JPH04379A

JPH04379A - 耐食性及び加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JPH04379A
Application number: JP10127590A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimazu; 隆島津; Taketoshi Taira; 平　武敏; Fumio Yamazaki; 文男山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1992-01-06

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き鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板をめ
っ齢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η相が生成しやすくなる。、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、製品にめフ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
。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き鋼板では、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Ａ２量（ＡＭ％−Ｆｅ％）を例えば０．０
９〜０．１５％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、Ｆｅ
：８〜１３％、ＡＭ　：　０．２５〜０．３５％、残部
Ｚｎからなるものである。

しかるに付着量４５３７ｍ２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−Ａ１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％、Ａｌ：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、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
フ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フ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、耐食性及び加工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。

ＣｎＭを解決するための手段）上記問題点を解決するための本発明は、合金化溶融亜鉛
めフき鋼板において、鋼板の一方（内面）のめつき付着
量が２０〜６０ｇ／ｍ２、Ｆｅ７〜１３重量％でしかも
地鉄−めっき界面の「相が１．０ｐｍ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４０〜１００ｇ／ｍ２でＦｅ５〜１１
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、平均粒径
２μｍ以下の非金属微粒子を単独あるいは複合で０．１
〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛合金からなる分
散めっきを０．２〜５．０ｇ／Ｉ１１’被覆せしめた耐
食性及び加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板であ
り、非金属微粒子としては、５１０ｚ、　ＴｌＯ２，Ａ
ｈＯｓ、　ＺｒＯ２，ｓｉｃ、　ＴＩＣ，５ＩＮＴｉＮ
、　ＡＮＮ、黒鉛の内１種以上を含むことを特徴とする
耐食性及び加工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、外面の比較的乾燥雰囲気が多
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分散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
質な分散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。

本発明の下地めフきは、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。外面側の下地めフき鋼板は、例え
ば八Ｍ：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Ａ４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。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６．相生体も同様
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％未満ではめつき層表面にｑ相が残存しや
すい、　Ｆｅ　１１重量％を超えるとζ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。

「相 ζ相はＩ　Ｐｍ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
４５ｇ／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３０〜１００ｇ／ｍ２が適用できる範囲である
。３０ｇ／ａ”未満では耐食性に問題がある。

１００ｇ／ｍ”を超えると、ζ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％未満ではめフき層がζ相になりゃすい。

Ｆｅ　１３重量％を超えるとζ相が１μｍを超えやすい
ので好ましくない。

ζ相 ζ相は１　＃ｔｎ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。１　ｇｍを超えると特に付
着量４５ｇ７ｍ２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。

分散めっき分散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。

分散めフきの付着量は０．２〜１０．０ｇ／ｍ’が好ま
しい。０．２ｇ／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、下層露出部からの耐食性劣化が起
こる場合があり、好ましくない。

１０．０ｇ／ｍ’を超えると分散めっきが硬質であるた
め、この分散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。分散めフき鋼板のマトリックスとなる
めっきとして、亜鉛単独、或いは亜鉛−鉄、亜鉛−ニッ
ケル、亜鉛−コバルト、亜鉛−クロム、亜鉛−スズ、亜
鉛−カドミウム、亜鉛−チタン、亜鉛−ニッケルーコバ
ルト、亜鉛−ニッケルーチタン、亜鉛−ニッケルー鉄−
クロム等の亜鉛合金めっきを用いることができる。高い
耐食性を狙う意味では、腐食速度の小さい合金めっき系
が有効であるが、めっき層の犠牲防食効果を維持する点
で合金成分の総量は２０重量％以下が望ましい。また、
非金属微粒子とは、金属単体あるいは金属合金の微粒子
以外の微粒子であり、具体的には、金属、非金属、ある
いは半金属の酸化物、炭化物、窒化物、及び黒鉛、有機
物などである。

この内、特に硬度、及び耐食性上有効な非金属微粒子は
、酸化物では、５ｉ０２．　ＴｉＯ２，ＡｆｌｚＯｓ。

ＺｒＯ２、炭化物ではＳｉＣ，ＴｉＣ１窒化物ではＳｉ
Ｎ。

ＴｉＮ、　ＡＩＮ、及び黒鉛である。これらは、車独或
いは複合で用いても効果がある。また、非金属微粒子の
性状は、粉末状、或いはコロイダルシリカのようなコロ
イド状、いずれでもよく、特に限定するものではない。

微粒子の大きさとしては、平均粒径が２μｍ以下である
ことが必要であり、特に０．１　Ｐｍ以下の超微粒子が
耐食性、プレス成形性共に効果がある。２μｍ超では、
皮膜形成が十分ではなく耐食性、プレス成形性共に劣化
する。なお、平均粒径とは、全粒子の内置も分布量の犬
である粒径を意味する。非金属微粒子のめフき層中の含
有量は、０．１〜１０重量％である。０．１重量％未満
では、耐食性、プレス成形性向上の効果がなく、１０重
量％を超えると耐食性、プレス成形性は劣化する。

分散めっきのめつき法は特に限定しないが、例えば公知
の硫酸塩系、塩化物系の亜鉛或いは亜鉛合金めっき液中
に非金属微粒子の粉末、或いはコロイド溶液を非金属粒
子として１０〜１５０ｇ／１分散させた液から得られる
。この際、非金属微粒子に特異吸着して電荷を付与させ
る性質のある、ニッケル、鉄、コバルトといった鉄族イ
オンを含む合金めっき浴を使用すると、めっき層中への
非金属微粒子の共析が効率よく行なわれ、これらを含ま
ないめっき浴に比べ、非金属粒子をより多く含む分散め
っき層が得られる。また、この分散めフきは少なくとも
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／ｍ２が通用できる範囲である。

２０ｇ／ｍ２未満では耐食性に問題がある。６０８／ｌ
１１２を超えると、δ１主体化及びｒ相を１　ｐｍ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Ａ２、Ｐｂ、　Ｃｄ。

Ｓｎ、　Ｉｎ、　Ｌｉ、　Ｓｂ、　Ａｓ、　Ｂｉ、　Ｍ
ｇ、　Ｌａ、　Ｃｅ、　ＴｉＺｒ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　
Ｃｒ、　Ｍｎ、　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Ａｌ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、或いはδ１主体のめっき層とな
る限り、本発明に対しこのようなＡｌ量の影響はない、
また、Ａｎ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、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−八Ｑ−Ｋ　１（０，８ｔ　ｘ　１０
００ｗ　ｘ　ｃ　）を使用し、無酸化炉型の連続溶融亜
鉛めっ幹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。

なおめっき浴中有効ＡＩ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
の間の条件でめっきを行なった。また、電気めフきライ
ンにて分散めっきを０．１ｇ／ｌｎ２〜１２ｇ／＋ｎ２
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）◎−〇−△−×（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て判定した。（内外面の総合評価
）（良）◎−Ｑ−△−×（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）耐低温チッピング性試験一２０℃、ＪＩＳＴ号砕石分砕ｇによる、圧力４ｋｇ／
ｃｍ’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％以上の湿潤１０分→６０℃、Ｒ８４０
％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、以下の規準で評点を付けた。

（内面のみの総合評価）（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っき鋼板は、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

【特許請求の範囲】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、平均粒径２μｍ以下の非金属微粒子を
単独あるいは複合で０．１〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛合金から
なる分散めっきを０．２〜５．０ｇ／ｍ＾２被覆せしめ
た耐食性及び加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板
。２　非金属微粒子としては、ＳｉＯ＿２，ＴｉＯ＿２，
Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＺｒＯ＿２，ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＳｉＮ
，ＴｉＮ，ＡｌＮ、黒鉛の内１種以上を含むことを特徴
とする請求項１記載の耐食性及び加工性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板。