JP3470634B2 - 電気めっき用下地鋼板ならびに電気めっき鋼板およびそれらの製造方法 - Google Patents

電気めっき用下地鋼板ならびに電気めっき鋼板およびそれらの製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気めっき用下地
鋼板, 電気めっき鋼板(いずれも、鋼帯を含む。以下同
じ)およびそれらの製造方法に関し、特に、電気めっき
鋼板の電気めっき槽のコンダクターロールとめっき後鋼
板との接触によりもたらされる「ピカピカ疵」と呼ばれ
る局部的な光沢むらの表面欠陥を低減した表面品質に優
れた電気めっき鋼板を製造するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】電気亜鉛めっき鋼板に代表される電気め
っき鋼板は、耐錆性に優れていることから、自動車の車
体、家電製品等の広い分野で使用されている。ところ
で、これらの電気めっき鋼板は、冷延鋼板を金属イオン
(例えば、Znイオン)を含む電解液中で陰極処理するこ
とによって製造される。電気めっき鋼板製造するための
めっき装置としては、電解槽の形式によって、縦型、水
平型、ラジアル型の3種類が知られているが、工業的に
は水平型のものが広く用いられている。
【0003】水平セル型電解槽を具えた電気めっき装置
においては、金属製のコンダクターロールを通じて鋼板
に負の電位を印加し、電極(アノード)に正の電位を印
加することにより、電解液中の金属イオンを該鋼板上へ
金属として電析させる。そしてこの装置では、水平に搬
送される鋼板を挟んで、鋼板の上面側にコンダクターロ
ールが下面側にバックアップロールが配置される。ここ
で、コンダクターロールが鋼板の上面側に配置される理
由の一つは、ロール交換時の作業性によるものである。
ところが、この水平セル型電解槽を用いてめっきを行う
場合、コンダクターロールが接する側の鋼板面に、局部
的な光沢むら(「ピカピカ疵」と称する)が発生するこ
とがあり、めっき後の外観が表裏で差を生じるという問
題があった。このピカピカ疵は、鋼板めっき面の凸部が
硬質のコンダクターロールの圧下により押しつぶされ平
滑になって光沢を放って見えるものである。
【0004】このようなめっき面の表裏差をなくす方法
として、従来、特開平5−339787号公報では、搬送方向
に複数組配置されたコンダクターロールとバックアップ
ロールとの上下の配置を、上側と下側との配置を搬送方
向で交互に組替える方法を提案している。しかし、この
従来技術では、めっき外観の表裏差を減らすことはでき
ても、ピカピカ疵そのものは表面に残っているので、外
観上問題となった。また、特開平6−10186 号公報に
は、最終段のコンダクターロールをセルの上流側に配置
する方法が開示されている。この従来技術によれば、最
終セルでのめっき後には、コンダクターロールによるめ
っき面への圧下がないのでピカピカ疵がつきにくい。し
かし、この技術では、最終セル後のコンダクターロール
による押しつけはないものの、最終セル前までのコンダ
クターロールによって、ピカピカ疵がすでに発生してい
るために、顕著な効果が期待できないという問題があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術が抱えている問題点を解決することにあり、電気
めっき鋼板の表面におけるピカピカ疵を表裏両面で抑制
し、良好な表面外観を有する、電気めっき用下地鋼板と
電気めっき鋼板およびそれらの製造方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者等は、前記課題を
解決するために鋭意研究した結果、ピカピカ疵はめっき
面での特定サイズ以上のピカピカ部分(平坦部分)が占
める面積率と極めて良好な相関関係があること、またこ
のピカピカ疵を抑制するには、めっき下地鋼板の表面形
状を表すパラメーターをコントロールすることが重要で
あることを見いだした。本発明はこのような知見に基づ
いて完成したものであり、その要旨構成は以下のとおり
である。 (1) 表面形状を表すパラメーターとして、PPI値が15
0 以上、かつ、ろ波中心平均うねりWcaが0.5 μm以下
であることを特徴とする電気めっき用下地鋼板。 (2) ロール表面を放電ダル加工により粗度調整したワー
クロールで調質圧延して、鋼板表面の、PPIを150 以
上、かつ、ろ波中心平均うねりWcaを 0.5μm以下とす
ることを特徴とする電気めっき用下地鋼板の製造方法。 (3) 表面形状を表すパラメーターとして、PPI値が15
0 以上、かつ、ろ波中心平均うねりWcaが0.5 μm以下
である下地鋼板の上に、付着量が1〜100 g/m2である電
気めっき層を設けて、ピカピカ度を5以下としたことを
特徴とする電気めっき鋼板。 (4) 水平搬送鋼板を挟む上下に設けられた金属製コンダ
クターロールおよびゴム製バックアップロールとの組か
らなる通電部を備える、水平型電気めっき装置にて電気
めっきを行うに当たり、ロール表面を放電ダル加工によ
り粗度調整したワークロールで調質圧延して、鋼板表面
の、PPIを150 以上、かつ、ろ波中心平均うねりWca
を 0.5μm以下とした電気めっき用下地鋼板を、金属め
っき浴中で陰極処理することを特徴とする電気めっき鋼
板の製造方法。
【0007】上記の構成において、より好ましい条件と
して、下地鋼板のPPI値については180 以上が、同じ
く、ろ波中心平均うねりWcaで0.4 μm以下にすること
が推奨される。なお、上記「ピカピカ度」は、めっき鋼
板の表面において直径40μm超えのピカピカ部分が占め
る面積率(%)を表すものとする。このピカピカ度のよ
り好ましい範囲は2以下である。
【0008】
【発明の実施の形態】前述したようにピカピカ疵は、Zn
めっきがコンダクターロールの圧下力により平坦に変形
した部位に多くが散在しており、しかもその拡大写真か
ら、平坦部のサイズが比較的大きいものがピカピカ疵の
発生程度を支配していることが判った。さらに検討を進
めていった結果、ピカピカ疵は、以下に定義する「ピカ
ピカ度」と極めて良好な相関を有し、このピカピカ度を
5以下、好ましくは2以下に制御すれば、ピカピカ疵を
実用に差し支えない程度に抑制することが可能になると
の結論に達した。 ピカピカ度:電気めっき鋼板表面を顕微鏡により所定の
倍率(例えば、15倍)で写真撮影し、この写真を画像解
析装置を用いて、直径40μm超えのピカピカ部分(後述
する写真における黒色斑点状の平坦な部位に相当)が全
体に占める面積率(%)で表したもの。
【0009】そこで、発明者らはさらに、めっき表面の
ピカピカ度を上記範囲に制御するための方策について研
究を進めた。その結果、コンダクターロールによる加圧
変形によって、めっき面が部分的に平坦化して引き起こ
されるピカピカ疵は、めっき前の下地鋼板の表面形状と
りわけ、表面形状パラメーターのPPI値と、ろ波中心
平均うねりWca(JIS B0601 に規定されるもの)に依存
し、これらパラメーターの値を適正範囲に制御すれば、
ピカピカ疵を抑制できることが判った。このことは、電
気めっき鋼板のめっき面の表面形状パターンは、下地鋼
板の表面形状を引き継いで類似したパターンで形成さ
れ、このめっき面の一部(凸部)がコンダクターロール
によって加圧され、ピカピカ疵に至るものとして説明で
きる。
【0010】図1は、調質圧延ロールの表面粗さを変化
させることにより、下地鋼板のPPIを予め種々の範囲
で変化させておき、この鋼板にめっきを行い、めっき表
面のピカピカ度との関係を調べたものである。図1か
ら、下地鋼板のPPIを大きくするほどピカピカ度は減
少すること、ピカピカ疵を工業的に許容しうる指標とな
るピカピカ度5以下まで、好ましくは2以下まで下げる
ためには、PPIを150 以上に、好ましくは180 以上に
高めればよいことがわかる。これから、PPIが大きい
ことは、ピーク数が多く、1個当たりのピーク面積が小
さくなることを意味していると言える。
【0011】また、調質圧延ロールのショット時間を変
えることにより、種々の範囲のろ波中心平均うねりWca
の下地鋼板(ただし、PPI=180 〜200 に調整したも
の)を製造し、Wcaとピカピカ疵との関係を調べた。そ
の結果を図2に示す。図2から、ピカピカ度5以下まで
下げるためにはWcaを0.5 以下に、ピカピカ度2以下ま
で下げるためにはWcaを0.2 以下に低下させればよいこ
とがわかる。このような結果が得られた理由は、Wca
小さくすれば、下地鋼板のうねりが小さくなって、この
鋼板とコンダクターロールとの局部的な接触が少なくな
る。このことが、コンダクターロールによる鋼板への押
しつけ力を均一にし、面圧を小さくして、ピカピカ度の
低下に寄与したものと考えられる。
【0012】ピカピカ疵に及ぼすこのようなPPIとW
caの影響をより明瞭に示したのが図3である。この図か
らも明らかなように、ピカピカ疵を抑制するためには、
PPIを150 以上、好ましくは180 以上に、かつWca
0.5 以下、好ましくは0.4 以下にする必要がある。な
お、PPIは、150 以上で高ければ高いほどよいが、そ
の上限は 400とするのが望ましい。というのは、PPI
を大きくし過ぎるとロール加工時間が長くなり、コスト
が高くなるからである。上述したPPIとWcaの条件を
満たした表面形状の調整を、一般には、下地鋼板の両面
に施す。かかる処理によって、表裏面でのピカピカ度の
差は2以下、より適正な条件に調整すれば1以下の低値
におさめることが可能になる。この下地鋼板を前記表面
形状に調整するには、表面形状を同様に調整したワーク
ロールを用いて調質圧延することによって行えばよい。
ここに、ワークロールの表面形状調整は、放電加工によ
って行う。
【0013】というのはショットダル加工、レーザーダ
ル加工、放電ダル加工の各加工法で製造したロールの表
面形状について、RaとWcaまたはPPIとの関係を調
査した結果から説明される。すなわち、ショットダル加
工法では、図4に示すように、Wcaが0.5 以下のものを
製造するのが困難であり、また、レーザーダル加工法で
は、図5に示すように、PPI≦120 のものしか得られ
ない。これに対して、放電ダル加工法を適用すると、前
記各加工法の難点が解消されるので、加工時の条件を選
択して粗度調整すれば、Wca≦0.5 かつPPI≧150 を
満足するロールが製造可能となるからである。なお、発
明において対象としている下地鋼板とは、自動車や家電
製品用として一般に使用されるめっき用のものである。
【0014】また、電気めっきの金属種としては、亜
鉛、ZnNi、ZnFe、FeZn、FeP等が好適である。めっき時
のコンダクターロールの圧下力は、鋼板の材質劣化を招
かないこと、鋼板との接触面でスパークが発生しないこ
と、鋼板との接触面で隙間が発生しコンダクタロールに
Znがめっきされないこと、などを考慮して決定すればよ
く、例えば10〜200 kg/cm2 とすることが望ましい。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。低C
材、極低C材、ハイテン材の熱延鋼板を冷間圧延後、連
続焼鈍ののち、表面を放電ダル加工またはショットダル
加工またはレーザーダル加工を施したワークロールを用
いて調質圧延することにより、表面形状パターンを種々
の範囲に調整して、めっき用の下地鋼板を製造した。次
に、この下地鋼板を、金属製コンダクターロールを鋼板
の上側に、ゴム製バックアップロールを鋼板の下側に配
置した水平型電気めっき装置を用いて、付着量が 20 g/
m2の電気Znめっき(めっき条件:Zn2+:100 g/l 、電流
密度:50A/dm2 、コンダクターロールの圧下力:10〜
200 kg/cm2 )を行った。得られた各電気めっき鋼板の
表面を倍率15倍で顕微鏡撮影し、この写真から任意に25
mm×25mmで10視野を選び、画像解析装置を用いて、ピカ
ピカ度(40μmを超えるピカピカ部分の面積の占める面
積率)の平均を求めた。その結果を下地鋼板の製造条件
とともに表1に示す。また、図6の(a) および(b) に、
それぞれ比較例(No. 6)と発明例(No. 2)による電
気めっき鋼板の顕微鏡写真を示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1に示す結果から明らかなように、下地
鋼板の表面形状が本発明適合範囲にあれば、ピカピカ度
が極めて小さい表面外観に優れた電気めっき鋼板が得ら
れるが、下地鋼板のPPIかWcaののいずれか少なくと
も一方が不適合な比較例では良好な表面外観が得られな
い。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
地鋼板の表面形状パターンを上記のごとくに限定するこ
とにより、ピカピカ度が小さく表面外観が極めて優れた
電気めっき鋼板を安定して提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピカピカ度とPPIとの関係を示すグラフであ
る。
【図2】ピカピカ度とWcaとの関係を示すグラフであ
る。
【図3】ピカピカ度に及ぼすPPIおよびWcaの影響を
示すグラフである。
【図4】ロールの加工方法がロール表面のWcaに及ぼす
影響を示すグラフである。
【図5】ロールの加工方法がロール表面のPPIに及ぼ
す影響を示すグラフである。
【図6】電気めっき鋼板表面の金属組織を表す顕微鏡写
真である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−3782(JP,A) 特開 昭54−150331(JP,A) 特開 平5−247668(JP,A) 特開 平4−285149(JP,A) 特開 昭63−255320(JP,A) 特開 平5−339787(JP,A) 特開 平6−10186(JP,A) 特公 昭59−34441(JP,B2) 特許3263223(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 5/36 C25D 5/26 B21B 1/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面形状を表すパラメーターとして、P
    PIが150 以上、かつ、ろ波中心平均うねりWcaが0.5
    μm以下であることを特徴とする電気めっき用下地鋼
    板。
  2. 【請求項2】 ロール表面を放電ダル加工により粗度調
    整したワークロールで調質圧延して、鋼板表面の、PP
    Iを150 以上、かつ、ろ波中心平均うねりW caを 0.5μ
    m以下とすることを特徴とする電気めっき用下地鋼板の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 表面形状を表すパラメーターとして、P
    PIが150 以上、かつ、ろ波中心平均うねりWcaが0.5
    μm以下である下地鋼板の上に、付着量が1〜100 g/m2
    である電気めっき層を設けて、ピカピカ度を5以下とし
    たことを特徴とする電気めっき鋼板。
  4. 【請求項4】 水平搬送鋼板を挟む上下に設けられた金
    属製コンダクターロールおよびゴム製バックアップロー
    ルとの組からなる通電部を備える、水平型電気めっき装
    置にて電気めっきを行うに当たり、ロール表面を放電ダ
    ル加工により粗度調整したワークロールで調質圧延し
    て、鋼板表面の、PPIを150 以上、かつ、ろ波中心平
    均うねりWcaを 0.5μm以下とした電気めっき用下地鋼
    板を、金属めっき浴中で陰極処理することを特徴とする
    電気めっき鋼板の製造方法。
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