JPS6077967A - 塗装性の優れた合金化溶融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】 鋼板又は銅帯（以下、「鋼板」という。）の製造方法に
関する。

鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱することによっ
て該めっき層を素地鋼と合金化させた、いわゆる合金化
溶融亜鉛めっき鋼板は、優れた塗装後耐食性（特に耐孔
食性）と抵抗溶接性を兼備して（・るため、自動車、家
電製品或いは建築用の素材として広く用いられていると
ころである。

従来、自動車外板の用途においては、車体の外面となる
鋼板面にはめっきを有していない片面めっき鋼板が多く
用いられてきたが、近年、車体外面錆の防止を目的とし
て、車体外面にもめっき面を採用することが検討されは
じめている。

この点、合金化溶融亜鉛めっきは、前述のように、塗装
後の耐孔食性（耐パーフォレーンヨン性）罠は優れて（
・るものの、車体外面に採用するには腐食環境下におけ
る塗膜ふくれ或いは塗膜密着性劣化などの問題があるた
め、十分な性能を有しているとは云い難いものであった
。

また、近年下塗塗装として使用されることが多くなった
カチオン型電着塗料に対しても、塗装の付きまわり向上
のために塗装電圧を高くした場合には、素材光面からの
ガス発生によるピンホールが焼付後も残存する、いわゆ
るクレータ現象が起こりやすいという欠点も有していた
。

本発明者等は、か又る状況に鑑みて合金化溶融亜鉛めっ
きの塗装性を改良すべく鋭意検討を重ねた結果、合金化
処理後に酸素濃度を低くしだ写囲気下で後加熱処理を行
うこと罠より、ＦｅＫ比べて著しく蒸気圧の高いＺｎが
優先的にめっき表層部より蒸発除去され、これによって
塗装性の著しく優れためつき表面が得られることを知見
し、ここに本発明を創案するに至ったものである。

即ち、本発明の要旨とするところは、鋼板に溶融亜鉛め
っきを施した後、加熱により該めっき層を素地鋼と合金
化せしめ、更に酸素濃度５０００ｐｐｍ以下の雰囲気中
で後加熱処理を行って表層部のみに微細な凹凸を有する
脱亜鉛層を形成することを特徴とする塗装性の優れた合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、にある。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明は、加熱合金化により形成されたＺｎ−Ｆｅ合金
めつきを低酸素濃度雰囲気下で加熱し、表層部における
Ｚｎを優先的に蒸発除去することにより、微細な凹凸に
富み、かつ、Ｆｅ濃度の高いめっき表面を得るものであ
る。本発明方法によって得られるめっき表面は、Ｚｎが
蒸発することによって得られる微細な凹凸のために１塗
膜の密着性が著しく良好となり、また、めっき表面の活
性が高くなるためにリン酸塩化成処理において緻密な化
成皮膜が形成されるので、塗装後耐食性、特に塗膜ふく
れの進行が著しく低減される。更Ｋ。

本発明方法により、カチオン電着塗装時のクレータ発生
現象も、冷延鋼板と同程度まで軽減される。

なお、本発明方法と類似の開示技術としては、防錆液σ
鋼板の表面ＫＺｎ　４０％以下のＦｅ　−Ｚｎ系合金被
覆を形成することにより、カチオン電着塗装時のクレー
タ発生を防止する方法が既に知られているが（特公昭５
８−１５５５４号）、この技術は、電気めっき法或いは
溶融法によるＺｎ　−Ｆｅ合金めつきを内層とし、上層
にＺｎ　４０％以下のＦｅリッチなＺｎ　−Ｆ＋・めっ
きを電気めっき又はＦｅ粉末を用いた熱拡散等により形
成する複層めつき鋼板を得るものであって、上層に向リ
ッチなＺｎ　−Ｆｅ合金を付与する点に特徴がある技術
である。これ九対し、本発明に係る技術は、合金化亜鉛
めっき表層部のＺｎを優先的に蒸発除去することによっ
て得られる著しく微細な凹凸を有する表面層の点、並び
にこれによってイ↓すられる優れた塗膜密着性、塗装後
耐食性の点にその本質を有するものであり、したがって
、前り己開示技術とは根本的に異なり、全く新規な技術
であることは明らかである。

初で、本発明は、既述のように、合金化亜鉛めっきに低
酸素濃度雰囲気下で後加熱処理を施すことによって表層
部のＺｎを優先的に蒸発除去して、凹凸に富み、かつ、
Ｆｅ濃度の高いメッキ界面を得るものであるから　まず
、亜鉛めっき後にめっき表面まで７．ｎ　−）１’ｅ合
金（δ□若しくはζ）を成長させる、いわゆる合金化処
理を行うことが必須の要件となる。即ち、亜鉛めっき後
に合金化処理を行わず、つまり亜鉛めっきのままである
場合には表層部がＺｎ又は少量の不純物を含むＺｎ層で
あるので、これに低酸素濃度雰囲気下での後加熱処理を
行っても、単にめっき表面全体から均一にＺｎが蒸発す
るだけであ−て、本発明におけるような凹凸に富んだ表
層構造は得られないからである。

なお、合金化処理の方法としては、火炎による直接加熱
、輻射加熱、電磁誘導加熱などの公知のいずれの方法で
あってもよい。

合金化処理によりめっき表面までＺｎ　−１＋’ｅ合金
を形成させた後に行う後加熱処理において、雰囲気中の
酸素濃度を５（ｌｏＯＴ’ｌｐｍ以下に制限することは
本発明の最も重要な点であって、後加熱処理雰囲気中の
酸素濃度をこのように低（することによってはじめて、
めっき表層部のＺｎの優先的蒸発除去が可能となるので
ある。

即ち、後加熱処理雰囲気中の酸素濃度を５０００　、ｐ
ｐｍ以下とした場合には、めっき表面の酸化皮膜に生じ
る欠陥部を通して容易にめっき表層部のＺｎの蒸発が起
こるが、酸素濃度が５０００ｐｐｍよりも高い場合には
、めっき表面の酸化皮膜に欠陥が生じてもすぐに雰囲気
中酸素により修復されてしまうため、Ｚｎの蒸発は殆ん
ど起こらなくなる。

以上の理由より、後加熱処理雰囲気中の酸素濃度の上限
を５０００ｐｐｍとするものである。なお、下限は設け
る必要はなく、酸素濃度を零としても悪影響はない。

なお、後加熱処理雰囲気を構成する主要なガス成分とし
ては、非酸化性のガスであれば（・ずれも採用可能であ
るが、取扱いが容易で、しかもコスト的にも有利なＮ２
とするのが最も好ましい。

更に、本発明における後加熱処理においては、特に処理
時間ｔ（秒）とめつき表面温度Ｔ（’Ｃ，）とに関連が
あり、その適正範囲は次式 ％式％） で表わされる範囲であることが判明した（第１図）。

即ち、処理時間ｔがｅｘｐ（−０，０８２Ｔ＋２［，１
）よりも小さい場合には（同図中、Ａ領域）、めっき表
面からの亜鉛蒸発が不十分となり、塗装性の改良効果が
明確でない。一方、ｔがｅｘｐ（−０、０８２Ｔ＋２４
．７　）を超える場合には（同図中、Ｃ領域）、めっき
表面の脱亜鉛層が厚くなりすぎること罠より、初期の耐
外面錆性の劣化をもたらす傾向にある。したがって、処
理時間ｔは特にめっき表面温度Ｔを考慮して適宜決定す
る必要がある。

後加熱処理のための熱源は、雰囲気中の酸素濃度を５０
００ｐｐｍ以下に維持できる方法であれば、いかなる方
法でも差し支えないが、輻射加熱による方法が最も使用
しやすいものである。但し、前述の説明より明らかなよ
うＫ、本発明（（おける後加熱処理にあっては、めっき
鋼板全体の温度を一様に高くする必要はな（、むしろ、
めっき表層のみを高温とし、素材自体の温度上昇をでき
るだけ小さくする方が材質の問題及び省エネルギーの観
点からも好ましいことである。したがって、誘導加熱、
レーザー、プラズマなどを利用した高温短時間熱処理法
も本発明での適用が許容されるものである。

なお、本発明では、合金化加熱処理直後のめつき表面温
度が高い状態で、直ちに後加熱処理な実施するならば、
経済的に一層有利となる。このためＫは、例えば第２図
に一例を示すように、ストリップ１を焼鋪及び冷却部２
、溶融亜鉛浴８、めっき付着量制御装置４、合金化処理
炉５並びに冷却制御装置７によって合金化溶融亜鉛めっ
きする既存の合金化処理設備において、その後段に後加
熱処理用の設（＋ｉｉｉ　６　（例えば、内部を窒素ガ
ス雰囲気とした輻射加熱方式のもの）を設けることが好
ましい。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 深絞り用極低炭素Ｎｂ安定化鋼（０，００２％Ｃ−０，
２８％Ｍｎ　−０，０４％ｌ！　−０，０２％Ｎｂ　）
を熱延、酸洗、冷延により板厚ｏ、ｑｍｍとし、これに
無酸化炉方式の連続溶融亜鉛めっきラインで通常操業条
件にて片面当たり４５９７７Ｈ２０合金化亜鉛めっきを
施し、種々の条件で後加熱を施して、表面粗度（ＰＰ工
）、塗膜密着性（−次密着性及び耐水密着性）、塗装後
耐食性（耐水あき腐食性及び耐外面錆性）、並びに電１
着塗装時のクレータリング特性への影響を調べた。

塗装は下塗塗料として市販のカチオン型電滑止粕を用い
て、塗料温度２’１℃、塗装電圧２２０Ｖ。

通電時間８分の条件で膜厚１８μｍの塗装を施し、更に
、−次及び耐水密着性並びに耐外面錆性に関しては、市
販の中ｅ力、上塗塗料を用いて総計８０μｍの塗装を行
い、試験に供した。また、クレータリング性試験は、を
滑止装置［を圧３００Ｖ、通電時間３０秒の条件で実施
した。結果を次表に示す。

同表より明らかなように、後加熱処理を行わない従来の
めつき鋼板は、参考例（Ａ１４，１６．１７）Ｋみられ
るように、いずれかの性質において劣り、例えば、合金
化溶融亜鉛めっきをしたにすぎない比較例１６１４では
電着塗装後嗣食性に優れてはいるものの、塗膜ふくれ及
び塗膜密着性劣化並びにクレータ発生が著しく、既述の
Ｆ’ｅ−Ｚｎ２層めっき鋼板（参考例Ａ１７）Ｋしてみ
ても、クレータ発生を防止し得る点が改善されるにすぎ
ない。勿論、電気亜鉛めっき鋼板（参考例Ａ６１６）Ｋ
至ってはすべての点で合金化溶融亜鉛めっき鋼板（参考
例１４）より劣っている。

これに対し、本発明の実施例（Ｉｔｉ　３〜９）は、表
面に徽細な凹凸を有する脱亜鉛層が表層部にのみ形成さ
れているため、従来の綱板（参考例Ａ６１４〜１７　）
Ｋ比らべてその優れた性質に匹敵する性能を保持しつつ
、諸欠点を悉く解消する優れた性質を有しており、また
再加熱処理が高酸素濃度雰囲気下であったり、低酸素濃
度雰囲気下であっても脱亜鉛が不十分な場合（比較例Ａ
　ｌ　、　２　。

・１０．１１）並びに脱亜鉛が表層部を超えて過剰に進
行した場合（比較例Ａ１２，１３）に比較しても、本実
施例は顕著な効果を示して（・る。

以上の説明からもわかるようＶＣ，、本発明方法は、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板のめつき層に対し、その表層部
のみを脱亜鉛により表面に微細な凹凸を形成するもので
あるから、塗装後耐食性はもとより塗膜密着性、耐塗膜
ふくれ性に優れ、更にはクレータ発生をも効果的に防止
し得る等々、極めて優れた塗装性をもたらすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における再加熱処理条件のうち特に処理
時間と温度との関係を示す図、第２図は本発明方法の実
施に使用する装置例を示す説明図である。 １・・・ストリップ　２・・・焼鈍及び冷却部８・・・
溶融亜鉛浴 ４・・・めっき付着量制御装置 ５・・・合金化処理炉　６・・・後加熱処理用装置７・
・・冷却制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後、加熱により該め
   っき層を素地鋼と合金化せしめ、更に酸素濃度５０００
   ｐｐｍ以下の雰囲気中で後加熱処理を行って表層部のみ
   に微細な凹凸を有する脱亜鉛層を形成することを特徴と
   する塗装性の優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
   法８ ｚ　後加熱処理における処理時間も（秒）とめつき表面
   温度Ｔ（℃）とを次式 ％式％） を満たす範囲とする特許請求の範囲第１項記載の製造方
   法。