JPH0215152A - 溶融亜鉛メッキ鋼板及びその製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、耐食性に優れた溶融亜鉛メッキ鋼板並びに
その製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 現在製造されている溶融亜鉛メッキ鋼板は、大別すると ａ）メッキ後大気中で放冷し、溶融亜鉛層を徐々に冷却
凝固させて亜鉛結晶のスパングルを大きく発達させた“
レギュラースパングル溶融亜鉛メッキ鋼板〔以降、レギ
ュラースパングル制と略称する〕“ ｂ）メッキ後直ちに薬剤（リン酸塩を主成分とした溶液
）により熔融亜鉛層を急冷凝固させ、スパングルを殆ん
ど消失させた“ゼロスパングル（ミニマムスパングル）
溶融亜鉛メッキ鋼板〔以降、ゼロスパングル材と略称す
る〕” とに分けられる。

このうち、ゼロスパングル材は塗装仕上り性が良好なた
め塗装材として使用されることが多く、その需要も年々
増加する傾向を示している。しかし、メッキ鋼板を採便
用する用途においては依然としてレギュラースパングル
材の需要が根強く、レギュラースパングル材の生産も重
要な地位を占めていた。

ところで、従来、レギュラースパングル材の製造に際し
ては、そのスパングル模様を効果的に発現させるため、
以下に示すような溶融亜鉛メッキ浴の使用がなされてい
た。

＋ａｌ　　Ｐｂを０．１％（以降、成分割合を表わす％
は重量％とする）程度添加した高ｐｂ浴 （ｂｌ　　Ｐｂの代わりにｓｂを添加した浴（特開昭５
３１２８５３９号公報） ［ＣＩ　　Ｐｂとｓｂとを複合添加した浴（特開昭６１
１、１９６６３号公報） ｄ）　　Ｂｉ添加浴（特開昭６１−２８８０３９号公報
）。

しかしながら、前記Ｆａ１項で示したｐｂ添加浴を使用
する方法では ）溶融亜鉛メッキ作業においては、実際上、設備的な問
題から同一メッキラインて同一浴を用いてゼロスパング
ル材の製造をも行わざるを得ない状況にあるが、高ｐｂ
浴を用いてゼロスパングル材の製造を行うと、形成され
るメッキ皮膜は粒界腐食を律し易いものとなってしまう １１）得られたメッキ鋼板にクロメ−１・処理を施すと
、メッキ皮膜中にｐｂが高濃度（０，１％程度）で存在
することから著しい耐食性の劣化を招く等の問題を生じ
ることが指摘されていた。

また、前記（ｂｌ及びＦｅ２項で示したｐｂ添加浴を使
用する方法におけるように、ｓｂを用いてｐｂと同程度
のスパングル模様発現効果を得るためには、ｓｂをｐｂ
の場合とほぼ同程度の量添加する必要がある。

そして、この場合にはメッキ皮膜の粒界腐食性はそれほ
ど劣化しないものの、得られたメッキ鋼板にクロノート
処理を施すと、やはりｐｂ＋ｓｂを含有しないメッキ浴
を用いた場合に比べ著しい耐食性の劣化を招くものであ
った。

一方、前記（ｄ）項で示したＢｉ添加浴を用いる方法で
は、Ｂ１は非常に少量の添加で著しいスパングルの成長
促進効果を発揮するのでｐｂやｓｂの場合のような弊害
は生しないものの、それとは別に、）メッキ浴の流動性
が低下するためメッキ表面に流れ模様が生じ易い １１）旧は少量添加でスパングルの成長に大きな影響を
及ぼすため、逆に僅かな浴組成変動によってもメッキの
仕上がり状態が影響を受は易く、作業管理が非常に難し
い 等の問題があった。

勿論、従来からの低ｐｂ浴では、クロメート処理後の耐
食性は良好であるもののレギュラースパングル材の製造
が不可能であったことは言うまでもない。

そこで、本発明の主目的は、前述の問題点を解消し、同
一メッキラインでレギュラースパングル材及びゼロスパ
ングル材を製造する必要がある場合でも、何れのメッキ
処理にも適用でき、しかもクロメート処理後の耐食性を
低ｐｂ亜鉛浴メッギに比べて劣化させることなしに高ｐ
ｂ亜鉛浴と同程度のスパングルを形成させることが可能
な溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法を見出し、もって耐食
性に優れた溶融亜鉛メッキ鋼板を安定して提供すること
にある。

〈課題を解決するだめの手段〉 本発明は、」−起用的を達成すべくなされたものであり
、 ［溶融亜鉛メッキ鋼板を、皮膜の平均組成がＡｆ：０．
１〜０．７％、　　旧：　０．００３〜０．０１５％Ｐ
ｂ　：　０．０１〜０．０５％、　　Ｆｅ　：　１．０
％以下を含み、残部が実質的にＺｎである溶融亜鉛メッ
キ皮膜を有した構成とするか、或いは、その最表層に更
にクロメート処理皮膜を有して成る構成とする点」 に特徴を有するものであり、更には、 「八ｐ：ｏ、１〜０．５％、Ｂｉ：０．００３〜０．０
１５％Ｐｂ　：　０．０１〜０．０５％ を含み、残部が実質的にＺｎである熔融亜鉛メッキ浴に
鋼板を短時間浸漬させた後、所定のＺｎ付着量にメッキ
付着量を調整してから冷却することにより、目的とする
スパングル状態の如何に係わらず、表面性状や耐食性に
優れた溶融亜鉛メッキ鋼板を作業性良く安定して製造し
得るようにした点」をも特徴とするものである。

なお、ここで言うクロメ−１・処理は格別に限定される
ものではなく、亜鉛表面に適用されるものであればその
種別を問うものではない。

上述のように、本発明は、同一ラインを用いてレギュラ
ースパングル材もゼロスパングル材も製造できる特定組
成の溶融亜鉛メッキ浴を使用して鋼板のメッキ処理を行
うことにより、特定組成のメッキ皮膜を有し、クロメー
ト処理後も°゛低ｐｂ浴でのメッキに続いて同一クロメ
ート処理を施したもの”と同程度の優れた耐食性を示す
溶融亜鉛メッキ鋼板を得、更にはこれにクロメート処理
を施すことによって高耐食性溶融亜鉛メッキ鋼板を作業
性良く安定製造することに関するものであるが、以下、
本発明において、溶融亜鉛メッキ浴並びにメッキ皮膜の
化学組成を前記の如くに限定した理由を、各構成元素の
作用と共に詳述する。

〈作用〉 （Δ）　　　ＡＮ Ａβ成分は、溶融亜鉛メッキ層の鋼素地に対する密着性
を確保するために添加されるものである。

つまり、Ａｐは鋼板が溶融亜鉛メッキ浴中に浸漬されで
いるときにその表面に緻密なＦｅ−ＩＶ金合金形成させ
、鋼板−メッキ層界面でのＦｅ−Ｚｎ合金化を抑制する
ことによりメッキの密着性を確保する。

そして、溶融亜鉛メッキ浴中の八に含有量が０．１％未
満では、上記密着性を確保するに十分なＦｅＡ１合金が
形成されないため所望の効果が得られない。一方、熔融
亜鉛メッキ浴中のＩＶ含有量が０．５％を超えると、メ
ッキ層内に遊離するＡｐ、によりメッキ層が脆化するば
かりでな（、メッキ機器類の溶食とドロスの発生が促進
されるため、設備的作業的にも問題が生しる。従って、
溶融亜鉛メッキ浴中のへβ含有量は０．１〜０．５％と
定めた。

また、かかる溶融亜鉛メッキ浴でメッキを行った場合、
上述したように鋼板−メッキ層界面にＦｅＡＮ合金層が
形成されるため、皮膜平均でのＡｐの含有量はメッキ浴
組成のそれよりも高くなる。この界面でのＡｐの濃化量
（Ｆｅ−Ａｊ！合金の形成量）は浴中ｐｐ、９度や温度
によっても変化するが、上記メッキ浴でメッキを行った
場合はメッキ皮膜の平均へ！濃度は０．１〜０．７％と
なり、優れた密着性を示すこととなる。従って、製品メ
ッキ鋼板におけるメッキ皮膜中のＡβ含有量は、平均で
０．１〜０．７％と定めた。

（Ｂ）　　Ｂｉ　　Ｐｂ Ｂ１はスパングル形成助剤として作用する成分であるが
、これは、形成されるＢｉ　−Ｚｎ合金の共晶温度が低
いために十分なスパングル径成長が促される猶予時間を
確保できることに起因すると考えられる。

この旧のスパングル形成作用は非常に強くて少量の添加
であっても効果が認められるが、それでもＢｉ含有量が
０．００３％未満であると前記作用による所望の効果を
十分に確保することができないので、メッキ浴中の（従
って製品メッキ皮膜中の）Ｂｉ含有量は０．００３〜０
．０１５％に調整する必要がある。

ただ、この範囲の量であってもＢｉを単独添加したした
だけではレギュラースパングル材としてはスパングルの
大きさが不十分となるが、それにも係わらすＢｉ含有量
の上限を０．０１．５％”に定めた理由は次の通りであ
る。

即ち、旧は非常に強いスパングル形成作用を有している
ものの、反面、 ）旧添加はメッキ浴の流動性の観点から好ましくなくて
メッキ後の美麗な外観を得にくくなる傾向があり、その
ため、Ｂｉ添加の場合には同時にメッキ浴の流動性を改
善する生立てを講じる必要がある １ｉ）Ｂｉのスパングル形成作用は極めて強いため、Ｂ
ｉ添加を行うと僅かな浴組成変動でスパングルの大きさ
が極端に変化して操業が困難であるので、スパングル形
成作用を緩和する生立てを講じる必要がある １１１）メッキ浴中のＢｉを高濃度（＝０．０２０％）
とした場合には大きなスパングルが得られるが、同一メ
ッキ浴を使用してゼロスパングル材を製造しようとして
もスパングルが完全に消滅しなくなり、実際の溶融亜鉛
メッキラインへの適用が困難となる 等の問題をもたらす。そのため、これらの問題につき種
々の検討を加えた結果、Ｂｉ添加量の上限を０．０１５
％に抑えた上で０．０１〜０．０５％のｐｂとの複合添
加を実施すると、Ｂｉ添加による上記問題点が効果的に
解消されることが分かった。

従って、１含有量は０．００３〜０．０１５％と定めた
。

なお、Ｂｉと共に複合添加するｐｂ量が０．０１％未満
であるとＢｉ添加による前記不都合を解消できず、一方
、ｐｂ量が０．０５％を超えた場合にはメッキ皮膜の耐
食性が劣化する傾向を見せ、特にクロメート処理を施し
た場合に目立って耐食性が劣化することから、ｐｂ含有
量は０．０１〜０．０５％と限定した。

（Ｃ）　　Ｆｅ 前述のように、本発明にかかる浴組成の熔融メッキ浴に
てメッキ処理を行うと、メッキ皮膜の鋼板との界面側に
緻密なＦｅ−Ａ２合金層が形成されて密着性が改善され
るが、皮膜中のＦｅ含有量が該皮膜の平均組成で１．０
％を超えると、皮膜中に脆弱なＦｅ　−Ｚｎ合金層が認
められるようになって密着性の劣化を招くことから、メ
ッキ皮膜のＦｅ含有量を平均組成で１．０％以下と定め
た。

続いて、本発明の効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例〉 実施例　１ まず、第１表に示される如き化学組成の溶融亜鉛メッキ
浴（浴温：４６０℃）を準備し、各メッキ浴中に０．５
ｍｍ厚Ｘ１００ｍ幅×３００顔量長の銅板試験片を１秒
間浸漬し、片面当りのメッキ目付量が６０〜１００ｇ／
ｍ＋になるように８周整した後、レギュラースパングル
材製造時における常法通りの条件で冷却し、溶融亜鉛メ
ッキ鋼板を製造した。

このようにして得られた溶融亜鉛メッキ鋼板について［
スパングル形成状態−１及び「外観（波しわの有無）」
を観察した後、一部サンプルを切り出し、「メッキ皮膜
組成」及び「メッキ密着性」の調査を実施した。なお、
メッキ皮膜組成は、１０％ＨＣ１溶液に鉄用インヒビタ
ーを０．８％添加した液で皮膜溶解を行った後、該溶解
液を分析して調査した。また、メッキ密着性は、Ｏｔ曲
げ後にセロハンテープ剥離試験を行い、その際のメッキ
剥離の有無で評価した。

更に、前記各メッキ鋼板にクロメート処理を施し、該メ
ッキ鋼板のクロメート処理後の耐食性をも調査した。な
お、このときのクロメート処理には、 無水クロム酸：５０ｇ／ｊ！ 珪フッ化水素酸：５ｇ／ｌ リン酸：１０ｇ／β から成る混合液中のクロム酸をエタノールで還元してＣ
Ｃｒ”／Ｃｒ”　＝　１／１：］に調整した液を用い、
Ｃｒ付着量が２０〜２５ｍｇ／ｍとなるように塗布し乾
燥する方法を採用した。そして、クロメート処理後の耐
食性は、前記クロメート処理サンプルの５ＳＴ（ＪＩＳ
　Ｚ　２３７１に規定）１００時間後の白錆発生面積に
よって評価した。

これらの結果を第１表に併せて示す。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明に
よればメッキ密着性、外観並びにクロメト処理後耐食性
の優れた美麗なスパングル材が得られるのに対して、本
発明で規定する条件から外れた場合には、十分に満足で
きるメ、ギ鋼板を安定して得られないことが分かる。

実施例　２ 八β：ｏ、＋８％、　Ｐｂ　：　０．０５％、　Ｂｉ　
：　０．００５％を含み、残部が実質的にＺｎから成る
ところの、本発明に係る溶融亜鉛メッキ浴にてメッキし
た実施例１と同様の鋼板に、メッキ後直ちにリン酸マグ
ネシウム溶液を噴霧して急冷したところ、申し分のない
ゼロスパングル材を得ることができた。

そして、該ゼロスパングル材は良好な外観と十分なメッ
キ密着性を示し、クロメ−Ｉ・処理後耐食性の点でも満
足できるものであることが確認された。

なお、比較のため、八β：０．１８％、　Ｐｂ　：　０
．０５％Ｒｉ　：　０．１５％、残部が実質的にＺｎか
ら成る溶融亜鉛メッキ浴を使用した以外は上記と同様に
ゼロスパングル材の製造試みたところ、スパングルは十
分１　ら に小さくならず、ゼロスパングル材としては不十分な外
観のメッキ鋼板となることも確認された。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、同一メッキ浴
でもってレギュラースパングル材とセロスパングル材の
製造が作業性良く安定して実施できる上、得られる溶融
メッキ鋼板は外観及び耐食性とも十分に優れており、特
に従来材に比して著しく優れたクロメート処理後耐食性
を示すレギュラースパングル材の安定製造が可能となる
など、産業上有用な効果がもたらされる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）メッキ皮膜の平均組成が、重量割合にてＡｌ：０
   ．１〜０．７％、Ｂｉ：０．００３〜０．０１５％、Ｐ
   ｂ：０．０１〜０．０５％、Ｆｅ：１．０％以下を含み
   、残部が実質的にＺｎである溶融亜鉛メッキ鋼板。
2. （２）最表層にクロメート処理皮膜を有して成る、請求
   項１に記載の溶融亜鉛メッキ鋼板。
3. （３）重量割合にて Ａｌ：０．１〜０．５％、Ｂｉ：０．００３〜０．０１
   ５％、Ｐｂ：０．０１〜０．０５％を含み、残部が実質
   的にＺｎである溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を浸漬すること
   を特徴とする、請求項１に記載の溶融亜鉛メッキ鋼板の
   製造方法。