JP2980990B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の冷却方法および冷却設備 - Google Patents

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の冷却方法および冷却設備

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JP2980990B2 JP2401254A JP40125490A JP2980990B2 JP 2980990 B2 JP2980990 B2 JP 2980990B2 JP 2401254 A JP2401254 A JP 2401254A JP 40125490 A JP40125490 A JP 40125490A JP 2980990 B2 JP2980990 B2 JP 2980990B2
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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、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の表面特性を向上させるための冷却方法および冷却
設備に関する。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、その優れ
た耐食性から、自動車外板をはじめとしてその用途が広
く拡大しつつある。また、合金化溶融めっき鋼板に電気
めっき処理や化成処理等を施し、付加価値を高めた鋼板
のニーズが高まっている。
【0003】しかしこのようなめっき鋼板上に電着塗装
を施すと、クレータ等の欠陥が発生する。
【0004】また、最近、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を、前述した自動車外板などの複雑なプレス加工を受け
る用途にも広く使用するに及んで、プレス加工時にめっ
き層が剥離するいわゆるパウダリングが問題となってい
る。
【0005】一方、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の上記欠
点を改善するため、合金化溶融亜鉛めっき層の上にさら
に鉄系のめっきを施すことが行われている。
【0006】例えば、特開昭55−133488号公報
には下層めっきとして亜鉛系めっきを施した上にFe−
Zn系上層めっきを施すこと、特公平01−16919
号公報には下層めっきとして亜鉛系めっきを施した上に
Fe−P系上層めっきを施すことが、また特開昭61−
253397号公報では下層めっきとして合金化溶融亜
鉛めっきを施した上にFe−P系上層めっきを施すこと
によって、下層めっきで耐食性を持たせ、上層めっきで
化成処理性や耐クレータ性を改善する発明が開示されて
いる。
【0007】これらの技術では、下層めっきが電気めっ
きの場合は所期した性能の2層めっき鋼板が安定して得
られるが、下層めっきが合金化溶融亜鉛めっきの場合に
は、必ずしも常に十分な性能の2層めっき鋼板が得られ
ない問題があった。
【0008】また、前記パウダリングを解決するため
に、溶融亜鉛めっき後の合金化を低目とし、合金化溶融
亜鉛めっき層の平均Fe含有率を従来の10〜13重量
%から7〜10重量%に低減する対策が採られるように
なったが、その結果、前述の上層めっきを施した場合
に、上層鉄系電気めっきのカバリングが不均一なために
耐クレータ性や化成処理性が一層著しく不安定となる問
題が新たに発生してきた。
【0009】これに対し、応急的な対策として、鉄系電
気めっきの付着量を増加させることにより化成処理性は
改良されうるけれども、耐食性が劣化するために実用的
ではなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の問題点を解決して短時間の処
理で優れた表面特性を与えることのできる合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の冷却方法および冷却設備を提供すること
を目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、合金化溶
融亜鉛めっき層の表面には加熱合金化工程を経るうちに
酸化膜が形成され、著しく不活性な状態になることをつ
きとめた。
【0012】このような不活性な表面状態を活性たらし
めることが前記問題点の解決に有効であると考えた。そ
の方法としては種々考えられるが、一般的な電気めっき
ラインで採用されている塩酸や硫酸を使用した酸洗によ
る活性化では合金化溶融亜鉛めっきが著るしく溶解して
しまうために効果が認められないうえにパウダリングが
著しく劣化してしまう。それに対し、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板表面を所定の鋼板温度範囲にてアルカリ水溶液
に接触処理して酸化膜を除去することが、特に有効なこ
とを発見し、本発明に到ったものである。
【0013】すなわち、上記目的を達成するために本発
明によれば、合金化溶融亜鉛めっきを施した鋼板を冷却
するに際し、合金化処理後の鋼板温度が100〜300
℃において前記鋼板をアルカリ電解処理することを特徴
とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の冷却方法が提供され
る。
【0014】また、本発明によれば、鋼板に溶融亜鉛め
っきを施したのち合金化処理して得られる合金化溶融亜
鉛めっき鋼板を引続き冷却する設備であって、前記合金
化処理面をアルカリ処理するアルカリ電解処理手段とこ
のアルカリ処理手段に続く洗浄手段とこの洗浄手段に続
く乾燥手段とを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の冷却設備が提供される。
【0015】ここで、前記アルカリ電解処理手段は合金
化処理にひきつづいて行われる冷却設備の下方に設けら
れ、アルカリ電解処理後の鋼板を一旦上流側かつ上方へ
引き上げ、次にアルカリ電解処理設備の下方を通って下
流側へ送るように配置するのが好ましい。
【0016】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0017】本発明に使用する鋼板としては、特に限定
しないが、例えば、一般の冷延鋼板、高張力鋼板などが
使用できる。
【0018】本発明が対象とする合金化溶融亜鉛めっき
鋼板は、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し直ちに加熱処理し
て下地鋼板からめっき層中へFeを拡散合金化せしめた
鋼板である。ここで、溶融亜鉛浴組成、そのめっき条件
ならびに合金化条件などは一般に行なわれている方法に
従えばよい。
【0019】本発明においては上述したような合金化溶
融亜鉛めっき鋼板表面を弱アルカリ液中で電解処理す
る。その際、使用する弱アルカリ液は特に限定しない
が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、オルソ珪酸ナトリウム等の希釈溶液、あるいはこれ
らの炭酸塩などが好適に使用でき、そのpHの範囲は8
〜12が好ましい。
【0020】また、処理にあたっては、これらの液中で
陰極または陽極電解処理を行うことが必須である。
【0021】すなわち、上記のpHよりも高pH領域で
処理するとめっき層が剥離し易い状態となるためプレス
成形時にパウダリングが発生し易くなる。
【0022】また、上記のpHよりも低pH領域で処理
すると十分な活性化作用が得られずめっき層が剥離し易
い状態となるためプレス成形時にパウダリングが発生し
易くなる。
【0023】このような処理条件は、合金化処理後の鋼
板温度が100〜300℃において達成される。また、
アルカリ電解処理の電気量は、5クローン/dm2 以上
あれば十分である。
【0024】合金化処理後の溶融亜鉛めっき鋼板をアル
カリ電解処理する際の鋼板温度と処理後の鋼板表面の酸
化膜量との関係は、図3に例示するようになっている。
【0025】すなわち、鋼板温度が100℃未満では低
温になる程酸化膜が厚く残るが、100℃以上では表層
の酸化膜とアルカリが激しく反応し容易に酸化膜が除去
され、50℃以下に冷却される。
【0026】また、合金化後の溶融亜鉛めっき鋼板は、
表面の凹凸が激しいが、アルカリ電解処理時には鋼板界
面で水が激しく蒸発するため、凹部まで完全に酸化膜を
除去できる。
【0027】しかし、300℃超では処理時に鋼板の形
状を劣化させると共に処理後の鋼板温度が50℃を超
え、次工程において材質劣化の恐れがある。
【0028】図3は、片面当り目付量45g/m2 、め
っき層の平均鉄含有率11重量%の合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を炭酸ナトリウム溶液(炭酸ナトリウム5g/
l)中にて電気量20クローン/dm2 で陰極電解処理
したときの結果であるが、鋼板およびアルカリ電解条件
が本発明範囲内のものはいずれも鋼板温度100〜30
0℃においてめっき層との反応性が大きいため、0.5
〜5秒の処理時間で酸化膜を完全に除去することができ
る。また、長い処理時間を必要としないから、長大な設
備とする必要もない。
【0029】また、本発明によりアルカリ電解処理した
鋼板は、さらに冷却することなく次工程へ搬送すること
ができる。
【0030】合金化溶融亜鉛めっき製造ライン内に鉄系
電気めっき装置を組み込み、インラインで2層めっき鋼
板を製造する場合には、スペースの制約上簡便で短時間
の処理が望ましく、本発明方法は好適である。
【0031】このようにして得られるアルカリ液処理合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の上層に施す鉄系めっきとして
は、Fe−Zn系電気めっき、Fe−P系電気めっきが
好適で、その組成、めっき条件は公知の範囲が適用でき
る。
【0032】つぎに、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の冷却設備について添付図面を参照しながら説明す
る。
【0033】本発明の冷却設備1は、図1に示すように
溶融亜鉛めっき設備の亜鉛ポット2に続く合金化処理設
備3の直後に設けられる。
【0034】前記合金化処理設備3は、一般に合金化炉
4とその出側に設けられる冷却装置5とを有する。
【0035】前記冷却装置5は図1では5a、5bの2
組設けられているが、これに限るものではない。
【0036】すなわち、本発明の冷却設備1は、合金化
炉4で処理されたのち、冷却装置5を出た鋼板6をアル
カリ電解処理するものである。
【0037】前記冷却設備1は、前記合金化炉4で処理
された鋼板6の合金化処理面をアルカリ電解処理するア
ルカリ電解処理手段7とこのアルカリ電解処理手段に続
く洗浄手段8とこの洗浄手段に続く乾燥手段9とを有し
ている。
【0038】前記アルカリ電解処理手段7は、アルカリ
水溶液中で陰極または陽極電解処理できるものであれば
よく、公知のものを用いることができる。
【0039】図2は、本発明の冷却設備の1実施例を示
す。
【0040】図2において、アルカリ処理手段7は、コ
ンダクタロール21と、アルカリ電解槽10と、アルカ
リ電解槽10内に設けた冷却ヘッダー11、電極22お
よびシンクロール12と、アルカリ電解槽10内のアル
カリ水溶液13を循環冷却するためのポンプ14および
熱交換器15とで構成されている。アルカリ電解槽1
0、ポンプ14、熱交換器15および冷却ヘッダー11
の間は配管23によって連結されている。
【0041】洗浄手段8としては、リンス槽16と、リ
ンス槽16内に設けたリンスノズル17およびガイドロ
ール18とで構成されている。
【0042】アルカリ電解処理手段7と洗浄手段8の間
に、図1に示すようにブラシロール19を設けてもよ
い。
【0043】ここで、前記アルカリ電解処理手段7は、
図1に示すように合金化処理設備5の冷却装置5bの下
方、かつ次工程設備(図1では調質圧延機20)の上方
位置に設けられ、前記乾燥手段9は前記アルカリ電解処
理手段7および洗浄手段8のいずれの手段よりも合金化
炉に近接する位置に設けるのが好ましい。すなわち、合
金化炉4を出た鋼板6は数字の5字形を描くように通板
されて冷却される。
【0044】このように配置することによりアルカリ電
解に至るまでの時間を短くして、形成される酸化膜を少
なくしアルカリ電解処理手段7および洗浄手段8におい
て酸化膜が容易に除去できる。また、合金化炉冷却帯下
方の空間を有効に使用してめっき処理ラインの建屋長さ
を短縮することができる。
【0045】合金化処理された合金化溶融亜鉛めっき鋼
板6は所定のアルカリ電解槽10に導入されてアルカリ
電解処理される。このとき、図2に示すように冷却ヘッ
ダー11から鋼板6表面に冷却アルカリ水溶液を吹きつ
けると冷却効果を高めることができる。
【0046】アルカリ電解処理された鋼板6は、リンス
槽16でリンスノズル17から噴射される洗浄水にて洗
浄されたのちドライヤー9で乾燥される。
【0047】本発明の冷却設備は、以上のように構成さ
れているから、例えば鋼板温度が100〜300℃での
アルカリ電解処理が容易にでき、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の表面の酸化膜と激しく反応させて除去することが
できる。従って、アルカリ水溶液との接液時間を短縮す
ることができる。また、アルカリ処理と同時に冷却が可
能であるからアルカリ処理専用の設備は不要である。
【0048】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。
【0049】(実施例1) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板(目付量45g/m2 、平均
鉄含有率9.5重量%、以下GAと略す)に予備処理と
して各種アルカリ溶液処理、酸処理または無処理で、そ
の上にFe−P電気めっきまたはFe−Zn電気めっき
を施し、上層めっきの均一性ならびにパウダリング性を
調査した。
【0050】得られた結果を表1に示す。 上層電気めっき条件 (1)硫酸浴Fe−P電気めっき条件 FeSO4 ・7H2 O 250g/l Na2 SO4 100g/l NaH2 PO2 ・H2 O 0.2g/l (2)塩化浴Fe−P電気めっき条件 FeCl2 ・4H2 O 240g/l KCl 180g/l NaH2 PO2 ・H2 O 0.2g/l (3)硫酸浴Fe−Zn電気めっき条件 FeSO4 ・7H2 O 300g/l ZnSO4 ・7H2 O 17g/l Na2 SO4 50g/l
【0051】なお、各評価項目の評価方法を以下に記
す。
【0052】上層めっきの均一性: EPMAのマイクロアナリシス結果によって評価した。 ○:下層Znのピークの認められないもの △:下層Znのピークが一部に認めらるもの ×:下層Znのピークが全面に認められるもの
【0053】パウダリング性: 鉄系電気めっきを施した鋼板を90°曲げ−曲げ戻しを
行い剥離しためっき量で評価した。 ○:めっき層剥離無し ×:めっき層剥離あり
【0054】表から明かなよう本発明によって得られた
鋼板の上層めっきの均一性ならびにパウダリング性はい
ずれも優れた結果が得られた。
【0055】
【表1】
【0056】本発明は以上説明したように構成されてい
るので、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の冷却方法
によれば、短時間で優れた表面特性を与えることができ
る。また、本発明によって冷却したのち鉄系の上層めっ
きを施した2層めっき鋼板の上層めっきの均一性、化成
処理性ならびに電着塗装後の耐食性を著しく向上させる
ことができる。また、本発明の冷却設備を用いることに
より、長大な設備を用いることなく効率よく鋼板の冷却
および酸化膜除去ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の冷却設備
の配置図である。
【図2】本発明のアルカリ電解による冷却設備の1実施
例を示す構成図である。
【図3】アルカリ電解処理における鋼板温度と酸化膜量
との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 冷却設備 2 亜鉛ポット 3 合金化処理設備 4 合金化炉 5、5a、5b 冷却装置 6 鋼板 7 アルカリ電解処理手段 8 洗浄手段 9 乾燥手段 10 アルカリ電解槽 11 冷却ヘッダー 12 シンクロール 13 アルカリ水溶液 14 ポンプ 15 熱交換器 16 リンス槽 17 リンスノズル 18 ガイドロール 19 ブラシロール 20 調質圧延機 21 コンダクタロール 22 電極 23 配管
フロントページの続き (72)発明者 内 藤 粛 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 古 川 九州男 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金化溶融亜鉛めっきを施した鋼板を冷
    却するに際し、 合金化処理後の鋼板温度が100〜300℃において前
    記鋼板をアルカリ電解処理することを特徴とする合金化
    溶融亜鉛めっき鋼板の冷却方法。
  2. 【請求項2】 鋼板に溶融亜鉛めっきを施したのち合金
    化処理して得られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を引続き
    冷却する設備であって、 前記合金化処理面をアルカリ処理するアルカリ電解処理
    手段とこのアルカリ処理手段に続く洗浄手段とこの洗浄
    手段に続く乾燥手段とを有することを特徴とする合金化
    溶融亜鉛めっき鋼板の冷却設備。
  3. 【請求項3】 前記アルカリ電解処理手段は合金化処理
    にひきつづいて行われる冷却設備の下方に設けられ、ア
    ルカリ電解処理後の鋼板を一旦上流側かつ上方へ引き上
    げ、次にアルカリ電解処理設備の下方を通って下流側へ
    送るように配置した請求項2に記載の合金化溶融亜鉛め
    っき鋼板の冷却設備。
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