JPH10183322A - 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
塗装用合金化亜鉛めっき鋼板Info
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- JPH10183322A JPH10183322A JP34334396A JP34334396A JPH10183322A JP H10183322 A JPH10183322 A JP H10183322A JP 34334396 A JP34334396 A JP 34334396A JP 34334396 A JP34334396 A JP 34334396A JP H10183322 A JPH10183322 A JP H10183322A
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Abstract
塗装後の耐食性高めた合金化亜鉛めっき鋼板を提供す
る。 【解決手段】この合金化亜鉛めっき鋼板は、めっき層
が、Fe含有量5〜15重量%,Al含有量0〜0.5
重量%,残部実質的にZnからなる組成を有し、めっき
層の表面は、η相金属間化合物が存在せず、ζ相金属間
化合物からなる連続膜面状の表面層を有している。この
めっき層は、合金化度の指標として、式〔1〕のX線回
折強度比を表すK値が、0.32≦K≦0.65の範囲
にあるのが好ましい。 K値=(Iζ−IBG)/Iζ … 〔1〕 〔式中、Iζ: ζ相の回折強度(cps) IBG: バックグランド強度(cps) 〕
Description
電製品等の素材として有用な塗装後の耐食性にすぐれた
合金化亜鉛めっき鋼板に関する。
電気めっき,蒸着めっき等)を形成した後、加熱処理を
施してめっき層をFe−Zn合金化した所謂合金化亜鉛
めっき鋼板は、塗装性,塗膜密着性,耐食性等にすぐ
れ、かつ良好な溶接性を有する材料であり、自動車,建
材,家電製品等の材料として広く使用されている。亜鉛
めっき層の合金化は、母材鋼板(素地鋼)からめっき層
へのFeの拡散反応であり、加熱処理(合金化処理)に
より、めっき層には、図1のように、ζ相(FeZn13) ,
δ1 相(FeZn 7 ) ,Γ相(Fe 5 Zn21) の各金属間化合物
(Fe濃度,ζ相<δ1 相<Γ相)がこの順に生成し、め
っき層表面に向って成長する。
化度不足)の場合は、めっき層の表層に、未反応のη相
(純亜鉛)が残留し、他方合金化が過度に進むと、Γ相
の生成層厚が厚くなる。Γ相(Fe 5 Zn21) は鉄濃度が高
く、硬く脆い相(Fe: 約18〜20wt%, Hv: 約480 〜490)
であるため、その層厚の増大に伴つて、めっき鋼板のプ
レス成形加工でパウダリング(めっき層の破砕・剥離現
象)が生じ易くなり、めっき剥離粉による製品表面の押
し疵の発生・歩留りの低下、および剥離粉を除去するた
めの金型洗浄の頻度増大・加工能率の低下等を招く。他
方、合金化度の不足により、めっき層表面にη相(純亜
鉛)が残存すると、プレス加工時の金型との接触界面の
摺動抵抗が大きくなり、型かじりが発生し易く、所謂フ
レーキングとなって、金型のビード部などに剥離片が付
着堆積し、この場合もまたプレス工程の歩留り低下, 能
率低下等を余儀なくされる。従って、亜鉛めっき層の合
金化処理は、η相の残留やΓ相の層厚増大を生じないよ
うに制御することが必要である。従来より、プレス工程
の耐パウダリング性および耐フレーキング性を満足し、
また塗装性,塗膜密着性の良好な合金化亜鉛めっき鋼板
として、δ1 相(鉄濃度: 約9 〜11wt%, Hv : 約260 〜
360 )を主体とするめっき層を形成したものが実用に供
されている。
き鋼板は、めっき層表面に、塗装下地処理として、りん
酸亜鉛処理等の化成処理が施されたうえ塗装が行われ
る。しかるに、化成処理皮膜の皮膜形態が同じであって
も、形成される塗膜の密着性に高低の不同を生じる。こ
れは、めっき層の合金化度の相違により、形成される化
成処理皮膜の結晶配向が異なったものとなり、塗膜密着
性の良いピーク面と、そうでないピーク面が現れるから
である。従来のδ1 相を主体とするめっき層では、塗膜
密着性のよいピーク面をもつ化成処理皮膜を形成するこ
とは困難である。更に、めっき層が、溶融亜鉛めっき層
(通常、0.2 重量%前後のAlを含有)である場合は、
合金化処理などの過程で、めっき層表面にAlの濃化が
生じる。Alの表面濃化は、化成処理における均一な皮
膜生成を阻害し、このため、塗膜密着性の低下および塗
装後の耐食性の低下がより大きくなる。近時、塗装用合
金化亜鉛めっき鋼板として、δ1 相を主体とする従来の
合金化亜鉛めっき鋼板より更に塗膜密着性が高く、塗装
後耐食性にすぐれたものが要請されている。本発明は、
この要請に応えるための改良された合金化亜鉛めっき鋼
板を提供するものである。
めっき層は、表面層として、連続膜面状に形成されたζ
相(FeZn13) からなる層を有する。このめっき層表面に
化成処理して形成される皮膜は、δ1 相が主体のめっき
層表面に形成される化成処理皮膜に比し、塗膜密着性の
よい結晶配向を有する。めっき層が、溶融亜鉛めっき
(Alを含有する)である場合にも、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Alの表面濃化が少なく、均一な化
成処理皮膜の生成を妨げられることはない。このため、
塗膜密着性が高められ、塗装後耐食性が向上する。ま
た、ζ相からなる表面層は、プレス加工において、摺動
抵抗の大きいη相(純亜鉛)のような金型の型かじりは
なく、良好な耐フレーキング性を有する。しかも、表層
にζ相を有するめっき層は、δ1 相を主体とするめっき
層に比し、合金化の程度が低いので、Γ相の生成層厚も
比較的薄く、従って耐パウダリングも良好である。
重量%のFeを含有する。合金化亜鉛めっき層のFe含
有量は、合金化処理で生じためっき層の合金化の程度を
反映している。Fe含有量が5重量%より低いめっき層
は、合金化が不十分で、めっき層表面に未反応のη相
(純亜鉛)が残留し、他方Fe含有量が15重量%を超
えるめっき層は、合金化度が過剰であり、Γ相の生成層
厚が厚い。すなわち、η相の残留がなく、ζ相からなる
連続膜面状の表層を有し、かつΓ相の過剰生成のないめ
っき層であるためには、めっき層のFe含有量は5〜1
5重量%であることを要する。また、亜鉛めっき層が、
蒸着めっきや電気めっきにより生成されている場合、め
っき層は実質的にAlを含有しないが、溶融めっきによ
る亜鉛めっき層の場合は、約0.4重量%前後のAlを
含有している。これは、亜鉛めっき層の合金化反応を容
易化する目的で、めっき浴が、約0.10〜0.13重
量%の有効Al量(浴中のAl濃度から浴中のFe濃度
を差し引いた値)を含む浴組成に保持されていることに
よる。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板のめっき層は、ζ
相からなる表面層を有しているので、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Alの表面濃化が少なく、めっき層
中のAl含有量が約0.5重量%以下であれば、化成処
理皮膜の形成に悪影響を生じることはない。
断面構造(SEM 像)を示している(供試材の詳細は後
記)。めっき層は、連続膜面状のζ相からなる表層をを
有すると共に、素地鋼との界面のΓ相は生成層厚が薄
く、界面層(Γ相)と表層(ζ相)との間はδ1 相であ
る層構造を有している。亜鉛めっき層にこのような層構
造を持たせるための合金化処理は、前記式〔1〕のK値
を合金化度の指標として、合金化処理条件を調整するこ
とにより行われる。K値は、合金化反応が進むにつれ、
大きな値から小さい値に変化する。その値は、0.32
≦K≦0.65の範囲であるのが望ましい。K値がこれ
より大きい場合は、合金化反応が不十分で、表面にη相
が残留した層構造となり、他方K値が上記範囲より小さ
いと、合金化反応が進み過ぎ、δ1 相主体のめっき層に
変化し、ζ相の連続膜面状の表面層を有する層構造を確
保できなくなり、またΓ相の生成層が厚い層構造とな
る。K値が上記範囲となるように合金化度を制御された
めっき層は、図3に示したように、ζ相からなる表面層
を有し、Γ相の生成層厚が抑制された良好な層構造を有
する。
ζ)およびバックグランド回折強度(IBG)のX線回折
操作は、下記の条件を適用するのが好ましい。 X線源 : Cr管球(平行ビーム光学系) 管電圧 : 40 KV, 管電流:45 mA フィルタ: V ソーラースリット: 0.5 ° 検出器 : シンチレーションカウンタ 入射角 : 60° Iζ検出角度: 2θ= 130.3 ° IBG検出角度: 2θ= 150.5 °
溶融亜鉛めっきにより行われる。連続溶融めっきライン
においては、溶融亜鉛めっき浴に母材鋼板を連続的に通
過させてめっき層を形成し、めっき浴の直上に配置され
たガスワイピング装置等により所定のめっき層厚に調整
した後、合金化処理炉に導入する。合金化処理は、通
常、板温約450〜520℃,処理時間約3〜15秒の
条件下に行われる。その処理において、前記K値を合金
化度の指標として処理条件を制御することにより所定の
合金化を達成する。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板の製
造は、連続溶融めっきラインによるほか、連続蒸着めっ
きライン,連続電気めっきライン等により行われ、その
合金化処理は、例えばバッチ焼鈍炉等を使用して行うこ
とができる。なお、合金化亜鉛めっき鋼板の塗装(塗装
下地処理および塗膜形成)は常法により行われる。塗装
下地処理としての化成処理は、りん酸塩処理、クロム酸
塩処理等により行われ、塗膜形成は、電着塗装,スプレ
ー塗装,浸漬塗装,粉体塗装,フローコーティング、そ
の他の方法が適用され、必要に応じ、例えば電着塗装と
スプレー塗装等の複数の塗布工程により行われる。
0-0.20, P ≦0.020, S≦0.010, Al 0.04-0.06, Ti 0.05
-0.07, N≦0.005, Fe:Bal, wt%) 板厚 0.4〜3.2 mm (2)亜鉛めっきおよび合金化処理 a: 連続溶融めっき。合金化処理はライン内の合金化処
理炉で実施。 b: 連続蒸着めっき。合金化処理はバッチ焼鈍炉で実
施。
によりζ相回折強度およびバックグランド回折強度を測
定〔光学系: 平行ビーム,管電圧: 40 KV, 管電流:45
mA,フィルタ: V,ソーラースリット: 0.5 °,検出
器: シンチレーションカウンタ,入射角: 60°〕。ζ相
の回折強度(Iζ)は検出角度(2θ):130.3 °、バック
グランド回折強度(IBG) は検出角度(2θ):150.5 °と
して測定し、式〔1〕のK値を算出。
ノジンSD2500MZL 」)により、付着量2〜5 g/m(片
面)の皮膜を形成。 (4)塗 装 電着塗装により樹脂塗膜(塗料: 日本ペイント(株)製
「パワートップU-52」)を形成し、ついで本塗装とし
て、スプレー塗装による樹脂塗膜(塗料: 日本ペイント
(株)製「OTO640ドーバーホワイト」) を形成。 塗装厚さ: 電着塗膜 20 μm,スプレー塗膜 30 〜35μ
m
面に、カッターナイフで素地鋼に達する深さの2本の切
り傷を、X字状に交叉させて形成する。試験片を「塩水
噴霧(2 Hr) →乾燥(5 Hr) →湿潤保持(5 Hr) 」から
なるサイクル耐食試験(12 Hr/サイクル) に付す。試験
後、塗膜の最大剥離幅(切り傷線と直交する向きに測定
される剥離部の最大幅,mm)を測定する。 塩水噴霧…試験片表面に塩水を噴霧(JIS Z 2371), 噴霧
時間: 2 Hr 乾 燥…温度: 50℃, 湿度: 20〜40%, 乾燥時間: 5
Hr 湿潤保持…温度: 50℃, 湿度: 95%以下, 保持時間: 5
Hr
示すように押圧片(2,2)で挟み付け、押圧状態のも
とに供試鋼板(1)を引き抜く。この平面摺動試験の引
抜き力Fの大きさにより、プレス加工性を評価する。 試験片サイズ: 幅 30 mm, 長さ 300 mm 押圧片 表面粗さ: Ra 0.2 μm 押圧面積: 12 mm × 30 mm 押圧力 : 900 kgf 引抜き速度: 100 mm / min
性を示している。No.1〜6 は発明例、No.11 〜13は比較
例であり、比較例No.11 およびNo.12 は従来材相当(δ
1 相を主体とするめっき層を有する)の例、No.13 は、
合金化度が不足している例である。表中、「めっき外
観」は、合金化めっき層表面の目視観察による表面品質
の評価を示している。同欄の記号は次のとおりである。 ○…正常,×…焼けムラ発生 「プレス加工性」は、前記摺動試験における引抜き力の
大小によるプレス加工性(潤滑性の高低)の評価結果を
示している。同欄の記号は次のとおりである。 ○…引抜き力 小, ×…引抜き力 大 また、図2は表1のめっき層のK値と耐食性(塗膜最大
剥離幅)との関係を図示したものである。
る)は次のとおりである。 ・No.1〜No.6(発明例):ζ相からなる表面層を有し、
その下層はδ1 相からなる。図3は、供試材No.3のめっ
き層断面を示している(倍率×3500)。めっき層は連続
膜面状のζ相からなる表面層で被覆されている。ζ層の
下のδ1 相と素地鋼との層間のΓ相の生成は少量であ
る。図4はそのめっき層表面(倍率×1000)であり、ζ
相の柱状晶組織の緻密な分布状態を有することが観察さ
れる。 ・No.11 ,No.12 (比較例):δ1 相を主体とする層構
造を有する。素地鋼界面とのΓ相の生成は少量である。
図5はNo.11 のめっき層断面(倍率×3500)を示してい
る。めっき層表面に残存するζ相の量は少なく、部分的
にδ1 相が露出している。図6はそのめっき層表面(倍
率×1000)であり、前記図4(発明例No.3の表面SEM
像)に比し、ζ相の柱状晶組織は粗である。 ・No.13 (比較例):Γ相の生成は少ないが、めっき層
表面にζ相が厚く生成している。図7はそのめっき層断
面を示している(倍率×3500)。
No.12(めっき層はδ1 相を主体とし、表層のζ相が乏
しい)に比し、塗膜剥離幅が小さく、塗装後耐食性にす
ぐれており、また耐パウダリング性および耐フレーキン
グ性も良好である。比較例No.13 は、合金化度の不足
(K値過大)のため、めっき層外観品質,プレス加工性
等の点で発明例のものに及ばない。
は、塗膜密着性が高く、δ1 相を主体とするめっき層に
合金化した従来の合金化亜鉛めっき鋼板に比し、塗装後
の耐食性にすぐれ、プレス成形性も良好であり、自動
車,建材,家電製品等の素材として部材の耐用寿命の改
善効果をもたらすものである。
る。
係を示すグラフである。
鏡写真である(倍率x3500)
鏡写真である(倍率x1000)
鏡写真である(倍率x3500)
鏡写真である(倍率x1000)
鏡写真である(倍率x3500)
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 合金化亜鉛めっき層が、Fe含有量5〜
15重量%,Al含有量0〜0.5重量%,残部実質的
にZnからなる組成を有し、めっき層の表面は、η相金
属間化合物が存在せず、ζ相金属間化合物からなる連続
膜面状の表面層を有することを特徴とする塗装後の耐食
性にすぐれた塗装用合金化亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項2】 X線回折によるめっき層の回折強度か
ら、式〔1〕により算出されるK値が、0.32≦K≦
0.65の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載
の耐食性にすぐれた塗装用合金化亜鉛めっき鋼板。 K値=(Iζ−IBG)/Iζ … 〔1〕 〔式中、Iζ: ζ相金属間化合物の回折強度(cps) IBG: バックグランド強度(cps) 〕
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34334396A JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34334396A JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10183322A true JPH10183322A (ja) | 1998-07-14 |
JP3500593B2 JP3500593B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=18360794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34334396A Expired - Lifetime JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3500593B2 (ja) |
Cited By (4)
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-
1996
- 1996-12-24 JP JP34334396A patent/JP3500593B2/ja not_active Expired - Lifetime
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