近年来，世界对环境问题日益关注，制定了针对特定化学物质的EU指令、针对报废汽车的ELV指令、针对废弃电器产品的WEEE指令及RoHS指令等。日本国内引进了PRTR及ISO14001等新的管理标准及绿色采购方针等，积极致力于企业环境保护的活动，开发环境友好型产品、减少工厂内废弃物数量。为了将钢板表面处理通用的铬酸盐钝化处理时含有的特定化学物质6价铬（Cr6＋）去除，新日铁加古川制铁所积极进行新产品开发，至2005年4月，电镀锌厂彻底废除了铬酸盐钝化处理，实现了完全替代铬酸盐。本文就新日铁电镀锌产品（EG产品）的变迁、实现完全替代铬酸盐的过程以及替代铬酸盐的EG产品做一介绍。
EG产品的变迁
加古川制铁所电镀锌工厂1号EGL于1974年6月投产；2号EGL于1986年4月投产。最初产品是在镀锌板上涂油不进行处理的O形圈材（MO处理）；以一次防锈为目的，通过一般化学合成处理，在镀锌表面喷射铬氢氧溶液，使其与镀锌反应后进行水洗的反应型铬酸盐钝化处理（C处理）；用于涂敷，在镀锌板上析出磷酸锌结晶，作为一次性防锈实施密封铬酸盐钝化处理的磷酸盐处理（P处理）。
随着用户需求的多样化，要求电镀锌产品具备各种功能。针对用户提出的加工组装后，如因指纹附着影响美观等而要求的耐指纹性，开发了无机系耐指纹性钢板“神户镀锌钢板K处理”，并实现了商品化。其耐指纹性原理为：当镀锌钢板表面附着指纹时，光的反射与吸收状态就发生变化，附着指纹部分的扩散反射光与非附着指纹部分相比减少，就产生了“黑斑”的工学现象，这就是指纹显眼的原因。但钢板表面不附着指纹这样的技术是极其困难的。因此通过将类似指纹成分且具有光学特性的物质涂敷在钢板表面形成膜，这样在钢板表面即使附着指纹，与非附着指纹部分的扩散反射光之差（色调变化）非常小，这是使指纹不明显的方法。神户镀锌钢板K处理是将与指纹类似的成分即水玻璃为主要成分制成无机系薄膜的特殊化成分处理产品。
进入80年代，除耐指纹性以外，又提出了高耐腐蚀性、涂敷性、导电性、加工性（润滑性）等多种要求。满足这些要求已实现商品化的有：有机系耐指纹性钢板“神户镀锌钢板K2处理”。K2处理是能够全面满足这些要求的产品，是公司电镀锌的主打产品。K2处理的特征是在树脂重合阶段，使其与特殊的过度层反应，将制造的聚烯烃树脂作为基层，胶质硅石与球形石蜡及反应性高的后过度层，采用独自的技术组合，将其进行铬酸盐钝化处理（C处理）后，在钢板表面进行水平轧道的辊涂，高速涂敷、干燥，形成1μm以下的极薄的有机复合薄膜。
针对用于液晶屏幕及小型马达机身等要求耐指纹钢板同时具有导电性及加工性（耐破坏性、耐黑化性），开发了无机系耐指纹钢板“神户镀锌钢板KS处理”。KS处理是胶质硅石与锂硅酸盐为主要成分，配上作为粘合剂的有机树脂及特殊的添加剂等制成的无机系复合薄膜。另外，有提高C处理的一次防锈效果的“神户镀锌钢板S处理”，不同于涂敷型铬酸盐钝化处理产品。
以改善作业环境为目的，省略深加工等时使用的冲压油，已开发并商品化的有涂敷巴西棕榈腊的润滑钢板“神户镀锌钢板J处理”；加工性能提高的同时具有高耐腐蚀性、涂敷性等，以有机树脂为基层的“神户镀锌钢板J2处理”。另外，作为具有优质耐腐蚀性钢板的有机系高耐腐蚀性钢板“神户镀锌钢板DC处理”等也已商品化。
综上所述，1980～1990年，通过铬酸盐钝化处理（C处理）为基层的各种各样薄膜处理技术及其制造技术的成熟配套，具有鲜明特征的特殊化学合成处理产品相继商品化，扩大了公司表面处理钢板的品种，提高了竞争力。
实现替代铬酸盐的过程
自1970年公害问题引起关注以来，关于表面处理钢板的替代铬酸盐，开始了各种各样的研究开发。其技术有使用丹宁酸、重磷酸盐、有机磷酸盐、硅酸盐、有机高分子化合物的；有利用锆、钼、钨、钒等物理、化学性质类似铬（Cr）元素的，但这些处理技术都不能够替代廉价、优质的铬酸盐钝化处理。
新日铁公司灵活应用上所述有机系、无机系复合薄膜等独自的薄膜处理技术及其制造技术，开发了“神户镀锌钢板绿色涂敷GX处理”，1998年在业界最先实现了商品化。随之开发的有机系耐指纹性钢板“神户镀锌钢板绿色涂敷GX－K2处理”、无机系耐指纹性钢板“神户镀锌钢板绿色涂敷GX－KX处理”、润滑钢板“神户镀锌钢板绿色涂敷GX－J2处理”相继实现了商品化。另外，针对使用磷酸盐处理时的一次防锈的密封铬酸盐液，开发了替代处理液的“神户镀锌钢板绿色涂敷GX－GP处理”，实现了商品化。
通过这些替代铬酸盐钢板的开发（包括处理、配比）及其商品化，自2005年4月，公司电镀产品完全实现了替代铬酸盐，并且铬酸盐钝化处理彻底从电镀工厂消除。
替代铬酸盐的课题
1 铬酸盐薄膜的作用
铬酸盐钝化处理是将镀锌表面与铬氧水溶液反应，形成以三价的氢氧化铬为主体的无机系高分子铬酸盐薄膜「Cr(OH)3·Cr(OH)．CrO4」的技术。这种铬酸盐薄膜的功能是：
①针对腐蚀因子的壁垒效果；
②通过六价铬（Cr6＋）的氧化作用，修复薄膜缺陷部位的自修复功能的防锈薄膜；
③铬酸盐薄膜上涂敷耐指纹性薄膜及涂料时，由于铬酸盐薄膜与树脂薄膜及涂膜的极性基与碱性基反应结合，具备良好的界面附着性。
因此研发替代铬酸盐时，最重要的是具备这些铬酸盐薄膜优秀机能的薄膜设计。
2 替代铬酸盐的技术动向
研发替代铬酸盐时化学合成技术有：
①利用与铬相同的属于VIA族的钼酸、钨酸等钝性作用的技术；
②利用Zr、V、Ti、Mn、Co等氟化物及磷酸盐等在Zn表面反应型以及再加上水性树脂等进行混合处理的技术；
③利用Y、La、Ce等稀土元素的氯化物及硝酸盐等在Zn表面反应型或者钼酸或钒酸等混合处理实用技术；
④丹宁酸及消腐蚀酸等的多价苯酚、碳酸及硫脲及其感应体等的金属螯合剂及水性树脂等组合技术；
⑤硅烷合成剂、烷氧基硅烷（硅酸乙基）类等的单独或树脂、硅石等的组合技术；
⑥水性或乳胶树脂与胶质硅石混合的壁垒效果利用技术；
⑦利用导电性高分子聚苯胺等的自修复作用技术。
但单独利用这些技术，通过铬酸盐钝化处理的壁垒效果与自修复作用，提高耐腐蚀性及上层薄膜与镀锌界面的附着性很困难，为此提出了将这些技术组合并用或作为多层构造组合的处理方法。
替代铬酸盐的组合方法
1 胶质硅石的活用
公司铬酸盐系特殊化学合成处理产品的薄膜设计中，有效采用了纳米胶质硅石。这种胶质硅石在替代铬酸盐薄膜中能够作为重要的添加剂发挥作用。在有机系或无机系薄膜中适当添加其作用如下：
①抑制促使腐蚀发生的水及氧的透入；
②在腐蚀环境中通过PH上升，溶析硅石与锌水合物混合腐蚀生成物形成的壁垒效果，来提高耐腐蚀性能；
③薄膜内部的胶质硅石在薄膜与镀锌层表面附近浓化，通过硅石所具有的硅烷醇基（－SiOH）与镀锌表面（Me－OH）的作用提高界面的附着性；
④通过强化薄膜有望提高加工性、耐破坏性等效果。
通过对各种胶质硅石的平均粒径及变化浓度制成的10μm的树脂薄膜中水的渗透性调查的结果可知，胶质硅石的平均粒径越小，水的渗透性就越变小，并且添加浓度达到10％时，伴随浓度增加，水的渗透性具有变小的趋势。由此可知，通过添加硅石可以抑制水的渗透性。另外，实施了添加平均粒径4～6nm的胶质硅石的有机系复合薄膜处理钢板的盐水喷雾试验，测定了240小时后的硅石的溶出量，由结果可知，伴随着胶质硅石添加量的增加，硅石的溶出量增加，从而抑制交叉错斑部的白锈的发生。这样由薄膜中溶出的硅石与锌水合物一起在斑部析出，抑制了镀锌层的腐蚀。
2 保证良好的耐腐蚀性
通过向有机复合薄膜（GX－K2处理）添加胶质硅石的试验，可以确认耐腐蚀性提高的效果。
向替代铬酸盐系薄膜中添加胶质硅石也可以确认具有提高耐腐蚀性效果，其最恰当的添加浓度与铬酸盐系薄膜相比具有增加趋势，但耐腐蚀性却大幅度降低。因此，为了提高基层树脂的造模性，重新审视了树脂的重合方法，成功研发了通过树脂乳胶的细微化，基层树脂、胶质硅石及过度层的恰当配合比，可能确保与铬酸盐系薄膜同等的耐腐蚀性。
3 确保与镀锌层界面的附着性
由于有机系复合薄膜与镀锌层表面的界面附着性测定困难，将粘着力强的胶带粘在薄膜表面，间接地评价界面附着力。在有机系复合薄膜处理钢板表面粘上胶带，在温度40℃、湿度98％的恒温恒湿条件下进行试验后，测定剥离胶带薄膜的残存率，由结果可知，改良前的供试材料，时效试验前薄膜不发生剥离，但试验开始后，随着时间的推移薄膜发生剥离，24小时后完全剥离。这是由于胶带含有的粘着剂成分在时效试验时在薄膜中移动，由于粘附的胶带与薄膜的附着力变小导致薄膜与镀锌表面的界面附着力下降。根据时效试验可知，生成的薄膜与镀锌表面界面的附着性降低假设一定，提高初期的界面附着力，就能够得到与铬酸盐系薄膜同等的界面附着性。
4 具有良好的加工性与耐破坏性
关于加工性与耐破坏性，可以对应设计与铬酸盐系薄膜同样的薄膜。其一例，采用在薄膜中添加球状聚乙烯石蜡的平均粒径及软化点、分子量的适当化与薄膜中保持初期形状的状态下使其分散，这独特的薄膜设计，薄膜表面的动摩擦系数就能够控制在0．10～0．15的范围内。在这一范围内可以进行弯曲与轻度的深加工，并且在这个区域操作上也不会发生问题。另外，由于润滑钢板“GX－J2处理”的动摩擦系数是在0．05～0．08范围内，重视深冲加工性的薄膜设计，因此容易滑动，操作上必须注意。
如上所述，采用公司独有的薄膜设计，开发了各种替代铬酸盐钢板，并实现了商品化。公司的替代铬酸盐钢板在业界首先商品化投入市场，加速了替代铬酸盐的进展。这样在镀锌产品市场，环境友好型替代铬酸盐钢板成为主流。
结束语
在世界性环境保护活动中，以电镀锌钢板为母材的替代铬酸盐钢板的开发及商品化历时7年。新日铁公司驾驭独有的薄膜设计技术与铬酸盐系特殊化学合成处理技术，于2005年4月实现了电镀锌产品的完全替代铬酸盐化，电镀锌工厂废弃了铬酸盐钝化处理。
目前，即使涂层钢板（PCM）及镀锌钢板，以2006年4月为目标，向实现完全替代铬酸盐方向推进。这样，公司整个薄板厂将完全废弃铬酸盐钝化处理，今后将积极致力于环境友好型炼钢厂的开发。