(57)【要約】【課題】  優れた耐食性を有する表面処理金属材、及びクロム含有処理液を用いることなく当該表面処理金属材を製造することが可能な、表面処理金属材の製造方法を提供する。【解決手段】  亜鉛イオンと、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンと、酸化剤として働くアニオン（例：硝酸イオン）とを含有する水溶液中で、金属材を陰極として電気分解することを特徴とする、表面処理金属材の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛イオンと、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンと、酸化剤として働くアニオンとを含有する水溶液中で、金属材を陰極として電気分解することを特徴とする、表面処理金属材の製造方法。
【請求項２】
前記酸化剤として働くアニオンが、硝酸イオンであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理金属材の製造方法。
【請求項３】
前記電気分解が、周波数が０．１Ｈｚ〜０．６Ｈｚであるとともにデューティー比が０．５以下である電流波形を有するパルス電流を用いて行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の表面処理金属材の製造方法。
【請求項４】
前記パルス電流を通電する際の電流密度が、１０Ａ／ｄｍ２以上であることを特徴とする、請求項３に記載の表面処理金属材の製造方法。
【請求項５】
前記電気分解を行う際の通電量が、１０〜５００Ｃ／ｄｍ２であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面処理金属材の製造方法。
【請求項６】
前記金属材が、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理金属材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理金属材の製造方法によって形成された、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、表面に形成されていることを特徴とする、表面処理金属材。
【請求項８】
請求項６に記載の表面処理金属材の製造方法によって形成された、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材の表面に形成されていることを特徴とする、表面処理鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理金属材及びその製造方法に関し、特に、自動車、家電、及び建材等に用いられるクロムフリーの表面処理金属材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、家電、及び建材等に広く用いられているめっき鋼板は、その耐食性を向上させるため、従来から、クロメート処理によって表面にクロメート皮膜を形成した後、必要に応じて有機皮膜を形成したうえで、製品化されてきている。
【０００３】
しかしながら、クロメート皮膜には人体に有害な６価クロムが含まれるため、めっき鋼板の製造に携わる人の健康を損ねたり、環境汚染を引き起こしたりする等の危険性が懸念されている。このため、今日では、クロムを含む処理液を用いることなく耐食性等に優れためっき鋼板を得るための技術が種々提案されている。
【０００４】
このような技術の一例としては、クロムに代わる適当な金属の酸化物層を鋼材の表面に形成させる技術等を挙げることができる。例えば、鋼材の表面に酸化物層を形成させる技術として、特許文献１には、亜鉛系めっき鋼板の表面にＺｎＯ系酸化物層を設け、その上層に無機系酸化物層を設ける技術が開示されている。また、特許文献２には、亜鉛系めっき鋼板の表面に酸化亜鉛層を被覆する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１３８７６４号公報
【特許文献２】特開２０００−６４０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、特に、クロメート処理鋼板と同等程度以上の耐食性を有する鋼板が得られ難いという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術でも、クロメート処理鋼板よりも優れた耐食性を有する鋼板が得られ難いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、優れた耐食性を有する表面処理金属材、及びクロム含有処理液を用いることなく当該表面処理金属材を製造することが可能な、表面処理金属材の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、亜鉛イオンと、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンと、酸化剤として働くアニオン（例：硝酸イオン）とを含有する水溶液中で、鋼材を陰極として電気分解することにより得られる表面処理鋼材が、耐食性、摺動性、成形性、溶接性、塗装性、及び導電性等に優れていることを見出した。さらに、電気分解を行う際の電流波形を、単純な直流ではなくパルス波形とすることにより、高電流密度下であっても上記耐食性等に優れる表面処理鋼材が得られることを見出した。なお、本発明は、上述のようにパルス電流を用いて電気分解を行うことが可能であるため、既存の電気めっきラインに適用することが可能である。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。以下、本発明について説明する。
【０００８】
第１の本発明は、亜鉛イオンと、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンと、酸化剤として働くアニオンとを含有する水溶液中で、金属材を陰極として電気分解することを特徴とする、表面処理金属材の製造方法により、上記課題を解決する。
【０００９】
ここに、第１の本発明における金属材は、従来からクロメート処理が行われている金属材であれば特に限定されるものではなく、その具体例としては、鋼材、亜鉛めっき鋼材、亜鉛系合金めっき鋼材、アルミニウムめっき鋼材、あるいは、アルミニウム系合金めっき鋼材等を挙げることができる。なお、以下において、亜鉛めっき鋼材又は亜鉛系合金めっき鋼材を、「亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材」と記述する。
【００１０】
上記本発明において、酸化剤として働くアニオンは、硝酸イオンであることが好ましい。
【００１１】
また、上記本発明において、電気分解は、周波数が０．１Ｈｚ〜０．６Ｈｚであるとともにデューティー比が０．５以下である電流波形を有するパルス電流を用いて行われることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記本発明において、パルス電流を通電する際の電流密度は、１０Ａ／ｄｍ２以上であることが好ましい。
【００１３】
また、さらに、上記本発明において、電気分解を行う際の通電量は、１０〜５００Ｃ／ｄｍ２であることが好ましい。
【００１４】
加えて、上記本発明において、金属材は、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材であることが好ましい。
【００１５】
第２の本発明は、上記第１の本発明により形成された、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、表面に形成されていることを特徴とする、表面処理金属材により、上記課題を解決する。
【００１６】
第３の本発明は、上記第１の本発明により形成された、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材の表面に形成されていることを特徴とする、表面処理金属材により、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１７】
第１の本発明によれば、亜鉛イオンと、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンと、酸化剤として働くアニオン（例えば、硝酸イオン）とを含有する水溶液中で、金属材を陰極として電気分解することにより、当該金属材の表面に、亜鉛イオンとマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンとを含有する酸化物層を形成することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、優れた耐食性を有する表面処理金属材を製造し得る、表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になる。
【００１８】
上記第１の本発明において、周波数が０．１Ｈｚ〜０．６Ｈｚであるとともにデューティー比が０．５以下である電流波形を有するパルス電流を用いて電気分解を行うことにより、金属材の表面に、亜鉛イオンとマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンとを含有する酸化物層を容易に形成することが可能になる。したがって、このようなパルス電流を用いた電気分解を行うことで、優れた耐食性を有する表面処理金属材を容易に製造し得る、表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になる。
【００１９】
また、上記第１の本発明において、パルス電流を通電する際の電流密度を１０Ａ／ｄｍ２以上とすることで、亜鉛イオンとマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンとを含有する酸化物層を、金属材の表面に均一に形成させることが容易になるため、当該金属材の耐食性を容易に向上させることが可能になる。したがって、かかる電流密度を有するパルス電流を通電することで、優れた耐食性を有する表面処理金属材を容易に製造し得る、表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になる。
【００２０】
さらに、上記第１の本発明において、電気分解を行う際の通電量を１０〜５００Ｃ／ｄｍ２とすることで、良好な密着性を有する酸化物層を金属材の表面に形成しやすくなる。したがって、かかる範囲の通電量で電気分解を行うことにより、優れた耐食性を有する表面処理金属材を一層容易に製造し得る、表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になる。
【００２１】
加えて、上記第１の本発明において、金属材として亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材を用いることで、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材の表面に、亜鉛イオンとマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンとを含有する酸化物層を形成することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、優れた耐食性を有する亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材を製造し得る、表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になる。
【００２２】
第２の本発明によれば、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、金属材の表面に形成されているので、優れた耐食性を有する表面処理金属材を提供することが可能になる。
【００２３】
第３の本発明によれば、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層が、亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材の表面に形成されているので、優れた耐食性を有する表面処理鋼材を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
１）金属材
本発明を適用し得る金属材は、従来からクロメート処理が行われている金属材であれば特に限定されるものではなく、その具体例としては、鋼材、亜鉛めっき鋼材、亜鉛系合金めっき鋼材、アルミニウムめっき鋼材、あるいは、アルミニウム系合金めっき鋼材等を挙げることができる。これらの金属材の中でも、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとを含む酸化物層を容易に形成させることが可能であるという観点から、本発明にかかる金属材は亜鉛又は亜鉛系めっき鋼材とすることが好ましい。また、本発明は、電気分解の陰極として適用し得る金属材であれば、その形状は特に限定されるものではなく、板状や帯状以外の形状であっても良いが、本発明にかかる電気分解を高電流密度の電流を用いて行うことを容易にするとともに、金属材の連続製造を容易にするという観点から、板状の金属材又は帯状の金属材であることが好ましい。
【００２５】
２）水溶液
本発明の表面処理金属材の製造方法にかかる電気分解が行われる水溶液（以下において「電解液」と記述する。）について説明するにあたり、まず、本発明にかかる電気分解における反応として想定される機構について説明する。
【００２６】
亜鉛イオンを含有する酸性水溶液中において、金属材を陰極として電気分解すると、以下に示す反応式（１）にかかる反応に基づき、金属亜鉛が析出する。
Ｚｎ２＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｚｎ                                        （１）
【００２７】
ここに、上記水溶液中に酸化剤として働くアニオン（以下では、硝酸イオンで説明する。）が共存すると、以下に示す反応式（２）にかかる反応が同時に起こり、当該反応により生成される水酸化物イオンによって、金属亜鉛Ｚｎが析出しようとしている界面のｐＨが大きく上昇する。
ＮＯ３−  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ＋  ２ｅ−  →  ＮＯ２−  ＋  ２ＯＨ−        （２）
【００２８】
その結果、亜鉛イオンを含有する酸性水溶液中に硝酸イオンが共存すると、以下に示す反応式（３）にかかる酸化亜鉛（あるいは脱水前の水酸化亜鉛）の形成反応が生じやすくなる。
Ｚｎ２＋  ＋  ２ＯＨ−  →  Ｚｎ（ＯＨ）２  →  ＺｎＯ  ＋  Ｈ２Ｏ    （３）
【００２９】
ここで、亜鉛イオン及び硝酸イオンを含有する水溶液中に、さらにマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンが含まれると、上記反応式（３）の反応により金属材の表面に酸化亜鉛が形成される際に、マグネシウム及び／又はアルミニウムが取り込まれる。一方、亜鉛とマグネシウム及び／又はアルミニウムとの複合酸化物が金属材の表面に形成されている金属材は、優れた耐食性を有する。したがって、このような電解液を用いるとともに金属材を陰極として電気分解することで、優れた耐食性を有する表面処理金属材の製造方法を提供することが可能になるとともに、かかる方法で金属材の表面に酸化物層を形成させれば、優れた耐食性を有する表面処理金属材を提供することが可能になる。
【００３０】
なお、上記反応式（３）にかかる反応により金属材の表面に酸化物層が形成される場合であっても、同時に、その程度は不明だが、上記反応式（１）にかかる金属亜鉛析出反応が起こっていると考えられる。これは、後述するように、陰極としての金属材の界面ｐＨがさらに上昇するために上記反応式（３）が起こりやすい条件と考えられるにもかかわらず、高電流密度の直流電流による電気分解を用いて製造された金属材は、優れた耐食性を有し難いことから推測することができる。
【００３１】
次に、電解液の具体的な条件について説明する。
本発明にかかる電解液中の亜鉛イオン濃度が低過ぎると、金属材界面への亜鉛イオンの供給が不足して金属材の表面に酸化亜鉛皮膜が形成され難くなる一方、当該亜鉛イオン濃度が高過ぎると、上記反応式（１）にかかる金属亜鉛析出反応が優勢になるため、金属材の表面に酸化亜鉛皮膜が形成され難くなる。したがって、金属材の表面に酸化亜鉛皮膜を適度に形成させることで優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、本発明にかかる電解液中の亜鉛イオン濃度は、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。また、同様の観点から、当該亜鉛イオン濃度は０．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上０．２ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【００３２】
本発明にかかる上記電解液には、さらに、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンを含有させる。優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、マグネシウムイオン及びアルミニウムイオンを含有させることが好ましい。
【００３３】
上記電解液にマグネシウムイオン又はアルミニウムイオンを含有させる場合、優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、その濃度は、０．０３ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。また、同様の観点から、上記電解液中におけるマグネシウムイオン又はアルミニウムイオンの濃度は、０．３ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００３４】
これに対し、上記電解液にマグネシウムイオン及びアルミニウムイオンを含有させる場合、優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、マグネシウムイオンの濃度は０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。また、同様の観点から、上記電解液中におけるマグネシウムイオンの濃度は、０．３ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。加えて、優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、上記電解液には、さらに０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上の濃度のアルミニウムイオンを含有させることが好ましい。また、同様の観点から、当該電解液中に含有させるアルミニウムイオンの濃度は、０．２ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明にかかる電解液は、上記亜鉛イオン、並びにマグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンのほか、さらに、酸化剤として働くアニオンを含有させる。酸化剤として働くアニオンとしては、硝酸イオン、亜硝酸イオン、次亜塩素酸イオン等を挙げることができるが、塩（試薬）としての入手しやすさ等の観点から、硝酸イオンが一般的である。酸化物が析出するのに必要十分なｐＨに上昇させるという観点から、上記電解液中に含有させる上記アニオンの濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。また、必要以上にｐＨが上昇して金属析出が起こらないことを防ぐという観点から、当該電解液中に含有させる硝酸イオンの濃度は、１．０ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００３６】
また、本発明にかかる電解液のｐＨは、酸化物が析出するのに必要十分なｐＨに上昇させるという観点から、１．８以上であることが好ましい。一方、優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、当該電解液のｐＨは４．０以下であることが好ましい。なお、適宜硫酸を添加することにより、このようなｐＨ値を有する電解液を調製すれば良い。
【００３７】
さらに、本発明では、電気分解反応を容易に進行させる等の観点から、電解液の温度は４０℃以上とすることが好ましい。また、電解液の蒸発を防ぐ等の観点から、電解液の温度は８０℃以下とすることが好ましい。
【００３８】
なお、本発明にかかる電解液は、上述したイオンのほか、本発明により得られる金属材の耐食性等に悪影響を及ぼさない範囲で、他のイオンを含んでいても良い。他のイオンの具体例としては、硫酸イオン等を挙げることができる。例えば、電解液中に硫酸イオンが含まれていても良い場合には、上記マグネシウムイオンを電解液に含有させる際に、硫酸マグネシウムを当該電解液に含有させることにより、マグネシウムイオンを含有する電解液とすることができる。
【００３９】
３）電気分解の条件
本発明にかかる電気分解を行う際に用いることができる電流の種類は、特に限定されない。使用可能な電流としては、直流電流、パルス電流等を挙げることができる。ここに、直流電流を用いて本発明にかかる電気分解を行う場合には、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンを含有する酸化物層を、金属材の表面に均一に形成させるという観点から、その電流密度は０．１Ａ／ｄｍ２以下とすることが好ましい。
【００４０】
一方、パルス電流を用いて電気分解を行うことで、例えば２０Ａ／ｄｍ２以上等の高電流密度の電流を用いて電気分解を行った場合でも、マグネシウムイオン及び／又はアルミニウムイオンを含有する酸化物層を、金属材の表面に均一に形成させることが可能になる。ここに、上記酸化物層を金属材の表面に均一に形成させるという観点から、パルス電流におけるパルス波形の周波数は０．１Ｈｚ以上であることが好ましい。また、耐食性に有効な緻密な酸化物を成膜させるという観点から、同周波数は０．６Ｈｚ以下であることが好ましい。さらに、消費したイオンを供給するのに必要な電解ＯＦＦ時間を与えるという観点から、上記パルス波形のデューティー比は、０．５以下であることが好ましい。
【００４１】
加えて、金属材の表面に、耐食性を向上させ得る量の酸化物層を形成させるという観点から、本発明にかかる電気分解を行う際の通電量は１０Ｃ／ｄｍ２以上であることが好ましい。一方、金属材の表面に良好な密着性を有する酸化物層を形成させて優れた耐食性を有する表面処理金属材を得るという観点から、上記通電量は５００Ｃ／ｄｍ２以下であることが好ましい。より好ましい通電量は、１００〜３００Ｃ／ｄｍ２である。
【００４２】
なお、上記条件を満たす電解液を用いて電気分解を行う場合、通電量を５００Ｃ／ｄｍ２とすることで、電解液の流動条件やその他の電気分解条件にもよるが、フローセルで電気分解した場合は金属材の表面に１ｇ／ｍ２程度、ビーカーセルで電気分解した場合は、バラツキが大きいが、最大で５〜６ｇ／ｍ２の上記酸化物層が形成される。しかし、いずれの場合も、通電量が大きすぎると密着性が劣化する傾向にあるので、上述したように、通電量は５００Ｃ／ｄｍ２以下とすることが好ましい。なお、このように、バラツキの問題はあるが、ビーカーセルで電気分解した方が、フローセルを用いて高流動条件下で電気分解するよりも、電解効率としては有利である。
【実施例】
【００４３】
＜実施例１＞
ｉ）表面処理金属材の作製
めっき付着量２０ｇ／ｍ２の電気亜鉛めっき鋼板を陰極として、フローセルを用いて電気分解を行った。なお、電気分解の陰極として用いた電気亜鉛めっき鋼板の通電面の大きさは、１００ｍｍ×１００ｍｍとした。
本実施例では、硝酸亜鉛６水和物を３０ｇ／Ｌ（０．１０ｍｏｌ／Ｌ）含有する水溶液に、硫酸アルミニウム１２水和物（以下において、「硫酸Ａｌ」と記述する。）、及び硫酸マグネシウム７水和物（以下において、「硫酸Ｍｇ」と記述する。）を適宜添加した電解液を使用した。また、電解液の温度は６０℃、ｐＨは２．５とした。電気分解には、周波数０．２Ｈｚ、デューティー比０．２、及び通電時の電流密度が４０Ａ／ｄｍ２のパルス電流を用い、その通電量は１９２Ｃ／ｄｍ２とした。
【００４４】
ｉｉ）試験及び試験結果
上記条件により得られた表面処理鋼板の裏面及び端面部をポリエステルテープによりシールして試験材とした後、当該試験材の表面に、ＪＩＳ  Ｚ２３７１「塩水噴霧試験方法」に規定されている塩水噴霧試験（以下において、「ＳＳＴ」と記述する。）を２４時間に亘って行い、試験後における上記試験材の腐食減量を基に、試験材の耐食性を評価した。硝酸亜鉛６水和物を３０ｇ／Ｌ含有する水溶液（以下において、「硝酸亜鉛水溶液」と記述する。）に硫酸Ａｌを添加した場合における、ＳＳＴ腐食減量と硫酸Ａｌ添加量との関係を図１に示す。また、硫酸Ａｌを５０ｇ／Ｌ含有する硝酸亜鉛水溶液に硫酸Ｍｇを添加した場合における、ＳＳＴ腐食減量と硫酸Ｍｇ添加量との関係を図２に示す。なお、電気亜鉛めっき鋼板のクロメート処理材（市販品、めっき付着量２０ｇ／ｍ２、クロム付着量２０ｍｇ／ｍ２）を比較材とした。当該比較材の腐食減量を図１及び図２に破線で示す。
【００４５】
図１より、硝酸亜鉛水溶液に硫酸Ａｌを添加し、亜鉛イオン及び硝酸イオンを含有する水溶液にアルミニウムイオンを含有させることで、ＳＳＴ腐食減量が大幅に低減した。さらに、図２より、硫酸Ａｌを含有する硝酸亜鉛水溶液に硫酸Ｍｇを添加し、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、及び硝酸イオンを含有する水溶液にマグネシウムイオンを含有させることで、ＳＳＴ腐食減量がより一層低減した。したがって、本発明の表面処理金属材の製造方法によれば、優れた耐食性を有する表面処理金属材が提供されることが確認された。
【００４６】
＜実施例２＞
ｉ）表面処理金属材の作製
めっき付着量２０ｇ／ｍ２の電気亜鉛めっき鋼板を陰極として、ビーカーセルを用いて電気分解を行った。なお、電気分解の陰極として用いた電気亜鉛めっき鋼板の通電面の大きさは、１００ｍｍ×１００ｍｍとした。
本実施例では、硝酸亜鉛６水和物を３０ｇ／Ｌ（０．１０ｍｏｌ／Ｌ）含有するとともに、硫酸アルミニウム１２水和物を１５ｇ／Ｌ（０．０９ｍｏｌ／Ｌ）含有する水溶液を電解液として使用した。また、電解液の温度は６０℃、ｐＨは２．５とした。電気分解には、周波数０．２Ｈｚ、デューティー比０．１３、及び通電時の電流密度が５〜２０Ａ／ｄｍ２のパルス電流を用い、その通電量は１９２Ｃ／ｄｍ２とした。
さらに、本実施例では、硝酸亜鉛６水和物を３０ｇ／Ｌ（０．１０ｍｏｌ／Ｌ）含有するとともに、硫酸ナトリウムを５ｇ／Ｌ（０．０４ｍｏｌ／Ｌ）含有する水溶液を電解液として使用し、上記実施例２にかかる試験条件と同様の条件にて、試験を行った。
【００４７】
ｉｉ）試験及び試験結果
上記条件により得られた表面処理鋼板の裏面及び端部をポリエステルテープによりシールして試験材とした後、当該試験材の表面に、上記ＳＳＴを２４時間に亘って行い、試験材表面における白錆発生状況を観察した。硫酸アルミニウム１２水和物を含有する水溶液を用いた試験材の外観を図３（ａ）に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を用いた試験材の外観を図３（ｂ）に、それぞれ示す。
【００４８】
図３（ａ）より、硫酸アルミニウム１２水和物を含有し、亜鉛イオン、硝酸イオン、及びアルミニウムイオンを含有する水溶液を用いて電気分解を行った試験材では、白錆の発生が抑制された。これに対し、図３（ｂ）に示すように、亜鉛イオン及び硝酸イオンを含有する一方で、アルミニウムイオン及びマグネシウムイオンを含有しない水溶液を用いて電気分解を行った試験材では、多くの白錆が発生した。したがって、本発明の表面処理金属材の製造方法によれば、優れた耐食性を有する表面処理金属材が提供されることが確認された。また、図３（ａ）より、高電流密度のパルス電流を用いて電気分解を行った試験材は、低電流密度のパルス電流を用いた場合よりも、白錆の発生量が少なかった。したがって、高電流密度のパルス電流を用いて電気分解を行うことで、優れた耐食性を有する表面処理金属材が得られることが確認された。
【００４９】
＜実施例３＞
ｉ）表面処理金属材の作製
めっき付着量２０ｇ／ｍ２の電気亜鉛めっき鋼板を陰極として、電解液を流動させることが可能な電解装置（フローセル）を用いて電気分解を行った。なお、電気分解の陰極として用いた電気亜鉛めっき鋼板の通電面の大きさは、１００ｍｍ×１００ｍｍとした。フローセルの上面図及び側面図を、図４（ａ）及び（ｂ）に示す。図４において、電解槽１内の電解液４は、ポンプ５によって流れを付与されており、陰極２及び陽極３は、パルス電源６に接続されている。なお、図４における矢印は、電解液４の流れの方向を表している。
本実施例では、硝酸亜鉛６水和物を３０ｇ／Ｌ（０．１０ｍｏｌ／Ｌ）、硫酸アルミニウム１２水和物を１５ｇ／Ｌ（０．０９ｍｏｌ／Ｌ）、それぞれ含有するとともに、硫酸マグネシウム７水和物を２５ｇ／Ｌ（０．１１ｍｏｌ／Ｌ）含有する水溶液を電解液として使用した。電解液の温度は６０℃、ｐＨは２．５とした。さらに、陰極−陽極間における電解液の流速は０．５ｍ／ｓとし、通電時の電流密度を１０Ａ／ｄｍ２としたほかは、本実施例にかかる試験条件は上記実施例１と同様とした。なお、導電性評価用の表面処理鋼板には両面に電気分解処理を施した。
【００５０】
ｉｉ）試験及び試験結果
上記条件により得られた表面処理鋼板、及び電気亜鉛めっき鋼板のクロメート処理材（市販品、めっき付着量２０ｇ／ｍ２、クロム付着量２０ｍｇ／ｍ２）に対して、以下に示す各種性能調査を行い、その性能を比較した。
【００５１】
ａ）耐食性
ＪＩＳ  Ｂ７７２９「エリクセン試験機」に規定されているエリクセン値が６ｍｍとなるような張り出し加工を施した供試材の裏面及び端部をポリエステルテープによりシールして試験材とした。その後、当該試験材の表面に、上記ＳＳＴを２４時間に亘って行い、試験材表面における白錆発生状況を観察した。耐食性評価は、以下に示す基準に基づいて行った。耐食性の評価結果を、表１に示す。
評価；
◎  ：  白錆発生なし
○  ：  評価面に占める白錆発生面積の割合が５％未満
△  ：  評価面に占める白錆発生面積の割合が５％以上２０％未満
×  ：  評価面に占める白錆発生面積の割合が２０％以上
【００５２】
ｂ）摺動性
特開２００３−１３６１５１号公報に記載のピンオンディスク試験法により、電気分解処理面又はクロメート処理面に防錆油を塗布した状態で、以下の条件にて摩擦係数を測定した。測定した摩擦係数の値を、表１に示す。なお、一般に、摩擦係数の値が小さい部材ほど、優れた摺動性を有していると判断することができる。
試験条件；
荷重：２９．４Ｎ、 スライダ材質：ＳＫＤ鋼
スライダ形状：φ５球面            試験温度：６０℃
回転半径：１０ｍｍ 摺動速度：１ｒｐｍ
試験回転数：２０回
摩擦係数：１回転毎に１２個の測定値から平均値を算出し，２０回のうちの最大のものとする
【００５３】
ｃ）導電性
冷延鋼板の上に、両面に電気分解による表面処理又はクロメート処理を施した供試材を配置し、さらに当該供試材の上に直径０．９ｍｍの黒鉛測定子を荷重２．９４Ｎで押しつけた。そして、黒鉛測定子と冷延鋼板との間の抵抗を、接触電気抵抗計ＭＬ−５００（ヤマザキ社製）により測定した。抵抗の測定結果を表１に示す。
【００５４】
ｄ）耐指紋性
電気分解による表面処理又はクロメート処理を施した処理面にワセリンを塗った後、キムワイプでワセリンを拭き取った。そして、スガ試験機製色差計ＳＭ−７−ＩＳ−２Ｂを用いて、ワセリン塗布前後の色差（ハンターＬａｂ表色系における色差ΔＥ）を測定した。結果を表１に示す。なお、一般に、色差ΔＥの値が小さい部材ほど、優れた耐指紋性を有していると判断することができる。
【００５５】
【表１】
2006057135.tif 000003
表１より、本発明の表面処理金属材の製造方法によれば、従来のクロメート処理材よりも、優れた耐食性、摺動性、導電性、及び耐指紋性を有する鋼板が提供されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明にかかる実施例の評価結果の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる実施例の評価結果の一例を示す図である。
【図３】耐食性試験結果を示す図である。
【図４】フローセルを示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  電解層
２  陰極（金属材）
３  陽極
４  電解液
【図１】
2006057135.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006057135.tif 000006
【図４】
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