JPH05140719A - 溶融亜鉛系合金化めつき鋼板の製造方法 - Google Patents

溶融亜鉛系合金化めつき鋼板の製造方法

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JPH05140719A
JPH05140719A JP32842791A JP32842791A JPH05140719A JP H05140719 A JPH05140719 A JP H05140719A JP 32842791 A JP32842791 A JP 32842791A JP 32842791 A JP32842791 A JP 32842791A JP H05140719 A JPH05140719 A JP H05140719A
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Shinichi Suzuki
眞一 鈴木
Makoto Itomi
誠 糸見
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶融亜鉛系合金化めっき鋼板の製
造方法に関するものである。 【構成】 予め鋼板表面にFe−S複合めっきを施し、
次いで溶融亜鉛めっきを施して加熱合金化処理する。 【効果】 かくすることにより、迅速かつ、均一に合金
化処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合金化溶融亜鉛系めっ
き鋼板の製造方法に関して、めっき濡れ性を改善し、合
金化反応速度の異なる各種鋼板の合金化速度を平準化
し、工業的製造を容易ならしめることと、P添加鋼のご
とき、特に合金化反応の遅い鋼種に対して、その合金化
速度を促進させることを狙いとするものである。
【0002】
【従来技術とその課題】合金化溶融亜鉛めっき鋼板はF
e6〜18%含有するZn−Fe合金組成をもち、塗装
耐食性、プレス成形性、溶接性が優れていることから自
動車、家電、建材など広い産業分野に使用されている材
料である。その製造方法は、通常冷延鋼板あるいは熱延
鋼板を酸化性あるいは無酸化性雰囲気で昇温し、表面に
付着している油などの汚れを焼去し、次いで還元雰囲気
中で表面を清浄化した後、溶融亜鉛めっきを施し、次い
で加熱処理によって地鉄からFeをめっき層に拡散せし
めて合金化する工程で実施されている。合金化反応はF
eの拡散速度に支配されるので、鋼種によってその速度
が異なり、その対処方法としてラインスピードを変更し
たり、めっき浴中のAl濃度を調整しているが、操業能
率の低下や、品質バラツキをもたらす不利がある。ま
た、高張力鋼板として実施されているP添加鋼はFe拡
散速度が著しく遅いため、生産障害が甚だしい。一方、
高張力鋼板として実施されているSi添加鋼では鋼中の
Si含有量が高いと、鋼板表面にSi酸化物を生成し、
これが溶融亜鉛との濡れ性を阻害し、鋼中のSi含有量
が低くても合金化速度の低下を招く。この解決策とし
て、めっきに先立ち鋼板表面にFeめっきを施すことが
開示(特開昭59−23858号)されているが、効果
は不十分であることがわかり、本発明はその改善方法を
提案するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の課題を
有利に解決するためになされたものであり、溶融めっき
前のプレめっきの効果をさらに高める新規なめっき方法
に特徴がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)予め鋼板表面にFe−S複合めっきを施し、次い
で溶融亜鉛系めっきを施した後、加熱合金化処理するこ
とを特徴とする合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法 (2)P 0.02〜0.5%および/またはSi 0.
03〜3%および/またはMn 0.1〜3%含有する
鋼板表面にFe−S複合めっきを施し、次いで溶融亜鉛
系めっきを施した後、加熱合金化処理することを特徴と
する合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法 (3)Fe2+イオンおよび0.01〜20g/lのポリ
スルフォン,スルフィド誘導体等のSを含む有機化合物
を1種または2種以上を含む酸性めっき浴を用いて、め
っきすることを特徴とする請求項(1)または(2)に
記載のFe−S複合めっきの製造方法である。
【0005】
【作用】Fe−S複合めっき層とはFe中にS質物質が
合金、混合、あるいは吸蔵されている構造のめっき層を
さす。Fe−S複合めっき層の形成方法として、電気め
っき法の例を以下に示す。鋼板を必要ならば通常の方法
で脱脂、酸洗処理をした後、硫酸第一鉄及びあるいは塩
化第一鉄の水溶液にポリスルフォンを0.01から10
g/l添加した浴に導き、鋼板を陰極として電流密度3
0〜300A/dm2,0.1〜30秒の電解処理をす
る事により、Feめっき層中にS物質であるポリスルフ
ォンがSとして0.01〜1%共析する。次いで、無機
化炉中500〜700℃に昇温し、還元炉中で500〜
800℃に保持して熱処理をすると、Feめっき層が再
結晶するとともに、ポリスルフォンが分解してFe−S
複合めっき層が形成する。S質分が存在しない場合には
Feめっき層は再結晶によって母材鋼板と同様な結晶粒
を形成するが、この粒界を通って、母材鋼板のMn,S
i,P,Al等の元素がFeめっき層表面まで容易に拡
散する。これらトラップエレメントは後の合金化反応に
重大な影響を及ぼすものであるが、その表面濃度が鋼種
によって異なるので合金化速度がそれぞれ異なるもので
ある。Feプレメッキではこのような理由でトラップエ
レメントの表面濃度を平準化する作用が不十分であっ
た。
【0006】これに対して、Fe−S複合めっきでは、
再結晶過程でアモルファス様の微細結晶が生成し、明確
な粒界が観察されない。また、Sは粒内での拡散がP,
Si,Mnと比較して速く、粒界および表面に濃化しや
すい。そのため上記トラップエレメントのめっき層表面
への拡散が著しく抑制され、鋼種が異なってもその表面
濃度が平準化し、ほぼ一定の合金化反応速度が達成され
る。P添加鋼においても、Pの表面濃度が抑制され、合
金化速度は普通鋼に近いレベルまで促進できる。また、
Si,Mn添加鋼においても同様な効果からSi,Mn
の酸化物の生成が抑制され溶融亜鉛との濡れ性やめっき
密着力が向上されるとともに合金化速度も促進できる。
【0007】次に、Fe−S複合めっきのめっき方法に
ついて述べる。まず、電気めっきによる方法であるが、
硫酸第一鉄及びあるいは塩化第一鉄の水溶液にS質分と
してポリスルフォン,スルフィド誘導体やSを含有する
アニオン系界面活性剤,カチオン系界面活性剤,非イオ
ン系界面活性剤,両イオン性界面活性剤の1種または2
種以上を0.01〜20g/l添加した酸性めっき浴を
用いて、鋼板を陰極として電解処理を行う。これらのS
質分物質はスルフォン基,スルフィド基,エーテル基や
アミン基などの極性基の作用により活性な点への吸着性
が高いため、Feめっき中に容易に均一に含有される。
【0008】これら添加剤は一般的に R2−X−(R1−Y)n−R3 及び、あるいは R2−(R1−X)n−R3 で示される化合物を指す。ここで、 X,Y:O(エーテル基),S(スルフィド基),SO
2(スルフォン基),NH,NR(アミン基),NR2+
(アンモニウム基) R1:アルキレン基 及び、あるいは R2,R3:H,アルキル基,フェニル,ナフチルなどの
アリール基及びまたはその誘導体(カルボン酸,硫酸,
リン酸等の官能基,塩,エステル) n=1〜2000 これら化合物はポリスルフォンの様に連鎖化合物であっ
てもよく、クラウンエーテルやモノラウリン酸ソルビタ
ンのスルフォン誘導体の様な環式化合物でもよく、ポリ
アミンスルホンの様な直鎖,環式混合化合物でも良い。
具体的な例を挙げれば、
【0009】
【化1】
【0010】・スルフィド RSR′ R,R′:アルキル,H
【0011】
【0012】
【0013】
【化2】
【0014】
【化3】
【0015】・チオ尿素 SC(NH ・チオシアン酸塩 KSCN, NH4SCN 等である。これら添加剤のめっき浴中の添加量は0.0
1〜20g/lが好ましい範囲である。0.01g/l
未満ではほとんど効果が認められない。また20g/l
を越えるとSの含有量が飽和し、めっき浴中への溶解度
に制約される。上記添加剤は1種または2種以上混合し
て使用することもできる。Fe2+イオン濃度は特に制限
されるものではないが、通常10〜150g/lの範囲
で、目的とするめっきを電流効率を勘案して最適条件を
採用することができる。さらに、Na+,K+,NH4+,
Mg2+イオン等の無関係塩を添加することは、浴の電気
伝導度を高めるために有効である。なお、目的に応じて
はNi,Co,Cr,Mn,Cu,Cd,Sn,Pbな
どのイオンを少量添加してめっき層に第3成分を少量共
析させても本発明の効果は本質的には変わらない。
【0016】次に、めっき条件について説明する。電流
密度30A/dm2以上で鋼板にめっきを行うことが好
ましい。30A/dm2以下では合金化向上を行うに十
分なFe−Sめっきのめっき量を得るのに時間がかかり
工業的でない。めっき液の流速は鋼帯との相対速度とし
て、10〜200m/min、めっき温度は40〜70
℃が適当である。めっき量としては、0.2〜10g/
2のめっきを施す。めっき量が0.2g/m2未満であ
ると、効果が少なく、また10g/m2超になると効果
はほとんど変わらず、コスト的にも不利になるので10
g/m2以下が好ましい。また、Fe−Sめっき中のS
量としては、0.01%以上1.0%以下が好ましい。
S量が0.01%未満であると合金化反応に及ぼす作用
が小さく、また1.0超ではめっき層が脆くなり、炉内
で剥離する傾向があるので好ましくない。なお、めっき
前に鋼板を必要ならば通常の方法で脱脂、酸洗処理を行
ってもよい。また、硫化物微粒子をそのまま、あるいは
上記の界面活性剤と一緒に添加することも可能である。
【0017】次に上記以外の態様例を示す。電気めっき
法は溶融めっき法の直前で行っても良い。電気めっき
後、必要ならフラックスを塗布し、400〜500℃に
加熱して溶融めっき浴に導くか、あるいは直接常温のま
ま溶融めっき浴に導き、浴内で加熱してめっきをしても
良い。この場合、Fe−S複合めっき層のS含有物質は
未分解あるいは部分分解状態で溶融めっきされるが、溶
融めっき浴内でのトラップエレメント拡散に十分の抑制
作用がある。Fe−S複合めっきはFe,Sをターゲッ
トとする物理蒸着法、気化性Fe塩と有機物蒸気を用い
て分解析出させる化学蒸着法でも適用できる。これらの
方法でのFe−S複合めっきの作用機構は上述と同じで
自明であろう。本発明のFe−S複合めっき層の厚さ
は、0.2〜10g/m2が好適である。0.2g/m2
未満であると、効果が判然とせず、また10g/m2
になると効果はほとんど変わらず、コスト的にも不利に
なる。
【0018】P添加鋼においては0.02〜0.5%の
P含有量の鋼板で合金化促進効果が大きい。0.02%
未満では普通鋼と変わらず、0.5%Pを越えると本発
明のFe−S複合めっきをもってしても効果が不十分と
なる。Si添加鋼においては0.2〜3%のSi含有量
の鋼板で溶融亜鉛との濡れ性改善効果、合金化促進効
果、めっき密着性向上効果が大きい。0.2%未満では
普通鋼と変わらず、3%Siを越えると本発明のFe−
S複合めっきをもってしても効果が不十分となる。Mn
添加鋼においては0.1〜3%のMn含有量の鋼板で溶
融亜鉛との濡れ性改善効果、合金化促進効果、めっき密
着性向上効果が大きい。0.2%未満では普通鋼と変わ
らず、3%Mnを越えると本発明のFe−S複合めっき
をもってしても効果が不十分となる。これらの元素が2
種以上添加されても各元素の効果範囲は上記と同様であ
る。なお、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の溶融めっき浴は
通常Alを0〜0.15%添加しており、その他にP
b,Cd,Sb,Snも少量存在してもよく、さらには
品質改善を目的として、Ni,Mn,Ti,Zr,M
g,Ca,Li,ランタナイドなどが少量添加される場
合があるが、合金化処理される工程を経る場合には、本
質的には本発明の方法は全く適用可能である。Fe−S
複合めっきにおいて、他の元素、例えば、Ni,Zn,
Mn,Cu,P,B,O,C,N,Cl,H,Naなど
が少量混入しても本質的には本発明と同一である。
【0019】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに挙げ
る。 1)表1は各鋼板の化学組成を示す。また、表2A、表
2B、表2C、表2Dは、それぞれ事前(予め)めっき
条件である。このような事前のめっき条件によってめっ
きした後、連続溶融亜鉛系めっき設備前処理炉の直火無
酸化炉出側で650℃(板温)、還元熱処理炉で750
〜800℃×30秒の熱処理を施し、次いで亜鉛系めっ
き浴へ導きめっきを施した。 2)上記めっき鋼板を表3A、表3Bに示すごとく合金
化処理した。合金化は、直火加熱炉温度を950℃、保
熱炉温度を650℃とそれぞれ一定として行い、溶融亜
鉛が保熱炉出側で完全に観察されなくなる場合のストリ
ップ通板速度を示した。この場合通板速度が大きいほど
合金化速度が速く、短時間で合金化処理ができることを
示すものである。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2A】
【0022】
【表2B】
【0023】
【表2C】
【0024】
【表2D】
【0025】
【表3A】
【0026】
【表3B】
【0027】
【発明の効果】このように本発明によれば短時間で合金
化処理でき、それだけ生産性を向上することができる。
かくすることにより、鋼種により合金化処理条件(温
度,時間)をほとんど変更すること無く合金化処理がで
き、工業的に安定して、しかも確実に合金化処理ができ
る。また合金化処理時間を短縮でき、それだけ生産性を
向上することができる、溶融亜鉛との濡れ性やめっき密
着性を向上できる等の優れた効果が得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め鋼板表面にFe−S複合めっきを施
    し、次いで溶融亜鉛系めっきを施した後、加熱合金化処
    理することを特徴とする合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の
    製造方法
  2. 【請求項2】 P 0.02〜0.5%および/または
    Si 0.03〜3%および/またはMn 0.1〜3%
    含有する鋼板表面にFe−S複合めっきを施し、次いで
    溶融亜鉛系めっきを施した後、加熱合金化処理すること
    を特徴とする合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法
  3. 【請求項3】 Fe2+イオンおよび0.01〜20g/
    lのポリスルフォン,スルフィド誘導体等のSを含む有
    機化合物を1種または2種以上を含む酸性めっき浴を用
    いて、めっきすることを特徴とする請求項(1)または
    (2)に記載のFe−S複合めっきの製造方法
JP32842791A 1991-11-18 1991-11-18 溶融亜鉛系合金化めつき鋼板の製造方法 Withdrawn JPH05140719A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007525600A (ja) * 2004-03-01 2007-09-06 アトテック・ドイチュラント・ゲーエムベーハー 鉄−リン電気めっき浴および方法
JP2007247018A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Jfe Steel Kk 溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Effective date: 19990204