JP2825671B2 - 溶融Zn−Mg−Al−Snめっき鋼板 - Google Patents

溶融Zn−Mg−Al−Snめっき鋼板

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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、高耐食性亜鉛系合金溶
融めっき鋼板に関し、特にZn−Mg−Al−Sn系合
金の溶融めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、特公昭61−33070号公報に
はZn−Mg−Al−Snめっき鋼板の製造方法が提案
され、具体的には、Mg 0.1〜2.0%、Al
0.1〜0.5%、Sn 0.1〜(1.07−1.3
3Al %)%、残部はZnおよび不可避的不純物から
なる浴を使用し、無酸化炉方式の溶融めっきラインにお
いて実施することが開示されている。この考え方は、Z
n−Mgめっき鋼板の優れた耐食性とさらにAl添加に
よるめっき密着性の向上、Sn添加による黒変防止効果
を狙ったものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】最近、自動車あるいは
建築用として溶融めっき鋼板が利用される場合、種々の
複雑な形状を出すために厳しい加工を受けたのちに腐食
環境下で使用される場合が多くなってきた。そのため
に、加工部の耐食性に優れることが、溶融Znめっき鋼
板にとって具備すべき重要な性能となってきた。しかし
ながら、特公昭61−33070号公報に開示され製造
方法で得られためっき鋼板といえども、加工を受けてい
ない平板の状態では、優れた耐食性を示すものの、要求
されている厳しい加工を受けた際の加工部の耐食性の点
で、十分な性能を有するめっき層構造を得るまでには到
っていない。そこで、本発明者らは上記のZn−Mg−
Al−Sn溶融めっき鋼板の加工部の耐食性を飛躍的に
向上させる目的で、種々検討したところ、上記の従来法
にないめっき層の構造を有するZn−Mg−Al−Sn
めっき鋼板を得ることに成功し、加工部の耐蝕性が従来
材よりも著しく向上することを見出した。本発明は上記
のように加工部の耐食性に優れた溶融Zn−Mg−Al
−Snめっき鋼板を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、特
公昭61−33070号公報に記載されたZn−Mg−
Al−Snめっき鋼板の製造方法に従ってめっき層を作
成しその性能および構造を調べた。その結果、平板裸材
の塩水噴霧試験(SST)においては、優れた性能を示
すものの、本発明の目的とする加工部の厳しい環境下で
の耐食性を円筒絞り加工後の腐食サイクルテスト(CC
T)で調査したところ、充分な耐食性は得られなかっ
た。同めっき層の構造を調べた結果、めっき層中のMg
が樹枝状晶の部分に偏折しており、不均一に分布してお
り、また、Snも局部的に偏在しているために、厳しい
腐食環境下では、局部腐食を発生しやすく、そのため、
CCTでの加工部の耐蝕性が向上しないことが判明し
た。そこで本発明者らは、Zn−Mg−Al−Snめっ
き層中のMgおよびSnの均一化を図ることがCCTで
の加工部の耐食性を向上させるポイントであると考え、
めっき層組成、構造を変化させ、種々検討した結果、特
定のMg、Sn、Al含有率よりなる特定の組成のZn
−Mg−Al−Snめっき鋼板が優れた性能を示すこと
がわかった。また、さらに、検討した結果、得られた、
Zn−Mg−Al−Snめっき層の下層として、Niめ
っき層を薄く設けることにより、加工部の耐食性が特に
本Zn−Mg−Al−Snめっき鋼板のSn含有率が低
い領域でさらに、向上することも見出し、下記の本発明
を完成したものである。即ち、鋼板の表面にMg 0.
05〜3%、Al 0.1〜1%、Sn 3〜50%、
残部がZnよりなるZn合金めっき層を有することを特
徴とする加工部の耐食性に優れた溶融Zn−Mg−Al
−Snめっき鋼板および、同Zn合金めっき層の下層と
して、Niめっき層を有することを特徴とする加工部の
耐食性に優れた溶融Zn−Mg−Al−Snめっき鋼板 以下、図面を用いて、本発明について詳細に説明する。
図1は、めっき層中のSn%と加工部の耐食性の関係を
示した図である。Alキルド鋼板(板厚1.0mm)及
び予めNiを0.5/m2 めっきしたAlキルド鋼板
(板厚1.0mm)にMg 0.3%、Al 0.2%
が一定でSn含有率を変化させた溶融Znめっき浴中で
3秒間めっきを行った。めっき付着量は60g/m2
した。
【0005】加工後の耐食性は、試験片を25mm張出
しのカップ絞り成形を行ったのち、腐食サイクルテスト
(CCT)を1週間実施し加工部の赤錆発生率を調査し
た。5点法で評価し、3点以上を合格とした。
【0006】評価基準は次のとおりである。
【0007】 評点 加工部の赤錆発生率 5・・・ 発生なし 4・・・ 5%未満 3・・・ 5%以上10%未満 2・・・ 10%以上20%未満 1・・・ 20%超 この図より、本発明範囲であるSn3〜50%の範囲
で、加工部の耐食性は極めて優れる。Snが3%未満で
あると、加工部の耐赤錆性が劣化し、従来技術の範囲の
Sn%範囲である0.1〜0.94%も、この範囲内に
相当する。また、Snが50%を越えても、加工部の耐
赤錆性は劣化する。さらに、下層としてNiめっきを
0.5g/m2 有する場合には、Sn3〜10%とSn
含有率の低い範囲で、加工部の耐赤錆性が一段と向上
し、Niなしの場合のSnが10〜50%と高含有率の
場合の性能に匹敵するようになる。
【0008】最も好ましいSn含有率はNi無の場合で
10〜40%、Ni有りの場合で5〜50%である。な
お、Niを0.5g/m2 めっきした場合の溶融めっき
後のNi残存量を調べたところ、約0.25g/m2
あった。
【0009】また、図2にめっき層中のMg%と加工部
の耐食性の関係を示す。Alキルド鋼板(板厚1.0m
m)および予めNiを0.5/m2 めっきしたAlキル
ド鋼板(板厚1.0mm)にAl 0.2%、Sn 1
0%の溶融Znめっき浴中で3秒間めっきを行った。め
っき付着量は60g/m2 とした。本発明の範囲である
Mg 0.05〜3%の範囲内で加工部の耐食性が良好
であることは明白である。Snが0.05%未満であっ
ても、3%を越えても加工部の耐食性が劣化する。ま
た、下層にNiを適量有する場合には、Mg 0.05
〜0.25%と低含有率あるいは、Mg 2〜3%と高
含有率の場合の加工部の耐食性がさらに向上する。
【0010】最も好ましいMg含有率はNi無の場合で
0.3〜2%、Ni有りの場合で0.1〜2.5%であ
る。
【0011】さらに、浴中Alを0.1%以上としたの
は、0.1%未満の場合には、加工部のめっき密着性が
不十分となるためである。めっき層の構造を調査したと
ころ、Alが0.1%未満の場合には、地鉄界面にZn
−Fe合金層が厚く成長しており、特に界面の脆いΓ相
(Fe5 Zn21)が発達しており、加工の際にクラック
がはいり、この相からめっき剥離が生じていることが判
明した。また、浴中Alが1%を超えると加工部の耐食
性の向上効果は認められなくなる。この場合には、Al
がめっき層中に偏折しており、腐食環境下においては、
これらが、めっき層中で局部電池を構成してしまい、Z
nが溶出する作用が生じるために耐食性の劣化を引き起
こすためと考えられる。
【0012】下層にNiめっき層を設ける場合における
プレNiめっき量は2g/m2 以下が好ましい。2g/
2 を越えると、めっき密着性が劣化するためである。
この場合の溶融Znめっき後のNi残存量を調べてみる
と約1.7g/m2 であった。
【0013】Zn合金めっき付着量については特に制約
は設けないが、耐食性の観点から10g/m2 以上、加
工性の観点からすると350g/m2 以下であることが
望ましい。
【0014】以上の結果は、Zn−Mg−Al−Snめ
っき鋼板の場合についてのみ述べたが、Zn−Mg−A
l−Snめっき層中にさらに合金元素としてNi、S
b、Pb等を単独あるいは複合で0.3%まで微量含有
した溶融Zn−Mg−Al−Sn系合金めっき鋼板の場
合にも結果は同様であった。
【0015】下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板と
もに使用でき、Alキルド鋼板、Al−Siキルド鋼
板、Ti−Sulc、P−TiSulc等の低炭素鋼
板、高Si,Mn系の高張力鋼板など種々のものが適用
できる。
【0016】さらに、請求項1のめっき鋼板製造方法に
ついては特に限定されず、通常の無酸化炉方式の溶融め
っき法、Niプレめっき、フラックス等の前処理を行う
溶融Znめっき方法など種々の方法が適用できる。請求
項2のめっき鋼板の製法としては、鋼板にプレNiめっ
きを0.2〜2g/m2 施したのち、無酸化あるいは還
元雰囲気中で30℃/s以上の昇温速度で急速加熱を4
30〜500℃まで行ったのち、直ちに溶融めっきを行
う方法が採用できる。
【0017】
【作用】本発明で得られたMg 0.05〜3%、Al
0.1〜1%、Sn 3〜50%よりなるZn合金め
っき層が、加工部のCCTでの耐食性が極めて優れる理
由について検討するためにめっき層の構造を詳細に調査
した。その結果、その特徴として、めっき層中のMgお
よびSnの分布が従来材に比較して、比較的均一である
ことが判明した。
【0018】Zn−Mg−Al−Sn系は、Sn添加量
が微量な場合にはMgが凝固時に偏折しやすく、Sn添
加量が多すぎると逆にSnが偏折しやすくなる。Alに
ついても同様である。本組成範囲においては、各元素の
含有率のバランスが良好であり、Zn−Mg−Al−S
nが相互に固溶しやすくなり、比較的均一な合金層を構
成しているものと思われる。そのため、厳しい腐食環境
下においても高耐食性を示す。
【0019】これに対して、Mg、SnあるいはAlが
偏折している場合には、腐食中にミクロな局部電池が構
成されやすくなり、局部的に腐食が進行するようにな
り、耐食性が劣化するものと考えられる。
【0020】また、下層として、Niめっき層が存在す
る場合に加工部の耐食性がさらに向上する理由について
も未だ明確ではないが、Niによる腐食生成物の安定化
作用と、地鉄とのめっき層との密着力を高める一種のバ
インダーとして作用し、加工部のめっき層の微細な割れ
を緩和し、局部腐食の進行を抑制する効果によるものと
考えられる。
【0021】
【実施例】表1に本発明のZn−Mg−Al−Snめっ
き鋼板の実施例を示す。*印は本発明以外の比較材であ
る。下地にSPCC(1.0mm)及び予めNiめっき
したSPCC(1.0mm)を用い、これらをMg、A
l、Sn量の変化した450℃のZnめっき浴で3se
c溶融めっきを行い、N2 ワイピングして付着量は60
g/m2 とした。加工部の耐食性の評価は、前述の評価
基準に基ずいて行った。合わせて、めっき密着性をボー
ルインパクト試験で調査し、5点法で評価した。剥離な
しを5点、前面剥離を1点とし、3点以上を合格とし
た。
【0022】No.1−13及びNo.21−24に示
す通り、Mg 0.05〜3%、Sn 3〜50%、A
l 0.1〜1%含有するZn合金層、およびその下層
として、Niめっき層を有するめっき層構成よりなる本
発明のめっき鋼板は、加工部の耐蝕性が優れる。Niめ
っき層を下層として有する場合の方が、一段と加工部の
耐食性が向上することも明らかである。
【0023】これに比較して、めっき層組成が本発明範
囲を逸脱する場合(No.14−20)、加工部の耐蝕
性あるいは、めっき密着性が劣る。
【0024】さらに、No.21−24は、めっき浴中
に他の合金元素を含有する場合でありこの場合にも優れ
た性能を示した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、従来にない加
工部の耐蝕性を有する溶融Zn−Mg−Al−Sn系め
っき鋼板であり、自動車用あるいは建築用の構造材とし
て有用であることから、その工業的意義は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】めっき層中のSn%と加工部の耐食性の関係を
示した図である。
【図2】めっき層中のMg%と加工部の耐食性の関係を
示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 2/00 - 2/40 C23C 28/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の表面にMg 0.05〜3%、A
    l 0.1〜1%、Sn3〜50%、残部がZnよりな
    るZn合金めっき層を有することを特徴とする加工部の
    耐食性に優れた溶融Zn−Mg−Al−Snめっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のZn合金めっき層の下層
    にNiめっき層を有することを特徴とする加工部の耐食
    性に優れた溶融Zn−Mg−Al−Snめっき鋼板。
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