JPS6026838B2 - 電気亜鉛合金めつき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は裸耐食性および塗装後の耐食性に優れた電気亜
鉛合金めつき鋼板およびその製造方法に関する。

亜鉛合金めつき鋼板としては、めつき層全体がＺｎ−Ｆ
ｅ合金となったＺｎ−Ｆｅ合金めつき鋼板が、めつき層
全体が純亜鉛である亜鉛めつき鋼板より塗装前処理（化
成処理性）や塗腰密着性に優れていることから、従来よ
り建材等の分野に多く使用されている。

近年このＺｎ−Ｆｅ合金めつき鋼板の特徴は自動車や家
電製品業界においても広く認識され、塗装用原板として
重要視されるようになっているが、従来のＺｎ−Ｆｅ合
金めつき鋼板は大部分が鋼板に亜鉛を溶融めつきした後
加熱処理することによりめつき層全体をＺｎ−Ｆｅ合金
化させたものであるため、従来使用していた電気亜鉛め
つき鋼板の代りに使用するにあたっては次のような問題
があった。

○｝ めつき層のＺｎ−Ｆｅ合金は加工性が純亜鉛に比
べると劣るうえ、溶融めつきでは薄めつきが困難なため
厚くなるので、軽度の加工に対してもめつき層は割れや
すく、加工性に欠ける。

【２｝ Ｚｎ−Ｆｅ合金化めつき層表面に添加元素であ
るＡＩが富化し、それが不活性なＡら０３になって、そ
の部位の化成処理は必ずしも十分でない。‘３’合金化
処理時にめつき原板が熱歪を受け、加工性が冷延鋼板よ
り劣る。

このため上記のような問題のないＺｎ−Ｆｅ合金めつき
鋼板として、亀気めつきにより鋼板上に直接Ｚｎ−Ｆｅ
合金めつきを行った電気Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき鋼板が注
目されている。

しかしこの電気Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき鋼板も、裸耐食性
、塗装後の耐食性等に関しては、従釆のＺｎ−Ｆｅ合金
めつき鋼板と本質的には差異がない。

従って塗装後加工癖等によりめつき層が部分的に露出す
ると、その部分より腐食が容易に進行し、まためつき層
が露出しないにしても、塗膜が薄い場合には、多数存在
するピンホールより腐食が進行して塗膜が短期間に剥離
するという問題がなお存在している。この問題の改善に
ついてはめつき層の組成上、Ｚｎ−Ｆｅの２元合金の範
囲で従来種々検討され、Ｆｅ含有量が１５〜４５重量％
のとき最も裸耐食性がよいことが知られているが、裸耐
食性の改善には限界が存在していた。

本発明者らは上記問題を解決すべく種々検討を重ねた結
果、Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき層中にチタンを含有させれば
、めつき層の耐食性はＦｅ含有量８〜７０％においても
大中に改善されることを見出した。すなわち本発明はめ
つき層の全重量当り８〜７０重量％のＦｅを含有するＺ
ｎ−Ｆｅ合金めつき層にチタン０．００１〜２％を、均
一に含有させることによりめつき層表面に化学的に安定
したチタンによる皮膜を形成して、該皮膜によりめつき
層の腐食を抑制した電気亜鉛合金めつき鋼板を提供する
ものである。

本発明の場合、チタン含有量が０．００１重量％未満で
あると、めつき層表面をチタン皮膜により均一かつ繊密
に覆うことができない。

一方めつき層の耐食性はチタン含有量が多い程向上する
が、その含有量が２重量％を越えると、耐食性に対する
効果はほぼ飽和し、まためつき層ももろくなってその加
工性は劣化する。チタンは上述の如く、めつき層の耐食
性向上に寄与するが、本発明の場合含有量が少し、こと
から、化合物組成を明らかにすることは困難である。

しかしその組成はめつき格に添加したチタン化合物の組
成に近いもの又は、加水分解物と推定される。めつき層
にチタンが前記量含有されている場合、めつき層の耐食
性は従来Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき層において最も耐食性の
優れているＦｅ含有量１５〜４５重量％における耐食性
に比べて２倍程度向上し、しかもＦｅ含有量８〜７の重
量％においても従来と同等もしくは１．封音程度向上す
る。

しかしＦｅ含有量がめつさ層の全重量当り７の重量％を
越えると、チタンおよびチタン化合物によるめつき層の
腐食抑制効果は小さくなり、その耐食性は従来のＺｎ−
Ｆｅ合金めつき層で、同量のＦｅ含有量の場合の耐食性
と同程度になり、８重量％禾満になるとチタンおよびチ
タン化合物による腐食抑制効果は認められるものの、塗
装前処理法が純亜鉛めつき鋼板の場合と同程度になって
しまい、その結果塗膜密着性や塗装後の耐食性も純亜鉛
めつき鋼板となり、Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき層本来の特性
が消失するという欠点がある。本発明の電気亜鉛合金め
つき鋼板のめつき層はＺｎを基材とし、これに上記の如
く、Ｆｅ，Ｔｉが含有されているのであるがめつさ液の
調整の際使用するこれら成分を含有する電解質に含まれ
る電解質に含まれる不可避的不純物が含まれていても支
障はない。

本発明の電気亜鉛合金めつき鋼板の製造はめつき格とし
て、Ｚｎ，Ｆｅ，Ｔｉをイオンとして溶解させる都合上
、酸性格を用い、これにより鋼板に露気めつきを行う。

この場合めつき格は酸性格であれば、塩化浴、硫酸格、
またはこれらの混合格を用いてもよい。なおチタンイオ
ンの形成に際しては、可溶性チタン化合物は加水分解し
て簸溶性の水酸化チタンとなりやすいので、長時間イオ
ンとして安定させるにはフッ化物、又は酒石酸の如き錯
化剤の添加が好ましい。

これらの鍔化剤は上記塩化格においては硫酸浴より効果
的に作用して極めて安定したチタン銭イオンを形成する
。めつき裕中のイオン濃度としては、亜鉛イオン、鉄イ
オンの場合それぞれ５夕／そ以上、２０夕／そ以上存在
することが必要である。

この濃度以下であると、ＺｎおよびＦｅの亀折効率が著
しく低下し、生産性が低下する。またチタンイオンにつ
いては１〜１０夕／その範囲であることを必要とする。
１夕／そ未満であると、電気めつき操業時に鋼板による
めつき液の持出し‘こより、裕中のチタンィオン濃度が
著しく変化し、本発明に必要なチタンまたはチタン化合
物の電祈量を安定して確保できない。

一方１０夕／夕を越えると、チタンイオンは鍵化剤を添
加しておいても、加水分解をうけやすく、かつ加水分解
をうけた場合には粉状の水酸化チタンとなってめつき層
中に混入し、めつき層をもろくさせるとともに、その密
着性をも低下させる。本発明の場合めつき層の組成を前
記組成にするため、さらに各イオン濃度の比を管理する
ことを必要とする。

すなわち、めつき層中のＦｅ含有量をめつき層の全重量
当り８〜７の重量％にするには亜鉛イオンに対する鉄イ
オンの重量比（Ｆｅ２十／Ｚｎ２十）を０．７〜４．０
にし、かつ、チタンをめつき層の全重量当り０．００１
〜２重量％にするには亜鉛イオンと鉄イオンに対するチ
タンイオンの重量比〔Ｔｉイオン／（Ｚｎ２十十Ｆｅ２
十）〕を０．００４〜０．０６にする必要がある。めつ
き格は前述の如く、酸性格を用いるが、チタンを安定的
に電折させ、かつＺｎ，Ｆｅの霞折効率を高めるにはそ
のＰＨを１．０〜３．０にする必要があり、ＰＨがこの
範囲にあるときＺｎおよびＦｅの電折効率は７０％以上
にもすることができる。

めつき液ＰＨが１．坊＊満の場合、チタンの亀折が極め
て困簸となり、ＺｎおよびＦｅの鰭析効率も２０〜４０
％に低下する。一方めつき裕ＰＨが３．０を越えると、
第１鉄イオン（Ｆｅ２十）が極めて酸化されやすくなっ
て、第２鉄イオン（Ｆｅ３十）および水酸化第２鉄沈澱
の生成が不可避的になり、正常なＺｎ−Ｆｅ−Ｔｉ合金
めつきを行うことができなくなる。本発明の場合、めつ
き浴以外のめつき条件は常法（例えば、電流密度１０〜
６帆／ｄ〆、格温４０〜７０ｑｏ）で行えばよく、特別
の条件を必要としない。

実施例 １ 板厚０．８胴の冷延鋼板を常法により脱脂、酸洗した後
第１表のめつき格を用いて、常法により組成の亜鉛合金
電気めつきを施した。

得られた電気亜鉛合金めつき鋼板のめつき届組成と耐食
性を第２表に示す。なお耐食性はめつきしたままの状態
において、塩水燈霧試験（ＪＩＳ・Ｚ・２３７１）を４
８時間行い、各鋼板の腐食増量を調査した。第２表に生
成されためつき層の組成と腐食増量を示す。第 １ 表
第２表 実施例 ２ 実施例１において得られた各電気亜鉛合金めつき鋼板に
下塗り（ェポキシ系塗料、膜厚５仏）、上塗り（ポリエ
ステル系塗料、膜厚１０仏）からなる２コート２べーク
塗装を行った後、４【折曲げ加工を施し、それを２４凪
時間の塩水贋霧試験に供した。

第３表に４２斤曲げ加工部を中心に対比した耐食性を示
す。第３表 但し耐食性の評価は次の基準によった。

◎ 塗膜フクレまたは錆の発生が全くないもの。

○ 塗膜フクレまたは錆の発生が軽度のもの。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼板上めつき層の全重量当り８〜７０％の鉄と、０
   ．００１〜２％のチタンとを含有する亜鉛合金めつき層
   が電気めつきされていることを特徴とする電気亜鉛合金
   めつき鋼板。 ２ 亜鉛イオンを５ｇ／ｌ、鉄イオンを２０ｇ／ｌ以上
   、チタンイオンを１〜１０ｇ／ｌ含有し、かつ亜鉛イオ
   ンに対する鉄イオンの重量比（Ｆｅ＾２＾＋／Ｚｎ＾２
   ＾＋）が０．７〜４．０、また亜鉛イオンと鉄イオンに
   対するチタンイオンの重量比〔Ｔｉイオン／（Ｚｎ＾２
   ＾＋＋Ｆｅ＾２＾＋）〕が０．００４〜０．０６となつ
   たＰＨ１．０〜３．０の酸性電気亜鉛めつき浴で鋼板に
   電気めつきを施すことにより鋼板上にめつき層の全重量
   当り８〜７０％の鉄と、０．００１〜２％のチタンとを
   含有する亜鉛合金めつき層を生成させることを特徴とす
   る電気亜鉛合金めつき鋼板の製造方法。