JPH0688184A

JPH0688184A - 溶融めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0688184A
Application number: JP4240296A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Oshimi; 正一押見; Jun Takeuchi; 順竹内; Giichi Matsumura; 義一松村; Susumu Kurosawa; 進黒沢; Junichi Wakita; 淳一脇田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は溶融めっき鋼板の製造に関する。【構成】１．冷間圧延鋼板を連続焼鈍後真空中で電気ア
ークで前処理を行うことを特徴とする溶融めっき鋼板の
製造方法。２．冷間圧延鋼板を箱焼鈍後真空中で電気アークで前処
理を行うことを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法。【効果】本発明はめっき性を阻害する元素の表面濃化
層を低減し、難めっき材のめっき性を改善する技術であ
り、従来の溶融めっき鋼板の製造には不可欠であった酸
化焼鈍または還元焼鈍工程等を大巾に簡略化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車、家電製品、建材
等に用いる耐食性を目的とした溶融めっき鋼板の製造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の耐食性を向上する手法として従来
から溶融めっき、電気めっき、イオンプレーティング、
塗装等の被覆方法が採用されている。このうち溶融めっ
きには亜鉛、アルミニウム、鉛、錫またはこれらの合金
が一般的に使用されている。中でも溶融亜鉛めっき鋼板
は亜鉛のもつ優れた犠牲防食作用による鋼板の耐食性向
上と連続式溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）で低コスト
で生産できる利点から、近年ますます需要が高まってい
る。さらに、自動車用途における溶融亜鉛めっき鋼板
は、自動車車体の軽量化、耐食性の向上、エネルギーお
よび安全性等の観点から鋼板の高強度化およびめっきの
厚目付け化の趨勢にある。

【０００３】周知のように、溶融亜鉛めっき鋼板は連続
焼鈍炉を有するゼンジマー方式による連続式溶融亜鉛め
っきラインで製造する方法が汎用されており、熱間圧延
工程で生成した鋼板表面の酸化スケールで酸洗で除去し
た後防錆油を塗油した酸洗鋼板または前記鋼板を冷間圧
延した冷延鋼板を脱脂後連続焼鈍炉で酸化・還元処理
し、これに引き続いて溶融亜鉛めっきまたは溶融亜鉛め
っきおよび合金化処理を連続的に行う。ここで一般に
は、脱脂はアルカリ脱脂法が採用されており、また、酸
化・還元焼鈍は鋼板表面に残留した油分の燃焼除去とそ
の際に鋼板表面に生成した酸化皮膜の還元除去および鋼
板の焼鈍もかねて行われている。

【０００４】一方、前述の連続式溶融亜鉛めっきライン
で高強度鋼板を用いて溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際
には、所定の強度を得るために鋼中にＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，
Ｐ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｂ，Ａｌ等の
元素を１種類または２種類以上添加する方法が採用され
ており、その際加工性、めっき性および合金化特性が優
れた鋼板が必要とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高強度鋼板を用いて溶
融亜鉛めっき鋼板を製造するために前記の元素を添加す
ることにより所定の強度、加工性を確保できてもめっき
性または合金化特性のいずれかもしくは双方が低下し、
品質または生産性が低下する場合がある。たとえば、Ｓ
ｉは熱間圧延の際の加熱時もしくは前述の溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造工程における酸化・還元時に鋼板の表面層
に濃化し、Ｆｅ，Ｍｎを含む酸化皮膜を形成してめっき
性を劣化することが知られている。また、Ｐは溶融亜鉛
めっき後に引き続いて行われる合金化処理速度を低下さ
せるため、生産性を阻害する。ＴｉとＰとは逆に合金化
速度を高め、かつ、めっきの密着性を劣化させる。

【０００６】前述の問題点を解決するための技術とし
て、たとえば、特開昭５７−４３９７４号、特開昭６１
−６０６８０号、特開平２−１６３３４６号、特開平２
−１９７５２０号公報および特開平２−２９０９５５号
公報のように鋼成分、熱間圧延から冷間圧延および焼鈍
条件等の製造条件を限定する方法、特開平２−１５６０
５６号公報のように溶融亜鉛めっきに先だってＦｅめっ
きを行なう方法、特開平１−２１０４９号、特開平２−
１４５７７７号等のように溶融亜鉛めっき浴中にＦｅま
たはＡｌ，Ｐｂ等の元素を添加する方法、特開平２−１
３８４８２号、特開平２−１６６２６２号、特開平２−
１６６２６３号、特開平２−１６６２６４号のように溶
融亜鉛めっき後にＦｅまたはＦｅ−Ｐ，Ｆｅ−Ｍｎ等の
合金めっきを行う方法が開示されている。

【０００７】上述の技術はいずれも現行の連続式溶融亜
鉛めっきラインによる製造方法である。したがって、高
強度鋼板では鋼成分および製造条件の制約、めっき前処
理または後処理およびめっき浴への元素の添加等による
コストアップ、品質ないしは生産性の低下といった問題
がある。また、放電を利用した技術として特開昭４８−
１２９１９９号、特開昭５１−１３２０７５号、特開昭
５３−１７４３４号、特開昭５２−７３４６６号、特開
昭５４−６８１９号、特開昭５３−１４９６４０号、特
開昭５３−１４９６４１号、特開昭５５−７６０１８
号、特開昭５５−７６０１９号公報等が開示されてい
る。これらの技術はいずれも金属材料の表面に生成した
スケールをグロウ放電等により除去することを目的とし
ており、本発明の方法とは目的および効果が全く異なる
技術である。本発明は、現状の溶融亜鉛めっき鋼板の製
造技術に鑑み、従来とは全く異なる製造技術を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、冷間圧
延鋼板を連続焼鈍後真空中で電気アークで前処理を行う
ことを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法または冷間
圧延鋼板を箱焼鈍後真空中で電気アークで前処理を行う
ことを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法。

【０００９】

【作用】従来の製造方法および溶融亜鉛めっき鋼板はこ
れに係わる製造上および品質上の問題が多い。これらの
課題を解決するための手段として本発明による方法は今
までに提供されていない。また、溶融亜鉛めっき鋼板の
製造工程を省略する技術も今までにない。

【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。本発明で
使用する鋼板は、低炭素のアルミキルド鋼、極低炭素の
Ｔｉ添加鋼等の軟鋼板および鋼帯もしくはＰを添加した
低炭素のアルミキルド鋼、Ｔｉ，ＮｂおよびＢのうち１
種類または２種類以上の元素を添加した極低炭素の高強
度鋼板および鋼帯のほかＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｂ，Ｚｒ，Ｃ
ａ等の元素のうち１種類または２種類以上の元素を添加
した高強度鋼板および鋼帯を含む冷間圧延鋼板をいう。

【００１１】前記の冷延鋼板を連続式焼鈍プロセスまた
は箱型焼鈍炉によるパッチ式焼鈍プロセスで所定の焼鈍
を行った後真空中で電気アークで処理を行う。ここで、
電気アークで処理する目的は、鋼板表面に濃化しためっ
き特性を阻害する元素を低減または除去し、良好なめっ
き性を付与することおよび焼鈍時に鋼板表面に生成した
酸化膜の除去ならびに鋼板の表面疵を除去することにあ
る。すなわち、電気アークは仕事関数が小さい酸化物に
優先的に発生しこれを溶融・蒸発させて除去する特徴が
あるため、鋼板の表面層に濃化しためっき性に有害な
Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ａｌ，Ｂ，Ｏ等の元素（酸化物等の化合
物を含む）を低減および鋼板表面に生成した酸化膜を除
去することができる。したがって、酸洗等で通常は除去
不可能なＳｉスケール、噛み込みスケール等のスケール
疵をも容易に除去することが可能である。さらに、鋼板
の表面を平滑化する効果をも合わせ持つため表面粗度の
調整および疵の修復等が可能である。

【００１２】電気アークを発生させる方法は図１に示す
ように、所定の真空度に調整された真空室にて被めっき
鋼板を通電ロール等を介して陰極とし、これと対向する
位置に陽極を配置しこの間に所定の電圧を印加して電気
アークを発生させて行う。本発明の目的とする電気アー
クの処理条件は真空室の真空度、陰極となる被めっき鋼
板の表面状態、陰極と陽極との電極間距離、アーク発生
電圧およびアーク電流、処理速度等を必要に応じて選定
し所定の目的を得る。ここで、真空室中のベースガスは
空気、窒素ガス、不活性ガスまたは還元性ガスのほか被
めっき鋼板および陽極物質からの金属蒸気ないしは電気
アーク処理の際にこれらから発生する混合ガスを含有し
てもよい。

【００１３】また、陽極はＣ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｍｎ，
Ｈｆ，Ｗ等の元素のうち１種類または２種類以上を含む
単体もしくは複合体とし、平板状、円盤状、球状、針
状、楔状もしくはこれらの複合体で被めっき鋼板の表面
形状に応じた形状で構成する。また、陽極の電極数およ
びその配置は被めっき鋼板の幅、通板速度、処理時間、
電気アークの発生条件等に対応して選定する。さらに、
電気アーク処理の際に陽極および通電ロール等の熱的損
傷を防止するため、水冷等の方法でこれらを冷却する。

【００１４】また、電気アーク処理を行う際の鋼板の処
理温度は、連続焼鈍または箱焼鈍直後の高温度または連
続式溶融亜鉛めっきライン等での焼鈍に必要な温度もし
くはこれ以下まで冷却してもよい。次に、電気アークで
処理をした前記の鋼板に溶融亜鉛めっきを行う。たとえ
ば、前述の焼鈍に引き続いて電気アーク処理および溶融
亜鉛めっきまでを連続的に行う。この場合、電気アーク
で処理後還元処理をするかもしくは還元処理なしでただ
ちに溶融亜鉛めっきを行う。すなわち、電気アークで処
理を行った鋼板の表面には圧延油、防錆油等の油分が存
在しないため、これを除去する必要がない。また、鋼板
表面には酸化膜がほとんど生成していないため、これを
還元する必要もほとんどない。

【００１５】さらに、鋼板表面層に発生した表面疵を電
気アークにより除去または軽減できるため、表面疵が発
生した鋼板でも問題なく処理が可能となり、品質および
歩留まりが向上する利点がある。加えて、鋼板表面に生
成しためっき性に有害なＳｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｏ等の元素の
濃化層（酸化物等の化合物を含む）が電気アークにより
除去または軽減されるため、めっき性が向上する。これ
により、これまでめっきが困難であった難めっき材でも
適用が可能となる。

【００１６】また、電気アークで処理をする際に鋼板の
表面層が一旦加熱され、焼鈍効果も合わせ持つため、前
工程における焼鈍条件をも軽減または省略することがで
きる。すなわち、従来の焼鈍プロセスでは被めっき鋼板
の表面を酸化させないため非酸化性雰囲気または還元雰
囲気で焼鈍する必要があるが、本発明の方法では焼鈍中
に鋼板の表面が酸化してもその後の電気アーク処理でこ
れを容易に除去できるため弱酸化性雰囲気中でも焼鈍す
ることが可能となる。したがって、厳密な雰囲気制御が
不必要、かつ、焼鈍温度を低減できる利点がある。

【００１７】さらに、箱型焼鈍炉を用いて焼鈍する際に
は、連続式焼鈍炉に比べて加熱および冷却速度が遅いた
め生産性が悪いという難点がある。特に、冷却を常温付
近まで行う場合には約３５０℃以下の低温域における冷
却速度が極めて遅いため多大の時間を必要とする。本発
明の方法では、箱型焼鈍炉における前記の問題点に関し
ても冷却途中で焼鈍材を取り出し、冷却時間を大幅に短
縮する利点を有する。この時、冷却途中で焼鈍材を炉内
から取り出すことにより鋼板表面に酸化膜が生成する
が、これに引き続いて行う電気アーク処理で酸化膜を容
易に除去できるため問題とならない。また、箱型焼鈍の
際に鋼板の表面層に濃化しためっき性に有害な前述の元
素を電気アーク処理で除去できる特徴がある。

【００１８】

【実施例】

実施例１表１に示した成分の板厚が０．８ｍｍの冷却鋼板を８０
０℃で６０秒間焼鈍後、圧力が約１０Ｐａの真空中で電
気アークで前処理後溶融亜鉛めっきおよび合金化処理を
行った。また、比較例として同鋼板を通常の連続式溶融
亜鉛めっきプロセスと同じ方法で８００℃で６０秒間の
酸化・還元焼鈍を行った後溶融亜鉛めっきおよび合金化
処理を行った。ここで、溶融亜鉛めっきはいずれも０．
１％のＡｌを添加した亜鉛めっき浴を４６０℃に保持し
これに被めっき鋼板を３秒間浸漬して行い、これに引き
続いて５２０℃で２０秒間合金化処理を行った。その結
果、表２に示したように本発明の方法で溶融亜鉛めっき
を行ったものはめっき特性が良好で特に比較例では溶融
めっき性が悪かったものでも大幅にめっき性が向上し、
かつ表面品質も向上した。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例２表１に示した成分の板厚が０．８ｍｍの冷延鋼板を酸素
濃度が約０．５％の弱酸化性雰囲気中で８００℃で６０
秒間焼鈍後圧力が約１０Ｐａの真空中で電気アークで前
処理を行った後溶融亜鉛めっきおよび合金化処理を行っ
た。また、比較例として同鋼板を同様に焼鈍後電気アー
クによる前処理なしで溶融亜鉛めっきを行った。ここ
で、溶融亜鉛めっきおよび合金化処理条件は実施例１と
同じである。その結果、表３に示したように本発明の方
法で溶融亜鉛めっきを行ったものはめっき特性が良好で
特に比較例では溶融めっき性が悪かったものでも大幅に
めっき性が向上し、かつ、表面品質も向上した。

【００２２】

【表３】

【００２３】実施例３表１に示した成分の板厚０．８ｍｍの冷延鋼板を非酸化
性雰囲気中で７５０℃で２４時間焼鈍後焼鈍炉内で放冷
途中の３５０℃で炉から取り出して大気中で冷却した。
これを圧力が約１０Ｐａの真空中で電気アークで前処理
後溶融亜鉛めっきおよび合金化処理を行った。また、比
較例として同鋼板を同条件で焼鈍後炉内で室温まで冷却
した後電気アーク処理なしで通常の連続式溶融亜鉛めっ
きプロセスと同じ方法で８００℃で６０秒間の酸化・還
元焼鈍を行った後溶融亜鉛めっきおよび合金化処理を行
った。ここで、溶融亜鉛めっきは０．１％のＡｌを添加
した亜鉛めっき浴を４６０℃に保持しこれに被めっき鋼
板を３秒間浸漬して行い、これに引き続いて５２０℃で
２０秒間合金化処理を行った。その結果、表４に示した
ように本発明の方法で溶融亜鉛めっきを行ったものはめ
っき特性が良好で特に比較例では溶融めっき性が悪かっ
たものでも大幅にめっき性が向上し、かつ、表面品質も
向上した。

【００２４】

【表４】

【００２５】

【発明の効果】本発明は、電気アーク処理を行う際に被
めっき鋼板の表面層が溶融・蒸発して除去されるため、
めっき性に有害な元素を低減し、難めっき材のめっき性
が改善される。これにより、従来の溶融めっきプロセス
では必須であった脱脂工程および酸化工程のいずれをも
省略し、かつ、冷却鋼板を製造する際には不可欠な焼鈍
および還元処理をも軽減ないしは省略できる特徴があ
る。本発明は耐食性、化成処理性に優れた自動車、家電
製品、建材等に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気アークによる前処理方法の１例を示す模式
図である。

【符号の説明】

１被めっき鋼板２焼鈍炉３差圧真空室４真空室５通電ロール６陽極７電気アーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒沢進千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者脇田淳一大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷間圧延鋼板を連続焼鈍後真空中で電気
アークで前処理を行うことを特徴とする溶融めっき鋼板
の製造方法。
【請求項２】冷間圧延鋼板を箱焼鈍後真空中で電気ア
ークで前処理を行うことを特徴とする溶融めっき鋼板の
製造方法。