[发明专利]表面处理钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于供给主要作为汽车车体用钢板的表面处理钢板、特别是无涂漆以及电镀涂漆后的耐点蚀性、化学处理性和冲压成型性优良的表面处理钢板及其制造方法。

背景技术

实施镀锌系列的钢板、由于可以防止在长期腐蚀环境下使用时汽车车体的车体强度降低，因而被广泛使用，在我国(日本)主要使用是镀锌合金的镀锌-镍合金钢板和镀锌-铁合金钢板。

这些镀锌系列合金、虽然通过将Ni或Fe与锌合金化能够赋与钢板高的耐腐蚀性，但是由于是镀合金而存在几个问题。

例如，镀锌-镍合金钢板是采用电镀法制造的，但是，因Ni价格高而使成本变高。另外，也存在着必须将Ni的含量控制在通常极狭窄的范围(例如12±1质量％)内的难以制造的问题。

另一方面，镀锌-铁合金钢板采用电镀法和热浸镀法中的任一个方法都能够制造。

但是，在采用电镀法制造镀锌-铁合金钢板时，与镀锌镍合金钢板情况一样，伴随的困难是在将镀锌层中的铁含率控制在极狭窄的范围内的所谓的合金控制问题。此外，由于镀液中的Fe²⁺离子容易氧化，镀层变得不稳定而造成制造困难。结果存在成本最终变高的问题。

一般来说，镀锌-铁合金钢板以采用热浸镀法制造较多。采用热浸镀法制造镀锌-铁合金钢板时，使熔融的锌在钢板表面覆着后，保持高温使钢板和锌合金化。但是，这种方法由于熔融锌镀液中的Al浓度和合金化工序的温度及时间的影响，使质量波动大、制造均匀的合金镀层需要高度的技术。结果，同样使成本变高。

如以上所述，镀锌系合金都是制造困难、还有成本高的问题。

另一方面，只镀锌的镀锌钢板采用低成本的电镀法和热浸镀法都可以制造。但是，在汽车车体上使用很稀少。其理由是，只镀锌其耐腐蚀性不充分，特别是将镀锌钢板长时间暴露在腐蚀环境下的场合，由于腐蚀容易发生钢板的点蚀、在保证车体强度上出现问题。另外，存在着点焊焊接时在电极上容易蓄积大量的锌，电极的寿命短和冲压加工性恶化的问题。

通常，在汽车车体的制造中，将钢板或镀层钢板在冲压加工后焊接、再依次进行化学处理、电镀涂漆、喷漆之后才作为汽车车体而使用。另外，对于汽车车体一般认为由于腐蚀最容易发生点蚀的部分是门的下部。其理由是，  由于门的下部被进行弯曲加工，通过窗孔的间隙等侵入的水容易积存在其内部，有腐蚀进行的速度比其他车体部分更快的倾向。

在车体冲压加工后进行处理时，对于化学处理和电镀涂漆，虽然回绕直至门的内面侧都能够处置得到，但其后进行的喷漆中，涂料无法回绕。因此，由于不能期望用喷漆带来防蚀效果，所以电镀涂漆后的耐点蚀性变得重要了。另外，对于其中腐蚀环境最严峻的门下部的弯曲部分(袋状结构部)，虽然回绕化学处理液，但普遍不进行电镀涂漆，直接处在腐蚀环境下。因而，在没有电镀涂漆场合(无涂漆)和只进行电镀涂漆的场合两种场合下的性能中，耐点蚀性变得重要了。

在这样的背景下，作为提高镀锌钢板的耐蚀性的方法、公开了在镀锌层上形成含Mg的皮膜的技术。例如在特开平1-312081号公报中，公开了在电镀锌镀层上形成含0.1质量％以上Mg的磷酸盐皮膜的表面处理金属材料。

但是，上述公报所述形成的仅仅含Mg的磷酸盐皮膜的表面处理金属材料，虽然在盐水喷雾试验中对发生锈有抑制效果，而在与汽车车体实际腐蚀结果十分一致的复合循环腐蚀试验中耐点蚀性不充分。

另外，特开平3-107469号公报中，公开了电镀锌系镀层上形成含1～7％Mg的磷酸盐皮膜的材料。但是在这种场合下，由于磷酸盐皮膜中只含Mg，虽然在盐水喷雾试验中对生锈有抑制效果，而在复合循环腐蚀试验中耐点蚀性不充分。

同时，特开平7-138764号公报中，公开了含锌金属镀层钢板，在该含锌金属镀层的表面上，形成含锌与磷的重量比(锌/磷)为2.504∶1～3.166∶1、而且含有0.06％～9.0重量％的从Fe、Co、Ni、Ca、Mg及Mn中所选1种以上的金属的磷酸锌复合皮膜。但是，这种镀层钢板，虽然对于汽车车体制造时的高速冲压成型性较好，但没有对耐蚀性进行考虑，耐点蚀性不充分。

另外，在特公昭55-51437号公报中，公开了将镀锌钢板用含磷酸氢镁和缩合磷酸盐或者硼化物的水溶液进行处理，再在150～500℃下热处理方法。但是，采用这种方法，虽然盐水喷雾试验的耐蚀性有所改善，但在电镀涂漆后在湿润的腐蚀环境下由于涂料的密着性差耐蚀性恶化，耐点蚀性不充分。