JP3296241B2 - 亜鉛めっき鋼板のクロメート処理方法 - Google Patents

亜鉛めっき鋼板のクロメート処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板の
クロメート処理方法、特に亜鉛めっき鋼板の反応型クロ
メート処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】めっき鋼板等の鋼板にクロメート処理を
施して、耐食性や塗装性等を改善することが広く行われ
ている。クロメート処理は、処理槽を横方向に配置し、
鋼板が処理槽内を水平方向に走行する横型の処理槽を用
いて行う場合が多い。耐食性に優れるクロメート処理と
して、反応を促進するための硝酸イオンやフッ素イオン
等を含むクロメート処理液を使用し、鋼板にクロメート
処理液を吹き付け、鋼板とクロメート処理液との反応に
よってクロム付着量の多いクロメート皮膜を形成する反
応型クロメート処理がある。
【0003】横型の処理槽を用いた反応型クロメート処
理方法は、実公平1−14683号公報や特公平5−3
4430号公報等に記載されている。
【0004】図4に、実公平1−14683号公報に記
載される横型の処理槽3を示す。クロメート処理液は、
処理液タンク4からポンプ5で加圧されて鋼板1の上下
部に配置された反応型処理液を鋼板に吹き付ける多数の
スプレー装置6に供給され、鋼板1の上下面に向けてク
ロメート処理液を吹き付けて、クロメート処理を行う。
鋼板上の反応していないクロメート処理液は処理槽3の
出側の絞りロール12により絞り取られて受け皿9を経
て再び処理液タンク4に戻る。
【0005】反応型クロメート処理は、処理ムラが発生
しやすく、また操業条件の変化によりクロム付着量が変
動しやすい。その程度は、被処理鋼板のめっき種類、め
っき層の成分組成、処理液の成分組成などの影響を受け
る。
【0006】クロム付着量の変動や処理ムラは、クロメ
ート処理後の鋼板の耐食性、塗装性等の諸品質に影響す
るのみならず、外観的にも色調が変化し、商品価値を損
なうので、これらはできるだけ少ない方が好ましい。
【0007】処理液はスプレーノズルを用いて鋼板に吹
き付けられるが、処理ムラの発生を防止するために、ス
プレーヘッダーを鋼板進行方向に多段に配設するととも
に、各スプレーヘッダー長手方向の鋼板に対向する側に
処理液を吹き付ける多数のスプレーノズルを所定の間隔
で取付けている。
【0008】また、反応型クロメート処理は、処理時間
が変化するとクロム付着量が変化する。鋼板の連続処理
設備でクロメート処理する場合、ライン速度を常に一定
にできるとは限らないので、多段に配設したスプレーヘ
ッダーの使用段数をライン速度に応じて調整するように
している。
【0009】横型の処理槽は、通常、図5に示すよう
に、スプレーヘッダー7の長手方向(鋼板幅方向)に多
数取付けたスプレーノズル8から吹き出した処理液が槽
外に飛散しないように処理槽3の上部に脱着可能な蓋1
0を備えた箱型構造である。また、蓋下面は、鋼板の中
央部から端部に向かって傾斜しており、蓋下面に付着し
た処理液が蓋下面に沿って鋼板幅方向の外側に流れるよ
うにして、蓋下面に付着した処理液が鋼板上面に滴下し
て処理ムラを発生することがないような形状になってい
る。
【0010】また、処理ムラの発生を防止するために以
下の技術が開示されている。 (1)前記した図5に示す処理槽では、鋼板幅方向端部
より外側に配設された下部スプレーヘッダーのスプレー
ノズルから吹き出した処理液が鋼板の上方に回り込み、
処理槽の蓋下面にぶつかった処理液が鋼板上面に滴下す
ることにより処理ムラが発生しているという知見に基づ
いて、特開平6−277585号公報では、図6に示す
ように、鋼板幅方向の端部の外側に位置する下部スプレ
ーヘッダー7B のスプレーノズル8を覆い、走行する鋼
板幅に合わせて、図示してない巻き取り機構により調整
可能な巻き取り式の遮蔽部材11を設けて、下部スプレ
ーノズルから吹き出した処理液が、鋼板1の上方に回り
込むことを防止している(先行技術1)。
【0011】(2)前記特公平5−34430号公報で
は、多数のスプレーブースを配置し、ライン速度が減速
時に前段スプレーブースのスプレーを停止することによ
って、処理皮膜量の変動を防止するとともに、スプレー
停止の際に鋼板下面に発生するしずく状の処理ムラの発
生を防止することが記載されている(先行技術2)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】近年、多種類の電気亜
鉛合金めっき鋼板が開発された。これらの鋼板は、通常
の電気亜鉛めっき鋼板と共通の製造設備を用いて、めっ
き処理槽のめっき液を交換して製造される場合が多い。
【0013】めっき液を交換する場合、変更前のめっき
液が変更後のめっき液に不純物として混入しないよう
に、めっき液の交換の際に、生産を停止してめっき処理
槽の洗浄を行っている。しかし、入念な洗浄を行って
も、変更前のめっき液の一部がコンタミとして変更後の
めっき液中に混入する。
【0014】例えば、亜鉛−ニッケル合金めっきを亜鉛
めっきに変更する場合、変更前のめっき液中のNiイオ
ンが変更後の亜鉛めっき液中に不純物として混入する。
【0015】亜鉛めっき液中にNiイオンが混入する
と、クロメート処理の際に鋼板上面に斑点状の処理ムラ
が著しく発生しやすくなる。
【0016】すなわち、亜鉛めっき液中のNi濃度が5
0ppm以下では、図3の(a)に示すようにクロメー
ト処理時に処理ムラが発生しない。Ni濃度が50pp
m超100ppm未満では、(b)に示すように斑点状
の軽い処理ムラ2が発生し、Ni濃度が100ppm超
では、(c)に示すように斑点状の酷い処理ムラ2が発
生するようになる。
【0017】先行技術1では、亜鉛めっき液中のNi濃
度が50ppmを超えると、鋼板上面に発生する前記し
た処理ムラの発生を防ぐことができない。また、先行技
術2は、鋼板上面に発生する処理ムラが考慮されておら
ず、やはり先行技術1と同様に、鋼板上面に処理ムラが
発生する。
【0018】したがって、めっき液を亜鉛−ニッケル合
金めっきから亜鉛めっきに交換し、亜鉛めっき後にクロ
メート処理する場合、処理ムラの発生を防止するには、
交換後の亜鉛めっき液中のNiイオン濃度を50ppm
以下に低減する必要がある。Ni濃度を50ppm以下
に低減するには、長時間に及ぶめっき処理槽の洗浄作業
が必要になり、生産性を著しく損なう。
【0019】本発明は、このような事情を考慮したもの
であり、例えばめっき液を亜鉛−ニッケル合金めっきか
ら亜鉛めっきに交換した際に見られるめっき液中に微量
のNiイオンを含有する亜鉛めっき液で亜鉛めっきした
後に反応型クロメート処理する場合のように、処理ムラ
が発生しやすい反応型クロメート処理であっても、鋼板
上面の処理ムラを低減できるクロメート処理方法を提供
することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
処理ムラが発生しやすい反応型クロメート処理の際に、
鋼板上面に発生する斑点状の処理ムラの発生原因につい
て詳細に調査した。その結果、この処理ムラの発生が鋼
板上面に吹き付けた処理液が鋼板にぶつかって飛散し、
鋼板進行方向と逆方向に飛散した処理液が鋼板に付着し
たことに起因しており、処理液の吹き付け方向を鋼板に
直角な方向より鋼板の進行方向に15〜60度傾けるこ
とによって、斑点状の処理ムラを防止できることを見出
した。
【0021】本発明はこの知見に基づくものであり、そ
の特徴とする構成は、水平方向に走行する鋼板にスプレ
ーノズルから反応型クロメート処理液を吹き付けてクロ
メート処理するに際して、鋼板上部に配置したスプレー
ノズルから鋼板に吹き付ける反応型クロメート処理液の
吹き付け方向を、鋼板表面の直角方向より鋼板の進行方
向に15〜60度傾けることを特徴とする処理ムラを防
止できる亜鉛めっき鋼板のクロメート処理方法である。
【0022】本発明の限定理由について、図2を用いて
作用とともに説明する。図2(a)に示すように、処理
液の吹き付け角度が鋼板表面に直角の場合、鋼板上面に
吹き付けた処理液は、鋼板1にぶつかった後、その一部
が跳ね返って飛散する。図中のAで示される鋼板の進行
方向と逆方向に飛散した処理液は、鋼板と接触し、クロ
メート反応の初期反応が起きる。処理ムラが発生しやす
反応型クロメート処理の場合、この初期反応は、その
後のクロメート反応に大きな影響を及ぼす。そのため、
初期反応が起こった場所のクロメート皮膜構造は、処理
液が飛散しなかった正常な場所のクロメート皮膜構造と
は異なる。その結果、両者のクロメート処理後の外観が
異なり、処理液が飛散して初期反応が起こった場所が処
理ムラとして認められるようになる。
【0023】処理液の吹き付け方向を、鋼板の進行方向
に傾けると、その角度の増加とともに、鋼板進行方向と
逆方向へ飛散する処理液が減少し、それに対応して斑点
状の処理ムラが減少する。
【0024】図2(b)に示すように、吹き付け角度
(α)が15度以上になると、図中のBで示される鋼板
1にぶつかった後跳ね返って飛散する処理液が減少し、
鋼板進行方向と逆方向に飛散する処理液がなくなり、均
一な初期反応が起こり、斑点状の処理ムラのない良好な
外観になる。
【0025】しかし、吹き付け角度(α)が60度を超
えると、鋼板表面での処理液の衝突圧力の低下により、
クロメート反応の反応速度が低下し、必要なクロム付着
量を確保できなくなる。また、その結果、表裏面の色調
差も大きくなる。したがって、吹き付け角度(α)は1
5〜60度の範囲内にする必要がある。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施に際しては、水平方
向に走行する鋼板にスプレーノズルからクロメート処理
液を吹き付けてクロメート処理を行うために慣用されて
いるクロメート処理設備を広く使用することができる。
鋼板の進行方向の処理液の吹き付け段数に制限はない。
1段であってもよいし2段以上の多段であってもよい。
【0027】クロメート処理液が反応型クロメート処理
液である場合、またCr付着量が多い場合(例えば、C
r付着量が20mg/m2 以上の場合)に効果がより大
きい。反応型クロメート処理では、クロメート反応は、
初期反応が特に重要なので、最初の吹き付けを行うスプ
レーノズルの吹き付け角度を本発明が規定する範囲にす
ることが必須である。第2段目以降のスプレーノズルの
吹き付け角度も本発明範囲にすると処理ムラ防止効果が
より優れるが、処理ムラが発生しにくい処理液の場合、
第2段目以降の吹き付け角度は常法によってもよい。
【0028】本発明が対象とする亜鉛めっき鋼板に特に
制限はないが、特に処理ムラが発生しやすいNiイオン
を50ppm以上含む亜鉛めっき液や有機光沢剤を添加
した亜鉛めっき液で亜鉛めっきした鋼板の片面あるいは
両面に反応型クロメート処理する場合に好適である。
【0029】
【実施例】クロメート処理装置として、スプレーノズル
4に、フラットスプレーノズルで共立合金社製の1/4
KSS−06110相当品(3kgf/cm2 時の吐出
量:6l/min、噴射角:110度)を使用し、この
スプレーノズルをスプレーヘッダーの長手方向にピッチ
160mmで13個取り付け、また、スプレーヘッダー
を1ゾーンあたり4段、全体で5ゾーン設けた。
【0030】ライン速度が60mpmで、サイズが0.
7mm×1400mmの冷延鋼板を、常法により脱脂、
酸洗後、Niイオンを含まない亜鉛めっき液または20
0ppmのNiイオンを含む亜鉛めっき液を用いて、め
っき量が20g/m2 の電気亜鉛めっきを行い、次いで
水洗し、クロム酸濃度10g/l(Cr3+/Cr6+比=
3)、Clイオン濃度:3g/l、NO3 イオン濃度1
0g/l、Fイオン濃度2g/lの反応型クロメート処
理液を、前記した5ゾーンからなるスプレー装置を用い
て、温度45℃、スプレー圧力1.0kgf/cm2
吹き付けて、クロメート処理を行い、絞りロールで未反
応のクロメート処理液を絞り取り、乾燥した。Niイオ
ンを含まない亜鉛めっき液、Niイオンを含む亜鉛めっ
き液のそれぞれについて、図2(b)に示す処理液の吹
き付け角度(α)が0度の場合に、クロム付着量が40
mg/m2 になるように、処理液のpHを調整した。目
標クロム付着量範囲は、40±5mg/m2 とした。
【0031】クロメート処理の際に、図2(b)に示す
処理液の吹き付け角度(α)を0〜75度の範囲で変化
させ、鋼板上面の処理ムラの発生状況、クロム付着量を
調査した。
【0032】処理ムラの発生状況は、処理後の鋼板外観
を目視観察し、処理ムラの程度を下記のように判定し
た。 ○(良好):図3(a)に示すように処理ムラのないも
の △(やや不良):図3(b)に示すように、斑点状の軽
い処理ムラのあるもの ×(不良):図3(c)に示しように、斑点状の酷い処
理ムラのあるもの また、クロム付着量は蛍光X線分析により測定した。
【0033】調査結果を図1に示す。図1から明らかな
ように、吹き付け角度(α)が本発明範囲内の15〜6
0度の範囲内にある場合、処理ムラの発生がなく、また
クロム付着量は目標範囲内である。
【0034】吹き付け角度(α)が本発明範囲を下回る
0度の場合、処理ムラが発生しやすいNiイオンを含む
亜鉛めっき液では、クロメート処理後に酷い処理ムラが
発生した。吹き付け角度が本発明範囲を上回る75度の
場合、クロム付着量は目標付着量の下限である35mg
/m2 を確保できなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、処理ムラの発生しやす
い反応型クロメート処理であっても、、処理ムラの発生
を防止でき、歩留向上に寄与する。また、めっき液を亜
鉛−ニッケル合金から亜鉛めっきへ交換する場合のよう
なめっき液交換に伴う不純物の混入による処理ムラの発
生を防止できるので、切り替えのための洗浄時間を短縮
し、生産性の向上にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】スプレー吹き付け角度と外観、Cr付着量の関
係を示す図。
【図2】本発明の作用を説明する図。
【図3】処理ムラの外観と外観評価を示す図。
【図4】横型の処理槽を示す図。
【図5】横型の処理槽の槽構造を示す図。
【図6】先行技術1の処理ムラ防止装置を示す図。
【符号の簡単な説明】
1 鋼板 2 処理ムラ 3 処理槽 4 処理液タンク 5 ポンプ 6 スプレー装置 7、7B スプレーヘッダー 8 スプレーノズル 9 受け皿 10 蓋 11 遮蔽部材 12 絞りロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−17279(JP,A) 特開 昭63−7385(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 22/00 - 22/86

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平方向に走行する亜鉛めっき鋼板にス
    プレーノズルから反応型クロメート処理液を吹き付けて
    クロメート処理するに際して、鋼板上部に配置したスプ
    レーノズルから鋼板に吹き付ける反応型クロメート処理
    液の吹き付け方向を、鋼板表面に直角な方向より鋼板の
    進行方向に15〜60度傾けることを特徴とする処理ム
    ラを防止できる亜鉛めっき鋼板のクロメート処理方法。
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CN115505917A (zh) * 2021-06-23 2022-12-23 上海梅山钢铁股份有限公司 一种镀锡板无铬钝化装置及工艺

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