JPH01123090A - 耐チッピング性に優れたＺｎ系合金めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車々体、外面材等に用いられるＺｎ系合金
めっき鋼板に関し、特に耐チッピング性に優れたＺｎ系
合金めっき鋼板およびその製造方法に関する。

〈従来技術とその問題点〉 近年自動車４体の腐食を防止するため、自動車用鋼板の
高耐食性が求められるようになり、開発が進められてい
る。　耐食性が悪化する原因にはＺｎ系合金めっきの化
成処理性不良のため、３コート後の耐水２次密着性が不
良となるものや道路上の小石がはね自動車々体外面に衝
突する、いわゆるチッピングによるめっき被膜の剥１！
Ｉ（チッピング性）がある。　。

耐水２次接着性が不良となる問題では化成処理液の改良
がなされ現状ではほぼ問題のないレベルになっている。

耐チッピング性については、Ｃｒ、Ｍｎ。

Ｆｅ％Ｎｉ％Ｚｎなどの１種または２種以上からなる１
〜１０００ｍｇ／ｒｎ’のめっき（以下素地調整めっき
という）と、その後、Ｚｎ系合金めっきまたは複合電気
めっき（以下主めっき層という）を形成する方法（特開
昭５９−２００７８９号）や、Ｎｉ含有率が主めっき層
よりも多いＺｎ−Ｎｉ合金を０．０５〜０．ａｐの厚さ
に電気めっき（以下プレめっきという）した後にＺｎ−
Ｎｉめっきをするもの（特公昭６１−４３９号）などが
考えられている。

しかし、上記の方法では素地調整めっきまたはプレめっ
き用の設備を別途設ける必要があり、多頭の設備費用が
必要である。　ま　た主めっき液とは異なる電解液を必
要とするため、めっき液の管理が複雑となり、経済的に
も不利である。

〈発明の目的〉 本発明は上述した従来技術の欠点を解決しようとするも
ので、耐食性、特に耐チッピング性に優れたＺｎ系合金
めっき鋼板およびその製造方法を提供しようとするもの
である。

〈発明の構成〉 耐チッピング性とは飛石などが鋼板に当ることにより受
ける応力に対する鋼板とめっき層の密着性のことである
。　Ｚｎ系合金めっき鋼板は硬く延性に欠けるため、受
けた応力をめっきの伸びなどで吸収することは少なく、
めっき−冷延鋼板界面へ直接伝わっていく。

一方Ｚｎ系合金めっきは合金化による結晶の歪などによ
るめっき層自体に内在する応力が大きくなりめフき一冷
延鋼板間の結合力が小さい。

このことより、耐チッピング性を向上させるには、点で
受けた応力を分散させる、あるいはめっき−冷延鋼板間
の結合力を上げる事により達成されると思われる。

本発明者らは点で受けた応力を分散させる方法について
鋭意研究した結果、冷延鋼板の表面に一定のパターンの
窪みをつけ、めっきを施すと、そのＺｎ系合金めっき鋼
板は点で受けた応力を効率的に分散させ、耐チッピング
性が向上することを発見した。

すなわち本発明の第１の態様は、表面の中心線平均粗さ
Ｒａが０．３〜２．Ｏｐｌ、Ｒｍａｘが６〜２５μｍの
範囲にあり、任意の一辺が８００声の正方形で囲まれる
中に深さが６−以上の凹部が少なくとも１ケ所存在する
冷延鋼板上にＺｎ系合金めっき被膜を有することを特徴
とするＺｎ系合金めフぎ鋼板である。

本発明の第２の態様は、調質圧延用ワークロールの表面
に凸部と凹部の表面模様を形成する模様付は加工を高密
度エネルギー源を用いて施しておき、その表面模様付け
されたワークロールを調質圧延すべき鋼板の片面もしく
は両面に調質圧延伸び率λを０．３％以上として調質圧
延することにより、表面の中心線平均粗さＲａが０．３
〜２．ｏμｍ、Ｒｍａｘが６〜２５声の範囲にあり、任
意の一辺が８００−の正方形で囲まれる中に深さが６−
以上の凹部が少なくとも１ケ所以上存在するようにワー
クロール表面の模様を鋼板表面に転写した後、Ｚｎ系合
金めっきを施すことを特徴とする耐チッピング性に優れ
たＺｎ系合金めっき鋼板の製造方法である。

第２の態様において 好ましくは前記高密度エネルギー源がレーザーであれば
良い。

また、好ましくは前記Ｚｎ系合金めっきが電気めっきで
あり、その電気めっきがあらかじめ微量めっきを行い、
続いて、めっき浴中に４０秒以内浸漬した後に、電気め
っきを行なう方法であれば良い。

次に本発明のＺｎ系合金めっき、鋼板について、詳しく
説明する。

本発明はチッピングには衝撃を分散させるようなもので
あるため、用いる鋼板の表面粗さは以下に述べるような
範囲にあるのが好ましい。

表面の中心線平均粗さＲａは０．３〜２．０μｓの範囲
が好ましい。　その理由として０．３ｐ未満の場合は油
の保持力が低下してプレス加工時に割れが発生するから
であり、２．０７ｊＪ１１を越える場合は塗装後の鮮映
性が低下するからである。

Ｒｌａｘは６〜２５μｓの範囲がよい。　　６μｓ未満
の場合はチッピング性の向上が十分に得られないからで
あり、２５μを越える場合は塗装後の鮮映性が低下する
からである。

なお、鋼板表面の中心線平均粗さとは、中心線をＸ軸、
縦方向をＹ軸として以下の式で定義される。

λ＝２．５ｍｍ Ｒｍａｘは測定長さ２．５ｍｍての中心線からの最大高
さをいう。

第１図は後に示す実施例および比較例ならびにこれらと
同様にして行った耐チッピング性に及ぼす窪み深さと窪
み間の距離の影響を表わす実験結果である。　耐チツピ
ング試験としてはグラベロ試験で行った。　グラベロ試
験とはＩｇ／個の御影石２０個を５０ｍｍφの円筒中に
落し、筒内に導いた空気圧４　　Ｋｇ／ｃｒｆにて一１
５℃に冷却したＺｎ系合金めっき鋼板に打ちつける。　
評価は剥離径の大きいもの５点を実測して、以下の規準
で判断する。

○　平均値　　４ｍｍ以下　　Ｍａｘ５ｍｍ以下△　平
均値　　４ｍｍ以下　　Ｍａｘ５ｍｍ以上×　平均値　
　４ｍｍ以上 第１図から窪み深さが６ｐ以上で、かつ、窪み間の距離
が８００ｐ以下である時耐チッピング性は良好である。

　窪み深さが６μ未満であると窪み間の距離に無関係に
耐チッピング性は不良である。　窪み間の距離が８００
膵より遠くなると、窪み深″さが６μｓ以上でも耐チッ
ピング性が除々に悪くなり、その特性は低下する。

これらの現象が起る理由は、冷延鋼板表面の窪みが飛石
より点で受けた応力を分散させる効果があることによる
。　応力を分散させるためには、飛石の大きさ、応力の
大きさに依存する一定以上の窪み深さおよび一定以上の
窪み密度が存在する必要があると考えられる。

本発明において述べているＺｎ系合金めっきとはＺｎ−
Ｎ　ｔ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｍｎ。

Ｚｎ−Ａｌ１などの２元系合金めフき、および、Ｚｎ−
Ｎ１−Ｇｏ、Ｚｎ−Ｆｅ−Ｇｏなどの３元系合金めっき
などを示しているが、特にこれらのＺｎ系電気めっきだ
けには限定されない。

次に本発明のＺｎ系合金めっき鋼板の製造方法について
詳しく説明する。

本発明で用いるワークロールはその表面にレーザーのよ
うな高密度エネルギー源により形成された凸部と凹部を
有する。　そのパターンは上記のような表面形状を鋼板
表面に付与できるものであればいかなるものでもよい。

　鋼板の片面（もしくは両面）に調質圧延伸び率λを０
．３％以上として、調質圧延を行なう。　λが０．３％
未満の場合は降伏点伸びが消えず、プレス加工時にスト
レッチャーストレインが発生するためである。

上記の調質圧延を行なった冷延鋼板に、上述したＺｎ系
合金めっき、例えば電気めっきを行なう。

調質圧延用ワークロールの表面に凸部と凹部の表面模様
を形成する高密度エネルギー源には、ショツトブラスト
、放電加工などがあるが好ましくはレーザーを用いると
良い。　これは表面パターンを容易にコントロールでき
るからである。

Ｚｎ系合金電気めっきには微量めっき一浸漬めっき法（
特公昭６１−１４８８８８号）と呼ばれるものが好まし
い。

微量めつき一浸漬めっき法とは、まず１００〜３０００
ｍｇ／ｒｎ’の微量めっきを行ない、続いてめっき浴中
に４０秒以内、浸漬した後に、通常の電気めっきを行な
う方法である。　浸漬時間を４０秒より長くすると生産
性が低下し、非経済的である。　この方法により得られ
たＺｎ系合金めっき鋼板は著しく低温部における耐チッ
ピング性を向上させることができる。

この理由は明確ではないが、浸漬めっき時に、微量めっ
き層に微細なりラックが生じ、めっき層−素材界面の応
力が解放されることにより、めフき層−素材界面の密着
性が向上するためである。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例および比較例で具体的に説明する
。

（実施例−１） レーザーを用いて表面に凹凸の形状模様を付けた調質圧
延用ワークロールを使用し、０．７■厚５ＰＣＥ相当冷
延鋼板の片面に調質圧延伸び率０．５％で調質圧延する
ことにより、Ｒａ、Ｒｍａｘ、窪み深さ、窪み間の距離
が表１に示される窪み付き冷延鋼板を得た。

該冷延鋼板の断面パターンの例を第２ａ図、第２ｂ図ま
たは第２Ｃ図に示す。

第２図は、触針式粗度計（東京精密製）により、測定し
た。

上記冷延鋼板にＺｎ−ＮｉめっきまたはＺｎ−Ｆｅめっ
きを施こした。　　Ｚ　ｎ−Ｎ　ｉめっき条件は ＺｎＳＯ４７Ｈ２０１２０ｇ／ｊ２ ＮｉＳＱ４６Ｈ２０２５Ｇ　ｇｉｌｌ Ｎａ２　Ｓ０４　　　　　　　５０　ｇ／１１の組成で
ｐＨ２、液温５０℃の浴で、電流密度は１００　　Ａ／
ｄｄ、３０　ｇｉｒｄめっきした。

Ｚｎ−Ｆｅめっき条件は ＺｎＳＧ４７１（２０２００ｇ／Ｉ。

ＦｅＳＯ４７Ｈ２０２５０ｇ／Ｉｔ Ｎａ２５０４　　　　　　　５０　ｇ／１１の組成でｐ
Ｈ１，５、温液５０℃の浴で、電流密度は１００Ａ／ｄ
ｒｎ’、３０　ｇｉｒｄめツキした。

Ｚｎ−ＮｉめっきまたはＺｎ−Ｆｅめっき後、通常市販
されている浸漬方式リン酸塩化成処理、カチオン型電着
塗料、中塗り、上塗りの３コートを各贋金わせて９０−
の厚さに施こした。　耐チッピング性の評価は前述のグ
ラベロ試験で行ない、第１図および表１の結果を得た。

表１　窪みの深さ、分布とグラベロ試験の関係（実施例
−２） 実施例−１と同一の冷延鋼板に実施例−１と同一の条件
にて微量めっきを施した後、実施例−１と同一の浴で浸
漬めっきを行なった。

微量めっき時のめっき種、めっき量および浸漬めっき時
のめっき時間を表２に示す。

その後、同一の浴で、電流密度１００　　Ａ／ｄｒｒｌ
で３０　ｇ／ｎｆの電気めっきを行なった。

耐チッピング性の評価を前述のグラベロ試験で行ない、
表２の結果を得た。

（比較例−１） レーザーを用いて表面に凹、凸の形状模様を付けた調質
圧延用ワークロールを使用し、０．５％の調質圧延伸び
率で片面に調質圧延を行ない、Ｒａ、ＲｆｆｌａＸ、窪
み深さ、窪み間の距離が表３の様に表わせる冷延鋼板を
得た。　実施例１と同一のめっき処理を行ないＺｎ系合
金めっき鋼板とした。　前述したグラベロ試験により、
耐チッピング性を評価し。第１図および表３の結果を得
た。

表３　　窪みの深さ、分布とグラベロ試験の関係〈発明
の効果〉 以上述べたように本発明は、適当な表面粗さ窪み深さお
よび分布を持った冷延鋼板にＺｎ系合金めっき、好まし
くは電気めっきを施こしたＺｎ系合金めっき鋼板である
ため、耐チッピング性を向上させることができる。

本発明の製造方法においては設備のイニシャルコストを
低減し、煩雑な浴コントロールの必要がなく、作業性も
効率的である。

高密度エネルギー源にレーザーを用いることにより、容
易にかつ迅速にワークロールの調整が可能となった。。

Ｚｎ系合金電気めっきに微量めっき一漫潰めつき法を用
いることにより、低温での耐チッピング性をさらに改善
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は冷延鋼板表面パターンによる耐チッピング性の
適正域を示す図である。 第２ａ図、第２ｂ図および第２ｃ図は窪み付き冷延鋼板
の断面パターンを示す図である。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 ＦＩＧ、１ 湾み間のヱ巨難（３−＋ｍ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面の中心線平均粗さＲａが０．３〜２．０μｍ
   、Ｒｍａｘが６〜２５μｍの範囲にあり、任意の一辺が
   ８００μｍの正方形で囲まれる中に深さが６μｍ以上の
   凹部が少なくとも１ヶ所存在する冷延鋼板上にＺｎ系合
   金めっき被膜を有することを特徴とする耐チッピング性
   に優れたＺｎ系合金めっき鋼板。
2. （２）調質圧延用ワークロールの表面に凸部と凹部の表
   面模様を形成する模様付け加工を高密度エネルギー源を
   用いて施しておき、その表面模様付けされたワークロー
   ルを調質圧延すべき鋼板の片面もしくは両面に調質圧延
   伸び率λを０．３％以上として調質圧延することにより
   、表面の中心線平均粗さＲａが０．３〜２．０μｍ、Ｒ
   ｍａｘが６〜２５μｍの範囲にあり、任意の一辺が８０
   ０μｍの正方形で囲まれる中に深さが６μｍ以上の凹部
   が少なくとも１ヶ所以上存在するようにワークロール表
   面の模様を鋼板表面に転写した後、Ｚｎ系合金めっきを
   施すことを特徴とする耐チッピング性に優れたＺｎ系合
   金めっき鋼板の製造方法。
3. （３）前記高密度エネルギー源がレーザーである特許請
   求の範囲第２項に記載の耐チッピング性に優れたＺｎ系
   合金めっき鋼板の製造方法。
4. （４）前記Ｚｎ系合金めっきが電気めっきであり、その
   電気めっきがあらかじめ微量めっきを行い、続いて、め
   っき浴中に４０秒以内浸漬した後に、電気めっきを行な
   う方法である、特許請求の範囲第２項または第３項に記
   載の耐チッピング性に優れたＺｎ系合金めっき鋼板の製
   造方法。