
合物,フッ化物及び有機樹脂が複合され難溶性の有機−
無機複合皮膜が溶融めっき層の表面に形成される。水酸
基を多く含む有機樹脂を使用すると、溶出してきた金属
イオン,処理液中のチタン化合物,フッ化物との結合が
強固な有機−無機複合皮膜が形成される。有機−無機複
合皮膜中の有機樹脂,チタン化合物,フッ素化合物の金
属成分は、塗膜樹脂の水酸基と反応し、塗膜の密着性を
向上させる。
燥皮膜量2〜500mg/m2の有機−無機複合皮膜が
形成されるように塗布量が調整される。浸漬による場
合、化成処理液への塗装原板の浸漬時間によって皮膜量
が調整される。乾燥皮膜量が2mg/m2に達しないと
有機−無機複合皮膜の密着性や耐食性が十分発現され
ず、逆に500mg/m2を超える乾燥皮膜量では加工
性や塗膜密着性が低下する。有機−無機複合皮膜は、チ
タン換算付着量で1〜100mg/m2のチタン化合物
及びフッ素換算付着量で1〜200mg/m2のフッ化
物を含むことが必要である。
出したAl,Mg等の金属イオンと共に有機樹脂と反応
し、難溶性の有機−無機複合皮膜を形成する。少な過ぎ
るチタン化合物では有機−無機複合皮膜の効果が不足
し、優れた塗膜密着性や耐食性が得られない。逆に多過
ぎるチタン化合物では、皮膜の効果が飽和するばかり
か、逆に塗装後の加工性や塗膜密着性が低下することに
もなる。多過ぎるチタン化合物は、化成処理をコスト高
にすることからも不利である。フッ化物は、化成処理液
中でフッ素イオンに解離し、塗装原板の表面に接触した
状態では化成処理液中の酸成分と共に溶融めっき層表面
をエッチングする効果を奏する。フッ素イオンが少ない
と、溶融めっき層表面のエッチングが不足し、めっき層
表面に対する有機−無機複合皮膜の密着性が低下する。
逆に多過ぎるフッ素イオンでは、過剰量の溶出金属が有
機−無機複合皮膜に取り込まれ、有機−無機複合皮膜が
脆くなると共に、溶融めっき層に対する有機−無機複合
皮膜に密着性が低下する。
物及びフッ化物が共存しているので、チタンのフッ化物
錯体が生成し、フッ素イオンの解離が抑制される。その
ため、非クロム系化成処理剤と溶融めっき層との過剰反
応や処理液の急激な劣化が軽減され、安定条件下で有機
−無機複合皮膜が形成される。有機−無機複合皮膜は、
更にジルコニウム換算付着量で0.1〜30mg/m 2
のジルコニウム化合物を含むことができる。ジルコニウ
ム化合物は、チタン化合物と同様な作用を呈し、溶融め
っき層から溶出したAl,Mg等の金属イオンと共に有
機樹脂と反応し、難溶性の有機−無機複合皮膜を形成す
る。溶融めっき層から溶出してきた金属イオンとしてA
lやMgが多い場合、ジルコニウム化合物によって更に
安定な有機−無機複合皮膜が形成される。ジルコニウム
化合物の付着量が少ないと密着性や耐食性に及ぼす効果
が十分でないが、過剰量のジルコニウム化合物では塗装
後の加工性や塗膜密着性が低下し、化成処理もコスト高
になる。有機−無機複合皮膜の形成に先立って、必要に
応じニッケル又はコバルト析出型の酸性表面調整処理を
施すこともできる。酸性表面調整処理は、めっき層表面
にある不活性な皮膜をエッチング除去することによりめ
っき層表面の濡れ性を高めると共に、金属Niや金属C
oを置換析出させることによってめっき層表面と有機−
無機複合皮膜との密着性を高める。
された塗装原板に単層又は複層の塗膜が形成される。複
層構造の塗膜を形成する場合、従来の溶融Znめっき鋼
板や溶融Zn−Al系めっき鋼板用下塗り塗料樹脂を用
いて同様の塗膜厚で形成できる。具体的には、従来の溶
融亜鉛めっき鋼板や溶融Zn−Al系めっき鋼板と同様
に3〜10μmの範囲に塗膜厚が調整される。下塗り塗
膜樹脂には、エポキシ系,エポキシ・ウレタン系,アク
リル系,ポリエステル系,エポキシ変性ポリエステル
系,フェノキシ系等の樹脂が使用できる。Zn−Al−
Mg系めっき層自体が十分な耐食性をもち、その上に耐
食性に優れた有機−無機複合皮膜が形成されているた
め、防錆顔料無添加の下塗り樹脂塗料を用いて塗膜を形
成することもできる。しかし、防錆顔料を添加した塗料
樹脂を使用すると、より一層確実に優れた耐食性が得ら
れる。
場合、変性シリカ系防錆顔料,トリポリリン酸二水素ア
ルミニウム,リン酸亜鉛,リン酸カルシウム,炭酸カル
シウム,シリカ−カルシウム系等の1種又は2種以上の
非クロム系防錆顔料が配合される。変性シリカ系防錆顔
料は、たとえばイオン交換で多孔質シリカ粒子にカルシ
ウムイオンを結合させることによって得られる。また、
変性シリカ及びトリポリリン酸二水素アルミニウムを下
塗り塗料に複合添加すると、カルシウムイオンの溶出が
抑制される。カルシウムイオンの溶出抑制は、キレート
結合のようなイオン結合によってシリカ粒子の表面にト
リポリリン酸二水素アルミニウムが結合することに起因
するものと考えられ、結果としてカルシウムイオン溶出
の持続性が向上する。
して2〜50質量%(好適には、5〜30質量%)の割
合で添加することが好ましい。非クロム系防錆顔料添加
による防錆効果は2質量%以上で顕著になるが、50質
量%を超える添加量では塗装後の加工性や塗膜密着性が
低下することがある。下塗り塗料には、防錆顔料の他に
酸化チタン,炭酸カルシウム,硫酸バリウム,シリカ等
の顔料や各種の有機樹脂ビーズ,有機樹脂粉末,無機骨
材等の添加剤を含ませてもよい。下塗り塗料樹脂の分子
量,ガラス転移温度,顔料,骨材等は、塗装鋼板の用途
に応じて適宜調整される。
塗り塗膜の上に中塗り塗膜や上塗り塗膜を設ける複層構
成の塗膜では、従来の溶融亜鉛めっき鋼板や溶融Zn−
Al系めっき鋼板と同様の中塗り塗料,上塗り塗料をロ
ールコータ等で塗布することにより、同様な膜厚の中塗
り塗膜,上塗り塗膜を形成する。上塗り塗料,中塗り塗
料も、本発明を拘束するものではないが塗料樹脂の分子
量,ガラス転移温度,顔料,各種の有機樹脂ビーズ,有
機樹脂粉末,無機骨材等が塗装鋼板の用途に応じて適宜
選定される。或いは、樹脂フィルムを積層することによ
っても、上層樹脂膜を形成できる。
ては、ポリエステル系、ウレタン系、アクリル系,シリ
コーン変性ポリエステル系,シリコーンアクリル系,ポ
リエーテルサルフォン系樹脂にポリテトラフルオロエチ
レンを添加した樹脂系,ポリ塩化ビニル系,フッ化ビニ
リデン系等、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が使用され
る。上塗り塗膜は、着色顔料を添加したカラー塗膜,透
明なクリア塗膜,メタリック顔料を添加したメタリック
塗膜の何れでもよい。
系めっき層が形成されためっき鋼板を塗装原板に使用
し、その上に有機−無機複合皮膜を介して塗膜を形成す
ると、Zn−Al−Mg系めっき層及び有機−無機複合
皮膜の耐食性が活用され、溶融めっき層に対する有機−
無機複合皮膜の付着性も良好であるため、従来の塗装溶
融Zn−Al系めっき鋼板で生じていた下塗り塗膜とめ
っき層との界面近傍が選択的に腐食される界面腐食が防
止される。その結果、平坦部はもとより、切断端面及び
塗膜疵付き部も優れた耐食性を呈する非クロム系塗装鋼
板が得られる。しかも、有機−無機複合皮膜を介して塗
膜が形成されるため塗膜密着性,加工性も優れている。
厚0.4mmの普通鋼板を通板し、表1の組成をもつ溶
融めっき層を片面当りめっき付着量120g/m2で形
成した。各溶融めっき鋼板を表面調整処理した後、湯
洗,水洗によって洗浄し乾燥した。
タン酸−ヘキサフロオロジルコニウム酸系の非クロム系
化成処理剤をロールコータで溶融めっき鋼板に塗布し、
水洗することなく100℃で乾燥した。溶融めっき層表
面に形成された有機−無機複合皮膜(塗装前処理No.
1)は、チタン換算付着量10mg/m2のチタン化合
物,フッ素換算付着量20mg/m2のフッ化物,ジル
コニウム換算付着量2.5mg/m2のジルコニウム化
合物,アミノメチル置換ポリビニルフェノール換算付着
量40mg/m2の有機成分を含んでいた。比較例で
は、チタン化合物及びフッ化物が少ない有機−無機複合
皮膜(塗装前処理No.2)の他に、塗布型クロメート
処理液(サーフコートNRC300NS 日本ペイント株式会社
製)をロールコータで塗布し、水洗することなく100
℃で乾燥することにより、クロム換算付着量40mg/
m2のクロメート皮膜(塗装前処理No.3)を形成し
た。(表2)
設けられた各塗装原板に、乾燥膜厚が5μmとなる塗布
量で下塗り塗料を塗布し、215℃で乾燥することによ
り下塗り塗膜を形成した。下塗り塗料としては、変性シ
リカ防錆顔料,トリポリリン酸二水素アルミニウム,ク
ロム酸ストロンチウムを配合し、更に酸化チタン(着色
顔料),硫酸バリウム(体質顔料),シリカ粉末を添加
したエポキシ樹脂系塗料を使用した。下塗り塗料に含ま
れる防錆顔料の種類及び配合量を表3に示す。
を下塗り塗膜に塗布し、同様に215℃で乾燥すること
により乾燥膜厚13μmの上塗り塗膜を形成した。作製
された各塗装鋼板から試験片を切り出し、塗膜密着性試
験,促進腐食試験、屋外曝露腐食試験に供した。塗膜密
着性試験では、20℃に調整された室内で評価する塗膜
面が外側になるように0〜4tの180度折曲げ加工を
順次施し、その都度折曲げ部に粘着テープを貼り付け引
き剥がし、塗膜の剥離状況を観察した。観察結果から、
0〜1tの折曲げ加工でも塗膜剥離が発生しなかったも
のを◎,2tで塗膜剥離が発生したものを○,3tで塗
膜剥離が発生したものを△,4tで塗膜剥離が発生した
ものを×として塗膜密着性を評価した。
面及び裏面を塗料で補修し、平坦部の塗膜にカッターナ
イフで疵を付けた試験片を用意した。600サイクルの
酸性雨複合腐食試験[1サイクル:0.1%NaCl腐
食液噴霧(35℃×1時間,硫酸でpH4に調整)→乾
燥(50℃×4時間)→湿潤(50℃×3時間,相対湿
度98%)]後に、補修していない切断端面から発生し
た塗膜フクレ(エッジクリープ)及び切断端面の切り口
における赤錆発生率を測定した。併せて,塗膜疵付き部
からの錆発生率も測定した。
幅が0.5mm以下を◎,0.6〜1.0mmを○,
1.1〜2.0mmを△,2.0mm以上を×として耐
塗膜フクレ性を評価した。赤錆発生率は、酸性雨複合腐
食試験で切断端面の切り口に発生した赤錆を観察し、試
験対象部の面積100に対する赤錆の発生率(%)を求
めた。切断端面の切り口に赤錆が検出されなかったもの
を◎,5%以下を○,5〜20%を△,20%以上を×
として耐赤錆性を評価した。更に、塗膜疵付き部から幅
を持った錆が検出されなかったものを◎,25%以下を
○,25〜50%を△,50%以上を×として塗膜疵付
き部の耐食性を評価した。
断端面及び裏面を塗料で補修した試験片を用意した。千
葉県市川市の東京湾岸から5m内陸部の曝露試験場で1
年間屋外曝露試験した後、補修していない切断端面から
発生した塗膜フクレの幅及び切断端面切り口の赤錆発生
率を測定した。補修していない切断端面からの塗膜フク
レ幅が0.2mm以下を◎,0.3〜0.5mmを○,
0.6〜1.0mmを△,1.0mm以上を×として耐
塗膜フクレ性を評価した。また、切断端面の切り口に赤
錆が検出されなかったものを◎,5%以下を○,5〜2
0%を△,20%以上を×として耐赤錆性を評価した。
する試験番号1〜16(本発明例)では、表4の調査結
果にみられるように、非クロメート系の化成処理及び非
クロム系防錆顔料を配合した下塗り塗膜を形成している
にも拘わらず、促進腐食試験及び曝露腐食試験の何れに
おいても切断端面及び塗膜疵付き部共に優れた耐食性を
示した。赤錆の発生率も低く、塗膜フクレもほとんど観
察されなかった。しかも、下塗り塗料に非クロム系化成
処理剤を配合しても、或いは防錆顔料の添加を省略して
も、従来の塗装鋼板を凌駕する優れた耐食性が発現し、
クロム系化合物を含まないために環境に悪影響を与えな
い塗装鋼板となることが確認された。
き鋼板を塗装原板とした場合であっても、チタン化合物
及びフッ化物が不足する有機−無機複合皮膜を介して塗
膜を形成した試験番号1〜4(比較例)では、表5にみ
られるように、有機−無機複合皮膜の耐食性が不足し、
切断端面に塗膜フクレが発生する場合があり、塗膜疵付
き部の耐食性も十分でなかった。更には、塗膜密着性も
劣っていた。
板,溶融Zn−5%Alめっき鋼板,溶融Zn−55%
Alめっき鋼板を塗装原板とする試験番号5〜15(比
較例)では、赤錆発生率が高く、切断端面部や塗膜疵付
き部に塗膜フクレが発生していた。低い耐食性は、溶融
めっき層自体及び下塗り塗膜に添加した非クロム系防錆
顔料の防錆能不足に原因がある。また、クロム酸ストロ
ンチウムを防錆顔料として添加した下塗り塗料を用いた
試験番号16〜18(比較例)でも、切断端面に塗膜フ
クレが発生しており耐赤錆性にも劣っていた。非クロム
系防錆顔料を50質量%と増量した試験番号19(比較
例)では、耐食性の改善はみられるが、依然として切断
端面に塗膜フクレが発生していた。
l−Mg系めっき層が形成された溶融めっき鋼板をクロ
メート処理し、クロム酸ストロンチウムを防錆顔料とし
て下塗り塗膜に配合した参考例では、塗膜密着試験,促
進腐食試験,屋外曝露腐食試験の何れにおいても良好な
結果を示した。しかし、化成処理皮膜及び塗膜にクロム
が含まれていることから、環境への負荷が大きくなるこ
とが懸念される。
ム系塗装鋼板は、Zn−Al−Mg系めっき層及び有機
−無機複合皮膜の優れた耐食性を活用し、しかも溶融め
っき層に対する有機−無機複合皮膜の密着性も良好であ
るため、非クロム系化成処理剤を添加した或いは防錆顔
料無添加の塗膜を設けても、クロメート皮膜−クロム酸
ストロンチウム配合塗膜が形成された従来の塗装鋼板を
凌駕する優れた耐食性を呈し、切断端面,塗膜疵付き部
双方で高バランスで耐食性が改善された塗装鋼板が得ら
れる。しかも、非クロム系塗装前処理と非クロム系化成
処理剤配合又は防錆顔料無添加の塗膜を組み合わせるこ
とができるため、環境に悪影響を与えない連続塗装ライ
ンも構築可能になる。このようにして得られた塗装鋼板
は、外装建材,内装建材,家電製品,自動販売機,事務
機器,自動車用鋼板,エアコン室外機等、広範な分野で
使用される。
Claims (3)
- 【請求項1】 Al:4〜22質量%,Mg:1〜4質
量%,Ti:0〜0.1質量%,B:0〜0.045質
量%,Si:0〜0.5質量%,残部が実質的にZnの
組成をもつ溶融めっき層、チタン化合物,フッ化物及び
有機樹脂を含む有機−無機複合皮膜、クロムを含まない
塗膜が下地鋼の表面に順次積層されており、有機−無機
複合皮膜に含まれるチタン化合物がチタン換算付着量で
1〜100mg/m2,フッ化物がフッ素換算付着量で
1〜200mg/m2であることを特徴とする耐食性に
優れた非クロム系塗装鋼板。 - 【請求項2】 有機−無機複合皮膜が更にジルコニウム
換算付着量で0.1〜30mg/m2のジルコニウム化
合物を含む請求項1記載の非クロム系塗装鋼板。 - 【請求項3】 変性シリカ,トリポリリン酸二水素アル
ミニウム,リン酸亜鉛,リン酸カルシウム,炭酸カルシ
ウム,シリカ−カルシウム系から選ばれた1種又は2種
以上の防錆顔料が塗料不揮発分に対して2〜50質量%
の割合で塗膜に添加されている請求項1記載の非クロム
系塗装鋼板。
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