JPH0339489A - 加工性に優れた表面処理金属材 - 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、めっき層の密着性が優れていることにより成
形加工時に剥離等を生ずることのない高密着性・高耐食
性Ｚｎ−Ｍｇ合金蒸着めっき金属に関するものである。

［従来の技術］ 鋼板等を防食加工する手段としては従来よりＺｎめりき
が汎用されている。しかし鋼板等の耐食性向上に対する
要請は更に高まる傾向にあり、従来のＺｎめっき鋼板で
は需要者の要求を十分に満たすことができなくなってき
た。

この様な背景のもとで、電気めっき法を利用したＺｎ−
Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｍｎ、Ｚｎ−Ｃｏ等のＺｎ合
金めっき鋼板が開発され、また溶融めっき法を利用した
Ｚｎ−Ａｌ−ミツシュメタル、Ｚｎ−Ａｌ−５ｉ、Ｚｎ
−Ａｌ−Ｍｇ。

Ｚｎ−Ａｌ−３ｎ等のＺｎ−Ａｌ系多元合金めっき鋼板
も開発されている。

しかし電気めっき法によって得られる上記Ｚｎ合金めっ
き鋼板には次の様な問題が指摘されている。

Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板：めっき層が硬く、このめっき鋼
板に成形加工を施すとめっ き層に亀裂が生じ、割れ目から露出 した素地鋼板に赤錆が発生する。

Ｚｎ−Ｆｅめっき鋼板：めっき層中にＦｅが含まれてい
るため、比較的短期間の使用 で赤錆が発生する。

Ｚｎ−Ｍｎめフき鋼板：めフき層形成時に大量の水素が
発生するため電流効率が低 く、生産性に問題がある。

Ｚｎ−ｃｏめっき鋼板：Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板の場合と
同様めっき層が硬くて加工性 が乏しく、該めっき鋼板に成形加工 を施すとめっき層に亀裂を生じて割 れ目から錆が発生してくる。

他方、溶融めっき法によって得られる上記Ｚｎ−Ａｌ系
多元合金めっき鋼板の場合、組合わされる合金元素が溶
融Ｚｎと相溶するものでなければならないところから、
ベース金属がＺｎ−Ａｌ系に限定されるばかりでなく他
の合金元素の種類や配合量等にも制限があり、期待され
るほどの耐食性改善効果は得られない、しかもこのめフ
き層はＺｎリッチ層とＡＩリッチ層の２相が混在したも
のとなり、両相の粒界が腐食され易いという問題もある
。更に溶融めっき法においては、めっき浴の温度が高く
なりすぎると、めっき層と素地鋼板との境界部にＦｅを
含む脆弱な合金層が生成し、成形加工時にめっき層がＰ
Ｊ単に剥離するという問題も生じてくる。

［発明が解決しようとする課題］ そこでさらに耐食性に優れたＺｎ系合金鋼板を得る目的
で種々研究を重ねた結果、真空蒸着めっき法を採用すれ
ば、従来の電気めっき法や溶融めっき法で製造したＺｎ
系合金めっき鋼板に比べて耐食性に優れたＺｎ系合金め
っき鋼板が得られることが分かった。その中でも特にＺ
ｎ−Ｍｇ合金（Ｍｇ含有量：０，５〜４０％）蒸着めっ
き鋼板は耐食性に優れていることが分かり、この技術に
よってＭｇ含有量を自由に制御できる様になり、所望の
耐食性を付与することが可能となったので、特願昭６２
−１７５３９３号として提案した。

ところがＺｎ−Ｍｇ合金蒸着めっきにおいてＭｇの含有
量を多くすると、即ち５％を超えて配合すると曲げ加工
やプレス成形加工時にめっキ層の剥離を生ずるという問
題が生じてきた。

ところでめっき層の剥離を防ぐための改善方法としては
、次の様な技術が知られている。

■めっき層と素地金属との間に両者の合金化層を形成す
る。

■めっき層と素地金属間の熱膨張率の差が大きい場合は
、両者の中間の熱膨張率を有するインサート金属を介入
させる。

まず■の方法として、例えばＺｎ系合金溶融めっき鋼板
におけるめっき層金属と素地鋼板の合金化のための加熱
速度をコントロールする技術がいろいろ研究され、Ｚｎ
−Ｆｅ合金相の種類やその厚さ（ついて検討がなされて
いるが、未だ生産技術的に十分な結果が得られていない
。また■の方法に関してはインサート金属を選択するこ
とによって接合部社おける拡散促進効果、接合面間の密
着性の促進効果、酸化皮膜の破壊や除去の促進効果が得
られるが、−数的にインサート金属を介入させるために
はクラッド法を利用しており、この方法では非常に長時
間を要するため工業的生産ラインへの通用は困難である
。

以上の様な状況に鑑み本発明においては、めっき密着性
に優れることにより、成形加工時に剥離等を生じること
のない表面処理金属材を提供する目的で検討した。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明とは、素地金属
上に第１層としてＺｎ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｍｇ，Ａｌ，Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉの各単体、あるいは前記
金属の１種以上を５％以下含有し残部Ｚｎおよび不可避
不純物よりなるＺｎ合金めっきからなるめっき層を有し
、第２層としてＺｎ−Ｍｇ合金蒸着めっき層を有し、更
に第３層として前記第１層と同じ付着量範囲および組成
範囲からなるめっき層を有するものであることを要旨と
するものである。

［作用］ 本発明者等はＺｎ−Ｍｇ合金蒸着めっきが素地金属に対
して密着性が悪い理由について検討した。その結果Ｚｎ
−Ｍｇ合金蒸着めっきにおいては、Ｍｇ含有率が５％を
超えるとめっき層目体が硬くて脆くなるため曲げ加工時
やプレス成形加工時に剥離を生じることが分かった。

そこでＺｎ−Ｍｇ合金蒸着めっきの密着性について種々
検討したところ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｍｇ、Ａ１．Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｎの単体、あるいは
前記金属の１種以上を５％以下含有し残部Ｚｎよりなる
Ｚｎめっき層から選択されるめっき層（以下、第１層と
呼ぶことがある）を形成した後、Ｚｎ−Ｍｇ合金蒸着め
っき層（以下、第２層と呼ぶことがある）を施すと、め
っき密着性が良好で加工成形時に剥離を生じないと共に
高い耐食性を有するものとなることが分かり、その技術
的意義が認められたので先に出願した（特願昭６３−２
９５２５８号）。

本発明者らは、上記技術が完成された後も、密着性改善
という観点から様々な角度より検討を進めた。その結果
、前記第２層の上に更に、第１Ｎと同じ付着量範囲およ
び組成範囲のめっき層（以下、第３層と呼ぶことがある
）を形成して第２ＦＪ（Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき層）を包
み込んだ構造にすれば、めっき密着性、成形加工性、耐
食性が更（改善されることを見出した。但し、第３層は
第１層と全く同一の付着量および組成とする必要はなく
、第１層の前述の付着量および組成の範囲内であれば良
い。

この様な効果が認められるのは、第１層目体素地金属お
よびその上に形成されるＺｎ−Ｍｇ蒸着めっき層Ｃ対し
て優れた密着性を有すると共に、第１層および第３層に
よって第２層を上下から包含するサンドイッチ構造を呈
するので、硬くて脆いＺｎ−Ｍｇ合金めっき層と金型と
の直接の接触が回避できるばかりでなく、上下層による
内部応力緩和能によって成形加工時のめっき層剥離が一
層低減されるからであると考えられる。

本発明においては、第１層および第３層のめっき付着量
は０．ｌ〜１０　ｇｅｌとするのが好ましい、ｉｔ層お
よび第３層のめつき層の付着量が０．１ｇ７／ｓ’未満
では厚さが不足し十分な密着性改善効果が得られず、１
０ｇ１０２超になっても密着性改善効果はそれ以上向上
せず却ってめっき効率およびめっきコスト面でマイナス
となる。

一方第２層を形成するＺｎ−Ｍｇ蒸着めっき層における
Ｍｇ含有量は０．５〜２０％とするのが好ましい。０．
５％未満では耐食性が不十分であり、２０％を超えて含
有させても耐食性がそれ以上向上するわけではなく、め
っき層が硬くなって特性が低下する。まためっき付着量
は５〜４０　ｇｅｍ”とするのが好ましいｍ　５ｇ／ｍ
”未満では厚さが不足し十分な耐食性が得られず、４０
　ｇ／ｍ”超としても耐食性改善効果が大幅に向上する
ことなく、却ってめっき効率およびめっきコスト面でマ
イナスとなる。

この様にめっき密着生に優れているとともに内部応力緩
和能を有する第１層および第３層の間に耐食性を有する
Ｚｎ−Ｍｇ蒸着めっき層を包含するサンドイッチ構造を
構成することによって、成形加工時にめっき層剥離を生
ずることがなく高密着性・高耐食性Ｚｎ−Ｍｇ合金蒸着
めっき金属が得られる。

尚第１層および第３層の形成方法としては電気めっき法
、溶融めっき法、無電解めっき法、溶射めっき法、ある
いは蒸着めっき法等いずれの方法を採用しても良い。

次に、鋼板上に蒸着めっき法で第１層を形成しその上に
Ｚｎ−Ｍｇ合金蒸着めっきを施し、更にその上に蒸着め
っき法で第３層を形成する場合における好適な製造条件
について述べる。

アルカリ洗浄、電解脱脂、酸洗等により清浄化した鋼板
を予熱し、非酸化性雰囲気中（通常は１０−２〜１０−
’Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気中）でＡＩ。

Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＴｉあるいはＺ
ｎまたは前記金属の１種を５％以下含有し残部Ｚｎより
なる第１蒸着めっき層を形成する。

次いで、この第１蒸着めっき層の上に同様の条件でＺｎ
−Ｍｇ合金蒸着めっき層を形成する。更に第２層の上に
、第１ｐＪと同様の条件により第３層を形成する。

第２層のＺｎ−Ｍｇ合金めっき層は第１層および第３層
を形成する金属と良好な親和性を有するので、第２層は
第１．３層に包含された状態で素地鋼板に強固に密着す
る。

以上の様な構成よりなる技術は、第１層に対して親和性
を有する金属であればいずれの素地金属にも適用でき、
前記鋼以外の他の金属例えばステンレス鋼、Ａ１．Ａ１
合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金。

Ｔｉ、Ｔｉ合金等に対しても適用可能である。またその
形状も板材に限定されない。

以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下
記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・
後記の趣旨に徴して設計することはいずれも本発明の技
術的範囲に含まれるものである。

〔実施例］ 厚さ０．８■−の冷延鋼板をアルカリ脱脂して清浄化し
た後、真空度１０−４〜１０−’Ｔｏｒｒの雰囲気下で
第１層を形成し、次いで同様の条件下でＺｎ−Ｍｇ合金
よりなる第２層を形成し、更に第１層と同様の条件で第
３層を形成し、第１表に示す様な蒸着めっき表面処理鋼
板を得た。

得られた各めっき鋼板について加工性を調べ、その結果
を第１表に示す、尚加工性については、表面処理鋼板を
第１図に示す様なドローピード試験を行なった後、テー
プを付着させて引剥がしめっき層の剥離状態を調べるこ
とにより行なった。

第１表から明らかな様に本発明例によればＺｎ−Ｍｇ合
金蒸着めっき層におけるＭｇ含有量が５％以上になって
も加工性が良好であることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、本発明に係る
表面処理金属材はめっき密着性に優れていると共に高耐
食性を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はドロービード試験の模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 素地金属上に第１層としてＺｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ａ
   ｌ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉの各単体、あるいは前記金属の１
   種以上を５％以下含有し残部Ｚｎおよび不可避不純物よ
   りなるＺｎ合金めっきからなるめっき層を有し、第２層
   としてＺｎ−Ｍｇ合金蒸着めっき層を有し、更に第３層
   として前記第１層と同じ付着量範囲および組成範囲から
   なるめっき層を有するものであることを特徴とする加工
   性に優れた表面処理金属材。