JP2002167657A

JP2002167657A - 溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板とその製造方法

Info

Publication number: JP2002167657A
Application number: JP2001180397A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Toki; 保土岐; Masamitsu Matsumoto; 雅充松本; Hiroshi Takebayashi; 浩史竹林; Takeshi Tomiyasu; 健富安
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、かつロール成形等の厳しい摺
動を伴う加工に耐え得るめっき皮膜を備えた溶融Ｚn-Ａ
l 系合金めっき鋼板とその製造方法を提供する。【解決手段】質量％でＡl ：３．５〜１５％、Ｍg ：
０．５〜５％、残部がＺn および不可避的不純物からな
り、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd、Ｂi の
含有量が合計で２００ppm 以下、Ｆe 含有量が０．５g/
m²以下、かつ、めっき面に平行なＺn(00・2) 面の配向指
数が３．５以上であるか、または、さらにＭn を０．０
５〜１．５％含有し、Ｚn(00・2) 面の配向指数が３．０
以上であるめっき皮膜を備えた鋼板。この鋼板は、母材
を上記化学組成を備えためっき浴に浸漬して溶融めっき
した後、酸素濃度が５体積％以下、残部が非酸化性ガス
からなる雰囲気で冷却して製造するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、家電、建
材等の素材として好適な溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板
とその製造方法に関する。特に、ロール成形時のめっき
皮膜の耐かじり性に優れた溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼
板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】母材鋼板にＺn-Ａl 系合金を溶融めっき
した溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板は耐食性や耐熱性に
優れることが知られている。Ａl 含有量が質量％で（以
下、化学組成を表す％は質量％を、ppm は質量ppm を意
味する）３．５〜６．５％である溶融Ｚn-Ａl 系合金め
っき鋼板は、めっき浴の合金組成が共晶点近傍の組成で
あるために融点がＺn よりも低く、溶融亜鉛めっきに比
較すると低温でめっきが可能である。従って、溶融めっ
きが容易であるうえ、溶融めっき時に合金層が形成され
難いので、他の溶融めっき製品に較べて曲げ加工などの
加工性が良好である。さらに、溶融Ｚn-Ａl 系合金にＭ
g を含有させることにより優れた耐食性が得られること
も知られている。

【０００３】これらの特徴を備えた溶融Ｚn-Ａl 系合金
めっき鋼板は、屋根・壁材等の建材製品、ガードレー
ル、配線配管や防音壁等の土木製品、自動車の遮熱板、
及び電気洗濯機、電子レンジ等家電製品などの素材とし
て急速に普及しつつある。

【０００４】上記建材製品や土木製品においては鋼板を
長尺の構造部材に加工して使用する場合が多い。その加
工方法としてはロール成形が多く用いられる。この方法
は、平らな帯板を、水平かつタンデムに配置した複数組
の成形ロールに連続的に送給し、帯板の進行につれて連
続的に断面を成形し、最終的に所定の断面形状を備えた
部材に加工するものである。

【０００５】その加工設備はプレス加工方法に比較して
大幅に簡素であり、均質な長尺材を安価に製造するのに
適しているので、管材、形材、プレート材、シートパイ
ル、サッシなどに板材を塑性加工する方法として利用さ
れている。

【０００６】ロール成形過程においては、鋼板表面は絶
えずロール面上を摺動して送給され、加工される。従っ
てロール成形を良好におこなうには、鋼板表面の摺動性
が良好であることが重要である。

【０００７】加工素材がめっき鋼板で、かつめっき皮膜
表面の摺動性がよくない場合には、加工に際してめっき
皮膜が損傷し、その一部が剥ぎ取られるかじり不良（以
下、単に「かじり」と記す）やめっき剥離などの成形不
良が生じる。その結果ロール成形の生産性が低下し、製
品の表面性状を損なって歩留が低下し、さらには、製品
の耐食性などにも悪影響をおよぼす。

【０００８】溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板は従来から
よく使用されている。しかしながら溶融Ｚn-Ａl 系合金
めっき鋼板の性能としてはこれまで主として耐食性が重
視されており、加工性に関してはめっき皮膜の密着性や
曲げ加工性の向上などの研究は進められたものの、摺動
性の改善に関しては殆ど注意が払われなかった。

【０００９】例えば、特公平６４−８７０２号公報に
は、Ａl ：３％以上、２５％未満、Ｍg ：０．０５〜
２．０％、さらにＳi をＡl 含有量に応じて含有し、Ｐ
b 含有量を低く制限した溶融めっき浴を用いてめっきす
る溶融合金めっき鋼板の製造方法が提案されている。こ
こではＳi を含有させることによりＦe-Ａl 合金層の発
達を抑制してめっき皮膜の加工性を向上させている。

【００１０】しかしながらこの方法では曲げ加工性の向
上の余地はあるものの、摺動性の改善効果は十分ではな
く、ロール成形時のかじり防止効果は十分ではない。ま
た、めっき浴にＳi を含有させるとドロスが生じやす
く、めっき作業を阻害し、表面外観不良の原因にもな
る。

【００１１】特開平１０−２６５９２６号公報には、Ａ
l ：４〜１０％、Ｍg ：１〜４．５％、残部がＺn から
なる耐食性および表面外観の良好な溶融Ｚn-Ａl-Ｍg め
っき鋼帯の製造方法が提案されている。しかしながらこ
の提案においては、Ｆe-Ａl合金層の発達抑制による密
着性の確保については言及しているが、めっき皮膜表面
における摺動性などについては言及していない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、単
純な曲げ加工部では優れた耐食性を有する溶融Ｚn-Ａl
系合金めっき鋼板であっても、これにロール成形のよう
な厳しい摺動が加わる加工を施すとめっき皮膜がかじり
取られ、その部分の食性が著しく低下するという問題が
残っており、その解決が望まれていた。

【００１３】本発明の目的はこれらの問題を解決し、耐
食性に優れ、かつ、ロール成形等の厳しい摺動を伴う加
工にも耐え得るめっき皮膜を備えた溶融Ｚn-Ａl 系合金
めっき鋼板およびその経済的な製造方法を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶融Ｚn-
Ａl 系合金めっき鋼板のめっき皮膜の摺動性を改善する
ために、Ａl を３．５〜１５％、Ｍg を０．５〜５％含
有し、残部が実質的にＺn からなるめっき皮膜を備えた
種々の溶融めっき鋼板のロール成形におけるめっき皮膜
の摺動性に関して種々研究を重ねた結果、以下に示すよ
うな知見を得た。

【００１５】ａ．めっき皮膜が軟質である場合には、め
っき皮膜がロール表面上を摺動する際に容易に変形す
る。このためめっき皮膜表層のクロメート皮膜が破壊さ
れ、ロールとの金属接触が生じ、容易にかじりが発生す
る。従ってロール成形におけるかじり防止にはめっき皮
膜を硬くするのが有効である。

【００１６】また、かじり防止には、めっき皮膜の結晶
方位を、めっき面に平行なＺn(00・2) 面の配向性（以
下、単に「Ｚn(00・2) 面の配向性」と記す）が高いもの
とすることが有効である。これは、めっき皮膜のＺn(00
・2) 面の配向性（配向指数）を高めることにより、加工
時にめっき皮膜内での双晶すべり変形が生じにくくな
り、めっき皮膜の変形が抑制されることにより、その摺
動性が改善されるものと考えられた。

【００１７】ｂ．一般的に溶融状態のＺn めっき層や溶
融Ｚn-Ａl 系合金めっき層を冷却する場合、冷却速度を
増すと凝固するめっき皮膜のＺn(00・2) 面の配向性が高
まることが知られている。しかしながら溶融めっき層が
Ｚn よりも酸化されやすいＡl やＭg を多量に含有する
ものである場合には、このような方法のみではかじり防
止に必要なＺn(00・2) 面の配向性を得るのは困難であ
る。

【００１８】これは、めっき皮膜の凝固に際してＡl や
Ｍg が酸化し、その結果厚い酸化皮膜が形成されて凝固
時の結晶方位の優先配向を阻害することによる。めっき
後の冷却手段として、急冷処理に加えて、鋼板をめっき
浴から引き上げた後、めっき皮膜が凝固するまでの間の
冷却雰囲気を非酸化性ガスとするか、少なくとも酸素濃
度が５体積％以下、残部が非酸化性ガスからなる雰囲気
で冷却するのがよい。これにより容易に所望の配向指数
が得られる。

【００１９】ｃ．めっき皮膜に適量のＭn を含有させる
ことにより、Ｚn(00・2) 面の配向性を低下させずにさら
にめっき皮膜を硬化させて耐かじり性を改善することが
できる。また、Ｍn は溶融亜鉛めっき浴への溶解が容易
でめっき時の作業性を損なわないうえ、めっき皮膜の耐
食性を改善する作用もある。従ってＭn は耐食性と共に
めっき皮膜の摺動性改善に好適な元素である。このよう
な作用はＭn の他にＮi 、Ｃr などにおいても認められ
る。

【００２０】これらの元素をめっき皮膜に含有させてめ
っき皮膜を硬化させる場合には、所望の摺動性を得るの
に必要なめっき皮膜のＺn(00・2) 面の配向指数が３．０
以上であれば十分である。

【００２１】本発明はこれらの知見に基づいて完成され
たものであり、その要旨は下記（１）〜（３）に記載の
溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板、および（４）〜（６）
に記載のその製造方法にある。

【００２２】（１）母材鋼板の少なくとも片面に溶融Ｚ
n-Ａl 系合金めっき皮膜を備えた鋼板であって、そのめ
っき皮膜は、化学組成が質量％でＡl ：３．５〜１５
％、Ｍg ：０．５〜５％、残部がＺn および不可避的不
純物からなり、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃ
d およびＢi の含有量が合計で２００ppm 以下、めっき
皮膜に含有されるＦe 含有量が０．５g/m²以下、かつ、
めっき面に平行なＺn(00・2)面の配向指数が３．５以上
であることを特徴とする溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼
板。

【００２３】（２）母材鋼板の少なくとも片面に溶融Ｚ
n-Ａl 系合金めっき皮膜を備えた鋼板であって、そのめ
っき皮膜は、化学組成が質量％でＡl ：３．５〜１５
％、Ｍg ：０．５〜５％、Ｍn ：０．０５〜１．５％、
残部がＺn および不可避的不純物からなり、不可避的不
純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およびＢi の含有量が合
計で２００ppm 以下、めっき皮膜に含有されるＦe 含有
量が０．５g/m²以下、かつ、めっき面に平行なＺn(00・
2) 面の配向指数が３．０以上であることを特徴とする
溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板。

【００２４】（３）上記めっき皮膜のＭg 含有量が０．
５〜３．５％であることを特徴とする上記（１）または
（２）に記載の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板の製造方
法。（４）母材鋼板を、質量％でＡl ：３．５〜１５％、Ｍ
g ：０．５〜５％、残部がＺn および不可避的不純物か
らなり、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およ
びＢi の含有量が合計で２００ppm 以下である溶融めっ
き浴に浸漬し、引き上げてめっき付着量を調整した後、
酸素濃度が５体積％以下、残部が非酸化性ガスからなる
雰囲気中で冷却することを特徴とする溶融Ｚn-Ａl 系合
金めっき鋼板の製造方法。

【００２５】（５）母材鋼板を、質量％でＡl ：３．５
〜１５％、Ｍg ：０．５〜５％、Ｍn ：０．０５〜１．
５％、残部がＺn および不可避的不純物からなり、不可
避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およびＢi の含有
量が合計で２００ppm 以下である溶融めっき浴に浸漬
し、引き上げてめっき付着量を調整した後、酸素濃度が
５体積％以下、残部が非酸化性ガスからなる雰囲気中で
冷却することを特徴とする溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼
板の製造方法。

【００２６】（６）上記めっき浴のＭg 含有量が０．５
〜３．５％であることを特徴とする上記（４）または
（５）に記載の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板の製造方
法。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に述べ
る。めっき皮膜の化学組成；Ａl ：溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき皮膜においてＡl はめ
っき皮膜の耐食性と耐熱性を向上させる作用がある。こ
れらの効果を確保するために、Ａl を３．５％以上含有
させる。望ましくは４．０％以上である。

【００２８】Ａl 含有量が１５％を超えるとめっき浴の
融点が上昇し、Ｆe-Ａl 合金層が発達してめっき皮膜の
加工性が損なわれる。例えば曲げ加工などにおいてもめ
っき皮膜に亀裂が生じやすく、曲げ部の耐食性が劣化す
るなどの問題が生じる。合金層の発達を抑制するために
Ｓi 等の界面合金層を抑制する第４元素を含有させる方
法もあるが、この方法はめっき浴管理が複雑になるなど
の問題がある。これらの不都合を避けるためにＡl 含有
量は１５％以下とする。望ましくは１３％以下である。

【００２９】Ｍg ：溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき皮膜の耐
食性を向上させるためにＭg を０．５％以上含有させ
る。望ましくは１．０％以上である。Ｍg 含有量が５％
を超えると耐食性が飽和するうえ、めっき浴面で酸化物
の生成が激しくなりめっき作業性も損なわれる。これを
避けるためにＭg 含有量は５％以下とする。浴面での酸
化物生成を抑制し、めっき作業の安定性をさらに良好に
する場合にはＭg 含有量を３．５％以下とするのが望ま
しい。さらに望ましくは３．０％以下である。

【００３０】Ｍn ：Ｍn は必須元素ではないが、溶融め
っき皮膜の耐食性を向上させる作用がある。また、その
硬度を高め、めっき鋼板が加工される際のめっき皮膜の
耐かじり性を向上させる作用もある。これらの効果を得
るためにめっき皮膜に適量のＭn を含有させても構わな
い。その場合、上記効果を得るためにはＭn を０．０５
％以上含有させるのが望ましい。より望ましくは０．５
％以上である。

【００３１】Ｍn を過剰に含有させるとめっき皮膜が硬
くなりすぎて加工性が低下し、加工時にめっき皮膜に亀
裂が生じて耐食性が損なわれる場合がある。これを避け
るために、Ｍn を含有させる場合の上限は１．５％以下
とするのが望ましい。より望しくは１．０％以下であ
る。

【００３２】なお、Ｎi とＣr もＭn と同様にめっき皮
膜の耐食性を向上させ、かつ、硬度を高める作用がある
ので、上記Ｍn の一部に替えてＮi またはＣr を含有さ
せても構わない。その場合にはＭn とこれらの元素の含
有量合計が０．０５〜１．５％となるようにすればよ
い。

【００３３】残部はＺn および不可避的不純物である。
不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およびＢi
は、めっき後に気水スプレーなどによる急速冷却処理を
施した際に、めっき皮膜の結晶粒界に偏析し、時日の経
過と共に粒界腐食が進行してめっき皮膜の耐剥離性を損
なう場合がある。このような耐経時剥離性の劣化を防止
するために、これら４元素の含有量を、その合計で２０
０ppm 以下とする。望ましくは１００ppm 以下である。

【００３４】めっき皮膜に含有されるＦe は鋼板／めっ
き界面に形成される合金層の成長に伴ってめっき皮膜に
含有されるものであり、不可避的不純物である。めっき
浴温度や浸漬する鋼板の温度が高くなるにつれてめっき
浴へのＦe の溶解が助長され、めっき皮膜でのＦe 含有
量が増し、加工性が著しく低下する。めっき皮膜の加工
性の低下を防ぐために、めっき皮膜に含有されるＦe 含
有量は０．５g/m²以下とする。望ましくは０．２g/m²以
下である。

【００３５】なお、不可避不純物としてＴi 、Ｃu 、Ｍ
o 、Ｗ、Ｓi 、Ｂ、Ｂe などの元素がそれぞれ０．０２
％以下の範囲でめっき皮膜に含有されても本発明の目的
を阻害しないので何ら問題はない。

【００３６】めっき皮膜表面のＺn(00・2) 面の配向指
数；一般的に溶融状態のＺn めっき層を冷却した場合、
冷却速度の増加に伴ってＺn(OO・2) 面の集積度が増す。
この現象はめっき皮膜がＡl を含有するものであって
も、溶融めっき面に気水冷却処理やＺn 粉末を吹き付け
るいわゆるハーティ処理などを施しためっき面において
も同様である。

【００３７】Ｚn(00・2) 面の配向性を高めると加工時に
めっき皮膜内での双晶すべり変形が生じにくくなる。こ
のため、摺動に際しては、あたかもめっき皮膜表面を硬
くした場合と同様の、摺動性が向上する効果が得られ
る。

【００３８】ここで、本発明におけるＺn(00・2) 面の配
向指数（Ｉ_a ）は、めっき皮膜の(hk・l)面のＸ線回折強
度をＣo 管球を用い加速電圧３０kV、電流１００mAの条
件で測定し、その結果から下記式により算出した値を用
いる。

【００３９】

【数１】

【００４０】ここで、Ｉ_(hk・_l)：Ｘ線回折における(hk・l) 面の積分強度、Ｉ_F(hk・_l)：Ｘ線回折における(hk・l) 面の積分強度比
率、Ｉ_FR(hk・_l)：ＡＳＴＭカード記載の(hk・l) 面のＸ線回
折における強度比率、を表す。

【００４１】めっき皮膜がＭn を含有しない溶融Ｚn-Ａ
l 系合金からなる場合には、上記Ｚn(00・2) 面の配向指
数が３．５以上であればロール成形時に皮膜中に分散し
たＺn 相の双晶変形が生じにくく、クロメート層の破壊
もなく、優れた耐かじり性を備えためっき皮膜が得られ
る。このため、Ｍn を含有しないめっき皮膜において
は、そのＺn(00・2) 面の配向指数を３．５以上に限定す
る。望ましくは４．０以上である。

【００４２】めっき皮膜がＭn を０．０５〜１．５％含
有するものである場合には、Ｍn による耐摺動性改善効
果が付加されるので、Ｚn(00・2)面の配向指数は３．０
以上であればよい。望ましくは３．５以上である。

【００４３】上記以外は任意である。例えば母材は特に
限定する必要はなく、極低Ｃ鋼、種々の炭素鋼、高張力
鋼板などに使用される合金鋼など公知の化学組成を有す
る熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板などを使用することがで
きる。また、これまでに述べた条件を満足する溶融めっ
き鋼板をそのまま本発明の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼
板として使用してもよいし、白錆防止などの目的で防錆
油、潤滑防錆油、クロメート皮膜、樹脂塗膜、クロメー
ト／樹脂複合塗膜など、通常施される後処理をめっき皮
膜に施しても構わない。

【００４４】本発明の鋼板の製造方法；本発明に係る加
工性に優れた溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板は、以下に
述べる方法で製造するのが好適である。なお、以下に示
すのは例であって、本発明に係るめっき鋼板の製造方法
がこれに限定されるものではない。

【００４５】母材鋼板として冷間圧延板を用いる場合に
は、焼鈍していないものを用いるのが経済で好ましい
が、焼鈍済みのものでも構わない。母材の表面を溶融め
っきに適する状態に前処理を行なう。前処理法はアルカ
リ水溶液等で洗浄したり、ナイロンブラシ等で表面を研
削する等の公知の方法が適用できる。

【００４６】前処理を施した母材鋼板を還元性雰囲気中
で６００℃以上、あるいは再結晶温度以上に加熱して所
要の時間保持した後、めっき浴温近傍まで冷却する。母
材を加熱する場合の還元性雰囲気も通常採用されている
雰囲気でよい。例えば水素を５体積％以上、３０体積％
以下含有し、残部が窒素からなり、露点が−６０℃以
上、−１０℃以下である雰囲気が好適である。

【００４７】その後、所定のめっき皮膜組成が得られる
ように上記範囲内で化学組成を調整しためっき浴に浸漬
し、めっき付着量を所定の量に調整する。めっき皮膜の
Ａl、Ｍg およびＭn 含有量は、めっき浴におけるそれ
ら元素の濃度とほぼ同一となる。従って、めっき浴とし
ては、Ａl を３．５％以上、１５％以下、Ｍg を０．５
％以上、５％以下含有し、残部がＺn および不可避的不
純物からなり、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃ
d およびＢi の含有量が合計で２００ppm 以下であるも
のか、さらに、Ｍn を０．０５％以上、１．５％以下含
有するものを使用する。

【００４８】めっき浴の温度はめっき合金の融点よりも
３０〜６０℃高くするのが望ましい。６０℃を超えて高
くすると、めっき浴に浸漬したときの合金層の発達が著
しくなる。

【００４９】めっき皮膜の付着量は特に規定するもので
はないが、適正な操業効率を確保するために、片面当た
り４０〜２５０g/m²とするのが好適である。めっき付着
量の調整は気体絞り法等通常用いられている方法で構わ
ない。

【００５０】めっき皮膜凝固時には、急速冷却や、気水
冷却（ミスト冷却）、あるいは適量のリン酸アンモニウ
ムなどの薬液を含有させた気水冷却など、スパングル消
去を目的とした公知の冷却方法でおこなうのがよい。こ
れらの方法はめっき皮膜のＺn(00・2) 面の配向性を高め
る作用があるが、Ｚn(00・2)面の配向性を所望のレベル
まで高めるには、これらの従来の方法のみでは不十分で
ある。

【００５１】さらに、めっき皮膜のＺn(00・2) 面の配向
性を所望のレベルまで高めるために、少なくともめっき
付着量を調整した後めっき皮膜の凝固が完了までの間
を、酸素濃度が５体積％以下、残部が非酸化性ガスから
なる雰囲気中で冷却するのが重要である。非酸化性ガス
としては窒素ガスが好適であるが、アルゴンガス、ヘリ
ウムガス、水素ガスなどでもよい。またこれらのガスの
混合ガスでも構わない。

【００５２】めっき皮膜冷却時の雰囲気を上記のように
することにより、凝固時のめっき皮膜表面での酸化皮膜
形成を防止し、Ｚn(00・2) 面の配向指数を所望のレベル
以上に高めることができる。さらに配向指数を高めるに
は、酸素濃度を１体積％以下とするのが望ましい。

【００５３】上記以外は公知の方法によればよく、例え
ばめっきの後処理としては、無処理でもよいし、防錆
油、潤滑防錆油、クロメート、樹脂塗膜、クロメート／
樹脂塗膜等、通常施される後処理を施しても構わない。

【００５４】

【実施例】化学組成がＣ：０．０５％、Ｍn ：０．２８
％を含有し残部が実質的にＦe からなり、厚さが０．７
０mmである未焼鈍の低炭素冷延鋼板をめっき母材として
準備した。上記めっき母材を７５℃のＮaＯＨ溶液で脱
脂し、洗浄して、水素を２０体積％含有し、残部が窒素
からなり、露点が−４０℃である雰囲気中で８００℃に
加熱し、その温度で６０秒間保持して再結晶焼鈍を施し
た後、めっき浴温度近傍まで冷却して溶融めっき浴に浸
漬した。

【００５５】めっき浴の化学組成は、Ａl ：３〜１７
％、Ｍg ：０．４〜４％、Ｍn ：０〜１．７％を含有
し、残部はＦe を飽和まで含有したＺn であった。めっ
き浴温度は融点＋４０℃とした。上記溶融めっき浴に母
材を浸漬し、引き上げた後、気体絞り方式によりめっき
付着量を１００g/m²（片面当たり）に調整し、次いで水
分量を種々変更した気水スプレーを吹き付ける急速冷却
により冷却した。

【００５６】この冷却時には、めっき浴面からめっき皮
膜の凝固が完了するまでの間の雰囲気ガス組成を、酸素
を０．１〜１０体積％含有し、残部が窒素からなる雰囲
気とした一部の母材についてはめっき浴温度を融点より
も８０℃高い温度に変更し、Ｆe 含有量が異なるめっき
皮膜を備えためっき鋼板も作製した。また、従来例とし
て、大気雰囲気で冷却した場合についても評価した。そ
の後、常温まで冷却し、金属Ｃr 量が２０mg/m² である
塗布型クロメート処理を施した。

【００５７】得られためっき鋼板のめっき皮膜の化学組
成を分析し、Ｚn(00・2) 面の配向指数、耐食性などの性
能を以下の方法で評価した。Ｚn(00・2) 面の配向指数：
めっき皮膜のＺn(00・2) 面のＸ線回折強度をＣo 管球を
用い加速電圧３０kV、電流１００mAの条件で測定し、そ
の結果から上記式（１）および（２）により配向指数
（Ｉ_a ）を算出したロール成形性：長さ（圧延方向）が
６０mm、幅が３０mmの試験片を採取し、長さ方向に２％
の引張り歪みを付与し、その後、後述するピンオンディ
スク試験を施し、めっき皮膜表面と鋼球間の摩擦係数を
測定した。この方法により得られた摩擦係数はロール成
形時の摺動性とよい対応があり、ロール成形時のかじり
発生状況と良好な相関があるので、めっき鋼板のロール
成形性の簡易な評価手段として有効であることを確認し
ている。

【００５８】図１はピンオンディスク試験の概念を説明
する斜視図である。図１で符号１は回転台、符号２は試
験片、符号３は鋼球、符号４は回転トルクを測定するロ
ードセル、符号ｒは試料の回転中心と鋼球との間隔であ
る鋼球の軌道半径、符号Ｔはめっき皮膜の摩擦抵抗に起
因して鋼球に作用するトルク、符号Ｐは鋼球をめっき皮
膜に押しつける荷重である。

【００５９】試験片２は回転台３に固定され、試験片の
回転中心からｒの距離においた鋼球３に、上方からめっ
き面に垂直な一定荷重Ｐを付加して鋼球をめっき面に押
しつけ、ロードセル４に生じる回転トルクＴを測定し、
得られたトルクと荷重Ｐからμ＝Ｔ／Ｐの式によりめっ
き皮膜表面の摩擦係数μを測定した。

【００６０】本実施例においては、鋼球直径：５mm、
ｒ：１０mm、荷重：２９．４Ｎ、回転速度：１rpm 、板
温：２５℃とし、潤滑を施さないで１０回転保持する間
に生じる最大摩擦係数を測定した。

【００６１】ロール成形性は、摩擦係数μが０．２０以
下であれば良好、０．１５以下であれば極めて良好、と
して評価した。めっき皮膜の曲げ加工性：長さ（圧延方
向）が１００mm、幅が２５mmの試験片を採取し、内側曲
げ半径を１．７５mmとする曲げ試験（５ｔ曲げ試験）を
施し、曲げ部の皮膜の断面写真を撮影してこれから皮膜
での亀裂の発生状況を観察し、下記の４段階で評価し
た。 ◎：亀裂が全く認められない。 ○：小さな亀裂が一部に認められる。 △：小さな亀裂が全面に認められる。 ×：大小の亀裂が混在し、全面に認められる。

【００６２】平板部と加工部の耐食性：端面を粘着テー
プでシールした長さが１５０mm、幅が７０mmの試験片
（平板部用試験片）と、これに上記５ｔ曲げ加工を施し
た試験片（加工部用試験片）を準備し、これらに以下の
サイクル腐食試験を施し、平板部または曲げ加工部に赤
錆が発生するまでの日数を求めた。

【００６３】腐食サイクルは、塩水噴霧（３５℃×６時
間）→乾燥（６０℃×１２時間）→湿潤（５０℃×６時
間）を１サイクル（１日）とした。耐食性は、平板部に
ついては５０日以上、加工部については３０日以上、赤
錆が発生しない場合を良好として評価した。

【００６４】経時剥離性：長さが１００mm、幅が２５mm
の試験片を採取し、これを８０℃、相対湿度９５％の環
境下で２４０時間保持した後、２ｔ折り曲げ加工を施
し、曲げ部に粘着テープを貼り付けて引き剥がし、粘着
テープによるめっき皮膜の剥離状況を目視観察し、その
結果を下記基準で評価した。 ◎：全く剥離が認められない、 ○：エッジ部にわずかに剥離が認められるが合格、 △：曲げ部幅方向線状に剥離が認められ、不合格。

【００６５】表１にめっき後の冷却過程における雰囲気
組成、得られためっき鋼板のめっき皮膜の化学組成とＺ
n(00・2) 面の配向指数およびめっき皮膜の性能評価結果
を併せて示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】表１に示すように、本発明の規定する条件
を満足するめっき鋼板は、めっき皮膜の摩擦係数が小さ
く優れたロール成形性を備えており、めっき皮膜の曲げ
加工性、耐食性、耐経時剥離性も良好であった。

【００６８】これに対し、試験番号１ではめっき皮膜の
Ａl 含有量が少なすぎたために、試験番号８ではめっき
皮膜のＭg 含有量が少なすぎたために、いずれも平板部
の耐食性がよくなかった。試験番号７ではＡl 含有量が
多すぎたために、試験番号３１ではＭn 含有量が多すぎ
たために、いずれもめっき皮膜の曲げ加工性がよくな
く、曲げ部の耐食性がよくなかった。試験番号１９およ
び２０ではＰb 、Ｓn 、Ｂi またはＣd の含有量が多す
ぎたために耐経時剥離性がよくなかった。試験番号２２
ではめっき皮膜のＦe 含有量が多すぎたためにめっき皮
膜の曲げ加工性がよくなく、曲げ部の耐食性もよくなか
った。試験番号２３および２４では、めっき後の冷却雰
囲気中の酸素濃度が高すぎてめっき皮膜のＺn(00・2) 面
の集積度が小さく、摺動時の摩擦係数が高く、ロール成
形性がよくないと判断された。

【００６９】

【発明の効果】本発明の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板
は、耐食性に優れるうえめっき皮膜の摺動性が優れるの
でロール成形時にめっき皮膜のかじりが生じにくく、良
好なロール成形性を有する。従って屋根・壁材等の建材
製品、ガードレール、配線配管、あるいは防音壁などの
長尺の構造部材への加工が容易であり、これらの素材と
して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき皮膜の摺動性を調査するピンオンディス
ク試験の概念を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１：回転台、２：試験片、３：鋼球、４：ロードセル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹林浩史大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者富安健大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AB02 AB07 AB32 AB44 AC62 AC64 AC66 AE03 AE21 AE27 AE33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材鋼板の少なくとも片面に溶融Ｚn-Ａ
l 系合金めっき皮膜を備えた鋼板であって、そのめっき
皮膜は、化学組成が質量％でＡl ：３．５〜１５％、Ｍ
g ：０．５〜５％、残部がＺn および不可避的不純物か
らなり、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およ
びＢi の含有量が合計で２００ppm 以下、めっき皮膜に
含有されるＦe 含有量が０．５g/m²以下、かつ、めっき
面に平行なＺn(00・2) 面の配向指数が３．５以上である
ことを特徴とする溶融Ｚn-Ａl系合金めっき鋼板。
【請求項２】母材鋼板の少なくとも片面に溶融Ｚn-Ａ
l 系合金めっき皮膜を備えた鋼板であって、そのめっき
皮膜は、化学組成が質量％でＡl ：３．５〜１５％、Ｍ
g ：０．５〜５％、Ｍn ：０．０５〜１．５％、残部が
Ｚn および不可避的不純物からなり、不可避的不純物と
してのＰb 、Ｓn 、Ｃd およびＢi の含有量が合計で２
００ppm 以下、めっき皮膜に含有されるＦe 含有量が
０．５g/m²以下、かつ、めっき面に平行なＺn(00・2) 面
の配向指数が３．０以上であることを特徴とする溶融Ｚ
n-Ａl 系合金めっき鋼板。
【請求項３】上記めっき皮膜のＭg 含有量が０．５〜
３．５％であることを特徴とする請求項１または２に記
載の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板。
【請求項４】母材鋼板を、質量％でＡl ：３．５〜１
５％、Ｍg ：０．５〜５％、残部がＺn および不可避的
不純物からなり、不可避的不純物としてのＰb 、Ｓn 、
Ｃd およびＢi の含有量が合計で２００ppm 以下である
溶融めっき浴に浸漬し、引き上げてめっき付着量を調整
した後、酸素濃度が５体積％以下、残部が非酸化性ガス
からなる雰囲気中で冷却することを特徴とする溶融Ｚn-
Ａl 系合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】母材鋼板を、質量％でＡl ：３．５〜１
５％、Ｍg ：０．５〜５％、Ｍn ：０．０５〜１．５
％、残部がＺn および不可避的不純物からなり、不可避
的不純物としてのＰb 、Ｓn 、Ｃd およびＢi の含有量
が合計で２００ppm 以下である溶融めっき浴に浸漬し、
引き上げてめっき付着量を調整した後、酸素濃度が５体
積％以下、残部が非酸化性ガスからなる雰囲気中で冷却
することを特徴とする溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板の
製造方法。
【請求項６】上記めっき浴のＭg 含有量が０．５〜
３．５％であることを特徴とする請求項４または５に記
載の溶融Ｚn-Ａl 系合金めっき鋼板の製造方法。