JPH04231481A

JPH04231481A - 加工性に優れた表面処理鋼板

Info

Publication number: JPH04231481A
Application number: JP41491190A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Koike; 利明小池
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-08-20

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、十分な塗装後耐食性を
有するとともに優れたプレス加工性を有し、例えば自動
車用防錆鋼板として好適な、加工性に優れた表面処理鋼
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車車体の防錆性能に対する要
求は一段と厳しくなってきており、いわゆる　”１０−
５−２”　の防錆目標　（孔あき腐食１０年保証、外面
錆５年保証、エンジンルーム内の表面錆２年保証）　が
掲げられるに至って自動車用防錆鋼板の一層の防錆性能
向上策は緊急の課題となってきた。従来、自動車用防錆
鋼板としては、「電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ鋼板　（メ
ッキ付着量：２０〜４０ｇ／ｍ２）　」、「電気Ｚｎ−
Ｆｅ合金メッキ鋼板　（メッキ付着量：２０〜４０ｇ／
ｍ２）　」あるいは「電気Ｚｎメッキ鋼板　（メッキ付
着量：２０〜１００ｇ／ｍ２）」　が使用されていたが
、上述のような防錆要求の高度化に伴ってメッキ層の厚
目付化が検討された。ところが、電気メッキ鋼板のメッ
キ層の厚目付化は、電力の大量使用に伴う製造コストの
多大な上昇につながるものであることから、自動車用防
錆鋼板にも、電気メッキ鋼板に比較して厚目付化が容易
であり塗装後耐食性にも優れた合金化溶融Ｚｎメッキ鋼
板の使用が検討されるようになってきた。

【０００３】しかしながら、溶融Ｚｎメッキ鋼板を加熱
処理することによってメッキ層全体をＺｎ−Ｆｅ合金と
した「合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板」には、合金化度が高
い場合には厳しい加工を受けるとメッキ層が崩壊し粉末
状に剥離・脱落するいわゆる　”パウダリング”　と称
される成品欠陥が発生して加工後の耐食性を劣化せしめ
ると同時に、剥離・脱落したメッキ層の破片がプレス金
型に堆積して成形品に押し込み疵を作る等の問題を生じ
ることがあり、合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板を自動車用防
錆鋼板に適用するには前述の問題を解決する必要があっ
た。一般的に、合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板のメッキ層に
おけるパウダリングの防止には合金化度を下げればよい
とされているが、合金化度が低下するとメッキ層が相対
的に柔らかくなるため、プレス加工時にメッキ層が金型
に焼付いて摺動抵抗が増大し部分的にメッキ層がむしり
取られるいわゆる　”フレーキング”　と称される現象
が発生し、脱落したメッキ層の破片がプレス金型に堆積
して成形品に押し込み疵を作る等のトラブルを生じるこ
とがあった。

【０００４】一方、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の有する
他の欠点として、カチオン電着塗装後の電着塗膜にクレ
ータリングが発生し易いことがあるが、このクレータリ
ングの発生を抑制・改善するために、例えば下記■およ
び■に示すような様々な提案がなされている。■合金化
溶融Ｚｎメッキ鋼板に、Ｆｅ−Ｚｎ系合金　（Ｚｎ≦４
０％：以下、本明細書においては、特にことわりがない
限り、「％」は「重量％」を意味するものとする）の上
層メッキを施す（特開昭５６−１３３４８８号公報、特
開昭５６−１４２８８５号公報等参照）　。■合金化溶
融Ｚｎメッキ鋼板に、Ｆｅ−Ｐ系合金　（Ｐ：０．００
０３〜０．５　％）　の上層メッキを施す　（特開昭５
９−２１１５９２号公報、特開昭６２−２９０８４　号
公報等参照）　。しかし、これらの公報により提案され
た技術のように、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板上にフラッ
シュメッキとしてＦｅ−Ｚｎ系合金またはＦｅ−Ｐ系合
金からなる上層メッキを施すと、上層を付加しない合金
化溶融亜鉛メッキ鋼板よりも、耐パウダリング性が悪化
してしまうという問題があった。

【０００５】さらに、特開昭６１−２０７５９７号公報
には、加工性の優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板として
、合金化溶融亜鉛メッキ層の上層として、目付量が片面
当たり３〜１５ｇ／ｍ２でＮｉ含有率が３０％以下の電
気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層を有する合金化溶融Ｚｎメッ
キ鋼板が、さらに特開平２−２４３７８０号公報には、
パウダリングの発生を抑制するために、合金化溶融Ｚｎ
メッキ鋼板の表面に電気Ｆｅ系合金メッキを施すに際し
て、Ｆｅ系メッキ浴によるＺｎのエッチング量を５ｇ／
ｍ２以下とする技術が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
２０７５９７号公報により提案された合金化溶融Ｚｎメ
ッキ鋼板では、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層
のＮｉ含有率が１０％以上のγ単相の場合には、上層中
に残留応力が発生し易い。このために、プレス加工時に
上層が破壊され易く、これに伴って下層である合金化溶
融亜鉛メッキ層の剥離が生じ、結果としてパウダリング
が増加するという問題がある。また、この提案では、Ｎ
ｉ含有率が３０％以下とされているが、このうち１０％
以下のγ＋η相の範囲では、メッキ層の硬度が著しく低
いため、プレス加工時の摺動抵抗が高くなり、加工時に
割れが生じ易くなる　（雑誌「鉄と鋼」８７’　−Ｓ４
１７頁参照）　という問題もある　　。

【０００７】また、特開平２−２４３７８０号公報によ
り提案された技術は、下層にクラックを発生させないた
めの製造時の条件を規定した技術であり、加工前の段階
での下層のクラックを防止することはできるが、加工時
におけるクラックの発生を防止することはできない。こ
こに、本発明の目的は、上記の従来の技術が有する問題
を全て解決することができ、十分な塗装後耐食性を有す
るとともに優れたプレス加工性を有し、例えば自動車用
防錆鋼板として好適な、加工性に優れた表面処理鋼板を
提供すること、具体的には、合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板
の加工時に生じるパウダリングおよびフレーキングの発
生を従来よりも低減することができる加工性に優れた合
金化溶融Ｚｎメッキ鋼板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため種々検討を重ねた。その結果、本発明者は
、少なくとも片面に合金化溶融Ｚｎメッキを施した鋼板
において、合金化溶融Ｚｎメッキ層の上層として、γ単
相（Ｎｉ５Ｚｎ２１またはＮｉ３Ｚｎ２２　、Ｎｉ含有
率：１０〜１６％）　の電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層を
０．５　〜１０ｇ／ｍ２設けることにより、合金化溶融
亜鉛メッキ層の有する高い摺動抵抗　（摩擦係数）　を
低下させてフレーキングの発生を低減することができる
ことを知見した。しかし、本発明者はさらに検討を重ね
た結果、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層はその
表面硬度が高く延性が不足するため、プレス加工時にお
いて、下層である合金化溶融Ｚｎメッキ層の変形に追従
することができず、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の部分
的な剥離、すなわちパウダリングを生じ易いこと、なお
場合によっては、合金化溶融Ｚｎメッキ層と電気Ｚｎ−
Ｎｉ合金メッキ層との付着力が合金化溶融Ｚｎメッキ層
と鋼板との付着力よりも大きくなることがあり、このと
きには電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の剥離に伴って合金
化溶融Ｚｎメッキ層の剥離も生じてしまい、一層パウダ
リングが激しくなることを知見した。

【０００９】そこで、本発明者はさらに検討を重ねた結
果、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層にクラック
を付与して電気Ｚｎ−Ｎｉメッキ層を細分化することに
より、上層の下層に対する追従性を向上させることがで
き、上層の剥離を低減することができることを知見した
。また、このように上層を細分化しておくことにより、
前述のように、上層と下層とが同時に剥離する場合にお
いても、下層の剥離量を従来よりも少なくすることがで
き、上記課題を解決することができることを知見して、
本発明を完成した。ここに、本発明の要旨とするところ
は、図１に示すように、鋼板１の少なくとも片面に、合
金化溶融Ｚｎメッキ層２を有し、その上層として、γ単
相から成り、微細クラック４を有するＮｉ含有率が１０
〜１６％の電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層３を０．５　〜
１０ｇ／ｍ２有することを特徴とする加工性に優れた表
面処理鋼板である。上記の本発明において、前記電気Ｚ
ｎ−Ｎｉ合金メッキ層３のクラック発生量は５．０　μ
ｍ／μｍ２以上であることが好適である。本発明におい
て、「クラック発生量」とは、単位面積当たりに存在す
るクラック長さの総和で規定される。測定方法は、例え
ば走査型電子顕微鏡を用いて１００　倍から５００　倍
程度の倍率でクラックを目視観察し、それらの長さを測
定すればよい。

【００１０】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。ま
ず、本発明では、鋼板の両面または片面に、合金化溶融
Ｚｎメッキを施す。合金化溶融Ｚｎメッキを施す理由は
、その優れた耐食性のために、鋼板に所望の防錆性能を
付与することが容易・確実であり、本発明の適用の主た
る対象である自動車用防錆鋼板を製造するのに好適だか
らである。すなわち、本発明にかかる表面処理鋼板の必
要最低減の防錆力は、下層を設けることにより、付与さ
れる。なお、そのメッキ付着量の範囲、メッキ層の組成
、メッキ条件等は何ら制限を要するものではなく、所望
の防錆性能を得ることができる公知の付着量、組成また
はメッキ条件を適宜選定すればよい。

【００１１】本発明では、このようにして得られた合金
化溶融Ｚｎメッキ鋼板の合金化溶融Ｚｎメッキ層の表面
に、上層として電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキを施す。本発
明において、この電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキを施す理由
は、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層は合金化溶融Ｚｎメッ
キ層よりも硬いため摺動抵抗すなわち摩擦係数の低下に
効果があり、フレーキングの発生を抑制することができ
るからである。電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の組成は、
Ｎｉ含有率が１０％以上１６％以下である。その理由は
、表面処理鋼板の摺動抵抗を低下させるためには、前述
のように、上層として設けられる電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メ
ッキ層の硬度が高いことが必要であるが、この電気Ｚｎ
−Ｎｉ合金メッキ層が　（γ＋η）　相や　（α＋γ）
　相を有する場合にはむしろ電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ
層の硬度が低下して、摺動抵抗の低下を図ることができ
なくなる。そこで、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の組織
をγ単相としてその硬度を高い値とするために、Ｎｉ含
有率を１０％以上１６％以下と限定する。

【００１２】このような範囲のＮｉ含有率を有する電気
Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の硬度は、下層の合金化溶融Ｚ
ｎメッキ層に比較して高くなるため、上層を設けること
により、表面処理鋼板の摺動抵抗は低下し、プレス加工
時におけるメッキ層の金型への焼き付きを防止すること
ができ、フレーキングを効果的に抑制する。また、この
電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層の付着量は、０．５ｇ／ｍ
２　以上１０ｇ／ｍ２以下である。すなわち、付着量が
０．５ｇ／ｍ２　未満では、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ
層自体の強度が不足するため摺動抵抗の改善効果が不足
し、一方１０ｇ／ｍ２超としても摺動抵抗の改善効果が
飽和するとともに加工時に電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層
の剥離が発生してパウダリングの発生が過大となるから
である。電気メッキ条件等は、公知の条件により行えば
よく、何ら限定を要するものではない。

【００１３】また、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉメッキ層
には、本発明では、微細クラックが設けられている。該
微細クラックが存在することにより、加工時において、
下層である合金化溶融亜鉛メッキ層の変形に、電気Ｚｎ
−Ｎｉ合金メッキ層が追従し易くなり、上層の剥離であ
るパウダリングを抑制することができる。微細クラック
の深さは、何ら限定を要するものではないが、下層に達
する深さのクラックであってもプレス加工時における剥
離・脱落に悪影響を及ぼさない。また、前記パウダリン
グの防止効果を得るためには、上層の厚さの５０％以上
であることが望ましい。また、微細クラックの設定法に
ついても特に限定を要するものではないが、前記の好適
な範囲の深さを有するクラックを設ける方法としては、
例えば■電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキの際に通電終了後に
も５〜３０秒間程度メッキ浴中に浸漬することにより、
メッキ浴を用いたエッチングにより付与する方法、■酸
洗により付与する方法や、さらに■陽極電解により付与
する方法等を例示することができる。なお、■の方法の
場合、微細クラックの発生量は、前記浸漬時間を加減す
ることにより容易に制御することができる。

【００１４】なお、本発明においては、微細クラックの
存在量が不足する場合には、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉ
合金メッキ層が、下層である合金化溶融Ｚｎメッキ層の
変形に追従することが難しくなり、上層の剥離を生じ易
くなる。これを防止するためには、前記微細クラックの
発生量を、５．０　μｍ／μｍ２以上とすることが好適
である。微細クラックの存在により、本発明にかかる加
工性に優れた表面処理鋼板では、加工時におけるパウダ
リングの発生を著しく抑制することができる。このよう
にして、本発明にかかる表面処理鋼板では、耐フレーキ
ング性および耐パウダリング性を改善することができる
。なお、上層である電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層に微細
クラックを設けても、耐食性の劣化は殆んど問題になら
ない。耐食性の維持に対して、上層は殆んど寄与せず、
また腐食段階においても、クラック腐食生成物　（主と
してＺｎＯ）により前記微細クラックが塞がれてしまう
からである。

【００１５】さらに、本発明を実施例を参照しながら詳
述するが、これはあくまでも本発明の例示であって、こ
れにより本発明が限定されるものではない。

【実施例】まず、板厚が　０．８ｍｍの　”合金化度　
（Ｆｅ含有率）”が異なる合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板と
、表１に示すような電気Ｚｎ−Ｎｉ系合金メッキ液を準
備した。

【００１６】

【表１】

【００１７】各合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板に、脱脂およ
び酸洗処理を施した後、前記メッキ液を用いるとともに
、そのＮｉ２＋濃度とＺｎ２＋濃度とを変化させて電気
メッキを行うことにより、合金化溶融Ｚｎメッキ層上に
０〜１５ｇ／ｍ２の目付量で、η、η＋γ、γ、さらに
はγ＋αの各層を有する電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層を
設けた。なお、電気メッキを行う際には、一部の試料に
ついては通電終了後も１０秒間メッキ液に浸漬を続けて
行うことにより、メッキ液により上層である電気Ｚｎ−
Ｎｉ系合金メッキ層のエッチングを行わせて、その表面
に微細クラックを付与した。こうして、試料Ｎｏ．１な
いし試料Ｎｏ．３２　の表面処理鋼板を得た。

【００１８】なお、クラック発生量は、上記浸漬時間を
適宜調整することにより調整し、クラック発生量の測定
は、走査型電子顕微鏡を用いて行った。次いで、これら
の試料について、メッキ層の耐パウダリング性および耐
フレーキング性をチェックするためのビード付ハット成
形試験、円筒絞り試験およびメッキ面と工具面との摺動
特性調査をそれぞれ実施した。なお、前記各試験および
調査は、次に示す要領で行った。

【００１９】ビード付ハット成形試験図２（ａ）　に示すビード付のハット成形によって得た
成形品について、図２（ｂ）　で示すようなビード側壁
部におけるメッキのパウダリングおよびフレーキングを
粘着テープでチェックするとともに、図２（ｃ）　で示
す如く金型ビード部に堆積した金属粉を同様にテープチ
ェックした。そして、その評価は、「金型ビード部へのメッキ剥離片
の付着状況」は、後述する表２の「成形試験結果」の欄
に、 ◎：メッキ剥離片の付着なし ○：メッキ剥離片の付着微小 △：メッキ剥離片の付着小 ×：メッキ剥離片の付着多で表示し、また「成形品の壁部のテープ剥離状況」につ
いても、同じく表２の「成形試験結果」の欄に、◎：メ
ッキ剥離片の付着なし ○：メッキ剥離片の付着微小 △：メッキ剥離片の付着小 ×：メッキ剥離片の付着多で表示した。

【００２０】円筒絞り試験図３に示す形状に、円筒絞り抜き成形を行った後、円筒
の外側の側面に発生したパウダリングをテープ剥離によ
り除去しこの時の重量変化を測定した。測定結果は、下
式を用いて数値化し、評価した。

【００２１】上層メッキによるパウダリング増加　（％）　　　　　
　　　　上層付与後の合金化溶融Ｚｎメッキの測定結果
　　　　＝────────────────────
──×１００　　　　　　　　　上層付与前の合金化溶
融Ｚｎメッキの測定結果

【００２２】摺動特性調査メッキ面と工具面との摺動特性調査には、図４に示すよ
うな、バウデン試験を改良した　”改良バウデン試験法
”　によりメッキ面の摩擦係数を求める方法を採用し、
それによって摺動特性を評価した。結果を表２にまとめ
て示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２からも明らかなように、本発明にかか
る試料は、メッキ層のパウダリングおよびフレーキング
の発生が少なく、また深絞りも可能であることから、優
れたプレス加工性を有する表面処理鋼板が得られたこと
が明らかである。また、本発明にかかる試料については
、さらに、脱脂および化成処理からなる前処理を行った
後で、電着塗装　（２０μｍ）　、中塗塗装　（４０μ
ｍ）　および上塗塗装（４０μｍ）　からなる３コート
塗装を行い、屋外曝露試験を行って、試料の塗装後耐食
性を評価したが、いずれも現行の自動車用防錆鋼板の仕
様を十分に満足する結果が得られた。したがって、本発
明にかかる表面処理鋼板は、塗装後耐食性も優れている
ことが明らかである。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、優
れた塗装後耐食性を有し、かつプレス加工時におけるパ
ウダリングおよびフレーキングの発生を低減することが
でき、例えば自動車用防錆鋼板として使用するのに好適
な表面処理鋼板を提供することができた。かかる効果を
有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる表面処理鋼板の概略構成図であ
る。

【図２】ビード付ハット成形試験の概要工程図であり、
図２（ａ）　は成形工程を、図２（ｂ）　および図２（
ｃ）　は、それぞれ粘着テープの評価部を示している。

【図３】円筒絞り試験の概要説明図である。

【図４】改良型バウデン試験法の概要説明図である。

【符号の説明】

１：鋼板２：合金化溶融Ｚｎメッキ層３：γ層から成り、微細クラック４を有するＮｉ含有率
が１０〜１６重量％の電気Ｚｎ−Ｎｉ系合金メッキ層４
：微細クラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　鋼板の少なくとも片面に、合金化溶融
Ｚｎメッキ層を有し、その上層として、γ単相から成り
、微細クラックを有するＮｉ含有率が１０〜１６重量％
の電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層を０．５　〜１０ｇ／ｍ
２有することを特徴とする加工性に優れた表面処理鋼板
。
【請求項２】　　前記電気Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキ層のク
ラック発生量が５．０　μｍ／μｍ２以上である請求項
１記載の加工性に優れた表面処理鋼板。