JPH04280953A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れためっき密着性を
有し、種々の用途、例えば自動車用鋼板の内板はもとよ
り外板としても適用可能な耐衝撃密着性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車車体の防錆に対する要求は
ますます厳しくなっており、いわゆる１０−５−２の防
錆目標が掲げられるに至り、その対策も一段と深刻化し
ている。特に、穴あき１０年、表面錆５年の保証に重点
が置かれ、これらの保証に対応すべく、材料側からの対
策が数多く検討されている。

【０００３】ところで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板　（
以下、本明細書においては、「ＧＡ鋼板」と略称する）
　は、塗装後の耐食性および塗膜密着性がともに優れた
材料であるために、以前から、自動車車体防錆用鋼板と
して使用されている。以前は、孔あき腐食対策用として
、例えばフロアー用パネル、メンバー用パネル、インナ
ー用パネルといった内板用材料として使用されてきたが
、前述のような防錆目標の高度化により、近年では、ド
アー、フード、フェンダー、シルさらにはピラー用パネ
ルといった外板用材料の外面にも適用されるようになっ
ている。

【０００４】ところで、自動車車体の外板用材料の外面
側では、内面側とは異なり、走行時に飛来する石、砂等
によりいわゆるチッピング衝撃を受ける。ところが、多
くの亜鉛系合金めっき被膜は金属間化合物であり、純亜
鉛めっきに比較して硬度が高くかなり脆いために、前記
チッピング衝撃によりめっき被膜が下地鋼板から剥離し
易い傾向にある。特に、北米、カナダ等の寒冷地におい
ては、低温　（−２０〜−４０℃）　のために塗膜が硬
化してめっき被膜への拘束力が高くなるとともに、凍結
防止のために路面上に散布される岩塩によりチッピング
を生じるために、めっき被膜の剥離が極めて発生し易い
。めっき被膜の剥離が発生した部分は、その周りに残存
するめっき被膜によるある程度の犠牲防食作用を期待す
ることはできるものの限界があり、最終的には、自動車
車体の外板にＧＡ鋼板を用いた効果が失われてしまう。

【０００５】ＧＡ鋼板のめっき被膜の密着性については
、従来から、成形時の被膜剥離　（パウダリングまたは
フレーキング）　を軽減する目的から、合金化温度やパ
ターンといったＧＡ鋼板の操業条件の影響等に関する研
究　（日本鉄鋼協会講演大会、「ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ　
ｖｏｌ．１（１９８８）」、６５５　頁）　、あるいは
特開昭６４−６８４５７　号公報や特公平２−３９５８
５　号公報により提案されているような、めっき被膜の
構造、生成形態、組成等を限定した方法により、改善さ
れている。

【０００６】しかし、ＧＡ鋼板の衝撃時の被膜密着性、
とりわけ低温での衝撃時の被膜密着性は、前記のような
成形時の被膜剥離とは異なるため、めっき被膜の改善だ
けを行っても、自動車車体外板用として現在使用されて
いる電気亜鉛めっき鋼板の被膜密着性のように、優れた
ものとすることはできない。

【０００７】すなわち、本発明者らの検討によれば、例
えば被膜剥離に対して大きな影響がある、めっき被膜と
鋼板との間で成長し易いΓ相あるいはΓ１　相の厚み　
（量）　を０．５　μｍ以下に抑制したとしても、また
めっき被膜の組成をＦｅ：８〜１７％　（以下、本明細
書においては、特にことわりがないかぎり「％」は「重
量％」を意味するものとする）　の範囲で変更させたと
しても、ＧＡ鋼板の衝撃時の被膜密着性を十分な値にす
ることはできなかった。

【０００８】最近では、特開平１−１２３０９０号公報
により、表面の中心線平均粗さＲａ：０．３　〜２．０
　μｍ、Ｒｍａｘ：６〜２５μｍであって、任意の一辺
が８００　μｍ　の正方形で囲まれる中に深さが６μｍ
以上の凹部が１ヶ所以上存在するレーザーダル鋼板上に
亜鉛系合金めっきを施すことにより、特に低温チッピン
グ性を改善する技術が、また特開平２−９７６５３　号
公報により、鋼板表面の結晶粒界への亜鉛の拡散侵入を
利用して、Ｆｅ濃度が８〜１７％のＧＡ鋼板のエナメル
ヘアー、すなわち塗装後のめっき鋼板の剪断応力を伴う
変形過程における、各層間の密着性能が最も低い部分で
の界面剥離現象の発生を抑制する技術がそれぞれ提案さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−１２３０９
０号公報により提案された技術は、Ｚｎ−Ｎｉ合金また
はＺｎ−Ｆｅ合金の電気めっき鋼板のみを対象としてお
り、ＧＡ鋼板については何ら考慮されていない。本発明
者らの検討によれば、この技術をＧＡ鋼板に適用しよう
としても、凹部の存在密度が粗く成り過ぎてしまい、チ
ッピングによる被膜剥離の防止効果を十分に得ることは
できなかった。

【００１０】また、特開平２−９７６５３　号公報によ
り提案された技術は、低温での被膜の衝撃密着性より被
膜密着性のレベルが低い剪断加工性の改善を目的とした
ものであるため、前記衝撃密着性を改善するには不十分
である。さらに、亜鉛の結晶粒界への拡散侵入量は素材
である鋼板の成分の影響を受けるために使用鋼種が限定
されてしまうこと、また同一成分の鋼種であっても操業
条件によって亜鉛の拡散侵入量にばらつきを生じやすい
ことといった問題もある。

【００１１】このように、従来の技術では、ＧＡ鋼板の
低温における衝撃時の被膜密着性を、その組成に依らず
に、例えば自動車車体外板用として用いることができる
程度に、十分に確保することはできなかったのである。 ここに、本発明の目的は、優れためっき密着性を有し、
種々の用途、例えば自動車用鋼板の内板はもとより外板
としても適用可能な耐衝撃密着性、とりわけ低温におけ
る耐衝撃密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び
その製造法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため種々検討を重ねた。自動車車体外板用と
して用いられる材料は冷延鋼板であり、その表面粗さは
通常の場合、圧延ロールの表面粗さを適宜コントロール
することにより、調整されている。本発明者らは、前記
耐衝撃密着性を高めるためには、この表面粗さを適当な
範囲に抑制することが不可欠であると考えた。

【００１３】そこで、本発明者らは、まずショットブラ
スト法により表面粗さを粗くした調質圧延ロールを用い
て、前記冷延鋼板の表面粗さを増大することを考えた。 通常の冷延鋼板の表面粗さは、Ｒｍａｘ：３〜１０μｍ
程度であるが、粗いショット粒により粗く仕上げられた
調質圧延ロールを用いることにより、Ｒｍａｘ：１５μ
ｍの表面粗さを得ることができる。この表面粗さを有す
る冷延鋼板に通常の手法により合金化溶融亜鉛めっきを
行い、低温での耐衝撃密着性　（以下、「耐低温チッピ
ング性」ともいう）　を評価したが、その改善代は僅少
であった。

【００１４】ところで、本発明者らは、耐低温チッピン
グ性は、母材表面に形成されるピットの形状が支配的で
あることから、耐低温チッピング性とピット形状との関
係について調査・検討した。その結果、調質圧延を行わ
れた冷延鋼板の表面に、深さが１〜１０μｍであって、
周壁の角度が鋼板垂直面に対して６０゜以下である凹部
を、表面積比率にて２０％以上付与することが、耐低温
チッピング性の改善に極めて有効であることを知見した
。本発明者らは、かかる知見に基づいてさらに詳細に検
討を重ねた結果、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、図
１（ａ）　に示すように、深さｄ：１〜１０μｍ、最表
層における面積を円形に換算した場合の平均直径ｒ：１
００　μｍ以下、全面積に対する占積率：２０％以上で
あって、周壁２が鋼板表面１の垂直面に対してなす角度
θ：６０゜以下である凹部２０を表面に有し、さらに２
μｍ以下の深さの凹凸３を前記表面に有する冷延鋼板１
０の表面に、合金化溶融亜鉛めっき層３０を有すること
を特徴とする耐衝撃密着性に優れたＧＡ鋼板である。

【００１６】また、上記の本発明にかかるＧＡ鋼板は、
冷延鋼板１０の表面に、深さｄ：１〜１０μｍ、最表層
における面積を円形に換算した場合の平均直径ｒ：１０
０　μｍ以下、全面積に対する占積率：２０％以上であ
って、周壁２が鋼板表面１の垂直面に対してなす角度θ
：６０゜以下である凹部２０を設けた後、アルカリ脱脂
処理、酸洗処理、焼鈍および合金化溶融亜鉛めっきを行
うことを特徴とする耐衝撃密着性に優れたＧＡ鋼板の製
造法である。

【００１７】

【作用】以下、本発明を添付図面を参照しながら、作用
効果とともに詳述する。図１（ａ）　は、本発明にかか
るＧＡ鋼板の一例を示す略式断面図であり、図１（ｂ）
は同じく他の一例を示す略式断面図である。図１（ｂ）
　は、図１（ａ）　中のθ＝０゜の場合を示しており、
この点以外は同一である。

【００１８】まず、本発明において用いるめっき母材た
る冷延鋼板１０を説明する。めっき母材は、一般のゼン
ジミアー型の溶融亜鉛めっき製造ラインでは、ライン内
で連続焼鈍される。したがって、本発明では、冷延鋼板
　（フルハード）　をめっき母材として用いる。なお、
本発明においては、かかる冷延鋼板１０の組成は何ら限
定を要するものではなく、自動車車体の内板用または外
板用として求められる諸条件を満足し得る冷延鋼板であ
れば十分である。例えば、一般Ａｌキルド鋼、極低炭素
Ｔｉ添加鋼、Ｐ添加ハイテン鋼、さらにはＢＨ型鋼とい
った母材鋼種に等しく適用される。

【００１９】この冷延鋼板１０の表面には、図１（ａ）
　または図１（ｂ）　に示すように、深さｄ：１〜１０
μｍ、最表層における面積を円形に換算した場合の平均
直径：１００　μｍ以下、全表面積に対する占積率：２
０％以上であって、周壁２が鋼板表面１の垂直面（図１
（ａ）　中の破線部）　に対してなす角度θ：６０゜以
下である凹部２０が設けられている。

【００２０】凹部２０の形は、冷延鋼板１０の鉛直上方
から見て、円形、楕円形または角型等のいずれの形状で
あってもよく、特定の形状に限定する必要はない。ただ
し、冷延鋼板１０の表層での面積と等しい面積の円形に
換算した場合の平均直径は、１００　μｍ以内である。 この値を超えると、チッピングを受けた場合の被膜の剥
離径が増大し、所望の耐チッピング性を得ることができ
ないからである。

【００２１】鋼板表面に生成する凹部２０の深さｄは、
１〜１０μｍとする。深さｄが１μｍ未満の場合は衝撃
力の分散が不十分となって低温チッピングを受けた場合
の剥離径が増大するからである。上限については、十分
な耐低温チッピング性を付与するには深さｄが１０μｍ
以下であれば十分であり、さらに深さｄを増大させれば
耐低温チッピング性をより改善することはできるものの
、深さｄが１０μｍを超える凹部２０を得ようとすると
、通常の圧延条件では圧延ロールの表面に付与すべき突
起の高さは１０数μｍ以上となり、圧延時に摩擦・欠落
の可能性が大となる。したがって、凹部２０の深さｄの
上限は１０μｍとする。

【００２２】凹部２０の周壁２の角度は、周壁２が鋼板
表面１の垂直面に対してなす角度θが６０゜以下である
。これは、本発明が低温での耐衝撃密着性を高めること
ができるポイントの一つであり、周壁２と鋼板垂直面と
の成す角度θが６０゜を超えるような緩やかな勾配であ
る場合には、チッピングを受けた場合の衝撃力の分散が
不十分となり、剥離径が増大してしまうからである。な
お角度θの下限は、凹部２０の形成機構から、０度であ
ることは自明であろう。

【００２３】冷延鋼板１０の全表面積に対して、凹部２
０の占める表面積比率を２０％以上とするのは、表面積
比率が２０％未満では、チッピングを受けた際に凹部２
０に衝撃力が蓄えられる機会が不足し、剥離径が過大と
なる部位が部分的に出現してしまうためである。凹部２
０は、冷延鋼板の表面において、不規則なパターンに、
または水玉状または千鳥状といったような規則的なパタ
ーンに形成されていればよく、特に限定を要さない。

【００２４】この凹部２０は、例えば表面に特定寸法の
突起を付与した冷間圧延ロールあるいは調質圧延ロール
により付与される。これらの圧延ロールへ突起を付与す
る方法は、何ら限定を要するものではない。例えば、圧
延ロールの表面を化学的腐食に対して抵抗力を有する感
光性物質で被覆し、被覆した物質の感光部分を局所的に
溶解して所定のパターンを作製した後、作製された前記
パターンの部分を化学的に腐食させるフォトエッチング
法や、圧延ロールの表面の材料をレーザー光線で直接局
所的に破壊するレーザー法等の公知の方法を採用すれば
よい。なお、これら２つの方法は、特公昭６２−１１９
２２　号公報に詳しく説明されている。

【００２５】これらの突起を有する圧延ロールの表面形
状は、前述した寸法条件の凹部２０が得られるように、
実際の圧延条件を勘案して適宜決定すればよいため、特
定の範囲に限定する必要はない。以上の表面性状を有す
る冷延鋼板１０に、溶融亜鉛めっきの前焼鈍を行う前に
、アルカリ溶液中でのアルカリ脱脂および酸洗を連続し
て施す。

【００２６】前記冷延鋼板１０の表面に形成された凹部
２０の内部には、圧延時の油分、カーボンの汚れや酸化
被膜等が存在し、これらは無酸化炉による加熱によりあ
る程度は除去されるものの、このままではその一部がめ
っき時まで残存し、衝撃密着性の低下を招くおそれがあ
る。 そこで、前記油分等を完全に除去することを目的として
、アルカリ溶液中での洗浄によりアルカリ脱脂を行う。 用いるアルカリ液としては、苛性ソーダ系を用いること
が望ましく、その処理条件としては、濃度：２〜１０％
、温度：４０〜８０℃で、スプレーあるいは浸漬処理を
行えばよい。

【００２７】このアルカリ脱脂処理に引き続いて、酸洗
を行う。本発明においては、酸洗を行うことにより、耐
低温チッピング性を所望の値とすることができる。この
理由は明確ではないが、■通常の冷延鋼板は、圧延痕跡
や部分的な成分偏析が生じるために、均一なエッチング
を行われにくいのに対し、本発明において用いる、凹部
２０を付与された冷延鋼板では、幾何学的な形状効果が
現れ、均一にしかも効果的にエッチングを行うことがで
きること、■濡れ性の良いアルカリ液が、前記凹部２０
の内部に残存することを防止すること、さらには■冷延
鋼板の焼鈍時に、再結晶による表面パターンのレベリン
グ、すなわち付与した凹凸のくずれを抑制することによ
り、結果的に耐低温チッピング性が向上すると考えられ
る。 冷延鋼板の表面に、凹部２０を付与するだけでもある程
度の耐低温チッピング性の向上を図ることはできるが、
この酸洗を行うこととの相乗効果により、得られるＧＡ
鋼板の耐チッピング性能が著しく改善される。

【００２８】かかる酸洗を行うことにより、冷延鋼板１
０の表面には、２μｍ以下の深さの凹凸３が設けられる
。 この凹凸は、ピッチが５μｍ　以下、中心線平均粗さＲ
ａは０．２〜２．０　μｍ程度が好適である。なお、酸
洗液は、塩酸、硫酸、リン酸等を使用することができる
が、浸漬方式により酸洗を行う場合には、例えば５〜１
５％の塩酸液を４０〜８０℃の温度で、また電解酸洗処
理方式により酸洗を行う場合には、例えば５〜１０％の
硫酸液を４０〜８０℃の交番式間接通電等を行うことが
望ましい。酸エッチング量としては、１〜１５ｇ／ｍ２
程度である。

【００２９】そして、この酸洗を終えた後、水洗、乾燥
を経てから、還元焼鈍、溶融亜鉛めっきおよび合金化処
理を行う。還元焼鈍、溶融亜鉛めっきおよび合金化処理
は、従来から行われている公知の手段によればよく、何
ら限定を要するものではない。このようにして、深さ：
１〜１０μｍ、面積を円形換算した場合の平均直径：１
００　μｍ以下、全表面積に対する占積率：２０％以上
であって、周壁が鋼板表面の垂直面に対してなす角度：
６０゜以下である凹部を表面に有し、さらに２μｍ以下
の深さの凹凸を前記表面に有する冷延鋼板上に、合金化
溶融亜鉛めっき被膜を有する、本発明にかかるＧＡ鋼板
を製造することができる。

【００３０】この本発明にかかるＧＡ鋼板は、耐衝撃密
着性とりわけ低温における耐衝撃密着性に優れるため、
種々の用途、例えば自動車用鋼板の内板はもとより外板
としても適用可能である。さらに、本発明を実施例を参
照しながら詳述するが、これはあくまでも本発明の例示
であり、これにより本発明が限定されるものではない。

【００３１】

【実施例】連続鋳造されたＡｌキルド鋼、極低炭素Ｔｉ
系ＩＦ鋼またはＰ含有高張力鋼のスラブに熱間圧延を行
い、酸洗および冷間圧延を行い、板厚が０．８ｍｍ　の
冷延鋼板とした。一方、ロール径が６００ｍｍ　の調質
圧延ロールの表面を８００　番の砥石で仕上げ研磨後、
周知のフォトエッチング法により、ロールの表面加工を
行った。この際に使用したマスクのパターンは水玉模様
であり、水玉の部分を光が通過しないようにして、これ
に対応するロールの表面部分を後続するエッチング工程
で突起させた。また、比較用として、通常のショットブ
ラスト法にて表面加工した調質圧延ロールも準備した。

【００３２】そして、これらの調質圧延ロールを用いて
、前記冷延鋼板に伸び率が０．８　％となるように調質
圧延を行った。この後、１０％ＮａＯＨ液を５０℃に加
熱してスプレーすることによりアルカリ脱脂を行い、水
洗を経て、１０％ＨＣｌ　液への浸漬または１０％Ｈ２
ＳＯ４　液での電解を行うことにより酸洗処理を行った
。その後、水洗、乾燥および還元焼鈍を行ってから、溶
融亜鉛めっきおよび合金化処理を行い、付着量：４０ｇ
／ｍ２のＧＡ鋼板を得た。

【００３３】調質圧延により鋼板表面に付与される凹部
は、マスクパターンに対応する水玉模様　（直径５０μ
ｍ）　である。該凹部の深さは、ロール表面の突起の大
きさを調整することにより、０．５　〜１５μｍの範囲
で調整した。 また、占積率は、水玉の間隔により２０〜７０％の範囲
で調整し、周壁の鋼板垂直面に対する角度は、ロール表
面の突起の調整がロール表面と成す角度を調整すること
により、４５〜７５゜の範囲に調整した。

【００３４】このようにして得たＧＡ鋼板から切り出し
た１５０　×７０ｍｍの試験片に、市販の浸漬式リン酸
塩化成処理、カチオン型電着塗料、中塗り、上塗りの３
コート塗装　（合計膜厚：１００　μｍ）　を施した。 その後、この塗装板を−２０℃に冷却保持し、グラベロ
試験機にて直径：４〜６μｍの砂利石１０個を、エアー
圧：２．０　ｋｇ／ｃｍ２、衝突速度：１００　〜１５
０Ｋｍ／Ｈｒの条件で衝突させるチッピング試験を行い
、剥離径を測定した。

【００３５】試験結果を、鋼板表面に付与した凹部の形
状、前処理条件とともに、表１および表２に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】表１から明らかなように、本発明により、
冷延鋼板の組成に関係なく、低温時の被膜の衝撃密着性
に優れたＧＡ鋼板を製造することができた。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、優
れためっき密着性を有し、種々の用途、例えば自動車用
鋼板の内板はもとより外板としても適用可能な耐衝撃密
着性、とりわけ低温における耐衝撃密着性に優れたＧＡ
鋼板及びその製造法を提供することが可能となった。か
かる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）　は、本発明にかかるＧＡ鋼板の一
例を示す略式断面図であり、図１（ｂ）は、同じく他の
一例を示す略式断面図である。

【符号の説明】

１：鋼板表面　　　　　　　　２：周壁　　　　　　　
　３：凹凸　　　　　　　　１０：冷延鋼板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　深さ：１〜１０μｍ、最表層における
   面積を円形に換算した場合の平均直径：１００　μｍ以
   下、全表面積に対する占積率：２０％以上であって、周
   壁が鋼板表面の垂直面に対してなす角度：６０゜以下で
   ある凹部を表面に有し、さらに２μｍ以下の深さの凹凸
   を前記表面に有する冷延鋼板上に、合金化溶融亜鉛めっ
   き被膜を有することを特徴とする耐衝撃密着性に優れた
   合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 【請求項２】　　冷延鋼板の表面に、深さ：１〜１０μ
   ｍ、最表層における面積を円形に換算した場合の平均直
   径：１００　μｍ以下、全表面積に対する占積率：２０
   ％以上であって、周壁が鋼板表面の垂直面に対してなす
   角度：６０゜以下である凹部を設けた後、アルカリ脱脂
   処理、酸洗処理、焼鈍および合金化溶融亜鉛めっきを行
   うことを特徴とする耐衝撃密着性に優れた合金化溶融亜
   鉛めっき鋼板の製造法。