JP2608482B2 - 潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法Info
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優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
な犠牲防食能の故に、自動車,家電,建材など幅広い用
途を有することは周知である。亜鉛めっき鋼板の製造プ
ロセスとしては、電気めっきと溶融めっきが代表的であ
る。電気めっきではめっき付着量(目付)に比例した電
力コストが高くなり、溶融めっきではガスワイピングに
よる目付制御に限界があるため、40〜50g/m2を境にして
薄目付は電気めっき,厚目付は溶融めっきと造り分けて
いるのが現状である。
つつあり、防錆面では穴あき錆10年/外面錆5年の防錆
目標に代表される高耐食性鋼板,材質面では多様化する
車体形状に追随できる深絞り鋼板や車体軽量化を可能と
する高強度鋼板のニーズが大きい。亜鉛めっき鋼板の耐
食性は目付に比例して向上することは一般的に知られて
おり、従って防錆面では厚目付が容易な溶融めっきが有
利であるが、深絞り鋼板や高強度鋼板が造りにくいとい
う材質面での制約がある。一方、電気めっきにおいて
は、目的の材質を有する鋼板を素材としてその材質を何
ら損なうこと無くめっきが可能であるため、要求される
材質を有する鋼板に厚目付を行なえば、防錆面,材質面
ともに両立しうる製品を得ることができる。
性の低下という新たな問題を生じる。亜鉛めっきは元来
軟らかく延性に富むので、プレス加工により鋼板の変形
に追随して塑性変形しやすいが、変形強度が鋼板よりか
なり小さいため加工中に表面の微細な凹凸が容易に変形
し粗さが小さくなる。表面の凹凸はプレス加工を容易な
らしめる潤滑油の保持に大きく影響するため、これが小
さくなると油切れを起こし、摩擦抵抗が大きくなり、多
大なプレス荷重を要する。また、亜鉛めっきが剥離して
プレス金型にビルドアップするいわゆるフレーキング現
象を起こしやすくなり、プレス加工はますます困難なも
のとなる。
検討やプレス加工に適した亜鉛めっき層の形成方法の検
討が行なわれている。
は、特公昭59−43997号公報の如く亜鉛めっき表面の粗
度を制御する方法や、特開平1−142097号公報の如く亜
鉛めっき層の結晶配向性を制御する方法があるが、高速
連続生産ラインにおいて表面粗度や結晶配向性を厳密に
制御することは極めて困難であり、またプレス加工がま
すます過酷になりつつある昨今、これらの制御では不十
分である。
ポイントであり、従って表面の凹凸すなわち粗度の制御
も1つの手段であるが、上記の如く最良の方法とは言え
ない。本発明は、従来とは全く異なる方法で電気亜鉛め
っき鋼板のプレス加工時の潤滑性を向上させることを目
的としたものであり、プレス加工中に亜鉛めっき層その
ものから油を供給することにより油切れの防止を可能に
する電気亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供するものであ
る。
潤滑性を向上させるために鋭意検討した結果、亜鉛めっ
き浴中に特定の重金属を極微量添加することにより、電
気亜鉛めっき層に微細なピンホールが形成され、表面に
潤滑油を塗布するとこれがピンホール内に入り込み、プ
レス加工中の亜鉛めっき層の変形に伴ってピンホール内
の潤滑油が表面に流出し油切れを起こさないため、プレ
ス加工時の潤滑性が大幅に向上することを見出した。本
発明はこの知見に基いてなされたものであり、本発明の
電気亜鉛めっき鋼板の製造方法は、Co10〜100ppm、又
は、Sn0.1〜10ppmとCoを10〜100ppmを含有する酸性亜鉛
めっき浴中で鋼板に電気亜鉛めっきを行なうことを特徴
とする前記潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方
法である。
ホールを有する電気亜鉛めっき鋼板が得られる。通常は
プレス加工時に亜鉛めっき層が変形した表面の粗度が小
さくなるため、めっき表面とプレス金型の間で油切れを
生じ、金属接触による摩擦抵抗が急激に増大し、プレス
荷重の増加やフレーキングが起こる。しかるに、本発明
方法によって得られる電気亜鉛めっき鋼板では、亜鉛め
っき層の変形により表面の粗度が小さくなっても、ピン
ホールの中から油が供給されるため、めっき表面とプレ
ス金型の間で油切れを生じない。従って、プレス荷重の
増加やフレーキングを生じること無く、所定のプレス加
工を行なうことができる。このようにピンホールの存在
は潤滑性を向上させるが、耐食性低下の原因ともなるの
で、その数は当然限定されるべきである。第1図に電気
亜鉛めっき層の1mm2あたりのピンホールの個数と潤滑
性,耐食性の関係を示す。電気亜鉛めっきは深絞り鋼板
を素材として目付60g/m2の条件で行った。ピンホールの
個数は、電気亜鉛めっき層の表面を走査型電子顕微鏡
(SEM)で観察して求めた。潤滑性は、円筒深絞り試験
(絞り比2.0,しわ押さえ0.5ton,絞り速度25mm/分)を行
なったときの最大ポンチ荷重で評価した。潤滑油として
は出光興産(株)製Z−3を用い、これを電気亜鉛めっ
き鋼板の表面に1g/m2塗布した。耐食性は、裸のまま塩
水噴霧試験(JIS Z2371)を24時間行なった時の腐食減
量で評価した。同図より明らかなように、ピンホールの
個数が1mm2あたり1個以上あるとポンチ荷重が低下し、
潤滑性は向上する。しかし、ピンホール個性が100個を
超えると腐食減量が増加する傾向を示し、200個になる
とピンホールが無い場合のほぼ2倍の腐食減量となり、
耐食性は1/2に低下してしまう。このようなことから、
ピンホールの個性は1mm2あたり1〜100個が適当であ
り、100個を超えると耐食性低下を招く。潤滑性の観点
からは1mm2あたり10〜100個がより好ましい。
通しているもの,あるいは貫通していないもののどちら
でもよく、またこれらが混在していてもよい。実質的に
はどちらかの形態に統一することは困難であり、必然的
に両者が混在するものと考えられる。その形状はピンホ
ール全体がほぼ同一の径である管状のものやめっき表面
に向かって径が広がるすり鉢状のものが観察されるが、
何れの形状も潤滑性の向上に対して効果がある。ピンホ
ールの大きさは直径1〜50μが適当である。ここで直径
とは、ピンホールが必ずしも円形ではないため,および
すり鉢状のピンホールも存在するため、めっき最表面に
おけるピンホールの最大径と定義する。1μ未満では潤
滑油が浸透しにくくその結果潤滑性の向上は望めない。
50μを超えると耐食性低下の懸念を生じる。より好まし
い範囲は1〜30μである。電気亜鉛めっきの目付につい
ては制約はないが、本発明は40g/m2以上の厚目付に対し
て特に効果的である。
鋼板の製造方法について述べる。電気亜鉛めっきにおい
ては、脱脂や酸洗などの前処理不足により部分的に不め
っきを生じ、結果的にピンホールとなる場合がある。ま
たpHを極端に下げたり電流密度を極端に上げたりすると
水素ガスが発生しやすくなり、このような条件下では偶
発的にピンホールを生じることがある。このような例外
的な条件下でピンホールを形成させることはできるが、
ピンホールの個数や大きさを制御することは不可能であ
る。本発明者らは、特定の重金属イオン,すなわちSnと
Coを亜鉛めっき浴中に微量添加することにより、広範囲
のめっき条件下でピンホールを形成させることができる
ことを見出した。SnとCoはその析出電位がZnより低いた
め、電気めっきを行なうとZnよりも早く鋼板上に析出す
る。また比較的水素過電圧が低いため、析出したSnやCo
の上では水素ガスが優先的に発生しZnは析出し難いた
め、結果的にピンホールが形成されるものと考えられ
る。第2図は電気亜鉛めっき層の1mm2あたりのピンホー
ルの個数とめっき浴中のSn濃度の関係を示す。電気亜鉛
めっきの目付は60g/m2である。Sn濃度が0.1ppm以上にな
るとピンホールが発生するようになり、さらにSn濃度が
増加するとピンホール個数も増加し、100ppmを超えると
その個数は100個を上回る。第3図は同様にCoの場合で
あり、Co濃度が10ppm以上になるとピンホールが発生す
るようになり、さらにCo濃度が増加するとピンホール個
数も増加し、100ppmを超えるとその個数は100個を上回
る。これらの結果より、添加量は、Snの場合0.1〜10pp
m,Coの場合10〜100ppmが適当である。何れの場合も、下
限未満ではピンホールが形成されにくく、上限を超える
とピンホールの個数が多くなりすぎて、すなわち1mm2あ
たりのピンホール個数が100個を超える場合があり、耐
食性低下の原因となる。Coは単独で添加してもよいし、
Snと混合添加してもよいが、混合の場合にはSnは0.1〜1
0ppm,かつSnとCoの合計を100ppm以下とするのが好まし
い。合計が100ppmを超えるとピンホールの大きさが直径
50μを超える恐れがあり、好ましくない。これらの形態
についてはSnは2価イオン,4価イオンどちらでもよい
が、安定性を考慮すると2価イオンの方が好ましく、Co
は2価イオンである。この製造方法が適用できる亜鉛め
っき浴は、硫酸塩浴,塩化物浴などの酸性浴であり、Zn
2+イオン濃度は30〜200g/,pHは0.5〜6,浴温は20〜80
℃と広範囲の条件で適用できる。めっき浴には、Na+,
K+,NH4 +イオンなどの電導度を高くするための助剤,ほ
う酸,酢酸などのpH緩衝剤,めっき層に光沢を付与する
ための光沢添加剤が含まれていても有効である。また、
電流密度は10〜400A/dm2、液流速は1〜300m/minと広い
条件が適用できる。
常の軟鋼板のみならず、ブライト仕上げ圧延をした軟鋼
板やP,S,Mn等を多く含んだ高張力鋼板,さらにはCr,Cu,
Ni,P等を多く含んだ高耐食性鋼板でも適用可能である。
カリ脱脂し、5%硫酸水溶液で酸洗した後、表1に示す
条件で電気亜鉛めっきを行なった。めっき浴としては硫
酸酸性浴を用い、Snは硫酸第1スズ(Sn2+),Coは硫酸
コバルト(Co2+)として添加した。表1には、得られた
電気亜鉛めっき鋼板の亜鉛めっき層の1mm2あたりのピン
ホールの個数,平均的な直径と潤滑性,耐食性の評価結
果もまとめて示した。ピンホールの個数は、電気亜鉛め
っき層の表面を走査型電子顕微鏡で観察して求めた。潤
滑性は、円筒深絞り試験(絞り比2.0,しわ押さえ0.5to
n),絞り速度25mm/分)を行なったときの最大ポンチ荷
重で評価した。潤滑油としては出光興産(株)製Z−3
を用い、これを電気亜鉛めっき鋼板の表面に1g/m2塗布
した。耐食性は、裸のまま塩水噴霧試験(JIS Z2371)
を24時間行なった時の腐食減量で評価した。
発明例4と比較例3は目付20g/m2の場合,本発明例5と
比較例4は目付40g/m2の場合、本発明例6〜8と比較例
5,6は目付90g/m2の場合,本発明例9〜11と比較例7,8は
目付120g/m2の場合である。まず比較例1,5,7はめっき浴
中にSn,Coが添加されていないため電気亜鉛めっき層に
ピンホールがなく、同一目付の本発明例に比べるとポン
チ荷重が大きく潤滑性が不良である。比較例3,4はめっ
き浴中にそれぞれSn,Coが添加されているが、添加量が
少なすぎるため電気亜鉛めっき層にピンホールが形成さ
れず、同一目付の本発明例に比べるとポンチ荷重が大き
く潤滑性が不良である。比較例2はめっき浴中のSn濃度
が高すぎてピンホールの数が多すぎるため、同一目付の
本発明例に比べると腐食減量が大きく耐食性が不良であ
る。同様に比較例6はめっき浴中のCo濃度が高すぎてピ
ンホールの数が多すぎるため、比較例8はSn,Coの合計
濃度が高すぎてピンホールの直径が大きすぎるため、そ
れぞれ同一目付の本発明例に比べると腐食減量が大きく
耐食性が不良である。これに対して、本発明例は同一目
付でピンホールのない比較例に比べて明らかに潤滑性は
向上しており、かつ耐食性は遜色のないレベルにある。
またピンホール付与による潤滑性向上効果は40g/m2以上
の厚目付で顕著である。
鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき層に形成させたピンホール
により潤滑性を大幅に向上させることが可能であり、自
動車を中心とする幅広い用途で優れた効果を発揮する。
また、その製造方法も亜鉛めっき浴に特定の重金属を所
定量添加するだけでよく、広範囲の条件で製造可能であ
る。従って、本発明の工業的利用価値は極めて高い。
性,耐食性の関係を示す図、第2図,第3図はそれぞれ
電気亜鉛めっき層のピンホールの個数とめっき浴中のS
n,Co濃度の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】Coを10〜100ppm含有する酸性亜鉛めっき浴
中で鋼板に電気亜鉛めっきを行うことを特徴とする潤滑
性に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項2】Snを0.1〜10ppmおよびCoを10〜100ppm含有
する酸性亜鉛めっき浴中で鋼板に電気亜鉛めっきを行う
ことを特徴とする潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2080907A JP2608482B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2080907A JP2608482B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03281794A JPH03281794A (ja) | 1991-12-12 |
JP2608482B2 true JP2608482B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=13731451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2080907A Expired - Lifetime JP2608482B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 潤滑性に優れた電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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JPS56293A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-06 | Toyo Kohan Co Ltd | Production of dark color zinc electroplated steel plate |
JPS6169998A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-10 | Kawasaki Steel Corp | プレス加工時に星目を発生しにくい電気亜鉛めつき鋼板の製造方法 |
JPS61284595A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Kawasaki Steel Corp | プレス加工時に星目を発生しにくい電気亜鉛めつき鋼板の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2080907A patent/JP2608482B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH03281794A (ja) | 1991-12-12 |
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