JP2504546B2 - 合金化亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

合金化亜鉛めっき鋼板

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JP2504546B2 JP63297114A JP29711488A JP2504546B2 JP 2504546 B2 JP2504546 B2 JP 2504546B2 JP 63297114 A JP63297114 A JP 63297114A JP 29711488 A JP29711488 A JP 29711488A JP 2504546 B2 JP2504546 B2 JP 2504546B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、加工時のめっき剥離性を改善した合金化亜
鉛めっき鋼板に関するものである。
[従来の技術] 亜鉛めっき鋼板は、防錆効果が優れているところか
ら、建材用その他の用途で広く使用されている。特にめ
っき皮膜中のFe含有量を高めて合金化した合金化亜鉛め
っき鋼板は、耐食性,溶接性,塗装性等が優れている
為、自動車や家電製品等への用途拡大が図られている。
尚本願発明における合金化亜鉛めっき鋼板とは、溶融亜
鉛めっき合金化処理鋼板は勿論のこと、電気亜鉛めっき
を施した後の熱処理によってめっき層を合金化処理した
鋼板をも含む趣旨である。
しかしながら上記合金化亜鉛めっき鋼板は、合金めっ
き層自体の強度が低く脆いものである為、プレス加工に
際して該合金めっき層が粉末状に剥離する現象(以下パ
ウダリングと呼ぶことがある)が発生し易いという欠点
がある。特に近年では防錆力強化の為にめっき層の厚目
付化が指向されており、目付量の増大とともにパウダリ
ング現象が顕著になるので、パウダリングそのものを抑
制する技術の開発が望まれている。
上記パウダリングを抑制する技術の一環として、例え
ば特開昭59-173255号公報,同61-223174号公報等に見ら
れる様に、合金化の過程を制御して合金化所要時間を比
較的長くする方法が提案されている。しかしながら合金
化に要する時間を長くするには、ラインスピードを低下
させる必要があり、生産性の低下は避けられず、これら
の方法は実操業に適したものとは言えない。またこれら
の技術から生じる生産性低下の対応策として、例えば合
金化炉の炉長を延長することも考えられるが、膨大な改
良設備費が要求されることになるので根本的な解決策と
はなり得ない。
一方めっき層中のFe濃度を高めることによってパウダ
リング特性を改善する技術も提案されている(例えば特
開昭59-200749号公報,同58-130264号公報等)。しかし
ながらこうした技術では、良好な耐パウダリング性を得
ることのできるFe濃度範囲が極めて狭い領域に限られ、
操業条件の変動やめっき付着量の不均一等に原因して良
好な抗パウダリング性を安定して維持することは困難で
ある。またFe濃度を高くすれば、合金化反応を通常より
も過剰に進行させる必要があることから、高温合金化処
理や低速通板を実施することが不可欠となり、これらの
実施はコストアップを惹起することにもなる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明はこうした技術背景のもとでなされたものであ
って、その目的は、上述の様な操業時の問題を発生させ
ることなく、耐パウダリング性の良好な合金化亜鉛メッ
キ鋼板を提供することにある。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成し得た本発明とは、略円型の台地部と
該台地部裾野を取り囲む谷部からなる凹凸部が無数に形
成され、且つ該凹凸部を除く部分を平地部とする素地鋼
板表面に、Zn-Fe合金めっき層が被覆されたものであ
り、前記谷部の深さdが2〜10μmであると共に、谷部
の溝幅wと前記深さdが下記(1)式の関係を満たす点
に要旨を有する合金化亜鉛めっき鋼板である。
[作用] 本発明者らは、上述した技術的課題を解決すべく、耐
パウダリング特性に及ぼす合金化めっき処理条件全般に
ついて、素地鋼板の表面性状との関係を含めて検討を進
めた。その結果素地鋼板の表面性状が耐パウダリング特
性に重大な影響を与えるとの知見が得られ、この知見に
基づき素地鋼板の表面性状について更に研究を重ね、本
発明を完成した。
例えば連続溶融亜鉛めっきラインでは、冷延鋼板を素
地鋼板としてそのまま溶融亜鉛めっきラインに送入され
るか、場合によっては(要求材質等の観点から)焼鈍お
よび調質圧延を経た後溶融亜鉛めっきラインに送入され
る。こうした冷延圧延および調質圧延においては、成形
加工時に生じる型かじり(素地鋼板の金型への焼付きを
ともなったむしれ状の損傷)を防止するため、ダル仕上
げロールで圧延して表面粗さを調整するのが通例であ
り、このダル仕上げには従来よりショットブラスト法や
放電加工法が採用されてきた。しかしながらこれらの方
法で仕上げたダル仕上げロールを用いて圧延した鋼板で
は型かじり性と塗装鮮映性(塗膜表面に物体を写した時
の像の鮮明度)を両立させることが困難であり、この両
者を両立させるという観点から、レーザビームの如き高
密度エネルギービームでダル仕上げされた圧延ロールを
使用して素地鋼板表面に特異な形状の凹凸を形成する技
術が開発されるに至った。その概要は下記の通りであ
る。
即ちロールを回転させながら該ロール表面に向けてた
とえばパルスレーザを照射すると、第2図(A),
(B)に示す様にレーザ照射部の金属が溶融してクレー
タ1が形成され、その周りには溶融した金属が盛り上っ
て環状の凸部2が形成される。該クレータ1や凸部2の
ロール円周方向形成ピッチは、ダル仕上げ時におけるロ
ールの回転速度とパルスレーザの照射周期を変えること
によって任意に調整することができ、またロール軸方向
の形成ピッチはロール1回転毎のレーザ照射装置の移動
距離によって自由に調整することができる。またクレー
タ1の直径や深さ、凸部2の幅や高さは、パルスレーザ
のエネルギーや照射時間によって変えることができる。
そしてこの様な方法で表面にクレータ1や凸部2を無数
に形成したダル仕上げロールによって鋼板を圧延する
と、第3図(A),(B)に示す如くロールRの凸部2
は鋼板Pの表面に食い込んで環状凹部(谷部)2aが形成
されると共に、この部分の金属はクレータ1方向へ盛り
上がる様に流れ込み、略円形状の台地部1aが形成され、
凸部2より外側における未加工(即ちレーザエネルギー
が与えられなかった部分)の平坦面3で押し付けられた
鋼板Pの面は平坦な平地部3aとなる。かくして得られる
鋼板の表面は、略円形の台地部1aとこれをとり囲む谷部
2a、および台地部1aより若干低めの平地部3aを有するも
のとなる。
そしてこの様な表面形状の鋼板においては、環状谷部
2aが成形加工時の潤滑油溜めおよび切削粉捕捉部として
の機能を果たして型かじり防止効果を発揮し、且つ従来
のショットブラスト粗面化鋼板に比べて平坦面が多く乱
反射も抑えられるので鮮映性も非常に優れたものとな
る。
本発明者らは、レーザダル仕上げロールおよびショッ
トブラストダル仕上げロールの夫々を用いて圧延した鋼
板をめっき原板として用い、該鋼板に合金化溶融亜鉛め
っきを施した後のパウダリング特性について調査した。
即ち上記各鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後直ちに合金
化熱処理を施した合金化溶融めっき鋼板について、角度
60°のV字曲げ試験を行ない、そのときのめっき剥離量
を比較した。その結果を第4図に示すが、この結果から
明らかな様にレーザダル仕上げロールで圧延した鋼板
(以下レーザ材と呼ぶ)を用いたものはショットブラス
トダル仕上げロールで圧延した鋼板(以下ショット材と
呼ぶ)を用いたものに比べてめっき剥離が低減してお
り、パウダリング抑制効果が認められる。
こうした理由について本発明者らは完全に解明し得た
訳ではないが次の様に考えることができる。
第5図はレーザ材とショット材の合金化処理後のめっ
き層断面を模式的に示す図である。第5図に示す如くシ
ョット材ではδ1相が全面均一に生成しているのに対
し、レーザ材ではδ1相にζ相が分散して存在してい
る。即ちショット材では表面はその凹凸が小さく比較的
平滑であるところから、めっき層はほぼ均一となり合金
化反応の進行も均一に起こるためδ1相単相が生成す
る。一方本発明材であるレーザ材では、表面の谷部2aに
おいてめっき層が局部的に厚くなり、そこでは合金化反
応の進行が遅くなるため谷部2aに対応しためっき層部分
にδ1相に比べてFe濃度の低いζ相がδ1相に混在するこ
とになる。そしてδ1相の硬さは約300(Hv)であるのに
対し、ζ相は約200(Hv)と軟質であることから、V字
曲げ加工の際にδ1相中に分散しているζ相の部分が優
先的に変形して加工歪を緩和する。こうしたことが、δ
1相が均一に生成しているショット材に比べてζ相の混
在しているレーザ材の方が耐パウダリング特性に優れた
ものとなる原因と考えられる。
次に、本発明の合金化亜鉛めっきが施される素地鋼板
表面の性状について述べる。
まず前記谷部2aの深さd(前記第3図参照)は2〜10
μmとする必要がある。該深さdが2μm未満であると
谷部2aと平地部3aにおけるめっき付着量に大きな差異が
なくなり、合金化の不均一反応が起こりにくくなってζ
相の存在が極端に低下し耐パウダリング特性向上効果が
小さくなる。これに対し深さdが10μmより大きくなる
と谷部2aでのめっき付着量が大幅に増大し過ぎてしまい
平地部3aがめっき層表面まで合金化しても谷部2aでは表
面に金属亜鉛が残存し、塗装性,溶接性を損なうことに
なる。尚谷部2aの深さdの好ましい範囲は3〜8μmで
あり、この範囲内であれば本発明の効果が最も顕著に現
われる。
一方谷部2aの溝幅w(前記第3図参照)と前記深さd
との関係も重要であり、溝幅wと深さdの比(w/d)は
下記(1)式を満足する必要がある。
同一深さで比較するとw/dの値が小さくなるほど谷部2
aの形状はシャープになり、合金化の不均一反応が生成
しにくくなってζ相の存在が低下して耐パウダリング特
性の向上効果は小さくなる。この様な不都合を回避する
にはw/dの値は2を超える必要がある。これに対し、w/d
の値が10以上となると、平地部3aがめっき表面まで合金
化しても谷部2aでは表面に金属亜鉛が残存し、塗装性,
溶接性を損なうことになる。尚w/dの値の好ましい範囲
は3〜8程度である。
上記谷部2aの深さdや(1)式満足する素地鋼板を得
るに当たっては、該鋼板に適用されるレーザダル仕上げ
ロールのレーザダル仕上げ表面を、上記深さdや(1)
式の転写がなされる様な凹凸状態として仕上げるべきで
あることは言うまでもない。
以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前
・後記の趣旨に徴して設計変更すること、例えば溶融亜
鉛めっきの代りに電気亜鉛めっきを施すこと等はいずれ
も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
[実施例] レーザ材および従来のショット材の夫々を用いて、溶
融亜鉛めっき処理および合金化処理を下記の条件で実施
し、合金化亜鉛めっき層の耐パウダリング特性をV字曲
げ試験にて評価した。
〈めっき条件および合金化処理条件〉 めっき素地鋼板 :レーザ材(深さd,5μm,溝幅35
μm) ショット材 ストリップサイズ :0.8t×1219w(mm) めっき浴中Al濃度 :0.13% めっき浴温度 :460℃ 合金化温度 :400〜700℃ ラインスピード :100,150m/分 めっき層Fe濃度 :11% 結果は第1図に示す通りであり、下記の様に判断でき
る。即ちレーザ材およびショット材のいずれを用いる場
合でも、ラインスピードを遅くして合金化の要する時間
を長くすれば耐パウダリング特性は向上するが、ショッ
ト材を用いた場合のラインスピード100m/分におけるめ
っき剥離量は、本発明のレーザ材を用いた場合のライン
スピード150m/分におけるめっき剥離量とほぼ同程度で
あり、同一の耐パウダリング特性で比較すると本発明に
係る鋼板の方が生産性が向上している。まためっき付着
量が60g/m2と多くなった場合にも本発明効果は明確に現
われている。
次に各種の本発明材と従来材の平均歩留りを調査した
ところ、第1表に示す結果が得られた。この結果から明
らかな様に、本発明材では耐パウダリング特性そのもの
が大幅に向上することによって、めっき素地鋼板の板厚
や鋼種等の変更によるパウダリング不良を著しく低減す
ることが可能となり、歩留りは飛躍的に向上している。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、従来技術で述べた様
な生産性低下等の不都合を発生させることなく、耐パウ
ダリング特性の良好な合金化亜鉛めっき鋼板が実現でき
た。
【図面の簡単な説明】 第1図は実施例においてレーザ材とショット材のめっき
剥離量を比較して示したグラフ、第2図は高密度エネル
ギービームを用いたダル仕上げロールの表面形状を示す
説明図、第3図は第2図のダル仕上げロールを用いて粗
面化した鋼板の表面形状を示す説明図、第4図はレーザ
材とショット材のめっき剥離を比較した示すグラフ、第
5図はレーザ材とショット材の合金化処理後のめっき層
断面を模式的に示す図である。 1……クレータ、2……環状凸部 3……平坦部(非加工部) 1a……台地部、2a……環状凹部(谷部) 3a……平地部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩田 明俊 兵庫県神戸市垂水区つつじが丘4―8― 1―3―904 (72)発明者 入江 広司 兵庫県加古川市平岡町二俣1012 (56)参考文献 特開 昭63−33593(JP,A) 特開 昭55−28343(JP,A) 特開 昭62−168602(JP,A) 特開 昭59−104201(JP,A) 特開 昭60−194053(JP,A) 特開 昭57−200546(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略円型の台地部と該台地部裾野を取り囲む
    谷部からなる凹凸部が無数に形成され、且つ該凹凸部を
    除く部分を平地部とする素地鋼板表面に、Zn-Fe合金め
    っき層が被覆されたものであり、前記谷部の深さdが2
    〜10μmであると共に、谷部の溝幅wと前記深さdが下
    記(1)式の関係を満たすことを特徴とする合金化亜鉛
    めっき鋼板。
JP63297114A 1988-11-24 1988-11-24 合金化亜鉛めっき鋼板 Expired - Lifetime JP2504546B2 (ja)

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