JPH0368749A - 亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法 - 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〉 この発明は、耐食性や表面性状の優れた亜鉛系溶融めっ
き鋼板（亜鉛系合金化溶融めっき鋼板も含む）を操業性
良く製造する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 経済性の高い防錆鋼板として広く用いられている溶融亜
鉛系のめっき鋼板には、“めっきのままのもの（Ｇａｌ
ｖａｎｉｚｅｄ　Ｉｒｏｎ：　Ｇ　Ｉ　）’と“合金化
処理鋼板（Ｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄ　５ｅａｔ　５ｔ
ｅｅｌ　：　Ｇ　Ａ）’との２種類の製品体系があり、
通常、後者は溶融めっきの後に加熱炉で４５０〜６５０
℃の加熱処理を施すことによって製造されている。

ところで、近年、これら溶融亜鉛めっき材の防錆力向上
に対する要求が高まり、めっき皮膜中に種々の合金元素
を添加した改良製品を開発する動きが目立ってきたが、
中でも旧又は恥、或いはこの両者の添加が比較的有力視
されており、特定量のＭｇ及びＭと共にＭｎを添加して
耐食性を改善した亜鉛合金めっき鋼材等も提案されてい
る（特公昭６３−４８９４５号）。一方、Ｚｎ−５ｗｔ
％Ｍ等のＺｎ−Ａｌ合金めっきも従来の亜鉛めっきに比
べると優れた耐食性が得られることが知られており、こ
のＺｎ−Ａ１合金溶融めっき鋼板については既に量産の
段階に入っている。

しかしながら、これら溶融亜鉛めっき材の防錆力向上対
策は単に“めっきのままの製品性能”に的を絞ったもの
が多く、これを合金化処理した際の防錆性能との両立ま
でもが考慮されたものは殆んど見当たらないのが実情で
ある。

例えば、前述のＺｎ−５％Ｍ合金めっきでは大量のＭ添
加によって耐食性改善を指向したものであるが、Ｍの大
量添加はＦｅ　−Ｚｎ間の拡散を過剰に抑制するように
働くことから合金化処理製品を得ることが極めて困難で
あった。

また、前記特公昭６３−４８９４５号として提案された
“Ｍｇ、　Ｍｎ及びＭを添加した溶融めっき浴”を用い
る手段でも、本発明者等の詳細な調査結果によるとＭと
Ｍｎの添加バランスが悪いことに起因するためと考えら
れるが、めっき後の鋼板に合金化処理を施こそうとした
場合に合金化速度が小さく、実用上合金化処理鋼板の製
造に適用するのは極めて困難であると判断せざるを得な
かった。なお、この点については従来からの通説でｒＭ
ｎの添加はＦｅ　−Ｚｎの合金化反応を抑制する」と言
われていることもあり、上記提案になるめっき成分系で
は旧は同時添加のＭの作用と共に合金化抑制に働いて、
合金化処理の操業性を実用ベースに乗らない程度に阻害
しているものと考えられる。

その上、前記Ｚｎ−Ｕ１合金めっきやＺｎ　−Ｍｇ　−
Ｍｎ　−Ｍ合金めっき（特公昭６３−４８９４５号とし
て提案されたもの）の何れの場合でも合金化処理を施す
と表面性状が凹凸の大きい好ましくない状態となり、静
電粉体塗装を実施すると塗膜にピンホール状の欠陥を多
発するばかりか、電着塗装においても鮮映性が著しく劣
る結果となることが分かった。

このようなことから、本発明の目的は、従来の亜鉛系溶
融めっき鋼板に指摘される上記諸問題を解決し、“めっ
きのまま”であっても“合金化処理状態”であっても十
分に優れた耐食性を有することは勿論、これまで−船釣
に用いられていた亜鉛系（Ａｆ濃度０．１１％以下）溶
融めっき鋼板と同等以上の良好な合金化処理操業性を発
揮する上、合金化処理材においても平滑な表面性状が確
保されて優れた鮮映性を示す亜鉛系溶融めっき鋼板の実
現方法を提供することに置かれた。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明者等は上記目的を、達成すべく数多くの
実験を繰り返しながら様々な観点からの研究を重ねた結
果、次に示すような新しい事実を見出すに至った。即ち
、 （ａ）　　Ｍｎは亜鉛めっき（めっきのまま或いは合金
化処理の何れの状態でも）の耐食性改善に非常に有効な
合金元素であるが、亜鉛めっき皮膜中にＭｎを添加する
場合、その濃度が特定の値よりも低いとＭｎはＰａ　−
Ｚｎ間の合金化反応を抑制するように作用し、合金化処
理を行う場合の大きな障害となる。

ところが、Ｍの存在下でＭｎの濃度が前記特定の値を超
えた場合にはＭｎは全く逆の作用を発揮し、合金化処理
時におけるＰｅ　−Ｚｎ間の合金化反応を著しく促進す
るようになる。

（ｂｌ　　なお、上記“Ｆｅ　−Ｚｎ間の合金化反応促
進に転するＭｎ濃度”にはＭ含有量が大きな影響を及ぼ
し、この臨界ＭＪＩ度は良く中のＡｉ濃度の増加に伴い
高い値となる。

（Ｃ）シかし、Ｍ含有量を高くし過ぎると、合金化処理
後の表面の平滑性悪化を招くと言う弊害が認められるよ
うになる。

（ｄ）　　一方、Ｚｎ−Ａｌ合金系の溶融めっき浴にＭ
ｎを添加すると、時としてＺｎ−Ａｔ　−Ｍｎの３元金
属間化合物が浴中に析出して浮遊し、めっき操業性を著
しく低下させる事態に陥る場合があるが、このような不
都合はＭ含有量とＭｎ含有量の総合調整によって効果的
に防止できるようになる。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 「亜鉛系溶融めっき鋼板の製造に際して、Ａｊ　：　０
．１５〜１．０％、　　Ｍｎ　：　０．４〜２％を含む
と共に、残部がＺｎ及び不可避的不純物から成り、かつ ［Ａｌ（χ）］　ｘ　［Ｍｎ（Ｘ）］≦０．６に規制さ
れた溶融めっき浴に鋼板を浸漬し溶融めっきを施す工程
を取り入れることにより、めっきのまま並びに合金化処
理後に優れた耐食性を示し、しかも合金化処理後にも平
滑で良好な表面性状が維持された亜鉛系溶融めっき鋼板
を、操業性良く安定に量産し得るようにした点」 に特徴を有している。

ここで、上記本発明に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の製造
方法は、溶融めっきを施したままで製品とする場合は勿
論、溶融めっき後に合金化処理を施して製品とする場合
をも対象としていることは言うまでもなく、溶融めっき
後に合金化処理を施す場合には、溶融めっきの後、鋼板
を常法通りに加熱炉で例えば４５０〜６５０℃にて１〜
２４０秒加熱する工程が付加される。なお、得られるめ
っき鋼板のめっき皮膜組成は、合金化部分を除いて本質
的には溶融めっき浴のそれと同じであることは勿論であ
る。

以下、本発明において溶融めっき浴の組成を前記の如く
に限定した理由を、その作用と共に詳述する。

く作用〉 既に説明したように、Ｍｎは亜鉛系めっき皮膜の耐食性
を向上させるのに有効な元素であり、第１図からも明ら
かな如＜０．１％以上の添加でかなりの耐食性向上効果
を発揮し、その効果は０．４％以上のＭｎ含有量の範囲
で極めて顕著となる。しかし、かなりの耐食性向上効果
が認められる聞合有量：０．１％以上の領域であっても
、第２図で示されるように、Ｍｎ含有量が比較的少ない
場合には合金化処理時におけるＦｅ　−Ｚｎ合金化速度
の低下を招き、操業性の悪化につながることとなる。

ところが、Ｍｎ更に増加させて行くと、同じく第２図か
ら明らかなように、逆に合金化促進効果が現われて急激
に顕著化し、飽和状態化するが、この臨界濃度は亜鉛系
めっき皮膜中のＡＩ濃度によって異なる。つまり、Ａｒ
ｓ度が０．１％の場合には上記臨界点は０．１〜０．２
％Ｍｎであるが、Ｍ濃度が０．３％以上になると０．５
〜０．６％Ｍｎ程度となる。言い換えれば、このＭｎ４
度を下回る条件では合金化の遅延が大きくなってくる訳
である。

一方、亜鉛系溶融めっき浴中のＭｎ濃度が２％を超える
と、浴中にＡｊ！−Ｚｎ−Ｍｎ化合物の浮遊物が増加し
、操業性が大きく低下する。

従って、十分な耐食性及び合金化処理性の確保と良好な
操業性の維持を図るべく、溶融めっき浴のＭｎ含有量は
０．４〜２％と限定した。

また、溶融めっき浴中のＭ含有量も本発明において極め
て重要な要件となる。即ち、溶融めっき浴中のＡＩｌ濃
度が０．１５％を下回った場合には、臨界Ｍｎ濃度は０
．３％以下となり、耐食性を十分向上させるに足る０、
４％以上のＭｎを添加した場合には合金化反応が過剰に
促進される結果、めっき時にかなりのＰｅ　−Ｚｎ合金
層が形成して６０ｇ／ｒｒｒ以下の実用用的な付着量の
薄いめっきが出来なくなる。一方、Ａｊ！濃度が１．０
％を超えた場合には十分な合金化処理後の表面平滑性を
確保することが困難になる。

従って、溶融めっき浴中のＭ含有量は０，１５〜１．０
％と限定した。

次に、溶融めっき浴のＭ含有量とＭｎ含有量とに“［Ａ
ｆ（Ｘ）］　ｘ　［門ｎ　（りコニ０．６″なる総量規
制を加えた理由について説明する。

先にも述べたように、溶融亜鉛浴中にｕ、Ｍｎが混合さ
れるとＡｆ　−Ｍｎ　−Ｚｎの金属間化合物が析出し、
浮遊ドロスを浴中に分散させることとなる。そして、こ
の状態でめっきを行うと大量のドロスがめつき表面に付
着して著しく商品価値を低下させるほか、めっき浴の見
掛は粘度が増大するので付着量の制御が困難となる。し
かるに、このような弊害は、Ｍ含有量［Ａｆ　（Ｘ）　
］とＭｎ含有量［Ｍｎ（χ）］の積を０．６以下とする
ことによって大幅に緩和することができる。従って、溶
融めっき浴の組成に［ＡＩ（Ｘ）］　Ｘ　［Ｍｎ（Ｘ）
］　≦０．６なる規制を設けた。

次いで、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 Ｃ：　０．００２％、　Ｓｔ＜０．０１％、　Ｍｎ　：
　０．１７％、Ｐ：０．００９％、　　Ｓ　：０．００
８％、　Ｔｉ　：　０．０６２％、　ｓｏｌ、　Ａ１：
０．０２８％で、残部が実質的にＰｅから成る極低炭素
鋼板のフルハード材（板厚：０．７７ｍ）を供試材とし
、これを１１００ｔｌＸ２４０の寸法に裁断してたもの
について溶融めっきシくニレ−ター〔■レスカ製の竪型
雰囲気メツキ装置〕で溶融めっき試験を行った。

なお、めっき試験に際し、鋼板試験片には、有機溶剤で
の洗浄の後シミニレ−ター内で８５０℃×６０秒の焼鈍
が２５％Ｈｚ　＋　Ｎ　ｚの雰囲気中で施された。また
、めっき浴は第１表に示される２８種の組成のものが用
いられ、めっき条件はめっき浴侵入時の鋼板試験片温度
：４９０℃。

めっき浴温：４７５℃。

浸漬時間：１秒 に設定された。

上記溶融めっき試験において、まず、得られためっきの
ままの状態の鋼板についてドロスの付着状況を外観で判
定し、外観の良好なものを○印で、また浴内浮遊物が多
くて外観状態が非常に悪くなったものを×印で第１表に
表示した。

次に、重量法によってめっき付着量を測定し、その結果
を第１表に併せて示したが、試験番号１（Ａｊ！：０．
１０％、　Ｍｎ：無添加）での６８ｇ／ｒｒｒに比べて
著しく付着量の多いものは、溶湯の粘性の上昇又はめっ
き時の過剰なＦｅ　−Ｚｎの合金層の形成に起因するも
のであるので操業上好ましい状態ではないと判定される
。

更に、めっきのままの鋼板の端面をポリエステル粘着テ
ープでシールしく裏面もシール）、塩水噴霧試験に供し
て耐食性を調査したが、その結果も第１表に併記した。

なお、耐食性調査は、２４時間の塩水噴霧試験の後、６
０℃の　２％ＮＨ，（１１水溶液中に浸漬除錆したもの
の重量と初期重量との差分から腐食減量を測定し、その
値で耐食性の評価を行ったが、この値が１５ｇ＃ｄ以下
であればかなり優れた耐食性を有していると判定される
。

一方、ドロス付着の少ない表面性状の優れためっきのま
まの各鋼板選び、各々５００℃の溶融塩中に浸漬して合
金化が完了するまでの所要時間を測定し、第１表に示し
た。この場合、合金化に要する時間が２０秒を越すと、
合金化の遅延が著しくて実用化に適しないと判定される
。

続いて、合金化処理を完了した鋼板試料につき、触針式
の表面粗さ針を用いて中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定し
て第１表に併記したが、この値が２．５間以上では塗装
仕上がりが悪くて鮮映性に欠ける結果となる。

そして、合金化処理を完了した鋼板試料についても塩水
噴霧試験を行い、赤錆が面積率で５％に至るまでの時間
を調査して第１表で比較したが、この時間が１６時間以
上のものが良好な耐食性を有していると判定される。

これら第１表に示される結果からも明らかなように、本
発明の条件通りに製造された亜鉛系溶融めっき鋼板（め
っきのままのもの並びに合金化処理を施したもの共）は
何れも優れた性能を示し、合金化処理を施す場合の所要
時間も十分に短くて済むのに対して、製造条件が本発明
の規定を外れている比較例では、表面状態、めっき付着
量又は耐食性の点で満足できず、更には合金化処理に長
時間を要するなど、実用上大きな問題を有する製品しか
得られないことが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、本発明によれば、めっきのままの
状態でも合金化処理状態でも優れた耐食性と外観を有す
る亜鉛系溶融めっき鋼板を、良好な操業性の下で安定し
て製造することが可能となるなど、産業上極めて有用な
効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、めっきのままの亜鉛系溶融めっき鋼板のめっ
き中Ｍｎ含有量と塩水噴霧試験腐食減量との関係を示す
グラフである。 第２図は、亜鉛系溶融めっき鋼板のめっき中旧含有量と
所要合金化時間との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ａｌ：０．１５〜１．０％，Ｍｎ：０．４〜２％を含む
   と共に、残部がＺｎ及び不可避的不純物から成り、かつ ［Ａｌ（％）］×［Ｍｎ（％）］≦０．６ に規制された溶融めっき浴に鋼板を浸漬し溶融めっきを
   施す工程を含むことを特徴とする、亜鉛系溶融めっき鋼
   板の製造方法。
2. （２）溶融めっき後に合金化処理を施す、請求項１記載
   の亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法。