JPH01195266A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - 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、プレス成形性、溶接性および塗装後の耐食性
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法に関
するものであり、特に、自動車車体防錆用として優れる
合金化溶融亜鉛めっき鋼板ｔその製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下ＧＡと略す）は、亜鉛
めっき鋼板と比較して溶接性、塗装性において優れ、且
つ安価なことがら広く防錆用表面処理調板として使用さ
れている。その中でも、ＧＡは自動車車体用として賞月
されている。

ところで、近年、自動車産業界において、塩害地および
寒冷地用として一層の車体防錆の強化が求められており
、ががる防錆用表面処理調板に対してもその防錆力の強
化が要求されている。従来からＧＡについては、片面当
たりのＺｎ付＝ＩＦＩが４０ｇ／ｍ”　（Ｆｅ十Ｚｎで
４５ｇ／ａｔレベル）のものが汎用されてはいるが、こ
のようなＧＡでは、塩害地や寒冷地のような厳しい腐食
環境下では防錆力が不十分である。防錆力を向上する簡
単な方法は、めっき付着量を増加することである。ＧＡ
のめっき付着量を増加し、前記したような腐食環境でも
十分な防錆力を得るにはＺｎ付着量で５５〜１０ｇ／ｒ
ａ”程度にする必要があるとされている。

しかし、ＧＡのめっき付着量を増加した場合、いくつか
の問題点が生しることが考えられる。その一つには、プ
レス成形時におけるパウダリング又はフレーキングと呼
ばれているめっき層が剥離する問題であり、他の一つは
、溶接性の低下、特に、スポット溶接性が低下する問題
である。前者の問題については、付着量が４５ｇ／１ｍ
”　（Ｆｅ十Ｚｎ）程度の水準のＧＡでも従来から若干
の問題があったが、付着量の増加によりその問題は一層
大きくなる。

このような問題に対する、特に前者の問題に対する一つ
の解決手段に、一般のＧＡの皮膜組成中のＦｅ含有率を
極力低減して、めっき面の表層にη＋この混合相を残存
させるという方法が提唱されている（特公昭４９−４１
３４号）。この方法は、確かにＧＡのめっき皮膜の耐剥
離性改善にかなりの効果がある。しかし、次に述べるよ
うな問題点を有している。

■ＧＡのめっき面の表層にη相を残存させているので、
η相の残存量如何によっては性能の低下を招くことがあ
る。特に、塗装後の耐食性およびスポット溶接性の低下
が大きい。現実に４　ｇｅｍ”以上のη相が存在する場
合、塗装後の耐食性あるいはスポット溶接性にかなりの
性能低下が認められる。

■この方法には、η相の残存量に対する設定がない。前
記するようにη相の残存量如何によってはＧＡの性能を
低下させることになり、単にη相を残存させるだけでは
良品を製造することができない。

■また、η相の残存量に対する設定がないから製造上の
管理範囲を規定することができない。仮に４　ｇｅｍ”
がその上限であるとしても製造ラインでη相の量を測定
する手段がない。Ｘ線回折等の分析手段でη相の有無は
分かるが、η相の配向性等の問題があるために、これら
の手段ではその量までを測定することは困難である。

このように従来の公知技術は、当業者にとっても容易に
実施することが困難であるとともに、仮に、この公知技
術に沿って実施しても得られるＧＡは、本来の用途目的
に合致しないものができるばかりではなく、操業上η相
の量を管理しようとしても具体的な製造手段が未確立で
あるがために極めて低い歩留りでしか製造することがで
きない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、皮膜中のＦｅ含有率を低下させてη相
を共存させた合金化溶融亜鉛めっき鋼板における溶接性
および塗装後の耐食性の低下を改善することにある。特
に、厚目付化に伴うプレス成形上の問題点を解決するこ
とにある。

更にもう一つの課題は、このような合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を容易に且つ高い歩留りで製造することができる
工業的に実施可能な製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を達成するために厚目付ＧＡの
皮膜中におけるη相とその特性に及ぼす影響について、
プレス成形性、パウダリング性、溶接性および電着塗装
後の耐食性との関係において、鋭意検討を行った結果、
下記の知見を得た。

（１）めっき層中にη相が共存することによって、プレ
ス成形時のパウダリング性が向上し、特に、プレス金型
との摺動によって生じる焼き付き型の剥離が著しく改善
される。

（２）シかし、同時に、η相の共存はスポッＨ８接性を
低下させ、連続打点数を低減する。また、電着塗膜に対
しても二次密着性を低下させるとともに塗装後の耐食性
を低下させる。

（３）シかしながら、η相の共存によるこれらの問題は
、η相の残存量をある限界以下に抑制することで回避す
ることができる。実質的には８　ｇｅｍ”以下のη相の
共存を許容することができる。

（４）η相の残存量は、Ｚｎ付着量と皮膜中のＦｅ含有
量より適当な関係式から評価することが可能であ（５）
Ｚ　ｎ付着量と皮膜中のＦｅ含有量は、公知の手段を用
いて製造ラインで測定することができる。そして、これ
ら二つの測定値がある一定の関係となるように合金化条
件を制御することでプレス成形性、溶接性および塗装後
の耐食性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を工業的に
製造することができる。

本発明は、このような知見を基になされたものであって
、その要旨とするところは、下記の（ｉ）および（ｉｉ
　）の合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法、にあ
る。

（ｉ）少なくとも片面当たりの亜鉛付着量が４５ｇ／ｍ
ｌを超えて１００　ｇ７ｅｍ”未満であって、該亜鉛付
着量と皮膜中の平均Ｆｅ含有率との関係が下記（Ａ）式
の条件を満たす合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

５．４≦Ｆｅ％−０．０３８ＣＷ≦６．３　　・・・（
Ａ）但し、Ｆｅ％：皮膜中の平均Ｆｅ含有率（ｗｔ％）
ＣＷ：亜鉛付着量（ｇｅｍ”） （１１）連続的な合金化溶融亜鉛めっきの製造プロセス
において、製造ライン内で亜鉛付着量と皮膜中の平均Ｆ
ｅ含有率とを測定し、これらの測定値から合金化炉での
めっき鋼板への入熱量を制御して、亜鉛付＠量と皮膜中
の平均Ｆｅ含有率との関係が上記（Ａ）式の条件を満た
すように合金化処理することを特徴とする合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法。

（作用） 以下、本発明にかかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその
製造方法について詳細に説明する。

まず、本発明にかかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板につい
て述べる。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、少なくとも片面
当たり亜鉛付着量が４５ｇ／ｍ”を超えて１００ｇ／ａ
”未満のめっき皮膜層を有し、且つ、その皮膜層は、亜
鉛付着量と皮膜中の平均Ｆｅ含有率との関係が前記（Ａ
）式を満足するものである。

めっき皮膜層における亜鉛付着量を４５ｇ７ｍ”を超え
５１００　ｇｅｍ”未満とする理由は、４５ｇ／ｍ”以
下テハ本発明に依らずとも加工性、溶接性については問
題のないものが製造できるからであり、１００　ｇｅｍ
”以上では皮膜の加工性が低下するからである。

また、亜鉛付着量と平均Ｆｅ含有率との関係を（Ａ）式
における値、即ちＸ値（Ｆｅ％−０，０３ＣＷ）で５．
４〜６．３の範囲とする理由は、Ｘ値が５．４未満では
亜鉛付着量に対する皮膜中の平均Ｆｅ含有率が低くなり
、η相の残存量が多くなって、塗装後の耐食性およびス
ポット溶接性が低下することになるからであり、Ｘ値が
６．３を超えると亜鉛付着量に対する皮膜中の平均Ｆｅ
含有量が高く、η相の残存量が少なくなって、プレス成
形時に摺動部での焼付きが生じ易くなって好ましくない
からである。

しかし、亜鉛付着量と平均Ｆｅ含有量との関係をＸ値で
５．４〜６．３の範囲としたものは、亜鉛付着量に応じ
た適度のＦｅ含有率のη層残存量がおよそ０．５〜８　
ｇｅｍ”程度に抑制されプレス成形性、溶接性および塗
装後の耐食性の全てに優れたＧＡとなる。

このようなＧＡは、本願第２発明である下記に述べる製
造方法を採用することで容易に且つ高い歩留りで製造す
ることができる。

即ち、溶融亜鉛めっき槽の出側に合金化炉をもつ装置に
よる合金化溶融亜鉛めっきの製造プロセスにおいて、通
常手段で溶融亜鉛めっきして得た少なくとも片面当たり
の亜鉛付着量が４５ｇ／ｍ”ｕえて１００　ｇｌｅｅ”
未満の溶融亜鉛めっき鋼板を連続して合金化炉で加熱し
て合金化処理するに際し、製造ラインで亜鉛付着量と皮
膜中のＦｅ含有率とを測定する。亜鉛付着量は合金化炉
の入側で、従来からよく用いられている例えば、蛍光Ｘ
線膜厚計等の計測手段で測定することができる。また、
皮膜中のＦｅ含有率は、合金化炉の出側で、同じ〈従来
からよく知られている例えば、蛍光Ｘ線による方法もし
くはＸ線回折による方法で測定することができる。これ
ら計測手段はいずれも製造ラインに適用することが可能
である。

このような計測手段を用いて測定した亜鉛付着量とＦｅ
含有率から、単位面積当たりのめっき層中のη相残存Ｎ
（Ｚ）を求める。η相残存量（Ｚ）は、例えば、下記（
Ｂ）式を用いて評価することが可能である。

Ｚ　＝０．３６ｘ　ｃｗ−９，５５ＸＦｅ％＋５９．７
・・（Ｂ）但し、ＣＷ；亜鉛付着量（ｇ／ｍ”） Ｆｅ％：皮膜中のＦｅ含を率（ｗｔ％）この（Ｂ）式は
、本発明者らが実験で得た多くの試料について、亜鉛付
着量、皮膜中のＦｅ含有率およびη相の残存量の関係を
調べた結果、得たものである。

次いで、このようにして求めたη相の残存量と、合金化
処理するに際して予め設定した好ましいη相の残存量と
からその差分を求め、この差分がら合金化炉でのめっき
鋼板への入熱量をコントロールしながら合金化処理する
。その際、入熱量のコントロールは亜鉛付着量と皮膜中
の平均Ｆｅ含有率との関係が前記（Ａ）式の条件を満た
すように、例えば、合金化炉の焚量、バーナー開度、通
板速度等のいずれか一つ以上を調整して行うことで所望
のη相をもつＧＡとすることができる。

以下、実施例により本発明をさらに説明する。

（実施例） 母材に仮ＷＪ−：　０．８ｍｍのＴｉ添加ＩＰ、ａ帯（
Ｉ中の固ン容Ｃ，Ｎを完全に抑制した非時効性鋼帯）を
用い、脱脂処理および酸洗処理した後、実機の連続？′
８融めっき設備で片面側がＺｎ付着量５０〜（ｉ５ｇ／
ｍ”でＦｅ含有率６〜１２ｗｔ％、他面側がＺｎ付着ｆ
ｉ２８〜３０ｇ／ｍ２でＦｅ含有率９〜１３．８ｗｔ％
の差厚ＧＡを製造した。

差厚ＧＡを製造するに際しては、合金化炉入側に設置し
た蛍光Ｘ線膜厚計でＺｎ付着量を、合金化炉出側に設置
した蛍光Ｘ線Ｆｅｆｉ度計でＦｅ４度を分析し、これら
二つの測定値からη相の残存量を前記（Ｂ）式から求め
、設定値との差分からＸ値が（Ａ）式を満足するように
合金化炉の焚量を制御しながら合金化処理した。

このようにして得た差厚ＧＡから試験片を採取し、Ｖビ
ード引抜試験、スポット溶接性および電着塗装後の塩水
噴霧試験を実施した。

Ｖビード引抜試験は、２Ｓａｕｗ幅Ｘ　１２５ｍｍ長さ
の試験片を、第１図に示すようにビード先端（１）が０
．５ｍｍＲの曲率をしたビードを有する上金型（２）と
、これに対応する下金型（３）の間に２５關幅Ｘ　１２
５ｍｍの試験片（４）を挟み、図示矢印方向に１２５ｍ
ｍ　（摺動長さ）引抜く方法で行い、その評価は、摺動
面のめっき皮膜を粘着テープで剥離させしかる後、その
剥Ｍｆｔをもって行った。

スポット溶接性は、各種評価を行ったが、ここではその
評価は、連続打点数１０００点目におけるナゲツト径を
もって行った。なお、スポット溶接は、溶接電１１００
００Ａ、加圧力２００Ｋｇｆ、通電時間１２ｃｙｃｌｅ
で実施した。

電着塗装後の塩水噴霧試験は、合金化処理後のＧＡに市
販のカチオン電着塗料を２０μＩＩ厚塗装し、これにク
ロスカット疵を付けた後、塩水噴霧して、ブリスター発
生までの耐久時間をもって評価した。

これらの結果を第２図および第３図に示す。

第２図は、■ビード引抜試験の評価結果を示したもので
あって、Ｘ値をパラメータにとってめっき剥Ｍ量との関
係で示したものである。

第３図は、スポット溶接性および電着塗装後の塩水噴ｎ
試験の結果を示したものであって、Ｘ値をパラメータに
とってナゲツト径およびブリスター発生までの時間との
関係で示したものである。

なお、第３図において、・印はナゲツトの評価およびＱ
印はブリスターの評価を意味するものである。

更に、これら図中において枠で囲んだ範囲は通常のＧＡ
　（Ｆｅ＋Ｚｎで片面４５ｇ／ｍ”　）に対する試験結
果を示すものであって、第３図の実線枠はナゲツトの評
価および破線枠はブリスターの評価を意味するものであ
る。

第２図および第３図から明らかなように、本発明法に従
いＸ値で５．４〜６．３となるように合金化炉の焚量を
制御して得た本発明のＧＡは、めっき剥離量は少なく、
ナゲツト径も大きく且つブリスターの発生までの時間は
長い。これに対して本発明に依らずに製造したｘ４ＩＬ
が本発明で規定する範囲より下のＯＡは、ブリスターの
発生までの時間が短くて耐食性に劣るとともにナゲツト
径も小さくてスポット溶接性に劣る。一方、同様にｘ（
ｌｉが本発明で規定する範囲より上のＧＡは、めっき剥
離が多くプレス成形性に劣る。また、従来のＧＡは耐食
性に劣る。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、プレス成形性、溶接性および耐食性に優れるもので
ある。従って、厳しい腐食環境下でも十分な耐食性を発
揮することができるから特に、自動車車体用に適したも
のである。また、その製造方法は、亜鉛付着量と皮膜中
のＦｅ含有量を測定して、鋼板への入熱量を制御する簡
単な方法であるから工業的にも実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、■ビード引抜試験の説明図、第２図は、■ビ
ード引抜試験の評価結果であって、Ｘ値（Ｆｅ％−０，
０３ＣＷ）をパラメータにとってめっき剥Ｍ匿との関係
で示す図、 第３図は、スポット溶接性および電着塗装後の塩水噴霧
試験の評価結果であって、Ｘ値をパラメータにとってナ
ゲツト径およびブリスター発生までの時間との関係で示
す図、である。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも片面当たりの亜鉛付着量が４５ｇ／ｍ
   ＾２を超えて１００ｇ／ｍ＾２未満であって、該亜鉛付
   着量と皮膜中の平均Ｆｅ含有率との関係が下記式の条件
   を満たすことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 ５．４≦Ｆｅ％−０．０３８ＣＷ≦６．３・・・（式）
   但し、Ｆｅ％：皮膜中の平均Ｆｅ含有率（ｗｔ％）ＣＷ
   ：亜鉛付着量（ｇ／ｍ＾２） （２）連続的な合金化溶融亜鉛めっきの製造プロセスに
   おいて、製造ライン内で亜鉛付着量と皮膜中の平均Ｆｅ
   含有率とを測定し、これらの測定値から合金化炉でのめ
   っき鋼板への入熱量を制御して、亜鉛付着量と皮膜中の
   平均Ｆｅ含有率との関係が下記式の条件を満たすように
   合金化処理することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造方法。 ５．４≦Ｆｅ％−０．０３８ＣＷ≦６．３・・・（式）
   但し、Ｆｅ％：皮膜中の平均Ｆｅ含有率（ｗｔ％）ＣＷ
   ：亜鉛付着量（ｇ／ｍ＾２）