JPH04333551A - 溶融Ｚｎめっ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレＮｉ法を利用した
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレＮｉめっき法を利用した溶融
Ｚｎめっき鋼板の製造法については、例えば特公昭４６
−１９２８２号や特公昭６３−４８９２３号がすでに知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近、建材、家電ある
いは自動車用として溶融めっき鋼板が利用される場合、
板厚、あるいは熱延、冷延の如何に依らず優れた表面外
観を有することおよびめっき密着性に優れることが、溶
融Ｚｎめっき鋼板にとって具備すべき重要な性能となっ
てきた。特公昭４６−１９２８２号あるいは特公昭６３
−４８９２３号に示されているプレＮｉめっき法による
溶融Ｚｎめっき鋼板は、プレＮｉめっきしない従来のゼ
ンジマー法や、無酸化炉方式の溶融めっき法に比較すれ
ば、外観あるいは、めっき密着性共に良好とはなるが、
Ｎｉめっき後の加熱温度および加熱時間等の加熱条件が
不十分であるため、特に、厚板の熱延酸洗板などにおい
て現在要求されている表面外観、めっき密着性を確保す
るには不十分であり、未だ改善の余地が残されていた。

【０００４】そこで、本発明者らはプレＮｉめっき法を
利用した溶融Ｚｎめっき鋼板製造法で得られるめっき鋼
板の外観およびめっき密着性を飛躍的に向上させる目的
で、製造方法を検討したところ、プレＮｉめっき後に特
定の加熱条件のもとで溶融めっきを行うことにより表面
外観に優れ、めっき密着性も従来のＮｉめっき法による
溶融Ｚｎめっき法よりも著しく向上することを見出した
。本発明は上記のように表面外観、めっき密着性に優れ
た溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法を提供するものである
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、特
公昭４６−１９２８２号に記載された従来のＮｉプレめ
っき法によるＺｎめっき鋼板の製造方法に従ってめっき
層を作成しその構造を調べた。その結果、実施例の一つ
で同公報の開示されているＮｉめっき後の加熱温度の最
低温度であるＮｉ　　０．１ｇ／ｍ２めっき後２００℃
、８ｓｅｃで加熱したところ、不めっきが生じ、密着性
も不十分であった。そこで、プレＮｉめっき後の加熱温
度には、さらに適正な最低温度あるいは、加熱時間が存
在することが判明した。一方、特公昭６３−４８９２３
号に開示されたＮｉプレめっき後、加熱炉中で５５０℃
で加熱したところ、従来のプレＮｉめっき無しのゼンジ
マータイプの加熱温度８００℃に比較すると、改善効果
が認められるものの、極部不めっきが生じやすく、また
、密着性も不十分であり、白ぼけた外観になりやすい傾
向が認められた。この原因として、Ｎｉめっき後の加熱
温度が５５０℃でも未だ高すぎ、また、加熱炉内の加熱
であるため、加熱時間が長くかかるため、加熱中にＮｉ
めっき層が地鉄中に拡散してしまい、Ｎｉ−Ｆｅ固溶体
となり、酸化し易くなったり、Ｚｎとのめっき密着性が
劣化することおよび、地鉄とＺｎとの合金化が進行しや
すいことなどが考えられる。

【０００６】そこで本発明者らは以上の調査結果に鑑み
、Ｎｉプレめっき後の加熱温度範囲および加熱時間にポ
イントがあると考え、加熱条件を変化させ、種々検討し
た結果、Ｎｉを０．２〜２．０ｇ／ｍ２めっき後、鋼板
がＡｌ０．１〜０．４％含有したＺｎ浴に進入するまで
の加熱温度範囲を浴の凝固点以上から５００℃以下とし
、Ｎｉが地鉄中に拡散しやすくなる温度である３５０℃
以上に到達してから浴に侵入する直前までの温度に到達
するまでの時間が１５ｓｅｃ以内である場合に溶融Ｚｎ
めっき外観およびめっき密着性共に飛躍的に良好となる
ことを見いだした。得られたＺｎめっき層を調査すると
地鉄界面にＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ４元系合金層よりな
る反応層が得られ、その上層にＡｌを微量含有したＺｎ
めっき層が存在するめっき層構成になっており、かつ地
鉄界面のＺｎ−Ｆｅ合金層は極めて薄く抑制されている
ことがわかった。このような、経緯により下記本発明を
完成させたものである。即ち、鋼板の表面にＮｉを０．
２〜２．０ｇ／ｍ２めっき後、非酸化雰囲気中で浴の４
２０℃以上５００℃以下の温度まで加熱し、鋼板が浴に
進入するまでの過程において、３５０℃以上である時間
が１５ｓｅｃ以内で、大気に触れることなくＡｌ　　０
．１〜０．４％含有する溶融Ｚｎ浴に浸漬して亜鉛めっ
きすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
。

【０００７】なお、本発明でいう非酸化性雰囲気とは、
無酸化雰囲気（例えばＨ２　３％＋Ｎ２，Ｏ２数１０ｐ
ｐｍ），あるいは、還元性雰囲気（例えばＨ２１５％＋
Ｎ２雰囲気）のことである。

【０００８】以下、図面を用いて、本発明について詳細
に説明する。

【０００９】図１は、Ｎｉめっき後の加熱板温とめっき
性との関係を示した図である。

【００１０】熱延Ａｌキルド鋼板（板厚３．２ｍｍ）に
０．５ｇ／ｍ２プレＮｉめっき層を電気めっきし、Ｏ２
６０ｐｐｍ、Ｈ２３％含有したＮ２雰囲気中で通電加熱
により２００〜５５０℃まで加熱し、直ちにＡｌ　　０
．２％の溶融Ｚｎめっき浴中で３秒間めっきを行った。 なお、加熱板温が、３５０℃以上に到達してから、浴侵
入板温に到達するまでの時間を１０ｓｅｃとなるように
した。 めっき付着量は１３５ｇ／ｍ２　である。めっき性は、
めっき外観（不めっきの度合）とめっき密着性（ボール
インパクト試験Ｂ．Ｉ．）を総合して評価した。

【００１１】評価基準は次の通りである。

【００１２】１．めっき性評価 　　　　評価ランク　　　　　　めっき外観　　　　　
　　　　　　　　　めっき密着性　　　　　　　　　　
　　　　　　　　不めっき　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｂ．Ｉ評点　　　　　　Ａ…　　　　　　　
　なし（光沢あり）　　　　　　　　　　１（最良）　
　　　　　Ｂ…　　　　　　　　なし（ほぼ光沢あり）
　　　　　　２　　　　　　Ｃ…　　　　　　　　一部
不めっき　　　　　　　　　　　　　　３〜４　　　　
　　Ｄ…　　　　　　　　不めっき　　　　　　　　　
　　　　　　　　　５（Ｂランク以上が合格） この図より、溶融めっき前の加熱板温が本発明範囲であ
る４２０〜５００℃の範囲で、めっき外観、めっき密着
性共に極めて優れる。４２０℃未満ではめっき外観、め
っき密着性が劣化しやすい。特公昭４６−１９２８２号
公報の実施例にある２００℃では非常に不めっきが生じ
やすかった。また、加熱板温が５００℃を超えると密着
性、耐食性が劣化し、特公昭６３−４８９２３号公報の
実施例にある５５０℃では、良好なめっき外観、めっき
密着性は得られない。

【００１３】また、図２に加熱温度とプレＮｉめっき層
の地鉄中への拡散量の関係を示す。熱延Ａｌキルド鋼板
（板厚３．２ｍｍ）に０．２ｇ／ｍ２プレＮｉめっき層
を電気めっきし、Ｏ２６０ｐｐｍ、Ｈ２３％含有したＮ
２雰囲気中で通電加熱により５ｓｅｃ加熱を行ったのち
、Ｎｉめっき層の残存率をオージェ（ＡＥＳ）による深
さ方向分析により求めた。

【００１４】加熱温度約３５０℃でプレＮｉ層が地鉄中
に拡散し始めることは明白であり、５００℃を超えると
Ｎｉ層はほとんど残存しなくなる。

【００１５】次に、Ｎｉめっき後、浴侵入温度に到達す
るまでの過程において、Ｎｉが拡散し始める温度３５０
℃に到達した後、浴侵入温度になるまでの時間と溶融Ｚ
ｎめっき性との関係を示したのが図３である。熱延Ａｌ
キルド鋼板（板厚３．２ｍｍ）に０．５ｇ／ｍ２プレＮ
ｉめっき層を電気めっきし、Ｏ２６０ｐｐｍ、Ｈ２　３
％含有したＮ２　雰囲気中で通電加熱により加熱し、浴
侵入板温４５０℃に到達後、直ちに０．２％Ａｌを含有
する４５０℃のＺｎめっき浴に浸漬し３ｓｅｃめっきを
行った。目付量は１３５ｇ／ｍ２とした。本発明範囲で
ある３５０℃に到達してから浴侵入温度に到達するまで
の時間が１５ｓｅｃ以内である場合に溶融Ｚｎめっき性
が良好であることが明白である。

【００１６】本発明においては、プレＮｉめっき後の加
熱温度が特定の範囲であること、３５０℃に到達してか
ら、浴侵入板温に到達するまでの時間が１５ｓｅｃ以内
であることがめっき性に優れた溶融Ｚｎめっき鋼板の製
造上の大きなポイントである。

【００１７】加熱の方法については、特に限定はしない
が、鋼板を直接通電加熱する方法、誘導加熱方式、赤外
加熱方式など種々の方法が適用できる。薄板から３ｍｍ
超の厚板まで加熱速度の設定が迅速に対応しやすく、コ
ンパクトな設備が可能と言う点では、直接通電加熱する
方法が有効である。

【００１８】プレＮｉめっきの付着量を０．２ｇ／ｍ２
以上としたのは、これ以上で溶融Ｚｎめっきの不めっき
が解消され、地鉄界面にＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ系４元
系合金層ができ、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の以上発達を抑制し
めっき密着性が向上するためである。Ｎｉめっき付着量
が０．２ｇ／ｍ２未満では不めっきが生じやすくめっき
密着性も劣化しやすい。上限を２．０ｇ／ｍ２としたの
は、２．０ｇ／ｍ２　を超えるとめっき密着性が劣化し
たためである。この場合には地鉄界面Ｎｉ−Ａｌ−Ｚｎ
系の合金層が多くなり、Ｚｎと地鉄との合金化のバリヤ
ー層であるＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ系４元系合金層の生
成がしにくくなりＺｎと地鉄の合金化が進むためと考え
られる。

【００１９】また、浴中Ａｌ　　０．１％未満の場合に
もめっき密着性は不十分であった。この場合には、Ｆｅ
−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ系合金層がほとんど生成しておらず
、地鉄界面にＺｎ−Ｆｅ合金層が厚く成長しており、特
に界面の脆いΓ相（Ｆｅ５　Ｚｎ２１）が発達しており
、加工の際にクラックがはいり、この相からめっき剥離
が生じていることが判明した。

【００２０】また、浴中Ａｌを０．４％以内としたのは
、これを超えると表面外観が白っぽくなることとめっき
層中にＡｌが不均一に偏在するようになると腐食環境下
においては、これらが、めっき層中で局部電池を構成し
てしまい、Ｚｎが溶出する作用が生じるために耐蝕性の
劣化を引き起こす危険性を考慮したためである。

【００２１】めっき付着量については特に制約は設けな
いが、耐蝕性の観点から１０ｇ／ｍ２以上、加工性の観
点からすると３５０ｇ／ｍ２以下であることが望ましい
。

【００２２】以上の結果は、Ｚｎめっき浴の場合につい
てのみ述べたが、Ｚｎめっき浴中にＡｌ以外にさらに合
金元素としてＮｉ、Ｓｂ、Ｐｂを単独あるいは複合で０
．２％以下の微量含有した溶融Ｚｎめっき鋼板の場合に
も結果は同様であった。

【００２３】なお、浴温についてはＺｎ浴の場合であっ
てもＺｎ浴に微量に合金元素を含む場合であっても４３
０〜５００℃程度の通常の条件が使用できる。

【００２４】下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板と
もに使用でき、Ａｌキルド鋼板、Ａｌ−Ｓｉキルド鋼板
、Ｔｉ−Ｓｕｌｃ、Ｐ−ＴｉＳｕｌｃ低炭素鋼板、高張
力鋼板など種々のものが適用できる。

【００２５】

【作用】本発明で得られためっき層および従来のプレＮ
ｉ法で得られためっき層の構造を解析した結果を図４に
模式的に示した。本発明範囲のプレＮｉめっき後の加熱
条件下においては、プレＮｉ層の地鉄中への拡散は小で
あり、残存量が多い。それに対して、従来技術範囲の加
熱温度が高い場合（５００℃超）、３５０℃に到達して
から浴侵入板温度に到達するまでの時間が長すぎる場合
においては、Ｎｉがほとんど地鉄中に拡散しＦｅ−Ｎｉ
の固溶体層に変化する。また、加熱温度が４２０℃未満
の場合ではＮｉが残存するものの、溶融めっき時におい
て、不めっきが生じやすく、密着性が悪い。

【００２６】この、加熱時におけるＮｉの状態が異なる
ために、その後の溶融めっき時において、めっき層構成
の差異が生じるものと考えられる。即ち、本発明のＮｉ
付着量０．２〜２．０ｇ／ｍ２においては、地鉄界面に
多く残存したプレＮｉ層が溶融Ｚｎめっき時において地
鉄界面近傍にＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ４元系の合金層（
バリヤー層）が形成されており、Ｚｎ−Ｆｅ合金層が薄
く成長が抑制されていた。また、上層にはＡｌを含有し
たＺｎめっき層が形成されていた。これに対して、従来
法においては、加熱時においてプレＮｉ層が殆ど残存し
ないため、溶融Ｚｎめっき時において、本発明のような
地鉄界面のＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉ系合金層は形成され
ず、加熱時に形成されたＦｅ−Ｎｉ層の上層に厚いＺｎ
−Ｆｅ層が形成され、その上層として、Ａｌを含有した
Ｚｎ層が形成された構造となっていた。

【００２７】詳細は明らかではないが、本発明において
めっき密着性が飛躍的に向上したのは、地鉄界面の４元
系の合金層が一種のバインダーの役割をはたしており、
しかもＺｎ−Ｆｅ合金層の成長が抑制させるバリヤー効
果を有しているためではないかと考えられる。

【００２８】

【実施例】表１に本発明のＺｎめっき鋼板の製造法およ
び得られた鋼板の実施例を示す。＊印は本発明の製造法
以外で作成された比較材である。下地に熱延鋼板ＳＧＨ
Ｃ（３．２ｍｍ）の酸洗材を用い、プレＮｉめっきは硫
酸酸性浴中で電気めっきで行った。前処理加熱は、Ｏ２
６０ｐｐｍ、Ｈ２３％含有したＮ２雰囲気中で通電加熱
により、加熱条件を変化させて行った。Ａｌ量の変化し
たＺｎめっき浴で４５０℃で３ｓｅｃ溶融めっきを行い
、Ｎ２ワイピングして付着量は１３５ｇ／ｍ２とした。 めっき性の評価は、前述の評価基準に基ずいて行った。

【００２９】Ｎｏ．１−２０に示す通り、プレＮｉめっ
き層０．２〜２．０ｇ／ｍ２、加熱板温４２０〜５００
℃、３５０℃に到達してからＺｎめっき浴侵入板温に到
達するまでの時間が１５ｓｅｃ以内である本発明の製造
条件で得られためっき鋼板は、不めっきが生じず、めっ
き密着性も良好であり、めっき性に優れることは明白で
ある。

【００３０】これに比較して、プレＮｉ無しの場合（Ｎ
ｏ．２１）の場合を含めて、プレＮｉめっき層の付着量
、加熱条件、浴中のＡｌ含有量が本発明範囲を免脱する
場合、Ｎｏ．２２〜２８（＊）はめっき性が劣る。

【００３１】さらに、Ｎｏ．２９〜３１は、めっき浴中
に他の合金元素を含有する場合でありこの場合にも優れ
た性能を示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来に
ないめっき性を有する溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、建
材、家電あるいは自動車用の構造材として有用であるこ
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】

【図１】Ｎｉめっき後の加熱板温と溶融Ｚｎめっき性と
の関係を示した図。

【図２】加熱温度とプレＮｉめっき層の地鉄中への拡散
量の関係を示した図。

【図３】加熱板温が３５０℃に到達した後、浴侵入温度
になるまでの時間と溶融Ｚｎめっき性との関係を示した
図。

【図４】本発明の製造方法で得られたＺｎめっき層の構
成および前処理加熱段階におけるプレＮｉめっき層の状
態を従来の製造方法の場合と比較しながら、模式的に示
した図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板の表面にＮｉを０．２〜２．０ｇ
   ／ｍ２めっき後、非酸化雰囲気中で４２０℃以上５００
   ℃以下の温度まで加熱し、鋼板が浴に進入するまでの過
   程において、３５０℃以上である時間が１５ｓｅｃ以内
   で、大気に触れることなくＡｌ　　０．１〜０．４％含
   有する溶融Ｚｎ浴に浸漬して亜鉛めっきすることを特徴
   とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。