JP2822933B2 - 耐黒変性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐黒変性に優れた溶融亜
鉛系めっき鋼板とその製造方法に関し、詳細には、塗装
されることなく用いられる溶融亜鉛系めっき鋼板の黒変
現象が防止されて優れた表面外観を呈する溶融亜鉛系め
っき鋼板及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛系めっき鋼材は、耐食性に優れ
ていることから、塗装が施されることなく用いられるこ
とも多く、例えば建築資材やガードレール等をはじめ幅
広く利用されている。

【０００３】尚、溶融亜鉛系めっきが施されたままの鋼
板は、降伏点伸びが大きく、加工を施すことによりスト
レッチャーストレインと呼ばれる不具合が発生するの
で、スキンパスロールで軽く圧下するスキンパス圧延を
施すことにより機械的性質を改善することが一般的であ
る。

【０００４】また、溶融亜鉛系めっきが施されたままの
鋼板では、表面にスパングルと呼ばれる華模様が形成さ
れて金属光沢が過大な状態になっているが、スキンパス
を行うことにより上記スパングルを消失させて、適度な
光沢及び色調を得ることができる。

【０００５】さらにめっき浴中のドロスのめっき鋼板表
面への付着も、表面外観を損なう要因の一つとして挙げ
られるが、スキンパス圧延はめっき鋼板表面に付着した
ドロスの除去にも有効である。

【０００６】しかしながら、スキンパス圧延を施した溶
融亜鉛系めっき鋼板は、時間が経過すると表面が部分的
に黒く変色する黒変が発生するという問題が指摘されて
おり、特に塗装を施すことなく裸使用する場合には、上
記黒変は非常に目立ち易く、著しく商品価値を損なうも
のである。

【０００７】そこで、これまでにも種々の技術が提案さ
れており、例えばめっき後にＮｉイオンやＣｏイオン
を有する溶液で処理する方法（特開昭５９−１７７３８
１）、スキンパス圧延後、加熱処理する方法（特開昭
５５−１３１１７８）、めっき表面をアルカリ水溶液
で洗浄する方法（特開昭６１−１１０７７７）、めっ
き後クロメート処理前にブラスト処理を行う方法（特開
昭６３−１６６９７４）等が開示されている。

【０００８】但し、上記の方法はいずれも黒変防止に特
別な処理設備を必要とするものであり、新たな設備投資
をすることなく、スキンパス圧延を施した溶融亜鉛系め
っき鋼板の表面外観を改善できる技術の開発が要望され
ていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
に着目してなされたものであって、黒変防止に特別な処
理設備を用いないことを前提として、スキンパス圧延を
施した後に黒変が発生することなく、即ち耐黒変性に優
れた溶融めっき鋼板及びその製造方法を提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明に係る溶融亜鉛系めっき鋼板とは、めっき後にスキン
パス圧延が施されてなる溶融亜鉛系めっき鋼板であっ
て、スキンパス圧延によって改質された新生部の面積比
率が１０％以上４０％以下であることを要旨とするもの
であり、上記溶融亜鉛系めっき鋼板を製造するにあたっ
ては、表面粗度が、Ｒａ：６〜１５μｍで且つＰＰＩ5
0：３〜１０であるロールを用いて、伸び率０．２〜
３．０％でスキンパス圧延を施すことが推奨される。

【００１１】

【作用】これまでの溶融亜鉛系めっき鋼板では、ストレ
ッチャストレインの防止、ドロスやスパングルの消失と
いう観点からスキンパス圧延が施され、その後上記スキ
ンパス圧延が誘因である黒変の発生を防止することを目
的として、スキンパス圧延後に何らかの処理を施してい
た。これに対して本発明者らは、スキンパス圧延の方法
自体を見直すことにより、黒変を防止することに成功し
たものである。

【００１２】まず、黒変現象の発生機構について述べ
る。溶融亜鉛系めっき鋼板を製造するにあたっては、ク
ロメート処理等の化成処理を施すことが一般的である
が、めっき後にスキンパス圧延を施すことなく化成処理
を施した場合には、黒変現象は生じない。これは、溶融
めっき後の凝固過程で最表面にめっき成分の酸化物層が
形成され、この酸化物層が化学的に安定であることから
黒変が発生しないものと考えられる。

【００１３】一方、めっき後にスキンパス圧延を施して
化成処理を行うと、上記酸化物層がスキンパスロールに
より破壊され、そのまま化成処理皮膜が形成されて被覆
されることとなる。表面の酸化物層が破壊された状態で
はめっき層は不安定であり、安定な酸化物となるには酸
素が必要である。しかしながら、化成処理皮膜によりめ
っき表面への酸素の供給は抑制されているので、化学量
論的に安定な酸化物となることができない。即ち、めっ
き表面には、亜鉛と酸素の元素比が整数ではない非化学
量論的化合物が形成されることとなり、この化合物が黒
く見える為に黒変現象が生じるものと考えられる。

【００１４】本発明では上記非化学量論的化合物の生成
を制限することによって黒変現象を低減するものであ
る。具体的には、スキンパス圧延によって改質された新
生部の面積比率を１０〜４０％に制御することにより黒
変の発生防止が可能となる。上記新生部が、スキンパス
ロールの表面に形成された凸部（ピーク）により改質さ
れた部分であり、上記非化学量論的化合物が生成するも
のの、表面に微細かつ均一に分散しているので黒変を招
くことはない。尚、上記新生部の面積比率を測定するに
あたっては、光学顕微鏡を用いて写真撮影を行い、画像
解析装置により測定すれば良い。

【００１５】上記新生部の面積比率が１０％未満である
と、スキンパス圧延本来の目的であるストレッチャース
トレインの発生防止や、スパングルやドロスの消失等に
よる外観向上効果が十分に期待できない。一方、面積比
率が４０％を超えると黒変の発生を十分に防止できな
い。従って、新生部の面積比率は１０〜４０％とするこ
とが必要であり、１５％以上、３５％以下が好ましい。

【００１６】本発明に係る溶融亜鉛系めっき鋼板は、そ
の製造方法により限定されるものではないが、以下の方
法により製造することができる。即ち、表面粗度を特定
の範囲に限定したスキンパスロールを用いて、特定の伸
び率で圧延を施す方法である。具体的には、表面粗度が
Ｒａ：６〜１５μｍでかつ、ＰＰＩ50：３〜１０である
ロールを用いて、伸び率０．２〜３．０％でスキンパス
圧延を行う方法である。

【００１７】上記スキンパスロールの表面粗度において
Ｒａとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定されている中心線
平均粗さであり、Ｒａが６μｍ未満であると、新生部の
面積比率が大きくなり過ぎ、黒変の発生を十分に防止で
きなくなる。一方、Ｒａが１５μｍを超えるロールを製
造するには技術的困難を伴うと共に、ロールの寿命も短
くなる。従ってＲａは６〜１５μｍに限定したが、８μ
ｍ以上、１２μｍ以下であるとより好ましい。

【００１８】またＰＰＩ50とは、ＳＡＥに規定されてい
る様に、１インチ当りのピーク（５０μinch以上の差を
持つ凹凸）の数である。上記スキンパスロールの表面粗
度においてＰＰＩ50が３未満であると、スキンパス圧延
による外観の向上効果が得られず、一方ＰＰＩ50が１０
を超えると、新生部の面積比率が大きくなり過ぎ、黒変
発生を十分に防止することができない。従ってＰＰＩ50
は、３〜１０の範囲に規定したが、５以上、８以下であ
るとより好ましい。

【００１９】またスキンパス圧延時の伸び率が０．２％
未満の場合には、外観向上の効果が認められない。一方
伸び率が３．０％を超えると、黒変発生の防止効果が発
揮されないばかりか、ロール寿命が短くなり、ロールへ
亜鉛系めっきが付着するピックアップが極めて短時間で
生じる等、生産性の低下につながる。従って、上記伸び
率は０．２〜３．０％に設定したが、０．５％以上、
２．０％以下であるとより好ましい。

【００２０】本発明は溶融亜鉛系めっきの組成により限
定されるものではなく、純Ｚｎ，５％Ａｌ−Ｚｎ，５５
％Ａｌ−Ｚｎ等の溶融亜鉛系めっきをはじめ、黒変現象
が認められる溶融亜鉛系めっき鋼板であれば、いずれに
も適用することができる。また、本発明は溶融亜鉛系め
っきのめっき付着量によっても限定されるものではない
が、３０〜１９０ｇ／ｍ² の範囲が一般的である。

【００２１】本発明では、スキンパス圧延後に化成処理
を施しても良く、一般的な化成処理としては、クロメー
ト処理やりん酸塩処理等が挙げられる。クロメート処理
には、塗布型クロメート，反応型クロメート，電解クロ
メート等があり、またクロメート処理皮膜上に、有機皮
膜や無機皮膜を塗布した複合皮膜等もあるが、本発明の
溶融亜鉛系めっき鋼板はいずれの化成処理を施した場合
であっても、優れた耐黒変性を発揮する。

【００２２】また本発明は、スキンパスロールの材質を
規定するものでもないが、ロール寿命の観点から言え
ば、ロール表面にクロムめっき等を施して表面の硬化を
図ることが推奨される。

【００２３】以下実施例について説明するが、本発明は
下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣
旨に徴して適宜変更することは本発明の技術的範囲に含
まれる。

【００２４】

【実施例】実施例１ 供試材に溶融亜鉛系めっきを施した後、スキンパス圧延
を施し、化成処理を行った試験片を用意して、黒変の程
度、及び外観の検査を行った。めっき種類，めっき付着
量，化成処理の種類は、表１に示す。尚、化成処理の欄
において、Ｃｒはクロメート処理、Ｐはりん酸塩処理を
夫々示し、Ｃｒ／有機皮膜は、下層がクロメート皮膜で
上層がエポキシ系樹脂を主成分とする有機皮膜が形成さ
れていることを意味し、Ｃｒ／無機皮膜は下層がクロメ
ート皮膜で上層がシリカを主成分とする無機皮膜が形成
されていることを意味する。

【００２５】新生部面積率は、光学顕微鏡を用いて、め
っき表面を１００倍で写真撮影して、画像解析装置（NI
RECO製 LUZEX500 ）により、白色の部分をめっきまま
面、黒色の部分を新生面として分け、黒色部分の面積比
率を算出した。

【００２６】黒変は、色差計（日本電色工業製ＳＺＳ−
Σ90）を用いてＬ値を測定し、その後試験片を５０℃、
湿度９８％で２４時間保管した後、再び測定したＬ値の
差ΔＬを算出して定量的に評価すると共に、目視により
以下の様に評価した。 ○：黒変がわずかに認められるか、全くない。 △：黒変が多少認められる。 ×：黒変が顕著に認められる。

【００２７】外観は、目視検査により、以下の様に評価
した。 ○：スパングルが消失して光沢および色調が適度であ
る。 △：スパングルは消失しているが、スキンパス圧延直後
の色調が黒っぽい。 ×：スパングルにより光沢が過大であり、ぎらぎらとし
た感じ。 結果は、表１に併記する。

【００２８】

【表１】

【００２９】めっき種類や化成処理の種類に係らず、新
生部面積率が、本発明の範囲内にある溶融亜鉛系めっき
鋼板（Ｎｏ．１〜３，９，１０，１５〜１７）は、耐黒
変性に優れ、外観も満足できる程度であることが分か
る。

【００３０】実施例２ 表２に示す様に、表面粗度のＲａ及びＰＰＩ50が異なる
種々のスキンパスロールを用意して、異なる伸び率で圧
延を行い、実施例１と同様にして色差ΔＬを測定すると
共に、黒変及び外観を目視検査した。また、ロール寿命
も以下の様にして判定した。

【００３１】［ロール寿命判定基準］ロールの表面粗度
Ｒａが、初期値の５０％となる圧延長さで判断した。但
し、スキンパスロールにめっき付着現象（ピックアッ
プ）が発生した場合は、その時点の圧延長さを圧延可能
長さとした。 ○：圧延可能長さ ３０００ｍ以上 △：圧延可能長さ １５００ｍ以上 ３０００ｍ未満 ×：圧延可能長さ １５００ｍ未満 結果は表２に併記する。

【００３２】

【表２】

【００３３】めっき種類や化成処理の種類に係らず、ロ
ールの表面粗度及び伸び率が、本発明の範囲を満足する
製造方法で得られた溶融亜鉛系めっき鋼板（Ｎｏ．１，
２，９，１６）は、耐黒変性に優れ、外観も満足できる
程度であり、しかもロール寿命も長いことが分かる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、黒変防止に特別な処理設備を用いることなく、耐黒
変性に優れた溶融めっき鋼板を製造することができるこ
ととなった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−271896（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297562（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−274857（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 B21B 1/22 B21B 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき後にスキンパス圧延が施されてな
   る溶融亜鉛系めっき鋼板であって、スキンパス圧延によ
   って改質された新生部の面積比率が１０％以上４０％以
   下であることを特徴とする耐黒変性に優れた溶融亜鉛系
   めっき鋼板。
2. 【請求項２】 めっき後にスキンパス圧延を施す溶融亜
   鉛系めっき鋼板の製造方法であって、表面粗度が、Ｒ
   ａ：６〜１５μｍで且つＰＰＩ50：３〜１０であるロー
   ルを用いて、伸び率０．２〜３．０％でスキンパス圧延
   を行うことを特徴とする耐黒変性に優れた溶融亜鉛系め
   っき鋼板の製造方法。