JPH0421753A

JPH0421753A - 摺動抵抗の優れた亜鉛および亜鉛系合金溶融めっき鋼板

Info

Publication number: JPH0421753A
Application number: JP12335790A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Nishimura; 一実西村; Toshio Odajima; 小田島　壽男; Tetsuya Ohara; 哲矢大原; Ryohei Mizoguchi; 溝口　良平
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0653920B2

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、亜鉛又は亜鉛系合金溶融めっき熱延鋼板に関
するものである。

（従来の技術）従来、熱延鋼板を用いためっき鋼板しては、溶融Ｚｎめ
っき鋼板、溶融Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板、合金化溶融Ｚｎ
めっき鋼板等が使用されており、耐食性、加工性、塗膜
密着性に優れためっき綱板としてすでに知られている。

（発明が解決しようとする課題）最近、建築材料等に使用される厚物溶融Ｚｎめっき鋼板
の造管材においては、特に、造管時のスリップ防止対策
などの観点から表面の摺動抵抗に優れることが新しく具
備すべき要件となってきた。

しかしながら、従来の溶融Ｚｎめっき鋼板、溶融ＺｎＡ
ｌめっき鋼板、合金化溶融Ｚｎめっき鋼板は表面の摺動
抵抗が不十分であり、造管時にスリップを起こしやすく
て造管性を確保できない。

そこで、本発明者らは、表面の摺動抵抗の優れた溶融め
っき鋼板を見出だすために種々検討した結果、めっき層
表面粗度、平均粒径、めっき層中Ｆｅ比率、Ａｌ比率を
適正範囲内におさめることによってめっき層表面の摺動
抵抗を著しく向上させることに成功した。

本発明は上記のようにめっき層表面の粗度、平均粒径、
めっき層中Ｆｅ比率、Ａｌ比率を適正な範囲に規定した
、表面の摺動抵抗に優れた溶融ＺｎおよびＺｎ系合金め
っき鋼板を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、まず、従来のめっき銅板の摺動抵抗の調
査を実施した。結果を第１表に示した。

摺動抵抗の指標としては、表面硬度（ビッカース硬度）
と静止摩擦係数の測定値を用いた。

評価基準は次の通りである。

評価　　表面硬度（ＨＶ）　　　　　　摩擦係数μｓ・
・・・　１５０〜２５０　　　　　　０．１５〜０．１
８４・・・・　１２０〜１５０　　　　　　０．１４〜
０．１５３・・・・　９０〜１２０　　　　　　０．１
３〜０．１４２・・・・　７０〜３０　　　　　　　０
．１２〜０．１３ペンタイト（合金化溶融Ｚｎめっき網
板の商品名）の厚物材が比較的良好な摺動抵抗を有する
ことが判明した。次にそれぞれのめっき鋼板についてめ
っき層の表面状態、めっき層組成などを調査した。その
結果は第２表の通りである。ペンタイトは他のめっの鋼
板に比較して表面粗度が大であり、結晶粒径が比較的小
さいことがわかり、それが比較的良好な摺動抵抗を有す
る原因になっている可能性が示唆された。これにより、
めっき層表面粗度と結晶粒径をさらに適正な範囲に改善
すれば、ペンタイト以上の摺動抵抗が得られる可能性が
あると考えた。そこで本発明者らは、このめっき表面粗
度と結晶粒径の２点に着目しながら、熱延調板を用いて
めっき前の加熱条件、めっき条件（浴中Ａｌ、浴温）、
冷却条件、めっき後の再加熱条件等を変化させて、表面
性状、成分の異なる種々の溶融Ｚｎめっき鋼板のサンプ
ルを作成し調査したところ、めっき層表面が特定の粗度
（Ｒａ２．２〜３．５ｎ）、平均結晶粒径（５０〜２０
０ｆｍ）、ならびにめっき層中のＦｅ比率（平均１〜８
％、表層０．１〜２％）、めっき層中のＡｌ比率（０，
１〜０．５％）の範囲の場合において、表面の摩擦係数
が著しく向上し、摺動抵抗が極めて高い溶融Ｚｎめっき
鋼板が得られることが判明した。その結果も第１表およ
び第２表に併記している。

第１表スーパージンク：Ｚｎ−Ａｌ含ｍめっさ１４１の間面６第２表さらに、この効果をＳｂ、　Ｍｇ＋　Ｓμｍ、　Ｔｉ　
、　Ｎｉを微量に含有するＺｎ合金めっき鋼板でも検討
したところ、表面の粗度、結晶粒径ならびに成分を上記
範囲内にコ、ントロールしてやれば、同様に表面の摺動
抵抗が極めて優れためっき綱板が得られることを見出だ
し、下記の本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、熱延鋼板の表面に溶融Ｚｎめっき
層を有する溶融Ｚｎめっき鋼板においてめっき層表面の
平均粗度Ｒａが２．２〜３．５μｍ、平均結晶粒径が５
０〜１００ｎであり、めっき層中のＰｅ含有率がめつき
層中平均で１〜８％、最表層で０．１〜２％、Ａｌ含有
率がめつき層中平均で０．１〜０．５％であることを特
徴とする表面摺動抵抗の優れた溶融亜鉛めっき鋼板なら
びに、Ｚｎめっき層中にさらに合金元素として、Ｓｂ、
　Ｍｇ、　Ｓｎ＋　Ｔｉ、　Ｎｉを単独あるいは複合で
０．０１〜５％含有した表面摺動抵抗の優れた亜鉛系合
金溶融めっき鋼板を要旨とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

第１図は、種々の実験条件のもとで得られた溶融Ｚｎめ
っき鋼板のめっき層表面の平均粗度Ｒａと平均結晶粒径
の表面摺動抵抗に及ぼす影響をまとめて図示したもので
ある。

この図より、めっき層表面の平均粗度が、２．２〜３．
５μｍ、平均結晶粒径が５０〜２００Ｑの場合に表面摺
動抵抗の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板が得られることは明
らかである。また、この摺動抵抗に優れる領域の溶融Ｚ
ｎめっき層を分析したところ、めっき層中の平均Ｆｅ比
率が１〜８％、表層部で０．１〜２％であり、めっき層
表要部まである程度合金化が進行していた。本発明めっ
き鋼板のめっき層断面プロフィールの１例を第２図に示
す。

又、Ａｌ比率０．１〜０．５％であった。合金層の大部
分は、ζ相（ＦｅＺｎｒ３）　、δ、相（ＦｅＺｎ７）
より成っていた。詳細は未だ明らかではないが、摺動抵
抗が向上したのは、表面の適度な粗度と結晶の大きさに
よる機械的な表面の摩擦力の増大と、適度の合金化に伴
い表面の硬度の増加と柔軟性を兼ね備えためっき層の相
構成が得られたことが、相乗的に作用しているのではな
いがと考えられる。

平均粗度が２．２ｎ未満の場合あるいは、平均結晶粒径
が５０ｎ未満の場合には表面が平滑すぎて表面の摩擦力
が小であるため、摺動抵抗が増大しないものと思われる
。また、表面粗度が３．５ｎを越える場合あるいは平均
結晶粒径が２００．ｎを越えると、１つ１つの凹凸の機
械的強度が低下するため高摺動抵抗が得られないものと
思われる。

めっき層中のＦｅ比率が１％未満の場合には、めっき層
中の大部分が純Ｚｎ相（η相）であるため柔軟過ぎ、ま
た８％を越える場合にはめっき層が硬くなり過ぎ、もろ
くなり易いため摺動抵抗が劣化する。さらに、めっき層
表要部でＦｅが０．１〜２％であると適度な柔軟性と強
度が得られる。０．１％未満では柔らかくなり過ぎ、２
％を越えると柔軟性が劣化する。

めっき層中のＡｌは０．１〜０．５％が適量である。

めっき層中のＡｌは、めっき反応時に地鉄と結合してＺ
ｎ　−Ｆｅ合金化反応に対して強固なバリヤー層を形成
することが知られている。めっき層中のＡｌが０．１％
未満の場合には、ＺｎＡ１−（Ｆｅ）バリヤー層の形成
が不十分なため、合金層のうちｒ相が発達し過ぎるため
、めっき密着性が劣化する。また、逆に０．５％を越え
るとＺｎ−Ｆｅ合金化が進行しにくく、めっき層の硬度
が増加しない。

以上は溶融Ｚｎめっき鋼板のみの場合を説明したが、合
金元素として、Ｓｂ、　Ｍｇ、　Ｔｉ、　Ｓμｍ、　Ｎ
ｉを単独又は複合添加した浴を用いて得られるめっき層
中に上記合金元素を０．０１〜５％含有するＺｎ合金め
っき鋼板の場合にも結果は同様であった。

下地鋼板は、造管用の熱延鋼板の厚鋼板（板厚２．３　
ｍｍ以上）が対象であり、鋼種としては、へ！キルド綱
板、Ａｌ−５ｉキルド鋼板、高張力鋼板などが使用でき
る。

なお、本発明のめっき鋼板の製造方法については、特に
限定は受けず、従来のゼンジマー法を始めとして、溶融
Ｚｎめっき前処理としてプレめっきを利用する方法など
種々の方法が適用できる。望ましい製造条件としては、
熱延厚鋼板を４５０〜５００″Ｃで加熱した後、めっき
浴温４５０〜５００℃、浴中Ａｌ　０．０５〜０．１５
％で３秒〜５秒間めっきを行った後、引き上げ後のワイ
ピング直上で、４５０〜５５０℃の範囲内で合金化加熱
処理を５〜４０秒行なう方法、更に好ましくは上記方法
に、ワイピング後、合金化処理前に水あるいは薬液吹き
付けを付加する方法が挙げられる。

（実施例）第３表に本発明の実施例を示す、＊印が比較例である。

下地に熱延Ｍキルド鋼板（Ｚ３ｍｓ＋）を用い、４５０
〜５００°Ｃで前処理加熱の後、めっき浴温４５０〜５
００°Ｃ１浴中Ａｔ　０．０５〜０．１５％で３秒間め
っきを行った後、引き上げ後のワイピング直上で、４５
０〜５５０　”Ｃの範囲内で合金化加熱処理を５〜４０
秒行って、種々の条件のもとで本発明品を作成した。ま
た、前処理加熱温度、浴温。

浴中Ａｌ、合金合金化温度金合金化のうちいずれか１つ
が上記範囲よりはずれた条件のもとで比較品を作成した
。面目付量は本発明品、比較品とも１３５ｇ／ボとした
。

摺動抵抗の評価は、前述の５点法で行った。また、併せ
てめっき密着性の評価も行った。めっき密着性の評価は
ボールインパクト試験で実施し、１０点法で評価した。

１０点は剥離皆無であり、１点は全面剥離を示す。６点
以上が合格とする。

Ｎα１〜８に示す通り、めっき層の表面平均粗度Ｒａが
２．２〜３．５　μｍ、平均結晶粒径５０〜２００μｍ
、めっき層中のＦｅ比率が平均で１〜８％、表層部で０
．１〜２％、めっき層中のＡｌ比率が０．１〜０．５％
の範囲である本発明鋼板は摺動抵抗、めっき密着性共に
優れる。これに比較して、表面平均粗度、平均結晶粒径
、めっき層中Ｐｅ比率及び、Ａｌ比率が本発明範囲を逸
脱する場合（Ｎα９〜１８）には摺動抵抗が劣る。

また、Ｎ［１１９〜２７は、Ｚｎ系合金めっき鋼板の場
合である。この場合にもＺｎめっき鋼板同様、優れた性
能を示した。

（発明の効果）以上のように、本発明めっき鋼板は、従来にない優れた
表面の摺動抵抗を示し、これにより、優れた造管性が得
られることから、その工業的意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎめっき層表面の平均粗度Ｒａと平均結晶粒
径が表面の摺動抵抗に及ぼす影響を示した図、第２図は
本発明Ｚｎめっき鋼板のめっき層の成分の断面プロフィ
ールの１例を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱延鋼板の表面に溶融Ｚｎめっき層を有する溶融
Ｚｎめっき鋼板においてめっき層表面の平均粗度Ｒａが
、２．２〜３．５μｍ、平均結晶粒径が５０〜２００μ
ｍであり、めっき層中のＦｅ含有率がめっき層中平均で
１〜８％、最表層で０．１〜２％、Ａｌ含有率がめっき
層中平均で０．１〜０．５％であることを特徴とする表
面摺動抵抗の優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
（２）請求項１記載のめっき鋼板のＺｎめっき層中にさ
らに合金元素として、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｉを
単独あるいは複合で０．０１〜５％含有したことを特徴
とする表面摺動抵抗の優れた亜鉛系合金溶融めっき鋼板
。