JPH04259361A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法および装置、特にめっき浴中に存在する
浮遊ドロスが付着したことによる表面欠陥がなく、かつ
鉄−亜鉛の合金層が均一に形成された合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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処理し素地鋼板の鉄と亜鉛層
を相互拡散させ合金化させた表面処理鋼板の一種である
。合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、合金化を行わない溶融
亜鉛めっき鋼板に比べ塗装耐食性および溶接性に優れて
いるため、自動車用、建材、家電製品等に使用されてい
る。

【０００３】近年、自動車用においては、自動車の高級
化に伴って特に外装用等、外観が重要視される用途が増
大しており、合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対しての外観
品質の向上が求められている。

【０００４】外観品質の中で問題となるのは表面欠陥　
（表面凹凸）であり、これは塗装後にも現れ製品品質を
劣化させている。かかる表面欠陥生成原因の１つとして
、めっき浴中に存在する通称ドロスと呼ばれる比重の大
きい鉄−亜鉛の金属間化合物　（ボトムドロス）　の付
着がある。これは粗大で数百μｍ　に達する物もあるた
め、鋼板の表面に付着するとプレス加工後凸部となり、
表面欠陥となる。

【０００５】このような欠陥は塗装によっても解消され
ず、前述のように自動車外装用等、用途の高級化に伴っ
た厳しい仕様を満足することはできなかった。

【０００６】前記の問題を解決するためには、めっき浴
中の有効Ａｌ濃度を約０．１４重量％　（有効Ａｌ濃度
：　浴中Ａｌ量−浴中鉄量）　以上に高めることによっ
て粗大な鉄−亜鉛金属間化合物の生成を抑制できること
が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、めっき浴の
Ａｌ濃度を高めるとめっき鋼板における鉄−亜鉛の合金
化反応が抑制される現象が生じ、鉄・亜鉛合金化反応を
進めるのに多大なエネルギーを要し、極端な場合、合金
化未処理部分が発生して製品品質を損なうばかりか、反
応自体が不均一に起こり合金層厚みが不均一になるとい
う問題を生ずる。

【０００８】そのため、通常、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を製造する場合は、めっき浴中の有効Ａｌ濃度を、０
．１　重量％前後の低いＡｌ濃度で操業しているのが実
状であった。

【０００９】本発明の目的は、前記の従来技術における
問題点を解消し、有効Ａｌ濃度の高い溶融亜鉛めっき浴
を使用してめっきを行っても、後続の合金化工程におい
て十分な速度で鉄・亜鉛合金化反応を均一に行わせるこ
とが可能な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法と装置
の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる技
術課題を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、溶融亜鉛
めっき浴中での溶融亜鉛めっきに際して、鋼板表層に小
径ロールにて引張りおよび圧縮歪を加えながら溶融亜鉛
めっきを行うことにより、その後に続く合金化反応を均
一かつ迅速に行わせることが可能であることを見い出し
、本発明を完成した。

【００１１】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
融亜鉛めっきおよび合金化処理の各工程を連続して行う
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、溶融亜
鉛めっき工程に際して、めっき浴中にて外径５０ｍｍ以
上３００　ｍｍ以下の相対する２本以上のロールに接触
角３０°以上で接して通板しながら溶融亜鉛めっきを行
い、次いでこのようにして溶融亜鉛めっきされためっき
鋼板に合金化処理工程において合金化処理を施すことを
特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である
。

【００１２】別の面からは、本発明は、溶融亜鉛めっき
浴と合金化炉とを組み合わせて備えた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造装置であって、接触角が３０°以上で溶
融亜鉛めっきする鋼板とそれぞれ接する外径５０ｍｍ以
上３００　ｍｍ以下の相対する２本以上のロールを該溶
融亜鉛めっき浴中に配置したことを特徴とする合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造装置である。

【００１３】本発明において小径ロールによりめっき鋼
板表面に引張りおよび圧縮歪みを加える位置、時点は、
溶融亜鉛めっき浴中であればよいが、好ましくは、連続
焼鈍処理などの所定の熱処理を経て予加熱された鋼板が
スナウトから溶融亜鉛めっき浴中に入った直後あるいは
スナウトとシンクロールとの間の地点である。めっき浴
内は狭いため、構造的に困難であるが、必要によっては
スナウト内もしくは鋼板がシンクロールを周回してから
めっき浴を出るまでの間の領域に上記小径ロール対を設
けてもよい。

【００１４】本発明において、有効Ａｌ濃度が高いにも
かかわらず鉄・亜鉛の合金化反応が均一かつ迅速に進む
理由としては、亜鉛めっき浴中で小径ロールにて鋼板表
面に引張りおよび圧縮歪を加えることにより、通常、鉄
−亜鉛の相互拡散を抑制していると考えられる鉄−アル
ミニウム合金層（バリヤ層）が微細に分断され、Ｆｅ地
が亜鉛めっき層に対して露出されるためと推測している
。したがって、そのような作用効果が発揮される限り、
小径ロールの配置等に関し特定の形態および構造に本発
明が制限されることはない。

【００１５】もちろん、本発明は有効Ａｌ濃度が０．１
４重量％以上の溶融亜鉛めっき浴を使用する場合にその
すぐれた効果を発揮するが、それにのみ制限されるもの
でないことは理解されよう。

【００１６】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体
的に説明する。

【００１７】図１は本発明にかかる溶融亜鉛めっき鋼板
の製造装置の概略説明図であり、図中、連続焼鈍処理な
どの適宜予備熱処理した鋼板１０はスナウト１２を経て
溶融亜鉛めっき浴１４に浸入し、スナウト１２の下方に
設けられた一対の小径ロール１６、１８をそれぞれ接触
角度３０°以上で周回し、鋼板表面層に引張りおよび圧
縮歪を加えながら溶融亜鉛めっきを行う。図示例では、
その後シンクロール２０を周回して鋼板１０は溶融亜鉛
めっき浴１４から取り出される。

【００１８】本発明においては溶融亜鉛めっき条件それ
自体も制限はなく、慣用のそれで十分である。例示すれ
ば、浴温度：４５０〜４９０　℃、有効Ａｌ濃度：　０
．０５〜０．３　重量％、鋼板通板速度：　３０〜２０
０ｍ／ｓである。

【００１９】このようにして溶融亜鉛めっきされた鋼板
１０は、次いで図示しないが、例えばワイピングノズル
によってめっき目付け量を調整してから、合金化炉２２
に送られ、慣用の条件によって合金化処理が行われる。 本発明においてこの合金化炉２２の構造および合金化処
理条件等は特に制限されない。そのような構造、条件を
例示すれば、まず、合金化炉２２は、加熱帯、均熱帯、
および冷却帯からなり、好ましくは加熱手段として高周
波誘導加熱あるいは直火加熱により、鋼板の最高加熱温
度：　約６００　℃、通板速度：　３０〜２００ｍ／ｓ
である。

【００２０】本発明において溶融亜鉛めっき浴中に設け
た小径ロールの形状および配置を前述のように限定する
目的は鋼板とめっき層の界面に形成されたバリヤ層の微
細崩壊にあり、その限定理由は次のとおりである。

【００２１】外径が５０ｍｍ未満では最終的に得られる
鋼板の伸びが低下してしまい材料特性が劣化する。また
外径が３００　ｍｍを超える場合、歪付加効果が小さい
。よって、本発明ではロール外径を５０〜３００　ｍｍ
とした。

【００２２】図３に示される接触角　（θ）　が３０°
未満では歪付加効果が小さい。よって３０°以上とした
。ここに接触角度は鋼板と接触しているロール表面領域
の角度である。

【００２３】かかる小径ロールは一対以上設けるが、１
本のロールで通板した場合には引張り歪および圧縮歪は
それぞれ片面にのみ付加されるだけであるため鋼板の表
面と裏面で亜鉛との反応性が異なる。そのため少なくと
も２本の小径ロールを設けるのである。換言すれば鋼板
の表裏面のいずれにも引張り歪、圧縮歪を付与するので
ある。ロール本数の上限は特に規定しないが、多すぎる
と材料特性　（伸び）　が劣化する傾向があるため、３
対　（合計６本）　以下が望ましい。

【００２４】かかる小径ロールの設置場合については、
すでに述べたように、溶融亜鉛めっき浴中であればいず
れであっても良いが、均一な反応をさせる観点からは鋼
板の浸入した直後から、シンクロールの間の位置が望ま
しい。

【００２５】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明する。

【００２６】本例では図１に示す装置を用い、鋼板１０
を溶融亜鉛めっき浴１２に導くスナウト１２直下に一対
のロール１６、１８を設置し、ロール外径、接触角を変
化させて溶融亜鉛めっきを行い、次いで合金化処理を行
った。

【００２７】この合金化処理は、溶融亜鉛めっき浴１４
を出ためっき鋼板１０をガスワイピング装置（　図示せ
ず）に通し、炉温度約１０００℃の合金化炉中に約２０
秒間滞在させ、その後、炉温度９５０　〜８５０　℃の
保温炉中で約１０秒滞在させて行った。

【００２８】ライン速度を一定に制御し、また浴中Ａｌ
濃度が有効Ａｌ濃度で０．１５ｗｔ％　（有効Ａｌ濃度
＝浴中Ａｌ量−浴中鉄量）　として実験を行った。

【００２９】合金化反応速度が遅い場合は、めっき皮膜
の表面が合金化せずＺｎが残存した未処理部分が多く発
生しやすい傾向にあるため、この未処理部分の面積率を
測定し、その大小で合金化反応の進行度を評価し、この
未処理部分の面積が大きい場合、合金化速度が遅いと判
断した。

【００３０】また、合金層　（めっき層）　の均一性を
評価するため下記に示す数式でＭＢ値を求めた。この値
が１０以下の場合、合金化反応が均一に進行したと考え
、均一であると判断した。

【００３１】

【数１】

【００３２】（ただし、Ｌｎ：　陥没部分の長さ、Ｌ：
　　測定長さ）図２は上記ＭＢ値の測定要領を説明する
もので、鋼板の上に合金層が設けられており、合金層に
みられる陥没部分の測定長に対する割合をもってＭＢ値
とする。上式のＬｎ、Ｌ　は図２のめっき鋼板の拡大断
面図に示されるとおりである。

【００３３】結果を表１にまとめて示す。ロール径が５
０ｍｍ未満の場合は、最終めっき鋼板の伸びが不良とな
り、一方、３００　ｍｍを超えると合金化未処理部分が
発生する。

【００３４】また、接触角が３０°未満であると未処理
部分が発生するとともにＭＢ値が不良となる。

【００３５】なお、浴中有効Ａｌ濃度は０．３　重量％
まで増大させて実験し同様に良好な結果を得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているから、高Ａｌ濃度浴での合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造が可能となり、その結果浴中ドロスに起因した
表面欠陥を防止でき、さらに均一性に優れた、つまりめ
っき皮膜厚みの均一な合金化溶融亜鉛めっき鋼板が製造
でき、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置
を示す概要図である。

【図２】均一性を評価する式中の数値の位置を示すめっ
き鋼板の拡大断面図である。

【図３】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置
に用いるロールと鋼板との接触角を示す説明図である。 〔符号の説明〕 １０：　鋼板 １２：　スナウト １４：　溶融亜鉛めっき浴 １６：　小径ロール １８：　　　〃 ２０：　シンクロール ２２：　合金化炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融亜鉛めっきおよび合金化処理の各
   工程を連続して行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
   法において、溶融亜鉛めっき工程に際して、めっき浴中
   にて外径５０ｍｍ以上３００　ｍｍ以下の相対する２本
   以上のロールに接触角３０°以上で接して通板しながら
   溶融亜鉛めっきを行い、次いでこのようにして溶融亜鉛
   めっきされためっき鋼板に合金化処理工程において合金
   化処理を施す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. 【請求項２】　　溶融亜鉛めっき浴と合金化炉とを組み
   合わせて備えた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置で
   あって、接触角が３０°以上で溶融亜鉛めっきする鋼板
   とそれぞれ接する外径５０ｍｍ以上３００　ｍｍ以下の
   相対する２本以上のロールを該溶融亜鉛めっき浴中に配
   置したことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
   造装置。