JP5961967B2 - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、特許文献4に開示されている技術を適用した場合、従来の製造コストに加え、酸性溶液中に含有させるTi、Zr、Sn(添加量:0.1〜50g/L)のコストも掛かるため、製造コストが増加するといった問題点が生じる。
[2]前記鉄マスキング剤は、Fe(II)との錯形成反応の生成定数の対数が3.0以上であり、かつ、Fe(II)との錯形成反応の生成定数の対数がZn(II)との錯形成反応の生成定数の対数より高いことを特徴とする前記[1]に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[3]前記鉄マスキング剤の濃度は0.01〜5g/Lであることを特徴とする前記[1]または[2]に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[4]前記pH緩衝作用を有する酸性溶液は、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、硫酸塩のうちの少なくとも1種以上を含有し、pHが1.0〜5.0の範囲にある酸性溶液であることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[5]pH緩衝作用を有する酸性溶液に接触終了時のめっき鋼板表面の液膜量は15g/m2以下であることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
通常、溶融亜鉛めっき鋼板を酸性溶液に接触させると、鋼板側からは亜鉛の溶解が生じる。この亜鉛の溶解は、同時に水素発生反応を生じるため、亜鉛の溶解が進行すると、溶液中の水素イオン濃度が減少し、その結果溶液のpHが上昇し、溶融亜鉛めっき鋼板表面に亜鉛を主体とする酸化物層が形成されると考えられる。pHが上昇時には、水素発生反応と共に起こっていた亜鉛の溶解は、溶存酸素の還元反応とともに起こるようになる。前記亜鉛の溶解反応に加え、酸性溶液中では鋼板からの鉄の溶解反応も起こり得る。酸性溶液中に鉄イオン、特にFe(II)が存在すると、Fe(II)を酸化するために溶存酸素が消費され、亜鉛の溶解に消費される溶存酸素の量が減少して亜鉛の溶解速度が低下すると考えられる。
これに対して、鉄マスキング剤を含有する酸性溶液を含有すると、溶けているFe(II)と鉄マスキング剤とが安定な錯体を形成してFe(II)を不活性化することで溶存酸素の消費を抑制することができる。そのため、pH上昇時の亜鉛の溶解を妨げることなく、溶融亜鉛めっき鋼板表面に酸化物層を短時間で形成することができ、良好なプレス成形性を得ることができると考えられる。
なお、参考までに、表1に本発明に適用可能な鉄マスキング剤の一部と、Fe(II)及びZn(II)との錯形成反応の生成定数の対数を示す。
本発明における亜鉛系酸化物とは、金属成分として亜鉛を主体とする酸化物、水酸化物であり、鉄、Al等の金属成分を合計量として亜鉛よりも少なく含有する場合や、硫酸、硝酸、塩素等のアニオンを合計量として酸素と水酸基のモル数よりも少なく含有する場合も本発明の亜鉛系酸化物に含まれる。
冷間圧延後焼鈍した板厚0.7mmの鋼板上に、常法により、溶融亜鉛めっきを施し、次に調質圧延を施した。調質圧延後、表面活性化処理として、pH10、温度50℃のアルカリ性溶液(水酸化ナトリウム水溶液)に3秒浸漬した後水洗する処理を行った。表面活性化処理した後、酸性溶液槽で、酢酸ナトリウム30g/Lを含有し、35℃、pH1.5の酸性溶液に浸漬して引き上げた後、酸性溶液槽出側の絞りロールで鋼板表面に付着させる液膜量を調整した。液膜量は、絞りロールの圧力を変化させることで、調整した。液膜量調整後所定時間放置(保持)した後、pH10、温度50℃のアルカリ性溶液(水酸化ナトリウム水溶液)をスプレーして鋼板表面に残存している酸性溶液の中和処理を行い、その後50℃の温水を鋼板にスプレーして洗浄し、ドライで乾燥し、めっき表面に亜鉛系酸化物層を形成した。一部は、調質圧延のみを行い、調質圧延後、酸性溶液への接触による酸化物形成処理を行わなかった。
酸化物層の厚さの測定
酸化物層の厚さの測定には蛍光X線分析装置を使用した。測定時の管球の電圧および電流は30kVおよび100mAとし、分光結晶はTAPに設定してO−Kα線を検出した。O−Kα線の測定に際しては、そのピーク位置に加えてバックグラウンド位置での強度も測定し、O−Kα線の正味の強度が算出できるようにした。なお、ピーク位置およびバックグラウンド位置での積分時間は、それぞれ20秒とした。また、適当な大きさに劈開した膜厚96nm、54nmおよび24nmの酸化シリコン皮膜を形成したシリコンウエハーも同時に測定し、測定したO−Kα線の強度と酸化シリコン膜厚から、Zn系酸化物層の厚さを算出した。
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1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1が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能なスライドテーブル3の上面に固定されている。スライドテーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これを押上げることにより、ビード6による摩擦係数測定用試料1への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7が、スライドテーブル支持台5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3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8が、スライドテーブル3の一方の端部に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学工業(株)製の防錆洗浄油(プレトンR352L、プレトンは登録商標)を試料1の表面に塗布して試験を行った。
[条件1]
図2に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):100cm/minとした。
[条件2]
図3に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):20cm/minとした。
供試材とビードとの間の摩擦係数μは、式:μ=F/Nで算出した。
No.1は酸性溶液による処理を行っていない比較例である。条件1及び条件2において摩擦係数が高い。
No.7〜21は、鉄マスキング剤であるポリリン酸塩(生成定数の対数3.0)、アセチルアセトン(生成定数の対数5.07)、ヒスタミン(生成定数の対数9.6)を含む酸性溶液を用いた本発明例である。pH緩衝剤である酢酸イオン(生成定数の対数1.9)を含み鉄マスキング剤を含まない酸性溶液を用いたNo.2〜6と比較して、同じ水洗までの時間の場合、いずれの処理においても本発明例の方が酸化物層の膜厚が厚くなっており酸化物層の形成が促進されているのがわかる。さらに、本発明例では、条件1及び条件2において、No.2〜6と比較してほぼ同等以下の摩擦係数を確保することができている。
以上の結果より、本発明例では、優れたプレス成形性を有する溶融亜鉛めっき鋼板を短時間で安定的に製造できることがわかる。
2 試料台
3 スライドテーブル
4 ローラ
5 スライドテーブル支持台
6 ビード
7 第1ロードセル
8 第2ロードセル
9 レール
N 押付荷重
F 摺動抵抗力
Claims (4)
- 鋼板に溶融亜鉛めっき処理を施し、調質圧延を施した後、pH緩衝作用を有する酸性溶液に接触させ、接触終了後1〜60秒保持した後に水洗することによりめっき鋼板表面に亜鉛系酸化物層を形成する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
前記酸性溶液は、鉄マスキング剤を含有し、
前記鉄マスキング剤は、Fe(II)との錯形成反応の生成定数の対数が3.0以上であり、かつ、Fe(II)との錯形成反応の生成定数の対数がZn(II)との錯形成反応の生成定数の対数より高いことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記鉄マスキング剤の濃度は0.01〜5g/Lであ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pH緩衝作用を有する酸性溶液は、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、硫酸塩のうちの少なくとも1種以上を含有し、pHが1.0〜5.0の範囲にある酸性溶液であることを特徴とする請求項1又は2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- pH緩衝作用を有する酸性溶液に接触終了時のめっき鋼板表面の液膜量は15g/m2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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