JPH02173250A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法 - 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） 本発明は、自動車用防錆ｗ４板としてはもとより高耐食
性が要求される建材、家電用として使用される、＝ｒｍ
密着性および耐フレーキング性に優れた厚目付合金化熔
融亜鉛めっき鈑１板とその製造方法に関する。

（従来の技術とその問題点） 合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下ｒＧＡ鋼板」と称す）
は、塗装後の耐食性、塗膜密着性が優れた材料として自
動車、建材などに広く用いられているが、近年、自動車
における防錆強化要求は一段と厳しく、ユーザー側から
は目付ｆｆ１５０ｇ／ｒｒｒ以Ｆ。

とする厚目付化の要望が強い。

このような厚目付ＧＡ鋼板は車体内板および外装板とし
て適用することが検討されているが、厚目付材には次の
ような問題が存在する。

（１）加工時のメツキ剥離 ＧＡａ板は、従来、自動車の車体外装板等の実際のプレ
ス時にみられる変形および型との摺動によりめっき皮膜
が微粉状（パウダリング）あるいは凝集薄片状（フレー
キング）に母材から剥離されやすい傾向があり、この現
象は、目付量の増加に伴い顕著となり、鋼板の塗装仕上
り性を劣化させるばかりでなくプレス型への？ｌＬ離片
の集積により押し込み等の欠陥を引き起こす原因となっ
ている。

（２）塗膜密着性 塗装された製品が各種自然環境下に長期間暴露された場
合にめっき層／塗膜界面においては、塗膜の劣化、傷付
（ダメージ）、界面の腐食などによる塗膜密着性の劣化
をきたすことが多い。

この点、従来より、ＧＡ鋼板の塗膜密着性の改善には次
のような提案がされている。

（１）めっき層のＦｅ含有世を１５〜２７ｗ（％とする
などめっき合金化度を増加する方法（特開昭６０−８６
２５７号）、 （２）めっき最表層の平均結晶粒径を規定する方法（特
開昭６２−２０２０７２号）、 （３）鋼板（母材）表面の粗さの粗大化、あるいは、め
っき後のスキンバス圧下率を低減する方法、（４）塗装
下地処理としてのリン酸亜鉛処理浴の浴組成を改善する
方法、 等が行われているが、自動車の車体外装板の飛石等によ
る塗膜僧都は、特に道路に凍結防止のため岩塩を散布す
る北米、カナダ等の冷寒地においては、激しい腐食に曝
されることになる。そのため、塗＋＋ｇ　ｆＪ＋離が激
しく、そのような環境下にあっては塗膜密着性が未だ充
分とはいえない。

実験室での試験結果によれば、従来よく行われている耐
水定着試験（温水浸漬後のゴバン目密着性テスト）では
上記＋１１〜（４）項の改善策によっても良好な性能を
示す。しかし、グラヘロ試験（石によるチフビング）後
の塩水噴霧、複合サイクル試験では実際の車体に見られ
ると同様に、腐食ζごよる塗膜ｆｆ１ｌｌ離が著しい。

また上記（１１の改善策については、腐食により赤錆が
発生しやずいという問題もある。

ところで、めっき鋼板の加工時の塗膜′！、１１離につ
いては、いわゆる圧縮変形時に起こりやすい粉状（パウ
ダリング）剥離に対しては、従来、合金化度（皮膜中の
Ｆｅ％）を下げることによりある程度は軽減できるもの
の、一方では低合金化により皮膜のプレス型との摺動抵
抗が高くなり焼付き、フレーキング現象が顕著になると
いう二律背反的な問題があり、特に５０ｇ／ｍ”以上と
いう厚目付材では両者を同時に満足できる皮膜構成、製
造条件が確立されていないのが現状である。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の目的は、厚目付材であっても塗膜密着
性および耐フレーキング性のいずれにも優れたＧＡＭ板
およびその製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、５０ｇ／　ｒｄ以上のめっき付着量を確
保し、かつ前記厚目付材の欠点を克服するために鋭意研
究を重ねた結果、皮膜の加工性および塗膜密着性を支配
する因子として、皮膜の組成、結晶構造等のはかめつき
層表面のミクロな形状が重要であることを見い出した。

すなわち、本発明者らの知見によれば、めっき最表層に
平均長径で３〜３０ｐ（表面からの形状は必ずしも真円
形状でなくてもよい）、深さが全めっき厚の１／１０〜
５／１０となるクレータ−（凹欠陥）を有するめっき皮
膜はプレス加工時のめっき剥離も、塗膜密着性もクレー
タ−欠陥をもたない皮膜（皮膜組成、結晶構造、表面の
結晶形態は同じ）に比べて非常に良好である。

ここに、本発明は、付着量が５０ｇ／＋”以上のめっき
層表面に多数の微小クレータ−を有し、その微小クレー
タ−が平均長径３〜３０ｐｍであって、潔さを０５めっ
き層厚みをｄとしてＣ／ｄ　＝　０．１〜０．５なる大
きさを有する塗膜密着性および耐フレーキング性に優れ
た厚目付合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

従来、ＧＡＩ板はめっき後の合金化程度（合金化炉、温
度分布、ライン速度）により表面のＦｅＺｎ金属間化合
物の結晶形態が変化することが知られているが、本発明
はこの単一結晶レベルで形成される凹凸よりも大きなり
レータ−を利用することを特徴としており、また母材ｍ
仮のダル目（ノヨソトダル等による）めっき後のスキン
パス圧延（ダル目の径、大きさとして５０〜数１００　
％）よりも小さいものである。

このようなりレータ−をめっき表面に数多く形成させる
ためには、本発明者らの研究によれば既存の合金化溶融
亜鉛めっきラインにおいてめっき浴中の有効ＡＱ含有量
を０．１０〜０，１５％とし、かつめっき液への侵入材
温度を４６０℃以上とすることにより可能となる。

したがって、本発明は別の面からは、溶融めっき時の侵
入材温度４６０〜５００℃、浴中Ａ（２１０，１０〜０
．１５重量％、そしてめっき１７１着量５０ｇ／＋ｎ”
以上の条件で溶融Ｚｎめっきを行った後、合金化処理を
行うことを特徴とする、上述の耐フレーキング性に侭れ
た厚目付合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。

本発明により製造したＧＡ鋼板は、従来材の同−合金化
度材に比べ、めっきＩＩＩ程度、耐食性テスト後の塗膜
密着性が格段に優れ、また、低合金化領域で従来材で問
題であった加工時の皮膜摺動抵抗増大による焼付きや、
フレーキング、塗膜密着性不良も認められない。

この効果メカニズムについては明確ではないが、加工性
については、皮膜の油保持性が良好となること、塗膜密
着性については、リン酸塩処理の反応性変化による結晶
緻密化、アンカー効果（くさび効果）による塗膜密着性
の向」二などが考えられる。

（作用） 次に、本発明においてめっき層の微小クレータを上述の
ように限定した理由および、めっき条件を同じく上述の
ように限定した理由を説明する。

まず、第１図（ａｌは、本発明にかかるＧＡ鋼板の表面
形状のＳＥＭ　（走査型電子顕微鏡）による映像のスケ
ッチである。その断面は第１図（ｂ）に模式的に示す、
図中、“Ｃ”は微小クレータ−の泥さ、“ｄ′はめっき
層厚さである。なお、微小クレータ−の直径は第１図（
Ｃ１のようにして計測するが、具体的には画像処理方法
によって計測する。

本発明によれば、クレータ−の大きさが表面からみた平
均長径で３ｐ未満あるいはＣ／ｄ＜０．１では、加工性
、塗膜密着性ともに効果が認められなくなる。また平均
長径が３０ｐｒｍより大きくなると両性能ともに効果は
あるが塗装仕上り性（電着ｌコート、または３コートで
の塗装肌、鮮映性）には問題が生じる。

またＣ／ｄ＞０．５でも上記塗装仕上り性の問題の他、
厚目付材の耐食性能の劣化（めっき付着量の減少による
耐孔あき性能劣化、塗膜のクリープ幅増加）などをきた
すことになる。

本発明にかかるＧＡ鋼板の製造に際してめっき浴の八Ｑ
ｆｆｌを０．ｌＯ〜０．１５％に限定するのは、この範
囲より少ないと、十分な微小クレータ−深さが得られな
いためであり、一方この範囲を超えると微小クレータ−
が深くなりすぎるためばかりでなくめっき層の延性も劣
化するからである。

侵入材温度が４６０℃より低いと、浴中Ａｆｌｆｌを増
加させてもクレータ−深さが十分でなく、まためっき層
の密着性が十分でないが、しかし５００℃を超えると、
浴中ＡＱ量によっては微小クレータ−の深さ（Ｃ／ｄ）
が０．５超となってしまう。

すなわち、後で実施例にも記載するように、０、ｌＯ〜
０．１５％ＡＱかつ材温４６０℃以上の場合のクレータ
−が耐フレーキング性、塗膜密着性に優れている。Ａｌ
２Ｏ，１％未満また侵入材温度４６０℃未満では両性能
を満足するクレータ−深さが得られない。

また、ＡＱ　０．１５％超になると、表面凹凸は大きく
なるものの、めっき／鋼板界面に形成されるＦｅＡＱ合
金層により合金化が非常に困難となる。

なお、ＯＡ鋼板を製造するには、溶融めっきに先立って
行う予備処理および溶融めっき量の目付量の調整、そし
て合金化のための加熱処理等が行われるが、本発明にあ
ってはそれらはいずれも慣用のそれを利用すれば良く、
本発明の趣旨に反しない限り、特に制限されない。

次に、本発明の厚目付ＧＡ鋼板およびその製造方法につ
いて実施例を用いてさらに詳細に説明する。

実施例 一般用鋼板（ＪＩＳ　Ｇ　３１４１）および深絞り用鋼
板（Ｔｉ添加極低炭素鋼Ｆｉ）をそれぞれ用いて通常の
センジミア型溶融亜鉛めっきラインで前処理洗浄、焼鈍
、還元を行った後、第１表に示す条件でめっき処理を行
いその後加熱処理により合金化処理を行った６めっき付
着用は７０８ノＭとした。合金化度は合金化処理におけ
る加熱温度、時間を変更することにより調整した。

クレータ−深さ（Ｃ／ｄ）が鋼板侵入温度および浴中へ
Ｑ星によってどのように影響を受けるかをＴｉ添加極低
炭素鋼の場合について第２図にグラフで示す。

第２図に示すように、Ｔｉ添加極低炭素鋼板を用いてめ
っき浴中ＡＱ　？Ｍ度および侵入材温を変化させて製造
したＧＡ鋼板の表面のクレータ−深さは、へＱ濃度およ
び材温の上昇に伴い上昇し、表面の凹凸は大きくなる。

得られた各ＧＡ鋼板について下記要領で加工性および塗
膜密着性を評価するとともに、塗装仕上がり性および耐
孔あき性試験を行い、それらの結果を同じく第１表にま
とめて示す。

第１表に示す結果からも明らかなように、本発明によれ
ば加工によるめっき剥離、金型への焼付きも起こらず、
また塗膜密着性に優れた厚目付ＧＡの製造が可能となり
、高耐食性を兼ね備えた擾れためつき鋼板として自動車
防錆鋼板への適用が可能となる。

天洛」ノμＬ 皿工性 第３図に示すように、５０　Ｘ　２５０ｎ＋ｍの試片を
採取し、５Ｒのビードによる抑え部を設けて成形ポンチ
にて５０ｍｍ張出し成形後、内壁のめっき層！Ｆ、Ｉｌ
離を目視にて検査した。このときのめっき７り離は、焼
付きフレーキングおよびパウダリング７＋１離の両者に
よるものを含む。

第１表に示す結果を第４図および第５図にグラフで示す
。

なお、めっきＩＩ　ＮＪ訂価は次の５段階評価でｉテっ
た。

評点５　：　めっき剥離なし ４　：　　〃　　　微 ３：〃小 ２：中 １；大 壇１ｉｎｔ、件 得られたＧＡ鋼板から適宜切り出してきた試片に、まず
、リン酸塩処理を行い、次いで２０７Ａｌｌ厚さにカチ
オン電着塗装を行ってグラベロチンピングテストに供し
た。このテストではエアー圧１．５ｋｇ／ｃａ＋”、石
のスピード〜１００に＋１７Ｈｒで直径５〜１ｏＩＩ１
１のしやり石を吹付けた。その後、ＪＩＳ−Ｚ−２３７
１に準する５ＳＴ（塩水噴霧試Ｍ）を２４０１１ｒ行い
、その後、塗膜上に粘着テープを貼付し、ひきはがした
ときの塗膜Ｍ＋離の状態で塗膜密着性を評価した。

なお、塗膜密着性は次の５段階で評価した。

評点５　：　塗膜ＩＩ離直径ｄ＜１ｍ５４：　ｌ≦ｄ＜
２ ３：　２≦ｄ＜３ ２：　３≦ｄ＜４ １　：　４≦ｄ ヱ笠伏上９ユ 通常の自動車用塗装（カチオン電着−中塗り一上塗りの
３コート）を行った後、簡易型鮮映性測定装置（ＰＧＤ
　ｉｌ）にて鮮映度を測定した。

耐」Ｊト［性 ２０−厚にカチオン電着塗装後、カッターナイフで塗膜
を傷付けし、サイクル試験５ｓＴ（３５℃）−乾燥（５
０℃）−湿潤（５０’ｃ　ｘ　１６ｈｒ）をｌｏｏサイ
クル行った。

耐孔あき性の評価は次の３段階評価で行った。

〔評点〕○：最大腐食深さが０，２　ｔｍ未満△：　　
　　　　　　　０．２　ｗ以上０．４１薦未満Ｘ　：　
　　　　　　　０．＋１龍以上（以下余白） （発明の効果） 以上詳述してきたように、めっき層のミクロな形状を制
御することで従来問題であった塗膜密着性および耐フレ
ーキング性を同時に満足するＧＡ鋼板が得られるのであ
って、その着想がユニークであることはもちろんそれに
より得られる効果の実用的見地からの意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｔ、ｆｂｌ、（Ｃ１は、微小クレータの形態
の略式説明図図； 第２図は、有効Ｍｆｆｉの影響を示す鋼板侵入温度と微
小クレータ−のＣ／ｄ比との相関のグラフ；第３図は、
ビード付ハント成形の試験要領の説明図；および 第４図および第５図は、本発明の実施例の結果をまとめ
て示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）付着量が５０ｇ／ｍ＾２以上のめっき層表面に多
   数の微小クレーターを有し、その微小クレーターが平均
   長径３〜３０μｍであって、深さをＣ、めっき層厚みを
   ｄとしてＣ／ｄ＝０．１〜０．５なる大きさを有する塗
   膜密着性および耐フレーキング性に優れた厚目付合金化
   溶融亜鉛めっき鋼板。
2. （２）溶融めっき時の侵入材温度４６０〜５００℃、浴
   中Ａｌ量０．１０〜０．１５重量％、そしてめっき付着
   量５０ｇ／ｍ＾２以上の条件で溶融Ｚｎめっきを行った
   後、合金化処理を行うことを特徴とする、請求項１記載
   の耐フレーキング性に優れた厚目付合金化溶融亜鉛めっ
   き鋼板の製造方法。