JPH07243017A

JPH07243017A - 摺動変形性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH07243017A
Application number: JP6031531A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Urai; 正章浦井; Terubumi Arimura; 光史有村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車車体，家電製品及び建材などの用途に
好適であって、摺動変形性に優れ、しかも塗装鮮映性も
良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供す
る。【構成】めっき浴中のＡｌ濃度を０．０８〜０．１７
重量％に制御してＺｎ合金めっき層を形成した後、Ｆｅ
−Ｚｎ合金化処理を行ない、上記Ｚｎ合金めっき層のＦ
ｅ濃度を８〜１５重量％にしてなることを特徴とする摺
動変形性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摺動変形性に優れる合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、並びに好ましくは
更に塗装鮮映性も優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法に関するものである。尚本発明において摺動変形
性とは、しごき加工等の様に摺動変形を伴う加工に対し
て示されるめっき層の耐剥離性を意味する。

【０００２】

【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性，
塗装性及び溶接性等に優れていることから、自動車車体
用としての需要の伸びが著しく、また家電製品や建材な
どへの用途も拡大している。しかしながら上記合金化溶
融亜鉛めっき鋼板のめっき層は、硬くて脆いＺｎ−Ｆｅ
合金層により形成されているのでプレス加工の際に剥離
し易く、この剥離片がプレス金型表面に堆積して作業性
を損ない、さらに剥離物の特性（硬度等）によってはプ
レス成形品の表面に欠陥が発生する等の問題を有してい
る。

【０００３】これまでめっき剥離防止に関する技術とし
ては、めっき浴中のＡｌ濃度，めっき浴温度や合金化温
度等のめっき条件及び合金化条件の最適化が検討され、
ある程度の改善はなされているが、過酷なプレス条件下
では未だにめっき剥離が発生している。特にめっき鋼板
の板厚減少を伴う様な強加工、例えばしごき加工等の様
に、めっき鋼板に摺動変形が加わる場合はめっき剥離が
顕著である。

【０００４】また近年では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
に塗装を施し自動車や家電製品の外板として用いる場合
が急増しており、塗装表面における高い鮮映性即ち塗装
鮮映性が要求されている。

【０００５】この塗装鮮映性を向上させる技術として
は、プレス用潤滑油を保持させる目的で鋼板表面の一部
に凹凸を設け、残りの表面はいわゆるレーザダルロール
を用いて平滑仕上げを行う方法や、合金化処理後にスキ
ンパス工程を設け高い圧下率で圧延する方法等が採用さ
れている。しかしながら前者の方法では特別なロールを
製造する必要があることからコストアップを招くという
問題を有しており、一方後者の方法ではめっき鋼板の材
質が劣化するという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、摺動変形性に優れる合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を提供しようとするものであり、
さらに好適には塗装鮮映性についても良好な特性を備え
た合金化溶融合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究を行なう中で、合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板における合金化めっき層中のＡｌ濃度と耐剥離性
の関係に着目した。従来より合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の耐剥離性についてはパウダリング特性の観点より検討
されている。例えば「鉄と鋼」（第７７年第７号別
刷，第９７２頁の左欄及び図１）には、Ｖ曲げ加工時の
皮膜剥離量とめっき浴中Ａｌ濃度の間に負の相関関係の
あることが記載されており、上記図１のグラフを参照す
ると、Ａｌ濃度が０．０５〜０．１６％の範囲におい
て、パウダリングによるめっき剥離量はＡｌ濃度の増加
に伴って減少することが分かる。即ちＡｌ濃度が高い方
が、パウダリングによるめっき剥離量は少ないことが知
られていた。但し、耐剥離性と浴中Ａｌ濃度の関係につ
いては、不明な点も多く詳細な理由は解明されていな
い。

【０００８】本発明者らは、Ａｌ濃度を変動させた場合
における合金化挙動を検討する中で、これまでとは全く
逆の知見を得、さらに鋭意研究を重ねた結果、本発明を
完成させた。即ち前記課題を解決した本発明に係る合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法とは、めっき浴中のＡ
ｌ濃度を０．０８〜０．１７％に制御してＺｎ合金めっ
き層を形成した後、Ｆｅ−Ｚｎ合金化処理を行ない、上
記Ｚｎ合金めっき層のＦｅ濃度を８〜１５％にしてなる
ことを要旨とするものであり、さらに合金化処理後スキ
ンパス圧延を行えば、塗装鮮映性の向上も期待できる。

【０００９】

【作用】例えばしごき加工の様な摺動変形を伴う加工に
おいて、めっき層が剥離するメカニズムは次の様に考え
られる。即ち合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対してしごき
加工を行なうと、金型との摺動により母材の鉄が伸ばさ
れる。この時めっき層も母材の変形に追随すべく伸びよ
うとするが、ここでこの伸びが容易に行なえるか否かは
めっき層表面と金型表面との摩擦抵抗に左右される。即
ち摩擦抵抗が大きい場合にはめっき層の追随変形が困難
になる為、変形し難いめっき層と変形していく母材の間
には大きな剪断応力が働くことになり、めっき層が剥離
し易くなる。逆に摩擦抵抗が小さい場合には、上記剪断
応力が小さくなって剥離は抑制されることになる。この
摩擦抵抗の大小は、合金化めっき層表面と金型表面の間
の接触状況によっても異なり、プレス潤滑油の粘度や塗
布量或は金型表面の仕上げ程度などにも影響されるが、
根本的には合金化めっき層の表面粗度が支配的因子であ
る。即ち表面粗度を小さくすればめっき層表面と金型と
の摩擦抵抗が小さくなり、剥離を抑制して摺動変形性が
改善できるものと考えられる。

【００１０】一方塗装鮮映性については、塗装後の塗膜
表面の平滑性が向上するに従って塗装鮮映性も向上する
ことは公知である。そしてこの塗膜表面の平滑性は合金
化めっき層の表面粗度によって大きな影響を受け、合金
化めっき層の表面粗度が小さい程、塗膜表面の平滑性は
増加して塗装鮮映性が向上する。

【００１１】以上のように摺動変形性および塗装鮮映性
の双方の特性を向上させるためには、合金化めっき層の
表面粗度をできるだけ小さくすることが重要となる。更
に本発明者らは合金化めっき層の表面粗度を支配する要
因を種々調査した結果、上記表面粗度はめっき浴中のＡ
ｌ濃度と極めて強い相関関係があることをつきとめた。
以下詳細に説明する。

【００１２】図１は一般Ａｌキルド鋼板を用いて溶融め
っきおよび合金化処理を行っためっき層の断面構造を示
す光学顕微鏡写真のスケッチ図であり、合金化処理後の
めっき層のＦｅ濃度は１１％であり、めっき浴中のＡｌ
濃度は０．１３％，０．１７％，０．２０％の３種類、
めっき付着量はいずれも約１００ｇ／ｍ² である。

【００１３】めっき浴中のＡｌ濃度が０．１３％であれ
ば、母材全面にＺｎ−Ｆｅ合金層が均一に成長すること
が分かる。これに対してめっき浴中のＡｌ濃度が０．２
０％の場合は、Ｚｎ−Ｆｅ合金層の不均一な成長により
めっき層表面には凹凸が形成されている。尚Ａｌ濃度が
０．１７％の場合にはめっき層の凹凸がかなり改善され
ている。この様にＡｌ濃度が０．１３％から０．２０％
の範囲では、Ａｌ濃度が低下するに従いＺｎ−Ｆｅ合金
層の成長は均一になることが分かる。

【００１４】図２はめっき浴中のＡｌ濃度とめっき層表
面の摩擦係数の関係を示すグラフである。めっき浴中の
Ａｌ濃度とめっき層表面の摩擦係数には正の相関関係が
みられ、Ａｌ濃度が低下するほど、摩擦係数は小さくな
ることが分かる。図１及び図２の結果から明らかなよう
に、めっき浴中のＡｌ濃度が低いほど表面粗度は小さ
く、特にめっき浴中のＡｌ濃度が０．１７％以下では表
面粗度が小さく、一方０．１７％を超えると表面粗度が
大きくなる。

【００１５】従って本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法において、めっき浴中のＡｌ濃度は０．
１７％以下に制御すべきであり、０．１３％以下がより
好ましい。一方めっき浴中のＡｌ濃度の下限は０．０８
％とすべきであり、０．０８％未満であるとＺｎ−Ｆｅ
合金化の反応速度が増し、Ｆｅ濃度が高くなりすぎてし
まう。

【００１６】まためっき層中のＦｅ濃度については、８
％未満ではめっき層最表面にＺｎだけの層が形成されて
しまい、完全なＺｎ−Ｆｅ合金層とするのは困難であ
り、一方１５％を超えるとめっき層自身の硬度が極端に
高くなり、めっき層の表面粗度が小さくなっても耐剥離
性は低下してしまう。従って本発明に係る合金化溶融め
っき鋼板の製造方法においては、Ｆｅ濃度を８〜１５％
と規定する。尚Ｆｅ濃度のより好ましい上限値は１４％
であり、一方より好ましい下限値は８．５％である。

【００１７】本発明に係る合金化溶融めっき鋼板を製造
するにあたり、合金化処理後にスキンパス圧延を行なえ
ば塗装鮮映性の向上をも図ることが可能である。本発明
は上記スキンパス圧延の方法や条件を特に限定するもの
ではないが、圧下率は０．２〜５％が望ましい。これは
０．２％未満では効果が充分ではなく、一方５％を超え
るとかえって表面の平滑性が損なわれるからである。
尚、スキンパスに用いるロールとしてはブライト仕上
げ、ダル仕上げ、レーザダル仕上げのものを適宜選択す
ればよい。

【００１８】

【実施例】一般Ａｌキルド冷延鋼板（厚さ０．８ｍｍ×
幅１０００ｍｍ）を用い、合金化めっき層中のＡｌ濃度
及びＦｅ濃度を種々に変えてめっきを施し、合金化処理
を行った。

【００１９】得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対し
て、板厚減少率２０％のしごき加工を伴う摺動変形を加
え、摺動面におけるめっき剥離状況を調べ摺動変形性の
評価を行った。尚上記しごき加工は図３に示す様にポン
チ１及びダイス２を用いて行なわれた。このしごき加工
によりポンチつきあて部の鋼板の板厚は０．８ｍｍのま
まであったが、摺動変形が加えられたポンチ側部の鋼板
の板厚は０．６４ｍｍまで減少した。またりん酸塩処理
後の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に自動車用の三コート塗
装（電着塗装，中塗り塗装，上塗り塗装）を施し、鮮映
性を評価した。

【００２０】摺動変形性及び塗装鮮映性の評価基準は以
下の通りであり、結果は表１に示す。摺動変形性：Ａｌ合金基材サイズ：厚さ０．８ｍｍ×幅３０ｍｍ×長
さ２００ｍｍ工具サイズ：１８ｍｍ角の平面工具加圧力：３ｋｇｆ／ｍｍ² （評価基準） ◎：めっき剥離なし ○：めっき剥離わずか ×：めっき剥離大塗装鮮映性：（評価基準） ◎：物体像が極めて鮮明に写る ○：物体像がかなり鮮明に写る ×：物体像がぼんやり写る

【００２１】

【表１】

【００２２】Ｎｏ．１〜１５は本発明に係る実施例であ
り、合金化めっき層におけるＡｌ濃度及びＦｅ濃度がい
ずれも本発明に係る成分範囲を満足しているので、摺動
変形性及び塗装鮮映性に優れている。特にＮｏ．４〜１
５の実施例はＡｌ濃度が０．１３％以下であり、摺動変
形性が非常に優れている。さらにＮｏ．１５は合金化処
理後スキンパス圧延を行った例であり、摺動変形性に加
えて塗装鮮映性も非常に優れている。

【００２３】Ｎｏ．１６〜１９は本発明に係る成分範囲
のいずれかを満足していない場合の比較例であり、摺動
変形性および塗装鮮映性のうち少なくとも摺動変形性に
劣る。Ｎｏ．１６はＡｌ濃度が高過ぎる場合の比較例で
あり、摺動変形性および塗装鮮映性共に乏しい。Ｎｏ．
１７はＡｌ濃度が低過ぎる場合の比較例であり、Ｆｅ濃
度が高くなり過ぎてしまい、摺動変形性に劣る。Ｎｏ．
１８はＦｅ濃度が高過ぎる場合の比較例、Ｎｏ．１９は
Ｆｅ濃度が低過ぎる場合の比較例であり、摺動変形性に
劣る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、摺動変形性に優れ、しかも塗装鮮映性も良好な合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提供できることとな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｌ鋼板上に形成されためっき層の構造を示す
断面図である。

【図２】めっき浴中のＡｌ濃度とめっき層表面の摩擦係
数の関係を示すグラフである。

【図３】実施例で行なわれたしごき加工を示す概略説明
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき浴中のＡｌ濃度を０．０８〜０．
１７％（重量％、以下同じ）に制御してＺｎ合金めっき
層を形成した後、Ｆｅ−Ｚｎ合金化処理を行ない、上記
Ｚｎ合金めっき層のＦｅ濃度を８〜１５％にしてなるこ
とを特徴とする摺動変形性に優れる合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法。
【請求項２】合金化処理後スキンパス圧延を行なって
塗装鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする請
求項１記載の方法。