JPH06306673A - 加工性とめっき密着性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板 - Google Patents

加工性とめっき密着性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板

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JPH06306673A
JPH06306673A JP10314393A JP10314393A JPH06306673A JP H06306673 A JPH06306673 A JP H06306673A JP 10314393 A JP10314393 A JP 10314393A JP 10314393 A JP10314393 A JP 10314393A JP H06306673 A JPH06306673 A JP H06306673A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた加工性とめっき密着性を有し、自動車
や家電などに用いられる深絞り用防錆鋼板として好適な
Zn−Ni系合金めっき鋼板を提供する。 【構成】 表面に複数のリング状のくぼみを有し、リン
グの最大外径が300μm以下、くぼみの最大深さが2
μm以上である鋼板上に、第1層として付着量0.05
g/m2 以上のNiめっき層、第2層として付着量10
g/m2 以上のZn−Ni系合金めっき層を有すること
を特徴とする加工性とめっき密着性に優れたZn−Ni
系合金めっき鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた加工性とめっき密
着性を有し、自動車や家電などに用いられる深絞り用防
錆鋼板として好適なZn−Ni系合金めっき鋼板に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】冷延鋼板の耐食性や塗装後耐食性を向上
させ、加工性を損なわずに量産できる表面処理鋼板とし
て電気亜鉛めっき鋼板が汎用されていることは周知であ
る。
【0003】近年では寒冷地帯における冬期の道路凍結
防止用の散布岩塩に対する自動車の防錆対策として亜鉛
めっき鋼板の使用が試みられ、苛酷な腐食環境での高度
な耐食性が要求されている。
【0004】亜鉛めっき鋼板の耐食性の向上要求に対し
ては、亜鉛のめっき量(付着量)の増加という手段があ
るが、これは溶接性や加工性の点で問題が多い。そこで
亜鉛自信の溶解を抑制し亜鉛めっきの寿命を延ばす方法
として、多くの合金めっきが提案されている。中でもF
e,Co,Niといった鉄族金属を合金成分として含有
するZn系合金めっきは、その良好な裸耐食性や塗装後
耐食性が認められ、実用化されている。これらの合金め
っきは、主として自動車内面の自動車塗装が付き回りに
くく、かつ水や塩分がたまりやすい部位、すなわちヘム
部や合わせ部など、孔あき錆が問題となる部位に適用さ
れている。また、自動車外面の石跳ねなどによる外部か
らの損傷部を起点にしたいわゆる外面錆の問題に対して
も、めっき鋼板の適用が拡大しているが、Zn系合金め
っきの場合には、鋼板に対する密着力が弱いため、特に
寒冷地においては低温故に石跳ねにより塗膜のみならず
めっきも剥離しやすいという問題がある。
【0005】一方、自動車や家電製品を中心に、高度な
深絞り性を有する鋼板の要求も増加し、成分設計や圧延
・焼鈍条件を駆使した材質の造り込み技術で種々の特性
を持つ深絞り鋼板が製造されている。しかしながら、Z
n系合金めっき鋼板の場合には、材質的に問題がなくて
も鋼板とは著しく物性が異なるめっき皮膜の存在によ
り、深絞り性の低下や型かじりなどの成形不良が発生し
やすくなる。このような問題に対して、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の場合には、特開平2−274853〜6号
公報の如く、鋼板表面の粗度を調節することにより、成
形性の向上を図っているが、上記のめっき密着性につい
ては何ら指針が得られるものではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
Zn系合金めっき鋼板では、鋼板材質を高めてもなお深
絞り加工性は不十分であり、また用途によってはめっき
密着性を改善する必要がある。Zn系合金めっき鋼板の
中でも、特にZn−Ni系合金めっき鋼板は耐食性に優
れ、自動車や家電製品への適用が拡大していることか
ら、深絞り加工性やめっき密着性の改善要求が高い。
【0007】本発明は、自動車、家電用途を中心とする
高度な深絞り加工性と、自動車外面に適用される場合に
要求される過酷な条件下での優れためっき密着性を満足
できるZn−Ni系合金めっき鋼板を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。表面に複数のリング状のくぼみを有し、リ
ングの最大外径が300μm以下、くぼみの最大深さが
2μm以上である鋼板上に、第1層として付着量0.0
5g/m2 以上のNiめっき層、第2層として付着量1
0g/m2 以上のZn−Ni系合金めっき層を有するこ
とを特徴とする加工性とめっき密着性に優れたZn−N
i系合金めっき鋼板。
【0009】
【作用】本発明は、図1に示すような微小な複数のリン
グ状のくぼみを有する鋼板を下地として、この表面に、
薄いNiめっき層と主層となるZn−Ni系合金めっき
層が電気めっきにより形成されたものであり、鋼板表面
の形状と薄いNiめっき層の存在により、優れた加工性
とめっき密着性が得られる。めっき層は鋼板表面のプロ
ファイルに沿って形成され、規則的なくぼみを有するめ
っき鋼板が得られる。このくぼみはプレス加工の際に、
油溜り部となって潤滑作用を発揮し、高度な深絞り加工
が可能となる。また、アンカリング作用により、Zn−
Ni系合金めっき層と鋼板との密着力の向上に寄与す
る。Niめっき層は、鋼板とZn系合金めっき層の間に
あって、接着剤的役割を担う。すなわち、Niめっき層
で規則的くぼみを有する鋼板面が均一に被覆されること
により、主めっきであるZn−Ni系合金めっき層が鋼
板表面のプロファイルに沿って析出することが可能とな
る。これにより、めっき密着性が一段と向上するばかり
でなく、Zn−Ni系合金めっき本来の高耐食性を維持
できることになる。
【0010】図2,図3,図4は、それぞれリング状く
ぼみの最大外径、最大深さ、Niめっき量と深絞り加工
性及びめっき密着性との関係を示す図である。それぞれ
の図において、横軸以外の項目については、リング最大
外径を200μm、くぼみ最大深さを3μm、Niめっ
き量を0.5g/m2 、Zn−Ni系合金めっきはNi
含有率12%のZn−Ni系合金めっき30g/m2
している。深絞り加工性は円筒プレス加工により絞り限
界を評価し、めっき密着性は自動車用塗装を行ない、−
20℃でグラベロテストを行なって評価した。図2から
明らかなように、リング最大径が300μm程度までは
加工性、密着性共に良好であり、図3からはくぼみ深さ
としては2μm以上必要なことがわかる。またNiめっ
き量は少なくとも0.05g/m2 以上が必要である。
本発明においては、かかる実験結果より、必要条件につ
いて範囲を限定した。以下にその詳細について述べる。
【0011】まず図1に示す鋼板表面のリングの形状は
真円であっても楕円であってもよいが、外径の最大値と
して300μm以下とする。300μm超では図2の如
く加工性、めっき密着性共に不十分である。リングの内
径は特に限定されないが、高度な深絞り加工性を発揮さ
せるためには内径の最大値が外径の最大値の50〜90
%であることが好ましい。くぼみの断面形状は矩形、台
形、半円、三角などいかなる形状であってもよいが、最
大深さは2μm以上が必要である。2μm未満では、図
3のように加工性、めっき密着性共に改善効果が小さ
い。上限は特に制約されないが、あまり大きいとこのく
ぼみを起点として深絞り加工時に破断を生じる懸念があ
るので、板厚の10%以下が無難である。このようなリ
ング状のくぼみの間隔としては、隣接するリングの中心
間隔が最大径の0.1〜2倍であることが好ましい。こ
の間隔が1〜2倍の範囲では、加工性とめっき密着性以
外に塗装後外観の向上も期待できる。また、リング状の
くぼみの配列は、くぼみの間隔がほぼ同一の規則配列で
もよいし、ランダム配列でもよいが、規則配列の方がよ
り効果的である。
【0012】このような形状を持つ鋼板表面とZn−N
i系合金めっきの接着剤的役割を担うのがNiめっき層
である。Niは複雑なプロファイルに沿って、リング状
のくぼみにも均一に析出し、Zn−Ni系合金めっき層
の析出の核として機能し、Zn−Ni系合金めっき層の
密着力を向上せしめる。またNiは主めっき層であるZ
n−Ni系合金めっき層の主成分であるため、2層化し
た場合の耐食性への影響が小さい。Niめっき層の付着
量は0.05g/m2 以上とする。0.05g/m2
満ではリング状のくぼみを充分に被覆しえないため、図
4のように加工性、めっき密着性の向上は不充分なもの
となる。なお、Ni以外にFeあるいは硫酸浴を使用し
た場合に共析しやすいSがNiめっき層中に0.01〜
5%含有されてもよく、本発明の効果をさらに高めう
る。
【0013】主めっき層となるZn−Ni系合金めっき
は、Niを主成分とするZn系合金めっきであり、具体
的には、Zn−Niのみならず、耐食性を高めるため
に、Co,Fe,Crなどの金属成分を含有するもの、
あるいはSiO2 ,TiO2 ,Al23 ,BaCrO
4 など難溶性微粒子を含有するものなどを含む。Ni含
有率は5〜20%が好ましい。5%未満ではZn−Ni
系合金めっきとしての良好な耐食性が発揮されえず、2
0%を超えると充分に良好なめっき密着性が得られなく
なる。他の金属や難溶性微粒子を含有させる場合には、
これらの総量で5%未満が好ましい。Zn−Ni系合金
めっき層の付着量は10g/m2 以上とする。10g/
2 未満では耐食性が不充分である。上限は特に制約さ
れないが、高度な加工性とめっき密着性を確保するに
は、60g/m2 以下が好ましい。
【0014】次に本発明鋼板の製造方法について述べ
る。鋼板へのリング状のくぼみは、予め表面加工された
ロールを用いて圧延することにより転写される。鋼板の
表面加工は、冷間圧延の最終仕上げ、あるいは焼鈍後の
スキンパス圧延時などめっき前に行なう方が好ましい。
Niめっき、Zn−Ni系合金めっきは、硫酸浴、塩化
物浴、あるいはこれらの混合浴で電流密度10〜200
A/dm2 、pH1−6、液流速1〜200m/min
程度の条件で、所望のめっき付着量が得られるように、
通電時間を調節すればよい。
【0015】
【実施例】極低炭素Ti添加鋼に通常の熱間圧延、冷間
圧延、焼鈍を施した後、予め種々の表面加工を施したス
キンパスロールを用いて、板厚0.8mmに仕上げた。
この鋼板をアルカリ脱脂、硫酸酸洗した後、Niめっき
とZn−Ni系合金めっきを施し、加工性、めっき密着
性、耐食性を評価した。これらの評価結果を表1にまと
めて示す。評価方法は以下の通りである。
【0016】(1)加工性 供試材に洗浄油を約1g/m2 塗油した後、ポンチ径5
0mm、ブランク径100mmとして円筒成形を高速で
連続100個行ない、破断に到るまでの成形個数と、1
00個目の成形品の外観で評価した。 4:成形個数100個、成形外観−かじり無し 3:成形個数100個、成形外観−かじり軽微 2:成形個数100個、成形外観−かじり大 1:成形個数50個未満。
【0017】(2)めっき密着性 浸漬型りん酸塩処理、カチオン電着塗装、及び中塗り、
上塗りを行なって、合計膜厚100μmとし、試験片温
度−20℃でJIS7号砕石250gを150km/h
rの速度で衝突させ、テーピング試験後Zn−Ni系合
金めっき層の剥離面積を評価した。 4:1%以下 3:3%以下 2:5%以下 1:5%
超。
【0018】(3)耐食性 浸漬型りん酸塩処理、カチオン電着塗装、及び中塗り、
上塗りを行なって、合計膜厚100μmとし、地鉄に達
するクロスカット疵を入れ、下記のサイクル腐食試験を
50サイクル行ない、ふくれ巾を評価した。 塩水噴霧(JIS Z−2371)1時間 ↓ 乾燥 (60℃、RH40%) 4時間 ↓ 湿潤 (50℃、RH95%) 1時間 4:2mm以下 3:5mm以下 2:8mm以下
1:8mm超
【0019】
【表1】
【0020】まず表1の比較例について説明すると、比
較例1は鋼板表面の形状が本発明の範囲外であり、かつ
Niめっき層がないために、加工性、めっき密着性共に
不良である。比較例2はリングの最大外径が大きいた
め、比較例3はリングのくぼみ最大深さが小さいため、
比較例4はNiめっき量が少ないため、何れも加工性と
めっき密着性が不充分である。また比較例5はZn−N
i系合金めっきの付着量が少ないために耐食性不足であ
る。これらに対して、本発明は何れも加工性、めっき密
着性、耐食性が良好であり、特に加工性、めっき密着性
に対する鋼板表面のリング状のくぼみとNiめっき層の
効果が明確である。
【0021】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、鋼板表面の
特徴的な形状とNiめっき層の接着剤的作用により、Z
n−Ni系合金めっき鋼板の加工性、めっき密着性を格
段に向上させることに成功したものであり、Zn−Ni
系合金めっき鋼板を自動車外板や家電製品などの材料と
して拡大していくにあたって、誠に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用される鋼板表面の形状例を示す
図。
【図2】鋼板表面のリング状のくぼみの最大外径と深絞
り加工性及びめっき密着性との関係を示す図。
【図3】鋼板表面のリング状のくぼみの最大外径と深絞
り加工性及びめっき密着性との関係を示す図。
【図4】Niめっき量と深絞り加工性及びめっき密着性
との関係をそれぞれ示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に複数のリング状のくぼみを有し、
    リングの最大外径が300μm以下、くぼみの最大深さ
    が2μm以上である鋼板上に、第1層として付着量0.
    05g/m2 以上のNiめっき層、第2層として付着量
    10g/m2以上のZn−Ni系合金めっき層を有する
    ことを特徴とする加工性とめっき密着性に優れたZn−
    Ni系合金めっき鋼板。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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