JP2993404B2 - 皮膜密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｐ（燐）添加鋼を
母材鋼板とし、優れた耐パウダリング性と耐チッピング
性を有し、皮膜密着性に優れ、特に自動車用鋼板として
好適な合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電、建材、および自動車等の産
業分野においては溶融亜鉛めっき鋼板が大量に使用され
ているが、とりわけ、経済性、防錆機能、塗装後の性能
等の点で優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板が広く用いら
れている。

【０００３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、通常、適当
な脱脂洗浄工程を経た後、もしくは脱脂洗浄を行うこと
なく、鋼板を弱酸化性雰囲気もしくは還元雰囲気で予熱
した後還元性雰囲気で鋼板を焼鈍し、その後鋼板をめっ
き温度付近まで冷却して溶融亜鉛浴に浸漬することによ
って、鋼板の表面に連続的に溶融亜鉛めっきを施し、そ
の後、合金化熱処理炉で 500〜 600℃の温度範囲で３〜
30s加熱保持し、その表面にFe−Zn合金めっき層を形成
させることにより製造される。

【０００４】形成されるめっき層はFe−Znの金属間化合
物からなり、めっき層の平均Fe濃度は、一般的に８〜12
重量％である。めっきの付着量は、通常、片面当たり25
〜70g/m²であり、この範囲より少ないものは通常の手段
では製造することが難しく、またこの範囲を上回るもの
はめっき層の耐パウダリング性を確保することが困難で
あるので一般には供給されていない。

【０００５】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材として、
従来から低炭素Alキルド鋼板、極低炭素Ti添加鋼板等が
用いられてきたが、近年の自動車用材料の高強度化の要
求にともない、安価で強化能の高いＰを少量添加したＰ
添加鋼が用いられるようになってきた。一方、自動車用
材料として用いられる合金化溶融亜鉛めっき鋼板として
は、プレス加工を行うため耐パウダリング性に優れた鋼
板が要請されるとともに、塗装後の衝撃的な変形や剪断
等のいわゆるチッピング衝撃に対してもめっき層の剥離
を発生しない耐チッピング性が要求される。これらの耐
パウダリング性および耐チッピング性が、自動車用鋼板
の皮膜密着性として評価される。

【０００６】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜密着性の
改善策として、耐パウダリング性については、上述のよ
うにめっき付着量を制限したり、合金化処理の温度やヒ
ートパターンの影響に関する研究に基づき合金化度を所
定の範囲に限定することによって対応できる。しかし、
衝撃的な変形や剪断を伴う耐チッピング性については、
上記のような成形時の密着性の改善だけでは十分ではな
い。そこで、本発明者らは、Ｐを 0.007％以下含有する
鋼板を対象として、めっき層と鋼板との界面部分の粗さ
がＲ_z で 6.5μm 以上である合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を提案し、耐チッピング性を含む皮膜密着性の向上を図
った（特開平６− 81009号公報参照）。

【０００７】しかしながら、最近では自動車の軽量化に
よる燃費の向上が一層要求され、さらにＰを 0.010％以
上含有するＰ添加鋼の使用が主流となっている。したが
って、Ｐを意図的に多く添加したＰ添加鋼においても、
皮膜密着性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の開発が
必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の自動
車用鋼板に対する軽量化、高強度化の要請に応え、Ｐを
0.010％以上含有するＰ添加鋼を母材鋼板とする場合で
あっても、皮膜密着性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼
板およびその製造方法を確立することを課題としてなさ
れたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｐを 0.0
10％以上含有するＰ添加鋼を母材とする合金化溶融亜鉛
めっき鋼板において、その皮膜密着性を向上させるた
め、母材鋼板の組成、溶融亜鉛めっき浴濃度、さらに溶
融亜鉛めっきを付着させた時および合金化処理した時の
めっき皮膜組成等を詳細に検討して、次のような知見を
得た。以下、「％」は特に断らない限り重量％を示す。

【００１０】母材にSiを含有させることによって、Ｐ添
加鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって
も、その皮膜密着性を向上させることができる。通常、
めっき浴の組成は主としてAl−Znで構成されており、浴
中のAl濃度は0.08〜0.12％で管理されているが、溶融亜
鉛めっきを付着させた時にAlはめっき皮膜中で富化する
傾向がある。特に母材に所定量のSiが含有されると、鋼
板の表面に付着するめっき皮膜中のAl濃度が高くなる。
さらに詳しくは、溶融亜鉛めっきを付着させた時にめっ
き皮膜と鋼板の界面（以下、「めっきまま界面」とい
う）に富化するAl量(Fe−Al合金層として富化する) が
増加する。しかも、上記のめっきまま界面に富化するAl
量が50mg/m² 以上になると、合金化処理後のめっき皮膜
と鋼板との界面（以下、「ＧＡ界面」という）に残存す
るAl量は 10mg/m²以上になる。

【００１１】ところで、後述の実施例で示すように、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板においてはＧＡ界面に残存する
Al量と皮膜密着性には相関があり、残存するAl量が 20m
g/m²以上であれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜密
着性を著しく向上させることができる。

【００１２】Si含有量が0.05％未満のＰ添加鋼では、め
っき浴中のAl濃度が0.08〜0.12％の範囲ではめっきまま
界面のAl量を十分に増加させるのは困難である。めっき
浴中のAl濃度を増加させれば、めっきまま界面に富化す
るAl量を増加させることができるが、合金化処理におけ
る合金化速度が著しく低下する。さらに、合金化速度を
確保するため加熱温度を上昇させれば、めっき皮膜に凹
凸が生じ外観不良となるでけでなく、耐パウダリング性
も著しく劣化する。

【００１３】Si含有量が0.05％以上のＰ添加鋼を対象と
した場合には、めっき浴中のAl濃度が0.08〜0.12％であ
っても、還元焼鈍の条件を調整することによって、めっ
きまま界面のAl量を 50mg/m²以上にすることができる。
すなわち、めっき前に、還元焼鈍時に再結晶温度(600℃
〜 900℃) まで加熱した後、再結晶温度で保持（例え
ば、10〜30s ）して 600℃までの冷却速度を10℃/s以上
とし、めっき浴へ浸漬する材料温度を管理すれば（例え
ば、 460℃以上）、めっきまま界面に 50mg/m²以上のAl
量を富化することができる。

【００１４】この現象は粒界へのSi酸化物の表面濃化の
影響と推定される。通常、再結晶焼鈍後の冷却速度は５
℃/s程度が採用されており、この冷却時に再結晶した鋼
板表面で表面濃化が生じる。このため、表面濃化にとも
なって粒界では反応性が低下し、溶融亜鉛めっきを付着
させた時に初期のFe−Al合金層の生成が少なくなる。

【００１５】これに対して、冷却速度を10℃/s以上にす
ることにより、冷却時の表面濃化を抑制し、溶融亜鉛め
っきを付着させた時にも初期の反応性を高めることがで
きて、めっきまま界面に多くのAl量を富化させることが
できる。

【００１６】次に、ＧＡ界面に多く（ 20mg/m²以上）の
Al量を残存させる方法を説明する。

【００１７】多くのAl量を残存するＧＡ界面では、その
界面に微細な凹凸を形成させることによって皮膜密着性
を向上させることができる。すなわち、めっきまま界面
に富化されたAlは、合金化処理における合金化反応（Fe
−Znの拡散反応）を遅延させる働きがあり、かつ界面に
おける分布は不均一である。このため、Fe−Znの拡散反
応はＧＡ界面に残存するAl量の影響をうけることとな
り、Alの不均一な分布に応じてＧＡ界面に凹凸を形成す
る。ＧＡ界面に形成される凹凸は、ＧＡ界面に残存する
Al量が多くなればなるほど顕著となる。

【００１８】Siが0.05％以上のＰ添加鋼においては、合
金化処理が通常採用される範囲内のいかなる処理条件で
あっても、合金化処理後のめっき皮膜中のFe濃度を８〜
11％とし、ＧＡ界面にAl量を 10mg/m²以上残存させるこ
とができる。ここで、合金化処理後のめっき皮膜中のFe
濃度が限定されるのは、次の理由による。めっき皮膜中
のFe濃度は合金化処理によってFe−Znの拡散反応が進行
するに伴って高くなるが、合金化処理後のFe濃度が８％
未満の場合には、反応Fe量が不足しめっきの表層に未処
理のZn（η−Zn）が残存して溶接性を劣化させ、一方、
Fe濃度が11％を超える場合にはＧＡ界面にΓ相が多く形
成されて耐パウダリング性を悪化させるからである。

【００１９】さらに本発明者らの検討によって、合金化
処理の条件を調整すれば、ＧＡ界面のAl量を 20mg/m²以
上にできることが明らかになった。すなわち、 420℃か
ら480 ℃までの低温域での平均昇温速度を20℃/s以上に
し、その後合金化処理を 480℃〜550 ℃の温度範囲の高
温域で行う。通常の昇温速度が10〜15℃/s程度であるか
ら、この条件によれば、 420〜480 ℃の低温域での合金
化の進行が抑制され、ＧＡ界面に 20mg/m²以上のAl量を
残存させることができる。

【００２０】図１は上記の現象を説明するために合金化
反応による界面挙動を示す鋼板表層部の断面拡大図であ
り、（ａ）は合金化反応前の界面状態を、（ｂ）、
（ｃ）は低温域での合金化反応による界面挙動を、
（ｄ）は高温域での合金化反応による界面挙動をそれぞ
れ示している。

【００２１】（ａ）においてめっきまま界面に存在する
Alは、前述の通り、Fe−Al合金層３として存在する。
（ｂ）に示すように、このFe−Al合金層３が低温域での
合金化反応によって破壊される過程では、母材１および
Znめっき皮膜４の相互拡散であるFe−Znの拡散反応の起
点は反応が活性となる粒界２の近傍となり、このときの
拡散反応はバースト反応（粒界反応）として進展する。
（ｃ）はFe−Znのバースト反応の進展状況を示してお
り、バースト反応は白矢印で指示するように、Fe−Al合
金層３と母材１の界面と平行に広がって行く。このと
き、Fe−Al合金層３の下方の母材側へZnが侵入する形で
合金化が進行するため、低温域での合金化処理の時間が
長いとＧＡ界面にAl量を残存させ難くなる。

【００２２】一方、（ｄ）に示す高温域での合金化反応
では、Fe−Znの拡散反応は粒界での反応より粒内での反
応が速くなり、Fe−Al合金層３はバースト反応で破壊さ
れるのではなく、粒内反応の影響をうけることになる。
Fe−Znの粒内反応はFe−Al合金層３を通して、黒矢印で
示すように、Fe−Al合金層３と母材１の界面に対して垂
直な方向から拡散反応が進行することになるので、ＧＡ
界面にAl量を残存させ易くなる。したがって、本発明に
おいては、 420℃〜480 ℃の低温域での合金化処理の時
間を短くする (昇温速度を速くする) ことによって、Fe
−Znのバースト反応によるFe−Al合金層の破壊を抑制
し、ＧＡ界面に 20mg/m²以上のAl量を残存させることが
できる。

【００２３】上述のように、Ｐを 0.010％以上含有する
Ｐ添加鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板におい
て、母材に0.05％以上のSiを含有させるとともに、還元
焼鈍の条件を調整することによってめっきまま界面のAl
量を増加させ、さらに、合金化処理の条件を調整するこ
とによってＧＡ界面のAl量を多く残存させることができ
ることが分かった。さらに、本発明者らは、合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の皮膜密着性を、Si含有量とＰ含有量と
の関連について検討を加えた。

【００２４】図２は、母材中の成分（Ｐ、Si）組成と合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜密着性との関係を示す図
である。供試材は、Siが0.01〜0.4 ％、Ｐが0.01〜0.20
％の冷延鋼板を合金化溶融亜鉛めっき処理したものであ
る。その処理条件は、還元焼鈍での再結晶温度から 600
℃までの冷却速度を10℃/s以上とし、Al濃度が0.08〜0.
12％の浴中に浸漬してめっき皮膜を付着させた後、 420
℃から 480℃までの温度域で昇温速度を20℃/s以上とし
て、 480℃〜 550℃の温度範囲で合金化処理を行った。

【００２５】皮膜密着性（耐チッピング性）の評価は、
塗装後、−20℃以下の温度環境で、石をぶつける衝撃試
験を行った。評価の基準はＰ含有量が 0.010％のＰ添加
鋼 (Si添加なし）が有する皮膜密着性とし、これより良
好なものを〇とし、同等またはそれより劣化するものを
×として評価し、その結果を図２に示している。図２か
ら明らかなように、皮膜密着性を向上させるには、Si含
有量が 0.05 ％以上で、かつSi (％) ≧Ｐ (％) を満た
す必要がある。なお、図２では耐パウダリング性につい
ては触れていないが、合金化処理した後の皮膜中のFe濃
度を８〜11％の範囲で管理すれば、図中の耐チッピング
性が良好な条件は耐パウダリング性においても良好な条
件であることを後述の実施例で確認している。

【００２６】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、下記の（１）の合金化溶融亜鉛めっき鋼
板および（２）の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
を要旨としている。

【００２７】（１）重量％で、Ｐ： 0.010〜0.10％、S
i：0.05〜0.20％を含有し、かつ、Si (％) ≧Ｐ (％)
を満たすＰ添加鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼
板であって、合金化処理後において皮膜中のFe濃度が８
〜11％で、皮膜と鋼板との界面（ＧＡ界面）のAl量が20
mg/m²以上であることを特徴とする皮膜密着性に優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

【００２８】（２）重量％で、Ｐ： 0.010〜0.10％、S
i：0.05〜0.20％を含有し、かつ、Si (％) ≧Ｐ (％)
を満たすＰ添加鋼を母材として合金化溶融亜鉛めっきを
連続的に施す方法であって、還元焼鈍工程で 600℃〜 9
00℃の温度範囲まで昇温ののち 600℃まで10℃/s以上の
冷却速度で冷却して所定温度になった鋼板を、浴中のAl
含有量が 0.08 〜 0.2％である溶融亜鉛めっき浴に浸漬
して皮膜を付着させて後、420℃から 480℃までの温度
域での平均昇温速度を20℃/s以上として 480℃〜 550℃
の温度範囲に加熱し、この温度範囲で合金化処理するこ
とを特徴とする皮膜密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法。

【００２９】上記（２）において「所定温度になった鋼
板」とは、還元焼鈍時に再結晶温度(600℃〜 900℃) ま
で加熱した後、 600℃までの冷却速度を10℃/s以上と
し、溶融亜鉛めっき浴に浸漬する前の材料温度が例え
ば、 460℃以上になるように管理された鋼板を意味す
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明における母材鋼板はＰを意
図的に添加したＰ添加鋼であればよく、低炭素鋼または
極低炭素鋼等の鋼種や熱延材または冷延材等の鋼板の種
類は特に限定しない。母材鋼板の組成としては、Ｐは
0.010〜0.10％とする。Ｐを0.10％を超えて含有する鋼
であっても皮膜密着性に同様の効果はあるが、合金化処
理の速度が著しく遅延するため、上限を0.10％とした。
Siは0.05〜 0.2％とする。Si含有量が0.05％未満では、
前述のとおり、皮膜密着性の改善が図れず、一方、含有
量が 0.2％を超えると、プレFeめっき、前酸化等の処理
を行わないと不めっきが発生するおそれがあるからであ
る。さらに皮膜密着性を確保するためには、鋼中のSiと
Ｐの関係がSi (wt％) ≧Ｐ (wt％) の条件を満たす必要
がある。

【００３１】母材鋼板が含有するであろう成分として、
Ｃ、Ｓ、Mn、Ti、Mg、Cr、Ni、Cu、Nb、Ta、AlおよびＢ
等が挙げられるが、これらがＰ、Si以外に一種または二
種以上含有されていても、下記の成分範囲であれば本発
明の効果は十分に達成されることを確認している。

【００３２】Ｃ： 0.001〜0.2 ％、 Ｓ：0.03％以下、
Mn：0.10〜2.0 ％ Ti： 0.1％以下、 Mg：1.0 ％以下、 Cr：2.0 ％
以下 Ni：2.0 ％以下、 Cu：2.0 ％以下、 Nb：0.1 ％
以下 Ta：0.1 ％以下、 Al：0.1 ％以下、 Ｂ：0.1 ％
以下 本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、上記の母材を用
いてＧＡ界面のAl量を20mg/m²以上に限定することを特
徴としている。前述の通り、Al量が 20mg/m²未満ではめ
っき皮膜と鋼板表面との密着性が乏しくなる。通常、Ｇ
Ａ界面に残留するAl量が多いということは界面での反応
速度が局所的に遅延したこと、言い換えれば、局所的に
は反応が促進されたことを意味している。したがって、
ＧＡ界面にAlが多く存在することは、ＧＡ界面に多くの
凹凸が形成されることになるので、それだけ皮膜密着性
が向上する。このような知見を前提として、ＧＡ界面の
Al量の下限は実験的には 20mg/m²となる。上限について
明確な知見はないが、以下に説明する製造条件ではＧＡ
界面のAl量が300mg/m²を越えることは無かった。

【００３３】本発明の方法は、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造に従来から用いられていた連続溶融亜鉛めっき
ラインを利用して実施することができ、一般に還元焼鈍
工程→溶融亜鉛めっき工程→合金化処理工程が採用され
る。以下、本発明の方法を各工程順に説明する。使用す
る鋼板は冷延または熱延後、必要に応じて脱脂する。

【００３４】脱脂は、60℃程度の通常２〜３％程度の水
酸化ナトリウム水溶液中で10〜300 秒程度行われる。ま
た、トリクレン、シンナーなどの有機溶剤脱脂、オルソ
珪酸ソーダ水溶液中での電解脱脂などを行ってもよい。
脱脂された鋼板は、十分水洗され、ブローなどで乾燥し
た後、 600℃程度で予備加熱されることがある。

【００３５】１．還元焼鈍工程 鋼板は、再結晶温度の 600℃〜 900℃の範囲で加熱さ
れ、所定時間（例えば、10s〜 30s）保持の後、冷却速
度10℃/s以上で 600℃まで冷却され、さらに所定温度ま
で冷却速度の限定はなく冷却された後、次の溶融亜鉛め
っき工程に送られる。

【００３６】加熱温度の下限を 600℃とするのは、 600
℃未満では還元速度が遅く、鋼板表面に微量の鉄酸化物
が残存し、次工程で不めっきの要因となるためである。
一方、加熱温度の上限を 900℃とするのは、 900℃を超
えて加熱すると鋼板の形状を保持することができず、操
業時に鋼板の局所的な伸びが生じたり、板破断が生じた
りするからである。この還元 (焼鈍) 処理は、鋼板表面
の鉄酸化物を十分還元されるため、水素濃度２％以上25
％以下程度で、露点は−60℃以上０℃以下程度の雰囲気
で行うのが好ましい。また、加熱方式は、誘導加熱、通
電加熱、ラジアントチューブ方式、赤外加熱方式などが
可能である。冷却については10℃/s以上を実現するため
に、炉冷では不十分であり、冷却ゾーンを設置し、還元
性の冷却ガスを吹き付ける方式、また冷却ゾーン内で冷
却ガスを循環させるなどの方式を採用するのが好まし
い。

【００３７】再結晶温度での保持時間は 10s〜 30sとす
るのが好ましい。保持時間が 10s未満では、十分な還元
が起こらず鋼板の反応性が劣化する傾向があり、また 3
0sを超えて保持すると、Si酸化物を粒界に偏析しめっき
まま界面に所定量のAl量を付加できない場合もある。ま
た、再結晶温度での保持ののち、冷却速度10℃/s以下で
600℃まで冷却するのは、前述のとおり、めっきまま界
面に所定量のAl量を富化するためである。なお、再結晶
温度が 600℃のものは表面にSi酸化物が生成されないた
め保持時間の上限および冷却速度を特に限定する必要が
ない。

【００３８】２．溶融亜鉛めっき工程 めっき浴の組成は主としてAl−Znで構成されており、Al
濃度は0.08〜 0.2％の範囲で管理する。ここで言うAl濃
度は、浴中全Al濃度からFe−Al合金層中のAl濃度を差し
引いた値を有効Al濃度としている。めっき浴中のAl濃度
が0.08％未満では、皮膜密着性を向上することができな
い。一方、Al濃度が 0.2％を超える場合には、合金化処
理の時間が長くなる。

【００３９】めっき浴の温度は 420℃〜 520℃で管理す
るのが好ましい。 420℃未満では凝固点近傍であるため
操業が不安定になる恐れがあり、 520℃を超えるとFeの
溶出量が増加し、ドロス発生が顕著になる。通常、めっ
き直前の鋼板温度も、めっき浴の温度管理にあわせ、 4
20℃〜 520℃とするのが好ましい。溶融亜鉛めっきを付
着させた時の目付量（皮膜の付着量）は25〜70g/m²程度
にするのが好ましい。

【００４０】目付量が下限の25g/m²未満であると、現在
のガスワイピング技術では安定して製造できない恐れが
あり、一方、上限の70g/m²を超えると、次工程の合金化
処理をが十分に完了できない恐れがあるからである。

【００４１】めっきまま界面のAl量は 50mg/m²以上に富
化させる必要がある。前述のように、めっきまま界面に
50mg/m²以上のAlを存在させれば、ＧＡ界面でのAl量を
20mg/m²以上残存させることができる。これは、現状の
技術レベルを前提とする条件であるが、めっきまま界面
のAlを拡散させずに全てＧＡ界面に残存させることが可
能であれば、めっきまま界面のAl量はＧＡ界面のそれと
一致させることができる。

【００４２】３．合金化処理工程 合金化処理の条件は、 420℃から 480℃までの低温域に
おける昇温速度を20℃/s以上とし、 480℃〜 550℃の温
度範囲で合金化処理することとしている。この処理によ
って、ＧＡ界面のAl量を 20mg/m²以上残存させることが
できる。昇温速度が20℃/sに達しない場合には、ＧＡ界
面に所定のAl量を残存させることができず、鋼板の皮膜
密着性を改善することができない。一方、昇温速度の上
限は特に定めないが、制御できる範囲として 200℃/sと
なる。合金化温度が 480℃未満では合金化処理の速度が
低下するだけでなく、ＧＡ界面のAl量を低下させる恐れ
がある。また、合金化温度が 550℃を超えると反応Fe量
を制御することが困難になり、皮膜中のFe濃度が適正範
囲を外れる恐れがある。

【００４３】上記の合金化処理によって、皮膜中のFe濃
度を８〜11％にする。前述の通り、Fe濃度の上限を11％
とするのは、皮膜密着性の一要素である耐パウダリング
性を適正にするためであり、また、Fe濃度の下限を８％
にするのは、溶接性を確保し皮膜密着性を向上させるた
めである。

【００４４】合金化処理の加熱方法については、誘導加
熱、直接通電、バーナー、赤外線による加熱などがある
が、急速加熱を目的とするため、誘導加熱、直接通電な
どが好ましい。

【００４５】上記のように母材鋼板の組成、前焼鈍条
件、溶融亜鉛めっき条件および合金化処理条件を設定す
ることにより、皮膜密着性の優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を製造することができる。

【００４６】以下に、本発明の効果を実施例に基づいて
説明する。

【００４７】

【実施例１】表１および表２に示す鋼種１〜41のＰ添加
鋼からそれぞれ板厚0.8mm 、幅80mm、長さ200mm の冷延
鋼板を作製し、これらを母材として次の条件で合金化溶
融亜鉛めっき処理を行った。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】１．還元焼鈍工程 予備加熱を窒素中で 550℃まで昇温し 200℃まで冷却し
た後、還元焼鈍を10％水素−窒素 (露点−60℃以下) の
雰囲気で 800℃まで昇温速度15℃/sで昇温し保持時間20
s とし、常温の還元ガスを鋼板サンプルに吹き付け15℃
/sの冷却速度で600℃まで冷却し、さらに 480℃まで放
冷した。

【００５１】２．溶融亜鉛めっき工程 Al濃度が0.12％ (全Al量−合金層中Al量) で、浴温度が
460℃のめっき浴に、材料温度が 480℃の鋼板を１s 浸
漬してめっきを施した。

【００５２】３．合金化処理工程 この鋼板を直接通電加熱により 420℃から 480℃までの
低温域における昇温速度を20〜40℃/sとして加熱し、合
金化処理温度を 500±20℃、保持時間を20〜40s として
処理した後、放冷により冷却した。このときの皮膜中の
Fe濃度は、８〜11％である。

【００５３】上記の条件で製造した鋼板の合金化処理後
のＧＡ界面のAl量を測定するとともに、皮膜密着性を評
価した。その結果を表３および表４に示す。ＧＡ界面の
Al量は幅 100mm、長さ100mm の鋼板を発煙硝酸で溶解し
た後、鋼板の表面に残存するAlをイビット含有10％塩酸
中で溶解し、溶液分析にて測定した。

【００５４】皮膜密着性の評価は、低温衝撃試験の方法
による耐チッピング性の評価とした。幅70mm、長さ150m
m の鋼板を試験片として、市販の浸漬式リン酸塩処理液
で下地処理した後、カチオン型電着塗料による下塗り→
中塗り→上塗りの３コート塗装（合計膜厚：100 μm)を
施した。得られた塗装鋼板を−20℃の冷却条件で保持
し、グラベロ試験機で直径４〜６mmの砂利石10個を空気
圧 2.0Kg/cm²、衝突速度100〜150Km/hrの条件で衝突さ
せ、各衝突点での塗装の剥離径を測定した。この平均剥
離径が 4.0mm未満の場合には良好と評価して表中では○
で示し、 4.0mm以上の場合には不良と評価して表中では
×で示す。なお、表３および表４には、溶融亜鉛めっき
を付着させた時の目付量および合金化処理後の皮膜中の
Fe濃度を併せて示す。

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【００５７】表３および表４の結果から、ＧＡ界面のAl
量および皮膜中のFe濃度が本発明の規定範囲であれば、
鋼板の皮膜密着性（耐チッピング性）に優れることが分
かる。

【００５８】

【実施例２】表５に示す鋼種Ａ〜ＧのＰ添加鋼から板厚
0.8mm 、幅 100mm、長さ250mm の冷延鋼板（未焼鈍材）
を作製し、これを母材として予め10％NaOH溶液で脱脂し
た後、次の条件で合金化溶融亜鉛めっき処理を行った。

【００５９】

【表５】

【００６０】１．還元焼鈍工程 装置内で各種条件 (絶対圧で１atm)で予熱し、予備加熱
を窒素中で 550℃まで昇温し 200℃まで冷却した後、還
元焼鈍を10％水素−窒素（露点−60℃以下) の雰囲気で
700℃〜850 ℃まで昇温速度15℃/sで昇温し保持時間20
s で冷却速度５℃/s〜15℃/sで 600℃まで冷却し、さら
に 460℃まで冷却する条件で行った。

【００６１】２．溶融亜鉛めっき工程 Al濃度が0.08〜0.20％ (全Al量−合金層中Al量) で浴温
度が 460℃のめっき浴中に、材料温度 460℃の鋼板を１
s 浸漬してめっきを施した。

【００６２】３．合金化処理工程 この鋼板を直接通電加熱により 420℃から 480℃までの
低温域における昇温速度を10〜40℃/sとして加熱し、合
金化処理の到達温度 460℃〜580 ℃で保持時間を10〜40
s とした後、放冷により冷却した。このときの皮膜中の
Fe濃度は、８〜11％である。

【００６３】上記の条件で製造した鋼板の合金化処理後
のＧＡ界面のAl量を測定するとともに、皮膜密着性の評
価として低温衝撃試験による耐チッピング性とカップ絞
り試験による耐パウダリング性の評価を行った。その結
果を表６および表７に示す。

【００６４】但し、表中の密着性は耐パウダリング性
の評価を示し、密着性は耐チッピング性の評価を示し
ている。また、ＧＡ界面のAl量の測定と耐チッピング性
の評価は実施例１と同じ要領で行った。

【００６５】耐パウダリング性の評価は、合金化処理し
た鋼板を直径60mmの円板状に打ち抜きして、ポンチ直径
30mmでダイス肩半径３Ｒの円筒絞り試験を行った後、鋼
板の外側円筒部のテープ剥離を行い、剥離重量を測定し
て行った。この剥離重量が25mg未満の場合には良好と評
価して表中では○で示し、25mg以上35mg未満の場合には
通常と評価して表中では△で示し、35mg以上の場合には
不良と評価して表中では×で示す。

【００６６】

【表６】

【００６７】

【表７】

【００６８】以上の結果より、Ｐ添加鋼においても、母
材鋼板の組成、還元焼鈍の条件、めっき浴の条件および
合金化処理の条件を本発明の規定範囲内に限定すること
により、耐パウダリング性と耐チッピング性で表される
皮膜密着性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造で
きることが分かる。

【００６９】

【発明の効果】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
Ｐ添加鋼を母材鋼板としながらも優れた耐パウダリング
性と耐チッピング性を有し、特に自動車用鋼板として十
分な皮膜密着性を発揮することができる。しかも、本発
明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、従来から
用いられていた連続溶融亜鉛めっきラインに適用がで
き、効率的かつ経済的に合金化溶融亜鉛めっき処理を施
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合金化処理を説明するために合金化反
応による界面挙動を示す鋼板表層部の断面拡大図であ
る。

【図２】母材中の成分（Ｐ、Si）組成と合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の皮膜密着性との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…母材 ２…粒界 ３…Fe−Al合
金層 ４…亜鉛めっき皮膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−48662（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−243750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−40354（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｐ： 0.010〜0.10％、Si：0.05
   〜0.20％を含有し、かつ、Si (％)≧Ｐ (％) を満たす
   Ｐ添加鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板であっ
   て、合金化処理後において皮膜中のFe濃度が８〜11％
   で、皮膜と鋼板との界面のAl量が 20mg/m²以上であるこ
   とを特徴とする皮膜密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
   き鋼板。
2. 【請求項２】重量％で、Ｐ： 0.010〜0.10％、Si：0.05
   〜0.20％を含有し、かつ、Si (％)≧Ｐ (％) を満たす
   Ｐ添加鋼を母材として合金化溶融亜鉛めっきを連続的に
   施す方法であって、還元焼鈍工程で 600℃〜 900℃の温
   度範囲まで昇温ののち 600℃まで10℃/s以上の冷却速度
   で冷却して所定温度になった鋼板を、浴中のAl含有量が
   0.08 〜 0.2％である溶融亜鉛めっき浴に浸漬して皮膜
   を付着させて後、 420℃から 480℃までの温度域での平
   均昇温速度を20℃/s以上として 480℃〜 550℃の温度範
   囲に加熱し、この温度範囲で合金化処理することを特徴
   とする皮膜密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
   製造方法。