JPH03211266A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造法 - 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、主として家電製品用として使用される粉体塗
装母材であって、耐食性さらには耐エナメルヘアー性に
優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造法に関する
。

（従来の技術） 合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、ｒＧＡ鋼板Ｊと称す
る。）は、塗装後の耐食性、塗膜密着性に優れた材料と
して、自動車、各種家電製品、建材等に広く用いられて
いるが、周知のように、ＧＡ鋼板にはその合金化度によ
り加工時に、いわゆるパウダリングまたはフレーキング
といっためつき被膜の剥離現象があり、以前より問題と
なっていた。

このめっき被膜の剥離現象を解消するため、従来よりＧ
Ａｉｉｌ板のめっき被膜の密着性の改善を目的とした提
案が以下に記すように種々なされている。すなわち、 ■めっき被膜中のＦｅ含有量を１５〜２７重量％とする
等、めっき被膜の合金化度を増加する方法（特開開６０
−８６２５７号公報等）、 ■めっき最表層の平均結晶粒径を規定する方法（特開昭
６２−２０２０７２号公報等）、さらには■鋼板（母材
）表面の粗さを粗大化する方法、あるいはめっき後のス
キンパス圧下率を低減する方法 等が提案されている。

ところで、めっき鋼板の加工時のめっき被膜の剥離につ
いては、いわゆる圧縮変形時に発生しやすい粉状剥離（
パウダリング）に対しては、合金化度（めっき被膜中の
Ｆｅ含有量）を下げることによりある程度は軽減できる
ものの、その一方でめっき被膜の低合金化度化により被
膜のプレス型に対する摺動抵抗が高くなり、焼付またば
フレーキング現象が顕著に発生するという、いわば二律
背反的な問題があった。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） そこで、本出願人は、先に特願昭６３−３３００４３号
により、 ■「溶融めっき時の侵入材温度４６０〜５００　’Ｃ１
浴中ＡＱ量０．１０−０．１５重量％、そしてめっき付
着量５０ｇ／■２以上の条件で溶融Ｚｎめっきを行った
後、合金化処理を行う」ことにより得られる、「付着量
が５０ｇ／ｍ”以上のめっき層表面に多数の微小クレー
タ−を有し、その微小クレータ−が平均長径３〜３０ｐ
であって、そのクレータ−の深さをＣ１めっき層厚みを
ｄとしてＣ／ｄ　＝０．１〜０．５なる大きさを有する
合金化溶融亜鉛めっき鋼板」を提案した。

ところで、近年になって、家電製品向塗装として、粉体
塗装が広く用いられる傾向にある。この粉体塗装には、
１回塗りで厚膜化が容易であること、作業管理が容易で
あることといった長所があるが、その反面、めっき被膜
に対する負荷応力が大きく、特に剪断時の収縮応力は、
他の塗装、例えば電着塗装に比較して増大してしまうと
いう性格がある。したがって、前述した■ないし■に示
す手段を用いて得られる、めっき被膜の密着性に優れた
ＧＡ１ｉｉ１板を母材として用いても、このＧＡ鋼板の
めっき層上に粉体塗装を行った後、剪断あるいはブラン
キングを行うと、切断した端面より工〜２ｍｓ内側の範
囲において、めっき被膜と塗膜とが帯状ないしは線状と
なって鋼板表面より剥離する現象、いわゆるエナメルヘ
アーが発生することがあり、表面品質の低下、その後の
工程におけるプレス班の原因となってしまう。

すなわち、前述したのないし■に示す提案では、耐エナ
メルヘアー性に優れたＧＡ鋼板を得ることはできなかっ
たのである。

ここに、本発明の目的は、粉体塗装を行っても切断、ブ
ランキング等の加工時にエナメルヘアーを発生すること
のない、またはその発生を著しく抑制することができる
ＧＡ鋼板およびその製造法を提供することにあり、換言
すれば、主として家電製品用として使用される粉体塗装
母材であって、耐食性さらには耐エナメルヘアー性に優
れたＧＡ綱板およびその製造法を提供することにある。

（！！題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するため粉体塗装後のめ
っき被膜と鋼板との密着性に主眼をおき、鋭意研究を重
ねた結果、めっき被膜の組成、結晶構造等の他に、特に
めっき層の表面のミクロ陥没部が粉体塗装後のエナメル
へア一の発生を抑制するのに重要であることを見い出し
た。

すなわち、本発明者らは、既設の溶融亜鉛めっきライン
において、溶融亜鉛めっき時の侵人材の温度を４９０℃
ζ浴中Ｍ量を０．１２重量％、片面あたりのめっき付着
量を４４ｇノｍｔとした条件下において、Ｃ：０．００
２％、Ｓｂ０．０１％、Ｍｎ　：　０．２３％、Ｐ：０
．００８％、Ｓ　：０．００７％、Ｔｉ：０．０６３％
の鋼組成の鋼板に溶融亜鉛めっきを行い、５２０℃に加
熱して合金化処理を行って、ミクロ陥没率が２０％のＧ
Ａ鋼板を得た。

このＧＡ鋼板に、膜厚が５０−の粉体塗装を行い、その
後に切断した。そして、塗膜を引き剥がした際の塗膜面
、ならびに地鉄面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による
観察図を模式的にそれぞれ第１図（ａ）−１、第１図（
ａ）−２に示す。また、それぞれ断面は、第１図（ロ）
に同じ＜ＳＥＭによる観察図を模式％式％ で他の条件は上記と同様の条件下で、ミクロ陥没率が０
％のＧＡ鋼板を得て、同様に、第１図（Ｃ）−１、第１
図（Ｃ）−２および第１図（ｄ）にそれぞれＳＥＭによ
る観察図を模式的に示す。

このような結果に基づいて、本発明者らはさらに検討を
重ねた結果、めっき層に最小厚みが１声以下である部分
の割合（面積比率）が５％以上であるミクロ陥没部を有
するＧＡ鋼板は、同じめっき付着量でミクロ陥没部のな
いＧＡ鋼板に較べて、粉体塗装後の耐エナメルヘアー性
が極めて良好であることを知見した。但し、上記のよう
にその最小厚みが１ｐ以下である部分の面積比率が５％
以上、好ましくは１０％以上であるミクロ陥没部の発生
割合は、めっき付着量と相関関係にあり、実際の製造に
際して、めっき付着量が片面当り４５ｇ／ｍ”を超える
と、前記面積比率は５％未満と極度に減少することも知
見した。

また、このようなミクロ陥没をめっき被膜の表面に数多
く形成させるため、本発明者らは種々検討を重ねた結果
、既存のＧＡｌｉ板の製造工程において、前述のように
めっき付着量を片面当り４５ｇ７ｍＮ以下とするととも
に、めっき浴中のＡｉ２含有量を０．０８重量％以上０
．１３重量％以下とし、かつめっき浴への侵入材の温度
を４６０℃以上とすることにより、可能となることを知
見した。

これらの知見に基づいて、本発明者らはさらに検討を重
ねて、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、そのめっき層表
面にミクロ陥没部を有し、そのミクロ陥没部の最小めっ
き厚さが１−以下である部分の面積比率が５％以上であ
ることを特徴とする粉体塗装後の耐エナメルヘアー性に
優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

また、上記の本発明にかかるＧＡ鋼板においては、めっ
き母材が、Ｔｉを０．０１重量％以上０．１重量％以下
含有する鋼板であることが好適である。

さらに、別の面からは、溶融めっき時の侵入材温度が４
６０℃以上、浴中Ａ１２量が０．０８〜０．１３重量％
、そしてめっき付着量が片面当り４５ｇ／ｍ”以下の条
件で溶融Ｚｎめっきを行った後、合金化処理を行うこと
を特徴とする耐エナメルヘアー性に優れた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の製造法である。

本発明により製造したＧＡｊｉｉ板は、従来材の同一の
合金化度を有するＧＡ鋼板に比較して、粉体塗装後の耐
エナメルヘアー性が極めて優れ、また耐食性についても
従来のＧＡ鋼板と同等の優れた性能を有する。

なお、本発明においては、「耐エナメルヘアー性に優れ
た」とは、前述したエナメルヘアーの発生がないこと、
または少ないことをいい、具体的には、発生したエナメ
ルへア一の幅が０．３　ｗ＋ｍ以下であることをいう。

（作用） 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。なお、本明
細書において特にことわりがない限り、「％」は「重量
％」を意味するものとする。

ＧＡｔｉ４Ｆｉ、の粉体塗装後の加工時におけるエナメ
ルヘアーは、はとんどの場合、めっき被膜と地鉄との界
面におけるめっき被膜の剥離である。これは、鉄−亜鉛
合金相が脆弱であることと、粉体塗装により得られる塗
膜は厚く、かつ非常に粘い塗膜であることとの相乗効果
と考えられる０例えば、溶゛融亜鉛めっき調板に粉体塗
装を施こしてもエナメルヘアーは生じないが、ＧＡ鋼板
の場合、めっきと地鉄との界面に形成される合金相がδ
、相（ＦｅＺｎｔ）、ｒ相（ＦｅｓＺｎｔ＋）であり、
その程度に差こそあるものの、エナメルヘアーを生じる
。

したがって、本発明において、多数のミクロ陥没部分が
エナメルヘアーを抑制するメカニズムについては、次の
ように考えられる。すなわち、ミクロ陥没部のめっき厚
が１ｐ以下である部分においては、加工時に生じるはず
の応力負荷が小さく、まためっき厚が非常に薄いため、
めっきと地鉄との界面にクラックが入り難いため、加工
時のめっき割れがこのようなミクロ陥没部で食い止めら
れるためと考えられる。

次に、本発明にかかるＧＡ鋼板において、前記ミクロ陥
没部の最小めっき厚さが１−以下である部分の面積比率
を５％以上と限定する理由を説明する。

まず、ミクロ陥没部の最小めっき厚さが１−超であると
、当該部の面積比率をどのような値に増加させても、粉
体塗装後にこのＧＡ綱板を、例えばシャー等で切断する
際に、めっき層と地鉄との界面にクランクが入り易くな
るために、耐エナメルヘアー性の向上効果がなくなるか
らである。したがって、ミクロ陥没部の最小めっき厚さ
は１／Ｊｌ以下であることが必要であり、このようなミ
クロ陥没部の最小めっき厚さが１／Ｊ１以下である部分
の面積比率（以下、「ミクロ陥没率」という。）が全体
として５％以上であると、粉体塗装後の耐エナメルヘア
ー性が改善されるのである。好ましくは１０％以上であ
る。

したがって、本発明においては、ＧＡＥ板をミクロ陥没
率が５％以上であるＧＡ鋼板と限定した。

なお、本発明にかかるＧＡＩＩ板の製造において、前記
ミクロ陥没率を５％以上とするには、めっき付着量を片
面当り４５ｇ／ｍ”以下とすればよい、このように限定
したのは、前述したように、４５ｇ／＋＊”超ではめっ
き層が厚くなり、前記のようなミクロ陥没率を生じなく
なるからである。

また、めっき母材である鋼板の成分にＴｉが０．０１％
以上０．１％以下添加されると、一般に低炭素鋼よりも
ミクロ陥没が生じやすく、本発明においては好適である
。

次に、本発明にかかるＧＡ鋼板の製造法について説明す
る。

本発明にかかるＧＡ鋼板の製造に際して、前述したよう
に、めっき付着量を片面当り４５ｇ／■２以下とすると
ともに、めっき浴中のＡｆｌ量を０．０８〜０．１３％
と限定する。めっき浴中のＭ量を０．０８〜０．１３％
に限定するのは、この範囲の下限より少ないと、ミクロ
陥没部の最小めっき厚が１−以上になるためであり、一
方この範囲を超えると周知のようにめっき浴中のＡＱに
より合金化反応が抑制されて、めっき層の合金化が困難
になるためである。さらに望ましくは、本発明における
最適ＡＱ量は０．０９〜０．１２％である。

また、侵入材の温度について、ミクロ陥没率は、侵入材
の温度が高い程大きくなる。侵入材温度が４６０　’Ｃ
よりも低いと、浴中Ａｉ２量を増加させてもミクロ陥没
部の最小めっき厚が１−以下になりにくい、したがって
、侵入材温度は４６０℃以上であることが望ましい。

したがって、本発明にかかる製造方法においては、めっ
き付着量を片面当り４５ｇ／ｇ＋”以下とするとともに
、浴中ＡＱ量を０．０８％以上０．１３％以下、侵入材
温度を４６０℃以上と限定した。

このように、本発明を最も容易にかつ効率的に実施する
条件としては、めっき母材としてＴｉを０．０１〜０．
１０％添加した鋼板を用いて、浴中ＡＱ量＝０．１０〜
０．１２％、侵入材温度＝４６０℃以上で、付着量が片
面当り４５ｇ／ｓ”以下のめっきを行うことが例示され
る。

なお、本発明にかかる粉体塗装後の耐エナメルヘアー性
に優れたＧＡ鋼板について、前記以外の合金化度、製造
条件等は何ら制限を要するものではない。例えば、既設
の連続式溶融亜鉛めっきラインのめっき浴出側で亜鉛付
着量を調節し、直ちに５５０〜６００℃程度に保持した
加熱炉に導（ことにより、めっき被膜中のＦｅ含有量が
８〜１４％程度のＧＡ鋼板を得る手段が例示される。

さらに、本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあ
くまでも本発明の例示であり、これにより本発明が限定
されるものではない。

実施例１ 既設の溶融亜鉛めっきラインにおいて、溶融亜鉛めっき
時の侵入材温度を４７０″Ｃ１浴中ＡＩ２量を０．０９
重量％とじた条件下において、Ｃ：０．００２％、Ｓｉ
　：０．０１％、Ｍｎ：０．２３％、Ｐ　：０．００８
％、Ｓ　：０．００７％、Ｔｉ：０．０６３％という組
成の鋼板に、片面当りのめっき付着量を２２〜６４ｇ／
ｍ”の範囲で変化させて溶融亜鉛めっきを行った後、５
２０℃に加熱することにより合金化処理を行った。

そして、ミクロ陥没率（ト）と片面当りのめっき付着量
（ｇ／ｍ”）との関係を調査した。結果を第２図にグラ
フで示す。

なお、ミクロ陥没率は、第６図にその一例の模式図を示
すめっき被膜の断面のミクロ写真をｌｌｌ１１にわたっ
て撮影し、ミクロ陥没部の厚さがｌ＋ｎｍ以下の部分の
割合を測定し、下式により算出した。

Σｌ。

Ｍ（ト）＝ なお、後述する実施例２ないし実施例５においても同様
である。

第２図から明らかなように、ミクロ陥没率が５％以上で
あるには、片面当りのめっき付着量が４５ｇ／ｓ”以下
であることが必要である。

実施例２ 実施例１と同じ組成の鋼板に、侵入材温：４９０℃１浴
中ＡＱ量：０．１２％、合金化処理温度：５２０″Ｃと
いう条件下であって、めっき付着量を種々変更すること
によりミクロ陥没率を０〜３０％の範囲で変更して、Ｇ
Ａ鋼板を得た。

これらのＧＡ鋼板に５０−の膜厚の粉体塗装を行い、そ
の後に切断した。そして、ミクロ陥没率に）と、発生し
たエナメルへツー０幅（ｍ閘）との関係を調査した。結
果を第３図に示す。

第３図から明らかであるように、本発明によれば、ミク
ロ陥没部の最小めっき厚が１ｐ以下である部分の面積比
率（ミクロ陥没率）が５％を超えると、発生するエナメ
ルヘアーの幅は０．３　＋１１−以下となって、粉体塗
装後の耐エナメルヘアー性が改善されることがわかる。

なお、ミクロ陥没部の最小めっき厚がＩＪｊＡを超える
と、粉体塗装後シャーで切断する際、めっき−地鉄界面
にクラックが入り易くなるため、耐エナメルヘアー性の
向上効果がなくなる。この効果は、めっきの断面をミク
ロ観察すると、最小めっき厚が１／Ｊｌ以下では、塗膜
およびめっきと地鉄界面の密着性が良いのに対し、１−
以上では、はとんどがめっきと地鉄界面にクランクが入
っていることによって認められた。

実施例３ 溶融めっき時の侵入材温度が４７０℃、めっき浴中ＡＱ
量を０．０７〜０．１３重量％の範囲で変化させて、片
面当りのめっき付着量が４０〜４２ｇ／ｗ”の条件で溶
融亜鉛めっきを行った後、５２０℃に加熱することによ
り合金化処理を行った。

そして、ミクロ陥没部の最小めっき厚さが１−以下であ
る部分の面積比率（ミクロ陥没率）（ト）と、めっき浴
中Ａｌ２１に）との関係を調査した。結果を第４図にま
とめてグラフで示す。

第４図により明らかなように、めっき浴中のＡＱ量は、
０．０８〜０．１３重量％程度が好適であることがわか
る。

実施例４ 実施例１と同じ組成の鋼板をめっき母材とし、溶融めっ
き時の侵入材温度を４４５〜４８５℃の範囲で変化させ
て、めっき浴中のＡＱ量を０．０９％、片面当りのめっ
き付着量が４０ｇ／＋＋”という条件で溶融亜鉛めっき
を行った後、５２０℃に加熱することにより、合金化処
理を行った。

そして、前記面積比率（ミクロ陥没率）■と侵入材温度
■との関係を調査した。結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、所望のミクロ陥没率を確保
するためには侵入材温度は４６０℃以上が必要である。

実施例５ 板厚０．８１の一般用鋼板（ＪＩＳ　Ｇ　３１４１）お
よび深絞り用鋼板（Ｔｉ：０．０６３％添加極低炭素鋼
板）をそれぞれ用いて通常のセンジミア型溶融亜鉛めっ
きラインで前処理、洗浄、焼鈍、還元を行った後、第１
表に示す条件でめっき処理を行い、その後加熱により合
金化処理を行った０合金化度は、合金化処理における加
熱温度および時間を変更することにより調整した。

また、ミクロ陥没率を測定するとともに下記要領により
耐エナメルヘアー性を評価した。

エ　メルヘアーース　： ＧＡ鋼板に塗膜密着性に優れたクロメート処理を一定量
施こし、その上層として４０−の粉体塗装を施こした。

こうして得られた粉体塗装を行ったＧＡｌｉｌｉ板をジ
ャーで切断し、その切断面にポリエステルチーブをはり
付け、その後にテープを引き剥がし、剥離ないしは浮き
上がった塗膜の幅（エナメルヘアー幅）を測定した。な
お、このエナメルヘアー幅が０．３剛−を超えると、家
電製品の外観を悪化させるため上記エナメルヘアー幅が
０．３１以下を合格、０．３−超を不合格として判断し
た。

結果を第１表にまとめて示す。

（ヴ、下業４ｓ） ＱＤネは本発明の範囲外 第１表に示す結果からも明らかなように、本発明により
粉体塗装後の切断時に、その切断面においてエナメルヘ
アーの発生を著しく低減することができるＧＡ鋼板の製
造が可能となったことが明らかである。

また、合金化度も比較例と同程度であり、耐食性にも優
れることがわかる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明により、主として家電製品
用として使用される粉体塗装母材であって、耐食性さら
には耐エナメルヘアー性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
調板とその製造法を得ることができた。

かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）〜１、第１図（ａ）　−２および第１図い
）は、本発明にかかるＧＡｌｉ板における、塗面、地鉄
面、ならびにそれぞれの断面を示す略式説明図：第１図
（Ｃ）−１、第１図（Ｃ）　−２、および第１図（ロ）
は、従来のＧＡ鋼板における塗面、地鉄面ならびにそれ
ぞれの断面を示す略式説明図； 第２図は、実施例１におけるミクロ陥没率とめっき付着
量との関係を示すグラフ； 第３図は、実施例２におけるミクロ陥没率とエナメルヘ
アー幅との関係を示すグラフ；第４図は、実施例３にお
けるミクロ陥没率と浴中Ｍ量との関係を示すグラフ； 第５図は、実施例４におけるミクロ陥没率と侵入材温度
との関係を示すグラフ；および第６図は、実施例１ない
し実施例５において、撮影しためっき断面の一例を示す
模式図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）そのめっき層表面にミクロ陥没部を有し、そのミ
   クロ陥没部の最小めっき厚さが１μｍ以下である部分の
   面積比率が５％以上であることを特徴とする粉体塗装後
   の耐エナメルヘアー性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼
   板。
2. （２）めっき母材が、Ｔｉを０．０１重量％以上０．１
   重量％以下含有する鋼板である請求項１記載の粉体塗装
   後の耐エナメルヘアー性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
   鋼板。
3. （３）溶融めっき時の侵入材温度が４６０℃以上、浴中
   Ａｌ量が０．０８〜０．１３重量％、そしてめっき付着
   量が片面当り４５ｇ／ｍ＾２以下の条件で溶融Ｚｎめっ
   きを行った後、合金化処理を行うことを特徴とする粉体
   塗装後の耐エナメルヘアー性に優れた合金化溶融亜鉛め
   っき鋼板の製造法。