JPH0273954A - 表面平滑性に優れた高耐食性溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板 - 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） 本発明は溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼＆（以下
、単にＺｎ−Ａｌめっき鋼板という）特有の亀甲スパン
グル横様を低減し、めっき及び塗装後の外観向上を図る
と共に耐食性、めっき密着性をも向上させた鋼板に関す
るものである。

（従来の技術） 溶融亜鉛めっか鋼板は、表面処理鋼板の中でも最も広い
需要分野をもっている製品である。！要家における品質
要求は年々高度化し、最近では耐食性をはじめ加工性、
塗装性の向上に関する多元系のＺｎ−Ａｌめっき鋼板に
関する製品開発が盛んに行われるようになった。Ｚｎ　
　Ａｌめっト鋼板の代表的なものとしては、〃ルバリウ
ムの名称で市販されているＡｌ：５５ｗｔ％、Ｓｉ：１
．５ｗｔ％及び残ＺｎからなるＺｎＡｌ−８ｉ系Ｚｎ−
Ａｌめっき鋼板がある。めっき層はａ相（ＡＩ　　リッ
チ）とβ相（Ｚｎリッチ）十α相の共晶相とからなって
いるため、錆の広がりには高い防錆性を示すものの犠牲
防食作用が十分でないためエツジ防錆性が十分でない。

また、特開昭５０−１０４７３１号公報にＡｌ：５−２
０ｗｔ％、Ｓ　ｉ：＜　５　ｗｔ％及び残Ｚｎからなる
　Ｚｎ　　ＡＩ　　Ｓｉ系Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板が、特
開昭５４−２３０３３号公報にはＡｌ：２−２０ｗｔ％
、Ｓ　ｉ：ｏ、００１−０．５ｗｔ％、Ｓ　ｎｅｏ、０
１−０，１ｗｔ％及び残ＺｎからなるＺｎ−Ａｌ−３ｉ
−８ｎ系Ｚｎ−Ａめっき鋼板がある。しかしながら、い
ずれもＡｌ〜１ が５ｗｔ％を越える領域においてはＡ１　リッチの発達
したβ相が初晶としてめっ汚液膜中に析出しめっ軽層の
犠牲防食作用が低下する問題がある。あるいはまた、厳
しい腐食環境では優れた耐食性を示す一方で、添加され
るＳｎの影響により粒間腐食が極めて起こりやすく実用
上問題がある。

Ｚｎ　　Ａｔめっ鯵鋼板の外観には通常の溶融亜鉛めっ
き鋼板と異なり、亀甲状の特有のスパングルｍ棟が生じ
る。ところが、これが耐食性に対して粒界腐食という悪
影響をもたらしたり、塗装外観にスパングル横様を浮き
出させたりする大魚がある。この改善方法としてはめっ
き後の急冷処理があるが、これのみでは上述した亀甲ス
パングル横様の消去効果は十分ではない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はＺｎ　　Ａｌめっ趣鋼板に生ずる急冷処理でも
消失しにくい特有の亀甲スパングル模様の発生を抑制す
るものである。

（ｆｌＭを解決するための手段） 本発明は、Ａ　Ｉ：３．０−１０ｗｔ％、Ｓ　ｉ：Ａ　
ｌの０．２−０．４５％、Ｍ　Ｂ：Ｏ，Ｏ］　−１，０
ｗｔ％で、且つ不可避的不純物の合計が０．０２１ｗｔ
％未満で残部がＺｎのめっき浴でめっきしたことを特徴
とする表面平滑性に優れた＾耐食性溶融亜鉛−アルミニ
ウム合金めつぎ鋼板である。

（作用） 本発明は、亀甲スパングル横様が鉄素地界面のめっき浴
の濡れ性に起因する煤に着眠し、鋭意検討した結果、Ｚ
ｎ−Ａｌめっき浴への微量のＳｉ添加が有効であるとい
う知見に基づいてなされたものである。

本発明における技術的改善のポイントは以下の通りであ
る。

ＺｎＡｌめっき浴にｉ量のＳｉ　を添加し鋼板とめっき
との濡れ性を上げることにより、Ｚｎ−Ａめっき鋼板特
有の亀甲スパングル模様を低減する。

また、同時にめっ軽層の粒界やＦｅ系合金層またはその
近傍に富化するＡ１をＳｉによって共晶同化させること
によって活性なＡＩを不働態化し、めっき密着性を上げ
ると共に耐食性をも向上する。

Ｚｎ−Ａｌめっき層においてｐｂ等不可避的不純物によ
る粒界腐食を防止し、また、Ｚｎ’）ッチのβ相中の７
ノ一ド腐食を抑制して、不働態化領域を拡大し、更に高
耐食性化させるにあたりＭａ＋を併用する。

以下、本発明におけるめっき浴成分についての限定理由
を述べる。

・アルミニウム 本発明のＺｎ　　Ａｌめっき鋼板において、Ａ１の作用
効果はめっき浴中のＡ１量に応じて異なる。

めっ！浴中のＡ１が増大するにつれてめっ軽層は異相化
しη相（Ｚｎ）　、β相、β相が複雑に混在し、更にＡ
１１ｌが＾（なるとβ相とβ相の晶出が支配的になり、
Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板の高耐食化をもたらす、ＡＩが３
．Ｏａｔ％未満ではＡｌ−Ｚｎの共晶体の形成が少ない
ためめっき層の耐食性は十分ではない。一方、浴中のＡ
１１ｉが１０，０ｗｔ％を越えてはめっき一鋼界面での
ＡＩとＦｅの相互拡散反応が過剰に進み加工に脆いＦｅ
−Ａｌ糸合會層の異常成長があり、初期のめっ外密着性
はもとより湿ＷＲ雰囲気下における点状赤錆の発生など
、耐食性に対する弊害を招く。更には、めっ外浴中に鋼
板あるいはめっき釜の溶食が天外＜、溶出したＦｅがＦ
ｅ−Ａｌ系化合物（浮遊ドロス）としてめっ軽層中に混
入しめっき外観を損なうため実用的ではない 以上から、Ａ１１ｌとしては３．０〜１０．Ｏａｔ％と
するが、好ましくは４．０〜７．Ｏｔｍｔ％とする。

・シリコン シリコンは亀甲スパングルを消去し、より平滑な外観を
得る上で最も重要な元素である。

Ｚｎ−Ａｌめっき浴に対し微量のＳｉ　を添加すると鋼
板とめっきとの濡れ性が向上し、また、めっき層の凝固
過程でＳｉは各Ｚｎ−Ａｌ共晶体に取り込まれ更に融５
α降下を生じて粒界と共晶体との凝固１点の差を縮め、
比較的均一に凝固するためと考えられるが、Ｚｎ−Ａｌ
めっき＃［特有の亀甲スパングル横様が解消されめっき
外観が平滑化する。

また、同時にめっき層の粒界やＦｅＸ％合金層またはそ
の近傍に富化するＡＩをＳｉによって共晶固化させるこ
とによって活性なＡ１を不働態化し、粒界からの腐食を
防ぐことにより耐食性を向上する。

ＳｉがＡ１の０．２％未満では＃ｌｌｌ１との濡れ性向
上に対する寄与は弱く、また、めっ外層中の粒界等に富
化したＡ１と共晶し、めっき層へのＳｉ絶対量が低下す
るため耐食性を向上させる効果はあまり期待できない。

また、ＳｉによるＦｅ系合金層の成長を抑制する効果は
Ａ１の作用に支配されほとんどその効果は認められない
。一方、ＳｉがＡ１の０．４５％悪においては亀甲スパ
ングル模様の低減効果は飽和する。

以上の観燕からＳｉのＩｌ！囲をＡＩの０．２〜０．４
５％とするが、好ましくはＡ１の０．３〜０．４５％と
する。

・マグネシウム ＭｇはＺｎ−Ａｌ−８ｉめっ外層のＺｎ　リッチなβ相
に晶出し耐食性を更に向上させる効果があるが、その作
用に際してはめっき層の脆性破壊及び局部腐食を生じな
い範囲で用いる必要がある。ＭｇＯ，０１ｗｔ％未満で
はＰｂ等の不純物の感受性を防ぎめっき層の粒界腐食を
防止する効果は殆どなく、また、めっき浴成分のＺｎ、
ＡＩ、Ｓｉ　との共晶体形成があったとしてもめっき層
の不働態化領域を広げる効果は殆どなく、高耐食化は難
しい６またＭｇ１ｗｔ％超においてはめっき層の結晶粒
界等に偏析するＭｇがカソードになりβ相の選択腐食を
引き起こし、めっき層の粒間腐食による脆性破壊からめ
っき剥離を招くため実用上問題がある。

以上から、Ｍ、の範囲は０．０１〜１．０ｗｔ％である
が、好ましくは０．０３〜０．５＋ｗｔ％である。

・不可避的不純物 不可避的不純物とはＺｎと接触し局部電池を形成した際
、自らがカソード化してＺｎのア７−ド化（Ｚ　ｎ−＋
　Ｚ　ｎ”＋２　ｅ　）を促進させる作用をもつＰｂ、
Ｓｎ及びＣｄ等の元素をいう。従って、これらの元素は
めっト屡の粒間腐食とその脆性破壊を誘発しめっき剥離
に至らせたり、めっき層の高耐食化に対しても決して好
ましくなく、本発明においては極力これを排除する必要
がある。

以上の理由から本発明では、めっ外用地金の製錬過程で
不可避的に混入して（る不純物元素に止どめその合計量
を０，０２ｗｔ％未満とするが、好ましくは０．０１ｗ
ｔ％以下とする。

（実施例） 第１表は板厚０　、３　ｍｍ、板幅９１４ｍｍの未焼鈍
アルミキルド鋼板を［！めっきしたものでめっき外観、
塗装後外観、裸耐食性、及びめっき密着性について一括
してまとめたものである。溶融めっきはゼンジマー式溶
融めっ慇ラインを用いて次の条件で行った。

■フィン速度　　１５０＋＋／分 ■前処理 無酸化炉出鋼板温　６００〜６５０℃ 還元炉出側板温　　７９０〜８３０℃ 還元炉〃ス組成　　２５％Ｈ　２、７５％Ｎ２■溶融め
っき 浴温　４５０℃ ■めっき付着量（〃スワイビング制御）片面　１００−
１２０ｇ／ｍ２ ■めっ鯵後冷却 リン酸塩系水溶液を特殊ノズルを用いて溶融状態にある
めっき面に対し、圧力、距離を調整して冷却を調整した
。

また、このようにして得られたＺｎ−Ａ１合金めっき鋼
板の性能評価は次の方法により行った。

■めっき外観 目視で次の基準で評価 ０：粒界が殆ど認められない ○：粒界がごく僅か認められる △：粒界がかなり認められる ×：粒界が明瞭に認められる　（手触りでも分かる） ■塗装後外観 ラッカースプレー塗装（赤二大日本塗料製アクリルラッ
カー塗料）　１５μｌ後の外観を次の基準で目視判定 ◎ニスパングル模様の浮き出し殆ど認められない ○ニスパングル模様の浮き出し部分的に軽度認められる Δニスパングル模様の浮き出し全面に軽度認められる ×ニスパングル模様の浮き出し全面に明瞭に認められる ■裸耐食性 ＪＩＳ　　Ｚ−２３７１の塩水噴霧試験７２時間後の発
錆状態で評価。

０：白錆発生小 Ｏ：白錆発生中 Δ：白錆発生大 ×：白錆発生激しい ■めっき密着性 半径３／４インチの半球をもった荷重５ｋｇの鋼蒐を高
さ５００１より自然落ドさせ凸部めっき面をセロテープ
（登録商標）により強制剥離し次の基準で評価した。

Ｏ：全くめっき剥離なし ○：微小点状（数点）剥離 Δ：ある面積をもって剥離 ×：全面剥離 以ｔ°、第１表に基づいて若干説明する。

■めっき外観 本発明の最大の特長であるＳｉ　によるめっト表層の平
滑性向上効果は実施例Ｎｏ、１〜１７において明瞭に発
揮されている。Ｚｎ　　Ａｔめっき鋼板に特有な亀甲ス
パングル模様はＳｉ無しの比較例Ｎｏ、２８〜３１に示
すようにＡ１の多少に拘わらず生じる現象であり、これ
を防止するには、微量Ｓｉ　による鋼板とめっきとの濡
れ性の向上及び粒界のＡ１の共晶固化が有効であること
が明確に分かる。

■塗装後外観 ■のめつき外観と結果は基本的に同じであり、ド地のめ
っき層のスパングル模様の程度により塗装後外観は支配
される。実施例Ｎｏ、１〜１７においてＳｉ添加効果が
明瞭に発揮されている。

■裸耐食性 本発明ではめっ外層の４１Ｊ酎食化に関し合金成分とし
てＡ１、Ｓｉ及びＭｇの有効性を唱えたが、その効果に
ついては比較例Ｎｏ、１８〜２２（Ａｌ少）、Ｎｏ、２
３−２７　　（Ａｌ多）、Ｎｏ、２８−３１　　（Ｓｉ
少）、Ｎｏ、３２−３５　　（Ｍｇ少）と全実施例との
比較で明確である。めっ外層の高耐食化に関して各合金
成分の機能はそれぞれ異なると考えられるが共通して言
えることはベースメタルのＺｎと何等かの形で共晶させ
るところに＾耐食性化の重要な息があり、電気化学的に
共晶化がＺｎの不働態化領域を広げ、腐食電流の低ドが
あったものと考えられる。

■めっき密着性 Ａ１によるＦｅＡｌ−Ｚｎ系３元合金層の均一な生成は
、密着性確保の上で敢も重要な要素である。

比較例Ｎｏ、２３〜２７はＡ１が＾いためにＦｅ−Ａｌ
合金層の制御が十分でなかったために密着性が確保でき
なかったものと考えられる。また、Ｓｉによるめっき密
着性の向上効果は比較例Ｎｏ。

２８〜３１と実施例との比較で示され、Ａ１と同様Ｓｉ
もＦｅＭ合金層の制御効果があることがわかる。

（発明の効果） 以上のように本発明はＺｎ　　Ａｌめっき鋼板の基本的
な欠点である特有の亀甲スパングル模様を消失させるこ
とにより、めっき外観及び塗装後外観を平滑化し、より
美麗にするとともに、耐食性、めっ外密着性をも向上さ
せることに成功した画期的な溶融亜鉛−アルミニウム合
金めっき鋼板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ：３．０〜１０ｗｔ％、 Ｓｉ：Ａｌの０．２〜０．４５％、 Ｍｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％ で、且つ不可避的不純物の合計が０．０２ｗｔ％未満で
   残部がＺｎのめっき浴でめっきしたことを特徴とする表
   面平滑性に優れた高耐食性溶融亜鉛−アルミニウム合金
   めっき鋼板。