JPH0297653A - 加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - 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〕 本発明は、加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板
およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、自動車、弱電機器等の構
成部材として広く使用されている。合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板は、溶融亜鉛めっき浴中に鋼板を送通して所定の
付着量の亜鉛めっき層を形成したのち、鋼板素地との密
着性、塗装性（塗板耐食性、塗膜密着性等）を向上させ
るための合金化処理を行うことにより製造される。

その溶融亜鉛めっきには、総合Ａｌ濃度（Ｔ。

ｔａＩ！、Ａ４２％、以下ｒＴ、Ａ１％」）を約０．１
４％以下に調整しためっき浴が使用されている。これは
、めっき浴中のＡｎ濃度が高くなると、鋼板素地と亜鉛
めっき層との界面に多量のＦｅ−Ａｌ！、合金層が生成
し、その後の合金化処理における鋼板素地から亜鉛めっ
き膚へのＦｅの拡散が、Ｆｅ−Ａ１合金層に妨げられ、
合金化反応のムラ（焼ムラ）が生じる原因となるからで
あり、またその焼ムラを軽減すべく合金化処理温度を高
めて合金化反応を強めると、めっき層が粉状化する所謂
パウダリング現象が生じるからである。

溶融亜鉛めっき後の合金化処理は、めっき層の密着性、
およびめっき層表面に対する塗膜塗装性等の改善効果の
点から過不足のない合金化反応が生じるるように、すな
わち亜鉛めっき層が、約９〜１５％のＦｅｆｉ度を有す
るＺｎ−Ｆｅ合金層となるように処理温度・時間等の制
御のもとに行われる。

合金化処理された溶融亜鉛めっき鋼板は、適宜の表面処
理（例えば、クロメート処理等）が施された後、ロール
コータ、カーテンコート、粉体塗装等の塗装工程に付さ
れる。近時は、生産性向上等の観点から、めっき鋼板の
成形加工後に塗膜塗装を行う従来の工程に代え、成形加
工前に塗装を行う所謂プレコート化の傾向にあり、厚膜
の塗膜を形成することの要請も多くなっている。また、
自動車のボディ等では、防錆鋼板化が進み、深絞り加工
部材等についても合金化処理された溶融亜鉛めっき鋼板
が使用されるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、溶融亜鉛めっき鋼板の成形加工と塗膜塗装の
工程の順序を従来と逆にし、上記のように塗膜塗装を施
した後に成形加工を行う工程では、加工をうけた鋼板の
切断端面部に、第４図に示すように鋼板（１）と亜鉛め
っき層（２）との間に剥離（Ｇ）が生じ易い。この剥離
は、剪断応力を伴う変形過程において、ｊｌｌＩｌｌ地
板めっき層および塗膜の各層の変形能が異なるために層
間の密着性能の最も低い部分の応力集中により生じる界
面剥離であり、エナメルヘアーと通称されている。その
剥離は厚膜塗装である程顕著に発生する傾向がある。

本発明は、上記に鑑み、めっき製品の深絞り加工を行う
場合だけでなく、厚膜塗膜を形成した後に成形加工を行
う工程をとる場合にも、めっき層・塗膜の剥離を生じな
い密着性加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板お
よびその製造方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき層のＦｅ濃度が８
〜１７％であって、鋼板素地表面の結晶粒界に亜鉛が拡
散侵入した組織を有することを特徴としている。

本発明の上記合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛め
っきを、総合Ａ１４度（Ｔ、Ａ４２％）：　０．１．３
〜０．２％、およびＴ、Ａｎ％とＦｅ４度（Ｆｅ％）の
差７０．０５〜０．１７％である浴組成を存する溶融亜
鉛めっき浴を用いて行い、ついで合金化処理において、
加熱下にそのめっき層を、Ｆｅ濃度二８〜１７％のＺｎ
−Ｆｅ合金層とすることにより製造される。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明で使用される溶融亜鉛めっき浴は、Ｔ。

Ａｆｆｉ％が０．１３〜０．２０％で、Ｔ、Ａ４２％と
Ｆｅ％との差（Ｔ、Ａｆ−Ｆｅ）が０．０５〜０．１７
％である浴組成に調節される。そのＴ、、Ａｎ！％とＦ
ｅ％との差は、浴中の有効なＡ／２の濃度、すなわち鋼
板素地と反応するＡｆの濃度に相当する。溶融亜鉛めっ
き浴組成を、このように高Ａ４２１度に設定することと
したのは、鋼板素地と亜鉛めっき層との界面にやや多口
にＦｅ−Ａｆｆ合金層を生成させ、その後のめっき層の
合金化処理（後記のようにその処理条件は従来の溶融亜
鉛めっき鋼板の製造における合金化処理に比しオーバー
ベーキングサイドである）において合金化反応の過剰な
進行を抑制し、過不足のない合金化処理を達成させるた
めである。

上記めっき浴を用いて形成される亜鉛めっき層中のＦｅ
％は、めっき浴中のそれとほぼ同じ０．０３〜０．０８
％程度である。

上記溶融亜鉛めっき後の合金化処理において、亜鉛めっ
き層を、密着性および塗装性改善のための過不足のない
合金化度、すなわちＦｅ濃度８〜１７％のＺｎ−Ｆｅ合
金層に変化させる。この合金化処理は、従来に比しオー
バーベーキングサイドの処理条件のもとに達成される。

その具体的な処理条件は使用する合金化処理炉のキャパ
シティに応じて個々に設定されるが、その−例を同一の
合金化処理炉を用いた従来の処理条件と比較して次に示
す。発明例および従来例のいずれも、合金化処理前の亜
鉛めっき層中のＦｅ濃度は約０．０４％、合金化処理後
のＦｅ濃度は約１２％である。なお、炉内設定温度は約
８５０℃、燃料はブタンである。

発明例　　従来例 燃料供給ＭＣＮイ／Ｈ）　　　　１４０　　１１０処理
時間（秒）　　　　　　　　　１８　　　１４上記高Ａ
ｆｆｉ濃度のめっき浴を用いて行われる亜鉛めっきと、
従来の通念からみればオーバーベーキングともいうべき
条件下での合金化処理とを経て得られる溶融亜鉛めっき
鋼板は、めっき層と鋼板素地との密着性およびめっき層
に対する塗装塗膜密着性が高く、後記実施例に示すよう
に、粉体塗装等による厚膜塗装を行った後の成形加工に
おいても、エナメルへア一等の塗膜剥離を生じることが
ない。なお、本発明では鋼板素地とめっき層との界面に
やや多口のＦｅ−Ａ／！合金層を生成させているので、
前記合金化処理において適正な合金化反応が達成され、
オーバーベーキングとそれによるパウダリング等を生じ
ることもない。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は極めて特徴的なミ
クロ組織を有している。すなわち、その合金化亜鉛めっ
き層を腐食試液で溶解除去して露出させた鋼板素地表面
には、従来材と異なって、α−Ｆｅの明瞭な結晶粒界の
綱目模様が観察される。第１図（１）にめっき層を溶解
除去した鋼板素地表面の顕微鏡組織（ｘ　３０００）を
示す（供試材：後記実施別欄における発明材）。これと
対比される第２図（１）は従来の製造法による溶融亜鉛
めっき鋼板の鋼板素地表面の顕微鏡組織（ｘ　３０００
）であり（供試材：後記実施別欄の比較材）、その鋼板
素地表面にはα−Ｆｅの結晶粒界をみることができない
。

上記のように本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板では、
そのめっき層を溶融除去した鋼板素地の表面に、従来材
にはみられない結晶粒界が現れるのは、前記のように合
金化処理において、めっき層の合金化反応（ｔａｉｌ板
からめっき層へのＦｅの拡散・固溶）と併行して、めっ
き層から鋼板素地結晶粒界へのＺｎの選択的な拡散固溶
が促進され、粒界にそってクサビ状にＺｎが富化してい
ることによる。また本発明の亜鉛めっき鋼板がすぐれた
密着性・加工性を有しエナメルへア一等を生じ難いのは
、このように鋼板素地の結晶粒界にＺｎが侵入している
ことによるクサビ効果としてその界面に強い結合力が付
与されていることによるものと考えられる。なお、第１
図〔■〕、第２図（ｎ）は上記供試めっき鋼板のめっき
層の顕微鏡組織＜　ｘ　３６ｏｏ）であり、第１図〔■
〕（発明例）は粒状組織を有し、第２図〔■〕（従来材
）では針状組織を呈している。もっとも、この相違は本
発明材と従来材を区別する本質的なものではな（、本発
明材のめっき層の組織は、粒状組織のほか、角状組織を
有する場合もあり、また従来材と類似の針状組織を呈す
る場合もある。

〔実施例〕

連続溶融亜鉛めっきラインにおいて溶融亜鉛めっきおよ
び合金化処理を行い、ついでめっき表面に塗膜塗装を行
って供試材Ａ（発明材）およびＢ（従来材）を得た。

（ｒ）供試材Ａ（発明例）の製造条件 （１）めっき原板：５２５Ｃ炭素鋼帯（板厚＝０．５間
）（２）溶融亜鉛めっき めっき浴組成：Ｔ、Ａｌ　　Ｏ，１５％、Ｆｅ０．０３
％、（Ｔ、Ａ　ｌ　−Ｆ　ｅ　）　０．１１％浴温：４
６５°Ｃ±５°Ｃ めっき付着量：４５ｇ／イ（両面） （３）合金化処理 炉温：８５０℃ 燃料および供給量ニブタンガス、１４ＯＮｒｄ／Ｈｒ処
理時間：１８秒 （４）塗膜塗装 粉体塗装法により、膜厚４０〜５０μｍの熱硬化型樹脂
塗膜を形成。

（ｆｆ〕供試供試材軸来例）の製造条件（１）めっき原
板：供試材Ａと同じ （２）溶融亜鉛めっき めっき浴組成：Ｔ、Ａ１　０．１２％、Ｆ　ｅ　Ｏ，０
４％、浴温：供試材Ａと同じ めっき付着量：供試材Ａと同じ （３）合金化処理 炉温：８３５°Ｃ 燃料および供給量ニブタンガス、１１ＯＮｒｄ／Ｈｒ処
理時間：１４秒 （４）塗膜塗装 供試材Ａと同じ（粉体塗装、膜厚４０〜５０μｍ）第１
図（１）は、供試材Ａ（発明例）の塗装前におけるめっ
き層を塩酸水溶液（１／４）で溶解除去した後の鋼板素
地表面、同図（ＩＩ）はめっき層のそれぞれについて走
査型電子顕微鏡によるミクロ組織を、第２図（１）（Ｉ
Ｎは供試材Ｂ（従来例）について上記と同じ条件で観察
される鋼板素地表面のミクロ組織とめっき層を示してい
る（倍率はいずれも３０００）。

また、第３図は、供試材Ａ（発明例）の剪断加工試験後
の切断端部の断面、第４図は供試材Ｂ（従来例）につい
て同じ試験後の切断端部の断面をそれぞれ約２００倍に
拡大して示している。各図中、（１）は鋼板、（２）は
めっき層、（３）は塗膜である。第４図中、（Ｇ）は鋼
板素地とめっき層との間に生じた剥離を示している。両
図の比較から明らかなように、゛従来法による供試材Ｂ
は、めっき層と鋼板素地との界面での塗膜剥離が生じて
いるのに対し、本発明による供試材Ａには、そのような
異常はなく健全な密着状態を有している。

〔発明の効果〕

本発明により製造される溶融亜鉛めっき鋼板は加工性に
すぐれ、めっき後はもちろん、膜厚塗装後の成形加工に
おいても、従来材のような剥離を生じず、またパウダリ
ング等の欠陥を付随することもない。従って、自動軍、
弱電機器類の構成部材等の用途に供される場合のプレコ
ート化および膜厚塗装が可能であり、またその良好な耐
剥離性により、めっき製品はむろん塗装製品についても
額縁加工のような強い折曲げ加工、更には超深絞り加工
用途への適用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）および第２図（１〕は合金化溶融亜鉛めっ
き層を溶解除去した鋼板素地表面の金属Ｍｉ織を示す図
面代用顕微鏡写真、第１図（ＩＩ）および第２図（ＩＩ
）は合金化溶融亜鉛めっき層の金属組成を示す図面代用
顕微鏡写真、第３図および第４図は、塗膜塗装した合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の加工後の切断端面を示す拡大断
面図である。 に鋼板、２：めっき層、３：塗膜。 ＃！１ｓ Ｌ辺 ′製

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、合金化処理された溶融亜鉛めっき鋼板において、亜
   鉛めっき層はＦｅ濃度８〜１７％のＺｎ−Ｆｅ合金層で
   あって、鋼板素地はその表面の結晶粒界に亜鉛が拡散侵
   入した組織を有することを特徴とする加工性にすぐれた
   合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 ２、溶融亜鉛めっきを、総合Ａｌ濃度：０．１３〜０．
   ２０％、および総合Ａｌ濃度とＦｅ濃度の差：０．０５
   〜０．１７％である浴組成を有する溶融亜鉛めっき浴を
   用いて行い、ついで合金化処理において、加熱下にその
   めっき層を、Ｆｅ濃度：８〜１７％のＺｎ−Ｆｅ合金層
   とすることを特徴とする請求項１に記載の加工性にすぐ
   れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。