JPH04202783A - 電着塗装性および加工性に優れた、複数の鉄―亜鉛合金めっき層を有する鉄―亜鉛合金めっき鋼板 - 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、電着塗装性および加工性に優れた、複数の
鉄−亜鉛合金めっき層を有する鉄−亜鉛合金めっき鋼板
に関するものである。

〔従来の技術〕

鉄−亜鉛合金めっき鋼板は、耐食性および電着塗装性に
優れ、且つ、製造コストが安い等、多くの利点を有して
おり、自動車用鋼板等として広く使用されている。近年
、このような、鉄−亜鉛合金めっき鋼板の電着塗装性お
よび加工性に対する要求が、−段と高くなってきた。

鉄−亜鉛合金めっき鋼板に対する塗膜の形成は、一般に
、鉄−亜鉛合金めっき層の表面上に、化成処理によって
燐酸塩被膜を形成し、次いで、カチオンタイプの電着塗
装法により、燐酸塩被膜の上に所定の厚さの塗膜を形成
することにより行われる。

しかしながら、カチオンタイプの電着塗装法により、鉄
−亜鉛合金めっき層の表面上に塗膜を形成すると、電着
論装時に発生しそして塗膜内に閉じ込められた水素ガス
によって、塗膜にクレータ−状のピンホールが発生する
。このような塗膜に発生したクレータ−状ピンホールは
、塗装面の外観上の欠陥になる。

上述した問題を解決する、鉄−亜鉛合金めっき鋼板とし
て、特公昭５８−１５５５４号公報には、下記からなる
、複数の鉄−亜鉛合金めっき層を有する、カチオンタイ
プの電着塗装用鉄−亜鉛合金めっき鋼板が開示されてい
る。

鋼板の少な（とも１つの表面上に形成された、４０ｗｔ
、％超の亜鉛を含有する下層としての鉄−亜鉛合金めっ
き層、および、下層としての鉄−亜鉛合金めっき層の上
に形成された、４０ｗｔ、％以下の亜鉛を含有する、上
層としての鉄−亜鉛合金めっき層（以下、先行技術１と
いう）。

このような鉄−亜鉛合金めっき鋼板によれば、下層とし
ての厚い鉄−亜鉛合金めっき層によって耐食性が向上し
、そして、上層としての、鉄含有量の多い鉄−亜鉛合金
めっき層によって、電着塗装性が向上し、且つ、クレー
タ状ピンホールの発生が防止される。

一方、自動車用鋼板等に使用される鉄−亜鉛合金めっき
鋼板には、プレスなどによって厳いＡ成形加工が施され
る。このような厳しい成形加工力く施されると、鉄−亜
鉛合金めっき層の粉状の剥離即ちパウダリング、および
、鉄−亜鉛合金めっき層の鋼板からの剥離即ちフレーキ
ングが発生する。

上述した問題を解決する鉄−亜鉛合金めっき鋼板として
、特開平２−６６１４８号公報には、下記からなる、複
数の鉄−亜鉛合金めっき層を有する、耐パウダリング性
および耐フレーキング性に優れた鉄−亜鉛合金めっき鋼
板が開示されている。

鋼板の少なくとも１つの表面上に形成された、１２ｗｔ
、％以下の鉄を含有する下層としての鉄−亜鉛合金めっ
き層、および、前記下層としての鉄−亜鉛合金めっき層
の上に形成された、５０ｗｔ、％以上の鉄を含有し、表
面摩擦係数が０．２２以下である、上層としての鉄系ま
たは鉄−亜鉛系合金めっき層（以下、先行技術２という
）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した先行技術１には、次に述べるような問題がある
。即ち、先行技術１による、下層としての厚い合金化溶
融鉄−亜鉛合金めっき層と、上層としての鉄−亜鉛合金
電気めっき層とかなる鉄−亜鉛合金めっき鋼板に対し、
プレスなどによって厳しい成形加工を施すと、下層とし
ての、厚い合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層に、亀裂や
剥離が発生する。めっき層に亀裂や剥離か発生すると、
燐酸塩被膜の形成のための化成処理時に、露出した鋼板
によって、めっき層の溶解が促進される結果、燐酸塩結
晶が異常に成長する。このように異常に成長した燐酸塩
結晶は、結晶水を多量に含有しており、この結晶水が、
電着塗装の嬢膜焼き付は時に、燐酸塩結晶から離脱しそ
して蒸発する。

この結果、塗膜に気泡状欠陥が発生する。このような塗
膜に発生した気泡状欠陥は、塗装面の外観上の欠陥にな
る。

上述した先行技術２には、次に述べるような問題がある
。即ち、先行技術２による、下層としての、１２Ｗｔ、
％以下の鉄を含有する合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層
と、上層としての、５０ｗｔ、％以上の鉄を含有する鉄
−亜鉛合金電気めっき層とからなる鉄−亜鉛合金めっき
鋼板によれば、めっき層の粉状の剥離即ちパウダリング
、および、めっき層の鋼板からの剥離即ちフレーキング
の発生は防止される。しかしながら、上述した、塗膜に
生ずる気泡状欠陥を防止することはできない。むしろ、
耐パウダリング性および耐フレーキング性を付与するた
めに形成された、上層としての鉄系または鉄−亜鉛系合
金電気めっき層によって、気泡状欠陥の発生が促進され
ると考えられる。

従って、この発明の目的は、プレス等によって厳しい成
形加工が施されても、塗膜に、下層としての合金化溶融
鉄−亜鉛合金めっき層に発生した亀裂や剥離に基づく気
泡状欠陥が生ぜず、且つ、クレータ−状ピンホールも殆
ど生じない、優れた電着塗装性を有し、且つ、加工性お
よび耐食性に優れた、複数の鉄−亜鉛合金めっき層を有
する鉄−亜鉛合金めっき鋼板を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上述した問題を解決すべく、下層として
の合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層と、上層としての鉄
−亜鉛合金電気めっき層とからなる、複数の鉄−亜鉛合
金めっき層を有する鉄−亜鉛合金めっき鋼板の成形加工
時に、下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層に
亀裂や剥離が発生する原因について、調査および研究を
行った結果、次のことがわかった。下層としての合金化
溶融鉄−亜鉛合金めっき層は、熱的に形成されているの
で、めっき層中に内部応力は存在しない。

これに対し、上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層は
、金属の析出により形成されているので、めっき層中に
大きな内部応力が存在している。

この結果、上層としての、内部応力が大きい鉄−亜鉛合
金電気めっき層は、下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合
金めっき層を強く拘束し、このような拘束は、局部的に
集中する。このために、合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき
層は、極めて脆（なり、成形加工時に、亀裂が生じて、
鋼板から剥離しやすくなる。この結果、塗膜に前述した
気泡状欠陥が発生する。

上述したことから、上層としての鉄−亜鉛合金電気めっ
き層の内部応力を分散させ、下層としての合金化溶融鉄
−亜鉛合金めっき層に対する拘束力を弱めれば、成形加
工時における、下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金め
っき層の亀裂や剥離が防止され、塗膜に気泡状欠陥が発
生しなくなることがわかった。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって
、鋼板の少なくとも１つの表面上に形成された、下層と
しての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層と、前記下層と
しての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層の上に形成され
た、中間層としての鉄電気めっき層と、前記中間層とし
ての鉄電気めっき層の上に形成された、上層としての鉄
−亜鉛合金電気めっき層とからなり、 前記下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層のめ
っき量は、前記鋼板の片面当たり３０〜１２０ｇ／ｍ２
の範囲内であり、前記中間層としての鉄電気めっき層の
めっき量は、前記鋼板の片面当たり０．５〜２　ｇ／ｍ
２の範囲内であり、そして、前記上層としての鉄−亜鉛
合金電気めっき層のめっき量は、１〜１０ｇ／ｍ”の範
囲内であることに特徴を有するものである。

〔作用〕

第１図は、この発明の鉄−亜鉛合金電気めっき鋼板の第
１実施態様を示す断面模式図である。第１図に示すよう
に、この発明の鉄−亜鉛合金電気めっき鋼板においては
、鋼板１の表面上に、鋼板１の片面当たり３０〜１２０
　ｇ／ｍ”の範囲内のめっき量の、下層としての合金化
溶融鉄−亜鉛合金めっき層２と、下層としての合金化溶
融鉄−亜鉛合金めっき層２の上に形成された、鋼板の片
面当たり０゜５〜２　ｇ／ｍ’の範囲内の量の、中間層
としての鉄電気めっき層３と、中間層としての鉄電気め
っき層３の上に形成された１〜１０ｇ／ｍ２の範囲内の
量の、上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層４とが形
成されている。

中間層としての鉄電気めっき層３は、上層としての鉄−
亜鉛合金電気めっき層４および下層としての合金化溶融
鉄−亜鉛合金めっき層２に較べて軟質である。従って、
中間層としての鉄電気めっき層３は、上層としての鉄−
亜鉛合金電気めっき層４と下層としての合金化溶融鉄−
亜鉛合金めっき層２との間において、緩衝材としての効
果を発揮する。

この結果、成形加工時における、上層としての鉄−亜鉛
合金電気めっき層４の内部応力は緩和され、下層として
の合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層２に対する、上層と
しての鉄−亜鉛合金電気めっき層４の拘束力が弱まる。

従って、成形加工時に生ずる、下層としての合金化溶融
鉄−亜鉛合金めっき層２の亀裂が極めて微細になるので
、塗膜の気泡状欠陥の発生が防止される。

下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層２のめっ
き量は、鋼板１の片面当たり３０〜１２０　ｇ／ｍ２の
範囲内とすべきである。下層としての合金化溶融鉄−亜
鉛合金めっき層２のめっき量が、鋼板ｌの片面当たり３
０ｇ／ｍ”未満では、耐食性が劣化する。一方、めっき
量が、鋼板１の片面当たり１２０ｇ／ｍ　を超では、加
工性が劣化する。

下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層２の鉄含
有量は、７〜１５ｗｔ％の範囲内であることが好ましい
。下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層２の鉄
含有量が、７ｗｔ％未満では、耐食性が劣化する。一方
、鉄含有量が１５ｗｔ％超では、加工性が劣化する。

中間層としての鉄電気めっき層８のめっき量は、鋼板１
の片面当たり０．５〜２　ｇ／ｍ２の範囲内とすべきで
ある。中間層としての鉄電気めっき層３のめっき量が、
鋼板１の片面当たり０．５　ｇ／ｍ”未満では、前述し
た緩衝材としての効果が弱く、上層としての鉄−亜鉛合
金電気めっき層４の内部応力を緩和して、成形加工時に
おける塗膜の気泡状欠陥の発生を防止することができな
い。一方、めっき量が、鋼板１の片面当たり２　ｇ／ｍ
２超では、改装後にめっき層に糸状錆が生じやすくなり
、耐食性が劣化する。

上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層４のめっき量は
、鋼板１の片面当たり１〜１０ｇ／ｍ”の範囲内とすべ
きである。上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層４の
めっき量が、鋼板１の片面当たり１９７ｍ２未満では、
電着塗装性が劣化し、塗膜にクレータ−状ピンホールが
発生しやすくなる。一方めっき量が、鋼板１の片面当た
り１０ｇ／ｍ’超では、加工性が劣化する。

上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層４の鉄含有量は
、５０〜９５＊ｔ、％の範囲内であることが好ましい。

上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層４の鉄含有量が
、５０ｗｔ、％未満では、クレータ−状ピンホールが発
生しやすくなる。一方、鉄含有量が９５ｗｔ、　％超で
は、耐食性が劣化する。

次に、この発明の、複数の鉄−亜鉛合金めっき層を有す
る鉄−亜鉛合金めっき鋼板の製造方法の一例について説
明する。

鋼板を、溶融亜鉛めっき浴中を通過させ、過剰の亜鉛を
鋼板の表面から除去しながら、溶融亜鉛めっき浴中から
抽出する。次いで、その表面に亜鉛めっき層が形成され
た鋼板を加熱して、亜鉛めっき層と鋼板とを合金化させ
、亜鉛めっき層を、鉄−亜鉛合金めっき層に変える。こ
のようにして、鋼板の表面上に下層としての鉄−亜鉛合
金めっき層を形成する。

次いで、その表面上に下層としての鉄−亜鉛合金めっき
層が形成された鋼板に対し、鉄イオンを主成分とする酸
性電気めっき洛中において、所定の電流密度によって電
気めっき処理を施し、鉄−亜鉛合金めっき層の上に、中
間層としての鉄電気めっき層を形成する。

次いで、その表面上に下層としての鉄−亜鉛合金めっき
層および中間層としての鉄電気めっき層が形成された鋼
板に対し、鉄イオンおよび亜鉛イオンを含有する酸性電
気めっき洛中において、所定の電流密度により電気めっ
き処理を施し、中間層としての鉄電気めっき層の上に、
上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層を形成する。

かくして、鋼板の表面上に、下層としての合金化溶融鉄
−亜鉛合金めっき層、中間層としての鉄電気めっき層お
よび上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層が形成され
た、複数の鉄−亜鉛合金めっき層を有する鉄−亜鉛合金
つき鋼板が製造される。

下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層のめっき
量および鉄含有量は、めっき浴の成分組成および温度、
めっき浴中に浸入される鋼板の温度、合金化温度等によ
って調整される。また、中間層としての鉄電気めっき層
および上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層のめっき
量および鉄含有量は、めっき浴の成分組成、めっき電流
密度等によって調整される。

次に、この発明にかかる鉄−亜鉛合金めっき鋼板を、実
施例により、比較例と対比しながら説明する。

〔実施例〕

板厚０．８ｍｍの冷延鋼板の表面上に、第１表に示す下
層めっき層の形成条件（合金化溶融亜鉛めっき処理条件
）、中間層めっき層の形成条件（電気めっき処理条件）
、および、上層めっき層の形成条件（電気めっき処理条
件）によって、下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金め
っき層と、中間層としての鉄電気めっき層と、そして、
上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層とからなる、第
２表に示すこの発明の範囲内の３層のめっき層を有する
鉄−亜鉛合金めっき鋼板の供試体（以下、本発明供試体
という）Ｎα１〜８を調製した。　比較のために、この
発明の範囲外のめっき層を有する、第３表に示す比較用
鉄−亜鉛合金めっき鋼板の供試体（以下、比較用供試体
という）嵐１〜７を調製した。

このようにして調製された本発明供試体および比較用供
試体の各々について、電着塗装性、加工性および耐食性
を、以下に述べる性能試験によって調査した。その試験
結果を第２．３表に併せて示す。

（１）電着塗装性試験 ａ　気泡状欠陥試験 本発明供試体および比較用供試体の各々の表面上に、浸
漬処理によって燐酸塩被膜を形成した後、下記条件によ
ってカチオンタイプの電着塗装を施　し　プニ　。

電圧　　　　　　２６０■ 浴温　　　　　　　２７℃ 供試体面積／陽極面積：１／１ 塗膜の厚さ　＝　　２０μｍ 焼き付は温度：　２７０°Ｃ 焼き付は時間：　　１０分 上記のようにして電着塗装を施した供試体の塗膜に生じ
た気泡状欠陥を、目視によって調べ、下記によって評価
した。

○　：　気泡状欠陥なし △　：　気泡状欠陥　１〜１０個 ×　：　気泡状欠陥　１０個１ ｂ。クレータ−状ピンホール試験 本発明供試体および比較用供試体の各々の表面上に、浸
漬処理によって燐酸塩被膜を形成した後、下記条件によ
ってカチオンタイプの電着塗装を施した。

電圧　　　　：　　２８０Ｖ 浴温　　　　・　　２７℃ 供試体面積／陽極面積＝ｌ／１ 塗膜の厚さ　、　　２０μｍ 焼き付は温度：　１７０℃ 焼き付は時間：　　２５分 上記のようにして電着塗装を施した供試体の塗膜に生じ
たクレータ−状ピンホールを、目視によって調べ、下記
によって評価した。

○　：　クレータ−状ピンホール　２０個以下△　：　
クレータ−状ピンホール　２０〜１００個×　　　クレ
ータ−状ピンホール　１００個超１ｚ）　　加工性試験 供試体を第２図に示したドロービード試験機を使用して
しごき、めっき被膜の単位面積当たりの剥離量を、以下
に述べる方法により測定した。

即ち、第２図に概略断面図で示すような、所定長さの実
質的に水平な突条５ａを有する雄ダイス５と、雄ダイス
５の突条５ａと向き合った所定長さの実質的に水平な溝
６ａを有する雌ダイス６とからなるドロービード試験機
を使用し、供試体７を、上述したドロービード試験機の
雄ダイス５と雌ダイス６との間の間隙内に垂直に挿入し
、雄ダイス５と雌ダイス６とを、５００Ｋｇｆの圧力で
押しつけ、そして、矢印に示すように上方に引き抜いて
しごいた。このようにしてしごかれた供試体７に接着テ
ープを貼り次いでこれを剥かして、めっき被膜の剥離量
を測定した。なお、雄ダイス５の突条５ａの先端は０．
５Ｒ，雌ダイス６の肩はＩＲ，そして、雄ダイス５の突
条５ａおよび雌ダイス６の溝６ａの幅は４０ｍｍ、供試
体７の幅は３０ｍｍであった。

（３）耐食性試験 供試体の表面上に、電着塗装、中塗り塗装および上塗り
塗装を施した後、鋼板に達するクロスカットを入れた。

このようにクロスカットの入った供試体について、５％
ＮａＣｌ溶液を１週間に２回散布する塩水散布暴露試験
を１年間施した後の供試体の、クロスカットの片側にお
ける塗膜の膨れ幅を測定し、得られた膨れ幅によって、
耐食性を評価した。

評価基準は、次の通りである。

○：塗膜に膨れが生ぜず且つ腐食が発生していない場合 △　塗膜の膨れ幅が１ｍｍ未満であり、且つ、糸状の塗
膜下腐食が発生している場合 ×：塗膜の膨れ幅が１　ｍｍ以上の場合第３表から明ら
かなように、中間層としての鉄電気めっき層が形成され
ていない比較用供試体隅１は、塗膜中に気泡状欠陥が多
量に発生し、電着塗装性が悪かった。

下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層のめっき
量が、この発明の範囲を外れて多い比較用供試体嵐２は
、加工性が悪かった。合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層
のめっき量が、この発明のａｍを外れて少ない比較用供
試体嵐３は、耐食性が悪かった。

中間層としての鉄電気めっき層のめっき量が、この発明
の範囲を外れて多い比較用供試体Ｎｃ４は、耐食性が悪
かった。鉄電気めっき層のめっき量がこの発明の範囲を
外れて少ない比較用供試体地５は、塗膜中に気泡状欠陥
が発生し、電着塗装性が悪かった。

上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層のめっき量が、
この発明の範囲を外れて多い比較用供試体嵐６は、加工
性が悪かった。そして、鉄−亜鉛合金電気めっき層のめ
っき量が、この発明の範囲を外れて少ない比較用供試体
Ｎｌ１７は、クレータ−状ピンホールが多量に発生し、
電着塗装性が悪かった。

これに対して、第２表から明らかなように、本発明供試
体隘１〜８は、何れも、塗膜に気泡状欠陥が発生せず、
そして、クレータ−状ピンホールの発生も少なく、電着
論装性に優れており、且つ、加工性および耐食性も優れ
ていた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、プレス等によっ
て厳しい成形加工が施されても、塗膜に、下層としての
合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層に発生した亀裂や剥離
に基づく気泡状欠陥が生じない、優れた電着塗装性を有
し、且つ、加工性および耐食性に優れた複数の鉄−亜鉛
合金めっき層を有する鉄−亜鉛合金めっき鋼板が得られ
る、工業上、有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１゛図は、この発明の鉄−亜鉛合金めっき鋼板の１実
施態様を示す断面模式図、第２図は、加工性試験に使用
したドロービード試験機の概略断面図である。 図面において、 １・−・・鋼板、 ２−・合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層、３・・・−鉄
電気めっき層、 ４・・・・鉄−亜鉛合金電気めっき層、５・−・−雄ダ
イス、　　　　５ａ・−・突条、６・・−・雌ダイス、
　　　　６８−・−溝、７・・・・供試体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．鋼板の少なくとも１つの表面上に形成された、下層
   としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層と、前記下層
   としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層の上に形成さ
   れた、中間層としての鉄電気めっき層と、前記中間層と
   しての鉄電気めっき層の上に形成された、上層としての
   鉄−亜鉛合金電気めっき層とからなり、 前記下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層のめ
   っき量は、前記鋼板の片面当たり３０〜１２０ｇ／ｍ＾
   ２の範囲内であり、前記中間層としての鉄電気めっき層
   のめっき量は、前記鋼板の片面当たり０．５〜２ｇ／ｍ
   ＾２の範囲内であり、そして、前記上層としての鉄−亜
   鉛合金電気めっき層のめっき量は、前記鋼板の片面当た
   り１〜１０ｇ／ｍ＾２の範囲内であることを特徴とする
   、電着塗装性および加工性に優れた、複数の鉄−亜鉛合
   金めっき層を有する鉄−亜鉛合金めっき鋼板。
2. ２．下層としての合金化溶融鉄−亜鉛合金めっき層の鉄
   含有量は、７〜１５ｗｔ．％の範囲内であり、そして、
   上層としての鉄−亜鉛合金電気めっき層の鉄含有量は、
   ５０〜９５ｗｔ．％の範囲内である、請求項１記載の鉄
   −亜鉛合金めっき鋼板。