JP4582707B2 - 不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法 - Google Patents

不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法 Download PDF

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Description

本発明は、熱延鋼板および冷延鋼板をメッキ原板とするＮｉプレメッキ法による溶融亜鉛メッキ方法において、いずれのメッキ原板でも不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法に関する。
溶融亜鉛メッキを施した鋼板は耐食性に優れるため、自動車、家電、建材等の各種用途に用いられる。従来、建材用途が主流であったが、操業技術の進歩によってドロス系の外観欠陥が大幅に軽減したことから、外観品位の要求の厳しい自動車、家電にも大量に使用されるようになってきた。その結果、適用されるメッキ原板の種類も多岐にわたるようになった。また溶融亜鉛メッキを施した鋼板を加熱処理した合金化溶融亜鉛メッキを施した鋼板は、溶融亜鉛メッキを施した鋼板に比較して溶接性が良好であるため、特に自動車を中心にして多量に用いられている。
ところで、特許文献１には、Ｎｉプレメッキ法を利用して、メッキ密着性、加工部の耐食性に優れた溶融亜鉛メッキを施した鋼板を製造する方法が開示されているが、ここでは、前述のような広範囲にわたるメッキ原板のいずれにも最適なメッキ条件を提供するには至っていない。
特許第２５１７１６９号公報
そこで本発明は、Ｎｉプレメッキ法によって、いずれのメッキ原板でも不メッキ欠陥発生がなく、製造コスト的にも有利な溶融亜鉛メッキ方法を提供することを目的とする。
本発明者らが検討の結果、熱延鋼板および冷延鋼板をメッキ原板とするＮｉプレメッキ法による溶融亜鉛メッキ方法において、メッキ原板に応じてＮｉプレメッキ量を調整することが、不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキを行なう上で必要であることが明らかとなった。
更に詳しくは、酸洗済みの熱延鋼板および焼鈍済みの冷延鋼板をメッキ原板とする溶融亜鉛メッキ方法であって、上記メッキ原板の表面清浄化後、Ｎｉプレメッキを施し、無酸化あるいは還元性雰囲気中で板温度４３０〜５００℃に２０℃/sec以上の昇温速度で急速加熱を行なった後、亜鉛メッキ浴中で溶融メッキするに際し、
ａ）メッキ原板が酸洗済みの熱延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％以上の場合には、Ｎｉプレメッキ量を０．５ｇ/m2以上とし、
ｂ）メッキ原板が酸洗済みの熱延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％未満の場合には、Ｎｉプレメッキ量を０．２ｇ/m2以上とし、
ｃ）メッキ原板が焼鈍済みの冷延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％以上の場合には、Ｎｉプレメッキ量を０．３ｇ/m2以上とし、
ｄ）メッキ原板が焼鈍済みの冷延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％未満の場合には、Ｎｉプレメッキ量を０．０５〜０．３５ｇ/m2以上とする
ことが不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキを施すために必要である。この方法はＺｎを含有する各種の合金メッキにも適用可能である。
本発明によって、熱延鋼板、冷延鋼板また各種成分のいずれのメッキ原板にも不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキをすることが可能となる。
本発明では、熱延鋼板、冷延鋼板の双方をメッキ原板とする。熱延鋼板は、表層にスケールが残存した状態のもの（いわゆる黒皮材）ではなく、酸洗処理によってスケール除去された鋼板を対象とする。冷延鋼板は、冷延後未焼鈍材、焼鈍済み材ともに適用できるが、後述するように、本発明の溶融亜鉛メッキの前処理では未焼鈍を焼鈍することはできないことから、冷延後未焼鈍材は格別の必要性がある場合を除いては本発明の対象として意味がない。
冷延、焼鈍済みの材料としては、公知の方法によって製造されいずれのものも可能であるが、いわゆる気水冷却等の水を利用する冷却を経た鋼板は表層にスケールが残存することから、これを酸洗除去したものが望ましい。
本発明によれば、以上のいずれのメッキ原板に対しても、Ｎｉプレメッキ量を調節することで、不メッキ欠陥発生のない良好な溶融亜鉛メッキを施すことが可能になる。
本発明におけるＮｉプレメッキの前処理として、表面の汚れ、酸化膜等を除去する清浄化処理が必要である。この方法としては、アルカリ脱脂と酸洗処理をこの順で実施することが望ましい。
本発明においては、メッキ原板によってＮｉプレメッキ量を相違させるが、以下にそれを具体的に説明する。
まず、メッキ原板が酸洗済みの熱延鋼板の場合、Ｎｉプレメッキ量は０．２ｇ/m2 以上必要で、これ未満では不メッキとなる。さらに、熱延鋼板で鋼中にＳｉを０．２％以上含有するものは、より不メッキが発生しやすくなり、Ｎｉプレメッキ量としては０．５ｇ/m2 以上必要になる。
次に冷延鋼板の場合、Ｎｉプレメッキ量は０．０５ｇ/m2 以上必要で、これ未満では不メッキとなる。さらに、冷延鋼板でも鋼中にＳｉを０．２％以上含有するものは、より不メッキが発生しやすくなり、Ｎｉプレメッキ量としては０．３ｇ/m2 以上必要になる。
Ｎｉプレメッキ量の上限については特に限定されないが、コストの点からは低い方が望ましいので、Ｎｉプレメッキの設備の能力を勘案して、前述の下限値を割らないような条件を上限とするのが望ましい。
一例を挙げれば、通常の電気メッキ設備であれば、0.３ｇ/m2 程度の幅で十分制御が可能であるから、下限を０．０５ｇ/m2 とするならば、０．０５〜０．３５ｇ/m2 程度には制御可能である。また下限を０．５ｇ/m2 とするならば、０．５〜０．８ｇ/m2 程度には制御可能である。
このように、コスト的も考慮した本発明における最も有利な形態を図１に示す。図１は各メッキ原板でのＮｉプレメッキ量の好ましい範囲を示したものである。
Ｎｉプレメッキ後に、無酸化あるいは還元性雰囲気中で板温度４３０〜５００℃に２０℃/sec以上の昇温速度で急速加熱を行なう。この処理は溶融メッキの濡れ性、またメッキ密着性を確保するために必要である。この加熱の後溶融亜鉛メッキを行い、ワイピングにより目付け調整を行なう。なお、昇温速度の上限は特に限定しない。
溶融亜鉛メッキ浴としては、Ｚｎを含有する合金メッキ浴も含め、公知の各種のものが同様に適用できる。具体例を挙げれば、溶融亜鉛メッキ浴にＡｌを０．０５〜１．０％含有させて、Ａｌの作用によりメッキ密着性の良好な溶融亜鉛メッキ鋼板が製造できる。
またこの浴に更にＭｇを０．０１〜１．０％含有させることで、耐食性の良好な溶融亜鉛メッキ鋼板が製造できる。この浴に更にＮｉ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｓｉ等を０．００１〜０．１％程度の微量添加することも可能である。
また、以上のようにして製造した溶融亜鉛メッキ鋼板を公知の方法で加熱処理すれば、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造も可能である。
また、溶融亜鉛メッキ浴にＡｌを１〜１５％含有させて、耐食性の良好なＺｎ−Ａｌ合金溶融亜鉛メッキ鋼板も可能である。前記浴に更にＭｇを１．０〜５．０％含有させ、耐食性の更に良好なＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金溶融亜鉛メッキ鋼板も可能である。
また更にＳｉを０．０１〜１．０％含有させ、耐食性の更に良好なＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金溶融亜鉛メッキ鋼板も可能である。
また、溶融亜鉛メッキ浴にＡｌを１５〜８０％多量に含有させて、耐食性の更に良好なＺｎ−Ａｌ合金溶融亜鉛メッキ鋼板も可能である。更にＳｉを０．０１〜１．０％含有させ、耐食性の更に良好なＺｎ−Ａｌ−Ｓｉ合金溶融亜鉛メッキ鋼板も可能である。
以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。
表１に示した７種のメッキ原板を用いた。メッキ原板１〜４は焼鈍済みの冷延鋼板、５〜６は酸洗済みの熱延鋼板である。表２に示す前処理の後、表３に示すメッキ浴にて電気メッキ（浴温６０℃、電流密度３０Ａ／dm2 ）にてＮｉプレメッキを行なった。
その後、３％Ｈ2 ＋Ｎ2 雰囲気中で５０℃/secの昇温速度にて４６０℃まで加熱し、ただちに４５０℃に保温した溶融Ｚｎメッキ浴に浸漬し３sec 保持の後、ワイピングして目付けを調整した。目付けは６０ｇ/m2 とした。
ここで、実施例１および比較例１，２は溶融メッキ浴として、０．２％Ａｌを添加したものを用いた。Ｎｉプレメッキ量は、実施例１では表４に示すように各メッキ原板で相違させた。比較例１および２では表４に示すように各メッキ原板で同一Ｎｉプレメッキ量とした。
実施例２では、溶融メッキ浴として、０．２％Ａｌと０．５％Ｍｇを添加したものを用い、Ｎｉプレメッキ量は、表４に示すように各メッキ原板で相違させた。
実施例３では、溶融メッキ浴として、１０％Ａｌと３％Ｍｇと０．２％Ｓｉを添加したものを用い、Ｎｉプレメッキ量は、表４に示すように各メッキ原板で相違させた。
実施例４では、溶融メッキ浴として、５５％Ａｌと０．２％Ｓｉを添加したものを用い、Ｎｉプレメッキ量は、表４に示すように各メッキ原板で相違させた。
各サンプルでメッキ後外観を目視観察し、不メッキ等の異常の有無を確認した。
表４に示すように、本発明の条件によれば、いずれのメッキ原板にも良好な溶融亜鉛メッキを施すことが出来た。
本発明は、Ｎｉプレメッキ法による溶融亜鉛メッキ設備において利用でき、自動車、家電、建材等の各種用途に用いられる多種多様ないずれのメッキ原板に対しても適用できるため、産業上利用価値は多大である。
本発明におけるＮｉプレメッキ付着量の望ましい範囲を示した図である。

Claims (8)

  1. 酸洗済みの熱延鋼板および焼鈍済みの冷延鋼板をメッキ原板とする溶融亜鉛メッキ方法
    であって、上記メッキ原板の表面清浄化後、メッキ原板の種類（酸洗済みの熱延鋼板或い
    は焼鈍済みの冷延鋼板）及びＳｉ含有量に応じてＮｉプレメッキ量を調整するＮｉプレメ
    ッキを施し、無酸化あるいは還元性雰囲気中で板温度４３０〜５００℃に２０℃/sec以上
    の昇温速度で急速加熱を行なった後、亜鉛メッキ浴中で溶融メッキするに際し、
    メッキ原板が酸洗済みの熱延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％以上の場
    合には、Ｎｉプレメッキ量を０．５〜０．８ｇ/m２とし、
    メッキ原板が酸洗済みの熱延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％未満の場
    合には、Ｎｉプレメッキ量を０．２〜０．５ｇ/m２とし、
    メッキ原板が焼鈍済みの冷延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％以上の場
    合には、Ｎｉプレメッキ量を０．３〜０．６ｇ/m２とし、
    メッキ原板が焼鈍済みの冷延鋼板であり、鋼板成分としてＳｉが０．２質量％未満の場
    合には、Ｎｉプレメッキ量を０．０５〜０．３５ｇ/m２とする
    ことを特徴とする不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  2. 溶融亜鉛メッキ浴がＡｌを０．０５〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項１
    記載の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  3. 溶融亜鉛メッキ浴が更にＭｇを０．０１〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項２に記載の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  4. 溶融亜鉛メッキ浴がＡｌを１．０〜１５質量％含有することを特徴とする請求項１記載
    の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  5. 溶融亜鉛メッキ浴が更にＭｇを１．０〜５．０質量％含有することを特徴とする請求項４に記載の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  6. 溶融亜鉛メッキ浴が更にＳｉを０．０１〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項４又は５に記載の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  7. 溶融亜鉛メッキ浴がＡｌを１５〜８０質量％含有することを特徴とする請求項１記載の
    不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
  8. 溶融亜鉛メッキ浴が更にＳｉを０．０１〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項７に記載の不メッキ欠陥発生のない溶融亜鉛メッキ方法。
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