JPH02194157A - 加工性に優れたガルバニール鋼板とその製造方法および装置 - 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、加工性に優れたガルバニール鋼板とその製造
方法および装置、特に、プレス成形に際して優れた加工
性を示し、自由変形破壊によるパウダリングならびに高
面圧摺動によるフレーキングを抑制する加工性に優れた
合金化熔融亜鉛めっき鋼板、つまりガルバニール鋼板と
その製造方法および装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、自由変形破壊によるガルバニール鋼板のパウ
ダリングについては、種々の研究がなされており、例え
ば、（１）特公昭５６−３３４６４号公報には、ガルバ
ニール鋼板の品質選定方法が提案されており、１８０　
’密着曲げ試験や円筒絞り試験等でＺｎ　−Ｐｅ系合金
層の加工変形に対する脆さを調べることができ、加工に
より粉化脱離する量を重量法もしくは透明粘着テープへ
の付着物黒化度で評価できるとしており、これらは従来
から耐パウダリング性指標とされていた。

ところで、いわゆる、ガルバニール鋼板の合金層は、合
金化度によって相構成が異なり、η、ζ、δ３、ｒ相等
の数種の組み合わせからなる。皮膜中Ｆｅ％が低い程、
ｌ、ζ相の比率が多くなり、δ１、ｒ相の存在比率が減
少する。この点に関し、特公昭５６−３３４６４号公報
に記述される通り、自由変形剥離が支配的な加工ではζ
相×線回折強度／δ１相×線回折強度＜　０．１０の領
域ではメッキ層の脆さからパウダリング量が著しく多く
なり、一方、この比が０．１θ以上となると、メッキ層
がより軟質化しパウダリングが少ないことが知られてい
た。

このように、一般に、ガルバニール鋼板はメッキ付着量
が少ない程、また合金化度の低い程パウダリング特性が
優れているとされていた。

また、ＦｅとＺｎを合金化処理するための合金化炉につ
いても、種々の提案がなされており、例えば、特開昭６
１−２９５３６２号公報には、加熱帯、急速冷却帯、保
持帯、冷却帯を配列し加熱帯での高温加熱を行い、保持
帯で低温保持を行い、パウダリング特性を向上させる等
の手段が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、近年、自動車防錆性向上対策の観点より、付
着量増大の必要があり、６０ｇ７ｍ″程度の厚目付ＧＡ
鋼板が要望されてきた。

例えば、６０ｇ／■８の厚目付ＧＡ鋼板は付着量の増大
により従来の４５ｇ／霞”ＧＡ鋼板並のパウダリング性
を得るためには合金化度を下げることが必要となってく
る。しかしながら、６０ｇｈ”以上という厚目付ＧＡ鋼
板の場合、合金化度を下げてくると今度は前述の如く表
層にζ相が残り、フレーキング現象が生じやすく、実際
の成形に際してのプレス性の点で問題であることが判明
した。

ここに、本発明の目的は、厚目付であっても合金化処理
後のパウダリング性およびフレーキング性に優れたガル
バニール鋼板とその製造方法および装置を提供すること
である。

従来、フレーキングについて研究された事例はほとんど
ない。

ここに、「パウダリング」とは、第１図（司に模式的に
示すように、メッキ皮膜が母材である鉄地の変形に追い
つけず部分的にＨＩＭすることをいい、剥離片は細かい
０図中、斜線を引いて示す部分が脱落する。一方、「フ
レーキング」とは、第１図（ｂｌに同じく模式的に示す
ようにメッキ皮膜の表面に加わる摩擦力により界面に剪
断力がかかり地鉄界面でメッキ皮膜が剥離することをい
う、この場合の剥離は鱗片状に大きく鉄地界面より起こ
る。

（課題を解決するための手段） まず、本発明者らの知見によると、電気メッキ、溶融メ
ッキ、真空蒸着メッキなどによるＺｎメッキに熱拡散処
理を施こす際、合金化度が高（なってくると地鉄界面に
もろいｒ相が発達し、耐パウダリング性が劣化する。

即ち、ガルバニール鋼板（以下、ｒＧＡ鋼板」と称す）
の合金層は合金化度によって相構成が異なり合金化度が
低い程、ζ相の比率が多くなりδいｒ相の存在比率が減
少し、自由変形破壊が支配的な加工におけるパウダリン
グ性は良好となる。

一方、ＧＡ鋼板の耐パウダリングの改善をはかるため、
合金化度を下げてい（と表層にη相〜純Ｚｎ相およびζ
相が残りはじめ、表面の摩擦係数が大きくなる。

Ｇ＾鋼板の実際のプレス加工においては、プレス金型と
の摺動が必ず介在するため、表面の摺動抵抗に耐えきれ
ずメッキ層が地鉄界面より剥離するフレーキング現象が
生じやすくなる。

但し、従来、自動車用に使用されてきた、付着量が４５
ｇ／ｍ”程度のＧＡ鋼板においては、通常の合金化度（
１０〜１２％）において、ｒ相の発達も大きくなく、表
層までδ、相が発達し、摩擦係数の高いζ相が残ること
もなく、自動車工場の実際のプレスラインにおいてもパ
ウダリング、フレーキングともほぼ満足されるレベルで
あった。

ここに、第２図は、一連の試験によって得られたデータ
を目付量とパウダリング性とに関連させてまとめたグラ
フである。図中、実線の曲線は４５ｇ／ｍ２のメッキ付
着量で合金化度１２％と同等のパウダリング特性を示す
場合におけるＺｎ付着量と合金化度とを示すものである
０合金化度の高いものは少ないＺｎ付着量で、一方合金
化の低いものはかなり多い量のＺｎ付着量の場合であっ
ても十分な耐パウダリング性を示す。

なお、パウダリングは直径６０ｍ−のブランク　（裏面
を酸にてメッキ除去したもの）に絞り比１．８の円筒絞
りを行った後、外壁（表面）メッキ皮膜の剥離重量で評
価した。

即ち、実際の成形時のプレス性低下の問題を解決するに
はもろいｒ相の発達をおさえ、パウダリングをおさえる
、また表層にζ相が相在しないようδ１を発達させフレ
ーキングをおさえることが必要である。

本発明者らは、かかる目的を達成すべく、種々検討を重
ねた結果、厚目付の場合にもパウダリング性およびフレ
ーキング性を改善するには、ｒ相の発達を抑制し、δ、
を表層まで発達させる、即ちＦｅの濃度分布をできるだ
け均一にすることが有効であること、そしてそのために
は、低温で長時間の合金化処理を行うことが有効である
ことを知見した。

これらの関係は、特にフレーキング性については第３図
（ａ）およびｌｂｌにグラフで示すように、合金化度を
例えばほぼ９％と一定にした場合塩浴に浸漬して合金化
実験を行った。５５０℃および５８０℃（この場合温度
は材温を示す）の加熱時間が増加するにつれフレーキン
グ発生が見られ、一方５００℃での保持時間が長くなれ
ばなる程、フレーキングの発生は見られなくなる。各図
中点線のグラフは各合金化度のときのフレーキング発生
限界をプロットして得たものである。

なお、第３図のデータは、亜鉛付着量片面６０８／−ｆ
の亜鉛メッキ付着量調節済みの亜鉛メッキ鋼板を後述す
る実施例の場合と同じガルバニール炉を使い、それぞれ
図示条件で合金化処理を連続して行った場合について得
られたものであった。図中、φはフレーキングの発生の
見られた場合、Ｏはフレーキングの発生しなかった場合
をそれぞれ合金化度９％の例について示す。

フレーキングの評価は、第４図に模式的に示すように、
幅５ｃｍのメッキ面に同じく幅５ｃｍで先端半径５１）
ＩＩの摺動片を１．５ｔｏｎ／　５　ｃｍの押付は力で
押付けながら横方向に摺動させたときのメッキ面の目視
検査によって行った。上記摺動片の先端表面は６０番の
研摩紙で研摩しておく。

その結果、６０ｇ／ｍ”という厚目の（ｉＡｌｌ板でも
加熱時間に対し低温の保持時間が１．５倍を超えたもの
、換言すればガルバニール炉において保持帯長／加熱帯
長≧１．５とすることにより得られたＧＡ鋼板は表層ま
で５１相が発達し、フレーキング性に優れることが判明
した。

ここに、本発明の要旨とするところは、片面当たりの付
着量が５５〜８５ｇ／ｓ＋”であり、被膜中Ｆｅ拡散量
６．０ｇ／ｍ２以下で、表層にζ相が存在しないδ１主
体の相から成るガルバニール層を備えた加工性に優れた
ガルバニール鋼板である。

また、本発明はその別の態様によれば、溶融亜鉛メッキ
付着量調節後、ガルバニール炉の保持帯温度を３００〜
５００℃、保持時間を１０〜２０秒としてガルバニール
処理を行う、上述のような相構造を備えたガルバニール
鋼板を製造する方法である。

加熱帯の温度は特に制限されないが、慣用法のように７
００〜９００℃（雰囲気温度）程度で十分である。

さらに別のａ様によれば、本発明は、連続的に供給され
る、溶融亜鉛メッキ付着量調節済みの亜鉛メッキ鋼板を
所定温度にまで加熱する加熱帯と、次いで該亜鉛メッキ
鋼板の加熱状態を、そのまま保持する保持帯とを備えた
連続式ガルバニール炉において、保持帯長／加熱帯長≧
１．５としたことを特徴とする、上述のような相構造を
備えたガルバニール鋼板の製造装置である。

（作用） 次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に
説明する。

本発明にかかるガルバニール鋼板の製造装置、つまりガ
ルバニール炉は第５図に示す通りであり、図中、ガルバ
ニール炉１０は加熱炉Ａ、急速冷却帯Ｂ、保持帯Ｃおよ
び冷却帯りから構成される。予備処理した鋼板１２は溶
融亜鉛メッキ層１４に送られ、浴から引き上げられてか
ら、ガスワイピングノズル１６等により所定量にメッキ
付着量の調節が行われる。

本発明にあってメッキ操作および合金化処理それ自体は
慣用のものであって特に制限なく、加熱手段も直火、誘
導加熱のいずれであってもよいが、すでに、第２図に示
すグラフからも明らかなように、本発明の目的達成には
片面当たりのメッキ目付量を５５〜８５ｇ／ｍ”とする
とともに保持帯長／加熱帯長≧１．５であり、保持帯温
度を３００〜５００℃、保持時間を１０〜２０秒とする
ことにより、メッキ皮膜中Ｆｅ拡散量が６．０　ｇ／■
３以下となり、表層にζ相が存在しないδ、相相体体合
金層形成が可能となるのである。

本発明にあって５５ｇ／ｍ２未満であると耐食性不充分
となり、一方、８５ｇ／−”超となるとメッキ被膜のパ
ウダリング不良が発生する。同様にＦｅ拡散量が６．０
　ｇｅｍ”超となるとパウダリング発生が見られる。

ζ相の実質上の存在はプレス加工時の摩擦係数を大とす
るためζ相の存在は可及的に少なくする。

次に、第５図に示すガルバニール炉を用いてガルバニー
ル鋼板を製造する例についてさらに詳述する。

実施例 第５図に示すガルバニール炉（保持帯長／加熱帯長≧１
．５）を用い製造したＧＡ鋼板と従来のＧＡ炉で製造し
たＧＡｉｉｔ板との比較を第１表にまとめて示す。

なお、本例の加熱は直火加熱であり温度は７００〜８５
０℃、保持温度は３００〜５００℃であって、これを変
えることにより合金化度およびＦｅ拡散量を変化させた
。保持帯の長さ変更は分割炉を採用することにより行っ
た。ζ相の存在はＸ線回折法により測定した。パウダリ
ング性は前述の円筒絞り法により測定し、ｒＯＪは剥離
量１５ｍｇ／個以下の場合、「×」は１５ｍｇ／個超の
場合をそれぞれ示す。

フレーキングは第４図の要領で測定した。わずかでもフ
レーキングが見られたものは「×」とした。

本発明の場合、合金化度は好ましくは１０．０％以下で
ある。

第６図に本例のバウデン試験機を使った動摩擦係数の測
定要領を示す。潤滑油を塗布したＲｍａｘｏ、６−の板
面上を５００ｇの荷重（Ｐ）をかけながらＧＡ鋼板面を
横方向に力Ｆで摺動させ、そのときの動摩擦係数（μ）
を次式μ＝　Ｆ／Ｐで求める。

（以下余白） 比較例Ｆ、Ｇは合金化度１０％超と高く、鉄拡散量が６
．０　ｇ／ｖａ”を超えておりパウダリング性に劣る。

比較例Ｈ，Ｉでは鉄拡散量は低く、パウダリング性は良
いが表層にζ相が残存し動摩擦係数が上昇し摺動抵抗が
増大しフレーキングが生ずる。

比較例Ｊはパウダリング、フレーキング性とも劣る。

比較例に、Ｌは従来の４５ｇ／ｍ”相当のＧＡ材であり
加工性は良好であるが、当然のことながら耐食性に劣る
。

本発明例Ａ−Ｅは前述の思想に基づき製造したもので、
加工性に優れたＧＡ鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌおよび（ｂｌは、それぞれ「パウダリング
」および「フレーキング」の生成を説明する模式図；第
２図および第３図（ａｌおよびｆｂｌは、パウダリング
およびフレーキング発生の状況を示すグラフ；第４図は
、フレーキング生成の試験法の要領の説明図； 第５図は、本発明にかかるガルバニール炉の構成図；お
よび 第６図は、動摩擦係数計測の要領の説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面当たりの付着量が５５〜８５ｇ／ｍ＾２であ
   り、被膜中Ｆｅ拡散量６．０ｇ／ｍ＾２以下で、表層に
   ζ相が存在しないδ＿１主体の相から成るガルバニール
   層を備えた加工性に優れたガルバニール鋼板。
2. （２）溶融亜鉛メッキ付着量調節後、ガルバニール炉の
   保持帯温度を３００〜５００℃、保持時間を１０〜２０
   秒としてガルバニール処理を行う請求項（１）記載のガ
   ルバニール鋼板を製造する方法。
3. （３）連続的に供給される、溶融亜鉛メッキ付着量調節
   済みの亜鉛メッキ鋼板を所定温度にまで加熱する加熱帯
   と、次いで該亜鉛メッキ鋼板の加熱状態を、そのまま保
   持する保持帯とを備えた連続式ガルバニール炉において
   、保持帯長／加熱帯長≧１．５としたことを特徴とする
   、請求項（１）記載のガルバニール鋼板の製造装置。