JPH0774472B2

JPH0774472B2 - 複層合金電気めつき鋼板

Info

Publication number: JPH0774472B2
Application number: JP2177964A
Authority: JP
Inventors: 裕彦堺; 正敏岩井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0466693A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、耐食性、めつき層の密着性及び塗装後の耐低
温衝撃剥離性にすぐれる複層合金電気めつき鋼板に関す
る。

従来の技術 Zn−Ni系合金電気めつき鋼板は、そのすぐれた耐食性の
ために、自動車用防錆鋼板として広く用いられている。
Zn−Ni系合金めつきは、Ni含有率10〜15％のγ相Zn−Ni
合金を主体とするときに最高の耐食性を有する。しか
し、このγ相は、金属間化合物であつて、Zn、Ni等の単
一金属や、更には素地鋼板に比べて、その硬度が高く、
脆いために、以下に述べるような種々の問題がある。

先ず、第１に、プレス加工において、素地鋼が塑性変形
する際に、Zn−Ni合金めつき相がこれに追随できずに、
めつき層に割れが生じ、更に、素地鋼の変形が進むにつ
れて、めつき層が粉末状に剥離する所謂パウダリングの
現象が起こる。このようなパウダリングが著しくなる
と、発生したパウダーがプレス型に蓄積されて、型の手
入れの頻度が増加するのみならず、蓄積されたパウダー
のためにプレス製品にピンプルやプレスブツと呼ばれる
表面欠陥が生じやすくなる。

第２に、上述したような加工によるめつき層の割れや剥
離が起こると、めつき鋼板の耐食性が劣化する。Zn−Ni
系合金めつき層は、鋼に対して電位的に卑であつて、素
地鋼に対して犠牲的防食作用を有するために、めつき層
の割れや剥離が直ちに耐食性の大幅な低下に繋がるもの
でもないが、やはり加工によるZn−Ni系合金電気めつき
鋼板の耐食性が低下することは避けられない。

第３に、Zn−Ni系合金電気めつき鋼板に自動車用３コー
ト塗装（塗膜厚さ約100μｍ）を施した後、冬季の高速
道路走行時における路上での石跳ね（チツピング）を想
定して、−20℃にて飛び石試験を行なうと、石の衝突し
た箇所を起点として、塗膜がめつき層と素地鋼板との界
面から大きく剥離することが見出される。この塗膜の剥
離部には、めつき層が残存しておらず、ここから赤錆が
短期間に発生する。

従つて、Zn−Ni系合金電気めつき塗装鋼板のチツピング
による上記のような塗膜剥離による耐食性の劣化を防止
するためには、上記塗膜剥離径を小さくして、衝撃に対
する抵抗（以下、この特性を対低温衝撃剥離性とい
う。）を高めることが必要である。

尚、Zn−Ni径合金電気めつき鋼板を原板とするプレコー
ト鋼板を曲げ又は剪断加工したときにも、加工部の塗膜
がめつき層と素地鋼との界面から剥離する現象がみられ
るが、これも低温衝撃剥離と同じ現象であるとみること
ができる。

第４に、Zn−Ni系合金電気めつき鋼板は、そのすぐれた
光沢と美麗な外観を利用して、電気製品のシヤーシーや
内装品等に塗装なしで用いられることがある。この場
合、めつき層の光沢が均一でむらのないことが特に要求
される。しかし、めつき時のめつき液中の鉛等の不純物
や、めつき液中のZnイオンとNiインバータとの組成比率
によつては、光沢が安定せず、めつき液の流れに沿つて
光沢むらが生じて、製品価値を著しく低めることがあ
る。

以上のようなZn−Ni系合金電気めつき鋼板の有する問題
を解決するために、既に種々の方法が提案されている。
例えば、特開昭56−166389号公報には、鋼板上にNi、Co
又はCuの単一金属層を0.03〜0.50μｍの膜厚にて被覆し
た後、Zn−Ni合金電気めつきを行なう方法が提案されて
いる。しかし、このように、鋼板に予め単一金属層をプ
レめつきする方法によれば、プレめつき厚の増加につれ
て、当初は、塗装後の対低温衝撃剥離性が向上するが、
プレめつき厚がある値を越えると、プレめつき金属の種
類によつて定まる一定の値以上には向上しなくなる。従
つて、対低温衝撃剥離性をそれ以上に向上させるには、
単一金属のプレめつきを施す以外の方法によらざるを得
ない。更に、Cuをプレめつきした場合には、耐食性の大
幅な低下が避けられない。

他方、特開昭58−6995号公報には、Zn−Ni合金電気めつ
き層の下層として、Ni含有率２〜９％のη相とγ相との
混合相からなるZn−Ni合金めつきを厚さ0.05〜２μｍに
て形成した後、Ni含有率10〜20％のγ相単相からなるZn
−Ni合金めつきを施す方法が提案されている。確かに、
この方法によれば、塗装後の対低温衝撃剥離性をある程
度は向上させることができるが、しかし、下層が前述の
ようにη層とγ層との混合相からなるために、耐食性が
劣化するのみならず、このNi含有率２〜９％の下層は光
沢をもたないので、単独では光沢を有するNi含有率10〜
15％のγ単相のZn−Ni合金めつきをその上に施しても、
最早、光沢ある美麗なめつき表面を得ることができな
い。

また、下層に上層よりもNi含有率の高いZn−Ni合金を0.
05〜0.8μｍの厚さに施した後に、所定のZn−Ni合金電
気めつきを施す方法が特開昭58−201496号公報に提案さ
れている。この方法によれば、本発明者らの実験によれ
ば、下層のNi含有率が20％よりも少ないときには、塗装
後の耐低温衝撃剥離性の向上に効果がある。しかし、Ni
含有率が20％以上の場合には、Zn−Ni合金電気めつき
は、電流効率が低く、めつき液の組成変動に対して、め
つき層の組成が大きく変動する等、工程管理が困難であ
る。

更に、先ず、Zn−Ni合金めつきを極く薄くめつきし、そ
のめつき層をめつき液にて一部再溶解した後、所定のめ
つき厚のZn−Ni合金めつきを施す方法が特開昭62−2113
97号公報に記載されている。この方法は、最初の極薄Zn
−Niめつき厚及びその後の再溶解時間を適切に選択すれ
ば、塗装後の耐低温衝撃剥離性や耐パウダリング性の改
善に有効である。しかし、この方法に要求される再溶解
時間を既設の水平型電気亜鉛めつきラインで確保しよう
とすれば、一乃至複数のめつきセルを無通電の状態に置
かねばならず、生産性の低下を免れない。また、この方
法による製品の表面光沢は、通常のZn−Ni合金めつきに
比べて、光沢むらを生じやすい欠点がある。

上記した以外にも、鋼板のめつき前処理を強化する方法
が提案されている。例えば、鋼板を電解酸洗する方法が
特開昭63−238297号公報に記載されており、また、めつ
き前に鋼板の表面を砥粒入れ研磨剤で研磨する方法が特
開昭63−140098号公報に記載されている。しかし、これ
らの方法は、耐パウダリング性や塗装後の耐低温衝撃剥
離性を改善する補助手段にすぎず、これらめつきの前処
理強化のみによつては、到底、塗装後の耐低温衝撃剥離
性を自動車鋼板に要求される厳しいレベルに到達させる
ことはできない。

発明が解決しようとする課題以上のように、従来、種々の方法が提案されているもの
の、これらによつては、前述したZn−Ni系合金電気めつ
き鋼板における問題を同時に解決することができず、新
たな技術が強く要望されている。

本発明は、かかる要望に応えるためになされたものであ
つて、塗装後の耐低温衝撃剥離性、耐パウダリング性、
耐食性及び表面光沢のすべてにすぐれる複層合金電気め
つき鋼板を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明による複層合金電気めつき鋼板は、鋼板上に第１
層としてCo含有率５〜20％のNi−Co系合金めつきを付着
量0.05〜1.0g/m²にて有し、この第１層の上に第２層と
してNi含有率８〜16％のZn−Ni系合金電気めつきを有す
ることを特徴とする。

本発明による複層合金電気めつき鋼板は、鋼板上に第１
層（下層）としてCo含有率５〜20％のNi−Co系合金めつ
き層を付着量0.05〜1.0g/m²にて有する。Ni−Co系合金
めつきは、Co含有率が５〜20％の範囲にあるときに、耐
パウダリング性、塗装後の耐低温衝撃剥離性及び耐食性
において、Ni又はCoの単一金属層よりもすぐれる。第１
図に、下層のNi−Co系合金めつきにおけるCo含有率とめ
つき層の耐パウダリング性との関係を示す。また、第２
図に、下層のNi−Co系合金めつきにおけるCo含有率と塗
装後の耐低温衝撃剥離性との関係を示す。

上記のように、Co含有率が５〜20％の範囲にあるとき
に、Ni−Co系合金めつきが耐パウダリング性、塗装後の
耐低温衝撃剥離性及び耐食性において、Ni又はCoの単一
金属層よりもすぐれる理由は、必ずしも明らかではない
が、以下のようであるみられる。

パウダリングと低温衝撃剥離性は、共にめつき層がZn−
Ni合金層と素地鋼板との界面にて剥離するところから、
それらが生じるのは、Zn−Ni合金層と目地鋼板との間の
密着性に問題があるとみられる。

Ni又はCoをプレめつきすることによつて、Zn−Ni合金層
と素地鋼板との間の密着性が向上する。その理由は、Ni
やCoがZn−Ni合金のような金属間化合物ではないため
に、延性に富み、その結果、力がめつき層と素地との間
を伝わる際に一種の緩和層となること、また、NiやCoが
素地鋼板とZn−Ni合金との原子間隔のミスフイツトを小
さくする方向に働いて、素地鋼板とプレめつきとの密着
力及びプレめつきとZn−Ni合金との密着力が共に素地鋼
板とZn−Ni合金との密着力に比べて大きくなるためであ
るとみられる。

本発明に従つて、プレめつきをCo含有率５〜20％のNi−
Co合金とすることによつて、耐パウダリング性及び耐低
温衝撃剥離性がNi又はCoの単独金属の場合よりも更に向
上する理由は、この範囲のNi−Co合金がNi中に固溶した
固溶体の状態にあつて、脆い金属間化合物ではないこ
と、及び前述したように、原子間隔のミスフイツトが上
記範囲のNi−Co合金によつて最適化できること、更に、
プレめつき層の電着応力が上記範囲で最小となること等
の効果が総合的に働く結果によるものとみられる。

次に、下層Ni−Co合金のCo含有率と耐食性との関係を第
３図に示すように、Co含有率が５〜20％の範囲にあると
きに、耐食性の向上がみられる。その理由は、Ni−Co合
金の均一被覆性がよいために、腐食によつて、Zn−Niめ
つき層に割れが生じた場合にも、Ni−Coプレめつき層の
欠陥が少ないために、素地鋼板の露出が少ないことにあ
るとみられる。

更に、本発明においては、下層のNi−Co合金めつきの素
地鋼板への付着量は、0.05〜1.0g/m²の範囲にあること
が必要である。第４図に、下層のNi−Co合金めつきの付
着量と塗装後の耐低温衝撃剥離性との関係を第４図に示
す。下層の付着量が0.02g/m²以上において、塗膜剥離径
の低下がみられ、特に、0.2g/m²以上において、塗膜剥
離径がほぼ一定になることが示されている。

また、耐食性に関しては、下層の付着量が0.05g/m²であ
るとき、赤錆の発生時間の延長が認められ、0.1g/m²以
上で一定となる。

本発明において、上述したようなNi−Coプレめつきは、
電気めつき法のほか、無電解めつき法、置換めつき法、
蒸着めつき法等、いずれの方法によつて、鋼板上にめつ
きされていてもよい。

本発明による複層合金電気めつき鋼板においては、かか
る下層の上に、第２層としてNi含有率８〜16％のZn−Ni
合金電気めつきを有する。

このZn−Ni合金電気めつきにおいて、Ni含有率が８％よ
りも少ないときは、Zn−Ni合金電気めつき鋼板の塗装後
の耐低温衝撃剥離性や耐パウダリング性が、耐食性が最
良であるNi含有率13％のZn−Ni合金めつきに比べてすぐ
れているので、Ni−Coプレめつきによる改良の必要がな
いのみならず、耐食性がNi−Coプレめつきを施しても向
上せず、また、表面光沢もNi−Coプレめつきを施しても
向上しないからである。他方、Ni含有率が16％を越える
ときは、耐食性が致命的に劣化する。

このようなZn−Ni合金電気めつきの付着量は、鋼板の用
いられる環境によつて適宜に選択されるが、通常、10〜
50g/m²の範囲である。

実施例以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

厚さ0.8mmの冷延鋼板を電解脱脂し、酸洗後、電気めつ
き法にてNi−Coプレめつきを施した。めつき浴としては
硫酸塩浴を用い、付着量は単位面積当りの通電量で調整
し、また、Co含有率は浴中の硫酸コバルト濃度で調整し
た。

このNi−Coプレめつきの後、更に、鋼板にZn−Ni合金電
気めつきを施し、水洗、乾燥した。Zn−Ni合金電気めつ
きの付着量は、単位面積当りの通電量によつて調整し、
また、Ni含有率は浴中のNiイオンとZnイオンとの比率に
よつて調整した。

このようにして得られた複層合金電気めつき鋼板の組成
を第１表に示す。

鋼板の耐パウダリング性、塗装後の耐低温衝撃剥離性、
耐食性及び表面光沢は、以下のようにして評価した。

耐パウダリング性めつき鋼板をJIS 5号引張試験片に加工し、引張試験機
を用いて、ゲージ長50mmにて30％の伸びを与えた後、加
工部をセロハン粘着テープにてテーピングし、これを剥
離し、テープに付着した粉末状のめつき片を塩酸に溶解
して、原子吸光分析にて定量した。

塗装後の耐低温衝撃剥離性めつき鋼板を自動車用塗装工程に従つて、浸漬法リン酸
塩処理、カチオン電着塗装（20μｍ）、中塗り（40μ
ｍ）、上塗り（40μｍ）をそれぞれ施した後、−20℃の
冷凍機中に24時間保管し、取り出した直後にグラベロメ
ーターにて以下の条件にて塗膜にチツピングを行なつ
た。

石の種類：花崗岩石の径:7.9〜11.1mm 石の量:100g/回空気厚:4.0kgf/cm² チツピング後の鋼板は、テーピングをはずした後、剥離
した塗膜径を測定した。測定は、剥離径が最大のものに
ついて行ない、ｎ＝５の鋼板の平均値を塗膜剥離径とし
た。

耐食性塗装を施さない状態での所謂裸耐食性と塗装後の耐食性
の双方を評価した。

裸耐食性は、めつき鋼板にJIS Z 2371に規定する塩水噴
霧試験を行ない、赤錆が試験片片面に１％発生するまで
の時間によつて評価した。

塗装後の耐食性は、めつき鋼板を浸漬法リン酸塩処理及
びカチオン電着塗装（20μｍ）を行なつた後、塗膜にク
ロスカツトを施し、塩水噴霧試験を840時間行なつた
後、塗膜のクロスカツトからの膨れ幅にて評価した。

表面光沢めつき鋼板の表面光沢を目視にて次の４段階にて評価し
た。

均一な光沢がある： ◎ 僅かに光沢にむらがある： ○ 光沢にむらがある： △ 光沢のむらが著しいか、光沢がない： × 以上の結果を第１表に示す。実施例１〜４と比較例１〜
４とを比べれば明らかなように、Ni−CoプレめつきのCo
含有率が５〜20％の範囲で、本発明による複層電気めつ
き鋼板が耐パウダリング性、塗装後の耐低温衝撃剥離
性、裸耐食性、塗装後の耐食性にすぐれていることが理
解される。また、実施例５〜８と比較例５〜７とを比べ
れば明らかなように、Ni−Coプレめつきの付着量が0.05
g/m²以上であるとき、本発明による複層合金めつき鋼板
が耐パウダリング性、塗装後の耐低温衝撃剥離性、裸耐
食性及び塗装後の耐食性、表面光沢にすぐれていること
が示されている。

更に、実施例９及び10と比較例８及び９とを比較すれば
明らかなように、耐食性、表面光沢共にすぐれたZn−Ni合金電気めつきのNi含有率は８〜16％
の範囲であることが理解される。

発明の効果以上のように、本発明による複層合金電気めつき鋼板
は、従来のZn−Ni合金電気めつき鋼板における問題であ
つた耐パウダリング性と塗装後の耐低温衝撃剥離性が改
善されているのみならず、Zn−Ni合金電気めつき鋼板の
特徴である高耐食性と表面光沢とが一層改善されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷延鋼板に下層としてNi−Co合金めつきを有
し、上層にZn−Ni（13％）合金電気めつき（付着量30g/
m²）を有する複層めつき鋼板において、下層のNi−Co合
金めつき（付着量0.3g/m²）におけるCo含有率とパウダ
リング発生量との関係を示すグラフ、第２図は、下層の
Ni−Co合金めつきにおけるCo含有率と塗膜剥離径との関
係を示すグラフ、第３図は、下層Ni−Co合金のCo含有率
と塩水噴霧試験において赤錆１％発生時間との関係を示
すグラフ、第４図は、冷延鋼板に下層としてのNi−Co
（10％）合金めつきを有し、上層にZn−Ni（13％）合金
電気めつき（付着量30g/m²）を有する複層めつき鋼板に
おいて、下層Ni−Co合金めつきの付着量と塗膜剥離径と
の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板上に第１層としてCo含有率５〜20％の
Ni−Co系合金めつき層を付着量0.05〜1.0g/m²にて有
し、この第１層の上に第２層としてNi含有率８〜16％の
Zn−Ni系合金電気めつきを有することを特徴とする複層
合金電気めつき鋼板。