連続電気めっき装置用のコンダクターロール、金属鋼帯の連続電気めっき装置、電気めっき金属鋼帯、及び表面処理鋼板
【課題】家電製品やパーソナルコンピュータ等の電子機器にて使用される外装金属材用の表面処理鋼板において、優れた耐食性あるいは耐指紋性と、優れた表面の導電性を有する表面処理鋼板を提供する。
【解決手段】連続電気めっき装置のコンダクターロール表面に、円相当径が、直径１０μｍ以上０．５ｍｍ以下、かつ深さ５μｍ以上である窪みを形成し、さらに、窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上、５０％以下としたコンダクターロールを用いる事で、連続電気めっき過程において、めっき鋼板表面に形成されるめっき結晶による微細な凹凸構造を、コンダクターロールによって圧潰し、鋼板表面を平滑化する事を防止する。
【解決手段】連続電気めっき装置のコンダクターロール表面に、円相当径が、直径１０μｍ以上０．５ｍｍ以下、かつ深さ５μｍ以上である窪みを形成し、さらに、窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上、５０％以下としたコンダクターロールを用いる事で、連続電気めっき過程において、めっき鋼板表面に形成されるめっき結晶による微細な凹凸構造を、コンダクターロールによって圧潰し、鋼板表面を平滑化する事を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続電気めっき装置用のコンダクターロール、金属鋼帯の連続電気めっき装置、電気めっき金属鋼帯、及び表面処理鋼板に関する発明であり、本発明のコンダクターロールを電気めっき工程に使用する事により、表面処理鋼板となるめっき原板表面に微細な凹凸を形成し、製品である表面処理鋼板の導電性を改善し、耐食性、耐指紋性と導電性とを高いレベルで両立させる、連続電気めっき装置用のコンダクターロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品やパーソナルコンピュータ等の電子機器に使用される外装材用の表面処理鋼板は、耐食性と、指紋残りが目立たない、いわゆる耐指紋性が要求される。また、電子装置の動作安定化やノイズ遮断（電磁波シールド）のために内部機器のアース端子と通電しアース性を確保するための、鋼板表面の導電性も、該外装用表面処理鋼板に要求される重要な特性である。さらに、スポット溶接やシーム溶接等の通電溶接により部材を組み立てるための導電性を要求される場合もある。
【０００３】
一般的に、耐食性と耐指紋性の向上のために、有機又は無機成分からなる皮膜を塗布して上記表面処理鋼板を被覆するが、これら皮膜は多くの場合絶縁体であるため、導電性とは両立し難い。そこで、従来は、表面処理鋼板の導電性を確保するために、皮膜による被覆率を適切に制御する技術が見出されてきた。例えば、特許文献１のように皮膜による金属表面の被覆率を制御する技術や、特許文献２、特許文献３、特許文献４のように、金属表面の粗度に応じて特定の厚みの皮膜を被覆する技術等が、開示されている。また、特許文献５には、表面処理鋼板の原板となる金属鋼帯表面に微小な凸部を形成し、凸頂上部において耐食被膜が薄膜化する事を利用して導電性を改善した表面処理鋼板についての発明が開示されている。
【０００４】
また、連続電気めっき用のコンダクターロール（あるいは通電ロールとも言う）に関しては、例えば、特許文献６にはコンダクターロール表面の付着物を排除する溝を設けたコンダクターロールについての発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４１９６１号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１２８号公報
【特許文献３】特開平１０−３３０９５４号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３７６６号公報
【特許文献５】特開２００５−１３９５５１号公報
【特許文献６】特開平１０−８８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者の詳細な検討によると、上記の電子機器の外装に利用される表面処理鋼板において、耐食被膜を塗布する前の、めっき原板表面に存在する微細な凹凸構造が導電性の発現に重要である。この微細凹凸構造は、電気めっき過程において、めっき結晶のミクロな析出速度のばらつきにより形成されるもので、凹凸の配列ピッチが１μｍ程度以下である。発明者が連続電気めっき工程を子細に検討した結果、以下の事が判明した。
【０００７】
すなわち、めっき鋼帯の原板となる冷延鋼帯に電気めっきを行う際には、冷延鋼帯に電圧を印加するために金属製のコンダクターロールを冷延原板に押し当てる。通常のコンダクターロールの表面は円筒面からなる。この時、冷延鋼帯表面にはコンダクターロールによる押圧力が掛かる。あるいは、コンダクターロール表面と冷延鋼帯がこすれることによる摩擦が発生する。その結果、冷延原板表面に析出形成されるめっき結晶による微細な凹凸構造が圧潰され、平滑化される。
【０００８】
つまり、従来の製造装置および製造方法によるめっき鋼板は、めっき鋼板表面が平滑化し、粗度が低下するため、上記特許文献１〜５に記載の粗度（耐食皮膜塗装前のめっき原板粗度）を得ることが困難であり、優れた導電性特性を有するには至らない。
【０００９】
また、特許文献６に記載の多数条の溝を有するコンダクターロールを用いた場合は、溝部の直下においては、コンダクターロールと冷延鋼板表面の接触がなく、冷延鋼帯表面に形成されためっき結晶による微細粗度が平滑化されることはないが、コンダクターロールの溝部と非溝部でのめっき形成状態が異なり、製造されためっき鋼板に線状の縞模様が発生し、外観を損ねる問題がある。
【００１０】
本発明は、連続電気めっき工程における、コンダクターロールの押圧による微細なめっき結晶凹凸構造の圧潰による平滑化、あるいは、冷延鋼帯表面とコンダクターロール表面との摩擦による微細なめっき結晶凹凸構造の平滑化を防止するものである。電気めっき過程で形成される、めっき結晶による微細な凹凸粗度を維持した電気めっき鋼板の製造方法を提供する事で、電気めっき鋼板に耐食皮膜を塗布したいわゆる表面皮膜処理後の導電性の良好な表面処理鋼板、優れた耐食性及び耐指紋性と導電性とを両立した表面処理鋼板を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）金属鋼帯の連続電気めっき装置のコンダクターロールであって該コンダクターロール表面に複数の窪み部を有する事を特徴とするコンダクターロールであり、
（２）前記窪み部は、該窪み部の開口面積Ｓ及び円周率πを用いて下記式（Ｉ）で定義される円相当直径Ｄが１０μｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、深さが５μｍ以上であり、かつ、前記窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上５０％以下であることを特徴とする、（１）に記載のコンダクターロール。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・（Ｉ）
【００１２】
また、
（３）上記表面に窪みを有するコンダクターロールを少なくとも１本以上有する事を特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置であり、
（４）上記表面に窪みを有するコンダクターロールが、最終段の電気めっき槽のコンダクターロールから順に１本以上使用される事を特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置である。
【００１３】
さらには、
（５）上記のコンダクターロールを用いて製造した事を特徴とする、電気めっき金属鋼帯および、
（６）上記電気めっき金属鋼帯を原板とする導電性と耐食性を有する表面処理鋼板である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコンダクターロールを使用する事で、耐指紋性及び耐食性に優れ、家電製品、特に電子機器に用いた場合のアース性や、通電溶接性に優れた表面処理金属材や金属部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
パソコンやＡＶ家電製品など電子機器の外装筐体用の表面処理金属材に要求される、アース性や通電溶接性と、該表面処理金属材の表面粗度の関係について説明する。
【００１７】
パーソナルコンピュータの筐体等では、アースを取って接地するための導電性は、金属材とバネ式のアース端子との接触によって確保することが多い。また、スポット溶接やシーム溶接等の通電加熱による溶接での導電性は、金属材と溶接電極及び金属材同士の加圧接触にて確保される。
【００１８】
この場合、当該用途に用いる皮膜付き表面処理金属材の導電性確保の要件は、アース端子ないしは溶接電極が接触する金属材表面の部位に絶縁皮膜が存在しない、又は、表面処理金属材表面の皮膜がアース端子あるいは電極端子との接触により容易に破れることである。よって、導電性の確保には、アース端子に接触する機会が多い表面処理金属材の表面凹凸の凸上部に皮膜の被覆がない、又は、凸上部の皮膜が極めて薄いことが必須であり、そのような凸状部が鋼板の単位面積当りに多く存在するほど、前記導電性の発現に有利である。
【００１９】
一方、皮膜を塗布した被覆による金属材の耐食性向上の要件は、腐食環境と金属材の接触を遮断することと、皮膜に含まれる防錆顔料が金属表面に万遍なく配置されることにある。また、耐指紋性向上の要件は、指先に付着する油脂と腐食成分の混合物の金属表面又は皮膜自身へ付着阻止と、付着した場合の変色を抑制して目立たないようにすることである。これらはいずれも、皮膜による金属表面の被覆率が高く、かつ、皮膜の厚みが厚い場合に有利である。
【００２０】
したがって、耐食被膜塗装前の金属原板の表面に適切な粗度を形成し、局部的な被膜からの露出により導電性を確保し、かつ、鋼板の大部分を耐食被膜で覆われた状態にする事が、耐食性あるいは耐指紋性と、導電性という相反する特性を高いレベルで両立させる表面処理鋼板には必要となる。
【００２１】
耐食性や耐指紋性のための皮膜は、有機樹脂あるいは無機溶剤に防錆顔料を添加して鋼板表面に塗布し、その後、加熱乾燥させて溶剤を揮発除去させて、最終皮膜を形成する方法が一般的である。その際に皮膜の粘性の関係から、金属鋼板表面の粗度において、凹凸の配列ピッチが１μｍ以下の微細な凹凸が形成されていると、皮膜が微細な凹凸に倣う事ができずに、微細凹凸の凸部において、皮膜の薄い部位や凸部の頂点付近が皮膜から露出する部位が形成されやすい。
【００２２】
通常の表面処理鋼板の原板となる冷延鋼帯は、鋼板光沢や加工性の向上を目的として、いわゆるダルロールにて圧延される事により、表面に平均粗度Ｒａが１μｍ程度の不規則な凹凸模様が形成されている。しかし、めっき処理を施す過程において冷延鋼帯の粗度がそのまま維持されるわけではない。冷延鋼帯表面の凹凸がめっき結晶形成の核として作用する事により、めっき後の鋼帯表面には図４に示すテラス状の凸構造１１が形成される。発明者らの測定結果によると、テラス状凸部１１の大きさは大凡直径が１０〜１００μｍφ程度であり、テラス状凸部１１の平均的な高さは約１〜５μｍ程度である。表面処理鋼板を電子機器の外装筐体に使用し、バネ式端子によって接触アースを形成する場合、バネ式端子と接触する部位は、凸構造となっているテラス状凸部１１の上面部である。したがって、表面処理鋼板の原板の表面粗度において、特に図４に示すテラス状凸部１１上面の粗度が重要である。
【００２３】
電気めっき過程においては、上記テラス状のマクロな凸構造１１に加え、めっき結晶の成長速度のバラツキに起因する高さ１μｍ以下程度の大きさの微細凹凸構造１２（図６）が形成される。すなわち、電気めっき鋼板の表面には直径１０〜１００μｍ、高さ１〜５μｍ程度の大きな凸構造と、高さ１μｍ以下のミクロな凹凸構造という、２つの大きさの凹凸構造が混合して形成される。前記のとおり、（１）アース端子と接触する部位は、テラス状のマクロな凸部上面である事。（２）配列ピッチが１μｍ以下の微細な凹凸が形成されていると、皮膜が微細な凹凸に倣う事ができずに、微細凹凸の凸部において、皮膜の薄い部分あるいは凸部の頂点付近が皮膜から露出する部位が形成されやすい事、の２つの理由から、テラス状凸１１の上面に形成されるめっき結晶による微細凹凸構造１２が、表面処理鋼板の導電性発現の部位となり、こうした部位を適切に鋼板表面に適切な密度で配置する事が導電性に優れた表面処理鋼板を得るのに重要な要件となる。
【００２４】
発明者らは、下記の状況により、連続電気めっきラインにおいては、テラス状凸の上面のめっき結晶が平滑化されて、導電性を得るために必要な上記の微細凹凸構造が消失する事を発見した。
【００２５】
金属ストリップの表面に連続的に電気めっきを施すための装置として広く知られたものとして、図５に示すような水平式連続電気めっきセルがある。このような水平式連続電気めっきセルにおけるめっきの仕組みは、概略次に述べるようなものである。
【００２６】
めっき液２２を満たしためっき槽２１の中に配置された陰極としての複数のコンダクターロール１に冷延鋼帯（金属ストリップ）２０の表面を接触させて案内および給電させながら冷延鋼帯２０を走行させる。図示した例では、１基のコンダクターロール１が配置されており、上方からめっき槽２１の左端に進入した金属ストリップ２０は、左端の搬送ロール２５に案内されて水平右方に向きを変え、中央のコンダクターロール１を経て右端の搬送ロール２５により再び向きを変えて上方へ進出する。
【００２７】
中央のコンダクターロール１に対向して冷延鋼帯２０の下面側に配置されたバックアップロール２３により、冷延鋼帯２０を中央のコンダクターロール１に押し付けて、両者の接触部で良好な電気的接触を確保するようになっている。両端のコンダクターロール１にはバックアップロールは配置されていないが、冷延鋼帯２０にかかっている張力により良好な電気的接触が確保される。
【００２８】
また、冷延鋼帯２０を挟んで上下両側に対向して陽極としての複数対の電極板２４が配置してある。図示しない直流電源の陽極を電極板２４に、陰極をコンダクターロール１に各々結線し、これらに適当な電圧を印加し電極板２４と冷延鋼帯２０との間で通電させることで、めっき槽内２１を冷延鋼帯２０が通過する間にその表面に連続的にめっきを行う。また、図５に示しためっき槽を複数個並べて、めっきを行う事も一般的に行われている。また、１つのめっき槽に複数のコンダクターロール１を配列してもよい。
【００２９】
上記の様な電気めっき方法において、コンダクターロール１と、冷延鋼帯２０との間にすき間が発生すると、電圧によってスパークが発生し冷延鋼帯表面に疵を発生させる事になるため、コンダクターロール１は適当な圧力にて冷延鋼帯２０に押しつけられる。従って、コンダクターロール１が通常のコンダクターロールの場合、図５の連続電気めっき装置において、冷延鋼帯表面に析出形成されるべきめっき結晶による１μｍ程度以下の微細凹凸構造は、コンダクターロールによって圧潰されることとなり、平滑化してしまう。また、コンダクターロールと金属ストリップの表面速度は完全に一致する事は出来ないため、冷延鋼帯２０はコンダクターロールの表面とこすれ合いながら、めっき槽２１を通過する事になる。この際にもめっき結晶は平滑化される。
【００３０】
特に、上記のコンダクターロールによるめっき結晶の圧潰過程においては、前述のマクロなテラス状凸部の頂上がコンダクターロールに触れる可能性が高く、結果としてテラス状表面のめっき結晶による微細凹凸構造が消失し、平滑化された表面となる（図７のＳＥＭ断面写真）。
【００３１】
このように通常のコンダクターロールを用いた連続電気めっき装置によって形成されためっき鋼帯の表面は、めっき結晶の微細凹凸構造が圧潰によって平滑化された滑らかな状態のテラス状凸構造を持つ事になる。このめっき鋼帯に耐食被膜あるいは耐指紋性被膜を塗布した場合、前記テラス状凸の上面部分が滑らかなため、導電性を確保すべきめっき鋼帯の耐食被膜からの露出が起こりにくく、導電特性が悪い表面処理鋼板となってしまう。
【００３２】
これに対し、本発明のコンダクターロールは図１に示すように、ロール表面に窪み２を有している。本発明において、窪みの開口形状そのものは、図２に示すように、（ａ）円形でも（ｂ）矩形でも（ｃ）三角形でも、あるいはより複雑な（ｄ）多角形に近い形状でも良い。本発明の本質はコンダクターロールの表面に適切な大きさ（開口面積）および深さを有する窪み２が、適切な個数密度で配置されている事である。また、図２ではコンダクターロール表面の窪み２が等ピッチで整然と配置されている様子を図示しているが、もちろん、窪み２は整然と配置されている必要はなく、本発明の目的に適う個数密度でコンダクターロール表面に配置されていれば良い。
【００３３】
本発明のコンダクターロール表面の窪みの大きさを表す指標として円形開口窪みの開口部直径Ｄで表し、下記の様に、同一面積Ｓを有する円形開口窪みの開口部直径は、開口部の面積Ｓを用いて、円周率をπとし、下記のように円相当直径Ｄとして定義する。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・・・（Ｉ）
【００３４】
したがって、図２の（ａ）から（ｄ）の窪みの開口面積がいずれもＳｏ（ｍｍ２）で同じ場合、窪み大きさは（Ｉ）式のＤで定義され、同じ窪みであると定義される。
【００３５】
さて、本発明の表面に窪みが配されているコンダクターロールと、冷延鋼帯の電気めっき過程における接触の様子を示したものが図３（ａ）である。上側がコンダクターロールの断面を、下側が冷延鋼帯の断面を表す。コンダクターロール表面の窪みの大きさは円相当直径が１０μｍ以上であり、コンダクターロール表面の窪み２は、めっき鋼板表面１０に形成されるテラス状の凸部１１よりも大きい。このため、電気めっき過程において、テラス状凸部１１がコンダクターロールの窪み部２の中に入りかつ、テラス状凸部上面は、コンダクターロールと直接接触しない（図３（ａ）のＡ１、Ａ２、Ａ３部）。結果、テラス状凸１１の上面に形成されためっき結晶の微細凹凸構造１２がコンダクターロールによって平滑化される事なく、めっき鋼板の表面に残存する（図３（ｂ）の点線で囲んだＡ１，Ａ２、Ａ３部）。テラス状凸部の上面に形成されためっき結晶の微細凹凸構造は、その後の耐食性あるいは耐指紋皮膜塗布に際し、皮膜表面に局部的に露出あるいは、局部的に皮膜の薄い部分を形成する事で、耐食性あるいは耐指紋性皮膜塗布後の表面処理鋼板として、優れた導電性を発現する。
【００３６】
一方、図３（ａ）のＢ１、Ｂ２部はコンダクターロールの窪み部以外の部位が冷延鋼帯と接触している状態を示す。この場合は冷延鋼帯表面に析出するめっき結晶と、コンダクターロールが直接接触するため、図３（ｂ）の点線で囲んだＢ１、Ｂ２のごとく、テラス状凸１１上面は、めっき結晶による微細凹凸構造が圧潰されて平滑化する。
【００３７】
本発明においては、コンダクターロール表面の窪み２の面積率（コンダクターロールの表面積に対する、全窪み開口部の面積の総和の割合）を適切な値とする事で、テラス状凸部１１の上面にめっき結晶の微細凹凸構造１２が形成されるＡ１、Ａ２、Ａ３の様な部位が適切な割合で表面に存在するめっき鋼板を製造する事ができる。そして図３（ｂ）のＡ１，Ａ２，Ａ３の様な部位は、耐食皮膜塗装後において、図７のＳＥＭ画像のごとく、めっき結晶の微細凹凸構造１２が、局部的に皮膜から露出する事でアースに必要な通電点として作用し、表面処理鋼板の導電性を向上させる。
【００３８】
本発明において窪みの大きさは、円相当直径が０．５ｍｍ以下である。窪み部と、非窪み部直下でのめっき粗度が異なるために、窪み部の直径が０．５ｍｍより大きいと、めっき鋼板表面に目視で確認できるまだら模様が発生し、表面品位を損なうからである。
【００３９】
また、本発明において窪みの深さは５μｍ以上である。めっき鋼板表面にできるテラス状凸の高さが１〜５μｍ程度であり、テラス状凸の上面が窪み底部に接触しないために、窪みの深さは５μｍ以上必要である。窪み部の底面との接触がなければ、めっき鋼板表面１０のテラス状凸部１１の上面に形成されるめっき結晶による微細凹凸構造１２が圧潰し、平滑化される事はない。
【００４０】
本発明において、窪みの開口部の総面積はコンダクターロール表面の面積の１０％以上である。表面処理鋼板の通電点となる部位は、めっき工程においてめっき鋼板表面のテラス状凸部とロール表面の窪みが一致した部位である。これらは確率的な要素に支配される。発明者らが実際に窪み開口の面積率を変更したコンダクターロールを用いて表面処理鋼板の導電性を評価した結果、十分な導電性を得るには、窪み部の総面積が、コンダクターロールの表面積の１０％程度以上である事が必要であった。
【００４１】
また、本発明において、コンダクターロール表面の窪み開口部の総面積が大きすぎると、微細凹凸により耐食皮膜表面から露出する部位の面積が広くなり、耐食性が劣化する。発明者らの検討によると、耐食性を劣化させないためには、窪みの開口部の総面積はコンダクターロール表面の面積の５０％以下である事が望ましい。
【００４２】
以上をまとめると、目視による外観品位の劣化がなく、めっき過程においてめっき鋼板表面のめっき結晶による微細凹凸を摩擦や押圧により平滑化しないための条件として、コンダクターロール表面には、（１）円相当直径１０μｍ〜０．５ｍｍ、（２）深さ５μｍ以上の窪みが、（３）コンダクターロールの表面積の１０％〜５０％の割合で形成されている事が最も効果的である。
【００４３】
通常の連続電気めっき装置では、図５に示しためっき槽が１０段程度の多段で設置され、電気めっき処理が行われる。各めっき槽では０．２μｍ程度ずつめっき結晶の厚みが形成され、最終的に２〜３μｍ程度のめっき層が冷延鋼帯表面に形成される。本発明のロールは成長しためっき結晶の微細凹凸構造をコンダクターロールで圧潰し、平滑化する事を防止する事を目的にしたものである。したがって、上記の様な複数のめっき槽が直列で配置されためっき工程において、最終段のコンダクターロールを本発明の窪み付きコンダクターロールにすると、その後めっき結晶を圧潰させる事がなく、微細な凹凸構造が維持される。
【００４４】
また、本発明のコンダクターロールを最終段から連続的に、複数本配置使用する事で、１μｍ程度の厚みのめっき結晶成長の間にわたり、めっき結晶の微細凹凸構造を圧潰させる事がなく、より大きな微細凹凸構造を金属鋼帯の表面に形成する事が可能であり、製品となる表面処理鋼板の導電特性の発現に有効である。また、図５では水平式の電気めっき装置の概略図を用いて説明したが、垂直式の電気めっき装置のコンダクターロールについて、本発明のコンダクターロールを使用しても同様の効果を得る事は明らかである。
【００４５】
コンダクターロール表面に凹部を設ける手段として、例えば、レーザ等の高エネルギー線を局部的にコンダクターロール表面に照射して微細な窪み加工を行う方法、マスキング後に化学薬品によってコンダクターロール表面を溶解させる方法等が挙げられる。
【実施例】
【００４６】
本発明の窪みを有するコンダクターロールを得るために、パルスＹＡＧレーザ装置を用いて、コンダクターロール表面に微細穴加工を行った（図１（ｃ）にロール表面の様子を示す）。コンダクターロールとして、下記３種類の窪みを有するロールを製造した。Ｃ４は比較のために用意した、付与した表面の窪みの個数密度が本発明の範囲外のロールである。Ｃ５はレーザによる表面の窪み付与加工を行っていない、比較のために用意した通常コンダクターロールである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
上記、表１のＣ１〜Ｃ５のコンダクターロールを用いて、下記条件で金属鋼帯に電気亜鉛めっきをおこなった。亜鉛めっきは図５に示すめっき浴槽が１０槽からなる水平式の連続電気めっき装置を用いた。原板とした冷延鋼帯の表面の平均粗度Ｒａは１．５μｍ、鋼帯の厚みは０．８ｍｍである。冷延鋼帯への亜鉛めっき付着量は２０ｇ／ｍ２とした。上記連続電気亜鉛めっきが終了した電気亜鉛めっき鋼帯にコーター装置により耐食被膜を塗布した。耐食被膜は表２の３種類の皮膜を塗布した。塗膜厚は１μｍとした。
【００４９】
本発明の耐食被膜成分である有機樹脂としては、粒子のバインダーとして作用し得るものであれば特に制限が無く、水溶性有機樹脂、エマルジョン型有機樹脂、溶剤系有機樹脂のいずれもが使用可能である。例えば、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、アイオノマー系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂あるいはポリスチレン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルフィド、ポリアミドイミド、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマーなどが例示される。これらを単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いたり、共重合体を用いたり（例えばエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体）、お互いに変性したり（例えばエポキシ変性ウレタン樹脂、アクリル変性アイオノマー樹脂等）、あるいは別の有機物で変性したもの（例えばアミン変性エポキシ樹脂）を用いても良い。本実施例においては、有機樹脂として、下記表２に示すように、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂を用いた。
【００５０】
皮膜厚みは、蛍光Ｘ線法にて直径３５ｍｍの範囲で皮膜面から検出されるＳｉ量を測定して、皮膜中に顔料として含まれるシリカゾルの質量分率及び皮膜比重から算出し、被覆率は、上述した手法により、ＣＭＡでの測定結果から算出した。
【００５１】
【表２】
【００５２】
評価項目として、耐指紋性、耐食性として霧噴霧耐食性、導電性として層間抵抗値と通電溶接性を調査した。耐指紋性は、実指を表面処理金属材に３秒間押付け、その指紋跡の目立つ程度を目視で観察し評価した。指紋跡が目立たず家電製品等の部材として実用に供するには○を、指紋跡が目立ち家電製品等の部材として実用に供するには不適なものには×（表３中になし）を表３に記した。
【００５３】
層間抵抗値は、各表面処理金属材についてＪＩＳ Ｃ ２５５０に準じて層間抵抗値（Ω・ｃｍ２）を測定した。
【００５４】
通電溶接性は、スポット溶接による連続溶接性試験で評価した。適正溶接電流範囲を求め、その結果から得られる所定溶接電流値における限界連続溶接打点数を求めた。適正電流範囲は、以下の手順で求めた。
【００５５】
板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２枚組
溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨＯＭ）
電極間圧力：１９６０Ｎ
溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を印加（０．２秒）→加圧開放
【００５６】
前記のパターンで溶接したときに、ナゲット径４ｍｍ以上を確保できる最低電流値を下限電流値、試験片と電極との間に強い溶着を生じる最低電流値を上限電流値として、上下限電流値の間を適正電流範囲とした。
【００５７】
限界連続溶接打点数は、必要なナゲット径を確保できる連続溶接打点数の上限のことであり、以下の手順で求めた。
【００５８】
板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２ 枚組
溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨＯＭ）
電極間圧力：１９６０Ｎ
溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を印加（０．２秒）→加圧解放
溶接電流値： 先に求めた適正溶接電流範囲の中間値（下限電流値＋上限電流値）／２
【００５９】
上述の溶接条件で、打点速度を１点／３秒とし、試験片に形成されるナゲットの直径が４ｍｍ以上を確保する最大連続打点数を限界連続溶接打点数とした。評点付けの指標は、次のとおりとした。評点２の場合、通電溶接性が良好であると認められる。
評点２：連続打点数が５００点以上
評点１： 連続打点数が５００点未満、又は、ナゲット径４ｍｍ以上を確保できる溶接電流値を見出せず
【００６０】
耐食性は、各表面処理金属材の平板について、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準じて塩水噴霧を実施し、塩水噴霧時間１６８時間後の白錆及び赤錆発生面積率を測定し、以下の基準で評点付けした。家電製品等の部材として実用に供するには、評点３又は４が望ましい。
評点４：錆発生なし
評点３：錆発生が認められるが、面積率は５％未満
評点２：錆発生面積率が５％ 以上２０％未満
評点１：錆発生面積率が２０％以上
【００６１】
本発明における本発明例及び比較例の評価結果を表３に示す。
【００６２】
耐食皮膜を厚め塗装したため、実施例１から比較例１５のいずれも、耐指紋性および耐食性の評点は合格である。また、層間抵抗値は、バネ接触子によってアースを確保するためには、２．５（Ω・ｃｍ２）以下に抑えることが望ましいところ、本発明のコンダクターロールを用いた実施例１から実施例９は全て０．２（Ω・ｃｍ２）以下で良好な導電性をしめしている。一方、比較例１０から比較例１５の鋼板は、層間抵抗値が５．０（Ω・ｃｍ２）以上で、導電性が不足している。また通電溶接性についても実施例１から実施例９は良好であるが、比較例１０から１５は溶接性不良となった。
【００６３】
【表３】
【００６４】
図６（ａ）は表３中の実施例１のめっき鋼板のＳＥＭ画像である。テラス状凸部１１の上面には０．５μｍ程度の亜鉛めっき結晶による微細な凹凸構造１２が確認でき、ざらついている様子が分かる。図６（ｂ）は同じく実施例１のめっき鋼板の断面ＳＥＭ画像である、テラス状凸部上面の微細凹凸構造１２の凸部は皮膜１３から露出している。
【００６５】
図７（ａ）は表３の比較例１０のめっき鋼板のＳＥＭ画像である。図６に示した実施例１の鋼板と同様のテラス状凸部１１は存在するが、その上面にはコンダクターロールとの接触によって平滑化され、滑らかな状態である。図７（ｂ）は同じく、実施例１０のめっき鋼板の断面ＳＥＭ画像である。テラス状凸部上面は平滑で、全体が耐食皮膜１３に覆われ、露出している部位は存在しない。
【００６６】
上記実施例の通り、本発明によって、パソコンなどのアース性と耐食性の両立を求められるＯＡ用電子機器などに使用される外装用表面処理金属材について、その原版となる電気めっき鋼板表面のめっき結晶による微細凹凸構造を圧潰によって平滑化する事がない。その結果、耐食性皮膜塗装後の表面処理鋼板として、上記のめっき結晶による微細凹凸構造の凸部が局所的に耐食性皮膜から露出する、あるいは、凸部の頂点付近の耐食性皮膜が非常に薄くなる事で、ばね式のアース端子、あるいは、電子部品の基盤取り付け工程において、めっき原板の金属部がアース点として導通を確保し、導電性に優れた表面処理鋼板となる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロールの模式図である。（ｂ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロール表面の拡大図である。（ｃ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロール表面の光学顕微鏡画像である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、本発明のコンダクターロール表面の窪みのパターン例である。
【図３】本発明のコンダクターロールとめっき鋼帯の接触状態を表す断面の模式図である。
【図４】めっき後に鋼帯表面に形成されたテラス状の凸構造１１のＳＥＭ画像である。
【図５】連続電気めっき装置の概略図である。
【図６】（ａ）は、本発明のコンダクターロールを用いた電気めっき装置により製造しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近のＳＥＭ画像である。（ｂ）は、本発明のコンダクターロールを用いた電気めっき装置により製造しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近の断面ＳＥＭ画像である。
【図７】（ａ）は、従来法の通常のコンダクターロールを用いて作製しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近のＳＥＭ画像である。（ｂ）は、従来法の通常のコンダクターロールを用いて作製しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近の断面ＳＥＭ画像である。
【符号の説明】
【００６９】
１：本発明のコンダクターロールである
２：本発明のコンダクターロール表面に付与した窪み部である
１０：めっき鋼板表面
１１：めっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部
１２：めっき鋼板表面に形成されためっき結晶による微細凹凸構造
１３：耐食被膜
２０：冷延鋼帯
２１：めっき槽
２２：めっき液
２３：バックアップロール
２４：電極
２５：搬送ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続電気めっき装置用のコンダクターロール、金属鋼帯の連続電気めっき装置、電気めっき金属鋼帯、及び表面処理鋼板に関する発明であり、本発明のコンダクターロールを電気めっき工程に使用する事により、表面処理鋼板となるめっき原板表面に微細な凹凸を形成し、製品である表面処理鋼板の導電性を改善し、耐食性、耐指紋性と導電性とを高いレベルで両立させる、連続電気めっき装置用のコンダクターロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品やパーソナルコンピュータ等の電子機器に使用される外装材用の表面処理鋼板は、耐食性と、指紋残りが目立たない、いわゆる耐指紋性が要求される。また、電子装置の動作安定化やノイズ遮断（電磁波シールド）のために内部機器のアース端子と通電しアース性を確保するための、鋼板表面の導電性も、該外装用表面処理鋼板に要求される重要な特性である。さらに、スポット溶接やシーム溶接等の通電溶接により部材を組み立てるための導電性を要求される場合もある。
【０００３】
一般的に、耐食性と耐指紋性の向上のために、有機又は無機成分からなる皮膜を塗布して上記表面処理鋼板を被覆するが、これら皮膜は多くの場合絶縁体であるため、導電性とは両立し難い。そこで、従来は、表面処理鋼板の導電性を確保するために、皮膜による被覆率を適切に制御する技術が見出されてきた。例えば、特許文献１のように皮膜による金属表面の被覆率を制御する技術や、特許文献２、特許文献３、特許文献４のように、金属表面の粗度に応じて特定の厚みの皮膜を被覆する技術等が、開示されている。また、特許文献５には、表面処理鋼板の原板となる金属鋼帯表面に微小な凸部を形成し、凸頂上部において耐食被膜が薄膜化する事を利用して導電性を改善した表面処理鋼板についての発明が開示されている。
【０００４】
また、連続電気めっき用のコンダクターロール（あるいは通電ロールとも言う）に関しては、例えば、特許文献６にはコンダクターロール表面の付着物を排除する溝を設けたコンダクターロールについての発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４１９６１号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１２８号公報
【特許文献３】特開平１０−３３０９５４号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３７６６号公報
【特許文献５】特開２００５−１３９５５１号公報
【特許文献６】特開平１０−８８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者の詳細な検討によると、上記の電子機器の外装に利用される表面処理鋼板において、耐食被膜を塗布する前の、めっき原板表面に存在する微細な凹凸構造が導電性の発現に重要である。この微細凹凸構造は、電気めっき過程において、めっき結晶のミクロな析出速度のばらつきにより形成されるもので、凹凸の配列ピッチが１μｍ程度以下である。発明者が連続電気めっき工程を子細に検討した結果、以下の事が判明した。
【０００７】
すなわち、めっき鋼帯の原板となる冷延鋼帯に電気めっきを行う際には、冷延鋼帯に電圧を印加するために金属製のコンダクターロールを冷延原板に押し当てる。通常のコンダクターロールの表面は円筒面からなる。この時、冷延鋼帯表面にはコンダクターロールによる押圧力が掛かる。あるいは、コンダクターロール表面と冷延鋼帯がこすれることによる摩擦が発生する。その結果、冷延原板表面に析出形成されるめっき結晶による微細な凹凸構造が圧潰され、平滑化される。
【０００８】
つまり、従来の製造装置および製造方法によるめっき鋼板は、めっき鋼板表面が平滑化し、粗度が低下するため、上記特許文献１〜５に記載の粗度（耐食皮膜塗装前のめっき原板粗度）を得ることが困難であり、優れた導電性特性を有するには至らない。
【０００９】
また、特許文献６に記載の多数条の溝を有するコンダクターロールを用いた場合は、溝部の直下においては、コンダクターロールと冷延鋼板表面の接触がなく、冷延鋼帯表面に形成されためっき結晶による微細粗度が平滑化されることはないが、コンダクターロールの溝部と非溝部でのめっき形成状態が異なり、製造されためっき鋼板に線状の縞模様が発生し、外観を損ねる問題がある。
【００１０】
本発明は、連続電気めっき工程における、コンダクターロールの押圧による微細なめっき結晶凹凸構造の圧潰による平滑化、あるいは、冷延鋼帯表面とコンダクターロール表面との摩擦による微細なめっき結晶凹凸構造の平滑化を防止するものである。電気めっき過程で形成される、めっき結晶による微細な凹凸粗度を維持した電気めっき鋼板の製造方法を提供する事で、電気めっき鋼板に耐食皮膜を塗布したいわゆる表面皮膜処理後の導電性の良好な表面処理鋼板、優れた耐食性及び耐指紋性と導電性とを両立した表面処理鋼板を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）金属鋼帯の連続電気めっき装置のコンダクターロールであって該コンダクターロール表面に複数の窪み部を有する事を特徴とするコンダクターロールであり、
（２）前記窪み部は、該窪み部の開口面積Ｓ及び円周率πを用いて下記式（Ｉ）で定義される円相当直径Ｄが１０μｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、深さが５μｍ以上であり、かつ、前記窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上５０％以下であることを特徴とする、（１）に記載のコンダクターロール。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・（Ｉ）
【００１２】
また、
（３）上記表面に窪みを有するコンダクターロールを少なくとも１本以上有する事を特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置であり、
（４）上記表面に窪みを有するコンダクターロールが、最終段の電気めっき槽のコンダクターロールから順に１本以上使用される事を特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置である。
【００１３】
さらには、
（５）上記のコンダクターロールを用いて製造した事を特徴とする、電気めっき金属鋼帯および、
（６）上記電気めっき金属鋼帯を原板とする導電性と耐食性を有する表面処理鋼板である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコンダクターロールを使用する事で、耐指紋性及び耐食性に優れ、家電製品、特に電子機器に用いた場合のアース性や、通電溶接性に優れた表面処理金属材や金属部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
パソコンやＡＶ家電製品など電子機器の外装筐体用の表面処理金属材に要求される、アース性や通電溶接性と、該表面処理金属材の表面粗度の関係について説明する。
【００１７】
パーソナルコンピュータの筐体等では、アースを取って接地するための導電性は、金属材とバネ式のアース端子との接触によって確保することが多い。また、スポット溶接やシーム溶接等の通電加熱による溶接での導電性は、金属材と溶接電極及び金属材同士の加圧接触にて確保される。
【００１８】
この場合、当該用途に用いる皮膜付き表面処理金属材の導電性確保の要件は、アース端子ないしは溶接電極が接触する金属材表面の部位に絶縁皮膜が存在しない、又は、表面処理金属材表面の皮膜がアース端子あるいは電極端子との接触により容易に破れることである。よって、導電性の確保には、アース端子に接触する機会が多い表面処理金属材の表面凹凸の凸上部に皮膜の被覆がない、又は、凸上部の皮膜が極めて薄いことが必須であり、そのような凸状部が鋼板の単位面積当りに多く存在するほど、前記導電性の発現に有利である。
【００１９】
一方、皮膜を塗布した被覆による金属材の耐食性向上の要件は、腐食環境と金属材の接触を遮断することと、皮膜に含まれる防錆顔料が金属表面に万遍なく配置されることにある。また、耐指紋性向上の要件は、指先に付着する油脂と腐食成分の混合物の金属表面又は皮膜自身へ付着阻止と、付着した場合の変色を抑制して目立たないようにすることである。これらはいずれも、皮膜による金属表面の被覆率が高く、かつ、皮膜の厚みが厚い場合に有利である。
【００２０】
したがって、耐食被膜塗装前の金属原板の表面に適切な粗度を形成し、局部的な被膜からの露出により導電性を確保し、かつ、鋼板の大部分を耐食被膜で覆われた状態にする事が、耐食性あるいは耐指紋性と、導電性という相反する特性を高いレベルで両立させる表面処理鋼板には必要となる。
【００２１】
耐食性や耐指紋性のための皮膜は、有機樹脂あるいは無機溶剤に防錆顔料を添加して鋼板表面に塗布し、その後、加熱乾燥させて溶剤を揮発除去させて、最終皮膜を形成する方法が一般的である。その際に皮膜の粘性の関係から、金属鋼板表面の粗度において、凹凸の配列ピッチが１μｍ以下の微細な凹凸が形成されていると、皮膜が微細な凹凸に倣う事ができずに、微細凹凸の凸部において、皮膜の薄い部位や凸部の頂点付近が皮膜から露出する部位が形成されやすい。
【００２２】
通常の表面処理鋼板の原板となる冷延鋼帯は、鋼板光沢や加工性の向上を目的として、いわゆるダルロールにて圧延される事により、表面に平均粗度Ｒａが１μｍ程度の不規則な凹凸模様が形成されている。しかし、めっき処理を施す過程において冷延鋼帯の粗度がそのまま維持されるわけではない。冷延鋼帯表面の凹凸がめっき結晶形成の核として作用する事により、めっき後の鋼帯表面には図４に示すテラス状の凸構造１１が形成される。発明者らの測定結果によると、テラス状凸部１１の大きさは大凡直径が１０〜１００μｍφ程度であり、テラス状凸部１１の平均的な高さは約１〜５μｍ程度である。表面処理鋼板を電子機器の外装筐体に使用し、バネ式端子によって接触アースを形成する場合、バネ式端子と接触する部位は、凸構造となっているテラス状凸部１１の上面部である。したがって、表面処理鋼板の原板の表面粗度において、特に図４に示すテラス状凸部１１上面の粗度が重要である。
【００２３】
電気めっき過程においては、上記テラス状のマクロな凸構造１１に加え、めっき結晶の成長速度のバラツキに起因する高さ１μｍ以下程度の大きさの微細凹凸構造１２（図６）が形成される。すなわち、電気めっき鋼板の表面には直径１０〜１００μｍ、高さ１〜５μｍ程度の大きな凸構造と、高さ１μｍ以下のミクロな凹凸構造という、２つの大きさの凹凸構造が混合して形成される。前記のとおり、（１）アース端子と接触する部位は、テラス状のマクロな凸部上面である事。（２）配列ピッチが１μｍ以下の微細な凹凸が形成されていると、皮膜が微細な凹凸に倣う事ができずに、微細凹凸の凸部において、皮膜の薄い部分あるいは凸部の頂点付近が皮膜から露出する部位が形成されやすい事、の２つの理由から、テラス状凸１１の上面に形成されるめっき結晶による微細凹凸構造１２が、表面処理鋼板の導電性発現の部位となり、こうした部位を適切に鋼板表面に適切な密度で配置する事が導電性に優れた表面処理鋼板を得るのに重要な要件となる。
【００２４】
発明者らは、下記の状況により、連続電気めっきラインにおいては、テラス状凸の上面のめっき結晶が平滑化されて、導電性を得るために必要な上記の微細凹凸構造が消失する事を発見した。
【００２５】
金属ストリップの表面に連続的に電気めっきを施すための装置として広く知られたものとして、図５に示すような水平式連続電気めっきセルがある。このような水平式連続電気めっきセルにおけるめっきの仕組みは、概略次に述べるようなものである。
【００２６】
めっき液２２を満たしためっき槽２１の中に配置された陰極としての複数のコンダクターロール１に冷延鋼帯（金属ストリップ）２０の表面を接触させて案内および給電させながら冷延鋼帯２０を走行させる。図示した例では、１基のコンダクターロール１が配置されており、上方からめっき槽２１の左端に進入した金属ストリップ２０は、左端の搬送ロール２５に案内されて水平右方に向きを変え、中央のコンダクターロール１を経て右端の搬送ロール２５により再び向きを変えて上方へ進出する。
【００２７】
中央のコンダクターロール１に対向して冷延鋼帯２０の下面側に配置されたバックアップロール２３により、冷延鋼帯２０を中央のコンダクターロール１に押し付けて、両者の接触部で良好な電気的接触を確保するようになっている。両端のコンダクターロール１にはバックアップロールは配置されていないが、冷延鋼帯２０にかかっている張力により良好な電気的接触が確保される。
【００２８】
また、冷延鋼帯２０を挟んで上下両側に対向して陽極としての複数対の電極板２４が配置してある。図示しない直流電源の陽極を電極板２４に、陰極をコンダクターロール１に各々結線し、これらに適当な電圧を印加し電極板２４と冷延鋼帯２０との間で通電させることで、めっき槽内２１を冷延鋼帯２０が通過する間にその表面に連続的にめっきを行う。また、図５に示しためっき槽を複数個並べて、めっきを行う事も一般的に行われている。また、１つのめっき槽に複数のコンダクターロール１を配列してもよい。
【００２９】
上記の様な電気めっき方法において、コンダクターロール１と、冷延鋼帯２０との間にすき間が発生すると、電圧によってスパークが発生し冷延鋼帯表面に疵を発生させる事になるため、コンダクターロール１は適当な圧力にて冷延鋼帯２０に押しつけられる。従って、コンダクターロール１が通常のコンダクターロールの場合、図５の連続電気めっき装置において、冷延鋼帯表面に析出形成されるべきめっき結晶による１μｍ程度以下の微細凹凸構造は、コンダクターロールによって圧潰されることとなり、平滑化してしまう。また、コンダクターロールと金属ストリップの表面速度は完全に一致する事は出来ないため、冷延鋼帯２０はコンダクターロールの表面とこすれ合いながら、めっき槽２１を通過する事になる。この際にもめっき結晶は平滑化される。
【００３０】
特に、上記のコンダクターロールによるめっき結晶の圧潰過程においては、前述のマクロなテラス状凸部の頂上がコンダクターロールに触れる可能性が高く、結果としてテラス状表面のめっき結晶による微細凹凸構造が消失し、平滑化された表面となる（図７のＳＥＭ断面写真）。
【００３１】
このように通常のコンダクターロールを用いた連続電気めっき装置によって形成されためっき鋼帯の表面は、めっき結晶の微細凹凸構造が圧潰によって平滑化された滑らかな状態のテラス状凸構造を持つ事になる。このめっき鋼帯に耐食被膜あるいは耐指紋性被膜を塗布した場合、前記テラス状凸の上面部分が滑らかなため、導電性を確保すべきめっき鋼帯の耐食被膜からの露出が起こりにくく、導電特性が悪い表面処理鋼板となってしまう。
【００３２】
これに対し、本発明のコンダクターロールは図１に示すように、ロール表面に窪み２を有している。本発明において、窪みの開口形状そのものは、図２に示すように、（ａ）円形でも（ｂ）矩形でも（ｃ）三角形でも、あるいはより複雑な（ｄ）多角形に近い形状でも良い。本発明の本質はコンダクターロールの表面に適切な大きさ（開口面積）および深さを有する窪み２が、適切な個数密度で配置されている事である。また、図２ではコンダクターロール表面の窪み２が等ピッチで整然と配置されている様子を図示しているが、もちろん、窪み２は整然と配置されている必要はなく、本発明の目的に適う個数密度でコンダクターロール表面に配置されていれば良い。
【００３３】
本発明のコンダクターロール表面の窪みの大きさを表す指標として円形開口窪みの開口部直径Ｄで表し、下記の様に、同一面積Ｓを有する円形開口窪みの開口部直径は、開口部の面積Ｓを用いて、円周率をπとし、下記のように円相当直径Ｄとして定義する。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・・・（Ｉ）
【００３４】
したがって、図２の（ａ）から（ｄ）の窪みの開口面積がいずれもＳｏ（ｍｍ２）で同じ場合、窪み大きさは（Ｉ）式のＤで定義され、同じ窪みであると定義される。
【００３５】
さて、本発明の表面に窪みが配されているコンダクターロールと、冷延鋼帯の電気めっき過程における接触の様子を示したものが図３（ａ）である。上側がコンダクターロールの断面を、下側が冷延鋼帯の断面を表す。コンダクターロール表面の窪みの大きさは円相当直径が１０μｍ以上であり、コンダクターロール表面の窪み２は、めっき鋼板表面１０に形成されるテラス状の凸部１１よりも大きい。このため、電気めっき過程において、テラス状凸部１１がコンダクターロールの窪み部２の中に入りかつ、テラス状凸部上面は、コンダクターロールと直接接触しない（図３（ａ）のＡ１、Ａ２、Ａ３部）。結果、テラス状凸１１の上面に形成されためっき結晶の微細凹凸構造１２がコンダクターロールによって平滑化される事なく、めっき鋼板の表面に残存する（図３（ｂ）の点線で囲んだＡ１，Ａ２、Ａ３部）。テラス状凸部の上面に形成されためっき結晶の微細凹凸構造は、その後の耐食性あるいは耐指紋皮膜塗布に際し、皮膜表面に局部的に露出あるいは、局部的に皮膜の薄い部分を形成する事で、耐食性あるいは耐指紋性皮膜塗布後の表面処理鋼板として、優れた導電性を発現する。
【００３６】
一方、図３（ａ）のＢ１、Ｂ２部はコンダクターロールの窪み部以外の部位が冷延鋼帯と接触している状態を示す。この場合は冷延鋼帯表面に析出するめっき結晶と、コンダクターロールが直接接触するため、図３（ｂ）の点線で囲んだＢ１、Ｂ２のごとく、テラス状凸１１上面は、めっき結晶による微細凹凸構造が圧潰されて平滑化する。
【００３７】
本発明においては、コンダクターロール表面の窪み２の面積率（コンダクターロールの表面積に対する、全窪み開口部の面積の総和の割合）を適切な値とする事で、テラス状凸部１１の上面にめっき結晶の微細凹凸構造１２が形成されるＡ１、Ａ２、Ａ３の様な部位が適切な割合で表面に存在するめっき鋼板を製造する事ができる。そして図３（ｂ）のＡ１，Ａ２，Ａ３の様な部位は、耐食皮膜塗装後において、図７のＳＥＭ画像のごとく、めっき結晶の微細凹凸構造１２が、局部的に皮膜から露出する事でアースに必要な通電点として作用し、表面処理鋼板の導電性を向上させる。
【００３８】
本発明において窪みの大きさは、円相当直径が０．５ｍｍ以下である。窪み部と、非窪み部直下でのめっき粗度が異なるために、窪み部の直径が０．５ｍｍより大きいと、めっき鋼板表面に目視で確認できるまだら模様が発生し、表面品位を損なうからである。
【００３９】
また、本発明において窪みの深さは５μｍ以上である。めっき鋼板表面にできるテラス状凸の高さが１〜５μｍ程度であり、テラス状凸の上面が窪み底部に接触しないために、窪みの深さは５μｍ以上必要である。窪み部の底面との接触がなければ、めっき鋼板表面１０のテラス状凸部１１の上面に形成されるめっき結晶による微細凹凸構造１２が圧潰し、平滑化される事はない。
【００４０】
本発明において、窪みの開口部の総面積はコンダクターロール表面の面積の１０％以上である。表面処理鋼板の通電点となる部位は、めっき工程においてめっき鋼板表面のテラス状凸部とロール表面の窪みが一致した部位である。これらは確率的な要素に支配される。発明者らが実際に窪み開口の面積率を変更したコンダクターロールを用いて表面処理鋼板の導電性を評価した結果、十分な導電性を得るには、窪み部の総面積が、コンダクターロールの表面積の１０％程度以上である事が必要であった。
【００４１】
また、本発明において、コンダクターロール表面の窪み開口部の総面積が大きすぎると、微細凹凸により耐食皮膜表面から露出する部位の面積が広くなり、耐食性が劣化する。発明者らの検討によると、耐食性を劣化させないためには、窪みの開口部の総面積はコンダクターロール表面の面積の５０％以下である事が望ましい。
【００４２】
以上をまとめると、目視による外観品位の劣化がなく、めっき過程においてめっき鋼板表面のめっき結晶による微細凹凸を摩擦や押圧により平滑化しないための条件として、コンダクターロール表面には、（１）円相当直径１０μｍ〜０．５ｍｍ、（２）深さ５μｍ以上の窪みが、（３）コンダクターロールの表面積の１０％〜５０％の割合で形成されている事が最も効果的である。
【００４３】
通常の連続電気めっき装置では、図５に示しためっき槽が１０段程度の多段で設置され、電気めっき処理が行われる。各めっき槽では０．２μｍ程度ずつめっき結晶の厚みが形成され、最終的に２〜３μｍ程度のめっき層が冷延鋼帯表面に形成される。本発明のロールは成長しためっき結晶の微細凹凸構造をコンダクターロールで圧潰し、平滑化する事を防止する事を目的にしたものである。したがって、上記の様な複数のめっき槽が直列で配置されためっき工程において、最終段のコンダクターロールを本発明の窪み付きコンダクターロールにすると、その後めっき結晶を圧潰させる事がなく、微細な凹凸構造が維持される。
【００４４】
また、本発明のコンダクターロールを最終段から連続的に、複数本配置使用する事で、１μｍ程度の厚みのめっき結晶成長の間にわたり、めっき結晶の微細凹凸構造を圧潰させる事がなく、より大きな微細凹凸構造を金属鋼帯の表面に形成する事が可能であり、製品となる表面処理鋼板の導電特性の発現に有効である。また、図５では水平式の電気めっき装置の概略図を用いて説明したが、垂直式の電気めっき装置のコンダクターロールについて、本発明のコンダクターロールを使用しても同様の効果を得る事は明らかである。
【００４５】
コンダクターロール表面に凹部を設ける手段として、例えば、レーザ等の高エネルギー線を局部的にコンダクターロール表面に照射して微細な窪み加工を行う方法、マスキング後に化学薬品によってコンダクターロール表面を溶解させる方法等が挙げられる。
【実施例】
【００４６】
本発明の窪みを有するコンダクターロールを得るために、パルスＹＡＧレーザ装置を用いて、コンダクターロール表面に微細穴加工を行った（図１（ｃ）にロール表面の様子を示す）。コンダクターロールとして、下記３種類の窪みを有するロールを製造した。Ｃ４は比較のために用意した、付与した表面の窪みの個数密度が本発明の範囲外のロールである。Ｃ５はレーザによる表面の窪み付与加工を行っていない、比較のために用意した通常コンダクターロールである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
上記、表１のＣ１〜Ｃ５のコンダクターロールを用いて、下記条件で金属鋼帯に電気亜鉛めっきをおこなった。亜鉛めっきは図５に示すめっき浴槽が１０槽からなる水平式の連続電気めっき装置を用いた。原板とした冷延鋼帯の表面の平均粗度Ｒａは１．５μｍ、鋼帯の厚みは０．８ｍｍである。冷延鋼帯への亜鉛めっき付着量は２０ｇ／ｍ２とした。上記連続電気亜鉛めっきが終了した電気亜鉛めっき鋼帯にコーター装置により耐食被膜を塗布した。耐食被膜は表２の３種類の皮膜を塗布した。塗膜厚は１μｍとした。
【００４９】
本発明の耐食被膜成分である有機樹脂としては、粒子のバインダーとして作用し得るものであれば特に制限が無く、水溶性有機樹脂、エマルジョン型有機樹脂、溶剤系有機樹脂のいずれもが使用可能である。例えば、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、アイオノマー系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂あるいはポリスチレン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルフィド、ポリアミドイミド、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマーなどが例示される。これらを単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いたり、共重合体を用いたり（例えばエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体）、お互いに変性したり（例えばエポキシ変性ウレタン樹脂、アクリル変性アイオノマー樹脂等）、あるいは別の有機物で変性したもの（例えばアミン変性エポキシ樹脂）を用いても良い。本実施例においては、有機樹脂として、下記表２に示すように、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂を用いた。
【００５０】
皮膜厚みは、蛍光Ｘ線法にて直径３５ｍｍの範囲で皮膜面から検出されるＳｉ量を測定して、皮膜中に顔料として含まれるシリカゾルの質量分率及び皮膜比重から算出し、被覆率は、上述した手法により、ＣＭＡでの測定結果から算出した。
【００５１】
【表２】
【００５２】
評価項目として、耐指紋性、耐食性として霧噴霧耐食性、導電性として層間抵抗値と通電溶接性を調査した。耐指紋性は、実指を表面処理金属材に３秒間押付け、その指紋跡の目立つ程度を目視で観察し評価した。指紋跡が目立たず家電製品等の部材として実用に供するには○を、指紋跡が目立ち家電製品等の部材として実用に供するには不適なものには×（表３中になし）を表３に記した。
【００５３】
層間抵抗値は、各表面処理金属材についてＪＩＳ Ｃ ２５５０に準じて層間抵抗値（Ω・ｃｍ２）を測定した。
【００５４】
通電溶接性は、スポット溶接による連続溶接性試験で評価した。適正溶接電流範囲を求め、その結果から得られる所定溶接電流値における限界連続溶接打点数を求めた。適正電流範囲は、以下の手順で求めた。
【００５５】
板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２枚組
溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨＯＭ）
電極間圧力：１９６０Ｎ
溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を印加（０．２秒）→加圧開放
【００５６】
前記のパターンで溶接したときに、ナゲット径４ｍｍ以上を確保できる最低電流値を下限電流値、試験片と電極との間に強い溶着を生じる最低電流値を上限電流値として、上下限電流値の間を適正電流範囲とした。
【００５７】
限界連続溶接打点数は、必要なナゲット径を確保できる連続溶接打点数の上限のことであり、以下の手順で求めた。
【００５８】
板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２ 枚組
溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨＯＭ）
電極間圧力：１９６０Ｎ
溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を印加（０．２秒）→加圧解放
溶接電流値： 先に求めた適正溶接電流範囲の中間値（下限電流値＋上限電流値）／２
【００５９】
上述の溶接条件で、打点速度を１点／３秒とし、試験片に形成されるナゲットの直径が４ｍｍ以上を確保する最大連続打点数を限界連続溶接打点数とした。評点付けの指標は、次のとおりとした。評点２の場合、通電溶接性が良好であると認められる。
評点２：連続打点数が５００点以上
評点１： 連続打点数が５００点未満、又は、ナゲット径４ｍｍ以上を確保できる溶接電流値を見出せず
【００６０】
耐食性は、各表面処理金属材の平板について、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準じて塩水噴霧を実施し、塩水噴霧時間１６８時間後の白錆及び赤錆発生面積率を測定し、以下の基準で評点付けした。家電製品等の部材として実用に供するには、評点３又は４が望ましい。
評点４：錆発生なし
評点３：錆発生が認められるが、面積率は５％未満
評点２：錆発生面積率が５％ 以上２０％未満
評点１：錆発生面積率が２０％以上
【００６１】
本発明における本発明例及び比較例の評価結果を表３に示す。
【００６２】
耐食皮膜を厚め塗装したため、実施例１から比較例１５のいずれも、耐指紋性および耐食性の評点は合格である。また、層間抵抗値は、バネ接触子によってアースを確保するためには、２．５（Ω・ｃｍ２）以下に抑えることが望ましいところ、本発明のコンダクターロールを用いた実施例１から実施例９は全て０．２（Ω・ｃｍ２）以下で良好な導電性をしめしている。一方、比較例１０から比較例１５の鋼板は、層間抵抗値が５．０（Ω・ｃｍ２）以上で、導電性が不足している。また通電溶接性についても実施例１から実施例９は良好であるが、比較例１０から１５は溶接性不良となった。
【００６３】
【表３】
【００６４】
図６（ａ）は表３中の実施例１のめっき鋼板のＳＥＭ画像である。テラス状凸部１１の上面には０．５μｍ程度の亜鉛めっき結晶による微細な凹凸構造１２が確認でき、ざらついている様子が分かる。図６（ｂ）は同じく実施例１のめっき鋼板の断面ＳＥＭ画像である、テラス状凸部上面の微細凹凸構造１２の凸部は皮膜１３から露出している。
【００６５】
図７（ａ）は表３の比較例１０のめっき鋼板のＳＥＭ画像である。図６に示した実施例１の鋼板と同様のテラス状凸部１１は存在するが、その上面にはコンダクターロールとの接触によって平滑化され、滑らかな状態である。図７（ｂ）は同じく、実施例１０のめっき鋼板の断面ＳＥＭ画像である。テラス状凸部上面は平滑で、全体が耐食皮膜１３に覆われ、露出している部位は存在しない。
【００６６】
上記実施例の通り、本発明によって、パソコンなどのアース性と耐食性の両立を求められるＯＡ用電子機器などに使用される外装用表面処理金属材について、その原版となる電気めっき鋼板表面のめっき結晶による微細凹凸構造を圧潰によって平滑化する事がない。その結果、耐食性皮膜塗装後の表面処理鋼板として、上記のめっき結晶による微細凹凸構造の凸部が局所的に耐食性皮膜から露出する、あるいは、凸部の頂点付近の耐食性皮膜が非常に薄くなる事で、ばね式のアース端子、あるいは、電子部品の基盤取り付け工程において、めっき原板の金属部がアース点として導通を確保し、導電性に優れた表面処理鋼板となる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロールの模式図である。（ｂ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロール表面の拡大図である。（ｃ）は、本発明の電気めっき用コンダクターロール表面の光学顕微鏡画像である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、本発明のコンダクターロール表面の窪みのパターン例である。
【図３】本発明のコンダクターロールとめっき鋼帯の接触状態を表す断面の模式図である。
【図４】めっき後に鋼帯表面に形成されたテラス状の凸構造１１のＳＥＭ画像である。
【図５】連続電気めっき装置の概略図である。
【図６】（ａ）は、本発明のコンダクターロールを用いた電気めっき装置により製造しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近のＳＥＭ画像である。（ｂ）は、本発明のコンダクターロールを用いた電気めっき装置により製造しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近の断面ＳＥＭ画像である。
【図７】（ａ）は、従来法の通常のコンダクターロールを用いて作製しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近のＳＥＭ画像である。（ｂ）は、従来法の通常のコンダクターロールを用いて作製しためっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部付近の断面ＳＥＭ画像である。
【符号の説明】
【００６９】
１：本発明のコンダクターロールである
２：本発明のコンダクターロール表面に付与した窪み部である
１０：めっき鋼板表面
１１：めっき鋼板表面に形成されたテラス状凸部
１２：めっき鋼板表面に形成されためっき結晶による微細凹凸構造
１３：耐食被膜
２０：冷延鋼帯
２１：めっき槽
２２：めっき液
２３：バックアップロール
２４：電極
２５：搬送ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属鋼帯の連続電気めっき装置のコンダクターロールであって、該コンダクターロール表面に複数の窪み部を有することを特徴とする、コンダクターロール。
【請求項２】
前記窪み部は、該窪み部の開口面積Ｓ及び円周率πを用いて下記式（Ｉ）で定義される円相当直径Ｄが１０μｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、深さが５μｍ以上であり、かつ、前記窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のコンダクターロール。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・（Ｉ）
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンダクターロールを少なくとも１本以上有することを特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のコンダクターロールが、最終段の電気めっき槽のコンダクターロールから順に１本以上使用されることを特徴とする、請求項３に記載の金属鋼帯の連続電気めっき装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のコンダクターロールを用いて製造したことを特徴とする、電気めっき金属鋼帯。
【請求項６】
請求項５に記載の電気めっき金属鋼帯を原板とする、導電性と耐食性を有する表面処理鋼板。
【請求項１】
金属鋼帯の連続電気めっき装置のコンダクターロールであって、該コンダクターロール表面に複数の窪み部を有することを特徴とする、コンダクターロール。
【請求項２】
前記窪み部は、該窪み部の開口面積Ｓ及び円周率πを用いて下記式（Ｉ）で定義される円相当直径Ｄが１０μｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、深さが５μｍ以上であり、かつ、前記窪み部開口の総面積和がコンダクターロール表面積の１０％以上５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のコンダクターロール。
Ｄ＝√（４×Ｓ／π） ・・・（Ｉ）
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンダクターロールを少なくとも１本以上有することを特徴とする、金属鋼帯の連続電気めっき装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のコンダクターロールが、最終段の電気めっき槽のコンダクターロールから順に１本以上使用されることを特徴とする、請求項３に記載の金属鋼帯の連続電気めっき装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のコンダクターロールを用いて製造したことを特徴とする、電気めっき金属鋼帯。
【請求項６】
請求項５に記載の電気めっき金属鋼帯を原板とする、導電性と耐食性を有する表面処理鋼板。
【図２】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３０３４１０（Ｐ２００８−３０３４１０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４９５２５（Ｐ２００７−１４９５２５）
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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