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JPH02122092A - 耐食性にすぐれたPb−Sn 合金めっき鋼板の製造法 - Google Patents

耐食性にすぐれたPb−Sn 合金めっき鋼板の製造法

Info

Publication number
JPH02122092A
JPH02122092A JP27543388A JP27543388A JPH02122092A JP H02122092 A JPH02122092 A JP H02122092A JP 27543388 A JP27543388 A JP 27543388A JP 27543388 A JP27543388 A JP 27543388A JP H02122092 A JPH02122092 A JP H02122092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
plating
steel sheet
corrosion resistance
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27543388A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukinobu Higuchi
樋口 征順
Toshinori Mizuguchi
俊則 水口
Kenichi Asakawa
麻川 健一
Takashi Ichikawa
市川 敬士
Kunio Nishimura
邦夫 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP27543388A priority Critical patent/JPH02122092A/ja
Publication of JPH02122092A publication Critical patent/JPH02122092A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

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、耐食性にすぐれたPb −Sn合金めっき鋼
板の製造法に関するものである。
(従来の技術) 耐食性能にすぐれたPb −Sn合金めっき鋼板の製造
法として、例えば特公昭55−51426号公報のよう
に、鉄柵材料表面に電気めっき法でNi、 Co、 N
i−Co合金からなるめっき層を施した後、溶融pbS
n合金めっきを行なう方法がある。
この方法は、鋼板表面に予め施されたNi、 Co。
Ni−Co合金下地層と、Pb −Sn合金めっき浴中
のSnとの反応により、ピンホールの少ないPb −S
n合金めっき鋼板を製造するものである。
(発明が解決しようとする課題) ところでこの方法を通常の表面性状を有する鋼板に適用
した場合はすぐれた耐食性が得られるが、鋼板表面にア
トランダムに微細なグラファイト・カーボンの析出した
鋼板(所謂、カーボン汚れと一般に称せられ、冷延鋼板
の製造工程でしばしば発生)或いはSiが強度向上元素
として添加された高張力鋼板に対しては、必ずしも充分
な耐食性が得られない欠点があった。
本発明は、Ni、 Co、 Ni−Co合金の下地被覆
層を施してからPb −Sn合金めっきするめっき鋼板
の製遣方法において、グラファイトカーボン或いはSi
Mn、Aj!等の鋼中元素が表面に濃化して、酸洗によ
る表面活性化を妨げる酸化物等が鋼表面に 析出したよ
うな表面性状の劣る鋼板に対しても、めっき層の均一被
覆性、耐食性等にすぐれたPb−Sn合金めっき鋼板が
得られる製造法を提供する事を目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、表面性状が劣る鋼板の酸洗、活性化処理を効
率的に行ない、次いで均一被覆性と密着性のすぐれたN
i、 Co、 Ni−Co合金の各下地処理層を設ける
事によって、Pb −Sn合金めっき層の各種性能を向
上せしめたもので、その要旨は、鋼板を、金属イオンの
Ni2ゝ、 Co”の1種又は2種が、全so、”−イ
オン濃度に対する重量比率で〜250g/lを含有する
水溶液中で5A/dryf以上の電流密度で1−15秒
間の陰極電解処理を施した後、0.01〜1.0μ厚さ
のNi、 Co、 Ni−Co合金めっき層を施し、さ
らにSn−含有N3〜30%のPb −Sn合金めっき
層を施す耐食性にすぐれたPb −Sn合金めっき綱板
の製造法である。
本発明は、グラファイトカーボン或いはSi系の酸化物
等通常の酸洗方法では除去活性化され難い鋼板表面の活
性化方法について種々検討した結果、遊離H2SO,を
主成分にしてこれに硫酸塩の形態でNi”°、 Co”
°の1種又は2種の金属イオンを含有せしめた処理浴を
用いて陰極電解処理する。
この処理浴の金属イオン量を適正に選択するとともに、
適正な電解処理条件を設定する事によって効率的な鋼板
表面の酸化膜を除去活性化し、同時に微量の金属イオン
を析出する。
この電解処理により、先ず鋼表面のグラファイトカーボ
ン等が存在せず酸化膜が除去され易い部分から活性化し
、金属イオンを析出する。次いでグラファイトカーボン
或いはSi含有酸化均等が析出存在しているために活性
化されにくい部分に電流が集中し、これらの析出物が除
去されて活性化され、金属イオンの析出も同時に行なわ
れる。これらの作用が順次繰り返される事によって、通
常の酸洗方法では除去されに(い析出物を除去し、鋼表
面全体を活性化する。
この方法において遊離H1或いは遊離C1−イオンが存
在する場合、鋼表面の活性化が容易に行なわれる部分で
は穿孔腐食の危険性があるので、遊離HCQ、C1−イ
オンが不可避的不純物として含有される以外は使用され
ない。即ち、本発明では、遊離+12sO4,504”
−イオンを主成分とする処理浴が使用される。
また浴中のSOa”−イオン濃度に比して金属イオン量
を少なく含有せしめ、その処理時間を短縮化し、さらに
電解電流密度を適正化することによって鋼表面の酸化膜
を除去して活性化し、同時に微量の金属を析出する。こ
の微量の金属析出物は、本発明ではNi、 Co、 N
i−Co合金等の耐酸化性にすぐれた金属を選定してい
るため、次の金属めっき処理までの酸化膜の再生成が極
力防止される。
さらに、本発明では、鋼表面を活性化後にNi。
Co、等の金属イオン含有量が多く、電解効率にすぐれ
ためっき浴を用いて下地被覆層を施し、その結果として
、その後のPb −Sn合金めっき層の均一被覆性、め
っき層の密着性が改善されて耐食性が向上する。
(作 用) 以下本発明を作用とともにさらに詳細に説明する。
転炉、電炉等の溶解炉で溶製された溶鋼を連続鋳造また
は造塊、分塊を経てスラブとし、熱間圧延、酸洗、冷間
圧延及び焼鈍あるいはざらに調質工程を経て製造された
鋼板を使用する。特に本発明における陰極電解処理は、
鋼板の表面の性状が劣り、通常の脱脂、酸洗によって表
面清浄化及び活性化処理が行なわれにくい例えば次に述
べるような鋼板に適用される場合に有利である。
(11鋼板の箱焼鈍工程において、鋼中のCが表面に拡
散してFe、Cを形成し、ガスクリーニングが充分に行
なわれずにグラファイトカーボンとFeに分解して、鋼
素地と酸化膜との界面にアトランダムにグラファイトカ
ーボンが析出している鋼板(2)酸素との親和力が大き
い元素が鋼中に添加されているため、焼鈍後に安定で緻
密な酸化膜が形成された鋼板、すなわち ・Si脱酸剤が多量に添加され、鋼中にSiが含有され
ている鋼板 一5i、 Mn+ P+八へ、 Ti、 B等の強度向
上元素が含有されている鋼板、例えばSi  Mn系高
強度鋼板P−Aj2系高強度鋼板、 Ti−P−門n−
B系高強度鋼板このようにして焼鈍あるいはさらに調質
圧延された鋼板を、通常の方法で脱脂処理、例えばオル
ケイ酸ソーダーあるいはリン酸ソーダー等に界面活性剤
を添加した溶液中で電解処理された後、陰極電解処理さ
れる。
先ず鋼板を金属イオンのNt”+ Co”の1種又は2
種をso、”−イオンとの重量比率が〜250g#!か
らなる水溶液中で、5A/drrf以上の電流密度で、
1〜15秒間の陰極電解処理を施す。
この処理は、鋼板表面のグラファイトカーボンの析出物
や酸化膜を除去して表面を活性化し、同時にNi、 C
o+ Ni−Co合金の微量を析出する。
この処理浴には、上記の条件を満足する(硫酸硫酸ニッ
ケル)、(硫酸−硫酸コバルト)、(硫酸−硫酸ニッケ
ルー硫酸コバルト)浴、さらに電導性を増すために硫酸
ナトリウム等を添加した処理浴等が使用される9 本発明において処理浴の遊離硫酸濃度が50g/ 1以
下では、原板表面の酸化膜を均一に除去して活性化する
ことや、またNi等の同時析出を行なうことができない
一方遊離硫酸濃度が250g/ i、を越える場合には
、その効果が飽和するとともに、処理浴の持ち出しによ
る経済的な損失が多くなる。また処理浴のミスト発生が
多く、作業環境の劣化、処理装置の損耗が著しく、また
ライン停止時に原板表面が凹凸状に熔解する等工業的に
不利になるので、その濃度は250g/l以下に規制す
る。従って、本発明においては、遊離硫酸濃度は50〜
250g/l、好ましくは75〜200g/fである。
本発明では遊離硫酸に対して、金属イオンを硫酸ニッケ
ル等の硫酸塩の形態で、Nt 2 + 、 C02°、
及び(Ni” +Co”)を する。この金属イオンを含有した処理浴を用いるる、す
なわちグラファイトカーボン或いはSi含有酸化物が形
成されている鋼表面は陰極電解処理によって酸化膜の除
去され易い部分から除去して活性化され、この部分に金
属イオンが先ず析出される。次いで酸化膜が剥離されな
い部分に電流が集中して酸化膜が除去され、金属イオン
が析出する。
この様な反応が短時間に順次繰返されて鋼表面が活性化
され、密着性のすぐれたNi等の金属が析出される。
この析出金属によって、該処理後電気めっきまでの間に
酸化膜の再生成が防止され、次工程でのめっき密着性の
向上を図る。
而してNi”、 Co”+ (Ni”十Co”)の金属
イオン濃度が、処理浴中の全5042−イオン濃度に対
して、1750未満では金属イオン含有量が少なすぎて
酸化膜の除去と金属イオンの同時析出が行なわれにくく
、また金属イオン濃度が全SO42−イオン濃度に対し
て115を越える場合には、処理浴中の金属イオン含有
量が多過ぎるため、原板表面に密着性の劣るめっき層の
析出或いは含有金属が水酸化物。
酸化物等の形態で析出して本発明の目的とする効果が得
られない。従って本発明では、金属イオン濃度と金30
42−イオン濃度の比率が1750〜115、好ましく
は1/25〜1/10の範囲である。
さらに該処理浴を用いて電流密度5A/drrT以上、
処理時間1〜15秒間の陰極電解処理を施こす。電流密
度が5A/drrf未満では、短時間の処理で酸化膜除
去と金属の同時析出を行なうことが困難である。したが
って本発明では5A/drrr以上、好ましくは7.5
6/drd以上の陰極電流密度で処理する。
また、電流密度の上限は時に規制されるものではないが
、電流密度が高くなり過ぎると通板時の鋼仮抵抗が高く
なり、板厚等によっては、コンダクタ−ロールと処理浴
との間で鋼板が発熱し、鋼表面の酸化が助長される等の
現象を生じる場合があるので、本発明では35A/d 
rff以下が好ましい。
また処理時間については、1秒未満では本発明の目的と
する酸化膜除去による表面活性化と金属イオンの同時析
出を行なうのに充分でなく、また15秒を越える長時間
の陰極処理が行なわれkifbる場合は、本発明の効果
が飽和されるとともに、むしろ前記した様にNi等の金
属イオンの析出部に更に重畳して金属イオンが析出され
て部分的に厚さの異なる金属めっき層が厚く生成され、
次いで行なわれる金属めっき後の厚さが不均一になる欠
点を生じる。従って本発明では処理時間は1〜15秒間
、好ましくは1.5〜7.5秒間の範囲である。尚処理
浴温度は特に規制されず、常温〜90°Cの範囲で処理
される。
又この処理に対する電極は、Pb −Sn電極、ステン
レス電掻、チタンに白金めっきした電極等の不溶性電極
、或いはニッケル、コバルト等の可溶性電極のいずれも
使用しうる。しかし工業的に安定して処理作業を実施す
るには、可溶性電極は電極からの電解金属イオンが蓄積
されるため、浴中の金属イオンの前記比率を維持するの
が困難である。
従って不溶性電極を使用して、金属イオンの減少割合に
対応して炭酸ニッケル等の炭酸塩の形態で金属イオンを
補給し、その含有比率を維持するのが有利である。
遊離塩酸或いはci!−イオンは、処理装置の構成材料
或いはめっき原板の穿孔腐食を発生する原因となるので
好ましいものではないが、本発明の処理浴中に不可避的
不純物として含有される程度の量は特に影響がない。
また不純物元素として、処理浴中にFe”イオンが含有
される場合、他のNi2+、 Co21イオンの析出を
妨げるので、その含有量は5 g/ 1以下好ましくは
2.5g/l以下である。
次いで前記のような処理が施された後、余剰の処理浴を
払拭後或いは水洗後、Niめっき、Coめっき或いはN
i−Co合金めっき層が施される。これらめっき層は、
Pb −Sn合金めっきに下地処理層として均一被覆性
にすぐれ、ピンホールの生成が少なく、また密着性にす
くれている事が重要である。
そのため前記した鋼板表面の活性化処理後、電解効率に
すぐれ均一被覆性の良好なめっき層を得るために、金属
イオンNi”、 Co”、  (Ni”+Co”)をめ
っき浴中の電解効率に関与する全5O4−?全CI!。
イオンに対して50%以上、好ましくは60%以上を含
有するめっき浴を用いるとよい。
而してこの下地めっき層は、0.01〜1μの厚さが施
される。下地被覆層の厚さが0.01μ未満では、Pb
 −Sn合金めっき浴中のSnとの均一緻密な合金層が
生成され難く、しかも均一被覆性、密着性、耐食性にす
ぐれた合金めっき鋼板が得られ難い。また下地被覆層の
厚さが1μを越える場合には、Snとの反応により生成
されろNi −Sn、 Co−5n或いはNi −Co
−Sn合金層が硬く脆いため、成形加工時にこの合金層
にクラックを発生してめっき層の剥離や耐食性の劣化を
きたす。従って本発明において下地被覆層の厚さは、o
、oi〜lμ厚さ、好ましくは0.03〜0.5 μで
ある。
また本発明においては、この下地めっき浴のpl+は2
.5以下の低pH浴の使用が好ましい。すなわちめっき
浴のpHが2.5以下では、本発明の前処理後めっき工
程までの間のNi等の析出物表面の酸化、或いはこれら
析出物のピンホール部での原板の再酸化による酸化膜を
除去する効果が得られやすい。
その結果としてより一層均−被覆性にすくれ、ピンホー
ルの生成が少なく、密着性にすぐれたNi等の下地被覆
が得られる。
さらに均一被覆性のすぐれた下地被覆層を得るには、め
っき浴中に含有されるめっき金属イオンが浴中の全5O
F−イオンと全cf−イオンに対して50%以上、好ま
しくは60%以上を含有する電解効率のすぐれためっき
浴を使用するのが好ましい。
(Ni”/SO4”−+Cf−=0.65)の組成で!
hsO,を添加してpHを2.5以下にして調整された
めっき浴等を使用するとよい。
次にこれらの下地めっき層を施した後水洗し、或いは希
塩酸等の水溶液でその表面を活性化した後、ZnC1□
を主成分とするフラックス処理を行ってPb−Sn合金
めっきをする。このPb−Sn合金めっき浴には、Sn
を3〜30%含有するめっき浴を使用する。
Snの含有量が3%未満では、Snと下地被覆層との合
金層の生成が不充分なため均一で緻密な合金層が生成さ
れ難(、Pb−Sn合金めっき層の均一被覆性、耐食性
等が得られない。またSnの含有量が30%を越えると
、下地被覆層とSnとの合金層が厚てPb −Sn合金
めっき浴のSn含有量は3〜30%、好ましくは5〜2
5%である。
尚前記のNi、 Co等の下地被覆処理或いはPb−S
n合金めっきにおいて、不可避的に含有される不純物は
、下地被覆処理における例えばS、 Fe、或いはPb
 −Sn合金めっきにおける例えばSb、 Cu等が数
%含有されても本発明の目的に支障をきたすものではな
い。
上記のように本発明は、溶融Pb −Sn合金めっきに
適用される場合で説明した力S電気Pb −Sn合金め
っきに適用してもよい。この場合についても、めっき原
板の表面性状や、活性化処理が不充分な場合、溶融めっ
きと同様に電気Pb −Sn合金めっき層の均一被覆性
が劣り、ピンホールの生成が多くなり、めっき層の密着
性が劣る。
さらにこのPb −Snめっき層中のSnとの濡れ反応
性の良好なNi系の下地被覆層を存在させる事により、
溶接或いは半田接合される場合でもその熱影響部で均一
な緻密な合金層が生成される。すなわちNi系の下地被
覆層を形成させずに鋼板に 直接Pb −Sn合金めっ
き層を施した場合、熱影響部で溶融Pb −Snが凝固
する時にピンホールを発生し易すく、耐食性を劣化する
上記のごときグラファイトカーボン或いはSi系酸化物
等が表面に析出した様な鋼板の表面性状が劣る場合にも
、本発明によれば、均一被覆性、耐食性或いはめっき層
の密着性にすぐれたPb −Sn合金めっき鋼板の製造
が可能となる。
尚本発明のPb−Sn合金層の付着量については特に規
制されるものではないが、該製品が主として使用される
用途、即ち燃料タンク用素材、電機製品用の部材等の用
途から考慮して、その付着量は片面当り15〜100 
g/nfの付着量が使用されるのが好ましい。
その付着量が15g/ rrf未満では、すぐれた耐食
寿命と半田性能が得られず、また片面当り100 g/
rrrを越える場合、耐食性能が飽和するとともに、燃
料タンクのような強加工を受ける場合、成形加工性を劣
化する傾向が見られる。
尚本発明のPb −Sn合金めっき鋼板の表面に、更に
一層の耐食性向上或いは塗装性能の向上を目的として、
リン酸或いはクロム酸等を主成分とする水溶液を用いて
化成処理を施してもよい。
(実施例) 冷間圧延5焼鈍、調質圧延されて製造された第1表に示
すめっき原板に、本発明の処理法を適用してPb −S
n合金めっき鋼板を製造した該評価材について、各々下
記に示す評価法により、その性能評価試験を実施した。
その結果を、第1表に比較材の性能評価結果と併せて示
す様に、本発明の方法は、グラファイトカーボンが表面
に析出した鋼板或いは表面に安定で緻密な酸化膜が形成
され易い、Si、P、A 1 、Mn、P等が含有され
る鋼板等その表面の性状が劣る鋼板に対して、特にその
効果が大きくまたすぐれた性能特性が得られた。
1、めっき被覆層の均一被覆性 ラインスピード80m/minで、片面当りのめっき量
が60g/ nfのPb−6%Sn系合金めっき鋼板を
製造し、その外観を調査し、下記の評価基準で評価して
、その均一被覆性を検討した、 ◎・・・・・・めっき浴の濡れ反応性極めて良好で、め
っき外観極めて良好 O・・・・・・めっき浴の濡れ反応性比較的良好で、1
0drrfの評価面に対して流れ模様(めっき厚さの部
分的に厚い部分)が2点以下発△・・・・・・めっき浴
の濡れ反応性若干劣るため、10drrfの評価面にザ
ラツキ状の点状欠陥部(微小下めっきが10数点群発)
が発生×・・・・・・めっき浴の濡れ反応性著しく劣る
ため、10 drrrの評価面にザラツキ状の点状欠陥
部が多量に発生 2、めっき層の密着性 1.2閾の板厚にPb−12%Sn系合金めっき層を片
面当りの付着量で45g/ n(施してから、板厚と同
一の曲率半径で衝撃曲げ加工後セロテープを貼布。
剥離してめっき層の剥離状況を調査した。
尚評価基準は、下記の方法によって行なった。
◎・・・・・・めっき層の剥離なく、セロテープへの剥
離物の付着なし ○・・・・・・めっき層の表面部が若干剥離、セロテー
プに極く軽微な剥離物が付着 Δ・・・・・・めっき層の鋼板界面からの部分的剥離が
発生、セロテープへの剥離物の付着が明瞭に認められる ×・・・・・・めっき層全面剥離 3、耐食性能 (1)評価法A 1200X120 mIlサイズの評価材について、塩
水噴霧試験を96時間実施後、端部のシール部を除いた
100×1OOIII11の評価面に、IMXllII
Ilサイズのマス目100個に区分して、赤錆の発生し
たマス目の数を測定して、その耐食性能を評価した、◎
・・・・・・赤錆発生個数5個以下 ○・・・・・・赤錆発生個数6個〜10個Δ・・・・・
・  〃11個〜30個 ×・・・・・・  〃31個以上 (2)評価法B 板厚0.8 mm、ブランクサイズ径150 IIIm
の評価材を用いて、しわ押え圧力2000kgで円筒成
形加工を行なって、径75mmX高さ40mmからなる
円筒型容器を作成して評価材とした。
該容器にガソリン7部と0.1部濃度のNaClを含有
する水溶液3部からなる腐食試験液を充填して、耐ガソ
リン性を対象とした評価試験を実施した。3ケ月間室温
に放置した後、その赤錆発生状況を調査、下記の評価基
準で評価を行なった。
◎・・・・・・赤錆発生個数3個以下 ○・・・・・・   〃  4個〜10個以下Δ・・・
・・・   〃11個〜20個以下×・・・・・・  
 721個以上 (3)評価法C 上記の円筒容器を評価材として、腐食試験液としてガソ
リン93.5部士メタノール5分士蒸溜水1゜5部から
なる溶液を充填して、アルコール混合燃料を想定した評
価試験を60°Cの温度で45日間実施した。
試験後その赤錆発生状況を調査し、下記の評価基準で評
価を行なった、 ◎・・・・・・赤錆発生個数5個以下 ○・・・・・・   〃  6個〜12個以下Δ・・・
・・・   〃13個〜25個以下×・・・・・・  
 〃26個以上 (発明の効果) 以上説明したごとく本発明は、Pb −Sn合金めっき
において、添加される強度向上元素やカーボン汚れ等に
よって表面性状が劣化した鋼板に対しても、均一被覆性
、密着性にすぐれ、また耐食性を向上させたPb −S
n合金めつき鋼板を得ることができる。
代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名 昭和63年12月 2′7日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鋼板を、金属イオンのNi^2^+、Co^2^+の1
    種又は2種が全SO_4^2^−イオン濃度に対する重
    量比率で1/50≦金属イオン濃度/SO_4^2^−
    イオン濃度≦1/5、遊離硫酸50〜250g/lを含
    有する水溶液中で5A/dm^2以上の電流密度で1〜
    15秒間の陰極電解処理を施した後、0.01〜1.0
    μ厚さのNi、Co、Ni−Co合金めっき層を施し、
    さらにSn−含有量3〜30%のPb−Sn合金めっき
    層を施す事を特徴とする耐食性にすぐれたPb−Sn合
    金めっき鋼板の製造法。
JP27543388A 1988-10-31 1988-10-31 耐食性にすぐれたPb−Sn 合金めっき鋼板の製造法 Pending JPH02122092A (ja)

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