JP4631176B2 - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、より具体的には表面の平滑性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、溶融亜鉛めっき鋼板は、冷間圧延または脱スケールされた熱延鋼板などの素材鋼板に表面清浄、焼鈍等の処理を行い、溶融亜鉛めっき浴に浸漬した後、該めっき浴から引き上げ、ガスワイピング法でめっき付着量を調整し、冷却し、さらに、必要に応じて調質圧延して製造される。
【０００３】
めっき付着量が多い場合やめっき速度が遅い場合等に、前記で製造された鋼板の表面に「さざなみ」と呼ばれる表面欠陥が発生することがある。「さざなみ」欠陥部分では、鋼板の長さ方向に約０．３〜２０ｍｍ間隔の凹凸が存在するため、表面の平滑性が損なわれる。この凹凸は、光沢むらや塗装むらの原因になり表面外観を損なったり、プレス加工等において加工性を損なったりする。
【０００４】
「さざなみ」欠陥の発生は、ガスワイピング法において、ガスワイピングノズルに供給される気体（ワイピングガス）の流量・流速の変動に起因するものと考えられている。「さざなみ」欠陥の低減対策として、ワイピングガスの圧力低下や流量減少を目的として、ノズル間隔（ガスワイピングノズル同士の間隔）の狭小化等のガスワイピング条件の検討が行われているが、その効果は不十分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、「さざなみ」欠陥を低減し、表面の平滑性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板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】
上記課題を解決する本発明の手段は次の通りである。
（１）鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきし、ガスワイピング法で付着量調整した後、輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
（２）ガスワイピング法で付着量調整した後、めっき層表面温度が亜鉛の融点以下になったら輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする前記（１）に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
（３）溶融亜鉛めっき浴のＡｌ濃度が０．１５質量％以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、「さざなみ」模様は次のようにして発生すると考えた。すなわち、鋼板に溶融亜鉛めっきする場合、一般的に溶融亜鉛めっき浴温は４５０〜４８０℃程度で亜鉛の融点（４１８℃）よりも高い。めっき浴から引き上げられた鋼板温度は亜鉛の融点以上であり、めっき層は溶融状態にある。
【０００８】
めっき浴から引き上げられた鋼板がガスワイピングノズルで付着量調整される際に、ガスワイピングノズルに供給される気体（ワイピングガス）の流量・流速の変動によって、部分的な付着量変動が発生する。
【０００９】
めっき浴から引き上げられた鋼板は、ワイピングガスあるいは外気によって冷却されるが、その際めっき層表層はめっき層下層よりも先に冷却されるため、下層の方が表層に比べて流動性に富む。表層が凝固開始し下層が溶融状態であると、表層と下層の流動性の差が一層顕著になる。このような冷却過程におけるめっき層表層と下層の流動性の差、特に表層が凝固開始した以降における両者の流動性の差によって表層と下層で流動差が生じ、ガスワイピングの際に発生した部分的な付着量変動が顕著な凹凸となり、「さざなみ」欠陥が発生する。この「さざなみ」欠陥はめっき付着量が６０ｇ／ｍ2（片面あたり）以上になると特に発生しやすくなる。
【００１０】
前記によれば、ガスワイピングノズルで付着量調整後の冷却過程、特にめっき層表層が凝固開始した以降において、めっき層表層の流動性をあげること、すなわち冷却過程で鋼板を加熱することによって、「さざなみ」欠陥を軽減できると考えられる。
【００１１】
そこで、冷却過程における鋼板の加熱方法について検討したところ、冷却過程でめっき層表層を亜鉛の融点以上に加熱してめっき層表層をリフローすると、表面張力によって表面が平滑になって「さざなみ」欠陥の発生を防止できるが、加熱方法によってはめっき層と下地鋼板界面に合金層（Ｆｅ−Ｚｎ合金層）が成長し、めっき密着性が低下するという問題のあることがわかった。
【００１２】
例えば、誘導加熱装置、バーナの燃焼炎を用いた加熱では、表面を平滑化にして「さざなみ」欠陥を防止する効果があるが、前者は下地鋼板側からの加熱のため、後者は均一加熱ができないため、いずれもめっき層と下地鋼板界面に合金層が形成されてめっき密着性が低下し、「さざなみ」欠陥の防止と良好なめっき密着性を両立できなかった。
【００１３】
「さざなみ」欠陥の防止と良好なめっき密着性を両立するには、輻射加熱によってリフローすることが必要である。特にめっき層表面温度が亜鉛の融点以下になった直後に加熱してリフローすると、めっき層と下地鋼板界面の合金層の形成を防止する効果が優れるのでより好ましい。この場合、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱することが好ましい。また、めっき層と下地鋼板界面の合金層の形成を抑制する観点から、亜鉛めっき浴のＡｌ濃度（トータルＡｌ濃度）は０．１５質量％以上とすることがより望ましい。上限はめっき浴での浮遊物による欠陥の発生抑制の観点から、０．３０質量％以下とすることが好ましい。
【００１４】
本発明は、めっき付着量が６０ｇ／ｍ2（片面あたり）以上の亜鉛めっき鋼板について、「さざなみ」欠陥を防止し、表面の平滑性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法として好適である。
【００１５】
【実施例】
図１は実施例に使用した溶融亜鉛めっき設備の要部配置を示す図で、１は焼鈍炉、２は溶融亜鉛めっき浴、３はシンクロール、４はガスワイピングノズル、５はリフロー装置、６は鋼板である。リフロー装置５は、輻射加熱炉で構成され、昇降可能に配設されている。
【００１６】
この設備を用いて、寸法２．８×１２１９ｍｍの冷間圧延後の低炭素鋼板６を焼鈍炉１で焼鈍した後溶融亜鉛めっき浴２に浸漬してめっきを行い、シンクロール３で鋼板の走行方向を変え、該溶融亜鉛めっき浴２から引き上げ、ガスワイピングノズル４でめっき付着量を調整し、めっき層の表面温度が亜鉛の融点以下になった直後にリフロー装置５でリフロー処理し、本発明例の溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。前記で得た鋼板について、以下に記載する方法で、表面の平滑性、めっき密着性、めっき皮膜と下地鋼板界面の合金層の発生状況を調査した。
【００１７】
比較のために、誘導加熱装置、バーナーの燃焼炎で加熱してリフロー処理した溶融亜鉛めっき鋼板（比較例）、リフロー処理しない溶融亜鉛めっき鋼板（従来例）についても同様の調査をした。
【００１８】
表面の平滑性は、鋼板の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａを測定し、次のように評価した。
○：Ｒａ≦０．５μｍ
△：０．５μｍ＜Ｒａ≦１．５μｍ
×：１．５μｍ＜Ｒａ
めっき密着性は、１８０°密着曲げ試験を行い、曲げ部外面のセロテープ密着剥離試験を行い、めっき層剥離のないものを「○」剥離のあるものを「×」とした。
【００１９】
めっき皮膜と下地鋼板界面の合金層の発生状況は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積に基づいて、次のように評価した。
少：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が１０％以下
中：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が１０％超５０％以下
多：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が５０％超
調査結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
本発明例は、いずれも「さざなみ」欠陥が低減されているため表面の平滑性に優れ、まためっき密着性にも優れる。一方、従来例、比較例は、表面の平滑性またはめっき密着性のいずれかが劣り、表面の平滑性とめっき密着性を両立できない。なお、比較例において、めっき密着性が劣るのは、めっき層と下地鋼板界面の１０％以上（面積率）の領域に合金層が成長したことによる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、めっき密着性を低下させることなく「さざなみ」欠陥を低減でき、表面の平滑性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に使用した溶融亜鉛めっき設備の要部配置を示す図。
【符号の説明】
１ 焼鈍炉
２ 溶融亜鉛めっき浴
３ シンクロール
４ ガスワイピングノズル
５ リフロー装置
６ 鋼板
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、より具体的には表面の平滑性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、溶融亜鉛めっき鋼板は、冷間圧延または脱スケールされた熱延鋼板などの素材鋼板に表面清浄、焼鈍等の処理を行い、溶融亜鉛めっき浴に浸漬した後、該めっき浴から引き上げ、ガスワイピング法でめっき付着量を調整し、冷却し、さらに、必要に応じて調質圧延して製造される。
【０００３】
めっき付着量が多い場合やめっき速度が遅い場合等に、前記で製造された鋼板の表面に「さざなみ」と呼ばれる表面欠陥が発生することがある。「さざなみ」欠陥部分では、鋼板の長さ方向に約０．３〜２０ｍｍ間隔の凹凸が存在するため、表面の平滑性が損なわれる。この凹凸は、光沢むらや塗装むらの原因になり表面外観を損なったり、プレス加工等において加工性を損なったりする。
【０００４】
「さざなみ」欠陥の発生は、ガスワイピング法において、ガスワイピングノズルに供給される気体（ワイピングガス）の流量・流速の変動に起因するものと考えられている。「さざなみ」欠陥の低減対策として、ワイピングガスの圧力低下や流量減少を目的として、ノズル間隔（ガスワイピングノズル同士の間隔）の狭小化等のガスワイピング条件の検討が行われているが、その効果は不十分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、「さざなみ」欠陥を低減し、表面の平滑性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板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】
上記課題を解決する本発明の手段は次の通りである。
（１）鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきし、ガスワイピング法で付着量調整した後、輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
（２）ガスワイピング法で付着量調整した後、めっき層表面温度が亜鉛の融点以下になったら輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする前記（１）に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
（３）溶融亜鉛めっき浴のＡｌ濃度が０．１５質量％以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、「さざなみ」模様は次のようにして発生すると考えた。すなわち、鋼板に溶融亜鉛めっきする場合、一般的に溶融亜鉛めっき浴温は４５０〜４８０℃程度で亜鉛の融点（４１８℃）よりも高い。めっき浴から引き上げられた鋼板温度は亜鉛の融点以上であり、めっき層は溶融状態にある。
【０００８】
めっき浴から引き上げられた鋼板がガスワイピングノズルで付着量調整される際に、ガスワイピングノズルに供給される気体（ワイピングガス）の流量・流速の変動によって、部分的な付着量変動が発生する。
【０００９】
めっき浴から引き上げられた鋼板は、ワイピングガスあるいは外気によって冷却されるが、その際めっき層表層はめっき層下層よりも先に冷却されるため、下層の方が表層に比べて流動性に富む。表層が凝固開始し下層が溶融状態であると、表層と下層の流動性の差が一層顕著になる。このような冷却過程におけるめっき層表層と下層の流動性の差、特に表層が凝固開始した以降における両者の流動性の差によって表層と下層で流動差が生じ、ガスワイピングの際に発生した部分的な付着量変動が顕著な凹凸となり、「さざなみ」欠陥が発生する。この「さざなみ」欠陥はめっき付着量が６０ｇ／ｍ2（片面あたり）以上になると特に発生しやすくなる。
【００１０】
前記によれば、ガスワイピングノズルで付着量調整後の冷却過程、特にめっき層表層が凝固開始した以降において、めっき層表層の流動性をあげること、すなわち冷却過程で鋼板を加熱することによって、「さざなみ」欠陥を軽減できると考えられる。
【００１１】
そこで、冷却過程における鋼板の加熱方法について検討したところ、冷却過程でめっき層表層を亜鉛の融点以上に加熱してめっき層表層をリフローすると、表面張力によって表面が平滑になって「さざなみ」欠陥の発生を防止できるが、加熱方法によってはめっき層と下地鋼板界面に合金層（Ｆｅ−Ｚｎ合金層）が成長し、めっき密着性が低下するという問題のあることがわかった。
【００１２】
例えば、誘導加熱装置、バーナの燃焼炎を用いた加熱では、表面を平滑化にして「さざなみ」欠陥を防止する効果があるが、前者は下地鋼板側からの加熱のため、後者は均一加熱ができないため、いずれもめっき層と下地鋼板界面に合金層が形成されてめっき密着性が低下し、「さざなみ」欠陥の防止と良好なめっき密着性を両立できなかった。
【００１３】
「さざなみ」欠陥の防止と良好なめっき密着性を両立するには、輻射加熱によってリフローすることが必要である。特にめっき層表面温度が亜鉛の融点以下になった直後に加熱してリフローすると、めっき層と下地鋼板界面の合金層の形成を防止する効果が優れるのでより好ましい。この場合、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱することが好ましい。また、めっき層と下地鋼板界面の合金層の形成を抑制する観点から、亜鉛めっき浴のＡｌ濃度（トータルＡｌ濃度）は０．１５質量％以上とすることがより望ましい。上限はめっき浴での浮遊物による欠陥の発生抑制の観点から、０．３０質量％以下とすることが好ましい。
【００１４】
本発明は、めっき付着量が６０ｇ／ｍ2（片面あたり）以上の亜鉛めっき鋼板について、「さざなみ」欠陥を防止し、表面の平滑性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法として好適である。
【００１５】
【実施例】
図１は実施例に使用した溶融亜鉛めっき設備の要部配置を示す図で、１は焼鈍炉、２は溶融亜鉛めっき浴、３はシンクロール、４はガスワイピングノズル、５はリフロー装置、６は鋼板である。リフロー装置５は、輻射加熱炉で構成され、昇降可能に配設されている。
【００１６】
この設備を用いて、寸法２．８×１２１９ｍｍの冷間圧延後の低炭素鋼板６を焼鈍炉１で焼鈍した後溶融亜鉛めっき浴２に浸漬してめっきを行い、シンクロール３で鋼板の走行方向を変え、該溶融亜鉛めっき浴２から引き上げ、ガスワイピングノズル４でめっき付着量を調整し、めっき層の表面温度が亜鉛の融点以下になった直後にリフロー装置５でリフロー処理し、本発明例の溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。前記で得た鋼板について、以下に記載する方法で、表面の平滑性、めっき密着性、めっき皮膜と下地鋼板界面の合金層の発生状況を調査した。
【００１７】
比較のために、誘導加熱装置、バーナーの燃焼炎で加熱してリフロー処理した溶融亜鉛めっき鋼板（比較例）、リフロー処理しない溶融亜鉛めっき鋼板（従来例）についても同様の調査をした。
【００１８】
表面の平滑性は、鋼板の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａを測定し、次のように評価した。
○：Ｒａ≦０．５μｍ
△：０．５μｍ＜Ｒａ≦１．５μｍ
×：１．５μｍ＜Ｒａ
めっき密着性は、１８０°密着曲げ試験を行い、曲げ部外面のセロテープ密着剥離試験を行い、めっき層剥離のないものを「○」剥離のあるものを「×」とした。
【００１９】
めっき皮膜と下地鋼板界面の合金層の発生状況は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積に基づいて、次のように評価した。
少：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が１０％以下
中：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が１０％超５０％以下
多：Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発生面積が５０％超
調査結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
本発明例は、いずれも「さざなみ」欠陥が低減されているため表面の平滑性に優れ、まためっき密着性にも優れる。一方、従来例、比較例は、表面の平滑性またはめっき密着性のいずれかが劣り、表面の平滑性とめっき密着性を両立できない。なお、比較例において、めっき密着性が劣るのは、めっき層と下地鋼板界面の１０％以上（面積率）の領域に合金層が成長したことによる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、めっき密着性を低下させることなく「さざなみ」欠陥を低減でき、表面の平滑性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に使用した溶融亜鉛めっき設備の要部配置を示す図。
【符号の説明】
１ 焼鈍炉
２ 溶融亜鉛めっき浴
３ シンクロール
４ ガスワイピングノズル
５ リフロー装置
６ 鋼板
Claims (3)
- 鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきし、ガスワイピング法で付着量調整した後、輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- ガスワイピング法で付着量調整した後、めっき層表面温度が亜鉛の融点以下になったら輻射加熱によって、加熱温度４５０〜５００℃で１〜２秒加熱し、めっき層表層部をリフローするとともに、めっき皮膜と下地鋼板界面のＦｅ−Ｚｎ合金層の面積率が１０％以下となるようにすることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 溶融亜鉛めっき浴のＡｌ濃度が０．１５質量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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- 2001-01-29 JP JP2001019678A patent/JP4631176B2/ja not_active Expired - Fee Related
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