JPH0353054A - 合金化溶融亜鉛めっき綱板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面の平滑性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板、とりわけ自動車外装用めっき鋼板として好適な、
表面性状に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
に関する． （従来の技術） 合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、ＯＡという）は鋼板
に溶融亜鉛めっきを施した後加熱処理を行い、鉄一亜鉛
の相互拡散をおこなわせて合金層を形威させためっきｍ
Ｆｉで、溶接性、塗装後の耐食性に比較的優れており、
従来より広汎な分野で使用されている．とりわけ近年に
おいては、自動車車体用鋼板、特に外装用鋼板として使
用されつつある． 自動車車体用として適用される鋼種は、深絞り戒形性の
優れた鋼種であることが前提となるが、溶融亜鉛めっき
を行う場合は、通常の低炭素Ａｎキルド鋼を使用すると
、その製造過程において急速冷却を受けるので過飽和炭
素が固溶状態で残り硬化する．そのため、一般には極低
炭素鋼、とりわけ炭素をＴｉおよび／またはＮｂで固定
した極低炭素Ｔｉ鋼や極低炭素Ｔｉ−Ｎｂ鋼が使用され
る．この種の極低炭素系のｔｌ［Ｌｔ、フエライト粒界
の清浄度が高いため、フエライト粒内部よりも粒界部で
Ｆｅ−Ｚｎ合金化反応を起こし易く、合金化過程で合金
層の戒長が不均一になり易い。めっき付着量がＺｎｌ０
０ｇ／ａ＋”以上であれば、粒界部での合金化反応が完
結するまでにフエライト粒内でのＦｅＺｎ合金化反応も
進行するため、最終的に第３図（ａ）に示すように、平
滑なめっき層２が得られるが、付着量がＺｎ８０ｇ／＋
”以下の場合には、第３図（ｂ）に示すように凹凸の多
いめっき層２となりやすい。特に、付着量がＺｎ４０ｇ
／ｍ”以下では、第３図（ｃ）に示すように、凹部（ク
レーター）が非常に発生しやすくなる．このような欠陥
が存在すると、電着塗装において塗装欠陥を発生しやす
く、また、静電粉体塗装等においても、焼付時に、めっ
き層のクレータ一部に吸着した水分等に起因する欠陥を
生じやすい．従って、特に自動車車体の外装用に用いら
れるめっき鋼板は、このような凹凸の少ない、平滑性の
良好なめっき層を有していることが望まれる。

上記のフエライト粒の内部と粒界部における合金化反応
の不均一性を抑制する方法として、亜鉛めっき浴中のＡ
１の濃度を有効Ａｌ’４度（Ａｌの分析値−Ｆｅの分析
値）で０．０８％以下とすることも考えられるが、Ａｌ
を低滅するとめっき浴中での鋼板からのＦｅの溶出が著
しく増加し、めっき浴中にδ１相（ＦｅＺｎｔ）を主体
とするボトムドロスが大量に生成して浴中に浮遊しやす
くなり、このドロスの付着に起因する表面欠陥が増加す
るという問題が生しる． （発明が解決しようとする課題） 上記のように、従来のＧＡの製造方法においては、めっ
き層の表面にクレーター状の欠陥が多く、塗装後の仕上
がり状態に悪影響を与えるという問題がある．特に自動
車車体用として利用の多い極低炭素鋼にＴｉやＮｂを含
有させたＩＰ（ＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌＦｒｅｅ）鋼
で上記の欠陥が発生しやすい。

本発明は、上記の問題を解決することを課題としてなさ
れたものであって、特に、自動車外装用めっき鋼板とし
て好通な表面性状を備えたＧＡの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、極微量のＮｉをあらかしめ鋼板にめっき
した後、溶融亜鉛めっきを施すことにより、前述の合金
化処理後のめっき層表面に生成する凹状クレーターを大
幅に低減できるという事実を見いだした． 溶融亜鉛めっき鋼板の製造において、溶融亜鉛めっきを
行う前にあらかしめＮｉ，　Ｆｅ，　Ｃｕ，　Ｇｏ等を
めっきする方法は既に公知であり、非合金化処理材のめ
っき層の密着性の向上、難めつき鋼材のめっき性の向上
、更には合金化処理の促進を目的として施される．例え
ば、溶融亜鉛めっき鋼板の製造に際し、特開昭５７−７
６１７６号公報では、溶融亜鉛めっきを行う前にＮｉお
よび／またはＣｏを０．０１〜１．０μｍの厚さにめっ
きする方法が、また、特開昭５８−１２０７７１号公報
では同し＜ＮｉまたはＣｏを０．０５μｍ以上めっきす
る方法が開示されている．しかしながら、上記の方法に
ついて検討した結果、溶融亜鉛めっきの際のＦｅとＺｎ
との反応が促進されるため、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の成長が
著しく、薄めつきが困難であることが６Ｉ　Ｌ’ｌされ
た．本発明者等は、合金化処理後のめっき層の表面に平
滑性を付与するという観点から検討した結果、前述のよ
うに、あらかじめ極微量のＮｉめっきを施すことにより
めっき層表面の平滑性がかなり改善されること、更に、
Ｎｉ−Ｆｅ合金めっきを施し、かつＮｉ−Ｆｅめっきの
付着量を所定の範囲にコントロールすれば、溶融亜鉛め
っき時のＰａ　−　Ｚｎ反応をそれ程促進することなく
、ＧＡのめっき表面の平滑性を確保できることを確認し
た。

本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、下記■
ないし■の方法を要旨とする． ■　鋼板にあらかじめ２０〜７０ｍｇ／ｍ”のＮｉめっ
きを施し、溶融亜鉛めっき後、加熱合金化処理すること
を特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（以
下、「第（１）項の発明」という）．■　鋼板にあらか
じめ５０〜２００ｍｇ／ｍ”のＮｉに相当するＮｉをめ
っき層内に含有しかつめっき付着量が７０〜１０００ｍ
ｇ／ｍ”となるようにＮｉ−Ｆｅ合金めっきを施し、溶
融亜鉛めっき後、加熱合金化処理することを特徴とする
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（以下、「第（２
）項の発明」という）．■　鋼板がＣ含有１ｏ．ｏｏｓ
％以下（以下、％は重量％を意味する）の実質的に固ｔ
８Ｃの存在しない鋼板である前記■または■に記載の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（以下、「第（３）
項の発明」という）． （作用） 上記のように、本発明方法は極微量のＮｉめっき、ある
いはＮｉ−Ｆｅ合金めっきによりあらかじめ鋼板表面を
被覆し、しかる後、溶融亜鉛めっきおよび合金化処理す
ることを特徴とする． 以下に、それらめっき付着量の限定理由について述べる
． 第（１）項の発明において、Ｎｉめっきの付着量が２０
ｍｇ／一未満ではめっき量が少ないため被覆率が小さく
、めっき層表面の平滑性に対する効果は全く得られない
．一方、付着量が７０ｍｇ／ｍ”を超えると溶融亜鉛め
っき時のＰｅ　−　Ｚｎ反応が著しく、薄めっきが困難
となる。従って、Ｎｉめっき付着量を２０〜７０ｍｇ／
ｍ”とした． 第（２）項の発明は、第（１）項の発明に対し、被覆率
を向上させるという観点から更に改良を加えてなされた
発明である．この発明において、Ｎｉ　−Ｆｅ合金めっ
き付着量が７０ｓ＋ｇ／ｍ”未満では被覆率が不十分で
、第（１）項の発明を凌ぐ効果はない．一方、１０００
ｍｇ／ｍ”を超えると溶融亜鉛めっき時のＦｅ−Ｚｎ反
応が激しく、薄めつきが困難となり、操業時のドロス発
生量も増加する．従って、Ｎｉ−Ｆｅ合金めっき付着量
を７０〜１０００ｍｇ／ｍ”とした．また、前記のＮｉ
−Ｆｅ合金めっき付着量が規定範囲内であっても、Ｎｉ
−Ｆｅ合金めっき層内に含有されるＮｉが５０１ｍｇ／
ｍ”未満では効果がな＜　、２００ｍｇ／ｓ”を超える
と、Ｎｉ−Ｆｅ合金めっき付着量が前記の上限を超えた
場合と同様にＦｅ−Ｚｎ反応が著しく、薄めつきが困難
となる．従って、Ｎｉ−Ｆｅ合金めっき層内に含有され
るＮｉを５０〜２００＋ｗｇ／ｍ”とした．第（＋）項
の発明および第（２）項の発明を適用するにあたり、鋼
板の威分については特に限定しない。

しかし、第（１）項の発明あるいは第（２）項の発明を
、Ｃ含有量を０．００５％以下に抑え、更にＴｉやＮｂ
を含有させた実質的に固溶Ｃの存在しないＩＦ鋼に適用
すると、大きな効果が得られる（第（３）項の発明）．
これは、前述のように、めっき層表面における凹状の欠
陥がＩＦｗ４で発生し易いからである．このようなＩＦ
鋼の一例をあげると、Ｃ　：０．００５％以下で、かつ
次式 Ｔｉ（Ｘ）　≧３．９９Ｃ　（Ｘ）　＋１．４９５　（
Ｘ）　＋２．４２Ｎ　（χ）を満たすように丁ｉを含有
する鋼である．本発明方法を実施するにあたり、鋼板に
対しアルカリ洗浄等の前処理を行う．めっき被覆の均一
性を高めるために、更に酸洗処理を施すことが望ましい
． 前記のＮｉめっき及びＮｉ−Ｐｅ合金めっきは、電気め
っきにより行うとめっき付着量の制御が容易である． ＮｉめっきあるいはＸｉ−Ｆｅ合金めっきされた鋼板は
、水素ガスを含有する還元性雰囲気中で鋼板の再結晶温
度まで加熱され、還元焼鈍された後溶融亜鉛めっきされ
る．この加熱に当たっては、現在一般に用いられている
無酸化炉等が通用でき、ＮｉめっきあるいはＮｉ−Ｆｅ
合金めっきされたｆｉｌ板が無酸化炉等で弱酸化を受け
ても本発明の効果は損なわれない．なお、本発明方法は
、タックノートマン法等フランクスを用いた前処理を行
う場合においても効果があるが、この場合は、Ｎｉめっ
きあるいはＮｉ−Ｆｅ合金めっき付着量が少なくてもＦ
ｅ−Ｚｎの合金化が促進されるので、めっき付着量の上
限は前記記載の上限の６０％程度に抑えることが望まし
い． 亜鉛めっき浴中のＰｂ，　Ｍｇ，　Ｍｎ，　Ｓｎ，　Ｓ
ｂの含有量が合計で０．３％以下であれば効果に影響は
ない．亜鉛めっき浴中には通常０．０５〜０．２％のＡ
ｆｆｉが加えられているが、浴中のＡｌ濃度が０．０８
％以下では元来めっき層表面にクレーター状の欠陥が発
生することはほとんどない．従って、めっき浴中の有効
Ａｎ！ｉｌ１度が０．１〜０．２％の場合に本発明が特
に有効である． 合金化処理の際の材料温度は、従来から実施されている
４７０〜６００゜Ｃが適当である．Ｎｉめっきあるいは
Ｎｉ−Ｆｅ合金めっきは必ずしも鋼板の両面に施す必要
はなく、必要に応し片面のみに施しても良い．例えば、
めっき付着量を外装面３０ｇ／＋”、内面側６０ｇ／＋
ｉ”としたＧ　Ａ６０／３０が現在一部で使用されてい
るが、この外装面は低付着量であるため、特にこのクレ
ーター状の欠陥が発生しやすい．このような場合、外装
面にのみ本発明方法を適用することも可能である． （実施例） Ｃ　：０．００３％、Ｓｔ　：　ｔｒ．、Ｍｎ：Ｏ．１
６％、Ｐ　：０．００８％、Ｓ　：Ｑ．００８％、Ｓｏ
ｌ．Ａ　ｉ　：０．２３％、Ｔｉ：０．０３８％、Ｎｂ
：０．００８％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不
純物からなる極低炭素τｉ−Ｎｂ添加ＩＦ鋼（厚さ０．
８０ｍｍ）のフルハード鋼板を供試素材とし、この供試
素材を１００　Ｘ　２５０＋ａｍに裁断した後、炭酸ナ
トリウムと水酸化ナトリウムのアルカリ水溶液中で電解
脱脂し、更に塩酸で酸洗した後、第１表に示す方法でＮ
ｉめっきおよびＮｔ−Ｆｅ合金めっきを施した．なお、
Ｎｉ−Ｆｅ合金めっきのめっき浴＆ｌｆ２および電流密
度は、同表に示した範囲内で適宜調整した．この鋼板を
竪型雰囲気炉を有する溶融めっきシミュレーターにセッ
トし、２６％ｌｈ十Ｎｚ雰囲気中で８５０゜Ｃ×４５秒
の焼鈍加熱を行い、５００’Ｃまで冷却した後、０．１
１％の有効ＡＩ！．を含むＺｎめっき浴（４６０’Ｃ）
中に２秒間浸漬し、ワイパーによりめっき付着量を６０
ｇ／ｍ　”に調整した．更に５００゜Ｃで１５秒間の合
金化処理を行った．得られためっき鋼板から、微小片を
採取し、樹脂に埋め込んで、圧延方向に垂直な断面方向
におけるめっき層の凹凸状態を走査型電子顕微鏡により
観察した． （以下、余白） 第 ｌ 表 その結果を第１図および第２図に示す．第１図はＮｉめ
っきを行った場合で、横軸はめっき面におけるＮｉ付着
量を、左側縦軸はめっき面の平滑性を、右側縦軸は溶融
亜鉛めっき時の反応Ｒｅ量をあらわす．めっき面の平滑
性は、極めて良好な場合を◎、良好な場合を○、普通の
状態をΔ、不良の場合を×、極めて不良の場合を××と
する５段階評価であらわした． 同図から、旧めっき付着量が本発明方法で定めた範囲内
であれば、良好な（○印）平滑性が認められ、そのめっ
き層の断面は前記第３図の（ａ）に同等か、もしくはそ
れに準ずる状態であった．また、Ｎｉめっき付着量が本
発明の範囲内であれば、溶融亜鉛めっきの際や反応Ｆｅ
量も１．５ｇ／ｍ”未満の水準にとどまっており、Ｆｅ
　−　Ｚｎ反応が異常に促進されるという問題も生じな
いことが確認された．第２図はＮｉ−Ｆｅ合金めっきを
行った場合で、横軸はＮｉ−Ｆｅ合金めっき層内に含ま
れるＮｉ量（Ｎｉ付着ｉｔ）を、縦軸はＮｉ−Ｆｅ合金
めっき付着量をあらわす．図中の◎、○、Δ、×はめっ
き面の平滑性をあらわし、前記第１図におけると同一の
評価基準で用いている．同図中の実線で囲んだ部分が本
発明方法で定めた範囲を示しており、この範囲内ではめ
っき面の平滑性は極めて良好（◎印）であることがわか
る．なお、破線で囲んだ範囲は溶融亜鉛めっき時の反応
Ｆａｉｌが１．５ｇ／ｍ２以上となる領域で、平滑性は
極めて良好であるがＦｅ　　Ｎｉ合金層の成長が過大と
なり、薄めつきが困難となるので好ましくない． 第ｌ図と第２図との比較から、鋼板表面にＮｉを付着さ
せるにあたり、Ｎｉ−Ｆｅ合金めっきにより行う方が、
合金化処理後のめっき面の平滑性が良好であることがわ
かる．更に、本実施例で用いた供試素材と同一の素材を
用い、従来公知の特開昭５７−７６１７６号公報、ある
いは特開昭５８−１２０７７１号公報に基づく方法でめ
っき鋼板を作製したところ、合金化処理後のめっき表面
が通常のＧＡとは異なる色調となったが、本発明方法に
より作製しためっき鋼板は、通常材と同等の外観を示し
、問題のないことが確認できた． （発明の効果） 合金化溶融亜鉛めっきｍＦｉを製造するに際し、極微量
のＮ１をあらかじめ鋼板にめっきをした後、溶融亜鉛め
っきおよび合金化処理を施す本発明方法を適用すること
により、表面性状に優れ、塗装欠陥の生じないめっき鋼
板を製造することができる．この方法は、ＴｉやＮｂを
含有するＩＦｊｌを被めっき材として用いた場合特に効
果が大きく、自動車外装用め，き鋼板として好適な表面
性状を備えたＧＡの製造方法として極めて有効である．

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板にあらかじめＮｉめっきを行った場合のＮ
ｉ付着量とめっき面の平滑性および溶融亜鉛めっき時の
反応Ｆｅ量の関係を示すグラフ、第２図は綱板にあらか
じめＮｉ−Ｆｅ合金めっきを行った場合のＮｉ付着量お
よびＮｉ−Ｆｅ合金めっき付着量とめっき面の平滑性の
関係を示すグラフ、第３図はＧＡめっき層の断面を示す
模式図、である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　鋼板にあらかじめ２０〜７０ｍｇ／ｍ＾２のＮ
   ｉめっきを施し、溶融亜鉛めっき後、加熱合金化処理す
   ることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
   法。
2. （２）　鋼板にあらかじめ５０〜２００ｍｇ／ｍ＾２の
   Ｎｉに相当するＮｉをめっき層内に含有しかつめっき付
   着量が７０〜１０００ｍｇ／ｍ＾２となるようにＮｉ−
   Ｆｅ合金めっきを施し、溶融亜鉛めっき後、加熱合金化
   処理することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
   製造方法。
3. （３）　鋼板がＣ含有量０．００５重量％以下で実質的
   に固溶Ｃの存在しない鋼板である請求項（１）または（
   ２）に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。