JPH04147953A - 合金化溶融亜鉛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、プレＮｉ法を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、合金化溶融Ｚｎめフき鋼板は、塗膜密着性、塗装
後の耐食性等に優れた自動車用あるいは建築用の鋼板と
してすでに知られている。また、最近では特公昭６１−
９３８６号にみられる通り、プレＮｉ法による合金化溶
融Ｚｎめつき鋼板の製造方法が提案されており、具体的
には、無酸化炉方式の溶融めっきラインで実施すること
が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に自動車あるいは建築用表面処理鋼板が塗装して使
用される場合、燐酸塩処理が前処理として施されるが、
合金化溶融Ｚｎめっき鋼板のめっき層中にはＦｅが存在
しているため、化成処理の燐酸塩結晶が変化し緻密にな
ること等から塗膜の密着性が向上し、塗装後のキズ部の
耐ブリスター性に優れるなどの利点を有している。

しかしながら、Ｚｎ−Ｆｅめっき層の場合は腐食生成物
の防食効果は小さいため、たとえば、自動車ドアのヘム
部等の厳しい加工を受け、かつ塗装のまわりこまない裸
使用部の耐赤錆性あるいは塗装材に飛び石などにより傷
がはいった場合などの偏部の耐赤錆性には劣るという欠
点を有していた、また、Ｎｉプレめっき法による合金化
溶融Ｚｎめつき鋼板の製造方法はプレめっき層により均
一安定な清浄、活性な面が得られるため、合金元素を多
く含んだ高強度鋼板等にも密着性の良いめつ籾層を得る
ことができ、また、Ｎｉブレめっき法により耐食性を向
上させることができる優れた製造方法であるが、特に厳
しい加工を受けた部分の耐赤錆性、塗装偏部の耐赤錆性
の点ではなお改善の余地が残されており、その改良が望
まれていた。そこで、本発明者らはこのプレＮｉめっき
法による合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の製造法により得ら
れるめっき鋼板の厳しい加工を受けた部分および塗装偏
部の耐赤錆性を改良する方法を種々検討したところ、プ
レＮ１めっき後、特定の加熱条件のもとで製造した場合
に未塗装加工部、あるいは塗装偏部の耐赤錆性が著しく
向上することを見出した。

本発明は上記のように加工部の耐赤錆性に優れた合金化
溶融Ｚｎめっき鋼板の製造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、特公昭６１−９３８６号公報に記
載されたＮｉブレめっミ法を用いた合金化溶融めっき鋼
板の製造方法に従って、プレめっき後の加熱を７８０℃
で１８秒行って合金化溶融めっき鋼板を作成し、その性
能および構造を調査したところ、塗膜密着性などの点で
優れた性能を示すものの本発明の目的である加工部およ
び塗装偏部の耐赤錆性の向上効果は小であった。めっき
層構造的にもＮｉがめつき層上部まで均一には分布して
おらず、地鉄界面のｒ相（ＦｅａＺｎｚｚ）も発達し易
い傾向が認められた。その原因として、プレめっき後の
加熱温度が高すぎることおよび加熱速度が遅いため、前
処理加熱の段階でプレめっき層が地鉄中に拡散してしま
い、そのため、めっき時および合金化処理時においてプ
レめっき層がＺｎと反応しに＜＜ＮｉがＺｎ−Ｆｅ合金
層内部まで均一に拡散しにくいこと、およびプレＮｉが
下地鋼板内に拡散している場合には地鉄界面のバリヤー
効果が小のために合金相「相が成長しやすいことなどが
考えられる。

そこで、本発明者らは、プレめっき後の加熱温度を低温
にし、また昇温速度を上げることによってプレＮｉ層の
地鉄中への拡散を極力抑制し、Ｎｉの有する活性度、バ
リヤー効果を保った状態で溶融めっきおよび合金化処理
を行うことが製造上のポイントと考え、実験を重ねてい
フた。その結果、Ｎｉブレめっき後の加熱温度４３０〜
５００℃に３０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で急速加熱を
行い、　Ａ１０．０５〜０．２５％含有したＺｎめっき
浴中で溶融めっきし、ワイピング直上で合金化処理を４
７０〜５５０℃で１０〜４０秒行った場合にのみ、めっ
き層中のＮｉ分布が均一になり地鉄界面のｒ相が薄く抑
制されており、従来法に比較して加工部および塗装偏部
の耐赤錆性が大幅に向上することを見出し、下記の本発
明を完成したものである。

即ち、鋼板の表面にＮｉブレめっき層を０．２〜２ｇ／
ｌめっき後、無酸化あるいは還元雰囲気中で板温４３０
〜５００℃に３０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で急速加熱
を行ったのちＡｌ　Ｏ，０５〜０．２５％含有するＺｎ
めつ籾浴中で溶融めっきし、ワイピング直上で４７０〜
５５０℃でｌθ〜４０秒合金化加熱処理を行うことを特
徴−とする合金化溶融Ｚｎめつき鋼板の製造方法である
。

以下、図面を用いて本発明について詳細に説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は、前処理加熱
板温と加工部および塗装偏部の耐赤錆性の関係を示した
図である。

熱延＾２キルド鋼板（１，６ｍｍ　５ＰＨＣ）にプレＮ
ｉめつき層を０．５ｇ／ｍ２めっき後、０２６０ｐｐｍ
、　８２３％のＮ２雰囲気中で板温４００〜７００℃ま
で７０℃／ｓｅｃの昇温速度で加熱を行ったのち、＾Ｑ
　Ｏ，１５％含有する４５０℃のＺｎめっき浴中で３秒
間溶融めっきし、ワイピング直上で５２０℃で１５秒金
合金加熱処理を行ってＦｅ含有率１１％、付着量６０ｇ
／ｍ２の合金化溶融Ｚｎめフき鋼板を作成した。加工部
の耐赤錆性は実際の厳しい加工部を想定するために、試
験片を２５ｍｍ円筒張り出しの深絞り加工した後塩水噴
霧試験（ＳＳＴ）で調べ、加工部表面に赤錆が面積占有
率で５０％発生するまでの噴霧時間で評価した。また、
塗装偏部の場合は、電着塗装（膜厚２０μｍ）材にカッ
ターナイフでクロスカットをあらかじめ入れておき、Ｓ
ＳＴ１週におけるクロスカット部の赤錆の発生率で評価
した。評価は、各々５段階で評価した。評価基準は次の
通りである。

評価　赤錆発生時間（）Ｉｒ）　　　の赤錆発生時間）
５　・・・・　１２０〜２００　　　　　　　１０未満
４　・・・・　９０〜′１２０未満　　　　ｌＯ〜３０
３　・・・・　７０〜９０未満　　　　３０〜５０２　
・・・・　５０〜７０未満　　　　５０〜９０１　・・
・・　　５０未満　　　　　　　　９０〜１００（＊評
価３以上が合格） この図より、溶融めフき前の加熱板温が本発明範囲であ
る４３０〜５００℃の範囲で加工部および塗装偏部の耐
赤錆性（以下、両方を併せて耐赤錆性と略す）に優れた
合金化溶融Ｚｎめフき鋼板が得られることは明らかであ
る。　　５００℃を超えると加工部の耐赤錆性が劣化し
、従来技術の前処理加熱の条件７８０℃近傍では良好な
耐赤錆性は得られない。また、４３０℃未満では溶融め
っきの際に不めっきを生じやすい。

また、第２図に加熱速度と耐赤錆性の関係を示す。

熱延Ａ２キルド鋼板（１，６ｍｍ　５ＰＨＣ）にプレＮ
１めフき層を０．５ｇ／ｍ”めっき後、０２６０ｐｐｍ
、　８２３％のＮ２雰囲気中で板温４５０℃まで加熱を
行ったのち、Ａｎ　Ｏ，１５％含有する　４５０ｔ　ノ
Ｚｎめっき浴中で３秒間溶融めっきし、ワイピング直上
で５２０℃で１５秒金合金加熱処理を行フてＦｅ含有率
１１％、付着量６０ｇ／ｍ２の合金化溶融Ｚｎめっき鋼
板を作成した。

本発明の昇温速度範囲３０ｔ／ｓｅｃ以上で急速加熱を
行った場合に、耐赤錆性が良好であることは明白である
。昇温速度が３０ｔ／ｓｅｃ未溝の場合には、耐赤錆性
が劣化する。従来技術範囲に相当する昇温速度での耐赤
錆性の劣化は良好なめっき密着性が得られないことに起
因しているものと考えられる。

これらの結果により、本発明においては、ブレＮｉめっ
き後の加熱温度が低温であること、昇温速度が速いこと
が、耐赤錆性の優れた合金化溶融Ｚｎめっぎ鋼板を製造
する上での大きなポイントである。急速加熱の方法につ
いては、特に限定しないが、鋼板の直接通電加熱する方
法、誘導加熱方式など種々の方法が適用できる。

［作　　　用コ 本発明の製造方法で得られためっき層の構造を解析した
結果及び従来技術の結果を第３図に模式的に示した。本
発明範囲のＮｉブレめっき後の前処理加熱板温および昇
温速度の場合には、加熱時において、プレＮｉ層の地鉄
中への拡散は殆ど見られないのに対して、従来技術範囲
の加熱温度、昇温速度の場合においては加熱時において
Ｎｉがほとんど地鉄中に拡散しＦｅ−Ｎｉの固溶体層に
変化する。この加熱時におけるＮｉの状態の相違が、そ
の後の溶融めっきおよび合金化処理時において、めっき
層構成の差異を引き起こしているらしいことが判明した
。

即ち、本発明法で製造した合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の
めっき層中にはＺｎ、Ｆｅ、Ｎｌ、Ａ１が比較的均一に
分布しており、Ｚｎ−Ｎ１−Ａｎ−Ｆｅ系４元系合金層
よりなる構造を呈していた。また、地鉄界面のｒ相も０
．５μｍ以内に薄く抑制されていた。詳細は未だ明らか
ではないが、ｒ相の成長が抑制されたのは、本発明の場
合、加熱時にそのまま残存しているプレＮｉ層が溶融め
っき時において、Ｎ１−ＡＩＬ−Ｚｎ系のバリヤー層を
形成していることが認められたことから、それが、合金
化処理の段階においてｒ相成長のバリヤーとなるものと
考えられる。耐赤錆性が向上したのは、ｒ相の抑制によ
り、めっき密着性が向上したこと、また、めっき層中に
表層まで均一にＮｉ、Ａｌ１が含まれることにより、塩
水噴霧試験中の腐食生成物の安定化作用即ち、腐食反応
のカソード反応である酸素還元反応が起こりにくい非伝
導性の塩基性塩化亜鉛の安定化、および酸素拡散反応の
抑制効果（バリヤー効果）等が相乗的に働いているもの
と思われる。

ブレＮ１めっきの付着量を０．２ｇ／ｙａ’以上とした
のは、これ以上でＮｉによる加工部の耐蝕性の向上効果
が認められたためである。また、０．２ｇ／ｍ”未満だ
とめつぎの際に不めっきが生じやすい。上限を２　ｇ／
ｍ’としたのは、これを超えるとめっき層中にＮｉ含有
率が高くなりすぎ、腐食過程において、電気化学的に責
なＮｉが局部電池を構成し、耐蝕性がかえって劣化する
ためである。また、浴中Ａ立置の下限を０．０５％とし
たのは、これ未満だと合金化処理時において、合金化が
進み過ぎ、地鉄界面にｒ相が生成しすぎ、合金層のめっ
き密着性、加工部の耐赤錆性が向上しないためである。

また、浴中Ａ文の上限を０゜２５％としたのはＡＮが０
．２５％を超えると、めっき時においてＮｊ−ＡＵ−Ｚ
ｎ以外にＦｅ−Ａｎ−Ｚｎ系バリヤー層が形成され易く
、合金化処理時において合金化が進まず、良好な塗膜密
着性が得られないためである。

合金化処理温度は４７０〜５５０℃が最適である。４７
０℃未満では合金化が進みにくく良好な塗膜密着性が得
られない、５５０℃を超えると合金化が進みすぎ、地鉄
界面にｒ相が発達しやすくなり、めっき密着性が劣化す
る０合金化時間については、合金化温度とのバランスで
決まるが、１０〜４０秒の範囲が適当である。１０秒未
満では合金化が進みにくく良好な塗膜密着性が得られな
い。また、４０秒を超えると合金化が進みすぎ、ｒ相が
発達しやすくなり、めっき密着性、耐赤錆性が劣化する
。

めっき付着量については特に制約は設けないが、耐蝕性
の観点から、１０ｇ／ｍ２以上、加工性の観点からする
と１５０ｇ／＋ｎ２以下であることが望ましい。

以上の結果は、Ｚｎめっき浴のみの場合について説明し
たが、さらにめっき浴中に合金元素としてＮｉ、Ｓｂ、
Ｐｂを単独あるいは複合で０．２％以下微量に含有した
合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の場合にも結果は同様であっ
た。なお、浴温については、Ｚｎ浴であっても、Ｚｎに
微量に合金元素を含有した場合であっても、通常の４３
０〜５００℃の条件が使用できる。

下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板ともに使用でき
、＾２キルド鋼板、Ａｌ１−５ｉキルド鋼板、Ｔｉ−５
ｕｌｃ、　Ｐ−ＴｉＳｕｌｃ低炭素鋼板、高Ｓｔ、　Ｍ
ｎ系の高張力鋼板など種々のものが適用できる。

［実　　施　　例コ 第１表に本発明の製造方法および得られた鋼板の実施例
を示す、＊印が本発明以外の製造法で作成された比較材
である。下地に熱延鋼板５ＰＨＣ（１，６ｍｍ）の酸洗
材を用い、Ｎｉめっきは、硫酸酸性浴中で電気めっきで
行った。前処理加熱（０２６０ｐｐｍ、Ｈ２３％、残部
Ｎｚ）の後、浴温４５０℃、３　ｓｅｃで溶融めっきを
行った。ワイピングした後、合金化加熱処理を４５０〜
５５０℃、５〜４０秒行い、種々のめっき層組成よりな
る試料を作製した。めっき付着量は６０ｇ／ｍ”とした
。耐赤錆性の評価は、前述の評価基準に従って、ＳＳＴ
による円筒絞り材の赤錆発生５０％の時間、塗装材クロ
スカット部の赤錆発生率を調査し、それぞれ５点法で評
価し、両方の結果を考慮して総合評価を５点法で行った
。３点以上を合格とした。また、ＳＳＴ　４週後の塗装
材クロスカット部の耐ブリスター性（塗膜密着性）も合
わせて評価した。この場合の評点は、ブリスター幅が３
１１ＩＩ１１以下を○、３　ｍｍａ４　ｍｍ以下を△、
４ｍｍ超を×とし、６以上を合格とした。

Ｎｏ、１〜１８に示す通り、Ｎｉブレめっき層０．２〜
２　ｇ／ｍ２、加熱板温４３０〜５００℃、昇温速度３
０’ｅ／ｓｅｅ以上、浴中ＡＩ　０．０５〜０．１５％
、合金化加熱条件が４７０〜５５０℃で１０〜４０秒で
ある本発明の製造条件で得られためっき鋼板は、加工部
および塗装偏部の耐赤錆性、塗装材の耐ブリスター性共
に優れる。これに比較して、ブレＮｉなしの場合（Ｎｏ
、２１）を含めて、ブレＮｉめつき層の付着量、加熱板
温、昇温速度、浴中Ａｎ、合金化処理条件が本発明範囲
を逸脱する場合（Ｎｏ、１９〜３０）　　加工部および
塗装偏部の耐赤錆性が劣る。

さらに、Ｎｏ、３１〜３３は、めっき浴中に他の合金元
素を微量に含有する場合であり、この場合にも優れた性
能を示した。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の製造方法によれば合金化溶融Ｚ
ｎめっき鋼板としては従来にない加工部および塗膜偏部
の耐赤錆性が得られることから、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（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は前処理加熱板
温と加工部、塗装偏部の耐赤錆性の関係を示した図、第
２図は加熱速度と加工部、塗装偏部の耐赤錆性の関係を
示した図、第３図は本発明の製造方法で得られためつき
層の構造を模式的に示した図である。 他４名 値　り ＼才 Ｃ） へ 順 ｇＨ滉Ｃ漬船５観式屹； 値　り 寸 Ｃ） へ 順 ４！賛Ｗ４＝へＯべＲへＬ曇５鯉シ勺：剣Ｂ；ヘロベ々
）Ｌ后Ｃ蒼曇霞枦シ硼：ｊ”　Ｈｆｔ　Ｇ著＠ｌ！Ｉ馴
４噸 （本発明） ４３０〜５００℃ 図 （従来技術） ７８０℃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　鋼板の表面にＮｉプレめっき層を０．２〜２ｇ／ｍ
   ＾２めっき後、無酸化あるいは還元雰囲気中で板温４３
   ０〜５００℃に３０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で急速加
   熱を行つたのちＡｌ０．０５〜０．２５％含有するＺｎ
   めっき浴中で溶融めっきし、ワイピング直上で４７０〜
   ５５０℃で１０〜４０秒合金化加熱処理を行うことを特
   徴とする合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法。