JP2772697B2 - 耐低温チッピング性及び耐穴あき腐食性に優れた自動車用外面防錆鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐低温チッピング性及び耐穴あき腐食性を
満足した自動車用外面防錆鋼板に関するものである。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板を
めっき後加熱して素地鋼板の鉄をめっき層中に拡散さ
せ、鉄−亜鉛合金化するものであるが、亜鉛めっき鋼板
に比較して耐食性が優れているため、自動車、建材、家
電製品等の材料として広く使われている。

（従来の技術） 近年、耐食性向上に対する要求から、厚目付の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板が強く要望されている。

しかし、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は熱拡散処理で製
造するため、目付量が厚くなるに従いめっき層中の鉄濃
度勾配が大きくなり、地鉄との界面にはFe濃度の高く脆
いΓ相が生成しやすくなる。Γ相が厚いとプレス加工時
にめっき層が剥離するパウダリングが生じやすくなるた
め、製品にめっき剥離粉の押し疵等が発生し、歩留り低
下や金型洗浄の頻度増による能率低下等の弊害が出る。
このような、厚目付量（45g/m²以上の付着量）の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板では、プレス工程での耐パウダリン
グ性を満足することが要求されている。また、このよう
なパウダリング性不良は低温チッピング性に劣る最大の
原因である。自動車用外面防錆鋼板にはこの低温チッピ
ング性は重要な要求特性であるため、外面防錆に適用す
るためには耐低温チッピング性の改善が必須である。

一方、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は塗装後耐食性は優
れるが、厚目付にしても裸耐食性は十分ではなく、車体
のドアやフード等のヘム部で電着塗膜が十分に被覆され
ないために生じる穴明腐食に問題があり、この改善要求
も強い。

（発明が解決しようとする課題） 従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融
亜鉛浴中に有効Al量（Al％−Fe％）を例えば0.09〜0.15
％に添加調整した浴中に鋼帯を通してめっきをし、ガス
ワイピング等で目付量調整した後合金化炉に通板し、め
っき表面の金属光沢が消えるまで、即ち表面まで合金化
が完了する時点まで熱処理し、直ちに冷却して合金化程
度を制御して製造していた（特開昭61−223174号公
報）。かかるめっき層の組成は、Fe:8〜13％、Al:0.25
〜0.35％、残部Znからなるものである。

しかるに目付量45g/m²以上の溶融亜鉛めっき鋼板をか
かる工程で合金化処理すると、地鉄界面に生成するΓ相
の厚さが例えば１〜３μｍ程度となり、耐パウダリング
性が十分ではない。

そこで浴中の有効Al量を0.10％以下程度に低減し、浴
中で形成されるFe−Al合金層を薄くしてFe−Zn合金相の
生成を比較的容易にすることによって、より低温の熱処
理で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが出来
る。かかるめっき層の組成は、Fe:6〜11％、Al:0.05〜
0.25％、残部Znからなるものであり、目付量45g/m²以上
の場合でも、Γ相の厚さを１μｍ以下とする条件はあ
る。また、プレス加工性の確保のため、めっき層の下層
（地鉄との境界）で生成するΓ相の生成を極力抑え、上
層部はη相、δ１相、ζ相からなるめっき層とし、また
溶融合金層上に鉄めっきを施すことも開示されている
（特開昭60−228662号公報）が、いずれもFe％が低く、
犠牲防食能が大きいため自動車の内面のような湿潤雰囲
気での耐食性は劣る。

即ち、自動車よう外面防錆鋼板にとって重要な低温チ
ッピング（パウダリング性）を満足させるために、めっ
きFe％を下げると湿潤雰囲気に起因する内面腐食が劣
り、内面腐食を向上させるためにFe％を上げると、加工
性が劣化し、両性能の両立は難しいのが現状である。

（課題を解決するための手段） 本発明は鋭意検討した結果、このような自動車用外面
防錆鋼板に要求される。耐低温チッピング性及び耐穴あ
き腐食性ともに満足する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を見
い出した。

上記問題点を解決するための本発明は差厚の自動車防
錆鋼板用合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、鋼板の内
面側は目付量20〜60g/m²、Fe7〜13％でしかも地鉄−め
っき界面のΓ相が1.0μｍ以下、めっき層のＸ線回折の
メインピークがδ１相、また、外面側は目付量40〜100g
/m²でFe5〜11％でしかも地鉄−めっき界面のΓ相が1.0
μｍ以下、めっき層のＸ線回折のメインピークがζ相で
あるめっき層にし、該鋼板の少なくとも内面側に有機皮
膜を0.2〜3.0μｍ被覆せしめたことを特徴とする、耐低
温チッピング性及び耐穴あき腐食性に優れた自動車用外
面防錆鋼板である。

（作 用） ζ相はFe％が低く犠牲防食能が劣り、湿潤雰囲気であ
る内面腐食は劣るものの、外面の比較的乾燥雰囲気が多
い環境では耐食性は良好である。また、ζ相は伸び性が
ありパウダリングは生じにくく、また、下層部で発生す
る亀裂の伝播を防止しする効果があり、低温チッピング
は良好である。このζ相の長所を活かし、これを外面側
にし、内面側に犠牲防食能を上げるためにFe％を高くし
δ１主体として、それでも十分ではない裸耐食性を上層
に塗装した有機皮膜により向上させ満足させたことが本
発明の特徴である。

本発明の下地めっきは、差厚めっきすることにより、
容易に外面をFe％の低いζ相に内面をFe％の高いδ１に
することが出来る。外面側の下地めっき鋼板は、例えば
Al:0.003〜0.13％の溶融亜鉛めっき浴でめっきを施し、
次いで加熱処理するに際し、板温:520〜470℃で15秒以
内の加熱で、浴中Al量が少なくなる程低温側で熱処理を
施すことにより確実にζ相主体に製造できる。ζ相が主
体であることの確認は、電解剥離法、断面エッチング法
があるが、条件により得られる結果が変化するため、好
ましくない。本発明でいうζ相主体とは、比較的容易で
めっき層構造を把握できるＸ線回折のメインピークとす
る。

次いで、各構成要素の限定範囲について説明する。

〔外面側〕

Fe％： Fe5％未満ではめっき層表面にη相が残存しやすい。F
e11％を超えるとΓ相が１μｍを超え、また、δ１主体
になりやすいので好ましくない。

Γ相： Γ相は１μｍ以下とすることが、耐パウダリング性を
向上させるため好ましい。１μｍを超えると特に目付量
45g/m²以上では耐パウダリング性が劣化し、プレス成形
性に際し弊害が出る。

めっき付着量： 目付量は30〜100g/m²が適用できる範囲である。30g/m
²未満では耐食性に問題がある。100g/m²を超えると、Γ
相を１μｍ以下でめっきすることは実際上困難である。

〔内面側〕 Fe％： Fe7％未満ではめっき層がζ相になりやすい。Fe13％
を超えるとΓ相が１μｍを超えやすいので好ましくな
い。

Γ相： Γ相は１μｍ以下とすることが、耐パウダリング性を
向上させるため好ましい。１μｍを超えると特に目付量
45g/m²以上では耐パウダリング性が劣化し、プレス成形
性に際し弊害が出る。

有機皮膜： 有機皮膜の存在によってFe％は高いがめっき付着量が
少ない内面の裸耐食性を飛躍的に向上させるとともに、
金型へのめっき金属の凝着を抑制でき、プレス加工性を
も改善できる。有機皮膜の膜厚は0.2〜3.0μｍが好まし
い。0.2μｍ未満では下層めっき層を完全に被覆するこ
とは困難で、下層露出部からの耐食性劣化が起こる場合
があり、好ましくない、3.0μｍを越えると車体防錆鋼
板で重要な要求特性である電着塗装性が劣化する傾向が
あるので好ましくない。なお、有機皮膜の樹脂としては
鋼板との密着性に優れたエポキシ系が好ましいが、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の表面状態は凹凸に富み、いずれ
の樹脂でも密着性には問題がない。また、溶剤系、水系
も特に問わない。有機皮膜中に各種顔料、添加剤が存在
することは潤滑性を阻害しない範囲で有効である。ま
た、ワックス添加は潤滑性を向上させるので好ましい。
また、有機皮膜の密着性を向上させる塗装前処理として
の、リン酸塩処理、クロメート処理等の化成処理は有効
であり、これも本発明の範疇に入る。有機皮膜の塗装法
は特に限定しないが、ロールコーター法等の通常行なわ
れる方法が容易である。また、この有機皮膜は少なくと
も内面に必要であるが、外面に塗装することも可能であ
る。

めっき付着量： 目付量は20〜60g/m²が適用できる範囲である。20g/m²
未満では耐食性に問題がある。60g/m²を超えると、δ１
主体化及びΓ相を１μｍ以下でめっきすることは実際上
困難である。

合金化溶融亜鉛めっき層の組成としてFeのみを規定し
たが、他の成分、例えばAl、Pb、Cd、Sn、In、Li、Sb、
As、Bi、Mg、La、Ce、Ti、Zr、Ni、Co、Cr、Mn、Ｐ、
Ｓ、Ｏ等が少量添加されたり、不可避的に混入しても、
本質的には本発明の効果は変わないものである。特にAl
に関しては、現行のプロセスではめっきおよび合金化の
制御のために、めっき浴中に0.1％前後添加されてお
り、めっき層にも必然的に混入している。ζ相、或いは
δ１主体のめっき層となる限り、本発明に対しこのよう
なAl量の影響はない。また、Alの存在しない電気亜鉛め
っき材の熱拡散合金化材でもζ相、或いはδ１主体の合
金相になるのであれば、本質的に本発明の効果は発揮で
きる。

（実施例） 次に本発明の実施例を比較例とともに第１表に挙げ
る。めっき用素材としてはCC−Al−ｋ鋼（0.8×1000w×
ｃ）を使用し、無酸化炉型の連続溶融亜鉛めっきライン
においてめっき直後に合金化処理炉により、連続的に加
熱合金化処理した。

なおめっき浴中有効Alは0.10％で、めっき層中Fe濃度
は合金化炉の加熱条件を適宜に選定し製造した。

通板速度は40〜70m/分とし、浸漬時間は２〜５秒の間
の条件でめっきを行なった。また、塗装ラインにて塗布
型クロメート（無水クロム酸30g/）を30mg/m²、有機
皮膜（溶剤型エポキシ塗料：ビスフェノールタイプ）を
0.1μｍ〜５μｍ塗装した。

次にめっき層の加工性試験方法について述べる。

（１）耐パウダリング性試験 加工前に曲げ加工部にビニールテープを貼り、テープ
面を内側とする曲げ加工（2T曲げ）を行ない、再度開い
てテープをはがし、めっき層がテープに付着して黒変し
た部分の程度で判定した。

（良）◎−○−△−×（劣）（◎、○は実用上問題無
し） （２）耐フレーキング性試験 角ビード付引張成形により評価した。ポンチ−ダイス
間を2.0kgf/cm²（プラグサイズ0.7×75×280mm）で試験
片を押圧し、次いで試験片を引張りながらビード部を通
過させる。200枚の反復成形を行ない、鋼板またはビー
ド部へのめっき層金属の堆積程度を相対評価した。

（良）◎−○−△−×（劣）（◎、○は実用上問題無
し） （３）実プレス試験 普通乗用車のフェンダー部品を実プレスで成形加工し
た、300枚の反復成形を行ない、鋼板またはプレス型へ
のめっき金属の付着堆積程度を相対評価した。評価は各
部位にテープを貼り付け、はがしてからテープに転着し
た金属粉の黒化度合いで判定した。

（良）◎−○−△−×（劣）（◎、○は実用上問題無
し） 上記それぞれの試験結果を比較例とともに第１表に示
す。

（４）電着塗装試験 Bt3020（日本パーカー製）の標準化成処理後、PT−Ｕ
（日本ペイント製）を200V、３分間で30μｍ電着塗装
し、塗装後の外観を評価した。

（良）◎−○−△−×（劣）（◎、○は実用上問題無
し） （５）低温チッピング性試験 −20℃、７号砕石100gによる、圧力2kg/cm²でグラベ
ロチッピング試験後の、テープ剥離したときの剥離面積
を測定し、以下の規準で評点を付けた。

（良）◎（５％）−○（15％）−△（30％）−×（50％
＜）（劣）（◎、○は実用上問題無し） （６）裸耐食性試験 サイクルコロージョンテスト（５％塩水浸漬10分→50
℃、RH95％以上の湿潤10分→60℃、RH40％以下の乾燥10
分で１サイクル）1000サイクル後の板厚現少量を測定
し、以下の規準で評点を付けた。

（良）◎（0.1mm）−○（0.2mm）−△（0.4mm）−×
（0.6mm＜）（劣）（◎、○は実用上問題無し） （発明の効果） 以上説明したごとく本発明のめっき鋼板は、低温チッ
ピング及び裸耐食性に優れたものであり、自動車用外面
防錆鋼板として優れた性能を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−17843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−200749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105344（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差厚の自動車防錆鋼板用合金化溶融亜鉛め
   っき鋼板において、鋼板の内面側は目付量20〜60g/m²、
   Fe7〜13％でしかも地鉄−めっき界面のΓ相が1.0μｍ以
   下、めっき層のＸ線回折のメインピークがδ１相、ま
   た、外面側は目付量40〜100g/m²でFe5〜11％でしかも地
   鉄−めっき界面のΓ相が1.0μｍ以下、めっき層のＸ線
   回折のメインピークがζ相であるめっき層にし、該鋼板
   の少なくとも内面側に有機皮膜を0.2〜3.0μｍ被覆せし
   めたことを特徴とする、耐低温チッピング性及び耐穴あ
   き腐食性に優れた自動車用外面防錆鋼板。