JPH04157144A - 合金化溶融亜鉛めつき鋼板 - 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、溶融亜鉛めっき後に加熱処理を施して製造さ
れた加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より溶融亜鉛めっき鋼板の耐食性に加えて、塗装性
、塗膜密着性、溶接性及び加工性を付与するだめに板温
か４５０〜６００℃となるように加熱処理を施して溶融
亜鉛めっき層と鋼板素地とを合金化させた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板が製造され、自動車や家電製品など様々な
分野に使用されている。

このように鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱処理
を施した場合１合金化が進むにつれてＦｅとＺｎとの相
互拡散によりζ相（ＦｅｚｎｔＷ　＋　δ１相（Ｆｅｉ
ｎ、）　、　ｒ相（Ｆｅｓ　Ｚｎｚ　ｚ　）が順次生成
する。従来から合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に際し
ては、めっき層中の平均Ｆｅ濃度によって合金化の程度
の管理がなされているが、このめっき層中の平均Ｆｅ濃
度はまた同時に合金化溶融亜鉛めっき鋼板の品質特性を
管理する指標としても使用されている。これは品質特性
に密接に関連するめつき層の構造（各相の分布）が平均
Ｆｅ濃度に対応するという考え方を前提としたものであ
る。

しかしながら、本発明者らのこれまでの研究によれば、
めっき層中の平均Ｆｅ濃度は必ずしもめっき層の構造と
対応せず、その結果上記のようにめっき層中の平均Ｆｅ
濃度を指標とするのでは常に適正な品質特性の管理が出
来ないことが判ってきた。

すなわち、めっき層中の平均Ｆｅ濃度は８〜１５％が適
正な範囲であるとさ九でいるが１合金化の程度がめつき
層の厚さや加熱温度や加熱時間やめつき原板鋼種等によ
り異なると共に同じ平均Ｆｅ濃度であってもめつき層中
のＦｅ　−Ｚｎ金属間化合物の厚さが相違するために品
質特性が変化するのである。

それ故に、めっき層中の平均Ｆｅ濃度を指標として管理
するためにはめつき原板鋼種やめつき条件等の厳しい同
一化の条件を必要とし、広く合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の品質を管理することは著しく困難である。更に、めっ
き層中の平均Ｆｅ濃度を化学分析法により測定するには
、サンプリングのためにめっき鋼板を裁断する必要があ
り、また分析に長時間を要することから合金化処理への
フィードバックが遅れるという欠点を有している。

ところで近年自動車車体の高防錆化の要請により厚めつ
きを施した合金化溶融亜鉛めっき鋼板の使用が増加して
きており、特に自動車の防錆鋼板用材のように深さの深
い容器状にするための絞り成形を伴う高加工用途が多く
なって来ている。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の品質とめ
っき層構造に関する従来からの研究の結果、めっき層表
面にζ相が多量に存在するめつき層構造では、ζ相は溶
融亜鉛めっき鋼板の最上層に生成して比較的軟らかいた
め絞り成形性に問題のあることが判ってきた。すなわち
、めっき層表面にζ相が多量に存在するめつき層構造の
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、絞り成形時に金型との摺
動抵抗が大きくなり鋼板の金型（ダイス）内への滑り込
みが阻害されて鋼板の切断や金型へのめつき層の焼付け
を招く恐れがあるからζ相は少ない方が好ましい。一方
、合金化が進行してめっき層の表面からζ相が消失して
ｒ相が多量に成長すると、ｒ相は固くて脆いためにプレ
ス成形時にめっき層が剥離する所謂・パウダリング現象
を起こすようになる。このパウダリング現象が著しい場
合には、めっき層が存在しない状態と近い状態になるの
でめっき層の耐食性が低下するばかりでなく、プレス作
業性にも悪影響を及ぼすことになる。

このように、めっき層中のＦｅ　−Ｚｎ金属間化合物の
量は合金化亜鉛めっき鋼板の品質、特に加工性と密接に
関連しており、高加工用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
得るためには合金化処理後の絞り成形性や耐パウダリン
グ性を評価しながら適度のζ相が表面に残存し且つ多量
のｒ相が成長しないように合金化処理条件を調節しなけ
ればならないが、前記したように従来からのめっき層中
の平均Ｆｅ濃度を指標とするのではめつき層表面のζ相
の残存量及びめっき層中に生成したｒ相の量が不明であ
り、加工性を向上させるために合金化処理条件の翼節に
役立てることが出来なかったのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記従来技術の合金化めっき層の形成における
種々の制約がなく、且つ従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の持つ優れた耐食性、塗装性。

塗膜密着性、溶接性に加えて、加工性も良好な合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究の結果、肚
はその融点が１２４６℃と２口の融点に比べて格段に高
いが、溶融状態の亜鉛めっき浴にＭｎを投入すると成る
程度までＭｎを溶融させることができ、このＭｎの投入
量を調整することによりＭｎの含有量の異なる種々の溶
融亜鉛めっき層を形成できること、そしてこの溶融亜鉛
めっき層中のＭｎ２度はＭｎが選択的にめっき原板に付
着するのでＭｎを投入した亜鉛めつき浴中のＭｎ濃度以
上とすることができることをそれぞれ究明し、このＭｎ
を含有する溶融亜鉛めっき層が形成された溶融亜鉛めっ
き鋼板を加熱処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板は加工
性が著しく向上したものであることを究明して本発明を
完成したのである。

すなわち１本発明の一つはＦｅ及びＺｎと、　０．０１
〜１０重量％のＭｎと、不可避的不純物とより成る合金
化めっき層を有することを特徴とする合金化溶融亜鉛め
っき鋼板に関するものであり、また他の一つはＦｅ及び
Ｚｎと、０．０１〜１０重量％のＭｎと、０．５重量％
未満の届と不可避的不純物とより成る合金化めっき層を
有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関
するものである。

先ず１本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化
めっき層中の含有成分及び含有割合について説明する。

Ｍｎ含有率について説明すると、第１図は片面当りのめ
っき付着量が９０ｇ／ｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
Ｍｎ含有率（重量％）と絞り成形性試験結果を示す図で
あり、この絞り成形性試験は同一防錆油を使用して第２
図に示す条件でのカップ絞り試験による外径比によって
評価したものである。

絞り成形性試験： 試験片 絞り成形前円板の直径（Ｄｏ）　：　７５ｍｍ絞り成形
に使用する鋼板の板厚＝を厘鵬金型 絞り成形に使用するポンチ直径（ｄ　）　：　４０＋ａ
ｍ絞り成形に使用するポンチ先端半径：５ｍ＋ｉ絞り成
形に使用するダイス肩部半径：５ｔｍｍ絞り成形時のシ
ワ押えカニ　１，０００ｋｇｆ試験後の状態 絞り成形により絞り込む絞り深さ：　２０ｍｍ絞り成形
後のフランジ部の直径：Ｄ、＋ｍａ＋外径比＝Ｄ□／Ｄ
。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の実用上のＦｅ含有量範囲で
ある８重量％以上（８重量％未満ではめつき層表面にＺ
ｎ層すなわちη層が残存して合金化した効果が発揮され
ない場合が多い）においては、合金化めっき層中のＦｅ
含有量に関係無くいずれの場合でも合金化めっき層中の
Ｍｎ含有量が０．０１重量％以上になるとカップ絞り試
験による絞り込み深さを一定とした際における絞り成形
前の円板径と絞り成形後のフランジ径との比（外径比）
は著しく小さくなって、亜鉛めっきを施さない冷延鋼板
と同程度の絞り成形性を呈することが判った。これは合
金化めっき層中にＭｎが含有されていることによって通
常の亜鉛めっき鋼板を合金化処理した場合にめっき層中
に生じるＦｅ−Ｚｎ金属間化合物と異なる組成や構造の
金属間化合物が生じて合金化めっき層の変形能が変わっ
たためと考えられる。

第３図は片面当りのめっき付着量が９０ｇ／ｙｄの合金
化溶融亜鉛めっき鋼板のＭｎ含有率（重量％）と耐パウ
ダリング性試験結果を示す図であり、この耐パウダリン
グ性試験は第４図に示すように曲げ・曲げ戻し加工後の
めっき層の剥離試験を以下の条件によって評価したもの
である。

耐パウダリング性試験： 試験面を内側にして、試験片の板厚ｔの６倍の直径の円
弧部が試験面に構成されるように１８０度曲げを行った
後に１曲げ戻しを行い、その試験面にセロハン粘着テー
プを貼着し、そのセロハン粘着テープを引き剥がしてセ
ロハン粘着テープに付着したパウダー状のめっき金属量
を目視により以下の基準により判断した。

５：付着めっき金属なし ４：付着めっき金属量小 ３：付着めっき金属量中 ２：付着めっき金属量大 １：テープなしで多量の粉状めっき金属剥離この基準に
おいて評価５〜３が実用上問題が無い範囲である。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の実用上のＦｅ含有量範囲で
ある８重量％以上（８重量％未満ではめっき層表面にＺ
ｎ層すなわちη層が残存して合金化した効果が発揮され
ない場合が多い）においては。

合金化めっき層の耐パウダリング性は合金化めっき層中
のＦｅ含有量に依存し、Ｍｎ含有量が０のものはいずれ
のＦｅ含有量でも著しいパウダーの発生が認められたの
に対し、合金′化めっき層中のＭｎ含有量が０．０１重
量％以上になると耐パウダリング性が著しく向上してい
ずれのＦｅ含有量でも実用上問題のない程度になる。し
かしながら１合金化めっき層中のＭｎ含有量が１０重量
％を超えると耐パウダリング性は再び低下する。これは
合金化めっき層中のＭｎ含有量が１０重量％を超えると
ｒ相が成長し易くなるためと考えられる。また、製造技
術及びコスト面からも合金化めっき層中のＭｎ含有量は
１０重量％が上限であると考えられる。

以上の知見から１合金化めっき層中のＭｎ含有量の下限
は絞り成形性及び耐パウダリング性の向上が顕著に認め
られる０、０１重量％とじ、上限は耐パウダリング性の
向上効果が低減する１０重量％とした。

次いで合金化めっき層中の緬含有率について説明すると
、Ｍは鋼板−めつき層界面にＦｅ−ＡＱ金属間化合物の
層を形成してめっき層中のＺｎ　−Ｆｅ相互拡散を抑制
するために添加さ九る元素であり、めっき浴中のＭ濃度
が０．２重量％以上になるとＺｎ　−Ｆｅ相互拡散が極
めて抑制されるため合金化反応が著しく遅滞して事実上
インラインの合金化炉では合金化処理が不可能となるた
め、溶融亜鉛めっき浴中への鵠の添加量は０．２重量％
未満が適切な量である。このようなＭを含む溶融亜鉛め
っき浴によって鋼板に溶融亜鉛めっきを行った場合には
。

鋼板−めつき層界面にＦｅ−Ｍｌ金属間化合物の層が優
先析出し、めつき浴中のＭ濃度と比べてめっき層中のＭ
濃度が高くなる傾向があることが知られている。本発明
におけるめっき処理においても全く同じ傾向が認められ
る。めつき浴中のＭ濃度が０．２重量％未満のめつき浴
によって溶融亜鉛めっきを行った場合に生成するめつき
層中に含有される緬濃度は０．５重量％未満となる。従
って、本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめつき
層における緬濃度は０．５重量％未満とする。

以上に本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめつき
層における最も重要な元素であるＭｎとＡｌとについて
説明したが、その他として通常の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板と同様に８〜１５重量％のＦｅ及び残りの大部分を
占めるＺｎと、更に不可避的不純物としてｐｂ、　ｓｂ
などをそれぞれ１重量％以下含有していても本発明の効
果に影響を及ぼすことが無いことを確認している。

〔実施例〕

次に１本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板を実施例
及び比較例により更に具体的に説明する。

センシマー型の無酸化炉方式の連続溶融めっきラインの
めつき洛中に投入するＭｎ量を種々変化させ、更に鵠を
添加する場合には投入するＭ量も種々変化させて、０．
７ｍｍＪｓＸ　１，０００ｍｍ幅の低炭素冷延鋼板をめ
っき原板としてめっき付着量が６０．９０及び１２０　
ｇ　／　ｎ？の溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、続いて合
金化処理炉によりＦｅ含有量が１１〜１２重量％の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。このようにして製造
した合金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工性として、前述し
たカップ絞り試験による外径比によって絞り成形性を、
また曲げ・曲げ戻し加工後のめっき層の剥離試験によっ
て耐パウダリング性をそれぞれ評価した。この結果を鵠
を添加しない場合を表１に、鵠、を添加する場合を表２
にそれぞれ示し′た。

以下余白 表１ 表２ この試験結果から明らかなように本発明に係る合金化溶
融亜鉛めっき鋼板に該当する覧３〜７゜１１〜１５．１
９〜２３（以上、第１の発明に該当）及びＮα２６〜２
８．３１〜３３．３６〜３８（以上、第２の発明に該当
）は、絞り成形性及び耐パウダリング性共に優れた特性
を示しているが、本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼
板に該当しない＆１〜２，８〜１０、１６〜１８及びＮ
ｏ２４〜２５．２９〜３０．３４−３５．３９は絞り成
形性と耐パウダリング性との一方又は両方共その特性に
おいて劣っていて、実用上問題があることが判った。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼
板は、従来技術で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する
際のように合金化めっき層の形成における種々の制約が
なく、且つ従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の持つ優れ
た耐食性、塗装性。

塗膜密着性、溶接性に加えて、近年自動車の防錆鋼板用
材のように需要が高まってきている高防錆の厚めつきを
施し且つ深さの深い容器状にするための絞り成形を伴う
高加工を行っても実用上問題のない良好な加工性を有し
ており、その工業的価値が非常に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は片面当りのめつき付着量が９０ｇ／ｒｒｒの合
金化溶融亜鉛めっき鋼板のＭｎ含有率（重量％）と絞り
成形性試験結果を示す図、第２図は絞り成形性の試験方
法を示す図、第３図は片面当りのめつき付着量が９０ｇ
／ｒｒｒの合金化溶融亜鉛めっき鋼板のＭｎ含有率（重
量％）と耐パウダリング性試験結果を示す図、第４図は
耐パウダリング性の試験方法を示す図である。 第１図 Ｍｎ含有率 第２図 第３図 第４図 手続補正書 平成２年１１月２６日 特許庁長官　植松　敏　殿　　　　　　　　　　／７−
〜、−二 ２、発明の名称　　　　　　　　　　　　　　　−合金
化溶融亜鉛めっき鋼板 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の白玉丁目４番１号名称　（
４５８）日新製鋼株式会社 代表取締役　甲　斐　　　幹 ４、代理人　〒１００ 住　所　東京都千代田区丸の内１−４−５６、補正の対
象 明細書中の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 明細書中の第１５頁の表２を下記の通りに補正致します
。 表２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｆｅ及びＺｎと、０．０１〜１０重量％のＭｎと、
   不可避的不純物とより成る合金化めつき層を有すること
   を特徴とする合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
2. ２．Ｆｅ及びＺｎと、０．０１〜１０重量％のＭｎと、
   ０．５重量％未満のＡｌと不可避的不純物とより成る合
   金化めつき層を有することを特徴とする合金化溶融亜鉛
   めつき鋼板。