JPH01142076A - 加工性及び耐食性の優れたＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐食性は勿論のこと、加工性にも優れたＺｎ−
Ｆｅ合金めっき鋼板及びその製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板は優れた耐食性を有すること
が知られており、従来から自動車を中心として各種家電
製品、建材等に広く使用されてきた。

こうしたＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板は、現在のところ下
記に示す様な２通りの方法によって製造されている。そ
の１つは電気めっき法によってＺｎ−Ｆｅ合金を素地鋼
板上に共析させる方法であり、他の１つは電気めっき或
は溶融めっきによって素地鋼板上にＺｎめっき層を形成
した後加熱処理し、素地鋼板とＺｎとの合金化によって
Ｚｎ−Ｆｅ合金めつき層を形成する方法である。

特に後者の方法とりわけ溶融Ｚｎめっき後加熱処理を施
す方法によって得られる鋼板は、所謂合金化溶融Ｚｎめ
っき鋼板と呼ばれているものであり、その耐食性が優れ
ていることを利用して広い分野で使用されている。

合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の耐食性が優れているのは、
めっき層構造に起因していると考えられている。即ち合
金化溶融Ｚｎめっき鋼板では、第２図に示す様にめつき
層−素地鋼板界面からめつぎ層表面に向かってＦｅ含有
量が徐々に減少しており、この為めフき層の電位は前記
界面に近づくほど責となる。従って腐食環境下ではめっ
き層表面は全面的に分散された様な腐食形態を示し、腐
食が素地鋼板に及ぶのを遅延させるので、Ｚｎ−Ｆｅ金
属間化合物が高耐食性であることとも相俟って優れた耐
食性を示すものと考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記合金化溶融Ｚｎめっき鋼板では、加熱
拡散によって合金層を形成するものであるので、めっき
層と素地鋼板の界面付近ではＺｎ−Ｆｅの金属間化合物
の一種であるｒ相の生成が避は難く（第２図及び第３図
参照）、このｒ相の生成によって下記に示す様な不都合
が生じる。

即ち当該ｒ相は硬くて脆い性質を有するので、合金化溶
融Ｚｎめっき鋼板の加工性は良好であるとは言えず、加
工が加えられた場合にめっき層が剥離する所謂パウダリ
ング現象が生じるという問題があった。

本発明はこうした問題を解決する為になされたものであ
って、その問題とするところは、耐食性は勿論のこと加
工性においても優れたＺｎ−Ｆｅ、合金めっき鋼板及び
その様な鋼板を得る為の製造方法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本発明のＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼
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、めっき層中のＦｅ含有量が該め
っき層の深さ方向に向けて徐々に増大すると共に、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。

又上記の様なめっき鋼板を得る為の製造方法とは、素地
鋼板上にＺｎ−Ｆｅ合金・めっき層を形成しためっき鋼
板を製造するに当たり、真空室内を走行する素地鋼板の
少なくとも片面側に、別々の容器から別々に加熱蒸発さ
れたＦｅ蒸気とＺｎ蒸気を該記載順序に従って順次ラッ
プさせつつ蒸着せしめると共に、蒸着時における素地鋼
板の温度を１００〜４００℃に制御し、めっき層中のＦ
ｅ含有量が該めっき層の深さ方向に向けて徐々に増大す
る様にＺｎ−Ｆｅ合金蒸着めっき層を形成する点に要旨
を有するものである。

［作用］ 本発明者らは耐食性及び加工性の両特性を兼ね備えたＺ
ｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板を得る目的で、上述した合金化
溶融Ｚｎめっき鋼板の様にめっき層中におけるＦｅ含有
量に濃度勾配を有し、且つ加工性の悪いｒ相の存在しな
いＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板を実現する為に各種のめっ
き法によりて種々検討した。

その結果下記の様な知見が得られた。

■加熱拡散処理による方法では、ｒ相の生成を防止する
ことはできない。

■電気めっき法では成る特定の条件を設定すればｒ相の
出現を防げるという利点はある。しかしめつぎ層中のＦ
ｅ含有量に濃度勾配をもたせ様とすれば、めっき浴組成
や電解条件等を厳密に制御する必要があり、実際問題と
して極めて困難である。

即ち従来実施されているめっき法によれば、条件をいか
に制御しても希望するＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板を実現
することは不可能或は極めて困難なことが判明した。

そこで本発明者らは他のめっき法を採用して上述した構
造のめっき層を形成すべく色々研究を重ねた結果、以下
に詳述する如く真空蒸着法を採用し、且つ蒸着時の素地
鋼板温度や蒸着条件等を適宜調整してやれば希望するＺ
ｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板が得られることを見出し、本発
明を完成し　゛たのである。

本発明に係るＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板を製造するに当
たフては、第１図（概略説明図）に示す如く行なう。

即ち真空室（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２
ａ、２ｂを配列し、走行方向上流側のるつぼ２ａ内には
Ｆｅを装入すると共に、下流側のるつぼ２ｂ内にはＺｎ
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Ｆｅ蒸気比率の高い混合蒸気が蒸着され、その上へＺ
ｎ蒸気比率が徐々に多くなった混合蒸気が順次蒸着され
、そして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
量の最も多いめっき層が形成され、下層部へ行くにつれ
て徐々にＦｅ含有量の多くなった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、２
ｂの加熱条件や真空度を調整すれば上記めっき層３を構
成するＺｎ−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、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。この際蒸着時の素地鋼板温度は１０
０〜４００℃に制御する必要がある。即ち蒸着時の素地
鋼板温度が４００℃を超えるとＺｎとＦｅの熱による拡
散が起こりη相が生じて加工性が劣化し、また当該温度
が１００℃未満であるとめつき層目体の密着性が悪くな
る。この様なところからすれば、素地鋼板温度の好まし
い範囲は１５０〜３００℃程度である。

尚第１図においては各るつぼ２ａ、２ｂのそれぞれから
蒸発されるＦｅやＺｎ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に過ぎず、上記蒸気形成範
囲は図示した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
Ｚｎ含有量が１００重量％になることを必ずしも示すも
のではない。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。更に第１図に示した製造方法
では、素地鋼板の片面側を蒸着めっきしているが、この
後残りの面を蒸着めっきすることも当然あり得る。

この様にして得られるＺｎ−Ｆｅ合金蒸着めっき鋼板は
第４．５図に示す様な特徴を有する。

即ち第４図は本発明に係るＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板に
おけるめっき層深さ方向組成分布図であり、第５図はＺ
ｎ−Ｆｅ合金めっぎ層のＸ線回折パターンを示すグラフ
であるが、図示する様にめっき層中のＦｅ含有量がめつ
き層−鋼板界面からめっき表面に向って徐々に減少し、
且つめっき層はη相（Ｚｎ）、ζ相、δ１相、α相（Ｆ
ｅ）等から構成され、η相が存在しない。この様な特徴
を有するので、本発明に係るＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板
は、塗装を施さない場合の耐食性（裸耐食性）は勿論の
こと、加工性においても優れた性能を発揮するのである
。尚めっき層全体の成分組成については特に限定するも
のではないが、耐食性の面から考慮すれば、めっき層全
体に招けるＦｅ含有量は５〜４０重量％とするのが好ま
し　　・く、更に好ましいのは１０〜３０重量％程度で
ある。但しめっき表面においてはＺｎ含有量を１００％
としてもよいし、又めっき層−鋼板界面付近におけるめ
っき層中のＦｅ含有量は赤錆発生防止等の観点から４０
重量％未満とするのが好ましい。

［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１図に示した方法でＺｎ−Ｆｅ合金めっき層を形
成した。尚蒸着時の素地鋼板温度を色々設定して実験を
行った。

得られためっき鋼板についてη相の有無、裸耐食性及び
加工性の夫々について評価した。又比較材として、電気
めっき法によって製作したＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板（
試料Ｎｏ、８）と、溶融めっきした後に加熱拡散した合
金化溶融Ｚｎめっき鋼板（試料Ｎｏ、９）とを用い、こ
れらについても同様の評価を行なった。各評価法は下記
の通りである。

裸耐食性評価：塩水噴霧試験後の腐食減量で評価。

加工性評価ニドロービード試験後におけるめっき剥離量
で評価。

これらの結果を第１表に一括して示す。

第　　１　　表 ◎・・・優　　　０・・・良　　　×・・・不可第１表
の結果から明らかな様に、本発明の規制要件を全て満足
する試料Ｎｏ、１〜５は、裸耐食性及び加工性のいずれ
の面においても優れた性能を発揮しているのが理解され
る。これに対し、蒸着時における素地鋼板の温度が４０
０℃を超える試料Ｎｏ、７及び合金化溶融Ｚｎめっきに
よる試料ＮＯ１９は、いずれもｒ相が出現しており加工
性が悪い。又蒸着時の素地鋼板温度が１００℃未満の試
料Ｎ０１６はｒ相が出現しないもののめっき層と素地鋼
板との密着性が十分でなく、本発明の実施例と比べて加
工性が若干劣る。更に電気めっきＺｎ−Ｆｅ合金めっき
鋼板の試料Ｎｏ、８は、加工性については申し分ないが
、上述した様にめっき層の成分分布を任意に調整するこ
とが困難であり、その結果が耐食性の劣化となフて表わ
れている。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用して
Ｚｎ−Ｆｅ蒸着めっき層を形成することによって、耐食
性及び加工性の両面で優れた性能を発揮するＺｎ−Ｆｅ
合金めっき鋼板が実現できた。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る製造方法を示す概略説明図、第２
図は従来のＺｎ−Ｆｅ合金めフき鋼板におけるめりき層
深さ方向組成分布図、第３図は従来のＺｎ−Ｆｅ合金め
っき層のＸ線回折パターンを示すグラフ、第４図は本発
明に係るＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板におけるめフき層深
さ方向組成分布図、第５図は本発明に係るＺｎ−Ｆｅ合
金めっき鋼板におけるめっき層のＸ線回折パターンを示
すグラフである。 １・・・鋼板　　　　　　２ａ、２ｂ・・・るつぼ３・
・・Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、めっき層中のＦｅ含有量が該めっ
   き層の深さ方向に向けて徐々に増大すると共に、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
   る加工性及び耐食性の優れたＺｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板
   。
2. （２）素地鋼板上にＺｎ−Ｆｅ合金めっき層を形成した
   めっき鋼板を製造するに当たり、真空室内を走行する素
   地鋼板の少なくとも片面側に、別々の容器から別々に加
   熱蒸発されたＦｅ蒸気とＺｎ蒸気を該記載順序に従って
   順次ラップさせつつ蒸着せしめると共に、蒸着時におけ
   る素地鋼板の温度を１００〜４００℃に制御し、めっき
   層中のＦｅ含有量が該めっき層の深さ方向に向けて徐々
   に増大する様にＺｎ−Ｆｅ合金蒸着めっき層を形成する
   ことを特徴とする加工性及び耐食性の優れたＺｎ−Ｆｅ
   合金めっき鋼板の製造方法。