JPH01263254A - 溶融メッキ鋼板の製造方法 - 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】 Ｊｒ業−トの利用分野 本発明は長期間経時してもメンキ層が剥離しない、表層
にスパングル（花模様）外観を有し、下層にスパングル
のない二層からなる溶融亜鉛メツ・キ鋼板または溶融亜
鉛アルミ合金メッキ鋼板に関するものである。

さらに詳しくは、スパングルを生成するための添加金属
を全く含まないか、少なくとも不純物程度にしか含まな
い溶融亜鉛ノー２キ浴または溶融亜鉛アルミ合金メッキ
浴から得られるスパングルのないｉｆｆ鉛メー７キ鋼板
または亜鉛アルミ合金メッキ鋼板にスパングル外観を迅
速孔−つ容易に付与する方法である。

さらに５ニジ＜は、連続溶融メッキ設備でスパングルの
ある亜鉛メッキ鋼板とスパングルの生成しない１亜鉛ア
ルミ合金メッキ鋼板を生産する場合に、メッキ浴用ポッ
トで溶融Ｉ■鉛浴と溶融亜鉛アルミ合金浴を入れ替える
必要がなく、或は夫々のメッキ浴用としてポットを２基
設置し、鋼帯のパスラインを変更する必要もない、生産
性の優れた製造方法である。

従来の技術 現在溶融亜鉛メッキ鋼板または溶融亜鉛アルミ合金メ・
ツキ鋼板を製造するための溶融メッキ設備としてはメッ
キライン内に連続焼鈍炉を有するゼンジマーラインが世
界で最も広く使用されている。冷間圧延した鋼帯を窒素
、水素ガスからなる還元雰囲気にある連続焼鈍炉で焼鈍
し、炉内から直接亜鉛または亜鉛アルミ合金などを溶融
したメッキ浴に浸漬し、鋼帯をメッキ浴から垂直に引」
−げた出側で空気、蒸気などの気体で過剰の溶融メンキ
金属を除去し、目的とするメッキ着を得る方Ｉ去である
。

この方法で製造された溶融亜鉛メッキ鋼板は長期的な耐
食性に優れているため屋根、壁などの建材を始めとして
、容器、器物など多くの用途に用いられている。溶融亜
鉛メッキ鋼板を未塗装で使用する場合は美麗な外観が好
まれて、亜鉛メッキ表面にスパングル（花模様）を生成
して使用する場合が多い。一般にレギュラースパングル
亜鉛メッキ鋼板と芹われでいる。

スパングルを生成するためには通常Ｐｂ、　Ｓｂ、　Ｓ
ｎなどの金属が溶融亜鉛メッキ浴に添加される。これら
の金属は単独或は２種以上混合して添加され、添加には
金属の種類またはその組合せにより異なるが、例えば添
加金属として最も広く使用されているＰｂ単独の場合は
通常０．０７〜０．３％位の添加ｉＩｋである。

しかし塗装して使用される場合はこのスパングルの凹凸
が塗装后の平滑均一な外観を損うのでスパングルの生成
を抑える必要があり、これらの金属を添加しない溶融亜
鉛メッキ浴でメッキすることが望ましいが、このために
はスパングルを生成する浴とスパングルが生成しない浴
との２つのメー、キ浴が必要となる。

連続溶融メッキ設備でメッキ浴用ポットが１基の場合は
生産を中止してメッキ浴の交換をする必要があり或は生
産を中止しないでメッキ浴の切換を行うにはスパングル
を生成する金属の添加を止め、メッキ浴に亜鉛を補給し
ながら長時間かけてスパングルが生成しなくなるまで添
加金属を徐々に低減してゆかなければならない。

また２つのメッキ浴用にポットを２基設置した場合でも
生産変更の度毎に鋼帯を夫々のポットへのパスラインに
変更する必要があり、同様に生産を中断しなければなら
ないのである。これは生産性から大きな問題となるので
一般にはスパングルのない製品の生産はスパングルを生
成するメッキ浴から引りげた鋼帯表面の溶融亜鉛メッキ
層に結晶核を！ｊ−えるためにリン酸アンモニウムなど
の塩を含む水溶液を霧化して吹付け、急冷して、スパン
グルを微細化、均一化する方法が行われている。このス
パングルのない製品はミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼
板と言われている。

また溶融亜鉛メッキ作業で鋼帯表面の鉄素地と１１１（
鉛メンキ層との密着性を向りするため通常Ａｌを溶融Ｉ
ｎ；−鉛メ２．ギ浴に添加しており、添加ｊ辻は０．１
〜０．３％位である。

このように生産されたレギュラースパングル或はミニマ
ムスパングル亜鉛メッキ鋼板は長期間放置した后、加工
などの変形を与えると亜鉛メッキ層が亜鉛箔状となり剥
離する場合がある。剥離は放；、１する環境が高温、多
湿程早く、短期間に生じ、放置する環境により異なるが
、数年、川だしい場合は数ケ月で剥離が生じるのである
。このように経時后、加圧により亜鉛メッキ層が′Ａ＃
する現象を亜鉛鉄板の経時剥離と言っている。これは塗
装したカラー亜鉛メッキ鋼板でも同様な現象が認められ
る。

この現象の発生原因として多くの考え方があるが、一般
には溶融亜鉛メッキ浴に添加されているＰｂおよびＡ９
に起因すると言われている。考え方の−・つとしてスパ
ングルを生成するＰｂにより鉄！％まで達するような結
晶粒界が生成ごれ、その結品粒界にメッキ浴中に添加し
たＡＬｌもまた富化して析出している。鉄錆を発生させ
る酸素および水は結晶粒界からいち早く鉄素地に到達す
るが、それを電気化学的に防食するための亜鉛の溶出が
粒界に析出しているＭの腐食生成物に覆われ、妨げられ
、鉄素地の腐食が生じるのでメー７キ層が剥離すると言
われている。

発明が解決しようとする課題 発明者は溶融亜鉛メッキ浴中のＰｂとＭの添加１正と経
時剥離との関係について多くの実験を実施した。Ｐｂと
Ｍの添加量を種々変えて生産した亜鉛メッキ鋼板に膜厚
５ルｍの塗装をした后、８０℃の温水に浸漬し、　１４
０時間放鐙后、デュポン衝撃試験（Ｊ　ｌ５Ｇ３３１２
）で加工した試験片についてテープ！Ａ離を行った。Ｐ
ｂと蚊の添加量の異なった多くのメッキ浴についてこの
経時剥離試験の結果をまとめると、Ｐｂ添加量が０．０
５％以上と多い場合、Ｍ添加量は０．１％以下でないと
経時剥離の発生を完全に防止することが出来なかった。

ただしＭ添加量が０．１３％位までは経時剥離の発生す
るまでの期間を茗しく延長する効果が認められた。

またＡ９添加にが０．１％以上と多い場合はＰｂ添加、
ＩＩＸを０．０５％以下にしないと経時剥離を防止゛す
ることが出来なかった。すなわちスパングル外観を得る
ためにＰｂ添加量を多くするとＭ添加量を抑制する必要
があり、鋼帯表面の鉄素地と亜鉛メッキ層との密着性を
向上するためＭ添加量を多くするとＰｂ添加着を抑制す
る必要があり、スパングル外観が得られなくなるのであ
る。

最近亜鉛メッキ鋼板の加工性および耐食性を向上するた
め溶融亜鉛メッキ浴中に蚊を更に多量に添加する種々の
亜鉛アルミ合金メッキ鋼板（特願昭５８−１５９４８９
号、特願昭４８−３１７１４号、特願昭５６−５０１４
００号、特願昭４０−３４８６３号）が生産されている
が、この場合も同様にＭ添加量が多いためノー２キ浴中
のＰｂを抑制しないと著しい経時剥離が発生するのであ
る。

勿論Ａ９を多量に含む亜鉛アルミ合金メッキ浴でメッキ
した製品はＭにより亜鉛結品が微細化されて、スパング
ルを生成するＰｂ、　Ｓｂ、　Ｓｎなどの金属を添加し
てもスパングル外観は得られない。従って一つの連続溶
融メッキ設備で亜鉛アルミ合金メンキ鋼板とレギュラー
スパングル炬鉛メッキ鋼板の二つの製品を生産するため
にはポット中のメッキ浴を入れ任えるか、ポットを２基
設ごして鋼帯のポットへのパスラインを変更する作業が
必要となり、生産性１−の問題点が生じるのである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するもので、すなわち １、連続溶融メッキ設備でＰｂを全く含まないか、少な
くともＰｂが０．０５％以下で■つ０６１５以上のＡｌ
を添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶融メッキ浴に
銅帯を浸漬して得られた亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アル
ミ合金メッキ鋼板の表面に、スパングル（花模様）を生
成するための添加金属の１種または２挿具］二を含む溶
融亜鉛を更にメッキし。

冷却することによりスパングルを生成させる、表層にス
パングルを有し、下層にスパングルのない二層からなる
溶融メッキ鋼板の製造方法、および２、連続溶融メッキ
設備でＰｂを全く含まないか、少なくともＰｂが０．０
５％以下で且つ０．１％以上のＡｌを添加した亜鉛また
は亜鉛アルミ合金の溶融メッキ浴に鋼帯を浸漬して得ら
れた亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アルミ合金メッキ鋼板の
表面に、スパングル（花模様）を生成するための金属粉
末の１種または２種以上を付着させ、メッキ層表面にて
溶融し、その后冷却することによりスパングルを生成さ
せる、表層にスパングルを有し、下層にスパングルのな
い二層からなる溶融メッキ鋼板の製造方法である。

まづスパングルのない亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アルミ
合金メッキ鋼板を生産する場合について説明する。連続
溶融メッキ設備のポットをＰｂ、Ｓｂ、Ｓｎなどの添加
金属を全く含まないか、少なくともスパングルを生成し
ない不純働程にしか含まないメッキ浴（特にＰｂは必ず
０．０５％以下）とし、且つメッキ密着性を安定するた
め必要にして充分量のＡｌを加えたメッキ浴として亜鉛
メッキ鋼板を生産する。このメッキ浴のＭにを更に多に
に添加すればｊｌｌ）鉛アルミ合金メッキ鋼板の生産と
なる。これらの亜鉛メ・ンキ鋼板または亜鉛アルミ合金
メッキ鋼板はメッキ浴中のＰｂを抑制しているため、八
９が多量に添加されていても経時剥離は発生しない。

またメッキ浴がスパングルを生成する金属を含まないた
めメッキ表面にリン酸アンモニウムなどの塩を含む水溶
液を霧化して吹付け、急冷してミニマムスパングル化す
る方法も実施する必要がない。

次にスパングル外観を有するメッキ製品の生産に変更し
たいときはこれらのスパングルのないメッキ層の表面に
スパングルを生成するＰｂ、　Ｓｂ、Ｓｎなどの添加金
属を含むメッキ層を更に付グーして、表層にのみスパン
グル外観を有する製品とするのである。すなわ′ち表層
にスパングルを有し、下層にスパングルのない二層から
なる溶融メッキ鋼板を生産するのである。

この方法によればスパングル外観を有しても下層の厚い
メッキ層がＰｂを含まないため経時剥離が全く発生せず
、且つスパングルのない亜鉛メッキ鋼板またはＩＩ　Ｔ
＋アルミ合金メッキ鋼板の表面に迅速ＩＬつ容易にスパ
ンクル外観をイ・１グーすることが出来るのである。従
来の問題点である経時剥離およびメッキ浴の切換による
生産性の低下が一挙に解決出来る方法なのである。

作用 次に本発明の製造方法を確ケするために開発したいくつ
かの特徴を説明する。

本発明の主旨から汀って連続溶融メッキ１没備のポット
は一基でも充分である。このポットはスパングルを生成
するＰｂ、　Ｓｈ、Ｓｎなどの添加金属を含まないメッ
キ浴とするためスパングルのない、経時剥離の生じない
製品が生産出来る。添加金属は全く含まないのが望まし
いが、スパングルを生成しない量であれば不純物として
許容出来る。但しＰｂは経時剥離の問題があるので０，
０５％以下に抑制すべきであり、経時剥離はＰｂ量を抑
制する程効果があり、全く含まないのが最良である。

また鉄素地と亜鉛メッキ層の密着性を向上するためのＭ
　ｆｊは０．１３％以上であれば安定した密着性が得ら
れる。しかし通常の亜鉛メッキ鋼板（Ａｌ鼠が０．１％
〜０．３％位）は密着折曲げなどの過酷な加圧を加える
とメッキ層に亀裂が生じるが、Ａλ着を更に０．５％〜
１．０％位に増加すれば加工によるメンキ層の亀裂を防
止出来る（特願昭５８−１５９４６９号）。

カラー亜鉛メッキ鋼板は屋根、壁材などで見られるよう
に平面部では異常がないのに、成形加工部分から赤錆が
多く発生している。これは加工変形により亜鉛メッキ層
に亀裂が生じ、その旧都の塗膜もそのため局部的に伸ば
されて亀裂が生じるためで、塗装川原板としての亜鉛メ
ッキ鋼板のメッキ層の加工性は重視すべき問題なのであ
る。

発明者の実験結果によれば通常のＭ量０．１〜０．３％
位のメッキ浴で生産した亜鉛メッキ鋼板はメッキ層に亀
裂が生じ易い。しかし更に僅かのＭＩｌｌを増加してＡ
ｑ＋青を０．５〜１．０％位のメー、キ浴とすると亀裂
が発生しなくなるのである。また僅かのＭ添加量であっ
ても、メッキ層表面にＭが富化するので耐食性も著しく
向−Ｊ−する。ＡｌＩ賃を更に増加して高アルミ含有量
の亜鉛アルミ合金メッキ肩板にすれば耐食性は更に向」
ニするが、鉄に対するガルバニック保護作用が低くなり
、端面切口部に赤錆がより甚だしく発生するようになる
のである。またＭ添加量の増加はコスト上昇にもなる。

塗装して使用する亜鉛メッキ鋼板に要求される品質は■
過酷な加工を受けても亀裂の生じないメッキ層く■塗膜
傷付部でも耐食性に慢れること■端面切口部に赤錆が発
生し難いことの３点が重要であり、これらを総合して考
えるとメッキ浴のＡλ量は０．５〜１．０％位が最適範
囲と言える。

またこのＭ量範囲のメッキ層表面は結晶がａ、ｉ化され
ており、メッキ后塩を含む氷Ｑ＆の吹付けなど多くの方
法で行われているミニマム化処理を特ニシナくても、塗
装に適したミニマムスパングルの外観になるのである。

スパングルを生成する金属を含まないメッキ浴でスパン
グルのない亜鉛ノー２キ鋼板または亜鉛アルミ合金メッ
キ鋼板を製造する方法について説明したが１次にこれら
のメッキ鋼板にスパングル外観を付与する方法について
説明する。

これらのメッキ鋼板はメッキ浴から垂直に引１−げた出
側で気体吹拭により必要なメッキ針に調整される。スパ
ングル外観を有する亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アルミ合
金メッキ鋼板に生産を変更する場合、メッキ量調整后の
メッキ層の表面にスパングルを生成するＰｂ、Ｓｂ、　
Ｓｎなどの金属を含む溶融亜鉛を更にメッキすれば求め
る製品が迅速且つ容易に得られるのである。

メッキ方法は通常の溶融金属をメッキする方法であれば
何れでもよいが、本試験ではロール塗布法、押出し法、
溶射法、蒸着法などを使用した。

作業性および得られたメッキ外観から言うとロール塗布
法、押出し法が良好であった。

ロール塗布法とはＰｂ、　Ｓｂ、　Ｓｎなどの金属を含
む溶融亜鉛で濡れた回転する金属ロールをメッキ浴から
爪直に引−ヒげられ、メッキされた銅帯に押し付け、塗
布する方法で、押し付ければ冷却后スパングル外観が得
られ、離せばもとのスパングルのない外観となる、製品
の切換えが迅速且つ容易に行える方Ｄ、である。押出し
法とは銅帯の板［［Ｊ方向に均一な狭い開［１部を有す
るノズルからＰｂ、Ｓｂ、Ｓｎなどの金属を含む溶融亜
鉛を押出して塗Ｚ＋７する方法で、メッキＩＩＶは鋼帯
のライン速度に対し吐出品を制御することで調整される
。ロール塗布法と同様にノズルをメッキされた銅帯に近
接させるとスパングル外観となり、離すともとのスパン
グルのない外観となる。

Ｐｂ、Ｓｂ、　Ｓｎなどの金属を含む溶融亜鉛のメッキ
針は美麗なスパングル外観が得られればよいので１〜３
０．ｇ／ｒｎ’　（片面）位塗布すれば充分である。ま
たＰｂ、　Ｓｂ、　Ｓｎなどの添加績は金属の種類また
はその組合せにより異なるが、０．０７〜０．５％位添
加すれば充分である。

またＰｂ、’Ｓｂ、　Ｓｎなどの金属を含む溶融亜鉛を
更にメッキしなくても、ポット中のメッキ浴Ｍ含有ノー
、が少ない場合はメッキ浴から引上げられ、メッキされ
た銅帯表面の溶融している亜鉛を利用して、Ｐｂ、　Ｓ
ｂ、Ｓｎなどの金属粉末のみを吹き付け、溶ｌ独させ、
その后冷却しても美麗なスパングル外観が得られる。塗
布縫は非常に僅かでも効果があり、０．１〜１　ｇ／ｒ
ｎ’位で充分である。金属粉末をメッキ層の亜鉛に吹付
け、溶融するのにメッキされた鋼帯の熱でも充分である
が、更に加熱炉などで１ｊｔ４帯を加熱すると、冷却后
−層良好なスパングル外観が（すられた。また加熱炉を
使用しなくても低融点のＰｂ−９ｍ合金粉末（半田粉）
を使用すると容易にメンキ層の亜鉛表面で溶融すること
が出来る。Ｐｂ／５ｎｃｒ）割合で好みの低融点金属粉
末が得られる。しかし金属粉末吹付は方法はメッキ浴中
のＡ９含有量が多い場合はＭが亜鉛結晶を微細化するた
めスパングル外観が得られ難く、Ｍ含有量がおよそ０．
６％以下でないと良好なスパングルが得られなかった。

実施例 次に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例■ 連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備において０．４ｍｍ
厚みの鋼帯を連続焼鈍層１ＭＩよ０．５％を含有する溶
融亜鉛メッキ浴（浴温４７０℃）に浸漬し、浴から屯直
に中上げ、空気により過剰の溶融「（１（鉛を吹拭して
、Ｃｌ１ｊ鉛メッキ廣を２８０ｇ／ｍ’　（両面）に調
整し、そのトに０．１％Ｐｂを含有する溶融亜鉛を１５
８／ｍ’　（片面）ロール塗布した。冷却后、表層の片
面に美麗なスパングルを有し、下層にスパングルのない
二層メッキ鋼板を得た。

実施例ＩＩ 連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備において０．４＋ｗ
＋ｓ厚みの鋼帯を連続焼鈍層、Ａｕ量１．０％を含有す
る溶融亜鉛メッキ浴（浴温４６０℃）に浸漬し、浴から
垂直に引−トげ、空気により過剰の溶融ＩＩＦ鉛を吹拭
して、亜鉛メッキ量を２５０ｇ／ｒｎ’　（両面）に調
整し、その−１ｍに０．２％ｓｂを含有する溶融亜鉛を
５０ｇ／ｒｎ’　（両面）押出し法により塗布した。

冷却后、表層の片面に美麗なスパングルを有し、下層に
スパングルのない二層メッキ鋼板を得た。

実施例ｍ 連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備において０．８ｍ＋
ｓ厚みの鋼帯を連続焼鈍層、Ｍに０．２％を含有する溶
融亜鉛メッキ浴（浴温４７５℃）に浸漬し、浴から毛直
に引１−げ、空気しこより過剰の溶融＋１［鉛を吹拭し
て、亜鉛メッキ量を３１０ｇ／ｒｎ’　（両面）に調整
し、そのににＰｂ金属粉末を０．３８／ｍ’　（両面）
吹イ・１けた。吹付は后、更に加熱炉で表面を再溶融し
、冷却層表面の両面に美麗なスパングルを有し、下層に
スパングルのない二層メッキ鋼板を得た。

実施例１、１１およびｍ、何れの場合もミニマムスパン
グル外観のメッキ製品の生産から、その表面にスパング
ルを生成する金属をロール塗布、押出し塗布、吹き付け
などをすることによりスパングル外観のメッキ製品の生
産に鋼帯を連続中に迅速、容易に変更することが出来、
生産性を低下することがなかった。

またこれらのスパングル外観のメッキ製品を８０℃の温
水に浸漬し、　１４０詩間放置后、デュポン衝撃試験（
ＪＩＳ　Ｇ３３１２）で加工し、テープ剥離を行ったが
、メッキ層の剥離はなく、何れの製品も経時′Ａ敲は全
く発生しなかった。

更に実施例の１およびＨにって密着折曲げなどの過１情
な加工を実施したが、メッキ浴中のＭ；間が０゜５％以
」−のためメッキ層に亀裂が生じなかった。

発明の効果 以上説１１Ｊシた通り本発明は経時剥離の発生しないレ
ギュラースパングル亜鉛メッキ鋼板の製造方法であり、
スパングルを生成しない亜鉛アルミ合金メッキ鋼板にス
パングル外観を付与する方法なのである。特に一つの連
続溶融メッキ設備でメッキ浴の交換なしにスパングルの
ない亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アルミ合金メッキ鋼板と
スパングル外観を有する亜鉛メッキ鋼板または鋼船アル
ミ合金メッキ鋼板の生産を迅速、容易に切換えられる生
産性の優れた製造方法なのである。またメッキ浴中のｕ
ｌを０．５％以上として本発明を実施すれば過酷な加工
をしてもメッキ層に亀裂の生じない優れた製品が生産出
来るのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続溶融メッキ設備でＰｂを全＜含まないか、少な
   くともＰｂが０．０５％以下で且つ０．１％以上のＡｌ
   を添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶融メッキ浴に
   鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アル
   ミ合金メッキ鋼板の表面に、スパングル（花模様）を生
   成するための添加金属の１種または２種以上を含む溶融
   亜鉛を更にメッキし、冷却することによりスパングルを
   生成させる、表層にスパングルを有し、下層にスパング
   ルのない二層からなる溶融メッキ鋼板の製造方法。 ２、連続溶融メッキ設備でＰｂを全く含まないか、少な
   くともＰｂが０．０５％以下で且つ０．１％以上のＡｌ
   を添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶融メッキ浴に
   鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メッキ鋼板または亜鉛アル
   ミ合金メッキ鋼板の表面に、スパングル（花模様）を生
   成するための金属粉末の１種または２種以上を付着させ
   、メッキ層表面にて溶融し、その后冷却することにより
   スパングルを生成させる、表層にスパングルを有し、下
   層にスパングルのない二層からなる溶融メッキ鋼板の製
   造方法。