JPH03249162A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、自動車車体や家電製品などに利用される合
金化溶融亜鉛めっき鋼板に関連し、プレス成型に要求さ
れる摺動特性に加えて優れた表面処理性と耐パウダリン
グ性を併せ持つ合金化溶融亜鉛めっき鋼板に間する。

［従来技術］ 合金化溶融亜鉛めっき鋼板は亜鉛めっき鋼板の持つ優れ
た耐食性と共に、塗装性、塗料密着性及び溶接性等を兼
ね備えることから、自動車や家電製品等に広く利用され
ている０合金化溶融亜鉛めっき鋼板の一般的な製造方法
としては、冷間圧延された鋼板を連続溶融亜鉛めっきラ
イン（以下、ＣＧＬと称す）で再結晶温度以上に加熱し
て焼鈍し、次いで４６０℃程度に加熱された亜鉛洛中に
浸漬することにより亜鉛めっきを行い、亜鉛の付着量を
制御した後５５０℃乃至６５０″Ｃまで再加熱して合金
化熱処理を施す方法が知られている。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板の殆どは、成形加
工を受けて目的の用途に供されるが、プレス成形に際し
ては、他の薄板と同様、摺動特性が要求される。この摺
動特性が劣るとプレス成形時に割れが発生したり、皺が
生じたりする。これらの事故を防ぐため、現実には摺動
特性が低下は著しく生産性に影響する特性であるが、こ
の分野の研究は緒についたばかりで未だ実用になる改良
技術は生まれていない。

パウダリングは成形時に起こるもう一つの好ましからざ
る現象で合金化熱処理めっき鋼板に特有のものである。

即ち、前記の合金化熱処理を受けると、鋼板と亜鉛層と
の間には合金化反応が進行し、ζ相（ＦｅＺｎ１３）、
δ１相（ＦｅＺｎｔ）、「１相（Ｆｅ３Ｚｎｔｏ）或い
はＦ相（Ｆｅ３Ｚｎｔｏ）と呼ばれるＦｅ−Ｚｎ系合金
層が順次形成される。

これらのＦｅ−Ｚｎ系合金相は下地鋼板よりも硬度が大
きく、特に５００℃を超える合金化処理で形成されるＦ
相は硬くこの層が発達するとプレス成形等の加工を受け
る際に皮膜が粉状に剥離するいわゆるパウダリング現象
が起き易くなる。このようなパウダリング現象が起こる
と皮膜の健全性が害されるばかりでなく、剥離した粉が
プレス型等に堆積しプレス部品に疵をつける等、数々の
不都合を生ずる。この剥離量は当然のことながら、皮膜
が厚くなるほど多く、従って厚目付である程問題は大き
い。

このような耐パウダリング性の改善対策として、従来、
目付量を少なくしてその耐食性を向上させようとの試み
もなされた６例えば、特開昭６０−３９１５３では、先
ず、めっきの平均結晶粒径を３μｍ以下とすることによ
って耐孔食性が向上するとの知見を示し、これに基づき
、従来多く使用されていた４５ｇ／ｍ”の目付量のもの
に替えて、１５乃至３０ｇ／ｍ２の目付量のものを使用
することによって、パウダリングの問題を解決すること
を提案している。しかし、需要は益々合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の高耐食性と成形加工の生産性向上を嘱望して
おり、６０　ｇ　／　＋ｎ２或いは７０ｇ　／　ｍ”と
目付量が多くても尚且つ成形性の良いものが強く要求さ
れつつある。一方皮膜の合金状態を改善することによっ
て、耐パウダリング性を向上させようとの試みもあり、
例えば、特願昭５８−７３４９８では、被膜中のＦｅ含
有率を１５ｗｔ％乃至３５Ｗし％まで高めて、皮膜の主
成分を「相とすることが提案されている。しかし、この
場合δ１相が存在しないので、燐酸塩処理やクロメート
処理等の表面処理性に劣り、従って、塗膜の密着性や塗
膜上耐食性が確保できない、このため、更に上層にＦｅ
−Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏその他の金属を付着させなければな
らない（例えば、特開昭６２−２９０８９４）、又、こ
れとは反対に、特開昭６４−１７８４３では、被膜中の
Ｆｅ含有率を７ｗｔ％乃至１３ｗｔ％と低くして、皮膜
表面部の主成分を軟らかく伸び性のあるζ相とすること
が提案されている。しかし、この軟質の層が存在するた
め表面の摩擦係数が大きく、プレス成型時の摺動特性が
劣りプレス割れが発生し易い欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 以上述べてきたように、成形加工性が良く且つ高耐食厚
目付合金化溶融亜鉛めっき鋼板が要求される需要動向に
対して耐パウダリング性及び摺動性を兼ね備えた製品が
、未だ実現されていない。

この問題を解決するためにこの発明は行われたもので、
厚目付であっても、皮膜の合金相及び結晶粒が制御され
ているため摺動特性とともに耐パウダリング性にも優れ
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板の提供を目的とするもので
あ、る。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成すための手段は、Ｆｅ−Ｚｎ合金皮膜が
、δ１相単独若しくはδｌ相と厚さ１μｍ以下の「１相
からなり、且つこの皮膜の表層結晶の平均アスペクト比
が３以下である合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

なお、ここで言う表層結晶の平均アスペクト比とは、皮
膜断面を走査型電子顕微鏡で観察し表層付近に見られる
粒状の結晶について測定した長辺と短辺の比の平均値で
ある。

［作用］ Ｆｅ−Ｚｎ合金皮膜は、前述したように、一般にζ相、
δ１相、ｒ１相若しくはζ相から構成されるが、δｌ相
単独若しくはδ１相と厚さ１μｍ以下のｒ１相から成り
立っていると、皮膜表面には軟質で摩擦係数の大きなζ
相が存在しないので、摺動特性を低下させることが無い
、更に、硬質のｒ相がなく、厚さ１μｍ以下のΓ１相で
あれば耐パウダリング性を低下させることはない、更に
この発明で重要なのは、皮膜表面を構成する結晶のアス
ペクト比であって、この平均アスペクト比が、３以下の
場合観察される結晶は塊状であり、３を超えると柱状結
晶が混在し、平均アスペクト比の増大にしたがって柱状
晶が増え、４．５以上では殆どが柱状である。結晶が柱
状であると、相対的に皮膜表層に占める空間の割合が大
きくなり、摺動に際して表面が変形し易くなるために摺
動特性が劣化する０反対に、この平均アスペクト比が３
以下であると、変形は制限されプレス成型時の摺動特性
が改善される。第１図に表面結晶の平均アスペクト比と
摩擦係数との関係を調べた結果を示す、第１図は第１表
に示す組成の４鋼種について、めつき浴温を４６０℃、
めっき量を７０ｇ／♂とじ、めっき浴侵入板温、めっき
浴ＡＩ含有率及びめっき後の合金化熱処理条件を種々変
えてえちれた皮膜中のＦｅ含有率６〜１５％の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板について調査したものであり、図では
鋼Ｎ（１）を○印で、鋼１１■を△印で、鋼種（３１を
Ｘ印で、鋼種４）を・印で各々表しである。何れの鋼種
についても平均アスペクト比が３以下では摩擦係数は小
さいところで安定しているが、３を超えるとアスペクト
比の増加にしたがって摩擦係数は大きくなる。

このように本発明においては皮膜の合金相及び結晶粒を
制御することによって摺動特性とともに耐パウダリング
性を改善しているので、原板の鋼種やめっき方法或いは
目付量に関係なくその効果は得られる。特に、厚目付合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の耐パウダリング性に注目した
とき、ＦｅＺｎ合金皮膜が片面当たり３０ｇ／！Ｉ＋２
以上の付着量であっても、摺動特性は勿論、十分に優れ
た耐パウダリング性をも併せ持つものである。

なお、本発明の鋼板の製造方法の一例として以下の製造
方法を挙げることができる０通常の製造方法で製造した
酸洗（熱延）鋼板あるいは冷延鋼板をＣＧＬに通板し溶
融亜鉛めっきを施す、この際、めっき浴温を４８０℃以
上にするか、あるいはめっき浴温は通常の範囲である４
５０〜４７０℃とし、鋼板の浴への侵入温度Ｔ（”Ｃ）
を浴中Ａ１量によって決まる下式の条件を満足するよう
に設定する。

Ｔ　　（’Ｃ）　　≧　５６５Ｘ［Ａ１．（％　）　コ
　＋　４１０Ｔ（℃）≧４８０ このようにしてめっき浴中でのＦｅ−Ｚｎ反応を促進す
るとともに塊状のδ１相を比較的均一に形成させること
ができる。引き続き付着量制御を行なった後、５００℃
以下の比較的低温で合金化処理を行なう、こ、のような
低温での合金化処理でδ１相は成長し合金化が完了する
。この際表面の結晶は塊状であり、平均アスペクト比は
３以下となる。一方、低温での合金化処理により「１相
が皮膜−鋼板界面に生成するが、厚さを１μｍ以下とす
ることにより優れた耐パウダリング性が実現される。

又、表層の結晶が柱状であると見掛けの表面積よりも実
際の表面積が非常に大きくなるが、塊状で表面に存在す
ればこれらの差は縮少し、化成処理やめつき処理等の表
面処理を施す場合非常に有利である。

〔実施例コ 第２表の組成を有する鋼を熱間圧延後酸洗し冷間圧延に
よって板厚０−６５＋ｕとし、これをＣＧＬに通板して
種々の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得た。尚、めっき条
件は以下の通りである。

めっき浴侵入鋼板温度：４６０〜５２０℃、めっき浴温
度：４６５℃ 合金化処理温度＝４８５〜５５０℃ めっき浴組成：Ａｌ＝Ｏ。

１３％、 ｐｂ＝ｏ。

１　％ 得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板についてｒ１相の厚
さ、ζ相の有無等を調べるとともに耐パウダリング性及
び摺動特性を測定した。

ｒ１相の存在をＸ線回折により確認後、断面を電子頴微
鏡で拡大しその厚さを測定した。

ζ相の有無については、Ｘ！！回折により、ζ（−４，
２，１）即ちｄ＝２．１２オングストロームの高さ（Ｉ
［ζ］）と、δ１　（２，４９）即ちｄ＝１．９９オン
グストロームの高さ（Ｉ［δ＋］）を測定し、この比か
ら判断した。

即ち、工［ζコ／Ｉ［δ１］が０．４以下のとき実質的
にζ相が無いとみなすことができる。

耐パウダリング性は、ビード引抜き試験を行い雄型ビー
ドでしごかれた面のめっき皮膜の剥離量を測定し、その
皮膜付着量に対する百分率によって評価した。ビード引
抜き試験器を第２図に示す０図で、１は試験片、２は雌
型ビード、３は雄型ビードである。試験片１を雌型ビー
ド２と雄型ビード３との間に挟み一定の圧力で押付けた
状態で破片を引抜いた。雌型ビード２の肩はＩＲ５雄型
ビード３の先端は０．５Ｒに作られており、試験片はこ
こでしごかれる。その後粘着テープによって雄型ビード
でしごかれた面の皮膜を強制剥離しその前後の重量変化
を測定した。押付は圧は５００ｋｇｆ、雌型ビード幅及
び雄型ビード幅は各々４０關、試験片幅は３〇−諺であ
った。

摺動特性は、以下の試験条件により摩擦係数を測定する
ことによって評価した。試験片表面に潤滑油（パーカー
興産■製ノックスラスト５３０Ｆ〉を均一に塗布した後
工具鯛５ＫＤ１１製の圧子（接触面積３ＸＩＣ）ｗＪ）
を試片表面に押付は荷重４００ｋｇｆで押付け、Ｆ片を
１ｍ／分の速度で引き抜くことにより測定した。摩擦力
は３回測定し、その平均値から求めた。調べた結果を第
３表に示す。

第 表 この発明の条件範囲にある実施例では、摩擦係数は０．
１３以下と安定して小さく、極めて優れた摺動特性を示
している。又、ビード引抜きＨ１１！率も小さく、皮膜
付着量４５　ｇ　／　ｒｎ”程度では数％、７０　ｇ　
／　ｍ”を超えても１１乃至１２％程度にしか達せず良
好な耐パウダリング性を備えている。

これに対して、発明の条件範囲を外れた比較例では、平
均アスペクト比の大きい試験Ｎα９乃至１１では摩擦係
数が大きく摺動特性に劣り、Ｆ相の厚さが１μｍを超え
た試験ＮｌＬ１２乃至１４ではビード引抜き剥離率が大
きく耐パウダリング性に劣る。

更に、ζ相の存在する従来例では摩擦係数は最も大きく
摺動特性は一段と劣る。

［発明の効果コ この発明によれば、Ｆｅ−亜鉛合金皮膜の「相の厚さを
規制し且つ表面の結晶粒が塊状である合金化溶融亜鉛め
っき鋼板となっているので、優れた摺動特性を有しそれ
と共に皮膜付着量が多くても良好な耐パウダリング性を
も併有している。このように、高耐食性化と加工生産性
とを追及する産業界の需要に応えるこの発明の効果は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための表面結晶の平
均アスペクト比と摩擦係数との関係を示す図、第２図は
ビード引抜き試験器の横断面図である。 １・・・試験片、２・・・雌型ビード、３・・雄型ビー
ド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷延鋼板の表面に、δ＿１相単独若しくはδ＿１相と厚
   さ１μｍ以下のΓ＿１相からなり、且つ表層結晶の平均
   アスペクト比が３以下であるＦｅ−Ｚｎ合金皮膜を有す
   ることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。