JPH03226550A - 摺動抵抗の高い亜鉛又は亜鉛系合金溶融めっき鋼板の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、亜鉛又は亜鉛系合金溶融めっき鋼板の製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、プレめっきを利用した溶融Ｚｎめっき方法につい
ては、例えば特公昭４６−１９２８２号公報記載の溶融
Ｚｎめっき方法が、一般のＣＧＬ法（無酸化炉および還
元炉を用いて７００　”Ｃ近傍まで加熱還元することに
より鋼板表面を活性化した後に溶融めっきを行う方法）
に代わって安価に密着性、加工性の良いめっき鋼板を得
る優れた方法としてすでに知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近、建築材料などに使用される厚物溶融Ｚｎめっき鋼
板の造管材においては、特に、造管時のスリップ防止対
策などの観点から表面の摺動抵抗に優れることが新しく
具備すべき要件となってきた。

しかしながら、従来のプレめっきを用いた溶融Ｚｎめっ
き法を以てしても表面の摺動抵抗を向上させることはで
きない。

そこで、本発明者らはこのプレめっきヲ用いた溶融めっ
き法の特徴を活がしつつ、表面の摺動抵抗の優れためっ
き鋼板を得る方法を見出すために、プレめっき後の前処
理加熱条件、溶融めっき浴条件、さらには、溶融めっき
後の再加熱条件等のバランスを積極的に検討した結果、
めっき層の適度な合金化を進めることにより、めっき層
表面の摺動抵抗を著しく向上させることに成功した。

本発明は上記のようにプレめっき後の前処理加熱、めっ
き浴条件、再加熱条件をコントロールして表面の摺動抵
抗に優れた溶融めっき鋼板を製造する方法を提供するも
のであ”る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、まず、プレめっき後の加熱条件と浴条件
のみをコントロールすることによって、めっき時の合金
化を促進させることにより、摺動抵抗を向上させようと
試みた。その結果、鋼板の表面にＮｉめっき等を０．１
〜３．０ｇ／ｍ”施した後、０□４度５％以下の雰囲気
中で４３０〜５００℃に７°（：／ｓｅｃ以上で加熱し
てそのまま浴中有効Ａ　ｊ！　濃度０．０５〜０．１５
　％、浴ｍ４３０〜５００℃に制御された亜鉛又は亜鉛
系合金浴中に浸漬してめっきを行なえば、表面の摺動抵
抗がこれらの条件の一つをはずして製造した場合に比較
して向上することが判明した。そこで、さらに、その効
果を大きくするために、めっき後の再加熱を組み合わせ
ることを検討し、本発明範囲の再加熱条件下でのみ、相
乗効果が現れることがわかった。即ち、鋼板の表面にＮ
ｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＺｎＰの中から選択した
１種を単独で、或いは２種もしくは３種を合金で０．１
〜３．０ｇ／ｍ２めっき後、０２濃度５％以下の雰囲気
中で４３０〜５００℃に７℃／ｓｅｃ以上で加熱してそ
のまま浴中有効ｐＪｆｊ４度０．０５〜０．１５％、浴
温４３０〜５００℃に制御された亜鉛又は亜鉛系合金浴
中に浸漬してめっきを行い、引き上げ後のワイピング直
上で４５０〜５５０℃の温度範囲で５〜４０ｓｅｃ加熱
することにより、めっき密着性は勿論のことながら、表
面の摺動抵抗が極めて優れためっき綱板が得られること
を見出し、下記の本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は鋼板の表面にＮｉ、ＦｅＣｏ、Ｃｕ
、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐの中から選択した１種を単独で、或い
は２種もしくは３種を合金で０．１〜３、Ｏｇ／ｍ”め
っき後、Ｏ２濃度５％以下の雰囲気中で４３０〜５００
℃に７℃／ｓｅｃ以上で加熱してそのまま浴中有効Ｎ９
度０．０５〜０．１５％、浴温４３０〜５００℃に制御
された亜鉛又は亜鉛系合金浴中に浸漬してめっきを行い
、引き上げ後のワイピング直上で４５０〜５５０℃の温
度範囲で５〜４０ｓｅｃ加熱することを特徴とする摺動
抵抗の高い亜鉛又は亜鉛系合金溶融めっき鋼板の製造方
法を要旨とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

第１図は、鋼板表面にＮｉを０．５ｇ／ｍｚめっき後Ｏ
２濃度２％の雰囲気中で４５０℃まで１０”（：／ｓｅ
ｃで昇温し、そのまま浴中有効Ｎ濃度を変化させた浴！
４５０℃の溶融Ｚｎ浴中に３　ｓｅｃ浸漬、引き上げ、
ワイピングした後、再加熱を種々の温度で１５ｓｅｃ行
った場合のめっき面の摺動抵抗の変化を示したものであ
る。なお、摺動抵抗の指標としては、表面硬度（ビッカ
ース硬度）と静止摩擦係数の測定値を用いた。

評価基準は次の通りである。

評　価　　表面硬度（ＨＶ）　　摩擦係数（μ）５−−
−−−−−−−−−　１５０〜２５０　　０．１５〜０
．１８４−−−−−−−−−−−　１２０〜１５０　　
０．１４〜０．１５３−−−−−−−−−　　９０〜１
２０　　０．１３〜０．１４２−−−−−−−　　７０
〜９０　　　０．１２〜０．１３１−−−−−−−−　
　７０未満　　　　０．１２未満（＊評価３以上が合格
） この図より、めっき浴中の有効Ａｌ濃度０．１５％以下
でめっきを行い、且つ、４５０℃以上で再加熱を行うと
、摺動抵抗の高いめっき鋼板が得られることが明らかで
ある（浴中有効Ｍとは、ドロス分など以外のめっき層に
寄与する有効なＭのことである）。この条件下のめっき
層を分析したところ、Ｆｅ比率が１〜８％であり、めっ
き層表層まで素地からＦｅが拡散し、合金化が進んでお
り、なお且つＮｉが素地近傍でＭと結合し、合金層中に
も一部Ｎｉが存在することが判明した。合金層は大部分
がζ相（ＦｅＺｎ＋、）、δ１相（ＦｅＺｎ、）より成
っていた。詳細は未だ明らかではないが、摺動抵抗が高
くなったのは、めっき層の適度の合金化と合金層中のＮ
ｉの存在、あるいはＮ　ｉ　−ｊＶ化合物の形成が相乗
的に作用しているのではないかと考えられる。浴中有効
Ｍ濃度が０．１５％を超えると摺動抵抗が低いのは、Ｍ
が地鉄あるいはＮｉと結合し強固なバリヤー層を作るた
め、めっき層の合金化が進まないことによるものと思わ
れる。浴中有効Ｍの下限はめっき密着性の観点から０．
０５％とした。また、再加熱温度が４５０℃未満では摺
動抵抗は向上しない。これも、めっき層の合金化が不十
分なためである。再加熱温度の上限については密着性の
観点から５５０℃とする。

即ち、Ｎｉには地鉄界面近傍の合金層である「相（Ｆ　
ｅ、Ｚ　ｎｚ＋）の成長を抑制する作用があると思われ
るが、５５０℃を超えると、Ｎｉがめつき層中の表面近
傍まで拡散してしまい、そのため「相が発達しすぎて密
着性が劣化するものと思われる。再加熱時間は５〜４０
ｓｅｃとする。５　ｓｅｃ未満ではめっき層の合金化が
不足し、４０ｓｅｃを超えると合金化が進みすぎ、ｒ相
が発達しすぎてめっき密着性が劣化する。再加熱の方法
については、特に限定しないが、加熱炉あるいは、バー
ナー加熱が望ましい。

また、めっき前処理加熱温度、浴温度についても同様に
調べたところ、４３０℃以上で摺動抵抗に対して効果が
現れることもわかった。浴中でのめっき反応時において
も温度上昇とともに合金化が進行することによるものと
思われる。しかしながら、５００℃を趙えると、「相が
成長しすぎて摺動抵抗および密着性が劣化する。前処理
加熱の方法については特に限定はしないが、炉内の輻射
加熱、通電加熱等が適用できる。さらに、この前処理加
熱温度および加熱速度が本発明の１つのポイントとなる
条件であるが、５００℃以下の加熱では、プレＮｉめっ
きの加熱後の状態変化が少なく、溶融めっきおよび再加
熱後のめっき面の摺動抵抗、密着性が良好であった。５
００℃を超えるとＮｉが加熱中に鋼板中に拡散してしま
い、明らかに両性能の低下が認められた。加熱速度につ
いては７°（：／ｓｅｃ以上が必要である。これだと、
前処理加熱の雰囲気がＯ２濃度が５％以内であれば、プ
レめっきの酸化はそれほど進行せず、良好なめっき密着
性が得られる。Ｏｚ濃度が本実験の２％以外でも５％以
内であれば優れた摺動抵抗が得られることも確認した。

さらにめっき浴浸漬時間については１〜１０ｓｅｃの範
囲では同様に良好な性能が得られた。

第２図は、Ｎｉプレめっき量を変化させて、０゜２％雰
囲気中で４５０℃までｌＯ℃／ｓｅｃで加熱した後、４
５０℃で３　ｓｅｃめっき後、４５０℃で１５秒再加熱
した場合の摺動抵抗の変化を示したものである。浴中の
有効Ｍ濃度が０．１％と０．１５％の場合である。Ｎｉ
付着量が０．１ｇ／ｍ”以上の場合において、目付量の
増加と共に摺動抵抗が飛躍的に向上する。このメカニズ
ムは明らかではないが、浴中の有効Ｍ濃度とプレＮｉ量
とは適正な割合において、何らかの相関関係を有してお
り、摺動抵抗に寄与しているものと思われる。Ｎｉ付着
量が０．１ｇ／ｍ”未満では、摺動抵抗および密着性が
劣化する。これは、Ｎｉ付着量が０．１ｇ／ｍ２未満で
は前処理加熱の段階で下地鋼の酸化が進行することに起
因していると考えられ、Ｎｉが０．１ｇ／ｍ２以上であ
れば５％０□雰囲気、７℃／ｓｅｃで加熱した場合でも
酸化はほとんど進行せず良好なめっき密着性が得られる
。Ｎｉ付着量の上限は特に制約はないが、経済的な観点
から３．０ｇ　／ｍ”とする。以上の結果は、前処理加
熱雰囲気が弱酸化性の場合について述べたきたが、非酸
化性雰囲気、還元性雰囲気でも同様な結果であった。ま
た、プレめっきの種類についてもＮｉプレめっきについ
てのみ説明したが、Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐの単独めっきおよびＮ１−Ｐ、Ｆ
ｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｃｏ−Ｐ、Ｎ１Ｆｅ−Ｐ等の２
元系あるいは３元系の合金めっきにおいても同様の結果
が得られた。また、溶融めっき浴についてもＺｎ浴のみ
について説明したが、Ｚｎ−３ｂ、Ｚｎ−Ｍｇ、Ｚｎ−
３ｎ等の合金浴でも同様に本発明を適用することができ
る。

下地鋼板の制約を特に受けないのも本プレめっき法の利
点の一つである。高合金ハイテン材や低炭素鋼板などに
も適用できる。

〔実施例〕

第１表に本発明の実施例を示す。＊印が比較材である。

下地に熱延鋼板５ＰＨＣ（１，２ｍｍ）の酸洗材を用い
、Ｎｉめっきは、硫酸酸性浴中で電流密度２５Ａ／ｄｍ
２で行った。前処理加熱は０□２％の炉内で１０℃／ｓ
ｅｃで昇温した。さらに、３　ｓｅｃ溶融めっき後、再
加熱は空気中で炉内加熱を行った。種々実験条件を変化
させてサンプルを作成した。

摺動抵抗の評価は、前述の５点法で行った。また、めっ
き密着性の評価はボールインパクト試験で実施し、１０
点法で評価した。１０点は剥離皆無であり、１点は前面
剥離を示す。６点以上が合格とする。

Ｎｏ、　１〜１３に示す通り、Ｎｉプレめっき付着量０
．１〜３ｇ／ｍ２、前処理加熱温度４３０〜５００℃１
浴温４３０〜５００℃２浴中の有効Ａ／ｆＡ度０．０５
〜０．１５％、めっき後の再加熱温度４５０〜５５０℃
の範囲で製造した本発明鋼板は摺動抵抗、めっき密着性
共に優れる。これに比較して、Ｎｉめっき付着量が０．
１ｇ／ｍ”未満の場合（Ｎα１４）、浴中の有効Ｎ濃度
が０．０５％未満あるいは０．１５％を超える場合（Ｎ
ｏ、１５．１６入摺動抵抗、密着性が劣る。また、前処
理加熱板温、昇温速度、浴温、めっき後の加熱温度およ
び加熱時間が本発明範囲を逸脱する場合（Ｎｏ、１７〜
２５）にも両性能が劣化する。

また、Ｎα２６〜３０は、Ｎｉめっき以外の単独めっき
、および合金めっきをプレめっきとして使用した場合で
ある。これらもＮｉめっき同様、優れた摺動抵抗を示す
。

さらに、Ｎｏ、３１〜３３は、めっき浴としてＺｎ合金
浴を使用した場合である。この場合にもＺｎ浴同様に得
られためっき調板は優れた性能を示した。

最後に、Ｎｏ、　１〜１３の結果からみて、Ｎｉプレめ
っきの場合にはｈｏ、２，３，９．１０に見られるよう
に特に、浴中の有効のＭ濃度が０．１１〜０．１２％、
Ｎｉ付着量が０．５〜０．８　ｇ　／ｍ２の範囲の時に
摺動抵抗が最も優れ、好ましい条件であることは明白で
ある。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、プレめっきを利用して
従来にない摺動抵抗およびめっき密着性に優れた亜鉛又
は亜鉛系合金溶融めっき鋼板が安価に製造でき、その工
業的意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プレＮｉめっきを０．５ｇ／ｍ”施し、Ｏ２
濃度２％の雰囲気中で、前処理加熱板温４５０″Ｃに１
０°（／ｓｅｃで昇温し、浴温４５０℃で種々の浴中の
有効Ｍ濃度のもとで、３ｓｅｃめっきを行い、めっき後
の再加熱温度を変化させた場合（加熱時間１５ｓｅｃ　
）の摺動抵抗の変化を示した図、第２図は、０２２％雰
囲気中で前処理加熱板温４５０℃に１０℃／ｓｅｃで昇
温後、浴温４５０℃１めっき浸漬時間３ｓｅｃ、浴中の
有効Ｍ濃度０．１％および０．１５％のもとで製造した
場合のプレＮｉ付着量の変化に伴う摺動抵抗の変化を示
した図である。 娯− で 馨皆城（靭凝）−田

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板の表面にＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ
   の中から選択した１種を単独で、或いは２種もしくは３
   種を合金で０．１〜３．０ｇ／ｍ＾２めっき後、Ｏ＿２
   濃度５％以下の雰囲気中で４３０〜５００℃に７℃／ｓ
   ｅｃ以上で加熱してそのまま浴中有効Ａｌ濃度０．０５
   〜０．１５％、浴温４３０〜５００℃に制御された亜鉛
   又は亜鉛系合金浴中に浸漬してめっきを行い、引き上げ
   後のワイピング直上で４５０〜５５０℃の温度範囲で５
   〜４０ｓｅｃ加熱することを特徴とする摺動抵抗の高い
   亜鉛又は亜鉛系合金溶融めっき鋼板の製造方法。