JPH09241828A - 塗膜耐水密着性に優れたZn−Mg系めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

塗膜耐水密着性に優れたZn−Mg系めっき鋼板及びその製造方法

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JPH09241828A
JPH09241828A JP8082796A JP8082796A JPH09241828A JP H09241828 A JPH09241828 A JP H09241828A JP 8082796 A JP8082796 A JP 8082796A JP 8082796 A JP8082796 A JP 8082796A JP H09241828 A JPH09241828 A JP H09241828A
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phosphoric acid
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Masanori Matsuno
雅典 松野
Yasushi Fukui
康 福居
Hiroshi Tanaka
宏 田中
Minoru Saito
実 斎藤
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面層のみMg濃度を低下させることによ
り、Zn−Mg系めっき鋼板の耐水二次密着性及び耐黒
変性を改善する。 【構成】 このZn−Mg系めっき鋼板は、鋼板表面に
Zn−Mg系めっき層が形成されており、めっき層表層
部のMg濃度がリン酸酸洗により1重量%以下に低下し
ている。蒸着法で鋼板表面にZn−Mg系めっき層を形
成した後、リン酸濃度0.01〜30重量%のリン酸酸
洗浴にめっき鋼板を浸漬することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装後の耐水密着性及
び耐黒変性に優れたZn−Mg系めっき鋼板及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板の耐食性を向上させるため、従来か
ら各種の表面処理が採用されている。たとえば、耐食材
料として代表的なZnめっき鋼板は、主として溶融めっ
き法,電気めっき法等で製造されている。しかし、耐食
性の向上に対する要求は年々高まる傾向にあり、これに
伴って溶融めっき法,電気めっき法等において種々の改
良が提案されている。溶融めっき法でZnめっき鋼板の
耐食性を向上させようとすると、Znめっき層の付着量
を増加させることが先ず考えられる。しかし、Znめっ
きの付着量は、製造面から上限が制約される。そのた
め、付着量の増加によってZnめっき鋼板の耐食性を向
上させることには限界がある。また、付着量の増加、す
なわちめっき層の厚膜化は、めっき鋼板をプレス成形す
るときにカジリ,フレーキング等の欠陥を発生させる原
因になりやすい。
【0003】電気めっき法で同様に厚膜のめっき層を形
成しようとすると、ラインスピードの低下が必要とな
り、生産性が著しく損なわれる。そこで、Zn−Ni系
等のZn合金めっきを施すことにより、耐食性を向上さ
せている。しかし、Zn−Ni合金めっき層は、硬質で
脆く、成形時にめっき層に割れ,欠け等の欠陥を発生さ
せ易い。欠陥がめっき層に発生すると、下地鋼が欠陥部
を介して露出するため、めっき層本来の性能が発揮され
ず、欠陥部を起点とした腐食が進行する。以上の背景か
ら、高耐食性のZn系合金めっき鋼板を蒸着法で製造す
ることが検討されている。なかでも、Zn−Mg系合金
めっきは、優れた防食作用を呈するものとして展開が期
待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Zn−Mg合金めっき
鋼板は、耐食性に優れているものの、表面にMg濃化層
があると塗装後の塗膜の耐水密着性に劣る。Mg濃化層
は、次のような機構で塗膜の耐水密着性を劣化させる。
塗装工程では、通常、クロメート処理や燐酸塩処理等の
化成処理が塗装前工程として採用されている。この化成
処理の際にMgが化成処理皮膜に入り込み、水溶性の皮
膜になる。その結果、沸水二次密着性が劣化する。特
に、クロメート処理を施した場合、クロム酸マグネシウ
ム(MgCrO4 )系の水溶性化成皮膜が生成し、耐水
密着性が劣化する。Mgを含む水溶性化成皮膜が生成す
ると、特開昭64−17853号公報のようにめっき層
がZn−Mg系金属間化合物で構成されるMg層を含ん
でいない場合でも耐水密着性が改善されない。
【0005】また、表面にMg濃化層があるZn−Mg
合金めっき鋼板では、空気中の酸素や水蒸気によって鋼
板表面が黒変し易く、製品としての価値が低下し易い傾
向にある。黒変化は、Mgの影響でZnが酸化したとき
に酸素欠陥の酸化膜又は水酸化物質が生成することに原
因があるものと考えられている。この現象は、湿潤環境
で特に顕著となる。本発明は、このような問題を解消す
べく案出されたものであり、Zn−Mg系めっきの高耐
食性を損なうことなく表面層のみMg濃度を低下させる
ことにより、Zn−Mg系めっき鋼板の耐水二次密着性
及び耐黒変性を改善することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のZn−Mg系め
っき鋼板は、その目的を達成するため、鋼板表面にZn
−Mg系めっき層が形成されており、該めっき層表層部
のMg濃度がリン酸酸洗により1重量%以下に低下して
いることを特徴とする。このZn−Mg系めっき鋼板
は、蒸着法で鋼板表面にZn−Mg系めっき層を形成し
た後、リン酸濃度0.01〜30重量%のリン酸酸洗浴
にめっき鋼板を浸漬し、めっき層表層部のMg濃度を1
重量%以下に低減することにより製造される。
【0007】
【実施の形態】本発明に従ったZn−Mg系めっき鋼板
のZn−Mg系めっき層は、たとえば単層構造,図1の
二層構造,図2の三層構造又は図3の五層構造をもって
いる。単層構造では、0.5重量%以下のMg濃度のZ
n−Mgめっき層が1層形成されている。二層構造で
は、図1に示すように7〜20重量%と高Mg濃度の第
2層の上にMg濃度0.5重量%以下の第2層が形成さ
れている。三層構造では、図2に示すように7〜20重
量%と高Mg濃度の第2層の上下にMg濃度0.5重量
%以下の第1層及び第3層が形成されている。五層構造
では、更に2〜6重量%と中間濃度の第2層及び第4層
が高Mg層と低Mg層との間に形成されている。
【0008】何れの場合も、表層部のMg濃度は、蒸着
めっきされたままの状態では10〜25重量%と高い値
を示している。本発明においては、このMg濃度が高く
なった表層部のMg濃度を、リン酸酸洗により1重量%
以下に低減する。Mgは、酸洗領域で電位的にZnより
卑である。そのため、酸洗によってMgが優先的に溶解
し、めっき層表面のMg濃度が低下する。酸洗にリン酸
浴を使用すると、耐食性の悪化や変色の原因となる有害
な元素を酸洗後の表面に残留させることがない。また、
酸洗後に薄いリン酸亜鉛の皮膜が残り、酸化後の変色が
防止され、耐食性も向上する。この点、塩酸,硫酸等の
酸で酸洗すると、塩素や硫黄等の耐食性に有害な元素が
めっき層表面に残り、耐食性を悪化させ易い。また、変
色も大きく、表面外観を劣化させる。硝酸等の酸化性酸
では、Mg濃化層を除去できず、逆にMgを表面に固定
させる欠点がある。
【0009】リン酸酸洗によるとき、厚み0.1μm以
上のMg濃度低下層が表層部に形成される。表層部のM
g濃度及びMg濃度低下層の厚みは、化成処理を考慮し
て酸洗時間及び酸濃度で調整される。めっき層表面のM
g濃度が1重量%以下の低濃度になると、耐水密着性を
低下させる水溶性皮膜が化成処理時に生成しない。仮に
生成しても水溶性皮膜は部分的に止まり、耐水密着性を
低下させる原因にならない。また、表層部のMg濃度低
減により、Znの酸化に起因した酸素欠損の酸化物又は
水酸化物の生成が抑制され、表層部の黒変が防止され
る。
【0010】
【実施例】C:0.02重量%,Si:0.02重量
%,P:0.010重量%,S:0.009重量%,A
l:0.05重量%を含む板厚0.7mmの低塩鋼板を
めっき原板として使用した。めっき原板から200mm
×200mmの試験片を切り出し、アルカリ電解脱脂に
より表面を清浄化した後、真空蒸着装置にセットし、真
空蒸着法でZn−Mg系めっき鋼板を製造した。真空蒸
着法では、真空蒸着装置内を5×10-5トールの減圧雰
囲気に排気し、Arグロー放電によるスパッタエッチン
グで鋼板表面の酸化膜を除去した。そして、活性化され
ためっき原板の表面にZnを蒸着し、次いでMgを蒸着
し、更にZnを再度蒸着した。蒸着条件は、付着量が片
面当り20g/m2 となるように設定し、最表層のZn
めっき厚みを7g/m2 以上とした。また、蒸着中の鋼
板温度が200℃に維持されるように加熱ヒータで温度
管理した。次いで、真空槽内にN2 ガスを導入し、雰囲
気圧を700トールまで上昇させ、試験片を300℃×
10秒間加熱した。その結果、図2の三層構造をもつZ
n−Mg系めっき層が形成された。
【0011】得られたZn−Mg系めっき鋼板の表層部
をオージェ電子分光分析装置(AES)で深さ方向に分
析したところ、図4の分析結果にみられるように表層部
にMg濃化層が検出された。そこで、0.01〜30重
量%の範囲でリン酸濃度を変えると共に、処理時間を変
えることにより、表層部のMg濃度を種々の値に調整し
た。たとえば、濃度2重量%のリン酸溶液に0.2分間
浸漬したものでは、図5に示すように表層部のMg濃度
が大幅に低下した。表層部のMg濃度は、リン酸濃度及
び処理時間によって変わる。そこで、リン酸酸洗により
表層部のMg濃度を調整した試験片を温度50℃,相対
湿度60%の湿潤試験機に720時間入れ、試験前後の
明度変化(ΔL* )を測定することにより、めっき層の
耐黒変性を調査した。また、AESではMgの検出限界
が1%であるため、MgがAESで検出限界になる点、
すなわちMgピークがバックグラウンドレベルになる時
点でリン酸酸洗を中断し、化成処理及び塗装を施し、耐
水密着性を調査した。
【0012】塗装前の化成処理としては、リン酸酸洗後
の試験片にクロメート処理を施した。クロメート処理
は、単位面積当りクロム重量換算で20〜25mg/m
2 の処理量に設定した。化成処理後、白色のアクリル系
塗料をバーコータで塗布した後、焼付け乾燥し、乾燥厚
みで30μmの塗膜を形成した。塗装された試験片を耐
水密着性の促進試験に供した。促進試験では、50℃の
温水中に試験片を1000時間浸漬し、次いでJIS
K5400に準拠した碁盤目状カットテープ剥離試験に
供した。すなわち、カッターナイフで塗膜に1mm間隔
で碁盤目状の切り疵を付け、100個の碁盤目を作り、
その上に粘着テープを貼り付け、引き剥した後で塗膜の
付着状態を観察することにより耐水密着性を調査した。
調査結果を示す表1にみられるように、めっき層表層の
Mg濃化層をオージェピークでMg/Zn=0としたも
のでは、明度変化(ΔL* )が0.5以下と優れてい
る。塗装材においても、塗膜の剥離が観察されず、耐水
密着性が良好であった。なお、表2は、塗膜密着性の評
価基準を示す。
【0013】
【0014】
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のZn−
Mg系めっき鋼板は、鋼板表面に形成されたZn−Mg
系めっき層の表層部Mg濃度が低下しているので、化成
処理時に水溶性皮膜の生成が抑制され、塗装後の耐水密
着性が優れたものとなる。また、空気中の酸素や水蒸気
によってZn酸化したときに酸素欠陥のある酸化膜や水
酸化膜ができることがないので、耐黒変性も良好であ
る。そのため、Zn−Mg系めっき層の優れた耐食性が
活用され、塗膜剥離や黒変のない高耐食性めっき鋼板が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 二層構造のZn−Mg系めっき鋼板の断面図
【図2】 三層構造のZn−Mg系めっき鋼板の断面図
【図3】 五層構造のZn−Mg系めっき鋼板の断面図
【図4】 蒸着めっきしたままのZn−Mg系めっき鋼
板の表層部における元素分析結果
【図5】 リン酸酸洗した後のZn−Mg系めっき鋼板
の表層部における元素分析結果
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 実 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面にZn−Mg系めっき層が形成
    されており、該めっき層表層部のMg濃度がリン酸酸洗
    により1重量%以下に低下している塗膜耐水密着性に優
    れたZn−Mg系めっき鋼板.
  2. 【請求項2】 蒸着法で鋼板表面にZn−Mg系めっき
    層を形成した後、リン酸濃度0.01〜30重量%のリ
    ン酸酸洗浴にめっき鋼板を浸漬し、前記めっき層表層部
    のMg濃度を1重量%以下に低減するZn−Mg系めっ
    き鋼板の製造方法。
JP8082796A 1996-03-08 1996-03-08 塗膜耐水密着性に優れたZn−Mg系めっき鋼板及びその製造方法 Withdrawn JPH09241828A (ja)

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