JP4057626B2 - 耐しみ汚れ性に優れた電気Ｚｎめっき鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、耐しみ汚れ性に優れた電気Ｚｎめっき鋼板およびその製造方法に関し、詳細には、実質的にＣｒを含有しない樹脂皮膜を有する電気Ｚｎめっき鋼板であって、当該樹脂皮膜中のＮａに起因するしみ汚れの外観ムラを効果的に抑制する（目立たなくする）ことが可能な耐しみ汚れ性の改善技術に関するものである。本発明の電気Ｚｎめっき鋼板は、例えば、家電やＯＡ機器等のシャーシやケース部品、鋼製家具などのように、主として屋内で使用される用途に好適に用いられる。

有害物質使用規制の観点から、６価クロムを含まないクロメートフリー化成処理皮膜を備えた電気Ｚｎめっき鋼板（ノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板）が汎用されている。このようなノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板は、ユーザーからの塗装省略の要請に伴い、塗装することなく使用されることが多いため、例えば、製造後のコイル保管時、家電メーカーやＯＡ機器メーカーでの加工時、ユーザーの使用中に、高温多湿の環境下に長期間曝されることがある。

ところが、ノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を高温多湿環境下に半月以上もの長期間［例えば５０４時間（２１日）程度］おくと、上記鋼板の表面には、後記する図１Ａに示すように、しみのような形で外観ムラ（色調の差）が生じることが、本発明者らの実験により判明した。

このような現象（以下、「しみ汚れ」と呼ぶことがある。）は、クロメート処理を行った電気Ｚｎめっき鋼板では、見られなったものである。また、しみ汚れは、これまでに報告されている腐食現象、代表的には、塩素イオンの存在する湿潤環境下に発生する白錆[通常、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定する塩水噴霧試験の後９６時間（４日）目に評価]や、白錆の発生前（初期）に見られる比較的穏やかな腐食環境下で発生する黒変［通常、５０℃で相対湿度９５％以上の恒温恒湿下で７２時間（３日）後に評価］とは異なり、特に、皮膜中にＮａを含むノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を、約半月以上もの極めて長期間、高温多湿環境下に曝すことによって、初めて見られることが判明した。

しかしながら、これまでに提案されている電気Ｚｎめっき鋼板の外観ムラ改善技術は、白錆や白錆発生前の黒変現象を防止する方法（例えば、特許文献１〜特許文献４）に関し、しみ汚れの防止を目的とする外観ムラ改善技術は、提供されていない。
特許第３０４３３３６号明細書 特許第３４９９５４４号明細書 特許第３４９９５４３号明細書 特開２００４−２６３２５２号公報

本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、耐白錆性に優れているだけでなく、耐しみ汚れ性にも優れたノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明の電気Ｚｎめっき鋼板は、電気Ｚｎめっき層の上に実質的にＣｒを含有せず、Ｎａを０．０５〜５％（％は質量％の意味。以下、同じ）含有する樹脂皮膜が設けられた電気Ｚｎめっき鋼板であって、前記電気Ｚｎめっき層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｉｒ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種を、原子換算で、Ｎｉ：６０〜６０００ｐｐｍ（ｐｐｍは質量ｐｐｍの意味。以下、同じ）、Ｆｅ：６０〜６００ｐｐｍ、Ｃｒ：０．５〜５ｐｐｍ、Ｍｏ：３０〜５００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．６〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：８〜３０００ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０００１〜０．０２ｐｐｍ、Ａｇ：１．０〜４００ｐｐｍ、Ｓｉ：３０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０００３〜０．３ｐｐｍ、Ｉｎ：０．１〜３０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０１〜１０ｐｐｍ、Ｗ：０．１〜５０ｐｐｍの範囲内で含有し、前記樹脂皮膜は、Ｎａを０．０５〜５質量％含有することに要旨を有している。

好ましい実施形態において、前記樹脂皮膜は、カルボキシル基含有樹脂およびＳｉ系無機化合物を含有している。Ｓｉ系無機化合物の代表例として、例えば、コロイダルシリカが挙げられる。

好ましい実施形態において、前記樹脂皮膜は、シランカップリング剤を更に含有している。

上記課題を解決することのできた本発明に係る電気Ｚｎめっき鋼板の製造方法は、
（１）Ｎｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｆｅ^２＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｆｅ^３＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｃｒ：５〜２０００ｐｐｍ、Ｍｏ：５０〜２０００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．０５〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ａｇ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ｓｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｉｎ：０．５〜５０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０５〜５ｐｐｍ、およびＷ：０．５〜５０ｐｐｍよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸性めっき液を用いて電気Ｚｎめっきを行なう工程と、
（２）Ｎａを０．０５〜５質量％含有する樹脂皮膜を形成する工程と、
を包含することに要旨を有している。

本発明の電気Ｚｎめっき鋼板は、上記のように構成されているので、ノンクロメート処理鋼板の耐白錆性および耐しみ汚れ性が大幅に改善される。

「しみ汚れ」現象は、これまでのクロメート処理鋼板では認識されていなかったものであり、本発明者の実験により、特に、クロメートフリー樹脂皮膜中にＮａを含有する電気Ｚｎめっき鋼板を高温多湿環境下に長時間（おおむね、約５０４時間程度）曝すことによって観察されることが判明したものである。Ｎａは、主に、クロメートフリー樹脂皮膜の強度を高めて耐アブレージョン性（耐疵付き性）の向上を図る目的で添加されており（詳細は後述する）、Ｎａを含有するノンクロメート樹脂皮膜は、ノンクロメート処理鋼板の分野で汎用されるようになっている。

そこで、本発明者は、クロメート処理を施さないノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を高温多湿環境下に極めて長期間保存することに生じる「しみ汚れ」の外観ムラを防止できる（目立たなくする）技術を提供するため、検討を重ねてきた。

その結果、めっき層中に、Ｚｎめっきの原料等に起因して不可避的に存在する不純物元素のうち、以下に詳述する特定の元素（「耐しみ汚れ性改善元素」と呼ぶ場合がある。）の含有量を所定範囲内に制御すれば、耐しみ汚れ性が改善されることを見出し、本発明を完成した。

なお、本発明のような耐しみ汚れ性改善技術ではないが、前述した特許文献１〜特許文献４には、電気Ｚｎめっき層中の所定の元素の含有量を制御することによって耐白錆性の改善を図る方法が提案されている。このなかには、本発明に用いられる元素であって、含有量の一部が重複する元素がいくつか開示されている。具体的には、白錆などの外観ムラを防止するため、特許文献１〜特許文献３には、めっき浴中にＺｎよりも貴な元素（Ｎｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ）を添加する方法が開示されており、特許文献４には、Ｚｎが溶解するアルカリ域で難溶性の水酸化物を形成する元素（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｃｅ，Ｉｎ）や、中性域で安定であり腐食環境でも安定に存在できる元素（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒ）をめっき浴中に添加する方法が開示されている。

しかしながら、両者が対象とする外観ムラは、以下に述べるように、これらの発生原因が相違しており、発生機序（メカニズム）も相違しているのではないかと推察される。

すなわち、本発明で対象とする「しみ汚れ」の外観ムラは、ノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を高温高湿下に極めて長期間曝すことによって初めて生じるものであり、塩水雰囲気下で発生する白錆や、高温高湿下に短時間曝すことによって発生する黒変の外観ムラとは、発生メカニズムが相違すると考えられる。また、上記の「しみ汚れ」は、ノンクロメート化成処理皮膜中にＮａを含有する場合に初めて見られる現象である点においても、白錆や黒変の外観ムラとは、発生メカニズムが異なると考えられる。これらの特許文献を精査しても、Ｎａ含有ノンクロメート皮膜を用いたことは全く記載されていない。

また、後記する実施例に示すように、本願発明に用いられる耐しみ汚れ性改善元素の種類および含有量は、前述した特許文献において、現実に効果が確認された耐白錆性向上元素の種類および含有量と異なるものもあり、上記特許文献に記載の方法を、そのまま、耐しみ汚れ性改善技術に適用することが困難であることも分かった。

以下、本発明の電気Ｚｎめっき鋼板について、詳しく説明する。

本発明の電気Ｚｎめっき鋼板は、電気Ｚｎめっき層の上に実質的にＣｒを含有せず、Ｎａを０．０５〜５％含有する樹脂皮膜が設けられた電気Ｚｎめっき鋼板であって、前記電気Ｚｎめっき層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｉｒ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素（耐しみ汚れ性改善元素）を、原子換算で、Ｆｅ：６０〜６００ｐｐｍ、Ｃｒ：０．５〜５ｐｐｍ、Ｍｏ：３０〜５００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．６〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：８〜３０００ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０００１〜０．０２ｐｐｍ、Ａｇ：１．０〜４００ｐｐｍ、Ｓｉ：３０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０００３〜０．３ｐｐｍ、Ｉｎ：０．１〜３０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０１〜１０ｐｐｍ、Ｗ：０．１〜５０ｐｐｍの範囲内で含有している。

図１に、しみ汚れが発生した電気Ｚｎめっき鋼板の写真を示す。詳細には、図１は、Ｎａ含有ノンクロメート皮膜を有する電気Ｚｎめっき鋼板を、温度５０℃、相対湿度９５％の高温多湿下に５０４時間（２１日間）保管したときの写真（５ｃｍ×５ｃｍ）であり、図１Ａ〜図１Ｃは、それぞれ、後記する実施例１の表１のＮｏ．２（評価基準３、しみ汚れが発生している）、Ｎｏ．４（評価基準２、しみ汚れが僅かに発生している）、Ｎｏ．６（評価基準１、しみ汚れが全くない）である。図１Ａに示すように、電気Ｚｎめっき鋼板には、皮膜表面が黒っぽく（茶褐色）変色した領域（Ｎａ凝集部分）と、変色が生じない白っぽい領域（Ｎａが凝集していない非凝集部分）とが混在しており、皮膜全体として、しみのようなまだら模様（しみ汚れ）が観察される。しみ汚れの外観ムラが生じる主な理由は、Ｎａ凝集部分だけが変色することに起因すると考えられる。

本発明に用いられる耐しみ汚れ性改善元素の添加により、しみ汚れを効果的に防止し得るメカニズムは不明であるが、上記の元素を所定量含有する電気Ｚｎめっき層を設けることにより、Ｚｎめっきの結晶形態や表面の酸化物（例えば、Ｚｎめっき表面に不可避的に生成する上述の添加元素を含んだＺｎの水酸化物層など）に影響を及ぼすため、Ｎａ凝集部分とＮａ非凝集部分との色調の差を殆ど無くすことが可能になることが考えられる。その結果、しみ汚れによる外観ムラを解消できる。

上記元素は、いずれも、耐しみ汚れ性改善作用を有しているが、大別すると、（１）Ｚｎよりも貴な元素（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ）と、（２）Ｚｎよりも貴な元素ではないが酸化物を形成する元素（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｗ）とに分けられる。これらの元素は、単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても構わない。

上記元素による耐しみ汚れ性改善作用を有効に発揮させるため、電気Ｚｎめっき層中に含まれる各元素の含有量を、原子換算で、それぞれ、Ｎｉを６０ｐｐｍ以上（好ましくは６００ｐｐｍ以上）、Ｆｅを６０ｐｐｍ以上（好ましくは８０ｐｐｍ以上）、Ｃｒを０．５ｐｐｍ以上（好ましくは０．８ｐｐｍ以上）、Ｍｏを３０ｐｐｍ以上（好ましくは１００ｐｐｍ以上）、Ｓｎを０．６ｐｐｍ以上（好ましくは１．５ｐｐｍ以上）、Ｃｕを８．０ｐｐｍ以上（好ましくは１００ｐｐｍ以上）、Ｃｄを０．０００１ｐｐｍ以上（好ましくは０．０１ｐｐｍ以上）、Ａｇを１．０ｐｐｍ以上（好ましくは３０ｐｐｍ以上）、Ｓｉを３０ｐｐｍ以上（好ましくは８０ｐｐｍ以上）、Ｃｏを０．０００３ｐｐｍ以上（好ましくは０．００１ｐｐｍ以上）、Ｉｎを０．１ｐｐｍ以上（好ましくは１．０ｐｐｍ以上）、Ｉｒを０．０１ｐｐｍ以上（好ましくは０．１ｐｐｍ以上）、Ｗを０．１ｐｐｍ以上（好ましくは１．０ｐｐｍ以上）とする（後記する実施例を参照）。

ただし、過剰に添加すると、以下の不具合が生じる。まず、ＦｅやＳｉを過剰に添加すると、後記する実施例に示すように、耐しみ汚れ性改善作用が低下し、耐食性（特に、耐白錆性）も低下するようになる。一方、ＦｅやＳｉ以外の耐しみ汚れ性改善元素を過剰に添加すると、後記する実施例に示すように、耐しみ汚れ性は良好であるが、耐白錆性が低下する。耐しみ汚れ性と耐白錆性の両方の特性を満足し、優れた表面外観を得るためには、電気Ｚｎめっき層中に含まれる各元素の含有量を、それぞれ、Ｎｉを６０００ｐｐｍ以下、Ｆｅを６００ｐｐｍ以下、Ｃｒを５．０ｐｐｍ以下、Ｍｏを５００ｐｐｍ以下、Ｓｎを２０ｐｐｍ以下、Ｃｕを３０００ｐｐｍ以下、Ｃｄを０．０２ｐｐｍ以下、Ａｇを４００ｐｐｍ以下、Ｓｉを２０００ｐｐｍ以下、Ｃｏを０．３ｐｐｍ以下、Ｉｎを３０ｐｐｍ以下、Ｉｒを１０ｐｐｍ以下、Ｗを５０ｐｐｍ以下とする。

上記元素のなかでも、特に、耐しみ汚れ性向上作用に優れた元素として好ましいのは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇであり、より好ましいのは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗである。

電気Ｚｎめっき層中に含まれる耐しみ汚れ性改善元素の量は、例えば、原子吸光分析法や誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ）又は誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）などの方法を用いて分析することができる。詳細な分析方法は、後記する実施例の欄に記載している。なお、分析に当たっては、めっき液中に含まれるＺｎ，Ｎａ，Ｓ等のマトリックス元素による測定誤差をなくすため、塩酸などを用いてめっき層を希釈してから実施することが好ましい。希釈倍率は、マトリックス元素の濃度や測定対象である耐しみ汚れ性改善元素の添加量などに応じて、適宜適切な範囲に制御すれば良い。後記する実施例では、２倍希釈した塩酸によりめっき層を希釈してから、めっき層中の元素の含有量を分析している。

電気Ｚｎめっきの付着量は、めっき層表面に析出するＺｎ単結晶の結晶サイズを考慮すると、おおむね、４０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、３０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。なお、その下限は、上記の観点からは特に限定されないが、Ｚｎによる犠牲防食作用を考慮すると、おおむね、３ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。

電気Ｚｎめっき層は、基材である鋼板の所定面に少なくとも設けられていればよく、鋼板の片面のみに設けられていても良いし、両面に設けられていてもよい。

樹脂皮膜（ノンクロメート樹脂皮膜）は、Ｎａを約０．０５〜５％（好ましくは、０．１％以上３％以下、より好ましくは１％以下）含有している。Ｎａは、ノンクロメート樹脂皮膜（好ましくは、カルボキシル基含有樹脂およびコロイダルシリカなどのＳｉ系無機化合物を含有する）の強度を向上する目的で、上記のカルボキシル基含有樹脂やコロイダルシリカ中に、通常、添加されている。Ｎａの含有量が０．０５％未満の場合、例えば、カルボキシル基含有樹脂中のカルボキシル基とＮａとの間でＮａ架橋が充分生成せず、皮膜の強度が低下し、一方、Ｎａの含有量が５％を超えると、皮膜中に含まれる可溶性Ｎａの量が増加し、耐アブレージョン性が低下する。樹脂皮膜に含まれるＮａ量は、樹脂皮膜を構成する各成分（樹脂成分、Ｓｉ系無機化合物、必要に応じて含まれるシランカップリング剤など）の固形分中に占めるＮａ量の総和で表される。

樹脂皮膜は、Ｃｒを実質的に含有していない。ここで、「実質的に含有しない」とは、樹脂皮膜の作製過程で不可避的に混入する程度のＣｒ量は許容し得るという意味である。例えば、本発明では、耐しみ汚れ性改善元素として微量のＣｒをめっき層中に添加することがあるが、めっき層中のＣｒが樹脂皮膜中に混入する場合がある。そのほか、例えば、ノンクロ樹脂皮膜に用いられる処理液の調製および塗布の過程で、製造容器、塗布装置などから微量のＣｒ化合物が溶出するような場合、樹脂皮膜中にＣｒが混入する可能性がある。このような場合であっても、樹脂皮膜中に含まれるＣｒの量は、おおむね、０．０１％以下の範囲内であることが好ましい。

樹脂皮膜は、カルボキシル基含有樹脂の樹脂成分、およびＳｉ系無機化合物（代表的には、コロイダルシリカ）を含有していることが好ましい。これらを含有する樹脂皮膜とすることにより、皮膜の耐食性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などが向上する。

カルボキシル基含有樹脂は、カルボキシル基を有していれば特に限定されず、例えば、不飽和カルボン酸等のカルボキシル基を有する単量体を原料の一部または全部として重合により合成されるポリマー、または、官能基反応を利用してカルボン酸変性された樹脂などが挙げられる。

カルボキシル基含有樹脂は、市販品を用いても良く、例えば、ハイテックＳ３１４１（東邦化学製）などが挙げられる。
樹脂成分は、前述したカルボキシル基含有樹脂以外の有機樹脂を含んでいてもよい。

Ｓｉ系無機化合物としては、例えば、ケイ酸塩および／またはシリカが挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。

このうち、ケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムなどが挙げられる。

シリカとしては、代表的には、コロイダルシリカ、鱗片状シリカなどが挙げられる。そのほか、粉砕シリカ、気相法シリカ、シリカゾルやヒュームドシリカなどの乾式シリカなどを用いても良い。

このうち、特に、コロイダルシリカの使用が好ましい。これにより、樹脂皮膜の強度が高められるほか、腐食環境下では皮膜の疵部にシリカが濃化し、Ｚｎの腐食が抑制されて耐食性が一層高められる。

コロイダルシリカは、市販品を用いてもよく、例えば、日産化学工業（株）製のスノーテックスシリーズ「ＳＴ−４０」、「ＳＴ−ＸＳ」、「ＳＴ−Ｎ」、「ＳＴ−２０Ｌ」、「ＳＴ−ＵＰ」、「ＳＴ−ＺＬ」、「ＳＴ−ＳＳ」、「ＳＴ−Ｏ」、「ＳＴ−ＡＫ」などが挙げられる。これらは、通常、Ｎａを含有している。

樹脂皮膜を構成する樹脂成分とＳｉ系無機化合物（代表的には、コロイダルシリカ）の質量比率は、おおむね、樹脂成分：Ｓｉ系無機化合物＝５部〜４５部：５５部〜９５部の範囲内であることが好ましい。樹脂成分の含有量が少ないと、耐食性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などが低下する傾向にあり、一方、樹脂成分の含有量が多いと、耐アブレージョン性、導電性などが低下するようになる。また、Ｓｉ系無機化合物の含有量が少ないと、耐アブレージョン性、導電性などが低下する傾向にあり、Ｓｉ系無機化合物の含有量が多いと、樹脂成分が少なくなるために樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性が低下するようになる。

樹脂皮膜は、更に、シランカップリング剤を含有しても良い。シランカップリング剤の添加により、前述したカルボキシル基含有樹脂とＳｉ系無機化合物との結合が強固になるため、Ｎａイオンの溶出が少なくなり、耐しみ汚れ性が一層向上するようになる。

シランカップリング剤は、例えば、炭素数１〜５のアルキル基、アリル基、アリール基などの低級アルコキシ基を有するものが好ましい。具体的には、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ基含有シランカップリング剤；γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアミノ基含有シランカップリング剤；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シランなどのビニル基含有シランカップリング剤；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのメタクリロキシ基含有シランカップリング剤；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどのメルカプト基含有シランカップリング剤；γ−クロロプロピルメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどのハロゲン基含有シランカップリング剤などが挙げられる。これらのシランカップリング剤は、単独で用いも良いし、２種以上を併用してもよい。

上記のうち、グリシドキシ基含有シランカップリング剤は、特に反応性が高く、耐食性および耐アルカリ性に優れているため、好ましく用いられる。

シランカップリング剤は、市販品を用いても良く、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン「ＫＢＭ４０３」（信越化学社製）などが挙げられる。

シランカップリング剤の含有量は、樹脂成分とＳｉ系無機化合物の合計１００質量部に対し、おおむね、５質量部以上２５質量部以下の範囲であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が少ないと、耐しみ汚れ性改善作用が有効に発揮されないほか、前述したカルボキシル基含有樹脂とＳｉ系無機化合物との反応性が低下し、耐アブレージョン性、塗装性、耐食性などが低下する。一方、シランカップリング剤の含有量が多いと、樹脂皮膜の作製に用いられる皮膜調製液の安定性が低下し、ゲル化する恐れがある。また、反応に寄与しないシランカップリング剤の量が多くなるため、Ｚｎめっき層と樹脂皮膜との密着性が低下する恐れがある。

以下、本発明に用いられる代表的なノンクロメート樹脂皮膜として、以下の樹脂皮膜を用いた場合について説明する。この樹脂皮膜は、本願出願人の出願によって開示されたウレタン樹脂改良皮膜であり、詳細は、特開２００６−４３９１３号公報に記載したとおりである（例えば、段落 ［００２０］〜［００７１］を参照）。以下に、上記樹脂皮膜の構成および調製方法を簡単に説明するが、本発明に用いられる樹脂皮膜は、これに限定する趣旨ではない。

樹脂皮膜は、以下の樹脂水性液から得られる。樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として５〜４５質量部、及び、平均粒子径が４〜２０ｎｍのシリカ粒子５５〜９５質量部を合計で１００質量部含有し、前記合計１００質量部に対して、さらにシランカップリング剤を５〜２５質量部の比率で含有するとともに、前記ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性樹脂成分（ＰＵ）と前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分（ＥＣ）との配合比率が質量比でＰＵ：ＥＣ＝９：１〜２：１である。

まず、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液について説明する。

カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液としては、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が水性媒体中に分散した水性分散液、或いは、前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が水性媒体に溶解した水溶液のいずれも使用することができる。前記水性媒体には、水の他、アルコール、Ｎ−メチルピロリドン、アセトンなどの親水性の溶媒が微量含まれていても良い。

前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであることが好ましく、前記ウレタンプレポリマーは、例えば、後述するポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる。

前記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素添加ＭＤＩ）よりなる群から選択される少なくとも１種のポリイソシアネートを使用することが好ましい。ここで、ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分としては、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの３種類の全てのポリオールを使用し、好ましくは、３種類全てをジオールとする。また、ポリエーテルポリオールは、分子鎖にヒドロキシル基を少なくとも２以上有し、主骨格がアルキレンオキサイド単位によって構成されているものであれば特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなどが挙げられる。

また、上述したウレタンプレポリマーを鎖延長反応する鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリアミン、低分子量のポリオール、アルカノールアミンなどを挙げることができる。

カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性液の作製は、公知の方法を採用することができ、例えば、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を塩基で中和して、水性媒体中に乳化分散して鎖延長反応させる方法、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂を乳化剤の存在下で、高せん断力で乳化分散して鎖延長反応させる方法などがある。

次に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液について説明する。

エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が水性媒体中に分散した液であれば、特に限定されず、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、エチレンとエチレン性不飽和カルボン酸との共重合体である。不飽和カルボン酸としては、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられ、これらのうちの１種以上と、エチレンとを、公知の高温高圧重合法等で重合することにより、共重合体を得ることができる。

上記のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体はカルボキシル基を有しており、このカルボキシル基を有機塩基（例えば、沸点１００℃以下のアミン）や、Ｎａなどの１価の金属イオンで中和することにより、水性分散液とすることができる。

ここで、１価の金属イオンは、上記のように中和のために用いられるが、耐溶剤性や皮膜硬度の向上に効果的である。１価の金属の化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含むことが好ましく、これらの金属の水酸化物、炭酸化物または酸化物が好ましい。中でも、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ等が好ましく、ＮａＯＨが最も性能が良く好ましい。本発明は、このＮａＯＨに由来するしみ汚れ現象を改善するものである。

１価の金属の化合物の量は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基１モルに対して、０．０２〜０．４モル（２〜４０モル％）の範囲とすることが好ましい。上記金属化合物量が０．０２モルより少ないと乳化安定性が不充分となるが、０．４モルを超えると、得られる樹脂皮膜の吸湿性（特にアルカリ性溶液に対して）が増大し、脱脂工程後の耐食性が劣化するため好ましくない。より好ましい金属化合物量の下限は０．０３モル、さらに好ましい下限は０．１モルであり、より好ましい金属化合物量の上限は０．５モル、さらに好ましい上限は０．２モルである。

前述した有機塩基（好ましくは、沸点１００℃以下のアミン）と１価の金属化合物の合計量（中和量）が多すぎると、水性分散液の粘度が急激に上昇して固化することがある上に、過剰なアルカリ分は耐食性劣化の原因となるため、揮発させるために多大なエネルギーが必要となるため好ましくない。しかし、中和量が少なすぎると乳化性に劣るため、やはり好ましくない。従って、有機塩基と１価の金属化合物の合計使用量は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基１モルに対し、０．３〜１．０モルの範囲とすることが好ましい。

上記のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、有機塩基と１価の金属イオンとを併用して乳化することにより、平均粒子径が５〜５０ｎｍという極めて小さな微粒子（油滴）状態で水性媒体中に分散したものが得られる。このため、得られる樹脂皮膜の造膜性、金属板への密着性、皮膜の緻密化が達成され、耐食性が向上するものと推定される。上記水性媒体には、水の他に、アルコールやエーテル等の親水性溶媒が含まれていても良い。なお、上記水性分散液の樹脂粒子の粒子径は、例えば光散乱光度計（大塚電子社製等）を用いたレーザー回折法によって測定することができる。

エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の調製方法としては、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体を水性媒体と共に、例えば、ホモジナイザー装置等に投入し、必要により７０〜２５０℃の加熱下とし、沸点１００℃以下のアミンなどの有機塩基と１価の金属の化合物を適宜水溶液等の形態で添加して（沸点１００℃以下のアミンを先に添加するか、沸点１００℃以下のアミンと１価の金属の化合物とを略同時に添加する）、高剪断力で撹拌する。

次いで、前述した方法によって得られたカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液およびエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液を、シリカ粒子およびシランカップリング剤と所定量配合し、必要に応じて、ワックス、架橋剤などを配合して所望の樹脂水性液を得る。シリカ粒子、シランカップリング剤、ワックス、及び、架橋剤等はいずれの段階で添加してもよいが、架橋剤及びシランカップリング剤添加後は架橋反応が進行してゲル化しないように、熱を掛けないようにすることが望ましい。
以上、本発明に用いられる代表的な樹脂皮膜について説明した。

樹脂皮膜には、上記成分のほか、本発明の作用を損なわない範囲で、通常含まれる成分（例えば、皮張り防止剤、レベリング剤、消泡剤、浸透剤、乳化剤、造膜補助剤、着色顔料、潤滑剤、界面活性剤、導電性を付与するための導電性添加剤、増粘剤、分散剤、乾燥剤、安定剤、防黴剤、防腐剤、凍結防止剤など）を含有してもよい。

樹脂皮膜の厚さは、おおむね、０．１〜２μｍの範囲内であることが好ましく、０．２〜１．０μｍの範囲内であることがより好ましい。樹脂皮膜の厚さが０．１μｍを下回ると耐食性が低下し、一方、２μｍを超えると導電性が低下する。

樹脂皮膜の上には、耐食性（特に耐白錆性）や塗装性等の向上を目的として、有機系樹脂皮膜、有機・無機複合皮膜、無機系皮膜、電着塗装膜等の皮膜が設けられていてもよい。

ここで、有機樹脂皮膜としては、例えば、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリエステルあるいはこれらの共重合物や変成物等、塗料用として公知の樹脂に、必要に応じてコロイダルシリカや固体潤滑剤、架橋剤等を組み合わせて形成される皮膜などが挙げられる。

また、有機・無機複合皮膜としては、上記有機樹脂と、ケイ酸ナトリウム等の水ガラス形成成分とを組み合わせて形成される皮膜が代表的に挙げられる。

上記の無機系皮膜としては、水ガラス皮膜や、リチウムシリケートから形成される皮膜が代表的に挙げられる。

次に、本発明に係るノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板の製造方法について説明する。

まず、母材となる下地鋼板（めっき原板）を用意する。下地鋼板としては、電気Ｚｎめっき鋼板に通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、普通鋼板、Ａｌキルド鋼板、高張力鋼板などの種々の鋼板を用いることができる。めっき原板は、電気Ｚｎめっきを行なう前に、脱脂や酸洗などの前処理を行なうことが好ましい。

次に、電気Ｚｎめっき法により、下地鋼板の上に電気Ｚｎめっき層を形成し、電気Ｚｎめっき鋼板を製造する。

電気Ｚｎめっきに用いられる酸性浴には、所望のめっき層が形成されるように、硫酸や塩酸などの酸性液中に、Ｎｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｆｅ^２＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｆｅ^３＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｃｒ：５〜２０００ｐｐｍ、Ｍｏ：５０〜２０００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．０５〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ａｇ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ｓｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｉｎ：０．５〜５０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０５〜５ｐｐｍ、およびＷ：０．５〜５０ｐｐｍよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を添加する。各元素の添加量が上記の下限を下回ると耐しみ汚れ性が有効に発揮されず、一方、各元素の添加量が上記の上限を超えると、耐しみ汚れ性や耐白錆性などの特性が低下するようになる（後記する実施例を参照）。

各元素の好ましい添加量は、それぞれ、Ｎｉ：２００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、Ｆｅ^２＋：２００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、Ｆｅ^３＋：５００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、Ｃｒ：５０ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、Ｍｏ：２００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下、Ｓｎ：０．５ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下、Ｃｕ：２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下、Ｃｄ：０．５ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下、Ａｇ：０．５ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下、Ｓｉ：５０ｐｐｍ以上８００ｐｐｍ以下、Ｃｏ：０．５ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下、Ｉｎ：２ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ以下、Ｉｒ：０．５ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下、Ｗ：２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下である。

めっき浴中への上記元素の添加形態は、特に限定されず、各元素の原子換算の添加量が上記範囲を満足する限り、任意の形態をとることができる。例えば、金属粉末や金属箔などの金属状態でめっき液中に添加しても良いし、硫酸塩、塩化物塩、リン酸塩、炭酸塩、酸化物塩などの金属塩の形態で添加しても良い。金属塩の形態で添加する場合、元素の価数は特に限定されず、通常とり得る値を採用することができる。例えば、Ｃｒは３価でも６価でも良い。ＭｏやＷなどは、４価、６価のいずれでも良い。後記する実施例に示すように、上記の元素は、水和物の形で添加されていても良い。

めっき液中には、上記元素のほか、通常添加される他の成分を添加しても良い。例えば、導電性を高めて電力消費量の低減を図る目的で、Ｎａ_２ＳＯ_４、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４、ＫＣｌ、ＮａＣｌなどの導電性補助剤を添加しても良い。

本発明の製造方法は、耐しみ汚れ性向上作用を有する上記の元素をめっき液中に所定量添加して、所望の電気Ｚｎめっき層を形成したところに特徴があり、他のめっき条件は、本発明の作用を損なわない範囲で、適宜適切に定められるが、例えば、以下のように制御することが好ましい。

めっき液のｐＨは、電流効率やめっき焼け現象との関係を考慮し、おおむね、０．５〜４．０の範囲内であることが好ましく、１．０〜２．０の範囲内であることがより好ましい。

めっき液の温度は、おおむね、５０〜７０℃の範囲内とすることが好ましい。

めっき液の相対流速は、おおむね、０．３〜５ｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。ここで、相対流速とは、めっき液の流れ方向速度と、めっき原板である鋼板の通板方向速度との差を意味する。

電気めっきに用いられる電極（陽極）の種類は、通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ電極、Ｐｂ−Ｉｎ電極、Ｐｂ−Ａｇ電極、Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｇ電極などの鉛系電極のほか、酸化イリジウム電極、亜鉛電極などが挙げられる。

めっきセルは、縦型および横型のいずれのセルを用いることができる。電気Ｚｎめっきの方法は、特に限定されず、例えば、定電流めっき法やパルスめっき法などが挙げられる。

上記のようにめっき層を形成した後、以下のようにして樹脂皮膜（ノンクロメート皮膜）を形成する。樹脂皮膜の形成前に、めっき層の表面に、皮膜密着性向上、耐食性改善、外観制御などを目的として、例えば、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｖ，りん酸塩、硝酸塩などのアミンなどを用いた公知の前処理を行ってもよい。

具体的には、まず、カルボキシル基含有樹脂の樹脂成分およびＳｉ系無機化合物を所定量含有し、好ましくは、シランカップリング剤を所定量含有するクロメートフリー化成処理液（以下、単に「処理液」と呼ぶ場合がある。）を用意する。処理液は、以下の成分を完全に溶解できる水系溶媒（例えば、塩酸や硝酸溶液など）に溶解・分散させたものである。

処理液中に含まれる樹脂成分とＳｉ系無機化合物の質量比率は、おおむね、樹脂成分：Ｓｉ系無機化合物＝５部〜４５部：５５部〜９５部の範囲内であることが好ましい。カルボキシル基含有樹脂などの樹脂成分の量が少ないと、耐食性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などが低下する傾向にあり、一方、樹脂成分の量が多いと、耐アブレージョン性、導電性などが低下するようになる。また、コロイダルシリカの量が少ないと、耐アブレージョン性、導電性などが低下する傾向にあり、コロイダルシリカの量が多いと、樹脂成分が少なくなるために樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性が低下するようになる。

処理液は、シランカップリング剤を更に含有しても良い。処理液中に含まれるシランカップリング剤の含有量は、後記する実施例に示すように、樹脂成分とＳｉ系無機化合物の合計１００質量部に対し、おおむね、５〜２５質量部の範囲であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が少ないと、耐しみ汚れ性改善作用が有効に発揮されないほか、カルボキシル基含有樹脂とＳｉ系無機化合物との反応性が低下し、耐アブレージョン性、塗装性、耐食性などが低下する。一方、シランカップリング剤の含有量が多いと、樹脂皮膜の作製に用いられる皮膜調製液の安定性が低下し、ゲル化する恐れがある。また、反応に寄与しないシランカップリング剤の量が多くなるため、Ｚｎめっき層と樹脂皮膜との密着性が低下する恐れがある。

処理液には、上記成分のほか、必要に応じて、ワックスや架橋剤などを添加してもよい。更に、処理液には、本発明の作用を損なわない範囲で、通常含まれる成分（例えば、皮張り防止剤、レベリング剤、消泡剤、浸透剤、乳化剤、造膜補助剤、着色顔料、潤滑剤、界面活性剤、導電性を付与するための導電性添加剤、増粘剤、分散剤、乾燥剤、安定剤、防黴剤、防腐剤、凍結防止剤など）を含有してもよい。

上記の成分を含有する処理液は、公知の方法、例えば、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンフローコーター法、ナイフコーター法、バーコート法、浸漬コート法、刷毛塗り法などを用いて、金属板の片面または両面に塗布した後、加熱、乾燥すると、所望とする樹脂皮膜を備えた電気Ｚｎめっき鋼板が得られる。

加熱・乾燥温度は、使用するカルボキシル基含有樹脂とＳｉ系無機化合物との架橋反応が充分進行する温度（例えば、おおむね、板温９０〜１００℃）で行なうことが好ましい。また、潤滑剤として、球形のポリエチレンワックスを用いる場合は、球形を維持しておく方が後の加工工程での加工性が良好となるので、約７０〜１３０℃の範囲で乾燥を行うことが望ましい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適切に改変を行って実施することも可能であり、そのような態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。

実施例１
本実施例では、めっき層中に含まれる元素の種類および含有量が、耐しみ汚れ性、更には耐白錆性に及ぼす影響を検討した。ここでは、前述した特開２００４−２２４４５４号公報の実施例１に記載の方法と同様にして樹脂皮膜を作製している。

（１） 樹脂水性液の作製
ここでは、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液、シリカ粒子、およびシランカップリング剤を含有する樹脂水性液から樹脂皮膜を作製した。具体的な作製方法は、以下のとおりである。

（１−１） カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液の調製
撹拌機、温度計、温度コントローラを備えた内容量０．８Ｌの合成装置にポリオール成分として保土ヶ谷化学工業（株）製ポリテトラメチレンエーテルグリコール（平均分子量１０００）を６０ｇ、１，４−シクロヘキサンジメタノール１４ｇ、ジメチロールプロピオン酸２０ｇを仕込み、さらに反応溶媒としてＮ−メチルピロリドン３０．０ｇを加えた。イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート（以下、単に「ＴＤＩ」という場合がある）を１０４ｇ仕込み、８０から８５℃に昇温し５時間反応させた。得られたプレポリマーのＮＣＯ含有量は、８．９％であった。さらにトリエチルアミン１６ｇを加えて中和を行い、エチレンジアミン１６ｇと水４８０ｇの混合水溶液を加えて、５０℃で４時間乳化し、鎖延長反応させてポリウレタン樹脂水性分散液を得た（不揮発性樹脂成分２９．１％、酸価４１．４）。

（１−２） エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の調製
撹拌機、温度計、温度コントローラを備えた内容量０．８Ｌの乳化設備のオートクレイブに、水６２６質量部、エチレン−アクリル酸共重合体（アクリル酸２０質量％、メルトインデックス（ＭＩ）３００）１６０質量部を加え、エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基１モルに対して、トリエチルアミンを４０モル％、水酸化ナトリウムを１５モル％加えて、１５０℃、５Ｐａの雰囲気下で高速撹拌を行い、４０℃に冷却してエチレン−アクリル酸共重合体の水性分散液を得た。続いて、前記水性分散液に架橋剤として、４，４'−ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン（日本触媒製、ケミタイトＤＺ−２２Ｅ、「ケミタイト」は登録商標）を、エチレン−アクリル酸共重合体の不揮発性樹脂成分１００質量部に対して５質量部の比率になるように添加した。

（１−３） 樹脂水性液の調製
上記で得たカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製「ＳＴ−ＸＳ」、平均粒子径４〜６ｎｍ）を５質量部：２５質量部：７０質量部の配合比率となるように不揮発性成分換算で合計１００質量部配合し、この合計１００質量部に対して、さらにシランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学製「ＫＢＭ４０３」）を１０質量部添加して樹脂水性液を調製した。

（２） 電気Ｚｎめっき鋼板の作製
めっき原板として、常法で作製したＡｌキルド冷延鋼板を用いた。これを脱脂・酸洗後、めっき面積１８０ｍｍ×３００ｍｍの循環型めっき装置にて、硫酸塩浴を用いて、下記の条件で電気めっきを施し、電気Ｚｎめっき鋼板を得た。

（めっき液組成）
以下の成分を含有すると共に、表１〜表３に記載の様々な元素を上記表に示す範囲で、それぞれ、添加しためっき液を用いた。上記表に示すように、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｗは、いずれも、硫酸塩として、Ｍｏはモリブデン酸ナトリウムとして、Ｓｉはコロイダルシリカとして、Ａｇは硝酸銀として、Ｉｎは水酸化物として、Ｉｒは臭化物として、それぞれ、添加した。なお、比較のため、これらの元素を全く添加しないめっき液も用意した。
ＺｎＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ３５０ｇ／Ｌ
Ｎａ_２ＳＯ_４ ７０ｇ／Ｌ
Ｈ_２ＳＯ_４ ２０ｇ／Ｌ

他の電気めっき条件は、以下のとおりである。
・電流密度：１００Ａ／ｄｍ^２
・めっき浴温度：６０±５℃
・めっき液流速：１．３ｍ／ｓｅｃ
・電極（陽極）：ＩｒＯｘ電極
・めっき付着量：２０ｇ／ｍ^２

（３） 樹脂皮膜を備えた電気Ｚｎめっき鋼板の作製
上記（１）で得られた樹脂水性液を、上記（２）で得られたＺｎめっき層の上にロール絞り法により塗布（片面塗布）し、実験炉にて、炉温２２０℃、板温９５℃で加熱乾燥し、厚さが０．４μｍの樹脂皮膜（ノンクロメート皮膜）を有する電気Ｚｎめっき鋼板を得た。

このようにして得られた樹脂皮膜は、樹脂成分、コロイダルシリカ、およびシランカップリング剤を質量比率で、おおむね、樹脂成分：コロイダルシリカ：シランカップリング剤＝３０部：７０部：１０部含有している。

また、上記の樹脂皮膜中に含まれるＮａを原子吸光光度法（装置：ジャーレルアッシュ社製のＳＯＬＡＲＡ−Ｍ６を使用）によって確認したところ、１．２質量％であった。詳細には、樹脂皮膜を構成する樹脂成分中に含まれるＮａ含有量は０．５５質量％であり、コロイダルシリカ中に含まれるＮａ含有量は１．７質量％であった。

（４） めっき層中の耐しみ汚れ性改善元素の分析
このようにして得られためっき層中に含まれる耐しみ汚れ性改善元素の量は、以下の方法で分析した。

まず、上記のようにして得られた電気Ｚｎめっき鋼板を５０×５０ｍｍサイズに切断した分析用試料を用意し、これを２倍に希釈した塩酸液中に入れ、Ｚｎの溶解反応が終了するまで浸漬し、浸漬液（１）を得た。本実施例では、いったん溶解した耐しみ汚れ性改善元素が、基材である鋼板表面へ置換析出することによる測定誤差をなくすため、Ｚｎの溶解反応終了後、直ちに上記の試料を引き上げ、再度、新しく調製した塩酸液（２倍希釈液）に３０秒間浸漬し、浸漬液（２）を得た。その後、上記のようにして得られた浸漬液（１）および（２）を併せて定容した後、ＩＣＰ−ＭＳ分析装置（ＶＧＩ社製ＰＬＡＳＭＡＱＵＡＤ型）を用い、耐しみ汚れ性改善元素（Ｃｕを除く）の量を分析した。Ｃｕについては、ＩＣＰ分析装置（島津製作所製ＩＣＰＶ−１０００）を用い、分析を行った。

（５） 耐しみ汚れ性の評価
上記のようにして得られた各電気Ｚｎめっき鋼板を、温度５０℃、相対湿度９５％以上の恒温恒湿試験装置内に入れて５０４時間保管した後、目視で、表面の外観を観察し、下記基準で、耐しみ汚れ性を評価した。本実施例では、評価基準が「１」または「２」を合格（本発明例）と判定した。
１：しみ汚れが全くない場合
２：しみ汚れが僅かに発生している場合
３：しみ汚れが発生している場合

（６） 耐白錆性の評価
上記のようにして得られた各電気Ｚｎめっき鋼板について、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定する塩水噴霧試験を実施し、９６時間経過後の白錆発生面積率を下記基準で判定し、耐白錆性を評価した。本実施例では、評価基準が「◎」または「○」を合格（本発明例）と判定した。
◎：５％未満
○：５％以上１０％未満
△：１０％以上５０％未満
×：５０％以上

これらの結果を、表１〜表３に併記する。参考のため、表１〜表３には、めっき層中に元素を全く添加しない例（Ｎｏ．１）の結果を併記している。

なお、表３中、Ｎｏ．７７の「＜０．０００１」、およびＮｏ．８３の「＜１」は、それぞれ、測定限界以下であったことを示している。

表１〜表３より、以下のように考察することができる。

Ｎｏ．３〜７（Ｎｉ含有例）、Ｎｏ．１１〜１４（Ｆｅ^２＋含有例）、Ｎｏ．１８〜２０（Ｆｅ^３＋含有例）、Ｎｏ．２３〜２８（Ｃｒ含有例）、Ｎｏ．３２〜３５（Ｎａ含有例）、Ｎｏ．３８〜４２（Ｓｉ含有例）、Ｎｏ．４６〜４９（Ｓｎ含有例）、Ｎｏ．５２〜５６（Ｃｕ含有例）、Ｎｏ．５９〜６２（Ｃｏ含有例）、Ｎｏ．６６〜６９（Ｗ含有例）、Ｎｏ．７２〜７５（Ｉｎ含有例）、Ｎｏ．７８〜８１（Ｃｄ含有例）、Ｎｏ．８４〜８７（Ａｇ含有例）、Ｎｏ．９０〜９３（Ｉｒ含有例）は、いずれも、めっき液中およびめっき層中の耐しみ汚れ性改善元素の添加量が本発明の範囲を満足する本発明例であり、Ｎｏ．１（元素の添加なし）に比べ、耐しみ汚れ性および耐白錆性の両特性に優れたノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板が得られた。

これに対し、Ｎｏ．２はめっき液中およびめっき層中のＮｉの含有量が少ない例、Ｎｏ．９、１０はＦｅ^２＋の含有量が少ない例、Ｎｏ．１６、１７はＦｅ^３＋の含有量が少ない例、Ｎｏ．２２はＣｒの含有量が少ない例、Ｎｏ．３０、３１はＮａの含有量が少ない例、Ｎｏ．３７はＳｉの含有量が少ない例、Ｎｏ．４４、４５はＳｎの含有量が少ない例、Ｎｏ．５１はＣｕの含有量が少ない例、Ｎｏ．５８はＣｏの含有量が少ない例、Ｎｏ．６５はＷの含有層が少ない例、Ｎｏ．７１はＩｎの含有量が少ない例、Ｎｏ．７７はＣｄの含有量が少ない例、Ｎｏ．８２はＡｇの含有量が少ない例、Ｎｏ．８９はＩｒの含有量が少ない例であり、いずれも、Ｎｏ．１（元素の添加なし）に比べ、耐しみ汚れ性が低下した。

一方、Ｎｏ．８はめっき液中およびめっき層中のＮｉの含有量が多い例、Ｎｏ．２９はＣｒの含有量が多い例、Ｎｏ．３６はＮａの含有量が多い例、Ｎｏ．４３はＳｉの含有量が多い例、Ｎｏ．５０はＳｎの含有量が多い例、Ｎｏ．６４はＣｏの含有量が多い例、Ｎｏ．７０はＷの含有層が多い例、Ｎｏ．７６はＩｎの含有量が多い例、Ｎｏ．８２はＣｄの含有量が多い例、Ｎｏ．９４はＩｒの含有量が多い例であり、いずれも、Ｎｏ．１（添加剤なし）に比べ、耐しみ汚れ性は良好であったが、耐白錆性が低下した。

Ｎｏ．１５はＦｅ^２＋の含有量が多い例、Ｎｏ．２１はＦｅ^３＋の含有量が多い例、Ｎｏ．４３はＳｉの含有量が多い例であり、いずれも、Ｎｏ．１（添加剤なし）に比べ、耐しみ汚れ性が低下した。また、Ｎｏ．１５および２１は、耐白錆性も低下した。

実施例２
本実施例では、シランカップリング剤の添加による耐しみ汚れ性向上作用について検討した。ここでは、以下に示すように、樹脂成分とコロイダルシリカの配合比率が異なる三種類の樹脂皮膜を有するノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を作製し、各ノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板に対するシランカップリング剤の影響を調べた。

（Ｎｏ．９５〜９８）
前述した実施例１において、「（１−３） 樹脂水性液の調製」における、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液、コロイダルシリカ（配合比率＝５質量部：２５質量部：７０質量部）の合計１００質量部に対し、さらにシランカップリング剤を表４に示すように、０、１０質量部、２０質量部、３０質量部の範囲内で添加したこと以外は、実施例１と同様にして樹脂皮膜を作製した。

また、前述した実施例１の「（２） 電気Ｚｎめっき鋼板の作製」において、表５に記載の各元素をすべて含有するめっき液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして電気Ｚｎめっき鋼板を作製した。表５に記載の各元素は、いずれも、前述した実施例１に記載の形態で添加したものである。

次いで、実施例１と同様にしてノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を作製し、耐しみ汚れ性および耐白錆性を評価した。

（Ｎｏ．９９〜１０２）
前述した実施例１において、「（１−２） エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の調製」において水酸化ナトリウムを添加しなかったこと、および、「（１−３） 樹脂水性液の調製」におけるコロイダルシリカとして、日産化学工業（株）製「ＳＴ−ＡＫ」を用い、且つ、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液（Ｎａの含有なし）、コロイダルシリカの配合比率を５質量部：３０質量部：６５質量部とし、これらの合計１００質量部に対し、さらにシランカップリング剤を表４に示すように、０、１０質量部、２０質量部、３０質量部の範囲内で添加したこと以外は、実施例１と同様にして樹脂皮膜を作製した。

また、前述した実施例１の「（２） 電気Ｚｎめっき鋼板の作製」において、表５に記載の各元素をすべて含有するめっき液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして電気Ｚｎめっき鋼板を作製した。表５に記載の各元素は、いずれも、前述した実施例１に記載の形態で添加したものである。

次いで、実施例１と同様にしてノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を作製し、耐しみ汚れ性および耐白錆性を評価した。

（Ｎｏ．１０３〜１０６）
前述した実施例１において、「（１−３） 樹脂水性液の調製」におけるコロイダルシリカとして、日産化学工業（株）製「ＳＴ−ＸＳ」中に強度向上の目的でＮａＯＨを５．１質量％添加したものを用い、且つ、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液、コロイダルシリカの配合比率を６質量部：３４質量部：６０質量部とし、これらの合計１００質量部に対し、さらにシランカップリング剤を表４に示すように、０、１０質量部、２０質量部、３０質量部の範囲内で添加したこと以外は、実施例１と同様にして樹脂皮膜を作製した。

また、前述した実施例１の「（２） 電気Ｚｎめっき鋼板の作製」において、表５に記載の各元素をすべて含有するめっき液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして電気Ｚｎめっき鋼板を作製した。表５に記載の各元素は、いずれも、前述した実施例１に記載の形態で添加したものである。

次いで、実施例１と同様にしてノンクロメート電気Ｚｎめっき鋼板を作製し、耐しみ汚れ性および耐白錆性を評価した。

これらの結果を表４に併記する。
なお、表４には、樹脂皮膜を構成する樹脂成分およびコロイダルシリカに含まれるＮａ含有量、並びに、樹脂皮膜中に含まれるＮａ含有量を併記している。

表４に示すように、シランカップリング剤を本発明の好ましい範囲で添加すると、シランカップリング剤無添加の場合に比べ、上記の特性がいずれも上昇した。なお、シランカップリング剤を３０質量部添加した例では、処理液がゲル化し、めっき層上に塗布できなかったため、外観の評価はできなかった。

図１Ａは実施例１のＮｏ．２の写真である。 図１Ｂは実施例１のＮｏ．４の写真である。 図１Ｃは実施例１のＮｏ．６の写真である。

Claims (4)

1. 電気Ｚｎめっき層の上に実質的にＣｒを含有せず、Ｎａを０．０５〜５％（％は質量％の意味。以下、同じ）含有する樹脂皮膜が設けられた電気Ｚｎめっき鋼板であって、
   前記電気Ｚｎめっき層は、原子換算で、Ｎｉ：６０〜６０００ｐｐｍ（ｐｐｍは質量ｐｐｍの意味。以下、同じ）、Ｆｅ：６０〜６００ｐｐｍ、Ｃｒ：０．５〜５ｐｐｍ、Ｍｏ：３０〜５００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．６〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：８〜３０００ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０００１〜０．０２ｐｐｍ、Ａｇ：１．０〜４００ｐｐｍ、Ｓｉ：３０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０００３〜０．３ｐｐｍ、Ｉｎ：０．１〜３０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０１〜１０ｐｐｍ、Ｗ：０．１〜５０ｐｐｍの範囲内で含有することを特徴とする耐しみ汚れ性に優れた電気Ｚｎめっき鋼板。
2. 前記樹脂皮膜は、カルボキシル基含有樹脂およびＳｉ系無機化合物を含有する請求項１に記載の電気Ｚｎめっき鋼板。
3. 前記樹脂皮膜は、シランカップリング剤を更に含有する請求項２に記載の電気Ｚｎめっき鋼板。
4. （１）Ｎｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｆｅ^２＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｆｅ^３＋：５０〜５０００ｐｐｍ、Ｃｒ：５〜２０００ｐｐｍ、Ｍｏ：５０〜２０００ｐｐｍ、Ｓｎ：０．０５〜２０ｐｐｍ、Ｃｕ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｃｄ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ａｇ：０．０５〜５ｐｐｍ、Ｓｉ：２０〜２０００ｐｐｍ、Ｃｏ：０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｉｎ：０．５〜５０ｐｐｍ、Ｉｒ：０．０５〜５ｐｐｍ、およびＷ：０．５〜５０ｐｐｍを含む酸性めっき液を用いて電気Ｚｎめっきを行なう工程と、
   （２）Ｎａを０．０５〜５質量％含有する樹脂皮膜を形成する工程と、
   を包含することを特徴とする耐しみ汚れ性に優れた電気Ｚｎめっき鋼板の製造方法。