JP2006183074A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】めっき層が主としてη相からなる溶融亜鉛めっき鋼板を、調質圧延前または後に表面活性化処理を施し、次いで、pH緩衝作用を有する酸性処理液に接触させた後、鋼板表面に酸性処理液膜が形成された状態で1〜30秒保持し、水洗、乾燥を行うことによりめっき表面に酸化物層を形成させる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、前記酸性処理液中にAlイオンを含有することを特徴とする。さらに、前記酸性処理液中に、Alの硫酸塩、硝酸塩、塩化物のうち、少なくとも1種類以上を、Alイオン濃度として0.1〜50g/lの範囲で含有することが好ましい。また、上記製造方法により生産される合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【選択図】図1
Description
すなわち、特許文献10は、溶融亜鉛めっき鋼板特有のAl酸化物と、Zn系酸化物を共存させることにより広範な摺動条件で良好なプレス成形性が得る手法である。
[1] めっき層が主としてη相からなる溶融亜鉛めっき鋼板を、調質圧延前または後に表面活性化処理を施し、次いで、pH緩衝作用を有する酸性処理液に接触させた後、鋼板表面に酸性処理液膜が形成された状態で1〜30秒保持し、水洗、乾燥を行うことによりめっき表面に酸化物層を形成させる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、前記酸性処理液中にAlイオンを含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[2]前記[1]において、前期酸性処理液中に、Alの硫酸塩、硝酸塩、塩化物のうち、少なくとも1種類以上を、Alイオン濃度として0.1〜50g/lの範囲で含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[3]前記[1]または[2]において、前記酸性処理液として、pH緩衝作用を有し、かつ、1リットルの酸性処理液のpHを2.0から5.0まで上昇させるのに必要な1.0mol/lの水酸化ナトリウム溶液の量(l)で定義するpH上昇度が0.05〜0.5の範囲にある酸性処理液を用いることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[4]前記[1]〜[3]において、前記酸性処理溶液として、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、乳酸塩、酒石酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩のうち、少なくとも1種類以上を、前記各成分含有量5〜50g/lの範囲で含有し、pHが0.5〜2.0、液温が20〜70℃の範囲にある酸性処理液を用いることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[5]前記[1]〜[4]において、前記表面活性化処理に用いる薬液がpH11以上であるアルカリ性溶液であることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[6]前記[5]において、前記表面活性化処理により、溶融亜鉛めっき鋼板表面のAl濃度を20at%未満とすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
[7]前記[1]〜[6]において、前記酸性処理液に接触させた後の前記鋼板表面に形成する酸性処理液の液膜量が3g/m2以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[8]前記[1]〜[7]において、酸性処理液に接触させた後に、アルカリ性の溶液に接触させ、表面に残存した酸性処理液の中和処理を行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[9]前記[1]〜[8]のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法により生産され、ZnおよびAlを必須成分として含む酸化物層が、調質圧延により形成される凹部を除く、凸部または平坦部表層に10nm以上有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
(1)プレス成形性(摺動特性)評価(摩擦係数測定)
プレス成形性を評価するために、各供試材の摩擦係数を以下のようにして測定した。
図2は、摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料11が試料台12に固定され、試料台12は、水平移動可能なスライドテーブル13の上面に固定されている。スライドテーブル13の下面には、これに接したローラ14を有する上下動可能なスライドテーブル支持台15が設けられ、これを押上げることにより、ビード16による摩擦係数測定用試料11への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル17が、スライドテーブル支持台15に取付けられている。上記押付力を作用させた状態でスライドテーブル13を水平方向へ移動させるための摺動抵抗力Fを測定するための第2ロードセル18が、スライドテーブル13の一方の端部に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学社製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを摩擦係数測定用試料11の表面に塗布して試験を行った。
(2)球頭張り出し試験
200×200mmサイズの供試材に対して、150mmφのポンチを使用して、液圧バルジ試験機により張出成形を行い、破断が生じた際の最大成形高さを測定した。この際、材料の流入を阻止する目的で100Tonのしわ押さえ力をかけ、ポンチが接触する面にのみ潤滑油を塗布した。使用した潤滑油は前述した摩擦係数測定試験と同様のものである。
(3)酸化膜厚の測定
オージェ電子分光法(AES)を用い、Ar+スパッタリングとAESスペクトルの測定を繰り返すことで、めっき皮膜表面部分の組成の深さ方向分布を測定した。スパッタリングの時間から深さへの換算は、膜厚既知のSiO2膜を測定して求めたスパッタリングレートにより行った。組成(at%)は、各元素のオージェピーク強度から相対感度因子補正により求めたが、コンタミネーションの影響を除くためにCは考慮に入れなかった。酸化物、水酸化物に起因するO濃度の深さ分布は表面近傍で高く、内部へ行くに従って低下して一定となる。最大値と一定値との和の1/2となる深さを、酸化物の厚さとした。平坦な部分の2μm×2μm程度の領域を分析の対象とし、任意の2〜3点で測定した結果の平均値を平均酸化膜厚とした。なお、予備処理として30秒のArスパッタリングを行って、供試材表面のコンタミネーションレイヤーを除去した。
(4)活性化処理後の表面状態測定(酸化膜形成処理前のAl濃度の測定)
活性化処理の効果を確認するため、前記(3)と同様の方法で、活性化処理後の表面の平坦部における酸化膜厚とAl濃度の深さ方向分布を測定した。酸化物の厚さに相当する深さまでの範囲におけるAl濃度の最大値を、活性化処理の効果の指標とした。
以上より得られた試験結果を表1に示す。
(1)No.1は酸性処理液による処理を行っていないため、平坦部に摺動性を向上させるのに十分な酸化膜が形成されず、面圧の低い条件1及び2においても摩擦係数が高く、面圧の高い条件3においては摩擦係数がさらに上昇しており、型かじりが確認された。
(2)No.2、6、10、14、39は酸性処理液による酸化膜形成処理は行っているが、表面活性化処理を行っていないため、平坦部に摺動性を向上させるのに十分な酸化膜が形成されておらず、摩擦係数はNo.1と同様、高い値となった。尚、条件3においてすべてのサンプルで型かじりが確認された。
(3)No.3〜5は酸性処理液による酸化膜形成処理は行っているが、酸性処理液中にAlイオンを含まない浴を用いた比較例である。面圧の低い条件1及び2では摩擦係数の改善効果は見られるものの面圧の高い条件3においては高い摩擦係数を示した。
(4)No.7〜9は酸性処理液にAlイオンを含有させた浴を用いた処理を行った本発明例である。面圧の低い条件1及び2に加えて、面圧の高い条件3においても摩擦係数が低下していることが確認された。さらに最大成形高さも大幅に増加していることが確認された。またNo.11〜13、No.17、18、20、及びNo.40〜42はNo.7〜9と同一の条件で、酸性処理液中のAlイオン濃度を増加させた例であるが、面圧の高い条件3の摩擦係数が低位安定しており、最大成形高さもさらに増加している。
(5)No.18及びNo.21〜25は処理液温度を変化させた本発明例である。処理液温度の低いNo.21はそれ以外の例と比較して摩擦係数及び最大成形高さの効果がやや低い。No.25は摩擦係数及び最大成形高さの効果は高いが、製造時にはより耐熱性の高い設備仕様とする必要性が生じ、また製造時に液の蒸発量が多くなるために液膜量の制御がやや困難となる。
(6)No.17、18、20、とNo.26〜28、No.29〜31、No.32〜34、は液膜量を変化させた場合の本発明例である。液膜量が多き場合はやや摩擦係数が高く、最大成形高さも低くなっている。
(7)No.35〜37は酸化皮膜形成処理後、水洗、乾燥を行った後、中和槽を用いた例を示しているが、6ヶ月放置後にも点錆の発生は認められず、酸化物層を形成した鋼板コイルが使用前に長期保管されることがあっても錆発生を防止する能力に優れていることが明らかとなった。
(8)No.38は活性化処理を調質圧延後に行った場合の例であるが、その他の条件が同じであるNo.No.18と比べ、摩擦係数及び最大成形高さに違いは無く、同等の性能が得られていることがわかった。
2 酸性処理液槽
3 絞りロール
4 シャワー水洗装置
5 洗浄槽
6 中和槽
7 洗浄槽
8 ドライヤー
S 鋼板
11 摩擦係数測定用試料
12 試料台
13 スライドテーブル
14 ローラ
15 スライドテーブル支持台
16 ビード
17 第1ロードセル
18 第2ロードセル
N 押付荷重
F 摺動抵抗力
Claims (9)
- めっき層が主としてη相からなる溶融亜鉛めっき鋼板を、調質圧延前または後に表面活性化処理を施し、次いで、pH緩衝作用を有する酸性処理液に接触させた後、鋼板表面に酸性処理液膜が形成された状態で1〜30秒保持し、水洗、乾燥を行うことによりめっき表面に酸化物層を形成させる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、前記酸性処理液中にAlイオンを含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前期酸性処理液中に、Alの硫酸塩、硝酸塩、塩化物のうち、少なくとも1種類以上を、Alイオン濃度として0.1〜50g/lの範囲で含有することを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記酸性処理液として、pH緩衝作用を有し、かつ、1リットルの酸性処理液のpHを2.0から5.0まで上昇させるのに必要な1.0mol/lの水酸化ナトリウム溶液の量(l)で定義するpH上昇度が0.05〜0.5の範囲にある酸性処理液を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記酸性処理溶液として、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、乳酸塩、酒石酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩のうち、少なくとも1種類以上を、前記各成分含有量5〜50g/lの範囲で含有し、pHが0.5〜2.0、液温が20〜70℃の範囲にある酸性処理液を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記表面活性化処理に用いる薬液がpH11以上であるアルカリ性溶液であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記表面活性化処理により、溶融亜鉛めっき鋼板表面のAl濃度を20at%未満とすることを特徴とする請求項5に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
- 前記酸性処理液に接触させた後の前記鋼板表面に形成する酸性処理液の液膜量が3g/m2以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 酸性処理液に接触させた後に、アルカリ性の溶液に接触させ、表面に残存した酸性処理液の中和処理を行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法により生産され、ZnおよびAlを必須成分として含む酸化物層が、調質圧延により形成される凹部を除く、凸部または平坦部表層に10nm以上有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
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