JPH03191053A - リン酸塩処理性に優れた蒸着Zn―Cr合金めっき金属材料 - Google Patents
リン酸塩処理性に優れた蒸着Zn―Cr合金めっき金属材料Info
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- JPH03191053A JPH03191053A JP32986989A JP32986989A JPH03191053A JP H03191053 A JPH03191053 A JP H03191053A JP 32986989 A JP32986989 A JP 32986989A JP 32986989 A JP32986989 A JP 32986989A JP H03191053 A JPH03191053 A JP H03191053A
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Classifications
-
- 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
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明はそれ自身優れた防錆効果を有すると牛に電着塗
装用下地としてのリン酸塩処理性に偉才た蒸着Zn−C
r合金めっき金属材料に関するそのである。本発明のめ
つき金属材料は車輌の外杆や内板、家庭用電化製品の外
板、さらに各種建オ等として有用なものである。
装用下地としてのリン酸塩処理性に偉才た蒸着Zn−C
r合金めっき金属材料に関するそのである。本発明のめ
つき金属材料は車輌の外杆や内板、家庭用電化製品の外
板、さらに各種建オ等として有用なものである。
尚本発明の適用対象となる金属基材としてはFeやFe
基合金の他、CuやA1等の非鉄金属やそれらの合金が
含まれ、その形状は平板状、波板状、管状、棒状あるい
はL字もしくはH字断面の異形棒状等、形状の如何を問
わないが、以下の説明では最も代表的な鋼材の板状物す
なわち鋼板を主体として説明する。
基合金の他、CuやA1等の非鉄金属やそれらの合金が
含まれ、その形状は平板状、波板状、管状、棒状あるい
はL字もしくはH字断面の異形棒状等、形状の如何を問
わないが、以下の説明では最も代表的な鋼材の板状物す
なわち鋼板を主体として説明する。
[従来の技術]
従来防錆効果の高いめっき法としてZnめつきが一般に
利用されてきた。しかし近年に至ってより優れた防錆効
果が要求される様になっており、それを受けて様々な合
金めっきが開発された。その中でもZn−Cr合金めつ
きはZn−Mg合金めっぎ等とともに防錆効果の優れた
ものの1つとして期待されている(特開昭63−243
29)。
利用されてきた。しかし近年に至ってより優れた防錆効
果が要求される様になっており、それを受けて様々な合
金めっきが開発された。その中でもZn−Cr合金めつ
きはZn−Mg合金めっぎ等とともに防錆効果の優れた
ものの1つとして期待されている(特開昭63−243
29)。
[発明が解決しようとする課題]
前述のような用途に使用されるめっき金属材料において
は、防錆性だけでなく塗装性も重要な要求特性となる。
は、防錆性だけでなく塗装性も重要な要求特性となる。
すなわち、塗装の前処理としてすン酸塩処理した際には
、リン酸亜鉛皮膜が十分に形成されておらなければなら
ないが、Zn−Cr合金めフき材料の場合はリン酸亜鉛
皮膜が形成され難いという問題がある。
、リン酸亜鉛皮膜が十分に形成されておらなければなら
ないが、Zn−Cr合金めフき材料の場合はリン酸亜鉛
皮膜が形成され難いという問題がある。
第3図はZn−Cr合金めっき層中のCr含有率と5%
塩水噴露試験(SST)における赤錆発生時間の関係を
示したグラフであり、防錆効果から見た場合の好ましい
Cr含有率は5〜80重量%(以下%で示す)、より好
ましくは10〜50%であることがわかる。また第4図
はリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量とCr含有率の関
係を示したグラフであり、Cr含有率が5%以上ではリ
ン酸亜鉛皮膜はほとんど形成されない。このようにZn
−Cr合金めっきの場合は防錆性とリン酸塩処理性の両
方を満足するCr含有率領域が存在しない。そこで本発
明者等は、防錆性を優先してCr含有率を高めに設定し
たZn−Cr合金めつきを施し、次いでその上へリン酸
塩処理性を考慮してCr含有率の低いZn−Cr合金め
つきを最上層に施すことを試みたが、最上層めっきと下
層めっきの電位差ギャップの為に界面で腐食が進行し、
層間剥離を起こし易くなるという欠点を露呈することが
分かった。
塩水噴露試験(SST)における赤錆発生時間の関係を
示したグラフであり、防錆効果から見た場合の好ましい
Cr含有率は5〜80重量%(以下%で示す)、より好
ましくは10〜50%であることがわかる。また第4図
はリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量とCr含有率の関
係を示したグラフであり、Cr含有率が5%以上ではリ
ン酸亜鉛皮膜はほとんど形成されない。このようにZn
−Cr合金めっきの場合は防錆性とリン酸塩処理性の両
方を満足するCr含有率領域が存在しない。そこで本発
明者等は、防錆性を優先してCr含有率を高めに設定し
たZn−Cr合金めつきを施し、次いでその上へリン酸
塩処理性を考慮してCr含有率の低いZn−Cr合金め
つきを最上層に施すことを試みたが、最上層めっきと下
層めっきの電位差ギャップの為に界面で腐食が進行し、
層間剥離を起こし易くなるという欠点を露呈することが
分かった。
[課題を解決するための手段]
本発明者らは防錆効果とリン酸塩処理性が共に優れため
っき材料を得る目的で鋭意研究を行ない、次のように構
成されている本発明を完成した。すなわち、本発明に係
るZn−Crめっき金属材料は、金属基材の表面に蒸着
Zn−Cr合金めっき層を有し、該めっき層中のCr含
有率を、最表層部においては0重量%を含む5重量%未
満とし、それより深層部においては5〜80重量%とす
ると共に、Cr含有率がめつき厚さ方向に変化する部分
においてはその変化が連続的に進行するように構成した
ものであることに要旨がある。
っき材料を得る目的で鋭意研究を行ない、次のように構
成されている本発明を完成した。すなわち、本発明に係
るZn−Crめっき金属材料は、金属基材の表面に蒸着
Zn−Cr合金めっき層を有し、該めっき層中のCr含
有率を、最表層部においては0重量%を含む5重量%未
満とし、それより深層部においては5〜80重量%とす
ると共に、Cr含有率がめつき厚さ方向に変化する部分
においてはその変化が連続的に進行するように構成した
ものであることに要旨がある。
[作用]
前述したようにZn−Cr合金めっきには防錆効果とリ
ン酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領域が存在し
ないので、従来のような均一なめっき層では防錆効果と
リン酸塩処理性が共に優れためつきは得られない。そこ
で本発明者らはめっき層の構成を厚さ方向に制御する技
術に注目して研究を行なった結果、めつき層中のCr含
有率を厚さ方向に変化させて、表層部ではCr含有率を
低くしてリン酸塩処理性を確保し、深層部ではCr含有
率を高くして防錆性を確保すると共に、それらの間の変
化を連続的に行なわせる様にすれば、夫々の部位におい
て所望の性能を発揮し、防錆効果とリン酸塩IA理性が
共に優れると共に、前述した層間剥離を生じることのな
いZn−Cr合金めっきが得られることを見出して本発
明を完成するに至った。
ン酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領域が存在し
ないので、従来のような均一なめっき層では防錆効果と
リン酸塩処理性が共に優れためつきは得られない。そこ
で本発明者らはめっき層の構成を厚さ方向に制御する技
術に注目して研究を行なった結果、めつき層中のCr含
有率を厚さ方向に変化させて、表層部ではCr含有率を
低くしてリン酸塩処理性を確保し、深層部ではCr含有
率を高くして防錆性を確保すると共に、それらの間の変
化を連続的に行なわせる様にすれば、夫々の部位におい
て所望の性能を発揮し、防錆効果とリン酸塩IA理性が
共に優れると共に、前述した層間剥離を生じることのな
いZn−Cr合金めっきが得られることを見出して本発
明を完成するに至った。
この場合深層部のCr含有率は前記第3図に示されるよ
うに5〜80%の範囲とする必要がある。この範囲より
多くても少なくても十分な防錆効果を得ることができな
い。一方最表層部のCr含有率は前記第4図に示される
ように5%を超えるあたりからリン酸亜鉛皮膜量が急激
に低下するので、5%未満に抑えなければならない。C
r含有率は少ない程好ましく0%であってもよい。
うに5〜80%の範囲とする必要がある。この範囲より
多くても少なくても十分な防錆効果を得ることができな
い。一方最表層部のCr含有率は前記第4図に示される
ように5%を超えるあたりからリン酸亜鉛皮膜量が急激
に低下するので、5%未満に抑えなければならない。C
r含有率は少ない程好ましく0%であってもよい。
めっき層中でのCr含有率はめっき層の厚さ方向に徐々
に変化させる必要がある。もし、Cr含有率の差が大き
いめっき層が隣接した場合には、めっき層間の電位差の
開きが大きくなってめっき層界面で腐食が進行し層間剥
離を起こしやすくなるからである。
に変化させる必要がある。もし、Cr含有率の差が大き
いめっき層が隣接した場合には、めっき層間の電位差の
開きが大きくなってめっき層界面で腐食が進行し層間剥
離を起こしやすくなるからである。
めっき層を形成する方法には電気めっき法、溶融めっき
法、蒸着めっき法があるが、本発明には蒸着めっき法を
採用するのが最も適している。電気めっぎ法を採用し、
多段階に分けてめっきを施しゆるやかな濃度勾配をつけ
る事も可能であるが、多数のめっき槽が必要となり実務
的ではない。また溶融めっき法においてはZnとCrの
融点が著しく異なるため1合金めっき層中に濃度勾配を
形成することは困難である。
法、蒸着めっき法があるが、本発明には蒸着めっき法を
採用するのが最も適している。電気めっぎ法を採用し、
多段階に分けてめっきを施しゆるやかな濃度勾配をつけ
る事も可能であるが、多数のめっき槽が必要となり実務
的ではない。また溶融めっき法においてはZnとCrの
融点が著しく異なるため1合金めっき層中に濃度勾配を
形成することは困難である。
一方第1図に一例を示した真空蒸着めっき法においては
Cr含有率の濃度勾配を容易に形成することができる。
Cr含有率の濃度勾配を容易に形成することができる。
図に示されるように、真空装置内を矢印方向へ走行する
鋼板1の下方部に、鋼板2の走行方向に沿って2個のる
つぼ2a、2bを配列し、走行方向上流側のるっぽ2a
内にはCrを装入すると共に下流側のるつぼ2b内にZ
nを装入する。そしてCrおよびZnを夫々加熱蒸発さ
せて各蒸気雰囲気をラップさせながら蒸着を行なう。そ
うすると鋼板1にまずCr蒸気比率の最も高い蒸気が蒸
着され、その上へ鋼板1が穆動するにつれてCr蒸気比
率が徐々に低くなった蒸気が蒸着され、走行方向最下流
側ではCr蒸気比率の最も高い蒸気が蒸着される。その
結果鋼板との境界部のCr含有率が最も高く、表層部の
Cr含有率か最も低いなだらかな濃度勾配を有するZn
−Cr合金めっき層が形成される。Cr含有率の調整は
るつぼ2a、2bの加熱条件や真空度によりて自由にコ
ントロールすることができる。或はCr含有率が80%
を超えないようにするための別の手段として、第1図の
ようにるつぼ2aの壁を高くすることもできる。めっき
層厚さも蒸気量或は鋼板1の走行速度を調整することに
よって任意に設定できる。各金属の加熱にはどのような
手段を採用してもよく、一般の電気加熱やバーナー加熱
等を採用することも可能であるが、熱集束性に富んだ電
子ビームやレーザービーム等の高エネルギービームを採
用して加熱を行なうのが好ましい。
鋼板1の下方部に、鋼板2の走行方向に沿って2個のる
つぼ2a、2bを配列し、走行方向上流側のるっぽ2a
内にはCrを装入すると共に下流側のるつぼ2b内にZ
nを装入する。そしてCrおよびZnを夫々加熱蒸発さ
せて各蒸気雰囲気をラップさせながら蒸着を行なう。そ
うすると鋼板1にまずCr蒸気比率の最も高い蒸気が蒸
着され、その上へ鋼板1が穆動するにつれてCr蒸気比
率が徐々に低くなった蒸気が蒸着され、走行方向最下流
側ではCr蒸気比率の最も高い蒸気が蒸着される。その
結果鋼板との境界部のCr含有率が最も高く、表層部の
Cr含有率か最も低いなだらかな濃度勾配を有するZn
−Cr合金めっき層が形成される。Cr含有率の調整は
るつぼ2a、2bの加熱条件や真空度によりて自由にコ
ントロールすることができる。或はCr含有率が80%
を超えないようにするための別の手段として、第1図の
ようにるつぼ2aの壁を高くすることもできる。めっき
層厚さも蒸気量或は鋼板1の走行速度を調整することに
よって任意に設定できる。各金属の加熱にはどのような
手段を採用してもよく、一般の電気加熱やバーナー加熱
等を採用することも可能であるが、熱集束性に富んだ電
子ビームやレーザービーム等の高エネルギービームを採
用して加熱を行なうのが好ましい。
尚第1図の例では2個のるつぼを使用しているが、場合
によっては3個以上のるつぼを使用して濃度変化を更に
微妙にコントロールすることも可能である。また、金属
蒸気をイオン化させ、素地鋼板にはマイナス電圧をかけ
て金属蒸気を蒸着させるイオンブレーティング法を採用
し、ピンホール防止や幅方向の合金組成の均一化、素地
鋼板に対する密着性の向上などめっき層としての性能を
一段と高めることもできる。また、蒸着めっき過程にお
いてめっき層中にFe、Ni、Co。
によっては3個以上のるつぼを使用して濃度変化を更に
微妙にコントロールすることも可能である。また、金属
蒸気をイオン化させ、素地鋼板にはマイナス電圧をかけ
て金属蒸気を蒸着させるイオンブレーティング法を採用
し、ピンホール防止や幅方向の合金組成の均一化、素地
鋼板に対する密着性の向上などめっき層としての性能を
一段と高めることもできる。また、蒸着めっき過程にお
いてめっき層中にFe、Ni、Co。
Mn、AI、Ti、Mg、Cu、Pb、Sn。
Sb、P、B等のうち1種または2種以上の元素が不純
物として混入する場合があるが、総量で3%未満であれ
ばリン酸塩処理性および耐食性を劣化させるものではな
い。
物として混入する場合があるが、総量で3%未満であれ
ばリン酸塩処理性および耐食性を劣化させるものではな
い。
第2図は上記真空蒸着法によって得られためつき層の厚
さ方向の組成変化の一例を示すものである。めっき層−
鋼板境界部のCr含有率は約35%であって防錆効果に
優れており、表層部へ行くにつれてCr含有率が減少し
、最表層部では約3%を示しリン酸塩処理性に優れた含
有率になっている。
さ方向の組成変化の一例を示すものである。めっき層−
鋼板境界部のCr含有率は約35%であって防錆効果に
優れており、表層部へ行くにつれてCr含有率が減少し
、最表層部では約3%を示しリン酸塩処理性に優れた含
有率になっている。
[実施例]
電解脱脂後水洗し表面を清浄化した冷延鋼板に対し、第
1図に示した方法に準じて蒸着ZnCr合金めっき層を
形成した。このときZnとCrの蒸発量をコントロール
することにより、めっき層の最表層部のCr含有率が5
%未満であり基材境界部のCr及び基材境界部含有率が
5〜80%となるように調整した。なおめっき付着量は
20 g/m2とし、比較例としてCr含有率の異なる
めっき金属材料も作成した。
1図に示した方法に準じて蒸着ZnCr合金めっき層を
形成した。このときZnとCrの蒸発量をコントロール
することにより、めっき層の最表層部のCr含有率が5
%未満であり基材境界部のCr及び基材境界部含有率が
5〜80%となるように調整した。なおめっき付着量は
20 g/m2とし、比較例としてCr含有率の異なる
めっき金属材料も作成した。
第1表に各蒸着Zn−Cr合金めつき金属材料のCr含
有率と防錆効果(裸耐食性)及びリン酸塩処理性(耐塗
膜剥離性)を調べた結果を示す。
有率と防錆効果(裸耐食性)及びリン酸塩処理性(耐塗
膜剥離性)を調べた結果を示す。
尚、防錆効果(裸耐食性)及びリン酸塩処理性は下記の
方法で調べた。
方法で調べた。
(防錆効果)
室温下で5%食塩水の噴露試験を継続し、赤錆が発生す
るまでの時間で評価した。
るまでの時間で評価した。
◎:優秀 O:良好 ×:不良
(リン酸塩処理性)
各めっき鋼板に20μmのカチオン電着塗装を施した後
、該塗膜にクロスカットを入れ、5%食塩水噴ti10
00時間後の塗膜の剥離状況で評価した。
、該塗膜にクロスカットを入れ、5%食塩水噴ti10
00時間後の塗膜の剥離状況で評価した。
◎:優秀 ○:良好 X:不良
矛
1
表
第1表に示されるように、比較例1,3,4゜5は最表
層部のCr含有率が5%以上である為リン酸塩処理性が
不十分であり、比較例2は基材境界部のCr含有率が5
%未満である為防錆効果に劣っている。これに対し実施
例1〜4は本発明の要件を満たすものであり、防錆効果
及びリン酸塩処理性が共に優れている。
層部のCr含有率が5%以上である為リン酸塩処理性が
不十分であり、比較例2は基材境界部のCr含有率が5
%未満である為防錆効果に劣っている。これに対し実施
例1〜4は本発明の要件を満たすものであり、防錆効果
及びリン酸塩処理性が共に優れている。
[発明の効果]
本発明は以上のように構成されており、防錆効果と電着
塗装用下地としてのリン酸塩処理性が共に優れた蒸着Z
n−Cr合金めっき材料を提供することができるように
なった。
塗装用下地としてのリン酸塩処理性が共に優れた蒸着Z
n−Cr合金めっき材料を提供することができるように
なった。
第1図は本発明で採用される蒸着めっき法を例示する概
念図、第2図は本発明で得られるめっき層の厚さ方向に
おける組成変化の一例を示すグラフ、第3図はZn−C
r合金めフき層中のCr含有率と赤錆発生時間の関係を
示すグラフ、第4図はZn−Cr合金めつき層中のCr
含有率とリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量の関係を示
すグラフである。 1・・・鋼板 2a・・・Cr用るつぼ 2b・・・Zn用るつぼ 3・・・蒸着Zn−Cr合金めっき層
念図、第2図は本発明で得られるめっき層の厚さ方向に
おける組成変化の一例を示すグラフ、第3図はZn−C
r合金めフき層中のCr含有率と赤錆発生時間の関係を
示すグラフ、第4図はZn−Cr合金めつき層中のCr
含有率とリン酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量の関係を示
すグラフである。 1・・・鋼板 2a・・・Cr用るつぼ 2b・・・Zn用るつぼ 3・・・蒸着Zn−Cr合金めっき層
Claims (1)
- 金属基材の表面に蒸着Zn−Cr合金めっき層を有し、
該めっき層中のCr含有率を、最表層部においては0重
量%を含む5重量%未満とし、それより深層部において
は5〜80重量%とすると共に、Cr含有率がめっき厚
さ方向に変化する部分においてはその変化が連続的に進
行するように構成したものであることを特徴とするリン
酸塩処理性に優れたZn−Cr合金めっき金属材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1329869A JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Zn―Cr合金めっき金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1329869A JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Zn―Cr合金めっき金属材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03191053A true JPH03191053A (ja) | 1991-08-21 |
JP2872721B2 JP2872721B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=18226152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1329869A Expired - Lifetime JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Zn―Cr合金めっき金属材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2872721B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2800098A1 (fr) * | 1999-10-26 | 2001-04-27 | Lorraine Laminage | Tole d'acier dotee d'un revetement comprenant une couche principale d'alliage zinc-chrone, dont la phase preponderante presente une structure delta et/ou dzeta |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62136562A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-19 | Kobe Steel Ltd | Zn−A1合金めつき鋼板及びその製造方法 |
JPH01111864A (ja) * | 1987-04-01 | 1989-04-28 | Kobe Steel Ltd | 高耐食性Zn−Cr合金めつき金属材 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP1329869A patent/JP2872721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62136562A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-19 | Kobe Steel Ltd | Zn−A1合金めつき鋼板及びその製造方法 |
JPH01111864A (ja) * | 1987-04-01 | 1989-04-28 | Kobe Steel Ltd | 高耐食性Zn−Cr合金めつき金属材 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2800098A1 (fr) * | 1999-10-26 | 2001-04-27 | Lorraine Laminage | Tole d'acier dotee d'un revetement comprenant une couche principale d'alliage zinc-chrone, dont la phase preponderante presente une structure delta et/ou dzeta |
EP1096035A1 (fr) * | 1999-10-26 | 2001-05-02 | Usinor | Tôle d'acier revêtue et procédé et appareil de fabrication de cette tôle |
US6454861B1 (en) | 1999-10-26 | 2002-09-24 | Usinor | Coating plant for obtaining a coated sheet |
US6682828B2 (en) | 1999-10-26 | 2004-01-27 | Usinor | Steel sheet provided with a coating comprising a main layer of zinc-chromium alloy the predominant phase of which has a delta and/or zeta structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2872721B2 (ja) | 1999-03-24 |
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