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

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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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    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/78Pretreatment 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。

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。
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。
[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)。
[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。
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。
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。
[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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
(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。
◎: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。
◎: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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP1329869A 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 Expired - Lifetime JP2872721B2 (ja)

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