JPS61223174A - 合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法 - 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、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、詳述
す・れば品質特性、特に加工時にめっき層の剥離の少な
い合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、ｒＧＡ鋼板」と略
す）の製造方法に関する。

（従来の技術） ＧＡ鋼板は、一般に溶融亜鉛めっき鋼板をめっき直後、
連続的に熱処理することによって製造さ　　　　　　　
゛れる０通常、熱処理時のＦｅ　−Ｚｎの相互拡散によ
り、めっき層は８，５〜１３％のＦｅを含有し、２．３
種の金属間化合物の層状組織より構成される。このよう
にして得た素材は塗装性、溶接性が一般の亜鉛鋼板より
優れているが、めっき層に全く塑性変形能がないので、
プレス加工時にパウダリングと呼ばれるめっき層剥離を
生じやすい。

従来より、ＧＡ鋼板のパウダリング現象を・克服するた
めの様々な試みがある。その１例は、特公昭４９−４１
３４号に記載されるような、表面をη＋この組織とした
製品であるがこの種の製品は、ｌ相が残存しているので
塗装性、溶接性が劣る。一般に１．溶接性、塗装性を満
足する為には被覆層の表層の大部分が６１相である必要
がある。

耐パウダリング性改善の別案としては、合金化時のヒー
トパターンの面から検討しようとするも１　　　　　　
　　のがある０例えば、特公昭５９−１４５４１号では
、合金化熱処理を１次加熱と２次加熱とに分割し、２次
加熱をオフラインで行うことを提案している。

しかし、このオフライン法は、耐パウダリング性のある
程度の改善の効果はみられるが、ボストアニーリングの
効果を除けば、その不利益については改めて述べるまで
もない。

更に、特開昭５９−１７３２５５号は、めっき後５２０
℃以下に６秒以上保持して合金化することを提案してい
るが、最終温度等の規定がないため、そのような処理条
件は十分条件とは言えず、したがって、耐パウダリング
性不良のものもかなり発生し、いたずらに炉長の増大を
招くにすぎない場合も考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） かくして、本発明の目的とするところは、これら従来法
の欠点を解消した方法を提供することである。

また、本発明の別の目的は、比較的短い合金化処理時間
で、パウダリングを抑制したＧＡｍ板の製造方法を提供
することである。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成すべく、本発明者等は鋭意検討して、
以下のような基本的な事実を知見した。

（ｉ）パウダリング現象は、一般に被膜中に拡散したＦ
ｅ量の増大によって顕著となる。しかも、これはδ１相
が残存するケースでは一般化される。

（１１）合金化時の被めっき鋼板の温度（以下、単に「
材温」という）が影響しており、より低い材温で合金化
するとパウダリングが緩和される。

つまり、低い材温、即ちζ相が核形成できる５２０℃以
下の温度で過処理にならない程度にゆっくり合金化する
ことが必要である。しかし、これを達成するためには、
いたずらに長い合金化炉が必要となってくる。これでは
、本発明の目的が達成されない。

そこで、本発明者らは上述の知見内容をもとにさらに検
討をすすめた。確かに合金化炉の長さを短縮するために
は、基本的に合金化処理時の材温を高温度側に保持する
必要があるが、５５０℃以上での合金化では、耐パウダ
リング性が著しく劣化する。したがって、本発明者等は
、この５５０℃以上の合金化処理条件を、合金化時の１
過程として、合金化プロセスの中に組入れることを検討
した結果、合金化加熱の初期に、５５０℃以上の材温に
保□持しても、パウダリング特性の劣化は生じず、合金
化処理時間の短縮効果を認めた。そして更に検討を加え
たところ、この初期高温加熱で合金化を表面迄完了して
しまうと、後の加熱でパウダリング性の改善がかなり困
難であることが分かった。

したがって、以上を総合して、５５０℃以上の初期加熱
で合金化を開始し、表面喧合金化が完了する以前に鋼板
を急冷し、最終的な合金化処理を４５０〜５３０℃で行
うことにより前述の本発明の目的が効果的に達成される
ことを知り、本発明を完成した。

よって、本発明の要旨とするとごろは、Ｚｎめっき層中
に鮫を有する溶融亜鉛めっき鋼板をめっき後、熱処理す
ることよりなる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に
おいて、鋼板を溶融亜鉛めっき浴を一過させた後、３０
℃／Ｓ以上の加熱速度で５５０〜７００℃に急速加熱し
、めっ°き層表面に液相が残存する状態から５３０℃以
下に３０℃／Ｓ以上で急冷し、更に４５０〜５３０℃の
温度範囲に、保持することを特徴とする、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法である。

前記の５５０〜７００℃への急速加熱は高周波誘導加熱
により行ってもよく、および／または前記溶融亜鉛めっ
き浴を通過後、急速加熱後の急冷開始までの時間を１０
秒以内とすることもよい。特に高周波誘導加熱の投入周
波数を適宜選定することにより鋼板表面とめっき層との
界面をのみ急速に強加熱することができるため本発明の
目的にとっては好ましい、また、上述のような５３０℃
以下の温度範囲へ急冷した後にその温度に保持すること
により行う低温合金化処理は３〜１２０秒行うのが好ま
しい。

なお、「めっき層表面に液相が残存する」とはめっき層
内部に相互拡散によりＦｅ　−Ｚｎ合金層が形成される
が、まだ表面にまではＦｅが拡散してきていない状態を
言い、一般にそのときはめっき層表面はまだ金属光沢を
有している。本発明の規定する条件下では加熱開始より
１０秒以内であればそのような状態は十分確保されてい
る。

（作用） 次に、本発明においてめっき層組織および合金化処理条
件を上述のように限定した理由を説明する。

Ｚｎめっき層中の鮫の濃度は常法によるものである。一
般には０．０５％以上含有される０本発明は合金化の促
進ができるので好ましくは０．３５ｗｔ％を上限とした
。

本発明における初期加熱は可及的に急速に行う加熱速度
が３０℃／Ｓ未満であれば、最高到達温度に達する迄の
材料が高温下にある時間が長くなり耐パウダリング性の
劣化を生じると同時に、炉長−が冗長化する。望ましく
は５０℃／Ｓ以上であり、このような急速加熱を実現す
る為に誘導加熱を用いることも望ましい。

かかる初期加熱における到達材温は５５０℃以上であつ
て７００℃以下である。５５０℃未満では合金化促進に
効果が小さいので、本発明の目的に合致せず７００℃超
では、めっき層のＺｎの酸化が著しくなり、表面の特性
が劣化する。望ましくは５８０℃〜６８０℃である。必
要によりこの加熱において、Ｚｎめっき層表面が液相で
あるままで均熱時間を与えてもよい。しかし、通常、そ
の時間は高々５秒である。一般に、溶融亜鉛めっき浴通
過後、初期加熱終了迄の時間を１０秒以下とすることが
望ましい、これより長時間になるとＺｎめっき層表面を
液相に保持するのが困難になり、耐パウダリング性が十
分確保できない、この初期加熱終了後のめっき層中−の
平均Ｆｅ濃度は４〜８重量％である。

次にこのめっき鋼板を５３０℃以下の温度へ３０℃、　
　　／Ｓ以上の速度で急冷する。３０℃／Ｓより遅い速
度での冷却では、高温に晒される時間が長（なり１、　
　耐パウダリング性が低下する。

本発明においては、合金化処理の最終段階をこの急冷後
の低温合金化処理で行うのであるが、この合金化温度は
インラインで合金化できる程度に可及的に低い方が良い
、しかし、４５０℃より低いと合金化速度が遅すぎ、５
３０℃超では、耐パウダリング性が劣化するので、この
合金化処理は４５０〜５３０℃、好ましくは４８０〜５
２０℃に保持して行う、温度の低い場合は、ターンロー
ルを通過してから、更に合金化炉が必要であって、めっ
き鋼板とターンロールの接触によるメタルのピックアッ
プの問題を生じる。したがって、通板速度にもよるが、
この４５０〜５３０℃での保熱による低温合金化処理は
、３〜１２０秒で終了することが望ましい３秒未満では
十分に合金化が行われず、一方１２０秒を超えて保持し
てもそれ以上の合金化は起こらず、経済性も低下する。

なお、この最終段階での加熱後の冷却は４００℃まで、
可及的に急冷することがパウダリング抑制のためには好
ましい。

以下、本発明を、実施例に基づき更に詳細に説明する。

なお、以下の各実施例にあっては、ゼンジマ一方式で連
続的に製造された、厚さ０．６ｍｓの片面８６ｇ／＋ｙ
ｌのＺｎ付着量を有する亜鉛めっき鋼板を供試材とした
。このときの鋼板組成はＣ：　０．０３５％、Ｓｉ　＜
　０．０１％、Ｍｎ　：　０．２２％、Ｐ：０．０１％
、ｓ　：　ｏ、ｏ。

９％、ｓｏｌ、Ａ（２：　０．０２４％であり、Ｚｎめ
っき層中の有効Ｍ濃度は０．１３５％であった。

１里凱工 本例では上記鋼板を、溶融亜鉛めっき後、第１表に示す
各条件で東洋電熱工業（株）Ｉ！！の商品名ＭＳ５Ａの
アルカリ金属溶融塩を用いて熱処理した。

ｖｊ４＃ｉ！ノ昇温速度ハ１５０〜２５０℃／Ｓであっ
た。熱処理温度が１つの条件だけの場合は、所定時間均
、　　熱し、その後水冷、２つの条件の組合せの場合は
、最初の溶融塩浴から、次の二次加熱条件の温度に保持
された溶融塩浴へ、即ち、溶融塩中ヘクエンチした。こ
のときの冷却速度は７５〜ｂあった。第２溶融塩浴から
の冷却は水冷とした。

このようにして合金化処理の終了した試料は直径Ｂｏａ
Ｉｍ円板状に、打抜き、直径２５ａａ＋の平底、３４ｍ
ｍの張出高さになる条件で、試料が直接金型と摺動する
状況で円筒絞りを行った０円筒絞り後摺動部をテーピン
グ剥離し、試験前後の重量変化からパウダリング量を評
価した。

その結果を第１図および第２ｖｌ！Ｊにグラフにまとめ
て示した０図中、数字は第１表の実験磁である。

第１図に示すように本発明方法によれば、実験Ｎａ４．
５に示すように、はぼ５００℃の等温処理（実験Ｎａｌ
参照）に匹敵する性能を有するが、最終工程の合金化処
理温度の高い実験嵐６．７の場合は各々、５５０℃、６
００℃の等温処理に近い耐パウダリング性を示しており
、性能が著しく劣る。第２図は、同じく合金化時間とパ
ウダリングの関係を示すグラフであり、第１表中の実験
患６．７は性能が、各々同患２．３と比べて大差がない
ので除外した。この図で、各々の条件の最少の合金化処
理時間は、これ未満の合金化処理時間で合金化が終了し
ない下限時間である０例えば、図中点線で示すように、
１５秒以内にパウダリング量０．０２ｇ／個未満のＧＡ
ＩＮ板は、本発明方法（実験陽４．５参照）によっての
み製造可能なことが分かる。

第１表 遺ＪＬ（吐ｌ 実施例１と同様の供試材を用いて、赤外線プログラマブ
ルヒーターで第３図に示す各ヒートパターンのＧＡ鋼板
の試験供試材を作成した。これは、実用的な炉長を考慮
して、４５０℃で１秒保持の後、加熱開始から、最終的
な冷却開始迄を１６秒で完了するように計画しである。

第３図に示した各ヒートパターンのうち〔ア〕〜〔つ〕
は、本発明の範囲に属するものであり、〔工〕〜〔キ〕
は、比較例として加えたものである。これらのヒートパ
ターンによって得られた試験材の概要を第２表にまとめ
て示す。

これらの結果のごとく、本発明例は、いずれの場合も合
金化処理も１６秒で完了しており、かつ、パウダリング
量も少ないのに対し、比較例は、パウダリング量が多い
か、あるいは、１６秒の条件では、処理不足になってい
る。

なお、合金化状況はめっき皮膜中のＸ線回折によりη相
が検出されないか、検出されるかによって判断した。

第２表 （発明の効果） このように、本発明は、ＧＡ鋼板の高速、つまり短時間
熱処理方法として優れており、特に比較的付着量の大き
い素材や、Ｚｎ中のＡｌ濃度の高い場合に優れた効果を
示すもので、今日のように、Ｍ濃度の高い合金化溶融亜
鉛めっきが望まれている状況下において生産性を高める
手段として本発明の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、実施例１の試験結果を示すグラ
フ；および 第３図は、各種合金化処理熱処理のヒートパタンを示す
線図である。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　弁理士　広　瀬　童　− 第２図 Ｉ３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎめっき層中にＡｌを有する溶融亜鉛めっき鋼
   板をめっき後、熱処理することよりなる合金化溶融亜鉛
   めっき鋼板の製造方法において、鋼板を溶融亜鉛めっき
   浴を通過させた後、３０℃／Ｓ以上の加熱速度で５５０
   〜７００℃に急速加熱し、めっき層表面に液相が残存す
   る状態から５３０℃以下に３０℃／ｓ以上で急冷し、更
   に４５０〜５３０℃の温度範囲に保持することを特徴と
   する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
2. （２）前記の５５０〜７００℃への急速加熱を高周波誘
   導加熱により行う、特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）前記溶融亜鉛めっき浴を通過後、急速加熱後の急
   冷開始までの時間を１０秒以内とするところの特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の方法。
4. （４）５３０℃以下への急冷後の保持時間が３〜１２０
   秒である、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の方法。