JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）p. 77–81

家電用環境調和型クロメートフリー高機能化成処理鋼板「エコフロンティア JN」
Chromate-Free Coated Steel Sheets for Electrical Appliances“ECO FRONTIER JN”
山地隆文

YAMAJI Takafumi

JFE スチール

スチール研究所

表面処理研究部主任研究員（副部長）窪田隆広

KUBOTA Takahiro

JFE スチール

スチール研究所

表面処理研究部主任研究員（課長）加藤千昭

KATO Chiaki

JFE スチール

スチール研究所

表面処理研究部長・Ph.D.

要旨®

「エコフロンティア JN」は，環境ニーズに対応するために開発されたクロメートフリー化成処理鋼板である。独自の高バリア性有機樹脂と自己補修性防錆添加剤からなる有機複合皮膜の開発により，世界で初めて高度な耐食性と導電性を薄い皮膜でバランスさせることに成功し，1998 年に工業化された。
「JN」は優れた溶接性，耐指紋性，塗装性も具備しており，O/A 機器，家電製品などへの採用が拡大している。JFE スチールでは，この他に，高度な性能要求にこたえる「エコフロンティア」シリーズを開発・商品化している。

Abstract:
Chromate-free coated steel sheet “ECO FRONTIER JN” has been developed to meet ecological demands and been started
production in 1998. JFE Steel developed an original composite coating, which is composed of organic resin with high barrier
property and inorganic additives with high self-healing property. Therefore, first in the world, “JN” made the coating thickness
thinner and succeeded in being compatible with excellent corrosion resistance and electrical conductivity. “JN” shows also
excellent weldability, fingerprint resistance and paint adhesion. Advanced “JN” has been adopted widely into OA/AV
equipments, electrical appliances and so on. JFE Steel has already developed and been supplying various functional “ECOFRONTIER” series.

る「グリーン調達」を推進しており，その中で環境負荷物

1. はじめに質の利用・排出の削減に取り組んでいる。このような動向の中で，クロメートフリー化の普及が拡大している3,4)。

亜鉛めっき鋼板のクロメート処理は，亜鉛の腐食を抑制

JFE スチールでは，環境ニーズを先取りして，クロメーする安価な防錆処理方法として広く適用されている。1980

トフリー高機能化成処理鋼板の開発に取り組んできた。本

年代以降，材料の防錆性の向上と多機能化のニーズが急速報では，OA・AV 機器等を用途とする「エコフロンティに高まり，耐指紋性，塗装性，潤滑性，意匠性などが付与

ア JN」を中心に，クロメートフリー化成処理鋼板についされた塗布型クロメート処理鋼板や，クロメート皮膜と有て紹介する。

®

機樹脂薄膜（1〜2 µm レベル以下）からなる有機複合被覆鋼板などが開発され，家電製品などに幅広く使用されてい2. 「エコフロンティア JN」

5〜9)

1）

る 。

2.1

一方，環境保護活動の高まりから環境負荷物質の使用を商品の用途削減する動きが進んでいる。欧州では特定有害物質の使用「JN」は，OA ･ AV 機器のシャーシや底板，家電製品の制限に関連する EU 指令の中で，電気電子機器に含まれる内板などを用途とし，塩水噴霧試験で白錆 5％発生時間が使用禁止物質（Pb，Cr(VI)，Cd，Hg など）が規定され，72〜120 h 程度の耐食性，耐指紋性，導電性（アース性），

2)

2006 年 7 月に発効することが決定された 。また，国内大スポット溶接性，塗装性などの多機能を付与したクロメー

手家電，OA 機器メーカーは，環境に配慮した購入を進めトフリー耐指紋鋼板である。

− 77 −

家電用環境調和型クロメートフリー高機能化成処理鋼板「エコフロンティア JN」

Usual organic
composite coating
Below
1–2 µmCr (VI)-free organic
composite coating
Organic resin withhigh barrier effectOrganic resin

Barrier effect

Silica(Self-healing effect)

Inorganic inhibitors
providing self-healingeffectBarrier effect

Chromate Cr (III), Cr (VI)

Self-healing effect

Zn10)

Conventionalorganic coating

Coating thickness

Fig. 1White rust area (%)

Corrosion resistance

Organic composite
coating with excellent
barrier effect andself-healing effectBetterBasic concept of design Cr (VI)-free organic composite coatings

Electrical grounding,
Spot weldability

BetterFig. 2ZnAcryl

80
Epoxy

60
40

Ethylene

Aminemodified
epoxy

200
110100
1 000
P (O2) (1012 cm3 (STP) · cm/cm2 · s · cmHg)

Corrosion test: Coating thickness 3 µm, SST 48 h
O2 permeability coefficient: Film thickness 20 µm

Thicker

Basic concept of Cr (VI)-free organic composite10)
coatings

Fig. 3

Relationship between O2 permeability coefficient and10)
corrosion resistance of organic coatings10）

く，耐食性に優れていることを見出した（Fig. 3） 。

皮膜設計の基本的な考え方

2.2

Urethane100

さらに，この樹脂をベースとして，特殊キレート化剤による変性を施した独自の特殊キレート変性エポキシ

一般に，化成処理皮膜の膜厚を増加させることにより系樹脂を開発した。

耐 食 性 は 向 上 す る が， 導 電 性， 溶 接 性 は 低 下 す る10）

（Fig. 1） 。これを両立するためには，1 µm 程度の薄膜で（2）自己補修性を有する無機系防錆添加剤の開発

優れた耐食性を付与することが必要で，高度なバリア性と自己補修性の付与を狙いとして上記特殊キレート変自己補修性を有する薄膜化成処理皮膜の皮膜設計がポイン性エポキシ系樹脂皮膜中に各種防錆添加剤を含有さ10）に示すように，従来のクロメート系有せ，その耐食性の評価を行った結果，独自に特殊なシ機複合被覆鋼板ではクロメートとシリカ含有有機樹脂皮膜

リカ系防錆添加剤が有効であることを見出し，耐食性により耐食性を付与していた。それに対して，クロメートを向上することができた。

トとなる。Fig. 2フリー有機複合被覆鋼板では，高度なバリア性と自己補修これらの独自技術からなるクロメートフリー有機複合皮性を皮膜に付与する目的で，特殊な有機樹脂と無機系防錆膜の開発によって，世界で初めて薄膜で高度な耐食性を実添加剤の作用に着目し，薄膜で高度な耐食性を示す特殊有現し，耐食性と導電性を高度に両立させることに成功し，機複合皮膜を形成させることを皮膜設計の基本的考え方と1998 年に工業化された。現在，JFE スチール西日本製鉄所

した10)を拠点として営業生産している。

。

以上のような基本的な考え方を基に，以下の開発を行っ

2.3

た。
（1） 高バリア性有機樹脂の開発

品質性能

次に，「JN」の品質特性を紹介する。

各種有機樹脂皮膜の耐食性と酸素バリア性の関係に（1） 耐食性，アルカリ脱脂後耐食性

着眼し，有機樹脂皮膜単独の耐食性評価と酸素透過係

Photo 1 に， 裸 耐 食 性 試 験 結 果（ 塩 水 噴 霧 試 験

数 の 測 定 を 行 った。 酸 素 透 過 係 数 の 測 定 は，膜 厚100 h 後，およびアルカリ脱脂後の塩水噴霧試験 72 h

20 µm のフィルムを作成し，酸素電極法によって行っ後の外観）を示す。本開発品はクロメート系化成処理た。その結果，酸素透過係数が低い，すなわち酸素バ鋼板と同様，白錆が発生せず，良好な耐食性を有してリア性が高い有機樹脂皮膜ほど耐食性に優れていた。

いる。

また，変性エポキシ系樹脂が最も酸素透過係数が小さ
JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

− 78 −

また，ユーザーで鋼板をプレス形成後，アルカリ脱家電用環境調和型クロメートフリー高機能化成処理鋼板「エコフロンティア JN」

Chromate-freeChromate

ECO
FRONTIER
JNChromate Thinorganic
coatingDry-inplacechromate
coating

Reactedin-placechromatecoating

No white rust

No white rust

No white rust

Red rust

No white rust

No white rust

No white rust

Red rust

SST 100 h

Afteralkaline
degreasing*SST 72 h* Nippon Parkerizing Corp. CL-N364S

Photo 1

Corrosion resistance of various coated steel sheets

脂により表面の油・汚れを除去する場合，従来クロの低い値を示しており，膜厚が薄いことにより優れたメートを使わない化成処理技術ではアルカリ脱脂によ導電性を示している。最近の OA・AV 機器では，電磁り皮膜が劣化して耐食性が著しく低下する課題があっ波シールド特性を重視する傾向にあり，このような用たが，本開発品ではアルカリ脱脂後においても耐食性途に適している。

がほとんど劣化せず，優れた特性を保持している。

その他，耐指紋性，塗装密着性においても優れた性能を（2）スポット溶接性兼ね備えた多機能のクロメートフリー鋼板である。

「JN」は有機複合皮膜の膜厚が薄いことから，ス

本技術は，（社）表面技術協会から，平成 14 年度技術賞

ポット溶接性に優れている。大手複写機メーカーがを受賞した 。この受賞では，「高バリア性有機複合皮膜のクロメートフリー鋼板のスポット溶接性を評価した開発により，薄膜で高度な耐食性を実現し，相反する耐食結果でも，「JN」の品質性能は高い評価を得ている

性と導電性・溶接性の高度な両立に成功した」ことによる

11)（Fig. 4） 。

技術の独自性・進歩性，および，「工業化に成功し市場（3） 導電性（OA 機器メーカーなど）から高い評価を獲得した」ことに「JN」の表面抵抗値（三菱化学（株）製ロレスタ AP）よる工業化実績が非常に高く評価された。また，経済誌では，塗布型クロメート処理鋼板と同等の 10Ω レベルも実績が評価されている

Max.

3. 「エコフロンティア」シリーズ

4400
Torque strength (kgf/cm)

7)

JFE ECO FRONTIER JN
350Spec. ofstrength300

Min.

Product of
250 Company-C
Product ofCompany-D200

Product ofCompany-A

1500Fig. 412）。

家電用クロメートフリー鋼板は，主に無塗装で用いられる OA ･ VA 機器や家電製品の内部部品のほか，冷蔵庫，洗濯機，ショーケースなどの外板のように塗装を施された後用いられ，モーターカバー，石油ファンヒーターのオイルパンなどの用途では，高度な加工性が必要とされている。
これらの多様なニーズに対して，環境調和型クロメートフ

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Number of welds

リー鋼板で幅広く答えていくことを目的として，JN の高バ

Weldability of various chomate-free coated steel sheets
11)
developed by each of major steel companies in Japanア」のシリーズ化を確立している。

リア性と自己補修性をベースに発展させ，「エコフロンティ− 79 −JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

家電用環境調和型クロメートフリー高機能化成処理鋼板「エコフロンティア JN」

Table 1Classification

JFE Steel’s ECO FRONTIER series on electrogalvanized steel sheet (Chromate-free type)

Designation

Corrosion resistance(Time to occur white rustof 5% on surface area)

Characteristics

Applications

JPPaint adhesion

General painted use

JD

Primary corrosion
resistance,
Press formability

Electrical apparatus use,
Small motor casing use

JN

Corrosion resistance,
Excellent electricalconductivity andweldability

OA and AV equipment,
Electrical appliances

JF

Corrosion resistance,
Anti-abrasion property

OA and AV equipment,
Electrical appliances

JS

Excellent corrosion
resistance

Refrigerator,
Washing machine

JTExcellent paintadhesion,
Excellent corrosion
resistance

Refrigerator,
Washing machine,
Showcase

Lubricity

JW

Excellent formability
without oil,Corrosion resistanceafter forming

Cartridge tank of oil stove,
Oil drain plate

Black

Z1

Black color without
reflection,
Absorption and irradiation
property of heat

Computer,
DVD,HDD,
Car audio

100200300

General use

Anti-fingerprint
property

Table 1 に電気亜鉛めっき鋼板（EZ）ベースのクロメー剥離も極めて少ない。

トフリー化成処理鋼板の商品と品質特性の特長，主な用途（2） 加工後耐食性：深絞り加工部の耐食性が従来の汎用クを示す。一次防錆・高加工性（JD），一次防錆・一般塗装

ロメート処理鋼板「Excel Zinc C」よりも優れている。

下地（JP），耐 指 紋 性・耐 疵 付 性（JF），高 耐 食 性（JS），

深 絞 り 加 工 部 の 塩 水 噴 霧 試 験 16 h 後 の 外 観 を高塗装性（JT），高潤滑性・加工後耐食性（JW），黒色性

Photo 2 に示す ｡

9)（Z1）を開発し商品化した。また，溶融亜鉛めっき鋼板「JD」は 2003 年より営業生産を開始し，小型モーター（GZ）ベースのクロメートフリー化成処理鋼板（JC）も商品化している。このように，JFE スチールでは，AV・OA機器，家電製品などの種々の用途に最適な材料をお客様に

Chromate-freeChromate

ご提供できることを目的として，従来のクロメート処理鋼

ECO FRONTIER
JD

Excel Zinc C

板とほぼ同じ品質の各種クロメートフリー商品を開発している。この章では，いくつかの商品を紹介する。

Afterdeep drawforming

3.1 「エコフロンティア JD」「JD」は，一次防錆程度の耐食性と優れた加工性（加工After
SST 16 h時の耐皮膜剥離性）を有し，特に加工部品（小型モーターケースなど）に適している。この鋼板は，独自の特殊皮膜によって，以下のような特色を有している。

Photo 2

（1） 加工性：深絞り加工用途に適用可能で，加工時の皮膜JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

− 80 −

Appearances of ECO FRONTIER JD and usual chromate coated steel sheet after deep draw forming and9)
after SST 16 h家電用環境調和型クロメートフリー高機能化成処理鋼板「エコフロンティア JN」

Chromate-free
ECO FRONTIER
JW(Without oiling)実現し，相反する耐食性と導電性の両立を可能とした。

Chromate
Chromate Thin lubrication
organic coating(Without oiling)

OA・AV 機器の内部部品などに幅広く適用している。

Dry-in-placechromate coating(Oiling)

また，JFE スチールでは，一時防錆と加工性を付与した「JD」，優れた塗装性を付与した「JT」，高度な加工性と加工後耐食性を付与した「JW」など，独自のクロメートフリー商品を「エコフロンティア」としてシリーズ化している。
環境に適合する材料への関心はますます高まっており，今後クロメートフリー化は一層拡大・普及していくものと予想される。
「エコフロンティア」シリーズの優れた品質特Photo 3

Corrosion resistance after forming of various coatedsteel sheets (SST 120 h)

性は顧客から高い評価を得ており，今後も適用拡大されていくものと期待される。

ケースなどに適用されている。

参考文献
1） 山下正明．第 167 ･ 168 回西山記念技術講座 , 日本鉄鋼協会編，1998．

3.3 「エコフロンティア JT」

p. 151．
2） European Union. “Directive of the European Parliament and of theCouncil on the restriction of the use of certain hazardous substances inelectrical and electronic equipment(Draft)”, C5-0487, 2002, p. 7

粉体塗装などの高度な塗料密着性のニーズに対応した「JT」を開発・商品化した。
「JT」は以下の特 徴を有し，

3） 吉見直人，松崎晃，山下正明．表面技術．vol. 54，no. 5，2003，p. 344．
4） 吉見直人，松崎晃，山下正明．材料と環境．vol. 52，no. 12，2003，
p. 632．
5） 吉見直人，安藤聡，松崎晃，窪田隆広，堀澤輝雄，岡本幸太郎．NKK技報．no. 170，2000，p. 29．
6） Yoshimi N.; Ando S.; Matsuzaki A.; Kubota T.; Yamashita M. 5th Int.
Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet

ショーケースや白物家電の内板，外板に適している。
（1） 独自の有機複合皮膜により，極めて優れた塗料密着性を有している。粉体塗装にも適用が可能である。
（2） 未塗装耐食性にも優れているため，片面塗装／片面未塗装のような場合にも適用が可能である。

(GALVATECH’2001). Verlag Stahleisen Gmbh. Dusseldorf, 2001, p. 655.
7） 山下正明，窪田隆広，吉見直人，安藤聡，松崎晃，堀澤輝雄，岡本幸

3.4 「エコフロンティア JW」

太郎．表面技術協会第 105 回講演大会平成 14 年度技術賞受賞記念講演，2002，p. 461．
8） 吉見直人，吉田啓二，松崎晃，佐々木健一，堀澤輝雄，小谷敬壱．
NKK 技報，no. 178，2002，p. 11．
9） 山田茂樹，光成元伸，田口昇，黒澤光正，小川隆生，波多野仁美．

お客様での脱脂工程省略のために，無塗油で高度な加工性と加工後耐食性を有するクロメート系高潤滑防錆鋼板が適用されてきた。このような高い潤滑性の要求にも対応したクロメートフリー高潤滑防錆鋼板を開発・商品化した。
「JW」は，独自の優れた高潤滑有機複合皮膜技術により，（1） 無塗油でのプレス加工性に優れている

JFE 技報，no. 2，2003，p. 17．
10） 吉見直人，松崎晃，安藤聡，窪田隆広，山下正明．鉄と鋼，vol. 89，
no. 1，2002，p. 80．
11） 日経メカニカル，no. 551，2000-08，p. 33．
12） 日経ビジネス．2002-05-13，p. 56．

（2） 加工後の耐食性が汎用クロメート処理鋼板と比較し格段に優れており，従来のクロメート系高潤滑防錆鋼板と同等の耐食性を有している (Photo 3)。

4. おわりに「エコフロンティア」の紹介として，「JN」を中心に，クロメートフリー化成処理鋼板の皮膜設計，ならびに品質性能について述べた。
「JN」では，独自の高バリア性有機樹脂皮膜と自己補修性防錆添加剤により，世界で初めて薄膜で高度な耐食性を− 81 −

山地隆文

窪田隆広

加藤千昭

JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）