JPH03274285A - プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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、プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板に関するものてあり、特に合金化溶融亜鉛めっき鋼
板にとって重要な耐パウダリング性および耐フレーキン
グ性ともに満足するものである。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板をめ
っき後加熱して素地鋼板の鉄をめっき層中に拡散させ、
鉄−亜鉛合金化するものであるが、亜鉛めっき鋼板に比
較して耐食性が優れているため、自動車、建材、家′［
製品等の材料として広く使われている。

（従来の技術） 近年、耐食性向上に対する要求から、厚目付の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板が強く要望されている。しかし、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は熱拡散処理で製造するため、目
付量が厚くなるに従いめっき層中の鉄濃度勾配が大きく
なり、地鉄との界面にはＦｅ濃度の高く脆い「相が生威
しやすくなり、一方めっき層の表面近傍にはＦｅ濃度の
低いζ相や極端な場合は未合金となりη相が残存したり
する。

ｒ相が厚いとプレス加工時にめっき層が剥離するパウダ
リングが生じやすくなるため、製品にめっき剥離粉の押
し疵等が発生し、歩留り低下や金型洗浄の頻度増による
能率低下等の弊害が出る。

一方めっき層表面にζ相が厚く存在したり、η相が残存
すると、これらの相の摺動抵抗が大きいため、プレス加
工時に型かじりが生成しやすく、いわゆるフレーキング
となって金型ビード部等に堆積し、これまたプレス工程
の歩留り低下、能率低下をもたらす。

このような、厚目付量（４５３７ｍ２以上の付着量）の
合金化溶融亜鉛めっき鋼板では、プレス工程での耐パウ
ダリング性、耐フレーキング性ともに満足することが要
求されている。

また、低目付量では、δ、相を主体とするめっき層を形
成することにより、プレス成形性に優れた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板が製造され実用に供されてい茗ものの、成
形性の向上は弓き続き望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜
鉛浴中に有効Ａｌ量（４２％−Ｆｅ％）を例えば０．０
９〜０．１５％に添加調整した洛中にｍＶを通してめっ
きをし、ガスワイピング等で目付量調整した後合金化炉
に通板し、めっき表面の金属光沢が消えるまで、即ち表
面まで合金化が完了する時点まで熱処理し、直ちに冷却
して合金化程度を制御して製造していた（特開昭６１−
２２３１７４号公報）。かかるめっき層の組成は、Ｆｅ
：８〜１３％、ＡＮ　：　０．２５〜０．３５％、残部
Ｚｎからなるものである。

しかるに目付量４５３７ｍ”以上の溶融亜鉛めっき鋼板
をかかる工程で合金化処理すると、地鉄界面に生成する
ｒ相の厚さが例えば１〜３μｍ程度となり、耐バウリン
グ性が十分ではない。

そこで洛中の有効Ａｌ量を０．１０％以下程度に低減し
、浴中で形成されるＦｅ−Ａ１合金層を薄くしてＦｅ−
２ｎ合金相の生成を比較的容易にすることによって、よ
り低温の熱処理で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する
ことが出来る。かかるめっき層の組成は、Ｆｅ：６〜１
１％、Ａ皇：０．０５〜０，２５％、残部Ｚｎからなる
ものである。しかるに目付量４５　ｇ／＋”以上の場合
には、ｒ相の厚さを１μｍ以下とする条件はあるものの
、めっき層表面にη相、ζ相が残存しやすく、耐フレー
キング性が十分ではない。

このような欠点を解決するため、例えばめっき層の下Ｉ
Ｉ（地鉄との境界）で生成するｒ相の生成を極力抑え、
上層部はη相、δ、相、ζ相からなるめっき層とし、ま
た溶融合金層上に鉄めっきを施すことが開示されている
（特開昭６０−２２８６６２号公報）が、未だ満足すべ
き結果は得られていないのが現状である。

（課題を解決するための手段） そこで本発明者らは鋭意検討した結果、パウダリング、
フレーキングともに満足する合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を見いだした。

上記問題点を解決するための本発明は、Ｆｅ６〜１３重
量％、残部２ｎからなる組成であって、地鉄−めっき界
面のｒ相が１．０μｍ、以下、めっき層のＸ線回折のメ
インピークがζ相であり、日付量２０〜１００ｇ／ｍ’
の合金化溶融亜鉛めっき層の上に、平均粒径２μｍ以下
の非金属微粒子を単独あるいは複合で、０．１〜１０重
量％含有する亜鉛もしくは亜鉛合金からなる分散めっき
を０．２〜５．０８／−被覆せしめためっき層を片面、
または両面に有する耐パウダリング性および耐フレーキ
ング性ともに満足するプレス成形性に優れた合金化溶融
亜鉛めっき鋼板であり、分散めっきの非金属微粒子とし
ては、５Ｌ０２．　ＴｆＪ、　ＡＲ２０ｓ、　ＺｒＯ２
，ＳＩＣ，ＴｉＣ，ＳＩＮ。

ＴｉＮ、　ＡＮＮ、黒鉛の内１種以上を含むことを特徴
とする特 （作 用） ζ相は摺動抵抗が大きいためフレーキング性に劣るもの
の、伸び性がありパウダリングは生じにくい。また、曲
げ加工のみの場合には下層部で発生する亀裂の伝播を防
止する効果がある。このζ相の長所を活かし、短所であ
る摺動抵抗を上層の硬質の分散めっきの潤滑性により克
服することにより、耐パウダリング性、耐フレーキング
性ともに満足させたことが本発明の特徴である。また、
めっき層をＦｅ％の低いζ相主体とすることにより、パ
ウダリング発生の大きな原因であるｒ相の生成を抑制す
ること、裸耐食性に優れた分散めっきの存在により耐食
性が向上することも大きな特徴である。なお、本発明は
厚目付に限らず付着量２０〜１００ｇ／ｎ２と広い付着
量範囲で合金化溶融亜鉛めっき鋼板のプレス成形性を向
上させるものである。

本発明の下地めっき鋼板は、例えばＡｆｆｉ：０．００
３情０．１３％の溶融亜鉛めっき浴でめっきを施し、次
いで加熱処理するに際し、板温：５２ｏ〜４７０’ｅで
１５秒以内の加熱で、浴中ＡＭ量が少なくなる程低温側
で熱９Ｓ理を施すことにより確実にζ相主体に製造でき
る。ζ相が主体であることの確認は、電解剥離法、断面
エツチング法があるが、条件により得られる結果が変化
するため、好ましくない。本発明でいうζ相主体とは、
比較的容易でめっき層構造を把握できるＸ線回折のメイ
ンピークとする。

次いで、各構成要素の限定範囲について説明する。

Ｆｅ％： Ｆｅ６重量％未満ではめっき層表面にη相が残存しやす
い、　Ｅｅｌ　３重量％を超えるとｒ相が１μ量を超え
やすいので好ましくない。

ｒ相 ｒ相は１μｍ以下とすることが、耐パウダリング性を向
上させるため好ましい。１μｍを超えると特に目付量４
５　ｇ／ｍ２以上では耐パウダリング性を劣化し、プレ
ス成形性に際し弊害が出る。

分散めっき： 分散めっきの存在によって金型へのめっき金属の凝着を
抑制でき、耐フレーキング性を改善できる。分散めっき
の付着量は０．２〜５．０ｇ／ｍ”が好ましい。０、２
ｇ／ｍ２未満では下層めっき層を完全に被覆することは
困難で、下層露出部からの金型凝着が起こる場合があり
、好ましくない。５．０ｇ／ｍ”を超えると分散めっき
が硬質であるため、この分散めっきによるプレス成形性
劣化が生じるので好ましくない０分散めっきの鋼板のマ
トリックスとなるめっきとして、亜鉛単独、或いは亜鉛
−鉄、亜鉛−ニッケル、亜鉛−コバルト、亜鉛−クロム
、亜鉛−スズ、亜鉛−カドミウム、亜鉛−チタン、亜鉛
−二ッケル−コバルト、亜鉛−ニッケルーチタン、亜鉛
−ニッケルー鉄−クロム等の亜鉛合金めっきを用いるこ
とができる。高い耐食性を狙う意味では、腐食速度の小
さい合金めっき系が有効であるが、めっき層の犠牲防食
効果を維持する点で合金成分の総量は２０重量％以下が
望ましい。

また、非金属微粒子とは、金属単体あるいは金属合金の
微粒子以外の微粒子であり、具体的には、金属、非金属
、あるいは半金属の酸化物、炭化物、窒化物、及び黒鉛
、有機物などである。この内、特に硬度、及び耐食性上
有効な非金属微粒子は、酸化物では、５ｉ０２．ＴｉＯ
２，Ａｊｈ（ｈＺ「０２、炭化物ではＳｉＣ，ＴｉＣ、
窒化物では５ｉＮＴｉＮ、　Ａｊ！Ｎ、及び黒鉛である
。これらは、単独或いは複合で用いても効果がある。ま
た、非金属微粒子の性状は、粉末状、或いはコロイダル
シリカのようなコロイド状、いずれでもよく、特に限定
するものではない、微粒子の大きさとしては、平均粒径
が２μｍ以下であることが必要であり、特に０．１ａｍ
以下の超微粉子がプレス成形性、耐食性共に効果がある
。２μｍ超では、皮膜形成が十分ではなくプレス成形性
、耐食性共に劣化する。なお、平均粒径とは、全粒子の
内置も分布量の大である粒径を意味する。

非金属微粒子のめっき層中の含有量は、０．１〜１０重
量％である。０．１重畳％未満では、硬度向上の効果が
なく、１０重量％を超えるとプレス成形性は劣化する。

分散めっきのめつき法は特に限定しないが、例えば公知
の硫酸塩系、塩化物系の亜鉛或いは亜鉛合金めっき液中
に非金属微粒子の粉末、或いはコロイド溶液を非金属粒
子として１０〜１５０ｇ／、９分散させた液から得られ
る。この際、非金属微粒子に特異吸着して電荷を付与さ
せる性質のある、ニッケル、鉄、コバルトといった鉄族
イオンを含む合金めっき浴を使用すると、めっき層中へ
の非金属微粒子の共析が効率よく行なわれ、これらを含
まないめっき浴に比べ、非金属粒子をより多く含む分散
めっき層が得られる。

めっき付着量： 本発明の合金化溶融亜鉛めっき層の厚さは、目付量とし
て２０〜ｌｏｏｇ／ｍ’が適用できる範囲である。２０
　ｇ７ｍ”未満では耐食性に問題がある。１００ｇ／ｍ
２を超えると、ｒ相を１μｍ以下でめっきすることは実
際上困難である。

合金化溶融亜鉛めっき層の組成としてＦｅのみを規定し
たが、他の成分、例えば八！、　Ｐｂ、　Ｃｄ。

Ｓｎ、　Ｉｎ、　Ｌｉ、　Ｓｂ、　Ａｓ、　Ｂｉ、　Ｍ
ｇ、　Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｔｉ。

Ｚｒ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｐ、　Ｓ、
　Ｏ等が少量添加されたり、不可避的に混入しても、本
質的には本発明の効果は変わらないものである。特に＾
文に関しては、現行のプロセスではめっきおよび合金化
の制御のために、めっき洛中に０．１重量％前後添加さ
れており、めっき層にも必然的に混入している。ζ相主
体のめっき層となる限り、本発明に対しこのようなへ２
量の影響はない。また、醐の存在しない電気亜鉛めっき
材の熱拡散合金化材でもζ相主体の合金相になるのであ
れば、木質的に本発明の効果は発揮できる。

本発明のめっき層は、両面２０　Ｎ１００ｇ／ｍ２の目
付量の防錆鋼板の場合には、両面に通用することが好ま
しいが、片面２０〜１００ｇ／ｍ’でかつ他面が付着量
の少ない差厚めつき鋼板の場合には、厚目付面のみに適
用することもできる。片面めっき鋼板の場合には勿論め
っき面のみに通用するものである。

（実　施　例） 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。めっき用
素材としてはＣＣ−八１−ｋｍ（０，８ｔ　Ｘ　１００
０ｗ　ｘ　ｃ　）を使用し、無酸化炉型の連続溶融亜鉛
めっきラインにおいてめっき直後に合金化処理炉により
、連続的に加熱合金化処理した。

なおめっき浴中有効＾文は０．１０重量％で、めっき層
中Ｆｅ濃度は合金化炉の加熱条件を適宜に選定して製造
した。

通板速度は４０〜７０ｍ／分とし、浸漬時間は２〜５秒
の間の条件でめっきを行なった。また、別途分散めっき
を０．１ｇ／ｍ’〜７８／−施した。

次にめっき層の加工性試験方法について述べる。

■　耐パウダリング性試験 加工前に曲げ加工部にビニールテープを貼り、テープ面
を内側とする曲げ加工（２Ｔ曲げ）を行ない、再度間い
てテープをはがし、めっき層がテープに付着して黒変し
た部分の程度で判定した。

（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、○は実用上問題無し） ■　耐フレーキング性試験 角ビート付引張成形により評価した。ボンチーダイス間
を　２．Ｏｋｇｆ／ｃｍ２（プラグサイズ０．７　ｘ　
７５　ｘ　２８０＋ａ＋ｎ）で試験片を押圧し、次いで
試験片を引張りながらビード部を通過させる。

２００枚の反復成形を行ない、鋼板またはビード部への
めっき層金属の堆積程度を相対評価した。

（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、○は実用上問題無し） ■　実プレス試験 普通乗用車のフェンダ一部品を実プレスで成形加工した
。３００枚の反復成形を行ない、鋼板またはプレス型へ
のめっき金属の付着堆積程度を相対評価した。評価は各
部位にテープを貼り付け、はがしてからテープに転着し
た金属粉の黒化度合いで判定した。

（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、○は実用上問題無し） 上記それぞれの試験結果を比較例とともに第１表に示す
。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明のめつき鋼板Ｃｔ、パウダリ
ング性、フレーキング性ともに満足し、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の用途を拡大し、工業的に大きな効果を奏す
るものである。

他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｆｅ６〜１３重量％、残部Ｚｎからなる組成であっ
   て、地鉄−めっき界面のΓ相が１．０μｍ以下、めつき
   層のＸ線回折のメインピークがζ相であり、目付量２０
   〜１００ｇ／ｍ＾２の合金化溶融亜鉛めっき層の上に、
   平均粒径２μｍ以下の非金属微粒子を単独あるいは複合
   で０．１〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛合金か
   らなる分散めっきを０．２〜５．０ｇ／ｍ＾２被覆せし
   めためっき層を片面、または両面に有することを特徴と
   するプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 ２　非金属微粒子としては、ＳｉＯ＿２，ＴｉＯ＿２，
   Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＺｒＯ＿２，ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＳｉＮ
   ，ＴｉＮ，ＡｌＮ、黒鉛の内１種以上を含むことを特徴
   とする請求項１記載のプレス成形性に優れた合金化溶融
   亜鉛 めっき鋼板。