JPH03170853A - Ｘ線回折法による高加工用合金化亜鉛めつき鋼板の加工性能評価方法 - 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、亜鉛めっき後に加熱処理を施して製造する合
金化亜鉛めっき鋼板が自動車用車体防錆鋼板用途のよう
な高加工性を有しているか否かをｘｍ回折法を用いてめ
っき厚さに影響されることなく非破壊且つ連続的に評価
することの出来るＸ線回折法による高加工用合金化亜鉛
めっき鋼板の加工性能評価方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より亜鉛めっき鋼板の耐食性に加えて、塗装性，塗
膜密着性，溶接性及び加工性を付与した合金化亜鉛めっ
き鋼板が製造され、様々な分野に使用されている．この
合金化亜鉛めっき鋼板は鋼板に溶融亜鉛めっき，電気亜
鉛めっき又は真空蒸着亜鉛めっきを施した後に加熱処理
を施し、亜鉛めっき層と鋼板素地とを合金化させて製造
されたものである． このように鋼板に亜鉛めっきを施した後に加熱処理を施
した場合，合金化が進むにつれてＦｅとＺｎとの相互拡
散によりζ相（ＦｅＺｎｌａ）ｙ　δ，相（ＦｅＺｒ＋
ｙ　）　，ｒ相（Ｆｅ，　Ｚｎ２１）が順次生成してめ
っき層中を表面から内部に向かって成長する．従来から
合金化亜？めっき鋼板の製造に際しては、めっき層中の
平均Ｆｅ濃度によって合金化の程度の管理がなされてい
るが、このめっき層中の平均Ｆｅ濃度はまた同時に合金
化亜鉛めっき鋼板の品質特性を管理する指標としても使
用されている。これは品質特性に密接に関連するめつき
層の構造（各相の分布）が平均Ｆｅ濃度に対応するとい
う考え方を前提としたものである。

しかしながら、本発明者等のこれまでの研究によれば、
めっき層中の平均Ｆｅ濃度は必ずしもめつき層の構造と
対応せず、その結果上記のようにめっき層中の平均Ｆｅ
濃度を指標とするのでは常に適正な品質特性の管理が出
来ないことが判ってきた．例えば、真空蒸着亜鉛めっき
鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板とを例に採ると、これらに加
熱による合金化処理を施した後のめつき層中の平均Ｆａ
濃度が両者共ｌＯ％であっても、溶融亜鉛めっき鋼板で
は主層のδ■相の他にζ相が少なくてｒ相が充分に成長
しているのに対し、真空蒸着亜鉛めっき鋼板では主層の
δ、相の他にｒ相は存在せず厚いζ相の存在が認められ
るのである。更に別の例では、同じ平均Ｆｅ濃度を有す
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板であっても、めっき原板鋼
種がＴｉ添加鋼とｎキルド錆とではζ相やｒ相の厚さに
差があるという事実もある。

これらの現象は、加熱によるＦｅ　−　Ｚｎの合金化が
非平衡状態下での拡散に基づいて進行するために生じる
と考えられる。従ってめっき層中の平均Ｆｅ濃度が同じ
であってもζ相やｒ相の厚さ等のめっき層構造が異なる
ため，めっき層中の平均Ｆｅ濃度を指標として管理する
ためにはめつき原板鋼種やめつき条件等の厳しい同一化
の条件を必要とし、広く合金化亜鉛めっき鋼板の品質を
管理することは著しく困難である。更に，めっき層中の
平均Ｆｅ濃度を化学分析法により測定するには、サンプ
リングのためにめっき鋼板を裁断する必要があり、また
分析に長時間を要することから合金化処理へのフィード
バックが遅れるという欠点を有している． ところで近年自動車車体の高防錆化の要請により合金化
亜鉛めっき鋼板の使用が増加してきており、特に自動車
の防錆鋼板用材のように深さの深い容器状にするための
絞り或形を伴う高加工用途が多くなって来ている。合金
化亜鉛めっき鋼板の品質とめっき層構造に関する従来か
らの研究の結果、めっき層表面にζ相が多量に存在する
めつき層構造では、ζ相は亜鉛めっき鋼板の最上層に生
成して比較的軟らかいため絞り戒形性に問題のあること
が判ってきた。すなわち、めっき層表面にζ相が多量に
存在するめつき層構造の合金化亜鉛めっき鋼板は、絞り
成形時に金型との摺動抵抗が大きくなり鋼板の金型（ダ
イス）内への滑り込みが阻害されて鋼板の切断や金型へ
のめつき層の焼付けを招く恐れがあるから，ζ相は少な
い方が好ましいのである。しかしながら、塗装性や塗膜
密着性の点ではζ相は必要である。従って、用途によっ
て合金化処理後に適度のζ相が残存していることが好ま
しいのである。

一方、合金化が進行してめっき層の表面からζ相が消失
してｒ相が多量に或長ずると、ｒ相は固〈て脆いために
プレス成形時にめっき層が剥離する所詣バウダリング現
象を起こすようになる。このバウダリング現象が著しい
場合には，めっき層が存在しない状態と近い状態になる
のでめっき層の耐食性が低下するばかりでなく、プレス
作業性にも悪影響を及ぼすことになる。

このように、めっき層中のζ相及びｒ相の量は合金化亜
鉛めっき鋼板の品質特に高加工性と密接に関連しており
，高加工用合金化亜鉛めっき鋼板を得るためには合金化
処理後の絞り成形性及び酎パウダリング性を評価しなが
ら適度のζ相が表面に残存し且つ多量のｒ相が或長しな
いように合金化処理条件を調節しなければならないが、
前記したように従来からのめつき層中の平均Ｆｅ濃度を
指標とするのではめつき層表面のζ相の残存量及びめっ
き層中に生或したｒ相の量が不明であり、高加工性を向
上させるために合金化処理条件の調節に役立てることが
出来ない． 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は上記従来の技術で使用されてきた指標の問題点
を解決し、高加工性の適切な評価値を設定して測定した
この評価値を直ちに製造ラインにフィードバックして優
れた高加工性の合金化亜鉛めっき鋼板の製造を可能とさ
せるために、製造ラインで操業しながら非破壊且つ連続
的に測定出来るように上記評価値を定めこれを指標とし
て高加工性の評価をめっき付着量の大小に影響されるこ
となく可能ならしめることを課題とする．〔課題を解決
するための手段〕 亜鉛めっき鋼板を合金化処理すると、めっき層の表面か
らのη相の消滅後、ζ相，δ１相，ｒ相が順次成長する
．ζ相やｒ相の生或割合は他の相と共に合金化処理の程
度に応じて異なる．本発明者等はこのように合金化処理
の程度によって各相の生成割合が異なる種々な亜鉛めっ
き層のζ相及びｒ相についてＸ線回折法によるＸ線回折
強度を調べた結果、ζ相及びｒ相の厚さすなわち量の多
少がその全Ｘ線回折強度Ｉ（ζ），Ｉ（ｒ）の大小と対
応していることが判った．そして更に研究を進めた結果
、ζ相及びｒ相の全Ｘ線回折強度Ｉ（ζ）及びＩ　（ｒ
）からそれぞれのバックグラウンドのＸ線回折強度Ｉ　
（ζ）及びＩＢ（ｒ）を差し引いて求めＢ た真のＸ線回折強度である■（ζ）−ＩＢ（ζ）及びｘ
　（ｒ）−１　８（ｒ’）が全Ｘ線回折強度Ｉ（ζ）中
及び１　（ｒ）中に占める割合、すなわち はめつき付着量の大小に関係無く製品の品質、すなわち
前者はカップ絞り試験による絞り込み深さを一定とした
際における絞り戊形前の円板径と絞り成形後のフランジ
径との比（外径比）と良い相関を持ち，後者は曲げ・曲
げ戻し加工後のめっき剥離試験による剥離量と良い相関
を持つことを見出した．そしてこれによって製造ライン
でもまた製造ラインから離れても測定可能なζ相及びｒ
相のＸ線回折強度から算出して得られる上記割合を指標
として高加工性を評価することが可能となり、前記課題
を解決出来ることを究明して本発明を完成したのである
． 以下に本発明方法を図面によって詳細に説明する． 第１図はめつき付着量が４０．６ｇ／ｒｒｒでめっき層
中の平均Ｆａ濃度が８．８１％の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板のζ相のＸ線回折強度■（ζ）及びそのときのバッ
クグラウンドのｘｍ回折強度ＩＢ（ζ）とｒ相のＸ線回
折強度１　（ｒ）及びそのときのバックグラウンドのＸ
線回折強度１８（ｒ）を回折角度２０と共に示した図，
第２図はめつき付着量が７０．０ｇ／ボでめっき層中の
平均Ｆｅ濃度が８．６１％の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
のζ相のＸ線回折強度Ｉ（ζ）及びそのときのバックグ
ラウンドのＸ線回折強度ＩＢ（ζ）とｒ相のＸ線回折強
度１　（ｒ）及びそのときのバックグラウンドのＸ線回
折強度ｉ８（ｒ）を回折角度２θと共に示した図、第３
図は絞り成形性の試験方法を示す図、第４図は耐パウダ
リング性の試験方法を示す図、第５図は絞り戊形性の試
験における外径比と本発明における評価値との関係を示
し評価値を示す横軸には下にＸ線源としてＣｒ管球を用
いた場合を又上にＣｏ管球を用いた場合を示す図、第６
図は耐バウダリング性の試験における耐バウダリング性
評価と本発明における評価値との関係を示し評価値を示
す横軸には下にＸ線源としてＣｒ管球を用いた場合を又
上にＣｏ管球を用いた場合を示す図である。

先ず本発明方法による合金化亜鉛めっき鋼板の高加工性
の評価方法の原理を合金化溶融亜鉛めっき鋼板を例とし
て説明する。

第１図及び第２図に示すように合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の格子面間隔（ｄ）が約１．２６Ａのζ相及び格子面
間隔（ｄ）が約１．２２人のｒ相のＸ線回折強度Ｉ（ζ
），Ｉ（ｒ）及びそのときのパックグラウンＦのｘＭ回
ｆｒ強度ＩＢ（Ｃ），ＩＢ（ｒ）を測定し、評価値 と合金化亜鉛めっき鋼板の絞り戒形性及び酎パウダリン
グ性との関係を調べると、めっき付着量がｘｉ回折強度
の測定可能な１００ｇ／ｒｒｌ’以下の範囲ではめつき
付着量の大小に関係無く上記評価値の増加は絞り戊形性
及び耐パウダリング性の悪化と相関を示し，実用上許容
可能な高加工性に対応する評価値をそれぞれ設定するこ
とが出来る。この評価値がめつき付着量と無関係な理由
は、めっき付着量が多くなる程、ζ相及びｒ相のＸ線回
折強度■（ζ）及びＩ　（ｒ）は大きくなるが、そのと
きのバックグラウンドのＸ線回折強度Ｉ　（ζ）とＩＢ
（ｒ）Ｂ もめつき付着量と相関して直線的に大きくなるためであ
る。従って従来から合金化度の指標として用いられてい
るめっき層中の平均Ｆｅ濃度を使用せず、■（ζ），Ｉ
（ｒ）及びＩ　（ζＬ　ＩＢ（ｒ）をＸ線Ｂ 回折法により測定し、これから評価値 をそれぞれ算出して前記のように設定した所定の範囲内
に合金化処理条件を調節することによって目的とする高
加工性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造が可能
となるのである．この方法は他のめつき方法による亜鉛
めっき鋼板の合金化の場合にも適用可能である． なお、ζ相及びｒ相のＸ線回折強度ｌ（ζ）及び１　（
ｒ）を測定するに際し、格子面間隔（ｄ）として約１．
２６Ａ及び約１．２２Ａ以外のζ相及びｒ相の結晶格子
面を用いた場合、またＸ線源として通常使用するＣｒ以
外の管球を用いた場合でも，例えば第５図及び第６図に
示すように上記評価値は変化するものの高加工性との相
関関係が成立することも確認している。

〔実施例〕

次に、本発明方法の実施例１〜７及び比較例１〜６によ
り更に具体的に説明する。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインにおいて操業し
ながら、本発明方法を用いた．この製造ライン中のめつ
きラインは、センジマー型の無酸化炉方式の連続溶融め
っきラインであり、めっき原板として０．８＋ｍ厚ＸＩ
，０００ｍｍ幅のＴｉ添加鋼（Ｃ　：　０．００３％，
τｉ　：　０．０８％，　Ｓｉ　：　０．０１６％，Ｍ
ｎ　：　０．１４％）を使用して５０〜１５０ｍ／分の
ラインスピードで通板した．また合金化処理には直火型
バーナを鋼板の表裏のエッジ部からセンタ一部の位置に
複数個設置した合金化処理炉を使用し、上記各バーナへ
のガス流量を独立して制御した．各実施例，比較例のめ
つき付着量はめつき金属の溶解炉中から引き出された鋼
板にガスを吹き付けるガスヮイピング装置におけるガス
の流量調節によって行った。

Ｘ線回折強度の測定は以下に示す条件で行った．Ｘ線管
球：Ｃｒ（平行ビーム光学系） 管電圧，管電流：　４０ＫＶ，　７０ｍＡソーラースリ
ット：０．６° フィルター：Ｖ 検出器：比例計数カウンター 格子面間隔：ζ相（約１．２６１） ｒ相（約１．２２λ） Ｘ線回折強度の測定は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表裏
とも板幅方向にトラバースを１分に１往復の割合で繰り
返しながら、片道毎に３個所で各１秒間づつ測定した。

このようにして測定したζ相及びｒ相のＸ線回折強度■
（ζ）及びＩ　（ｒ）とそのバックグラウンドのＸ＃１
回折強度ＩＢ（ζ）及び１８（ｒ）とから評価値 を算出し、上記合金化処理にフィードバックして合金化
処理炉の雰囲気温度を調整することにより、上記評価値
が実施例１〜７については予め絞り形成性及び耐パウダ
リング性の良い合金化亜鉛めっき鋼板について測定して
判っている評価値の範囲である０．３５以下及び０．４
０以下となるようにし、比較例ｌ〜６については上記範
囲外となるようにした． このようにして各実施例，比較例毎に合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の長さ２，０００ｍのコイルを１００個づつ製
造し、各コイルのトップ部，ミドル部，エンド部の両サ
イドとセンタ一部とから試験片を採取して、その絞り或
形性をカップ絞り試験による外径比によって、また耐パ
ウダリング性を曲げ・曲げ戻し加工後のめつき層の剥離
試験によって評価した．この絞り戒形性試験は同一防錆
油を使用してその概略を第４図に示す以下の条件で行い
、また耐パウダリング性試験はその概略を第５図に示す
以下の条件で行った。

絞り成形性試験： 試験片 絞り成形前円板の直径（Ｄｏ）　：　７５ｍｍ絞り戒形
に使用する鋼板の板厚：ｔｍｍ金型 絞り成形に使用するポンチ直径（　ｄ　）　：　４０ｍ
ｍ絞り戒形に使用するポンチ先端半径：５１ＩＩ＋１絞
り成形に使用するダイス肩部半径：５ｔｍｍ絞り成形時
のシワ押え力：　１，ＯＯＯｋｇｆ試験後の状態 絞り成形により絞り込む絞り深さ＝２０■絞り成形後の
フランジ部の直径：Ｄエ開外径比＝Ｄ１／Ｄ． 耐パウダリング性試験： 試験面を内側にして、試験片の板厚ｔの６倍の直径の円
弧部が試験面に構成されるように１８０度曲げを行った
後に、曲げ戻しを行い、その試験面にセロハン粘着テー
プを貼着し，そのセロハン粘着テープを引き剥がしてセ
ロハン粘着テープに付着したパウダー状のめつき金属量
を目視により以下の基準により判断した。

５：付着めっき金属なし ４：付着めっき金属量小 ３：付着めっき金属量中 ２：付着めっき金属量大 １：テープなしで多量の粉状めっき金属剥離この基準に
おいて評価５〜３が実用上問題が無い範囲である。

その結果を下表に示す 以下余白 表 上表から評価値を上記範囲内に制御して合金化処理を施
した実施例１〜７では全試験片の殆ど全部（詳細には９
９．９％）が絞り成形性及び耐パウダリング性が共に「
良」であった．逆に評価値を上記範囲外に制御して製造
した比較例１〜６では試験片の殆ど全部（詳細には９９
．９％）が絞り戒形性又は酎パウダリング性が悪く、高
加工用素材としての総合評価がｒ不良』であった。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明に係るＸ線回折法による高加
工用合金化亜鉛めっき鋼板の加工性能評価方法によれば
、めっき直後に加熱処理（合金化処理）を施して製造す
る合金化亜鉛めっき鋼板の高加工性を、ζ相及びｒ相の
Ｘ線回折強度■（ζ）及びＩ　（ｒ）とそのバックグラ
ウンドのＸ線回折強度ＩＢ（ζ）及びＩＢ（ｒ）とから
得られる評価値を指標として評価するように構或したこ
とにより、製造ラインにおいて操業しながら非破壊的且
つ連続的に、そしてめっき付着量の大小変動に無関係に
高加工性を評価できるのである。そのため評価値を速や
かに合金化処理条件にフィードバックして適正範囲内に
制御することにより鋼帯の長手方向全体に亘って変わり
無く高加工性に優れた合金化亜鉛めっき鋼板を安定して
製造することが出来るようになり、このことから出荷試
験を省略することが出来るので省力化や製造コストダウ
ン等の利益も得られると共に、既存の合金化亜鉛めっき
鋼板の高加工性も容易に判定することが可能となり、本
発明の工業的価値が非常に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第工図はめつき付着量が４０．６ｇ／ｒｒｒでめっき層
中の平均Ｆｅ濃度が８．８１％の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板のζ相のＸ線回折強度Ｉ（ζ）及びそのときのバッ
クグラウンドのＸ線回折強度■８（ζ）とｒ相のＸ線回
折強度Ｉ　（ｒ）及びそのときのバックグラウンドのＸ
線回折強度１８（ｒ）を回折角度２θと共に示した図、
第２図はめつき付着量が７０．０ｇ／ボでめっき層中の
平均Ｆｅ濃度が８．６ｌ％の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
のζ相のＸ線回折強度Ｉ（ζ）及びそのときのバックグ
ラウンドのＸ線回折強度ＩＢ（ζ）とｒ相のＸ線回折強
度１　（ｒ）及びそのときのバックグラウンドのＸ線回
折強度ＩＢ（ｒ）を回折角度２θと共に示した図、第３
図は絞り或形性の試験方法を示す図、第４図は耐パウダ
リング性の試験方法を示す図、第５図は絞り成形性の試
験における外径比と本発明における評価値との関係を示
し評価値を示す横軸には下にＸ線源としてＣｒ管球を用
いた場合を又上にＣｏ管球を用いた場合を示す図，第６
図は耐パウダリング性の試験における酎パウダリング性
評価と本発明における評価値との関係を示し評価値を示
す横軸には下にＸ線源としてＣｒ管球を用いた場合を又
上にＣＯ管球を用いた場合を示す図である。 第 １ 図 ２θ（ｄｅｑ） 第 ２ 図 ２θ（ｄｅｇ） ｗｉ３ 図 第 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　合金化亜鉛めつき鋼板のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物相
   のうちのζ相のＸ線回折強度Ｉ（ζ）とそのバックグラ
   ウンドのＸ線回折強度Ｉ＿Ｂ（ζ）及びΓ相のＸ線回折
   強度Ｉ（Γ）とそのバックグラウンドのＸ線回折強度Ｉ
   ＿Ｂ（Γ）から算出される評価値 （Ｉ（ζ）−Ｉ＿Ｂ（ζ））／Ｉ（ζ）及び（Ｉ（Γ）
   −Ｉ＿Ｂ（Γ））／Ｉ（Γ）を指標として前者から絞り
   形成性をまた後者から耐パウダリング性を評価すること
   を特徴とするＸ線回折法による高加工用合金化亜鉛めつ
   き鋼板の加工性能評価方法。