JPH01129962A - 自動車用表面処理鋼板 - Google Patents

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］ 本発明は耐食性は勿論のこと、塗装性、加工性、溶接性
等の面で優れた性能を発揮する自動車用表面処理鋼板に
関するものである。

［従来の技術］ 自動車用外板材料は耐食性向上の要求が強まる中で、Ｚ
ｎ系合金めっき等の表面処理によって性能向上を図って
いる。上記Ｚｎ系合金めっきどしては、Ｚｎ−Ｆｅ系め
っき、Ｚｎ−Ｎｉ系めっき、Ｚｎ−Ｍｎ系めっき等、多
くの種類が提案されている。しかしながら自動車用外板
材料における後述の如き多種多様な要求性能の全てを、
単一めっき層温板で満足させることは困難であり、２層
めっき等の複雑な構造を採用することによって対処して
いるのが現状である。即ちＺｎ−Ｆｅ。

Ｚｎ−Ｎｉ等のＺｎ主体のめっき層では、′優れた耐食
性を得ることはできるが、自動車用外板材料として要求
される電着塗装性やスポット溶接性等の点では素地鋼板
よりも却って悪くなり、これに対応するにはＺｎ合金め
フき層の表面上に更にＦｅ系のめフき層を施す様な２層
めっき構造が採用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこの様な２層構造のめっきにおいては、異
なった電位を有する２つの層が積層されたものである為
両層間で接触電池が形成されることによって耐食性を劣
化させるという問題があった。そればかりか両層におけ
る硬さが大きく異なると、プレス成形等の加工によって
めっき層間が剥離する様な所謂バクダリングやフレーキ
ング等が発生するという問題もありた。

本発明はこうした従来技術のもつ問題点を解決する為に
なされたものであって、その目的とするところは、自動
車用外板材料として要求される種々の特性を悉く満足し
得る様な表面処理鋼板を提供する点にある。

［問題点を解決する為の手段］ 上記目的を達成し得た自動車用表面処理鋼板とは、素地
鋼板上にＺｎ−Ｆｅ合金蒸着めっき層が形成されたもの
であって、該めっき層表面におけるＺｎ含有量は５〜４
０重量％であり、且つめつき層中のＺｎ含有量が該めっ
き層の深さ方向に徐々に増加すると共に、該めっき層中
にはｒ相が存在しないものである点に要旨を有するもの
である。

［作用］ 本発明者らは、従来の２層めっきが上述した問題を生じ
るのは不連続な層構造に起因していると考えた。即ち２
層めっき構造では第２図に示す様に、めっき層中におけ
るＦｅとＺｎの各成分の濃度が２層間で明確に逆転し、
このことが耐食性劣化や加工性不良の原因となると考え
た。そこで本発明者らは、まずめっき層の厚さ方向に連
続的に組成が変化する様なめつき層を作成する試みを行
なった。

しかしながら従来汎用されてきためフき法においてそれ
を実現しよう・とじても下記に示す様な問題点があった
。例えば電気めっき法ではめっき浴組成やめっき条件を
厳密に制御する必要があり、めっき層の各成分濃度を連
続的に変化させる様に゛処理することは非常に困難であ
りた。又合金化溶融亜鉛めっき鋼板に見られる様な、め
っき後の加熱拡散処理による方法においては、ＦｅとＺ
ｎの拡散によって金属間化合物である「相が形成され、
このｒ相が脆いことに起因して却って加工性が悪くなる
ことが判明した。

そこで本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、真空蒸
着法を採用し、Ｆｅ及びＺｎの加熱温度を調節して各蒸
発量をコントロールすることにより、Ｚｎ含有量の異な
る任意の合金組成のＺｎ−Ｆｅ合金めっきを形成し得る
ことを明らかにした。そしてめっき層表面におけるＺｎ
含有量を特定の範囲内となる様に調整し、且つめっき層
中のＺｎ含有量が該めっき層の深さ方向に徐々に増加す
る様に調整してやれば（第１図参照）、耐食性や塗装性
は勿論のこと加工性においても優れた性能を発揮する自
動車用表面処理鋼板が得られることを見出し、本発明を
完成したものである。又この様にして得られる表面処理
鋼板は、そのめっき層中に前記ｒ相を含んでいないもの
である。

本発明に係る表面処理鋼板におけるめっき層は、上述し
た如く又第１図に示す様にめっき層表面から該めっき層
の深さ方向にＺｎ含有量が徐々に増加する構造を有する
ものであるが、少なくともめっき層表面におけるＺｎ含
有量は５〜４０重量％とする必要がある。Ｚｎ含有量が
４０重量％を超えると塗装性や溶接性が劣下し、又５重
量％未満であると耐食性が劣化する。尚めつき層表面に
おけるＺｎ含有量の好ましい範囲は１０〜３０重量％程
度である。

一方めっき層内部におけるＺｎ含有量は特に限定するも
のではないが、耐食性を考慮すると６０〜９０！ｉ量％
程度、好ましくは７５〜９０重量％程度とするのが良い
。但し、表地鋼板との界面部におけるめっき層のＺｎ含
有量が１００重量％になることがあっても、蒸着めっき
層と素地鋼板との密着性は非常に良好であるので何ら不
都合は生じない。

本発明に係る表面処理鋼板を製造するに当たっては、例
えば′ｒＪ３図（概略説明図）に示す如く行なう、即ち
真空装置（図示せず）内を矢印方向へ走行する鋼板１の
下方部に、鋼板１の走行方向に沿って２個のるつぼ２ａ
、２ｂを配列し、走行方向上流側のるつぼ２ａ内にはＺ
ｎを装入すると共に、下流側のるつぼ２ｂ内にはＦｅを
装入する。

モしてＺｎ及びＦｅを夫々加熱蒸発せしめて、図示する
如く各蒸気雰囲気を鋼板１の長手方向でラップさせなが
ら蒸着を行なう、そうすると鋼板１にはまずＺｎ蒸気比
率の高い混合蒸気が蒸着され、その上へＺｎ蒸気比率が
徐々に少なくなった混合蒸気が順次蒸着され、走行方向
最下流側ではＦｅ蒸気比率の最も高い混合蒸気が蒸着さ
れる。

その結果最表層部ではＺｎ含有量の最も少ないめっき層
が形成され、下層部へ行くにつれて徐々にＺｎ含有量の
多くなフたＺｎ−Ｆｅ合金めっき層３が形成されること
になる。そして各るつぼ２ａ、２ｂの加熱条件や真空装
置内の真空度を調整すれば上記めっき層３を構成するＺ
ｎ−Ｆｅ合金のＺｎ含有量を自由にコントロールするこ
とができ、まためっき厚さは鋼板１の走行速度やＺｎ及
びＦｅの蒸発量を変えることによって任意に調整するこ
とができる。

尚上記第３図においては、各るつぼ２ａ、２ｂの夫々か
ら蒸発されるＺｎとＦｅの蒸気形成範囲を実線で示した
が、これは説明の便宜上のものであって、蒸気形成範囲
は実線の範囲内に限定されるものではない。従ってめっ
き層の最表層部（即ち鋼板１の最下流側）ではＦｅが１
００重量％Ｆｅになるとは限らず、上述した様にＺｎ含
有量が５〜４０重量％の範囲内の最も少ないめっき層が
形成されることになる。又るつぼ２ａ、２ｂの加熱方法
については何ら限定されるものではなく、抵抗加熱、高
周波加熱、或は電子線やレーザ等による高エネルギービ
ーム加熱等も採用することができる。

［実施例］ 素地鋼板として冷延鋼板を用い、該冷延鋼板を前処理し
た後第３図に示した方法で冷延鋼板上に各種合金組成の
Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき層を形成した。これらについて耐
食性、塗装性、加工性、溶接性の夫々について評価した
。又比較材として、電気めっきによって製造したＦ　ｅ
　−Ｚ　ｎ　／　Ｚ　ｎ　−Ｆｅ２層めっき鋼板（試料
Ｎｏ、８）と、該鋼板を加熱拡散処理した表面処理鋼板
（試料Ｎｏ、９）を用い、同様の評価を行なった。尚各
評価法は下記の通りである。

耐食性評価法：塗装後（塗膜厚２０μｍ）クロスカット
を入れた各試料につい て、塩水噴露−湿潤−乾燥のサイクル 試験後の穴あき深さで評価。

塗装性評価法：カチオン型電着塗装における適正電圧範
囲で評価。

加工性評価法ニドロービード試験によるめっき剥離量で
評価。

溶接性評価法ニスポット溶接時の適正電流範囲で評価。

これらの結果を第１表に一括して示す。

第１表の結果から明らかな様に、本発明の規制要件を溝
足する試料Ｎｏ、１〜５は、耐食性、塗装性、加工性、
溶接性の全ての面で優れた性能を発揮しているのが理解
される。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用する
ことによって、耐食性、塗装性、加工性、溶接性等の面
で優れた性能を発揮し、自動車用外板材料として最適な
表面処理鋼板が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る表面処理鋼板におけるめっき層深
さ方向組成分布図、第２図は従来の２層めっき鋼板にお
けるめっき層深さ方向組成分布図、第３図はＺｎ−Ｆｅ
合金蒸着めっき法を例示する概略説明図である。 １・・・鋼板　　　　　　２ａ、２ｂ・・・るつぼ３・
・・Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 素地鋼板上にＺｎ−Ｆｅ合金蒸着めっき層が形成された
   ものであって、該めっき層表面におけるＺｎ含有量は５
   〜４０重量％であり、且つめっき層中のＺｎ含有量が該
   めっき層の深さ方向に徐々に増加すると共に、該めっき
   層中にはΓ相が存在しないものであることを特徴とする
   自動車用表面処理鋼板。