JP2000273604A - 合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板Info
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Abstract
融亜鉛めっき鋼板を低コストで得ることができる合金化
溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を提供すること。 【解決手段】 重量%で0.02%以上のPを含有する
合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板に溶融亜鉛めっきを
施すにあたり、溶融亜鉛めっきを施す前の鋼板表面に1
〜200mg/m2のNi、Co、Sn、Cuの1種ま
たは2種以上の金属原子を固溶・置換させる。
Description
っき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板に関する。
鉛めっき鋼板が車体用素材として使用され始めて久し
い。合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、電気めっき法に比べ
厚めっき化が容易な溶融亜鉛めっき法により製造される
ため、耐食性に優れ製造コストが低いこと、また、めっ
き層が鉄亜鉛合金となっているため、密着性、スポット
溶接性に優れることなどの材料的優位性がある。しかし
ながら、めっき後に合金化処理が必要な場合に、鋼板中
に含有する成分により合金化速度は変化するため、めっ
き皮膜の合金化制御は困難である。例えば、P添加高張
力鋼では、鋼板の焼鈍中に表面偏析したPにより合金化
が非常に遅くなる。そのため、表面外観や加工性に劣る
といった問題が生じる。
開昭60−110859号公報に0.05〜20g/m
2のNiおよびNi系合金の被覆層を溶融亜鉛めっきに
先立ち施す方法が記載されている。しかし、この方法で
は、付着量が多く、製造コストが高くなるといった問題
がある。
は、酸化物の標準生成自由エネルギーが特定の範囲であ
る無機化合物を0.001〜5g/m2の範囲で鋼板表
面に塗布する方法が記載されている。しかし、この無機
化合物は焼鈍中に分解気化せず、溶融亜鉛浴中のZnま
たはAlにより還元され、同浴中に拡散する。このた
め、実機操業において大きな問題となる。
鑑みてなされたものであって、表面外観や加工性に優れ
た高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を低コストで得るこ
とができる合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそ
れを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを
目的とする。
を解決する手段を種々検討した結果、溶融亜鉛めっきを
施す直前に鋼板表面にNi、Co、Sn、Cuの異種金
属を固溶・置換させることで、溶融亜鉛めっき・合金化
処理過程において、合金化速度の促進に効果があり、し
かも、従来のような溶融亜鉛めっきを多く付着する必要
はなく、低コストで表面外観および加工性に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができることを見出し
た。さらに、鋼板表面に、固溶・置換していない上記金
属原子を残存させないことにより、合金化速度のさらな
る促進に効果があることを見出した。
れたものであり、第1に、重量%で0.02%以上のP
を含有する合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板であっ
て、溶融亜鉛めっきを施す直前の鋼板表面に1〜200
mg/m2のNi、Co、Sn、Cuの1種または2種
以上の金属原子が固溶・置換していることを特徴とする
合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板を提供するものであ
る。
前記溶融亜鉛めっきを施す直前の鋼板は、その表面に固
溶・置換していない金属原子が残存していないことを特
徴とする合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板を提供する
ものである。
上のPを含有する高強度下地鋼板とその上に形成された
合金化溶融亜鉛めっき層からなる合金化溶融亜鉛めっき
鋼板であって、前記下地鋼板は溶融亜鉛めっきが施され
る直前において、その表面に1〜200mg/m2のN
i、Co、Sn、Cuの1種または2種以上の金属原子
が固溶・置換していることを特徴とする合金化溶融亜鉛
めっき鋼板を提供するものである。
前記下地鋼板は、溶融亜鉛めっきが施される直前におい
て、その鋼板表面に固溶・置換していない金属原子が残
存していないことを特徴とする請求項3に記載の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を提供するものである。
明する。本発明においては、合金化溶融亜鉛めっきの下
地鋼板として重量%で0.02%以上のPを含有する高
強度鋼板を用い、溶融亜鉛めっきを施す直前の鋼板表面
に1〜200mg/m2のNi、Co、Sn、Cuの1
種または2種以上の金属原子を固溶・置換させる。
鋼板表面にNi、Co、Sn、Cuの1種または2種以
上の金属原子を固溶・置換させることにより、合金化反
応の妨げとなるP、Siなどの元素の表面および粒界偏
析が抑制され、後述する溶融亜鉛めっき後の合金化処理
過程において特殊な処理を行うことなく合金層を均一に
生成させることができる。したがって、表面外観および
加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を低コストで
得ることができる高強度下地鋼板が得られる。
は、X線吸収端微細構造法(XANES:X-ray absorption
near edge structure)による測定によって確認するこ
とができる。この方法は注目する元素の内殻励起にとも
なう吸収端近傍のX線吸収スペクトルの微細構造を測定
する手法であり、注目元素の化学結合状態を調べる方法
として注目されている。
する。図1は、溶融亜鉛めっきを施す直前にNiを固溶
・置換させた鋼板表面から得られたNi K-edge XANES
スペクトルを示す図である。図1のNi K-edge XANES
スペクトルと比較するため、Ni(純度:99%以上)
およびFe(純度:99%以上)の試料のNi K-edge
XANESスペクトルを図2(a)に、Fe K-edge XANESス
ペクトルを図2(b)に示す。図2に示すように、Ni
とFeとのスペクトルの構造は異なっていることがわか
る。一方、図2に示すこれらのスペクトルの構造と図1
に示すスペクトル構造とを各々比較した場合、図1のス
ペクトルの構造は、わずかにブロードになっているもの
の、Fe(純度:99%以上)のスペクトルの構造に近
い。
が、Fe中のFe原子の周りの原子配置に近いことを意
味する。すなわち、Fe中にNiが固溶・置換している
ことを意味している。
度:99%以上)のスペクトルの構造に近い場合、Ni
はFe中に固溶せず、fcc構造を有するNiとして存
在していることを意味する。
以上の金属原子を固溶・置換させる手法としては、鋼板
表面にこれらの金属を付与した後に熱処理を施す方法が
挙げられる。これらの金属を付与する方法としては、電
気めっき法、蒸着法、プレめっき、または溶液塗布法な
ど種々のものを挙げることができ、その方法は問わな
い。また、イオン注入などの方法により固溶・置換させ
てもよい。
の鋼板表面に固溶・置換させる金属原子の付着量は1〜
200mg/m2とする。これは、1mg/m2以下で
は合金化速度の促進効果が不十分であり、200mg/
m2以上ではFe−Znの合金化の進行が妨げとなるか
らである。
o、Sn、Cuの1種または2種以上の金属原子を固溶
・置換させるのであるが、溶融亜鉛めっきを施す直前の
鋼板表面には固溶・置換していない金属原子が残存しな
いことが好ましい。これは、鋼板表面に固溶・置換して
いない金属原子が残存することによって、Fe−Znの
合金化の進行の妨げとなるからである。このように残存
金属がFe−Znの合金化の進行を妨げるのは、残存金
属とZnとの合金化が進行するためであると考えられ
る。
施す直前の鋼板表面に所定の金属原子が固溶・置換した
層を有する高強度下地鋼板を対象とするが、本発明はま
た、上記金属原子が固溶・置換した層を有する高強度下
地鋼板の上に溶融亜鉛めっきを施したさらに合金化処理
した合金化溶融亜鉛めっき鋼板をも対象とする。
溶融亜鉛めっき層は、特に限定されるものではなく、通
常の合金化溶融亜鉛層を形成すればよい。また、溶融亜
鉛めっきの方法およびその後の合金化処理についも特に
制限なく常法に従って行えばよい。このようにして特殊
な処理を行うことなく通常のめっき処理を行うことによ
り、鋼板表面に固溶・置換した金属はP、Siの表面濃
化を抑制し、Fe−Znの合金化が進行するので、低コ
ストで表面外観および加工性に優れた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板を得ることができる。
を供試材とし、金属原子の鋼板中への固溶・置換の制御
は、硫酸ニッケル(NiSO4)、硫酸コバルト(Co
SO4)、硫酸第一スズ(SnSO4)および硫酸銅
(CuSO4)の水溶液を、所定の金属付着量が得られ
るように塗布し、200〜900℃、1〜120秒の範
囲で熱処理を施すことにより行った。
めた。また、固溶・置換の有無は、付着金属元素のK-ed
ge XANESスペクトルにより確認した。スペクトルの測定
は、高エネルギー加速器研究機構放射光研究設備のBL
−27Bにおいて全電子収量法により行った。その結果
を表1に示す。表1において、完全に固溶・置換してい
るものを○、一部が固溶・置換しているものを△、全く
固溶・置換していないものを×、とした。また、これら
の○、△、×は以下の基準で判断した。
トルがFe(純度:99%以上)のものと一致するもの △:供試材における付着金属元素のK-edge XANESスペク
トルがFe(純度:99%以上)と付着金属(純度:9
9%以上)とを足し合わせたものと一致するもの ×:供試材における付着金属元素のK-edge XANESスペク
トルが付着金属(純度:99%以上)のものと一致する
もの
レータにより、Alを0.12%含む亜鉛めっき浴を用
いて、侵入板温460℃、浸漬時間3秒間にてめっきし
た。めっき後、N2ガスワイパーにより亜鉛付着量を片
面当たり60g/m2に調整した。めっき後、サンプル
を500℃で20秒間の合金化処理を行った。
き鋼板について、めっき品質を評価した。その結果をま
とめて表1に示す。外観は、目視により、合金化ムラの
有無の評価を行った。合金化速度の評価は、皮膜断面の
SEM観察により行った。また、耐パウダリング性につ
いては、90度曲げ試験により評価した。なお、表1に
示しためっき品質に関する評価事項と評価基準は以下の
通りである。
っき品質評価事項について良好な結果が得られたのに対
し、金属原子が固溶・置換していない比較例は、上記め
っき品質評価事項のいずれかが劣っていた。
重量%で0.02%以上のPを含有する合金化溶融亜鉛
めっき用高強度下地鋼板における溶融亜鉛めっきが施さ
れる直前の鋼板表面に1〜200mg/m2のNi、C
o、Sn、Cuの1種または2種以上の金属原子を固溶
・置換させることにより、表面外観および加工性に優れ
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板を低コストで得ることがで
きる。
99%以上)の試料のK-edge XANESスペクトル。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で0.02%以上のPを含有す
る合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板であって、溶融亜
鉛めっきを施す直前の鋼板表面に1〜200mg/m2
のNi、Co、Sn、Cuの1種または2種以上の金属
原子が固溶・置換していることを特徴とする合金化溶融
亜鉛めっき用高強度鋼板。 - 【請求項2】 前記溶融亜鉛めっきを施す直前の鋼板
は、その表面に固溶・置換していない金属原子が残存し
ていないことを特徴とする請求項1に記載の合金化溶融
亜鉛めっき用高強度鋼板。 - 【請求項3】 重量%で0.02%以上のPを含有す
る高強度下地鋼板とその上に形成された合金化溶融亜鉛
めっき層からなる合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記下地鋼板は、溶融亜鉛めっきが施される直前におい
て、その表面に1〜200mg/m2のNi、Co、S
n、Cuの1種または2種以上の金属原子が固溶・置換
していることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項4】 前記下地鋼板は、溶融亜鉛めっきが施
される直前において、その鋼板表面に固溶・置換してい
ない金属原子が残存していないことを特徴とする請求項
3に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11079821A JP2000273604A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11079821A JP2000273604A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000273604A true JP2000273604A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13700882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11079821A Pending JP2000273604A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 合金化溶融亜鉛めっき用高強度鋼板およびそれを用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000273604A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008169478A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-07-24 | Nippon Steel Corp | 溶融めっき鋼材とその製造方法 |
US20130061986A1 (en) * | 2008-02-25 | 2013-03-14 | Arcelormittal Investigacion | Method for coating a metal strip and equipment for implementing said method |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP11079821A patent/JP2000273604A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008169478A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-07-24 | Nippon Steel Corp | 溶融めっき鋼材とその製造方法 |
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US10072327B2 (en) * | 2008-02-25 | 2018-09-11 | Arcelormittal Investigacion Desarrollo Sl | Method for coating a metal strip and equipment for implementing said method |
US11313023B2 (en) | 2008-02-25 | 2022-04-26 | Arcelormittal | Equipment for coating a metal strip |
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