JP3211695B2 - めっきふくれのない溶融亜鉛めっき熱延鋼板 - Google Patents

めっきふくれのない溶融亜鉛めっき熱延鋼板

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JP3211695B2 JP00559397A JP559397A JP3211695B2 JP 3211695 B2 JP3211695 B2 JP 3211695B2 JP 00559397 A JP00559397 A JP 00559397A JP 559397 A JP559397 A JP 559397A JP 3211695 B2 JP3211695 B2 JP 3211695B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、めっきふくれの
ない溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、土木および建築分野においては、
板厚が2mm以上の溶融亜鉛めっき鋼板が多く使用され
ている。これらの溶融亜鉛めっき鋼板の多くは、熱間圧
延および酸洗の後、冷間圧延工程を経ることなく、熱間
圧延鋼板のまま連続溶融亜鉛めっき設備でめっきされて
いる。
【0003】通常、溶融亜鉛めっき鋼板の製造過程にお
いては、前処理工程において鋼板表面の油脂類を除去す
る工程で酸化皮膜が生成する。そこで、この酸化皮膜を
所定の条件下で還元して除去し、鋼板表面を活性化させ
る。しかしながら、この還元工程において、鋼板内部に
水素が侵入する。次いで、鋼板は溶融亜鉛めっきをされ
た後、室温まで冷却される。上記還元工程で侵入し増加
した鋼板中の水素は、上記冷却過程で過飽和状態にな
り、拡散して時間の経過とともに除々に鋼板の外部に出
てくる。ところが、亜鉛めっき皮膜は水素を通しにくい
ので、水素は原子状水素からガス状水素になって亜鉛め
っき皮膜と鋼板との界面に滞留し、その圧力が一定値以
上に大きくなると、亜鉛めっき皮膜にふくれ状の欠陥
(めっきふくれ)が発生する。
【0004】上述したように、めっきふくれの発生が鋼
板中の水素に起因していることは従来から指摘されてい
る。例えば、特公平5−26863号公報は、水素を特
に通しにくい3〜10wt.%Alを含む溶融亜鉛めっき皮
膜を有する冷延鋼板において、鋼板の焼鈍中に雰囲気か
ら侵入した水素が、めっき後に鋼板から放出されるとき
発生するブリスターやクレーター状欠陥(水素ガス圧力
でめっき層が破壊された状態の欠陥であり、めっきふく
れより程度のひどいもの)の防止方法を開示している。
その方法は、鋼板から水素が放出されないように鋼板自
身の水素吸蔵能力を高めるために、鋼中にTiおよびN
を適当量添加するもの(以下、「先行技術1」という)
である。
【0005】また、特開昭52−95543号公報は、
亜鉛めっき熱延鋼板のめっきふくれを防止する方法とし
て、水素を含む雰囲気での還元処理において、処理温度
を600〜720℃の範囲内に限定する方法(以下、
「先行技術2」という)を開示している。
【0006】また、例えば、「鉄鋼協会講演集」 '83
S459 p.143においても述べられているよう
に鋼板中の水素含有量とめっきふくれの発生頻度との間
の定量的相関は未だ明らかになっていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】溶融亜鉛めっき鋼板の
ブリスターやクレーター状欠陥を防止するための先行技
術1は、同時にプレス成形性に優れたものとしている点
において優れている。しかしながら、TiやNを適当量
添加しなければならないので製造コストが高くなる。先
行技術2では、水素雰囲気での還元処理温度を限定すれ
ばよい点で操業要因の管理は容易である。しかしなが
ら、広範囲の化学成分組成や板厚等の鋼板についての有
効性については明らかでない。
【0008】また、先行技術1および2にいずれにおい
ても、鋼板中の水素含有量とめっきふくれの発生頻度と
の定量的関係は開示されていない。従って、この発明の
目的は、溶融亜鉛めっき鋼板に関して、めっき後の鋼板
中の水素の挙動とめっきふくれ発生との定量的関係を明
らかにすることにより、めっきふくれのない溶融亜鉛め
っき鋼板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は上述した観点
から、めっきふくれのない溶融亜鉛めっき熱延鋼板を開
発すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、所定の条件下
において鋼板から放出される水素量が一定値以下であれ
ば、めっきふくれは発生しないことを知見した。
【0010】この発明に係る溶融亜鉛めっき熱延鋼板
は、上記知見に基づきなされたものであり、めっき後の
鋼板を190℃まで昇温し、引き続き30分間保持し、
この間に鋼板から放出される全水素量が、鋼板1m2
たり標準状態換算で6cm3 (6Ncm3 )以下である
ことに特徴を有するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、この発明の溶融亜鉛めっき
鋼板として、めっき後の鋼板を190℃に昇温し、30
分間保持したときに鋼板から放出される全水素量が、鋼
板1m2 当たり6Ncm3 以下であるものに限定した理
由を述べる。
【0012】本発明者は、溶融亜鉛めっき熱延鋼板につ
いて、めっき後の熱延鋼板中の水素量とめっきふくれと
の関係について試験を行なった。めっき後の熱延鋼板中
の水素量を測定するための試験片は、常法により製造さ
れた溶融亜鉛めっき熱延鋼板の試験材を、連続溶融亜鉛
めっきラインでめっき後、室温まで冷却した後で採取
し、所定寸法に切り出した。試験片の温度が上がらない
ようにしながら直ちにめっき皮膜を機械的に除去した
後、直ちに水素量の測定に供した。このようにして、め
っき後の熱延鋼板中の水素量測定ができるようにし、且
つ、試験片からの水素の逃散量を極力少なくした。その
結果、下記事項が明らかとなった。
【0013】めっきふくれの発生頻度と、めっき後の
熱延鋼板を融点まで加熱したときに熱延鋼板から発生す
る全水素量との間には明確な相関は認められない。しか
しながら、めっきふくれの発生頻度と、めっき後の熱延
鋼板を190℃まで加熱し30分間保持したときに、熱
延鋼板から放出される水素量との間には強い相関があ
る。なお、熱延鋼板から十分に水素を抽出するために、
少なくとも30分間保持することが必要である。
【0014】このような強い相関を示す理由は明確に
はわかっていないが、めっき後の熱延鋼板の190℃×
30分間の加熱で放出された水素は、鋼板中の転位にト
ラップされていた水素であることが明らかになっている
(例えば、「鉄と鋼」Vol.79 No.2 p9
7)。従って、転位にトラップされていた水素は、室温
においても長時間経過したので熱延鋼板から放出され、
溶融亜鉛めっき熱延鋼板のめっきふくれの原因になった
ものと推定される。
【0015】従って、めっきふくれ発生の有無を判定す
るためには、めっき後の熱延鋼板を190℃において3
0分間保持することが必要である。 溶融亜鉛めっき熱延鋼板にめっきふくれが発生しない
ためには、上記条件で測定されためっき後の熱延鋼板の
水素量が、熱延鋼板1m2 当たり6Ncm3 以下である
こと。
【0016】なお、一般的に冷延鋼板下地のめっき鋼板
には、めっきふくれは発生しないので、この発明は、溶
融亜鉛めっき熱延鋼板に限定する。上記放出水素量は、
還元工程や焼鈍工程における環境からの侵入水素量と、
それ以前における鋼板中の水素吸蔵量に依存する。侵入
水素量は、焼鈍温度、焼鈍時間、雰囲気ガスの水素濃度
及び鋼板表面状態等の影響を受け、水素吸蔵量は鋼種、
鋼板の組織及び析出物の形態・量等のよって変わる。従
って、本発明に係るめっきふくれのない溶融亜鉛めっき
鋼板は、特に限定された方法で製造しなくてもよい。め
っき前の還元工程や焼鈍工程における鋼板への侵入水素
量が小さく抑制されるように、上記工程の雰囲気中水素
ポテンシャルや温度を適宜調節することにより、めっき
後の鋼板を190℃まで昇温し、更に30分間保持した
とき、鋼板から放出される全水素量が、鋼板1m2 当た
り標準状態換算で6cm3 以下となるように操業条件を
管理すれば、常法による製造方法であってもよい。
【0017】
【実施例】次に、この発明を実施例によって更に詳細に
説明する。連続鋳造で調製されたスラブを熱間圧延して
板厚2.0および4.0mmの熱延鋼板を製造した。熱
間圧延の仕上温度は750〜800℃の範囲内、巻取温
度は650℃である。熱間圧延された鋼板を酸洗し、酸
洗された鋼板を連続式溶融亜鉛めっきラインに装入し
た。
【0018】連続式溶融亜鉛めっき設備は、ライン内焼
鈍方式で、還元雰囲気の竪型炉を備えたものを用い、鋼
板を焼鈍後、亜鉛めっきを施した。焼鈍雰囲気はH2
度を20vol.% で残部N2 ガスとし、焼鈍温度は690
〜850℃の範囲内の各種所定値に変化させることによ
り、鋼板中への侵入水素量を調整し、鋼板の水素濃度を
各種値に変化させた。焼鈍時間は90秒(板厚4.0m
mの場合)または60秒(板厚2.0mmの場合)とし
た。めっき浴の組成はAl濃度を0.14wt.%、残部溶
融Znとし、めっき浴温465℃、めっき浴への侵入板
温475℃とし、めっき付着量は両面で270g/m2
以上とした。
【0019】表1に、めっき母材に使用した鋼板の化学
成分組成を示す。
【0020】
【表1】
【0021】その他の製造条件は、連続式溶融亜鉛めっ
きラインに同等材を通板させるときの標準的なものとし
た。上述した方法により製造された溶融亜鉛めっき熱延
鋼板の各々について、鋼板からの水素放出を測定し、一
方、当該溶融亜鉛めっき熱延鋼板にめっきふくれが発生
するか否かを観察した。
【0022】〔水素放出量の測定用試験片調製およびそ
の測定方法〕溶融亜鉛めっき熱延鋼板のコイル幅方向中
央部の圧延方向に隣接した位置から、500×500m
mと200×200mmの試験材を各1枚ずつ切り出
し、200×200mmの試験材を液体窒素に浸漬して
約−196℃に冷却して、放出水素量測定用の試験材と
した。次いで、この試験材を−100℃以下に保ちなが
ら、100mm×5mm×板厚の短冊を所定枚数だけ切
断し、めっき皮膜を研削で除去して試験片を調製した。
−100℃以下に保持された試験片を5本1組にしてす
ばやくガスクロマトグラフにセットし、放出水素量を測
定した。測定条件は、試験片の加熱速度5℃/minで
190℃まで昇温した後、190℃で30分間保持し、
昇温中および保持中に試験片から放出された全水素量を
測定した。水素放出量の測定は各試験材につき3組の試
験片につき行ない、その平均値を求めた。
【0023】一方、めっきふくれの発生の有無を、先に
切り出した500×500mmの試験材を室温で72時
間以上放置した後、測定した。めっきふくれの測定方法
はめっき鋼板の表面約0.25m2 を10倍のルーペで
観察し、めっきふくれの個数を計測した。
【0024】試験結果を表2に示し、溶融亜鉛めっき熱
延鋼板製造時の焼鈍温度を併記した。
【0025】
【表2】
【0026】表2の結果に基づき、放出水素量とめっき
ふくれ発生との関係を図1に示した。めっき後の鋼板か
らの所定条件下における放出水素量が、本発明の範囲外
である6Ncm3 超えである比較例1〜8では、板厚に
よらず全てについてめっきふくれが発生している。めっ
きふくれ発生の個数密度は、放出水素量の増加につれて
大きくなる。
【0027】これに対して、本発明の範囲内である実施
例1〜8は板厚によらず全てについて、めっきふくれは
全く発生していない。上述したように、鋼板からの放出
水素量を本発明の範囲内に限定すれば、熱延鋼板下地の
溶融亜鉛鋼板にめっきふくれは発生しない。本発明の条
件を満たす具体的方法として、例えば、板厚その他の条
件が実質的に一定である場合には、焼鈍温度を所定値以
上にすればよいこともわかる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
特別な設備を使用することなく、また、高価な合金元素
の添加や成分調整をすることなく、安価なコストでめっ
きふくれのない溶融亜鉛めっき熱延鋼板を提供すること
ができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼板からの放出水素量とめっきふくれ発生との
関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 敬士 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 島田 聰一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−118968(JP,A) 特開 平9−13156(JP,A) 特開 平6−145937(JP,A) 特開 昭54−130443(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき後の熱延鋼板を190℃まで昇温
    し、引き続き30分間保持したとき、前記鋼板から放出
    される全水素量が、前記鋼板1m2 当たり標準状態換算
    で6cm3 以下であることを特徴とする、めっきふくれ
    のない溶融亜鉛めっき熱延鋼板。
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