JP2002294421A - 摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の製造方法 - Google Patents

摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の製造方法

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JP2002294421A
JP2002294421A JP2001094587A JP2001094587A JP2002294421A JP 2002294421 A JP2002294421 A JP 2002294421A JP 2001094587 A JP2001094587 A JP 2001094587A JP 2001094587 A JP2001094587 A JP 2001094587A JP 2002294421 A JP2002294421 A JP 2002294421A
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Tadashi Kodama
唯志 児玉
Osamu Miyamae
収 宮前
Satoshi Minoura
聡 箕浦
Hiroyuki Tanaka
博之 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なプレス成形性を有する溶融金属メッキ
鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼板を溶融金属の浴中へ浸漬した後に引
き上げて鋼板表面に合金層と溶融金属層を形成し、該溶
融金属層が凝固する前に該溶融金属層の表面に鉄、望ま
しくは鉄粉を供給した後、鉄を熱拡散させて合金層を形
成させることを特徴とする溶融金属メッキ鋼板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、良好なプレス成形
性を有する摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に鋼板の防錆性を向上させるために
溶融金属をメッキする方法は古くから行われており、プ
レス成形など加工度の大きい用途に使用される鋼板とし
ては、鋼板と溶融金属の密着性を向上させるために溶融
金属浴から引き上げられた鋼板を高温で加熱し合金層を
発達させる合金化処理が行われている。更に加工度の大
きい用途の鋼板には、表層に鉄リッチな合金を電気メッ
キすることで表面の硬度を増し、プレス成形時の摺動性
改善とメッキ層の剥離(パウダリング)防止を図った合
金化溶融金属メッキ鋼板が実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記表層に鉄リッチな
合金層を有する合金化溶融金属メッキ鋼板を製造するた
めには、電気メッキのためのメッキ槽、メッキ液循環タ
ンク、メッキ液仕込み装置、メッキ液濃度制御装置、リ
ンズ槽など数多くの設備が必要であり、多大なスペース
を要するので設備投資額が大きくなる欠点があった。ま
た、既存の製造ラインを改造する場合、工事日数がかか
り休止期間が長くなるという欠点があった。加えて、電
気メッキ処理する鋼板からメッキ処理しない鋼板に切り
替える場合、間に繋ぎ材を入れるかライン休止してメッ
キ液が鋼板に付着しないようにする必要があり、メッキ
外観劣化品が発生したり稼働率が低下する欠点があっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
決するために、本発明者らは鋭意開発を進めた結果、本
発明においては、設備投資額を高額にせず、かつ上記製
品のメッキ外観劣化品発生や稼働率低下の少ない、表層
が鉄リッチな合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する方法
を提供するものである。その発明の要旨とするところ
は、 (1)鋼板を溶融金属の浴中へ浸漬した後に引き上げて
鋼板表面に合金層と溶融金属層を形成し、該溶融金属層
が凝固する前に該溶融金属層の表面に鉄を供給した後、
鉄を熱拡散させて合金層を形成させることを特徴とする
摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の製造方法。 (2)溶融金属層の表面に供給する鉄が粉末であること
を特徴とする前記(1)記載の摺動性の良好な合金化溶
融金属メッキ鋼板の製造方法にある。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。摺
動性の優れたメッキ層を有する鋼板を得るためには、亜
鉛メッキ鋼板の場合、表1に示すように、高温で合金化
処理することでメッキ層中のζ相(Fe:5〜6%)を
低減させてメッキ表層にFe含有率の高いδ相(Fe:
7〜11%)を形成させる必要があるが、耐パウダリン
グ性の優れたメッキ層を有する鋼板を得るためには、鋼
板とメッキ層界面に形成するΓ相(Fe:16〜28
%)を低減させて、よりFe含有率の低いδ相を形成さ
せる必要がある。ところがFeは鋼板とメッキする金属
界面から拡散するため、メッキ層と鋼板の界面近傍のF
e含有率が高く、メッキ層表面のFe含有率が低くなっ
てしまう。
【0006】
【表1】
【0007】本発明では、低温で合金化反応させること
により鋼板とメッキ層界面での鉄の拡散を抑制すること
でΓ相量を低減して耐パウダリング性を向上させ、鉄を
メッキ層表面から供給することによりメッキ表層のFe
含有率を高めて摺動性を向上させることにある。ここ
で、メッキ層表面から供給する鉄は、必ずしも純鉄であ
る必要はなく、合金という形態で供給される、いわゆる
鉄分を含有した物質であればいい。すなわち、低温での
合金化と溶融金属表面へのFe供給を組み合わせること
で耐パウダリング性と摺動性を両立させた溶融金属メッ
キ鋼板を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、溶融金属浴から
鋼板が引き上げられる場所に鋼板へ鉄分を供給する設備
(以下、鉄分供給装置)を設ける。また、溶融金属の目
付を制御するワイピングノズルなどの装置がある場合
は、その上部に設置する。鋼板は、鉄分供給装置通過後
に加熱装置を通過する。このような構造において、溶融
金属浴から引き上げられた鋼板に付着している溶融金属
上に鉄分供給装置から供給された鉄分が付着すると、F
eが溶融金属の表層から拡散を開始する。次に、鋼板が
加熱装置中に入るとFeの溶融金属中への拡散が促進さ
れ、溶融金属の表層からΓ層、δ相、ζ相などの合金層
が発達する。同様に鋼板と溶融金属の界面からは、Fe
が拡散を開始しΓ相、δ相、ζ相などの合金層が発達す
る。
【0009】また、加熱装置通過中の板温を低くすると
Feの拡散速度が遅くなりζ相が厚く、やや板温を高く
するとδ相が厚く発達する。更に板温を高くするとΓ相
が大きく発達する。すなわち、加熱装置通過中の板温に
よって耐パウダリング性と摺動性のバランスを制御する
ことができる。また、鉄分供給装置から供給される鉄分
の量を変えることでも合金層全体の厚み、各相の厚みを
制御することができる。
【0010】合金化溶融金属メッキ鋼板において、ドロ
ービード試験を行い、引き抜き荷重とメッキ表面層の鉄
付着量の関係をグラフにすると図1のようになる。図1
より、メッキ表層の鉄付着量が約2.0g/m2 以上で
表面潤滑性がよくなることがわかる。この場合、表面層
の鉄%が高いため、塗料密着性、溶接性なども向上す
る。鉄分供給装置から供給される鉄が粉末であると、比
表面積が大きいのでFeの拡散速度が早く合金化処理時
間が短くなる。さらに、鋼板とメッキ層界面にΓ相が発
達するのを抑制することが可能なため、ライン内及びプ
レス成形時のパウダリング性が向上し、このため、ライ
ン内で発生するパウダリングによる押し疵や、プレス成
形の際のメッキ剥離も解消され、著しく品質が向上す
る。
【0011】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。図2は、本発明に係る装置を示す説明図である。
この図2において、メッキ浴4からシンカーロール5を
介して出た鋼板1は、メッキ浴上にあるワイピングノズ
ル3によって任意のメッキ目付量に液切りされる。浴温
・浴中成分によって、優勢な拡散成分などが変化し、目
付け量も変化するため、それに適した合金化時間・ライ
ンスピードで通板されるが、浴温は450〜470℃程
度、浴浸漬時間は1〜5秒程度、ラインスピードは30
〜150m/分程度が通常である。本実施例において
は、浴温460℃、浴浸漬時間2.5秒、ラインスピー
ド70m/分で、メッキ量45g/m2 で行った。メッ
キ組成はZn中にAl:0.13%、Fe:0.03
%、Pb≦0.01%、とした。その後、ワイピングノ
ズル3と合金化反応用の加熱装置5との間に設けられた
鉄粉供給装置2により、鋼板表面のメッキ層が凝固する
前に、メッキ層表面に鉄の微粉末を均一に2.5g/m
2 供給した。
【0012】この際、鉄粉供給装置は、図3に示すよう
に、鉄微粉末の酸化防止のために還元雰囲気の窒素キャ
リア方式とした。すなわち、図3は本発明に使用する鉄
粉供給装置を示す図である。また、図3(a)は、鉄粉
供給装置に係る全体の工程を示す図であり、この図に示
すように、鉄粉供給装置2には、例えば鉄微粉末を供給
するためのホッパー8からブロア7によって窒素ガスと
共に送られる。一方、送給された窒素キャリアガスは再
び循環するように構成する。
【0013】図3(b)は鉄粉供給装置の正面断面図で
あり、図3(c)は横断面図である。この図3(b)お
よび図3(c)に示すように、上段に排気孔9を有し、
粉末ガス回収スリット10および鉄粉供給スリット11
より構成され、この装置には均一に鉄粉を供給するため
に整流板12を取り付けた。このような構成のもとに、
鉄微粉末は、メッキ層表面に付着した直後に拡散し始
め、加熱装置通過中にメッキ成分と鉄の合金層が形成さ
れる。
【0014】このように、本発明に係る鉄微粉末供給装
置は、電気メッキの場合ほどスペース・補助設備が必要
ではなく、非常にコンパクトである。そのため、製造ラ
インを改造し、鉄微粉末供給装置を設置する場合でも、
投資が小さくて済むという特徴がある。加えて、通常の
合金化溶融メッキと鉄微粉末供給メッキ鋼板との切り替
え時に、繋ぎ材を入れたりラインを休止する必要がな
く、瞬時に切り替えることが可能である。
【0015】また、メッキ鋼板のパウダリング性を向上
させるには、鋼板とメッキ層界面にFe%の高いΓ相が
形成・発達するのを抑制する必要がある。そのために、
加熱装置では比較的低い板温で合金化を促進させ、鋼板
からメッキ層中へのFeの拡散を抑える必要がある。今
回は470℃とした。また、メッキ鋼板の摺動性を向上
させるには、メッキ層表面にFeが高く、硬い層を形成
させる必要がある。通常の溶融メッキ鋼板は、表層にF
e%が低く硬度の低いζ相が形成されるため摺動性が好
ましくないが、メッキ層表面から鉄分を供給できる本発
明では、メッキ表層の合金相中Fe%を鉄微粉末の供給
量によって調整可能であり、ζ相が形成しないように制
御できる。
【0016】従って、例えば図4に示すように、鋼板1
とメッキ層界面にΓ相13が形成することを抑制し、メ
ッキ層表面に鉄リッチな相(例えばδ相14)を形成さ
せ、パウダリング性・摺動性が共に良好な溶融メッキ鋼
板が製造可能である。今回の図5に示すようなΓ相1
3、δ相14およびζ相15の厚さは、それぞれ0.6
μm、4.0μm、0.01μmであった。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、従来の溶融メッキ鋼
板は、表層に硬度の低いζ相が形成されるため、プレス
成形時に潤滑性に乏しく、かじりが発生することがある
のに対し、本発明により、メッキ層表面にも鉄リッチな
相(例えばδ相)が形成され、表面硬さが高く、それに
伴い引き抜き荷重が低く、摺動性が良好でプレス成形性
が良好な鋼板を安価に製造することができる方法を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Fe付着量と引き抜き荷重の関係を示す図であ
る。
【図2】本発明に係る装置を示す説明図である。
【図3】本発明に使用する鉄粉供給装置を示す図であ
る。
【図4】本発明により得られた鋼板の表層の断面を示す
図である。
【図5】ζ相、δ相およびΓ相の形成状態を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 鋼板 2 鉄粉供給装置 3 ワイピングノズル 4 メッキ浴 5 シンカーロール 6 加熱装置 7 ブロア 8 ホッパー 9 排気孔 10 粉末ガス回収スリット 11 鉄粉供給スリット 12 整流板 13 Γ相 14 δ相 15 ζ相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箕浦 聡 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 田中 博之 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 Fターム(参考) 4K027 AA02 AA05 AA22 AB02 AB07 AB09 AB36 AB37 AB38 AB42 AC52 AC66 AC73 AD17 AE02 AE18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を溶融金属の浴中へ浸漬した後に引
    き上げて鋼板表面に合金層と溶融金属層を形成し、該溶
    融金属層が凝固する前に該溶融金属層の表面に鉄を供給
    した後、鉄を熱拡散させて合金層を形成させることを特
    徴とする摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 溶融金属層の表面に供給する鉄が粉末で
    あることを特徴とする請求項1記載の摺動性の良好な合
    金化溶融金属メッキ鋼板の製造方法。
JP2001094587A 2001-03-29 2001-03-29 摺動性の良好な合金化溶融金属メッキ鋼板の製造方法 Withdrawn JP2002294421A (ja)

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