JPH0382746A - 加工性・塗装性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

加工性・塗装性に優れた表面処理鋼板

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JPH0382746A
JPH0382746A JP21906089A JP21906089A JPH0382746A JP H0382746 A JPH0382746 A JP H0382746A JP 21906089 A JP21906089 A JP 21906089A JP 21906089 A JP21906089 A JP 21906089A JP H0382746 A JPH0382746 A JP H0382746A
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JP
Japan
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plating
layer
steel sheet
hot
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JP21906089A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Koike
利明 小池
Nobukazu Suzuki
鈴木 信和
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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、十分な耐食性や塗装性を有することは勿論、
優れたプレス加工性およびスポット溶接性を有し、自動
車用防錆鋼板として好適な、加工性・塗装性に優れた表
面処理鋼板に関するものである。
(従来の技術) 近年、自動車車体の防錆性能に対する要求は一段と厳し
くなってきており、所謂“10−5−2 ”の防錆目標
(孔あき腐食10年保証、外面錆5年保証、エンジンル
ーム内の表面12年保証)が掲げられるに至って、自動
車用防錆鋼板の一層の防錆性能の向上策は緊急の課題と
なっていた。
従来、自動車用防錆鋼板としては’Zn−Ni合金電気
メッキ鋼板(メッキ付着量=20〜40g/m”) I
、rZn−Fe合金電気メッキ綱板(メッキ付着量=2
0〜40g/m”)JあるいはrZn電気メッキ鋼!f
f(メッキ付着量:20〜100 g/m”Nが使用さ
れていたが、上述のような防錆要求の高度化に伴って、
メッキ層の一層の厚目付化が検討された。ところが、こ
のような各種の電気メッキ鋼板の厚目付化は電力の大量
使用に伴う多大な製造コストアップにつながるものであ
ることから、自動車用防錆鋼板に対しても、電気メッキ
鋼板に比較してコストの著しい上昇を防ぎつつ厚目付化
が容易である溶融亜鉛系メッキ(溶融亜鉛メッキ、合金
化溶融亜鉛メッキ、溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ
等)鋼板の採用が検討されるようになってきた。
しかしながら、溶融亜鉛系メッキ鋼板には次のような問
題が指摘されており、この溶融亜鉛系メッキ鋼板を自動
車用防錆鋼板に適用するにはその克服が不可欠であった
すなわち、「溶融亜鉛メッキ鋼板」や「溶融亜鉛−アル
ミニウム合金メッキ鋼板」では、プレス加工時にメッキ
層が金型に焼付いて摺動抵抗が増大し部分的にメッキ層
がむしり取られる現象、所謂“フレーキングと称される
現象が発生し、脱落したメッキ層の破片がプレス金型に
堆積して成形品に押し込み疵を発生させる等のトラブル
を生しることがあった。
また、溶融亜鉛メッキH板を加熱処理することによって
Zn−Fe合金メッキ層を形成させた「合金化溶融亜鉛
メッキ鋼板」では、合金化度が低い場合には前述の溶融
亜鉛メッキ銅板と同様にフレーキングの問題が発生し、
また合金化度が高い場合には厳しい加工を受けるとメッ
キ層が崩壊し粉末状に剥離・脱落する現象、所謂“パウ
ダリングと称される現象が発生して、加工後の耐食性を
劣化せしめると同時に剥離・脱落したメッキ層の破片が
プレス金型に堆積して、やはり成形品に押し込み疵を発
生させる等のトラブルが生じがちであった。その上、「
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板」では、カチオン電着塗装の
際に、“クレータリングと称される凹凸欠陥が電着塗膜
の表面に生し易く、特に約230v以上の高電圧の電着
条件でこの傾向が強かった。
そこで、溶融亜鉛系メッキ鋼板に見られる上記問題を解
決すべく、以下のような提案がなされた6(a)Fe−
Zn系合金(Zn≦4帽1%:以降、本明細書において
、特にことわりが無いかぎり成分割合を表わす「%」は
「重量%Jを意味するものとする。)の上層メッキを施
す(特開昭56−133488号公報、同56−142
885号公報)。
(b)Fe−P系合金(P :0.0003〜0.5%
)の上層メッキを施す(特開昭51211592号公報
、同61253397号公報、同62−29084号公
報)。
(c)Pa−B系合金(B :O,001〜3%)また
はFe−3系合金(S +0.001〜0.41%)の
上層メッキを施す(特開昭62−253796号公報)
(d)Z nまたはZn−Ni系合金の上層メッキを施
す(特開昭61−207597号公報)。
(発明が解決しようとする課H) しかし、前記の(a)〜(C)に示す如きFe −Zn
系合金、Fe−P系合金、Pe−B系合金等のPe系合
金の上層メッキを施す対策では、得られる鋼板の化或処
理性や耐クレータリング性等の塗装性は向上するものの
、Fe系合金メッキ固有の問題として「メッキ付着量が
多い場合に赤錆を発生し易い」との問題点がある。また
、加工性の面からは、パウダリングやフレーキング等の
現象に対しての改善効果が認められないという問題点も
あり、自動車用防錆鋼板として用いるには適当でない。
一方、上記(d)に示したZnまたはZn−Ni系合金
の上層メッキを施す対策は特にメッキ層の加工性の改善
を狙ったものであるが、ここで言う「加工性の改善」と
は「パウダリング性の改善」を意味するものであり゛’
Znメッキ”または”Ni含有量が30%以下のZn 
 Ni系合金メッキ”のような延性のあるメッキを上層
メッキとして施すことを特徴としている。そして、この
対策ではr”Ni含有量が30%以下のZn−Ni合金
メッキ”とはη相とT相との2相から構成され、適度な
延性を有するものであるJとしているが、η相とT相と
の2相からなるZn−Ni合金メッキとはNi含有量が
10%を下回るものであることが学術的に明らかであり
(例えば「金属表面技術」νo1.31 (1980)
 、 klO,第512頁や、「鉄と鋼J Vol、6
6(1980)、 Na 7 、第771頁を参照され
たい)、この対策は結局Ni含有量が10%を下回るZ
n−Ni系合金メッキを上層メッキとして施すものであ
る。しかしながら、Znメッキまたはη+γの2相から
威るZn−Ni系合金メッキを上層メッキとして施す対
策では、確かにこの上層には延性があるが故にパウダリ
ングの抑制効果は得られるかもしれないが、その表面は
Znリッチな層となるためブレス成形時に、金型との間
の摺動抵抗の増加による擬似焼付現象、いわゆるカジリ
現象が発生してメッキ層のフレーキングを生じ易いとの
間題があり、その意味からは加工性の改善対策として十
分なものではなかった。したがって、ZnまたはZn−
Nt系合金の上層メッキを施す対策によっても、所望の
自動車用防錆@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、従来の自動車用防錆鋼板に指
摘されていた前記問題点を解消し、十分な耐食性を有し
、加工性・塗装性に優れた表面処理銅板を提供すること
にある。
(課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種々検討を重ね
た。その結果、自動車用防錆鋼板鋼板として所望の防錆
性能を付与するには、従来の手段と同様に、やはり鋼板
表面に溶融亜鉛系メッキを施すことが重要であることを
知見した。
しかし、この溶融亜鉛系メッキ層は、プレス加工時の摺
動特性が高く、このままではフレーキングの発生を防止
することができない。
そこで、この摺動特性の低下を目的として、前述の溶融
亜鉛系メッキの上層として、Zn−Fe合金メッキを施
すことにより、優れた耐プレス摺動性並びに耐クレータ
リング性を付与することができることを、本発明者らは
知見したのである。
なお、特開昭56−133488号公報ならびに同56
142885号公報に開示されているように、従来より
Fe含有量が60%以上のZn −Fe合金メッキがカ
チオン電着塗装性(耐クレータリング性)に優れている
とされている。しかし、これらの技術はZn −Fe合
金メッキ単体として検討された結果であって、特に溶融
亜鉛系メッキの上層メッキとして検討されたものではな
い。
さらに、従来よりZn −Fe系の上層メッキとしては
、特開昭55−7388号公報に開示されているように
、鉄含有量が1〜60%の鉄含有亜鉛メッキ層を亜鉛メ
ッキ層または複合亜鉛メッキ層の上層メッキとして施す
ことによる、裸耐食性および塗装後メッキ鋼板の耐食性
を改善すべく、メッキ層の大部分は合金化を施されてい
ない通常の亜鉛メッキ層で構成し、化成処理皮膜または
塗膜との界面を形成するメッキ層の上層部のみを鉄含有
率1〜60%のZn −Fe合金メッキ層とする2層の
メッキ層である。
特に、下層の亜鉛メッキ層または複合亜鉛メッキ層は、
その実施例においても示されているように電気メッキで
あり、溶融亜鉛メッキを対象としていない。また、当然
のことながら合金化溶融亜鉛メッキも対象とされていな
い。
そこで、本発明者らは、さらに検討を重ね、溶融亜鉛系
メッキ、特に合金化溶融亜鉛メッキを施した場合、メッ
キ層の表面はミクロ的には凹凸のある表面を有している
ことが、Feの合金化度とともに、カチオン電着塗装性
が劣る原因の一つであることを知見したのである。この
ような合金化溶融亜鉛メッキ層の電着塗装性を改善する
手段として、Zn −Fe合金メッキの上層メッキを施
す手段について種々検討した結果、合金化溶融亜鉛系メ
ッキ層上のミクロ的凹凸へのZn −Fe合金電気メッ
キのつきまわり性も影響し、Fe含有量が30%以上6
0%未満のZn−Fe合金メッキを施すことが有効であ
ることを見い出して、本発明を完成した。
すなわち、第1図に示される如く、少なくとも鋼板1の
片面に、溶融亜鉛系メッキの下層2と、付着量が片面当
り0.5〜20g/−であって、“Fe含有量が30重
景気以上60重量%未満のZn −Pe合金メッキ”の
上層3とで構成されるメッキ層を有する表面処理鋼板を
構成することにより、優れた耐プレス摺動性等の加工性
、並びに塗装性を付与することができることを知見して
、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、少なくともその
片面に、溶融亜鉛系メッキの下層と、付着量が片面当り
0.5〜20g/lであって、Fe含有量が30重景気
以上60重量%未満のZn −Fe合金メッキの上層と
を有することを特徴とする加工性・塗装性に優れた表面
処理鋼板である。
さらに、上記の本発明においては、前記下層の溶融亜鉛
系メッキは、合金化溶融亜鉛メッキであることか好適で
ある。
(作用) 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。
本発明において、下層である「溶融亜鉛系メッキ」は鋼
板に所望の防錆性能を付与する上で欠かせないものであ
るが、この「溶融亜鉛系メッキ」には、溶融亜鉛メッキ
、合金化溶融亜鉛メッキ(例えば合金化度がメッキ層の
平均Fe含有量で5〜15%のもの)、さらには溶融亜
鉛−アルミニウム合金メッキ (例えばAQ含有量:4
〜60%)等が包含される。
ここで、合金化溶融亜鉛メッキの合金化度はパウダリン
グ防止の点から、メッキ層の平均Pe含有量で12%以
下とすることがさらに望ましい。
なお、溶融メッキ法については、従来から用いられてい
るように、溶融した亜鉛または亜鉛系合金中に鋼板を浸
漬し、合金化溶融亜鉛メッキの場合には、さらに直ちに
加熱して合金化処理すればよく、何らの制限をも必要と
しない。
また、メッキ付着量は、耐食性を充分に確保するという
観点から、20〜120 g/−程度が望ましい。
上記のように、本発明は、少なくとも片面に溶融亜鉛系
メッキを施した鋼板について、プレス加工時において、
このメッキ層の摺動特性が高いために生ずるメッキ層の
フレーキングの防止、およびカチオン電着塗装時のクレ
ータリング(下層として合金化溶融亜鉛メッキを用いた
場合に特に目立つ)への対策を目的に、Pe含有量が3
0%以上60%未満のZn−Fe合金メッキを片面当り
0.5〜bこのように、本発明において、上層のZn−
Fe合金メッキ層のFe含有量とメッキ付着量とをそれ
ぞれ制限する理由を説明する。
Pe:30σp上600−′′ Zn −Pe合金メッキは、Fe含有量が30%以上で
は、主に「相が主体となりFe含有量が40%以上で徐
々にα相があられれ、60%以上ではα相が主体となる
とされている。したがって、本発明のFe含有量の範囲
、すなわちFe含有量が30%以上60%未満の範囲に
おいては、上層メッキは主としてr相よりなる。この「
相よりなるめっき層は硬度が高く、メッキ層の摺動特性
が向上して金型との間の摩擦係数の低下をもたらすため
、プレス加工時にメッキ層の金型への擬似焼付現象が卯
制されて、フレーキングに対し、極めて有利になる。
これに対して、Fe含有量が30%未満である場合、メ
ッキ層はδ8、ζ、η相等からなり、メッキ層の硬度が
低下して摺動特性が低下するために、フレーキングが多
発する。また、Fe含有量が60%以上の場合、メッキ
層はα相が主体となり、やはりメッキ層の硬度が低下し
てフレーキングが多発するとともに、下層である溶融亜
鉛系メッキ層に対して、上層のほうが電気化学的に責に
なってしまうために、本来下地である鋼板に対して作用
すべき、下層の溶融亜鉛系メッキ層中のZnの犠牲防食
作用が、上層のZn −Fe合金メッキ層に対して作用
してしまい、腐食の進行時には、耐食性の確保の主体で
ある下層の溶融亜鉛系メッキ層の消耗を早めて赤錆の発
生を助長することになり、成品の耐食性を劣化させるの
である。
また、主に「相からなるZn −Fe合金メッキ層の耐
クレータリング性は溶融亜鉛系メッキ層、特に合金化溶
融亜鉛メッキ層に比べて優れており、上層メッキとして
施すことにより、合金化溶融亜鉛系メッキ鋼板の耐クレ
ータリング性をも改善することができる。一方、Fe含
有量が30%未満では「相に61相やη相が混入するこ
とが原因であるのか詳細は不明であるが、耐クレータリ
ング性は低下し、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板と同じレベ
ルになってしまう。
そこで、本発明においては、上層のZn−Fe合金メッ
キ層のFe含有量を30%以上60%未満と制限したの
である。
なお、電着塗装性に関して、従来の結果との差違の原因
については明瞭ではないが、Pe含有量をr30%以上
60%未満」とすることによって、合金化溶融亜鉛メッ
キの凹凸表面へのFe  Zn合金電気メッキのつきま
わり性が向上するため、Zn−Fe合金メッキ層を上層
として設けることにより、下層である合金化溶融亜鉛系
メッキ層の表面の凹凸等の形状を是正するためであると
考えられるが、詳細は不明である。
7召り橿【あエニ鐘aC 一方、メッキ付着量について0.5〜20g/m”とし
たのは、0.5 g/m”未満では、所望の耐ブレス拝
動性等の加工性、および塗装性の改善効果を離合するこ
とができず、一方20g/m2を越えてもより路上の改
善効果は得られずに経済的な不利を招くたけだからであ
る。
なお、上層であるZn−Pe合金メッキ層の形成方法は
、従来から知られているように、電気メッキ法を用いれ
ばよく、何ら制限を要さないことはいうまでもない。
なお、本発明において、溶融亜鉛系メッキの下層とZn
 −Fe合金メッキの上層とは、鋼板の片面だけでなく
、両面に設けてもよいことはいうまでもなく、得られる
表面処理鋼板に要求される加工性・塗装性の他、耐食性
やコストの観点から適宜選択すればよい。
さらに、本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあ
くまでも本発明を例示するものであり、これにより本発
明が限定されるものではない。
実施例 まず、Fi厚: 0 、8mmの“溶融亜鉛メッキ鋼板
”および゛合金化度の異なる合金化溶融亜鉛メッキ測板
”と第1表に示すようなZn  Pe系合金電気メッキ
液とを準備した。
第1表 次に、前記の各溶融亜鉛系メッキ剥離片に脱脂、酸洗処
理を施した後、第1表に示したメッキ液を用いると共に
、そのFe”濃度とZn”濃度とを変化させて電気メッ
キを行うことにより、前記の各溶融メッキ鋼板に、さら
に0〜20g/m”の付着量でPe含有量が20〜80
%のZn−Fe合金メッキを施した。
次いで、このようにして作成された表面処理鋼板につい
て、メッキ層のパウダリング性およびフレーキング性を
チエツクするためのビード付ハツト底形試験、メッキ面
と工具面との間の摺動特性調査、塗装性調査、塗膜密着
性調査および塗膜密着性調査をそれぞれ実施した。
なお、前記各試験および調査は次の要領で実施した。
互二」コム1ヱ」迩硼勿&狡 第2図(a)に示ずビード付のハツト成形によって得た
成形品について、第2図(ロ)で示すようなビード側壁
部におけるメッキ層のパウダリング性およびフレーキン
グ性を粘着テープでチエツクすると共に、第2図(C)
で示す如く金型ビード部に堆積した金属粉を同時に粘着
テープでチエツクした。そして、その評価は、「金型ビ
ード部へのメッキ剥離片の付着状況」については ◎・・・メッキ剥離片の付着なし、 ○・・・メッキ剥離片の付着微少、 Δ・・・メッキ剥離片の付着少、 ×・・・メッキ剥離片の付着多 で表示し、また「成形品のビード側壁部のテープ剥離状
況」についても、同じく ◎・・・メッキ剥離片の付着なし、 O・・・メッキ剥離片の付着微少、 Δ・・・メッキ剥離片の付着少、 ×・・・メッキ剥離片の付着多 で表示した。
措動豊止盪査 メッキ面と工具面との間の摺動特性調査には、第3図に
示すような、バウデン試験を改良した“改良バウデン試
験法”によりメッキ面の摩擦係数を求める方法を採用し
、このようにして求めた摩擦係数の大小によって摺動特
性を評価した。
隻装止胤査 浸漬型リン酸亜鉛処理(日本バー力ライジング社製のパ
ルボンド3020 (商品名)による処理)を施した後
、カチオン電着塗料(関西ペイント社製のニレクロン9
410 (商品名))に浸漬し、各設定電圧で急激に通
電を行い、クレータリングの発生する電圧を求めること
により電着塗装性を評価した。
里皇抜傭わ14翳査 塗装後耐食性については、リン酸亜鉛処理および電着塗
装を施した後、更にメラミンアルキッド系の中塗りおよ
び上塗りを施した塗装Fi (70nusX1501I
I11、総合膜厚100 M)にクロスカットを入れ、
これを半年間屋外暴露テスト (この間、週2回の塩水
散布を実施)シて′クロスカント部からの赤錆発生具合
”および“クロスカント部からの塗膜のブリスター幅”
を求めて評価した。なお、塗装後耐食性は ◎・・・赤錆なし、 O・・・赤錆僅かに発生、 Δ・・・赤錆発生小、 ×・・・赤錆発生大 で表示した。
塗股番看杜姐立 カチオン電着塗装、中塗りおよび上塗りの塗装を実施し
た後、50゛Cの温水(イオン交換水)中に10日間浸
漬してから1++m間隔のゴバン目を100マス入れた
ものについて、テープ剥離テストを実施し、このときの
塗膜の残存率(残存したマス目数(1))を用いて、塗
膜密着性を評価した。
これらの試験結果を第2表にまとめて示す。
(以下余白) 第2表に示される結果からも明らかなように、本発明に
かかる表面処理鋼板は何れの特性調査においても優れた
底積を示しており、最近の自動車用防錆鋼板に対する厳
しい要求をも十分に満足するのに対して、本発明で規定
する条件を満たさない比較例の鋼板は十分な特性を有し
ないことが分かる。
なお、本実施例ではメッキ第1Nが“合金化溶融亜鉛メ
ッキ”゛溶融亜鉛メッキ”または°゛5%Al2−Zn
合金メッキ”の例について説明したが、これら以外に、
例えばAQを4〜60%含む溶融亜鉛アルミニウム合金
メッキを施したものについても、その上層としてFe含
有量が30%以上60%未満のZn −Fe合金メッキ
を0.5〜208/−の付着量で施せば、本実施例と同
様に、加工性・塗装性に優れた表面処理鋼板が得られる
ことは言うまでもない。
(発明の効果) 以上に説明した如く、本発明によれば、十分な耐食・防
錆性は勿論、プレス加工性、スポット溶接性並びに塗装
性等の緒特性も共に優れた表面処理鋼板を提供すること
ができ、自動車用防錆鋼板等に適用してその性能をさら
に向上させ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、本発明に係る表面処理鋼板の概略構成図; 第2図(a)は、ビード付ハフ)成形試験の概略説明図
; 第21jJ(b)および第2図(C)は、ビード付ハツ
ト成形試験における粘着テープ評価部を示す概略説明図
:および 第3図は、改良型バウデン試験法の概要説明図である。 1: 鋼板 2: 溶融亜鉛系メッキ(溶融亜鉛メッキ、合金化溶融
亜鉛メッキまたは溶融亜鉛−アルミニウム合金メッキ)
層 3:Zn−Fe合金メッキ層(Pe含有量:30%以上
60%未満〉

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくともその片面に、溶融亜鉛系メッキの下層
    と、付着量が片面当り0.5〜20g/m^2であって
    、Fe含有量が30重量%以上60重量%未満のZn−
    Fe合金メッキの上層とを有することを特徴とする加工
    性・塗装性に優れた表面処理鋼板。
  2. (2)前記下層の溶融亜鉛系メッキは、合金化溶融亜鉛
    メッキである請求項1記載の加工性・塗装性に優れた表
    面処理鋼板。
JP21906089A 1989-08-25 1989-08-25 加工性・塗装性に優れた表面処理鋼板 Pending JPH0382746A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5324594A (en) * 1991-10-30 1994-06-28 Kawasaki Steel Corporation Galvannealed steel sheets exhibiting excellent press die sliding property

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5324594A (en) * 1991-10-30 1994-06-28 Kawasaki Steel Corporation Galvannealed steel sheets exhibiting excellent press die sliding property

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