JPS58189363A - 合金化亜鉛めつき鋼板の製造方法 - 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】 性および溶接性に優れた溶融めっき法による合金化亜鉛
めっき鋼板の製造方法に関する。

一般に電気亜鉛めっき鋼板は溶融亜鉛めっき鋼板に比べ
製造過程で急激な熱履歴を受けないため加工性はよく、
また表面は緻密で、スパンダルやサザ波模様のような凹
凸もないことから外観的にも優れ、かつめっき厚さも全
体に均一で薄いことから溶接やプレス加工がよいとされ
ている。しかし従来の電気亜鉛めっき鋼板は亜鉛単味を
めつざしたもので、めっき厚さも薄いことから耐食性が
劣り、しかも価格も高いこともあって自動車や家電製品
にはあまり使用されず、安価で耐食性のよい溶融亜鉛め
っき鋼板が使用されてきた。

しかし近年電気亜鉛合金めっきの研究が盛んに行われて
種々の高耐食性電気歪ｉ合金めつぎ鋼板が開発され、こ
れが自動車や家電製品の耐食性向上と相俟って冷延鋼板
や溶融亜鉛めっき鋼板に代って多量に使用されつつある
。

このため溶融亜鉛めっき鋼板においても高耐食性電気亜
鉛めっき鋼板を念頭において種々の対策がなされている
。その一つが溶融めっき後加熱炉中に導いてめっき層χ
Ｆｅ−ム合金化させ、合金化亜鉛めっき鋼板に”Ｔる方
法である。この方法によればスパングルやサザ波模様は
発生しないので外観はｌｉｌ密になり、塗装性も向上す
る。そしてめっき層中ｙｒＦｅが含有されるようになる
ことから溶接性も向上する。しかしめつき層の耐食性や
加工性は逆に溶融亜鉛めっき鋼板より劣化し、これらが
電気亜鉛合金めっき鋼板との対抗上大きな障害となって
いる。

例えば高耐食性電気亜鉛合金めっき鋼板の場合塩水噴霧
試験で赤錆が発生するまでの時間は付着量約２ＯＬ讐で
２００時間程度であるか、合金化亜鉛めっき鋼板の場合
付着量３０〜６０Ｉ／−で２４時時間度と極めて短い。

ま１こめつき層は簡単な曲げ加工やプレス加工で剥離ケ
起しｆこり、粉化（パウダリング現象）シ１こつして、
加工部の耐食性が著しく低下してしまう。

この合金化亜鉛めっき鋼板に８けるめっき屡の剥離や粉
化はめつぎ厚さと加熱条件に大さく依存していることが
知られ、それらを防止するにはめつき厚さは薄く□＝か
つ加熱条件はそのめつぎ厚さに応じてめっき層中のＦｅ
含有量が適度になるよ５１４ｕすることか重要であると
されている。そして従来めっき厚さは付着量で４５１／
ｗｌが安全な目標値とされ、その目標値に向つ、て正確
に制御する努力がなされていた。しかしＡＩ’に０．１
５〜０．２０％添加した亜鉛浴の場合ＡＩ％や浴温のわ
ずかな変動によってめっき厚さが変化するという制御上
の問題があるため正確に目標値に管理することは困難で
あった。

そこで本発明者らはさらに高耐食性電気亜鉛合金めっき
鋼板に近似した＠金化亜鉛めっき鋼板を得ようと攬々検
討した結果、ＡＩ添加量を多くするとともに新たＫ　Ｍ
ｇχ添加し、さらに不純物のＰｂを一定以下にした浴で
めつさ丁れば耐食性は向上し、まためっき厚さも付着量
で３０〜以下に調整できて加工性も向上し、さらにめっ
き後めっき層が溶融または半溶融状態にあるとぎ加熱炉
中に導いて少くとも部分合金化工ればめつぎ厚さも全体
的に均一になり、しかも外観も均一緻密なものが得られ
ることを知見した。

丁なわち本発明は鋼板ｙＡＩ０．３０〜５．０％、Ｍｇ
０．０１〜２．０％、Ｐｂ　Ｏ，０１％以下、残部Ｚｎ
および不可避的不純物からなる浴に浸漬して浴温４５０
〜４８０Ｕでめっきした後気体絞り法でめっき厚さＶ−
瞥し、その後めっき層か溶融ないし半＃融状態にあると
き雰囲気ｉｌ！夏５５０〜１２００ｔ：’の加熱炉中に
導いて２〜３０秒間加熱することによりめっき層のＦｅ
　−Ｚｒ＊相互拡散を促し、めっき層を少（とも部分的
に合金化することＶ特徴とする。

なｇ本発明においては銅板の加工性の問題か残るが、こ
れは過時効処理を別途行うか、または非時効性銅板を使
用することにより解決するものである。

以下本発９４について詳細に説明する。

本発明の場合、まず冷延鋼板に前処Ｎ’２施し、表面お
よびｍｉｔ’ｖめつさ適性条件にする。こり）前処理に
は特別の限定はな（公知の方法によればよ（・。例えば
無酸化炉方式または酸化炉方式で行う場合には加熱ゾー
ンにて鋼板を５５０〜６２０Ｃに加熱して表面の脱脂お
よび清浄と鋼板の予備加熱を付いその後還元炉中で６８
０〜６９０Ｃ＆こ加熱して還元するとともに焼鈍し、し
かる後にめっき適正ｍ度に調整する。

前処理済の鋼板は次に前記組成の浴に浸漬し、浴温４５
０〜４８０Ｃでめつきする。浴温をこのように限定した
のはめつぎ中に合金層が発達すると後に加熱炉で合金化
に先だって行われるめっき層のりフローが不完全となり
、滑かで緻密な表面が得られないからでちる。

めっき後は浴より立上ったところで気体絞り法によりめ
っき厚さ乞調整する。この場合めっき厚さは従来の気体
絞り条件で片面３０９／ｒｒ？以下に調整できる。また
保証面とする一方の面を３０〜以下にし、他方の而Ｙ　
３０９／ｒｒ？以上ｆ、例えば９０１！βと差厚め０ぎ
にすることも可能である。

さらに前処理前に肩板片面に粘土組成物からなるスラリ
状のマスキング物質を塗布しておぎ、鋼板片面にのみめ
つさすることも可能であることが確認されている。

このよう圧してめっき厚さを調整した鋼板はめつぎ層が
溶融ない【−半溶融状態にあるとき加熱炉中に導き、め
っき層の合金化処理を行う。加熱炉中に入った鋼板はめ
つき層の合金層か発達していないうえ、溶融ないし半溶
融状態であるので、炉中で台金化に先立ってリフローを
起し、めっき層の表面が平滑化され、かつ厚さも全体的
に均一となる。また差厚めつきの場合にはめつぎ厚さの
薄い面のみｔ合金化し、厚い面にη−Ｚｍ相またはβ−
Ｚｎ相を残丁こともできる。

加熱炉による合金化処理は雰囲気温［５５０〜１２００
Ｃで２〜３０秒間行い、めっき層全体を合金化もしくは
部分的に合金化させる。部分合金化の場合めっき層表面
組織は主にη−Ｚｎ相とβ−Ｚｎ相からなり、加熱炉通
過後スパングルが生成する。このためめっき層が未ａ固
状態にあるとき加熱炉出ｔＲＫて水または無機塩などの
水溶液の水滴を吹付けてスパ／グルｔミニマイズド化す
るか消去する。

次に浴組成の限定理由を述べる。

（１）　　Ａｌ Ａｌは浴の流動性を高めて薄目付にするとともに耐食性
を高めるために添加する。本発明の場合めっき厚さは付
着量で従来の４５〜に対して３０１／ｄ以下を目標とし
ている。従って同一の浴温および気体絞り条件で付着量
が３０％以上低減するよう浴の流動性を高める必要があ
る。

このためＫはＡ１は従来の約０．２％に対して０．３％
以上Ｋｊることが必要であった。

浴の流動性はＡ１添加量の増大につれて高くなり、また
耐食性も５％で従来品のＬ５〜２．０倍に向上する。そ
してＡＩには合金層の成長を抑制する作用があることが
ら、添加量を多くすると加熱しても部分合金化するのみ
で、めっき層表面にはη−Ｚｎ相とβ−Ｚｎ相が残存し
、めっき層の剥離、粉化ケ防止でざる。

しかしＡＩ＃ｉ加′Ｉｋが５％Ｙ超えると合金層の表面
肌が粗くなり、また異種合金層の成長も＋ａ著となって
電気めっき鋼板に比べて品質的に不利となる。こ才Ｉら
のことよりＡＩは０．３０〜５％とした。

（２）　　　Ｍｇ Ｍｇはめつき層の耐食性向上を目的として添加するもの
で、耐食性はその添加量が０．０１％近傍から顕著とな
り、以後その増加とともに向上する。しかし２．０％を
超えるとめつぎ層表１ｆｉがシワ状になるとともに、そ
の表１ｊＫは黒色化したＭｇ＃化物か生成される。また
Ｍｇ添加量がこのように烏（するとめつぎ浴面のものが
容易に酸化されて多量にドロス化し、Ｍｇ歩留が低下す
る。

この結果浴組成の変動は激しくなって浴組成の管理は困
難となり、作業性が低下する。このためＭｇは下限０．
０１％、上限２．０％とした。

（３１Ｐｂ Ｐｂは亜鉛地金中にその製法上不可避的にぎ軒され、１
！解法により製造した電気亜鉛の場合０、００３％未満
、蒸留法により製造し定蒸留亜鉛の場合には１％前後の
高濃度で存在する場合がある。そしてこのｐｂはめつぎ
層が凝固する場合粒界に多（析出し、Ｐｂの少い部分と
局部電池音形成して耐食性を低下させる。

Ｚｎ　−ＡＩ　−Ｍｇ合金浴Ｋ　ｊ６　イてこのＰｂ言
有量と耐食性との関係を検討してみるとＰｂが０．０１
％を超えるとＭｇを添加しても耐食性は向上せず、と（
Ｋ湿潤環境下では粒界に沿っての腐食が著しく進行し、
めっき層は２を折曲げのような簡単な折曲げ加工で部分
的に剥離してしまう。このことがらｐｂは０．０１％以
下とした。

実施例 未焼鈍リムド冷延鋼板（板厚０．６■）乞合金化用の加
熱炉ン組込んだ無酸化炉方式の連続溶融めっき装置によ
りめっきし、合金化処理した。

めっきは無酸化炉で板温６００ＣＫ加熱した後還元焼鈍
炉でＡＸガス（７５％Ｈｚ　−２５％Ｎ２　）を用いて
板温７００ｒで焼鈍還元し、次いでめっき浴とほぼ同一
温度に冷却して大気に触れることな（表１の組成のめつ
ぎ浴に浸漬して行った。

めっき後は燃暁排ガスを用いた気体絞り法でめっき厚さ
を調整し、めっき層が溶融状態にあるうちに加熱炉に導
き、表１の条件で加熱し、合金化処理した。

なお、めっき浴１１度は丁べて４６０Ｃの一定で行い、
めっき厚さ調整の気体絞り条件は従来浴（Ｚｎ　−０，
１５％ＡＩ）Ｋ：おいて３０１／／ｎ／　（片面）とな
るように設定し、丁べて同一条件にした。

得られた合金化亜鉛めっき鋼板と高耐食性電気亜鉛合金
めつｆ！＠４　ｆＮ（Ｚｎ　−Ｎｉ合金電気めっき銅板
）とに対して次の試験を行つ１こ。

（１）めっき層の耐粉化性（耐パウダリング性）２を折
曲げ、曲げもどし加工χ行い、曲げ内側部の粉化状棟馨
調べる。

Ａ　・異常なし、Ｂ・・若干発生、Ｃかなり発生（２）
　　耐食性 １）　塩水噴霧試験 ＪＩＳＺ２３７１による塩水噴霧試験で赤錆が平坦部全
面の５％、３０％発生するまでの時間および２を折曲げ
加工部に赤錆が発生するまでの時間を測定しム：。

Ｈ）　湿潤試験 ２を折曲げ加工し１こものを湿度９８％、を匿７０Ｃの
湿Ｓ＠境下におぎ、セロテープ剥離試験してめっき層の
剥離が発生するまでの時間を測定した。

ｆｆ１Ｋこの試験結果ン浴組成および加熱条件とともに
示す。

表１より明らかな如く、本発明の組成の浴でめっきする
と気体絞り条件が従来浴と同一であるＫもかかわらず極
めて薄目付にすることができる。

しかもこの薄目付性はＡ１の添加量が多くなる程顕着に
なる。

製品外観は本発明の場合いずれも表面が平滑なものが得
られ、と（に加熱条件奢軽度圧したもの（ム２．３およ
び８）が金属光沢肌ン有していて良好である。

めっき層の粉化は薄目付になる結果全く発生せず、従来
品（４１０）より著しく改善されている。

また耐食性も従来品より著しく向上し、ＡＩ量の増大、
Ｍｇの添加による効果が明確に表れている。さらに湿潤
雰囲気中ではＰｂ％の高いＡ６１１の場合は短時間で発
生しているが本発明の場合は良好である。と（に本発明
のＡ６２．３．８のものはめつぎ層表向にη−Ｚｎ相、
またはβ−Ｚｎ相が存在［７ているが良好で、ｐｂ低減
化の効果が表れている。

以上の如（、本発明によれば従来の気体絞り条件と条件
を変えな（でも薄目付にすることができ、加工によるめ
つぎ層の粉化全防止できる。しかも薄目付にしても近年
開発された高耐食性電気亜鉛合金めっき鋼板と同等以上
の耐食性を有し、また表面外観もめつぎ層が加熱炉中で
リフローされるので、平滑かつ緻密になる。もとより本
発明（より得られる薄目付であるので、溶接性はよく、
また適度の表面粗度を有し５ているので塗装性もよ（、
さらＫめつき層も全体的に均一となるのでプレス加工性
もよい。従って自動車や家電製品の部材として用いる場
合、品質的には５耐食性電気亜鉛合金めっき鋼板と遜色
はなく、しかも価格的には安いという利点がある。

特許出願人 日新製鋼株式会社 代理人 進藤　満 第１頁の続き ０発　明−者　三吉泰史 大阪市此花区桜島２丁目１番１７ １号日新鋼株式会社阪神製造所 内 ０発　明　者　吉本利夫 大阪市此花区桜島２丁目１番１７ １号日新製鋼株式会社阪神製造 所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　溶融めっき後加熱することにより合金化亜鉛
   めっき鋼板を製造する際、鋼板をＡＩｏ、３０〜５．０
   ％、Ｍｇ　０．０１〜２．０％、Ｐｂ　Ｏ，０１％以下
   、残＠Ｚｎおよび不可避的不純物からなる浴に浸漬して
   浴温４５０〜４８０Ｃでめっきした後気体絞り法でめっ
   き厚さを調整し、その後めっき層が溶融ないし半溶融状
   態にあるとき雰囲気温度５５０〜１２００Ｃの加熱炉中
   に導いて２〜３０秒間加熱することによりめつぎ層中の
   Ｆｅ　−Ｚｎ相互拡散を促し、めっき層を少（とも部分
   的に合金化することを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板
   の製造方法。
2. （２）めっき厚さを片面３０９／ｄ以下に調整すること
   ン特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の合金化亜鉛
   めっき鋼板の製造方法。
3. （３）両面のめつき厚さを異ならしめ、一方の面を３０
   ９／ｓｌ以下に、また他方の面を３０９／ｗ１以上に差
   厚めつぎすることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。
4. （４）鋼板の一方の面をマスキングして浴に浸漬して他
   方の面にのみめっきし、そのめっき厚さを調！すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第３項に記載
   の合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。
5. （５）加熱炉によりめっき層を部分合金化させた後めっ
   き層が未凝固時に加熱炉出９４ＶＣて水または水溶液の
   水滴を吹付けてめっき層を急速凝固させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の合金化亜鉛めっき鋼
   板の製造方法。