JP2713002B2 - 亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
亜鉛系めっき鋼板の製造方法Info
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合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、Zn
−Ni合金電気めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板(但し
Zn−Al合金めっき鋼板を除く)の製造方法に関し、
更に詳しくは目付け量が60g/m 2 以上の所謂厚目付
けの亜鉛系めっき鋼板の製造方法に関する。
から、自動車、家電、建材等に広く使用されており、今
後もその需要はますます増大する傾向にある。亜鉛系め
っき鋼板の需要増大に伴って、そのめっき鋼板には、耐
食性以外の様々な性能が求められるようになった。例え
ば、自動車のボディは、プレス成形、スポット溶接によ
る組立、塗装の工程を経て製造されるので、その亜鉛系
めっき鋼板には、プレス成形性、スポット溶接性、塗装
性等も必要になる。また、耐食性に対する要求も依然と
して強く、自動車のボディには、目付量が60g/m2
以上の所謂厚目付けの亜鉛系めっき鋼板が使用され始め
た。
くなるほど、プレス成形でのパウダリングおよびプレー
キングが顕著となる。そのため、厚目付け亜鉛系めっき
鋼板のプレス成形性は悪い。また、亜鉛系金属は、電気
抵抗が小さく、融点が低いため、厚目付けの亜鉛系めっ
き鋼板は、スポット溶接性も悪い。従って、厚目付けの
亜鉛系めっき鋼板では、プレス成形性およびスポット溶
接性の改善が重要な課題となる。
ポット溶接性を改善する技術としては、めっき金属中に
アルカリ金属を含有させて、合金化の過程でめっき層表
面にZnOを主体とする酸化膜を形成するものが、特開
平2−263961号公報および特開平2−25896
3号公報に開示されている。また、めっき層表面に固形
潤滑材を塗布してそのプレス形成性を高めた合金化溶融
亜鉛めっき鋼板は、特開平1−136952号公報に開
示されている。更に、特開平3−20476号公報に開
示されているようなリン酸洗亜鉛処理も、亜鉛系めっき
鋼板のプレス成形性を改善する技術として有効と考えら
れる。
に形成したZnO主体の酸化膜は、塗装の前処理として
行うリン酸亜鉛等による化成処理で、結晶の均一性、微
細化を阻害し、化成処理性を悪化させる。固形潤滑剤
は、スポット溶接性を阻害するだけでなく、プレス形成
時に金型に堆積して作業環境を損なうとか、塗装前の脱
脂で脱落して脱脂液を汚染するといった弊害がある。リ
ン酸亜鉛については、通常の付着量(特開平3−204
76号公報では1.9〜4.0g/m2)では、スポッ
ト溶接性を悪化させる。従って、いずれの従来技術も、
自動車ボディのような量産を前提とする用途には向かな
い。
わらず、優れたプレス成形性、スポット溶接性および化
成処理性を示し、しかも脱脂等での汚染の危険がない亜
鉛系めっき鋼板の製造方法を提供することにある。
皮膜を鋼板表面に形成し、加工の際の潤滑膜として使用
する技術は従来から提案されている(特開平3−204
76号公報)。この技術は、厚目付けの亜鉛系めっき鋼
板の場合も、潤滑性の改善には有効であるが、スポット
溶接性に対しては逆効果となり、自動車ボディ等の量産
を前提とするところでは適用困難となる。
板のスポット溶接性を改善するために、その鋼板表面に
0.1〜3.0g/m 2 のリン酸塩皮膜を形成する技術
を先に開発しているが(特開昭55−110781号公
報)、この技術では厚目付け及びプレス成形性が考慮さ
れておらず、実際この技術のようなリン酸塩の付着量の
調整だけでは、めっき鋼板が厚目付けの場合は、優れた
プレス成形性及びスポット溶接性が得られない。
厚目付けの場合のプレス成形性およびスポット溶接性の
改善を目指して、リン酸塩の使用法について種々検討し
た。その結果、亜鉛系めっき鋼板の欠点であるスポット
溶接性の悪さを増長するはずのリン酸塩が、その付着量
を従来レベルより低い0.2g/m 2 超1.0g/m 2
未満に抑えることで、逆にそのスポット溶接性を改善
し、更に、そのような少量でもプレス成形性の改善に大
きな効果があり、化成処理においても、緻密で均一な処
理被膜を形成することが知見された。また、このリン酸
塩にアルカリ金属を加えること、およびリン酸塩処理液
のpHを2〜6に規定することで、これらの効果が一層
高まることも知見された。
もので、Zn−Al合金めっき鋼板を除き、且つ目付け
量が60g/m 2 以上である亜鉛系めっき鋼板のめっき
層の表面を、アルカリ金属元素を0.01〜100g/
リットル含み、且つpHが2〜6のリン酸亜鉛処理液に
より処理して、その表面に0.2g/m 2 超1.0g/
m 2 未満のリン酸塩を析出させることを特徴とする亜鉛
系めっき鋼板の製造方法を要旨とする。
でもある。このリン酸塩を亜鉛系めっき鋼板のめっき層
表面に適度の厚さで付着させれば、めっき層の電気抵抗
が小さく、融点が低いというスポット溶接面での弱点が
補われ、厚目付けの場合も、優れたスポット溶接性が確
保される。このためには、リン酸塩の付着量を1.0g
/m2 未満に制限する必要があり、1.0g/m2 以上
では、電気抵抗が高くなりすぎ、溶接性がかえって悪化
する。逆に、0.2g/m 2 以下では、スポット溶接性
が充分に改善されず、プレス成形の際の潤滑膜としての
効果も小さい。また、0.2g/m 2 超1.0g/m 2
未満の付着量により、化成処理の際に緻密で均一な処理
被膜が形成される。これは、めっき層の表面に付着され
たリン酸塩がまばらに存在することによって化成処理の
際の結晶核になるためと考えられる。従って、リン酸塩
の付着量は0.2g/m 2 超1.0g/m 2 未満とし
た。
めることを目的として、そのめっき鋼板の表面に5〜1
00mg/m 2 (0.001〜0.1g/m 2 )のリ
ン酸亜鉛を付着させる技術は特開昭63−45383号
公報に記載されているが、このような少量の付着量で
は、亜鉛系めっき鋼板が厚目付けの場合のスポット溶接
性及びプレス成形性は確保されない。
属を含有させると、プレス成形性、スポット溶接性およ
び化成処理性が更に上がる。その理由は定かではない
が、例えば、アルカリ金属の添加によりリン酸塩被膜が
緻密かつ均一になることなどが考えられる。アルカリ金
属の効果は、リン酸塩処理液中にアルカリ金属を0.0
1g/リットル以上添加することで認められ、好ましく
は1g/リットル以上である。上限については、コスト
面から100g/リットルとする。このとき、リン酸塩
処理液のpHを2〜6に規定すると、アルカリ金属の添
加による効果が更に向上する。この理由は、生成したリ
ン酸塩皮膜が、このpH範囲内で、より緻密になるため
と考えられる。
亜鉛処理を行う場合に、アルカリ金属とフッ素の化合物
を処理液に添加する技術は特開昭60−204889号
公報に記載されているが、この技術は蓄積Alをフッ化
物と反応させて、そのAlを不溶性沈殿物として除去す
るものであり、厚目付けの亜鉛系めっき鋼板のプレス成
形性およびスポット溶接性を改善する本発明とは、構成
及び作用効果が相違する。この技術との無用な混同を避
けるために、本発明では対象亜鉛系めっき鋼板からZn
−Al合金めっき鋼板から除外した。
加えたアルカリ金属添加のリン酸亜鉛処理液にH3PO
4を添加して、そのpHを変化させたときの、生成皮膜
の原子吸光光度法による分析結果を示す。pHが6以下
で生成皮膜のK/P(皮膜中のカリウム量とリン量の
比)が1近傍になり、6超とでは明らかに生成皮膜が異
なる。これは、化学式1で示されるリン酸の解離に関係
しており、図1の場合、pHが6以下のときはKH2P
O4が生成していると考えられる。
面に形成することもできる。片面めっき鋼板の場合は、
当然そのめっき面のみにリン酸塩被膜が形成される。
面合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA60/60)および
両面電気亜鉛めっき鋼板(EG60/60)をアルカリ
脱脂後、その両面にリン酸亜鉛処理を行った。めっき鋼
板の板厚は0.8mm、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合
金化度はFe9.1%である。リン酸亜鉛処理において
は、BT3300(日本パーカライジング社製)を30
g/リットルに調合し、浸漬温度35℃で、浸漬時間を
3〜30秒の範囲内で調整することにより、リン酸亜鉛
の付着量をコントロールした。また、一部のリン酸亜鉛
処理液には、アルカリ金属添加のために、LiH2PO
4,NaH2PO4,KH2PO4をそれぞれ20g/
リットル加えた。処理液のpHは3〜4とした。
ス成形性(表面潤滑性)、スポット溶接性および化成処
理性を調査した。プレス成形性(表面潤滑性)は、バウ
デン摩擦試験を表1の条件で行ない、摺動30回までの
最大摩擦係数を調査することで評価した。スポット溶接
性は、表2の条件でスポット溶接を繰り返したときの連
続打点性〔ナゲット径が(板厚の1/2乗)×4を下回
る打点数〕を調査することで評価した。化成処理性は、
PB−L3080(日本パーカライジング社製)による
化成処理をその標準条件で行った後、その結晶の大きさ
及びスケの有無をSEM観察し、またクロム酸溶解重量
法によりリン酸亜鉛付着量(C.W.)を測定すること
で評価した。結晶の評価基準は ◎ 結晶サイズ 〜3μm スケ無し ○ 〃 3 〜10μm 〃 △ 〃 10〜30μm 〃 × 〃 30〜 μm スケ有り とした。調査結果を表3および表4に示す。比較のため
に、薄目付け品(GA30/30およびEG20/2
0)の結果も示す。
/m 2 未満のリン酸塩を付着させた製品は、厚目付けで
あるにもかかわらず、薄目付け品に匹敵する優れた潤滑
性、スポット溶接性及び化成処理性を有し、アルカリ金
属の添加により、これらの性能が更に改善される。これ
に比して、リン酸塩の付着量が0.2g/m 2 以下のも
のは、潤滑性が劣るのは勿論のこと、スポット溶接性も
悪い。リン酸塩の付着量が1.0g/m2 以上のもの
は、潤滑性のみが良好で、スポット溶接性および化成処
理性は悪い。このことから、0.2g/m 2 超1.0g
/m 2 未満のリン酸塩皮膜は、スポット溶接性改善の効
果のあることが分かる。また、リン酸塩の付着量を0.
2g/m 2 超1.0g/m 2 未満に抑えることで化成処
理性が改善されるのは、前述したように、リン酸塩がま
ばらに存在することによって化成処理の際の結晶核にな
るためである。リン酸塩の付着量が1.0g/m2 以上
になると、今度は逆に化成処理の際に表面が殆ど溶解せ
ず、化成処理反応が起きにくくなって、化成処理結晶が
充分できなくなる。
金属量およびpHの各影響を、同様の試験により調査し
た結果について説明する。
O4およびKOH,LiOH,NaOHを用いた。ま
た、処理液中のアリカリ金属量の調整は、KH2P
O4,LiH2PO4,NaH2PO4の添加により行
った。母材がGAの場合の調査結果を表5に、またEG
の場合の調査結果を表6に示す。表5および表6に見る
とおり、リン酸亜鉛処理液へのアルカリ金属の添加は、
特に、生成皮膜の摩擦係数低減に寄与する。しかし、処
理液のpHが2〜6の範囲に管理されていないと、処理
液中のアルカリ金属量が充分でも摩擦係数の低減効果が
小さく、化成処理性の改善効果も小さい。
の亜鉛系めっき鋼板の製造方法は、厚目付けの亜鉛系め
っき鋼板に対して、優れたプレス成形性、スポット溶接
性および化成処理性を付与することができる。また、固
形潤滑剤を塗布した場合に問題となるような汚染の危険
を回避することができる。従って、自動車のボディの如
き量産品の素材の製造に特に適する。
(皮膜中のカリウム量とリン量の比)との関係を示す図
表である。
Claims (1)
- 【請求項1】 Zn−Al合金めっき鋼板を除き、且つ
目付け量が60g/m 2 以上である亜鉛系めっき鋼板の
めっき層の表面を、アルカリ金属元素を0.01〜10
0g/リットル含み、且つpHが2〜6のリン酸亜鉛処
理液により処理して、その表面に0.2g/m 2 超1.
0g/m 2 未満のリン酸塩を析出させることを特徴とす
る亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4069273A JP2713002B2 (ja) | 1991-11-25 | 1992-02-17 | 亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP3-336309 | 1991-11-25 | ||
JP33630991 | 1991-11-25 | ||
JP4069273A JP2713002B2 (ja) | 1991-11-25 | 1992-02-17 | 亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Publications (2)
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JPH05202485A JPH05202485A (ja) | 1993-08-10 |
JP2713002B2 true JP2713002B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=26410467
Family Applications (1)
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JP4069273A Expired - Lifetime JP2713002B2 (ja) | 1991-11-25 | 1992-02-17 | 亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
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-
1992
- 1992-02-17 JP JP4069273A patent/JP2713002B2/ja not_active Expired - Lifetime
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