JPH0452284A - 高耐食性２層めっき鋼板とその製造方法 - 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、建材用、家電製品用、自動車用に好適な高耐
食性を有する２層めっき鋼板とその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、建築或いは自動車などの産業分野における表面処
理鋼板の使用量が増加しており、要求性能もますます多
様化し、厳しくなってきている。

自動車用防錆鋼板を例にとると、冬季に融雪塩を散布す
る北米等においては、防錆性の高い表面処理鋼板が求め
られている。以前から、北米等においては自動車車体の
防錆力の強化対策として、Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎ合金、Ｆｅ
　−Ｚｎ合金などを電気めっきした防錆綱板が多量に使
用されている。ところが、最近では車体に使う防錆鋼板
については、耐孔あき１０年保証というような長期間腐
食に耐えることのできる防錆力が要求されており、前記
の防錆鋼板はこの要求を満たす防錆力を有していない、
これらの防錆鋼板は一般にめっき付着量２０〜３０ｇノ
曙２のものが使われているが、これらの鋼板で耐孔あき
１０年保証の要求を満たそうとすれば、付着量を倍以上
にしなければならないと言われている。しかし、電気め
っき鋼板は付着量の増加とともに製造費が著しく上昇す
るため、コスト面からその適用が極めて難しいと言わざ
るをえない、なお、孔あきとは塗装欠陥部、めっき欠陥
部、傷つき部分、塗装付き周りの不十分な部分などから
鋼板の腐食が進行して孔食が生し、場合によっては貫通
腐食を生じる現象を指す。

このようなことから、近年、防錆鋼板の耐食性を高める
上で２つの方法がとられている。一つは亜鉛又は亜鉛合
金めっき鋼板上にクロメート皮膜と薄い樹脂皮膜を配し
て有機被覆鋼板とする方法、もう一つは溶融めっきプロ
セスで製造される溶融亜鉛めっき鋼板或いはこれを合金
化処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量を
厚くする方法である。特に、後者の溶融亜鉛めっき鋼板
および合金化熔融亜鉛めっき鋼板の厚目付化は、これら
の鋼板自体が比較的安価である上に、めっき付着量の増
加にともなう製造費の上昇も比較的小さいので、コスト
面で有利である。そして、溶融亜鉛めっき鋼板の場合は
、溶接性の観点から自動車用に使われる量は少ないもの
の、合金化熔融亜鉛めっき鋼板の場合は、従来からめっ
き付着量４５ｇ／ｍ”程度のものがかなりの量使われて
きた経緯もある。そこで、この合金化溶融亜鉛めっき鋼
板のめっき付着量を６０ｇ／ｍ”程度まで厚目付化し、
耐孔あき１０年保証の要求に対応しようとしているので
あるが、合金化熔融亜鉛めっき鋼板は従来からプレス成
形性において難点の多い材料とされており、事実成形時
にフレーキングやパウダリングと称されるめっき皮膜が
鋼板から剥離する現象がある。

そして、この剥離はめっき付着量の増加とともに著しく
なるので、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の厚目付化は従来
に増して成形過程におけるトラブルの増加を招くことに
なり、且つスポット溶接性も低下させることになる。

このために合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量を
特に厚くすることなく、耐食性を高める方法が種々提案
されている０例えば、特開昭６３−４８９４５号公報に
はＭｇを含む溶融亜鉛めっき浴でめっきする方法が、特
開昭５２−１３１９３４号公報には３〜２２％のＡｌを
含む溶融亜鉛めっき浴でめっきする方法が開示されてい
る。特開昭６３−４８９４５号公報記載の方法では従来
の合金化熔融亜鉛めっき鋼板より高い耐食性を有するも
のが得られるが、その耐食性は子分満足できるものでは
ない。また、溶融亜鉛めっき浴に多量のＭｇを添加する
とめっき皮膜の加工性が低下する。特開昭５２−１３１
９３４号公報記載の方法では合金化後のめっき皮膜表面
が粗くなり、実用に耐えることができない、このような
多量のＡｌを含む溶融亜鉛めっき浴でめっきし、合金化
処理を行うと、合金化の進行が極めて不均一に起こり、
合金化処理後のめっき皮膜の表面が著しい凹凸を呈する
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明のＲＢは、めっき付着量を増加することなく、合
金化熔融亜鉛めっき鋼板の耐食性を高めることにある。

具体的には合金化溶融亜鉛めっき＃４板のめっき付着量
４０〜４５ｇ／ｍ”程度である塗装後の耐孔あき性、耐
ブリスター性、加工性および表面性状に優れた２層めっ
き鋼板とそ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） 前記のＭｇおよびＡｌは耐食性を向上させる。これは、
めっき皮膜中のＭｇ又はＡｌが溶融めっき後の合金化過
程でめっき表層に濃化し、腐食環境においてそれぞれＡ
ｌ１０３又はＭｇＯの安定な腐食生成物を形成するめ、
腐食の進行を抑制しているものと推定される。しかし、
従来のように多量のＡｌを含む溶融亜鉛めっき浴を使用
して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造すると、合金化後
のめっき皮膜表面性状が著しく悪くなり、多量のＭｇを
含む溶融亜鉛めっき浴を使用して合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を製造すると、加工性に劣るめっき皮膜となる。

ところが、本発明者らはＡｌｆｉ度が比較的低く、且つ
Ｍｇを含まない通常の溶融亜鉛めっき浴で鋼板をめっき
し、これを合金化処理した後、この合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の上に、イオンプレーティング法や他の方法によ
ってＡｌと？１ｇとの合金を被覆すると、表面性状が損
なわれず、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量が
薄（ても十分な耐食性を有し、且つ加工性に優れるもの
となることを見出した。

本発明は下記の（１）および（２）を要旨とする。

（１）綱板表面に、第１層としてＦｅが７〜２０重量％
、Ａｌが０．０５〜０．５重量％、残りがＺｎおよび不
可避不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層を有し、第
２層としてＭｇの含有量が０．１〜８０重量％であるＭ
ｇ−Ａｌ合金めっき層を有し、Ｍｇ−Ａｌ合金めっき層
の付着量が０．１〜３０ｇ／ｍ”である高耐食性２層め
っき鋼板。

（２）前処理後の鋼板を、０．０５〜０．３重量％のＡ
ｌを含み、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる溶融
亜鉛めっき浴でめっきし、合金化処理した後、合金化溶
融亜鉛めっき層の上にＭｇ−Ａｌ合金めっき層をイオン
プレーティング法により形成することを特徴とする上記
（１）記載の高耐食性２層めっき鋼板の製造方法。

（作用） 以下、本発明について詳しく説明する。

まず、本願第１発明の２層めっき鋼板の各皮膜組成およ
び第２層の付着量を前記のように限定する理由を説明す
る。

第１層の合金化溶融亜鉛めっき層中のＦｅは、溶融めっ
き後の合金化処理において、鋼板とめつき層との相互拡
散により鋼板素地から流入するＦｅである。このＦｅが
７重量％未満であると溶接性および塗装後の耐ブリスタ
ー性が低下し、２０重量％を超えると耐孔あき性が著し
く低下する他に、耐パウダリング性も低下し、プレス加
工時にめっき皮膜の剥離が生じやすくなる。

同じく第１層の合金化溶融亜鉛めっき層中に含まれるＡ
ｌは、溶融めっきにおいてドロスの発生を抑えるために
溶融亜鉛めっき浴中に添加されるＡｌである。皮膜中の
Ａｌを０．０５重量％未満と低くすることは、溶融亜鉛
浴中のＡｌ量を極めて少なくすることであり、そうする
と鋼板と溶湯との反応が激しくなり、ドロスの発生量が
増して操業性が低下するのみならず、合金化後のめっき
皮膜は加工性に劣るものとなる。めっき皮膜の耐食性を
高めるにはＡｌを多く含ませるほうが良いが、皮膜中の
Ａｌが０．５重量％を超えると合金化速度が著しく低下
し、操業性が低下する上に、合金化後の皮膜表面の凹凸
が激しくなり、塗装性が低下する。よって、皮膜中のＡ
ｌは０．５重量％を上限とするのがよい。

第２層のＭｇ−Ａｌ合金めっき層は、腐食環境下におい
てＡｌ２０．およびＭｇＯの安定な腐食生成物を形成し
、第１層の合金化溶融亜鉛めっき層の腐食を抑制する。

このＭｇ−Ａｌ合金めっき層中のＭｇが０．１重置％未
満であるとＭｇＯの形成量が不十分となり、８０重量％
を超えるとｕｚｏｓの形成量が不十分となるため、Ａｌ
と２１ｇの相乗効果が現れず、耐食性の向上が小さい、
第２層の？１ｇ−＾１合金めっき層の付着量は、少ない
と十分な耐食性が得られず、過度に厚くめっきしても耐
食性の向上効果は飽和するので、付着量は０．１〜３０
ｇ７ｍ”がよい、プレス成形など加工して用いられる場
合は、めっき層が厚いと耐パウダリング性が低下するた
め、１０ｇ／ｓ”以下の付着量にするのが望ましい。

上記本願第１発明の２層めっき鋼板は、本願第２発明の
方法で製造することができる。即ち、ゼンジマー法、フ
ラックス法などの一般的な方法で前処理した鋼板を、０
．０５〜０．３重量％のＡｌを含み、残りがＺｎおよび
不可避不純物からなる溶融亜鉛めっき浴でめっきし、合
金化処理した後、合金化熔融亜鉛めっき層の上にＭｇ−
Ａｌ合金めっき層をイオンプレーティング法により形成
するのである。

この第２発明の製造方法において、溶融亜鉛めっき浴中
のＡｌ濃度を０．０５重量％以上としたのは、０．０５
重量％未満であるとドロスの発生量が増加し、操業性が
低下する上に皮膜の加工性も低下するからである。一方
、溶融亜鉛めっき浴中のＡｌ濃度が０．３重量％超える
と、皮膜中のＡｌ量が０．５重量％を超えるので、合金
化後の皮膜表面の凹凸が著しくなる。溶融亜鉛めっき浴
中のＡｌは、その含有量が１．０重量％以下では皮膜中
に濃化する性質がある。

従って、溶融亜鉛めっき浴中にＡｌを０．３重量％より
多く添加すると、皮膜中のＡｌは０．５重量％より多く
なる。

溶融めっき後の合金化処理は、めっきライン内の合金化
炉で行ってもよく、オフラインのバッチ炉で行ってもよ
い。合金化炉では５００〜６００°Ｃの材料温度で合金
化するのがよい。バッチ炉では３５０〜３８０°Ｃの低
い材料温度で合金化処理することがきる。この合金化処
理で溶融亜鉛めっき層中に７〜２０重量％のＦｅを流入
させる。

合金化後は、イオンプレーティング法により合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の上に、ＰＩｇが０．１〜８０重量％で
あるＭｇ−Ａｌ合金を０．１〜３０ｇ／■２の付着量と
なるように蒸着する０例えば真空室内にＭｇ−Ａｌ合金
を装入した蒸着坩堝を配し、電子ビームガンにより蒸発
させて、ＭｇＯ量が０．１〜８０重量％なるように調整
して蒸着させてもよく、真空室内にＭｇを装入した薄着
坩堝とＡｌを装入した蒸着坩堝を配し、電子ビームガン
の照射をＡｌとＭｇで別々に制御し、ＰＩｇの量が０．
１〜８０重量％なるように調整して蒸着させてもよい、
このとき、真空室内は１０−’ｔｏｒｒより高い真空度
とするのがよい。

なお、本願第１発明の２層めっき鋼板は、第２発明の製
造方法以外の方法でも製造することができる。

即ち、前記と同様の溶融亜鉛めっき浴でめっきし、合金
化処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板の上に、溶融めっ
き法又は溶射法によりＭｇ−Ａｌ合金めっき層を形成す
るのである。或いは、溶融亜鉛めっきした後の亜鉛めっ
き層が溶融状態の間に、Ｍｇ−Ａｌ合金粉末を吹き付け
、その後合金化処理する方法でも得ることができる。

（実施例） Ｃ：　０．００２重量％、Ｓｉ　：　０．０１重量％、
Ｍｎ　：　０．２５重量％、Ｐ　：　０．０１１重量％
、Ｓ　：　０．０１２重量％、Ｓｏｌ、Ａｌ　：　０．
０２５重量％、Ｔｉ　：　０．０２４重量％を含有する
極低Ｃ−ＩＦ鋼（Ｉｎｔｅｒｓｔｔｔｉａｉ　Ｆｒｅｅ
鋼）のフルハード材から、Ｌｏｏｍｓ　Ｘ　２５０ｍ−
の供試材を複数枚切り出し、これらの供試材を溶剤洗浄
し、ＮａｇＣＯｓ＋ＮａＯＨ水溶液中にて電解脱脂した
後、溶融めっきシミュレーターを用いて、２５％Ｈｚ＋
Ｎｔの雰囲気中にて８４０℃の温度で３０秒還元焼鈍を
行い、所定の浴組成のめっき浴で溶融めっきした。

溶融めっき後は付着量を調整し、この亜鉛めっき層の上
にＭｇ−Ａｌ合金層を形成した。

Ｍｇ−Ａｌ合金層は、溶融亜鉛めっき後の鋼板を２５％
Ｈｚ　＋　Ｎ　ｘ雰囲気下で５００°Ｃの温度で合金化
処理した後、イオンプレーティング法、溶融めっき法お
よび溶射法で形成した。或いは、溶融亜鉛めっき層が溶
融状態のときにＭｇ−Ａｌ合金粉末を吹き付け、その後
、２５％Ｈｚ＋Ｎｚ雰囲気下で５００′Ｃの温度で合金
化処理して形成した。

イオンプレーティング法では、１０−　’　ｔｏｒｒの
真空度に保った真空室にＡｌとＰＩｇを別々に挿入した
坩堝を配し、電子ビームガンの出力を３０に−とし、Ａ
ｌとＭｇの坩堝に照射する配分を調整することでＭｇ−
Ａｌ合金層を被覆した。溶融めっき法では、旬を３０〜
７０重置％含むＭｇ−Ａｌ合金めっき浴を使用し、Ｍｇ
−Ａｌ合金層を被覆した。溶射法では、ガス式線型溶射
機を用い、アセチレン、酸素および空気の圧力をそれぞ
れ１．５ｋｇ／ｃｍ”　、３ｋｇ／ｃｍ”および４　ｋ
ｇ／ｃｍ”に調整した上で、Ｍｇを０．１〜８０重量％
に調整したＭｇ−Ａｌ合金線材をノズル中央より送り出
し、溶射してＭｇ−＾１合金層を被覆した。Ｍｇ−Ａｌ
合金粉末の吹き付けは、キャリアガスに４００”Ｃで５
　ｋｇ／ｃｍ”のＮ２を用い、粒径５〜２０μ−０Ｍｇ
粉末を０．１〜８０重量％含むＭｇ−Ａｌ合金粉末を溶
融亜鉛めっき表面に吹き付けした。

こうして作製したそれぞれの２層めっき鋼板について、
耐パウダリング性、耐食性および外観を調査した。これ
らの結果を第１層および第２層の皮膜組成および付着量
とともに第１表に示す。

耐パウダリング性は、それぞれの２層めっき銅板から６
０−醜φのクーポンを打ち抜き、ポンチ径３゜曽−、ダ
イス肩半径３Ｒの円筒絞り試験を行った後、外面円筒部
のテープ剥離を行い、剥離程度を目視により評価した。

評価は４段階で行い、Ｏは良、○は普通、Δはやや劣る
、×は劣るである。

外観はそれぞれの２層めっき銅板を下記の条件でリン酸
塩化成処理およびカチオン電ｒ７Ｉ塗装した後の表面を
目視観察して評価した。Ｏは良、×は不良である。

〔リン酸塩化成処理条件〕

自動車用浸漬タイプのリン酸塩化成処理液（日本バー力
ライジング社製：　ＰＢＬ３０８０）を用い、液温４３
℃で１２０秒処理する。

〔塗装条件〕

自動車用の通常のカチオン電着塗料（日本ペイント社製
：Ｕ−８０）を電圧２００■、電着時間３分で塗装し、
塗装焼付を１８０°Ｃで３０分実施する。塗膜厚は２０
μ麟である。

耐食性は、上記条件でリン酸塩化成処理およびカチオン
電着塗装した後の２層めっき鋼板にスクラッチ傷を付け
、これを５％ＮａＣ１溶液に１時間浸漬した後、６０°
Ｃの熱風で１時間乾燥する工程を交互に繰り返す乾湿繰
り返し試験を２００日行い、傷を付けた部分における鋼
板の最大腐食深さを測定して評価した。

（以下、余白） 第１表より、本発明例（ｌｔ１６〜患３７）の２層めっ
き鋼板は、いずれも耐食性、加工性および表面性状に研
れていることがわかる。これに対して、本発明で規定す
る範囲から外れた比較例（Ｎｌｌｌ−ぬ１５）の２層め
っき鋼板は、上記のいずれかの特性に劣る。なお、ヌ３
７はＭｇ−Ａｌ合金めっき層を有しないめっき付着量を
６０ｇ／ａｔ”に厚目付化した従来の合金化溶融亜鉛め
っき鋼板であるが、このものは耐パウダリング性および
耐食性に劣る。

（発明の効果） 実施例に示した如く、本発明の２層めっき鋼板は、従来
の合金化溶融亜鉛めっき鋼板より薄目付けであるにもか
かわらず、優れた耐食性を有し、しかも、加工性および
表面性状も良好である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に、第１層としてＦｅが７〜２０重量％
   、Ａｌが０．０５〜０．５重量％、残りがＺｎおよび不
   可避不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層を有し、第
   ２層としてＭｇの含有量が０．１〜８０重量％であるＭ
   ｇ−Ａｌ合金めっき層を有し、Ｍｇ−Ａｌ合金めっき層
   の付着量が０．１〜３０ｇ／ｍ＾２である高耐食性２層
   めっき鋼板。
2. （２）前処理後の鋼板を、０．０５〜０．３重量％のＡ
   ｌを含み、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる溶融
   亜鉛めっき浴でめっきし、合金化処理した後、合金化溶
   融亜鉛めっき層の上にＭｇ−Ａｌ合金めっき層をイオン
   プレーティング法により形成することを特徴とする請求
   項（１）記載の高耐食性２層めっき鋼板の製造方法。