JPH0881761A - Zn−Mg合金めっき鋼板及び製造方法 - Google Patents
Zn−Mg合金めっき鋼板及び製造方法Info
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- JPH0881761A JPH0881761A JP24335894A JP24335894A JPH0881761A JP H0881761 A JPH0881761 A JP H0881761A JP 24335894 A JP24335894 A JP 24335894A JP 24335894 A JP24335894 A JP 24335894A JP H0881761 A JPH0881761 A JP H0881761A
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Abstract
改善する。 【構成】 Mg濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金
層,Mg濃度7重量%以上のZn−Mg合金層及びMg
濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金層が順次積層さ
れた3層構造、或いはMg濃度0.5重量%以下のZn
−Mg合金層,Mg濃度2〜7重量%のZn−Mg合金
層,Mg濃度7重量%以上のZn−Mg合金層,Mg濃
度2〜7重量%のZn−Mg合金層及びMg濃度0.5
重量%以下のZn−Mg合金層が順次積層された5層構
造のZn−Mg合金めっき層をもつ。下地鋼とめっき層
との界面には、Zn−Fe合金層又はZn−Fe−Mg
合金層を形成しても良い。
Description
グ性,密着性,スポット溶接性,耐変色性等に優れたZ
n−Mg合金めっき鋼板及びその製造方法に関する。
ら各種の表面処理が採用されている。なかでも、代表的
な表面処理方法であるZnめっきには、主として電気め
っき法,溶融めっき法等が採用されている。耐食性の向
上に対する要求は年々高まる傾向にあり、これに伴って
溶融めっき法,電気めっき法等において種々の改良が提
案されている。溶融めっき法でZnめっき鋼板の耐食性
を向上させようとすると、Znめっき層の付着量を増加
させることが先ず考えられる。しかし、製造面から付着
量の上限が制約されるため、付着量の増加によって耐食
性の向上を図ることには限界がある。また、付着量の増
加、すなわちめっき層の厚膜化は、めっき鋼板をプレス
成形するときにカジリ,フレーキング等の欠陥を発生さ
せる原因になり易い。
を形成しようとすると、ラインスピードを遅くすること
が必要になり、生産性が著しく損なわれる。そこで、電
気めっき法では、Zn−Ni系等のZn合金めっきを施
すことによって耐食性の向上を図っている。しかし、Z
n−Ni合金めっき層は、硬質で脆いため、成形時にめ
っき層に割れや欠け等の欠陥を発生させ易い。このよう
な欠陥がめっき層に発生すると、欠陥部を介して下地鋼
が露出するため、めっき層本来の性能が発揮されず、欠
陥部を起点とした腐食が進行する。以上のような背景か
ら、高耐食性のZn系合金めっき鋼板を蒸着で製造する
ことが試みられている。なかでも、Zn−Mg合金めっ
きは、優れた防食作用を有する。たとえば、特開昭64
−17853号公報では、0.5〜40重量%のMgを
含むZn−Mg合金めっき層を形成することを開示して
いる。また、Zn−Mg合金めっき層と下地鋼との間に
Zn,Ni,Cu,Mg,Al,Fe,Co,Ti等の
中間層を介在させるとき、めっき層の密着性及び加工性
が向上することが特開平2−141588号公報で紹介
されている。
合金めっき鋼板では、プレス加工時にパウダリングが発
生し易い欠点がある。特に、Mg濃度の上昇に伴ってめ
っき層にZn−Mgの金属間化合物が多くなった場合、
Mgの平均濃度が低いときでも下地側に金属間化合物が
存在する場合等において、この傾向が顕著になる。これ
は、Zn−Mg金属間化合物層が硬くて脆いためであ
り、高い延性をもつ下地鋼板の変形に追従できず、界面
剥離や亀裂を起こすことに原因がある。パウダリング
は、Mg濃度の低下によってめっき層に含まれる金属間
化合物の量を下げ、延性を高くすることによって解消さ
れる。しかし、Mg濃度の低下は、めっき層の防食作用
を低下させる。また、表面側のみを高Mg濃度にしても
耐パウダリング性が改善されるが、めっき層の表面がM
g濃化によって黒色に変色し、めっき鋼板の商品価値を
下げる。しかも、めっき層表面の高Mg濃度は、溶接電
極に対するMgの拡散を促進させ、スポット溶接性を低
下させる。本発明は、このような問題を解消すべく案出
されたものであり、Zn−Mg合金めっき層を特定組成
の多層構造とすることにより、高Mg濃度に起因する欠
陥を抑制し、耐食性,耐パウダリング性,密着性,スポ
ット溶接性,耐変色性等に優れたZn−Mg合金めっき
鋼板を得ること目的とする。
めっき鋼板は、その目的を達成するため、図1に示す基
本的な層構成をもっている。下地鋼の表面にはMg濃度
0.5重量%以下のZn−Mg合金層があり、その上に
Mg濃度7重量%以上のZn−Mg合金層及びMg濃度
0.5重量%以下のZn−Mg合金層が順次積層されて
いる。この基本層構成よりも高耐食性が要求される場
合、図2に示すように、Mg濃度0.5重量%以下のZ
n−Mg合金層とMg濃度7重量%以上のZn−Mg合
金層との間にMg濃度2〜7重量%のZn−Mg合金層
を設ける。Mg濃度7重量%以上のZn−Mg合金層
は、高湿潤環境における耐食性を確保する観点から、M
g含有量の上限を20重量%にすることが好ましい。
いると、鋼板表面が酸化され、めっき層の密着性が低下
する。また、表面活性化後に直ちに蒸着が行われず、鋼
板表面の汚染が予想される場合にあっても、めっき層の
密着性が低下する虞れがある。このような場合、鋼板表
面に対するZn−Mg合金めっき層の密着性を図るた
め、図3又は図4に示すようにZn−Fe合金層又はZ
n−Fe−Mg合金層を形成する。Zn−Fe合金層又
はZn−Fe−Mg合金層は、それらによる成形時のパ
ウダリングを防止するため、層厚を0.5μm以下にす
ることが好ましい。また、Zn−Fe合金層又はZn−
Fe−Mg合金層に含まれるFe濃度は、通常6重量%
以上にする。
着→Mg蒸着→Zn蒸着を順次行った後で加熱すること
によって形成される。或いは、蒸着割合を変えながら、
Zn及びMgを同時蒸着することによっても、必要とす
る層構成をもつZn−Mg合金めっき層が形成される。
蒸着後の加熱温度,加熱時間等の条件を制御することに
より、必要とする厚みをもったZn−Fe合金層又はZ
n−Fe−Mg合金層が下地鋼とめっき層との界面に形
成される。たとえば、50秒以内の短時間加熱では加熱
温度を270〜370℃に、1時間以上の長時間加熱で
は加熱温度を150〜250℃に設定する。また、加熱
処理に代えて、蒸着終了時の鋼板温度が270〜370
℃となるように条件を設定することによっても、所定の
層構成をもったZn−Mg合金めっき層を形成すること
ができる。蒸着法で形成されたZn−Mg合金めっき層
には、通常、酸化したMg濃化層が表面に存在する。初
期の耐食性が重視される用途ではMg濃化層をそのまま
残しておくが、スポット溶接性が重視される用途や表面
の黒変色を防止する場合には、酸洗等によってMg濃化
層を除去する。
心部にMg濃度の高い部分があり、その上下にある層の
Mg濃度が低くなった多層構成をもっている。Mg濃度
が0.5重量%以下の低い層は、比較的溶出速度が大き
く、犠牲防食作用を呈し、疵付き部等における鋼板露出
部の赤錆発生を防止する。特に、初期の赤錆発生防止に
有効である。Mg濃度が7重量%以上と高い層は、耐食
性が高く、めっき層自体の腐食寿命を長くする。また、
Mg濃度が高い層から溶け出したMgは、防食性に優れ
たZnの腐食生成物であるZnCl2・4Zn (OH)2や
Zn (OH)2の生成を促進させ、耐食性を向上させる。
Mg濃度が2〜7重量%と中間濃度のZn−Mg合金層
は、低Mg濃度層と高Mg濃度層との中間の性質を示
し、更に耐食性を向上させる。このような各層の作用が
相乗的に働き、従来にない優れた耐食性が発揮される。
せるとき、Mg濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金
層に延性があるため、ほとんど変形しない高Mg濃度の
Zn−Mg合金層と下地鋼との間の加工時における変形
量の差を吸収する。その結果、パウダリングの発生が抑
制される。めっき層の表層は、めっき後の鋼板を酸洗
し、表面の酸化したMg濃化層を除去することによっ
て、スポット溶接時に溶接電極と接する面のMg濃度が
0.5重量%以下になる。低Mg層は、溶接電極へのM
g拡散を少なくし、スポット溶接性を向上させる。ま
た、表面に多量のMgが存在すると、Znの酸化物や水
酸化物が不飽和になり、黒変色が生じる。この黒変色
も、表層のMg濃度を0.5重量%以下にすることによ
って防止できる。
02重量%,Mn:0.21重量%,P:0.007重
量%,S:0.001重量%,Ti:0.076重量
%,Al:0.031重量%の組成を持ち、板厚0.8
mmの鋼板を使用した。めっき原板をN2 −50%H2
ガス雰囲気中で還元加熱することにより表面の酸化膜を
除去した後、真空室にセットした。真空室は、ポンプで
排気しながら露点−60℃のN2 ガスを導入し、N2 分
圧を5×10-2トールに維持した。この真空室内で、次
の手順で蒸着した。Zn→Mg→Znの順番で蒸着し、
トータルで片面当り100g/m2 の蒸着量に設定し、
最初に蒸着するZn量と最後に蒸着するZn量を同一に
した。これにより、中心付近のMg濃度が最も高い層で
は約10重量のMg濃度となり、上下層のMg濃度は
0.5重量%以下になった。また、中間にある層のMg
濃度は、約4重量%であった。
金層又はZn−Fe−Mg合金層がある3層構造(図
3)又は5層構造(図4)のめっき鋼板を製造する場
合、200℃に保持した鋼板表面にZn→Mg→Znの
順番で蒸着した後、真空室を700トールのN2 で満た
し、5〜10秒間加熱した。加熱温度は、3層構造(図
3)のめっき層を形成する場合には270〜330℃、
5層構造(図4)のめっき層を形成する場合には330
〜370℃とした。これにより、Zn−Fe合金層又は
Zn−Fe−Mg合金層は、約0.2μmの厚みとなっ
た。また、蒸着割合を変化させながらZn及びMgを同
時に蒸着することにより、図1及び図2に示す層構成を
もった片面当りのZn付着量が100g/m2 のZn−
Mg合金めっき層を形成した。このとき、蒸着時の鋼板
を板温120℃に保持した。なお、蒸着後に、加熱処理
は行わなかった。
液で酸洗し、表面のMg濃化層を除去した。酸洗後のめ
っき鋼板は、十分に水洗した。得られためっき鋼板を観
察したところ、表1に示す層構成をもつめっき層となっ
ていた。各めっき鋼板の特性を調査した。耐食性は、J
IS Z2371に準拠した塩水噴霧試験を行い、赤錆
発生時間で評価した。パウダリング性は、高さ4mm,
R=0.5mmのビードを付けた金型に試験片を挟み、
金型への加圧力500kgf及び引抜き速度200m/
分で金型から試験片を引き抜くド−ロービード試験を行
い、発生したパウダリングの量で評価した。スポット溶
接性は、単相交流型の溶接機に先端径4.5mmのCF
型Cu−1%Cr電極を装着し、連続溶接が可能な打点
数によって評価した。黒変色は、温度50℃及び相対湿
度60%の促進試験機の中に試験片を1000時間放置
し、試験前後の明度差ΔL* によって評価した。試験結
果を示す表1から明らかなように、本発明に従った3層
構造又は5層構造をもつZn−Mg合金めっき鋼板は、
耐食性,耐パウダリング性,スポット溶接性,耐黒変色
性の何れにおいても優れていた。また、図3及び図4の
構造をもつめっき層が形成されたものでは、H2 OやO
2 が数十ppm存在する酸化性の雰囲気で蒸着した場合
でも、めっき層の密着性が良好であった。
時蒸着によって、片面当りの付着量が100g/m2 で
均一組成をもつZn−Mg合金めっき層を形成した。 比較例2 鋼板温度を200℃に保持し、Zn→Mgの順に蒸着し
た後、270〜330℃に加熱することによって、下層
がMg濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金層,上層
がMg濃度10重量%のZn−Mg合金層からなる2層
構造のZn−Mg合金めっき鋼板をも作製した。このと
き、付着量を片面当り100g/m2 (めっき厚みとし
て約0.2μm)に設定し、界面にZn−Fe合金層又
はZn−Fe−Mg合金層が形成されるように温度管理
した。
着し、270〜330℃に加熱することにより、Mg濃
度約10重量%の下層とMg濃度0.5重量%の上層か
らなる2層構造のZn−Mg合金めっき鋼板を作製し
た。 比較例4 鋼板温度を90℃に保持し、Zn蒸着→Zn,Mg同時
蒸着→Zn蒸着を順次行い、下層からZn層,Mg濃度
約10重量%のZn−Mg合金層及びZn層の3層が積
層したZn−Mg合金めっき鋼板を作製した。この場合
も、付着量を片面当り100g/m2 に設定した。めっ
き層表面にあるMg濃化層を除去するため、各めっき鋼
板を0.5%HCl水溶液で10秒間酸洗し、十分に水
洗した。得られたZn−Mg合金めっき鋼板について、
同様な特性調査試験を行った結果を表2に示す。
めっき鋼板は、耐食性,耐パウダリング性,スポット溶
接性及び黒変性の何れにおいても劣っていた。特に表層
までMg濃度が高い比較例1,2では、明度変化 (ΔL
*)が大きく、良好な表面状態が維持されなかった。比較
例3のめっき鋼板は、表層のMg濃度が低いものの、パ
ウダリングが多量に発生し、加工性に劣っていた。
Mg合金めっき鋼板は、下地鋼と高Mg濃度のZn−M
g合金層との間に延性のある低Mg濃度のZn−Mg合
金層を介在させることにより、高Mg濃度のZn−Mg
合金層の耐食性を維持し、且つ硬質な高Mg濃度のZn
−Mg合金層と下地鋼との間で加工時に生じる変形量の
差を低Mg濃度のZn−Mg合金層で吸収している。こ
れにより、Zn−Mg合金めっき層本来の高耐食性が活
用され、加工性が良好なめっき鋼板が得られる。しか
も、表層のMg濃度が低下しているので、スポット溶接
性も向上しためっき鋼板となる。
層又はZn−Fe−Mg合金層を形成させた3層構造の
Zn−Mg合金めっき層
層又はZn−Fe−Mg合金層を形成させた5層構造の
Zn−Mg合金めっき層
02重量%,Mn:0.21重量%,P:0.007重
量%,S:0.001重量%,Ti:0.076重量
%,Al:0.031重量%の組成を持ち、板厚0.8
mmの鋼板を使用した。めっき原板をN2 −50%H2
ガス雰囲気中で還元加熱することにより表面の酸化膜を
除去した後、真空室にセットした。真空室は、ポンプで
排気しながら露点−60℃のN2 ガスを導入し、N2 分
圧を5×10-2トールに維持した。この真空室内で、次
の手順で蒸着した。Zn→Mg→Znの順番で蒸着し、
トータルで片面当り100g/m2 の蒸着量に設定し、
最初に蒸着するZn量と最後に蒸着するZn量を同一に
した。
金層又はZn−Fe−Mg合金層がある3層構造(図
3)又は5層構造(図4)のめっき鋼板を製造する場
合、200℃に保持した鋼板表面にZn→Mg→Znの
順番で蒸着した後、真空室を700トールのN2 で満た
し、5〜10秒間加熱した。加熱温度は、3層構造(図
3)のめっき層を形成する場合には270〜330℃、
5層構造(図4)のめっき層を形成する場合には330
〜370℃とした。これにより、Zn−Fe合金層又は
Zn−Fe−Mg合金層は、約0.2μmの厚みとなっ
た。これにより、中心付近のMg濃度が最も高い層では
約10重量%のMg濃度となり、上下層のMg濃度は
0.5重量%以下になった。また、中間にある層のMg
濃度は、約4重量%であった。また、蒸着割合を変化さ
せながらZn及びMgを同時に蒸着することにより、図
1及び図2に示す層構成をもった片面当りのZn付着量
が100g/m2 のZn−Mg合金めっき層を形成し
た。各層の濃度は、先のもの(図3,4)と同じにし
た。このとき、蒸着時の鋼板を板温120℃に保持し
た。なお、蒸着後に、加熱処理は行わなかった。 ─────────────────────────────────────────────────────
時蒸着によって、片面当りの付着量が100g/m2で
均一組成をもつZn−Mg合金めっき層を形成した。 比較例2 鋼板温度を200℃に保持し、Zn→Mgの順に蒸着し
た後、270〜330℃に加熱することによって、下層
がMg濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金層,上層
がMg濃度10重量%のZn−Mg合金層からなる2層
構造のZn−Mg合金めっき鋼板をも作製した。このと
き、付着量を片面当り100g/m2に設定し、界面に
Zn−Fe合金層又はZn−Fe−Mg合金層が形成さ
れるように温度管理した。
Claims (4)
- 【請求項1】 Mg濃度0.5重量%以下のZn−Mg
合金層,Mg濃度7重量%以上のZn−Mg合金層及び
Mg濃度0.5重量%以下のZn−Mg合金層が順次積
層されているZn−Mg合金めっき鋼板。 - 【請求項2】 Mg濃度0.5重量%以下のZn−Mg
合金層,Mg濃度2〜7重量%のZn−Mg合金層,M
g濃度7重量%以上のZn−Mg合金層,Mg濃度7重
量%以上のZn−Mg合金層,Mg濃度2〜7重量%の
Zn−Mg合金層及びMg濃度0.5重量%以下のZn
−Mg合金層が順次積層されているZn−Mg合金めっ
き鋼板。 - 【請求項3】 下地鋼との界面にZn−Fe合金層又は
Zn−Fe−Mg合金層が形成されている請求項1又は
2記載のZn−Mg合金めっき鋼板。 - 【請求項4】 鋼板にZn,Mg及びZnを順次蒸着
し、次いで加熱することを特徴とする請求項1〜3の何
れかに記載のZn−Mg合金めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24335894A JP3640688B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Zn−Mg合金めっき鋼板及び製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24335894A JP3640688B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Zn−Mg合金めっき鋼板及び製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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- 1994-09-12 JP JP24335894A patent/JP3640688B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US11208716B2 (en) | 2016-12-26 | 2021-12-28 | Posco | Multi-layered zinc alloy plated steel having excellent spot weldability and corrosion resistance |
US11649542B2 (en) | 2016-12-26 | 2023-05-16 | Posco Co., Ltd | Multi-layered zinc alloy plated steel having excellent spot weldability and corrosion resistance |
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