JP2755387B2 - プレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法およびプレコート鋼板 - Google Patents

プレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法およびプレコート鋼板

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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、屋根材、壁材等の建材、家電製品等に用い
られる高性能のプレコート鋼板、あるいはプレコート鋼
板の原板となる従来品より優れた性能を有する溶融亜鉛
アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法に関するもので
ある。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 従来から建材製品や家電製品などに亜鉛（Zn）めっき
鋼板あるいはこれを素材とするプレコート鋼板が使用さ
れている。また、亜鉛−アルミニウム（Zn−Al）合金め
っき鋼板は、Znめっき鋼板に比べて耐食性などが優れて
いることから、Znめっき鋼板に代わる素材として注目さ
れている。
このようなZn−Al合金めっき鋼板に関する技術として
は従来からいろいろ提案されている。
例えば、Al濃度が５〜25wt％、Pb0.1wt％以下、残部
がZnからなるめっき浴を用いるZn−Al合金めっき鋼板
（特公昭51−25220号）、Al濃度が3.5wt％超10％wt以
下、めっき浴中のPbあるいはSn若しくは両者の濃度に対
しMg,Be,Ti,Cuの量を少量である特定範囲の割合で含有
しためっき浴を用いたZn−Al合金めっき鋼板（特公昭53
−47055号）、Al濃度が３〜15wt％、Zn約85〜97wt％、
少量の稀土類元素からなるめっき浴を用いたZn−Al合金
めっき鋼板（特公昭57−500475号）、Al濃度が0.05〜2.
0wt％、Mn0.01〜0.1wt％、残部Znと不可避的不純物から
なるめっき浴を用いたZn−Al合金めっき鋼板（特公昭60
−32700号）などが挙げられる。
これらは主としてAlの添加によるめっき鋼板の腐食減
量の低下を目的としたものであった。
一般に、めっき浴中のAl濃度が高くなるに従って、大
気中の暴露試験による腐食減量が少なくなり耐食性が向
上するが、鉄との界面に生成する合金層が厚くなり、め
っき密着性や加工性が著しく低下する。
そこで、各種の元素を少量添加することによりこれら
の問題を解決する試みがなされてきたが、このように添
加元素の種類、量を制約して用いることは煩雑であり、
又浴の切り替え時めっき釜の交換をしなければならない
問題、さらに表面外観への悪影響などがあり、これら添
加元素をなるべく用いることなく要求される品質を達成
するものが望まれている。
Zn−Al合金めっき鋼板、特にプレコート鋼板の原板と
してのZn−Al合金めっき鋼板に対し、その使用される用
途から要求される種々の品質性能は次のようなものであ
る。
すなわち、 （１）鋼板表面の耐食向上、 （２）鋼板を切断加工する際鉄素地が露出するので、そ
の端面の鉄に対するZnの犠牲防錆力を失わないこと、 （３）加工時折り曲げ部にクラックを生じないもの、 （４）めっき層の経時密着性に優れていること、 （５）表面平滑性に優れていること、 等が挙げられる。
このような要求を満足するものとして、本出願人は先
に0.3wt％以上、3.5wt％以下のAlを含有し、残部Zn及び
不可避的不純物からなる溶融めっき浴でめっきしたカラ
ー亜鉛鉄板用めっき鋼板を提案した（特願昭58−159469
号）。
一方、Zn−Al合金は、その状態図からも明らかなよう
に、5wt％Al（95wt％Zn）点に共晶点があるので、5wt％
Alの前後ある範囲を外れると超高速冷却でない限り、
凝固合金の組織はかなり異なるものとなる。また5wt％
Al−Zn合金は共晶点にあるから融点が低く、その冷却速
度にかかわりなくAlとZnとが均質に分散されるが、5wt
％より少ない例えば1wt％ Al濃度ではめっき層にAl成分
の非常に少ないZnの初晶が生成してAl成分は最後に凝固
する結晶粒界に多く残るため均一な組成のものが選られ
ない。このように組織が安定し、AlとZnが均質に分散さ
れるため低Al−Zn合金おいては5wt％ Al濃度のものが有
利であるとされていた。
これに対して本発明者等は、Al濃度が5wt％より少な
い前記0.3wt％以上3.5wt％以下の場合について研究を進
め、その結果Zn−Al合金めっき鋼板に要求される前述の
ような品質性能をより良く向上あるいは達成する本発明
を完成するに至ったものである。
請求項５の発明は上述のようなZn−Al合金めっき鋼板
を原板としたプレコート鋼板に関するものである。
プレコート鋼板は鋼板にあらかじめ塗料を塗装したも
ので、通常化成処理を施した亜鉛鉄板、亜鉛合金めっき
鋼板などの上にロールコーターを用いて塗装し、連続的
に大量生産されるもので品質が優れ、均一であり、大量
用途に適し、しかも施工後の塗装が不要であるため建材
用・家電用・事務機器用などの素材としてその需要が拡
大している。
これらプレコート鋼板に要求される性能としては密着
性・耐食性・加工性・耐候性・耐疵性などが主たるもの
であるが、これらの品質性能のすべてを１種類の塗料で
満足させることは非常に困難である。
このため従来は塗料を２種類に分け、下塗に密着性と
耐食性を、また上塗に加工性・耐候性・耐疵性などの性
能を分担させることで各塗料の品質性能の一層の向上を
図り、かつ、これら塗料を、下塗塗料を塗装焼付後、上
塗塗料を塗装焼付する、いわゆる２コート２ベークの方
式で塗装することでプレコート鋼板の品質の向上が図ら
れてきた。
しかし近年建材の屋根・壁材の場合、10年保証・20年
保証といった長期の耐久性を要求されるケースが多くな
ってきた。
ここで耐久性とは耐候性・耐食性の優れていることを
いい、10年・20年経過しても色調・光沢の変化があまり
なく、錆の発生しないことを意味する。
優れた耐候性を付与するためにはチョーキング・フェ
ーディングなどに優れた塗料を使用すれば解決できる。
しかし長期的に錆の発生を抑制するのは困難な問題で
ある。
使用される環境によっても異なるが、屋根・壁材など
で見られるように数年も経過しない前にロール成形加工
部分から赤錆が発生しているのが良く認められる。
これは使用開始時に既に成形加工部分に塗膜の亀裂が
あり、甚だしい場合はめっき層のクラックを通して鉄素
地が露出しているため、短期間しか屋外暴露を受けてい
ないにもかかわらず赤錆が発生するのである。
この問題を解決するには、成形加工時に加工変形に耐
えうる伸びのある塗膜でめっき層を被覆すること、およ
び、加工してもクラックの生じない加工性の良いめっき
層を有する鋼板を原板として使用することが必要であ
る。
前者については種々研究の結果、既に耐食性の優れた
プレコート鋼板または金属板を実現しているが、さらに
性能の向上を図るため後者の研究を行ったものである。
後者については、種々研究の結果本願請求項１乃至４
の発明を完成し、優れた性能のZn−Al系合金めっき鋼板
を実現したところであり、これと共にプレコート鋼板に
ついても研究を進めた結果、本願請求項１乃至４のZn−
Al系合金めっき鋼板を使用すれば例えば３コート品と同
等の性能を２コート品でも得ることができることが確認
されたことから、本願請求項５の発明を成すに至ったも
のである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するものであり、その要旨
とするところは、 １ 材料鋼板を、0.3wt％以上3.5wt％以下のAl、100ppm
以下のPb、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶融め
っき浴でめっきする際に、溶融めっき浴に進入する前記
材料鋼板の温度をめっき浴温より低くすることを特徴と
するプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき
鋼板の製造方法。
２ 溶融めっき浴に、さらに、Al濃度に対して1/100〜1
/1の範囲のSiを含有せしめたことを特徴とする請求項１
記載のプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっ
き鋼板の製造方法。
３ 溶融めっき浴に、さらに、Mg,MnおよびCuからなる
群から選ばれた一種またらなる群から選ばれた一種また
は二種以上を0.01wt％以上1.5wt％以下含有せしめたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のプレコート鋼
板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法。
４ 材料鋼板を溶融めっき浴から引き出した後、ガスワ
イピング式溶融亜鉛ア、ガスワイピング式溶融亜鉛アル
ミニウム合金付着量コントロール設備を用い、そのスリ
ット間隔0.6〜2.4mm,ノズル間距離10〜40mm、噴射圧力
0.1〜2.0kg/cm2の範囲で材料鋼板への溶融亜鉛アルミニ
ウム合金付着量を制御することを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のプレコート鋼板用溶融亜鉛アル
ミニウム合金めっき鋼板の製造方法。
５ 請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法により
製造したプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金め
っき鋼板を原板とし、その上に化成処理層、さらにその
上に表面塗膜層を設けた加工性・耐食性の良いプレコー
ト鋼板。
にある。
請求項１の発明は、0.3wt％以上3.5wt％以下のAl、10
0ppm以下のPb、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶
融めっき浴でめっきすることを特徴の一つとしている。
このように、Al成分を限定した理由は、Al濃度が3.5
％を超えるとZnの鉄への犠牲防食効果が低下するためで
ある。一方、Al成分が少なすぎるとめっき表層の耐食性
向上効果が少なくなるためである。また、Al濃度0.3％
以上で加工性にも効果が現われるためである。Al濃度0.
5wt％以上でさらに顕著な効果が現われる。
次にPb濃度を限定した理由は、Pb濃度100ppmを超える
と粒間腐食によって経時の密着性が不良となり、ひいて
はプレコート鋼板には特に重要な耐食性を損なう結果と
なるからである。Pbが100ppm以下であれば経時密着性に
安定した性能が得られる。Al濃度が0.3〜3.5wt％でPb濃
度が100ppm以下であれば、経時密着性不良がなく加工性
が優れたプレコート鋼板の原板として最適な亜鉛アルミ
ニウム合金めっき鋼板が得られるのである。
めっき浴温としては、Zn及びAlが均一に溶融する温度
であればよく、例えば430〜480℃程度が好ましい。
請求項２の発明は、0.3wt％以上3.5wt％以下のAl、Al
含有量に対して1/100〜1/1の範囲のSi、100ppm以下のP
b、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶融めっき浴
でめっきすることを特徴の一つとしている。
請求項１の発明の通り、Al濃度0.3〜3.5wt％の範囲で
さらにPb濃度が100ppm以下であれば加工性および経時密
着性に優れた亜鉛アルミ合金めっき鋼板が得られるが、
好ましくはさらにSiをAl濃度に対して1/100〜1/1添加す
ることで、鋼板とめっき層との界面における合金層の生
成が抑制され、薄厚の合金層となり、なお一層加工性、
密着性の安定した亜鉛アルミ合金めっき鋼板が得られ
る。
Si濃度を限定した理由は、Al濃度に対して1/200程度
のSi添加は改善が認められない点と、Al濃度が0.3wt％
以下では1/200 Si添加のコントロール自体も難しい点か
ら効果のある1/100 Si添加を下限とした。
Al成分を限定した理由は請求項１の発明と同様であ
る。
請求項３の発明は、請求項１または２の溶融めっき浴
中にMg,MnおよびCuからなる群から選ばれた一種または
二種以上を0.01wt％以上1.5wt％以下含有せしめた溶融
めっき浴でめっきすることを特徴の一つしている。
めっき浴にMg,MnおよびCuなど亜鉛鉄板の耐食性を向
上する金属元素を添加すれば、加工性、耐食性、経時密
着性を共に満足する本発明の効果が一層認められるから
である。添加量は0.01％以上で効果が見られ、1.5wt％
超も添加すればコスト・作業性の点から好ましくない。
またSiとMg,Mn及びCuなどを共に含有しても良い。Pbを1
00ppm以下に抑えることで経時密着性については安定し
た性能が得られる。
本願の発明は、上述のような各溶融めっき浴でめっき
する際に、溶融めっき浴に進入する材料鋼板の温度をめ
っき浴温より低くすることを特徴とするプレコート鋼板
用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法であ
る。本願発明は、溶融めっき浴に進入する材料鋼板の温
度をめっき浴温より低くすることを特徴とするものであ
る。好ましくは、溶融Zn−Al合金めっき浴に進入する材
料鋼板温度を浴温より80℃以内低くすることが良い。よ
り好ましくは10〜60℃低くすると良い。このようにする
により表面の耐食性及び端面鉄部分の発錆保護力の強い
溶融亜鉛アルミニウム合金めっき鋼板が得られる。又折
り曲げ加工部の耐食性も向上する。
一般に、連続焼鈍炉を有する溶融めっき設備で製造さ
れるめっき鋼板は、材料鋼板のめっき浴に進入する温度
が密着性および浴の加温効果から浴温より高めに管理さ
れている。その場合、その鋼板の板厚はめっき層に比し
厚く、鋼板の温度も高いからあ、めっき金属は表層より
冷却され、鋼板との界面はより遅く凝固する。そのた
め、めっき層の鋼板との界面側においてAl濃度が高く、
合金層が厚くなり加工性が悪く、鉄鋼への犠牲防食効果
も劣り、めっき層表面はAl濃度が少なく、耐食性が劣る
欠点があった。
そこで本願の発明においては、めっき浴に進入する材
料鋼板の温度を従来とは逆にめっき浴温より低く保って
進入させることにより、めっき金属の冷却を鋼板に接す
る部分より始めさせ、この界面にはAl成分が少なく、合
金層の生成も少なくすることに成功したものである。こ
れにより、Znの犠牲防錆力（初期の赤錆発生に対する抵
抗性）を失わない。又、合金層が薄いため折り曲げ部の
クラックもなくなった。
一方、めっき層表面はAl成分が富化し、よって、表面
の耐食性（いわゆる腐食減量）は向上する。
本発明は、溶融Zn−Al合金めっき浴に進入する材料鋼
板の温度をめっき浴温以下にし、めっき浴より引き揚げ
る際の鋼板温度もできる限り浴温より低く、めっき層の
凝固が鋼板との接触部より始まり、又めっき層の凝固を
できるだけ早く完了させることを特徴とするもので、こ
のような方法は従来全く知られていないものである。
次に、めっき浴温としては、Zn及びAlが均一に溶融す
る温度であればよく、例えば430〜480℃程度が好まし
い。
まためっき浴に進入する材料鋼板の温度は、めっき浴
温より10〜80℃低温に保つことがより好ましい。すなわ
ち浴温480℃とすれば材料鋼板の温度を400〜470℃の範
囲に保って浴に進入させる。この理由は、めっき浴に進
入する材料鋼板の温度をめっき浴温と同等以下で操業
し、更にめっき浴より引き揚げる際の温度がめっき浴温
より低温であれば、その鋼板の厚さはめっき層より厚
く、その温度はめっき浴温より低いので、めっき層は内
面より冷却されAlの成分は遅れて凝固する部分に濃縮す
るため表層に集りやすいことを利用したものである。し
かし、80℃超も低温であると、めっき層の密着性が低下
し、又浴温の冷却が激しく、コスト高となる。
又遅れて凝固する結晶粒界は初期に析出する結晶の中
心部よりもAl濃度が高く、実際は表層にAl濃度の比較的
低い部分とそれをとりまくAl濃度の高い部分と蜂の巣状
のむらができるが、Alの濃度の高い部分の面積が充分広
く表面全体の耐食性を向上させる効果がある。
なお表層よりの冷却により表層からもAl−Znの結晶が
生成するが、その表層のAlの分散ができるだけ均一にな
る様めっき層全体の冷却速度も進入鋼板温度が低い事に
より助長される効果がある。更にめっき浴温は低温浴と
することが好ましい。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載
の発明において、材料鋼板を溶融めっき浴から引き出し
た後、ガスワイピング式溶融亜鉛アルミニウム合金付着
量コントロール設備を用い、そのスリット間隔0.6〜2.4
mm、ノイズ間距離10〜40mm、噴射圧力0.1〜2.0kg/cm2の
範囲で材料鋼板への溶融亜鉛アルミニウム合金付着量を
制御することを特徴とするプレコート鉄板用溶融亜鉛ア
ルミニウム合金めっき鋼板の製造方法である。
経時密着性を良くするためには先に述べた様に浴中の
Pb濃度を100ppm以下に抑えなければならない。しかしな
がらPb濃度が500ppm以下に下がると表面に凹凸のあるサ
ザ波状の模様が出て外観上好ましくない。そこで、サザ
波状の模様を防止する手段を種々検討したところ、ガス
ワイピング式溶融亜鉛アルミニウム合金付着量コントロ
ール設備を用い、ノズル条件を、スリット間隔0.6〜2.4
mm、ノズル間距離10〜40mm、噴射圧力0.1〜2.0kg/cm2の
範囲で制御することにより優れた外観を得ることに成功
したものである。各数値の限定理由は以下の通りであ
る。
1.ノズルスリット間隔 下限0.6mm未満にするとガスの２次圧変動が大きく外
観が安定しない。
上限2.4mm超はガス量が大きくなりエネルギーロスが
大きい。
2.ノズル間距離 下限10mm未満ではストリップの振動時にノズルに接触
するトラブルが発生しやすいため10mm以上とした。
ノズル間距離が狭い方が良好であり40mmを超えると外
観が悪くなる傾向が見られるため40mmを上限とした。
3.噴射圧力 下限0.1kg/cm2未満であればめっき付着量のコントロ
ールができなくなるため、下限値を0.1kg/cm2とした。
上限2.0kg/cm2超はエネルギーロスが大きいため、か
つ、低圧力側の方が外観安定するため上限を2.0kg/cm2
とした。
めっき付着量制御はJIS G3302に規定されたZ27あるい
はASTM A525に規定されたG90等に対応するため必要であ
る。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載
の製造方法により製造した溶融亜鉛アルミニウム合金め
っき鋼板を原板とし、その上に化成処理層、さらにその
上に表面塗装層を有する加工性・耐食性の良いプレコー
ト鋼板である。
ここで表面塗膜層とは、１コートをはじめとして２コ
ート、３コート、４コート等がある。一般的は２コート
が主流となっている。
そこで、以下、２コートの場合を例にとって本発明に
ついて詳述する。
先ず、鋼板の上に下塗塗料を塗装焼付する。
鋼板としては請求項１乃至４の発明による溶融亜鉛ア
ルミニウム合金めっき鋼板が用いられる。さらにこの鋼
板の上に0.1〜５μ程度の化成処理層を有するものも含
まれる。
化成処理は鋼板の耐食性および塗料との密着性を向上
させるため行なわれるもので、例えばリン酸亜鉛処理・
リン酸鉄処理・リン酸マンガン処理・リン酸コバルト処
理などのリン酸系や電解クロメート処理、塗布型クロメ
ート処理などのクロメート系によって行なわれる。
下塗塗料はプレコート鋼板に通常用いられている塗料
を使用することができる。例えばエポキシ樹脂・オイル
フリーポリエステル樹脂・アクリル樹脂・ウレタン樹脂
などの樹脂を主成分とする樹脂溶液に着色顔料・防錆顔
料・体質顔料などを配合して調整された塗料が用いら
れ、特に密着性・耐食性の良好なエポキシ樹脂さらには
加工性も良いオイルフリーポリエステル樹脂を主成分と
する下塗塗料を用いることが好ましい。また下塗塗膜は
１〜15μ、好ましくは２〜12μである。２μ以上で耐食
性、スクラッチ性がより向上し、12μ以下で加工性がよ
り向上するからである。また、12μ超ではコスト高とな
るからである。
防錆性顔料は用途・環境に応じてストロンチウムクロ
メート・ジンククロメート・鉛丹・亜鉛化鉛・鉛酸カル
シウム・シアナミド鉛・塩基性クロム酸・塩基性ケイク
ロム酸鉛・塩基性モリブデン酸亜鉛・モリブデン酸亜鉛
カルシウム鉛の少なくとも一種以上５〜35％配合するこ
とができる。５％以上であれば錆びの早期発生を完全に
防止でき、35％以下であればふくれの発生のおそれがな
いからである。
下塗塗膜が形成された後、この上に上塗塗料を塗布焼
付して上塗塗膜を形成させる。上塗塗料としてはアクリ
ル樹脂・オイルフリーポリエステル樹脂・シリコンポリ
エステル樹脂・シリコンアクリル樹脂・アルキッド樹脂
・ポリウレタン樹脂・ポリイミド樹脂・ポリアミド樹脂
・フッ素樹脂などが使用され、その膜厚は８〜50μ、好
ましくは10〜45μである。好まし範囲の理由は、10μ以
上でスクラッチ性、加工性、耐候性がより向上し、45μ
超ではコスト高となるからである。
また、Pb濃度については100ppmを超えると粒間腐食に
よって経時の密着性が不良となり、ひいてはプレコート
鋼板には特に重要な加工部の耐食性をも低下させる結果
となる。従って、性能の良好なプレコート鋼板を得るた
めには既述の本願発明の通りAl,Pb濃度を規定すること
が必要である。
［実 施 例］ 以下に本願発明の実施例について説明する。
めっき鋼板の原板は、いずれも低炭素アルミキルド鋼
板（0.8mm×914×Coil）を用い、ゼンジマー方式連続亜
鉛めっき設備によって溶融Zn−Al合金めっき鋼板を製造
した。
第一に、本願発明に関連した試験例について説明す
る。
試験例１ 本発明におけるAl添加の効果を確認するために、種々
のAl量を変えためっき浴で亜鉛アルミ合金めっき鋼板を
製造し、加工性についてテストした。
諸条件は以下の通りである。
板厚 0.8mm 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec めっき付着 120〜260g/m2 Pb 50ppm （１）テスト方法 JIS G3312による0T,2Tベンド曲げ試験法によった。0
T,2Tベンドとは、手動の万力などにより折り曲げた場合
に素地鋼板の厚みをＴとし、曲げの内側直径を0T,2Tと
したときに行う曲げをいう。評価は５点法で曲げ部めっ
き層のクラック状態を調べた。評価基準を第１表に、そ
の結果を第２表に示す。
試験例２ 本発明におけるPb添加を効果を確認するために、Pb濃
度を種々に変えた浴で亜鉛アルミ合金めっき鋼板を製造
し、経時密着性についてテストを行った。
諸条件は以下の通りである。
板厚 0.8mm 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec めっき付着量 120〜260g/m2 （２）テスト方法（経時or加工密着性評価） 試験片の白錆防止として、試験片に塗料を約５μ塗装
・焼付する。次に、この試験片を80℃の温水に３日間浸
漬したのちに取り出し、その塗膜を塗膜剥離剤で取り除
く。次にこの試験片に対して高さ500mmから荷重5kg,半
径3/4インチの半球をもった鋼塊を落下させ、凸部めっ
き面を粘着テープで粘着、強制剥離する方法によってめ
っき層の密着力を評価した。評価基準を第３表に、その
結果を第４表に示す。
次に、本願請求項２記載の発明に関連した試験につい
て説明する。
試験例３ 本発明におけるSi添加の効果を確認するために種々の
Si量を添加しためっき浴で亜鉛アルミ合金めっき鋼板を
製造し、加工性、密着性についてテストした。
（テスト方法） 高さ500mmから荷重5kgの半径3/4インチの半球の鋼塊
を落下させ、試験片の凸部めっき面を粘着テープにより
強制剥離する方法によってめっき層の密着性を評価し
た。その結果を第５表に示す。密着性評価は第３表を用
いた。
諸条件は以下の通りである。
板厚 0.8mm 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec めっき付着量 120〜260g/m2 Pb濃度 50ppm 表中、上段は曲げ試験加工性0Tクラックの結果、下段
は加工密着性0Tテープ試験の結果を示す。
本発明のAl濃度0.3〜3.5wt％範囲でさらにPb濃度が10
0ppm以下であれば加工性および経時密着性に優れた亜鉛
アルミ合金めっき鋼板が得られるが、好ましくはさらに
SiをAl濃度に対して1/100〜1/1添加することで合金層が
抑制され、薄厚の合金層となり、なお一層密着性の安定
した亜鉛アルミ合金めっき鋼板が得られる。Al濃度に対
して1/200 Si添加は改善が認められない。
ここで、Al濃度0.3〜3.5wt％、Pb濃度100ppm以下、Si
濃度がAl濃度に対して1/100〜1/1の範囲では、良好な加
工性・密着性を兼ね備えたZn−Al合金めっき鋼板が得ら
れることが確認された。
次に、本願請求項３記載の発明に関連した試験例につ
いて説明する。
試験例４ 本発明におけるMg,Mn,Cuなどの添加の効果を確認する
ために、種々の量を添加しためっき浴で亜鉛アルミ合金
めっき鋼板を製造し、耐食性、経時密着性についてテス
トした。
諸条件は以下の通りである。
板厚 0.8mm 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec めっき付着量 120〜260g/m2 Pb濃度 50ppm （試験方法） 第７表に示す条件で製造した試験片を用い、クロメー
ト処理し、下塗りとしてエポキシ樹脂塗料５μ、上塗り
としてシリコンポリエステル樹脂塗料15μを塗装・焼付
したものについて、JIS Z2371に準じた塩水噴霧試験を
行い、プレコート鋼板の0T部の耐食性を調べた。その結
果を第７表に示す。耐食性の評価は第６表によって行っ
た。
経時密着性のテストは実施例２と同様に行ない、第３
表に従って評価した。
めっき浴にMg,MnおよびCuなど亜鉛鉄板の耐食性を向
上する金属元素を添加すれば本発明の効果が一層向上す
る。濃度は0.01wt％以上で効果が見られる。またSiとM
g,Mn及びCuなどを共に含有することも可能である。Pbに
関しては100ppm以下に抑えることで経時密着性について
安定した性能が得られる。
次に、本願発明の実施例について説明する。
実施例１ 本発明の効果を確認するため、第10表に示すように材
料鋼板温度およびめっき浴温を種々に変えて亜鉛アルミ
合金めっき鋼板を製造し、加工性、並びに下記試験によ
る耐食性についてテストした。加工性の評価は第１表に
よって行なった。
その結果を第10表に示す。
本実施例においては、めっき浴の保温等のエネルギー
ロスを考え、材料鋼板の温度とめっき浴温との差は０〜
80℃とした。
（試験方法） 表面耐食性試験 試験片60mm×60mmの端面の４面をシール塗装を行う。
また試験の反対側も同様に全面をシール塗装を施し、乾
燥する。塗装は試験片の裸の露出面積が50mm×50mmにな
るように行う。次にこの試験片を塩水噴霧試験機に投入
し、JIS Z2371に準じたテストを行う。テスト時間100Hr
が完了すると試験機から試験片を取り出し露出部分の腐
食生成物を除去し、その試験片の重量を測定する。その
テスト前との重量差を試験面積で除算し、g/m2の腐食減
量に換算する。腐食減量の評価は第８表を用いた。
端面初期赤錆試験 また、試験片を塩水噴霧試験機に160Hr投入し、端面
部の赤錆の評価を行なった。塩水噴霧試験は、JIS Z237
1のテストに準じた。また、赤錆の評価は第９表を用い
た。
浴温に対しての進入温度は低い方向で安定した耐食性
が得られる。しかしながらめっき浴の保温等のエネルギ
ーロスを考え合せると進入温度の浴温に対する温度差は
80℃以内が好ましい。
第１図にそれぞれ進入温度を変えたときのめっき層表
面のAlの分布状態を示す。めっき層表面のAlの分布状態
の測定に用いた試料の製造諸条件は以下の通りである。
浴組成 1wt％ Al−0.005wt％ Pb−0.02wt％ Si−残 Zn 板 厚 0.8mm 浴 温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec 第１図（ａ）は進入温度−浴温＝＋20℃、第１図
（ｂ）は進入温度−浴温＝−20℃、第１図（ｃ）は進入
温度−浴温＝−80℃の場合のそれぞれの金属組織を示す
顕微鏡写真である。
なお、Alの分布状態は、EPMA（島津製作所製 EMX−SM
7）を用いて測定した。
第２図（ｂ）に溶融Zn−Al合金めっき鋼板めっき層の
断面におけるFe,Zn,Alの分布状態を示す。これにより、
めっき層内のAlがめっき層の表層に分布していることに
起因して耐食性が向上していることが裏付けられる。第
２図の（ａ）に従来の方法により製造された溶融Zn−Al
合金めっき鋼板めっき層の断面を示すが、Alは合金層部
分に濃く分布している。
図面から明らかなように、本発明品は従来品に比べて
Alがめっき層の表面層に多く分布していることが判る。
以上説明したように、本発明によれば、めっき層の耐
食性、鋼板の端面初期赤錆及びめっき層の加工性に優れ
た溶融Zn−Al合金めっき鋼板が得られる。
次に、本願請求項４記載の発明に関連した試験例につ
いて説明する。
試験例５ 溶融めっき浴でめっきする際、表面の平滑性を得るた
めに、材料鋼板を溶融めっき浴から引き出した後、ガス
ワイピング式亜鉛付着量コントロール設備を用い、その
スリット間隔を0.6〜2.4mm、ノズル間距離10〜40mm、噴
射圧力0.1〜2.0kg/cm2の範囲で変化させて、亜鉛アルミ
合金めっき鋼板を製造し、外観（めっき表面の平滑性）
について評価した。
他の諸条件は以下の通りである。
ラインスピード 100m/min 板厚 0.8mm 浴組成 1wt％ Al−0.005wt％ Pb−0.02wt％ Si−残 Zn 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec 本試験例に用いたガスワイピング式亜鉛付着量コント
ロール設備を有するめっき装置の概略を第３図に示す。
（試験方法） めっき面の外観（平滑性）について第11表を用いて評
価した。その結果を第12表（１）および（２）に示す。
経時密着性を良くするためには先にのべた様に浴中の
Pb濃度を100ppm以下に抑えなければならない。しかしな
がらPb濃度が500ppm以下に下がると表面に凹凸のあるサ
ザ波状の模様が出て外観上好ましくない。
第12表（１），（２）から明らかなように、本願請求
項４記載の発明によって良好な外観（平滑性）を得られ
ることが推測できた。
また、めっき付着量制御はJIS G3302に規定されたZ27
あるいはASTM A525に規定されたG90等のめっき付着量に
対応するため必要であるが、本試験例においては、50〜
400g/m2の範囲の制御は容易である。
表中、評価結果を示す数字は結果の平均値である。
次に、本願請求項４記載の発明の実施例について説明
する。
実施例２ めっき表面の平滑性を得るために、溶融めっき浴から
引き出した後に、ガス・ワイピング式亜鉛付着量コント
ロール設備を用い、そのスリット間隔を0.6〜2.4mm、ノ
ズル間距離10〜40mm、噴射圧力0.1〜2.0kg/cm2の範囲で
変化させて、亜鉛アルミ合金めっき鋼板を製造し、外観
（めっき表面平滑性）について評価した。
他の諸条件は以下の通りである。
板厚 0.8mm 浴温 460℃ めっき浴浸漬時間 4sec めっき付着量 250g/m2 浴組成 0.5wt％ Al−0.005wt％ Pb−0.01wt％ Si−残 Zn （試験方法） めっき面の外観（平滑性）については、試験例５と同
様に、第11表を用いて評価した。その結果を第13表に示
す。
第４図に本発明実施例および比較例の外観を示す。
第４図（ａ）は進入温度−浴温＝−60℃、ノズルスリ
ット間隔0.8mm、噴射圧力1.0kg/cm2、ノズル間距離50mm
で外観評価は１の場合、第４図（ｂ）は進入温度−浴温
＝−20℃、ノズルスリット間隔0.6mm、噴射圧力1.5kg/c
m2、ノズル間距離20mmで外観評価は３の場合、第４図
（ｃ）は進入温度−浴温＝−80℃、ノズルスリット間隔
1.2mm、噴射圧力0.1kg/cm2、ノズル間距離20mmの場合
で、外観評価は５の場合である。
請求項４の製造方法により、外観が良好で、しかも耐
食性の良好な亜鉛アルミ合金めっきプレコート用鋼板を
得ることができた。
実施例３ 本発明における材料鋼板の溶融めっき浴への進入温度
の効果を確認するために、浴温および材料鋼板の進入温
度を種々に変えて亜鉛アルミ合金めっき鋼板を製造し
（実施例１）、これを原板とし、クロメート処理した上
に防錆顔料を15％含有したエポキシ樹脂塗料を塗布し、
210℃35秒焼付し乾燥膜厚３μの下塗塗膜を得た。次い
で、上塗塗料として、オイルフリーポリエステル樹脂塗
料を220℃45秒焼付し乾燥膜厚11μの上塗塗膜を得た。
以上の試験板（プレコート鋼板）について、加工性、
密着性および耐食性の性能試験を行った。その結果を諸
条件と共に第14表に示す。加工性のテストは試験例１と
同様にして2Tベンド曲げ試験法により、その評価は第１
表によって表示した。
密着性のテストも試験例１の試験方法と同じ方法によ
り、プレコート鋼板の2T部について行ない、その評価は
第３表によって表示した。
耐食性テストは試験例４と同じくJIS Z2371に準拠
し、平面部と2T部について塩水噴霧試験（SST 1000hr）
を行なった。その評価は第６表に従って表示した。
第14表からも明らかなように、材料鋼板の溶融めっき
浴へ進入温度を溶融めっき浴温より低くすることによ
り、より高度の、バランスの取れた、加工性、密着性、
耐食性がが得られた。
実施例４ 請求項４の製造方法により、浴温−進入温度、ガスワ
イピング式付着量コントロール装置のスリット間隔、噴
射圧力、ノズル間距離を種々に変えて製造した亜鉛アル
ミニウム合金メッキ鋼板に、実施例３と同様にクロメー
ト処理・２コート２ベークの塗装焼付をし、プレコート
鋼板を製造した。プレコート鋼板の表面の平滑性につい
て試験例５と同様第11表に従って評価した。その結果を
諸条件と共に第15表に示す。
浴組成は次の通りとした。
Al濃度 0.5wt％ Pb濃度 0.005wt％ Si濃度 0.01wt％ Zn濃度 残 第15表からも明らかなように、本発明によりプレコー
ト鋼板の表面平滑性を格段に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例１および比較例のめっき層表面の
金属組成を示す顕微鏡写真であって、EPMAによる表面の
AlのＸ線像であり、第１図（ａ）は進入温度−浴温＝＋
20℃の場合、第１図（ｂ）は進入温度−浴温＝−20℃の
場合、第１図（ｃ）の進入温度−浴温＝−80℃の場合、
のそれぞれのめっき層表面の金属組織を示す顕微鏡写真
である。 第２図は本発明実施例１および比較例の溶融亜鉛アルミ
ニウム合金めっき鋼板の厚さ方向Fe,ZnおよびAlそれぞ
れの濃度分布を示す図であり、第２図（ａ）は進入温度
−浴温＝＋20℃の場合、第２図（ｂ）は進入温度−浴温
＝−80℃の場合のそれぞれの濃度分布を示す図である。 第３図は試験例５において用いためっき装置の概略を示
す図である。 第４図は請求項４の本発明実施例２および比較例のめっ
き層表面の金属組織を示す外観顕微鏡写真であり、第４
図（ａ）は進入温度−浴温＝−60℃、ノズルスリット間
隔0.8mm、噴射圧力1.0kg/cm2、ノズル間距離50mmの場
合、第４図（ｂ）は進入温度−浴温＝−20℃、ノズルス
リット間隔0.6mm、噴射圧力1.5kg/cm2、ノズル間距離20
mmの場合、第４図（ｃ）は進入温度−浴温＝−80℃、ノ
ズルスリット間隔1.2mm、噴射圧力0.1kg/cm2、ノズル間
距離20mmの場合のそれぞれのめっき層表面の金属組織を
示す外観顕微鏡写真である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−189363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−91162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−177158（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】材料鋼板を、0.3wt％以上3.5wt％以下のA
    l、100ppm以下のPb、残部Znおよび不可避的不純物から
    なる溶融めっき浴でめっきする際に、溶融めっき浴に進
    入する前記材料鋼板の温度をめっき浴温より低くするこ
    とを特徴とするプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム
    合金めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項２】溶融めっき浴に、さらに、Al濃度に対して
    1/100〜1/1の範囲のSiを含有せしめたことを特徴とする
    請求項１記載のプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム
    合金めっき鋼板の製造方法。
  3. 【請求項３】溶融めっき浴に、さらに、Mg,MnおよびCu
    からなる群から選ばれた一種または二種以上を0.01wt％
    以上1.5wt％以下含有せしめたことを特徴とする請求項
    １または２に記載のプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニ
    ウム合金めっき鋼板の製造方法。
  4. 【請求項４】材料鋼板を溶融めっき浴から引き出した
    後、ガスワイピング式溶融亜鉛アルミニウム合金付着量
    コントロール設備を用い、そのスリット間隔0.6〜2.4m
    m,ノズル間距離10〜40mm、噴射圧力0.1〜2.0kg/cm2の範
    囲で材料鋼板への溶融亜鉛アルミニウム合金付着量を制
    御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
    載のプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウム合金めっき
    鋼板の製造方法。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方
    法により製造したプレコート鋼板用溶融亜鉛アルミニウ
    ム合金めっき鋼板を原板とし、その上に化成処理層、さ
    らにその上に表面塗膜層を設けた加工性・耐食性の良い
    プレコート鋼板。
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