JP3500593B2 - 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
塗装用合金化亜鉛めっき鋼板Info
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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、自動車，建材，家
電製品等の素材として有用な塗装後の耐食性にすぐれた
合金化亜鉛めっき鋼板に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋼板表面に亜鉛めっき層（溶融めっき，
電気めっき，蒸着めっき等）を形成した後、加熱処理を
施してめっき層をＦｅ−Ｚｎ合金化した所謂合金化亜鉛
めっき鋼板は、塗装性，塗膜密着性，耐食性等にすぐ
れ、かつ良好な溶接性を有する材料であり、自動車，建
材，家電製品等の材料として広く使用されている。亜鉛
めっき層の合金化は、母材鋼板（素地鋼）からめっき層
へのＦｅの拡散反応であり、加熱処理（合金化処理）に
より、めっき層には、図１のように、ζ相（FeZn13) ，
δ1 相(FeZn 7 ) ，Γ相(Fe 5 Zn21) の各金属間化合物
（Fe濃度，ζ相＜δ1 相＜Γ相）がこの順に生成し、め
っき層表面に向って成長する。 【０００３】亜鉛めっき層の合金化反応が不十分（合金
化度不足）の場合は、めっき層の表層に、未反応のη相
（純亜鉛）が残留し、他方合金化が過度に進むと、Γ相
の生成層厚が厚くなる。Γ相(Fe 5 Zn21) は鉄濃度が高
く、硬く脆い相（Fe: 約18〜20wt％, Hv: 約480 〜490)
であるため、その層厚の増大に伴つて、めっき鋼板のプ
レス成形加工でパウダリング（めっき層の破砕・剥離現
象）が生じ易くなり、めっき剥離粉による製品表面の押
し疵の発生・歩留りの低下、および剥離粉を除去するた
めの金型洗浄の頻度増大・加工能率の低下等を招く。他
方、合金化度の不足により、めっき層表面にη相（純亜
鉛）が残存すると、プレス加工時の金型との接触界面の
摺動抵抗が大きくなり、型かじりが発生し易く、所謂フ
レーキングとなって、金型のビード部などに剥離片が付
着堆積し、この場合もまたプレス工程の歩留り低下, 能
率低下等を余儀なくされる。従って、亜鉛めっき層の合
金化処理は、η相の残留やΓ相の層厚増大を生じないよ
うに制御することが必要である。従来より、プレス工程
の耐パウダリング性および耐フレーキング性を満足し、
また塗装性，塗膜密着性の良好な合金化亜鉛めっき鋼板
として、δ1 相（鉄濃度: 約9 〜11wt%, Hv : 約260 〜
360 ）を主体とするめっき層を形成したものが実用に供
されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】塗装用合金化亜鉛めっ
き鋼板は、めっき層表面に、塗装下地処理として、りん
酸亜鉛処理等の化成処理が施されたうえ塗装が行われ
る。しかるに、化成処理皮膜の皮膜形態が同じであって
も、形成される塗膜の密着性に高低の不同を生じる。こ
れは、めっき層の合金化度の相違により、形成される化
成処理皮膜の結晶配向が異なったものとなり、塗膜密着
性の良いピーク面と、そうでないピーク面が現れるから
である。従来のδ1 相を主体とするめっき層では、塗膜
密着性のよいピーク面をもつ化成処理皮膜を形成するこ
とは困難である。更に、めっき層が、溶融亜鉛めっき層
（通常、0.2 重量％前後のＡｌを含有）である場合は、
合金化処理などの過程で、めっき層表面にＡｌの濃化が
生じる。Ａｌの表面濃化は、化成処理における均一な皮
膜生成を阻害し、このため、塗膜密着性の低下および塗
装後の耐食性の低下がより大きくなる。近時、塗装用合
金化亜鉛めっき鋼板として、δ1 相を主体とする従来の
合金化亜鉛めっき鋼板より更に塗膜密着性が高く、塗装
後耐食性にすぐれたものが要請されている。本発明は、
この要請に応えるための改良された合金化亜鉛めっき鋼
板を提供するものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の合金化亜鉛めっ
き鋼板は、合金化亜鉛めっき層が、Ｆｅ含有量５〜１５
重量％、Ａｌ含有量０〜０．５重量％，残部実質的にＺ
ｎからなる組成を有し、めっき層の表面は、η相金属間
化合物が存在せず、ζ相金属間化合物からなる連続膜面
状の表面層を有し、Ｘ線回折によるめっき層の回折強度
から下式[１]により算出されるＫ値が、０．３２≦Ｋ≦
０．６５の範囲にあり、めっき層表面に化成処理皮膜が
形成されることを特徴としている。 Ｋ値＝（Ｉζ−ＩBG）／Ｉζ …[１] [式中、Ｉζ：ζ相金属間化合物の回折強度（cps） ＩBG：バックグランド強度（cps） ] 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の合金化亜鉛めっき鋼板の
めっき層は、表面層として、連続膜面状に形成されたζ
相（FeZn13) からなる層を有する。このめっき層表面に
化成処理して形成される皮膜は、δ1 相が主体のめっき
層表面に形成される化成処理皮膜に比し、塗膜密着性の
よい結晶配向を有する。めっき層が、溶融亜鉛めっき
（Ａｌを含有する）である場合にも、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Ａｌの表面濃化が少なく、均一な化
成処理皮膜の生成を妨げられることはない。このため、
塗膜密着性が高められ、塗装後耐食性が向上する。ま
た、ζ相からなる表面層は、プレス加工において、摺動
抵抗の大きいη相（純亜鉛）のような金型の型かじりは
なく、良好な耐フレーキング性を有する。しかも、表層
にζ相を有するめっき層は、δ1 相を主体とするめっき
層に比し、合金化の程度が低いので、Γ相の生成層厚も
比較的薄く、従って耐パウダリングも良好である。 【０００７】本発明の合金化亜鉛めっき層は、５〜１５
重量％のＦｅを含有する。合金化亜鉛めっき層のＦｅ含
有量は、合金化処理で生じためっき層の合金化の程度を
反映している。Ｆｅ含有量が５重量％より低いめっき層
は、合金化が不十分で、めっき層表面に未反応のη相
（純亜鉛）が残留し、他方Ｆｅ含有量が１５重量％を超
えるめっき層は、合金化度が過剰であり、Γ相の生成層
厚が厚い。すなわち、η相の残留がなく、ζ相からなる
連続膜面状の表層を有し、かつΓ相の過剰生成のないめ
っき層であるためには、めっき層のＦｅ含有量は５〜１
５重量％であることを要する。また、亜鉛めっき層が、
蒸着めっきや電気めっきにより生成されている場合、め
っき層は実質的にＡｌを含有しないが、溶融めっきによ
る亜鉛めっき層の場合は、約０．４重量％前後のＡｌを
含有している。これは、亜鉛めっき層の合金化反応を容
易化する目的で、めっき浴が、約０．１０〜０．１３重
量％の有効Ａｌ量（浴中のＡｌ濃度から浴中のＦｅ濃度
を差し引いた値）を含む浴組成に保持されていることに
よる。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板のめっき層は、ζ
相からなる表面層を有しているので、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Ａｌの表面濃化が少なく、めっき層
中のＡｌ含有量が約０．５重量％以下であれば、化成処
理皮膜の形成に悪影響を生じることはない。 【０００８】図３は、本発明のめっき鋼板のめっき層の
断面構造（SEM 像）を示している（供試材の詳細は後
記）。めっき層は、連続膜面状のζ相からなる表層をを
有すると共に、素地鋼との界面のΓ相は生成層厚が薄
く、界面層（Γ相）と表層（ζ相）との間はδ1 相であ
る層構造を有している。亜鉛めっき層にこのような層構
造を持たせるための合金化処理は、前記式〔１〕のＫ値
を合金化度の指標として、合金化処理条件を調整するこ
とにより行われる。Ｋ値は、合金化反応が進むにつれ、
大きな値から小さい値に変化する。その値は、０．３２
≦Ｋ≦０．６５の範囲であるのが望ましい。Ｋ値がこれ
より大きい場合は、合金化反応が不十分で、表面にη相
が残留した層構造となり、他方Ｋ値が上記範囲より小さ
いと、合金化反応が進み過ぎ、δ1 相主体のめっき層に
変化し、ζ相の連続膜面状の表面層を有する層構造を確
保できなくなり、またΓ相の生成層が厚い層構造とな
る。Ｋ値が上記範囲となるように合金化度を制御された
めっき層は、図３に示したように、ζ相からなる表面層
を有し、Γ相の生成層厚が抑制された良好な層構造を有
する。 【０００９】上記Ｋ値を算出するための回折強度（Ｉ
ζ）およびバックグランド回折強度（ＩBG）のＸ線回折
操作は、下記の条件を適用するのが好ましい。 Ｘ線源 : Ｃｒ管球（平行ビーム光学系） 管電圧 : 40 KV, 管電流:45 mA フィルタ: Ｖ ソーラースリット: 0.5 ° 検出器 : シンチレーションカウンタ 入射角 : 60° Ｉζ検出角度: 2θ= 130.3 ° ＩBG検出角度: 2θ= 150.5 ° 【００１０】母材鋼板の亜鉛めっき層の形成は、例えば
溶融亜鉛めっきにより行われる。連続溶融めっきライン
においては、溶融亜鉛めっき浴に母材鋼板を連続的に通
過させてめっき層を形成し、めっき浴の直上に配置され
たガスワイピング装置等により所定のめっき層厚に調整
した後、合金化処理炉に導入する。合金化処理は、通
常、板温約４５０〜５２０℃，処理時間約３〜１５秒の
条件下に行われる。その処理において、前記Ｋ値を合金
化度の指標として処理条件を制御することにより所定の
合金化を達成する。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板の製
造は、連続溶融めっきラインによるほか、連続蒸着めっ
きライン，連続電気めっきライン等により行われ、その
合金化処理は、例えばバッチ焼鈍炉等を使用して行うこ
とができる。なお、合金化亜鉛めっき鋼板の塗装（塗装
下地処理および塗膜形成）は常法により行われる。塗装
下地処理としての化成処理は、りん酸塩処理、クロム酸
塩処理等により行われ、塗膜形成は、電着塗装，スプレ
ー塗装，浸漬塗装，粉体塗装，フローコーティング、そ
の他の方法が適用され、必要に応じ、例えば電着塗装と
スプレー塗装等の複数の塗布工程により行われる。 【００１１】 【実施例】 （１）母材鋼板 極低炭素チタン添加鋼（C ≦0.005, Si ≦0.10, Mn 0.1
0-0.20, P ≦0.020, S≦0.010, Al 0.04-0.06, Ti 0.05
-0.07, N≦0.005, Fe:Bal, wt%） 板厚 0.4〜3.2 mm （２）亜鉛めっきおよび合金化処理 ａ: 連続溶融めっき。合金化処理はライン内の合金化処
理炉で実施。 ｂ: 連続蒸着めっき。合金化処理はバッチ焼鈍炉で実
施。 【００１２】（３）めっき層のＸ線回折およびＫ値算出 Ｃｒ管球（平行ビーム光学系）をＸ線源とするＸ線回折
によりζ相回折強度およびバックグランド回折強度を測
定〔光学系: 平行ビーム，管電圧: 40 KV, 管電流:45
mA，フィルタ: Ｖ，ソーラースリット: 0.5 °，検出
器: シンチレーションカウンタ，入射角: 60°〕。ζ相
の回折強度（Ｉζ）は検出角度(2θ):130.3 °、バック
グランド回折強度（ＩBG) は検出角度(2θ):150.5 °と
して測定し、式〔１〕のＫ値を算出。 【００１３】（３）化成処理 りん酸亜鉛処理（処理剤: 日本ペイント（株）製「グラ
ノジンSD2500MZL 」）により、付着量２〜５ g/m（片
面）の皮膜を形成。 （４）塗 装 電着塗装により樹脂塗膜（塗料: 日本ペイント（株）製
「パワートップU-52」）を形成し、ついで本塗装とし
て、スプレー塗装による樹脂塗膜（塗料: 日本ペイント
（株）製「OTO640ドーバーホワイト」) を形成。 塗装厚さ: 電着塗膜 20 μｍ，スプレー塗膜 30 〜35μ
ｍ 【００１４】（５）塗装後耐食性の評価 供試鋼板から切り出した試験片（150 ×70, mm）の塗膜
面に、カッターナイフで素地鋼に達する深さの２本の切
り傷を、Ｘ字状に交叉させて形成する。試験片を「塩水
噴霧（2 Hr) →乾燥（5 Hr) →湿潤保持（5 Hr) 」から
なるサイクル耐食試験（12 Hr/サイクル) に付す。試験
後、塗膜の最大剥離幅（切り傷線と直交する向きに測定
される剥離部の最大幅，mm）を測定する。 塩水噴霧…試験片表面に塩水を噴霧(JIS Z 2371), 噴霧
時間: 2 Hr 乾 燥…温度: 50℃, 湿度: 20〜40％, 乾燥時間: 5
Hr 湿潤保持…温度: 50℃, 湿度: 95％以下, 保持時間: 5
Hr 【００１５】（６）プレス加工性の評価 供試鋼板から切り出した試験片（１）の両面を、図８に
示すように押圧片（２，２）で挟み付け、押圧状態のも
とに供試鋼板（１）を引き抜く。この平面摺動試験の引
抜き力Ｆの大きさにより、プレス加工性を評価する。 試験片サイズ: 幅 30 mm, 長さ 300 mm 押圧片 表面粗さ: Ｒa 0.2 μｍ 押圧面積: 12 mm × 30 mm 押圧力 : 900 kgf 引抜き速度: 100 mm / min 【００１６】表１は各供試材のめっき層構成および諸特
性を示している。No.1〜5は発明例、No.11〜13は比較例
であり、比較例No.11およびNo.12は従来材相当（δ1相
を主体とするめっき層を有する）の例、No.13は合金化
度が不足している例である。表中、「めっき外観」は、
合金化めっき層表面の目視観察による表面品質の評価を
示している。同欄の記号は次のとおりである。 〇…正常， ×…焼けムラ発生 「プレス加工性」は、前記摺動試験における引抜き力の
大小によるプレス加工性（潤滑性の高低）の評価結果を
示している。同欄の記号は次のとおりである。 〇…引抜き力 小 ×…引抜き力 大 また、図２は表１のめっき層のＫ値と耐食性（塗膜最大
剥離幅）との関係を図示したものである。 【００１７】各供試材のめっき層構成（SEM像観察によ
る）は次のとおりである。 ・No.1〜5（発明例）： ζ相からなる表面層を有し、その下層はδ1相からな
る。図３は、供試材No.3のめっき層断面を示している
（倍率×3500）。めっき層は連続膜面状のζ相からなる
表面層で被覆されている。ζ層の下のδ1相と素地鋼と
の層間のΓ相の生成は少量である。図４はそのめっき層
表面（倍率×1000）であり、ζ相の柱状晶組織の緻密な
分布状態を有することが観察される。 ・No.11，No.12（比較例） δ1相を主体とする層構造を有する。素地鋼界面のΓ相
の生成は少量である。図５はNo.11のめっき層断面（倍
率×3500）を示している。めっき層表面に残存するζ相
の量は少なく、部分的にδ1相が露出している。図６は
そのめっき層表面（倍率×1000）であり、前記図４（発
明例No.3の表面SEM像）に比し、ζ相の柱状晶組織は粗
である。 ・No.13（比較例） Γ相の生成は少ないが、めっき層表面にζ相が厚く生成
している。図７はそのめっき層断面を示している（倍率
×3500）。 【００１８】発明例は、従来材に相当する比較例No.11,
No.12（めっき層はδ1 相を主体とし、表層のζ相が乏
しい）に比し、塗膜剥離幅が小さく、塗装後耐食性にす
ぐれており、また耐パウダリング性および耐フレーキン
グ性も良好である。比較例No.13 は、合金化度の不足
（Ｋ値過大）のため、めっき層外観品質，プレス加工性
等の点で発明例のものに及ばない。 【００１９】 【表１】 【００２０】 【発明の効果】本発明の塗装用合金化亜鉛めっき鋼板
は、塗膜密着性が高く、δ1 相を主体とするめっき層に
合金化した従来の合金化亜鉛めっき鋼板に比し、塗装後
の耐食性にすぐれ、プレス成形性も良好であり、自動
車，建材，家電製品等の素材として部材の耐用寿命の改
善効果をもたらすものである。
電製品等の素材として有用な塗装後の耐食性にすぐれた
合金化亜鉛めっき鋼板に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋼板表面に亜鉛めっき層（溶融めっき，
電気めっき，蒸着めっき等）を形成した後、加熱処理を
施してめっき層をＦｅ−Ｚｎ合金化した所謂合金化亜鉛
めっき鋼板は、塗装性，塗膜密着性，耐食性等にすぐ
れ、かつ良好な溶接性を有する材料であり、自動車，建
材，家電製品等の材料として広く使用されている。亜鉛
めっき層の合金化は、母材鋼板（素地鋼）からめっき層
へのＦｅの拡散反応であり、加熱処理（合金化処理）に
より、めっき層には、図１のように、ζ相（FeZn13) ，
δ1 相(FeZn 7 ) ，Γ相(Fe 5 Zn21) の各金属間化合物
（Fe濃度，ζ相＜δ1 相＜Γ相）がこの順に生成し、め
っき層表面に向って成長する。 【０００３】亜鉛めっき層の合金化反応が不十分（合金
化度不足）の場合は、めっき層の表層に、未反応のη相
（純亜鉛）が残留し、他方合金化が過度に進むと、Γ相
の生成層厚が厚くなる。Γ相(Fe 5 Zn21) は鉄濃度が高
く、硬く脆い相（Fe: 約18〜20wt％, Hv: 約480 〜490)
であるため、その層厚の増大に伴つて、めっき鋼板のプ
レス成形加工でパウダリング（めっき層の破砕・剥離現
象）が生じ易くなり、めっき剥離粉による製品表面の押
し疵の発生・歩留りの低下、および剥離粉を除去するた
めの金型洗浄の頻度増大・加工能率の低下等を招く。他
方、合金化度の不足により、めっき層表面にη相（純亜
鉛）が残存すると、プレス加工時の金型との接触界面の
摺動抵抗が大きくなり、型かじりが発生し易く、所謂フ
レーキングとなって、金型のビード部などに剥離片が付
着堆積し、この場合もまたプレス工程の歩留り低下, 能
率低下等を余儀なくされる。従って、亜鉛めっき層の合
金化処理は、η相の残留やΓ相の層厚増大を生じないよ
うに制御することが必要である。従来より、プレス工程
の耐パウダリング性および耐フレーキング性を満足し、
また塗装性，塗膜密着性の良好な合金化亜鉛めっき鋼板
として、δ1 相（鉄濃度: 約9 〜11wt%, Hv : 約260 〜
360 ）を主体とするめっき層を形成したものが実用に供
されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】塗装用合金化亜鉛めっ
き鋼板は、めっき層表面に、塗装下地処理として、りん
酸亜鉛処理等の化成処理が施されたうえ塗装が行われ
る。しかるに、化成処理皮膜の皮膜形態が同じであって
も、形成される塗膜の密着性に高低の不同を生じる。こ
れは、めっき層の合金化度の相違により、形成される化
成処理皮膜の結晶配向が異なったものとなり、塗膜密着
性の良いピーク面と、そうでないピーク面が現れるから
である。従来のδ1 相を主体とするめっき層では、塗膜
密着性のよいピーク面をもつ化成処理皮膜を形成するこ
とは困難である。更に、めっき層が、溶融亜鉛めっき層
（通常、0.2 重量％前後のＡｌを含有）である場合は、
合金化処理などの過程で、めっき層表面にＡｌの濃化が
生じる。Ａｌの表面濃化は、化成処理における均一な皮
膜生成を阻害し、このため、塗膜密着性の低下および塗
装後の耐食性の低下がより大きくなる。近時、塗装用合
金化亜鉛めっき鋼板として、δ1 相を主体とする従来の
合金化亜鉛めっき鋼板より更に塗膜密着性が高く、塗装
後耐食性にすぐれたものが要請されている。本発明は、
この要請に応えるための改良された合金化亜鉛めっき鋼
板を提供するものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の合金化亜鉛めっ
き鋼板は、合金化亜鉛めっき層が、Ｆｅ含有量５〜１５
重量％、Ａｌ含有量０〜０．５重量％，残部実質的にＺ
ｎからなる組成を有し、めっき層の表面は、η相金属間
化合物が存在せず、ζ相金属間化合物からなる連続膜面
状の表面層を有し、Ｘ線回折によるめっき層の回折強度
から下式[１]により算出されるＫ値が、０．３２≦Ｋ≦
０．６５の範囲にあり、めっき層表面に化成処理皮膜が
形成されることを特徴としている。 Ｋ値＝（Ｉζ−ＩBG）／Ｉζ …[１] [式中、Ｉζ：ζ相金属間化合物の回折強度（cps） ＩBG：バックグランド強度（cps） ] 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の合金化亜鉛めっき鋼板の
めっき層は、表面層として、連続膜面状に形成されたζ
相（FeZn13) からなる層を有する。このめっき層表面に
化成処理して形成される皮膜は、δ1 相が主体のめっき
層表面に形成される化成処理皮膜に比し、塗膜密着性の
よい結晶配向を有する。めっき層が、溶融亜鉛めっき
（Ａｌを含有する）である場合にも、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Ａｌの表面濃化が少なく、均一な化
成処理皮膜の生成を妨げられることはない。このため、
塗膜密着性が高められ、塗装後耐食性が向上する。ま
た、ζ相からなる表面層は、プレス加工において、摺動
抵抗の大きいη相（純亜鉛）のような金型の型かじりは
なく、良好な耐フレーキング性を有する。しかも、表層
にζ相を有するめっき層は、δ1 相を主体とするめっき
層に比し、合金化の程度が低いので、Γ相の生成層厚も
比較的薄く、従って耐パウダリングも良好である。 【０００７】本発明の合金化亜鉛めっき層は、５〜１５
重量％のＦｅを含有する。合金化亜鉛めっき層のＦｅ含
有量は、合金化処理で生じためっき層の合金化の程度を
反映している。Ｆｅ含有量が５重量％より低いめっき層
は、合金化が不十分で、めっき層表面に未反応のη相
（純亜鉛）が残留し、他方Ｆｅ含有量が１５重量％を超
えるめっき層は、合金化度が過剰であり、Γ相の生成層
厚が厚い。すなわち、η相の残留がなく、ζ相からなる
連続膜面状の表層を有し、かつΓ相の過剰生成のないめ
っき層であるためには、めっき層のＦｅ含有量は５〜１
５重量％であることを要する。また、亜鉛めっき層が、
蒸着めっきや電気めっきにより生成されている場合、め
っき層は実質的にＡｌを含有しないが、溶融めっきによ
る亜鉛めっき層の場合は、約０．４重量％前後のＡｌを
含有している。これは、亜鉛めっき層の合金化反応を容
易化する目的で、めっき浴が、約０．１０〜０．１３重
量％の有効Ａｌ量（浴中のＡｌ濃度から浴中のＦｅ濃度
を差し引いた値）を含む浴組成に保持されていることに
よる。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板のめっき層は、ζ
相からなる表面層を有しているので、δ1 相を主体とす
るめっき層に比し、Ａｌの表面濃化が少なく、めっき層
中のＡｌ含有量が約０．５重量％以下であれば、化成処
理皮膜の形成に悪影響を生じることはない。 【０００８】図３は、本発明のめっき鋼板のめっき層の
断面構造（SEM 像）を示している（供試材の詳細は後
記）。めっき層は、連続膜面状のζ相からなる表層をを
有すると共に、素地鋼との界面のΓ相は生成層厚が薄
く、界面層（Γ相）と表層（ζ相）との間はδ1 相であ
る層構造を有している。亜鉛めっき層にこのような層構
造を持たせるための合金化処理は、前記式〔１〕のＫ値
を合金化度の指標として、合金化処理条件を調整するこ
とにより行われる。Ｋ値は、合金化反応が進むにつれ、
大きな値から小さい値に変化する。その値は、０．３２
≦Ｋ≦０．６５の範囲であるのが望ましい。Ｋ値がこれ
より大きい場合は、合金化反応が不十分で、表面にη相
が残留した層構造となり、他方Ｋ値が上記範囲より小さ
いと、合金化反応が進み過ぎ、δ1 相主体のめっき層に
変化し、ζ相の連続膜面状の表面層を有する層構造を確
保できなくなり、またΓ相の生成層が厚い層構造とな
る。Ｋ値が上記範囲となるように合金化度を制御された
めっき層は、図３に示したように、ζ相からなる表面層
を有し、Γ相の生成層厚が抑制された良好な層構造を有
する。 【０００９】上記Ｋ値を算出するための回折強度（Ｉ
ζ）およびバックグランド回折強度（ＩBG）のＸ線回折
操作は、下記の条件を適用するのが好ましい。 Ｘ線源 : Ｃｒ管球（平行ビーム光学系） 管電圧 : 40 KV, 管電流:45 mA フィルタ: Ｖ ソーラースリット: 0.5 ° 検出器 : シンチレーションカウンタ 入射角 : 60° Ｉζ検出角度: 2θ= 130.3 ° ＩBG検出角度: 2θ= 150.5 ° 【００１０】母材鋼板の亜鉛めっき層の形成は、例えば
溶融亜鉛めっきにより行われる。連続溶融めっきライン
においては、溶融亜鉛めっき浴に母材鋼板を連続的に通
過させてめっき層を形成し、めっき浴の直上に配置され
たガスワイピング装置等により所定のめっき層厚に調整
した後、合金化処理炉に導入する。合金化処理は、通
常、板温約４５０〜５２０℃，処理時間約３〜１５秒の
条件下に行われる。その処理において、前記Ｋ値を合金
化度の指標として処理条件を制御することにより所定の
合金化を達成する。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板の製
造は、連続溶融めっきラインによるほか、連続蒸着めっ
きライン，連続電気めっきライン等により行われ、その
合金化処理は、例えばバッチ焼鈍炉等を使用して行うこ
とができる。なお、合金化亜鉛めっき鋼板の塗装（塗装
下地処理および塗膜形成）は常法により行われる。塗装
下地処理としての化成処理は、りん酸塩処理、クロム酸
塩処理等により行われ、塗膜形成は、電着塗装，スプレ
ー塗装，浸漬塗装，粉体塗装，フローコーティング、そ
の他の方法が適用され、必要に応じ、例えば電着塗装と
スプレー塗装等の複数の塗布工程により行われる。 【００１１】 【実施例】 （１）母材鋼板 極低炭素チタン添加鋼（C ≦0.005, Si ≦0.10, Mn 0.1
0-0.20, P ≦0.020, S≦0.010, Al 0.04-0.06, Ti 0.05
-0.07, N≦0.005, Fe:Bal, wt%） 板厚 0.4〜3.2 mm （２）亜鉛めっきおよび合金化処理 ａ: 連続溶融めっき。合金化処理はライン内の合金化処
理炉で実施。 ｂ: 連続蒸着めっき。合金化処理はバッチ焼鈍炉で実
施。 【００１２】（３）めっき層のＸ線回折およびＫ値算出 Ｃｒ管球（平行ビーム光学系）をＸ線源とするＸ線回折
によりζ相回折強度およびバックグランド回折強度を測
定〔光学系: 平行ビーム，管電圧: 40 KV, 管電流:45
mA，フィルタ: Ｖ，ソーラースリット: 0.5 °，検出
器: シンチレーションカウンタ，入射角: 60°〕。ζ相
の回折強度（Ｉζ）は検出角度(2θ):130.3 °、バック
グランド回折強度（ＩBG) は検出角度(2θ):150.5 °と
して測定し、式〔１〕のＫ値を算出。 【００１３】（３）化成処理 りん酸亜鉛処理（処理剤: 日本ペイント（株）製「グラ
ノジンSD2500MZL 」）により、付着量２〜５ g/m（片
面）の皮膜を形成。 （４）塗 装 電着塗装により樹脂塗膜（塗料: 日本ペイント（株）製
「パワートップU-52」）を形成し、ついで本塗装とし
て、スプレー塗装による樹脂塗膜（塗料: 日本ペイント
（株）製「OTO640ドーバーホワイト」) を形成。 塗装厚さ: 電着塗膜 20 μｍ，スプレー塗膜 30 〜35μ
ｍ 【００１４】（５）塗装後耐食性の評価 供試鋼板から切り出した試験片（150 ×70, mm）の塗膜
面に、カッターナイフで素地鋼に達する深さの２本の切
り傷を、Ｘ字状に交叉させて形成する。試験片を「塩水
噴霧（2 Hr) →乾燥（5 Hr) →湿潤保持（5 Hr) 」から
なるサイクル耐食試験（12 Hr/サイクル) に付す。試験
後、塗膜の最大剥離幅（切り傷線と直交する向きに測定
される剥離部の最大幅，mm）を測定する。 塩水噴霧…試験片表面に塩水を噴霧(JIS Z 2371), 噴霧
時間: 2 Hr 乾 燥…温度: 50℃, 湿度: 20〜40％, 乾燥時間: 5
Hr 湿潤保持…温度: 50℃, 湿度: 95％以下, 保持時間: 5
Hr 【００１５】（６）プレス加工性の評価 供試鋼板から切り出した試験片（１）の両面を、図８に
示すように押圧片（２，２）で挟み付け、押圧状態のも
とに供試鋼板（１）を引き抜く。この平面摺動試験の引
抜き力Ｆの大きさにより、プレス加工性を評価する。 試験片サイズ: 幅 30 mm, 長さ 300 mm 押圧片 表面粗さ: Ｒa 0.2 μｍ 押圧面積: 12 mm × 30 mm 押圧力 : 900 kgf 引抜き速度: 100 mm / min 【００１６】表１は各供試材のめっき層構成および諸特
性を示している。No.1〜5は発明例、No.11〜13は比較例
であり、比較例No.11およびNo.12は従来材相当（δ1相
を主体とするめっき層を有する）の例、No.13は合金化
度が不足している例である。表中、「めっき外観」は、
合金化めっき層表面の目視観察による表面品質の評価を
示している。同欄の記号は次のとおりである。 〇…正常， ×…焼けムラ発生 「プレス加工性」は、前記摺動試験における引抜き力の
大小によるプレス加工性（潤滑性の高低）の評価結果を
示している。同欄の記号は次のとおりである。 〇…引抜き力 小 ×…引抜き力 大 また、図２は表１のめっき層のＫ値と耐食性（塗膜最大
剥離幅）との関係を図示したものである。 【００１７】各供試材のめっき層構成（SEM像観察によ
る）は次のとおりである。 ・No.1〜5（発明例）： ζ相からなる表面層を有し、その下層はδ1相からな
る。図３は、供試材No.3のめっき層断面を示している
（倍率×3500）。めっき層は連続膜面状のζ相からなる
表面層で被覆されている。ζ層の下のδ1相と素地鋼と
の層間のΓ相の生成は少量である。図４はそのめっき層
表面（倍率×1000）であり、ζ相の柱状晶組織の緻密な
分布状態を有することが観察される。 ・No.11，No.12（比較例） δ1相を主体とする層構造を有する。素地鋼界面のΓ相
の生成は少量である。図５はNo.11のめっき層断面（倍
率×3500）を示している。めっき層表面に残存するζ相
の量は少なく、部分的にδ1相が露出している。図６は
そのめっき層表面（倍率×1000）であり、前記図４（発
明例No.3の表面SEM像）に比し、ζ相の柱状晶組織は粗
である。 ・No.13（比較例） Γ相の生成は少ないが、めっき層表面にζ相が厚く生成
している。図７はそのめっき層断面を示している（倍率
×3500）。 【００１８】発明例は、従来材に相当する比較例No.11,
No.12（めっき層はδ1 相を主体とし、表層のζ相が乏
しい）に比し、塗膜剥離幅が小さく、塗装後耐食性にす
ぐれており、また耐パウダリング性および耐フレーキン
グ性も良好である。比較例No.13 は、合金化度の不足
（Ｋ値過大）のため、めっき層外観品質，プレス加工性
等の点で発明例のものに及ばない。 【００１９】 【表１】 【００２０】 【発明の効果】本発明の塗装用合金化亜鉛めっき鋼板
は、塗膜密着性が高く、δ1 相を主体とするめっき層に
合金化した従来の合金化亜鉛めっき鋼板に比し、塗装後
の耐食性にすぐれ、プレス成形性も良好であり、自動
車，建材，家電製品等の素材として部材の耐用寿命の改
善効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】合金化亜鉛めっき層の断面構造の説明図であ
る。 【図２】合金化亜鉛めっき層のＫ値と塗装後耐食性の関
係を示すグラフである。 【図３】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図４】合金化亜鉛めっき層の表面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ1000) 【図５】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図６】合金化亜鉛めっき層の表面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ1000) 【図７】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図８】プレス加工性を評価するための摺動試験要領を
示す図である。 【符号の説明】 １: 試験片 ２: 押付け片
る。 【図２】合金化亜鉛めっき層のＫ値と塗装後耐食性の関
係を示すグラフである。 【図３】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図４】合金化亜鉛めっき層の表面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ1000) 【図５】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図６】合金化亜鉛めっき層の表面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ1000) 【図７】合金化亜鉛めっき層の断面を示す図面代用顕微
鏡写真である（倍率ｘ3500) 【図８】プレス加工性を評価するための摺動試験要領を
示す図である。 【符号の説明】 １: 試験片 ２: 押付け片
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フロントページの続き
(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】 【請求項１】 合金化亜鉛めっき層が、Ｆｅ含有量５〜
１５重量％、Ａｌ含有量０〜０．５重量％，残部実質的
にＺｎからなる組成を有し、めっき層の表面は、η相金
属間化合物が存在せず、ζ相金属間化合物からなる連続
膜面状の表面層を有し、Ｘ線回折によるめっき層の回折
強度から下式[１]により算出されるＫ値が、０．３２≦
Ｋ≦０．６５の範囲にあり、めっき層表面に化成処理皮
膜が形成されることを特徴とする塗装後の耐食性にすぐ
れた塗装用合金化亜鉛めっき鋼板。 Ｋ値＝（Ｉζ−ＩBG）／Ｉζ …[１] [式中、Ｉζ：ζ相金属間化合物の回折強度（cps） ＩBG：バックグランド強度（cps） ]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34334396A JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34334396A JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183322A JPH10183322A (ja) | 1998-07-14 |
| JP3500593B2 true JP3500593B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=18360794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34334396A Expired - Lifetime JP3500593B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 塗装用合金化亜鉛めっき鋼板 |
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| CN102486442A (zh) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | 上海宝钢工业检测公司 | 超低碳钢标准物质的制备方法及相应的超低碳测定方法 |
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-
1996
- 1996-12-24 JP JP34334396A patent/JP3500593B2/ja not_active Expired - Lifetime
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