JP2557573B2 - 溶融Znめっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
溶融Znめっき鋼板及びその製造方法Info
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Description
溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法に関するものであ
る。
Znめっき鋼板の製造法については、例えば特公昭46
−19282号や特公昭63−48925号がすでに知
られている。
いは自動車用として溶融めっき鋼板が利用される場合、
板厚、あるいは熱延、冷延の如何に依らず優れた表面外
観を有することおよびめっき密着性に優れることが、溶
融Znめっき鋼板にとって具備すべき重要な性能となっ
てきた。特公昭46−19282号あるいは特公昭63
−48925号に示されているプレNiめっき法による
溶融Znめっき鋼板は、プレNiめっきしない従来のゼ
ンジマー法や、無酸化炉方式の溶融めっき法に比較すれ
ば、外観あるいは、めっき密着性共に良好とはなるが、
Niめっき後の加熱温度および加熱時間等の加熱条件が
不十分であるため、特に、厚板の熱延酸洗板などにおい
て現在要求されている表面外観、めっき密着性を確保す
るには不十分であり、未だ改善の余地が残されていた。
利用した溶融Znめっき鋼板製造法で得られるめっき鋼
板の外観およびめっき密着性を飛躍的に向上させる目的
で、製造方法を検討したところ、プレNiめっき後に特
定の加熱条件のもとで溶融めっきを行うことにより表面
外観に優れ、めっき密着性も従来のNiめっき法による
溶融Znめっき法よりも著しく向上することを見出し
た。又、得られためっき層も従来とは異なるものである
ことも見出した。本発明は上記のように表面外観、めっ
き密着性に優れた溶融Znめっき鋼板及びその製造方法
を提供するものである。
公昭46−19282号に記載された従来のNiプレめ
っき法によるZnめっき鋼板の製造方法に従ってめっき
層を作成しその構造を調べた。その結果、実施例の一つ
で同公報の開示されているNiめっき後の加熱温度の最
低温度であるNi 0.1g/m2 めっき後200℃、
8secで加熱したところ、不めっきが生じ、密着性も
不十分であった。そこで、プレNiめっき後の加熱温度
には、さらに適正な最低温度あるいは、加熱時間が存在
することが判明した。一方、特公昭63−48925号
に開示されたNiプレめっき後、加熱炉中で550℃で
加熱したところ、従来のプレNiめっき無しのゼンジマ
ータイプの加熱温度800℃に比較すると、改善効果が
認められるものの、極部不めっきが生じやすく、また、
密着性も不十分であり、白ぼけた外観になりやすい傾向
が認められた。この原因として、Niめっき後の加熱温
度が550℃でも未だ高すぎ、また、加熱炉内の加熱で
あるため、加熱時間が長くかかるため、加熱中にNiめ
っき層が地鉄中に拡散してしまい、Ni−Fe固溶体と
なり、酸化し易くなったり、Znとのめっき密着性が劣
化することおよび、地鉄とZnとの合金化が進行しやす
いことなどが考えられる。
み、Niプレめっき後の加熱温度範囲および加熱時間に
ポイントがあると考え、加熱条件を変化させ、種々検討
した結果、Niを0.2〜2.0g/m2めっき後、鋼
板がAl 0.1〜0.4%含有したZn浴に進入する
までの加熱温度範囲を浴の凝固点以上から500℃以下
とし、Niが地鉄中に拡散しやすくなる温度である35
0℃以上に到達してから浴に侵入する直前までの温度に
到達するまでの時間が15sec以内である場合に溶融
Znめっき外観およびめっき密着性共に飛躍的に良好と
なることを見いだした。またその際に得られたZnめっ
き層を調査すると地鉄界面にFe−Al−Zn−Ni4
元系合金層よりなる反応層が得られ、その上層にAlを
微量含有したZnめっき層が存在するめっき層構成にな
っており、かつ地鉄界面のZn−Fe合金層は極めて薄
く抑制されていることがわかった。更に溶融Zn浴中に
Al以外に更に合金元素としてNi,Sb,Pbを単独
あるいは複合で最大0.2%含有したものを用いても上
記と同一のめっき外観及びめっき密着性が得られ、めっ
き層構成も最上層がAlと上記合金元素とが含有される
以外は、上記と同一のめっき層構成となっていることが
わかった。このような、経緯により下記本発明を完成さ
せたものである。
2層としてNi−Al−Zn−Fe合金層、第3層とし
てAl 0.1〜0.4%含有するZn層を有してなる
ことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
0.4%含有するZn層がNi,Sb,Pbを単独ある
いは複合で最大0.2%含有することを特徴とする溶融
亜鉛めっき鋼板。
g/m2めっき後、非酸化雰囲気中で浴の420℃以上
500℃以下の温度まで加熱し、鋼板が浴に進入するま
での過程において、350℃以上である時間が15se
c以内で、大気に触れることなくAl 0.1〜0.4
%含有する溶融Zn浴に浸漬して亜鉛めっきすることを
特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
0.4%含有する溶融Zn浴がNi,Sb,Pbを単独
あるいは複合で最大0.2%含有することを特徴とする
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
無酸化雰囲気(例えばH2 3%+N2,O2数10pp
m),あるいは、還元性雰囲気(例えばH215%+N2
雰囲気)のことである。
に説明する。
性との関係を示した図である。
0.5g/m2プレNiめっき層を電気めっきし、O26
0ppm、H23%含有したN2雰囲気中で通電加熱によ
り200〜550℃まで加熱し、直ちにAl 0.2%
の溶融Znめっき浴中で3秒間めっきを行った。なお、
加熱板温が、350℃以上に到達してから、浴侵入板温
に到達するまでの時間を10secとなるようにした。
めっき付着量は135g/m2 である。めっき性は、め
っき外観(不めっきの度合)とめっき密着性(ボールイ
ンパクト試験B.I.)を総合して評価した。
る420〜500℃の範囲で、めっき外観、めっき密着
性共に極めて優れる。420℃未満ではめっき外観、め
っき密着性が劣化しやすい。特公昭46−19282号
公報の実施例にある200℃では非常に不めっきが生じ
やすかった。また、加熱板温が500℃を超えると密着
性、耐食性が劣化し、特公昭63−48925号公報の
実施例にある550℃では、良好なめっき外観、めっき
密着性は得られない。
の地鉄中への拡散量の関係を示す。熱延Alキルド鋼板
(板厚3.2mm)に0.2g/m2プレNiめっき層
を電気めっきし、O260ppm、H23%含有したN2
雰囲気中で通電加熱により5sec加熱を行ったのち、
Niめっき層の残存率をオージェ(AES)による深さ
方向分析により求めた。
に拡散し始めることは明白であり、500℃を超えると
Ni層はほとんど残存しなくなる。
るまでの過程において、Niが拡散し始める温度350
℃に到達した後、浴侵入温度になるまでの時間と溶融Z
nめっき性との関係を示したのが図3である。熱延Al
キルド鋼板(板厚3.2mm)に0.5g/m2プレN
iめっき層を電気めっきし、O260ppm、H2 3%
含有したN2 雰囲気中で通電加熱により加熱し、浴侵入
板温450℃に到達後、直ちに0.2%Alを含有する
450℃のZnめっき浴に浸漬し3secめっきを行っ
た。目付量は135g/m2とした。本発明範囲である
350℃に到達してから浴侵入温度に到達するまでの時
間が15sec以内である場合に溶融Znめっき性が良
好であることが明白である。
熱温度が特定の範囲であること、350℃に到達してか
ら、浴侵入板温に到達するまでの時間が15sec以内
であることがめっき性に優れた溶融Znめっき鋼板の製
造上の大きなポイントである。
が、鋼板を直接通電加熱する方法、誘導加熱方式、赤外
加熱方式など種々の方法が適用できる。薄板から3mm
超の厚板まで加熱速度の設定が迅速に対応しやすく、コ
ンパクトな設備が可能と言う点では、直接通電加熱する
方法が有効である。
以上としたのは、これ以上で溶融Znめっきの不めっき
が解消され、地鉄界面にFe−Al−Zn−Ni系4元
系合金層ができ、Fe−Zn合金層の異常発達を抑制し
めっき密着性が向上するためである。Niめっき付着量
が0.2g/m2未満では不めっきが生じやすくめっき
密着性も劣化しやすい。上限を2.0g/m2としたの
は、2.0g/m2 を超えるとめっき密着性が劣化した
ためである。この場合には地鉄界面Ni−Al−Zn系
の合金層が多くなり、Znと地鉄との合金化のバリヤー
層であるFe−Al−Zn−Ni系4元系合金層の生成
がしにくくなりZnと地鉄の合金化が進むためと考えら
れる。
めっき密着性は不十分であった。この場合には、Fe−
Al−Zn−Ni系合金層がほとんど生成しておらず、
地鉄界面にZn−Fe合金層が厚く成長しており、特に
界面の脆いΓ相(Fe5 Zn21)が発達しており、加工
の際にクラックがはいり、この相からめっき剥離が生じ
ていることが判明した。
は、これを超えると表面外観が白っぽくなることとめっ
き層中にAlが不均一に偏在するようになると腐食環境
下においては、これらが、めっき層中で局部電池を構成
してしまい、Znが溶出する作用が生じるために耐蝕性
の劣化を引き起こす危険性を考慮したためである。
いが、耐蝕性の観点から10g/m2以上、加工性の観
点からすると350g/m2以下であることが望まし
い。
てのみ述べたが、Znめっき浴中にAl以外にさらに合
金元素としてNi、Sb、Pbを単独あるいは複合で
0.2%以下の微量含有した溶融Znめっき鋼板の場合
にも結果は同様であった。
てもZn浴に微量に合金元素を含む場合であっても43
0〜500℃程度の通常の条件が使用できる。
もに使用でき、Alキルド鋼板、Al−Siキルド鋼
板、極低炭素鋼板、高張力鋼板など種々のものが適用で
きる。
i法で得られためっき層の構造を解析した結果を図4お
よび図5、図6に模式的に示した。本発明範囲のプレN
iめっき後の加熱条件下においては、図4に示す如くプ
レNi層の地鉄中への拡散は小であり、残存量が多い。
それに対して、従来技術範囲の加熱温度が高い場合(5
00℃超)、350℃に到達してから浴侵入板温度に到
達するまでの時間が長すぎる場合においては、図5に示
す如くNiがほとんど地鉄中に拡散しFe−Niの固溶
体層に変化する。また、加熱温度が420℃未満の場合
では図6に示す如くNiが残存するものの、溶融めっき
時において、不めっきが生じやすく、密着性が悪い。
ために、その後の溶融めっき時において、めっき層構成
の差異が生じるものと考えられる。即ち、本発明のNi
付着量0.2〜2.0g/m2においては、地鉄界面に
多く残存したプレNi層が溶融Znめっき時において図
4に示す如く地鉄界面近傍にFe−Al−Zn−Ni4
元系の合金層(バリヤー層)が形成されており、Zn−
Fe合金層が薄く(1μm以下)成長が抑制されてい
た。また、上層にはAlを含有したZnめっき層が形成
されていた。これに対して、従来法においては、加熱時
においてプレNi層が殆ど残存しないため、溶融Znめ
っき時において、本発明のような地鉄界面のFe−Al
−Zn−Ni系合金層は形成されず、図5に示す如く加
熱時に形成されたFe−Ni層の上層に厚い(1μm
超)Zn−Fe層が形成され、その上層として、Alを
含有したZn層が形成された構造となっていた。
めっき密着性が飛躍的に向上したのは、地鉄界面の4元
系の合金層が一種のバインダーの役割をはたしており、
しかもZn−Fe合金層の成長が抑制させるバリヤー効
果を有しているためではないかと考えられる。
び得られた鋼板の実施例を示す。*印は本発明の製造法
以外で作成された比較材である。下地に熱延鋼板SGH
C(3.2mm)の酸洗材を用い、プレNiめっきは硫
酸酸性浴中で電気めっきで行った。前処理加熱は、O2
60ppm、H23%含有したN2雰囲気中で通電加熱に
より、加熱条件を変化させて行った。Al量の変化した
Znめっき浴で450℃で3sec溶融めっきを行い、
N2ワイピングして付着量は135g/m2とした。めっ
き性の評価は、前述の評価基準に基ずいて行った。
き層0.2〜2.0g/m2、加熱板温420〜500
℃、350℃に到達してからZnめっき浴侵入板温に到
達するまでの時間が15sec以内である本発明の製造
条件で得られた、めっき鋼板は、不めっきが生じず、図
4に示すめっき構造を有しめっき密着性も良好であり、
めっき性に優れることは明白である。
o.21)及びプレNiめっき層の付着量が本発明範囲
の下限値を下まわる場合(No.22)不めっきが生じ
不めっきでない正常部のめっき密着性が劣化する。
上まわる場合(No.23)に得られた鋼板は第1層が
Zn−Fe合金層、第2層がNi層、第3層がNi−Z
n−Al層、第4層がAl含有のZn層よりなるめっき
層構造となり、めっき密着性が劣る。
場合(No.24)に得られためっき鋼板は、図6に示
すめっき構成を有し、めっき性が劣る。
350℃以上の時間が本発明の上限を上まわる場合に得
られためっき鋼板は、図5に示すめっき構造を有し、め
っき性が劣る。
を下まわる場合に得られためっき鋼板は、第1層が厚い
Zn−Fe合金層、第2層がAl含有のZn層よりなる
めっき層構造を有しており、めっき性が劣化する。
を超えた場合に得られためっき鋼板は、図4のZn層中
にAlが偏在して外観が不良であった。
1)の場合を含めて、プレNiめっき層の付着量、加熱
条件、浴中のAl含有量が本発明範囲を免脱する場合、
No.22〜28(*)は図4に示すめっき構成となら
ず、めっき性が劣る。
に他の合金元素を含有する場合でありこの場合には最上
層がAl以外に他の金属元素を含有した図4に示すめっ
き構成を有する溶融めっき鋼板が得られ、優れた性能を
示した。
ないめっき性を有する溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、建
材、家電あるいは自動車用の構造材として有用であるこ
とから、その工業的意義は極めて大きい。
の関係を示した図。
量の関係を示した図。
になるまでの時間と溶融Znめっき性との関係を示した
図。
成および前処理加熱段階におけるプレNiめっき層の状
態を模式的に示した図。
及び前処理加熱後におけるプレNiめっき層の状態を模
式的に示した図。
及び前処理加熱後におけるプレNiめっき層の状態を模
式的に示した図。
Claims (4)
- 【請求項1】 鋼板地鉄上に第1層としてZn−Fe合
金層、第2層としてNi−Al−Zn−Fe合金層、第
3層としてAl 0.1〜0.4%含有するZn層を有
してなることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項2】 請求項1のAl 0.1〜0.4%含有
するZn層がNi,Sb,Pbを単独あるいは複合で最
大0.2%含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼
板。 - 【請求項3】 鋼板の表面にNiを0.2〜2.0g/
m2めっき後、非酸化雰囲気中で420℃以上500℃
以下の温度まで加熱し、鋼板が浴に進入するまでの過程
において、350℃以上である時間が15sec以内
で、大気に触れることなくAl 0.1〜0.4%含有
する溶融Zn浴に浸漬して亜鉛めっきすることを特徴と
する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3のAl 0.1〜0.4%含有
する溶融Zn浴がNi,Sb,Pbを単独あるいは複合
で最大0.2%含有することを特徴とする溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3102825A JP2557573B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 溶融Znめっき鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3102825A JP2557573B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 溶融Znめっき鋼板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04333551A JPH04333551A (ja) | 1992-11-20 |
JP2557573B2 true JP2557573B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=14337801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3102825A Expired - Lifetime JP2557573B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 溶融Znめっき鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
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KR101353701B1 (ko) | 2011-12-23 | 2014-01-21 | 주식회사 포스코 | 극저온 접합성이 우수한 용융아연도금강판 및 그 제조방법 |
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JPS589965A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-20 | Kawasaki Steel Corp | 高耐食性表面処理鋼板 |
JPS6043477A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-08 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐腐食剥離性の優れた溶融亜鉛めつき鋼板 |
JPH0813013B2 (ja) * | 1986-08-19 | 1996-02-07 | 株式会社日立製作所 | エコ−キヤンセラ− |
JP2847300B2 (ja) * | 1988-11-14 | 1999-01-13 | 日本石油化学株式会社 | シートパレット |
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-
1991
- 1991-05-08 JP JP3102825A patent/JP2557573B2/ja not_active Expired - Lifetime
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