JPH02122056A

JPH02122056A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JPH02122056A
Application number: JP27385588A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nakamori; 中森　俊夫; Tamotsu Toki; 保土岐; Shigeru Wakano; 若野　茂
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-05-09

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）本発明は耐食性、特に塗装後の耐孔あき性に優れ、さら
には皮膜表面の平滑性および加工性に擾れた表面処理鋼
板に係わり、特に自動車車体防錆鋼板として好適な合金
化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。

（従来の技術）合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性、塗装性に優れて
いることから、自動車、家電製品等の分野で広く使用さ
れている。ところが、これらの分野における腐食環境が
厳しくなってきたことにより、防錆力の一層の向上が望
まれている。特に、自動車車体防ｔｉｌｆｔ！４板に対
しては、その要求は年々高まりつつある。これは、カナ
ダや北米のような寒冷地で、冬季における道路の凍結を
防ぐために融雪塩を散布しており、これによる腐食が生
じているからである。従って、このような腐食環境の厳
しい地域では防錆力の向上要求が一段と強い。

そこでその対策として、Ｎｉ−Ｚｎ或いはＦｅ−Ｚｎ等
の亜鉛系合金電気めっき鋼板や電気亜鉛めっき鋼板が自
動車車体防錆鋼板として開発され使用されている。とこ
ろが、最近では防錆力の向上要求が更に厳しくなってき
ており、車体鋼板に関しては１孔あき１０年保証が求め
られている。

なお、孔あきとは塗装欠陥部、めっき欠陥部或いは塗装
つき廻り不十分な部分から腐食が進行して鋼板に孔食が
生じ、場合によっては貫通腐食を生しる現象をいう。

しかし、上記の防錆鋼板ではその防錆力が不十分なため
に、この要求を充たすのが困難であると言われでいる。

通常、このような防錆鋼板は一般にめっき付着量が２０
〜３０ｇ／ｍ”のものが多用されているが、１孔あき性
の要求を満たすには、その倍以上の付着量が必要とされ
ている。しかしながら、電気めっきｌｉＩ仮の場合には
、付着量の増加とともに製ａ費が著しく上昇するので、
コスト面からその適用は極めて困難である。

これに対して、前記の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、電
気めっき鋼板に比べて付着量の増加に伴うコスト上昇は
比較的小さく、また、従来より付着量が４５ｇ／ａｚ程
度のものがかなり使用されてきた経緯があるので、この
合金化溶融亜鉛めっきａ＋Ｊｉの付着量を、例えば６０
ｇ／ｍ”程度まで増加して１孔あき１０年保証に対応し
ようとする動きがある。ところが、合金化？８融亜鉛め
っき鋼板は従来からプレス成形性において難点の多い材
料とされており、成形時にフレーキング、パウダリング
と称するめっき皮膜の剥離が問題になっている。そして
、このような問題は付着量が増加する程その発生が著し
くなる。さらには付着量を増加させるとスポット溶接性
が低下する。

このように付着量の増加は、電気めっき鋼板においても
溶融めっき鋼板においても副次的な問題を発生させるの
で、少ない付着量でも充分な耐食性を有する表面処理鋼
板が開発されれば、その実用的価値は極めて大きい。特
にそれが製造コストが安価である溶融めっき系であれば
より有利である。

このような考えから、熔融めっき系である合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の耐食性を向上させるいくつかの手段が４
１！ｉ案されている。例えば、特開昭５４１５９３４０
号公報に、Ａ２：３％以下、Ｍｇおよびｌ’Ｉｎの１種
以上を０．０１〜５％含む亜鉛浴中で鋼板をめっきした
後、合金化処理する方法が提案されている。

６１かに、この方法で得られる合金化溶融亜鉛めっき鋼
板は、めっき皮膜自体の耐食性に優れるが、自動車用電
着塗装を施した後のスクラッチ圧部における１孔あき性
に関しては、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板と比較し
てほとんど改善効果が認められない。このことは、前記
範囲のＭｇおよびＭｎ自体には１孔あき性向上の効果が
ないこと、および１孔あき性が必ずしもめっき皮膜自体
の耐食性とは直接的対応関係のないことを示している。

１孔あき性にはめっき皮膜の犠牲防食性、腐食生成物の
沈着等複雑な因子が関与しているためと推定される。

また、別の手段としては多量の八２（３〜２２％）を含
む亜鉛浴中でめっきを行い、その後合金化処理する方法
が特開昭５４−１５９３４０号公報に開示されている。

確かにＡｌは１孔あき性の改善において効果が認められ
るものの、このような高濃度のＡ２の存在下では合金化
の進行が極めて不均一に起こるため、合金化処理後のめ
っき皮膜表面は著しい凹凸（ミクロ欠陥）を呈し、その
結果、その合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、実用に耐えな
いものとなる。また凹凸が生じるとＡｌの１孔あき性改
善の効果が十分に発揮されない。

（発明が解決しようとする課題）本発明の？１．Ｈは、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
に比べて特に塗装後の耐あき性が大幅に改善され、さら
には皮膜表面の平滑性および成形性に優れる合金化溶融
亜鉛めっきｗ４板を提供することにある。

特に、本発明は自動車用防錆鋼板として好適な耐食性、
加工性、溶接性および鮮映性に優れた合金化熔融亜鉛め
っき鋼板を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前述のようにめっき皮膜中の＾ｌは、１孔あき性の改善
に有効ではあるが、ＡＮを多量に添加すると合金化処理
後のめっき皮膜表面が著しい凹凸を呈し、その結果、塗
装後の仕上がり外観が著しく劣化するばかりでなく、そ
の表面荒さゆえにプレス加工時には摺動抵抗が増加し、
成形に全く耐えることができなくなる。さらには合金化
の進行が不均一に起こり、表面に部分的にＺｎ相が残存
して耐ブリスター性を低下させるなどの問題を招来する
。しかし、ＡＮが１孔あき性を向上させる優れた効果を
有していることは間違いない。

そこで、本発明者らはＡｌのもつ効果を利用して１孔あ
き性を改善する方向で検討を行ったところ、八２と一緒
に適当量のＣｒを添加すれば、ＡＮとＣｒの相乗効果に
よって、多少めっき皮膜表面が粗くとも１孔あき性およ
び耐ブリスター性が著しく向上することを見出した。さ
らに、Ｍｎは、ＡＮＩ度が高い場合にはそれ自体は１孔
あき性を直接改善する効果はないが、Ａｆによるめっき
皮膜表面の凹凸化を抑制し、合金化処理後のめっき皮膜
表面の平滑性を改善することを見出し、本発明に至った
。

ここに本発明の要旨は、下記の■〜■にある。

０重世％で、八〇：０．５〜１０％、Ｆｅ　：　８〜２
８％、Ｃｒ；０．０１〜０．８％を含有し、残部が亜鉛
および不可避不純物からなるめっき層を有する合金化溶
融亜鉛めっき鋼板。

■重量％で、八！：３％超え７％以下、Ｆｅ　：　８〜
２８％、Ｍｎ　：　０．０１〜２％を含有し、残部が亜
鉛および不可避不純物からなるめっき層を有する合金化
溶融亜鉛めっき鋼板。

０重量％で、Ａ１３％超え７％以下、Ｆｅ　：　８〜２
８％、Ｍｎ：　０．０１〜２％、Ｃｒ　：　０．０１〜
０．８％を含有し、残部が亜鉛および不可避不純物から
なるめっき層を存する合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

（作用）以下、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板について詳細
に説明する。

本願第１発明の合金化熔融亜鉛めっき鋼板は、めっき層
をＡｌ　：ｏ、ｓ　〜１０％、Ｆｅ：８〜２８％、Ｃｒ
：０．０１〜０８％を含有し、残部が亜鉛および不可避
不純物からなる組成としたところに特徴を有し、１孔あ
き性および耐ブリスター性を改善したものである。

めっき層中のＡ１は、１孔あき性の改善に仔効な元素で
あるが、一方では溶融亜鉛めっき時にＦ８□Ａｔ１）、
ＦｅＡ　ｐ、、等の不均一な拡散バリヤーを形成し、そ
れによって合金化処理後のめっき皮膜表面は著しい凹凸
を呈する。凹凸の多いめっき皮膜は塗装後の耐ブリスタ
ー性、１孔あき性において満足な性能が得られなくなる
。これは、ミクロ的にかな、り低付着量の部分が形成さ
れることによりＡＮの本来の効果が十分に発揮されない
からであると思われる。

ところが、これにＣｒを共存させることによって、Ａ２
とＣｒの相乗効果が得られ、これにより耐ブリスター性
、１孔あき性が著しく向上するので、合金化処理後のめ
っき皮膜表面が多少凹凸を呈していても十分な性能が得
られる。

このような効果はＡｌおよびＣｒを一定量以上含有させ
ることで得られる。即ち、Ａｌ含有量が０４５％未満で
は　１孔あき性、耐ブリスター性の向上効果が不十分と
なる他、必要な浴中へのＣｒの溶解度を確保することが
できず、そのためにめっき層中に十分なＣｒを共析させ
ることができない。またＣｒ含有量０．０１％未満では
、同じく１孔あき性と耐ブリスター性に対して効果が不
十分である。

一方、過度に含有させると次のような問題が発生ずる。

へ２含有量が１０％を超えるとめっき操業性が低下する
他、合金化後の皮膜表面の凹凸が極めて顕著となり、平
滑性の点で劣るので実用に耐えなくなる。また、Ｃｒ含
有量が０．８％を超えると効果が飽和し、経済的に不利
となるとともにＣｒのめっき浴中での溶解性の確保のた
めに、浴中のＡＮ４１度を著しく高くする必要が生じ、
めっき皮膜の凹凸が生し易くなる。

皮膜中のＦｅは、８％未満ではη−Ｚｎ相、α−Ａｌ相
が残存するので耐ブリスター性が低下する。１孔あき性
については、Ｆｅ濃度の増加とともに低下する傾向を示
すが、その傾向はＦｅ含を世が２８％を超えると一層著
しくなるとともに耐パウダリング性も低下し、プレス加
工時にめっき皮膜剥離が生し易くなる。

めっき層の残部は亜鉛および不可避不純物である。不純
物としては、亜鉛精錬における不純物のｐｂ、　ｃａ、
　ｓｂの他、めっき槽構造物の腐食によるＮｉ、Ｃｒ等
が通常０．０００５〜０．００５％程度含まれる。

なお、この合金化溶融亜鉛めっき鋼板と類似して、Ｃｒ
を０．０２〜２．０重量％添加したものが特開昭６０−
１５２６６２号公報に開示されている。しかし、実施例
を見るとそのめっき浴はＡ１）ｌ！度が０．１６％の−
ｉ的な亜鉛めっき浴である。本発明者らが調査したとこ
ろによると、このような低＾１’９度の一般浴では、Ｃ
ｒは全く溶解せず、０．０１％以下の溶解度しか得られ
ない。本発明のようなＣｒ含有量を確保しようとすれば
、予め綱板表面にＣｒをめっきしない限り不可能である
。また、−ａにＣｒめっき皮膜は溶融亜鉛をはじいて濡
れ性が悪い。

本願第２発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、第１発明
の合金化溶融亜鉛めっき鋼板と異り、めっき皮膜中の＾
！含有量を３％超え７％以下とし、Ｃｒに代えてＭｎを
０．０１〜２％含有させて耐孔あき性および耐ブリスタ
ー性を改善したものである。

Ｍｎは、それ自体には直接副孔あき性を改善する効果は
ないと思われるが、１２によるめっき皮膜の凹凸の発生
を抑制する効果がある。そのため、皮膜表面の平滑性が
向上するので、特にＣｒの助力がなくともＡｌの効果を
十分発揮させることができる。即ち、Ｍｎによって凹凸
がかなり改善されるため、低付着量部からの腐食進行が
抑制されて耐孔あき性および耐ブリスター性が向上する
。

しかし、その効果は０，０１％未満のＭｎ含有量では得
られない。一方、２％を超える含有量となると浴中での
酸化物ドロスの発生が著しくなって、操業性が大きく低
下する問題が起こる。さらには２％を超えると合金化処
理が困難となる。これは、ＭｎはＡｌと同しく合金化反
応を抑制する元素であるので、Ｍｎが２％を超えると合
金化が進行しなくなるからである。Ａｌと一〇を共存さ
せた本願第２発明の合金化？８融亜鉛めっき鋼板の場合
、合金化抑制を緩和する意味でＡｊ２含有量の上限を７
％に抑えて、且つＭｎ含有量の上限を２％に抑えている
のである。

一方、Ａ２含有量の下限を３％超えとする理由は、Ｍｎ
と１の間に相乗効果があり、３％以下のＡｌ？ａ度では
Ｍｎを添加することによる凹凸抑制機構がほとんど作用
しないためである。

本願第３発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、第２発明
の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜中に更に第１発明と
同量の０．０１〜０，８％のＣｒを含有させて、Ｍｎと
Ｃｒの効果を活用して一層耐孔あき性および耐ブリスタ
ー性を高めたものである。

以上説明した耐孔あき性および耐ブリスター性に優れる
本願第１発明乃至第３発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、ＡＩｌとＣｒおよび／又はＭｎを含む亜鉛めっき浴
で通常の溶融めっき方法で製造することができる。この
中でも皮膜中にＭｎを含ませた本願第２発明および第３
発明の合金化溶融亜鉛めっきｗ４板は、Ｍｎの効果によ
り凹凸がかなり緩和されるので、通常の方法でも合金化
処理後の皮膜表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）で３
μｍ以下となる。

なお、本発明の合金化溶融Ｚｎめっき鋼板を後述する方
法で製造すれば、−層表面性状に優れたものを得ること
ができる。例えば、皮膜表面粗さがＲａで１．８μｍ以
下のものを製造することができる。

皮膜表面粗さをＲａで１．８　μ削具下にすると、−層
Ａｌの効果が発揮されて耐孔あき性および耐ブリスター
性がより向上するとともに加工性および鮮映性が著しく
改善される。

なお、鮮映性とは塗装仕上げ後の鋼板の表面が美麗で写
像に歪みがなく、鮮やかに見える性質をいう。この鮮映
性は塗装前の鋼板の表面粗さに大きく影響される。

従って、高耐食性の他に、優れた加工性および鮮映性も
要求されるものについては、下記方法で上記の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を製造するのがよい。

即ら、焼鈍後の鋼板の少なくとも片面を０．０１〜２　
ｇ／ｍ”の範囲内で研磨した後、研磨で生じた歪を残し
た状態で、Ｍｎを共存させないものでは０．３〜ｌＯ重
世％のＡＮと０．０１〜０．８重量％のＣｒを含有する
めっき浴で、また、Ｍｎを共存させるものでは３〜１０
重世％のＡｌと０．０１〜０．８重量％のＣｒおよび／
又は０．０１〜２重量％のＭｎを含むめっき浴で溶融亜
鉛めっきを行った後、合金化処理する方法である。

このように予め鋼板を研磨してめっきすれば、ＡＰ、の
ようなミクロ欠陥を発生させ易い元素を含んでいても、
めっき時に形成されるＦｅ−Ａ１層が均一となるので、
合金化処理後のめっき皮膜表面が粗くならず、Ｒａで１
．８μｌ以下の平滑な皮膜とすることができる。ところ
が、研磨しないでめっきするとめっき浴中のＡ１が均一
に鋼板と反応せず、不均一なＦｅ−Ａ１層が形成され、
そのために合金化処理後の皮膜表面が凹凸化する。

この研磨による効果は、研磨量がＯ，ＯＬｇ／ｍ”未満
では得られず、合金化後のめっき皮膜表面粗さはＲａで
１．８μｍを超える。２　ｇ／ｍ”を超えて研磨すると
めっき時にＦｅ−Ａ１合金層またはＦｅ−Ｚｎ合金層が
が形成されやすくなるとともに鋼板からのＦｅの溶出が
著しくなっでドロスの発生が多くなる。望ましい、研磨
量は０．０１〜０．５８／ｍ”である。

また、この研磨による効果は、研磨で生じた歪がめつき
時に消失していれば得られなくなるので、素材には焼鈍
済の鋼板を用い、これを研磨して連続溶融めっきライン
では、焼鈍しない５００〜６００°Ｃの低い温度で加熱
するいわゆるフルハードサイクルに設定して通板させる
方法を採用すれば、めっき時まで歪を消失させることな
く維持することができる。

なお、鋼板表面の研磨は、例えば、砥石入りナイロンブ
ラシ、バフロール、ワイヤーブラシ等を用いる任意の手
段で用いて行うことができる。また、ジョンドブラスト
でも同様の効果が得られるが、ジョンドブラストで研磨
された鋼板の場合には、めっき時の合金層が過大に成長
するので、余り好ましい手段とは言えない。

次に、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例１）ｃ：ｏ、ｏｏ２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１４
％、Ｐ：０．０１２％、ｓ：ｏ、ｏｏｑ％、５ｏｊ２．
＾ｌ　：０．０３％の板厚０．８ｍｆｆ１の深絞り用焼
鈍済鋼板をｌｏＯ＋ａ（＋＋幅Ｘ　２３Ｏａｕｎ幅の大
きさに切断した後、溶融めっきシュミレータを用いて、
２５％Ｈ２＋Ｎ、雰囲気中で６３０°Ｃ×６０秒間加熱
した後、０．１〜１３重量％のへ２とＱ、ＯＱ６〜１．
５重量％の’Ａｎおよび／又は０．００６〜１．０８重
世％のＣｒを含む亜鉛めっき浴で溶融めっきを施し、付
着量３Ｇ〜７０ｇ／ｍ”とした後、５００°Ｃの加熱温
度で合金化処理を行った。

そして、得られ合金化溶融めっき鋼板の皮膜表面粗さを
測定した。

その後、更に上層に４〜５ｇ／１）１２の９０％Ｆｅ　
−Ｚｎ合金を電気めっきした後、リン酸亜鉛処理および
カチオン電着塗装処理（塗膜厚；２０μｍ）を施した。

そして、これらから試験片を採取して副孔あき性および
耐ブリスター性を調べた。

第１表に、合金化後の皮膜表面粗さ、副孔あき性および
耐ブリスター性を調べた結果を、めっき皮膜組成、付着
量とともに示す。

また、第１表に示す本発明例と比較例Ｎα１〜Ｎα６の
合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、めっき付着量と孔
あき深さの関係でグラフ化したものを添付図に示す。

副孔あき性は、試験片にスクラッチ疵を入れて、この試
験片を液温が３５°Ｃの５％ＮａＣＲの溶液中に１時間
ｌ受漬し、６０°Ｃの熱風で１時間乾燥する試験を繰り
返し行い、２００日経過後の孔あき深さを測定して評価
した。

耐ブリスター性は上記試験２００日後のカント部からの
塗膜ブリスター進行最大距離を測定して評価した。

（以下、余白）第１表より、本発明例のものはいずれも耐孔あき性およ
び耐ブリスター性に優れていることがわかる。

また、添付図かられかるように、本発明例のものは少な
い付着量で優れた耐孔あき性を示す。

（実施例２）実施例１と同じ素材鋼板を用い、これを１００ｍｍ幅Ｘ
　２３０ｍｍ幅の大きさに切断した後、一部はスコッチ
ブライト（砥石入りナイロンブラシ、住人スリーエム社
製）を用いたロール状の研暦機で２０バス通板してその
表面を片面当たり０．０６ｇ／ｍ”研磨し、残りはその
まま（焼鈍まま）で、溶融めっきシュミレータを用いて
、２５％１）□＋Ｎ２雰囲気中で６３０°Ｃ×６０間秒
加熱した後、１．８〜８．６重量％の八２と０．７〜２
．０重吋％のＭｎ又は０．０１６〜０．５０重１％のＣ
ｒを含む亜鉛めっき浴で溶融めっきを施し、次いで５０
０　’Ｃの温度で合金化処理を行った。そして、得られ
た合金化溶融めっき鋼板の皮膜表面粗さを測定するとと
もに６０ｎｕｓφブランク径で円筒絞り試験を行い成形
性を調べた。

また、合金化処理後の鋼板を実施例１と同様のＦｅ　−
Ｚｎ合金めっき、リン酸亜鉛処理およびカチオン電着塗
装処理を施し、耐孔あき性を同様の乾湿繰り返し試験で
調べ、鮮映性についても調べた。

これらの結果を第２表にめっき皮Ｉ１％組成とともに示
す。

成形性は、ポンチ径：３３１）０１、ダイ径：３５．４
＋ｎｍとし、シワ押さ圧：５００Ｋｇで成形を行ったと
きの成形割れ発生有無を調べた。表中、Ｏは円筒絞り時
割れ発生なし、×は円筒絞り時割れ発生有り、を表す。

鮮映性は２０／７ｍのカチオン電着塗装（日本ペイント
社製Ｕ−８０の塗料を使用）後、メラミンアルキンド系
塗料で中塗り４０μｍ、更に同系樹脂で４０μｍの上塗
りを施した後、日本色彩研究所製ＰＧＤ計にて評価した
。表中、Ｏは鮮映性に優れる、×は鮮映性に劣る、を意
味する。

（以下、余白）第２表より、焼鈍済の鋼板を使用し、これを表面研磨し
て熔融めっき、次いで合金化処理したもの（Ｎ［１３２
〜３６、Ｎｏ、　３９およびＮｏ、４０　）は、表面粗
さがＲａで１．８μｍ以下の平滑な皮膜であるので、耐
孔あき性が一層向旧しているとともに成形性および鮮映
性にも優れていることがわかる。

（発明の効果）以上説明した如（、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、耐孔あき性、耐ブリスリスターさらには成形性およ
び鮮映性にも優れている。また、このような特性は薄目
付けのものでも十分に発渾されるので、本発明の合金化
溶融亜鉛めっきｗ４板は、自動車車体防錆ｔｍｖｉ、と
じて最適である。

【図面の簡単な説明】

添付図は、実施例１で得られた本発明と比較例の合金化
溶融亜鉛めっき！Ｉｉｉ！仮における、めっき付着量と
孔あき深さの関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｆｅ：８〜２
８％、Ｃｒ：０．０１〜０．８％を含有し、残部が亜鉛
および不可避不純物からなるめっき層を有する合金化溶
融亜鉛めっき鋼板。
（２）重量％で、Ａｌ：３％超え７％以下、Ｆｅ：８〜
２８％、Ｍｎ：０．０１〜２％を含有し、残部が亜鉛お
よび不可避不純物からなるめっき層を有する合金化溶融
亜鉛めっき鋼板。
（３）重量％で、Ａｌ：３％超え７％以下、Ｆｅ：８〜
２８％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：０．０１〜０．
８％を含有し、残部が亜鉛および不可避不純物からなる
めっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板。