JPH04358A - プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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） 本発明は、プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板に関するものであり、特に合金化溶融亜鉛めっき鋼
板にとって重要な耐パウダリング性および耐フレーキン
グ性ともに満足するものである。

合金化溶融亜鉛めっ籾鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板をめ
っき後加熱して素地鋼板の鉄をめっき層中に拡散させ、
鉄−亜鉛合金化するものであるが、亜鉛めっき鋼板に比
較して耐食性が優れているため、自動車、建材、家電製
品等の材料として広く使われている。

（従来の技術） 近年、耐食性向上に対する要求から、厚目付の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板が強く要望されている。しかし、合金
化溶融亜鉛めフき鋼板は熱拡散処理で製造するため、目
付量が厚くなるに従いめっき層中の鉄濃度勾配が大きく
なり、地峡との界面にはＦｅ濃度の高く脆いｒ相が生成
しやすくなり、一方めっき層の表面近傍にはＦｅ濃度の
低いζ相や極端な場合は未合金となりη相が残存したり
する。

η相が厚いとプレス加工時にめっき層が剥離するパウダ
リングが生じやすくなるため、製品にめっき剥離粉の押
し疵等が発生し、歩留り低下や金型洗浄の頻度増による
能率低下等の弊害が出る。

一方めっき層表面にζ相が厚く存在したり、η相が残存
すると、これらの相の摺動抵抗が大きいため、プレス加
工時に型かじりが生成しやすく、いわゆるフレーキング
となって金型ビード部等に堆積し、プレス工程の歩留り
低下、能率低下をもたらす。

このような、厚目付量（４５ｇ／ｍ２以上の付着量）の
合金化溶融亜鉛めりき鋼板では、プレス工程での耐パウ
ダリング性、耐フレーキング性ともに満足することが要
求されている。

また、低目付量では、δ、相を主体とするめフき層を形
成することにより、プレス成形性に優れた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板が製造され実用に供されているものの、成
形性の向上は弓き続き望まれている。

（発明が解決しようとするｉ！ｉ！！り従来の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛洛中に有効Ａ
２量（八２％−Ｆｅ％）を例えば０．０９〜０．１５％
に添加調整した洛中に銅帯を通してめっきをし、ガスワ
イピング等で目付量調整した後合金化炉に通板し、めつ
ぎ表面の金属光沢が消えるまで、即ち表面まで合金化が
完了する時点まで熱処理し、直ちに冷却して合金化程度
を制御して製造していた（特開昭６１−２２３１７４号
公報）。かかるめっき層の組成は、Ｆｅ二８〜１３％、
八ｌ　：　０．２５〜０．３５％、残部Ｚｎかうなるも
のである。

しかるに目付量４５　ｇ／ｍ２以上の溶融亜鉛めっき鋼
板をかかる工程で合金化処理すると、地鉄界面に生成す
るη相の厚さが例えば１〜３μ０程度となり、耐パウダ
リング性が十分ではない。

そこで洛中の有効Ａ９．量を０．１０％以下程度に低減
し、洛中で形成されるＦｅ−Ａ１合金層を薄くしてＦｅ
−Ｘｎ合金相の生成を比較的容易にすることによって、
より低温の熱処理で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造す
ることができる。かかるめっき層の組成は、Ｆｅ：６〜
１１％、Ａｌ　：　０．０５〜０．２５％、残部２ｎか
らなるものである。しかるに目付量４５　ｇ／ｍ”以上
の場合には、η相の厚さを１μｍ以下とする条件はある
ものの、めっき層表面にη相、ζ相が残存しやすく、耐
フレーキング性が十分ではない。

このような欠点を解決するため、例えばめっき層の下層
（地鉄との境界）で生成する「相の生成を極力抑え、上
層部はη相、δ１相、ζ相からなるめっき層とし、また
溶融合金層上に鉄めっきを施すことが開示されている（
特開昭６０−２２８６６２号公報）が、未だ満足すべき
結果は得られていないのが現状である。

＜ＶＳａを解決するための手段） そこで本発明者らは鋭意検討した結果、パウダリング、
フレーキングともに満足する合金化溶融亜鉛めフき鋼板
を見いだした。

上記問題点を解決するための本発明は、Ｆｅ　　６〜１
３％、残部Ｚｎかうなる組成であって、地鉄−めっき界
面のη相が１．０μｍ以下、めっき層のＸ線回折のメイ
ンビークがζ相であり、目付量２０〜１００３／ｍ２の
合金化溶融亜鉛めっき層の上に、ヨウ素価及び酸価が２
０以下であり、かつ水酸基価が５０以下であるアルコー
ルと炭素数Ｇ８〜Ｇ、、Ｗを有する脂肪酸とのエステル
を２０％以上含有する潤滑組成物を０．１〜５　ｇ／ｍ
”被覆せしめたことを特徴とするプレス成形性に優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

（作　　　用） ζ相は摺動抵抗が大きいためフレーキング性に劣るもの
の、伸び性がありパウダリングは生じにくい。また、曲
げ加工のみの場合には下層部で発生する亀裂の伝播を防
止する効果がある。このζ相の長所を活かし、短所であ
る摺動抵抗を上層の潤滑組成物の潤滑性により克服する
ことにより、耐パウダリング性、耐フレーキング性とも
に満足させたことが本発明の特徴である。また、めっき
層をＦｅ％の低いζ相主体とすることにより、バクダリ
ング発生の大きな原因である「相の生成を抑制すること
、更に上層の潤滑組成物をヨウ素価及び酸価が２０以下
であり、かつ水酸基価が５０以下であるアルコールと炭
素数Ｃ，Ｃ，，Ｗを有する脂肪酸とのエステルを２０％
以上含有せしめたものとすることで、鋼板の塗装時に要
求される脱脂工程での潤滑組成物の除去性を高め、良好
な塗装性を確保できることも大きな特徴である。なお、
本発明は厚目付に限らず、付着量２０〜１００３／ｍ２
と広い付着量範囲で合金化溶融亜鉛めっき鋼板のプレス
成形性を向上させるものである。

本発明の下地めっき鋼板は、例えばＡｉ：０．００３〜
０．１３％の溶融亜鉛めっき浴でめっきを施し、次いで
加熱処理するに際し、板温：５２０〜４７０℃で１５秒
以内の加熱で、浴中Ａ４量が少なくなる程低温側て熱処
理を施すことにより確実にζ相主体に製造できる。ζ相
が主体であることの確認は、電解剥離法、断面エツチン
グ法があるが、条件により得られる結果が変化するため
、好ましくない。本発明でいうζ相主体とは、比較的容
易でめっき層構造を把握できるＸ線回折のメインピーク
とする。

次いで、各構成要素の限定範囲について説明する。

Ｆｅ％ Ｆｅ　　６％未満ではめっき層表面にη相が残存しやす
い。Ｆｅ１３％を超えるとη相が１μｍを超えやすいの
で好ましくない。

η相 η相は１μｍ以下とすることが、耐パウダリング性を向
上させるため好ましい。１μｍを超えると特に目付量４
５３／ｍ”以上では耐パウダリング性が劣化し、プレス
成形性に際し弊害が出る。

めっき付着量 本発明の合金化溶融亜鉛めっき層の厚さは、目付量とし
て２０〜１００　ｇ／ｒｎ２が適用できる範囲である。

２０　ｇ／ｍ２未満では耐食性に問題がある。１００３
／ｍ２を超えると、η相を１μｍ以下でめっきすること
は実際上困難である。

合金化溶融亜鉛めっき層の組成としてＦａのみを規定し
たが、他の成分、例えばＡＲｌＰｂ、　Ｃｄ、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、　Ｌｉ、　　Ｓｂ、＾ｓ、　Ｂｉ、　Ｍｇ、　Ｌａ
、　Ｃｅ、　Ｔｉ。

Ｚｒ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、Ｃｒ％Ｍｎ、　Ｐ、　Ｓ、　Ｏ
等が少量添加されたり、不可避的に混入しても、本質的
には本発明の効果は変わらないものである。特にＡ２に
関しては、現行のプロセスではめっきおよび合金化の制
御のために、めっき洛中に０．１％前後添加されており
、めっき層にも必然的に混入している。ζ相主体のめっ
き層となる限り、本発明に対しこのようなへ文量の影響
はない。また、肩の存在しない電気亜鉛めっき材の熱拡
散合金化材でもζ相主体の合金相になるのであれば、木
質的に本発明の効果は発揮できる。

本発明のめっき層は、両面２０〜１００　ｇ／ｍ’の目
付量の防錆鋼板の場合には、両面に適用することが好ま
しいが、片面２０〜１００３／ｍ２でかつ他面が付着量
の少ない差厚めつき鋼板の場合には、厚目付面のみに通
用することもできる。片面めっき鋼板の場合には勿論め
っき面のみに適用するものである。

潤滑組成物 潤滑組成物の存在によって金型へのめっき金属の凝着を
抑制でき、耐フレーキング性を改善できる。潤滑組成物
の付着量は０．１〜５　ｇ／ｒｎ２が好ましい。０．１
　ｇ／ｍ２未満では下層めっき層を完全に被覆すること
は困難で、下層露出部からの金型凝着が起こるため好ま
しくない。この潤滑性改善効果は５．０３／ｍ２でほぼ
飽和してくる。また脱脂浴中への潤滑組成物の溶解量が
増大してくると脱脂性の低下が生じるため潤滑組成物の
付着量は５　ｇ／ｍ２以下が望ましい。

ここで潤滑組成物とは、主成分である潤滑剤の他に、防
錆剤、界面活性剤、酸化防止剤、極圧添加剤などを含有
した実使用の組成物を言う。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は通常塗装されて使用される
。従って、この潤滑組成物は塗装前処理の脱脂工程で除
去でき、塗装性に悪影響を及ぼさない組成にする必要が
ある。

通常潤滑組成物の主成分である潤滑剤の種類は目的によ
っても異なるが次の様に分類される。

（１）鉱油ベースに潤滑性向上添加剤を配合させたもの
、 （２）多価アルコール又はモノアルコールと脂肪酸エス
テルを主体とするもの、 （３）　Ｎａ、Ｌｉ、Ａ４、Ｃａ、　Ｂａ等の脂肪酸金
属石ケンを主体とするもの、 （４）脂肪酸単体を主体とするもの、 （５）ポリプロピレン、ポリブチン、ポリエチレン等高
分子化合物を主体とするもの、 （６）二硫化モリブデン、グラファイト等無機化合物の
乾燥潤滑剤を主体とするもの、 塑性加工のように特に潤滑性を要求される潤滑剤として
は、金属材料に対して低摩擦係数を有する脂肪酸又はそ
の説導体が注目されこれ等を主体とする潤滑組成物が多
く使用されている。

鋼板は塑性加工後、長時間放置されることが多いので、
潤滑剤が経時変化を起し、脱脂性の悪い被膜が生成され
脱脂後行われる塗装後の性能を著しく損う場合が多い。

本発明者等は鋼板に塗布された潤滑剤の経時変化につい
て研究を行い、鋼板上の潤滑組成物が経時変化して脱脂
性が劣化するのは次の三点に帰因することを明らかにし
た。

（１）潤滑剤に含有される炭素の不飽和結合は、付加反
応、重合反応および酸化反応を起し易く、第１図に示す
如く、沃素価の大きい潤滑剤を鋼板に塗布した場合、経
時による脱脂性の劣化が著しい。

（２）潤滑剤に存在する遊離脂肪酸は、鋼板に塗布され
た場合、炭化水素の酸化反応に対して触媒作用をもつ金
属イオンの溶解を促進するため、第２図に示す如く、脱
脂性の経時による劣化が著しい。すなわち酸価の大きい
ものが経時劣化が大きい。

（３）脂肪酸エステル型の潤滑剤で、未反応の水酸基は
、鋼板への吸着力が強く、脱脂性の悪い被膜を生成する
。第３図に示す如く、水酸基価の大きい潤滑剤を、鋼板
に塗布した場合経時による脱脂性の劣化が著しい。

従って、脱脂性の点で経時劣化の起きない潤滑剤は、次
のようになる。

（１）沃素価が小さい。すなわち、不飽和結合が少い。

（２）酸価が小さい。すなわち、遊離脂肪酸が少い。

（３）水酸基価が小さい。すなわち、エステル化してい
ない酸基が少い。

これ等の三点を満足する潤滑組成物としてペンタエリス
リトール、ソルビット、グリセリン、エチレングリコー
ル等のアルコールと炭素数０８以上ＣＩ６以下を有する
脂肪酸とのエステルで、沃素価２０以下好ましくは５以
下、酸価２０以下好ましくは５以下、及び完全エステル
で水酸基価５０以下の潤滑剤を２０％以上含有するもの
が使用される。前記３つの条件を同時に兼ね備えた潤滑
組成物を塗布した鋼板は、脱脂性の経時劣化が全くなく
、常に良好な脱脂性が得られる。

上記組成物に、使用目的に応じ、防錆剤、粘度調整剤、
油性剤、消泡剤、活性剤等を配合することは、何等差支
えないが、それ等の添加剤は、それ自身沃素価２０以下
、酸価２０以下、水酸基価５０以下であることが必要な
ことは言うまでもない。

鋼板にこれ等の潤滑組成物を塗布する場合、その方法は
、ロールコータ−、スプレー　浸漬、へヶ塗り等いずれ
の方法でも良い。

不飽和分を表わす沃素価が２０以下であるという理由は
第１図に示す如く、沃素価が２０％以上になるとそれら
潤滑剤を塗布した鋼板の経時に対する脱脂性が、実用的
に差支えるほどに悪くなることによる。好ましくは沃素
価５以下である。

遊離脂肪酸の量を表わす酸価が２０以下とあるのは、′
ｊＪＪ２図に示す如く、酸価が２０以上になるとそれ等
潤滑剤を塗布した鋼板の経時に対する脱脂性が実用に差
支えるほどに悪くなることによる。好ましくは酸価５以
下である。

未反応の水酸基の量を表わす水酸基価が５０以下とある
のは、水酸基価が５０以上になるとそれら潤滑剤を塗布
した鋼板の経時に対する脱脂性が実用に差支えるほどに
悪くなることによる。好ましくは水酸基価３０以下であ
る。

脂肪酸又はその訪導体を２０％以上含有するとあるのは
、＠１表に示す如く２０％以下のものは、それ等潤滑剤
の本来の潤滑性から大きくはずれ、塑性加工性に問題を
生ずることによる。好ましくは５０％以上を含有するも
のである。

第　　１ 表 （実　施　例） 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。めっき用
素材としてはＣＣ−Ａ交−ｋｗＡ（０，８ｔＸ１０００
ｗ　ｘ　ｃ）を使用し、無酸化炉型の連続溶融亜鉛めっ
きラインにおいてめっき直後に合金化処理炉により、連
続的に加熱合金化処理した。

なおめっぎ浴中有効肩は０．１０％で、めっき層中Ｆｅ
濃度は合金化炉の加熱条件を適宜に選定して製造した。

通板速度は４０〜７０ｍ／分とし、浸漬時間は２〜５秒
の間の条件でめっきを行なった。

その後、第２表の潤滑組成物をロールコータ−を用いて
塗布した。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の性能評価は以下の方法で行
なった。

（１）耐パウダリング性試験 加工前に曲げ加工部にビニールテープを貼り、テープ面
を内側とする曲げ加工（２Ｔ曲げ）を行ない、再度間い
てテープをはがし、めっき層がテープに付着して黒変し
た部分の程度で判定した。

（良）Ｑ−０−△−×（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） （２）耐フレーキング性試験 角ビード付引張成形により評価した。ポンチ−ダイス間
を２．Ｏｋｇｆ／ｃｍ２（プラグサイズ０．７×７５　
ｘ　２８０　ｍｍ）で試験片を押圧し、次いで試験片を
引張りなからビード部を通過させる。

２００枚の反復成形を行ない、鋼板またはビード部への
めっき層金属の堆積程度を相対評価した。

（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） （３）実プレス試験 普通乗用車のフェンダ一部品を実プレスで成形加工した
。３００枚の反復成形を行ない、鋼板またはプレス型へ
のめっき金属の付着堆積程度を相対評価した。評価は各
部位にテープを貼り付け、はがしてからテープに転着し
た金属粉の黒化度合いで判定した。

（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、○は実用上問題無し） （４）脱脂性試験 市販の弱アルカリ脱脂剤２０　ｇ／Ｉｔ　、浴温５０℃
の水溶液を１　ｋｇ／　ｃｍ２６０秒スプレー洗浄後水
濡れ面積測定 ０１００％ ０　９９〜８１％ ×　８０％以下 上記それぞれの試験結果を比較例とともに第３表に示す
。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明のめっき鋼板は、パウダリン
グ性、フレーキング性ともに満足し、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の用途を拡大し、工業的に大きな効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は沃素価の異なる脂肪酸（ラウリン酸とオレイン
酸の配合比を適当に変える）とペンタエリスリトールと
のテトラエステルを塗布した合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の６０日経過後の脱脂性（水漏れ面積％）と沃素価の関
係を示す図、第２図は酸価の異なるラウリン酸とペンタ
エリスリトールのテトラエステル（ラウリン酸を添加し
て酸価を調整）を１．５ｇ／ｍ２塗布した合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の６０日経過後の脱脂性（水漏れ面積％）
と酸化の関係を示す図、第３図は水酸基価の異なるラウ
リン酸ペンタエリスリトールを１．５ｇ／ｍ２塗布した
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の６０日経通後の脱脂性（水
漏れ面積％）と水酸基価の関係を示す図である。 沃素価

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　Ｆｅ６〜１３％、残部Ｚｎからなる組成であって、
   地鉄−めっき界面のΓ相が１．０μｍ以下、めっき層の
   Ｘ線回折のメインピークがζ相であり、目付量２０〜１
   ００ｇ／Ｍ＾２の合金化溶融亜鉛めっき層の上に、ヨウ
   素価及び酸価が２０以下であり、かつ水酸基価５０以下
   であるアルコールと炭素数Ｃ＿８〜Ｃ＿１＿８Ｗを有す
   る脂肪酸とのエステルを２０％以上含有する潤滑組成物
   を０．１〜５ｇ／ｍ＾２被覆せしめたことを特徴とする
   プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。