JPH0361352A

JPH0361352A - 溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0361352A
Application number: JP19386889A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shindo; 新藤　芳雄; Motoo Kabeya; 壁屋　元生; Takashi Shimazu; 隆島津
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-18
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0756069B2

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）本発明は脱スケールした熱延鋼板の溶融亜鉛めっき鋼板
及びその低温加熱による製造方法に係り、特に高Ｓｉ添
加鋼を代表とする難めつき鋼板をはじめ、成分系によっ
て、必然的に表面清浄の異なる高張力熱延鋼板に対して
、溶融亜鉛めっき条件をいたずらに変更することなく普
通鋼と同様の亜鉛めっき外観の均一性、密着性はか、溶
融亜鉛めっき鋼板として具備すべき性能を効率的に得ら
れるようにしたものである。

（従来の技術）従来、建材等で構造用部材として多用される裸鋼材の高
寿命化或いは意匠性向上にあたっては、一定の成形加工
後に、めっきや塗装と言った何等かの後処理が需要家で
なされていたが、工程省力による使用鋼材の低コスト化
から、供給鋼Ｈの表面処理化が強く要求される情勢にあ
る。

この中で、最近では特に板厚２〜６１１Ｉ１Ｍと言った
厚手高張力熱延鋼板の表面処理化要求が高まりつつある
。この高張力熱延鋼板の防錆性向上を主目的とした表面
処理方法としては、生産性の点から容易に厚めつき化が
可能なゼンジマー式溶融亜鉛めっき法がある。

ところがこの場合、鋼板の材質強度の点から、溶融亜鉛
めっき前の最高加熱板温としては、溶融亜鉛めっきの浴
温よりやや高目の予熱イメージの加熱が前提となるため
、通常、ゼンジマー式ラインの特徴の一つである６００
℃以上の高温での無酸化加熱による鋼表面の清浄化効果
（スポンジ効果）は余り期待できず、逆に低温加熱還元
工程での還元不足を伴なって不めっきが生じ易い欠点が
ある。

これを改善した従来技術としては、冷間圧延による高張
力鋼板に対し、従来の加熱方式のもとで、均一外観の溶
融亜鉛めっきに仕上げるにあたって、該基板の表面に予
めＦｅめつきを施すことを特徴とする特公昭６０−５８
４１８号や、同様にＺｎのプレめっきを特徴とする特公
昭８２−５６９４９号などが提案されている。

しかし、前者は、Ｆｅプレめっき技術そのものが電解酸
化によるＦｅ　　の生成等から安定したＦｃめっきが難
しく、又後者にあっては、プレめっき後の加熱において
、プレめっき層からのＺｎの選択気化があり、還元ガス
及びその炉内の雰囲気汚染がひどく、又加工に脆いＦｅ
−Ｚｎ二元合金層の成長などから、高生産性ライン下で
は、操業上安定性に欠ける難点があり、又工業的レベル
での溶融亜鉛めっき外観或いは密着性等の確保にあたっ
て、更に課題を残している。

（発明か解決しようとする課題）本発明は、高生産性の溶融亜鉛めっきラインにあって、
従来のようなＦｅやＺｎ等のプレめっきを施すことなく
、単に脱スケールされた熱延ｍｔの表面及び表面層をご
く僅か研削することにより、鋼板強度を損なわない範囲
での低温加熱下で、不めっき発生を伴なうことなく、安
定した品位で均一外観の溶融亜鉛めっき鋼板を得るもの
である。

（課題を解決するための手段）本発明は高張力熱延ｍ板の表面に対して外観的に不めっ
き発生のない均一な溶融亜鉛めっきを施すにあたり、特
定する前処理として、脱スケール酸洗後、特定量の表面
研削を行ない、且つその後の低温加熱条件を特定するこ
とを特徴として成り、その構成は以下の通りである。す
なわちゼンジマー式連続溶融亜鉛めっきプロセスにおい
て酸洗脱スケールした熱延鋼板の表面を０．１〜５部研
削し一且、乾燥したのちＨ２ガス濃度が１５％以下、露
点が一５℃以下のＮ２ガス雰囲気中で最高到達板温が４
５０〜６００℃の範囲で加熱することを特徴とする溶融
亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法であり、必要により溶融
亜鉛めっき後、亜鉛めっき層が溶融状態にあるうちに大
気中で板温４５０〜Ｇ００℃、保温時間１０秒以下で加
熱することを含み、披めっき鋼板に８１含有量０．５〜
１．ｏｖｔ％の熱延鋼板を用いることを含み、披めっき
鋼板に高張力熱延鋼板を用いることを含む。

更に必要により溶融亜鉛めっき浴がＡｊＱ含何瓜０．２
〜１０ｖｔ％、及び第３合金元素としてＭｇ。

Ｓｌ及びＳｂの少なくとも１種以上を０．０５〜１．０
ｗｔ％含有し、不可避的不純物として混入するＰｂ。

Ｃｄ、Ｓｎ等の総量がＯ，Ｏｈｔ％未満で残部がＺｎで
あることを含む。

（作　　用）本発明における表面研削の技術的主旨は、鋼板の材質強
度を強化するために、Ｓｉをはじめとする鋼中添加元素
の表層濃化と、脱スケール酸洗時の残渣（酸洗マッド）
を同時に除去して、鋼板表面の溶融亜鉛めっき浴に対す
る濡れ、引張り張力を増大させ、濡れ性を上げることに
よる溶融亜鉛めっき外観の均−性及びめっき密着性の相
方を向上させることを目的としたものである。

又、この表面研削方法に関しては、元来、機械的又は化
学的手法のいずれであってもよいが、生産性からみて、
吐粒人すブラシロール等の機械的方法の方が好ましい。

尚、表面研削効果としては、研削量に比例するが、０．
１ｍ未満では、上述の研削効果は小さく、又５即超では
その効果は飽和し経済的でない。好ましくは０．３〜３
−がよい。

本発明でいう鋼板の加熱とは、鋼板の材質強度が低下す
ることなく且つ表面酸化を抑１１　Ｌ、溶融亜鉛めっき
浴との界面反応に支障のない程度の加熱条件を言う。

従って、本発明ではその板温と加熱雰囲気の管理が必要
である。板温４５０℃未満では、板温の低温化による溶
融亜鉛めっき浴温の維持管理、コストの高騰や、ライン
加減速時の浴温制御が難しく、又めっき付着量の制御等
、主としてラインの操業安定性に欠け、現実性に乏しい
。

一方、６００℃超では、鋼板からのＦｅ拡故が過剰に進
み、特にプレめっき層のピンホール部とその周辺におい
て、加］二に脆い適合金層の不均一生成があり溶融めっ
き層の密着性不良を招いたり、又鋼板の初期利質強度の
低下を招いたりするため、余り好ましくない。従って、
本発明における好ましい低温加熱板温としては、４５０
〜５５０℃がよい。

また、加熱雰囲気としては、Ｎ２ガス雰囲気において、
Ｈ２ガス濃度及び露点の管理が必要である。

本発明でいうＨ２ガスの役割りは、高生産性ライン下で
加熱炉内に必然的に鋼板から持ち込まれる吸着酸素を、
Ｈ２によって燃焼除去し、鋼板表面の過剰な酸化汚染を
防ぐためのもので、従って、露点の制御は必要なものの
、過剰のＨ２ガス濃度を維持することは得策でない。

この意味で本発明の低温加熱雰囲気において、Ｎ　ガス
中のＨ２ガス濃度は１５％以下で十分であす、これ以上
は処理コストの高騰を招き余り経済的でない。特に、該
プレめっきを施すことにより、鋼板界面の限界活性度は
、低Ｈ２ガス濃度側に拡大し、露点次第では、Ｈ２ガス
０％でも溶融亜鉛めっきは十分できる。

一方、上述のようにして吸着した酸素は、Ｈ２との燃焼
反応によって水分を発生し、炉内の露点上昇を招き、そ
れによるめっき品質或いは設備の保全低下を防ぐ必要が
あり、露点管理が必要となる。この意味で本発明におけ
る露点としては、−５℃以下、好ましくは一１０℃以下
がよい。

本発明における溶融亜鉛めっき浴とは、Ｚｎ系又はＺｎ
−Ａ、Ｑ系合金めっきが適用でき、溶融亜鉛めっき鋼板
としての耐食性向上を主旨とする浴成分の管理が必要と
なる。

Ａ、ｌ？は溶融亜鉛めっき層の界面に生じるＦｅＡＮ−
Ｚｎ三元合金層のバリアー形成によって加工に脆いＦｅ
−ｚｎ二元合金層の異常成長を抑制し、めっき層の密着
性向上を図ると同時に、Ｚｎ−Ａρとの共晶合金形成に
よって、電気化学的にＺｎの過剰アノード反応（溶出反
応）を適度に抑制し、これによって溶融亜鉛めっき鋼板
としての高耐食性化を図る目的で用いられる。

ＡＩが０．２ｖｔ％未満では、Ｆｅ　−ＡＩ−Ｚｎの三
元合金層の生成が十分でないため、これにょるＦｅ−Ｚ
二元合金層の異常成長を招き、めっき奇岩性の低下を招
く。一方、Ａｌ１１０ｖＬ％超では、前述したプレめっ
き層のＡｌ１による光密溶出があり、この溶出したプレ
めっき成分と、Ｊが反応ｌ７、溶融亜鉛めっき浴中にド
ロス（金属間化合物）として分散又は浮上し、これが溶
融亜鉛めっき層中又はその表面に再付着し、めっき外観
の均一性、ロールによる押疵やスリ疵の多発など溶融亜
鉛めっき鋼板としての商品価値を大きく損なうため好ま
しくない。

好ましいＡｇ濃度としては、０．３〜７ｗｔ９６がよい
。

本発明に言う不可避的不純物とは、Ｐｂ、Ｃｄ。

Ｓｎなどを指し、溶融亜鉛めっき層にあって結晶粒界等
に偏析しＺｎとの局部腐食から、めっき層の層状剥離を
防止するために極力めっき洛の系外に排除されなければ
ならない。

このようなＰｂをはじめとする不可避的不純物の総工が
０．０２νｔ％を超えては、上述のような粒間腐食を助
長し、商品価値を大きく損なうため余り好ましくない。

好ましい不可避的不純物としては、０、Ｏｔνｔ％以下
がよい。

本発明に適用する溶融亜鉛めっき浴において、添加され
る第３合金元素としては、Ｍｇ、ＳｉおよびＳｂのいず
れか１種以上が用いられる。この第３元素の適用目的は
、溶融亜鉛めっき鋼板としての高耐食性化とめっき外観
の均一性向上にある。

上記第３元素の１種以上が０．０５ｗｔ％未満では、高
耐食性化は望めない。一方、１．０ｗｔ％を超えては、
溶融亜鉛めっき浴に過剰分散したものは浴山Ａｆｆと反
応して、浴面にドロスとなって浮上し、これが該めっき
層に再付着して外観の均一性を損ない、或いは脆性破壊
し易い亜鉛めっき層と化すため、十分な加工性が得られ
にくい難点があり、いずれも商品価値を大きく損なうた
め好ましくない。従って好ましい第３元素の添加量とし
ては０．１〜０．５　ｗｔ％がよい。

本発明に適用する後加熱処理は、加熱によって生じる鋼
板素地よりのＦｅイオンの拡散により、該溶融亜鉛めっ
き層中の各合金成分と反応させ、溶融亜鉛めっき層全体
を鉄系の複合分散型めっき層に改質させることにより、
塗装下地処理性或いは上塗塗料密着性及び耐食性の向上
を狙いとした点にある。

加熱雰囲気は大気中であって、その加熱条件として最高
到達板温が４５０℃未満では上述したような鉄イオンの
拡散による溶融亜鉛めっき層の改質効果は余り期待でき
ず、又６００℃を超えては、鉄イオンの過剰拡散から上
塗塗料性や、塗装後耐食性の飛躍的な向上は難しい。従
って好ましい最高到達板温としては５００℃〜５５０℃
がよい。

また、最高到達板温での保定時間としては、２秒未満で
は鉄イオンの拡散不足から該溶融めっき層全体にわたっ
て均一拡散層を形成できず、上記の本発明の主旨から外
れる。一方、１０秒を超えては、鉄イオンの過剰拡散に
より、加工に脆い硬質の鉄系合金層の異常発達から、め
っき密着性が低Ｆし易くなるため、余り好ましくない。

以上より好ましい保定時間としては３〜７秒がよい。

（実　施　例）塩酸酸洗で脱スケールされた表２の特定鋼成分でなる高
張力熱延鋼板は、ゼンジマー式連続溶融亜鉛めっきライ
ンにおいて、まず表１に定める所定ユのスコッチブライ
ドロールによる表面研削が施され、水洗後、一旦水切り
乾燥される。

その後、直ちに表１に定める加熱雰囲気及びヒートサイ
クル下で加熱処理され、大気中に出ることなく、そのま
ま溶融亜鉛めっきされる。次に表１に特定する成分系の
めっき浴で溶融めっきされた鋼板は、大気中においてガ
スワイピングされ、亜鉛付着量として片面ｌＯＯ〜１２
０ｇ／ｒｒ？に制御される。

このあとはめっき表面機能の要求度において製造上程は
二系統に別れ、通常の溶融亜鉛めっき鋼板の要求であれ
ば、そのまま水冷乾燥して製品となる。

又、塗装性や塗装後の耐食性などを更に高めたものとし
ての要求の場合は、上述の付着量制御された溶融めっき
層が、溶融又は半溶融状態を狙って、再度大気加熱炉中
で、表１の特定加熱条件で加熱されたのち、水冷乾燥さ
れ製品となる。

以下本発明でなる実施例のめっき性能について比較例を
もとに表１にまとめて示す。

（１）　　表１より、原板鋼種に対する表面研削効果に
ついて、本発明による実施例をＮｏ、１〜Ｎ０１２１に
示し、その比較例をＮｏ、２２〜Ｎｏ、　３０に示す。

これより、原板鋼種が変化しても溶融亜鉛めっき外観の
均一性向上に対する表面研削効果は明瞭で、研削量は０
．１−以上あればよいことが分る。

（２）次に、同様に表１より、原板表面研削後の適正加
熱条件において、窒素ガス雰囲気中の適Ｗ水素ガス濃度
について、本発明による実施例をＮｏ、　３１−　Ｎｏ
、３７に示し、その比較例をＮｏ、　３８に示す。

又、その混合ガス中の適正露点について本発明による実
施例をＮｏ、　３９〜Ｎｏ、　４１に示し、その比較例
をＮ［Ｌ４２〜Ｎｏ、４３に示す。

更に、適正加熱板温について本発明例をＮｏ、４４〜Ｎ
Ｏ，４７に示し、その比較例を胤４８〜Ｎ０１５０に示
す。

これより、表面研削量が適正範囲であれば、窒素ガス雰
囲気中の水素ガス濃度は特に必要はないが、加熱炉内の
リーク等操業安定化にあたっては、数％以上の水素ガス
の混合が好ましい。

又、露点においても、加熱中の原板表面酸化は出来る丈
防ぐ必要があることから、本発明の適正露点範囲に制御
すべきであることが分る。

更には、最高到達板温については、原板祠質強度を低下
させない範囲で、亜鉛めっき性を保つことを主旨とした
本発明にあって、その実施例を外れると、主としてめっ
き密着性を阻害することが分る。

（３）　　このようにして前処理を適正範囲に収めた熱
延鋼板に対し、本発明が適用し得る範囲の溶融亜鉛めっ
き浴組成について、適正Ａｇ濃度範囲の実施例をＮｏ、
５０〜Ｎｏ、５５に示し、その比較例をＮｏ、　５０〜
Ｎｏ、　５７に示す。

又、第３合金元素の適正添加量範囲について、本発明の
実施例をＮα５８〜Ｎｏ、　６４に示し、その比較例を
Ｎｏ、　８８〜ＮＣＬ　６７に示す。

更には、不可避的不純物に対する許容範囲について、本
発明の実施例をＮｏ、３３及びＮｏ、　Ｂ　５に示し、
その比較例をＮｏ、　６８〜Ｎｏ、８９に示す。

これより、明らかなように、亜鉛めっき浴中のＡｇ１第
３合金元素及び不可避的不純物を、本発明にいう適正範
囲に収めることによって、主として高耐食性化を更に図
ることが可能なことが分る。

〈４〉　　このようにしてなる本発明の溶融亜鉛めっき
熱延鋼板に対し、更に塗料密着性を向上させるにあたっ
ては、該溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層が、溶融又は半
溶融状態を狙って、後加熱を行ない、鋼板素地からの適
度なＦｅ拡散を行なわしめ、該亜鉛めっき層を適正範囲
のＦｅ−Ｚｎ拡散めっき層に改質せしめることによって
、表面のアンカリング効果を発揮させる必要がある。

この点に関する本発明の実施例として、最高到達後加熱
板温の適正範囲をＮｏ、　７０〜Ｎｏ、７３に、その比
較例をＮｏ、　７４〜Ｎｏ、７５に示す。又、原板鋼種
に対する本発明の適用性について実施例の恥７６〜Ｎｏ
、　７９に示す。更には、後加熱時の板＆保定時間につ
いて本発明の実施例をＮｏ、８０〜Ｎｏ、　８３に示し
１、その比較例についてＮｏ、８４に示す。

これらの結果から明らかなように、後加熱の必要熱エネ
ルギーが過不足になると、該亜鉛めっき層のＦｅ−Ｚｎ
合金化反応が不足もしくは過剰となり、目標の塗料アン
カリング効果は余り期待できないことは明白であり、本
発明にいう適正後加熱条件の維持が必要であることが分
る。

なお、表１に示す＊１〜＊９の注釈について以下に記す。

＊２　表面研削用ロールスコッチブライドロール（住友３Ｍ社製、ファインタイ
プ）使用。

＊３　プレめっき合金元素の共析率及びめっき付石瓜測
定、王水にて溶解♂り離したのち、♂り離液中合金元素
をＩＣＰ測定したものを分子にし、重量法で求めためっ
き付着量を分母にして除したものを合金共折率とする。

＊４　溶融亜鉛めっき外観の均一性（目視判定）◎平滑
で均一光沢に富む、Ｏ無光沢、△毛礼状不めっき発生、
×部分約手めっき発生＊５　めっき密着性１８０度密着折曲げ後々ロチーピング剥離して評価。

◎全く剥離なし、Ｏごく僅か点状剥離、△点状剥離、×
層状剥離＊６　リン酸塩処理性ＰＢ３７ＳＳ処理（日本パーカーライジング製）、６５
℃Ｘ　１Ｏｓｅｃスプレー処理後のリン酸塩生成皮膜の
析出状態から評価。

◎均一微細結晶、○均−ｎつ、やや粗粒結晶混作、Δ細
粒、粗粒混在結晶が析出するかスケが部分的に発生、×
粗粒結晶で且つスケが１１立つ。

＊７　塗料密着性、ＰＢ３７ＳＳ処理十ＰｎＧ２処理（日本パーカーライジ
ング製）後、メラミンアルキッド系樹脂塗料（関西ペイ
ント製）を２０ＩＩｎ塗装し、１２５℃×２０分焼付す
る。その後、純水煮沸水３０分浸漬したのち、２４時間
後にゴバン目（１ｍ＋ｓ口×１００口）セロテープ剥離
した２次密着で評価。評価はマスロ１００口に対する残
存塗膜のマス１」の数を比で示す。

◎　ｉ口０／１００　　、０９０／１００　　、　△７
０／ｌｏｏ　　、　Ｘ５０以下／１００＊８　未塗装耐食性Ｃｒ’−Ｃｒ”＋系塗ｎｉ型クロメート処理（Ｔ。

Ｃｒ３０ｍｇ／耐）したのち、屋外バクロ試験１年後の
発錆面積比で評価。

◎白錆≦５％、○白錆５１０％、△白鯖≧５０９６一部
赤錆化、×赤錆≧５％＊９　塗装後耐食性＊７での化成処理−塗装を同一条件で処理したのち、塗
装面にクロスカットを刻み、塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ
−２３７１）　７　Ｅｌ後のクロスカットからの塗膜フ
クレ幅を評価。

◎全くフクレなし、Ｏフクレ幅≦３ｍｍ、△ツクレ幅≧
５ｍｍ、×フクレ幅≧１０ｍｍ（発明の効果）以上、尖施例と比較例をもとに詳しく説明したように、
本発明法は原板相貫の劣化を伴なうことなく、低温加熱
によって無めっき鋼の高Ｓｊ含有鋼をはじめとした熱延
＃Ａ仮に対し、容呂に溶融亜釦めっきを施こすことがで
きる画期的な熱延鋼板の溶融亜鉛めっき製造置注である
。

Claims

【特許請求の範囲】

１．ゼンジマー式連続溶融亜鉛めっきプロセスを用いて
熱延鋼板をめっきする溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方
法において、酸洗脱スケールした熱延鋼板の表面を０．
１〜５μｍ研削し、一旦乾燥した後、Ｈ＿２ガス濃度が
１５％以下、露点が−５℃以下のＮ＿２ガス雰囲気中で
最高到達板温が４５０〜６００℃の範囲で加熱し溶融亜
鉛めっきすることを特徴とする溶融亜鉛めっき熱延鋼板
の製造方法。
２．ゼンジマー式連続溶融亜鉛めっきプロセスを用いて
熱延鋼板をめっきする溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方
法において、酸洗脱スケールした熱延鋼板の表面を０．
１〜５μｍ研削し、一旦乾燥した後、Ｈ＿２ガス濃度が
１５％以下、露点が−５℃以下のＮ＿２ガス雰囲気中で
最高到達板温が４５０〜６００℃の範囲で加熱し、溶融
亜鉛めっきを施し、その亜鉛めっき層が溶融状態にある
うちに大気中で板温４５０〜６００℃、保温時間１０秒
以上で加熱することを特徴とする溶融亜鉛めっき熱延鋼
板の製造方法。
３．被めっき鋼板にＳｉ含有量０．５〜１．０ｗｔ％の
熱延鋼板を用いたことを特徴とする特許請求の範囲１又
は２記載の溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
４．被めっき鋼板に高張力熱延鋼板を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲１又は２記載の溶融亜鉛めっき熱
延鋼板の製造方法。
５．溶融亜鉛めっき浴がＡｌ含有量０．２〜１０ｗｔ％
及び第３合金元素としてＭｇ，Ｓｉ及びＳｂの少なくと
も１種以上を０．０５〜１．０ｗｔ％含有し、不可避的
不純物として混入するＰｂ，Ｃｄ，Ｓｎ等の総量が０．
０２ｗｔ％未満で残部がＺｎであることを特徴とする特
許請求の範囲１又は２記載の溶融亜鉛めっき熱延鋼板の
製造方法。