JP3148881B2 - 耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板 - Google Patents
耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板Info
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Description
き密着性の優れた溶融Znめっき鋼板に関するものであ
る。
めっき鋼板の製造方法として、本出願人は、プレNiめ
っき法による溶融Znめっき鋼板の製造方法を、特開平
4−147954号公報で提案した。この特開平4−1
47954号公報記載の方法は、鋼板表面にNiを0.
2〜2.0g/m2 めっき後、H2 を0.1〜15%含
有したN2 雰囲気中で430〜500℃まで30℃/s
ec以上の昇温速度で急速加熱を行った後、大気に触れ
ることなく、Alを0.1〜1.0%含有する溶融Zn
浴に浸漬して亜鉛めっきするというものである。
グで付着量が調整される。また、通常、ガスワイピング
後、放冷またガスジェット冷却にてZnの凝固点直上温
度(420℃近傍)に制御し、Znの凝固点直上温度
(420℃近傍)で水、りん酸系水溶液等のゼロスパン
グル液をスプレーしてめっき層を瞬時に凝固させ、その
後、気水冷却で板温度を下げて、ガイドロール等へのZ
nの付着を防止している。
上記プレNiめっき量を0.2〜1.5g/m2 とする
ことによって得られるめっき層構造は、鋼板地鉄上に第
1層としてZn−Fe系合金層、第2層としてNi−A
l−Zn系合金層、第3層(最上層)としてAlを含有
するZn層よりなることを開示している。
の土木、建築材料などとして使用される厚物溶融Znめ
っき鋼板の造管材においては、ロールフォーミングによ
る造管時の表面の耐疵つき性、端面近傍のめっき密着性
に優れることが新しく具備すべき必要な特性となってき
た。
で溶融めっきし、通常のガスワイピング後、Znの凝固
点直上温度(420℃近傍)でゼロスパングル液をスプ
レーして、めっき層を瞬時に凝固させて得た溶融Znめ
っき鋼板は、上記のめっき密着性は十分なものの、めっ
き表面が平滑なために疵がつきやすく、これがさらなる
改良すべき課題として残されていた。
4号公報で提案したプレNiめっき法による溶融Znめ
っき鋼板のめっき密着性に優れるという特徴を活かしつ
つ、さらにめっき層の耐疵つき性を向上させる方法を見
出すために、めっき層表層構造と耐疵つき性の関係を検
討した。その結果、上記プレNiめっき法による溶融Z
nめっき鋼板の製造方法(以下、プレNiめっき法とい
う)において、Znの凝固点直上への温度制御を行うこ
となく、めっき層が高温の溶液状態にあるワイピング直
上で、めっき層表層に融液層が残存するようにスプレー
照射した後、放冷にて残存融液を凝固させることによ
り、めっき層表面の耐疵つき性を著しく向上させること
に成功した。
き性および密着性の優れた溶融Znめっき鋼板を提供す
ることを目的とするものである。
めっき法で種々の溶融Znめっきサンプルを作成し、Z
nめっき層表層の粗度、動摩擦係数と造管時の耐疵つき
性との関係を調べた。その結果、プレNiめっき法で得
られためっき層は当然ながら造管時のめっき密着性に優
れること、また造管時の耐疵つき性を向上させる上で
は、Znめっき層の表面粗度を適正範囲にし、摩擦係数
を適正にしためっき層構造が重要であり、またその製造
方法として、プレNiめっき法において、めっき浴出後
のめっき層が高温の溶液状態にあるワイピング直上で、
めっき層表層に融液層が残存するようにスプレー照射し
た後、放冷にて残存融液を凝固させる方法が造管時のめ
っき密着性に加えてめっき層の耐疵つき性を向上させる
のに最適の方法であることを見出し、本発明を完成させ
たものである。
とおりである。 (1)鋼板上に第1層としてZn−Fe系合金層、第2
層としてNi−Al−Zn系合金層、第3層(最上層)
としてAlを含有するZn層を有してなる溶融Znめっ
き鋼板において、最上層のめっき層の表面粗度Raを
1.5μm以上、動摩擦係数を0.75以下としたこと
を特徴とする耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶
融Znめっき鋼板。
にFe、Mg、Ni、Sb、Pbを単独あるいは複合で
3%以内含有することを特徴とする耐疵つき性およびめ
っき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板。
説明する。図1は、熱延Alキルド鋼板(1.6mm)
の鋼板表面にNiを0.5g/m 2 めっき後、N2 −H
2 1%(O2 濃度60ppm)の雰囲気中で450℃ま
で40℃/secで昇温し、そのまま浴中有効Al濃度
0.2〜0.3%、浴温450℃の溶融Zn浴中に3s
ec浸漬して引き上げ、付着量135g/m2 に調整し
たワイピング直後の気水スプレー条件(エアー圧1〜4
kg/cm2 、水圧0.5〜4kg/cm2 、照射時間
一定(2sec))を変化させて、めっき層表層平均粗
度と耐疵つき性の関係を調べた結果である。スプレーノ
ズルは2流体外部混合方式のスプレーノズルを用い、鋼
板までの照射距離は50mmとした。また、気水スプレ
ー後は250℃前後まで放冷し、次いで水中に浸漬して
常温まで冷却した。
としてZn−Fe系合金層、第2層としてNi−Al−
Zn系合金層、第3層(最上層)としてAlを含有する
Zn層よりなっていた。耐疵つき性はHeidon試験
機を用い、鋼球のすべり面のZnめっき表面の疵の程度
で評価した。
m以上で耐疵つき性が良好となることが明らかである。
Ra1.5μm未満では耐疵つき性は不十分である。気
水スプレー後のめっき層表面を観察した結果、Raが
1.5μm未満となる場合は気水スプレー中にすでに凝
固していることが、またRaが1.5μm以上となる場
合は気水スプレー後においても未凝固(融液)状態にあ
ることが判明した。
水スプレーすることなく、250℃近傍まで放冷し、次
いで水中浸漬冷却して得たもののRaは0.7で、また
上記溶融めっき、ワイピング後、Znの凝固点直上温度
(420℃近傍)に調整し、気水スプレーして瞬時に凝
固させたもののRaは0.8であった。上記Raが0.
7〜0.8μmのめっき鋼板の表面にスキンパスをかけ
てRaを3μmに調整したが、耐疵つき性は不十分であ
った。その原因を調べるため、スキンパスでRaを3μ
mに調整したものと、気水スプレー後放冷凝固させて得
たRaが3μmのものとを比較検討したところ、めっき
層表層の動摩擦係数が異なっていた。即ち、前者の動摩
擦係数が0.85程度であるのに対して、後者は0.1
7程度であった。
に、得られためっき層の表層の動摩擦係数と耐疵つき性
との関係を調査した。その結果を図2に示す。図2か
ら、Heidonの動摩擦係数が0.75以下でめっき
層の耐疵つき性が良好となることが明白である。なお、
上記Ra0.7〜0.8μmの溶融Znめっき鋼板の動
摩擦係数を調査したところ、0.9程度であった。
表層の平均粗度Ra1.5μm以上、動摩擦係数μ0.
75以下の両条件を満足することが耐疵つき性を良好に
するための必要条件であること、まためっき層表層の平
均粗度Ra2〜8μm、動摩擦係数μ0.2以下の両条
件を満足するものが最良の耐疵つき性を示すことがわか
る。
μmを超えると表面の凸部が大きくなり過ぎ、凸部が削
り取られやすくなってZn粉が発生しやすくなるので、
Raは10μm以下とするのが望ましい。図3は、気水
スプレー圧一定(エアー圧4kg/cm2 、水圧2kg
/cm2)のもとに、スプレー照射時間を変化させてめ
っき層表層の平均粗度Raと動摩擦係数の関係を調べた
結果である。なお、他のめっき条件、スプレー後の冷却
条件は図1の場合と同様な条件を採用したものである。
間を0.5〜15secの範囲にすることにより、めっ
き層表層のRaを1.5以上、動摩擦係数を0.75以
下にすることができる。気水スプレー後のめっき層表面
を観察した結果、気水スプレー照射時間0.5〜15s
ecの場合、いずれの噴射時間であっても、未凝固(融
液)状態にあった。
きした場合とNiめっきを施さないものについて、気水
スプレー圧一定(エアー圧4kg/cm2 、水圧2kg
/cm2 )のもとに、スプレー照射を各々1sec、2
sec、3sec行い、気水スプレー後250℃前後ま
で放冷し、次いで水中浸漬して常温まで冷却して得た溶
融Znめっき鋼板について、エッジ切断後、OT曲げ試
験(張出5mm)を行い、エッジを含めた剥離状況を光
学顕微鏡で調べることによりめっき密着性を調べた結果
である。エッジ部も含めて剥離全然なしを評点5、全面
剥離を評点1として5段階で評価し、評点3以上を合格
とした。なお、他のめっき条件、スプレー後の冷却条件
は図1の場合と同様な条件を採用したものである。
り、上記のような厳しい加工性試験法においてもめっき
密着性が確保されることが明白である。これらの結果
は、最上層のZn層中にさらにFe、Mg、Ni、S
b、Pbを単独あるいは複合で3%以内含有した場合も
同様であった。なお、表面粗度の微調整のために本方法
でめっき鋼板製造後、表面にスキンパス等の処理を行っ
てもよい。
特に制限はしないが、通常の水か、あるいはりん酸系水
溶液なども有効である。
っき層へ気水スプレーを行い、めっき層表層に融液層を
残存せしめ、次いで放冷にて残存融液を凝固させること
により、めっき層表面粗度、動摩擦係数が適正範囲とな
り、耐疵つき性が向上するメカニズムについては未だ明
確ではないが、次のように考えられる。即ち、高温の融
液状態のめっき層に、気水スプレーが照射されることに
より、融液状態のめっき層の内部に水滴の大きさに応じ
て部分的に微小な凝固核が生成されることと、その周囲
に残存する融液が後の放冷過程において凝固する際に結
晶粒を形成することにより表面に凹凸が生じるものと考
えられる。
過程における凝固過程の結晶粒の生成が起こらず、表面
凹凸の形成は小となる。従って、本発明においては、気
水スプレー後、表層に融液層を残存させることと、その
後の放冷過程で残存融液を完全に凝固させることが一つ
の大きな特徴である。また、プレNiめっき法による溶
融Znめっきであるために、めっき密着性が良好である
ことが、本発明のもう一つの特徴である。
加極低炭素鋼、Si、Mn系高張力鋼板等の種々の鋼板
が適用可能である。
したものは比較材である。熱延Alキルド鋼板(1.6
mm)の鋼板表面にNiを0.5g/m2 めっき後、N
2 −H2 1%(O2 濃度60ppm)の雰囲気中で45
0℃まで40℃/secで昇温し、そのまま浴中Al
0.25%、浴温450℃の溶融Zn浴中に3sec浸
漬して引き上げ、付着量を135g/m2 に調整したワ
イピング直後の気水スプレー条件を変化させて、その後
250℃前後まで放冷後、水中浸漬して常温まで冷却し
た。
よる動摩擦係数の変化したサンプルを作成し、耐疵つき
性を評価した。また、エッジ切断後のOT曲げ試験も行
った。両試験ともに、前述の評価基準により評価した。
明の気水スプレー条件で作成した本発明のめっき層表層
平均粗度および動摩擦係数を有するめっき鋼板は、耐疵
つき性が優れている。No.11は、No.3で得られ
ためっき層表層粗度7.3μm、動摩擦係数0.14の
ものに、スキンパスを加えて表層粗度を2.5μmに調
整したもので、粗度調整後の動摩擦係数は0.15であ
り、耐疵つき性が優れている。
9、11は、プレNiめっきしない点以外はNo.3と
同様の条件で得た比較材のNo.12と比較すると、め
っき密着性が優れている。
耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Zn系めっ
き鋼板が提供でき、その工業的意義は極めて大きい。
べた結果を示す図である。
た結果を示す図である。
度Raと動摩擦係数の関係を調べた結果を示す図であ
る。
3secにして得ためっき層の表面粗度2.5、7.
3、9.6、動摩擦係数0.31、0.14、0.17
の溶融Znめっき鋼板のプレNiめっき有無によるめっ
き密着性への影響を調査した結果を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 鋼板上に第1層としてZn−Fe系合金
層、第2層としてNi−Al−Zn系合金層、第3層
(最上層)としてAlを含有するZn層を有してなる溶
融Znめっき鋼板において、最上層のめっき層の表面粗
度Raを1.5μm以上、動摩擦係数を0.75以下と
したことを特徴とする耐疵つき性およびめっき密着性の
優れた溶融Znめっき鋼板。 - 【請求項2】 請求項1の最上層のZn層中に、さらに
Fe、Mg、Ni、Sb、Pbを単独あるいは複合で3
%以内含有することを特徴とする耐疵つき性およびめっ
き密着性の優れた溶融Znめっき鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19582594A JP3148881B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板 |
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JP19582594A JP3148881B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板 |
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JPH0860321A JPH0860321A (ja) | 1996-03-05 |
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Family Applications (1)
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JP19582594A Expired - Fee Related JP3148881B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 耐疵つき性およびめっき密着性の優れた溶融Znめっき鋼板 |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP4634652B2 (ja) * | 2001-06-08 | 2011-02-16 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性に優れた溶融Zn−Al−Mg−Si合金めっき鋼管 |
JP5009035B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2012-08-22 | 新日本製鐵株式会社 | 外観に優れた高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-19 JP JP19582594A patent/JP3148881B2/ja not_active Expired - Fee Related
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