JP2945654B1 - 耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板 - Google Patents
耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板Info
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Classifications
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
- C23C28/3225—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
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Abstract
【要約】
【課題】 耐剥離性に優れ、しかもりん酸亜鉛皮膜鋼板
の外観が黒ずむこともなく色調が良好なりん酸亜鉛処理
鋼板を提供する。 【解決手段】 亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼
板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼
板において、形成されたりん酸亜鉛皮膜表面の任意の場
所における、長さ２０μｍの直交する２本の線分を横切
るりん酸亜鉛結晶の数を１５以上４０以下とし、且つり
ん酸亜鉛皮膜の付着量を０．８ｇ／ｍ2 以上３．０ｇ／
ｍ2 以下とする。またりん酸亜鉛処理液中にＮｉを含有
させてＮｉを皮膜中に共析させる場合には、前記りん酸
亜鉛皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ／Ｚｎを
０．０５以上０．８以下とすることが望ましい。
の外観が黒ずむこともなく色調が良好なりん酸亜鉛処理
鋼板を提供する。 【解決手段】 亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼
板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼
板において、形成されたりん酸亜鉛皮膜表面の任意の場
所における、長さ２０μｍの直交する２本の線分を横切
るりん酸亜鉛結晶の数を１５以上４０以下とし、且つり
ん酸亜鉛皮膜の付着量を０．８ｇ／ｍ2 以上３．０ｇ／
ｍ2 以下とする。またりん酸亜鉛処理液中にＮｉを含有
させてＮｉを皮膜中に共析させる場合には、前記りん酸
亜鉛皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ／Ｚｎを
０．０５以上０．８以下とすることが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐剥離性および色
調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板に関し、詳細には家庭用
電気製品，配電盤，電話交換機パネル，自動車車体，自
動車部品，建材等の素材として好適な耐剥離性および色
調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板に関するものである。
調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板に関し、詳細には家庭用
電気製品，配電盤，電話交換機パネル，自動車車体，自
動車部品，建材等の素材として好適な耐剥離性および色
調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記した各種用途においては、亜鉛めっ
き鋼板や亜鉛合金めっき鋼板（以下、亜鉛めっき鋼板で
代表することがある）を素地鋼板とし、この表面に塗装
が施された表面処理鋼板が汎用されている。そしてこう
した表面処理鋼板を製造するにあたっては、塗装皮膜の
密着性および耐食性を向上させるという観点から、塗装
前にりん酸亜鉛処理がめっき表面に施されている。以下
では、亜鉛めっき鋼板のめっき表面にりん酸亜鉛処理が
施された状態の鋼板を、りん酸亜鉛処理鋼板と呼ぶ。
き鋼板や亜鉛合金めっき鋼板（以下、亜鉛めっき鋼板で
代表することがある）を素地鋼板とし、この表面に塗装
が施された表面処理鋼板が汎用されている。そしてこう
した表面処理鋼板を製造するにあたっては、塗装皮膜の
密着性および耐食性を向上させるという観点から、塗装
前にりん酸亜鉛処理がめっき表面に施されている。以下
では、亜鉛めっき鋼板のめっき表面にりん酸亜鉛処理が
施された状態の鋼板を、りん酸亜鉛処理鋼板と呼ぶ。
【０００３】りん酸亜鉛処理鋼板を製造するにあたって
は、まず素地鋼板としての亜鉛めっき鋼板の表面を、水
酸化ナトリウム，ケイ酸ナトリウム，炭酸ナトリウム等
のアルカリ性溶液によって脱脂した後（或いは脱脂と同
時に）、めっき表面にチタンコロイドを析出させる表面
調整を行い、その後めっき表面にりん酸亜鉛皮膜を形成
することが一般的である。りん酸亜鉛皮膜を形成するた
めのりん酸亜鉛処理液は、基本的にりん酸溶液に酸化亜
鉛を溶解させたものであり、反応促進剤として酸化剤
（硝酸塩，亜硝酸塩，塩素酸塩など）を加えることがあ
る。このように亜鉛イオンを共存するりん酸溶液中では
亜鉛は第一りん酸亜鉛［Ｚｎ（Ｈ2ＰＯ4）2］の状態で
溶解しており、次式で示される平衡状態にある。 ３Ｚｎ2+＋２Ｈ2ＰＯ4 -⇔ Ｚｎ3(ＰＯ4)2＋４Ｈ+
は、まず素地鋼板としての亜鉛めっき鋼板の表面を、水
酸化ナトリウム，ケイ酸ナトリウム，炭酸ナトリウム等
のアルカリ性溶液によって脱脂した後（或いは脱脂と同
時に）、めっき表面にチタンコロイドを析出させる表面
調整を行い、その後めっき表面にりん酸亜鉛皮膜を形成
することが一般的である。りん酸亜鉛皮膜を形成するた
めのりん酸亜鉛処理液は、基本的にりん酸溶液に酸化亜
鉛を溶解させたものであり、反応促進剤として酸化剤
（硝酸塩，亜硝酸塩，塩素酸塩など）を加えることがあ
る。このように亜鉛イオンを共存するりん酸溶液中では
亜鉛は第一りん酸亜鉛［Ｚｎ（Ｈ2ＰＯ4）2］の状態で
溶解しており、次式で示される平衡状態にある。 ３Ｚｎ2+＋２Ｈ2ＰＯ4 -⇔ Ｚｎ3(ＰＯ4)2＋４Ｈ+
【０００４】上式の平衡反応は、常温では著しく左辺に
偏っているが、本溶液中に亜鉛めっき鋼板を浸漬する
と、遊離のりん酸により亜鉛が溶解し、Ｈ+ が消費され
てｐＨの上昇が生じる。すると上式の平衡が右辺に移行
し、Ｚｎ3(ＰＯ4)2 が生成されると、溶解度の低い白色
透明なホパイト結晶［Ｚｎ3(ＰＯ4)2 ・４Ｈ2 Ｏ］が析
出して、亜鉛めっき鋼板上にりん酸亜鉛皮膜が形成され
る。
偏っているが、本溶液中に亜鉛めっき鋼板を浸漬する
と、遊離のりん酸により亜鉛が溶解し、Ｈ+ が消費され
てｐＨの上昇が生じる。すると上式の平衡が右辺に移行
し、Ｚｎ3(ＰＯ4)2 が生成されると、溶解度の低い白色
透明なホパイト結晶［Ｚｎ3(ＰＯ4)2 ・４Ｈ2 Ｏ］が析
出して、亜鉛めっき鋼板上にりん酸亜鉛皮膜が形成され
る。
【０００５】この様にして製造されたりん酸亜鉛処理鋼
板には、塗装が施される前に所望の形状に切断されたり
加工されたりすることが一般的である。しかしながら、
加工様式等によってはりん酸亜鉛皮膜の一部が剥離して
押疵の原因となったり、更には塗装密着性が不十分にな
って塗装がはがれるという問題が生じていた。特にりん
酸亜鉛皮膜の付着量が多めの場合に、剥離の問題が顕著
であり、しかもりん酸亜鉛皮膜の色調も黒ずんだ様にな
ることが指摘されていた。
板には、塗装が施される前に所望の形状に切断されたり
加工されたりすることが一般的である。しかしながら、
加工様式等によってはりん酸亜鉛皮膜の一部が剥離して
押疵の原因となったり、更には塗装密着性が不十分にな
って塗装がはがれるという問題が生じていた。特にりん
酸亜鉛皮膜の付着量が多めの場合に、剥離の問題が顕著
であり、しかもりん酸亜鉛皮膜の色調も黒ずんだ様にな
ることが指摘されていた。
【０００６】またりん酸亜鉛皮膜には、塗装密着性およ
び塗装後の耐食性を向上させるという観点から、りん酸
亜鉛処理液中に亜鉛以外の重金属（例えばＦｅ，Ｎｉ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ等）を添加して、上記ホパイト結晶中
に上記重金属を共析させるのが一般的であり、特にＮｉ
を共析させる場合が多い。
び塗装後の耐食性を向上させるという観点から、りん酸
亜鉛処理液中に亜鉛以外の重金属（例えばＦｅ，Ｎｉ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ等）を添加して、上記ホパイト結晶中
に上記重金属を共析させるのが一般的であり、特にＮｉ
を共析させる場合が多い。
【０００７】但し、りん酸亜鉛皮膜にＮｉを共析させる
ことは、塗膜の密着性や塗装後の耐食性の向上に有用で
あるが、その一方でりん酸亜鉛皮膜の表面が黒くなるこ
とがあった。りん酸亜鉛皮膜には塗装が施され、例えば
白色系の塗装の場合には、りん酸亜鉛皮膜鋼板が黒ずん
でいると、塗膜の付着量を多くしなければならない。そ
こで、Ｎｉの含有量を極力低下させることも考えられる
が、りん酸亜鉛皮膜鋼板の外観が黒ずまない程度にＮｉ
の含有量を低下させることは、Ｎｉを共析させることに
よる基本的な作用である塗膜密着性や塗装後の耐食性の
向上が発揮されなくなる。
ことは、塗膜の密着性や塗装後の耐食性の向上に有用で
あるが、その一方でりん酸亜鉛皮膜の表面が黒くなるこ
とがあった。りん酸亜鉛皮膜には塗装が施され、例えば
白色系の塗装の場合には、りん酸亜鉛皮膜鋼板が黒ずん
でいると、塗膜の付着量を多くしなければならない。そ
こで、Ｎｉの含有量を極力低下させることも考えられる
が、りん酸亜鉛皮膜鋼板の外観が黒ずまない程度にＮｉ
の含有量を低下させることは、Ｎｉを共析させることに
よる基本的な作用である塗膜密着性や塗装後の耐食性の
向上が発揮されなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、耐剥離性に優れ、しかも
りん酸亜鉛皮膜鋼板の外観が黒ずむこともなく色調が良
好なりん酸亜鉛処理鋼板を提供しようとするものであ
る。
目してなされたものであって、耐剥離性に優れ、しかも
りん酸亜鉛皮膜鋼板の外観が黒ずむこともなく色調が良
好なりん酸亜鉛処理鋼板を提供しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼板の表
面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼板であ
って、形成されたりん酸亜鉛皮膜表面の任意の場所にお
いて、長さ２０μｍの直交する２本の線分を横切るりん
酸亜鉛結晶の数（以下、りん酸亜鉛結晶密度というか、
或いは単に結晶密度ということがある）が、１５以上４
０以下であり、且つりん酸亜鉛皮膜の付着量が０．８ｇ
／ｍ2 以上３．０ｇ／ｍ2 以下であることを要旨とする
ものである。またりん酸亜鉛処理液中にＮｉを含有させ
てＮｉを皮膜中に共析させる場合には、前記りん酸亜鉛
皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ／Ｚｎを０．０
５以上０．８以下とすることが望ましい。
明とは、亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼板の表
面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼板であ
って、形成されたりん酸亜鉛皮膜表面の任意の場所にお
いて、長さ２０μｍの直交する２本の線分を横切るりん
酸亜鉛結晶の数（以下、りん酸亜鉛結晶密度というか、
或いは単に結晶密度ということがある）が、１５以上４
０以下であり、且つりん酸亜鉛皮膜の付着量が０．８ｇ
／ｍ2 以上３．０ｇ／ｍ2 以下であることを要旨とする
ものである。またりん酸亜鉛処理液中にＮｉを含有させ
てＮｉを皮膜中に共析させる場合には、前記りん酸亜鉛
皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ／Ｚｎを０．０
５以上０．８以下とすることが望ましい。
【００１０】また亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき
鋼板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理
鋼板において、りん酸亜鉛処理により生成されるりん酸
亜鉛結晶の成長方向を、鋼板表面に対しておおむね垂直
方向とすれば耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処
理鋼板を得ることができる。
鋼板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理
鋼板において、りん酸亜鉛処理により生成されるりん酸
亜鉛結晶の成長方向を、鋼板表面に対しておおむね垂直
方向とすれば耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処
理鋼板を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明者らは、りん酸亜鉛処理鋼
板の耐剥離性と色調に影響を与える因子について精査し
た結果、りん酸亜鉛皮膜の付着量と共に、りん酸亜鉛の
結晶形態が上記特性に大きな影響を与えていることを見
出し、上記りん酸亜鉛結晶密度が１５以上で、りん酸亜
鉛付着量が３．０ｇ／ｍ2 以下であれば、りん酸亜鉛処
理鋼板の耐剥離性と色調がいずれも非常に良好となるこ
とを突き止め、本発明に想到した。
板の耐剥離性と色調に影響を与える因子について精査し
た結果、りん酸亜鉛皮膜の付着量と共に、りん酸亜鉛の
結晶形態が上記特性に大きな影響を与えていることを見
出し、上記りん酸亜鉛結晶密度が１５以上で、りん酸亜
鉛付着量が３．０ｇ／ｍ2 以下であれば、りん酸亜鉛処
理鋼板の耐剥離性と色調がいずれも非常に良好となるこ
とを突き止め、本発明に想到した。
【００１２】尚、りん酸亜鉛の結晶密度を測定して、耐
剥離性や色調との関連を把握するにあたって、本発明者
らは次の方法を採用した。即ち、図１に模式的に示す様
に、りん酸亜鉛皮膜表面の任意の位置において、長さ２
０μｍの直交する２本の線分ａｂ，ｃｄを仮想的に引
き、夫々の線分を横切るりん酸亜鉛結晶の総数を計測す
る方法によりりん酸亜鉛結晶密度の定量化を行った。
尚、結晶密度を算出するにあたっては、りん酸亜鉛皮膜
表面の任意の１０か所の位置において、夫々の結晶密度
を測定し、平均値を求めた。
剥離性や色調との関連を把握するにあたって、本発明者
らは次の方法を採用した。即ち、図１に模式的に示す様
に、りん酸亜鉛皮膜表面の任意の位置において、長さ２
０μｍの直交する２本の線分ａｂ，ｃｄを仮想的に引
き、夫々の線分を横切るりん酸亜鉛結晶の総数を計測す
る方法によりりん酸亜鉛結晶密度の定量化を行った。
尚、結晶密度を算出するにあたっては、りん酸亜鉛皮膜
表面の任意の１０か所の位置において、夫々の結晶密度
を測定し、平均値を求めた。
【００１３】上記結晶密度が大きいということは、りん
酸亜鉛結晶が微細で密に存在していることを示し、換言
すれば、りん酸亜鉛の鱗片状結晶が図２（ａ）に示す様
に、基板に対して垂直に近い角度で成長していることを
示す。また上記結晶密度が小さいということは、りん酸
亜鉛結晶が粗大で疎に存在していることを示し、換言す
れば、りん酸亜鉛の鱗片状結晶が基板に対して水平に近
い角度で成長していることを示す［図２の（ｂ）参
照］。
酸亜鉛結晶が微細で密に存在していることを示し、換言
すれば、りん酸亜鉛の鱗片状結晶が図２（ａ）に示す様
に、基板に対して垂直に近い角度で成長していることを
示す。また上記結晶密度が小さいということは、りん酸
亜鉛結晶が粗大で疎に存在していることを示し、換言す
れば、りん酸亜鉛の鱗片状結晶が基板に対して水平に近
い角度で成長していることを示す［図２の（ｂ）参
照］。
【００１４】尚、上記りん酸亜鉛の結晶密度が、１５以
上であれば耐剥離性及び色調は良好であるが、結晶密度
が高くなり過ぎるとりん酸亜鉛処理鋼板本来の目的であ
る塗装密着性が低下する傾向が認められ、しかも工業的
生産ラインにおいて上記密度が４０を超えるりん酸亜鉛
処理鋼板を安定して製造することが困難であることから
上限値を４０とした。上記結晶密度の好ましい範囲は１
７以上３５以下である。またりん酸亜鉛付着量に関して
も、３．０ｇ／ｍ2 以下であれば耐剥離性及び色調は良
好であるが、２．５ｇ／ｍ2 以下であるとより好まし
い。一方、付着量が少な過ぎると、塗膜密着性が低下す
る傾向があることから、０．８ｇ／ｍ2 以上の付着量が
必要であり、１．０ｇ／ｍ2 以上であるとより好まし
い。
上であれば耐剥離性及び色調は良好であるが、結晶密度
が高くなり過ぎるとりん酸亜鉛処理鋼板本来の目的であ
る塗装密着性が低下する傾向が認められ、しかも工業的
生産ラインにおいて上記密度が４０を超えるりん酸亜鉛
処理鋼板を安定して製造することが困難であることから
上限値を４０とした。上記結晶密度の好ましい範囲は１
７以上３５以下である。またりん酸亜鉛付着量に関して
も、３．０ｇ／ｍ2 以下であれば耐剥離性及び色調は良
好であるが、２．５ｇ／ｍ2 以下であるとより好まし
い。一方、付着量が少な過ぎると、塗膜密着性が低下す
る傾向があることから、０．８ｇ／ｍ2 以上の付着量が
必要であり、１．０ｇ／ｍ2 以上であるとより好まし
い。
【００１５】本発明のりん酸亜鉛の結晶密度が高くなる
ほど、耐剥離性及び色調が良好になる理由としては、以
下の様に推察できる。そもそもりん酸亜鉛皮膜が加工に
より剥離する理由は、りん酸亜鉛結晶が元来硬く脆い性
質を有しているからであり、その為に、加工時の衝撃や
歪みにより皮膜自身が一部欠落したり、亜鉛めっき層と
の界面から剥離するものと考えられる。これに対して、
本発明のりん酸亜鉛皮膜は、りん酸亜鉛結晶を微細で密
に成長させることで、隣接する結晶同士が互いに保持し
あい界面からの剥離を抑制して皮膜の欠落量を少なくで
きるものと考えられる。
ほど、耐剥離性及び色調が良好になる理由としては、以
下の様に推察できる。そもそもりん酸亜鉛皮膜が加工に
より剥離する理由は、りん酸亜鉛結晶が元来硬く脆い性
質を有しているからであり、その為に、加工時の衝撃や
歪みにより皮膜自身が一部欠落したり、亜鉛めっき層と
の界面から剥離するものと考えられる。これに対して、
本発明のりん酸亜鉛皮膜は、りん酸亜鉛結晶を微細で密
に成長させることで、隣接する結晶同士が互いに保持し
あい界面からの剥離を抑制して皮膜の欠落量を少なくで
きるものと考えられる。
【００１６】本発明のりん酸亜鉛の結晶密度や付着量を
制御するにあたっては、りん酸亜鉛処理の前処理である
チタンコロイド析出処理（表面調整処理）液の濃度を調
整するか、或いはりん酸亜鉛処理液中のＮｉイオン濃度
やＺｎイオン濃度を変化させればよい。特に、Ｎｉイオ
ン濃度を増加させる方法は、微細で密な成長形態を有す
るりん酸亜鉛結晶を得ることができる上に、塗膜密着性
及び塗装後の耐食性を向上させる効果もあるので推奨さ
れる。但し、りん酸亜鉛処理液中のＮｉイオン濃度を増
加すると、外観が黒くなる［換言すれば、色度計による
明度（Ｌ値）が小さくなる］傾向がある。その原因につ
いては、全てを解明したわけではないが、りん酸塩結晶
中に取り込まれたＮｉは、結晶のＺｎの位置に析出する
と言われており、Ｚｎの位置にＮｉが析出してりん酸亜
鉛結晶の結晶格子が歪むことが、Ｌ値の低下の一因にな
るものと推定される。従って、耐剥離性を満足しつつ、
外観についても優れたものとするには、りん酸亜鉛皮膜
中のＮｉ含有量を適正な範囲に制御することが望まし
く、りん酸亜鉛皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ
／Ｚｎを０．８以下に制御することが望ましい。上記重
量比は０．８以下であれば、一段と優れた色調を有する
りん酸亜鉛処理鋼板を得ることができるが、上記重量比
が小さ過ぎると、塗膜密着性や塗装後の耐食性が低下す
るので０．０５以上とすることが望ましい。尚、りん酸
亜鉛皮膜中のＮｉ及びＺｎを定量分析するにあたって
は、公知の分析方法を採用すれば良く、本発明者らは、
重クロム酸アンモニウム溶液にてりん酸亜鉛皮膜のみを
溶解し、公知の誘導結合プラズマ発光分光分析法にて上
記溶液中に含まれるＮｉ及びＺｎの定量分析を行った。
制御するにあたっては、りん酸亜鉛処理の前処理である
チタンコロイド析出処理（表面調整処理）液の濃度を調
整するか、或いはりん酸亜鉛処理液中のＮｉイオン濃度
やＺｎイオン濃度を変化させればよい。特に、Ｎｉイオ
ン濃度を増加させる方法は、微細で密な成長形態を有す
るりん酸亜鉛結晶を得ることができる上に、塗膜密着性
及び塗装後の耐食性を向上させる効果もあるので推奨さ
れる。但し、りん酸亜鉛処理液中のＮｉイオン濃度を増
加すると、外観が黒くなる［換言すれば、色度計による
明度（Ｌ値）が小さくなる］傾向がある。その原因につ
いては、全てを解明したわけではないが、りん酸塩結晶
中に取り込まれたＮｉは、結晶のＺｎの位置に析出する
と言われており、Ｚｎの位置にＮｉが析出してりん酸亜
鉛結晶の結晶格子が歪むことが、Ｌ値の低下の一因にな
るものと推定される。従って、耐剥離性を満足しつつ、
外観についても優れたものとするには、りん酸亜鉛皮膜
中のＮｉ含有量を適正な範囲に制御することが望まし
く、りん酸亜鉛皮膜中におけるＮｉとＺｎの重量比Ｎｉ
／Ｚｎを０．８以下に制御することが望ましい。上記重
量比は０．８以下であれば、一段と優れた色調を有する
りん酸亜鉛処理鋼板を得ることができるが、上記重量比
が小さ過ぎると、塗膜密着性や塗装後の耐食性が低下す
るので０．０５以上とすることが望ましい。尚、りん酸
亜鉛皮膜中のＮｉ及びＺｎを定量分析するにあたって
は、公知の分析方法を採用すれば良く、本発明者らは、
重クロム酸アンモニウム溶液にてりん酸亜鉛皮膜のみを
溶解し、公知の誘導結合プラズマ発光分光分析法にて上
記溶液中に含まれるＮｉ及びＺｎの定量分析を行った。
【００１７】りん酸亜鉛処理を施すためのりん酸亜鉛化
成処理液としては、Ｚｎイオン，Ｎｉイオン，りん酸イ
オン，硝酸イオン等を含む市販の処理液（例えば、日本
パーカライジング株式会社製の市販品）を用いればよ
い。りん酸亜鉛皮膜中のＮｉ／Ｚｎ（重量比）は、上記
化成処理液中の（Ｎｉイオン／Ｚｎイオン）濃度比を変
えることによって変化させることができ、またりん酸亜
鉛皮膜の付着量は、Ｚｎイオン濃度を変化させることに
よって調整することができる。
成処理液としては、Ｚｎイオン，Ｎｉイオン，りん酸イ
オン，硝酸イオン等を含む市販の処理液（例えば、日本
パーカライジング株式会社製の市販品）を用いればよ
い。りん酸亜鉛皮膜中のＮｉ／Ｚｎ（重量比）は、上記
化成処理液中の（Ｎｉイオン／Ｚｎイオン）濃度比を変
えることによって変化させることができ、またりん酸亜
鉛皮膜の付着量は、Ｚｎイオン濃度を変化させることに
よって調整することができる。
【００１８】りん酸亜鉛皮膜中には、ＺｎやＮｉ以外に
もＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｓｂ等の元素やアル
カリ土類金属等を不純物程度に微量含んでいても良く、
或は添加剤としてグルコン酸ソーダやポリエーテル等の
有機物を含んでいてもよい。また前記りん酸亜鉛化成処
理液の塗布方法は、浸漬法及びスプレー法のいずれでも
行うことができる。但し、りん酸亜鉛処理の前処理とし
て、コロイダルチタンを含有する表面処理剤で表面の調
整を行うことは、りん酸亜鉛結晶を微細で密に成長させ
る上で好ましい方法である。
もＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｓｂ等の元素やアル
カリ土類金属等を不純物程度に微量含んでいても良く、
或は添加剤としてグルコン酸ソーダやポリエーテル等の
有機物を含んでいてもよい。また前記りん酸亜鉛化成処
理液の塗布方法は、浸漬法及びスプレー法のいずれでも
行うことができる。但し、りん酸亜鉛処理の前処理とし
て、コロイダルチタンを含有する表面処理剤で表面の調
整を行うことは、りん酸亜鉛結晶を微細で密に成長させ
る上で好ましい方法である。
【００１９】また、耐食性の向上を目的として、りん酸
亜鉛処理を行った後に、シーリングクロメート処理を行
ってもよい。
亜鉛処理を行った後に、シーリングクロメート処理を行
ってもよい。
【００２０】本発明のりん酸亜鉛処理が施される亜鉛め
っき鋼板は、電気めっき法、溶融めっき法、または蒸着
めっき法等の公知のめっき法によって製造されるめっき
鋼板であって、Ｚｎを主成分とするめっき（例えば、Ｚ
ｎめっき，Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき，Ｚｎ−Ｆｅ合金めっ
き，Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき等）が形成されたものであれ
ば、その種類や付着量により限定されるものではない。
っき鋼板は、電気めっき法、溶融めっき法、または蒸着
めっき法等の公知のめっき法によって製造されるめっき
鋼板であって、Ｚｎを主成分とするめっき（例えば、Ｚ
ｎめっき，Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき，Ｚｎ−Ｆｅ合金めっ
き，Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき等）が形成されたものであれ
ば、その種類や付着量により限定されるものではない。
【００２１】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２２】
【実施例】電気亜鉛めっき鋼板（めっき付着量：３ｇ／
ｍ2 ）または溶融亜鉛めっき鋼板（めっき付着量：６０
ｇ／ｍ2 ）を素地鋼板として使用し、通常のチタンコロ
イド系の表面調整剤（日本パーカライジング株式会社製
「プレパランＺ」）に、素地鋼板を室温で１０秒間浸す
ことにより表面調整を行い、次いでりん酸亜鉛処理液
（日本パーカライジング株式会社製「パルボンド３３１
２」）に、ＮｉまたはＺｎを添加することでりん酸亜鉛
皮膜中のＮｉ／Ｚｎを調整して、６５℃で１０〜３０秒
間浸漬させてりん酸亜鉛皮膜を形成した。
ｍ2 ）または溶融亜鉛めっき鋼板（めっき付着量：６０
ｇ／ｍ2 ）を素地鋼板として使用し、通常のチタンコロ
イド系の表面調整剤（日本パーカライジング株式会社製
「プレパランＺ」）に、素地鋼板を室温で１０秒間浸す
ことにより表面調整を行い、次いでりん酸亜鉛処理液
（日本パーカライジング株式会社製「パルボンド３３１
２」）に、ＮｉまたはＺｎを添加することでりん酸亜鉛
皮膜中のＮｉ／Ｚｎを調整して、６５℃で１０〜３０秒
間浸漬させてりん酸亜鉛皮膜を形成した。
【００２３】得られたりん酸亜鉛処理鋼板について、下
記の方法によって耐剥離性および色調と塗膜密着性を評
価した。
記の方法によって耐剥離性および色調と塗膜密着性を評
価した。
【００２４】(1) 耐剥離性 りん酸亜鉛皮膜の剥離量は、実加工を模擬した次の試験
により求めた。ＪＩＳ記載の５号片に加工したりん酸亜
鉛処理鋼板を用いて、単軸引張試験機にて３０％の歪み
を付与した後、加工部をセロテープ剥離し（同一箇所に
おいて３回のテープ剥離を実施）、テープに付着したり
ん酸亜鉛皮膜中のＰ量を、誘導結合プラズマ発光分光分
析装置（ＩＣＰ）にて定量分析した。測定した剥離量は
以下の基準で評価した。 ◎：剥離量が８０ｍｇ／ｍ2 未満 ○：剥離量が８０ｍｇ／ｍ2 以上１００ｍｇ／ｍ2 未満 △：剥離量が１００ｍｇ／ｍ2 以上１３０ｍｇ／ｍ2 未
満 ×：剥離量が１３０ｍｇ／ｍ2 以上
により求めた。ＪＩＳ記載の５号片に加工したりん酸亜
鉛処理鋼板を用いて、単軸引張試験機にて３０％の歪み
を付与した後、加工部をセロテープ剥離し（同一箇所に
おいて３回のテープ剥離を実施）、テープに付着したり
ん酸亜鉛皮膜中のＰ量を、誘導結合プラズマ発光分光分
析装置（ＩＣＰ）にて定量分析した。測定した剥離量は
以下の基準で評価した。 ◎：剥離量が８０ｍｇ／ｍ2 未満 ○：剥離量が８０ｍｇ／ｍ2 以上１００ｍｇ／ｍ2 未満 △：剥離量が１００ｍｇ／ｍ2 以上１３０ｍｇ／ｍ2 未
満 ×：剥離量が１３０ｍｇ／ｍ2 以上
【００２５】(2) 色調 色調については、Ｌ値（明度）を色差計（日本電色工業
株式会社製「ＳＺＳ−Σ９０」）で測定して以下の様に
評価した。尚、Ｌ値は大きくなる程、色調は白くなり良
好な外観となる。 ◎：Ｌ値が７０以上 ○：Ｌ値が６５以上７０未満 △：Ｌ値が６０以上６５未満 ×：Ｌ値が６０未満
株式会社製「ＳＺＳ−Σ９０」）で測定して以下の様に
評価した。尚、Ｌ値は大きくなる程、色調は白くなり良
好な外観となる。 ◎：Ｌ値が７０以上 ○：Ｌ値が６５以上７０未満 △：Ｌ値が６０以上６５未満 ×：Ｌ値が６０未満
【００２６】(3) 塗膜密着性 りん酸亜鉛皮膜鋼板に市販の塗料（大日本塗料株式会社
製「デコリン７００」）をバーコード塗装し、２０分間
セッティングした後、１４０℃で２０分間焼付して２５
μｍの塗装膜を形成した。塗装板にカッターナイフで素
地鋼板に到達するように１ｍｍ間隔の碁盤目（１００
個）を切り、エリクセン加工（押出高さ：６ｍｍ）を施
した後、セロテープ剥離を行い、残存の塗膜率により以
下の様に評価した。 ○：塗膜残存率が９０％以上 △：塗膜残存率が７０％以上９０％未満 ×：塗膜残存率が７０％未満
製「デコリン７００」）をバーコード塗装し、２０分間
セッティングした後、１４０℃で２０分間焼付して２５
μｍの塗装膜を形成した。塗装板にカッターナイフで素
地鋼板に到達するように１ｍｍ間隔の碁盤目（１００
個）を切り、エリクセン加工（押出高さ：６ｍｍ）を施
した後、セロテープ剥離を行い、残存の塗膜率により以
下の様に評価した。 ○：塗膜残存率が９０％以上 △：塗膜残存率が７０％以上９０％未満 ×：塗膜残存率が７０％未満
【００２７】これらの結果を、素地鋼板の種類，亜鉛め
っき層中のＮｉ含有量，りん酸亜鉛皮膜付着量，および
りん酸亜鉛皮膜中のＮｉ／Ｚｎ（重量％）等と共に、下
記表１に示す。
っき層中のＮｉ含有量，りん酸亜鉛皮膜付着量，および
りん酸亜鉛皮膜中のＮｉ／Ｚｎ（重量％）等と共に、下
記表１に示す。
【００２８】尚、りん酸亜鉛付着量については、りん酸
亜鉛皮膜の溶解除去に重クロム酸アンモニウム溶液を用
いる重量法によって求めた。更に、りん酸亜鉛皮膜溶解
後の溶液中に含まれるＮｉ量及びＺｎ量を、誘導結合プ
ラズマ発光分光分析法にて定量分析し、重量比Ｎｉ／Ｚ
ｎを求めた。また、りん酸亜鉛結晶密度については、皮
膜表面を走査型電子顕微鏡にて１５００倍に拡大した上
で、長さ２０μｍに相当する２本の直交する線分を引
き、いずれかの線分を横切るりん酸亜鉛結晶の数を測定
する作業を任意の１０か所で行い、その平均値を算出し
た。
亜鉛皮膜の溶解除去に重クロム酸アンモニウム溶液を用
いる重量法によって求めた。更に、りん酸亜鉛皮膜溶解
後の溶液中に含まれるＮｉ量及びＺｎ量を、誘導結合プ
ラズマ発光分光分析法にて定量分析し、重量比Ｎｉ／Ｚ
ｎを求めた。また、りん酸亜鉛結晶密度については、皮
膜表面を走査型電子顕微鏡にて１５００倍に拡大した上
で、長さ２０μｍに相当する２本の直交する線分を引
き、いずれかの線分を横切るりん酸亜鉛結晶の数を測定
する作業を任意の１０か所で行い、その平均値を算出し
た。
【００２９】
【表１】
【００３０】これらの結果から明らかなように、本発明
で規定する要件の全てを満足する実施例（Ｎｏ．１〜３
５）では、耐剥離性及び色調がいずれも優れており、し
かも塗膜密着性が良好である。これに対し、上記要件の
いずれかを欠く比較例（Ｎｏ．３６〜５６）では、いず
れかの特性が劣化していることが分かる。
で規定する要件の全てを満足する実施例（Ｎｏ．１〜３
５）では、耐剥離性及び色調がいずれも優れており、し
かも塗膜密着性が良好である。これに対し、上記要件の
いずれかを欠く比較例（Ｎｏ．３６〜５６）では、いず
れかの特性が劣化していることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、耐剥離性に優れ、色調が良好なりん酸亜鉛処理鋼板
であって、しかも優れた塗膜密着性を発揮するりん酸亜
鉛処理鋼板が提供できることとなった。
で、耐剥離性に優れ、色調が良好なりん酸亜鉛処理鋼板
であって、しかも優れた塗膜密着性を発揮するりん酸亜
鉛処理鋼板が提供できることとなった。
【図１】りん酸亜鉛結晶密度を測定する方法を説明する
模式図である。
模式図である。
【図２】りん酸亜鉛結晶の成長形態を模式的に示す断面
説明図である。
説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−316834（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86 C23C 28/00
Claims (3)
- 【請求項１】 亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼
板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼
板であって、 形成されたりん酸亜鉛皮膜表面の任意の場所において、
長さ２０μｍの直交する２本の線分を横切るりん酸亜鉛
結晶の数が、１５以上４０以下であり、且つりん酸亜鉛
皮膜の付着量が０．８ｇ／ｍ2 以上３．０ｇ／ｍ2 以下
であることを特徴とする耐剥離性および色調に優れたり
ん酸亜鉛処理鋼板。 - 【請求項２】 前記りん酸亜鉛皮膜中におけるＮｉとＺ
ｎの重量比Ｎｉ／Ｚｎが０．０５以上０．８以下である
請求項１に記載のりん酸亜鉛処理鋼板。 - 【請求項３】 亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼
板の表面にりん酸亜鉛処理が施されたりん酸亜鉛処理鋼
板であって、 りん酸亜鉛処理により生成されるりん酸亜鉛結晶の成長
方向が、鋼板表面に対しておおむね垂直方向であること
を特徴とする耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処
理鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10158111A JP2945654B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10158111A JP2945654B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2945654B1 true JP2945654B1 (ja) | 1999-09-06 |
| JPH11350159A JPH11350159A (ja) | 1999-12-21 |
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ID=15664552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10158111A Expired - Lifetime JP2945654B1 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 耐剥離性および色調に優れたりん酸亜鉛処理鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945654B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030071206A (ko) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | 고우열 | 착색과 피막을 동시 수행가능 한 다기능인산염피막처리방법 |
| JP4579714B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2010-11-10 | 日新製鋼株式会社 | 成形加工後の皮膜密着性に優れた化成処理鋼板 |
| JP4579715B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2010-11-10 | 日新製鋼株式会社 | 耐食性，塗膜密着性，接着性に優れた化成処理鋼板 |
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-
1998
- 1998-06-05 JP JP10158111A patent/JP2945654B1/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH11350159A (ja) | 1999-12-21 |
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