JPH02153058A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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） 本発明は耐食性、特に塗装後の耐孔あき性に優れ、更に
はめつき皮膜表面の平滑性および加工性に優れた表面処
理鋼板に関し、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ものである。

（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、自動車車体防錆鋼板に対しては、そ
の要求は年々高まりつつある。これは、カナダや北米の
ような寒冷地では、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耐孔あき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
生じ一場合により貫通腐食を生じる現象をいう。

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ている０
通常、このような防錆鋼板は一般に付着量が２０〜３０
ｇ／ｍ”のものが多用されているが、両孔あき性の要求
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、電気めっき鋼板の場合には、付着量の
増加とともに製造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／ｓ”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鋼板の付着量を、例えば６０ｇ／
ｍ”程度まで増加して両孔あき１０年保証に対応しよう
とする動きがある。ところが、合金化溶融亜鉛めっき鋼
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ボント溶接性が低下
する。

このように付着量の増加は、電気めっき鋼板および溶融
めっき鋼板のいずれ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、溶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提
案されている０例えば、特開昭５４−１５９３４０号公
報に、Ａｆｆｉを３％以下、Ｍ、およびＭｎ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。

確かに、この方法で得られる合金化溶融亜鉛めっき＊Ｆ
１．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両孔あき
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−ｇおよびＭｎは両孔あき性向上の効果がない
こと、および両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無いことを示している。両孔
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ＩＰ！（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ＡＩｌは両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Ａｌの存在下では合
金化の進行が掻めて不均一に起こるため、合金化処理後
のめっき皮膜表面が著しい凹凸（ミクロ欠陥）を呈し、
その結果、こ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。

一般に、このような高濃度のＡｌを含む合金化溶融亜鉛
めっき鋼板では、その皮膜表面粗さは中心線平均粗さ（
Ｒａ）で４μ−以上となることが多く、その後、スキン
パス圧延を施してもＲａで１．８μｍ以下とならない、
皮膜表面粗さがＲａで１．８μ麟を超えると塗装後の鮮
映性を確保することができない。

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。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に比べて耐
食性、特に塗装後の両孔あき性を改善しためっき皮膜表
面の平滑性および加工性に優れた′表面処理鋼板を提供
することにある。

特に、本発明は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を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、加工性を維持するため付着量を多くする
ことなく、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の両孔あき性を改
善するには、適当な合金元素を皮膜中に添加するのがよ
いとの考えに基づき、合金化元素の添加効果について調
査を行った。

前述のようにＭｇおよびＭｎについては、含を量が０．
０１〜０．５％では両孔あき性の改善に効果がない。

一方、Ａｆｆｉは添加量を増加させた場合、両孔あき性
の改善効果が認められるものの、合金化処理後の皮膜表
面が著しい凹凸を呈し、成形性および鮮映性を劣化させ
る。さらには多量のＡｆｆｉを添加すると合金化が不均
一になって表面に部分的に亜鉛相が残存しやすくなって
耐ブリスター性を低下させる。

ところが、本発明者らが調査した結果、若干量のＭｎお
よびＡ２の存在する系にＣｒを添加すると、Ｃｒ自体の
溶解度が高まり、このＣｒの効果によって耐食性が向上
すること、特に両孔あき性が改善されることを見出し、
本発明に至った。

ここに、本発明の要旨は［重量％で、鋼板上に＾ｆｆｉ
　：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．０２〜１．０％、Ｃ
ｒ：０．００２〜０．０８％、Ｆｅ：７〜２８％を含み
、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」にある。

（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。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板におけるめっき層の
組成および含有量を前記のように限定する理由について
述べる。

めっき層中のＡ２含有量が０．１％未満では、めっき皮
膜の耐パウダリング性を確保することができない。従っ
て成形性に劣る。一方、ＡＩｌはＣ「の溶解度を高める
作用があるが、その含有量が０．５％を超えると、合金
化処理後のめっき皮膜表面が粗くなり平滑性を確保する
ことができない。

Ｍｎは合金化処理後のめっき皮膜表面を平滑化し、且つ
亜鉛めっき浴中におけるＣｒの溶解度を高める作用があ
る。しかし、その含有量が０．０２％未満では上記作用
が得られず、Ｃｒの溶解度も確保できない、一方、Ｍｎ
の含有量が１．０％を超えると実操業において浴面の酸
化が著しくなり、操業性を大きく低下させる。

なお、前記Ａｆｆｉは合金化過程での合金化挙動に著し
く影響し、含有量の増加によってめっき皮膜の合金化が
不均一に生じ、合金化処理の皮膜表面は著しい凹凸を呈
する。かかる凹凸は鮮映性、成形性および耐食性に大き
く悪影響を与えるが、この悪影響は皮膜中のＡ２濃度が
０．３％以上で顕著となる。ところが、本発明のように
Ｍｎを共存させることで、この悪影響を緩和することが
できる０例えば、１％のＭｎを共存させれば０，５％の
Ａｌまで凹凸の発生を抑制することができる。

めっき皮膜中のＣｒは、塗装後のカット底部からの母材
鋼板の腐食（孔あき）を抑制する効果がある。

しかし、その含有量が０．００２％０２％未満前記効果
がほとんど認められず、０．０８％を超えると、めっき
浴中にＣｒ系化合物がドロスとして晶出しやすく、製造
が困難となる。

ところでＣｒは、−ｍに浴中のＡＩｌが０．３％以下で
ある溶融亜鉛めっき浴ではほとんど溶解しないことが知
られている。従って、通常このような溶融亜鉛めっき浴
からは０．００２％以上のＣｒを含有する合金化溶融亜
鉛めっき皮膜を得ることは困難である。ところが本発明
では、Ｍｎを共存させることによって低Ａｆｆｉ濃度域
におけるこの問題を解決したのである。即ち、前記のよ
うにＭｎは亜鉛中でのＣｒの溶解を助長する効果があり
、Ｍｎの添加により０．０８％迄のＣｒを共存させこと
が可能である。なお、浴中のＡ２が０．３％を超えると
皮膜中のＡｌは一般に０．５％以上となる。

めっき皮膜中のＦｅは、７％未満ではη−Ｚｎ相、α−
Ａｆｆｉ相等の未合金化Ｚｎが多量に残存し、耐ブリス
ター性が低下するとともに溶接性が阻害される。一方、
２８％を超えると両孔あき性が著しく低下する他、耐パ
ウダリング性も低下してプレス加工時にめっき皮膜剥離
が生じ易（なる。

めっき層の残部はＺｎ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、Ｓｎ
、　Ｃｄ、　Ｓｂ等の他、めっき槽構造物の腐食に起因
するＮｉ等である。これら不純物は総量で０．０２％以
下に抑制するのが望ましい。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、Ａ２、Ｍｎおよ
びＣｒを含む溶融亜鉛めっき浴を使用して、通常の方法
で製造することができる。

即ち、皮膜中濃度の０．８〜１倍のＭｎ、同じく１〜１
．２倍のＣｒおよび０．３〜０．７倍のＡｌを含有する
亜鉛めっき浴で溶融めっきを施した後、合金化処理を施
す方法で製造することができる。

めっき浴中の＾２は、前記のようにめっき皮膜に濃化す
る傾向があるので、少なめに浴調整するのがよい。また
、皮膜表面の平滑性を確保するためには、合金化につい
ては低い温度で処理するのがよい、５３０“Ｃ以下の材
温で合金化処理すれば表面の平滑性に優れたものを得る
ことができる。

以下、実施例に基づき本発明を更に説明する。

（実施例） 素材に、Ｃｉｏ、００３％、Ｓｌ：０．０１％、Ｍｎ：
０．１３％、Ｐ　：Ｏ，０１％、Ｓ　：ｏ、ｏｏｑ％、
Ｓｏｊ！、Ａｆｆｉ：０．０２７％、Ｔｉ：０．０５２
％、Ｎ：０．００２％を含有する板厚がＯ，ｈｓのフル
ハード鋼板（冷間圧延のまま）を使用し、これを１００
ａ＋ＩＩ幅Ｘ　２３０ｍ５長さ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％Ｈ！＋Ｎ！雰囲
気中で８４０　’Ｃの温度で６０秒間還元焼鈍を施し、
浴温度が４６０°Ｃである０、０５〜０．５重世％のＡ
２を含む亜鉛めっき浴或いは０，０５〜０．５重量％の
＾ｌと０．０１４〜１．４重’］％のＭｎおよび０．０
０５〜０．０９重量％のＣ「の１種又は２種を含む亜鉛
めっき浴に浸漬し、溶融めっきを施した後、付着量を４
０〜５０ｇ／ｍ”に調整して５００　’Ｃの材温で合金
化処理を行った。こう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。

さらに、合金化処理後の鋼板に下記の条件でリン酸塩化
成処理および塗装を施した。

１ン声　几 自動車用浸漬タイプのリン酸亜鉛化成処理液（日本パー
カライジング社製：　ＰＢＬ　３０８０）を用い、液温
４３℃で１２０秒処理 カ　オン 自動車用の通常のカチオン電着塗料（日本ペイント社製
Ｕ−８０）を電圧２００■、電着時間３分で塗装、その
後、塗装焼付をｔｓｏ’ｃで３０分実施 塗膜厚＝２０μ鵠 こうして得られた塗装後の試験片について、両孔あき性
、耐ブリスター性および成形性を調べた。

その結果を第１表に、めっき皮膜組成、付着量および合
金化後の表面粗さとともに示す、また、添付図に付着量
と孔あき深さとの関係をまとめたグラフを示す。

両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％ＮａＣｌ水溶液中に１時間浸
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日経過後のスクラッチ
疵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。

成形性は、円筒深絞り性試験を行い、ブランク径：６０
ＩＩ＋曙で、ポンチ径：　３３Ｍ１ｌ、ダイス径：３５
．４ｓｎとし、シワ押さえ圧：　５００Ｋｇで成形した
ときの成形割れ有無を調べて評価した６表中、Ｏは割れ
発生なし、×は割れ発生有りを意味する。

（以下、余白） 第１表より明らかなように、本発明例（８１１１０〜岡
１４）のものはいずれも耐孔あき性、耐ブリスター性に
優れ、且つ皮膜表面が平滑で成形性にも優れている。ま
た、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、添付図に示
すように少ない付着量でもって耐孔あき性に優れている
。

これに対して、Ｎα１〜Ｎへ８のようにＣｒが含まれて
いないもの、およびＮ１１９のようにＣｒを含んでいて
もＦｅの含有量が極めて高いものは耐孔あき性に劣る。

さらにはこの中でも＾２の含有量が多いＮα４とＮα７
、およびＭｎの含有量が多いＮα５は皮膜表面が粗く成
形性にも劣り、Ｆｅの含有量の多い阻９は耐ブリスター
性にも劣る。

（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、耐食性に優れるとともに皮膜表面が平滑であるので
加工性および塗装後の鮮映性にも優れる。従って、本発
明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、自動車車体防錆鋼板
として好適である。

【図面の簡単な説明】

添付図は、実施例におけるめっき付着量と孔あき深さと
の関係をまとめたグラフ、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で、鋼板上にＡｌ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０
   ．０２〜１．０％、Ｃｒ：０．００２〜０．０８％、Ｆ
   ｅ：７〜２８％を含み、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。