JPH0610360B2 - 高耐食性亜鉛系鍍金鋼板 - Google Patents

高耐食性亜鉛系鍍金鋼板

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JPH0610360B2
JPH0610360B2 JP9658888A JP9658888A JPH0610360B2 JP H0610360 B2 JPH0610360 B2 JP H0610360B2 JP 9658888 A JP9658888 A JP 9658888A JP 9658888 A JP9658888 A JP 9658888A JP H0610360 B2 JPH0610360 B2 JP H0610360B2
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幸光 塩原
昭佳 岡戸
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials

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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、建材や自動車の外板等に使用される高耐食
性表面処理鋼板で、溶接性、加工性にも優れた亜鉛分散
系鍍金鋼板に関するものである。
[従来技術] 亜鉛系の鍍金鋼板は、安価で優れた耐食性を有すること
から、古くから建材をはじめ種々の分野で使用されてき
たが、近年、特に自動車業界等では、一層高い耐食性に
加えて、成形加工性や溶接性を具備した鍍金鋼板が望ま
れて来ている。これに応えて、亜鉛合金鍍金や、亜鉛鍍
金も含めてこれらを組み合わせた複層鍍金鋼板、更に、
酸化物を分散させた亜鉛分散鍍金鋼板等が開発されて来
た。
これらの鍍金鋼板の中で、亜鉛分散鍍金鋼板は最も歴史
の浅いものであるが、分散鍍金層によって耐食性の向上
することが伝えられている。例えば、特開昭54−14
6228では、Znを主成分としてシリカを2.0〜1
5.0%含有する電気亜鉛鍍金鋼板が良好な耐食性を有
することが開示され、又特開昭60−211094で
は、Zn−Fe合金鍍金層の上に、アルミナ、シリカ、
及びチタニア等を0.01〜3wt%含有するZn−C
o系合金鍍金を有する複層鍍金鋼板が、高耐食性表面処
理鋼板として開示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、シリカを含有させた亜鉛の分散鍍金層に
ついて調べると、この分散鍍金層の耐食性はシリカの含
有率と共に向上するが、同時に加工性、溶接性に問題の
生じることが判った。中でも、鍍金被膜中のシリカ含有
率と鍍金付着量とが、電気スポット溶接においては溶接
性に大きく影響し、又、高濃度のシリカを含有する亜鉛
分散鍍金層は厳しい加工には耐えられないことが確認さ
れた。
このような問題を解決するためにこの発明はなされたも
ので、シリカ含有による高耐食性を発揮させながら、同
時に加工性・溶接性の優れた亜鉛分散鍍金鋼板を提供す
ることを目的とするものである。
[課題を解決するための手段及び作用] この目的を達成するための手段は、非鍍金鋼板、亜鉛鍍
金鋼板、又は、亜鉛合金鍍金鋼板のいずれか一つの鋼板
の片面或は両面に、シリカ粒子をシリカ換算で0.1重
量%以上3重量%未満含有した付着量10g/m2以上1
00g/m2以下の亜鉛−シリカ分散鍍金層を第一層とし
て有し、更に、この第一層の上に、、シリカ粒子をシリ
カ換算で3重量%以上30重量%以下含有する付着量1
g/m2以上20g/m2以下の亜鉛−シリカ分散鍍金層を
第二層として有する高耐食性亜鉛系鍍金鋼板であり、亜
鉛合金鍍金鋼板の亜鉛合金が例えば亜鉛と鉄、ニッケ
ル、コバルト又はクロムのうちの1種又は2種以上との
合金であることが好ましい。
シリカを含有させた亜鉛分散鍍金層では、加工性及び溶
接性に関しては、シリカの含有率は低い方が良いが、耐
食性に関してはシリカの含有率は高いほうが良い。これ
らの相反する特性を両立させるため、複層鍍金において
第一層と第二層とが鍍金層全体の加工性に与える影響の
相違に注目した。この相違を調べると、加工時の鍍金層
剥離はかなり第一層に左右され、しかも第一層の延性が
鍍金層全体の加工時剥離に大きく影響していること、第
二層は加工時の潤滑性に影響し、含有されたシリカが寄
与していること等が明らかとなった。これを基盤に、第
一層のシリカ含有率を低くし、第二層のシリカ含有率を
高くして加工性と耐食性とを同時に満足させることが考
えられる。しかし、これだけでは溶接性を満たすことは
出来ない。シリカ含有率が高い分散鍍金層は適正溶接電
流密度の下限を下げるが、鍍金層が厚いとその上限を下
げるので、適正溶接電流密度の下限の高い他の鋼板との
接合が困難になる。これを避けるために、シリカ含有率
の高い第二層の被膜厚さを小さくする必要がある。以上
が、この発明の基本的な考えで、これに基ずいて被覆鍍
金層の層構成及びその性能について研究を重ねた結果、
発明に至ったものである。
鍍金鋼板が加工を受けた場合鍍金層の破壊は、鍍金層の
ひび割れ、パウダリング及び剥離と言う形で起こる。こ
のうち、最も問題となるのが鍍金層剥離であり、その剥
離は主として素地と鍍金層との界面で起こる。通常の加
工において、鋼板と鍍金層との間に働く主な力は剪断応
力であり、その大きさは、加工程度が一定ならば、素地
と鍍金層間の延性の差が大きいほど大きい。即ち、界面
で接する層の延性の差が大きいと鍍金層の剥離は起き易
くなる。
一般に、亜鉛鍍金層は鋼板に較べて延性が小さいが、シ
リカを含有させると更に延性は小さくなる。したがっ
て、鍍金鋼板の加工による複層鍍金層の剥離を無くすた
めには、鋼板素地と接する第一層を低シリカ分散鍍金層
とすることがよいし、又、素地が非鍍金鋼板よりも亜鉛
鍍金鋼板であれば尚良く、更に、延性が同程度の亜鉛・
鉄や亜鉛・ニッケル亜鉛・コバルト等の合金鍍金も好ま
しい。
素地が非鍍金鋼板の場合でもシリカ含有率が3重量%満
面であれば、延性の低下もそれほどでなく複層鍍金層の
剥離は起こらない。このことから、第一層のシリカ含有
率は3重量%未満であることがよく、一方、第一層も複
層鍍金層の高耐食性の一端を担うので、耐食効果の現れ
るシリカ量即ち0.1重量%以上のシリカを含有するこ
とが良い。第一層のもう一つの役割は、素地と第二層と
の間にあって、両者の延性の差に基づく剪断応力を緩和
することであり、このためには、ある程度の被膜厚さが
必要である。この厚さは、付着量を10g/m2以上にす
ることによって得られるが、第一層の付着量を増加する
ことによって複層全体が厚くなり過ぎると、プレス加工
時にパウダリングが起き易くなる傾向があるし、又、耐
食性の観点からも過剰品質となる恐れがある。このこと
から、第一層の付着量は100g/m2を超えては必要な
い。
第二層では、素地との間の応力緩和が第一層によってな
されているので、シリカ含有率を高めても加工性の問題
はもはや生じない。反対に球形をもつシリカ粒子が表層
に分散しているので、プレス時にダイスとの摩擦を減じ
潤滑作用を発揮する。即ち、プレス加工では鍍金被膜の
亀裂防止に作用する。上記の層構成とシリカの特性とを
利用し、第二層ではシリカ含有率を高め、耐食性と加工
性との向上を図る。耐食性に関しては、鍍金付着量が1
g/m2以上あればシリカ含有率3重量%で耐食性効果を
現し、加工性に関しては、付着量が1g/m2未満、シリ
カ含有率は3重量%未満でも潤滑効果が現れるが、耐食
性、加工性ともに満足させるには、1g/m2以上の付着
量と3重量%以上のシリカ含有率とを必要とする。他
方、シリカ含有率を30重量%以上に高めようとする
と、鍍金処理に際して電気鍍金では鍍金電流効率が著し
く低下するなどの操業上の問題があり、30重量%が限
界となる。又、鍍金鋼板の接合に最もよく用いられる電
気スポット溶接では、鍍金付着量が多すぎると適正溶接
電流範囲を狭めるので、第二層では20g/m2を超える
付着量は好ましくない。
素地となる鋼板のうち亜鉛合金鍍金鋼板では、亜鉛合金
の種類が無数にあり、前に述べた延性の関係ではその殆
どの合金種が使えるが、亜鉛と鉄、ニッケル、コバルト
の合金鍍金については、量産技術が確立されており、鍍
金層の密着性や脆性等の特性に関しても実用実績がある
ので、これらの亜鉛合金鍍金鋼板上に述べた第一層及び
第二層の複層を付せば、確実にその優れた特性を発揮す
る。
この複層亜鉛分散鍍金を片面或は両面に施すのは、高耐
食性表面処理鋼板には、両面同一の耐食性が要望される
場合と、片面耐食性が要望される場合とがあるので、処
理面の選択は要望によるからである。
なお、鍍金鋼板の用途が特に塗装性を重視する場合、塗
装性を向上させる目的で、第二層中に鉄、マンガン等の
第三元素を加えることも可能で、上に述べた作用は変わ
らない。
又、複層亜鉛分散鍍金層を形成させる方法には蒸着法、
融着法等数種の方法があるが、電気鍍金法が生産性もよ
く付着量や成分比のコントロールも容易である。電気鍍
金浴による方法としては、例えば出願中(特願昭62−
028359)の発明があり、これに基づく浴組成は以
下のようである。
鍍金浴組成: ZnSO・7HO;250〜500g/l NaSO ; 5〜50 g/l CHCOONa ; 12〜50 g/l コロイダルシリカ ;0.5〜30 g/l NaNO ;100〜3000 ppm pH ;1.0〜5.0 この組成範囲内で、シリカ含有率の小さい第一層ではコ
ロイダルシリカの低い方を、第二層ではコロイダルシリ
カの高い方の浴を使い、鍍金電流密度10〜60A/d
m2で鍍金を施す。
[発明の実施例] 非鍍金の冷延鋼板、亜鉛鍍金鋼板、亜鉛−鉄合金鍍金鋼
板、亜鉛−ニッケル合金鍍金鋼板、亜鉛−コバルト合金
鍍金鋼板、亜鉛−鉄−ニッケル合金鍍金鋼板等の各々の
表面に、鍍金付着量とシリカ含有率を変えた第一層及び
第二層の亜鉛分散鍍金を施し、10種類の複層亜鉛分散
鍍金鋼板を得て、これらの耐食性、鍍金層加工性、溶接
性を調べた。
亜鉛鍍金鋼板及び亜鉛合金鍍金鋼板は何れも、鍍金付着
量2g/m2のもので、実施例8では亜鉛鍍金鋼板を用
い、実施例5ではコバルト1.5%実施例6では鉄11
%、実施例10ではニッケル12%、実施例11ではク
ロム1%、実施例12では鉄11%、ニッケル12%の
各々の亜鉛合金鍍金鋼板を、その他の実施例では非鍍金
の冷延鋼板を用いた。
第一層及び第二層の鍍金条件の一例は各々次のようであ
った。
第一層: 鍍金浴組成 : ZnSO・7HO;500g/l NaSO ; 30 g/l CHCOONa ; 25 g/l コロイダルシリカ ;1.5g/l NaNO ;900ppm pH ;2.1 鍍金電流密度: 60A/dm2 第二層: 鍍金浴組成: ZnSO・7HO;250g/l NaSO ; 25 g/l CHCOONa ; 40 g/l コロイダルシリカ ;15g/l NaNO ;400ppm pH ; 3.8 鍍金電流密度: 60A/dm2 この鍍金条件で第一層にシリカ含有率2.5重量%の分
散鍍金層を、第二層にシリカ含有率5重量%の分散鍍金
層を得た。
耐食性、加工性、溶接性の調査では、以下のように試験
を行い評価した。
耐食性は塩水噴霧試験により赤錆発生までの時間で評価
した。
加工性はドロービード試験を行い、鍍金層の剥離無し又
は軽微なものを良好とし、剥離量の多いものを不良とし
た。
溶接性については、電気スポット溶接を行い、適正溶接
電流の上限と下限及び連続打点性を調べた。適正溶接電
流の上限と下限については、融合している溶接痕即ちナ
ゲットの径が板厚の平方根の4倍だけ得られる下限電流
と、溶融した金属が飛び散るチリと称する現象が発生し
始める上限の電流とを測定した。この場合、一般に用い
られる溶接電流6kAから13kAの間で上限電流値と
下限電流値との差が大きい程良いことになる。連続打点
性は電極の耐久性試験で、同一電極を繰り返し使用して
いると、電極先端が変化してナゲット径が徐々に小さく
なってくるが、この様子を調べるために、ナゲット径が
初打点のそれの80%になるまで連続して打った回数
(打点数)を求めた。この場合の溶接電流は10kA/
回であった。
なお、比較のために、冷延鋼板上に鍍金付着量、シリカ
含有率の範囲外の複層亜鉛合金鍍金層を有する鍍金鋼板
の比較例、及び従来技術のシリカ含有単層亜鉛分散鍍金
層を有する鍍金鋼板(従来例1)と、亜鉛−鉄合金鍍金
層(Fe12%)の上にシリカ含有率3%の亜鉛−コバ
ルト(Co3%)合金分散鍍金層を付した複層分散鍍金
層を有する鍍金鋼板(従来例2)とを、実施例と同様に
試験し評価した。
これらの結果を第1表に示す。
比較例1、2に見られるように、亜鉛鍍金層のみでは、
鍍金付着量に相違はあるが、塩水噴霧試験では数十時間
で赤錆が発生してくる。又、これらは加工性も良く、適
正溶接電流範囲も4〜5kAと優れているが、比較例2
のように付着量を多くすると連続打点性で劣ってくる。
これが亜鉛鍍金鋼板の基本的特性で、この亜鉛鍍金層に
シリカを分散させた従来例1、2では明らかに耐食性の
向上が見られる。特に、多量のシリカを分散させた従来
例1ではその効果は極めて顕著であるが、その反面、分
散鍍金層の延性が大きく加工性が良くなく、適正溶接電
流密度も低くなり過ぎその範囲をより狭めている。従来
例2では分散鍍金層のシリカ含有率を小さく抑えてある
が、潤滑の効果に乏しく加工性が良くない。これらの例
に対し、実施例では何れも、塩水噴霧時間100時間を
超え、特にシリカ含有率の大きい例では、1000時間
を超える耐食性を示すだけでなく、加工性も良好である
と共に適正溶接電流も下がり過ぎず、その範囲も3〜4
kAと広く、連続打点性も4000以上と良好である。
これと較べ、第二層の厚すぎる比較例3及び第一層が無
く第二層の厚すぎる比較例4とでは加工性と溶接性が不
十分であり、第二層の無い比較例5及び第二層が薄過ぎ
る比較例6では耐食性が不十分である。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、鋼板が、剪断応力を
緩和する比較的厚い第一層と加工性のある薄い第二層と
からなるシリカ含有の高耐食性分散鍍金層で被覆されて
いるので、応力緩和作用と潤滑作用とによって加工性に
優れ、シリカ含有率と被膜厚との組み合わせによって溶
接性に優れた高耐食性鍍金鋼板となっている。このよう
に、相容れない特性を合わせ持った鍍金鋼板を提供する
この発明の効果は大きい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非鍍金鋼板、亜鉛鍍金鋼板、又は、亜鉛合
    金鍍金鋼板のいずれか一つの鋼板の片面或は両面に、シ
    リカ粒子をシリカ換算で0.1重量%以上3重量%未満
    含有した付着量10g/m2以上100g/m2以下の亜鉛
    −シリカ分散鍍金層を第一層として有し、更に、この第
    一層の上に、シリカ粒子をシリカ換算で3重量%以上3
    0重量%以下含有する付着量1g/m2以上20g/m2
    下の亜鉛−シリカ分散鍍金層を第二層として有すること
    を特徴とする高耐食性亜鉛系鍍金鋼板。
  2. 【請求項2】亜鉛合金鍍金鋼板の亜鉛合金が亜鉛と鉄、
    ニッケル、コバルト又はクロムのうちの1種又は2種以
    上との合金である1項記載の高耐食性亜鉛系鍍金鋼板。
JP9658888A 1988-04-19 1988-04-19 高耐食性亜鉛系鍍金鋼板 Expired - Lifetime JPH0610360B2 (ja)

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JPH01268900A JPH01268900A (ja) 1989-10-26
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160078080A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 주식회사 포스코 다층강판 및 그의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160078080A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 주식회사 포스코 다층강판 및 그의 제조방법

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