JPH031376B2

JPH031376B2 -

Info

Publication number: JPH031376B2
Application number: JP63091765A
Authority: JP
Inventors: Saburo Ayusawa
Original assignee: TAIYO SEIKO KK
Current assignee: TAIYO SEIKO KK
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1991-01-10
Also published as: JPH01263254A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は長期間経時してもメツキ層が剥離しな
い、表層にスパングル（花模様）外観を有し、下
層にスパングルのない二層からなる溶融亜鉛メツ
キ鋼板または溶融亜鉛アルミ合金メツキ鋼板に関
するものである。

さらに詳しくは、スパングルを生成するための
添加金属を全く含まないか、少なくとも不純物程
度にしか含まない溶融亜鉛メツキ浴または溶融亜
鉛アルミ合金メツキ浴から得られるスパングルの
ない亜鉛メツキ鋼板または亜鉛アルミ合金メツキ
鋼板にスパングル外観を迅速且つ容易に付与する
方法である。

さらに詳しくは、連続溶融メツキ設備でスパン
グルのある亜鉛メツキ鋼板とスパングルの生成し
ない亜鉛アルミ合金メツキ鋼板を生産する場合
に、メツキ浴用ポツトで溶融亜鉛浴と溶融亜鉛ア
ルミ合金浴を入れ替える必要がなく、或は夫々の
メツキ浴用としてポツトを２基設置し、鋼帯のパ
スラインを変更する必要もない、生産性の優れた
製造方法である。

従来の技術現在溶融亜鉛メツキ鋼板または溶融亜鉛アルミ
合金メツキ鋼板を製造するための溶融メツキ設備
としてはメツキライン内に連続焼鈍炉を有するゼ
ンジマーラインが世界で最も広く使用されてい
る。冷間圧延した鋼帯を窒素、水素ガスからなる
還元雰囲気にある連続焼鈍炉で焼鈍し、炉内から
直接亜鉛または亜鉛アルミ合金などを溶融したメ
ツキ浴に浸漬し、鋼帯をメツキ浴から垂直に引上
げた出側で空気、蒸気などの気体で過剰の溶融メ
ツキ金属を除去し、目的とするメツキ量を得る方
法である。

この方法で製造された溶融亜鉛メツキ鋼板は長
期的な耐食性に優れているため屋根、壁などの建
材を始めとして、容器、器物など多くの用途に用
いられている。溶融亜鉛メツキ鋼板を未塗装で使
用する場合は美麗な外観が好まれて、亜鉛メツキ
表面にスパングル（花模様）を生成して使用する
場合が多い。一般にレギユラースパングル亜鉛メ
ツキ鋼板と言われている。

スパングルを生成するためには通常Pb，Sb，
Snなどの金属が溶融亜鉛メツキ浴に添加される。
これらの金属は単独或は２種以上混合して添加さ
れ、添加量は金属の種類またはその組合せにより
異なるが、例えば添加金属として最も広く使用さ
れているPb単独の場合は通常0.07〜0.3％位の添
加量である。

しかし塗装して使用される場合はこのスパング
ルの凹凸が塗装后の平滑均一な外観を損うのでス
パングルの生成を抑える必要があり、これらの金
属を添加しない溶融亜鉛メツキ浴でメツキするこ
とが望ましいが、このためにはスパングルを生成
する浴とスパングルが生成しない浴との２つのメ
ツキ浴が必要となる。

連続溶融メツキ設備でメツキ浴用ポツトが１基
の場合は生産を中止してメツキ浴の交換をする必
要があり或は生産を中止しないでメツキ浴の切換
を行うにはスパングルを生成する金属の添加を止
め、メツキ浴に亜鉛を補給しながら長時間かけて
スパングルが生成しなくなるまで添加金属を徐々
に低減してゆかなければならない。

また２つのメツキ浴用にポツトを２基設置した
場合でも生産変更の度毎に鋼帯を夫々のポツトへ
のパスラインに変更する必要があり、同様に生産
を中断しなければならないのである。これは生産
性から大きな問題となるので一般にはスパングル
のない製品の生産はスパングルを生成するメツキ
浴から引上げた鋼帯表面の溶融亜鉛メツキ層に結
晶核を与えるためにリン酸アンモニウムなどの塩
を含む水溶液を霧化して吹付け、急冷して、スパ
ングルを微細化、均一化する方法が行われてい
る。このスパングルのない製品はミニマムスパン
グル亜鉛メツキ鋼板と言われている。

また溶融亜鉛メツキ作業で鋼帯表面の鉄素地と
亜鉛メツキ層との密着性を向上するため通常Al
を溶融亜鉛メツキ浴に添加しており、添加量は
0.1〜0.3％位である。

このように生産されたレギユラースパングル或
はミニマムスパングル亜鉛メツキ鋼板は長期間放
置した后、加工などの変形を与えると亜鉛メツキ
層が亜鉛箔状となり剥離する場合がある。剥離は
放置する環境が高温、多湿程早く、短期間に生
じ、放置する環境により異なるが、数年、甚だし
い場合は数ケ月で剥離が生じるのである。このよ
うに経時后、加工により亜鉛メツキ層が剥離する
現象を亜鉛鉄板の経時剥離と言つている。これは
塗装したカラー亜鉛メツキ鋼板でも同様な現象が
認められる。

この現象の発生原因として多くの考え方がある
が、一般には溶融亜鉛メツキ浴に添加されている
PbおよびAlに起因すると言われている。考え方
の一つとしてスパングルを生成するPbにより鉄
素地まで達するような結晶粒界が生成され、その
結晶粒界にメツキ浴中に添加したAlもまた富化
して析出している。鉄錆を発生させる酸素および
水は結晶粒界からいち早く鉄素地に到達するが、
それを電気化学的に防食するための亜鉛の溶出が
粒界に析出しているAlの腐食生成物に覆われ、
妨げられ、鉄素地の腐食が生じるのでメツキ層が
剥離すると言われている。

発明が解決しようとする課題発明者は溶融亜鉛メツキ浴中のPbとAlの添加
量と経時剥離との関係について多くの実験を実施
した。PbとAlの添加量を種々変えて生産した亜
鉛メツキ鋼板に膜厚5μmの塗装をした后、80℃の
温水に浸漬し、140時間放置后、デユポン衝撃試
験（JISG3312）で加工した試験片についてテー
プ剥離を行つた。PbとAlの添加量の異なつた多
くのメツキ浴についてこの経時剥離試験の結果を
まとめると、Pb添加量が0.05％以上と多い場合、
Al添加量は0.1％以下でないと経時剥離の発生を
完全に防止することが出来なかつた。ただしAl
添加量が0.13％位まで経時剥離の発生するまでの
期間を著しく延長する効果が認められた。

またAl添加量が0.1％以上と多い場合はPb添加
量を0.05％以下にしないと経時剥離を防止するこ
とが出来なかつた。すなわちスパングル外観を得
るためにPb添加量を多くするとAl添加量を抑制
する必要があり、鋼帯表面の鉄素地と亜鉛メツキ
層との密着性を向上するためAl添加量を多くす
るとPb添加量を抑制する必要があり、スパング
ル外観が得られなくなるのである。

最近亜鉛メツキ鋼板の加工性および耐食性を向
上するため溶融亜鉛メツキ浴中にAlを更に多量
に添加する種々の亜鉛アルミ合金メツキ鋼板（特
願昭58−159469号、特願昭48−31714号、特願昭
56−501400号、特願昭40−34663号）が生産され
ているが、この場合も同様にAl添加量が多いた
めメツキ浴中のPbを抑制しないと著しい経時剥
離が発生するのである。

勿論Alを多量に含む亜鉛アルミ合金メツキ浴
でメツキした製品はAlにより亜鉛結晶が微細化
されて、スパングルを生成するPb，Sb，Snなど
の金属を添加してもスパングル外観は得られな
い。従つて一つの連続溶融メツキ設備で亜鉛アル
ミ合金メツキ鋼板とレギユラースパングル亜鉛メ
ツキ鋼板の二つの製品を生産するためにはポツト
中のメツキ浴を入れ替えるか、ポツトを２基設置
して鋼帯のポツトへのパスラインを変更する作業
が必要となり、生産性上の問題点が生じるのであ
る。

課題を解決するための手段本発明は、上記課題を解決するもので、すなわ
ち１連続溶融メツキ設備でPbを全く含まないか、
少なくともPbが0.05％以下で且つ0.1％以上の
Alを添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶
融メツキ浴に鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メツ
キ鋼板または亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の表面
に、スパングル（花模様）を生成するための添
加金属の１種または２種以上を含む溶融亜鉛を
更にメツキし、冷却することによりスパングル
を生成させる、表層にスパングルを有し、下層
にスパングルのない二層からなる溶融メツキ鋼
板の製造方法、および２連続溶融メツキ設備でPbを全く含まないか、
少なくともPbが0.05％以下で且つ0.1％以上の
Alを添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶
融メツキ浴に鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メツ
キ鋼板または亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の表面
に、スパングル（花模様）を生成するための金
属粉末の１種または２種以上を付着させ、メツ
キ層表面にて溶融し、その后冷却することによ
りスパングルを生成させる、表層にスパングル
を有し、下層にスパングルのない二層からなる
溶融メツキ鋼板の製造方法である。

まづスパングルのない亜鉛メツキ鋼板または亜
鉛アルミ合金メツキ鋼板を生産する場合について
説明する。連続溶融メツキ設備のポツトをPb，
Sb，Snなどの添加金属を全く含まないか、少な
くともスパングルを生成しない不純物程にしか含
まないメツキ浴（特にPbは必ず0.05％以下）と
し、且つメツキ密着性を安定するため必要にして
充分量のAlを加えたメツキ浴として亜鉛メツキ
鋼板を生産する。このメツキ浴のAl量を更に多
量に添加すれば亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の生産
となる。これらの亜鉛メツキ鋼板または亜鉛アル
ミ合金メツキ鋼板はメツキ浴中のPbを抑制して
いるため、Alが多量に添加されていても経時剥
離は発生しない。またメツキ浴がスパングルを生
成する金属を含まないためメツキ表面にリン酸ア
ンモニウムなどの塩を含む水溶液を霧化して吹付
け、急冷してミニマムスパングル化する方法も実
施する必要がない。

次にスパングル外観を有するメツキ製品の生産
に変更したいときはこれらのスパングルのないメ
ツキ層の表面にスパングルを生成するPb，Sb，
Snなどの添加金属を含むメツキ層を更に付与し
て、表層にのみスパングル外観を有する製品とす
るのである。すなわち表層にスパングルを有し、
下層にスパングルのない二層からなる溶融メツキ
鋼板を生産するのである。

この方法によればスパングル外観を有しても下
層の厚いメツキ層がPbを含まないため経時剥離
が全く発生せず、且つスパングルのない亜鉛メツ
キ鋼板または亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の表面に
迅速且つ容易にスパングル外観を付与することが
出来るのである。従来の問題点である経時剥離お
よびメツキ浴の切換による生産性の低下が一挙に
解決出来る方法なのである。

作用次に本発明の製造方法を確立するために開発し
たいくつかの特徴を説明する。

本発明の主旨から言つて連続溶融メツキ設備の
ポツトは１基でも充分である。このポツトはスパ
ングルを生成するPb，Sb，Snなどの添加金属を
含まないメツキ浴とするためスパングルのない、
経時剥離の生じない製品が生産出来る。添加金属
は全く含まないのが望ましいが、スパングルを生
成しない量であれば不純物として許容出来る。但
しPbは経時剥離の問題があるので0.05％以下に抑
制すべきであり、経時剥離はPb量を抑制する程
効果があり、全く含まないのが最良である。

また鉄素地と亜鉛メツキ層の密着性を向上する
ためのAl量は0.13％以上であれば安定した密着性
が得られる。しかし通常の亜鉛メツキ鋼板（Al
量が0.1％〜0.3％位）は密着折曲げなどの過酷な
加工を加えるとメツキ層に亀裂が生じるが、Al
量を更に0.5％〜1.0％位に増加すれば加工による
メツキ層の亀裂を防止出来る（特願昭58−159469
号）。

カラー亜鉛メツキ鋼板は屋根、壁材などで見ら
れるように平面部では異常がないのに、成形加工
部分から赤錆が多く発生している。これは加工変
形により亜鉛メツキ層に亀裂が生じ、その上部の
塗膜もそのため局部的に伸ばされて亀裂が生じる
ためで、塗装用原板としての亜鉛メツキ鋼板のメ
ツキ層の加工性は重視すべき問題なのである。

発明者の実験結果によれば通常のAl量0.1〜0.3
％位のメツキ浴で生産した亜鉛メツキ鋼板はメツ
キ層に亀裂が生じ易い。しかし更に僅かのAl量
を増加してAl量を0.5〜1.0％位のメツキ浴とする
と亀裂が発生しなくなるのである。また僅かの
Al添加量であつても、メツキ層表面にAlが富化
するので耐食性も著しく向上する。Al量を更に
増加して高アルミ含有量の亜鉛アルミ合金メツキ
鋼板にすれば耐食性は更に向上するが、鉄に対す
るガルバニツク保護作用が低くなり、端面切口部
に赤錆がより甚だしく発生するようになるのであ
る。またAl添加量の増加はコスト上昇にもなる。

塗装して使用する亜鉛メツキ鋼板に要求される
品質は過酷な加工を受けても亀裂の生じないメ
ツキ層塗膜傷付部でも耐食性に優れること端
面切口部に赤錆が発生し難いことの３点が重要で
あり、これらを総合して考えるとメツキ浴のAl
量は0.5〜1.0％位が最適範囲と言える。

またこのAl量範囲のメツキ層表面は結晶が微
細化されており、メツキ后塩を含む水溶液の吹付
けなど多くの方法で行われているミニマム化処理
を特にしなくても、塗装に適したミニマムスパン
グルの外観になるのである。

スパングルを生成する金属を含まないメツキ浴
でスパングルのない亜鉛メツキ鋼板または亜鉛ア
ルミ合金メツキ鋼板を製造する方法について説明
したが、次にこれらのメツキ鋼板にスパングル外
観を付与する方法について説明する。

これらのメツキ鋼板はメツキ浴から垂直に引上
げた出側で気体吹拭により必要なメツキ量に調整
される。スパングル外観を有する亜鉛メツキ鋼板
または亜鉛アルミ合金メツキ鋼板に生産を変更す
る場合、メツキ量調整后のメツキ層の表面にスパ
ングルを生成するPb，Sb，Snなどの金属を含む
溶融亜鉛を更にメツキすれば求める製品が迅速且
つ容易に得られるのである。

メツキ方法は通常の溶融金属をメツキする方法
であれば何れでもよいが、本試験ではロール塗布
法、押出し法、溶射法、蒸着法などを使用した。
作業性および得られたメツキ外観から言うとロー
ル塗布法、押出し法が良好であつた。

ロール塗布法とはPb，Sb，Snなどの金属を含
む溶融亜鉛で濡れた回転する金属ロールをメツキ
浴から垂直に引上げられ、メツキされた鋼帯に押
し付け、塗布する方法で、押し付ければ冷却后ス
パングル外観が得られ、離せばもとのスパングル
のない外観となる。製品の切換えが迅速且つ容易
に行える方法である。押出し法とは鋼帯の板巾方
向に均一な狭い開口部を有するノズルからPb，
Sb，Snなどの金属を含む溶融亜鉛を押出して塗
布する方法で、メツキ量は鋼帯のライン速度に対
し吐出量を制御することで調整される。ロール塗
布法と同様にノズルをメツキされた鋼帯に近接さ
せるとスパングル外観となり、離すともとのスパ
ングルのない外観となる。

Pb，Sb，Snなどの金属を含む溶融亜鉛のメツ
キ量は美麗なスパングル外観が得られればよいの
で１〜30ｇ／m²（片面）位塗布すれば充分であ
る。またPb，Sb，Snなどの添加量は金属の種類
またはその組合せにより異なるが、0.07〜0.5％
位添加すれば充分である。

またPb，Sb，Snなどの金属を含む溶融亜鉛を
更にメツキしなくても、ポツト中のメツキ浴Al
含有量が少ない場合はメツキ浴から引上げられ、
メツキされた鋼帯表面の溶融している亜鉛を利用
して、Pb，Sb，Snなどの金属粉末のみを吹き付
け、溶融させ、その后冷却しても美麗なスパング
ル外観が得られる。塗布量は非常に僅かでも効果
があり、0.1〜１ｇ／m²位で充分である。金属粉
末をメツキ層の亜鉛に吹付け、溶融するのにメツ
キされた鋼帯の熱でも充分であるが、更に加熱炉
などで鋼帯を加熱すると、冷却后一層良好なスパ
ングル外観が得られた。また加熱炉を使用しなく
ても低融点のPb−Sn合金粉末（半田粉）を使用
すると容易にメツキ層の亜鉛表面で溶融すること
が出来る。Pb／Snの割合で好みの低融点金属粉
末が得られる。しかし金属粉末吹付け方法はメツ
キ浴中のAl含有量が多い場合はAlが亜鉛結晶を
微細化するためスパングル外観が得られ難く、
Al含有量がおよそ0.6％以下でないと良好なスパ
ングルが得られなかつた。

実施例次に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例連続焼鈍炉を有する溶融メツキ設備において
0.4mm厚みの鋼帯を連続焼鈍后、Al量0.5％を含有
する溶融亜鉛メツキ浴（浴温470℃）に浸漬し、
浴から垂直に引上げ、空気により過剰の溶融亜鉛
を吹拭して、亜鉛メツキ量を280ｇ／m²（両面）
に調整し、その上に0.1％Pbを含有する溶融亜鉛
を15ｇ／m²（片面）ロール塗布した。冷却后、表
層の片面に美麗なスパングルを有し、下層にスパ
ングルのない二層メツキ鋼板を得た。

実施例連続焼鈍炉を有する溶融メツキ設備において
0.4mm厚みの鋼帯を連続焼鈍后、Al量1.0％を含有
する溶融亜鉛メツキ浴（浴温460℃）に浸漬し、
浴から垂直に引上げ、空気により過剰の溶融亜鉛
を吹拭して、亜鉛メツキ量を250ｇ／m²（両面）
に調整し、その上に0.2％Sbを含有する溶融亜鉛
を50ｇ／m²（両面）押出し法により塗布した。冷
却后、表層の片面に美麗なスパングルを有し、下
層にスパングルのない二層メツキ鋼板を得た。

実施例連続焼鈍炉を有する溶融メツキ設備において
0.6mm厚みの鋼帯を連続焼鈍后、Al量0.2％を含有
する溶融亜鉛メツキ浴（浴温475℃）に浸漬し、
浴から垂直に引上げ、空気により過剰の溶融亜鉛
を吹拭して、亜鉛メツキ量を310ｇ／m²（両面）
に調整し、その上にPb金属粉末を0.3ｇ／m²（両
面）吹付けた。吹付け后、更に加熱炉で表面を再
溶融し、冷却后表面の両面に美麗なスパングルを
有し、下層にスパングルのない二層メツキ鋼板を
得た。

実施例，および、何れの場合もミニマム
スパングル外観のメツキ製品の生産から、その表
面にスパングルを生成する金属をロール塗布、押
出し塗布、吹き付けなどをすることによりスパン
グル外観のメツキ製品の生産に鋼帯を連続中に迅
速、容易に変更することが出来、生産性を低下す
ることがなかつた。

またこれらのスパングル外観のメツキ製品を80
℃の温水に浸漬し、140時間放置后、デユポン衝
撃試験（JIS G3312）で加工し、テープ剥離を行
つたが、メツキ層の剥離はなく、何れの製品も経
時剥離は全く発生しなかつた。

更に実施例のおよびについて密着折曲げな
どの過酷な加工を実施したが、メツキ浴中のAl
量が0.05％以上のためメツキ層に亀裂が生じなか
つた。

発明の効果以上説明した通り本発明は経時剥離の発生しな
いレギユラースパングル亜鉛メツキ鋼板の製造方
法であり、スパングルを生成しない亜鉛アルミ合
金メツキ鋼板にスパングル外観を付与する方法な
のである。特に一つの連続溶融メツキ設備でメツ
キ浴の交換なしにスパングルのない亜鉛メツキ鋼
板または亜鉛アルミ合金メツキ鋼板とスパングル
外観を有する亜鉛メツキ鋼板または亜鉛アルミ合
金メツキ鋼板の生産を迅速、容易に切換えられる
生産性の優れた製造方法なのである。またメツキ
浴中のAl量を0.5％以上として本発明を実施すれ
ば過酷な加工をしてもメツキ層に亀裂の生じない
優れた製品が生産出来るのである。

Claims

【特許請求の範囲】１連続溶融メツキ設備でPbを全く含まないか、
少なくともPbが0.05％以下で且つ0.1％以上のAl
を添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶融メツ
キ浴に鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メツキ鋼板ま
たは亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の表面に、スパン
グル（花模様）を生成するための添加金属の１種
または２種以上を含む溶融亜鉛を更にメツキし、
冷却することによりスパングルを生成させる、表
層にスパングルを有し、下層にスパングルのない
二層からなる溶融メツキ鋼板の製造方法。２連続溶融メツキ設備でPbを全く含まないか、
少なくともPbが0.05％以下で且つ0.1％以上のAl
を添加した亜鉛または亜鉛アルミ合金の溶融メツ
キ浴に鋼帯を浸漬して得られた亜鉛メツキ鋼板ま
たは亜鉛アルミ合金メツキ鋼板の表面に、スパン
グル（花模様）を生成するための金属粉末の１種
または２種以上を付着させ、メツキ層表面にて溶
融し、その后冷却することによりスパングルを生
成させる、表層にスパングルを有し、下層にスパ
ングルのない二層からなる溶融メツキ鋼板の製造
方法。