JPH0621348B2 - 合金化亜鉛メツキ鋼板とその製造法 - Google Patents
合金化亜鉛メツキ鋼板とその製造法Info
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- JPH0621348B2 JPH0621348B2 JP61170881A JP17088186A JPH0621348B2 JP H0621348 B2 JPH0621348 B2 JP H0621348B2 JP 61170881 A JP61170881 A JP 61170881A JP 17088186 A JP17088186 A JP 17088186A JP H0621348 B2 JPH0621348 B2 JP H0621348B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は加工性に優れた合金化亜鉛メッキ鋼板およびそ
の製造法に関する。
の製造法に関する。
合金化メッキ鋼板，例えば，合金化亜鉛メッキ鋼板は，
通常の亜鉛メッキ鋼板に比べて，スポット溶接における
連続作業性がよく，また電着塗装後の塗装密着性や耐蝕
性が良好である等の利点を有するので，自動車工業等の
分野を始めとして広く利用されている。
通常の亜鉛メッキ鋼板に比べて，スポット溶接における
連続作業性がよく，また電着塗装後の塗装密着性や耐蝕
性が良好である等の利点を有するので，自動車工業等の
分野を始めとして広く利用されている。
合金化亜鉛メッキ鋼板を製造するには，亜鉛メッキ後に
メッキ層を合金化するための加熱処理を施す必要があ
り，従来，連続溶融メッキにおいてはメッキライン内に
合金化炉を設置し，また電気メッキにおいては，バッチ
型の再加熱炉を設けるなどの手段により合金化処理を行
っている。
メッキ層を合金化するための加熱処理を施す必要があ
り，従来，連続溶融メッキにおいてはメッキライン内に
合金化炉を設置し，また電気メッキにおいては，バッチ
型の再加熱炉を設けるなどの手段により合金化処理を行
っている。
ところで，合金化亜鉛メッキ鋼板は塗膜密着性やスポッ
ト溶接性については上記利点を有するが，他方，加工性
に劣るという問題がある。すなわち合金化亜鉛メッキ鋼
板は，プレス成形等により種々の形状に加工されて使用
されるが，合金層は金属間化合物特有の脆弱な機械特性
を有しており，加工時に合金層に圧縮応力が加わると，
合金層が粉状に剥離するパウダリングと呼ばれる剥離現
象が起きる。このパウダリングが著しいと，プレス金型
に蓄積し，板破断や表面傷等の悪影響をおよぼす。また
パウダリングにより合金層が大量に剥離した場合には，
合金層が存在しない状態に近くなり，耐食性も劣化す
る。特に，従来の溶融メッキ，電気メッキによる合金化
亜鉛メッキ鋼板はメッキ付着量の増加や合金層中のＦｅ
ｇ含有量の増加に伴ないパウダリングの発生が著しくな
る問題がある。
ト溶接性については上記利点を有するが，他方，加工性
に劣るという問題がある。すなわち合金化亜鉛メッキ鋼
板は，プレス成形等により種々の形状に加工されて使用
されるが，合金層は金属間化合物特有の脆弱な機械特性
を有しており，加工時に合金層に圧縮応力が加わると，
合金層が粉状に剥離するパウダリングと呼ばれる剥離現
象が起きる。このパウダリングが著しいと，プレス金型
に蓄積し，板破断や表面傷等の悪影響をおよぼす。また
パウダリングにより合金層が大量に剥離した場合には，
合金層が存在しない状態に近くなり，耐食性も劣化す
る。特に，従来の溶融メッキ，電気メッキによる合金化
亜鉛メッキ鋼板はメッキ付着量の増加や合金層中のＦｅ
ｇ含有量の増加に伴ないパウダリングの発生が著しくな
る問題がある。
上記溶融メッキや電気メッキの他に，蒸着メッキが実用
化されており，さらに蒸着メッキによる合金化メッキ鋼
板の製造も試みられている。とくに，連続真空蒸着メッ
キは，薄メッキ鋼板から厚メッキ鋼板まで容易に製造可
能であり，しかも両面メッキ鋼板，片面メッキ鋼板，さ
らに差厚メッキ鋼板の製造が連続高速操業によって容易
に実施できる等，従来の溶融メッキや電気メッキには見
られない利点を有している。
化されており，さらに蒸着メッキによる合金化メッキ鋼
板の製造も試みられている。とくに，連続真空蒸着メッ
キは，薄メッキ鋼板から厚メッキ鋼板まで容易に製造可
能であり，しかも両面メッキ鋼板，片面メッキ鋼板，さ
らに差厚メッキ鋼板の製造が連続高速操業によって容易
に実施できる等，従来の溶融メッキや電気メッキには見
られない利点を有している。
本発明者は，連続式真空蒸着メッキ装置における真空蒸
着亜鉛メッキにおいて，賦圧室並びに賦圧室から蒸着室
までの真空系の酸素濃度を所定範囲に制御したうえで蒸
着メッキし，これを加熱処理すれば合金層が微細にブロ
ック化され，これによりパウダリング発生を大幅に制御
できることを見出した。
着亜鉛メッキにおいて，賦圧室並びに賦圧室から蒸着室
までの真空系の酸素濃度を所定範囲に制御したうえで蒸
着メッキし，これを加熱処理すれば合金層が微細にブロ
ック化され，これによりパウダリング発生を大幅に制御
できることを見出した。
本発明によれば，鋼板表面にＦｅ-Ｚｎの合金層をもつ
合金化亜鉛メッキ鋼板において，該合金層が島状に成長
したＦｅ-Ｚｎの結晶粒によって形成されていることを
特徴とする合金化亜鉛メッキ鋼板が提供される。
合金化亜鉛メッキ鋼板において，該合金層が島状に成長
したＦｅ-Ｚｎの結晶粒によって形成されていることを
特徴とする合金化亜鉛メッキ鋼板が提供される。
更に，本発明によれば，連続式真空蒸着メッキ装置で鋼
板表面に亜鉛を真空蒸着する際，該メッキ装置の賦圧室
並びに賦圧室から真空蒸着室までの真空系の酸素濃度を
１．０〜３０ｐｐｍに保って蒸着メッキした後に，加熱
処理することを特徴とする合金化亜鉛メッキ鋼板の製造
法が提供される。
板表面に亜鉛を真空蒸着する際，該メッキ装置の賦圧室
並びに賦圧室から真空蒸着室までの真空系の酸素濃度を
１．０〜３０ｐｐｍに保って蒸着メッキした後に，加熱
処理することを特徴とする合金化亜鉛メッキ鋼板の製造
法が提供される。
連続式真空蒸着メッキ装置にはいくつかの方式が提案さ
れているが，現在実用化されているのはガス還元焼鈍炉
の出口に，賦圧室を介して，真空蒸着メッキ装置の入口
を接続した方式である。このような連続式真空蒸着メッ
キ装置は例えば特公昭64-10592号公報に開示されてい
る。
れているが，現在実用化されているのはガス還元焼鈍炉
の出口に，賦圧室を介して，真空蒸着メッキ装置の入口
を接続した方式である。このような連続式真空蒸着メッ
キ装置は例えば特公昭64-10592号公報に開示されてい
る。
第１図に，かような連続式真空蒸着メッキ装置の概略を
示す。第１図に例示するものは両面メッキを行なうため
に蒸着室を二室有するものであり，片面メッキを行なう
場合には上記蒸着室は一室で足りる。該真空蒸着メッキ
ラインには，ガスジエットクーラ３を付設したガス還元
焼鈍炉２，賦圧室４，第１および第２シールロール室５
ａ，５ｂ，鋼帯１の両面にそれぞれ真空メッキするため
の第１真空蒸着メッキ室６ａ，第２真空蒸着メッキ室６
ｂ，およびメッキ後の鋼帯を冷却する冷却室７が夫々配
設されている。
示す。第１図に例示するものは両面メッキを行なうため
に蒸着室を二室有するものであり，片面メッキを行なう
場合には上記蒸着室は一室で足りる。該真空蒸着メッキ
ラインには，ガスジエットクーラ３を付設したガス還元
焼鈍炉２，賦圧室４，第１および第２シールロール室５
ａ，５ｂ，鋼帯１の両面にそれぞれ真空メッキするため
の第１真空蒸着メッキ室６ａ，第２真空蒸着メッキ室６
ｂ，およびメッキ後の鋼帯を冷却する冷却室７が夫々配
設されている。
賦圧室４には，ガス還元焼鈍炉２の炉内圧力以上の圧力
となるように不活性ガスが導入される。このため，ガス
還元焼鈍炉２から水素を含む気体がシールロール室５
ａ，５ｂや真空蒸着メッキ室６ａ，６ｂに流入し，真空
が破れて空気が流入しても爆発の危険は全くない。
となるように不活性ガスが導入される。このため，ガス
還元焼鈍炉２から水素を含む気体がシールロール室５
ａ，５ｂや真空蒸着メッキ室６ａ，６ｂに流入し，真空
が破れて空気が流入しても爆発の危険は全くない。
尚，蒸着メッキ室６ａ，６ｂには巻付ローラ８ａ，８ｂ
および亜鉛の蒸発槽（図示せず）が設けられている。シ
ールロール室５ａ，５ｂは多数の真空室に区画され，各
真空室および蒸着室にはそれぞれ真空排気装置（図示さ
れない）が接続しており，段階的に真空度が高められ，
最終的に蒸着室の真空度が0.01〜０．１Torr程度に保た
れる。
および亜鉛の蒸発槽（図示せず）が設けられている。シ
ールロール室５ａ，５ｂは多数の真空室に区画され，各
真空室および蒸着室にはそれぞれ真空排気装置（図示さ
れない）が接続しており，段階的に真空度が高められ，
最終的に蒸着室の真空度が0.01〜０．１Torr程度に保た
れる。
また，前記のように賦圧室４に導入された不活性ガスの
一部はガスジエットクーラ３を経てガス還元焼鈍炉２に
流入する。残部の不活性ガスはシールロール室５ａ，５
ｂおよび真空蒸着メッキ室６ａ，６ｂに流入するが，こ
れらも図示されない真空排気装置によって排気される。
一部はガスジエットクーラ３を経てガス還元焼鈍炉２に
流入する。残部の不活性ガスはシールロール室５ａ，５
ｂおよび真空蒸着メッキ室６ａ，６ｂに流入するが，こ
れらも図示されない真空排気装置によって排気される。
本発明においては，賦圧室４並びにこの賦圧室４からシ
ールロール室５ｂに至るまでの一連の真空系の酸素濃度
を測定し，この酸素濃度の測定値が所定の値に維持され
るように，賦圧室４に導入される不活性ガス中に酸素を
制御量で添加する。より具体的には，賦圧室４並びにこ
の賦圧室４からシールロール室５ｂに至るまでの一連の
真空系の酸素濃度が１．０〜３０ｐｐｍに保たれるよう
に該不活性ガス中に酸素を添加する。ここで，賦圧室４
に導入される不活性ガスの種類は特に限定されるもので
はないが，安価な窒素ガスが好適である。
ールロール室５ｂに至るまでの一連の真空系の酸素濃度
を測定し，この酸素濃度の測定値が所定の値に維持され
るように，賦圧室４に導入される不活性ガス中に酸素を
制御量で添加する。より具体的には，賦圧室４並びにこ
の賦圧室４からシールロール室５ｂに至るまでの一連の
真空系の酸素濃度が１．０〜３０ｐｐｍに保たれるよう
に該不活性ガス中に酸素を添加する。ここで，賦圧室４
に導入される不活性ガスの種類は特に限定されるもので
はないが，安価な窒素ガスが好適である。
該酸素濃度の範囲で鋼帯表面に亜鉛を蒸着し加熱処理す
れば，第２図に示すように，合金化層が微細にブロック
化される。この理由は必ずしも明らかではないが，亜鉛
の蒸着に先立ち，賦圧室並びに賦圧室からシールロール
室までの一連の真空系に微量導入した酸素により鋼帯表
面に極薄の酸素被膜が部分的に付着し，該酸素被膜を覆
って亜鉛が蒸着するようになる。このため，蒸着メッキ
後に該メッキ層を加熱処理した場合に，局部的に鋼帯表
面に付着した上記酸素被膜がバリアーとなって部分的に
Ｆｅ-Ｚｎの拡散を抑制し，ところどころにＦｅ-Ｚｎの
結晶成長速度が遅くなるところが存在するからであろう
と推察される。
れば，第２図に示すように，合金化層が微細にブロック
化される。この理由は必ずしも明らかではないが，亜鉛
の蒸着に先立ち，賦圧室並びに賦圧室からシールロール
室までの一連の真空系に微量導入した酸素により鋼帯表
面に極薄の酸素被膜が部分的に付着し，該酸素被膜を覆
って亜鉛が蒸着するようになる。このため，蒸着メッキ
後に該メッキ層を加熱処理した場合に，局部的に鋼帯表
面に付着した上記酸素被膜がバリアーとなって部分的に
Ｆｅ-Ｚｎの拡散を抑制し，ところどころにＦｅ-Ｚｎの
結晶成長速度が遅くなるところが存在するからであろう
と推察される。
尚，本発明において，合金化層が微細にブロック化され
るとは，第２図の電子顕微鏡写真に示すように，Ｆｅ-
Ｚｎ結晶粒が夫々独立に成長した形態を言う。すなわち
鋼板表面上にＦｅ-Ｚｎ合金の結晶粒が島状に成長し，
成長の速い部分では島状になり，遅いところでは谷とな
って起伏に富んだ表面状態となることを言う。因に，こ
のような島状のＦｅ-Ｚｎ結晶粒の大きさは，メッキ層
厚により異なるが１ｍｍ2当り１０４〜１０６ケ程度で
ある。
るとは，第２図の電子顕微鏡写真に示すように，Ｆｅ-
Ｚｎ結晶粒が夫々独立に成長した形態を言う。すなわち
鋼板表面上にＦｅ-Ｚｎ合金の結晶粒が島状に成長し，
成長の速い部分では島状になり，遅いところでは谷とな
って起伏に富んだ表面状態となることを言う。因に，こ
のような島状のＦｅ-Ｚｎ結晶粒の大きさは，メッキ層
厚により異なるが１ｍｍ2当り１０４〜１０６ケ程度で
ある。
賦圧室並びに賦圧室からシールロール室までの一連の真
空系の酸素濃度が１．０ppmより少ない場合には，合金
層が充分にブロック化せず，耐パウダリング性の改善効
果が不充分である。また，該酸素濃度が３０ppmを超え
る場合には，鋼帯の表面に付着する酸化被膜が過剰にな
り，メッキ層の密着性を損なう。
空系の酸素濃度が１．０ppmより少ない場合には，合金
層が充分にブロック化せず，耐パウダリング性の改善効
果が不充分である。また，該酸素濃度が３０ppmを超え
る場合には，鋼帯の表面に付着する酸化被膜が過剰にな
り，メッキ層の密着性を損なう。
上記酸素濃度以外の蒸着条件および合金化のための加熱
条件は，通常実施される条件であればよい。
条件は，通常実施される条件であればよい。
第１表に示す操業条件で連続真空蒸着亜鉛メッキを実施
した。蒸着室の酸素濃度と合金化層の性状の関係を第２
表に示す。
した。蒸着室の酸素濃度と合金化層の性状の関係を第２
表に示す。
なお，第２表におけるパウダリングの有無は，６×ｔ
（板厚）の円弧で試験面が内側となるように曲げた後，
もとの平板状に曲げ戻し，この加工部に軽い振動を与え
て合金層の粉状剥離の有無を調べた。
（板厚）の円弧で試験面が内側となるように曲げた後，
もとの平板状に曲げ戻し，この加工部に軽い振動を与え
て合金層の粉状剥離の有無を調べた。
またメッキ層の密着性は，曲げ加工部に粘着テープを貼
着してメッキ層の剥離の有無により判断した。
着してメッキ層の剥離の有無により判断した。
本発明に係る合金化亜鉛メッキ鋼板は，合金化メッキ層
が微細にブロック化されているので加工時の応力が各ブ
ロック間の微細な隙間で分断されることにより該応力が
メッキ層中で緩和されるため，パウダリングの発生が大
幅に抑制され，極めて加工性に優れる。
が微細にブロック化されているので加工時の応力が各ブ
ロック間の微細な隙間で分断されることにより該応力が
メッキ層中で緩和されるため，パウダリングの発生が大
幅に抑制され，極めて加工性に優れる。
また，本発明の製造方法は，真空蒸着メッキを利用する
ので，該蒸着メッキ特有の利点，即ち，薄メッキ鋼板か
ら厚メッキ鋼板なで容易に製造でき，しかも両面メッキ
鋼板，片面メッキ鋼板，さらに差厚メッキ鋼板の製造が
連続高速操業によって容易に実施できる等，従来の溶融
メッキや電気メッキには見られない利点を合金化メッキ
鋼板の製造において利用することができ，耐パウダリン
グ性を有し，加工性に優れた種々の合金化メッキ鋼板を
容易に製造することができる。
ので，該蒸着メッキ特有の利点，即ち，薄メッキ鋼板か
ら厚メッキ鋼板なで容易に製造でき，しかも両面メッキ
鋼板，片面メッキ鋼板，さらに差厚メッキ鋼板の製造が
連続高速操業によって容易に実施できる等，従来の溶融
メッキや電気メッキには見られない利点を合金化メッキ
鋼板の製造において利用することができ，耐パウダリン
グ性を有し，加工性に優れた種々の合金化メッキ鋼板を
容易に製造することができる。
第１図は本発明を実施する連続式真空蒸着亜鉛メッキ装
置の概略図，第２図および第３図は実施例ないし比較例
に係る合金化メッキ鋼板の電子顕微鏡断面写真である。 図面中，１……鋼板，２……ガス還元焼鈍炉，３……ガ
スジェット室，４……賦圧室，５ａ，５ｂ……真空シー
ルロール室，６ａ，６ｂ……真空蒸着室，７……冷却
室，８ａ，８ｂ……巻付ロール。
置の概略図，第２図および第３図は実施例ないし比較例
に係る合金化メッキ鋼板の電子顕微鏡断面写真である。 図面中，１……鋼板，２……ガス還元焼鈍炉，３……ガ
スジェット室，４……賦圧室，５ａ，５ｂ……真空シー
ルロール室，６ａ，６ｂ……真空蒸着室，７……冷却
室，８ａ，８ｂ……巻付ロール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 祐輔 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社阪神研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−90029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−213871（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】鋼板表面にＦｅ-Ｚｎの合金層をもつ合金
化亜鉛メッキ鋼板において，該合金層が島状に成長した
Ｆｅ-Ｚｎの結晶粒によって形成されていることを特徴
とする合金化亜鉛メッキ鋼板。 - 【請求項２】島状に成長した結晶粒の大きさは１ｍｍ２
当り104〜10６ケである特許請求の範囲第１項記載の合
金化亜鉛メッキ鋼板。 - 【請求項３】連続式真空蒸着メッキ装置で鋼板表面に亜
鉛を真空蒸着する際，該メッキ装置の賦圧室並びに賦圧
室から真空蒸着室までの真空系の酸素濃度を１．０〜３
０ｐｐｍに保って蒸着メッキした後に，加熱処理するこ
とを特徴とする合金化亜鉛メッキ鋼板の製造法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61170881A JPH0621348B2 (ja) | 1986-07-22 | 1986-07-22 | 合金化亜鉛メツキ鋼板とその製造法 |
| US07/139,019 US4847169A (en) | 1986-07-22 | 1987-12-29 | Alloyed-zinc-plated steel sheet and process for preparing the same |
| AU10047/88A AU596488B2 (en) | 1986-07-22 | 1988-01-05 | Alloyed-zinc-plated steel sheet and process for preparing the same |
| FR8800351A FR2626010B1 (fr) | 1986-07-22 | 1988-01-14 | Tole d'acier revetue de zinc allie et procede pour la fabriquer |
| DE3800885A DE3800885C1 (ja) | 1986-07-22 | 1988-01-14 | |
| CA000556620A CA1326174C (en) | 1986-07-22 | 1988-01-15 | Alloyed-zinc-plated steel sheet and process for preparing the same |
| SE8800115A SE463214B (sv) | 1986-07-22 | 1988-01-15 | Foerfarande foer framstaellning av med zinklegering belagd staalplaat |
| GB8801066A GB2214522B (en) | 1986-07-22 | 1988-01-19 | Alloyed-zinc-plated steel sheet and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61170881A JPH0621348B2 (ja) | 1986-07-22 | 1986-07-22 | 合金化亜鉛メツキ鋼板とその製造法 |
| US07/139,019 US4847169A (en) | 1986-07-22 | 1987-12-29 | Alloyed-zinc-plated steel sheet and process for preparing the same |
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