JPH0610332B2 - 溶融亜鉛めつき鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は塗装後の曲げ加工の際に生じるめっき層や塗膜
の割れを極力回避するのに有利な塗装鋼板の下地用鋼板
に適する溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 溶融亜鉛めっき鋼帯に連続塗装ラインで塗装を施した塗
装鋼帯は屋根、壁材などの建材或いは家電製品容器等に
使用されている。

従来塗装鋼板となる溶融亜鉛めっき鋼板は塗装後の表面
外観が亜鉛めっき面の凹凸、面方位により不均一になる
ことを避けるため、スパングルを出来るだけ細かくする
ことが好ましいとされている（特開昭５８−４８６５７
号公報、特公昭６０−５５５９３号公報参照）。

ところでこのような溶融亜鉛めっき鋼帯を適用した塗装
鋼板を、かかる用途に使用する場合以下の如き問題があ
った。

すなわち、塗装鋼板に曲げ加工を施すと、曲げ加工のめ
っき層および塗膜に割れが生じ、耐食性や外観が著しく
損なわれる。

例えばPbを0.05％以上含有させためっき浴にて処理した
めっき鋼帯は、めっき後の冷却条件によってスパングル
を極力小さくすることが可能で、塗装後の表面外観を改
善することができるが、スパングルが小さくなる程加工
時に割れが発生しやすい不利があった。

このため従来では塗膜自体の加工性の改善を図ったり、
あるいはめっき処理におけるPbの低減と、めっき後の冷
却条件を種々に組合わせた処理を施し、スパングルのよ
り一層の微細化を図った上で曲げ加工時に発生する割れ
を防止していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし従来の方法では、曲げ加工により塗膜やめっき層
の微細な割れを防止するのが困難で塗膜の硬質化の妨げ
になったり、曲げ加工で割れの発生を避けるように曲げ
半径が制限されていたので製品デザインに制約がある
等、不十分な点が指摘されていたのが現状であった。

本発明の目的は、スパングルがより微細であると同時に
曲げ加工を施しても上述の如き問題のない塗膜鋼板の素
地に適した溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提案すると
ころにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは溶融亜鉛めっき鋼板の曲げ加工時の割れ発
生挙動を種々検討した結果、めっきを構成する亜鉛結晶
の結晶方位が(001)//板面となっている場合に割れが発
生し易く、めっき後亜鉛めっき層が凝固する際に(001)/
/板面なる方位の結晶の生成、成長を抑制することによ
り、塗装した後の鋼板の加工時に生じる塗膜やめっき層
の割れを効果的に回避し得ることを見出した。

すなわち本発明は、塗装鋼板の下地鋼板に適した溶融亜
鉛めっき鋼帯を製造するに際し、700℃〜Ar_３の温度域
で熱間仕上圧延を施した鋼帯を、冷間圧延し、ついで再
結晶温度〜900℃の温度域で焼鈍処理してから、Pb：0.0
5％以下、Ａｌ：0.1〜0.3％を含有する溶融亜鉛めっき
浴中に浸漬通板させてめっき処理を施したのち、少なく
とも420℃〜300℃の温度域を冷却速度20℃/ｓ以上で冷
却することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法
である。

（作用） めっき層における亜鉛の結晶方位を(001)//板面となら
ないようにするためには素地鋼板の最表面層の再結晶焼
鈍後の結晶方位として(111)//板面となるものを極力少
なくしておく必要がある。すなわち素地鋼板の表面層の
結晶方位が(111)//板面であると、めっき層中に(001)//
板面となる結晶が多くなり易く、このため曲げ加工での
めっき層割れが発生し易くなる。

そこであず、素地鋼板の製造工程において、被圧延材を
700℃〜Ar_３の温度域で熱間仕上げ圧延する。

上記温度域で熱間仕上圧延するのは、再結晶焼鈍後の鋼
帯の表面近傍に(111)//板面方位の結晶の形成を防止す
るためである。熱間仕上圧延温度がAr_３を超える場合に
はその効果が小さく、逆に700℃未満では鋼帯表面に酸
化物の噛込みが多くなり不めっき、白点等のめっき欠陥
の発生原因となる。

次に、熱間圧延して得られた鋼帯を好ましくは圧下率40
％〜95％の範囲で冷間圧延する。

冷間圧延における圧下率により、再結晶焼鈍後の鋼帯の
集合組織は変化することが知られているが、700℃〜Ar
_３点の温度域で熱間仕上圧延した鋼帯の最表面層の結晶
方位は、冷間圧延での圧下率によらず、(111)//板面と
なる結晶の形成が十分抑制される。

圧下率は、経済的な合理性を満足する範囲として40％〜
95％に設定する。

冷間圧延された鋼帯は引続き焼鈍工程に供給して再結晶
温度〜900℃の温度域で所定の時間焼鈍する。

焼鈍工程における鋼帯の組織は再結晶と同時に結晶方位
が定まるが、優先的に成長する結晶方位は、焼鈍条件に
よって変化する。

しかし再結晶後における鋼帯の最表面層の結晶方位は焼
鈍温度によってはほとんど変化せず熱間仕上圧延温度が
前述した範囲であれば上記温度域の焼鈍にて(110)//板
面や(100)//板面とすることができ(111)//板面となる結
晶は極めて少ない。

焼鈍温度は再結晶温度以上であって鋼帯の形状が保たれ
得る900℃以下の範囲に設定する。

次に焼鈍工程を経た鋼帯をめっき処理するが、溶融亜鉛
めっき浴に含有するPbおよびＡｌはそれぞれ0.05％以
下、0.1〜0.3％に調整する必要がある。

Pbはとくにスパングルの大きさを制御するためにめっき
浴中に添加する元素であるが、塗装鋼板の下地用の溶融
亜鉛めっき鋼帯を得る場合、スパングルが極力小さくで
き、かつ曲げ加工の際に塗膜やめっき層の割れを防止す
る必要がある。そのためにはめっき処理後の急冷により
十分細かいスパングルが得られかつ加工時において割れ
が発生し難いめっき層が得られる範囲でPbは可及的に少
ない方が好ましい。かかる目的に合致するPbの含有量は
0.05以下である。

Ａｌは、めっき処理した鋼帯のめっき層が凝固するまで
の間に、めっき層を形成する溶融金属中にFeが溶出して
鋼帯表面とめっき層界面にFe−Zn合金層が形成されるこ
とによって、めっき層の密着性が劣化するのを防止する
ために添加する元素である。そのためにはめっき浴中に
Alを0.1％以上添加する必要がある。ところで0.3％を超
えるとドロス欠陥等のめっき欠陥が発生しやすくなる。
よってAlの含有量は0.1〜0.3％の範囲に限定した。

上述した如き成分調整されためっき浴に鋼帯を浸漬通板
させる。そして必要量以上に付着した溶融金属を気体払
拭装置で取除いてめっき目付量を調整する。

次にめっき処理を終えた鋼帯を少なくとも420℃〜300℃
の温度域で急冷する。めっき処理後の鋼帯を上記温度域
で冷却することによりスパングルの微細化を図り、かつ
(001)//板面方位の結晶の形成を効果的に抑制すること
が可能となる。

このような急冷による効果を十分発揮させるためには冷
却速度を20℃/s以上にする必要がある。

ここで、めっき処理する前の鋼帯の(111)//板面となる
結晶を少なくし、めっき処理後所定の条件で冷却するこ
とで(001)//板面になる結晶の形成を抑制できる機構に
ついては明らかでないが、以下のように推定される。

Feの(111)面上には亜鉛の(001)面が発達し易く、例えば
めっき処理後の冷却速度が小さい場合、亜鉛めっき層の
凝固は最も放熱し易い最表面と、鋼帯からFeが溶出して
融点の上昇した鋼帯−めっき層界面より始まるためとく
に鋼帯の結晶方位の影響を受け易いものと考えらえる。
すなわち(111)//板面となっているFe結晶上に(001)//板
面になるめっき層が形成され易い。

ところでめっき処理前の鋼帯表面近傍における(111)//
板面方位の結晶の形成をあらかじめ抑制し、めっき処理
後所定の条件で急冷すれば亜鉛めっき層の凝固が主に最
表面より起こるので鋼帯の結晶方位に影響されずランダ
ムな方位の結晶を形成することができる。従って(001)/
/板面なる方位の亜鉛結晶の形成を極力抑制できるので
ある。

（実施例） 表−１に示す化学成分よりなる鋼を用い種々の条件で溶
融亜鉛めっき鋼帯を製造した。

鋼１は低炭素鋼で、冷却速度20℃/sで冷却した時、変形
なしの状態で測定したＡr₃点は約820℃であった。また
鋼２は極低炭素鋼で同様の条件で測定したＡr₃点は860
℃であった。

鋼１を熱間圧延するに際しては、熱延仕上温度を770℃
と860℃、鋼２を熱間圧延するに際しては熱延仕上温度
を880℃、820℃と、それぞれ２条件で熱間圧延し、計４
種の板厚2.8mmの熱延鋼板を得た。これら熱延鋼板を冷
延するに際しては、低温（770℃、820℃）で熱延したも
のは仕上げ板厚を0.3，0.7および1.2mmとし、高温（860
℃，880℃）で熱延したものは0.7mmのみに圧延し、計８
種の冷延鋼板を得た。板厚0.3，0.7および1.2mmの冷延
圧下率はそれぞれ89％，75％，57％である。

次に連続式溶融亜鉛めっき設備でこれらの鋼板に焼鈍、
及びめっき処理を施した。焼鈍温度はすべて750℃と
し、均熱時間は、それぞれの板厚に応じて0.3mmの時30s
ec、0.7mmの時40sec、1.2mmの時60secとした。

まためっき浴の組成は、Ａｌを0.15％、Pbを0.02％含有
する浴とし、めっき目付量はすべて250ｇ／ｍ^２とし
た。目付量を制御するための気体払拭後、クーリングタ
ワー中に設けた冷却設備でそれぞれ自然放冷(A)、衝風
冷却(G)、および気水冷却(M)を施した。

冷却速度は７℃／ｓ〜60℃/sの範囲で調節した。

その後得られた溶融亜鉛めっき鋼帯に圧下率0.5％の調
質圧延を施して製品とし、これら製品より幅40mm×長さ
50mmの試験片を採取して曲げ試験によるめっき層の割れ
特性を調べた。

曲げ試験は試験片に密着曲げ加工し、曲げ加工部に発生
する割れを４段階評価（１良→４悪）した。

さらにこれら亜鉛めっき鋼板にリン酸塩処理を施した後
ポリエステル系のプライマーおよびトップコートで塗装
後試験片を採取して曲げ試験により塗膜割れ挙動を調べ
た。曲げ試験はめっき後の曲げと同様密着曲げ加工を施
し割れ発生の有無（○×）を調べた。

表−２に溶融亜鉛めっき鋼帯の製造条件および曲げ試験
結果をそれぞれ示す。また参考としてZn粉末としてＸ線
回析法により求めためっき層の{001}面強度比を併せ示
す。

めっき処理後における冷却速度が20℃/s未満の場合に
は、鋼１、鋼２にかかわらず亜鉛めっき層の(001)面強
度比は３以上でありめっき層に割れが多く発生し、塗装
後においても割れが発生した。また熱間仕上圧延温度が
Ａr₃点を超えたものについてはめっき後の冷却速度が20
℃/s以上であっても(001)面強度比は5.0以上であり上記
同様にめっき層の割れが多く塗装後においても割れが発
生した。

本発明を適用したものについては、冷却速度が大きくな
る程(001)面強度の比が小さくなる傾向にあり、めっき
後の曲げ試験および塗装後の曲げ試験において割れが全
く発生せず、めっき層の(001)面の発達を抑制すること
によってめっき層や塗膜の割れを効果的に防止できるこ
とが確かめられた。

（発明の効果） 本発明によればスパングルをより微細にした上で曲げ加
工時におけるめっき層や塗膜の割れを完全に防止できる
塗装鋼板の下地鋼板に適した溶融亜鉛めっき鋼帯を製造
することが可能で、このようなめっき鋼帯を適用した塗
装鋼板においては加工部の外観が損なわれず耐食性を著
しく改善することができる。また塗装鋼板に用いる塗料
の種類も従来に比べて大幅に増加することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−33318（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−55592（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗装鋼板の下地鋼板に適する溶融亜鉛めっ
   き鋼帯を製造するに際し、 700℃〜Ａ_r3の温度域で熱間仕上圧延を施した鋼帯を、
   冷間圧延しついで再結晶温度〜900℃の温度域で焼鈍処
   理してから、Pb：0.05％以下、Ａｌ：0.1〜0.3％を含有
   する溶融亜鉛めっき浴中に浸漬通板させてめっき処理を
   施したのち、少なくとも420℃〜300℃の温度域を冷却速
   度20℃／ｓ以上で冷却することを特徴とする溶融亜鉛め
   っき鋼帯の製造方法。