JPH02129384A

JPH02129384A - 溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH02129384A
Application number: JP28086088A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kato; 康加藤; Keiichi Yoshioka; 吉岡　啓一
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1990-05-17
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2561331B2

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、溶融Ｚｎめっき性とめっき密着性に優れた溶
融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造方法に関する。　より
詳しくは、従来非常に困難とされていたステンレス鋼帯
を始めとするＣｒ含有鋼帯への溶融Ｚｎめっきを容易に
した溶融ＺｎめっきＣｒ含有ｉ帯の製造方法に関する。

〈従来の技術〉一般に、普通鋼板に溶融Ｚｎめっきを施した冷延鋼板は
自動車のボティ用、家電用、建材用など広範囲に亘って
使用されている。　その主たる理由は、Ｚ、ｎの犠牲防
食効果により鋼板自身の耐食性を上げることにあるのは
周知の事実である。

その製造方法は、Ｓｅｎｄｚｉｍｅｒ法（ＵＳＰＮｏ−
２１９７６２２号）に代表されるように、インライン焼
鈍を含んでおり、しかも溶融Ｚｎめっきを行う直前に鋼
板表面に生成している酸化物をＮ２−Ｎ２混合ガス７囲
気中にて還元し、清浄な表面として溶融Ｚｎめつき槽に
浸漬するという手順を採っている。

つまり溶融Ｚｎめつぎ性は、鋼板表面の酸化スケールの
存在に大きく影響され、その表面が完全に清浄でない時
には溶融Ｚｎへの浸漬時に合金層の生成が起こらずに、
不めつぎやめっき密着性不良が生じる。

一方、各種のステンレス鋼板等のように鋼中のＣｒ量が
増加してくると、鋼板表面に生成する酸化物はＦｅＯか
らＣｒ２Ｏ３に変化する。

このＣｒ２Ｏ３を上述したように、溶融Ｚｎめっきに先
立つ還元焼鈍により還元し、鋼板表面を清浄にするには
、熱力学的な関係より明らかなように、高８２？ｌＡ度
で、しかも低り、Ｐ。

（露点）の雰囲気で焼鈍を行うことが必須である。

しかしながら、これらの条件を満足させるには、鋼板の
加熱温度にもよるが、−膜内に少なくともり、Ｐ、−７
０℃以下のガス雰囲気が必要であり、実際にこの条件下
でＺｎめつき鋼板を製造するのはとうてい不可能である
ことは明らかである。

したがって、Ｃｒを多量に含有した鋼帯への溶融Ｚｎめ
つきは、はとんど不可能に近い状態にあった。

〈発明が解決しようとする課題〉このような現状に鑑み、本発明者らは多大な年月に渡り
鋭意努力した結果、Ｃｒを多量に含んだ鋼板に溶融Ｚｎ
めっきを行うにあたり、予じめ前記鋼板表面にＮ１を被
覆し、さらに、溶融Ｚｎめつき雰囲気およびこのめっき
に先立つ加熱処理雰囲気をコントロールすることにより
、めっき性に著しく優れた溶融ＺｎめつぎＣｒ含有鋼板
を製造することができることを見い出し、本発明をなす
に至った。

すなわち、本発明は、５％以上のＣｒを含有する鋼板に
、溶融Ｚｎめっきを行う溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の
製造方法において、前記鋼板表面にあらかじめ０．０１
μｍ〜３μｍ厚のＮｉを被覆し、次いでＮｉ被Ｎ鋼板の
加熱処理および溶融Ｚｎめっきを、Ｎ２ガスあるいはＮ
２ガスあるいはＮ　２　　Ｈ２混合ガスでかつその露点
が＋２０℃以下である７囲気を用いて行うことを特徴と
する溶融ＺｎめつきＣｒ含有鋼板の製造方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の溶融ＺｎめつきＣｒ含有ｖＡ帯の製造方法は、
基本的には５％以上のＣｒを含有する鋼板に密着性等の
優れた溶融Ｚｎめっきを容易に行うことを目的とするも
のであるが、本発明において対象とされるＣｒを５％以
上含有する鋼板とは、フェライト系、マルテンサイト系
、オーステナイト系等の各種のステンレス鋼や、各種の
二相ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼およびマル
テンサイト系、フェライト系、オーステナイト系等の各
種の耐熱鋼など、Ｃｒを５％以上含有する鋼板であれば
特に限定はない。

本発明の製造方法においては、このような鋼板を、まず
厚さ００１μｍ〜３μｍのＮｉにて被覆し、また、その
後行われる熔融Ｚｎめつき前の鋼板加熱処理および溶融
Ｚｎめつきを、Ｎ２ガス、Ｎ２ガスあるいはＮ、−Ｎ２
混合ガスの露点＋２０℃以下の雰囲気にて行うものであ
る。

このような本発明は、次のような実験結果を得たことに
基づくものである。

本発明者らは、まず、第１図に示されるたて型溶融めっ
き装置１０を用いて、図２に示すヒートパターンで溶融
Ｚｎめつぎを行った。

つまり、ガス導入口４よりＮ、−Ｎ２混合ガスを導入し
て、露点が一３０〜＋２０℃、Ｎ２−０〜２０％のＮ２
ガス雰囲気とした後、各種の鋼板１を赤外線加熱炉２に
て５〜５０”Ｃ／　ｓ　ｅ　ｃの種々の加熱速度で５５
０〜８００℃にて加熱し、（第２図ａ領域）、０〜１０
ｓｅｃ保持後（第２図す領域）、冷却して（第２図Ｃ領
域）、溶融Ｚｎめつきτ谷への侵入板温を溶融Ｚｎ浴３
の温度〜＋５０℃程度としく第２図点ｄ）、９８％以上
の純度の溶融Ｚｎからなる溶融Ｚｎ浴３（４５０〜５０
０℃）に上記鋼板を浸漬（１〜１０ＳｅＣ）しく第２図
Ｃ領域）、鋼板を溶融Ｚｎ浴３より引き上げて放冷して
（第２図Ｃ領域）、試料の作製を行った。

なお、鋼板１としては、０．０２％Ｃ−０，２％５ｔ−
０，３％Ｍｎ−１１％Ｃｒ−０．２５％Ｔｉ−０，０２
％Ｎの組成からなる、Ｃｒを１１重量％含有する鋼板を
、下記の条件にてＮｉ被覆した各種のものを用いた。

Ｎ１被覆方法；ＮｉＣｕ□・６）４２０２００ｇ、／Ｊ１＋ＨＣ文１０
０ｇ／ｌ水溶ン夜中で３０ｃ／ｄｍ’　〜１８０　ｃ　
／　ｄ　ｍ　２の電流密度にて陰極電解処理を行いＮｉ
被覆する。　なお、一部のものについてはＮｉ被覆厚を
厚くするために、前記の電解処理の後、２８０ｇ／Ｉｌ
硫酸ニッケル＋５０ｇ／ｌ塩化ニッケル＋４ｏｇ／ｊ２
はう酸水溶液中で６０〜８４０　ｃ　／　ｄ　ｍ　’の
電流密度にて陰極電解処理を行いざらにＮｉ被覆を行っ
た。

このようにして、第１図に示される溶融めつぎ装置１０
を用いて作製した各種の溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼板の
試料について、溶融めっき性は、得られた試料の外観を
目視により、まためっき密着性は、得られた試料を密着
曲げ（ＯＴ）することにより、そのときの曲げ部のクラ
ックの有無を４０倍のルーペで観察することにより、Ｚ
ｎめっきの状態を試べたところ、０．０１〜３μｍ厚の
Ｎｉ？皮覆を施した鋼板では、不めっき（めっきされな
いこと）が生じず、まためっき密着性も優れていた。

しかしながら、全＜Ｎｉ被覆を施さなかったものや、そ
の厚みが０．０１μｍ未満のものでは、不めっきが著し
く、またその厚みが３μｍを超えるものでは、不めっき
は生じなかったものの、めっき密着性に劣っていたとい
う実験事実を得た。

従って、本発明の溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造方
法においては、所定の鋼板に、あらかじめ０．０１〜３
μｍ厚のＮｉ被覆を行うものに限定する。

なお、このようなＮｉ被覆の方法には一般的に電解めっ
き、無電解めっきなどが知られているが、どのような方
法を用いても実質的に鋼板表面にＮｉが被覆されていれ
ば本発明の目的が達せられるので、特に限定はない。

次いで本発明者らは、溶融めっき時の雰囲気およびめっ
きに先立つ鋼板の加熱処理雰囲気のめっき密着性および
溶融めっき性への影響を検討した。

第３図に、第１図に示されるたて型溶融めっき装置１０
を用い、各種の露点のＮ２２０％−Ｎ２ガスをガス導入
口４より導入して、その雰囲気の露点を変化されて、溶
融Ｚｎめっきを行った際の不めっき率と露点の関係を示
す。

なお、鋼板１としては、前記と同様の鋼板を同様の条件
にて０．２μｍ厚にＮ　ｉ被覆したものを用いた。

また、溶融Ｚｎめっきのヒートパターンは、３０℃／　
ｓ　ｅ　ｃの速度にて７３０℃まで昇温して５秒間保持
し、次に１０℃／　ｓ　ｅ　ｃの速度にて冷却して、４
８０℃とし、４７０℃の溶融Ｚｎ浴３に１０秒間浸漬し
た後放冷した。

なお、溶融Ｚｎ浴３の組成は、Ｚｎ−０，３％Ａｊ２　
（Ｚｎ純度９９．６％以上）である。

第３図から明らかなように、露点が＋２０℃を越えると
不めっきが生じ始めるので、本発明において溶融めっき
およびめっき前処理の雰囲気ガス露点は＋２０℃以下と
した。

また、本発明において使用する雰囲気ガスの種類は、酸
化性のガスが混入すると、たとえＮｉ被覆を施しても不
めっきが生じるので、Ｈ，ガス、Ｎ２ガスおよびその混
合ガスでなければならない。

なお、本発明における雰囲気ガスおよび露点以外の溶融
めっきに先立つ加熱処理条件、例えば鋼板の加熱速度、
最高到達板温度と保持時間およびその後の冷却速度等に
ついては特に限定はなく鋼板の種類、Ｎｉ被覆厚等に応
じて適宜決定すればよい。

なお、溶融Ｚｎ浴侵入板温が高すぎると、生成する合金
層厚みが厚くなり、加工時にクラックが生じ易く、また
侵入板温が低すぎると生成する合金層厚みが薄くなり、
不めっきの原因となり易くなるので、溶融Ｚｎ浴に浸漬
する直前の板温は、溶融Ｚｎ浴温をＴｔとするとＴ℃〜
（Ｔｔ＋５０）℃が望ましい。

また、溶融Ｚｎ浴温は、４３０〜５００℃が好ましい。

　このことは周知の如く、浴温が高すぎると生成する合
金層が厚すぎて、めっき後の加工時などに割れが生じ易
くなり、また、浴温が低すぎると合金層の生成速度が遅
くなり、めっき性に劣るからである。

溶融Ｚｎ浴組成としては、Ｚｎの純度９８％以上が必要
である。　また、一般に、溶融Ｚｎめっきを行う場合に
は、めっき密着性の改善やめっき浴ポットのボトムドロ
ス発生抑制の点からＡＩＬが通常０．１％以上添加され
るのは周知の事実であり、Ｚｎ浴に０．１〜０．５％程
度のＡＪ２を添加することが好ましい。

〈実施例〉以下に実施例により本発明をより詳細に説明する。

第４図に示される溶融めっき装置２０を用い、下記表１
に示される各種の含Ｃｒ鋼板に溶融Ｚｎめっきを行った
。

表第４図に示される溶融めっき装置２０において、前記衣
１に示されるような各組成の鋼板は、コイル２２より供
給され、まず、アルカリ脱脂槽２４にて５０℃、２．５
％ＮａＯＨ水溶液中でアルカリ脱脂を行い、次いで水洗
槽２６にて水洗後、Ｎｉ被覆槽２８に送られる。

Ｎｉ被覆槽２８においては、鋼板は２００ｇ　／　Ｉｌ
Ｎ　ｉ　Ｃｊ２２・６Ｈ２０＋１００ｇ／ｕＨｃｊ２水
溶ン夜中で、３０〜１８０　ｃ　／　ｄ　ｍ　’の電流
密度にて陰極電解処理され、Ｎｉ被覆され水洗槽３０へ
送られる。

ここで鋼板Ｎｏｌ、３．６．７および９は水洗槽３０よ
り直接乾燥機３６へ送られる。

方鋼板Ｎｏ２．４．５および８は次いで第２Ｎｉ被覆禮
３２に送られ、２８０ｇ／ｆＬ硫酸ニッケル＋５０　ｇ
／Ａ塩化ニッケル４０　ｇ／ｊ２ホウ酸水溶液中にて３
００〜１２００ｃ／ｄｍ’の電流密度にて陰極電解処理
され、ざらにＮｉ被覆された後、水洗槽３４を経て乾燥
機３６へ送られる。

各鋼板におけるＮｉ被覆層の厚さを表２に示す。

次いで、各鋼板は、乾燥機３６にて乾燥後、加熱炉３８
にて最高板温到達温度７９０〜８２０℃となるように加
熱された後、Ｚｎ−０゜２５％ＡＪ２の組成の溶融Ｚｎ
を充填された溶融Ｚｎ浴４０に浸漬、溶融めっき後、Ｎ
２ガスワイプ４２により目付量をおよそ２０μｍとなる
ようにコントロールされ、コイラー４４に巻ぎ取られる
。

各鋼板の溶融めっきの際の溶融めっき浴４０の溶融Ｚｎ
浴温および浸漬時間、また加熱炉３８および熔融めっき
浴４０の７囲気ガスおよび露点を表２に示す。

表なお　Ｎｉ被覆を施さない場合や、Ｎｉ被覆厚の薄いも
のについては使用しない槽には水を張って実験を行った
。

このようにして得られた各鋼板サンプルについて、不め
っぎ率とめっき密着性を次のような方法で評価した。

不めっき率得られた鋼板より１５０ｍｍＸ４０ｍｍの大きさのサン
プルを任意に採取し、試料全体の面積および不めっき部
分の面積を計測し、次の式不めっき率＝（不めっき部分
の面積）／（試料全体の面積）めっき密着性鋼板を密着曲げ（ＯＴ末げ）し、曲げ部分を目視あるい
は、４０倍程度の顕微鏡観察を行い、クラックの有無に
よりＡ；全くクラックなしＢ；小さなりラックが認められるＣ；大きなりラックが認められるで評価した。

結果を表３に示す。

表表３に示される結果から明らかなように、溶融Ｚｎめっ
きに先立って、鋼板表面に０．０１μｍ〜３μｍＮｉ被
覆し、さらに溶融めっき雰囲気および溶融めっきに先立
つ鋼板の加熱処理を雰囲気ガスＮ２、Ｎ２−Ｈ２混合ガ
ス、露点＋２０℃以下で行うことにより、著しくめっき
性とめっき密着性に優れた溶融めっきＣｒ含有鋼板が得
られることがわかる。

また、表３に示される結果より、被覆するＮｉ厚みが、
０．０１μｍ未満であると不めっきが生じ易くなり、ま
た３μｍを超えるとめつき密着性が低下すること、さら
には、雰囲気ガスの露点が＋２０℃を超えると不めっき
が生じ易くなり、まためっき密着性が低下しているのも
明らかである。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、本発明の溶融ＺｎめっきＣ
ｒ含有鋼帯の製造方法を用いることにより、従来困難で
あったＣｒ含有鋼板への溶融Ｚｎめっきが可能となった
。　　しかも得られるＺｎめっきは、著しくめつき性に
優れるものであるので、産業の発展に対して多大なる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造
方法の実験を行うたて型溶融めっき装置の概略図である
。第２図は、第１図に示されるたて型溶融めっき装置にお
ける、鋼板のヒートパターンの１例を示すグラフである
。第３図は、溶融Ｚｎめっきおよびその前加熱ＩＡ埋にお
れる雰囲気露点と不めっき率との関係を示すグラフであ
る。第４図は、本発明の溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造
方法を行う溶融めっき装置の１例を示す概略図である。符号の説明１・・・鋼板、２・・・赤外加熱炉、３．４０・・・溶融Ｚｎ浴、４・・・ガス導入口、１０・・・たて型溶融めっき装置、２０・・・溶融めっき装置、２２・・・コイル、２４・・・アルカリ脱脂槽、２６．３０，３４・・・水洗槽、２８・・・Ｎｉ被覆槽、３２・・・第２Ｎｉ被覆層、３６・・・乾燥機、３８・・・加熱炉、４２・・・Ｎ、ガスワイプ、４４・・・コイラーＦＩＧ、２ｉｍｅ　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）５％以上のＣｒを含有する鋼板に、溶融Ｚｎめっ
きを行う溶融ＺｎめっきＣｒ含有鋼帯の製造方法におい
て、前記鋼板表面にあらかじめ０．０１μｍ〜３μｍ厚
のＮｉを被覆し、次いでＮｉ被覆鋼板の加熱処理および
溶融ＺｎめっきをＮ＿２ガスあるいはＨ＿２ガスあるい
はＮ＿２−Ｈ＿２混合ガスでかつその露点が＋２０℃以
下である雰囲気を用いて行うことを特徴とする溶融Ｚｎ
めっきＣｒ含有鋼板の製造方法。