JPH07113156A - 溶融Znメッキ方法 - Google Patents

溶融Znメッキ方法

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JPH07113156A
JPH07113156A JP25879293A JP25879293A JPH07113156A JP H07113156 A JPH07113156 A JP H07113156A JP 25879293 A JP25879293 A JP 25879293A JP 25879293 A JP25879293 A JP 25879293A JP H07113156 A JPH07113156 A JP H07113156A
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JP
Japan
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plating
steel sheet
hot
dip
molten
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Withdrawn
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JP25879293A
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English (en)
Inventor
Tadaaki Ochiai
忠昭 落合
Takashi Baba
尚 馬場
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼板に必要量のみのZnを付着させ凝固させ
る各種の溶融メッキ方法において、従来法と全く同等の
品質を有する溶融亜鉛メッキ鋼板を従来よりも高速の通
板速度で製造する。 【構成】 鋼板表面にあらかじめCo,P,Moのうち
1種以上を0.2g/m 2 以上付着させた後、1重量%
以下のAlを含む溶融Znを上層めっきとして噴射・付
着させる事により、Fe−Znの合金化反応を抑制し、
メッキ密着性を向上させる。これにより、鋼板表面に必
要量のみの溶融Znを付着させ凝固させる溶融メッキ方
法において、従来法と全く同等の品質を有する溶融亜鉛
メッキ鋼板を高速通板で製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車,家電,建材等に
使用される防錆用Znメッキ鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融Znメッキ鋼板の製造方法として
は、現在はゼンジマー方式が主流である。この方法で
は、高温下での水素気流により鋼板表面を還元・活性化
処理した後、鋼板を溶融したZn浴中を数10〜百数1
0m/毎分の速度で通過させ、鋼板を溶融Zn浴より引
き上げ、ガス流等によりメッキ付着量を調整することに
より溶融Znメッキ鋼板が製造される。この際、Fe−
Znの合金層が厚く生成してメッキ層の密着性を劣化さ
せる事がないように、溶融Zn浴中に、0.1〜0.2
重量%のAlを添加するのが通常である。添加されたA
lはZn浴中でZnよりも優先的に鋼板と反応し、Fe
−AlまたはFe−Zn−Alの合金層を生成する事に
より、Fe−Znの合金化反応を抑制し、これによって
密着性の良好な溶融Znメッキ鋼板を製造することがで
きる。
【0003】このゼンジマー方式の溶融Znメッキ製造
法における問題は生産性である。通常は、ガスワイピン
グによりメッキ付着量の調整を実施するが、通板速度が
180mpmを越える高速になるとガスにより払拭され
た溶融Znがスプラッシュを発生し、ノズル詰まり等を
生じるため操業が困難になる。このため、溶融メッキラ
インの通板速度は最高で180mpm程度に制限され、
単一設備としての生産性が限定されている。また、溶融
金属(Zn,Al等)を溶解したポットはその溶解量が
100TONにも及ぶため、メッキ種類の切り替えには
長時間が必要であり生産性を低下させる一因となってい
た。
【0004】これらの問題を改善する方法として、鋼板
に必要量のみのZnを付着させ凝固させる溶融Znメッ
キ方法が種々提案されている。例えば、特開平3−03
6252号公報は鋼板に近接したスリットノズルから溶
融金属を連続供給するものであり、特開平1−2014
56号公報は鋼板に微粒化した溶融金属を吹き付けて供
給するものである。これらの方法は高速化と品種切り替
えの容易さを同時に達成したものといえる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら発明者ら
の研究では、通常のZnメッキ鋼板(JIS規格の亜鉛
鉄板)を製造するために、0.2重量%のAlを含む溶
融Znを用いて上記の方法によりメッキを行ったとこ
ろ、通常のゼンジマー方式でメッキした場合と異なり、
密着性の良好な溶融Znメッキ鋼板を得ることができな
かった。メッキされた鋼板を調査したところ、メッキ層
と鋼板の界面に厚い合金層が生成しており、これがメッ
キ密着を低下させていることが判明した。この原因は以
下のように考えられる。
【0006】通常の溶融Znメッキ鋼板の製造では、鋼
板のZnメッキ浴への浸漬長は1〜3mに達する。鋼板
はこの溶融Zn浴中を数10mpm以上の速度で通過す
るため、鋼板近傍の溶融Znは激しく攪拌され、濃度的
には0.2重量%と極微量しか存在しないAlが、鋼板
表面に接触する機会が大きくなる。これによって、鋼板
に、Alと反応するかZnと反応するかを選択する余地
が生じる。その結果、鋼板は反応性が高いAlと優先的
に反応して表面にFe−Al(またはFe−Zn−A
l)合金の層を生成し、Fe−Znの合金層生成を抑制
すると考えられる。事実、0.1重量%程度の低Al濃
度のZn浴で溶融メッキをした場合にも、鋼板に付着し
たメッキ中のAl濃度は0.3重量%以上に達し、メッ
キ浴中のAl浴濃度よりもはるかに大きいのが普通であ
る。機器分析によれば、Alはメッキ層と鋼板の界面
(とメッキの最表面)に高濃度で存在し、上記のメカニ
ズムによって鋼板表面に濃縮したことがわかる。
【0007】これに対し、上記の特開平3−03625
2号公報、特開平1−201456号公報のような方法
で溶融メッキを行った場合、通常のゼンジマーラインの
メッキ浴と同じ0.2重量%Al−Znを鋼板に付着
(または吹き付け)したのでは メッキ金属の攪拌効果がないため、鋼板が反応相手と
してAlを選択する余地がなく、溶融Zn中のAlが鋼
板表面に濃縮されにくい。 メッキされる溶融Zn中に含まれるAlの絶対量が少
ない。
【0008】そのため、Fe−Zn合金の生成を抑制す
るために必要な量のFe−Al合金を層として生成でき
ない。この結果、メッキ層と鋼板の界面に厚いFe−Z
n合金層が生成し、これがメッキ密着を低下させるもの
である。5重量%あるいは55重量%の高濃度のAlを
含む溶融Znを上記の方法でメッキした場合には、ゼン
ジマー方式でメッキした場合と同等の品質・性能を有す
るメッキ鋼板が得られることからもこのことは裏付けら
れる。
【0009】従って、メッキ密着性良好なメッキ鋼板を
得るには、上述したようにZn中のAl濃度を高くする
事が効果的であり、Al濃度としては1重量%以上が一
つの目安となるという実験結果が得られている。例え
ば、2重量%Al−Zn合金をメッキした場合、メッキ
密着性は良好である。しかし、この場合は従来の亜鉛鉄
板とくらべ、メッキ層、あるいはメッキ最表面の構造・
性質が異なるメッキ鋼板が得られ、表面性状が異なる
(Al濃度が高い場合、耐食性への影響が大きいためP
bは添加できない)、メッキ表面の黒変現象が生じ易
い、化成処理の際にAlが処理浴に溶出するため浴管理
が難しい等の問題が生じる。また、JIS規格の「重量
百分率で97%以上の亜鉛を含むメッキ浴(ただし通常
アルミニウムを0.30%以下とする。)…」という基
準にも必ずしも適合しない製品となる。すなわち、上記
の特許の方法を単純に適用したのでは、通常の亜鉛鉄板
を得ることが困難であることがわかった。本発明は、低
Al濃度の溶融亜鉛を鋼板に噴射・付着させてもFe−
Zn合金の成長を抑制し、密着性の良好な溶融Znメッ
キ鋼板を製造する方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板表面に必
要量のみの溶融Znを噴射・付着させ凝固させる溶融Z
nメッキ方法において、鋼板表面にあらかじめCo,
P,Mo或いはその酸化物のうち1種以上を0.2g/
m2 以上付着させた後、1重量%以下のAlを含む溶融
Znを上層メッキとして付着させる事を特徴とする溶融
Znメッキ鋼板の製造方法にある。
【0011】
【作用】溶融Znメッキされる鋼板表面に、Co,P,
Mo或いはその酸化物のうち1種以上を0.2g/m2
以上付着される。その方法としては特に限定するもので
はなく、真空蒸着、あるいは通常の電気メッキ等の方法
によればよい。ただし、これらの元素は引き続く溶融Z
nメッキ工程では酸化物ではなく金属状態でなければな
らないため、酸化物として付着させる場合には、引き続
く溶融メッキラインの通常の処理工程である焼鈍・表面
活性化処理において還元する必要がある。付着量として
は、合金化反応を抑制させるには金属としては最低量で
0.2g/m2 が必要であり、0.4g/m2 以上が望
ましい。ただし、この必要付着量は、下記のように付着
させる金属の種類により便宜決定する。
【0012】CoによるFe−Zn合金化反応の抑制
効果は、Coと溶融Zn中に含まれるAlの反応により
安定な合金被膜を形成することによる。そのため、この
場合には溶融Zn中に必要最小限のAlが含まれること
が必須条件となり、必要付着量は溶融Zn中のAl濃度
に影響される。Coのみによって合金化反応を抑制する
には、Co付着量が1.0g/m2 以上でありかつ溶融
Zn中のAl濃度が0.3重量%以上(1重量%以下)
であることが必要である。
【0013】P,Moは、いずれもZn中のAlには
大きな影響は受けずFe−Znの合金化を抑制し、その
必要付着量は0.2g/m2 以上である。しかし、これ
らの元素を電気メッキによって単独で析出させることは
一般に困難であり、Fe等の合金化反応に影響しない金
属、あるいはCo等の合金化反応を抑制する金属との合
金メッキとしての適用が想定されるが、その場合でも
P,Moは絶対量で0.2g/m2 以上が必要である。
なお、合金メッキの場合、含有率が低い場合には合金化
抑制効果が小さくなるため、含有率としては10重量%
以上であることが望ましい。
【0014】なお、これらの元素(金属)を付着させた
後、溶融Znメッキするまでの、あるいは溶融Znメッ
キ後の鋼板の熱履歴等によっても、本発明の合金化抑制
効果に影響があることはいうまでもない。このため、C
o,P,Moを付着させるにあたっての最適な組成、必
要な最低付着量等は一義的に決まるものでなく、設備、
溶融メッキ条件等によって異なる。付着量の上限は、合
金化反応抑制の点からは特に制限するものではないが、
設備及び製造コストの面から便宜決定すればよい。
【0015】上記の条件で、Co,Mo,Pを付着した
鋼板は、次に上層メッキとして、1重量%以下のAlを
含む溶融Znを必要量付着させる。Al濃度を1重量%
以下に限定したのは、1重量%を越えるAlを有する溶
融Znの場合、本方法によらなくても密着性に優れた溶
融亜鉛メッキ鋼板を得ることができるが、前述のように
メッキ表面の黒変現象が生じたり、化成処理の際にAl
が処理浴中に溶出して浴管理を難しくする等の問題を生
じるためである。
【0016】なお、上層メッキの成分としては、1重量
%以下のAlを含むZnだけでなく、Al以外にSb,
Pb,Cd,Mgのうち1種以上を添加してもよい。こ
れらの元素の添加がスパングルの生成または耐食性の向
上に効果的であることはよく知られている通りである。
ただし、耐食性の点からはPbの添加は好ましくないこ
とは前述の通りである。以上の方法により、鋼板表面に
必要量のみの溶融Znを噴射・付着させ凝固させる溶融
Znメッキ方法においても密着性の良好な溶融Znメッ
キ鋼板(亜鉛鉄板)を製造することが可能となる。
【0017】
【実施例】
実施例1 板厚0.5mm,板巾914mmのAlキルド鋼板に、
電気メッキによって表1に示す条件でCo−Mo合金メ
ッキを行った。この鋼板を750℃に加熱し、焼鈍・表
面活性化処理を行った後、下層と上層の合計メッキ付着
量が110〜120g/m2 になるように2流体ノズル
を用いて0.2重量%Al−Zn合金を吹き付けた。以
上の処理はすべて10体積%H2 −N2 雰囲気下で行
い、また上層メッキ時の鋼板温度、Al−Zn合金温度
はいずれも450℃とした。この鋼板を450℃に3秒
間保定してメッキ層をリフローした後、冷却して溶融Z
nメッキ鋼板を製造した。比較例として、Moの付着量
が条件から外れた場合(比較例1〜4)、下層メッキな
しで5重量%Al−Znを吹き付けた例(比較例5)を
示した。このようにして得られた亜鉛メッキ鋼板のボー
ルインパクト−テーピング試験による密着性を評価し
た。密着性の評価は、メッキ剥離が全くないものを良
好、全面剥離したものを不良とし、その中間のものには
剥離状況を付記した。評価結果は、表1に示すように本
発明例では良好なメッキ密着性が得られた。
【0018】
【表1】
【0019】実施例2 板厚0.3mm,板巾914mmのAlキルド鋼板に、
電気メッキによって表2に示す条件でFe−P合金メッ
キを行った。この鋼板を750℃に加熱し、焼鈍・表面
活性化処理を行った後、下層と上層の合計メッキ付着量
が60〜70g/m2 になるように、近接されたスリッ
トノズルを用いて0.2重量%Al−0.15重量%P
b−Zn合金をコーティングした。以上の処理はすべて
10体積%H2 −N2 雰囲気下で行い、また上層メッキ
時の鋼板温度、Al−Zn合金温度はいずれも450℃
とした。この鋼板を450℃に3秒間保定してメッキ層
をリフローした後、冷却して溶融Znメッキ鋼板を製造
した。比較例として、Pの付着量が条件から外れた場合
(比較例1〜2)を示した。このようにして得られた亜
鉛メッキ鋼板のメッキ外観、ボールインパクト−テーピ
ング試験による密着性を評価した。メッキ外観の評価
は、通常の亜鉛鉄板と同等のものを良好とした。密着性
の評価は、メッキ剥離が全くないものを良好、全面剥離
したものを不良とし、その中間のものには剥離状況を付
記した。評価結果は、表2に示すように、本発明例では
メッキ外観に関しては全く問題なく、またわずかなメッ
キの毛羽立ちはあるものの、実用上問題のないメッキ密
着性が得られた。また、本メッキ条件では、0.3g/
m2 以上のP付着量が望ましいことがわかる。
【0020】
【表2】
【0021】実施例3 板厚0.6mm,板巾914mmのTi添加低炭素鋼板
に、電気メッキによって表3に示す条件でCoメッキを
行った。この鋼板を800℃に加熱し焼鈍・表面活性化
処理を行った後、下層と上層の合計メッキ付着量が11
0〜120g/m2 になるように、近接されたスリット
ノズルを用いて0.3重量%Al−Zn合金をコーティ
ングした。以上の処理はすべて10体積%H2 −N2 雰
囲気下で行い、また上層メッキ時の鋼板温度、Al−Z
n合金温度はいずれも450℃とした。この鋼板を45
0℃に3秒間保定してメッキ層をリフローした後、冷却
して溶融Znメッキ鋼板を製造した。比較例として、C
oの付着量が条件から外れた場合(比較例1〜2)、上
層メッキのAl重量%が異なる場合(比較例3〜4)を
示した。このようにして得られた亜鉛メッキ鋼板のボー
ルインパクト−テーピング試験による密着性を評価し
た。密着性の評価は、メッキ剥離が全くないものを良
好、全面剥離したものを不良とし、その中間のものには
剥離状況を付記した。評価結果は、表3に示すように、
本発明例では僅かなメッキの毛羽立ちはあるものの、実
用上問題のないメッキ密着性が得られた。また、本メッ
キ条件では、Al濃度0.3重量%以上,Co付着量
1.2g/m2 が望ましいことがわかる。
【0022】
【表3】
【0023】実施例4 板厚0.6mm,板巾914mmのAlキルド鋼板に、
陰極電解によって表4に示す条件でMo酸化物を付着さ
せた。この鋼板を750℃に加熱し、Mo酸化物の還
元,鋼板の焼鈍・表面活性化処理を行った後、下層と上
層の合計メッキ付着量が110〜120g/m2 になる
ように2流体ノズルを用いて0.2重量%Al−Zn合
金を吹き付けた。以上の処理はすべて10体積%H2 −
N2 雰囲気下で行い、また上層メッキ時の鋼板温度、A
l−Zn合金温度はいずれも450℃とした。こ鋼板を
450℃に3秒間保定してメッキ層をリフローした後、
冷却して溶融Znメッキ鋼板を製造した。比較例とし
て、Moの付着量が条件から外れた場合(比較例1〜
3)を示した。このようにして得られた亜鉛メッキ鋼板
のボールインパクト−テーピング試験による密着性を評
価した。密着性の評価は、メッキ剥離が全くないものを
良好、全面剥離したものを不良とし、その中間のものに
は剥離状況を付記した。評価結果は、表4に示すよう
に、本発明例では良好なメッキ密着性が得られた。
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】本発明によって、鋼板表面に必要量のみ
の溶融Znを付着させ凝固させる溶融メッキ方法におい
て、従来法と全く同等の品質を有する溶融亜鉛メッキ鋼
板を高速で製造することが可能となり、溶融メッキの生
産性を大幅に向上することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面に必要量のみの溶融Znを噴射
    ・付着させ凝固させる溶融Znメッキ方法において、鋼
    板表面にあらかじめCo,P,Moあるいはその酸化物
    のうち1種以上を0.2g/m2 以上付着させた後、
    1.0重量%以下のAlを含む溶融Znを上層メッキと
    して付着させる事を特徴とする溶融Znメッキ鋼板の製
    造方法。
JP25879293A 1993-10-18 1993-10-18 溶融Znメッキ方法 Withdrawn JPH07113156A (ja)

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