JPH02205699A - Ｚｎ系めっき処理材 - Google Patents

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］ 本発明は、めっき層の密着性が良好で優れたプレス成形
性と耐食性を有し、且つ塗装前処理を行なわなくとも優
れた塗膜密着性を得ることので籾るＺｎ系めっき処理材
に関するものであり、この処理材は、自動車、車輌、家
庭用電気製品などの外板用等として有用なものである。

［従来の技術］ 鋼板等にＺｎめっきを施してなるＺｎめっき処理材は耐
食性が良好であるため、従来より自動車、車輌、家庭用
電気製品、建築用材料をはじめとして幅広く活用されて
きた。しかし技術レベルが高度化し使用者の要求が厳し
くなってくるにつれて、Ｚｎ系めフき処理材の耐食性に
ついても一層高度のものが求められる様になってきてい
る。。

こうした要求に対し従来は、 （イ）めっき付着量を増加させる （０）Ｚｎ−Ｎｉ或はＺｎ−ＦｅなどのＺｎ系合金めっ
きに変更する 等の対策がとられていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記（イ）の方法においては、めっき付着
量が増大するにつれて、プレス成形の際にめりき層が金
型に付着する現象（ビルドアップ現象）を招き、又上記
（ロ）の方法においては、合金めっき層が硬い為にプレ
ス成形の際にめっき層が剥離する現象（パウダリング現
象）を招き、結局（（）、（ロ）のいずれの方法もプレ
ス成形性を損うという問題があった。

まためっき処理材を自動車や家庭用電気製品等の部材に
用いる場合は、塗装を施して用いるのが一般的であるが
、Ｚｎ系めっき表面は塗膜密着性が不十分な為、燐酸塩
やクロム酸塩等を用いて塗装前処理を行なうことが余儀
なくされ、工程が繁雑となる傾向にあった。

本発明はこの様な状況に鑑みてなされたものであって、
その目的は、プレス成形の際にビルドアップ現象やパウ
ダリング現象を生ずることなく、優れたプレス成形性が
得られ、且つ塗装前処理を行なわなくても優れた塗装密
着性を得ることのできるＺｎ系めっき処理材を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決する為の手段］ 上記課題を解決することのできた本発明の構成は、金属
基材表面に、水不溶性微粒子を含むＺｎまたはＺｎ合金
めつき層が形成され、その上に、Ｎ−メチロール基を１
０〜２００モル％含有するアクリルアミド系及び／又は
メタクリルアミド系ポリマーをＣ量に換算してｏ、ｏｏ
ｔ〜１０重量％含有するＺｎまたはＺｎ合金めっき層が
形成されてなるところに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明者らは、従来のＺｎめっき材やＺｎ合金めっき材
がプレス成形性に劣る点についてその原因を追求した結
果、次の様な知見を得た。即ち従来のＺｎめっきでは、
めっき層目体が柔らかく且つめっき表面が潤滑性に欠け
るため、金型への付着が起こり易くなってビルドアップ
現象が発生し、またＺｎ−ＮｉやＺｎ−Ｆｅ等のＺｎ合
金めっきでは、めっき基材に比べてめっき層が硬過ぎる
ため加工時にめフき層が割れを起こし、パウダリングを
招く、従って該めっき層に適度の硬さと潤滑性を与えて
やれば、加工時におけるビルドアップ現象やパウダリン
グ現象をいずれも抑制し得るものと思われる。

一方塗装性に関しては、燐酸塩処理等の塗装前処理なし
でも優れた塗膜密着性を得るには、めつき層と塗膜の親
和性を高め、好ましくは両者間に水素結合の様な化学的
結合を形成させることが望まれる。

そこで上記の様な観点から、プレス成形性と塗装性が優
れためワき材を提供すべく鋭意研究を進めた結果、めっ
き基材表面にまず第１層として水不溶性微粒子の分散さ
れたＺｎまたはＺｎ合金めつき層を成形し、その上に第
２層としてＮ−メチロール変性されたアクリルアミド系
及び／又はメタクリルアミド系ポリマーを含むＺｎまた
はＺｎ合金めりき層を形成すれば、第１層の優れたプレ
ス成形性及び第２層の優れた塗装性とプレス成形性が有
効に発揮され、めっき層全体のプレス成形性及び塗装性
が著しく改善されることが分かった。

即ち本発明において第１層は、ＺｎまたはＺｎ合金めっ
き中に水不溶性の微粒子が分散されたものであり、該微
粒子の分散強化作用によりてＨｖ１００程度以上の高硬
度を示すものとなり、ビルドアップ現象が阻止されるほ
か、水不溶性微粒子の作用でめっき層の潤滑性も高まり
、プレス成形性は著しく改善される。尚Ｚｎ−Ｎｉ等の
Ｚｎ合金はそれ自身硬度が高いので微粒子の分散強化作
用はそれほど顕著には発揮されず、むしろ該微粒子の潤
滑性改善効果が優先し、パウダリングを生じることなく
プレス成形性の改善が図られる。

水不溶性微粒子とは、めっき層に対し分散強化作用を有
し且つ潤滑作用を発揮し得るものであればどの様なもの
でもよく、たとえば５ｉｎ２．　Ｔｉｃ２゜＾１２０ｓ
　＊　ＺｒＯ２等の酸化物；　ＳｉＣ、Ｔｉｃ等の炭化
物；　ＳｉＮ　、　ＢＮ等の窒化物；　Ｍｏ５２等の硫
化；グラファイト；ダイヤモンド；　Ｎｉ、　Ｃｒ、ス
テンレス鋼等の金属粉；　ＳｒＣｒＯ４，ＢａＣｒ０．
、　ＰｂＣｒＯ４等の水不溶性化合物などの無機質微粒
子、及びフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィ
ン樹脂などの有機質微粒子が挙げられる。これら水不溶
性微粒子の粒子径は特に限定されないが、めっき層中に
均一に分散し且つ塗装後の外観等に悪影響を及ぼさない
為には、平均粒子径で５μｍ以下、より好ましくは３μ
ｍ以下のものを使用するのがよい。但し粒子径が小さく
なり過ぎると分散強化作用及び潤滑作用が十分に発揮さ
れ難くなるので、０．１μｍ以上のものを使用すること
が望まれる。

尚該微粒子の好ましい含有率は微粒子の種類や粒径等に
よりでも変わるので一律に規定することはできないが、
前記微粒子に期待される特性とＺｎまたはＺｎ合金めっ
き本来の特性を有効に発揮させるには０．０１〜３０重
量％、より好ましくは１〜１０重量％の範囲から選定す
るのがよい。

上記水不溶性微粒子を含む第１めっき層のめつき付着量
も特に限定されないが、該微粒子の大きさよりも薄い膜
しか形成されないときは微粒子が第２めっき層形成の前
に脱落するので、これを防止して安定に存在せしめ且つ
優れた耐食性を確保するには、２　ｇ／ｌａ”以上とす
ることが望まれる。

ちなみに第１図はＺｎめっき層中の水不溶性微粒子（ｓ
　ｉ　Ｏ２）の含有率とめっき剥離量の関係を、また第
２図は第１めっき層の付着量とめつき剥離量の関係を調
べた結果を夫々示したもので、試験はいずれもドロービ
ード試験後のめつき剥離量によりて求めたものであり、
夫々上記好適粒子径及び好適めフき付着量の設定根拠を
知ることができる。

尚、上記不溶性微粒子の分散されためつき層は、Ｚｎ単
独もしくはＺｎ系合金めっき洛中に水不溶性微粒子を加
えた混合めっき浴から得ることができる。水不溶性微粒
子はコロイド状、ゾル状、分散状のいずれでもよく、分
散安定性に問題がある場合は必要により微量の界面活性
剤を添加することも有効である。

次に、上記第１めっき層の表面に形成される第２めっき
層は、前述の如くＮ−メチロール基を１０〜２００モル
％含有するアクリルアミド系及び／又はメタクリルアミ
ド系のポリマーをＣ量に換算して０．００１〜ｔｏｎ量
％含有するＺｎまたはＺｎ合金からなるものであり、該
ポリマーの作用で当該めっき層はＨｖｌＯＯ〜２００程
度の高硬度を示すばかりでなく潤滑性にも優れたものと
なり、プレス成形性の非常に優れたものとなる。

しかも上記ポリマー中に含まれる極性基の存在によって
めっき層表面と塗膜との親和性も良好となり、塗装前処
理なしでも優れた塗装密着性を示すものとなる。尚第２
めっき層中に含有されるポリマー中のＮ−メチロール変
性量が１０モル％未満では、極性基の絶対量が不足する
ため満足のいく塗装性改善効果が得られず、一方上限の
２００％はアミド基に対するＮ−メチロール変性の理論
的限界である。第３図は第２層中に含まれるポリマーの
Ｎ−メチロール変性量と塗膜剥離性の関係を調べた結果
を示したものであり、実験条件は次の通りとした。

めっき付着量：第１層・・弓Ｏｇ／ｍ’第２層・・・２
　ｇ／ｒａ” ポリマー含有量（第２層中）：０．５Ｉｉｊ量％上塗り
塗料：メラミン変性アルキド樹脂系塗料、２０μＩ 試験法　二基盤目エリクセン試験後テープ剥離を行なっ
たときの塗膜剥離率 第３図からも明らかである様に、Ｎ−メチロール変性量
を１０〜２００モル％とすることによって塗装性を著し
く改善し得ることが分かる。尚Ｎ−メチロール変性量が
７０〜１２０モル％の領域では塗装性改善効果が若干低
下する傾向があるので、好ましくは１０〜７０モル％あ
るいは１２０〜２００モル％の範囲から選定するのがよ
い。また第４図は第２めっき層中に配合されるポリマー
含有率と塗膜剥離率及びめっき剥離量の関係を示したグ
ラフであり、実験条件は次の通りとした。

めっき付着量：第１層・・・１０８７ｍ”第２層・・・
２　ｇ７ｍ” ポリマーのＮ−メチロール変性量＝５０％上塗り塗料　
：メラミン変性アルキド樹脂系塗料、２０μｍ 試験法：基盤目エリクセン試験後テープ剥離を行なった
ときの塗膜剥離率 めっき剥離量・・・ドロービード試験後のめっき剥離量 第４図からも明らかである様に、第２めっき層中のポリ
マー含有量をＣ量に換算して０．００１〜１０皿量％の
範囲に設定すると、塗膜剥離性及びめっき剥離量がいず
れも著しく改善される。上記第２めっき層の付着量は特
に限定されないが、上塗り塗料に対する塗膜密着性を十
分に高め、且つ第１めっき層の性能（優れた潤滑性によ
るプレス成形性の向上）を十分に反映させるには、０．
１〜１０ｇ／＋”、より好ましくは０．１〜５　ｇ／ｍ
”の範囲がよい。ちなみに第５図は第２めっき層の付着
量と塗膜剥離率及びめっき剥離量の関係を示したグラフ
（第１めっき層付着量：　２０３７ｍ２、他の条件は第
４図の場合と同じ）であり、この図からも上記の傾向を
確認することができる。

次に本発明で使用されるめっき基材としては、鋼、ＡＩ
、Ｃｕをはじめとしてめっき可能なあらゆる金属及び合
金が挙げられ、形状も板状、棒状、管状、異形状等の如
何を問わない。めっき方法も特に限定されないが、最も
一般的なのは電気めっき法である。

次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、
本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるもの
ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更
して実施することはいずれも本発明の技術的範囲に含ま
れる。

［実施例］ 脱脂及び酸洗の前処理を施した冷延鋼板に下記の電気め
っき処理を施した。即ち、まず所定の水溶性微粉末を配
合したＺｎめっき浴またはＺｎ合金めっき浴を用いて電
気めっきを行ない、第１めっき層を形成した０次いでこ
の上に、所定のＮ−メチロール変性を施したアクリルア
ミド系ポリマーを加えたＺｎめっき浴またはＺｎ合金め
っき浴を用いて電気めっきを行ない、第２めっき層を形
成した。得られた各めっき鋼板について、夫々下記の方
法でプレス成形性及び塗装性を調べ、第１表に示す結果
を得た。

プレス成形性：めっき鋼板をドロービード試験に供し、
めっき剥離量を評価し た。

◎：めっき剥離量０．５ｇ／ｍ’以下 ０：　　　ｎ　　　　Ｏ，５〜０．８ｇ／ｍ’Δ：　　
　　））　　　　　Ｑ、５〜１．５ｇ／ｍ’Ｘ　：　　
　＃　　　　１．５ｇ／ｍ’以上塗装性：めりき鋼板に
前処理なしで直接メフミン変性アルキド樹脂塗料を膜厚
が約 ２０μｍとなる様に塗布し、焼付は処 理した後、基盤目エリクセン試験によ るテープ剥離度合いによって塗膜剥離 率を求めた。

◎：塗膜剥離率　５％以下 Ｏ：　　〃　　　５〜１５％ △：　　〃　　１５〜３０％ Ｘ：　　　）ｌ　　　３Ｑ％以上 第１表より次の様に考察することができる。

実験Ｎ０９１〜７はいずれも本発明の規定要件を充足す
る実施例であり、第１めっき層中の不溶性微粉末による
プレス成形性改善効果と第２めっき層中のポリアクリル
アミド系ポリマー共析による塗装性及び成形性改善効果
が相加的乃至相乗的に発揮され、成形性及び塗装性のい
ずれにおいても非常に良好な結果が得られている。

これに対し実験Ｎｏ、８．９はＺｎまたはＺｎ合金より
なる単層めっき材（不溶性微粉末も分散されていない）
であり、塗装性、プレス成形性共に不良である。また実
験Ｎｏ、１０はアクリルアミド系ポリマーのＮ−メチロ
ール変性量が規定範囲を外れ、また実験Ｎｏ、１１はア
クリルアミド系ポリマーの使用量が不足するいずれも比
較例であり、特に塗装性が劣悪である。

実験Ｎｏ、１２．１３の参考例は一応本発明の実施例に
含まれるものであり、第２めっき層は適正な構成となっ
ているため塗装性は優秀であるが、第１めっき層中に含
まれる不溶性微粉末の量が好ましい範囲を外れているた
め、プレス成形性がやや悪い。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、水不溶性微粉末の
分散されたＺｎまたはＺｎ合金よりなる第１めっき層と
、Ｎ−メチロールアクリルアミド系ポリマーを含むＺｎ
またはＺｎ合金よりなる第２めっき層の複合効果によっ
て、プレス成形工程でのビルドアップ現象やバクダリン
グ現象等を伴なうことなく優れた成形性と密着性を有し
、且つ前処理なしでも優れた塗１１ｉ密着性を示すＺｎ
系めっき処理材を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１めっき層中に配合される不溶性微粉末の粒
子径とめっ包剥離量の関係を示すグラフ、第２図は第１
めっき層の付着量とめっき剥離量の関係を示すグラフ、
第３図は第２めっき層中のポリマー含有率とめっき剥離
量及び塗膜剥離率の関係を示すグラフ、第４図は第２め
っき層中に配合されるポリマーのＮ−メチロール変性量
と塗膜剥離率の関係を示すグラフ、 第５図は第２めっ き層の付着量と塗膜剥離率の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属基材表面に、水不溶性微粒子を含むＺｎまたはＺｎ
   合金めっき層が形成され、その上に、Ｎ−メチロール基
   を１０〜２００モル％含有するアクリルアミド系及び／
   又はメタクリルアミド系ポリマーをＣ量に換算して０．
   ００１〜１０重量％含有するＺｎまたはＺｎ合金めっき
   層が形成されたものであることを特徴とするＺｎ系めっ
   き処理材。