JP3148173B2 - 溶融Zn基めっき鋼板 - Google Patents

溶融Zn基めっき鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,耐食性と表面外観
の良好な溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】Zn中にAlとMgを適量含有させため
っき浴を用いた溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板は耐食
性に優れるので,従来より種々の開発研究が進められて
きた。しかし,現在のところ工業製品としての商業的成
功例を見ない。
【0003】例えば米国特許第3,505,043 号明細書にお
いてAl:3〜17重量%,Mg:1〜5%重量%,残
部がZnからなる溶融めっき浴を用いた耐食性に優れた
溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板が提案されて以来,こ
の種の基本浴組成に対して各種の添加元素を配合したり
製造条件を規制することにより,一層の耐食性や製造性
を改善する提案が特公昭64−8702号公報,特公昭
64−11112号公報,特開平8−60324号公
報,特開平8−35049号公報等になされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かような溶融Zn−A
l−Mg系めっき鋼板の工業的な製造にあたっては,得
られる溶融めっき鋼板が優れた耐食性を有することはも
とより,表面外観が良好な帯成品を製造性よく連続生産
できることが必要である。ところが,この系統のめっき
浴に対し,鋼帯を連続的に浸漬し,浴から引き上げてワ
イピング(通常はガス吹付け)するという通常の溶融め
っき技術を適用すると,板表面に「たれ」が不均一に発
生するという現象が起きる。すなわち,めっき表面に板
の幅方向に延びる線状の模様が縞状となって間隔をあけ
て発生する。この板幅方向の線状の縞模様を本明細書で
は「たれ模様」と呼ぶ。このたれ模様が発生すると,製
品の表面外観を著しく悪くする。
【0005】これは,浴から引き上げられた鋼帯表面の
めっき層には,その溶融状態でMg系の酸化皮膜が生成
し,これによって,めっき金属の均一なたれを阻害する
からであろうと本発明者らは考えている。
【0006】本発明は,この溶融Zn−Al−Mg系め
っき特有の「たれ模様」の発生を回避することを課題と
したものである。前記の公報類には,この「たれ模様」
の発生を回避する手段について,何ら示されていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは,溶融Zn
−Al−Mg系めっき特有の「たれ模様」の発生は,当
該めっき浴に適量のBeを添加すれば回避できることを
見い出した。すなわち本発明によれば,重量%でAl:
4.0〜10%,Mg:1.0〜4.0%,Be:0.00
1〜0.05%,残部がZnおよび不可避的不純物から
なる溶融Zn−Al−Mg系めっきを鋼板表面に施して
なる,耐食性および表面外観の優れた溶融Zn基めっき
鋼板を提供する。
【0008】また,本発明によれば,重量%で,Al:
4.0〜10%,Mg:1.0〜4.0%,Ti:0.00
2〜0.1%,B:0.001〜0.045%,Be:0.
001〜0.05%,残部がZnおよび不可避的不純物
からなる溶融Zn−Al−Mg系めっきを鋼板表面に施
してなる,耐食性および表面外観の優れた溶融Zn基め
っき鋼板を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は,通常の溶融亜鉛めっき
鋼板の製造の場合と同様に,連続溶融めっきラインに鋼
帯を通板して溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板を製造
することを意図し,その基本浴組成としては,Al:
4.0〜10重量%,Mg:1.0〜4.0重量%,残部
がZnおよび不可避的不純物からなるものを使用し,こ
れに適量のBeを添加することにより,たれ模様を回避
したものである。
【0010】先ず基本浴組成について説明する。先に特
願平8−352467号において,Al:4.0〜10
重量%,Mg:1.0〜4.0重量%,残部がZnおよび
不可避的不純物からなる溶融Zn−Al−Mgめっき層
を鋼板表面に形成した溶融Zn基めっき鋼板であって,
当該めっき層の金属組織を,〔Al/Zn/Zn2Mg
の三元共晶組織〕の素地中に〔初晶Al相〕更には〔Z
n単相〕が混在した組織とすることによって耐食性と表
面外観を向上させた溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板を
提案したが,この先願発明の基本浴組成をそのまま本願
発明でも適用する。また先願発明の特殊な金属組織をも
つ溶融Zn基めっき鋼板および該金属組織を晶出させる
ための方法を本願発明でも適用できる。
【0011】基本浴組成のうち,Al成分は当該めっき
鋼板の耐食性の向上および当該めっき浴のドロス発生を
抑制する作用を供する。Al含有量が4.0重量%未満
では耐食性向上効果が十分ではなく,またMg酸化物系
のドロス発生を抑制する効果も低いので,4.0重量%
以上,好ましくは5.0重量%を超えるAlを含有させ
る。他方,Al含有量が10重量%を越えると,めっき
層と母材鋼板との界面でFe−Al合金層の成長が著し
くなり,めっき密着性が悪くなる。好ましいAl含有量
は5.0超え〜10重量%,更に好ましいAl含有量は
5.0超え〜8.5重量%,一層好ましいAl含有量は
5.0超え〜7.0重量%である。
【0012】基本浴組成のうち,Mg成分は,めっき層
表面に均一な腐食生成物を生成させて当該めっき鋼板の
耐食性を著しく高める作用を供する。Mg含有量が1.
0重量%未満ではかような腐食生成物を均一に生成させ
る作用が十分ではなく,他方Mg含有量が4.0重量%
を越えてもMgによる耐食性向上効果は飽和し,かえっ
てMg酸化物系のドロスが発生しやすくなるので,Mg
含有量は1.0〜4.0重量%とする。好ましいMg含有
量は1.5〜4.0重量%,さらに好ましいMg含有量は
2.0〜3.5重量%,一層好ましいMg含有量は2.5
〜3.5重量%である。
【0013】この基本浴組成に対し,適量のBeを添加
すると前述の「たれ模様」の発生を抑制することができ
ることがわかった。その理由は必ずしも明らかではない
が,めっき浴から出た凝固前のめっき層の表層におい
て,MgよりもBeの方が優先的に酸化され,その結
果,Mgの酸化を抑制し,たれの不均一化を起こすMg
酸化物皮膜の生成を阻止するからではないかと考えられ
る。このBeによるたれ模様抑制効果はBe含有量が
0.001重量%程度から現れ,多くなるに従ってその
効果も増長するが,約0.05重量%程度でその効果が
飽和する。また,Beが0.05重量%を超えるとめっ
き層の耐食性にも悪影響が出始める。したがって,Be
の添加量は0.001〜0.05重量%の範囲で添加する
のがよい。なお,基本浴組成におけるたれ模様は目付量
が多いほど顕著になるので,目付量に応じてBeの添加
量を前記の範囲で調整するのが好ましい。
【0014】また前記の基本浴組成に対し,Ti:0.
002〜0.1重量%およびB:0.001〜0.045
重量%を添加すると,Zn11Mg2相の生成を抑制する
ことができるので,前記の先願発明の金属組織(Zn2
Mg系の組織)を一層有利に生成させることができる。
この点については特願平9−63923号に提案した。
このTiおよびB添加の浴についても,Be添加による
「たれ模様」の抑制効果は同様に発揮され,そのBeの
添加量も,先の基本浴組成と同様に0.001〜0.05
重量%の範囲とすればよい。
【0015】このTi・B添加浴におけるTi添加量
は,0.002重量%未満ではZn11Mg2相の生成・成
長を抑制する効果が十分ではなく,他方,Ti量が0.
1重量%を超えるとめっき層中にTi−Al系の析出物
が成長し,めっき層に凹凸(ブツ)が生じて外観を損ね
るようになるので,0.002〜0.1重量%の範囲とす
るのがよい。
【0016】また,B添加量については,0.001重
量%未満ではZn11Mg2相の生成・成長を抑制する効
果が十分ではなく,他方,B量が0.045重量%を超
えると,めっき層中にTi−BあるいはAl−B系の析
出物が粗大化し,めっき層に凹凸(ブツ)が生じて外観
を損ねるようになるので,0.001〜0.045重量%
とするのがよい。なお,B含有量の範囲では,浴中にT
i−B系の化合物例えばTiB2が存在していても,そ
の量は僅かであるのでめっき層に凹凸を生じさせること
はない。したがって,浴へのBとTiの添加にさいして
は,その一部はTiB2の形態で添加することもでき,
これによっても,Zn11Mg2相の生成・成長を抑制す
ることができる。
【0017】以下に実施例により,これら基本浴並びに
Ti・B添加浴にBeを添加した場合の「たれ模様」抑
制効果を具体的に示す。
【0018】
【実施例】
〔実施例1〕
【0019】下記の条件で溶融Zn−Al−Mgめっき
鋼板を製造し,得られた溶融めっき鋼板の表面に現れた
「たれ模様」の程度を目視観察で4段階評価した。評価
基準は次のとおりである。 たれ模様大(図1の写真に代表例を示す) ・・×印で
表示 たれ模様中(図2の写真に代表例を示す) ・・△印で
表示 たれ模様小(図3の写真に代表例を示す) ・・○印で
表示 たれ模様なし(図4の写真に代表例を示す)・・◎印で
表示 図1〜図4の写真は,いずれも現物より65%縮小した
もの(写真上の6.5mmが実際の10mm)であり,
たれ模様が写り易いように,その線状の縞模様と直交す
る方向(めっき方向=鋼帯の長手方向)から光源を当て
て撮影したものである。
【0020】[めっき条件] 処理設備:連続溶融めっきシミュレータ 処理鋼板:弱脱酸鋼の鋼板(厚み:0.8mm) 通板速度:50m/分 めっき浴温:400℃ 浸漬時間:3秒 ワイピングガス:酸素5vol.%+残窒素ガス(浴上10
0mmの位置) めっき浴組成: Al=5.8重量% Mg=3.1重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn
【0021】表1に示すようにBeの含有量を変化させ
た各めっき浴に対し,ワイピングガスの噴射圧を調整す
ることにより付着量をコントロールした。各めっき鋼板
に現れた「たれ模様」を表面肌評価として表1に示し
た。
【0022】
【表1】
【0023】表1の結果から,目付量が多いほど,たれ
模様は目立つようになるが,いずれの目付量でも,Be
の添加により「たれ模様」が少なくなり,この効果はB
e含有量が0.001重量%程度から現れること,そし
て,Beの添加量が増加するにつれて評価ランクが上が
るが,0.05重量%程度でほぼ飽和することがわか
る。
【0024】〔実施例2〕めっき浴組成を Al=5.8重量% Mg=1.5重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0025】〔実施例3〕めっき浴組成を Al=9.5重量% Mg=3.6重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0026】〔実施例4〕めっき浴組成を Al=9.5重量% Mg=1.2重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0027】〔実施例5〕めっき浴組成を Al=5.8重量% Mg=3.1重量% Ti=0.03重量% B =0.006重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0028】〔実施例6〕めっき浴組成を Al=5.8重量% Mg=1.5重量% Ti=0.03重量% B =0.006重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0029】〔実施例7〕めっき浴組成を Al=9.5重量% Mg=3.6重量% Ti=0.01重量% B =0.002重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0030】〔実施例8〕めっき浴組成を Al=9.5重量% Mg=1.2重量% Ti=0.01重量% B =0.002重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例1を繰り返した。その結果,表1
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0031】〔実施例9〕下記のめっき条件とした以外
は実施例1を繰り返した。各めっき鋼板に現れた「たれ
模様」を実施例1と同じ評価方法で評価し,その結果を
表2に示した。
【0032】[めっき条件] 処理設備:連続溶融めっきシミュレータ 処理鋼板:弱脱酸鋼の鋼板(厚み:0.5mm) 通板速度:100m/分 めっき浴温:420℃ 浸漬時間:2秒 ワイピングガス:空気(浴上150mmの位置) めっき浴組成: Al=6.5重量% Mg=1.1重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn
【0033】
【表2】
【0034】〔実施例10〕めっき浴組成を Al=6.5重量% Mg=2.6重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例9を繰り返した。その結果,表2
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0035】〔実施例11〕めっき浴組成を Al=6.5重量% Mg=2.6重量% Ti=0.02重量% B =0.004重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例9を繰り返した。その結果,表2
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0036】〔実施例12〕めっき浴組成を Al=6.5重量% Mg=1.1重量% Ti=0.02重量% B =0.004重量% Be=0,0.0006,0.001,0.015または
0.05重量% 残部=Zn とした以外は,実施例9を繰り返した。その結果,表2
と全く同じ表面肌評価が得られた。
【0037】〔実施例13〕下記のめっき条件で溶融Z
n−Al−Mgめっき鋼板を製造し,得られた溶融めっ
き鋼板の耐食性を調べた。耐食性はSST(JIS−Z
−2371に従う塩水噴霧試験)を800時間行った後
の腐食減量(g/m2) で評価し, その結果を表3に示し
た。
【0038】[めっき条件] 処理設備:連続溶融めっきシミュレータ 処理鋼板:弱脱酸鋼の鋼板(厚み:0.8mm) 通板速度:70m/分 めっき浴温:400℃ 浸漬時間:3秒 ワイピングガス:5vol.%O2+残N2(浴上100mm
の位置) 片面付着量:150g/m2 めっき浴組成: Al=6.2重量% Mg=2.8重量% Ti=0.01重量% B =0.002重量% Be=0,0.001,0.02,0.04,0.06また
は0.08重量% 残部=Zn
【0039】
【表3】
【0040】表3の結果から,0.05重量%までのB
eの添加では耐食性に影響を与えないことがわかる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によると,
溶融Zn−Al−Mg系めっき特有の「たれ模様」の発
生のない,表面肌に優れた溶融Zn−Al−Mgめっき
鋼板が得られ,その優れた耐食性ゆえに従来の溶融Zn
基めっき鋼板のものではなし得なかった新たな分野への
用途の拡大ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の金属めっ
き表面を写したモノクロ写真であり,たれ模様が「大」
である場合の代表例である。写真の左→右方向が鋼板の
引き上げ方向であり,写真の右方から光を当てて写した
ものである(図2〜4も同様)。
【図2】溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の金属めっ
き表面を写したモノクロ写真であり,たれ模様が「中」
である場合の代表例を示すものである。
【図3】溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の金属めっ
き表面を写したモノクロ写真であり,たれ模様が「小」
である場合の代表例を示すものである。
【図4】溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の金属めっ
き表面を写したモノクロ写真であり,たれ模様が「な
し」である場合の代表例を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 敦司 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株 式会社技術研究所内 (72)発明者 橘高 敏晴 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株 式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平3−281766(JP,A) 特開 平8−60324(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/06 C22C 18/04 EPAT(QUESTEL)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で,Al:4.0〜10%,M
    g:1.0〜4.0%,Be:0.001〜0.05%,残
    部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融Zn−Al
    −Mg系めっきを鋼板表面に施した溶融Zn基めっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 重量%で,Al:4.0〜10%,M
    g:1.0〜4.0%,Ti:0.002〜0.1%,B:
    0.001〜0.045%,Be:0.001〜0.05
    %,残部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融Zn
    −Al−Mg系めっきを鋼板表面に施した溶融Zn基め
    っき鋼板。
  3. 【請求項3】 Al:5.0超え〜10%である請求項
    1または2に記載の溶融Zn基めっき鋼板。
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