JPH0413855A - 加工性に優れた合金化溶融亜鉛めつき鋼板及びその製造方法 - 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〕 本発明は、耐パウダリング性、耐フレーキング性及び絞
り成形性が優れている加工性に優れた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板とその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より溶融亜鉛めっき鋼板の耐食性に加えて塗装性、
塗膜密着性、溶接性及び加工性を付与するために、鋼板
に溶融亜鉛めっきした後に加熱処理を施してめっき層を
鉄−亜鉛合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板が製造さ
れ、自動車や家電製品や建築など様々な分野に使用され
ている。

このように鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱処理
を施した場合、合金化が進むにつ九で鉄と亜鉛の相互拡
散によりζ相（ＦｅＺｎｘｓ）　ｒ　δ１相（ＦｅＺｎ
７）　、　ｒ相（Ｆｅｓ　Ｚｎ−２ｔ　）が順次生成す
る。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、その加
工性と合金化めっき層構造とに関する従来からの研究の
結果から次のことが判明している。

即ち１合金化めっき層表面にη相又はζ相が存在すると
、これらの相は比較的柔らかいため絞り成形時に金型と
の摺動抵抗が大きくなり鋼板の金型への滑り込みが阻害
されて鋼板の切断や金型へのめつき層の焼付けを招く恐
れがある。一方、ｒ相が厚く成長すると、「相は硬く脆
いためにプレス成形時にめっき層が剥離するいわゆるパ
ウダリング現象を起こすようになり、このパウダリング
現象が著しい場合には合金化めっき層の耐食性が低下す
るばかりでなくプレス作業性にも悪影響を及ぼすことに
なる。更に、ｒ相が比較的薄い場合でもめつき層表面に
ζ相が存在すると、柔らかいζ相がプレス加工時にカジ
リを生成し、この剪断応力によって硬くて脆いｒ相がフ
レーク状に剥離するいわゆるフレーキング現象となる。

従って理想的には鋼板界面からめつき層表面まで均一な
δ□相であることが望ましいが、熱拡散処理によって合
金化する限り事実上不可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、このようなδ、単相に近い合金層を得るための技
術として例えば特開昭６４−６８４５６号等に開示され
ている方法があるが、この方法でη相、ζ相が残存しな
いように合金化するためにはめっき洛中の有効Ａｆｌ量
を０．１０％以下とし且つ鋼板のめつき浴中への浸漬時
間を３秒以下好ましくは２秒以下という非常に高速な通
板速度が必要であり、しかも本発明者らの研究によると
５００℃以上の加熱温度が必要である。しかし、この温
度ではｒ相の成長が速く充分にｒ相を抑制できず、６０
ｇ１ｒｄ以上の付着量では例えばｒ相が０．５〜３，０
７ａとなり耐パウダリング性が充分でなくなる。

一方、ｒ相を抑制するためにはより低い温度で合金化す
ることが望ましく、例えば５００℃未満で合金化すると
ｒ相の成長は充分抑制されるが、ζ相が残存し易くプレ
ス成形性及び耐フレーキング性が低下する。このように
、ζ相とｒ相とを抑制できる温度域が相反するためにい
ずれか片方しか抑制できず、両方とも抑制した合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を製造するためには合金化度を測定し
ながら厳しく管理する必要がある。しかし現在の方法で
は合金化めっき層表面にζ相を存在させず且つｒ相も耐
パウダリング性が充分なレベルまで抑制できる手段が存
在していない。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決し、合金化
めっき層表面にζ相を存在させず且つｒ相も耐パウダリ
ング性が充分なレベルまで抑制できた加工性に優れた合
金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法を提供すること
を課題とする。

〔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べく鋭意研究の結果、め
っき浴中にＮｉを添加することにより４５０〜５００℃
というｒ相を充分抑制できる温度でもζ相が抑制される
ことを究明し、地鉄界面のｒ相の厚さが０．５ｐ以下で
あり合金化めっき層表面にＸ線回折で測定してもη、ζ
相が存在せず付着量が４５〜９０ｇ／ｒｒＦの合金化め
っき層を少なくとも片面に有する加工性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法の開発に成功したの
である。

即ち本発明に係る加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板は、Ｆｅ：８−１３重量％、ＡＱ：０．５重量％未
満、　Ｎｉ　：　０．０２〜１．０重量％を含有し残部
がＺｎ及び不可避的不純物より成る組成であって且っ地
鉄界面のｒ相の厚さが０．５−以下であり合金化めっき
層表面にη、ζ相が存在せず付着量が４５〜９０ｇ　／
　ｒｒｒの合金化めっき層を少なくとも片面に有するこ
とを特徴とする。

また本発明に係る加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法は、ＡＱ　：　０．２重量％未満。

Ｎｉ　：　０．０１〜０．５重量％を含有し、残部がＺ
ｎ及び不可避的不純物より成る溶融亜鉛めっき浴を用い
て少なくとも片面の付着量が４５〜９０ｇ／ｉとなる溶
融亜鉛めっきを行った後、４５０〜５００℃で２〜４０
秒間加熱して地鉄界面のｒ相の厚さが０．５ｐ以下であ
りめっき層表面にη、ζ相が存在しないように合金化処
理することを特徴とする。

〔作　用〕

以下、本発明で用いる溶融亜鉛めっき浴の組成。

合金化処理温度及びめっき層の組成の限定理由について
説明する。

ＡＱ：ＡＱは鋼板−めつき層界面にＦｅ−Ａｎ金属間化
合物の層を形成してめっき層中のＺｎ−Ｆｅ相互拡散を
抑制し、且つ溶融亜鉛めっき浴の粘度を引き上げるのに
有効に作用する。しかしながら、溶融亜鉛めっき浴のへ
〇濃度が０．２νｔ％以上になると、Ｚｎ　−Ｆｅ相互
拡散が極めて抑制されるために合金化反応が著しく遅滞
し、本発明方法におけるような低い合金化温度では事実
上インラインの合金化炉で合金化処理が不可能となる。

よって、本発明方法では溶融亜鉛めっき浴中へのＡｆｌ
の添加量は０．２ｗｔ％未満とした。

次いで、合金化めっき層中のＡＱの組成範囲について述
べる。一般に、Ａ℃を含む溶融亜鉛めっき浴によって鋼
板に溶融亜鉛めっきした場合には、鋼板−めつき層界面
にＦｅ−Ａρ金属間化合物の層が優先析出し、溶融亜鉛
めっき浴のＡＱ濃度と比べてめっき層中の１８濃度が高
くなる傾向があることが広く知られている。本発明にお
ける溶融亜鉛めっき処理においても全く同じ傾向が認め
られる。前記めっき浴組成の溶融亜鉛めっき浴によって
溶融亜鉛めっきを行った場合に生成するめつき層のへ〇
濃度は、０．５ｗｔ％未満となる。従って、本発明合金
化溶融亜鉛めっき鋼板における合金化めっき層中の．Ａ
ｌ濃度はＱ、５ｗｔ％未満とした。

Ｎｉ　：　Ｎｉはζ相の生成を抑制し、且つ５００℃以
下の低い温度で合金化処理を行うために添加する。

Ｎｉの溶融亜鉛めっき浴中への添加量が０．０１ｗｔ％
未満ではζ相の生成抑制効果が充分でなく５００℃以下
で合金化した場合にζ相が残存し易く、また０、５ｗｔ
％を超えて添加しようとするとめつき浴温度を高くしな
ければならないためｒ相が生成し易くなり地鉄界面のｒ
相を０．５ρ以下に抑制することが事実不可能となる。

よって、本発明方法では溶融亜鉛めっき浴中へのＮｉの
添加量は０．０１〜０　、５ｗｔ％に限定した。

次いで、合金化めっき層中のＮｉの組成範囲について述
べる。Ｎｉは、めっき層中に優先的に析出してめっき浴
中の濃度よりも高くなる傾向を示す。前記のめつき浴組
成の溶融亜鉛めっき浴によって溶融亜鉛めっきを行った
場合に生成するめつき層のＮｉ濃度は、０．０２〜１　
、０Ｉｌｔ％となる。

従って、本発明合金化溶融亜鉛めっき鋼板における合金
化めっき層中のＮｉ濃度は、０．０２〜１．０すｔ％と
する。

Ｆｅ二本発明に係る加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板のめっき層構造では、めっき層表面にη相、ζ相
が存在せず且つ地鉄界面のｒ相の厚さが０．５ρ以下で
あり、このような構成の合金化めっき層中のＦｅ濃度は
８〜１３ｗｔ％であるので８〜１３ｗｔ％とした。

合金化処理温度及び加熱時間：溶融亜鉛めっき鋼板のめ
つき層を５００℃を超えて加熱して合金化するとｒ相が
生成し易く、地鉄界面のｒ相が０．５戸を超えるので好
ましくない。一方、４５０℃未満で合金化すると、前記
組成のＮｉ濃度ではζ相の生成を抑制する効果が薄くな
ってめっき層表面にζ相が残存し易く、本発明合金化溶
融亜鉛めつき鋼板のめっき層構造の特徴であるめっき層
表面にη相、ζ相が存在せず且つ地鉄界面のｒ相が０．
５Ｐ以下の合金層を形成させることができない。従って
本発明方法における合金化処理温度は４５０〜５００℃
とした。

しかしながら、この４５０〜５００℃という合金化処理
温度であっても、加熱時間が短いとめっき層表面にη相
やζ相が残存し、また加熱時間が長すぎると地鉄界面の
ｒ相が０．５Ｉｎ以上形成されるので本発明者らは種々
検討した結果、２〜４０秒の範囲で地鉄界面のｒ相の厚
さが０．５７ａ以下でありめっき層表面にη、ζ相が存
在しないように加熱することが必要である。

合金化溶融亜鉛めっき層の厚さ二本発明合金化溶融亜鉛
めっき鋼板において、付着量として４５〜９０　ｇ　／
　ｒｄが適用できる範囲である。４５ｇ／ｒｎ’未満で
は従来の技術で耐パウダリング性、耐フレーキング性及
びプレス成形性を共に満足できる合金化溶融亜鉛めっき
鋼板は製造可能であり、本発明鋼板が特に有利という訳
ではない。またＱ− ９０　ｇ　／　ｒｒＦを超えると耐フレーキング性及び
プレス成形性は満足できるが耐パウダリング性が低下す
るので、本発明合金化溶融亜鉛めっき鋼板の適用できる
付着量を４５〜９０ｇ／ｍとした。但し、耐フレーキン
グ性及びプレス成形性を満足していれば良い場合には４
５〜１５０ｇ／ｍまで適用できる。めっき付着量が１５
０ｇ／ｍを超えると地鉄界面の「相が０．５声以下でめ
っき表面にη、ζ相が存在しないめっき層は実際上製造
できなくなる。

その他の合金化めっき層の組成：合金化めっき層の組成
としてＦｅ、　ＡＬ　Ｎｘのみを規定したが、他の成分
例えばｐｂ、　ｓｂなどを少量添加されても本発明の効
果は変わらないものである。

〔実施例〕

次に本発明に係る加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の実施例を比較例と共に更に具体的に説明する。

ゼンジマー型の無酸化炉方式の連続溶融亜鉛めっきライ
ンのめつき浴中に投入するＡＱ量、Ｎｉ量を種々変化さ
せて、０．７ｍ厚ＸＩ、ＯＯＯ＋ｎｍ幅の低炭素冷延鋼
板をめっき原板として、めっき付着量が本発明における
合金化溶融亜鉛めっき層の付着量の範囲４５〜９０ｇ／
ｍ内にある種々の溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、続いて
これらの溶融亜鉛めっき鋼板を合金化処理炉により種々
の時間加熱して合金化処理して合金層のＦｅ濃度が異な
る種々の合金化溶融亜鉛めつ鋼板を製造した。そして、
これらの合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、次に述べ
るめっき層の加工性試験方法によって試験を行った。

その結果を表に記載する。

（１）耐パウダリング性試験： 試験面を内側にして、試験片の板厚ｔの６倍の直径の円
弧部が試験面に構成されるように１８０度曲げを行った
後に曲げ戻しを行い、その試験面にセロハン粘着テープ
を貼着した後にそのセロハン粘着テープを引き剥がして
セロハン粘着テープに付着したパウダー状のめっき金属
量を目視により以下の基準により判断した。

５：付着めっき金属なし ４：付着めっき金属最小 ３：付着めっき金属量中 ２：付着めっき金属量大 １：テープなしで多量の粉状めっき金属剥離この基準に
おいて評価５〜３が実用状問題がない範囲である。

（２）絞り成形性試験： 同一防錆油を使用して第２図に示す条件でのカップ絞り
試験による外径比によって評価したものである。

試験片 絞り成形前円板の直径（Ｄｏ）　　：　７５ｍｍ絞り成
形に使用する鋼板の板厚：を圃 金型 絞り成形に使用するポンチ直径（ｄ　）　　：　４０ｍ
＋ｎ絞り成形に使用するポンチ先端半径＝５ｍ絞り成形
に使用するダイス肩部半径：５ｔｍｍ絞り成形時のしわ
押えカニ　１．ＯＯＯｋｇｆ試験後の状態 絞り成形により絞り込む深さ＝２０冊 絞り成形後のフランジ部の直径：Ｄ１１ｍｌ外径比：　
Ｄ１／Ｄ。

この外径比０．７３４〜０．７４３が冷延鋼板レベルで
ある。

（３）耐フレーキング性試験： 第３図に示す如く幅３０ｍｎＸ長さ２６０ｍｎのサンプ
ルＳを内径４２ｍｍの貫通孔を有するダイス１と高さ３
Ｉのビード付きのしわ押え２とでしゎ押えカニ　５００
ｋｇｆで挟持し、直径４０＋ｎｍのポンチ３により成形
高さ：　５０ｍｍの絞り成形を行ったときの目視による
めっき金属の剥離状態により評価した。

４：剥離せず ３：剥離最小 ２：剥離量中 １：剥離量大 この基準において評価４〜３が実用上問題がない範囲で
ある。

（４）　η、ζ相の有無： Ｘ線回折で測定してη、ζ相の存在を示すピーク値が表
われるか否かで判断した。

】３ 〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明に係る加工性に優れた合金化溶
融亜鉛めっき鋼板は４５〜９０ｇ／ｍという厚めつきで
も優れた加工性を有しているので合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の用途の拡大を期待でき、また本発明に係る加工性
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法はこのよ
うに優れた特性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を前
記従来技術のような非常に高速で通板することなく工業
的に安定して連続的に製造できる画期的な方法であり、
その工業的価値が非常に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐パウダリング性の試験方法を示す図、第２図
は絞り成形性の試験方法を示す図、第３図は耐フレーキ
ング性の試験方法を示す図である。 図面中 １・・・・ダイス ２・・・・しわ押え ３・・・・ポンチ Ｓ・・・・サンプル −１６＝ 手続補正書 平成３年２月１２日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｆｅ：８〜１３重量％，Ａｌ：０．５重量％未満，
   Ｎｉ：０．０２〜１．０重量％を含有し残部がＺｎ及び
   不可避的不純物より成る組成であつて且つ地鉄界面のΓ
   相の厚さが０．５μｍ以下でありめつき層表面にη，ζ
   相が存在せず付着量が４５〜９０ｇ／ｍ＾２の合金化め
   つき層を少なくとも片面に有することを特徴とする加工
   性に優れた合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
2. ２．Ａｌ：０．２重量％未満，Ｎｉ：０．０１〜０．５
   重量％を含有し、残部がＺｎ及び不可避的不純物より成
   る溶融亜鉛めつき浴を用いて少なくとも片面の付着量が
   ４５〜９０ｇ／ｍ＾２となる溶融亜鉛めつきを行つた後
   、４５０〜５００℃で２〜４０秒間加熱して地鉄界面の
   Γ相の厚さが０．５μｍ以下でありめつき層表面にη，
   ζ相が存在しないように合金化処理することを特徴とす
   る加工性に優れた合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法
   。