JPH0860323A - 溶融Znめっき鋼板の製造方法 - Google Patents

溶融Znめっき鋼板の製造方法

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JPH0860323A
JPH0860323A JP19582694A JP19582694A JPH0860323A JP H0860323 A JPH0860323 A JP H0860323A JP 19582694 A JP19582694 A JP 19582694A JP 19582694 A JP19582694 A JP 19582694A JP H0860323 A JPH0860323 A JP H0860323A
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一実 西村
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広徳 仲
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、塗膜密着性、加工部のめっき密着
性に優れた溶融Znめっき鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 板厚2.3mm以上の鋼板表面に予めプレN
iめっきを0.2〜2.0g/m2 施した後、無酸化あ
るいは還元雰囲気中で430〜550℃に加熱し、直ち
にAlを0.1〜0.4%含有するZnめっき浴中に浸
漬して溶融Znめっきし、ガスワイピング後、自然放冷
することによってめっき層を合金化させ、めっき層中F
e含有率を5〜14%とすることを特徴とする溶融Zn
めっき鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレNiめっきを利用
した溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、先にプレNiめっきを利用
した溶融Znめっき鋼板の製造方法を特開平4−147
954号公報において既に提案している。この特開平4
−147954号公報記載の方法は、鋼板表面にNiを
0.2〜2.0g/m2 めっき後、H2 を0.1〜15
%含有したN2 雰囲気中で、430〜500℃まで30
℃/sec以上の昇温速度で急速加熱を行った後、大気
に触れることなく、Al0.1〜1.0%を含有する溶
融Zn浴に浸漬して亜鉛めっきをするというものであ
る。なお通常、溶融めっき後はガスワイピングで付着量
が調整される。また通常、ガスワイピング直後にガスま
たは気水冷却して、めっき層を凝固させて、ガイドロー
ル等へのZnの付着を防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】最近、建材、土木分野
において安価なコストで、塗膜密着性および加工部の密
着性の優れた溶融Znめっき鋼板への期待が高まってい
る。上記提案法で製造された溶融Znめっき鋼板は加工
部の密着性には極めて優れているものの、塗膜密着性、
特に疵部の塗膜ふくれ性については不十分であることか
ら、その改良が望まれていた。
【0004】そこで本発明者らは、上記提案法中のプレ
Niめっき法による溶融Znめっき法の製造条件を見直
して種々検討した。溶融Znめっきを行った後、通常の
無酸化−還元法による溶融Znめっき法と同様に合金化
炉を使用して、めっき層を合金化して塗膜密着性を確保
することも可能であるが、新たに合金化炉が必要となる
ためコスト的に不利であり、合金化炉を使用せずに、安
価に、塗膜密着性に優れるとともに加工部のめっき密着
性にも優れる溶融Znめっき鋼板を製造する方法の開発
を目指した。
【0005】そこで本発明者らは、先に提案したプレN
iめっき法の特徴を活かしつつ、塗膜密着性、加工部の
めっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板の製造方法を
見出すために、原板板厚、前処理加熱板温度、溶融Zn
めっき浴中Al濃度、溶融Znめっき浴出後の冷却条件
などに着目しながら検討した結果、本発明に到達したも
のである。
【0006】本発明は、上記のようにコスト的に不利な
合金化炉を用いることなく、めっき層を合金化して塗膜
密着性に優れるとともに加工部のめっき密着性にも優れ
た溶融Znめっき鋼板の製造方法を提供することを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々検討
した結果、前記プレNiめっき法において、原板の板厚
を一定の厚み以上にすること、前処理加熱温度、Znめ
っき浴中のAl濃度を特定の範囲にすること、およびZ
nめっき浴出後、自然放冷することにより、めっき層が
合金化されることを確かめた。
【0008】また、めっき層構造、性能を評価した結
果、めっき層中Fe含有率5〜14%のものは、塗膜密
着性、加工部のめっき密着性ともに優れた性能を有する
ことも確認した。即ち、本発明の要旨とするところは、
板厚2.3mm以上の鋼板表面に予めプレNiめっきを
0.2〜2.0g/m2 施した後、無酸化あるいは還元
雰囲気中で430〜550℃に加熱し、直ちにAl0.
1〜0.4%を含有するZnめっき浴中に浸漬して溶融
Znめっきし、ガスワイピング後、自然放冷することに
よってめっき層を合金化させ、めっき層中Fe含有率を
5〜14%とすることを特徴とする溶融Znめっき鋼板
の製造方法にある。
【0009】以下、実験結果に基づいて本発明を具体的
に説明する。まず本発明者らは、1.6〜6.0mmの
熱延Alキルド鋼板(SPHC)にプレNiめっき層を
0.5g/m2 めっきした後、H2 1%+N2 、O2
0ppmの雰囲気中で、40℃/secの昇温速度で4
80℃に加熱し、Alを0.2%含有する470℃の溶
融Znめっき浴中に3sec浸漬し、N2 ガスワイピン
グで60g/m2 に付着量を調整し、25sec自然放
冷後、気水冷却して製造した溶融Znめっき鋼板につい
て、めっき層中のFe含有率、性能(塗膜密着性、加工
部のめっき密着性)を調査した。
【0010】図1は原板板厚とめっき層中のFe含有率
との関係を示す。図2はめっき層中のFe含有率と塗膜
密着性および加工部のめっき密着性との関係を示す。な
お、塗膜密着性としては、化成処理、ED塗装後にクロ
スカットを入れ、塩水噴霧試験(SST)後、塗膜ふく
れの程度によって、◎(2mm未満)、○(2mm〜4
mm未満)、△(4mm〜5mm未満)、×(5mm以
上)の4段階で評価し、○以上を合格とした。また、加
工部のめっき密着性としては、60度V曲げ後のテープ
剥離テストにより調べた。評価基準は次のとおりで、評
点3以上を合格とした。
【0011】 評点 60度V曲げテープテスト黒化度(%) 5・・・・20%未満 4・・・・20〜30未満 3・・・・30〜40未満 2・・・・40〜50未満 1・・・・50%以上 図2から、両性能に優れるのは、めっき層中のFe含有
率が5〜14%であり、5%未満では塗膜密着性が、1
4%超では加工部のめっき密着性が劣化することがわ
る。
【0012】図1より、原板の板厚が2.3mm以上
で、実験に供した6mmまで、めっき層の合金化が徐々
に進行し、Fe含有率は塗膜密着性、加工部のめっき密
着性ともに優れる最適範囲5〜14%となることがわか
る。次に本発明者らは、4.3mmの熱延Alキルド鋼
板(SPHC)にプレNiめっき層を0.5g/m2
っきした後、H2 1%+N2 、O2 60ppmの雰囲気
中で、40℃/secの昇温速度で種々の温度に加熱
し、Al0.25%を含有する450℃の溶融Znめっ
き浴中に3sec浸漬し、N2 ガスワイピングで60g
/m2 に付着量を調整し、25sec自然放冷後、気水
冷却して製造した溶融Znめっき鋼板について、めっき
層中のFe含有率を調査した。図3にその調査結果を示
す。図3から、加熱板温430〜550℃の範囲でめっ
き層中Fe%が最適となることがわかる。
【0013】次に本発明者らは、4.3mmの熱延Al
キルド鋼板(SPHC)にプレNiめっき層を0.5g
/m2 めっきした後、H2 1%+N2 、O2 60ppm
の雰囲気中で、40℃/secの昇温速度で480℃に
加熱し、種々のAl濃度の450℃の溶融Znめっき浴
中に3sec浸漬し、N2 ガスワイピングで60g/m
2 に付着量を調整し、25sec自然放冷後、気水冷却
して製造した溶融Znめっき鋼板のめっき層中のFe含
有率を調査した。図4にその調査結果を示す。図4か
ら、Al濃度0.1〜0.4%の範囲内で、めっき層中
Fe5〜14%を確保でき、Al濃度0.1%未満では
合金化が進行し過ぎ、0.4%超では合金化不足となる
ことがわかる。
【0014】次に本発明者らは、ワイピング後の放冷時
間とめっき層中のFe含有率との関係について調査した
結果、例えば板厚4.3mm、浴中Al0.25%、浴
温450℃、めっき付着量135g/m2 の場合、浴侵
入板温が500℃の時、25sec程度の放冷で、46
0〜480℃では46sec程度でめっき層中Fe含有
率が5%となり、板厚が大きく、浴進入板温が高く、浴
中Al濃度が低い程、さらに浴温度が高い程、めっき付
着量が少ない程、めっき層中のFe含有率5〜14%を
確保するのに必要な放冷時間が短くて済むことがわかっ
た。
【0015】また、通常の溶融めっき条件である浴温度
430〜550℃、Zn付着量45〜150g/m
2 で、本発明の板厚2.3〜6.0mm、加熱温度43
0〜550℃、浴中Al濃度0.1〜0.4%の条件範
囲内で溶融めっきすれば、ガスワイピング後、めっき層
が完全凝固するまで自然放冷しても、めっき層中のFe
濃度が14%を超えることがなく、しかも5%以上とな
ることがわかった。従って、ガスワイピングの下流に設
備的な制約がない場合、上記条件範囲内の溶融めっき
後、めっき層が完全凝固するまで自然放冷してもよい。
【0016】次に本発明者らは、4.3mmの熱延Al
キルド鋼板(SPHC)にプレNiめっき層を0.5g
/m2 めっきしたものと、Niめっきしなかったものを
準備し、両者をH2 1%+N2 、O2 60ppmの雰囲
気中で、40℃/secの昇温速度で550℃に加熱
し、Al0.25%、450℃の溶融Znメッキ浴中に
3sec浸漬し、N2 ガスワイピングて60g/m2
付着量を調整し、25sec自然放冷後、気水冷却して
製造した溶融Znめっき鋼板について、加工部のめっき
密着性の相違を調べた。
【0017】その結果、プレNiめっきありの場合、前
記の評価基準で評点5であり、プレNiめっきなしの場
合、評点2であり、プレNiめっきありの場合の方がめ
っき密着性が良好なことがわかった。Ni付着量につい
ては、0.2〜2g/m2 の範囲で調べたが、加工部の
めっき密着性はいずれも良好であった。また、経済的な
観点からも、Niは2g/m 2 以下が望ましい。
【0018】また、プレNiめっき後の前処理加熱速度
の影響についても調査したが、7〜70℃/secの範
囲において、60度V曲げ加工条件でのめっき密着性に
ついては、特に大きな変化は見られなかった。さらに前
処理加熱時の雰囲気については、N2 雰囲気よりもH2
を含有したN 2 雰囲気の方がめっき外観的に良好となる
傾向が認められた。
【0019】以上の結果は、Znめっき浴のみの場合に
ついて説明したが、さらにめっき浴中に合金元素として
Ni、Mg、Sb、Pbを単独あるいは複合で3%以下
微量に含有したものについても結果は同様であった。な
お、溶融めっき前の前処理加熱方法については特に限定
しないが、鋼板を直接通電加熱する方法、誘導加熱方式
などの種々の方法が適用できる。
【0020】また、Znめっき付着量は45〜450g
/m2 の範囲を採用できるが、加工性の観点からすると
150g/m2 以下であることが望ましい。なお浴温に
ついては、Zn浴であっても、Znに微量に合金元素を
含有した場合であっても、通常の430〜500℃の条
件が使用できる。下地鋼板としては、Al−キルド鋼の
みならず、Ti−添加極低C鋼、Si−Mn系の高張力
鋼板等の熱延鋼板、冷延鋼板ともに使用できる。
【0021】鋼板上の前処理として、ロールブラシ研
削、スキンパス、ショットブラスト等の処理を施すと、
Znめっき層の合金化速度が早くて均一となり、より有
効である。
【0022】
【作用】本発明の特徴は、板厚の厚い鋼板を用いて、顕
熱でめっき層を合金化し、めっき後の合金化炉を一切必
要としない点にある。板厚が厚いほど、顕熱が高くな
り、長時間熱が保持されるために、よりめっき層の合金
化が進行するものと思われる。
【0023】また、プレNiめっきを施すことも重要で
あり、Niが地鉄表面を均一に薄い層で覆い、地鉄の酸
化を防ぐとともに、地鉄自体の活性度も高く、鋼板面に
活性点が均一に存在することと、Niが浴中Alと反応
し、強固なFe−Al系バリヤー層の生成を抑制するた
めに、溶融Znめっき時および放冷時において、地鉄の
Znとの反応性が向上するものと考えられる。
【0024】さらに、浴中AlはZn−Fe合金化反応
のバリヤー層の厚みに効いてくるものと思われる。
【0025】
【実施例】表1に本発明の製造方法で得られた溶融Zn
めっき鋼板の試料の実施例を示す。*印が本発明以外の
製造法で作成された比較材である。下地には、厚みの異
なるAl−キルド系の熱延鋼板を用いた。プレNiめっ
きを硫酸酸性浴中で電気めっきで0.5g/m2 行い、
昇温速度40℃/sec、前処理加熱(O2 60pp
m、H2 1%+N2 雰囲気)を温度を変化させて行い、
いずれも浴温450℃、3secで溶融めっきを行い、
2 ガスワイピングにより付着量を60g/m 2 とし、
自然放冷後、気水冷却してサンプルを作成した。めっき
層中Fe%、加工部のめっき密着性およびED塗装後の
クロスカット部の塗膜密着性(SST4Wでの塗膜ブリ
スター性)を評価した。評価基準は前述のとおりとし
た。
【0026】
【表1】
【0027】表1のNo.1〜4、6〜10、12〜1
5、17〜21、23に示すとおり、本発明の製造条件
により所定のめっき層が得られ、塗膜密着性、加工部の
めっき密着性も優れているのが明白である。本発明範囲
を逸脱する場合(No.5、11、16、22)は性能
が劣る。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば塗膜密着性、加工部のめっき密着性の優れた溶融Zn
めっき鋼板が合金化炉を用いることなく安価に得られる
ことから、その工業的意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】原板板厚とめっき層中のFe含有率との関係を
示した図である。
【図2】めっき層中のFe含有率と塗膜密着性および加
工部のめっき密着性との関係を示した図である。
【図3】めっき浴進入前の前処理加熱温度とめっき層中
のFe含有率との関係を示した図である。
【図4】めっき浴中Al量とめっき層中Fe含有率との
関係を示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板厚2.3mm以上の鋼板表面に予めプ
    レNiめっきを0.2〜2.0g/m2 施した後、無酸
    化あるいは還元雰囲気中で430〜550℃に加熱し、
    直ちにAl0.1〜0.4%を含有するZnめっき浴中
    に浸漬して溶融Znめっきし、ガスワイピング後、自然
    放冷することによってめっき層を合金化させ、めっき層
    中Fe含有率を5〜14%とすることを特徴とする溶融
    Znめっき鋼板の製造方法。
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