JPH03158449A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - 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、自動車車体防錆ｗ４板等に好適な合金化溶融
亜鉛めっき鋼板、特に、めっき皮膜の平滑性を改善した
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

（従来の技術） 溶融亜鉛めっきは、防錆効果が大きく、且つめっき処理
費も安く量産に適するため、鋼板をはじめとする各種の
鋼材に広く利用されている。なかでも、溶融亜鉛めっき
鋼板の用途は自動車車体、家電製品、建築材料など多方
面にわたっている。

そして、この溶融亜鉛めっき鋼板を特に自動車の外装材
として使用する場合は、めっき層と塗装後の塗膜との密
着性を向上させるために、溶融亜鉛めっき後に合金化処
理を行うのが一般的である。

その場合の工程を簡単に示すと次の通りである。

〔冷延鋼板〕→〔ライン焼鈍・還元工程〕→〔溶融亜鉛
めっき工程〕→〔合金化処理工程〕。

焼鈍工程の目的は、冷延鋼板を７００〜８２０°Ｃに加
熱することによって破断強度、耐力、伸び、塑性異方性
（ｒ値）などの機械的特性を満足させることにある。そ
して、インライン焼鈍・還元処理後の鋼板は、４６０’
Ｃ前後のめっき浴に導かれて亜鉛めっきを施された後、
速やかに合金化処理炉に入る。

合金化処理炉では５００〜５５０°Ｃの材料温度で５〜
１５秒加熱し、鉄−亜鉛の相互拡散を行わせて厚さ４〜
９μｍ程度の合金層を形成させる。

ところが、このようにして得られる合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板には、第１図に示すようにめっき皮膜１の一部が
欠落したような「ミクロ欠陥」２が発生する場合がある
。なお、図中符号３で示す部分は高Ｆｅ濃度部分である
。

このようなミクロ欠陥が存在すると、塗装後に塗装むら
が現れ、外観を損なう以外にミクロ欠陥部よりブリスタ
ーが発生し、耐食性が低下する。

さらにはその表面粗さゆえに摺動抵抗が増して成形加工
に全く耐えることができない。

ミクロ欠陥は亜鉛めっき浴中のＡｌ濃度とも関係があり
、６１４度が高い方が発生し易い０合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造では、一般に亜鉛めっき浴中のＡｌ濃度を
高（することによって、めっき皮膜の加工性が向上する
ことが知られている。ところが、浴中のＡｌ１度が０．
１３重量％以上の場合にはミクロ欠陥が出やすい傾向に
ある。この傾向は素材鋼板に極低炭素Ｔｉ含有ＩＦ鋼（
Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　Ｆｒｅｅ鋼）を使用した場
合にとくに顕著である。溶融亜鉛めっきでは　Ｔｉ含有
ＩＦ鋼の他にＡｌキルド鋼も使用されている。Ａｌキル
ド鋼でも浴中のＡｌ１度が高い場合にはミクロ欠陥が現
れるが、Ｔｉ含有！Ｆ鋼ではその傾向が強く前記の濃度
より低いＡｌ１４度の亜鉛めっき浴でも発生することが
ある。従って、Ｔｉ含有ＩＦ鋼の場合には亜鉛めっき浴
中のＡｌ濃度を高くしてめっき皮膜の加工性を向上させ
るという対策をとることができない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のような合金化溶融亜鉛めっき鋼板にお
ける問題点を解消することを課題としてなされたもので
あり、具体的にはＴｉ含有鋼およびＡｌキルド鋼の素材
鋼板を用い、高Ａｌｆｉ度の亜鉛めっき浴でめっきして
もミクロ欠陥のない皮膜外観および加工性に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる方法を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、素材鋼板の金属＆ＩＩ織と合金化溶融亜
鉛めっき皮膜表面のミクロ欠陥との関係を調査した結果
、ミクロ欠陥は鋼板表面部のフェライト粒の細かい位置
に発生することを確認した。

Ｔｉ含有ＩＦ鋼の場合、機械的性質を満足させるために
、他のめっき綱板に較べると高い温度で焼鈍して再結晶
させ、結晶を十分に成長させているが、一般にはこの結
晶粒の成長は第２図に示すように板厚の全問域にわたっ
て生じると考えられていた。

しかし、Ｔｉ含有ＩＦ鋼にはＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴｉＳ等
の微細な析出物が存在し、製造過程において表層部に多
く析出する現象がある。このような表層部の析出物は冷
間圧延後の焼鈍による再結晶の際に、表層部の結晶量の
成長を妨げる作用がある。さらに詳しく調べたところ、
このような結晶粒の妨げられた部分の集まりは平面的に
は圧延方向に長く伸びており、その状態を三次元的に示
すと第３図のとおりである。

一方、Ａｌキルド鋼の場合にはＴｉ含有ＩＦ鋼のような
細かい結晶粒が集中して表層部に存在することはないが
、はぼ均等に成長した結晶粒の間に小さな結晶粒が存在
することが知られている。

そして、ミクロ欠陥はこの微細結晶部分に現れており、
その理由として溶融亜鉛めっきの際に微細結晶部分とそ
うでない部分とでは浴中のＡｌとの反応が異なり、微細
結晶部分にＡｌの濃化現象が起こり、これを合金化処理
するとＡｌの濃化部、即ち、微細結晶部分で鉄−亜鉛合
金層の発達が抑制されるためと考えられる。従って、ミ
クロ欠陥を抑制するには何らかの手段を講じて鋼板表面
の浴中Ａｌとの反応性を均一にする必要がある。その手
段として、浴中の鋼板表面に超音波振動を付加する方法
を採用したところミクロ欠陥が著しく減少した。

本発明の要旨は下記の（ｉ）〜（ｉｉｉ　）にある。

（ｉ）０．１０〜０．３０重量％のＡｔを含む溶融亜鉛
浴に、下記０式で示す見掛けの固溶チタン（Ｔｉ”）の
含有率が０％を超えているＴｉ含有鋼板を浸漬して溶融
亜鉛めっきを行うに際し、浴中の綱板に超音波振動を付
加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法。

Ｔｉ”（％）　＝Ｔｉ（％）−３，９９Ｇ（％）−１，
４９３（％）−３，４２Ｎ（％）・・・・・■ ここで、Ｔｉ、Ｃ，Ｓ、Ｎは鋼板中の各元素の含有率を
表し、「％」は［重量％Ｊである。

（ｉｉ）　０．１３〜０．３０重世％のＡｌを含む溶融
亜鉛浴に、上記０式で示す見掛けの固溶チタン（Ｔｉ”
）の含有率が０％以下であるＴｉ含有ｗ４仮を浸漬して
溶融亜鉛めっきを行うに際し、溶中の鋼板に超音波振動
を付加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法。

（ｉｊ）　０．１３〜０．３０重量％のＡｌを含む溶融
亜鉛浴に、Ｔｉを含有しないへ１キルド鋼板を浸漬して
溶融亜鉛めっきを行うに際し、溶中の鋼板に超音波振動
を付加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法。

（作用） 以下、本発明について詳細に説明する。

厚目付化によって、従来に較べて高度の加工性が要求さ
れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するためには、亜
鉛めっき浴中のＡｌ１１度を上げるのが有効である。し
かし、Ａｌｆｉｌｌを上げるとミクロ欠陥が発生しやす
くなる。そして、このミクロ欠陥は、鋼板表層部に生成
される＠細結晶粒のところに発生する。微細結晶粒の生
成には、Ｔｉ含有鋼の場合には見掛けの固１９Ｔｉ（Ｔ
ｉ”）が大きく影響する。見掛けの固溶チタン（Ｔｉ”
）　とは、鋼に含をされる全Ｔ１からＣ，ＳおよびＮと
結合する理論上の↑ｌを差し引いたＴｉ量であり、下記
式で表される。

Ｔ１１（％）＝Ｔｉ（％）−３，９９Ｃ（％）−１，４
９３（％）−３，４２Ｎ（％）・・・・・■ このＴｉ”が０％を超えているＴｉ含有鋼の場合には、
後述するＴｉ”が０％以下であるＴ１含有鋼およびＴｉ
を含まないＡｔキルド鋼に較べて微細結晶粒の発生頻度
が高く、且つその微細結晶粒が現れる領域は冷延後の鋼
板では表面からほぼ８〜１０μ霧以内と深い、このこと
から、Ｔｉが０％を超えているＴ４含有鋼は、ミクロ欠
陥が発生しやすいのである。そして、その発生は浴中の
Ａｌ濃度が０．１０％を超える亜鉛めっき浴から現れる
。

これに対して、Ｔｉが０％以下であるＴｉ含有鋼および
Ｔｉを含まないＡｌキルド鋼の場合には、微細結晶粒の
発生頻度は少なく、存在していても鋼板表面から５μｍ
以下が殆どでありミクロ欠陥は発生しにくいが、それで
も浴中のＡｌ１度が０．１３％を超えるとミクロ欠陥が
現れる。

本発明において、素材鋼板がＴげが０％を超えているＴ
ｉ含有鋼の場合には亜鉛浴中のＡｌｆｉ度下限を０．１
０％、Ｔｉ”が０％以下であるＴｉ含有鋼およびＴｉを
含まないＡｌキルド鋼の場合には亜鉛浴中のＡｌ濃度下
限をそれぞれ０．１３％としたのは、前記の理由による
。即ち、これら未満のＡｌｆｉ度ではミクロ欠陥が現れ
ないか、現れても少ないので本発明方法を採用する必要
性がない。

一方、亜鉛浴中のＡｌ１４度の上限をそれぞれ０．３０
％としたのは、これを趙えてＡｌを添加してもめっき皮
膜の密着性向上効果が飽和し、経済的に不利となる他に
、合金化過程で合金化の遅延をもたらし、作業性および
生産性が低下するからである。

上記するＴｉが０％を超えているＴｉ含有鋼、Ｔｉ０が
０％以下であるＴｉ含有鋼およびＴｉを含まないＡｌキ
ルド鋼の代表的な化学組成を例示すれば第１表〜第３表
に示すとおりである。

（以下、余白・） 本発明は、このようなＴｉ含有鋼板、Ａｌキルド鋼板か
ら下記のようにして合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造す
る。

第４図は、本発明方法を実施する連続溶融亜鉛めっきラ
インのめっき種部分を示した概略図である。

前工程で還元、活性化および焼鈍され、めっきに適した
温度まで冷却された綱板１１は、スナウト１２を介して
溶融亜鉛浴１３に導かれてめっきされる。

本発明では、このときパスラインを挟んで設けた振動子
１４を作動させて浴中の鋼板１１に超音波振動を付加し
つつめっきを行う、こうすることで、合金化処理後のめ
っき皮膜に発生するミクロ欠陥を抑制することができる
。これは、超音波振動を付加することで、鋼板界面に存
在する境界層が破壊され、バルク（亜鉛浴本体）から鋼
板界面へのＡｌの供給が促進されて、鋼板界面ではＦｅ
−Ａｌ合金層が結晶粒径の大小に間係なく表面全域で均
一に形成されるためと推定される。なお、浴中の＾１４
度が０．３０％を超えるめっき浴でも、浴中の鋼板に超
音波振動の付加を行えば、ミクロ欠陥のない合金化溶融
亜鉛めっき鋼板が得られるが、このものは前記したよう
に合金化処理に時間を要するので実用的ではない。

その後の鋼板１１は従来と同様に浴中ロール１５で進行
方向を上方に変換され、めっき槽１６外へ引き上げられ
た後、合金化処理される０合金化処理ではめっき後の鋼
板を５００〜５５０’Ｃで５〜１５秒加熱し、Ｆｅ　−
Ｚｎの相互拡散を行わせて厚さ４〜９μｍ程度の合金層
を形成する。このようにして得られた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板は、前記のようなミクロ欠陥がなく、皮膜表面
が中心線平均粗さ（Ｒａ）で２μｍ以下と平滑である。

本発明において、超音波振動は周波数５　ｋｃ／ｓ以上
、入力パワー５Ｗ／ｃｍ”以上で浴中の鋼板に付加する
のがよい、また振動子は、旧、アルフェロ（Ｆｅ−Ａｌ
系合金）、フェライト、チタン酸バリウム等の材料を使
用することができるが、溶融亜鉛による溶損を避けるた
め、表面に耐熱塗料等を塗布しておくのが望ましい。

（実施例） 第４表に示す化学組成の冷延鋼板を素材とし、これから
０．８＋ｎｍ厚Ｘ　１００ｍｒａ幅Ｘ　２３０ｍｍ長さ
の供試材を切り出し、表面をトリクレン脱脂処理した後
、溶融めっきシミュレーターを用いて焼鈍、溶融亜鉛め
っきおよび合金化処理を行った６本発明例のものおよび
比較例の一部のものは供試材に超音波振動を付加しつつ
溶融亜鉛めっきを行った。下記に、焼鈍、溶融亜鉛めっ
き、合金化処理および超音波付与の条件を示す。

〔焼鈍条件〕

加熱雰囲気：２５％Ｈｚ＋Ｎｚ雰囲気 加熱温度および時間； ■鋼種ｌおよび鋼種２のＴ１添加鋼 ８２０°Ｃ×３０秒間 ■鋼種３のＡ２キルド鋼 ？２０’ＣＸ３０秒 〔溶融亜鉛めっき条件〕 めっき浴組成： ＾１含有量が０．０７％から０．３７％の亜鉛浴浴温：
４６０°Ｃ浸漬時間：３秒 〔超音波付与条件〕 周波数：　３０ｋｃ／秒　　入力パワー：　２０ｗ／ｃ
ｍ”〔合金化処理条件〕 処理温度×時間：５００°Ｃ×２０〜６０秒雰囲気：大
気 合金化処理後の供試材は、めっき表面および断面を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察してミクロ欠陥を調
査するとともに加工性を調べた。加工性は、ブランク径
６０Ｉｌｆｉφの試験片を絞り、脱脂後、側壁をテーピ
ングして成形し、成形前後の重量差で剥離量を算定し、
耐パウダリング性をもって評価した。これらの結果を第
５表〜第７表に示す。

ミクロ欠陥は３段階で評価し、「Ｏ」　：なし、「Δ」
：若干あり、「×」：多いを表す。耐パウダリング性は
５段階で評価し、１：良好、２：やや良好、３：普通、
４：やや不良、５：不良を表す。

第 ７ 表（鋼種３） 第５表から第７表に示すとおり、本発明方法で製造した
ものはミクロ欠陥が無く、良好な耐パウダリング性を有
している（本発明例）、これに対して、超音波振動を付
与しないでめっきした比較例のものは、浴中のＡｌ濃度
が低い場合はミクロ欠陥は発生していないが、Ａｌ濃度
が高い場合にはミクロ欠陥の発生が多い、また、超音波
振動を付与してめっきしたものでもＡｌｆｉ度の低いも
のは耐パウダリング性に劣る。なお、比較例のＡｌ１１
度が０．３０％を超えた亜鉛めっき浴で、超音波振動を
付与してめっきしたものはミクロ欠陥が無く、耐パウダ
リング性も良好であるが、このものは合金化処理に長時
間を要した。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明方法によれば高Ａｌ１ｆｉ度
の亜鉛浴を用いてもミクロ欠陥がなく、めっき皮膜厚み
が均一で外観の平滑性および加工性に優れた合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼板表面に合金化溶融亜鉛めっきを施したと
きに現れるミクロ欠陥を示す皮膜付近の断面拡大図、 第２図は、合金化溶融亜鉛めっきを施したときにめっき
表面にミクロ欠陥の現れない鋼板の表層部のフェライト
結晶粒を模式的に示す図、第３図は、鋼板表層部の微細
なフェライト結晶粒の存在状態を三次元的に表した図、 第４図は、本発明方法を実施する連続溶融亜鉛めっきラ
インのめっき種部分を示した概略図、である。 １：めっき層　　　２：ミクロ欠陥 ３：高Ｆｅ濃度部分　１１：鋼板 １２：スナウト　　　１３：溶融亜鉛浴１４；振動子　
　　　１５：浴中ロール１６：めっき槽 第１ 図 第２ 図 第３　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．１０〜０．３０重量％のＡｌを含む溶融亜鉛
   浴に、下記〔１〕式で示す見掛けの固溶チタン（Ｔｉ＾
   ＊）の含有率が０％を超えているＴｉ含有鋼板を浸漬し
   て溶融亜鉛めっきを行うに際し、浴中の鋼板に超音波振
   動を付加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼
   板の製造方法。 Ｔｉ＾＊（％）＝Ｔｉ（％）−３．９９Ｃ（％）−１．
   ４９Ｓ（％）−３．４２Ｎ（％）・・・・・〔１〕 ここで、Ｔｉ、Ｃ、Ｓ、Ｎは鋼板中の各元素の含有率を
   表し、「％」は「重量％」である。
2. （２）０．１３〜０．３０重量％のＡｌを含む溶融亜鉛
   浴に、上記１式で示す見掛けの固溶チタン（Ｔｉ＾＊）
   の含有率が０％以下であるＴｉ含有鋼板を浸漬して溶融
   亜鉛めっきを行うに際し、溶中の鋼板に超音波振動を付
   加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
   造方法。
3. （３）０．１３〜０．３０重量％のＡｌを含む溶融亜鉛
   浴に、Ｔｉを含有しないＡｌキルド鋼板を浸漬して溶融
   亜鉛めっきを行うに際し、溶中の鋼板に超音波振動を付
   加することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
   造方法。