JPH05320848A - 平滑で光沢のあるスパングル模様を有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Znめっき鋼板 - Google Patents

平滑で光沢のあるスパングル模様を有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Znめっき鋼板

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JPH05320848A
JPH05320848A JP12880892A JP12880892A JPH05320848A JP H05320848 A JPH05320848 A JP H05320848A JP 12880892 A JP12880892 A JP 12880892A JP 12880892 A JP12880892 A JP 12880892A JP H05320848 A JPH05320848 A JP H05320848A
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西村一実
Toshio Odajima
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 建材、装飾部材用途の溶融Znめっき鋼板に
関するものである。 【構成】 鋼板の表面にNi 0.01〜1%、Al
0.1〜1%、PbあるいはSbの単独あるいは複合で
0.01〜0.5%よりなる溶融Zn合金めっき層を有
するか、あるいは同溶融Zn合金めっき層の下層として
Niめっき層を有することを特徴とする平滑で光沢のあ
るスパングルを有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Z
nめっき鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融Znめっき鋼板に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】建材、装飾用途等を中心として美麗なめ
っき表面外観を有する溶融Znめっき鋼板へのニーズが
高まっている。従来より、特公昭56−47946号公
報等のようにスパングル模様を有する溶融Znめっき鋼
板が装飾用途の一つとして使用されてきた。
【0003】同公報には、Sb 0.02〜0.15
%、Pb 0.02%以下、Al 0.2〜17%の溶
融Znめっき浴を用い、適量のSb添加によりスパング
ル(溶融Znめっき鋼板めっき面特有の花模様の結晶)
形成が促進され、また、適量のAl添加により、耐食性
を向上させ、Pb量を微量にして耐粒界腐食性を高めた
ことを特徴とする溶融Znめっき鋼板が開示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同公報
を含めて、通常のスパングル表面は凹凸が大きすぎ、光
が照射されても乱反射してしまい、光沢が少なく高級感
のある美麗さには劣る欠点を有しており、平滑で光沢の
あるスパングルの開発が要望されていた。また、特に、
Pbを含有するスパングルめっき面においては、結晶粒
界にPbが偏析しやすく、粒界腐食が起こりやすく、め
っき層の経時剥離に至りやすいことも知られており、同
公報のようにSb添加浴においてもPb添加浴よりは改
善されたものの未だ完全ではなく、改良が望まれてい
た。そこで、本発明者らが上記のPbあるいはSb添加
浴によるスパングルを有する溶融Znめっき鋼板の特徴
を生かしつつ、スパングルの平滑さ、光沢を増加させ、
かつ粒界腐食を起こしにくいめっき層を種々検討した。
【0005】その結果、溶融Znめっき層中に適量のN
iを含有させるか、さらには地鉄界面にNiめっき層を
施した場合に平滑で光沢のあるスパングルを有するめっ
き面が得られ、粒界腐食も起こりにくいことを見いだし
た。本発明は上記のように平滑で光沢のあるスパングル
を有し、かつ耐粒界腐食性にも優れた溶融Zn合金めっ
き鋼板を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らはまず、通常
のスパングル形成浴であるPb添加溶融Zn−Al浴に
種々の微量金属を添加することにより溶融めっきを行
い、空冷によりスパングルを形成させその外観の変化を
調べた。その結果、浴中にNiを微量に添加することに
より得られためっき層において光沢のある平滑なスパン
グルが得られることを見いだした。Ni微量添加による
結晶構造の変化に起因したものと考えられる。また、粒
界腐食が起こりにくくなることも確認した。さらに検討
したところ、めっき層の地鉄界面にNiめっき層が存在
することにより、特に耐粒界腐食性が一段と向上するこ
とも見いだし、下記の本発明を完成したものである。
【0007】即ち、鋼板の表面にNi 0.01〜1
%、Al 0.1〜1%を含有し、残部がPbあるいは
Sbの単独あるいは複合で0.01〜0.5%よりなる
溶融Zn合金めっき層を有することを特徴とする平滑な
スパングルを有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Zn
めっき鋼板、および同Zn合金めっき層の下層としてN
iめっき層を有することを特徴とする平滑なスパングル
を有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Znめっき鋼
板。
【0008】以下、図面を用いて本発明について詳細に
説明する。図1は、めっき層中のNi%(重量%)とス
パングル外観との関係を示した図である。
【0009】Alキルド鋼板(板厚1.6mm)にPb
0.15%、Al 0.25%が一定でNi含有率を
変化させた溶融Znめっき浴中で3秒間めっきを行っ
た。溶融Znめっき層付着量は135g/m2 とした。
あらかじめ鋼板にプレNiめっき層0.5g/m2 を施
した場合、施さない場合共に示した。スパングル外観と
して、平滑度および光沢度の大きさの順に4段階で評価
した。
【0010】◎…平滑で光沢最も大 ○…平滑で光沢大 △…凹凸があり光沢小、現行PbあるいはSb添加浴レ
ベル ×…不鮮明あるいはスパングル小さすぎる場合 この図より、本発明範囲であるめっき層中Ni0.01
〜1%の範囲でスパングルが平滑化し、光沢のある美麗
な様相を呈する。めっき層中Niが0.01%未満で
は、通常の凹凸のあるスパングルで光沢が少なく、Ni
が1%を越えるとスパングルの形状がくずれ、鮮明なス
パングルは得られない。また、下層にプレNiめっき層
を有する場合も、平滑なスパングルを有する領域はプレ
Niめっき層無しの場合とほとんど同等である。
【0011】また、図2は図1と同様の条件下でめっき
層中のNi%と耐粒界腐食性との関係を示した図であ
る。腐食試験としては、恒温恒湿試験(60℃、相対湿
度RH90%)7日間を行い、めっき層の断面観察によ
り、粒界腐食の状況を調べ、腐食の程度を5段階で評価
した。
【0012】また、経時剥離の状況も調べた。評価基準
は次の通りである。 評点 粒界腐食状況 経時剥離 5… 無し なし 4… ほとんど無い。極微少 極微少 3… 局部的に発生(通常Sb添加浴レベル) 微少 2… 大部分発生(通常Pb添加浴レベル) 大部分発生 1… 全面発生 本発明範囲であるめっき層中Ni 0.01〜1%の範
囲では粒界腐食がほとんど認められない。そのため経時
剥離にも至りにくい。また、プレNiめっき層を有する
場合には、耐粒界腐食性がさらに向上することがわか
る。
【0013】図3は、めっき層中のPb%とスパングル
外観との関係を示した図である。Ni 0.03%、A
l 0.25%一定の浴を用い、プレNiめっき有り無
しの場合ともに調べた。本発明範囲であるPb 0.0
1〜0.5%の範囲で平滑で美麗なスパングルが得られ
る。Pb 0.01%未満では、スパングルが形成され
ず、0.5%を越える凹凸が激しくなり、微細な形状と
なる。Sb添加浴の場合もほぼ同様であった。
【0014】さらに、Alを0.1%以上としたのは、
0.1%未満の場合には、加工部のめっき密着性が不十
分となるためである。また1%以下としたのは、浴中A
lが1%を超えるとめっき層中に偏析したAlが局部電
池を構成し、耐食性が劣化するためである。
【0015】下層にNiめっき層を設ける場合における
プレNiめっき量については2g/m2 以下が好まし
い。2g/m2 を超えるとめっき密着性が劣化するため
である。
【0016】Znめっき付着量については特に制約は設
けないが、耐食性の観点から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。
【0017】下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板共
に使用でき、Alキルド鋼板、Al−Siキルド鋼板、
Ti添加、P−Ti添加およびCu添加極低炭素鋼板、
高Si、Mn系の高張力鋼板など種々のものが適用でき
る。
【0018】めっき鋼板製造方法については特に限定さ
れず、通常の無酸化炉方式の溶融めっき法、Niプレめ
っき、フラックス等の前処理を行う溶融Znめっき方法
など種々の方法が適用でき、微量Ni、Pb(あるいは
Sb)、Alを含有した溶融Znめっき浴に鋼板を浸漬
すれば良い。特に、請求項2のめっき鋼板の製法として
は、本発明者らが提案した鋼板にプレNiめっきを0.
2〜2g/m2 施したのち無酸化あるいは還元雰囲気中
で急速低温加熱を行ったのち溶融めっきを行う方法等が
好ましい。
【0019】さらにスパングルの形態は溶融めっき後の
冷却速度により変化する。望ましくは1〜20℃/sで
の空冷あるいは放冷が適当である。冷却速度が1℃/s
よりも小だとスパングルが大きくなりすぎ不鮮明とな
る。また、20℃/sよりも大だとスパングルが微少に
なりすぎる。
【0020】
【作用】めっき層中にNiを微量含有させることによ
り、スパングルが平滑化し、光沢が増加する理由につい
ては、未だ明確ではないが、次のように推定される。ス
パングルの形成機構としてはZnが凝固し、過冷により
結晶核が生成し、成長する過程においてPbあるいはS
bが存在すると、Zn−Pb、あるいはZn−SbはZ
nの凝固点よりも低い共晶点を有するから、結晶核のま
わりに融液が存在するためデンドライト結晶が結晶方位
性をもって成長する。またその際にPbあるいはSbが
結晶核の周囲の融液中にはきだされて濃縮し、デンドラ
イト結晶粒界部あるいは粒内に偏析する。微量Niの存
在によりスパングルが平滑化し、光沢が増加するのは、
このデンドライと結晶の結晶方位に影響を及ぼしている
ものと推定される。
【0021】さらに、Pb添加浴で粒界腐食が起こりや
すく経時剥離に至りやすい理由は、凝固時の結晶粒界へ
のPbの偏析により、Znとの局部電池を構成しやす
く、腐食が地鉄界面まで到達しやすいことに起因してい
る。微量Ni添加により耐粒界腐食性が向上するのは、
Niの均一な存在により、粒界でのPb−Zn間の局部
電池作用が緩和されるのではないかと考えられる。ま
た、デンドライト結晶構造の変化も耐食性に影響してい
る可能性もある。地鉄界面のNiめっき層の存在により
粒界腐食および経時剥離がさらに抑制される理由につい
ては、Ni層とZn層間の電位差によるマクロ回路によ
り、粒界におけるミクロ回路による局部電池作用が緩和
されることあるいは、Ni層が一種のバリヤー層となり
粒界腐食が地鉄まで到達しにくいことなどに起因してい
るものと思われる。
【0022】
【実施例】表1に本発明めっき鋼板の実施例を示す。*
印は本発明以外の鋼板である。下地に酸洗した熱延Al
キルド鋼板(1.6mm)を用いた。前処理としては、
プレNiめっき無しの場合には15%H2 +N2 雰囲気
中で600℃で30s還元したのち450℃まで冷却し
た。また、プレNiめっき有りの場合には、あらかじめ
電気めっきでNiめっき層を、0.5g/m2 施した
後、通電加熱により450℃まで40℃/sで加熱し
た。これらをNi,Pb,Sb,Al量の変化した45
0℃のZnめっき浴で3s溶融めっきを行い、N2 ワイ
ピングで付着量を135g/m2 に調整したのち、エア
ーにより約2℃/sで冷却し、スパングルを形成させ
た。スパングルの外観を前述の評価基準にもとずいて評
価した。腐食試験としては、恒温恒湿試験(60℃、相
対湿度RH90%)7日間を行い、前述の評価基準にも
とずいて評価した。
【0023】No.2〜5,No.7〜9,No.11
〜14およびNo.16〜21に示す通り、Ni 0.
01〜1%、Al0.1〜1%、を含有し、Pbあるい
はSbの単独あるいは複合で0.01〜0.5%よりな
る溶融Zn合金めっき層およびその下層としてNiめっ
き層を有するめっき層構成よりなる本発明のめっき鋼板
は、平滑で光沢のあるスパングルが得られ、かつ耐粒界
腐食性に優れる。Niめっき層を下層として有する場合
の方が耐粒界腐食性が一段と向上することも明らかであ
る。
【0024】これに比較して、めっき層組成が本発明範
囲を逸脱する場合(No.1,6,10,15)および
従来材(No.22およびNo.23)は、本発明鋼板
に比較して平滑で光沢のあるスパングルは得られず、耐
粒界腐食性も劣る。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、従来にない平
滑で光沢のあるスパングルを有し、かつ耐粒界腐食性に
優れた溶融Znめっき鋼板であり、建材、家電用途など
に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】めっき層中のNi%(重量%)とスパングル外
観との関係を示した図。
【図2】図1と同様の条件下でめっき層中のNi%と耐
粒界腐食性との関係を示した図。
【図3】めっき層中のPb%とスパングル外観との関係
を示した図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の表面にNi 0.01〜1%、A
    l 0.1〜1%、PbあるいはSbの単独あるいは複
    合で0.01〜0.5%含有する溶融Zn合金めっき層
    を有することを特徴とする平滑で光沢のあるスパングル
    を有し、かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Znめっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のZn合金めっき層の下層
    にNiめっき層を有することにより性能がさらに優れる
    ことを特徴とする平滑で光沢のあるスパングルを有し、
    かつ耐粒界腐食性に優れた溶融Znめっき鋼板。
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