JPH0448061A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - 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］ 本発明は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し、
さらに詳しくはプレス成形に際し、優れた耐パウダリン
グ性と金型摺動性を示す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ＧＡと記す）は塗装後
嗣食性が優れるため、自動車車体用材料として広く使用
されているが、プレス加工時にめっき層が粉状に剥離す
るパウダリングと、めっき層がプレス金型に凝着するこ
とに起因する金型摺動性の低下がしばしば問題になる。

パウダリングは、プレス部品に凸状欠陥を生じ仕上げ外
観を著しく損うだけでな（、耐食性の低下を招く、一方
、金型摺動性の低下はプレス割れやプレス形状不良の原
因となる。

従来の知見では、めっき層中の鉄（Ｆｅ）含有率を高く
すると金型摺動性は改善されるものパウダリングが著し
くなり、逆にＦｅ含有率を低く押えると、耐パウダリン
グ性が改善されるものの金型摺動性が低下するという、
二律背反的な性質を示すことが明らかにされている。

Ｆｅ含有率を高くしたときに耐パウダリング性が劣化す
る原因は、素地鋼板−めっき層界面にＦｅを約２２重量
％含有する１層が形成されるためであるとされる。

一方、低Ｆｅ含有率のめつき層では、表面層にＦｅを約
７重量％含有するζ層が多くなり金型摺動性が低下する
。

したがって、耐パウダリング性と金型摺動性の両特性が
優れたＧＡを得るためには、ｒ相とζ相の生成を抑えて
δ１相がめつき層の大部分を占めるように、めっき層組
成を制御する必要がある。

通常、めっき層中のＦｅ含有率が１０重量％を越えると
表面層のζ相が減少し金型摺動性低下の問題はなくなる
。一方、パウダリングが実質上問題にならないＦｅ含有
率の範囲は亜鉛目付量が多くなると低（なる、すなわち
高目付量のときは加工による剥離量が多（なるため、よ
り低含有率にして「相の生成を極力抑制する必要がある
。

例えば、目付量が４５ｇ／ｒｎ”のときＦｅ含有率の上
限は１２重量％、６０ｇ／ｒｎ”のときは１１重量％、
９０ｇ／ｒｎ”のときは７重量％程度とすることが、耐
パウダリング性良好なＧＡを得るためには必要である。

したがって、目付量が多くなると耐パウダリング性と金
型摺動性の両特性がいずれも良好なＦｅ含有率範囲が狭
くなり、工業的に高目付量で両特性に優れたＧＡを製造
することは実質的に不可能となる。

耐パウダリング性が良好なＧＡの製造方法として、特開
昭６１−２２３１７４号公報に開示されたように、合金
化処理時高温まで急熱し、液相を残存させた状態から急
冷する方法が提案されているが、このような方法では耐
パウダリング性は良好でも、残存した液相が冷却後はη
相やく相としてめっき表層に残存し、金型摺動性を著し
く劣化させる。

また、耐パウダリング性及び金型摺動性がともに優れた
鋼板を製造するためには、特公昭６１−２６６００及び
特開平１−１７２５７８号公報などに示されたように、
低Ｆｅ含有率のめつき表面に金型との摺動性を改善する
皮膜を形成せしめる方法が取られる。

しかし、かかる方法によればＧＡの本来の表面特性は失
われ、化成処理性、スポット溶接性、あるいは塗膜密着
性に悪影響を及ぼすことがあるばかりでなく、かかる最
表層に薄膜層を形成せしめて金型摺動性を改善した場合
、材料にかかる金型の圧力が大きいプレス条件になると
、最表層皮膜が破壊され、改善効果が発揮されない場合
がある。また、めっき後の後処理を必要とすることから
、製造工程が繁雑になりコスト上昇が避けられない。

【発明が解決しようとする課題１ 本発明は、高亜鉛目付量においてもプレス加工時の金型
摺動性と耐パウダリング性に優れたＧＡの製造方法を提
供し、上記従来技術の欠点を解決しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、鋼板を溶融亜鉛中
に浸漬して亜鉛めっきした後、該亜鉛めっき鋼板を加熱
して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法において
前記亜鉛めっき鋼板を４７０℃以上５３０℃以下の温度
域に３０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱した後、前記
温度域内の温度に保持して、亜鉛目付量Ｗ　（ｇ／ｒｎ
”）とめっき層中のＦｅ含有率Ｃ鉄（重量％）とが１ｇ
−（Ｗ／ｌ　ｏ）≧ＣＦｅ≧９ なる条件を満たすように前記鉄含有率を調整することを
特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供
するものである。

［作用１ 一般に、連続式渚融亜鉛めっき設備でＧＡを製造する場
合、焼鈍されたｍ扱は４４０〜４９０℃に保たれた溶融
亜鉛中に浸漬され、引き上げられた直後に空気やＮ２ガ
スなどの気体を吹きつけることにより亜鉛目付量を制御
し、しかる後、加熱して亜鉛層中にＦｅを拡散せしめＧ
Ａを得る。

この工程において、気体吹付により鋼板温度は３９０〜
４２０℃に冷却されるが、合金化を限られた時間内に効
果的に実現するためには、４５０℃〜５５０℃の温度域
に加熱する必要がある。

本発明者らは、加熱合金化する温度域を４７０〜５３０
℃の範囲とすると、広いＦｅ含有率の範囲で「相とζ相
が少なく、主にδ１相のみからなる合金めっき層が得ら
れ、その結果、耐パウダリング性と金型摺動性が共に優
れたＧＡが得られることを知見し、本発明を完成した。

４７０℃未満の温度域で合金化すると、めっき層中のＦ
ｅ含有率は連続的に変化し、最表面にη相（純Ｚｎ）が
残存しいても鋼板−めっき層界面に「相が層状に形成さ
れる。

特に目付量が高いめっきでは最表面まで合金化するまで
に界面に形成される「相の厚みが厚くなるため耐パウダ
リング性の劣化が著しい。

高目付量で合金化し、耐パウダリング性の良好なＧＡを
得るためには、めっき表層部にζ相を残存せしめ、めっ
き層全体を軟質化する必要がある。しかし、ζ相が多く
なりめっき層が軟質化すると、プレス加工時に金型工具
に凝着し易くなり金型摺動性が著しく劣化する。

したがって、「相の層状での成長を抑制し、ζ相が少量
であっても耐パウダリング性の劣化を防ぐためには、４
７０℃未満の温度域での合金化の進行を極力抑制し、４
７０℃以上の温度域で合金化しなければならない。

すなわち、ワイピング後１合金化温度まで加熱する際に
、４７０℃未満の温度域に滞留する時間を短くするため
に、可及的に急速加熱する必要がある。加熱の間にη相
が層状になるのを防ぎ、実質上、めっき層の耐パウダリ
ング性劣化を起こさないために、必要な昇温速度は３０
　’Ｃ／　ｓ　ｅ　ｃ以上である。３０℃／　ｓ　ｅ　
ｃ以上の加熱速度を得るためには、従来より使用されて
いる合金化炉より大容量の加熱バーナーを設けるが、直
接通電加熱や電磁誘導加熱等の方法をとることが適当で
ある。

４７０〜５３０℃の温度域では、めっき層が合金化する
際、初期の合金層の成長速度が大きいため、合金層に亀
裂を生じ易くその亀裂に溶融亜鉛が浸入し、鋼板とめっ
き層との界面に亜鉛を供給し「相の成長を抑制するため
、耐パウダリング性が良好なめつき層を得ることができ
る。

５３０℃を越える温度域では、ζ相が存在せず液相から
直接δ１相が晶出するが、４７０℃未満の温度域と同様
、めっき層の固相中のＦｅ含有率は連続的に変化し、「
相が層状に発達するため耐パウダリング性が劣化し易い
。

３０℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上の加熱速度で４７０℃以上５
３０℃以下の温度域で合金化を行う際、多量のζ相の存
在による金型摺動性の低下を防ぐためには、めっき層中
のＦｅ含有率は９重量％以上にする必要があり、また、
「相の成長により耐パウダリング性が低下するのを防ぐ
ためには、亜鉛目付量Ｗ　ｇ　／　ｒｎ’に対して、Ｆ
ｅ含有量を（１８−［Ｗ／１０１）重量％以下にする必
要がある。

すなわち、亜鉛目付量が多くなると著しく耐パウダリン
グ性が劣化する臨界剥離量が大きくなるため、より低Ｆ
ｅ含有率とする必要がある。昇温速度が小さい場合、あ
るいは合金化温度が４７０℃未満であった場合には、良
好な耐パウダリング性を確保するためには（１８−［Ｗ
／ｌ　ｏｌ　）重量％よりはるかに低いＦｅ含有率とす
る必要があるため、金型摺動性と耐パウダリング性をと
もに良好に保つＦｅ含有率範囲は極めて狭（，６０ｇ／
−以上の亜鉛目付量では実質上製造することが不可能で
ある。しかるに本発明によれば、７０ｇ／ばの目付量と
しても９〜１１重量％のＦｅ含有率に制御すればよ（、
工業的に安定して金型摺動性と耐パウダリング性に優れ
たＧＡ製造が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

実施例１ 連続溶融亜鉛めっき設備にて、亜鉛目付量３０ｇ／ｒｎ
’、４５ｇ／ｍ’、６０　ｇ／ｒｎ”１７５　ｇ／ｒｎ
”、９０　ｇ／ｄのＧＡを試作した。

ワイピング後の昇温速度を１２℃／　ｓ　ｅ　ｃ、３０
℃／ｓｅｃ、、４５℃／　ｓ　ｅ　ｃ　、加熱温度を４
９０℃として合金化し、合金化の時間を変えることによ
り、めっき層中のＦｅ含有率が７〜１５重量％となるよ
うに合金化した。

各ｍＩｆｉｔの耐パウダリング性は、第３図に示すよう
に、鋼板１に直角に曲げ・曲げ戻し変形を施し、剥離し
て粘着テープ２上に付着しためつき層中の亜鉛を蛍光Ｘ
線で分析し、１秒間あたりのカウント数が（ＣＰＳ）を
測定することにより評価した。

このカウント数が２０００ＣＰＳ以下であれば実際のプ
レスで何ら支障なくプレス加工が可能である。

また、第４図及び第５図に示すような引張試験装置３を
用い、球頭のダイス４で一定圧力で抑えた鋼板ｌをダイ
ス間を引き抜く際に必要な荷重を測定し、引き抜き荷重
とダイスを抑えた圧力の比を摩擦係数として金型摺動性
の指標とした。この方法で冷延鋼板の摩擦係数を求める
と、はぼ０．２〜０．２５程度となり摩擦係数が０．２
５以下のものを金型摺動性良好とした。

それぞれの昇温速度で加熱合金化したときのパウダリン
グ性と金型摺動性の良否を判定し、両特性が良好なＧＡ
が得られるＦｅ含有率と亜鉛目付量の範囲を第１図に示
す。

昇温速度が３０℃／　ｓ　ｅ　ｃ、４５℃／　ｓ　ｅ　
ｃの場合、耐パウダリング性が良好でかつ摩擦係数が低
（金型摺動性が良好なＧＡが得られる範囲が広く、９０
ｇ／ｍ″の亜鉛目付量でも製造できる。

一方、昇熱速度が１２℃／　ｓ　ｅ　ｃと小さい場合に
は、上記両特性が優れたＧＡは４５ｇ／ｍ″以下の低目
付量時に９〜ｌＯ重量％の挟い範囲にＦｅ含有率を制御
しなければならない。

実施例２ 連続溶融亜鉛めっき設備にて、亜鉛目付量３０ｇ　／　
ｍ”、４５／ｒｒ１′、６０ｇ／ば、７５ｇ／ｒｎ’、
９０ｇ／ｍ″のＧＡを試作した。

ワイピング後の加熱速度を４０℃／　ｓ　ｅ　ｃとし、
加熱温度４５０℃、４７０℃、５００℃、５４０℃で合
金化し、合金化処理の時間を変えることによりめっき層
中のＦｅ含有率が７〜１５重量％となるように調整した
。

第２図に、耐パウダリング性及び金型摺動性が良好な亜
鉛目付量及びＦｅ含有率の範囲を加熱温度毎に示す。図
中Ｏ１・、口、１印は第１図と同様である。

合金化処理温度が４７０℃、５００℃の場合、耐パウダ
リング性及び金型摺動性に優れたＧＡが３０〜９０ｇ／
ｒ＋１″の亜鉛目付量の範囲で可能であるが、合金化処
理温度が４５０℃と低い場合は耐パウダリング性及び金
型摺動性がともに良好なＧＡは得られず、５４０℃と高
い場合にはこれら両特性を満足するＧＡは、亜鉛目付量
が３０ｇ／ｒｎ”の範囲でしか製造し得ない。

〔発明の効果１ 本発明により、高亜鉛目付量においてもプレス加工時の
金型摺動性と耐パウダリング性に（憂れていることから
、プレス作業の生産性を高め、また、プレス加工品の外
観、品質の改善、耐食性の改善に極めて多大な効果を発
揮する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、製造工程の複雑化
及びコストの上昇を避けて製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛目付量、めっき層中のＦｅ含有率及び■温
速度と耐パウダリング性及び金型摺動性との関係を示す
図、第２図は亜鉛目付量、めっき層中のＦｅ含有率及び
合金化温度と耐パウダリング性及び金型摺動性との関係
を示す図、第３図は耐パウダリング性測定方法の説明図
、第４図は摩擦係数測定装置の説明図、第５図は第４図
におけるダイスの先ｒＡ形状を示す図である。 ■・・・合金化溶融亜鉛めっき鋼板 ２・・・粘着テープ ３・・・引張＝式験装置 ４・・・ダイス ５・・・ロードセル ６・・・油圧シリンダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼板を溶融亜鉛中に浸漬して亜鉛めっきした後、該
   亜鉛めっき鋼板を加熱して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
   製造する方法において、前記亜鉛めっき鋼板を４７０℃
   以上５３０℃以下の温度域に３０℃／ｓｅｃ以上の昇温
   速度で加熱した後、前記温度域内の温度に保持して、亜
   鉛目付量Ｗ（ｇ／ｍ＾２）とめっき層中の鉄含有率ＣＦ
   ｅ（重量％）とが １８−（Ｗ／１０）≧ＣＦｅ≧９ なる条件を満たすように前記鉄含有率を調整することを
   特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。