JP2002004017A - 表面性状に優れた溶融Zn−Al−Mg−Siめっき鋼材とその製造方法 - Google Patents

表面性状に優れた溶融Zn−Al−Mg−Siめっき鋼材とその製造方法

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JP2002004017A
JP2002004017A JP2000179589A JP2000179589A JP2002004017A JP 2002004017 A JP2002004017 A JP 2002004017A JP 2000179589 A JP2000179589 A JP 2000179589A JP 2000179589 A JP2000179589 A JP 2000179589A JP 2002004017 A JP2002004017 A JP 2002004017A
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曉 田中
Yoshihiro Suemune
義広 末宗
Akira Takahashi
高橋  彰
Hisayoshi Komatsu
久芳 小松
Takeshi Miyake
豪 三宅
Hajime Onozawa
元 小野澤
Takuo Ikeda
卓穂 池田
Yasuhide Morimoto
康秀 森本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は表面性状を改善した優れた溶融Zn
−Al−Mg−Siめっき鋼材とその製造方法を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 Al:5〜18質量%、Mg:1〜10
質量%、Si:0.01〜2質量%、残部Zn及び不可
避的不純物とからなるめっき層を有するめっき鋼材表面
に、粒径0.1〜20μmのZn、Al、Zn−Al、
Zn−Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金属又は金
属間化合物を1mm2当たり10個以上含むことを特徴
とする表面外観に優れた溶融Zn−Al−Mg−Siめ
っき鋼材、さらに、溶融めっき後の凝固終了前に、粒径
0.1〜20μmのZn、Al、Zn−Al、Zn−M
gのうち少なくとも1種以上の粒状金属又は金属間化合
物を粉体、あるいは粉体を含有する水溶液として噴霧す
ることを特徴とする前記記載の表面外観に優れた溶融Z
n−Al−Mg−Siめっき鋼材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面性状に優れた
溶融Zn−Al−Mg−Siめっき鋼材とその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車、家庭電気製品、建材等の
耐用年数の長期化に対応するため、表面処理鋼材の使用
が拡大している。特にZn−5質量%Al溶融めっき鋼
材は、今までの溶融亜鉛めっきに比較して耐食性が優れ
ていることから、建材などを中心に使用されている。ま
たZnにAlやMgを添加する溶融めっきについては、
米国特許第3505043号公報で、Al:3〜17質
量%、Mg:1〜5質量%、残部Znからなる溶融めっ
き浴を用いた高耐食性溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板
が提案されて以来、様々な技術が提案されてきた。
【0003】たとえば、特開平8−60324号公報で
は、Alが最大0.25質量%、Mgが最大3質量%で
ある。また、特開平9−143659号公報では、M
g:0.05〜3質量%、Al:0.1〜1質量%、N
i:0.01〜0.2質量%を含有している。これら
は、確かに耐食性向上効果はあるものの、Mg含有量が
3%近くになると、浴上に酸化物(ドロス)が厚く堆積
し、工業生産に不向きである。最近では、特開平10−
226865号公報のように、Al:4〜10質量%、
Mg:1〜4質量%添加しためっき鋼板や、特願平11
−179913号公報のようにZn−Al−Mg系めっ
き鋼板にさらにSiを添加させた溶融めっき鋼板が提案
されている。
【0004】ところが、Zn−Al−Mg系めっきでは
数mm〜10mm程度の点状の外観模様が発生すること
がある。これは経時黒変して、外観を損ねたり耐食性が
劣るなどの問題点がある。この解決方案としては、たと
えば前述した特開平10−226865号公報では、M
gの存在形態が重要であるとし、製造時めっき浴温を4
50℃以下ないし、470℃未満とし、冷却速度を10
℃/s以上と速くするかあるいは浴温を470℃以上と
し冷却速度を0.5℃/s以上に制御することにより、
これを回避できるとしている。さらに、特開平10−3
06357号公報では、めっきにTi、Bを添加するこ
とにより、左記の製造条件の制約が緩和されるとしてい
る。また、特開平10−265926号公報では、めっ
き層が未凝固時に連続的に水又は水溶液を液滴状に噴霧
し続けることにより、表面外観を良好にする技術が開示
されている。ところが、これらの技術は、Zn−Al
−Mg−Siめっきの点状の表面不良を回避する効果が
十分でないこと、浴温はめっき釜、めっき機器の溶食
の問題があり、470℃以上に上げることが困難である
こと、。TiやBの添加はドロス生成を招き、表面性
状が悪化すること、水又は水溶液噴霧により、耐食性
が劣化する等、数々の致命的な欠点があることが明らか
となった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑
み、表面性状を改善した優れた溶融Zn−Al−Mg−
Siめっき鋼材を提供することが本発明の目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は先の検討か
らZn−Al−Mg−Siめっきの凝固過程と点状欠陥
の関係を鋭意検討した。そして、めっき後の冷却速度が
大きいと、冷却方法に依存せずに斑点状欠陥が見られる
が、メッキ凝固終了前に、Zn、Al、Zn−Al、Z
n−Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金属又は金属
間化合物を粉体、あるいは粉体を含有する水溶液として
噴霧することで、冷却速度によらず、斑点状欠陥の生成
を抑制することが出来ることを知見した。この理由は未
だ明らかでないが、これらの粉体が局所的過冷却を抑
え、斑点状欠陥を抑制するためではないかと考えられ
る。
【0007】本発明はこのような新技術に基づいて完成
されたものであって、その要旨とするところは、以下に
示す通りである。
【0008】(1) Al:5〜18質量%、Mg:1
〜10質量%、Si:0.01〜2質量%、残部Zn及
び不可避的不純物とからなるめっき層を有するめっき鋼
材表面に、粒径0.1〜20μmのZn、Al、Zn−
Al、Zn−Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金属
又は金属間化合物を1mm2当たり10個以上含むこと
を特徴とする表面外観に優れた溶融Zn−Al−Mg−
Siめっき鋼材。
【0009】(2) 溶融めっき後の凝固終了前に、粒
径0.1〜20μmのZn、Al、Zn−Al、Zn−
Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金属又は金属間化
合物を粉体、あるいは粉体を含有する水溶液として噴霧
することを特徴とする前記(1)記載の表面外観に優れ
た溶融Zn−Al−Mg−Siめっき鋼材の製造方法。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まずめっき層中に含有させる元素について説明する。
【0011】めっき層中のAlは耐食性の向上のために
添加する。5質量%未満では耐食性が不十分である。一
方、18質量%を超えるとひけ巣状、あるいは亀の甲状
の凹凸が大きくなり表面外観が劣化すると共に耐食性向
上効果が飽和するため、範囲を5〜18質量%とした。
【0012】Mgも、耐食性向上に有効であり、1質量
%未満では耐食性が劣り、一方、10質量%を超える
と、めっき浴が大気接触により酸化が進行し黒色酸化物
(ドロス)を生成し、めっき製造が困難になるため、範
囲を1〜10質量%とした。
【0013】Siは、耐食性向上、めっき密着性向上の
ために添加される。0.01質量%未満では、これらの
効果が小さく、2質量%以上ではドロス生成が増加し、
またSi酸化物起因の斑点状模様が増加するので、0.
01〜2質量%とした。
【0014】めっき表面に分散している、Zn、Al、
Zn−Al、Zn−Mg等の粒状金属あるいは金属間化
合物は本発明にとり、極めて重要である。この大きさ
は、これらの添加効果を十分にするためにはこれらの粒
径を直径0.1μm以上とする。また20μmを超える
と、押し込み傷が発生し、外観が劣化するので0.1〜
20μmとした。これらがめっき表面に1mm2当た
り、10個以上存在すると、点状欠陥の発生はなくな
り、表面外観が良好となる。
【0015】次に製造方法について説明する。使用する
めっき原材の材質には特に限定はなく、Alキルド鋼、
極低炭素鋼、高C鋼、各種高張力鋼、Ni、Cr含有鋼
等が使用可能である。また、鋼板、鋼線等のいつ゛れに
ついても適用可能であり、製鋼方法や鋼の強度、熱間圧
延方法、酸洗方法、冷延方法等の鋼材の前処理加工につ
いても特に制限がない。めっきの製造方法に関しては、
ゼンジミアタイプ、フラックスタイプ、又は、プレめっ
きタイプ等、2浴法等の製造方法に依らず、本技術は適
用可能である。
【0016】めっき時の浴温については、特に制限はな
いが、めっき機器溶損の点から470℃未満で行うこと
が望ましい。めっき後のワイピング方法には、制限がな
く、空気、及び窒素ワイピングの使用が可能である。ま
た、冷却方法にも特に制限がなく、空冷、水冷の双方が
可能である。めっき後凝固終了前に、Zn、Al、Zn
−Al、Zn−Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金
属又は金属間化合物を粉体、あるいは粉体を含有する水
溶液として噴霧することは、本発明において極めて重要
であり、これにより、点状欠陥生成が回避できるばかり
か、冷却速度や冷却方法の制限がなくなる。噴霧量は亜
鉛量で、片面当たり0.001〜1g/m2程度が望ま
しい。めっき後にCo、Fe、Ni等の湿式処理を施す
ことや、クロメート処理やクロムフリー後処理を施すこ
とも全く問題ない。また、調質圧延を施すことも問題な
い。
【0017】
【実施例】(実施例1)鋼スラブを溶製して通常の方法
で製造した板厚0.8mmのSPCC板をめっき原板と
した。めっきは無酸化炉タイプの連続溶融亜鉛めっきラ
インにて加熱、焼鈍、めっきを行った。焼鈍雰囲気は、
10%水素、残90%窒素ガス雰囲気であり、露点を−
20度とした。焼鈍温度は720℃、焼鈍時間は4分で
ある。めっき浴組成はAl:3.9〜18.7質量%、
Mg:0.3〜10.5質量%、Si:2.1質量%以
下、残Zn及び不可避的不純物とからなり、めっき浴温
は445℃である。めっき付着量は通常の窒素ガスワイ
ピング法によりめっき付着量を片面当たり90g/m2
とした。めっき後の冷却は空冷にて、15℃/sで30
0℃以下まで連続的に行った。冷却中の凝固終了前まで
の間にメッキ後処理として直径0.1〜30μmのZ
n、Al、Zn−Al、Zn−Mgなど粉体又は粉体を
含む水溶液として0.01〜0.10g/m2程度噴霧
した水準を設けた。噴霧後、調質圧延を0.8%行っ
た。
【0018】なお、用いた浴の凝固終了温度は340℃
である。この際のめっき浴表面酸化物(ドロス)生成量
を目視で確認し、ドロスの多いものを×、やや多いもの
を△、少ないものを○とし、○を合格とした。表面性状
は、斑点状模様の発生、亀甲模様の生成、ドロス付着、
表面押し込みキズなどが現れているものは、×とし、良
好なものを○とした。めっき表面に現れる粒状体は、一
般にCMAと呼ばれる電子線プローブマイクロアナリシ
ス装置(島津製作所製)を使用して、1mm×1mmの
範囲のめっき表面のZnやAl、又はZn−Al金属間
化合物、あるいは、Zn−Mg金属間化合物の数を数え
た。めっき密着性は、180度0t曲げを実施後、曲げ
部を粘着テープによる剥離試験した。剥離無しを○、剥
離有りを×とした。また、耐食性については、JIS−
Z−2371に記載されている塩水噴霧試験(SST)
を1000時間行った後の腐食減量で評価した。30g
/m2未満を◎、30g/m2以上40g/m2未満を
○、40g/m2以上60g/m2未満を△、60g/m
2以上を×とし、○以上を合格とした。
【0019】これらの結果を表1に示す。
【0020】No.1からNo.42は本発明例であ
り、斑点状表面外観の優れた製品となっている。
【0021】また、No.43〜No.68は比較例で
ある。これらのうち、No.43〜No.45は、Al
量が小さく耐食性が悪い。No.46〜No.48はA
l量が多すぎて表面外観が悪い。No.49〜No.5
1はMg量が小さく耐食性が悪い。No.52、No.
53はMg量が多すぎてドロスが多く表面外観が悪い。
No.54〜No.56はSi量が小さくめっき密着性
が劣る。No.57、No.58は、Si量が多すぎて
ドロスが多く外観が悪い。No.59〜No.66は、
粉体を吹き付けないために点状欠陥が生じている比較例
である。No.67、No.68は、粉体の粒径が25
μm、40μmと大きすぎて表面外観が悪化した比較例
である。
【0022】
【表1】
【0023】(実施例2)鋼スラブを溶製して通常の方
法で製造した板厚2.3mmのSPHC板をめっき原板
とした。めっきは無酸化炉タイプの連続溶融亜鉛めっき
ラインにて加熱、焼鈍、めっきを行った。焼鈍雰囲気
は、10%水素、残90%窒素ガス雰囲気であり、露点
を−30度とした。焼鈍温度は730℃、焼鈍時間は3
分である。めっき浴温は420℃である。めっき付着量
は通常の窒素ガスワイピング法によりめっき付着量を片
面当たり100g/m2とした。めっき後平均冷却速度
は5〜25℃/sとし、300℃以下まで連続的に行っ
た。冷却中の凝固終了前までの間にメッキ後処理とし
て、Zn粉を0.01〜0.10g/m2噴霧、Z
n粉と水とを混合し、Zn粉量として0.01〜0.1
0g/m2含有した水溶液を噴霧、水のみの噴霧、
Zn粉、水のいずれも噴霧しない、の各水準を設けて試
験した。なお、Zn粉粒径は0.1〜15μmである。
その後、調質圧延を1%行った。なお、用いた浴の凝固
終了温度は340℃である。
【0024】この結果を表2に示す。表面Zn個数や表
面性状の判定は実施例1と同様であり、点状欠陥がない
ものを○、発生するものを×とした。
【0025】No.1からNo.14を例にとり説明す
る。No.1〜No.4、No.7〜No.10はめっ
き表面のZn個数が1mm2当たり10個以上である本
発明例である。No.5、No.6や、No.11〜N
o.14は、Zn粉噴霧がない比較例であり、点状欠陥
が発生している。No.15からNo.56に示すよう
にAlやMgがより高い場合でも、同様な結果となっ
た。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、表
面性状に優れた高耐食性Zn−Al−Mg−Si合金め
っき鋼材を容易に製造でき、自動車、建材等の産業上極
めて大きな効果を有する。
フロントページの続き (72)発明者 高橋 彰 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 小松 久芳 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 三宅 豪 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 小野澤 元 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 池田 卓穂 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 (72)発明者 森本 康秀 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Fターム(参考) 4K027 AA02 AA05 AA06 AA22 AB05 AB14 AB15 AB26 AB44 AC66

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al:5〜18質量%、Mg:1〜10
    質量%、Si:0.01〜2質量%、残部Zn及び不可
    避的不純物とからなるめっき層を有するめっき鋼材表面
    に、粒径0.1〜20μmのZn、Al、Zn−Al、
    Zn−Mgのうち少なくとも1種以上の粒状金属又は金
    属間化合物を1mm2当たり10個以上含むことを特徴
    とする表面外観に優れた溶融Zn−Al−Mg−Siめ
    っき鋼材。
  2. 【請求項2】 溶融めっき後の凝固終了前に、粒径0.
    1〜20μmのZn、Al、Zn−Al、Zn−Mgの
    うち少なくとも1種以上の粒状金属又は金属間化合物を
    粉体、あるいは粉体を含有する水溶液として噴霧するこ
    とを特徴とする請求項1記載の表面外観に優れた溶融Z
    n−Al−Mg−Siめっき鋼材の製造方法。
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