JP3163986B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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、主に自動車に用い
られるめっき皮膜の密着性とめっき表面の平滑性に優れ
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、防錆機
能、塗装後の性能および経済性に優れており、自動車車
体用材料の他、家電・建材等の産業分野において大量に
使用されている。この鋼板は、連続的に溶融亜鉛めっき
した鋼板を480 〜600 ℃に加熱して亜鉛皮膜をＺn-Ｆe
合金皮膜にすることにより製造される。めっき皮膜中の
Ｆe 含有量は皮膜の断面平均で７〜12重量％のものが多
い。

【０００３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材には、低
炭素Ａl キルド鋼の他、固溶ＣやＮをＴi やＮb などで
固定した極低炭素のＩnterstitial Ｆree 鋼（以下、Ｉ
Ｆ鋼と記す）や、ＰやＭn を添加して強化した高張力鋼
も広く用いられている。特にＩＦ鋼は非時効性で深絞り
性が優れており、自動車の車体用材料として多用されて
いる。

【０００４】ＩＦ鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき
鋼板には、耐パウダリング性、耐低温チッピング性およ
びめっき表面の平滑性などの問題がある。パウダリング
は、圧縮変形を受けた部分のめっき皮膜がめっき層内部
から破壊し、粉末状になって脱落する現象であり、脱落
した亜鉛粉がプレス金型に付着堆積すると製品の疵の原
因になる。Ｚn-Ｆe 合金はＦe の含有量が増加すると共
に硬くなる。特にΓ₁相と称するＺn-Ｆe 金属間化合物
は硬質で脆く、これが生じるとパウダリングがおこりや
すくなる。これを改善するには、Ｆe が過剰の合金にな
らないように合金化度を適正に管理することが必要であ
り、Γ₁ 相などが生成しにくい成分系や製造条件を選択
する必要がある。特に、ＩＦ鋼では結晶粒界が清浄なの
で粒界を介しての合金化反応が速い。このためフェライ
ト粒界からΓ₁ 相が成長しやすく、めっき皮膜の脆弱性
を助長すると言われている。

【０００５】寒冷地の道路で自動車車体の塗装された合
金化溶融亜鉛めっき鋼板に石跳ねなどによる衝撃が加わ
った場合に、めっき皮膜が塗膜と共に母材の素地界面か
ら剥離することがある。この現象を低温チッピングと称
している。この現象はめっき界面の密着力が弱いことが
原因であるが、衝撃を受けた時の鋼板の変形挙動も関係
しており、密着力が同じ場合にはＩＦ鋼のように軟質で
かつ車体用のように板厚が薄い場合に問題が大きい。

【０００６】また、塗装製品では塗装後の外観の美麗さ
や塗装面に写る像が鮮明に見えること（以下、鮮映性と
記す）が重視される。塗装後の鮮映性は塗装される鋼板
の表面が平滑なほど良好になる。このため、自動車の外
装材に用いられる合金化溶融亜鉛めっき鋼板ではめっき
皮膜表面の平滑性が重視される。めっき表面を平滑にす
るにはめっき皮膜との界面の母材表面が平滑であること
と、めっき皮膜自体の厚さが均一であることが必要であ
る。

【０００７】母材の結晶粒界などでＺn-Ｆe 合金反応が
急速かつ局部的に進展するのをアウトバースト現象と称
している。この現象が生じるとめっき皮膜表面の凹凸が
激しくなるとともに、場合によりΓ₁ 層などの脆い層が
局部的に形成されて皮膜の耐パウダリング性を損なう。
結晶粒界が清浄なＩＦ鋼では、粒界を介してのＦe ―Ｚ
n 合金化反応が速いためアウトバースト現象が生じ易
い。他方、合金化反応速度はめっき皮膜と接する界面の
母材表面の結晶方位によっても異なり、特に（１１１）
面上では、他の結晶方位の面に較べて合金化反応が遅れ
る。面内で合金化反応の遅速があると、合金化反応の速
い部分が周辺の遅い部分のＺn を吸引するためにめっき
表面の凹凸が助長される。絞り性を高めるために（１１
１）面を意識的に増加させるＩＦ鋼では、前述のアウト
バースト現象と（１１１）面での合金化の遅れが相まっ
て合金化処理後の表面の凹凸が拡大され、表面粗度が大
きくなって塗装後の鮮映性が損なわれやすい。

【０００８】合金化処理後にスキンパス圧延を行なって
粗度を低減する方法もあるが、機械的特性を損なわない
ためには軽い圧下しか施せないため、中心線平均粗さＲ
a で0.1 μm 程度の改善効果しか得られず、十分な解決
策にはなっていない。

【０００９】これら３点の問題の内、耐低温チッピング
性はめっき皮膜中のＡl 含有量を幾分増加させることで
改善される。Ａl が高いと母材界面での反応が不均一に
なり、凹凸が増して密着性が向上することが寄与してい
ると言われている。経済性や耐パウダリング性改善など
の観点からめっき付着量を少なくすることが要請される
場合があるが、めっきの付着量が少なくなるにつれて耐
低温チッピング性が低下する。このため、付着量が40g
／m² 以下の場合にはその対策として、通常は、皮膜の
Ａl 含有量を高めて製造される。

【００１０】しかし、Ａl は粒界でのアウトバースト反
応を助長する傾向があるため、Ａl含有量を増やすと表
面が粗くなり、塗装後の鮮映性が劣化する。また、Ａl
は合金化反応を遅らせるので実操業においては合金化を
高温で行なう必要がある。その結果Γ₁ 相等の硬質の合
金層が生じて耐パウダリング性が損なわれる危険性が増
すのも問題である。

【００１１】本発明者らは、ＩＦ鋼を母材とする合金化
溶融亜鉛めっき鋼板の低温チッピンング性を改善する方
法を特開平6-41707 号公報で提案した。これは、0.02〜
0.1重量％のＳi と（0.005 ＋0.1 ×Ｓi ）重量％未満
のＰとを含むＩＦ鋼の母材を特定の条件で溶融亜鉛めっ
きし合金化することによって、母材の表面に特定の粗さ
を付与する方法であり、これにより、めっきと母材表面
との密着性を向上させるものであった。しかしながら、
この方法では、母材の表面を粗くすると同時にめっき表
面の粗度も大きくなる場合があり、塗装後の鮮映性も不
十分な場合があった。

【００１２】Ｇalvatech '95のＣnference Ｐroceedin
gs p.753 にはＩＦ鋼にＳi を添加した場合、前記特開
平6-41707 号公報と同様に、合金化溶融亜鉛めっき皮膜
の密着性が向上することが示唆されている。しかしこの
文献ではＳi とＰに対するバランスが考慮されていない
ため、実験例として示された鋼ではΓ₁ 層が成長しやす
く、パウダリング性が低下するうえ、表面粗さの粗大化
防止に対する示唆を欠いている。

【００１３】このように、自動車用に多用されるＩＦ鋼
を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、耐低
温チッピング性、耐パウダリング性および表面の平滑性
を同時に満たす鋼板は未だ確立されておらず、その実現
が強く望まれている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、深絞り性に
優れたＩＦ鋼を母材とし、耐パウダリング性、耐チッピ
ング性およびめっき表面の平滑性が共に優れた合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板にある。

【００１６】化学組成が重量％でＣ：０．００６％以
下、Ｓｉ：０．０２〜０．０８％、Ｍｎ：０．０６〜
０．２５％、Ｐ：０．００７〜０．０１４％、Ａｌ：
０．００５〜０．０８％、Ｃｒ：０〜０．２％、Ｂ：０
〜０．００３％、Ｔｉ及びＮｂの少なくとも一方を合計
で０．０３〜０．３０％含み、さらに、ＳｉとＰの含有
量が下記の式および式の関係を満たし、残部がＦｅ
および不可避的不純物よりなる母材の少なくとも１面
に、重量％でＡｌ：０．１５〜０．６０％、Ｆｅ：８．
５〜１３．５％、残部がＺｎ及び不可避的不純物よりな
る合金めっき皮膜を有し、かつ、めっき皮膜との界面の
母材表面の平均結晶粒径が１〜１５μｍであることを特
徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

【００１７】Ｓi ＋10×Ｐ≦0.18 ------ Ｐ≧0.005 ＋0.1 ×Ｓi ---- 本発明者らは合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜のパウダ
リング特性に関して調査した。その結果、Ｐはめっき皮
膜の耐パウダリング性を損なうことがあるが、これに適
量のＳi を添加すれば耐パウダリング性が向上すること
を見出した。このメカニズムは定かではないが、Ｓi が
存在すると、Γ相とΓ₁ 相の界面が凹凸の激しい錯綜し
た構造になり、Γ₁ 相に生じる亀裂の進展を押さえる作
用があるためと考えられる。そしてこのＳi の効果はＰ
が多少共存していても有効であると推定される。

【００１８】さらに本発明者らは、耐チッピング性の改
善について、先に出願した特開平6-41707 号公報を基礎
に鋭意検討した。その結果、Ｓi を添加すると塗装後の
耐チッピング性が向上することを見いだした。この理由
は定かではないが、Ｓi を含有すると母材のフェライト
粒界へのＺn の拡散が助長され、母材表層部にＺn が濃
化、偏析したフェライト粒界が生じる。この部分は一般
のフェライト粒界よりも脆くなっていると思われる。塗
装後に衝撃が加わった場合に、通常はめっき皮膜と母材
との界面を伝播する亀裂の進展が、これらの母材表層部
の結晶粒界の脆い部分によって分散、減衰させられるの
で、界面での剥離が進まなくなるのではないかと推測さ
れる。

【００１９】Ｐは、一般にはフェライト粒界へのＺn の
拡散を抑制して合金化反応を遅らせる。この結果、アウ
トバースト反応を抑制して合金化処理後のめっき表面を
平滑にする。他方、Ｐがフェライト粒界へのＺn の拡散
を抑制する、との従来の一般的な知見に従えば、Ｐは耐
チッピング性を損なう方向に作用することになる。しか
し、本発明者らの検討によれば、特定の量のＳi とＰが
共存する場合にはＺnの拡散を妨げないＰの範囲があ
り、この領域ではＰは耐チッピング性を損なわないでア
ウトバースト反応の抑制にのみ寄与することがわかっ
た。つまり、この領域では、めっき皮膜と母材界面との
間の密着性を維持しつつ合金化処理後の表面の平滑性を
確保できるのである。

【００２０】本発明では、めっき皮膜の密着性と皮膜表
面の平滑性を向上させるために、さらに母材表面の結晶
の大きさを制限する。結晶粒を細かくすることによって
密着性が向上するのは、Ｚn の侵入によって脆化した粒
界が増して、衝撃を受けた場合にクラックが分散する経
路が増すからである。また、めっき皮膜の平滑性が向上
するのは、結晶粒界が合金化の活性点になっており、活
性点が増すことによって結晶粒が合金層で覆われやすく
なり、見かけ上一様に合金化が進み、面内に凹凸が生じ
にくいことによるものと推定している。

【００２１】母材表面の結晶粒を細かくするには鋼中に
ＰとＳi を適量に含有させることが必要である。即ち、
Ｓi は、特定量のＰが共存する場合に、合金化の過程で
母材へのＺn の拡散を助長し、母材表面のフェライト結
晶粒内にＺn が濃化した境界（以下、疑似的粒界と記
す）が新たに形成され、結晶粒径が小さく観察される。

【００２２】本発明では、この疑似的粒界をも粒界とみ
なして母材の表面の結晶粒径を求める。

【００２３】この現象は合金化の後期に生じるため、上
述の表面の平滑性向上に対する寄与は小さいが、めっき
皮膜の界面密着力の向上には効果が大きい。更に平滑性
を向上させるにはめっき反応の初期に母材表面の結晶粒
径を小さくすれば良い。これには、ＰとＳi を適量に含
有する母材の表面を研削して表面に加工層を付与したの
ち焼鈍熱処理を施すことで可能である。これにより、疑
似的粒界の形成が促進される 本発明はこれらの知見にもとづいてなされたものであ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成要件とその
作用効果について説明する。なお、母材およびめっき皮
膜の化学成分の％は重量％を意味する。

【００２５】（ａ）母材の化学組成 Ｃ：製品の冷間加工性を損なうので、少ないほどよい。
また、結晶粒界へのＣの析出が減少すれば、合金化の過
程でフェライト粒界へのＺn の拡散が促進され、投錨効
果が増してめっき皮膜の密着性も向上する。このため、
固溶ＣはＴi 、Ｎb などを添加して析出物として固定す
る。Ｃを高めるとこれを固定するために大量のＴi 、Ｎ
b 等の添加が必要となり経済性が低下するので、Ｃの含
有量は0.006 以下％とする。望ましくは0.004 ％以下で
ある。下限は特に定めるものではないが、経済性から0.
001 ％以上とするのが好ましい。

【００２６】Ｓi およびＰ：溶融亜鉛めっきを施すとき
の還元・焼鈍工程においてＳi は母材表面に酸化物とし
て濃化しやすく不めっきの原因になるため、一般的には
Ｓiは少ない方が好まれる。しかしＳi は特定範囲のＰ
と共存した場合に合金化処理時に母材の結晶粒界へのＺ
n の拡散を促進してめっき皮膜の密着性を向上させる。
これと同時に、合金化処理後の母材表面の結晶粒を微細
にする。これは合金化反応の過程で母材表面のフェライ
ト粒内にＺn が局部的に濃化している部分が生じ、フェ
ライト粒界を検出するためのエッチング操作で通常の粒
界と同様に腐食される疑似的な粒界を形成するためと考
えられる。この疑似的粒界が石はねなどの衝撃で生じる
亀裂の伝播の分散にも寄与し、耐低温チッピング性が改
善されるものと推定される。また、これらの粒界は合金
化反応の活性点としても作用するため、このような微細
粒組織になれば、皮膜中のＡl 含有量が低くても耐低温
チッピング性が改善できる。また、Ｓi はΓ相とΓ₁ 相
との界面構造を凹凸化し、皮膜の耐パウダリング性を改
善する。このような効果を発揮させるには0.02％以上の
Ｓi が必要である。

【００２７】しかし、過剰にＳi を含有すると合金化反
応が遅くなる。特に本発明のようにＰと共存する成分範
囲の場合には合金化反応を抑制する効果が顕著になり、
その結果合金化温度の上昇が必要になってパウダリング
性が低下したり、局部的に合金化が遅れるため表面に合
金化処理むらが生じやすい。このため、Ｓi の含有量は
0.08％以下で、かつ、下記式を満たす範囲に限定す
る。

【００２８】Ｐは粒界に偏析してＺn の拡散を抑制する
ことでフェライト粒界でのアウトバースト反応を抑制
し、めっき表面を平滑にする作用がある。この効果を得
るにはＰの含有量は0.007 ％以上が必要である。また、
Ｓi が増すとアウトバースト反応が促進されるので、Ｐ
は下記式を満たすことも必要である。Ｐが増すと成形
性が損なわれるほか、皮膜のパウダリング性が損なわれ
る。また、Ｓi によるＺn の拡散促進効果を阻害して耐
低温チッピング性改善をも阻害する。このためにＰの含
有量の上限を0.014 ％とする。

【００２９】さらに、Ｓi の限定理由で説明したよう
に、Ｓi とＰを過剰に含有すると局部的な合金化の遅れ
から表面の合金化処理むらが生じやすくなるので、式
を満たす範囲とする。

【００３０】 Ｓi （％）＋10×Ｐ（％）≦0.18 ---- Ｐ（％）≧0.005 ＋0.1 ×Ｓi （％） ---- Ｍn ：不可避的不純物であるＳによる熱間脆化を防止す
るために0.06％以上添加する。大量に添加すると製品の
成形性（ｒ値）が低下するため含有量は0.25％以下とす
る。また、Ｍn はＳi による不めっきの発生を抑制する
効果があるため、Ｓi を0.05％以上含む場合にはＭn を
0.13％以上添加することが望ましい。

【００３１】Ａl ：鋼の脱酸剤、および不可避的不純物
として混入してくるＮをＡlＮ として固定するために添
加する。その場合、含有量が0.005 ％未満では効果がな
く、0.08％を超えると効果が飽和するばかりでなく、不
めっきが生じやすい。このため、含有量の範囲は0.005
〜0.08％とする。 Ｔi およびＮb ：固溶Ｃ、ＳあるいはＮを固定し、母材
の加工性を改善するために用いる。また、フェライト粒
界の清浄性を高めるのでフェライ粒界でのＺnの拡散を
助長し、めっき皮膜と母材との密着性を高める効果もあ
る。Ｔi の方がＺn の拡散を促進する効果が幾分大きい
が、しかし同時にアウトバースト反応を助長しやすい。
鋼板の成形性を確保し、かつ、皮膜の密着性を確保する
にはＴi及びＮb の少なくとも一方を合計で0.03％以上
含有する必要がある。またこれらの合計が0.30％を超え
ると、アウトバースト反応が助長されて合金化処理後の
表面の平滑性が低下するようになるほか、経済性にも欠
ける。

【００３２】Ｃr ：Ｃr は必ずしも用いる必要はない
が、Ｃr には耐パウダリング性を改善する効果があるの
で必要に応じて添加する。その場合は、0.02〜0.2 ％の
範囲のＣr を含有してもよい。Ｃr の含有量が0.02％に
満たないときは耐パウダリング性改善の効果が十分では
なく、0.2 ％を超えて添加してもその効果が飽和してし
まう。

【００３３】Ｂ：Ｂは必ずしも用いる必要はないが、Ｂ
を添加すると深絞り性に関係するｒ値の面内異方性を抑
制し、かつフェライト粒界を強化して二次加工脆性を避
ける効果が期待できる。このために、必要に応じて0.00
1 〜0.003 ％の範囲で添加しても良い。Ｂの含有量が0.
001 ％に満たないときはこれらの効果が十分ではなく、
0.003 ％を超えて添加してもその効果が飽和してしま
う。

【００３４】（ｂ）めっき皮膜の化学組成 次に本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、母材の少な
くとも１面にＡｌ：０．１５〜０．６０％、Ｆｅ：８．
５〜１３．５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物よりなる
合金めっき皮膜を有する。

【００３５】めっき皮膜中のＡl 含有量が0.15％未満の
場合には、めっき皮膜の耐パウダリング性が低下し、0.
60％を超えるとアウトバースト反応が顕著になってめっ
き表面の平滑性が損なわれる。従来技術のところでも述
べたが、経済性を追及するためなどの理由でめっきの付
着量を下げると低温チッピング性が損なわれる。これを
補うために、通常はＡl を高めるが、アウトバーストが
ひどくなって鮮映性を犠牲にせざるをえなかった。

【００３６】本発明によればこの問題も有利に解決でき
る。本発明で規定したＳi とＰの組成範囲の制限や母材
表面の結晶粒径の制限等に従って製造される鋼板では、
めっき皮膜のＡl 含有量を高めなくても耐低温チッピン
グ性が確保できる。この結果、耐低温チッピング性と表
面の平滑性が共に優れた鋼板が得られる。

【００３７】本発明の特に有効な態様として、めっきの
付着量が25〜40g ／m²の範囲の場合においては、めっき
皮膜中のＡl 含有量を0.18〜0.28％とするのが好まし
い。本発明によれば、比較的低Ａl で耐チッピング性が
確保でき、かつ、平滑性も向上する。Ａl 含有量が0.18
％未満では皮膜のパウダリング性が低下し、0.28％を超
えると表面の平滑性が幾分低下する。

【００３８】めっき皮膜中のＦe 含有量が、8.5 ％未満
の場合は合金化度が低いためにη（Ｚn ）相が残りやす
く、溶接性、塗装後耐食性が低下して、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板としての一般的な性能が低下する。他方、皮
膜中のＦe 含有量が13.5％を超えると、Г₁ 相が増加し
てパウダリングが発生しやすくなる。このため、Ｆe含
有量は8.5 〜13.5％の範囲に限定する。

【００３９】めっき皮膜にはその他不純物として、Ｐb
、Ｃd 、Ｓn およびＳb は耐パウダリング性と耐食性
を損なうので合計で0.3 ％以内にするのが好ましい。ま
た、耐食性を向上させる元素としてＭg とＭn を合計で
0.5 ％以内含有しても本願発明の効果が大きく低減され
るものではない。

【００４０】（ｃ）母材表面の結晶粒径 本発明では、めっき皮膜の密着性と平滑性を十分に確保
するために、さらに、めっき皮膜との境界部における母
材表面の平均結晶粒径を１５μｍ以下に限定する。平均
結晶粒径がこれを上回ると界面の密着性が低下するから
である。皮膜の密着性を一段と向上させるためには、母
材表面の平均結晶粒径は８μｍ以下にすることが好まし
い。平均結晶粒径の下限は１μｍとする。密着性や平滑
さに対する細粒化の効果が飽和するうえ、これ以上の細
粒化は経済性に欠けるからである。

【００４１】（ｄ）製造方法 次に本発明に関わる合金化溶融めっき鋼板の製造方法の
概要について説明する。なお、以下に示すのは例であっ
て本発明に関わるめっき鋼板が以下の製造方法に限定さ
れるものではない。

【００４２】母材には前記（ａ）に記載した組成の鋼板
を用いる。熱間圧延板あるいは冷間圧延板のいずれを用
いてもよいが、本発明の効果を最大限に生かすには、自
動車外装鋼板として用いられる冷間圧延板を用いるのが
好適である。冷間圧延板としては焼鈍していないもの
（以下、未焼鈍冷延板と記す）を用いるのが通常である
が、焼鈍済みの鋼板を用いてもよい。

【００４３】母材には、望ましくはＮaＯＨ 等のアルカ
リ性溶液中で浸漬もしくは電解による脱脂を施す。脱脂
工程と同時に、もしくはその前後において、母材の表面
を砥粒入り回転ブラシ等により研削面当たり0.2 〜8g／
m²研削することが望ましい。この研削により、合金化処
理後の母材表面の結晶粒径の微細化を促進できる。母材
が熱延板である場合、あるいは焼鈍温度が高い場合には
この研削を併用することが特に有効である。特に合金化
処理後の母材の表面の平均の結晶粒径を８μm以下にす
る場合には、2.0g／m²以上研削することが好ましい。

【００４４】このように処理した母材は溶融亜鉛めっき
設備の連続炉に通板される。連続炉には、無酸化炉ある
いは直火炉等からなる予熱炉とラジアントチューブ方式
の還元炉とを組み合わせた方式と、全体をラジアントチ
ューブ方式としたオールラジアントチューブ還元炉方式
とがあるが、その様式は限定しない。母材は連続炉で、
要求される材料特性に応じた所定の温度に加熱される
が、母材が未焼鈍冷延板の場合には再結晶温度以上に加
熱される。本発明の組成の未焼鈍冷延板の場合には780
〜870 ℃、望ましくは780 〜830 ℃で焼鈍する。焼鈍雰
囲気はＨ₂ ：２〜50容量％、残Ｎ₂ もしくは不活性ガス
の雰囲気で、−20℃以下の露点が望ましい。

【００４５】加熱還元された母材はめっき浴の温度近く
まで冷却される。めっき浴の温度は通常460 〜480 ℃で
あるので、めっき前の母材温度は400 〜520 ℃である。
めっき浴の温度あるいは母材温度が高くなりすぎると合
金化が遅れやすい。このため、母材温度は480 ℃を超え
ないことが望ましい。めっき浴中のＡl 含有量は有効Ａ
l （全Ａl 濃度−全Ｆe 濃度）を0.07〜0.15％にするこ
とが好ましい。この範囲をはずれると、めっき皮膜中の
Ａl の含有量を前記（ｂ）に記載した範囲に制御するこ
とが困難になる。めっき浴への浸漬時間は３秒以下が好
ましい。浸漬時間がこれよりも長くなるとドロスが発生
しやすくなる。亜鉛は高圧のガスナイフで所定の付着量
に調整される。

【００４６】めっきされた母材は、引き続き熱処理炉で
合金化処理される。合金化処理時の鋼板の温度は好まし
くは490 〜530 ℃であり、490 ℃までは20℃／秒以上の
速度で加熱することが好ましい。合金化処理時の鋼板の
温度が490 ℃未満の場合はζ相が析出する。この相はＦ
e −Ｚn 合金としては比較的軟質で摩擦係数が大きいた
め、プレス成形時に金型との間の摺動による皮膜の剥離
（フレーキング）が生じる場合がある。合金化処理時の
鋼板の温度が530 ℃を超えると耐パウダリング性が低下
しやすい。ζ相は500 ℃以下の温度域で成長しやすいの
で、鋼板の昇温速度が20℃／秒に満たない場合には、ζ
相が多量に析出することがあり好ましくない。

【００４７】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の上
に、さらに通常行われているＦe 系めっきやＺn-Ｎi 等
の上層めっきを施すことや、さらにこれらの上に潤滑剤
を塗布して用いることもできる。

【００４８】

【実施例】表１に記載の化学組成からなる板厚０．８ｍ
ｍの未焼鈍冷延板を母材として、７５℃の１０重量％の
ＮａＯＨ溶液で脱脂洗浄した後、連続式溶融亜鉛めっき
設備の直火還元加熱により６５０℃迄予熱し、Ｈ２ ２
０容量％、Ｎ２ ８０容量％、露点−３７℃の雰囲気中
で７９０℃×６０秒の焼鈍を行い、さらにＨ２ ２０容
量％、Ｎ２ ８０容量％、露点−４７℃の雰囲気中で５
５０℃×６０秒の熱処理を行い、４８０℃に冷却し、有
効Ａｌ（全Ａｌ濃度−全Ｆｅ濃度）を０．１１〜０．１
５重量％含有する４６０℃の亜鉛めっき浴に２秒間浸漬
して片面当りの付着量２７〜４８ｇ／ｍ２の溶融亜鉛め
っき鋼板を得た。このめっき鋼板を誘導加熱方式の熱処
理装置を用いて４０℃／秒の速度で各種の温度に加熱
し、１８秒間保持し、１５℃／秒の速度で冷却して合金
化処理を施したサンプルを得た。一部の母材は脱脂洗浄
工程の前に砥粒入りのナイロン製回転ブラシで表面を研
削し、その後、上記と同様の脱脂以降の製造工程によっ
て合金化溶融亜鉛めっき鋼板のサンプルを得た。

【００４９】

【表１】

【００５０】合金化処理後の外観を肉眼で観察し、処理
むら（スジ状の外観不良）が認められるものは不良とし
た。合金化処理しためっき鋼板サンプルは、インヒビタ
ー（朝日化学社、イビット710N）を0.5 重量％含む６重
量％の塩酸溶液でめっき皮膜を溶解して皮膜組成を化学
分析により分析した。

【００５１】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の性能評価は以
下の方法で行った。

【００５２】耐パウダリング性：各鋼板サンプルから直
径60mmのブランクを打ち抜き、これを直径33mmのポンチ
を用いて深さ25mmの円筒状のカップに成形した。成形時
のしわ押え圧は3.92ｋＮとした。円筒状に成形したサン
プルの外側の側壁面から粘着テープで剥離する亜鉛片の
重量を求めて耐パウダリング性を評価した。

【００５３】耐低温チッピング性：長さ150mm 、巾70mm
の試験片にＣhemfil社製ＣＦ168 によりリン酸塩処理を
行った後、カチオン電着塗装（ＰＰＧ社製Ｕniprime を
使用、膜厚30μm ）、中塗り塗装（ＰＰＧ社製エホ゜キシエステ
ル 系塗料を使用、膜厚15μm）、さらに上塗り塗装（Ｐ
ＰＧ社製アクリル・エナメル 系塗料を使用、膜厚45μm ）の塗装
を施した。この鋼板を―20℃に冷却保持し、グラベロ試
験機において直径４〜６mmの砂利石10個を衝突速度100
〜150km ／時の条件で衝突させた後、粘着テープで剥離
するめっき皮膜片の内、直径が最大のものから５ケまで
のものの平均値を求めて各鋼板の低温チッピング性の指
標とした。

【００５４】めっき表面の粗さ：触針式表面粗さ計によ
り、55deg 円錐型、先端径１μm の触針を用いて、走査
距離8mm 、カットオフ0.8 mmの条件で表面の凹凸を計測
した。

【００５５】めっき層との境界部の母材表面の結晶粒
径：合金化処理しためっき鋼板のめっき層を0.01％のイ
ンヒビター（朝日化学社製：イビット）を含む濃度６％
の塩酸で溶解除去し、さらに、３％の硝酸アルコール液
（ナイタール液）で２分間腐食した。この表面を電子顕
微鏡により倍率1000倍で10視野について写真撮影し、写
真の中央部に引いた直線で切断される結晶粒の数を求め
て平均の結晶粒径を算出した。

【００５６】各鋼板の製造条件と性能評価結果を表２に
示す。ここで、研削量およびめっきの付着量はいずれも
鋼板の片面当たりの量を示し、外観の欄の×印は処理む
らが観察されたことを示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２に示すように本発明の方法で製造した
鋼板は合金化時の処理むらがない。その性能は、パウダ
リング量が15mg以内、低温チッピング試験でのめっき皮
膜の剥離径が４mm未満、さらに、めっき表面の表面粗さ
も1.0 μm 以下であり、自動車外装用の鋼板として十分
な性能を持っている。特に、試番25、28、33および38は
総合性能に於いて極めて優れており、皮膜のＡl 含有量
が低くても耐低温チッピング性と耐パウダリング性が確
保できている。

【００５９】本発明の条件に外れる場合には、比較例に
示したように上記３条件の内のいずれかが劣っており、
総合的に性能が優れた鋼板を得ることが出来ない。

【００６０】

【発明の効果】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
塗装後の耐低温チッピング性とめっき皮膜の耐パウダリ
ング性に加えてめっき表面の平滑性も優れている。この
鋼板は合理的に製造できるので経済性にも富み、深絞り
用途にも適するので特に自動車の外装用鋼板として好適
である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学組成が重量％でＣ：０．００６％以
   下、Ｓｉ：０．０２〜０．０８％、Ｍｎ：０．０６〜
   ０．２５％、Ｐ：０．００７〜０．０１４％、Ａｌ：
   ０．００５〜０．０８％、Ｃｒ：０〜０．２％、Ｂ：０
   〜０．００３％、Ｔｉ及びＮｂの少なくとも一方を合計
   で０．０３〜０．３０％含み、さらに、ＳｉとＰの含有
   量が下記の式および式の関係を満たし、残部がＦｅ
   および不可避的不純物よりなる母材の少なくとも１面
   に、重量％でＡｌ：０．１５〜０．６０％、Ｆｅ：８．
   ５〜１３．５％、残部がＺｎ及び不可避的不純物よりな
   る合金めっき皮膜を有し、かつ、めっき皮膜との界面の
   母材表面の平均結晶粒径が１〜１５μｍであることを特
   徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 Ｓｉ＋１０×Ｐ≦０．１８ ・・・・・ Ｐ≧０．００５＋０．１×Ｓｉ ・・・