JP2747745B2 - 加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用防錆鋼板等とし
て有用な加工性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性や
塗装性等が要求される用途に広く使用され、近時は特に
自動車用防錆鋼板としての需要が増大すると共に、耐食
性の高度化の要請から、めっき層の厚膜化(厚目付化)
の傾向が進み、例えば膜厚50μm以上の厚目付け製品
の需要も多くなっている。
【0003】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛め
っき後の加熱処理により、素地鋼板からめっき層へFe
を拡散させ、溶融亜鉛(以下、「L‐Zn」)とFeを
反応させることにより製造される。その加熱処理によ
り、めっき層は、δ相と称する合金(Fe濃度:約1
0〜15重量%のZn−Fe合金)となるが、一般には
δ相のほかΓ相が生成し、またζ相が付随することも
多い。
【0004】図1は上記加熱処理後のめっき層の断面構
造を模式的に示している。(1)は素地鋼板、(2)は
Γ相、(3)はδ相、(4)はζ相である。δ
(3)は、前記のにように溶融亜鉛と素地鋼板からのF
eの反応により生成したZn−Fe合金相である。Γ相
(2)およびζ相(4)もZn−Fe合金相であるが、
Γ相(2)はδ相と素地鋼板のFeとの反応(δ
Fe→Γ)により生成し、ζ相(4)はδ相と溶融亜
鉛との反応(δ+L‐Zn→ζ)により生成する合金
相である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記加熱処理において
素地鋼板(1)とδ相(3)との界面に生成するΓ相
(2)は、鉄分濃度の高い、硬くて脆い合金相であり、
Γ相が発達した合金化めっき層は、曲げ加工や打抜加工
等の加工工程において、パウダリングと称される粉状の
剥離欠陥が生じる。また、ζ相(4)も、その生成量が
多くなると、加工時にめっき層にフレーク状の剥離が生
じる原因となることも知られている。このようなめっき
層の剥離欠陥は、めっき層の防錆機能を損なう致命的欠
陥となることは言うまでもない。
【0006】上記Γ相(2)やζ相(4)の生成を抑制
し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工性を改善する方法
として、加熱処理の後、30℃/秒以上の冷却速度で4
50℃以下の温度まで冷却する方法(特開昭64−44
62号公報)、あるいはめっき浴として、亜鉛−鉄合金
浴を使用し、その合金浴を700〜950℃に保持して
めっきを行うことにより、めっき後の合金化処理を省略
し、めっき浴から引き上げた後そのまま30℃/秒以上
の冷却速度で380℃以下の温度まで冷却する方法(特
開平2−138450号公報)等が提案されている。
【0007】しかしながら、従来の方法では、安定した
合金層を形成することは容易でなく、殊に防錆機能の強
化の要請に応ずべくめっき目付け量を多くする程、Γ相
やζ相の抑制と加工性の確保が困難となる。本発明は上
記に鑑みてなされたものであり、Γ相やζ相の生成を効
果的に抑制防止し、厚目付けの溶融亜鉛めっき鋼板に対
しても、パウダリング等の剥離欠陥を生じない高加工性
を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供す
る。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき鋼
板を、520 〜700 ℃の温度域に5〜30秒間加熱保持する
ことにより、亜鉛めっき層を合金化処理したのち、冷却
速度 40 ℃/秒以上で、300 ℃以下の温度まで冷却する
ことを特徴としている。
【0009】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明における溶融亜鉛めっき後のめっき層の合金化処理
は520℃以上の温度域で行われる。図2のZn−Fe
二元合金状態図に示されるように、ζ相は520℃より
低い温度域で生成する。そこで、本発明では、合金化処
理温度を520℃以上とすることにより、溶融亜鉛とF
eの反応(L‐Zn+Fe→δ)を、ζ相の生成を付
随することなく行わせるようにしている。
【0010】他方、合金化処理温度の上限を700℃に
規定したのは、Γ相の生成を抑制するためである。Γ相
が生成する固相反応(δ+Fe→Γ)は、上記δ
の生成反応と併行して生起し、これを完全に阻止するこ
とは不可能であるが、本発明者の詳細な実験によれば、
合金化処理温度を700℃を越えない範囲に制限するこ
とにより、パウダリングを防止し得る程度にΓ相の生成
量を抑制できることが確認されている。この知見に基づ
いて合金化処理温度の上限を700℃とした。
【0011】また、上記温度域での合金化処理時間を5
秒以上としたのは、それより短い時間では、めっき層の
合金化(δ相生成反応)が不足し、未反応の溶融亜鉛
が残留することとなるからである。また、処理時間の上
限を30秒としたのは、それを越える長時間の処理を行
うと、700℃以下であっても、δ相とFeの固相反
応の進行に伴うΓ相の増加により、成形加工におけるパ
ウダリングの確実な防止を保証し難くなるからである。
【0012】上記のように、520〜700℃の温度域
に5〜30秒間保持することにより、ζ相の生成やΓ相
の生成を抑制防止しつつ、未反応の溶融亜鉛がなくなる
までδ相生成反応を進行させて合金化処理を終える。
【0013】合金化処理を完了した後のめっき層には、
未反応の溶融亜鉛は残留しないので、冷却降温過程でそ
のめっき層にζ相が生成することはない。しかし、緩慢
な冷却を行うと、高温域での滞留時間が長くなるため、
素地鋼板から拡散するFeとδ相との固相反応の進行
に伴ってΓ相の生成量が増加し、パウダリングの問題を
避け得なくなる。
【0014】このため、合金化処理を完了した後、急速
冷却を行うことにより、降温過程でのΓ相の生成反応を
抑制する。このΓ相の生成を抑制するための急冷処理
は、冷却速度を40℃/秒以上とし、その冷却速度で、
300℃以下の温度まで降温させることにより好適に達
成される。
【0015】冷却速度を40℃/秒以上とする上記急冷
処理は、放冷やエアーブローの空気吹付け等では不可能
であるが、気水混合流体を冷却媒体とし、ノズルを介し
てめっき層表面に吹付けるこにより達成することができ
る。
【0016】本発明方法を連続溶融亜鉛めっきラインに
おいて実施する場合の例を図3により説明すると、(1
0)は還元焼鈍炉、(11)は溶融亜鉛めっき浴、(1
2)は、めっき目付け量調節装置、(13)は合金化処
理炉、(14)は冷却装置である。めっき原板(素地鋼
板)(S)は、還元焼鈍炉(10)内で鋼板表面の油
脂、酸化スケール等が還元除去されて溶融亜鉛めっき浴
(11)に導入され、浴上に引上げられて目付量調節装
置(12)、例えばガスワイピングノズルの吹拭作用に
より鋼板表面の溶融亜鉛の付着量が調節される。これら
の工程は常法に従って行われ、例えば溶融亜鉛めっき浴
組成についても特別の制限はなく、常法に従って調製さ
れた浴を使用すればよい。
【0017】所定の目付量に調節されためっき鋼板は、
合金化処理炉(13)内に導入され、本発明に従って5
20〜700℃の温度域に5〜30秒間保持する加熱処
理を受けて合金化反応(L‐Zn+Fe→δ)を完了
し、ついで冷却装置(14)内に導入され、合金化反応
を停止するための急速冷却、好ましくは気水混合流体を
冷媒とし、40℃/以上の冷却速度で300℃以下の温
度まで降温させる急速冷却が施される。
【0018】冷却装置(14)内で急速冷却されて合金
化反応を停止しためっき鋼板は、ついで後処理工程、例
えば水洗部(15)、調質圧延部(16)、仕上処理部
(17)等で所定の処理を受けて巻取リール(18)に
巻取られる。これらの後処理工程も特別のものではなく
常法に従って行われる工程である。
【0019】
【実施例】図1の連続溶融亜鉛めっきラインにおいて合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。 (1)めっき原板:Tiキルド鋼冷延板(板厚:0.8
mm) (2)めっき浴:Zn−0.14%Al−0.04%F
e。浴温465℃。 (3)めっき目付量:60g/m(片面当り) (4)合金化処理炉内での加熱速度:20℃/秒 表1に供試鋼板の合金化処理および急速冷却条件を示
す。
【0020】各供試鋼板から切出した試験板を、図4に
示すように、ドロービード試験機の治具(A)(B)で
両面から挟圧し、ビード部(a1)と(b1)および
(a2)と(b2)の間に挟みつけると共に、その板面
に山形のビード部(b3)を押付けた状態に保持して矢
符方向に引き抜くドロービート試験を行う(試験板は、
曲げ・曲げ戻し加工と摺動加工が加えられる)。試験
後、板面に接着テープ(「セロテープ」)を付着させ
て、引き剥がし、接着テープの付着剥離片の亜鉛および
鉄の量を化学分析により求め、これを剥離量として加工
性の良否を評価する。 供試板面サイズ:30×300,mm 挟圧力:500Kgf,引抜速度:200mm/分, 摺動距離:130mm,接着テープ面積:24×125
mm 表1の右欄に上記ドロービード試験による加工性の評価
を示す。「加工性」欄の各記号は、次のとおりである。 ○:剥離量 40mg未満 △:剥離量 40mg以上、80mg未満 ×:剥離量 80mg以上
【0021】
【表1】
【0022】表1におけるNo.1〜6は発明例、N
o.101〜106は比較例である。比較例のうちN
o.101とNo.102は、合金化処理温度が高過ぎ
る例、No.103は、合金化処理条件およびその後の
急速冷却における冷却速度は本発明の規定を満たしてい
るが、急速冷却の到達温度が本発明の規定からはずれて
いる例、No.104とNo.105は、合金化処理条
件および急速冷却到達温度は本発明の規定を満たしてい
るが、冷却速度が不足している例、No.106は、合
金化処理条件は本発明の規定を満たしているが、急速冷
却における冷却速度が不足すると共に冷却到達温度が高
過ぎる例である。同表に示したとおり、比較例No.1
01〜106はいずれも、めっき層の剥離(パウダリン
グ)を生じ、特にNo.106のそれは顕著であり、他
方発明例No.1〜6は剥離は殆どなく、強加工に耐え
得る良好な加工性を有している。
【0023】
【発明の効果】本発明により製造される合金化溶融亜鉛
めっき鋼板は加工性にすぐれ、曲げ等の強加工をうけて
も、めっき層に剥離欠陥を生じない健全なめっき品質を
有している。厚目付け製品であっても良好な加工性が与
えられる。従って、自動車用防錆鋼板等として有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の断面説
明図。
【図2】Zn‐Fe系二元合金状態図
【図3】連続溶融亜鉛めっきライン説明図
【図4】加工性評価試験の説明図
【符号の説明】
10:還元焼鈍炉,11:溶融亜鉛めっき浴,13:合
金化処理炉,14:冷却装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井田 文博 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株 式会社 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平2−170960(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融亜鉛めっき鋼板を、520 〜700 ℃の
    温度域に5〜30秒間加熱保持することにより亜鉛めっき
    層を合金化処理したのち、冷却速度 40 ℃/秒以上で、
    300 ℃以下の温度まで冷却することにより合金化反応を
    停止することを特徴とする加工性にすぐれた合金化溶融
    亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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