JP2569993B2 - 耐食性、耐指紋性および塗装性に優れた、クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

耐食性、耐指紋性および塗装性に優れた、クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方法

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JP2569993B2 JP3093242A JP9324291A JP2569993B2 JP 2569993 B2 JP2569993 B2 JP 2569993B2 JP 3093242 A JP3093242 A JP 3093242A JP 9324291 A JP9324291 A JP 9324291A JP 2569993 B2 JP2569993 B2 JP 2569993B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐食性、耐指紋性お
よび塗装性に優れたクロメート処理亜鉛または亜鉛合金
めっき鋼板を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】その少なくとも一つの表面上に亜鉛めっ
き層または亜鉛合金めっき層(以下、「亜鉛系めっき
層」という)が形成された、亜鉛めっき鋼板または亜鉛
合金めっき鋼板(以下、「亜鉛系めっき鋼板」という)
に対し、その耐食性および塗装性の向上を図るために、
クロメート処理を施し、前記亜鉛系めっき層の上にクロ
メート被膜を形成することが行われている。
【0003】クロメート処理方法には、スプレーまたは
浸漬処理により、めっき層とクロメート処理液とを反応
させて、めっき層の表面上にクロメート被膜を形成する
ことからなる反応型クロメート処理、めっき層の表面上
にクロメート処理液を塗布し、水洗することなく乾燥す
ることからなる塗布型クロメート処理、および、めっき
層の表面上に電気化学的にクロメート被膜を形成するこ
とからなる電解クロメート処理がある。
【0004】反応型クロメート処理および塗布型クロメ
ート処理には、鋼板の幅方向に付着むらが生じて外観が
劣り、ライン速度などの操業条件が変わると、クロメー
ト被膜量のコントロールが困難になり、そして、生成す
るクロメート被膜は、乾燥条件等によって変化し、その
性能が安定性に欠けるなどの問題がある。
【0005】一方、電解クロメート処理は、Cr6+
主成分とし、SO 2+、F等の陰イオンが添加され
た水溶液中において、めっき鋼板を陰極として陰極電解
することにより、めっき層の表面上にクロメート被膜を
形成するものであって、めっき鋼板の種類によって付着
量が左右されず、陰極電解処理時の電流密度によって、
クロム付着量を容易に制御することができ、付着むらが
生ずることがないなどの利点がある。
【0006】近時、亜鉛系めっき鋼板に対する耐食性の
要求は、一段と高くなってきたために、従来のクロメー
ト処理によって亜鉛系めっき層の上に形成されたクロメ
ート被膜では、耐食性の要求を満足させることはできな
い。更に、めっき鋼板の取扱時に、鋼板の表面に付着す
る指紋が最終製品の商品価値に大きく影響することか
ら、亜鉛系めっき鋼板に対する耐指紋性の要求が強くな
ってきた。
【0007】クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の耐食性
を向上させる手段として、例えば、次ぎのような技術が
開示されている。特公昭61−54880号: シリカ
としてカチオン型コロイダルシリカを含有する溶液中に
おいて、30クーロン/dm以上の電気量で陰極電解
処理を施し、亜鉛系めっき層の表面上に、CrおよびS
iを含有するクロメート被膜を形成する(以下、先行技
術1という)。
【0008】特開昭62−107096号:シリカの外
にNO を含有し、更に、Cr3+/Cr6+の比
が、1/50から1/3の範囲内に維持されたクロメー
ト処理液を使用し、亜鉛系めっき鋼板に対し陰極電解処
理を施す(以下、先行技術2という)。
【0009】特開昭62−278298号:シリカの外
にふっ化物を含有するクロメート処理液を使用し亜鉛系
めっき鋼板に対し陰極電解処理を施す(以下、先行技術
3という)。
【0010】特開昭62−278297号:Cr6+
主成分とし、シリカおよびケイ酸塩を含有し、更に、Z
n、Ni、Co、Al、Mg、Sn、Pb、Mnイオン
の少なくとも1つを含有するクロメート処理液を使用
し、亜鉛系めっき鋼板に対し陰極電解処理を施して亜鉛
系めっき層の上にクロメート被膜を形成し、次いで、直
ちに陽極電解処理を施す(以下、先行技術4という)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術1〜
3の方法には、次のような問題がある。即ち、シリカが
含有されていることにより、耐食性について、ある程度
の向上は認められるものの、塗装性については、満足し
得る向上が認められない。また、塗装性の向上について
特に配慮した場合には、所望の耐食性が得られない。先
行技術4の方法の場合には、陰極電解処理のみによって
生成するクロメート被膜よりも被膜量が著しく多くなる
ために、塩水噴霧試験等による耐食性に対しては良好で
ある。これは、陽極電解処理によって、亜鉛系めっき層
が溶解し、その部分に素地金属の酸化物を含む新しいク
ロメート被膜が析出し、シーリング作用をしているため
であると考えられる。しかしながら、先行技術4によっ
ては、塗装性は、殆ど改善されない。
【0012】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、耐食性、耐指紋性および塗装性に優れた、安
定したクロメート被膜を有する、クロメート処理亜鉛系
めっき鋼板を、工業的に安定して製造することができる
クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方法を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、Crお
よびNiからなる所定量の金属層と、そして、Cr酸化
物、Ni酸化物およびSi酸化物からなる所定量の酸化
物層とからなるクロメート被膜を、亜鉛系めっき層の上
に形成すれば、耐食性、耐指紋性および塗装性に優れ
た、安定したクロメート被膜を有する、クロメート処理
亜鉛系めっき鋼板が得られることを知見した。
【0014】この発明は、上述した知見に基いてなされ
たものであって、この発明は、その少なくとも1つの表
面上に亜鉛または亜鉛合金めっき層が形成された、亜鉛
または亜鉛合金めっき鋼板に対し、クロメート処理液中
において陰極電解処理を施すことにより、前記亜鉛また
は亜鉛合金めっき層の上にクロメート被膜を形成するこ
とからなる、クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方
法において、クロメート処理液として、5〜75g/l
のCr6+と、全Crに対する重量比(Ni/Cr)
が0.05〜0.8の範囲内であるNi2+と、全Cr
に対する重量比(SiO/Cr)が0.3〜3.0の
範囲内であるシリカと、5〜50g/lの範囲内のH
BOと、SO 2−、Cl、NO およびF
うちの少なくとも1つとを含有し、そして、pHが1.
8〜4.2の範囲内である処理液を使用し、これによっ
て、前記亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層の上にク
ロメート被膜を形成することに特徴を有するものであ
る。
【0015】
【作用】この発明の方法によれば、鋼板の少なくとも1
つの表面上に形成された亜鉛または亜鉛合金めっき層の
上に、金属層と酸化物層とからなるクロメート被膜が形
成されたクロメート処理亜鉛めっき鋼板であって、前記
金属層がCrとNiとからなっており、CrおよびNi
の全金属量は3〜1,000mg/mの範囲内であ
り、前記酸化物層は、主として、Cr換算で3〜100
mg/mのCr酸化物と、Ni換算で1〜50mg/
のNi酸化物と、Si換算で1〜100mg/m
のSi酸化物との複合酸化物からなる、耐食性、耐指紋
性および塗装性に優れた、クロメート処理亜鉛系めっき
鋼板が製造される。なお、上記金属層とは、70℃の温
度の、5%水酸化ナトリウム水溶液中に、クロメート処
理亜鉛系合金めっき鋼板を10分間浸漬したときに、溶
解せずに残存した被覆層のことをいう。
【0016】(1)CrおよびNi 金属層を構成する、金属Crおよび金属Niの全金属量
は、3〜1,000mg/mの範囲内に限定すべきで
ある。金属Crおよび金属Niの全金属量が3mg/m
未満では、耐食性の向上が得られない。一方、金属C
rおよび金属Niの全金属量が、1,000mg/m
を超えても、耐食性のより以上の向上は望めず、不経済
となる。
【0017】(2)Cr酸化物 酸化物層を構成するCr酸化物の量は、Cr換算で3〜
100mg/mの範囲内に限定すべきである。Cr酸
化物の量が、Cr換算で3mg/m未満では、耐食性
および塗装性の向上が得られない。一方、Cr酸化物の
量が、Cr換算で100mg/mを超えると、塗装性
が劣化する。
【0018】(3)Ni酸化物 酸化物層を構成するNi酸化物の量は、Ni換算で1〜
50mg/mの範囲内に限定すべきである。Ni酸化
物の量が、Ni換算で1mg/m未満では、耐食性お
よび耐指紋性の向上が得られない。一方、Ni酸化物の
量が、Ni換算で50mg/mを超えると、塗装性が
劣化する。
【0019】(4)Si酸化物 酸化物層を構成するSi酸化物の量は、Si換算で1〜
100mg/mの範囲内に限定すべきである。Si酸
化物の量が、Si換算で1mg/m未満では、耐食性
および塗装性の向上が得られない。一方、Si酸化物の
量が、Si換算で100mg/mを超えると、耐食性
が劣化する。
【0020】次に、この発明において、クロメート処理
液の成分組成を上述したように限定した理由について、
以下に説明する。 (1)Cr6+ Cr6+の含有量は、5〜75g/lの範囲内に限定す
べきである。Cr6+の含有量が5g/l未満では、ク
ロメート被膜を長期間にわたって均一に安定して形成す
ることができない。一方、Cr6+の含有量が75g/
lを超えると、めっき表面の亜鉛が溶出しやすくなり、
クロメート処理液中の濃度バランスが崩れて、耐食性お
よび塗装性を安定して向上させることができない。この
ようなCr6+としては、無水クロム酸、重クロム酸ア
ンモニウムおよび重クロム酸のアルカリ金属塩類のうち
の1種または2種以上を任意に使用することができる。
【0021】(2)Ni2+ Ni2+の含有量は、全Crに対する重量比(Ni/C
r)で0.05〜0.8の範囲内に限定すべきである。
Ni2+の含有量が、全Crに対する重量比で0.05
未満または0.8超では、クロメート被膜中のNi酸化
物の量を、Ni換算で1〜50mg/mの範囲内にす
ることができず、耐食性および耐指紋性を向上させるこ
とができない。このようなNi2+としては、NiSO
、NiCl、NiCOおよびNi(NO
うちの1種または2種以上を任意に使用することができ
る。
【0022】(3)シリカ シリカの含有量は、全Crに対する重量比(SiO
Cr)で0.3〜3.0の範囲内に限定すべきである。
シリカの含有量が、全Crに対する重量比で0.3未満
または3.0超では、クロメート被膜中のSi酸化物の
量を、Si換算で2〜200mg/mの範囲内にする
ことができず、耐食性および塗装性を向上させることが
できない。
【0023】(4)HBO(ほう酸) HBO(ほう酸)は、陰極被膜界面での緩衝作用を
有しており、クロメート被膜中へのシリカの析出を、被
処理めっき鋼板の幅方向に、より均一化させる作用を有
している。HBOの含有量は、5〜50g/lの範
囲内に限定すべきである。HBOの含有量が5g/
l未満では、所望の効果が得られない。一方、HBO
の含有量が50g/lを超えても、上記効果の、より
以上の向上が得られない。
【0024】(5)SO 2−、Cl、NO 、F
SO 2−、Cl、NO およびFのうちの少な
くとも1つからなる陰イオンは、被膜の弱い部分を溶解
し、そして、被膜を成長させるためのエッチング剤とし
ての作用を有している。上記陰イオンの含有量は、クロ
メート被膜の品質に影響し、少なすぎても多すぎても、
耐食性、耐指紋性および塗装性の向上を図ることができ
ない。陰イオンの好ましい含有量は、0.005〜80
g/lの範囲内である。
【0025】(6)不純物 クロメート処理液中には、被処理めっき鋼板から混入す
る金属、クロメート処理液中の成分元素の酸化、還元に
よる金属、または、電極から混入する金属等のために、
Zn2+,Cr3+,Fe2+,Fe3+,Pb2+
の不純物が不可避的に混入する。このようなクロメート
処理液中に不可避的に混入する不純物は、その各イオン
濃度が6g/l以下であれば、問題が生ずることはな
い。
【0026】クロメート処理液のpHは、1.8〜4.
2の範囲内に限定すべきである。クロメート処理液のp
Hが1.8未満では、めっき表面の亜鉛が溶出して、ク
ロメート処理液中のCr6+の濃度のバランスが崩れ、
且つ、シリカの析出効率が低下するため、耐食性および
塗装性を向上させることができない。一方、クロメート
処理液のpHが4.2を超えると、クロメート処理液の
長期安定が困難になって、液中に沈澱物が発生し、ま
た、耐食性を向上させることができなくなる。
【0027】クロメート被膜形成のための、陰極電解処
理の電流密度は、2〜40A/dmの範囲内とするこ
とが好ましい。電流密度が2A/dm未満では、金属
層が均一に形成されず、クロメート被膜量が増大して外
観上好ましくない。一方、電流密度が40A/dm
超えると、クロメート被膜の複合酸化物中のCrおよび
Niが少なすぎて、十分な耐食性が得られない。
【0028】陰極電解処理時間を調整することによっ
て、Ni、CrおよびSiの量を所望の値に維持するこ
とができる。即ち、クロメート処理液の各成分の含有量
および陰極電解電流密度を好ましい条件に設定し、陰極
電解処理時間を変えることによって、クロメート被膜量
を所望の値に制御することができ、または、陰極電解処
理時間を所定時間に設定し、電流密度を変えることによ
って、クロメート被膜量を所望の値に制御することもで
きる。
【0029】この発明のクロメート処理が施される亜鉛
めっき鋼板としては、電気亜鉛めっき鋼板、Zn−F
e、Zn−Ni等の電気亜鉛合金めっき鋼板、溶融亜鉛
めっき鋼板または加熱亜鉛合金めっき鋼板等を使用する
ことができる。
【0030】この発明の方法により、クロメート被膜が
形成されたクロメート処理亜鉛系めっき鋼板は、水洗し
そして乾燥されたままの状態で耐食性鋼板として使用す
ることができ、または、塗装下地用鋼板として使用する
こともできる。更に、この発明の方法で形成されたクロ
メート被膜に、必要に応じて、一般に行われているクロ
メート水溶液または有機複合水溶液による後処理を施し
てもよい。次に、この発明を、実施例により、比較例と
対比しながら更に詳述する。
【0031】
【実施例】公知の方法でその表而上に20g/mの亜
鉛めっき被膜が形成された電気亜鉛めっき鋼板に対し、
この発明の方法により、下記条件で陰極電解を施して、
亜鉛めっき層の上にクロメート被膜を形成し、次いで、
水洗したのち乾燥して、本発明鋼板No.1を調製し
た。 クロメート処理液: Cr6+: 10.5g/l(NaCr・2HOを使用) Ni2+: 3.4g/l(NiSO・6HOを使用) SiO: 10.0g/l (スノーテックス−Oを使用) HBO: 30.0g/l SO 2−: 5.5g/l(NiSO・6HOを使用) pH : 3.4 陰極電解条件 電流密度 : 4 A/dm 処理時間 : 1.0秒
【0032】上記電気亜鉛めっき鋼板に対し、この発明
の方法により、下記条件で陰極電解を施して、本発明鋼
板No.2を調製した。 クロメート処理液: Cr6+: 7.8g/l(CrOを使用) Ni2+: 3.7g/l(NiCl・6HOを使用) SiO: 4.0g/l(スノーテックス−OLを使用) Cl: 4.5g/l(NiCl・6HOを使用) HBO: 20.0g/l pH : 2.8 陰極電解条件 電流密度 : 16A/dm 処理時間 : 2.2秒
【0033】比較のために、上述した電気亜鉛めっき鋼
板に対し、この発明の範囲外の方法により、下記条件で
陰極電解を施して、比較鋼板No.1を調製した。 クロメート処理液: Cr6+: 23.4g/l(CrOを使用) SO 2−: 0.2g/l(NaSOを使用) pH : 3.4 陰極電解条件 電流密度 : 5 A/dm 処理時間 : 1.0秒
【0034】比較のために、上述した電気亜鉛めっき鋼
板に対し、この発明の範囲外の方法により、下記条件で
陰極電解を施して、比較鋼板No.2を調製した。 クロメート処理液: Cr6+: 10.5g/l(NaCr・2HOを使用) SiO: 10.0g/l (スノーテックス−Oを使用) SO 2−:0.3g/l(NaSOを使用) pH : 3.0 陰極電解条件 電流密度 : 10A/dm 処理時間 : 1.8秒
【0035】比較のために、上述した電気亜鉛めっき鋼
板に対し、この発明の範囲外の方法により、下記条件で
陰極電解を施して、比較鋼板No.3を調製した。 クロメート処理液: Cr6+: 15.7g/l (NaCr・2HOを使用) Ni2+:3.4g/l(NiSO・6HOを使用) SO 2−:5.5g/l(NiSO・6HOを使用) HBO: 20.0g/l pH : 2.5 陰極電解条件 電流密度 : 10A/dm 処理時間 : 1.6秒
【0036】 比較のために、上述した電気亜鉛めっき鋼
板に対し、この発明の範囲外の方法により、下記条件で
陰極電解を施して、比較鋼板No.4を調製したクロメート処理液: Cr 6+ : 12 g/l(Na Cr ・2H Oを使用Ni 2+ : 3.6g/l(NiSO ・6H Oを使用SiO : 10.8g/l(スノーテックスO使用SO 2− : 1.3g/l(NiSO ・6H Oを使用pH : 2.5 陰極電解条件 電流密度 : 12A/dm 処理時間 :2秒
【0037】 比較のために、上述した電気亜鉛めっき鋼
板に対し、この発明の範囲外の方法により、下記条件で
陰極電解を施して、比較鋼板No.5を調製した。 クロメート処理液: Cr 6+ : 17 g/l (Na Cr ・2H Oを使用) Ni 2+ : 11.1g/l(NiSO ・6H Oを使用) SiO :22.1g/l(スノーテックスO使用) SO 2− :4.1g/l(NiSO ・6H Oを使用) BO :3 g/l pH : 2.9 陰極電解条件 電流密度 : 15A/dm 処理時間 : 1.5秒
【0038】 このようにして調製した各供試体に、以下
に述べる試験を行った。 (1)耐食性試験 供試体に対し、JIS−Z−2371に規定された塩水
噴霧試験を施し、168時間経過後における白錆の発生
面積を測定して、その結果を%によって示した。
【0039】 (2)耐指紋性試験 供試体の表面を、汗の出た手で触り、付着した指紋の状
態を目視により観察し、その良、不良を判定した。
【0040】 (3)塗装性試験 供試体の表面上に、市販のアルキッドメラミン系の白色
塗料を約30μm塗装して塗膜を形成した。次いで、塗
装直後の塗膜に1mm間隔で100個の碁盤目状の刻み
目を入れた後、エリクセン試験機で7mm押し出し、次
いで、押し出し部の表面上に接着テープを貼りそして剥
がした。このときの塗膜の剥離状態によって評価した。
表1に、上記本発明鋼板および比較鋼板の各々のクロメ
ート被膜の組成、および、上記各試験結果を示す。
【0041】
【0042】表1から明らかなように、クロメート被膜
の金属層および酸化物層が共にCrのみからなる比較鋼
板No.1は、耐食性、耐指紋性および塗装性が共に劣
っていた。クロメート被膜の金属層がCrのみからな
り、酸化物層がCrおよびSiからなる比較鋼板No.
2は、ニッケルの析出が起こらないため、耐食性および
耐指紋性が劣っていた。また、比較鋼板No.2は、幅
方向のシリカの析出均一性が低く、シリカ析出量が少な
く、塗料密着性に劣る部分が共存しており、塗料密着性
の安定性の点で問題がある。クロメート被膜の金属層お
よび酸化物層が共にNiおよびCrからなる比較鋼板N
o.3は、耐食性および塗装性に劣っていた。
【0043】 BO を含有していないクロメート処
理液を使用した比較鋼板No.4およびH BO の含
有量が本発明の範囲外であるクロメート処理液を使用し
た比較鋼板No.5は、全体としてのシリカ付着量は所
望の範囲にあるものの、幅方向のシリカの析出が不均一
であり、本比較例に示されているようにシリカ付着量の
少ない部分が存在し、その部分で白錆の発生や塗膜剥離
が生じ、耐食性および塗装性が共に劣っていた。
【0044】 これに対し、本発明鋼板No.1、2は、
何れも耐食性、耐指紋性および塗装性に優れ、且つ、鋼
板の幅方向におけるシリカおよびクロメート被膜の均一
化にも優れていた。
【0045】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
耐食性、耐指紋性および塗装性に優れたクロメート被膜
を有するクロメート処理亜鉛系めっき鋼板を、工業的に
安定して製造することができる工業上有用な効果がもた
らされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 豊文 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 (56)参考文献 特開 平2−270994(JP,A) 特開 平2−88799(JP,A) 特開 昭62−278297(JP,A) 特開 昭63−250496(JP,A) 特公 昭52−3893(JP,B2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その少なくとも1つの表面上に亜鉛めっ
    き層または亜鉛合金めっき層が形成された、亜鉛または
    亜鉛合金めっき鋼板に対し、クロメート処理液中におい
    て陰極電解処理を施すことにより、前記亜鉛または亜鉛
    合金めっき層の上にクロメート被膜を形成することから
    なる、クロメート処理亜鉛系めっき鋼板を製造する方法
    において、 クロメート処理液として、5〜75g/l のCr6+
    と、全Crに対する重量比(Ni/Cr)が0.05〜
    0.8の範囲内であるNi2+と、全Crに対する重量
    比(SiO/Cr)が0.3〜3.0の範囲内である
    シリカと、5〜50g/lの範囲内のHBOと、S
    2−,Cl,NO およびFのうちの少なく
    とも1つとを含有し、そして、pHが1.8〜4.2の
    範囲内である処理液を使用し、これによって、前記亜鉛
    または亜鉛合金めっき層の上にクロメート被膜を形成す
    ることを特徴とする、耐食性、耐指紋性および塗装性の
    優れたクロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記SO 2− ,Cl,NO およ
    びFのうちの少なくとも1つの含有量が、0.05〜
    80g/lの範囲内である、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記クロメート処理液中における陰極電
    解処理の電流密度が、2〜40A/dmの範囲内であ
    る、請求項1に記載の方法。
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JP3093242A Expired - Lifetime JP2569993B2 (ja) 1991-03-29 1991-03-29 耐食性、耐指紋性および塗装性に優れた、クロメート処理亜鉛系めっき鋼板の製造方法

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