JP2712956B2 - 耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents
耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼板Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用鋼板として
好適な、耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理
鋼板に関するものである。
好適な、耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理
鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用鋼板としては、例えば、寒冷地
において、冬季に氷雪の凍結防止のために道路上に散布
される岩塩や塩化カルシウム等による厳しい腐食環境下
においても、所定時間、赤錆や穴あきに耐え得る優れた
耐食性が要求されている。また、省エネルギー対策のた
めに、自動車車体の軽量化が積極的に進められており、
これに伴って、自動車用鋼板の板厚を薄くすることが要
望されている。鋼板の板厚を薄くすると、錆び代が減少
するために、鋼板の耐食性を一段と向上させることが必
要になる。そこで、めっき量を多くすれば耐食性は向上
するが、その反面、溶接性および加工性が劣化する。こ
のような観点から、少ないめっき量で優れた耐食性を有
する表面処理鋼板の開発が強く望まれている。
において、冬季に氷雪の凍結防止のために道路上に散布
される岩塩や塩化カルシウム等による厳しい腐食環境下
においても、所定時間、赤錆や穴あきに耐え得る優れた
耐食性が要求されている。また、省エネルギー対策のた
めに、自動車車体の軽量化が積極的に進められており、
これに伴って、自動車用鋼板の板厚を薄くすることが要
望されている。鋼板の板厚を薄くすると、錆び代が減少
するために、鋼板の耐食性を一段と向上させることが必
要になる。そこで、めっき量を多くすれば耐食性は向上
するが、その反面、溶接性および加工性が劣化する。こ
のような観点から、少ないめっき量で優れた耐食性を有
する表面処理鋼板の開発が強く望まれている。
【０００３】亜鉛めっき鋼板は、亜鉛の犠牲防食作用に
よる優れた耐食性を有していることから、従来より自動
車用鋼板として広く使用されている。しかしながら、鋼
板の表面上に形成された亜鉛めっき層の活性が高いため
に、亜鉛めっき鋼板の腐食速度は比較的早い。従って、
亜鉛めっき鋼板の耐食性を長時間保つためには、そのめ
っき量を多くせざるを得ない。
よる優れた耐食性を有していることから、従来より自動
車用鋼板として広く使用されている。しかしながら、鋼
板の表面上に形成された亜鉛めっき層の活性が高いため
に、亜鉛めっき鋼板の腐食速度は比較的早い。従って、
亜鉛めっき鋼板の耐食性を長時間保つためには、そのめ
っき量を多くせざるを得ない。
【０００４】そこで、上述した亜鉛めっき層の活性を抑
制するために、鋼板の表面上に、亜鉛−鉄合金めっき層
または亜鉛−ニッケル合金めっき層が形成された、亜鉛
−鉄合金めっき鋼板または亜鉛−ニッケル合金めっき鋼
板が実用化されており、このような合金めっき鋼板は、
近時、自動車車体に多く使用され、その使用比率は高ま
りつつある。
制するために、鋼板の表面上に、亜鉛−鉄合金めっき層
または亜鉛−ニッケル合金めっき層が形成された、亜鉛
−鉄合金めっき鋼板または亜鉛−ニッケル合金めっき鋼
板が実用化されており、このような合金めっき鋼板は、
近時、自動車車体に多く使用され、その使用比率は高ま
りつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
亜鉛−鉄合金めっき鋼板や亜鉛−ニッケル合金めっき鋼
板に対しても、更に一段と高い耐食性が要求されてい
る。このような要求に応えるためには、亜鉛−鉄合金め
っき層または亜鉛−ニッケル合金めっき層のめっき量を
多くすることが必要である。しかしながら、めっき量を
多くすると、プレス成形時における潤滑性が悪くなり且
つ溶接性が劣化する問題が生ずる。このようなことか
ら、耐食性と共に、潤滑性および溶接性の優れた表面処
理鋼板の開発が強く望まれている。
亜鉛−鉄合金めっき鋼板や亜鉛−ニッケル合金めっき鋼
板に対しても、更に一段と高い耐食性が要求されてい
る。このような要求に応えるためには、亜鉛−鉄合金め
っき層または亜鉛−ニッケル合金めっき層のめっき量を
多くすることが必要である。しかしながら、めっき量を
多くすると、プレス成形時における潤滑性が悪くなり且
つ溶接性が劣化する問題が生ずる。このようなことか
ら、耐食性と共に、潤滑性および溶接性の優れた表面処
理鋼板の開発が強く望まれている。
【０００６】上述した問題を解決する表面処理鋼板とし
て、例えば、特公平２−10236 号には、下記からなる高
耐食性表面処理鋼板（以下、先行技術という）が開示さ
れている。鋼板の少なくとも１つの表面上に形成され
た、下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっき層と、下
層としての前記亜鉛または亜鉛系合金めっき層の上に形
成された、上層としてのコバルト−タングステン合金め
っき層またはコバルト−クロム合金めっき層とからな
り、上層めっき層中のタングステンまたはコバルトの含
有量は0.01〜10wt.%であり、そして、上層めっき層のめ
っき量は、鋼板の片面当り0.003 〜3 g/m2である。
て、例えば、特公平２−10236 号には、下記からなる高
耐食性表面処理鋼板（以下、先行技術という）が開示さ
れている。鋼板の少なくとも１つの表面上に形成され
た、下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっき層と、下
層としての前記亜鉛または亜鉛系合金めっき層の上に形
成された、上層としてのコバルト−タングステン合金め
っき層またはコバルト−クロム合金めっき層とからな
り、上層めっき層中のタングステンまたはコバルトの含
有量は0.01〜10wt.%であり、そして、上層めっき層のめ
っき量は、鋼板の片面当り0.003 〜3 g/m2である。
【０００７】上記先行技術には、次のような問題があ
る。即ち、上層としてのコバルト−タングステン合金め
っき層またはコバルト−クロム合金めっき層による耐食
性向上作用は、上層のポーラスなめっき層中に、Znの腐
食生成物であるZn(0H)2 を沈着させることによるもので
あるとされている。この場合、耐食性は、Zn(0H)2 の安
定性に大きく依存する。しかしながら、腐食過程におい
ては、Znの腐食生成物としてZn(0H)2 以外にも、半導体
特性を有するZnO が生成する可能性があるために、上述
した腐食生成物の沈着のみでは、必ずしも、十分な絶縁
性を付与することができない。
る。即ち、上層としてのコバルト−タングステン合金め
っき層またはコバルト−クロム合金めっき層による耐食
性向上作用は、上層のポーラスなめっき層中に、Znの腐
食生成物であるZn(0H)2 を沈着させることによるもので
あるとされている。この場合、耐食性は、Zn(0H)2 の安
定性に大きく依存する。しかしながら、腐食過程におい
ては、Znの腐食生成物としてZn(0H)2 以外にも、半導体
特性を有するZnO が生成する可能性があるために、上述
した腐食生成物の沈着のみでは、必ずしも、十分な絶縁
性を付与することができない。
【０００８】従って、このような被膜では、腐食環境に
よっては、腐食生成物による耐食性向上効果が期待でき
ない場合がある。この場合には、耐食性を向上させるた
めに、やはり、下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっ
き層のめっき量に依存せざるを得ず、めっき量が少ない
場合には、耐食性を向上させることはできない。
よっては、腐食生成物による耐食性向上効果が期待でき
ない場合がある。この場合には、耐食性を向上させるた
めに、やはり、下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっ
き層のめっき量に依存せざるを得ず、めっき量が少ない
場合には、耐食性を向上させることはできない。
【０００９】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、いかなる腐食環境においても優れた耐食性を
発揮し、しかも、プレス成形時における潤滑性が良好
で、且つ、溶接性に優れた表面処理鋼板を提供すること
にある。
を解決し、いかなる腐食環境においても優れた耐食性を
発揮し、しかも、プレス成形時における潤滑性が良好
で、且つ、溶接性に優れた表面処理鋼板を提供すること
にある。
【００１０】
【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、鋼板の
少なくとも１つの表面上に形成された、下層としての亜
鉛または亜鉛系合金めっき層の上に、５から90wt.%の範
囲内のクロムと、10から95wt.%の範囲内のマンガンとか
らなる上層としてのマンガン−クロム合金めっき層を形
成すれば、耐食性、潤滑性および溶接性が共に優れた表
面処理鋼板が得られることを知見した。
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、鋼板の
少なくとも１つの表面上に形成された、下層としての亜
鉛または亜鉛系合金めっき層の上に、５から90wt.%の範
囲内のクロムと、10から95wt.%の範囲内のマンガンとか
らなる上層としてのマンガン−クロム合金めっき層を形
成すれば、耐食性、潤滑性および溶接性が共に優れた表
面処理鋼板が得られることを知見した。
【００１１】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、この発明の表面処理鋼板は、鋼板の少
なくとも１つの表面上に形成された、下層としての亜鉛
めっき層または亜鉛系合金めっき層と、下層としての前
記亜鉛めっき層または亜鉛系合金めっき層の上に形成さ
れた、上層としてのマンガン−クロム合金めっき層とか
らなり、下層としての前記亜鉛めっき層または亜鉛系合
金めっき層のめっき量は、前記鋼板の片面当り５から10
0g/m2 の範囲内であり、上層としての前記マンガン−ク
ロム合金めっき層は、５から90wt.%の範囲内のクロム
と、10から95wt.%の範囲内のマンガンとからなってお
り、そして、上層としての前記マンガン−クロム合金め
っき層のめっき量は、前記鋼板の片面当り0.01から５g/
m2の範囲内であることに特徴を有するものである。
たものであって、この発明の表面処理鋼板は、鋼板の少
なくとも１つの表面上に形成された、下層としての亜鉛
めっき層または亜鉛系合金めっき層と、下層としての前
記亜鉛めっき層または亜鉛系合金めっき層の上に形成さ
れた、上層としてのマンガン−クロム合金めっき層とか
らなり、下層としての前記亜鉛めっき層または亜鉛系合
金めっき層のめっき量は、前記鋼板の片面当り５から10
0g/m2 の範囲内であり、上層としての前記マンガン−ク
ロム合金めっき層は、５から90wt.%の範囲内のクロム
と、10から95wt.%の範囲内のマンガンとからなってお
り、そして、上層としての前記マンガン−クロム合金め
っき層のめっき量は、前記鋼板の片面当り0.01から５g/
m2の範囲内であることに特徴を有するものである。
【００１２】
【作用】鋼板の少なくとも１つの表面上に形成された、
下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっき層の耐食性
は、亜鉛または亜鉛系合金めっき層の、鋼板に対する犠
牲防食作用によるものである。従って、耐食性を向上さ
せるためには、亜鉛または亜鉛系合金めっき層の、鋼板
に対する犠牲防食作用を長時間持続させることが必要で
ある。
下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっき層の耐食性
は、亜鉛または亜鉛系合金めっき層の、鋼板に対する犠
牲防食作用によるものである。従って、耐食性を向上さ
せるためには、亜鉛または亜鉛系合金めっき層の、鋼板
に対する犠牲防食作用を長時間持続させることが必要で
ある。
【００１３】マンガンは、比較的pHが高く且つ酸素供給
の十分な腐食環境下においては、酸素と反応して極めて
安定なMn2O3 からなる酸化物を形成する。
の十分な腐食環境下においては、酸素と反応して極めて
安定なMn2O3 からなる酸化物を形成する。
【００１４】亜鉛めっき層または亜鉛系合金めっき層を
腐食環境にさらすと、その表層では、Znの腐食生成物で
あるZn0 またはZn(0H)2 が生成する。このうち、Zn0
は、ｎ型の半導体特性を持っているので、特に導電性を
有している。従って、腐食環境において、溶存酸素の還
元反応に寄与する電子が、腐食生成物中を容易に電導す
る結果、Znの腐食反応が進行する。
腐食環境にさらすと、その表層では、Znの腐食生成物で
あるZn0 またはZn(0H)2 が生成する。このうち、Zn0
は、ｎ型の半導体特性を持っているので、特に導電性を
有している。従って、腐食環境において、溶存酸素の還
元反応に寄与する電子が、腐食生成物中を容易に電導す
る結果、Znの腐食反応が進行する。
【００１５】そこで、上述したZn0 の、ｎ型半導体特性
を軽減するために、腐食生成物中にCr3+を導入すると、
腐食生成物中の電子の電導をCr3+が阻止する結果、Zn0
に絶縁性が付与される。従って、Znの腐食反応を抑制す
ることができる。更に、Crは安定な酸化物を形成するた
め、表層に生成する上記Znの腐食生成物を固定すること
ができる。
を軽減するために、腐食生成物中にCr3+を導入すると、
腐食生成物中の電子の電導をCr3+が阻止する結果、Zn0
に絶縁性が付与される。従って、Znの腐食反応を抑制す
ることができる。更に、Crは安定な酸化物を形成するた
め、表層に生成する上記Znの腐食生成物を固定すること
ができる。
【００１６】下層としての亜鉛または亜鉛系合金めっき
層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金めっき層
を形成すると、マンガンの酸化物が安定に存在し得る腐
食環境下においては、マンガンと酸素とが反応して、上
述したように、Mn2O3 からなる安定な保護皮膜が形成さ
れる。一方、マンガンの酸化物が安定に存在し得ない腐
食環境下においては、活性なマンガンが溶出する結果、
上層にクロムが濃化した層が形成される。その結果、上
層は、非常に緻密なクロムの不働態被膜、または、亜鉛
とクロムとの酸化物被膜によって形成される。
層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金めっき層
を形成すると、マンガンの酸化物が安定に存在し得る腐
食環境下においては、マンガンと酸素とが反応して、上
述したように、Mn2O3 からなる安定な保護皮膜が形成さ
れる。一方、マンガンの酸化物が安定に存在し得ない腐
食環境下においては、活性なマンガンが溶出する結果、
上層にクロムが濃化した層が形成される。その結果、上
層は、非常に緻密なクロムの不働態被膜、または、亜鉛
とクロムとの酸化物被膜によって形成される。
【００１７】従って、下層としての亜鉛または亜鉛系合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成すれば、いかなる腐食環境下において
も、極めて優れた耐食性を、鋼板に付与することができ
る。
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成すれば、いかなる腐食環境下において
も、極めて優れた耐食性を、鋼板に付与することができ
る。
【００１８】鋼板の表面上に、亜鉛の量が比較的多い、
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
鉛合金めっき鋼板の、上記亜鉛または亜鉛合金めっき層
は、支配的に、硬度の低いη層からなっている。従っ
て、このような亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板をプレス
成形すると、めっき層が容易に変形し、実質的にプレス
金具に接触するめっき層の面積が大きくなる。更に、比
較的融点の低い亜鉛または亜鉛合金めっき層の一部が、
摩擦熱により、プレス金具と溶着する。これらの結果、
プレス成形時におけるめっき層の摩擦係数が増加して、
めっき鋼板の潤滑性が低下する。
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
鉛合金めっき鋼板の、上記亜鉛または亜鉛合金めっき層
は、支配的に、硬度の低いη層からなっている。従っ
て、このような亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板をプレス
成形すると、めっき層が容易に変形し、実質的にプレス
金具に接触するめっき層の面積が大きくなる。更に、比
較的融点の低い亜鉛または亜鉛合金めっき層の一部が、
摩擦熱により、プレス金具と溶着する。これらの結果、
プレス成形時におけるめっき層の摩擦係数が増加して、
めっき鋼板の潤滑性が低下する。
【００１９】そこで、亜鉛または亜鉛合金めっき層の上
に、上層としての、比較的融点および硬度の高いマンガ
ン−クロム合金めっき層を形成すれば、プレス成形時
に、プレス金具との接触によるめっき層の変形が小さ
く、更に、摩擦熱によるめっき層とプレス金具との溶着
も生じない。その結果、プレス成形時におけるめっき層
の摩擦係数は低くなり、めっき鋼板の潤滑性が向上す
る。
に、上層としての、比較的融点および硬度の高いマンガ
ン−クロム合金めっき層を形成すれば、プレス成形時
に、プレス金具との接触によるめっき層の変形が小さ
く、更に、摩擦熱によるめっき層とプレス金具との溶着
も生じない。その結果、プレス成形時におけるめっき層
の摩擦係数は低くなり、めっき鋼板の潤滑性が向上す
る。
【００２０】また、亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板に
は、その溶接時に、銅製の電極チップと、亜鉛または亜
鉛合金めっき層の一部とが合金化し、そして、電極チッ
プの先端に付着して、先端を変形させる結果、溶接性が
劣化する問題がある。しかしながら、亜鉛または亜鉛合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成すれば、その溶接時に、上述したような
電極チップとめっき層とが合金化し、そして、電極チッ
プの先端に付着することは生じない。従って、溶接性特
に連続溶接性が著しく向上する。更に、上層としてのマ
ンガン−クロム合金めっき層による耐食性の向上効果に
より、従来よりもめっき量を低減することが可能にな
り、この点からも、結果的に溶接性向上に有効である。
は、その溶接時に、銅製の電極チップと、亜鉛または亜
鉛合金めっき層の一部とが合金化し、そして、電極チッ
プの先端に付着して、先端を変形させる結果、溶接性が
劣化する問題がある。しかしながら、亜鉛または亜鉛合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成すれば、その溶接時に、上述したような
電極チップとめっき層とが合金化し、そして、電極チッ
プの先端に付着することは生じない。従って、溶接性特
に連続溶接性が著しく向上する。更に、上層としてのマ
ンガン−クロム合金めっき層による耐食性の向上効果に
より、従来よりもめっき量を低減することが可能にな
り、この点からも、結果的に溶接性向上に有効である。
【００２１】上層としてのマンガン−クロム合金めっき
層のクロム含有量は、５から90wt.%の範囲内とし、そし
て、そのマンガン含有量は、10から95wt.%の範囲内とす
べきである。マンガン−クロム合金めっき層のクロム含
有量が５wt.%未満であり、そして、マンガン含有量が95
wt.%超では、クロムによる耐食性向上効果が得られな
い。一方、マンガン−クロム合金めっき層のクロム含有
量が90wt.%超であり、そして、マンガン含有量が10wt.%
未満では、マンガンと酸素との反応による、上述した安
定なMn2O3 からなる保護皮膜の形成効果が得られない。
層のクロム含有量は、５から90wt.%の範囲内とし、そし
て、そのマンガン含有量は、10から95wt.%の範囲内とす
べきである。マンガン−クロム合金めっき層のクロム含
有量が５wt.%未満であり、そして、マンガン含有量が95
wt.%超では、クロムによる耐食性向上効果が得られな
い。一方、マンガン−クロム合金めっき層のクロム含有
量が90wt.%超であり、そして、マンガン含有量が10wt.%
未満では、マンガンと酸素との反応による、上述した安
定なMn2O3 からなる保護皮膜の形成効果が得られない。
【００２２】上層としてのマンガン−クロム合金めっき
層のめっき量は、鋼板の片面当り0.01から５g/m2の範囲
内とすべきである。マンガン−クロム合金めっき層のめ
っき量が、鋼板の片面当り0.01g/m2未満では、耐食性、
潤滑性および溶接性の向上効果が得られない。一方、上
記めっき量が、鋼板の片面当り５g/m2を超えても、耐食
性、潤滑性および溶接性の、より以上の向上効果が得ら
れず、不経済となる。
層のめっき量は、鋼板の片面当り0.01から５g/m2の範囲
内とすべきである。マンガン−クロム合金めっき層のめ
っき量が、鋼板の片面当り0.01g/m2未満では、耐食性、
潤滑性および溶接性の向上効果が得られない。一方、上
記めっき量が、鋼板の片面当り５g/m2を超えても、耐食
性、潤滑性および溶接性の、より以上の向上効果が得ら
れず、不経済となる。
【００２３】下層としての亜鉛または亜鉛合金めっき層
のめっき量は、鋼板の片面当り５から100 g/m2の範囲内
とすべきである。亜鉛または亜鉛合金めっき層のめっき
量が、鋼板の片面当り５g/m2未満では、所望の耐食性が
得られない。一方、亜鉛または亜鉛合金めっき層のめっ
き量が、鋼板の片面当り100 g/m2を超えると、プレス成
形性が劣化する。
のめっき量は、鋼板の片面当り５から100 g/m2の範囲内
とすべきである。亜鉛または亜鉛合金めっき層のめっき
量が、鋼板の片面当り５g/m2未満では、所望の耐食性が
得られない。一方、亜鉛または亜鉛合金めっき層のめっ
き量が、鋼板の片面当り100 g/m2を超えると、プレス成
形性が劣化する。
【００２４】耐食性、潤滑性および溶接性に優れたこの
発明の表面処理鋼板は、次のようにして製造される。鋼
板の少なくとも１つの表面上に、下層としての亜鉛また
は亜鉛系合金めっき層を形成する。なお、亜鉛または亜
鉛系合金めっき層の形成手段は、特に規定されるもので
はない。次いで、10〜200 g/l のマンガン、および、0.
1 〜50g/l のクロムを含有する電気めっき液を使用し、
電気めっきによって、下層としての亜鉛または亜鉛系合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成する。
発明の表面処理鋼板は、次のようにして製造される。鋼
板の少なくとも１つの表面上に、下層としての亜鉛また
は亜鉛系合金めっき層を形成する。なお、亜鉛または亜
鉛系合金めっき層の形成手段は、特に規定されるもので
はない。次いで、10〜200 g/l のマンガン、および、0.
1 〜50g/l のクロムを含有する電気めっき液を使用し、
電気めっきによって、下層としての亜鉛または亜鉛系合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成する。
【００２５】上層としてのマンガン−クロム合金めっき
層の形成のための電気めっき液中には、めっき液に電導
度を付与するための、Na+ ,K+ ,NH4 + 等のカチオンを添
加してもよく、または、Cr析出促進剤としてのポリマー
類を添加してもよい。めっき液のpH値は、1.0 から3.0
の範囲内とすることが好ましい。めっき電流密度は、そ
れによって被膜の組成を変化させることができるので、
特に規定するものではないが、10〜200A/dm2が好まし
い。めっき液の流速は、液中を通る鋼板との相対速度と
して、0.5 〜5m/sが好ましく、そして、めっき液の温度
は、30〜70℃が好ましい。
層の形成のための電気めっき液中には、めっき液に電導
度を付与するための、Na+ ,K+ ,NH4 + 等のカチオンを添
加してもよく、または、Cr析出促進剤としてのポリマー
類を添加してもよい。めっき液のpH値は、1.0 から3.0
の範囲内とすることが好ましい。めっき電流密度は、そ
れによって被膜の組成を変化させることができるので、
特に規定するものではないが、10〜200A/dm2が好まし
い。めっき液の流速は、液中を通る鋼板との相対速度と
して、0.5 〜5m/sが好ましく、そして、めっき液の温度
は、30〜70℃が好ましい。
【００２６】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。
と対比しながら更に詳述する。
【実施例】板厚0.7mm の冷延鋼板（アルミキルド鋼）に
対し、下記Ａ〜Ｇの７種類のめっき条件のうちの何れか
でめっきを施して、冷延鋼板の一方の表面上に、下層と
しての亜鉛または亜鉛合金めっき層を形成した。次い
で、このような、下層としての亜鉛または亜鉛合金めっ
き層がその表面上に形成された冷延鋼板に対し、下記Ｈ
のめっき条件で電気めっきを施して、亜鉛または亜鉛合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成した。このようにして、この発明の範囲
内の２つのめっき層を有する、表１〜４に示す、この発
明の供試体（以下、本発明供試体という）No.1〜6 、N
o.13 〜18、No.25 〜30、No.37 〜42、No.49 〜54、No.
61 〜66およびNo.73 〜78を調製した。
対し、下記Ａ〜Ｇの７種類のめっき条件のうちの何れか
でめっきを施して、冷延鋼板の一方の表面上に、下層と
しての亜鉛または亜鉛合金めっき層を形成した。次い
で、このような、下層としての亜鉛または亜鉛合金めっ
き層がその表面上に形成された冷延鋼板に対し、下記Ｈ
のめっき条件で電気めっきを施して、亜鉛または亜鉛合
金めっき層の上に、上層としてのマンガン−クロム合金
めっき層を形成した。このようにして、この発明の範囲
内の２つのめっき層を有する、表１〜４に示す、この発
明の供試体（以下、本発明供試体という）No.1〜6 、N
o.13 〜18、No.25 〜30、No.37 〜42、No.49 〜54、No.
61 〜66およびNo.73 〜78を調製した。
【００２７】比較のために、亜鉛めっき層または亜鉛合
金めっき層の上に、上層としての、この発明の範囲外の
マンガン−クロム合金めっき層、または、先行技術に基
づく、下記ＩまたはＪのめっき条件による合金めっき層
を形成した。このようにして、この発明の範囲外の２つ
のめっき層を有する、表１〜４に併せて示す比較用供試
体No.7〜12、No.19 〜24、No.31 〜36、No.43 〜48、N
o.55 〜60、No.67 〜72およびNo.79 〜84を調製した。
金めっき層の上に、上層としての、この発明の範囲外の
マンガン−クロム合金めっき層、または、先行技術に基
づく、下記ＩまたはＪのめっき条件による合金めっき層
を形成した。このようにして、この発明の範囲外の２つ
のめっき層を有する、表１〜４に併せて示す比較用供試
体No.7〜12、No.19 〜24、No.31 〜36、No.43 〜48、N
o.55 〜60、No.67 〜72およびNo.79 〜84を調製した。
【００２８】Ａ．Zn電気めっき（下層） めっき液の組成： ZnSO4 ・7H2O : 500g/l， Na2SO4 : 60g/l ， めっき液の温度： 50℃， めっき液のpH値： 1.7 ， めっき電流密度： 50〜80A/dm2 ， めっき量 ： 40g/m2。
【００２９】Ｂ．Zn−Ni合金電気めっき（下層） めっき液の組成： ZnSO4 ・7H2O : 150g/l， Na2SO4 : 60g/l ， NiSO4 ・6H2O : 350g/l ， めっき液の温度： 50℃， めっき液のpH値： 1.3 ， めっき電流密度： 50〜100A/dm2， めっき量 ： 30g/m2。
【００３０】Ｃ．Zn−Fe合金電気めっき（下層） めっき液の組成： ZnSO4 ・7H2O : 200g/l， Na2SO4 : 30g/l ， FeSO4 ・7H2O : 300g/l ， CH3CONa : 20g/l ， めっき液の温度： 50℃， めっき液のpH値： 1.2 ， めっき電流密度： 50〜 70A/dm2， めっき量 ： 40g/m2。
【００３１】Ｄ．Zn−Mn合金電気めっき（下層） めっき液の組成： Zn(BF4)2 : 15g/l ， Mn(BF4)2 : 270g/l ， H3BO3 : 20g/l ， HO(CH2CH2O)n H: 2.5g/l ， めっき液の温度： 60℃， めっき液のpH値： 2.5 ， めっき電流密度： 50〜 80A/dm2， めっき量 ： 30g/m2。
【００３２】Ｅ．Zn−Cr合金電気めっき（下層） めっき液の組成： ZnSO4 : 200g/l ， Cr2(SO4)3 : 120g/l ， HO(CH2CH2O)n H: 2.5g/l ， めっき液の温度： 50℃， めっき液のpH値： 1.2 ， めっき電流密度： 50〜120A/dm2， めっき量 ： 20g/m2。
【００３３】Ｆ．溶融Znめっき（下層） めっき液の組成： Al:0.12wt.% を含有するZn， めっき液の温度： 465 ℃， 鋼板の進入温度： 470 ℃， めっき量 ： 60g/m2。
【００３４】Ｇ．溶融Zn−Fe合金めっき（下層） めっき液の組成： Al:0.12wt.% を含有するZn， めっき液の温度： 465 ℃， 鋼板の進入温度： 470 ℃， 合金化温度 ： 495 ℃， めっき量 ： 40g/m2。
【００３５】 Ｈ．Ｍｎ−Ｃｒ合金めっき（上層） めっき浴の組成：Ｍｎ（ＢＦ４）２：５０〜４５０ｇ／ｌ， Ｃｒ（ＢＦ４）３：１０〜２００ｇ／ｌ， ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）：２．５ｇ／ｌ， めっき浴の温度：５０℃， めっき浴のｐＨ値：２．０， めっき電流密度：１０〜２００Ａ／ｄｍ２， めっき量 ：めっき電流密度およびめっき液の組成によって変化。
【００３６】Ｉ．Co−Ｗ合金めっき（上層） めっき液の組成： タンク゛ステン酸ナトリウム : 10g/l ， NH4Cl : 60g/l ， CoSO4 :200g/l ， H3BO3 : 30g/l ， めっき液の温度： 40 ℃， めっき液のpH値： 6.0 ， めっき電流密度： 1 〜 10 A/dm2 ， めっき量 ： ２g/m2。
【００３７】Ｊ．Co−Cr合金めっき（上層） めっき液の組成： CoSO4 :200g/l ， H3BO3 : 30g/l ， NH4Cl : 60g/l ， CrCl3 : 20g/l ， めっき液の温度： 40 ℃， めっき液のpH値： 3.0 ， めっき電流密度： 1 〜 10 A/dm2 ， めっき量 ： ２g/m2。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】このようにして調製した本発明供試体およ
び比較用供試体の各々について、耐食性、潤滑性および
溶接性を、以下に述べる性能試験によって調査した。
び比較用供試体の各々について、耐食性、潤滑性および
溶接性を、以下に述べる性能試験によって調査した。
【００４３】(1) 耐食性試験： ａ．裸耐食性試験：各供試体に対し、JIS Z 2371に規定
された塩水噴霧試験を施し、赤錆発生までの時間によっ
て評価した。
された塩水噴霧試験を施し、赤錆発生までの時間によっ
て評価した。
【００４４】ｂ．塗装後の耐食性試験：各供試体に対
し、燐酸塩処理液中において、浸漬タイプのリン酸塩処
理を施して、各供試体の表面上に燐酸塩被膜を形成し、
次いで、カチオンタイプの電着塗装処理を施して、燐酸
塩被膜の上に厚さ20μm の塗膜を形成し、次いで、塗膜
の上に中塗りおよび上塗り塗装した後、クロスカットを
施した。
し、燐酸塩処理液中において、浸漬タイプのリン酸塩処
理を施して、各供試体の表面上に燐酸塩被膜を形成し、
次いで、カチオンタイプの電着塗装処理を施して、燐酸
塩被膜の上に厚さ20μm の塗膜を形成し、次いで、塗膜
の上に中塗りおよび上塗り塗装した後、クロスカットを
施した。
【００４５】このようにしてクロスカットが施された供
試体に対し、塩水噴霧、乾燥および湿潤を１日１サイク
ルとする、湿潤時間および乾燥時間の異なる下記Ａおよ
びＢの２種類の腐食促進試験を120 サイクル施した。 Ａ．乾燥時間：１時間、 湿潤時間：５時間、 Ｂ．乾燥時間：５時間、 湿潤時間：１時間。
試体に対し、塩水噴霧、乾燥および湿潤を１日１サイク
ルとする、湿潤時間および乾燥時間の異なる下記Ａおよ
びＢの２種類の腐食促進試験を120 サイクル施した。 Ａ．乾燥時間：１時間、 湿潤時間：５時間、 Ｂ．乾燥時間：５時間、 湿潤時間：１時間。
【００４６】上記により腐食促進試験を施した供試体
の、クロスカット部における膨れ幅を測定し、下記によ
り評価した。 ◎ ： 膨れ幅０から１mm未満、 ○ ： 膨れ幅１mm以上、３mm未満、 △ ： 膨れ幅３mm以上、５mm未満、 × ： 膨れ幅５mm以上。
の、クロスカット部における膨れ幅を測定し、下記によ
り評価した。 ◎ ： 膨れ幅０から１mm未満、 ○ ： 膨れ幅１mm以上、３mm未満、 △ ： 膨れ幅３mm以上、５mm未満、 × ： 膨れ幅５mm以上。
【００４７】(2) 潤滑性試験：図１に概略正面図で示し
た摩擦係数測定装置を使用して、各供試体の潤滑性を調
べた。図１に示すように、摩擦係数測定装置は、その上
面に試験片１が載置される水平移動可能なスライドテー
ブル２と、スライドテーブル２上の試験片１をその上方
から押さえる押さえ具３と、スライドテーブル２の下方
における、押さえ具３と対称位置に設けられた、スライ
ドテーブル２の下面に接触するローラ４を有する上下動
可能なスライドテーブル支持台５と、スライドテーブル
支持台５に取り付けられた、スライドテーブル支持台５
による垂直加圧力Ｎを測定するための第１ロードセル６
と、スライドテーブル２の水平移動方向の端部に取り付
けられたスライドテーブル２による引っ張り力Ｆを測定
するための第２ロードセル７とからなっている。
た摩擦係数測定装置を使用して、各供試体の潤滑性を調
べた。図１に示すように、摩擦係数測定装置は、その上
面に試験片１が載置される水平移動可能なスライドテー
ブル２と、スライドテーブル２上の試験片１をその上方
から押さえる押さえ具３と、スライドテーブル２の下方
における、押さえ具３と対称位置に設けられた、スライ
ドテーブル２の下面に接触するローラ４を有する上下動
可能なスライドテーブル支持台５と、スライドテーブル
支持台５に取り付けられた、スライドテーブル支持台５
による垂直加圧力Ｎを測定するための第１ロードセル６
と、スライドテーブル２の水平移動方向の端部に取り付
けられたスライドテーブル２による引っ張り力Ｆを測定
するための第２ロードセル７とからなっている。
【００４８】図示しない駆動機構により、スライドテー
ブル支持台５を上方に押し上げて、スライドテーブル２
上に載置された試験片１を、押さえ具３に矢印で示すよ
うに垂直加圧力Ｎで接触させるとともに、図示しない別
の駆動機構により、スライドテーブル２を、試験片１と
共に、矢印で示すように引っ張り力Ｆで１m/min の速度
により水平移動させる。この水平移動時における垂直加
圧力Ｎと引っ張り力Ｆとの比即ちF/N によって摩擦係数
を測定し、潤滑性を評価した。
ブル支持台５を上方に押し上げて、スライドテーブル２
上に載置された試験片１を、押さえ具３に矢印で示すよ
うに垂直加圧力Ｎで接触させるとともに、図示しない別
の駆動機構により、スライドテーブル２を、試験片１と
共に、矢印で示すように引っ張り力Ｆで１m/min の速度
により水平移動させる。この水平移動時における垂直加
圧力Ｎと引っ張り力Ｆとの比即ちF/N によって摩擦係数
を測定し、潤滑性を評価した。
【００４９】(3) 溶接性試験：そのめっき面を外側にし
て重ね合わせた２枚の供試体に対し、スポット溶接を施
し、その連続溶接が可能な打点数を調べ、下記により評
価した。 ◎ ： 連続打点数6000以上、 ○ ： 連続打点数4000以上、6000未満、 △ ： 連続打点数2000以上、4000未満、 × ： 連続打点数2000未満。
て重ね合わせた２枚の供試体に対し、スポット溶接を施
し、その連続溶接が可能な打点数を調べ、下記により評
価した。 ◎ ： 連続打点数6000以上、 ○ ： 連続打点数4000以上、6000未満、 △ ： 連続打点数2000以上、4000未満、 × ： 連続打点数2000未満。
【００５０】上述した各供試体の試験結果を、表５〜８
に示す。
に示す。
【００５１】
【表５】
【００５２】
【表６】
【００５３】
【表７】
【００５４】
【表８】
【００５５】表１〜４および表５〜８から明らかなよう
に、本発明供試体は、何れも、裸耐食性、塗装後の耐食
性、潤滑性および溶接性のすべてにおいて優れていた。
これに対して、鋼板の表面上に亜鉛または亜鉛合金めっ
き層しか形成されていない比較用供試体No.7,19,31,43,
55,67,79は、本発明供試体に比べて、裸耐食性、塗装後
の耐食性、潤滑性および溶接性のすべてにおいて劣って
いた。
に、本発明供試体は、何れも、裸耐食性、塗装後の耐食
性、潤滑性および溶接性のすべてにおいて優れていた。
これに対して、鋼板の表面上に亜鉛または亜鉛合金めっ
き層しか形成されていない比較用供試体No.7,19,31,43,
55,67,79は、本発明供試体に比べて、裸耐食性、塗装後
の耐食性、潤滑性および溶接性のすべてにおいて劣って
いた。
【００５６】下層の上に、上層としてのMn−Cr合金めっ
き層が形成されていても、Crの含有量が本発明の範囲を
超えて多い比較用供試体No.8,20,32,44,56,68,80、およ
び、Crの含有量が本発明の範囲を外れて少ない比較用供
試体No.9,21,33,45,57,69,81は、本発明供試体に比べて
塗装後の耐食性に劣っていた。また、上層としてのMn−
Cr合金めっき層のめっき量がこの発明の範囲を超えて多
い比較用供試体No.10,22,34,46,58,70,82 は、耐食性、
潤滑性および溶接性の向上が飽和し、不経済であった。
き層が形成されていても、Crの含有量が本発明の範囲を
超えて多い比較用供試体No.8,20,32,44,56,68,80、およ
び、Crの含有量が本発明の範囲を外れて少ない比較用供
試体No.9,21,33,45,57,69,81は、本発明供試体に比べて
塗装後の耐食性に劣っていた。また、上層としてのMn−
Cr合金めっき層のめっき量がこの発明の範囲を超えて多
い比較用供試体No.10,22,34,46,58,70,82 は、耐食性、
潤滑性および溶接性の向上が飽和し、不経済であった。
【００５７】上層として、先行技術のCo−Cr合金めっき
層が形成された比較用供試体No.11,23,35,47,59,71,83
、および、先行技術のCo−W 合金めっき層が形成され
た比較用供試体No.12,24,36,48,60,72,84 は、本発明供
試体に比べて、裸耐食性および塗装後の耐食性に劣って
いた。
層が形成された比較用供試体No.11,23,35,47,59,71,83
、および、先行技術のCo−W 合金めっき層が形成され
た比較用供試体No.12,24,36,48,60,72,84 は、本発明供
試体に比べて、裸耐食性および塗装後の耐食性に劣って
いた。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
いかなる腐食環境においても優れた耐食性を発揮し、し
かも、プレス成形時における潤滑性が良好で、且つ、溶
接性に優れた、自動車用鋼板として好適な表面処理鋼板
が得られる、工業上有用な効果がもたらされる。
いかなる腐食環境においても優れた耐食性を発揮し、し
かも、プレス成形時における潤滑性が良好で、且つ、溶
接性に優れた、自動車用鋼板として好適な表面処理鋼板
が得られる、工業上有用な効果がもたらされる。
【図１】表面処理鋼板の潤滑性を試験するための摩擦係
数測定装置の概略正面図である。
数測定装置の概略正面図である。
１ 試験片、 ２ スライドテーブル、 ３ 押さえ具、 ４ ローラ、 ５ スライドテーブル支持台、 ６ 第１ロードセル、 ７ 第２ロードセル。
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼板の少なくとも１つの表面上に形成さ
れた、下層としての亜鉛めっき層または亜鉛系合金めっ
き層と、下層としての前記亜鉛めっき層または亜鉛系合
金めっき層の上に形成された、上層としてのマンガン−
クロム合金めっき層とからなり、下層としての前記亜鉛
めっき層または亜鉛系合金めっき層のめっき量は、前記
鋼板の片面当り５から100g/m2 の範囲内であり、上層と
しての前記マンガン−クロム合金めっき層は、５から90
wt.%の範囲内のクロムと、10から95wt.%の範囲内のマン
ガンとからなっており、そして、上層としての前記マン
ガン−クロム合金めっき層のめっき量は、前記鋼板の片
面当り0.01から５g/m2の範囲内であることを特徴とす
る、耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306897A JP2712956B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306897A JP2712956B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117895A JPH05117895A (ja) | 1993-05-14 |
| JP2712956B2 true JP2712956B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17962578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3306897A Expired - Lifetime JP2712956B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐食性、潤滑性および溶接性に優れた表面処理鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712956B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5576680B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2014-08-20 | 名古屋メッキ工業株式会社 | 無機防錆皮膜を形成するためのめっき方法、及び、これに用いられるめっき液 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP3306897A patent/JP2712956B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117895A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040303 |