JPH07180070A - 耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材及びその製造方法 - Google Patents

耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材及びその製造方法

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JPH07180070A
JPH07180070A JP32357093A JP32357093A JPH07180070A JP H07180070 A JPH07180070 A JP H07180070A JP 32357093 A JP32357093 A JP 32357093A JP 32357093 A JP32357093 A JP 32357093A JP H07180070 A JPH07180070 A JP H07180070A
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Japan
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steel material
weight
plating
treated steel
layer
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JP32357093A
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Masaaki Urai
正章 浦井
Terubumi Arimura
光史 有村
Masaki Tanigawa
正樹 谷川
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】クロメート処理を行なった溶融亜鉛系めっき鋼
材の耐黒変性を改善した表面処理鋼材を提供することに
ある。 【構成】本発明による耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材
は、鋼材上にAl0.20〜0.50重量%とCu0.005
〜2重量%とを含み、残部が本質的にZnよりなる被膜
層を有し、更に、その上層にクロメート層を有すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、保管時に表面外観が変
化することのない耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材及び
その製造方法に関する。本発明によるこのような表面処
理鋼材は、自動車、建材、家電製品等の幅広い用途に好
適に用いることができるものであって、その基材として
用いる鋼材の形状は、板状、棒状、波板状、管状等の如
何を問わないが、代表的には、冷延鋼板である。
【0002】
【従来の技術】従来より、鋼板の表面に溶融亜鉛系めっ
きを施して、耐食性を改善することは広く知られてお
り、現在でも、幅広い用途に溶融亜鉛系めっき鋼板が用
いられている。加えて、近年では、耐食性だけでなく、
均一性や平坦度等、表面外観を良好にすることが要求さ
れており、このような要求に応えるため、めっき後、亜
鉛が凝固する前に、霧状の水滴を吹き付け、亜鉛結晶を
細かくするゼロスパングル処理や、冷却後のスキンパス
圧延処理等が行なわれている。
【0003】他方、従来より、溶融亜鉛系めっき鋼板の
白錆発生を防止したり、塗膜密着性を向上させる目的
で、溶融亜鉛系めっきの後、クロメート処理が施されて
いる。しかしながら、クロメート処理を行なった溶融亜
鉛系めっき鋼板においては、製造後に倉庫に保管中や、
或いは施工時に、しばしば、鋼板表面が灰黒色化する所
謂黒変現象が起こることが知られている。特に、この黒
変現象は、コイルで梱包された状態や、切り板で積み重
ねられた状態で起こりやすく、部分的に斑状に生じるた
めに、クロメート処理鋼板の外観を著しく損なう。
【0004】このような黒変現象が起こる原因は、未だ
必ずしも明らかにされていないが、以下のように考えら
れている。溶融亜鉛系めっき鋼板は、めっき後、高温で
通板されるため、その表面には亜鉛を主体とする酸化被
膜が生成している。この酸化被膜は、スキンパス圧延や
クロメート処理時のエッチング等により、部分的に除去
され、その部分で亜鉛の新生面が露出することになる。
新生面には、亜鉛の他に、Zn−Fe合金層生成を抑制
するために添加されているアルミニウムが存在する。ク
ロメート被膜が生成すると、被膜下のめっき層への酸素
の供給が抑制され、このような環境下においては、アル
ミニウムの優先酸化に伴ない、亜鉛は酸素欠乏型の非化
学量論的な酸化物となる。この非化学量論的な亜鉛の酸
化物が黒変の原因であると推定されている。
【0005】ところで、黒変を防止する方法としては、
従来、めっき、スキンパス圧延後にCo、Ni、Fe等
を浸漬又はスプレー処理によりめっき表面に析出させ、
その後、クロメート被膜を形成させる方法(特開昭59
−177381号公報)、めっき後、金属が凝固する前
に、Coカチオンを含む処理液を表面に噴霧して、酸化
被膜を形成させる方法(特開昭62−50474号公
報)等が提案されている。これらのうち、Co、Ni、
Fe等をクロメート処理前に表面に析出させる方法は、
溶融亜鉛めっきラインのライン速度に合わせて、それら
金属の付着量を厳密に制御することが困難であり、場合
によっては、耐食性の劣化や外観不良を引き起こすおそ
れがある。更に、上記金属の析出処理後の水洗が不十分
であるときは、クロメート処理工程に不純物を持ち込む
ことになり、クロメート処理そのものの品質を劣化させ
るおそれがある。
【0006】次に、めっきの凝固前にCo含有液を噴霧
する方法は、そのような処理の後にスキンパス圧延を行
なうときは、酸化被膜が破壊され、効果が落ちるおそれ
がある。更には、Co酸化被膜を均一に生成させること
は容易ではなく、外観や耐食性、密着性を劣化させるこ
とが懸念される。また、上記の方法は、いずれもめっき
後の処理により、耐黒変性の改善を図るものであって、
処理工程の増加が避けられず、経済性の面からも問題が
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、クロメート
処理を行なった溶融亜鉛系めっき鋼材がその保管時等に
表面が黒変する問題を解決するためになされたものであ
つて、耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材及びその製造方
法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】本発明による耐黒変性に
すぐれる表面処理鋼材は、鋼材上にAl0.20〜0.50
重量%とCu0.005〜2重量%とを含み、残部が本質
的にZnよりなる被膜層を有し、更に、その上層にクロ
メート層を有することを特徴とする。
【0009】このような耐黒変性にすぐれる表面処理鋼
材は、本発明に従って、Al0.10〜0.30重量%とC
u0.005〜2重量%とを含み、残部が本質的にZnよ
りなる溶融金属中に鋼材を浸漬して、鋼材上に被膜層を
形成せしめた後、クロメート処理を施すことによって得
ることができる。
【0010】本発明による耐黒変性にすぐれる表面処理
鋼材の製造において、鋼材に溶融亜鉛系めっきを行なう
ためのめっき浴は、Alを0.10〜0.30%の範囲で含
むものであり、これによって、鋼板素地とめっき層との
界面に厚さ1μm以下の極めて薄く、且つ、強固なFe
−Al金属間化合物層を形成させて、この層をFe拡散
の障壁とすることによって、硬くて脆いZn−Fe合金
層の過度の成長を抑制し、その良好な加工性を維持して
いる。この場合、Fe−Al金属間化合物層とその上層
の亜鉛めっき層を合わせた被膜層には、Alが合計で0.
20〜0.50重量%含まれている。
【0011】めっき層及びめっき浴中のAl含有率の下
限は、それぞれ0.20重量%及び0.10重量%である。
めっき層及びめっき浴中のAl含有率がそれぞれ上記よ
りも少ないときは、鋼板素地とめっき層との界面に硬く
て脆いZn−Fe合金層が生成して、鋼板の加工性を著
しく劣化させる。他方、めっき層及びめっき浴中のAl
含有率の上限は、それぞれ0.50重量%及び0.30重量
%である。めっき層及びめっき浴中のAl含有率をそれ
ぞれ上記より多くしても、加工性において、それに見合
う一層の効果を得ることができず、経済的に不利である
のみならず、多量のドロスが生成する等によって、操業
上及び品質上においても不利である。
【0012】従って、本発明においては、めっき浴にA
lを加えることは必要であるが、しかし、Alは、めっ
き表面に濃化するため、不均一な局部腐食を助長しやす
く、且つ、AlはZnより卑であるため、Znの非化学
量論的な酸化物を生成させやすい。このように、Alは
加工性の面から必要であるが、反面、黒変化に対しては
悪影響を及ぼすものである。
【0013】しかしながら、本発明によれば、めつき層
に上記した量のAlを含有させることによって、良好な
加工性を確保したうえで、めっき層に更にCuを0.00
5〜2重量%の範囲で含有させることによって、耐黒変
性を有する溶融亜鉛めっき鋼材を得ることができる。こ
のように、Cuを含む溶融亜鉛めっき鋼材において、黒
変化が抑制される原因は未だ必ずしも明らかではない
が、CuがZnに固溶することにより、Znの初期腐食
速度が増加し、亜鉛の非化量論的な酸化物の生成が抑制
されるためであると考えられる。
【0014】本発明において、めっき浴におけるCuの
添加量が0.005重量%よりも少ないときは、耐黒変性
の改善の効果を殆ど得ることができない。他方、めっき
層におけるCuの含有量が2重量%を越えても、それに
見合う耐黒変性の一層の改善の効果を得ることができ
ず、経済性の面から不利であるのみならず、亜鉛めっき
鋼板の耐食性が著しく劣化する。
【0015】上記のようなCuを有する鋼材は、一般
に、めっき浴中のCu含有率と得られるめっき層中のC
u含有率がほぼ同じになるので、めっき層中にCuを0.
005〜2重量%の範囲で含有させるためには、めっき
浴中にCuを0.005〜2重量%の範囲で添加すればよ
い。
【0016】次に、めっき層がスパングル(亀甲)模様
を有する外観を得るためには、Pb及びSbから選ばれ
る少なくとも一種を0.02〜0.2重量%の範囲でめっき
浴に加え、得られるめっき層にPb及びSbから選ばれ
る少なくとも一種を0.02〜0.2重量%の範囲で存在さ
せることが必要である。Pb及びSbは、得られる鋼材
の耐黒変性には何らの有害な影響を及ぼさない。
【0017】本発明において、鋼板に溶融めっきを行な
う際には、めっき前に鋼板を清浄にすることが必要があ
るが、そのための手段としては、鋼板表面の油脂分、汚
れ、酸化被膜等を除去し得て、活性な表面を得ることが
できれば、特に限定されるものではなく、従来より知ら
れている適宜の手段によればよい。そのような手段とし
て、例えば、アルカリ脱脂、電解脱脂、ガス還元、フラ
ックス処理等を挙げることができる。
【0018】本発明において、めっき浴温、めっき浴に
侵入時の鋼板温度、めっき浴への浸漬時間、めっきの付
着量の制御方法等のめっき条件も、特に限定されるもの
でなく、従来より一般的に行なわれている溶融めっき方
法に従えばよい。本発明においては、上述したようにし
て、鋼材をめっきした後、表面性状を整えるために、必
要に応じて、スキンパス圧延を行なってもよく、このよ
うにスキンパス圧延を行なっても、耐黒変性には何ら有
害な影響はない。
【0019】本発明によれば、めっき浴中にCuを加え
ることによって、得られる溶融亜鉛系めっき鋼材の耐黒
変性を改善することができるのであり、従って、クロメ
ート処理前に特別な前処理を施す必要もなく、クロメー
ト処理は、従来より知られている通常の方法によればよ
い。クロメート処理としては、塗布型、反応型、電解型
を挙げることができるが、本発明においては、いずれの
クロメート処理を採用してもよく、また、その条件につ
いても、特に限定されるものではなく、従来より知られ
ている通常の方法によればよい。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明による表面処理鋼
材は、AlとCuとをそれぞれ所定の割合にて含み、残
部が本質的にZnよりなる被膜層を有し、更に、その上
層にクロメート層を有し、耐黒変性にすぐれている。
【0021】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定される
ものではない。以下の実施例及び比較例においては、い
ずれも基材として、厚さ0.7mmのアルミキルド冷延鋼板
を公知の方法で清浄にしたものを用い、表1に示した組
成のめっき浴を用いて、バッチ式溶融めっき装置によっ
て、溶融亜鉛系めっきを行ない、次いで、スキンパス圧
延を行なった後、クロメート処理を行ない、かくして得
られた表面処理鋼板を性能評価試験に付した。
【0022】上記溶融めっき、スキンパス圧延及びクロ
メート処理(浸漬、引き上げ及びリンガーロール絞り)
の条件は次のとおりである。 溶融めっき めっき浴温:460℃ めっき浴侵入時の板温:460℃ 浸漬時間:2秒 めっき付着量:90g/m2 スキンパス圧延 圧下率:0.5% クロメート処理 還元クロム酸濃度:200g/l コロイダルシリカ(SiO2 として):50g/l リン酸:20g/l Cr付着量:30mg/m2 乾燥条件:60℃×10分
【0023】耐黒変性試験 クロメート処理材を温度70℃、相対湿度98%の条件
下に168時間保管し、めっき表面の黒変化の度合いを
目視により観察、評価した。耐黒変性の評価基準は以下
のとおりである。○は黒変化なし、△は黒変化の程度が
小さい、×は黒変化の程度が大きい、を示す。 耐食性試験 JIS Z−2371に準じて塩水噴霧試験を行ない、
赤錆発生面積率が1%になるまでの時間により評価し
た。耐食性試験の評価試験は次の通りである。赤錆発生
面積率が1%になるまでの時間について、○は100時
間以上、△は80〜100時間、×は80時間以下、を
示す。表1及び表2に結果を示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】表1及び表2から明らかなように、本発明
による表面処理鋼材は、いずれも耐黒変性及び耐食性に
すぐれている。しかし、比較例1〜8においては、いず
れもCuの添加量が本発明にて規定する条件を満たさな
いので、いずれも耐黒変性又は耐食性又はそれらの双方
において劣っている。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼材上にAl0.20〜0.50重量%とCu
    0.005〜2重量%とを含み、残部が本質的にZnより
    なる被膜層を有し、更に、その上層にクロメート層を有
    することを特徴とする耐黒変性にすぐれる表面処理鋼
    材。
  2. 【請求項2】鋼材上にAl0.20〜0.50重量%とCu
    0.005〜2重量%とPb及びSbから選ばれる少なく
    とも一種0.02〜0.2重量%とを含み、残部が本質的に
    Znよりなる被膜層を有し、更に、その上層にクロメー
    ト層を有することを特徴とする耐黒変性にすぐれる表面
    処理鋼材。
  3. 【請求項3】Al0.10〜0.30重量%とCu0.005
    〜2重量%とを含み、残部が本質的にZnよりなる溶融
    金属中に鋼材を浸漬して、鋼材上に被膜層を形成せしめ
    た後、クロメート処理を施すことを特徴とする耐黒変性
    にすぐれる表面処理鋼材の製造方法。
  4. 【請求項4】Al0.10〜0.30重量%とCu0.005
    〜2重量%とPb及びSbから選ばれる少なくとも一種
    0.02〜0.2重量%とを含み、残部が本質的にZnより
    なる溶融金属中に鋼材を浸漬して、鋼材上に被膜層を形
    成せしめた後、クロメート処理を施すことを特徴とする
    耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材の製造方法。
JP32357093A 1993-12-22 1993-12-22 耐黒変性にすぐれる表面処理鋼材及びその製造方法 Pending JPH07180070A (ja)

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