JPH04359A - 耐食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］ 合金化溶融亜鉛めっ籾鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板をめ
っぎ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。

本発明は、耐食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、主として自動車用外面防錆鋼板とし
ての用途が期待できる。

［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、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は熱拡散処理で製造
するため、付着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、地鉄との界面にはＦｅ濃度の高く脆
いｒ相が生成しゃすくなる。ｒ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、製品にめっき剥離物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環の弊害が出る。

このような、厚目付量（４５ｇ／ｍ”以上の付着量）の
合金化溶融亜鉛めっ台網板では、プレス工程での耐パウ
ダリング性を満足することが要求されている。また、こ
のようなパウダリング性不良は耐低温チッピング性に劣
る最大の原因である。自動車の外面腐食を満足するため
にはこの低温下での石跳ね等のチッピングによるめっき
剥離現象を低減する必要があり、この改善要求が強い。

一方、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は塗装後耐食性は優れ
るが、厚目付にしても裸耐食性は十分ではなく、車体の
ドアやフード等のヘム部で電着塗膜が十分に被覆されな
いために生じる穴明腐食に問題があり、この改善要求も
強い。

［発明が解決しようとする課題］ 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Ａｌ量（Ａ４に−Ｆｅ９６）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付着量調整した後合金化
炉に通板し、めっき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、Ｆ
ｅ：８〜１３％、Ａｎ：　　０．２５〜０．３５％、残
部Ｚｎからなるものである。

しかるに付着量４５ｇ／ｍ”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１〜３μｍ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Ａｌ量を０．１０％以下程度に低減し
、洛中で形成されるＦｅ−ＡＲ合金層を薄くしてＦｅ−
Ｚｎ合金相の生成を比較的容易にすることによフて、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
ことが出来る。かかるめっき層の組成は、Ｆｅ：６〜１
１％、Ａ４：０．０５〜０．２５％、残部Ｚｎからなる
ものであり、付着量４５ｇ／ｍ”以上の場合でも、η相
の厚さを１μｍ以下とする条件はある。また、プレス加
工性の確保のため、めっき層の下層（地鉄との境界）で
生成するη相の生成を極力抑え、上層部はη相、δ、相
、ζ相からなるめっき層とし、また溶融合金層上に鉄め
っきを施すことも開示されている（特開昭６０−２２８
６６２号公報）が、いずれもＦｅ％が低く、犠牲防食能
が大きいため自動車の内面のような湿潤雰囲気での耐食
性は劣る。

即ち、自動車用外面防錆鋼板にとって重要な耐低温チッ
ピング（パウダリング性）を満足させるために、めっき
Ｆｅ％を下げると湿潤雰囲気に起因する内面腐食が劣り
、内面腐食を向上させるためにＦｅ％を上げると、加工
性が劣化し、両性能の両立は難しいのが現状である。

本発明は、このような自動車用外面防錆鋼板に要求され
る、耐低温チッピング性及び耐穴明腐食性ともに満足す
ることにより、耐外面腐食性及び耐内面腐食性に優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供するためになされた。

［課題を解決する手段］ 上記問題点を解決するための本発明は、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板において、鋼板の一方（内面）のめっき付着
量が２０〜６０ｇ／ｍ２、Ｆｅ７〜１３重量％でしかも
地鉄−めっき界面のη相が１．０μｍ以下、めっき層の
Ｘ線回折のメインピークが６１相であり、他方（外面）
のめっき付着量が４０〜１００　ｇ／ｍ２でＦｅ５〜１
１重量％でしかも地鉄−めっき界面のη相が１．０μｍ
以下、めっき層のＸ線回折のメインピークがζ相である
差厚めつきの少なくとも内面側めっき面の上に、Ｎｉ１
〜２０％、Ｃｒ１〜３０％、残部Ｚｎからなる合金めっ
きを０．２〜１０．０ｇ／ｍ２被覆せしめたことを特徴
とする、耐食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Ｆｅ％が低く犠牲防食能が劣り、湿潤雰囲気であ
る内面腐食は劣るものの、外面の比較的乾燥＄囲気が多
い環境では耐食性は良好である。また、ζ相は伸び性が
ありパウダリングは生じにくく、また、下層部で発生す
る亀裂の伝播を防止する効果があり、耐低温チッピング
性は良好である。このζ相の長所を活かし、これを外面
側にし、内面側に犠牲防食能を上げるためにＦｅ％を高
くしδ１主体として、それでも十分ではない裸耐食性を
上層に裸耐食性の優れたＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきを
施すことにより向上させたことが本発明の特徴である。

また、本発明には硬質なＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきに
より加工時に潤滑性が向上し、プレス成形性も向上する
特徴がある。

本発明の下地めっきは、差厚めつきすることにより、容
易に外面をＦｅ％の低いζ相に内面をＦｅ％の高いδ１
にすることが出来る。外面側の下地めっき鋼板は、例え
ばＡｕ：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：５２
０〜４７０℃で１５秒以内の加熱で、浴中肩量が少なく
なる程低温側で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０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。内面の６１相主体も同様に
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。

外面側 Ｆｅ％ Ｆｅ　５重量％未満ではめっき層表面にη相が残存しや
すい。Ｆｅ　１１重量％を超えるとη相が１μｍを超え
、また、δ１主体になり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を超えると特に付着量４
５ｇ／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 付着量は３０〜１００　ｇ／ｍ”が適用できる範囲であ
る。３０ｇ／ｍ’未満では耐食性に問題がある。　１０
０ｇ／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。

内面側 Ｆｅ％ Ｆｅ　７重量％未満ではめっき層がζ相になりやすい。

Ｆｅ　１３重量％を超えるとη相がＩ　ＩＬｍを超えや
すいので好ましくない。

η相 η相は１　μｍ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。Ｉ　Ｐｖａを超えると特に付
着量４５ｇ／ｍ２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。

Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっき Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきの存在によって、Ｆｅ％は
高いがめつき付着量が少ない内面の裸耐食性を飛躍的に
向上させるとともに、金型へのめっき金属の凝着を抑制
でき、プレス加工性をも改善できる。　Ｚｎ−Ｎ１−Ｃ
ｒ合金めっきの付着量は０．２〜１０．０ｇ／＋”が好
ましい、　０．２　ｇ７ｍ”未満では下層めっき層を完
全に被覆することは困難で、下層露出部からの耐食性劣
化が起こる場合があり、好ましくない。１０．０ｇ／ｍ
２を超えるとＺｎ−Ｎ１−（：ｒ合金めっきが硬質であ
るため、この２ｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきによるプレス
成形性劣化が生じるので好ましくない。なお、Ｚｎ−Ｎ
ｉ−Ｃｒ合金めっきのＮｉ％は１〜２０％、Ｃｒ％は　
１〜３０％とする。　Ｎｉ、Ｃｒともに下限未満ではＺ
ｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきの耐食性効果が発揮できず、
逆に、上限を超えるとＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めっきの硬
度が硬くなりすぎるため、プレス成形性が劣化し好まし
くない。好ましくは、Ｃｒ　５％以上でかっＮｉ、　Ｃ
ｒの合計を４０％以下がよい。また、めっき中にはＺｎ
、　Ｎｉ、　Ｃｒ以外に耐食性、塗装密着性向上等の目
的でｃｏ、Ｆｅ、　Ｐ等の元素が含まれていてもプレス
成形性には同様な効果が発揮できるので、これらの元素
の添加も本発明の範喝に入る。Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金め
っきのめっき法は特に限定しないが、例えば通常行なわ
れる電気めっき法において、ポリアミンスルホン酸やポ
リエチレングリコールをＣｒ析出促進剤としてめっき浴
に添加することにより、上記組成のＺｎ−Ｎｌ−Ｃｒ合
金めっきを得ることができる。また、このＺｎ−Ｎｉ−
Ｃｒ合金めっきは少なくとも内面側の上層に必要である
が、外面側の上層への適用も可能である。

めっき付着量 付着量は２０〜６０ｇ／ｍ”が適用できる範囲である。

　２０ｇ／ｍ２未満では耐食性に問題がある。６０ｇ／
ｍ”を超えると、δｌ主体化及びｒ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Ｆｅのみを規定し
たが、他の成分、例えば＾又、Ｐｂ、　Ｃｄ、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、　Ｌｉ、　Ｓｂ、　Ａｓ、　Ｂｉ、　Ｍｇ、　Ｌａ
、　Ｃｅ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎｉ、Ｃｏ、　Ｃｒ、Ｍ
ｎ。

ｐ、ｓ、０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Ａｎ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、めっき浴中に０．１％前後添加
されており、めつき層にも必然的に混入している。ζ相
、或いはδ１主体のめつき層となる限り、本発明に対し
このようなＡｎ量の影響はない。また、Ａ１の存在しな
い電気亜鉛めつき材の熱拡散合金化材でもζ相、或いは
δ１主体の合金相になるのであれば、本質的に本発明の
効果は発揮できる。

［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−Ａ４−に鋼（０，８ｔｘ１０００ｗ
　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つぎ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。

なおめっき浴中有効Ａｎは０．１０％で、めっき層中Ｆ
ｅ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
の間の条件でめつきを行なった。また、電気めつきライ
ンにてＺｎ−Ｎｉ−Ｃｒ合金めつき（５％Ｎｉ、１０％
Ｃｒ）を０．１　ｇ／ｍ２〜１２ｇ／ｍ２施した。

次にめっき層の加工性試験方法について述べる。

（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。（内外面の総合評価） （良＞　０−０−△−×（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） （２）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
めっき金属の付層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。（内外面の総合評価）
（良）◎−〇−△−×（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） 上記それぞれの試験結果を比較例とともに第１表に示す
。

（３）耐砥温チッピング性試験 一２０℃、ＪＩＳ　Ｔ分砕石５０ｇによる、圧力４ｋｇ
／ｃｍ２でグラベロチッピング試験後の、テープ剥離し
たときの剥離面積の度合いにより、以下の段階の評点付
けをした。

（外面のみ評価） （良）◎−〇−△−×（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） （４）裸耐食性試験 サイクルコロ−ジョンテスト（５％塩水浸漬１０分−５
０℃、ＲＨ９５％以上の湿１ＩｌｌＯ分→６０℃、ＲＨ
４０％以下の乾燥１０分で１サイクル）　１０００サイ
クル後の板厚現少量を測定し、以下の規準て評点を付け
た。（内面のみの総合評価）（良）◎（０，１ｍｍ）−
〇（０，２ｍｍ）−△（０，４ｍｍ）−ｘ　（０，８＋
ａｍ＜）　　（劣） （◎、Ｏは実用上問題無し） ［発明の効果］ 以上説明したごとく本発明のめつき鋼板は、耐低温チッ
ピング性及び裸耐食性に優れたものであり、自動車用外
面防錆鋼板として優れた性能を発揮する。

他４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、鋼板の一方（
   内面）のめっき付着量が２０〜６０ｇ／ｍ＾２、Ｆｅ７
   〜１３重量％でしかも地鉄−めっき界面のΓ相が１．０
   μｍ以下、めっき層のＸ線回折のメインピークがδ＿１
   相であり、他方（外面）のめっき付着量が４０〜１００
   ｇ／ｍ＾２でＦｅ５〜１１重量％でしかも地鉄−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相である差厚めっきの少なくとも内面側
   めっき面の上に、Ｎｉ１〜２０％、Ｃｒ１〜３０％、残
   部Ｚｎからなる合金めっきを０．２〜１０．０ｇ／ｍ＾
   ２被覆せしめたことを特徴とする、耐食性に優れた合金
   化溶融亜鉛めっき鋼板。