JPS60155660A

JPS60155660A - 塗膜の２次密着性が優れたガルバニ−ルド鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPS60155660A
Application number: JP59011493A
Authority: JP
Inventors: Junji Kawabe; 川辺　順次; Minoshige Goto; 後藤　実成
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1985-08-15

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】本発明は、塗膜の２次密着性が優れたガルバニールド鋼
板およびその製造方法に関するものである。

ガルバニールド鋼板は、亜鉛めっき直後または暫時の後
に加熱処理を加えることによって、主として金属亜鉛か
らなるめっき層を主として鉄−亜鉛合金からなるめっき
層に変えたもので、通常その目付量は２０〜ｌｏｎｇ／
ｌｎ’である。その特性が塗装後の耐食性、スポット溶
接性などに関して比較的優れることおよび比較的安価で
あることなどの理由で、ガルバニールド鋼板は自動車、
家電機器、建材等の分野で多量に使用されている。これ
らの工業分野では、製品に寿命延長（すなわち耐食性の
向上）および製品外観の改善を目的として、用いたガル
バニールド鋼板上に各種塗装を施すのが通例である。

塗装された製品はそれぞれの用途に供せられ、各種自然
環境下に長期開明される。この間、ガルバニールド鋼板
のめっき層−塗膜界面においては、塗膜の劣化、界面の
腐食などによる塗膜密着性（これを、塗装後短時間内で
の密着性と区別して、一般的には２次密着性という）の
劣化をきたすことが多い。このために塗膜が剥落するこ
ともあり、製品寿命の短命化、外観の劣化などの問題を
惹き起す、このようなことから、ガルバニールド鋼板の
塗膜の２次密着性を改善することは重要な課題である。

ガルバニールド鋼板の塗膜の２次密着性の向上を図る方
法として、塗装前に燐酸塩処理、クロメート処理などの
いわゆる化成処理を行う技術が多数開発されている。し
かし、例えば、クロメート処理はクロム酸塩の水溶液を
スプレー法、浸漬法またはロールコート法により鋼板表
面に供給し、酸化クロム、クロム酸塩などからなる薄皮
膜を鋼板表面に形成させるものであるが、この方法は処
理液がクロム公害の発生源になること、薄皮膜または薄
皮膜が付着しているめっき層の一部が例えばプレス加工
により破壊されることによって、２次密着性の改善効果
が軽減されること、および上述の各工業分野で広く用い
られるスポット溶接において溶接火花を発生し、同時に
溶接電極を激しく損耗することなどの重大な欠点を有し
ている。

本発明は上述した実情に鑑みてなされたもので、公害を
発生することなく、また溶接電極を殆ど損耗することも
なく、従来のクロメート処理による効果以上に優れた塗
膜の２次密着性を有し、安価で、かつ従来のガルバニー
ルド鋼板の有する優れた特性を保持したガルバニールド
鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等の研究の結果、めっき層中に微量のクロムを
含有させた後、通常の加熱処理を施すことにより、（１）　Ｆｅ−Ｚｎ合金の成長と同時にクロムのめっき
表層部への拡散、濃化が進行すること、（２）最表層部
のクロム濃度が加熱処理前の平均クロム濃度よりも著し
く高まること、（３）その結果、塗膜の２次密着性およびめっき層の加
工性が著しく改善されること、などの知見を得て、本発明に至った。

すなわち、本発明は、めっき層の最表層１５ｇ／ｍ′中
に１０ｍｇ以上４００ｍｇ以下のクロムを含有すること
を特徴とする塗膜の２次密着性が優れたガルバニールド
鋼板を提供するものである。

本発明はまた、鋼板の少なくとも一方の面に０．０２〜
２．Ｏｗｔ％のクロムを含有する亜鉛めっき層を形成し
、かかる後に鉄−亜鉛合金相の成長を促進させるための
加熱処理を行うことを特徴とする塗膜の２次密着性が優
れたガルバニールド鋼板の製造方法を提供するものであ
る。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明において、クロム量をめっき層の最表層１５ｇ／
ｍ’中のクロム量で規制するのは、塗膜の２次密着性が
、めっき層の最表層の重量１５ｇ／ｍ″中のクロム量で
表わした時、そのクロム量と最も良く対応することに基
づく。すなわち、本発明者等の研究の結果、めっき層を
最表層から鋼板素地方向へ希硫酸等で溶解し、めっき層
の溶出重量毎にクロム量を分析定量したクロム量既知の
ガルバニールド鋼板について、溶出重量別のクロム量と
２次密着性との関係をめたところ、溶出重量１５ｇ中の
クロム量を基準に２次密着性を評価した時のバラツキ幅
が最も小さいことが判ったことに基づく。

また、最表層１５ｇ中のクロム量を１０ｍｇ以上４００
ｍｇ以下に規制するのは以下の理由による。

すなわち、塗膜の２次密着性はクロム量約１０層ｇ未満
にあっては本発明の目標水準に達し得す、約１０ｍｇ以
上ではじめて達成可能となる。従って、クロム量の下限
はｌｏｆｉｌｇとする。また、４００ｍｇを上限とする
のは、クロム量がｌｏｎｇ以上では２次密着性はクロム
量の増加につれて改善されるが、約４００ｍｇで飽和し
、これをこえてもクロム量を増加させることの特段の効
果が認められなくなること、およびスポット溶接時の損
耗が４００ｆｆ１ｇを越えると激しくなって電極寿命が
短くなることなどの理由で、クロム量の上限は４００＋
＊ｇとする。

また、本発明は、亜鉛めっき層中に０．０２〜２．０ｗ
ｔ％のクロムを含有させた後、通常の加熱処理を施すこ
とによって、鉄−亜鉛合金相の成長とクロムのめっき表
層部への拡散、濃化とを促進するガルバニールド鋼板の
製造方法を提供する０本発明において、亜鉛めっき層中
に含有させるクロム量を０．０２〜２．Ｏｗｔ％の範囲
に規制するのは、本発明者等の研究結果から、ガルバニ
ールド鋼板の目付量にもよるが、このクロム量範囲が加
熱処理後のガルバニールド鋼板のめつき最表層１５ｇ中
に１０〜４００＋ｇ拡散濃化させるに足る必要最小限量
であることが判明したのに基づく。なお、亜鉛めっき層
中に含有させるクロム量を最小限とするのは、クロムが
比較的高価であること、含有させる作業において、その
コストがクロム量が多くなるほど一１二昇することなど
のクロム量を不必要に多くすることによる製造コスト上
昇が、２次密着性の優れたガルバニールド鋼板を安価に
製造するという本発明の目的の主旨に反するからである
。

また、通常の加熱処理によって、クロムがめつき最表層
部へ拡散濃化する機構について１本発明者等は以下のよ
うに推察した。

クロムを含有する亜鉛めっき層は加熱処理によって、加
熱開始初期には鋼板素地中の鉄と亜鉛めっき層中の亜鉛
との相互拡散反応によって、鉄−亜鉛合金相が成長する
。このとき、相互拡散反応端（すなわち、亜鉛からなる
層と合金相からなる層との界面）には、この反応に殆ど
関与しないクロムは濃化する。加熱処理完了時には、反
応端はめっき最表層に達し、めっき全層が鉄−亜鉛合金
相からなる。これと同時にクロムの殆どはめっき層の最
表層部へ濃化する。このようにクロムを含有する亜鉛め
っき層に加熱処理を施すことによって、鉄−亜鉛合金相
の成長とクロムの最表層部方向への濃化とが同時に進行
し、その結果、塗膜の２次密着性が著しく優れたガルバ
ニールド鋼板が製造されるのである。

また、めっき層中にクロムを含有させた後、加熱処理を
施すことによって得られるガルバニールド鋼板は、従来
のガルバニールド鋼板に比べめっき層加工性が向上する
。この理由について定かではないが、クロムを含有する
ガルバニールド鋼板のめっき層を構成する鉄−亜鉛合金
結晶は微細で、かつ密であることが確認されたことから
、これがめつき層加工性の向上に寄与しているものと思
われる。

クロムをめっき層中に含有させる方法について、本発明
者等の研究によれば、予めクロムを含有する亜鉛塊を溶
製し、これを通常の溶融亜鉛めっき浴に溶解して、この
めっき浴中で鋼板表面上にめっきすることによって結果
的に含有させることができる。また、電解法によって亜
鉛めっきとクロムめっきとを前後して付着させることに
よって、クロムを亜鉛めっき層中に含有させることがで
きる。なお、溶融亜鉛中に０．８　ｗｔ％以上のクロム
を含有させるには長時間を要し、また完全に溶解させる
ことが困難であるが、このような場合、電解法を用いる
と容易となることも判った。

次に本発明を実施例につき具体的に説明する。

〔実施例１〕ゼンジマータイプの溶融亜鉛めっきラインにおいて、低
炭素アルミニウムギルド鋼板（板厚０．８ｍ１ｍ１）を
、クロム濃度を０〜０．８％の範囲の各水準に調整した
溶融亜鉛めっき浴（アルミニウム濃度０．１６％、浴温
４８０℃）中に浸漬めっきし、目付量を片面２０〜１０
０ｇ／ｒｎ’の範囲の各水準に調整した後、直ちに加熱
処理炉に導き、一般的な加熱条件（板温５００〜６００
℃、加熱時間６〜３０秒間）で加熱し、鉄濃度８〜１５
％の各種ガルバニールド鋼板を製造した。

これらについて、（１＋４９）希硫酸でめっき最表面か
ら鋼板素地方向へと段階的に溶解し、溶液中に含まれる
Ｆｅ、　Ｚｎ、　Ｃｒの容量を原子吸光光度法で定量し
た。また、同時に塗膜の２次密着性、スポット溶接性お
よびめっき層の加工性の評価を一般的な下記の各試験方
法により行なった。

（１）塗膜の２次密着性一般的な脱脂、水洗、乾燥の各処理を順次行なった後、
これにカチオン型電着塗装（焼付後膜厚２０−）を行な
ったものを試験片とし、これを５０℃の温水中に２４時
間浸漬後、室内放置２４時間を１サイクルとしてｌＯプ
サイルを繰り返し行なった試験片について、試験面が凸
側となるようデュポン衝撃試験（荷重ＩＫｇ、撃心径展
インチφ、高さ５０ｃｍ）を行い、これにセロテープを
貼り付は剥がして、テープ上に付着した塗膜片の量で比
較評価した。

５・・・塗膜片の付着なし４・・・塗膜用微量３・・・塗膜用少量２・・・塗膜用多量ｌ・・・塗膜片極めて多量（２）スポット溶接性１対のクロム銅合金製電極により、３秒間に１回の割合
で連続打点を行なってナゲツト形成が不能になるまでの
打点数で比較評価した。

０・・・５０００点以上０・３０００〜５０００点 △・・・１５００〜３０００点Ｘ・・・１５００点未満（３）めっき層の加工性試験面を内側として９０″曲げし、これにセロテープを
貼り付は剥がしてテープ上に付着した亜鉛粉の量を、下
記の基準で作成した限度見本と比較評価した。

５・・・亜鉛粉の付着なし４・・・亜鉛粉微量３・・・亜鉛粉少量２・・・亜鉛粉多量ｌ・・・亜鉛粉極めて多量第１表は、加熱処理前のめっき層中のクロム濃度とガル
バニールド鋼板のめっき最表層１５ｇ／ｒｎ’中のクロ
ム量（ｍｇ）との関係を示す、この表より、クロム量を
０．０２〜０．８　ｗｔ％の範囲にすることによって、
ガルバニールド鋼板のめっき最表層１５ｇ／ｎｆ中のク
ロム量を本発明の範囲ｌｏｎｇ以上４００ｍｇ以下とす
ることが可能であることが判る。

第１図は、ガルバニールド鋼板のめっき層の溶解しため
っき量（Ｆｅ＋Ｚｎ）と塗膜２次密着性との関係を示す
。この図から、２次密着性のバラツキの幅は溶解めっき
量が約１５ｇ／ｒｒ１′のとき最小であることが判る。

第２図は、最表層１５ｇ／ｎｆ中のクロム量と栖膜２次
密着性との関係を示す、この図より、２次密着性はクロ
ム量がθ〜２０履ｇの範囲（第２ｂ図参照）では、１０
ｍｇまではクロム量の増加につれて急激に改善され、約
１０ｍｇでほぼ本発明の目標水準に達し、ｉｏＩＩｇを
こえると１０層ｇ以下はどではないが、クロム量の増加
につれて改善される。クロム量が２０ｍｇ、以上（第２
ａ図参照）ではクロム量の増加につれて改善されるが、
約４００■ｇでほぼ飽和することが判る。

第２表は、最表層１５ｇ／ｍ″中のクロム量とスポット
溶接性との関係を示す。この表から、スポット溶接性は
クロム量的４００ｍｇをこえるとクロム量の増加につれ
て著しく劣化することが判る。

第３表は、従来のガルバニールド鋼板および本発明のガ
ルパニールド鋼板のめっき層の加工性を示す。この表か
ら、本発明のガルバニールド鋼板は従来のガルバニール
ド鋼板に比べめっき層の加工性が著しく優れていること
が判る。

〔実施例２〕低炭素アルミニウムキルド鋼板（板厚９．７　ａｍ）に
脱脂、水洗、乾燥の各処理を施した後、これに無水クロ
ム酸７０ｇ／文、硫酸０．３　ｇ／ｆＬでなる電解クロ
ムめっき浴および塩化亜鉛２４０ｇ／見、塩化アンモニ
ウム２６０ｇ／ｌでなる電解亜鉛めっき浴で順次クロム
めっきと亜鉛めっきとを行い、水洗乾燥後直ちに加熱処
理炉に導き、一般的な加熱条件（板温５００〜６００℃
、加熱時間４〜３０秒間）で加熱し、鉄濃度８〜１５％
の各種ガルバニールド鋼板を製造した。

これらについて、加熱処理前のクロム濃度とガルバニー
ルド鋼板のめっき最表層１５ｇ／ｒｎ”中のクロム量と
の関係および塗膜の２次密着性を調べた。なお、クロム
量の定量および塗膜の２次密着性の評価試験方法は実施
例１と同様にして行なった。

第４表は、加熱処理前のクロム濃度とめっき最表層１５
ｇ／ｍ″中のクロム量との関係を示す。この表より、ク
ロム濃度を０．０２〜２．Ｏｗｔ％の範囲にすることに
よって、めっき最表層１５ｇ／ｒｒｆ中のクロム量を１
０ｍｇ以上４００酩以下とすることが可能であることが
判る。また、塗膜の２次密着性に関しても、めっき最表
層１５ｇ／ｒｎ”中のクロム量が本発明の規制範囲内の
ものはいずれも本発明の目標水準以上であることが確認
された。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶解クロムめっき量と塗膜の２次密着性との関
係を示すグラフ、第２ａ図はめっき最表層１５ｇ／ｒｎ
’中のクロム量と塗膜の２次密着性との関係を示すグラ
フ、第２ｂ図は第２ａ図の部分拡大したグラフである。特許出願人　川崎製鉄株式会社手続補正書（方式）昭和５９年５月１８日昭和５９年特許願第１１４９３号２、発明の名称塗膜の２次密着性が優れたガルバニールド鋼板およびそ
の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　兵庫県神戸市中央区北本町通１丁目１番２８号
名　称　（１２５）川崎製鉄株式会社４、代理人　〒１０１　電話８６４−４４９８住　所　
東京都千代田区岩本町３丁目２番２号昭和５９年４月２
４８６、補正の対象明細書の「図面の簡単な説明」の欄７、補正の内容明細書第１８頁第３行〜第６行の「第２ａ図・１１＠で
ある。」を次の通り訂正する。「第２図はめっき最表層１５ｇ／ｒｎ’中のクロム量と
塗膜の２次密着性との関係を示すグラフである。」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）めっき層の最表層１５ｇ／ｒｎ’中に１０ｍｇ以
上４００ｍｇ以下のクロムを含有することを特徴とする
塗膜の２次密着性が優れたガルバニールド鋼板。
（２）鋼板の少なくとも一方の面に０．０２〜２．Ｏｗ
ｔ％のクロムを含有する亜鉛めっき層を形成し、かかる
後に鉄−亜鉛合金相の成長を促進させるための加熱処理
を行うことを特徴とする塗膜の２次密着性が優れたガル
バニールド鋼板の製造方法。