JPS5937355B2 - 加工性の優れた合金化亜鉛メツキ鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車車体用などプレス加工に際して優れた
加工性、溶接性、塗膜耐久性、美粧性を有する合金化亜
鉛メッキ鋼板の製造方法に関する。

従来、北米、北欧地域を中心に、冬期の道路網確保のた
め塩化カルシウムなど塩化物を主体とした融雪剤が多量
に道路上の雪面に散布されているが、これら塩化物によ
る自動車車体の腐食が社会問題化している。このため自
動車車体の防食対策が種々採用されているが腐食し難い
鋼板を使用することは、その有力な対策の一つである。

このため車体防食用鋼板の開発が精力的に進められてい
るが、自動車の車体のように高度の加工性、高速性の溶
接性、塗膜の耐久性、美粧性などの諸性能を満足する鋼
板は未だ得られていないのが現状である。現在得られて
いる防食対策用鋼板としては溶融亜鉛メッキ鋼板、合金
化溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、片面塗装
鋼板などが、各々一長一短があり、車体防食用鋼板とし
ての諸性能を満足するものではない。

溶融亜鉛メッキ鋼板は一般にブレス加工性が劣り、自動
車車体用として要求される高度な加工に耐えない。

また、表面の亜鉛メッキ層がスポット溶接時に電極を汚
損し、連続打点時における溶接強度の変化が大きく、溶
接強度の信頼性が極めて低い。

合金化溶融亜鉛メッキ鋼板も、一般にプレス加工性が劣
り、スポット溶接性は若干改善されてはいるが、電極チ
ップに接触する側の亜鉛量を３０９／ｒｒ■以下とする
ことは工業的に困難で溶接性が・ 劣る。電気亜鉛メッ
キ法においては、その工程中に高温を必要とする工程は
不必要であり、冷延鋼板と同一の高水準のプレス成形性
を有する鋼板を得ることができ、また、片面メッキ鋼板
を得ることは、比較的容易であり、裸面（すなわち片面
メッキ鋼板において亜鉛がメッキさわていない面）を外
装面とすることにより、塗膜耐久性と美粧性を満足する
ことができる。

しかし、電気亜鉛メツキ法における問題点は溶接性であ
り、たとえ片面メツキ鋼板が得られても亜鉛面が電極チ
ツプ側にきた場合には、チップの亜鉛による汚損は大き
く、溶接強度の信頼性が極めて低くなる。

この際、裸面が電極チツブ側にきた場合は、溶接性は若
干向上するが、亜鉛付着量が５０９／Ｍ２以上の厚メツ
キとなつたときには、所要溶接電流値が極めて大きくな
り、かつ適正電流値の幅が狭く取扱上困難で、このため
ハガレと散りが交互に発生する如き不安定な溶接となる
欠点がある。

この他に塗料による片面塗装鋼板があるが、型カジリを
伴うような厳しい加工には塗膜剥離を生じ使用に耐えな
い。また、この種の有機質塗膜は一般的に通電性が低く
、溶接し難い材料である。このように結局、自動車車体
用の如き高度の加工性、高速度の溶接性、塗膜耐久性と
美粧性等を兼ね備えた鋼板は未だ得られていない。本発
明者らはかかる現状に鑑み、これら欠点のない自動車車
体防食用鋼板として不可欠の諸特性を兼備した新しい表
面処理鋼板を研究の結果見出しここに提供するものであ
る。

本発明は通常の製鋼、熱延、冷延工程によつて得られた
焼鈍済みストリツプを亜鉛メツキ液中において電気的に
亜鉛メツキし、表裏の亜鉛メツキ量を異なるものとし、
厚メツキ側はＺｎ５Ｏ９／Ｂ以上、薄メツキ側はＺ５９
／Ｉｆ′以下とし、ＮＬかるのち加熱処理を行い、亜鉛
メツキ層中へ鉄（Ｆｅ）を拡散させ、該亜鉛厚メツキ側
の亜鉛メッキ層中にＦｅの含有量を７〜１２重量％合金
化した加工性の優れた合金化亜鉛メツキ鋼板の製造方法
である。

本発明の方法は上記の各条件を組合せたのち、その効果
を発揮するものである。

本発明においては、１亜鉛厚メツキ側の亜鉛付着量が多
く、その耐食性が優れ、２厚メツキであるにもかかわら
ず溶接性が良〈、３外装面、内装面共に塗装性が良〈、
４鋼板のプレス成形性が優れているなど従来知られてい
ないすぐれた特性を有している。

従つて、本発明によれば自動車車体防食用鋼板として不
可欠の諸特性を兼備したものが安定して得られる。

本発明で電気メツキ法と限定した理由は１片面メツキが
容易であり、２均一なメツキ厚さが得られ、プレス加工
後の表面が平滑であり、３メツキ工程に高温加熱の必要
がなく、鋼板のプレス成形性を減じないなどによるもの
であるが、他に最大の理由はメッキ後の後加熱によるＦ
８−Ｚｎ合金層の形成速度が、溶融メツキ法に比し、は
るかに迅速で、かつ低温で形成するという本発明者の知
見に基づくものである。

従来の合金化亜鉛メツキ鋼板は、専ら溶融亜鉛メツキ法
で亜鉛メツキし、これを後熱処理によつて合金化する方
法が採用されていた。

しかし、本発明者の知見によれば、第１図に示すように
、同一合金化量に達するまでの電気メツキ法＠）と溶融
メツキ法（ｂ）との時間と温度との関係からもわかるよ
うに、電気メツキの場合の方がはるかに迅速にＦ８−Ｚ
ｎ合金に達する。この理由は、溶融メツキ法の場合は、
Ｆ８Ｚｎ合金の生成発達を抑制するためにメツキ亜鉛浴
中へＡ，を添加しており、そのため、このＡ１がメツキ
後の加熱によるＦ８−Ｚｎ合金化を抑制しているためで
ある。

この溶融亜鉛メツキにおいてＡ，添加減少の試みがなさ
れているが、その場合は脆いＦ８−Ｚｎ合金層が発達し
、ＪＩＳ規格に規定されたＦ８−Ｚｎ層の曲げ性能を満
足することができない。このため、同一ラインにて合金
化処理鋼板と亜鉛鍍金鋼板を製造しようとすれば、その
都度亜鉛浴中のＡ，濃度を変更する必要があり、極めて
効率の悪い操業となる欠点を生ずる。

亜鉛浴中のＡ１濃度を低下した場合にはシンク・ロール
、スナツプ・ロール等にて便用している鋼材の溶損が著
しく増大するためこの面からも亜鉛浴中のＡ１濃度の低
下は制限される。このような理由により、電気メツキ法
を採用したが、電気メツキ法にはさらに次の２つの利点
がある。すなわち、１ライン内にてＦｅ−Ｚｎ合金化処
理を行う場合に（この場合の温度は４００〜５５０℃に
保持するのが望ましい。）電気メツキ法は溶融メツキ法
のラインスピードを４倍に増大できるか、またはＦ８一
Ｚｎ合金化炉の長さを１／４に短縮でき、また、２ライ
ン外にてＦ８−Ｚｎ合金化処理を行う場合は、２８０〜
３５０℃程度の低温によりＦ８を７〜１２％合金化し熱
経済上、能率上極めてすぐれているが、一方溶融亜鉛メ
ツキ法には、これらの利点は第１図から見ても達成し得
ないことが明らかであるからである〜 本発明にち・いて厚メツキ側の亜鉛付着量を５０９／Ｍ
２以上とした理由は、耐食性の確保のためである。

自動車車体防食用鋼板の必要性能はまだ規格化された標
準はないが、下塗塗装後に塩水噴霧試験を行なつた場合
のクロスカツト部の剥離幅が２４０時間噴霧時点で３ｍ
ｍ以下というのが大方の目安となつている。この条件下
で試験した結果を第２図に示す。亜鉛メツキ量と２４０
時間塩水噴霧テスト後のクロスカツト塗膜剥離幅との関
係を示す線図からもわかるように、亜鉛メツキ量が５０
９／Ｍ２以上であれば上記性能を満足できるからである
。亜鉛メツキ量４０９／Ｉｎ２までは合金化処理を施さ
なくとも若干の生産性（溶接能率）の低下はあつても、
１０００点を超える連続打点が可能であるが、５０９／
Ｍ２以上では合金化処理を施さない場合は１０００点を
超えることはなかなか困難で、電極チツプの手入れが必
要となり能率低下をきたす。本発明で薄メツキ側の亜鉛
メツキ量を５９／Ｎｌ２以下としたのは次の理由である
。

すなわち本発明の目的の一つは自動車車体外装材として
の塗装性を有することおよび点溶接における連続打点性
にすぐれた鋼板を得ることであるが、これらの目的から
すわば、薄メツキ側は全く亜鉛メツキがない方がよい。
ところが、亜鉛メツキ後のＦ８−Ｚｎ合金化の後熱処理
で、空気中で炉内加熱すると酸化皮膜（いわゆるテンパ
ーカラー）を生じ、塗装前処理としての化成処理性、塗
膜の均一性、実粧性を減する。

このため全〈メツキを施さない場合には窒素ガス等の非
酸化性雰囲気中で加熱する必要があるより低コストにて
鋼板を供給するためには、空気中にて合金化処理を行う
ことが望ましく、このためには本来裸面であるべき面を
もメツキ面で覆うことが有効な手段である。

この場合のメツキ付着量は必要最低限に抑えることが望
ましく、種々検討した結果、その上限を５ｆ１／ｄとし
たものである。次に実施例につき説明する。実施例 １ 通常の製鋼、熱延冷延工程によつて得られた焼鈍済み冷
延コイル（０．８ｍＴ１Ｌ厚×９１４ｍｍ幅）を硫酸亜
鉛浴を用いた連続式電気亜鉛メツキラインにおいて電気
メツキした。

この場合の亜鉛メツキ量は厚メツキ側６０９／ｄとし、
他方の薄メツキ側は３９／ｎ］２となるようにし、当該
ライン内で４００℃に保持した大気炉中に８秒間保持す
ることにより合金化処理を行なつた。

その結果は、第１表の如く自動車車体防食用鋼材として
十分満足できるものであつた。実施例 ２通常の製鋼、
熱延、冷延工程によつて得られたキルド鋼製焼鈍調質済
み冷延コイル（１．１ｍ１厚×１０００ｍｍ幅）を塩化
亜鉛浴を用いた連続式亜鉛メツキラインにおいて厚メツ
キ側の亜鉛付着量９０９／ｍ′とし、薄メツキ側の亜鉛
付着量０９／１ｎ２となるように電気的に亜鉛メツキを
施してコイル状に巻き取つた。

このコイルを２９０℃に保持した窒素ガス雰囲気炉中に
１０時間保持することにより合金化処理を行なつた。得
られた鋼板の諸特性を第１表に示すが、自動車車体防食
用鋼板として十分満足できるものであつた。第３図は電
気メツキ法で薄メツキ側のＺｎ量０の場合の「合金化処
理済のものの優秀性を示す連続打点数と溶着直径との関
係」を示す線図である。

図中、（１）は０／９０９／Ｍ２の合金化処理済のもの
、（６）は０／４０ｆ１／ｍｌの合金化処理していない
もの、は０／６０９／ＩｎＪの合金化処理していないも
のをそれぞれ示す。第３図かられかるように（１）の方
法が最も優れていることがわかるこのように本発明は自
動車車体鋼板としてその溶接性、加工性、塗装性など全
てに｝いて従来見られなかつた優秀性を示し、単に自動
車車体の他にオートバイ、コン斗ナ等に用いてその優秀
性と美粧性を発揮することができ、工業材料技術の向上
に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は同一合金化量に達するまでの電気メツキ法と溶
融メツキ法の時間と温度との関係を示す線図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通常の製鋼、熱延、冷延工程によつて得られた焼鈍
   済みストリップを圧鉛メッキ溶液中において電気的に亜
   鉛メッキし、表裏の亜鉛メッキ量を異なるものとし、厚
   メッキ側はメッキ厚を５０ｇ／ｍ＾２以上、薄メッキ側
   はメッキ厚を５ｇ／ｍ＾２以下とし、しかるのち加熱処
   理を行い、亜鉛メッキ層中へ鉄を拡散させ、該亜鉛厚メ
   ッキ側の亜鉛メッキ層中の鉄含有量を７〜１２重量％と
   することを特徴とする加工性の優れた合金化亜鉛メッキ
   鋼の製造方法。