JPH0159347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はカラー亜鉛鉄板を加工する際、塗装し
た塗膜に亀裂、剥離を生じさせない加工性の優れ
たメツキ層を有するカラー亜鉛鉄板用メツキ鋼板
の製造方法に関するものである。 カラー亜鉛鉄板は亜鉛メツキ鋼板を化成処理
後、各種の塗料を塗装し、加熱焼付をして塗膜を
焼成することによつて生産され、一般に連続ライ
ンで製造されている。用途は建材、電気製品、自
動車部品、容器等多方面に使用されている。亜鉛
メツキ鋼板は必ず塗装されて使用されているとい
つても過言ではない。 連続ラインで塗装されたカラー亜鉛鉄板のコイ
ル又は切板は使用する前に殆どが使用目的に合つ
た形状を得るためにプレス、折曲げなどの成形加
工を受けている。 成形加工部分を拡大鏡、顕微鏡等でみると多く
の場合、塗膜に亀裂が入つている。甚しいときは
肉眼でもその亀裂が明瞭に認められる。 カラー亜鉛鉄板は耐久資材としてのニーズか
ら、例えば建材の屋根、壁材の場合、10年保証、
20年保証といつた長期的耐久性が要求される。 耐久性とは耐候性、耐食性の優れていることを
いい、10年、20年経過してもカラー亜鉛鉄板とし
て色の変化が余りなく、錆の発生しないことを言
うのである。 優れた耐候性、色の変化を少なくするにはチヨ
ーキング、フエーデイング等に優れた塗料を使用
すれば解決出来る。例えばフツ素樹脂塗料、シリ
コンポリエステル樹脂塗料等の使用である。 しかし長期的に錆の発生を抑制するのは困難な
問題である。使用される環境によつても異なる
が、屋根、壁材などで見られるように数年も経過
しない前にロール成形加工部分から赤錆が発生し
ているのが屡々認められる。 これは使用開始時に既に成形加工部分に塗膜の
亀裂があり、更にメツキ層まで亀裂があり、甚し
い場合は鉄素地が露出している。このため、短期
間しか屋外暴露を受けていないにも拘らず、赤錆
が発生するのである。この問題を解決するには、
一つの方法としていろいろな成形加工時に加工変
形に耐え得る伸びのある塗膜でメツキ鋼板を被覆
することである。この件に関しては既に本出願人
は特許出願を行つている（特願昭58−56281号
他）。 しかし、塗膜下地のメツキ層の加工性が劣り、
僅かの加工変形でもメツキ層に亀裂が生じた場
合、塗膜が下地のメツキ層に密着性の優れている
程、メツキ層の亀裂部の上部の塗膜は局部的に伸
ばされる。このため伸び率の大きい優れた塗料で
も耐えられず亀裂が生じることになる。 これを写真を用い、第２〜３図で説明すると、
第２図は亜鉛鉄板を密着折曲げ（0T）した場合
の倍率100倍の表面外観写真である。明らかなク
ラツクが認められる。第３図は現在最み伸び率の
大きいと言われている高分子ポリエステル樹脂塗
料を亜鉛鉄板に20μ厚みに塗布し、焼付け、カラ
ー亜鉛鉄板としたものを同様に密着折曲げ（0T）
した場合の倍率100倍の外観写真である。下地メ
ツキ層のクラツクに耐えられず同じ箇所に塗膜の
クラツクが生じている。 そこで成形加工部の耐食性を向上する他の方法
は加工してもクラツクの生じない加工性の良いメ
ツキ層を有するメツキ鋼板をカラー亜鉛鉄板用原
板として使用することである。この加工性の優れ
たメツキ鋼板の一つとしてZn−Al合金メツキが
挙げられ、多くの特許が提出されている（特願昭
46−7161、特願昭53−47055など）。これらの特許
は全て第一に従来の亜鉛メツキ鋼板より耐食性が
優れていることを述べている。 第１図はBethlehem Steel社の報告によるもの
で、Zn中にAlを添加した場合Al添加量と腐食減
量との関係を示すグラフであつて、海岸地区５年
間暴露した結果の腐食減量を測定したものであ
る。 Al添加量が増すにつれて腐食減量が少なくな
り、約５％のところに最小値が見られ、20数％ま
では再び腐食減量が大きくなり、更にAl添加量
を増すと腐食減量は再度減少しAl100％（Zn0％）
が最も少ない。即ち海岸など耐塩水性を要求され
る場所ではZnメツキにAlを添加する程、Alメツ
キ鋼板に近い程耐食性は向上する。 この他Zn−Al系に更にTi、Snなどを添加した
耐食合金メツキなども同様の傾向を示し、Znメ
ツキに比べ２〜３倍の耐食性を示すことが開示さ
れている（特開昭54−21924）。 ここで注目すべきことは、これらの耐食性が全
て未塗装のメツキ鋼板について論じられている点
であり、前記したごとく、亜鉛メツキ鋼板は実際
の使用に当つては、塗装されて使用されている点
である。塗装されたカラー亜鉛鉄板の場合は、亜
鉛メツキ鋼板又は亜鉛合金メツキ鋼板が未塗装で
大気中に暴露された場合の腐食減量に比べて、塗
膜厚みにもよるが通常の10〜25μ程度の塗膜にお
いては１／20以下の腐食減量であるにすぎない。
即ち、或程度の塗膜厚みが塗装してあれば、メツ
キ鋼板のZnメツキ層をそれ程耐食性Zn合金にし
たり、メツキ層をむやみに厚くしなくても鉄素地
の赤錆は発生しないのである。未塗装のメツキ鋼
板ではAlを添加する程耐食性は向上するが、ガ
ルバニツク保護作用が低くなるため、塗装したメ
ツキ鋼板の傷付部或は端面切口部では却つてAl
を添加する程赤錆が発生し易くなる程である。 使用に供するに当り、最も重要なことはカラー
亜鉛鉄板の場合、成形加工部からの赤錆が発生し
ないことであり、前述した成形加工部の耐食性を
向上する他の方法、すなわち、加工性の良いメツ
キ層、加工してもクラツクの生じないメツキ層を
有するカラー亜鉛鉄板用原板を提供するのが本発
明の目的である。 本発明者はZn−Al系合金メツキに関する多く
の特許を検討し、その中の一部の特許の文中にあ
る加工性が向上するという記述についてZn−Al
系合金メツキについて何故Znのみの単一金属メ
ツキに比べ加工性が向上するのか、その理由につ
いて多くの実験を繰返して、一つの新事実を発見
した。 Ｘ線回折で結晶方位の測定をすると、よく知ら
れているように、Zn金属は稠密六方格子の0001
のスベリ面を有する加工し易い金属である。しか
し鋼板の上に溶鋼ZnメツキをしたZnメツキ層の
結晶方位は配向状態が変わり、更に新しい結晶方
位が現われている。これがZnメツキ層の加工性
低下の起因と思われる。しかしAlの添加により
この結晶方位は消失し、Znメツキ層Zn金属と同
じ結晶方位になつてくる。 それは公知特許に述べられているように５％以
上の多量のAl添加でも見られるが、非常に微量
のAl添加、例えば0.5％Al量でも明瞭にこの現象
は認められる。従つて公知のように多量の、たと
えば５％以上のAlを含有するZn−Al系合金メツ
キ浴にしなくても、通常使用されている溶融亜鉛
メツキ浴（Al含有量0.1〜0.2％程度）に更に僅か
のAl量を添加しただけでも加工性の良いメツキ
層の得られることを見出したのである。 すなわち本発明の第一は、0.3％超3.5％未満の
Alと、残部はZn及び不可避的不純物から成る溶
鋼メツキ浴中で鋼板をメツキすることを特徴とす
る加工性の優れたメツキ層を有するカラー亜鉛鉄
板用メツキ鋼板の製造方法にある。 以下分説すると、カラー亜鉛鉄板用とは、本発
明メツキ鋼板の用途を指し、塗料によつて塗装さ
れることを前提とするもので、代表的にはJIS
G3312着色亜鉛鉄板に示されるように、両面又は
片面に、耐食性ある着色塗料を均一に塗装、焼付
けしたものを言う。このような用途に使用する亜
鉛メツキ浴に添加するAlの添加量は、0.3％で効
果が認められるのでこれを下限とし、0.5％以上
になると完全な効果が得られる。 従来のAlを多量に使用したZn−Al合金系メツ
キであると、通常の亜鉛メツキとメツキ浴の切換
えをするためメツキ釜を２箇用意し、通常Znメ
ツキか合金メツキかにより夫々の釜を使用すると
か、Alを多量添加しているためドロスの発生が
多く、釜歩留の低下によるメツキ地金使用量増加
のためのコスト高、或はAl溶食による帯鋼原板
の板破断等作業性の多くの問題が生じている。本
発明はAl含有量が少ないためこれらの問題は全
て生ぜず、同一釜でも通常Znメツキ浴に少量の
Al添加により本発明を実施し、次に通常のZnメ
ツキ用地金の投入により、同一釜使用で直ちに
Znメツキ浴に戻せるという利点がある。 従つてメツキ浴Al添加量の上限は少ない方が
良いが、3.5％位までは作業性に支障がない。ま
た本発明の目的とする加工性、加工部の耐食性の
優れたカラー亜鉛鉄板用のメツキ原板を得るため
にはメツキ層の加工性を向上するのみでなく、素
地鋼板との界面にある加工性の劣る合金層の厚み
を抑制することも更に望ましい方法である。Zn
メツキ浴にAl添加量を増加する程、メツキ鋼板
の合金層が厚く、増加し、加工性を劣化させるの
は良く知られている。公知特許のようにAl添加
量が多いとメツキ層の加工性は向上しても、生成
した合金層厚みにより加工性が阻害される恐れが
ある。そこで、Al添加量の上限は3.5％としたが、
Al添加量は少ない方が好ましい。 本発明のAl添加量範囲であれば余り問題はな
いが、更に望ましくはAl含有量に対し１／30か
ら1/1の範囲でSiを添加すると合金層の生成が抑
制され、薄層の合金層となり、一層カラー亜鉛鉄
板の加工性、加工部の耐食性に対し助長効果が得
られる。下限はAl添加量に対し、Si1／30から添
加効果が認められ、上限は多くても加工性に支障
はないが、耐食性が劣化するので、1/1位までで
充分である。 不可避的不純物とは通常亜鉛メツキ浴に使用さ
れるJIS H2107亜鉛地金中に含まれる不純物を言
い、通常は微量のPb、Sn等が含まれている。 以下、実施例に基づき説明する。 実施例 １ Al添加の効果を調べるため実際にゼンジマー
連続溶鋼亜鉛メツキラインに通常使用されている
メツキ浴（JIS H2107亜鉛地金にFe−Zn合金層
を抑制するためAl0.1〜0.2％程度添加）に種々の
Al量を添加したメツキ浴でメツキした鋼板につ
いて曲げ試験を行つた結果を第１表に示す。浴温
は420〜500℃、メツキ浸漬時間は１−12sec.であ
る。

【表】

【表】 0Tベンド、2TベントとはJIS G3312による曲
げ試験法で、手動の万力などにより折り曲げた場
合に、素地鋼板の厚みをＴとし、曲げの内側直径
をOT、2Tとしたときに行う曲げをいう。評価は
５点法で行い、その基準は第２表のとおりであ
る。

【表】 これらの比較的少量のAlを添加した各種メツ
キ鋼板について通常使用されているカラー亜鉛鉄
板用塗料の中でも加工性の劣る、伸び率の小さい
塗料であるシリコンポリエステル樹脂塗料、アク
リル樹脂塗料などを膜厚10〜20μの範囲で塗布
し、焼付けた後、同様の曲げ試験を行つたとこ
ろ、加工性の酷しい0Tベントでも0.3％Al添加量
で極わずかなクラツクしか生ぜず、0.5％Al量を
添加すると全くクラツクが発生しなかつた。また
この試料についてJIS Z2371塩水噴霧試験による
耐食性試験を実施した。0Tベントした通常のカ
ラー亜鉛鉄板は500時間促進試験後、著しい白錆
が発生したが、0.3％Al添加量メツキ鋼板の塗装
板は加工部に極めて僅かな白錆、0.5％Al添加量
の場合は全く白錆の発生もなかつた。却つて12％
Al添加量の場合は明らかに白錆が発生している。 即ち通常の溶鋼Znメツキ浴に0.3％以上のAl量
を添加すれば明らかに加工性が向上し、その結果
として塗装、加工後も耐食性の向上が認められ、
0.5％以上のAl量を添加すれば公知特許のごとく
５％前後の多量のAl量を添加しなくても優れた
加工性、耐食性を有するカラー亜鉛鉄板が得られ
るのである。 又、第４図に本発明カラー亜鉛鉄板のOT折曲
げした場合の倍率100倍の表面外観写真を示した
が、クラツクは殆ど認められない。 実施例 ２ Si添加による加工性、耐食性への影響を調べる
ため、実施例１と同様の試験条件で、メツキ浴中
にSi添加量を種々変えて添加して、メツキ鋼板に
ついて0Tベンドによる加工性テストを行い、そ
の結果を表３に示した。 次に同じ試験片を用い、下塗としてエポキシ樹
脂5μ、上塗としてシリコンポリエステル樹脂15μ
を塗装したものについて、JIS Z2371に準じた塩
水噴霧試験を行い、カラー鋼板の耐食性を調べ、
その結果を表４に示した。耐食性の評価は、表５
によつて行つた。 Al添加量0.3〜3.5％、Si添加量１／30〜1/1の
範囲において、良好な加工性及び耐食性が示され
ている。なお、表中SSTはSalt Spray Testの略
である。

【表】

【表】

【表】

【表】 以上詳述したごとく、本発明によれば0.3％超
3.5％未満のAlを含有したZnメツキ浴でメツキし
たメツキ鋼板は、塗装してカラー亜鉛鉄板として
使用した際、従来予想しなかつた優れた加工性、
耐食性を有するのである。又、Alを多量に含有
するZn−Alメツキの場合に比し、浴が清浄に保
て、又、前記したように浴組成切換時の釜交換も
不要でメツキ作業時の作業性が格段に優れてい
る。更に、多量Al使用によるAl溶食や白錆発生
のおそれも少ない。 又、Siを添加することにより耐食性が一層向上
する効果がある。 このように本発明は優れた効果を示し、産業の
発展に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はAl添加量と腐食減量との関係を示す
グラフである。第２図は従来亜鉛鉄板の表面顕微
鏡写真である。第３図は従来カラー亜鉛鉄板の表
面顕微鏡写真である。第４図は本発明カラー亜鉛
鉄板の表面顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 0.3％超3.5％未満のAlと、残部はZn及び不可
   避的不純物から成る溶融メツキ浴中で鋼板をメツ
   キすることを特徴とする加工性の優れたメツキ層
   を有するカラー亜鉛鉄板用メツキ鋼板の製造方
   法。 ２ 0.3％超3.5％未満のAlと、Al添加量に対し
   １／30から1/1（重量比）の添加量のSiと、残部
   はZn及び不可避的不純物から成る溶融メツキ浴
   中で鋼板をメツキすることを特徴とする加工性の
   優れたメツキ層を有するカラー亜鉛鉄板用メツキ
   鋼板の製造方法。