JPH02263962A - 加工性，塗装性に優れた表面処理鋼板 - 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） この発明は、十分な耐食性や塗装性を有することは勿論
、優れたプレス加工性及びスポット？’８接性をも示す
ところの、自動車用防錆鋼板として好適な表面処理鋼板
に関するものである。

〈従来技術とその課題） 近年、自動車車体の防錆性能に対する要求は一段と厳し
くなってきており、所謂“１０−５−２”の防錆目標（
孔あき腐食１０年保証、外面績５年保証、エンジンルー
ム内の表面錆２年保証）が掲げられるに至って自動車用
防錆鋼板の更なる防錆性能向上策は緊急の課題となって
いた。

従来、自動車用防錆鋼板としてはｒＺｎ−Ｎｉ合金電気
メッキ鋼板（メッキ付着Ｍ：２０〜４０ｇ／ｒｒｒ）Ｊ
　。

ｒ　Ｚｎ　−Ｆｅ合金電気メッキ鋼板（メッキ付着量：
２０〜４０ｇ／　ｒｒｒ）　Ｊ或いはｒＺｎ電気メッキ
鋼板（メッキ付着量：２０〜１００ｇ／　ｒｒｒ）　Ｊ
が使用されていたが、上述のような防錆要求の高度化に
伴ってメッキの厚目付化が検討された。ところが、電気
メッキの厚目付化は電力大量使用に伴う多大な製造コス
トアンプにつながるものであることから、自動車用防錆
鋼板にも電気メッキ銅板に比較して厚目付が容易である
溶融メッキ（溶融亜鉛メッキ、合金化溶融亜鉛メッキ、
溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ）鋼板の採用が検討
されるようになってきた。

しかしながら、沓容融メッキ鋼牟反には次のような問題
が指摘されており、これを自動車用防錆鋼板に適用する
にはその克服が不可欠であった。

即ち、「溶融亜鉛メッキ鋼板」や「熔融亜鉛アルミニウ
ム合金メッキ鋼板」では、プレス加工時にメッキ皮膜が
金型に焼付いて摺動抵抗が増大し部分的にメッキ皮膜が
むしり取られる所謂“フレーキング１と称する現象が発
生し、脱落したメッキ層の破片がプレス金型に堆積して
成形品に押し込み疵を作る等のトラブルが生じることが
あった。

また、溶融亜鉛メッキ鋼板を加熱処理することによって
Ｚｎ　−Ｆｅ合金とした「合金化溶融亜鉛メッキ鋼板」
では、合金化度が低い場合には溶融亜鉛メッキ鋼板と同
様のフレーキングの問題が発生し、また合金化度が高い
場合には厳しい加工を受けるとメッキ層が崩壊し粉末状
に剥離・脱落する所謂“パウダリングと称される製品欠
陥が発生して、加工後の耐食性を劣化せしめると同時に
剥離・脱落したメッキ層の破片がプレス金型に堆積して
、やはり成形品に押し込み疵を作る等のトラブルが生じ
がちであった。その上、「合金化溶融亜鉛メッキ鋼板」
では、カチオン電着塗装の際に“電着塗装ブツ”と称さ
れる凹凸欠陥が生じ易く、特に約２３０■以上の電着条
件でこの傾向が強かった。

しかも、「溶融亜鉛メッキ鋼板」、「合金化溶融亜鉛メ
ッキ鋼板」及び「溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ鋼
板」ともスポット溶接における連続打点の際のチップ寿
命が３００〜３０００点と短い。特に、目付量が増大す
るにつれてスポット溶接機のチップの損傷が激しくなり
、チップをドレッシングする頻度や交換する開度が高く
なって作業性に問題がある。

そこで、溶融メッキ鋼板に見られる上記問題を解決すべ
く、以下のような提案がなされた。

＜ａｌ　　Ｒｅ−Ｚｎ系合金（Ｚｎ５４０％：以降、成
分割合を表わす％は重量％とする）の上層メッキを施す
〔特開昭５６−１３３４８８号、特開昭５６−１４２８
８５号〕（ｂ）Ｐｅ−Ｐ合金（Ｐ　：０．０００３〜ｏ
、ｓ％）の上層メッキを施す〔特開昭５９−２１１５９
２号、特開昭６２−２９０８４号〕。

（ｃ）Ｆｅ−Ｂ合金（Ｂ　：０．００１〜３％）又はＦ
ｅ−３合金（Ｓ　：０．００１〜０．４１％）の上層メ
ッキを施す〔特開昭６２−２５３７９６号〕。

（ｄｌ　　Ｚｎ又はＺｎ−Ｎｉ合金の上層メッキを施す
〔特開昭６１〜２０７５９７号〕。

しかし、上記（ａ）〜（Ｃ）項に示す如きＦｅ　＝Ｚｎ
合金。

Ｆｅ−Ｐ合金、Ｆｅ−Ｂ合金等のＦｅ系上層メッキを施
す対策では、化成処理性や耐クレータリング性等の塗装
性は向上するが、Ｆｅ系メッキ固有の問題として「メッ
キ付着量が多い場合に赤錆を発生し易い」との不都合が
指摘された。また、加工性の面からは、パウダリングや
フレーキング等の現象に対して改善効果がないばかりか
、スポット溶接性を劣化すると言う問題もあった。

このスポット溶接性の劣化原因は次のように考えられる
。即ち、一般にスポット溶接の電極チップ材質としてＣ
ｕ−Ｃｒ合金（Ｃｕ含有ｆｆ１＝数％）が用いられるが
、連続スポット溶接の進行に伴ってメッキ皮膜成分のＺ
ｎやＦｅ及び母材のＦｅがチップ表面から熱拡散するた
めにＣｕＺｎ−Ｆｅの脆い合金となり、それ故にチップ
の損傷を促進する。

一方、上記（ｄ＋項に示したＺｎ又はＺｎ−Ｎｉ合金の
上層メッキを施す対策は特に加工性の改善を狙ったもの
であるが、ここで言う「加工性の改鮮Ｊとは「パウダリ
ング性の改善」を意味するものであり、”Ｚｎメッキ”
又は″Ｎｉ含有率が３０ｗｔ％以下のＺｎ−Ｎｉ合金メ
ッキ”のような延性のあるメッキを上層メッキとして施
すことを特徴としている。そして、この対策では［“Ｎ
ｉ含有率が３０ｔｍｔ％以下のＺｎ−Ｎｉ合金メッキ０
とはη相とＴ相の２相から構成され、適度な延性を有す
るものである」としているが、η相とＴ相の２相から成
るＺｎ−Ｎｉ合金メッキとはＮｉ含有量が１０ｗ’ｔ％
を下回るものであることが学術的に明らかであり　（例
えば「金属表面技術」νｏ！、３１（１９８０）、　Ｎ
ｏ、１０．第５１２頁や、［鉄と鋼Ｊ　Ｖｏｌ、６６（
１９８０）、　Ｎｏ、７．第７７１頁を参照されたい）
、この対策は結局Ｎｉ含有率が【０−ｔ％を下回るＺｎ
−Ｎｉ合金メッキを上層メッキとして施すものである。

しかしながら、Ｚｎメッキ又はη＋γの２相から成るＺ
ｎ−Ｎｉ合金メッキの上メッキを施す対策では確かに延
性があるが故にパウダリングの抑制効果は得られるかも
知れないが、表面がＺｎリッチな皮膜となるためプレス
成形時に工具との摺動による疑似焼付現象、即ちカジリ
現象が発生してメッキ皮膜のフレーキングを生じ易いと
の問題があり、その意味からは加工性改善対策として十
分なものではなかった。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、従来の自動車用防錆鋼板に指摘されていた前
記問題点を解消し、十分な耐食性並びに塗装性を有する
ことは勿論、加工性やスポット溶接性にも優れた表面処
理鋼板を提供すべく案出されたものであり、 ［第１図に示される如く、鋼板（１）の少なくとも片面
に、溶融亜鉛系メッキの下層（２）と、片面当り０．５
〜２０ｇ／ｒｒｒの’Ｍｎ含有率が２０〜９５重盪％の
ＺｎＭｎ合金メッキ”から成る上層（３）とで構成され
るメッキ層を設けて表面処理鋼板を構成することにより
、優れた耐ブレス摺動性、スポット溶接性並びに塗装性
をも付与した点」 に特徴を有している。

ここで、「溶融亜鉛系メッキ」は鋼板に所望の防錆性能
を付与する上で欠かせないものであるが、この「溶融亜
鉛系メッキ」は溶融亜鉛メッキ、合金化溶融亜鉛メッキ
（例えば合金化度がＦｅ含有割合で５〜１５％のもの）
及び溶融亜鉛−アルミニウム合金（例えばＡＮ含有割合
＝４〜６０％）メッキ等の何れであっても良い。

上記のように、本発明は、少なくとも片面に溶融亜鉛系
メッキを施した鋼板において、プレス加工時におけるメ
ッキの摺動特性が高いが故のメッキのフレーキング防止
、スポット溶接性における連続打点時のチ・７プ電極の
寿命向上、及びカチオン電着塗装時のクレータリング（
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板等に目立つ）への対策を目的
に、Ｍｎ含有率が２０〜９５重量％のＺｎ　−Ｍｎ合金
メッキを片面当り０．５〜２０ｇ／　ｒａ施すことを特
徴としているが、この“Ｚｎ　−Ｍｎ合金メッキ”はＭ
ｎ含有率が２０％以上でｒ−Ｍｎ相を含有するようにな
り、Ｍｎ含有率：２０〜６０％ではε相とＴ−Ｍｎとの
混相組織に、またＭｎ含有率が６０％を超えると　７−
Ｍｎ単相組織になると言われている。そして、Ｚｎ　−
Ｍｎ合金メッキのＭｎ含有率が上昇して上述した［合金
相として少なくともＴ相を有する組織ｊになるとメッキ
皮膜の硬度が高くなり、メッキの摺動特性が向上して摩
擦係数の低下をもたらすので、プレス加工時にメッキ皮
膜の金型工具への焼付が抑制されるようになってフレー
キングに対し非常に有利となる。

また、Ｍｎ含有率が２０〜９５％のＺｎ　−Ｍｎ合金メ
ッキは他のＺｎメッキやＺｎ　−Ｐｅ合金メッキと比較
して連続スポット溶接ば有利である。なぜなら、前述し
たように、一般に、連続スポット溶接の進行につれてメ
ッキ中のＦｅやＺｎがスポット溶接チップ（Ｃｕ数％Ｃ
ｒ合金、Ａ１．Ｏ，分散Ｃｕ）を構成するＣｕ中に拡散
する傾向があり、脆いＣｕ　−Ｚｎ或いはＣｕ　−Ｆｅ
合金を形成してチップの形状筋れの原因を作って連続打
点性の寿命を低下させがちであるが、Ｚｎ　−Ｍｎ合金
メッキの場合には、Ｚｎ−Ｎｉ合金メッキにおけるＮｉ
と同様にＭｎがＣｕ中に拡散することによってＦｅ、　
Ｚｎの拡散を抑制し前記脆い合金の形成を防ぐので、チ
ップの損傷が少なくなり連続打点性の向上をもたらすか
らである。

更に、Ｚｎ　−Ｍｎ合金メッキの耐クレータリング性は
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に比較して優れており、耐ク
レータリング性に優れるＦｅ　−Ｚｎ系合金メッキ（Ｚ
ｎ含有量率＝４０％以下）やＦｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ等の合
金メッキと比較し同等以上の性能を存する。

なお、Ｚｎ　−Ｍｎ合金メッキたるメッキ上層の目付量
を０．５〜２０ｇ／ｒｒｒと限定したのは、該目付量が
０．５ｇ／ｍ”未満では所望の耐ブレス摺動性、スポッ
ト溶接性及び塗装性改善効果を確保することができず、
一方、上記目付量が２０ｇ／ｒ＋？を超えてもより以上
の改善効果は得られずに経済的な不利を招くからである
。

続いて、この発明を実施例によって更に具体的に説明す
る。

〈実施例） まず、板）”ｔ　：　０　、８　ｒａの“溶融亜鉛メッ
キ鋼板”及び“合金化の異なる合金化溶融亜鉛メッキ鋼
板”と第１表に示すようなＺｎ　−Ｍｎ系合金電気メン
キ液を！＃備した。

第 表 次に、上記各溶融メッキ鋼板に脱脂、酸洗処理を施した
後、第１表に示したメッキ液を用いると共に、そのＭｎ
”濃度とＺｎ”°濃度を変化させて電気メッキを行うこ
とにより、溶融メッキ層上にＯ〜２０ｇ／ｒｒｌの目付
量でＭｎ含有率が２０〜９５％のＺｎ　−？ｌｎ合金メ
ッキ層を施した。

次いで、このようにして作成された表面処理鋼板につい
て、メッキのパウダリング性及びフレキング性をチエツ
クするためのビード付ハント成形試験、メッキ面と工具
面との摺動特性調査、スポット溶接性調査、塗装性調査
、塗装後耐食性ｆＪａ査及び塗膜密着性調査をそれぞれ
実施した。

これらの結果を第２表に示す。

なお、前記各試験及び調査は次の要領で実施した。

ビード付ハツト成形試験 第２図（ａ）に示すビード付のハツト成形によって得た
成形品について、第２図（ｂ）で示すようなピッド側壁
部におけるメッキのパウダリング及びフレキングをセロ
ハン粘着テープでチヱソクすると共に、第２図（Ｃ）で
示す如く金型ビード部に堆積した金属粉を同様にテープ
チエツクした。そして、その評価は、「金型ビード部へ
のメッキ剥離片の付着状況」については ◎・・・メッキ剥離片の付着なし。

○・・・メッキ剥離片の付着微小 Δ・・・メッキ剥離片の付着小。

×・・・メフキ’ＩＩＩ離片の付着多 で表示し、また「成形品の壁部のテープ剥離状況」につ
いても、同じく ■・・・メッキ剥離片の付着なし。

Ｏ・・・メッキ剥離片の付着微小。

△・・・メッキ剥離片の付着小。

×・・・メッキ剥離片の付着多 で表示した。

摺動特性調査 メッキ面と工具面との摺動特性調査には、第３図に示す
ような、バウデン試験を改良した“改良バウデン試験法
”によりメッキ面の摩擦係数を求める方法を採用し、そ
れによって摺動特性を評価した。

スポット溶を性調査 スポット溶接性の試験は、ＣＦ型電極（Ｃｕ−Ｃｒ合金
製）を用い、加圧カニ　２００ｋｇ−ｆ、　スクイズ時
間：２０〜９通電時間：ｌＯ〜、保持時間：Ｉ５〜及び
溶接電流：１１ｋＡで、１点７１秒で１分間に２０打点
のピッチなる条件で連続打点性のテストを行い、ナゲツ
ト径が４　（ｔ　（＝３．６ｍｍ、但しｔは仮１γで０
．８ｍＩＩ＋）以下の時点をもって連続打点の寿命とし
た。

座５けＵ１裔 浸漬型リン酸亜鉛処理（日本バーカライジング社製のパ
ルボンド３０２０　（商品名〕による処理）を施した後
、カチオン電着塗料（関西ペイント社製のエレクトロン
９４５０　（商品名〕）に浸漬し、各設定電圧で急激に
通電を行い、クレータリングの発生する電圧を求めるこ
とにより電着塗装性を評価した。

楚１ＪＩＤｌ引肌査 塗装後耐食性については、リン酸亜鉛処理及び電着塗装
を施した後、更にメラミンアルキッド系の中塗り及び上
塗りを施した塗装板（７０ｍｍ　Ｘ　１５０ｓｖ＋。

総合膜厚１０１００ａにクロスカットを入れ、これを半
年間屋外暴露テスト（この間、週２回の塩水散布を実施
）して“クロスカット部からの赤錆発生具合”及び“ク
ロスカット部からの塗膜のクリープ幅”を求めて評価し
た。なお、塗装後耐食性は◎・・・赤錆なし。

○・・・赤錆僅かに発生。

△・・・赤錆発生少。

×・・・赤錆発生大 で表示した。

座Ｅ」目ｌυ」李 カチオン電着塗装、中塗り、上塗りの塗装を施した後、
５０℃の温水（イオン交換水）中にＩＯ日間浸漬してか
ら１１１間隔のゴハン目を入れたものについて、１００
マスのテープ剥離テストを実施し、この時の塗膜の残存
率でもって塗膜密着性を評価した。

前記第２表に示される結果からも明らかなように、本発
明に係る表面処理鋼板は何れの特性調査においても優れ
た成績を示しており、最近の自動車用防錆鋼板に対する
厳しい要求をも十分に満足するのに対して、本発明で規
定する条件を満たさない比較鋼板は十分な特性を有しな
いことが分かる。

なお、ここではメッキ第１層が“合金化溶融亜鉛メッキ
”又は“溶融亜鉛メッキ”及び″５％八！へＺｎ合金メ
ッキ”の例について説明したが、これに代えて例えばＡ
！を４〜６０％含む溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ
を施したものについても、その上層として本発明に係る
Ｍｎ含有率が２０〜９５％のＺｎ　−Ｍｎ合金メッキを
０．５〜２０ｇ／ｎ（の目付量で施せば、同様に優れた
加工性、スポット溶接性、塗装性を備えた表面処理が得
られることは言うまでもへい。

〈効果の総括） 以上に説明した如く、この発明によれば、十分な耐食・
防錆性は勿論、プレス加工性、スポット溶接性並びに塗
装性等の緒特性も共に優れた表面処理鋼板を提供するこ
とができ、自動車用防錆鋼板等に適用してその性能を更
に向上させることが可能となるなど、産業上極めてを用
な効果がもたらされる。

図面において、 ■・・・綱板。

２・・・溶融メッキ（溶融亜鉛メッキ、溶融亜鉛合金メ
ッキ、溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ）層。

３・・・Ｚｎ　−Ｍｎ合金メッキ層（Ｍｎ含有率８２０
〜９５％）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板の少なくとも片面に、溶融亜鉛系メッキの下層と、
   片面当り０．５〜２０ｇ／ｍ＾２の“Ｍｎ含有率が２０
   〜９５重量％のＺｎ−Ｍｎ合金メッキ”から成る上層と
   で構成されるメッキ層を設けて成る、プレス加工性、ス
   ポット溶接性並びに塗装性に優れた表面処理鋼板。