JPH0726360A

JPH0726360A - 低表面粗度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0726360A
Application number: JP17048593A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Tanno; 恭行丹野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【構成】Al濃度が0.16〜0.25重量％の亜鉛めっき浴を用
い、めっきを施す直前の母材鋼板の温度を 490℃以上と
し、めっき付着量が45g/m²以上で、かつ、めっき皮膜中
におけるAl濃度（Alの平均濃度）が下記 (1)式を満たす
ように母材鋼板の表面にめっきを施す。 (めっき皮膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) ≧ 0.2重量％・・ (1) 【効果】表面粗度が小さく、平滑な合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を生産性を損なわず容易に製造することができ
る。この鋼板は塗装後の鮮映性に優れ、例えば自動車車
体の外板用などの用途に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体等に用い
られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板、特に、合金化処理後
の表面粗度が小さく、塗装後の鮮映性に優れた低表面粗
度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は優れた塗装
後耐食性や溶接性を有するため、近年、自動車用防錆鋼
板としてその需要が増加する傾向にある。

【０００３】特に、自動車車体の外板用として使用され
る場合は、塗装仕上げ後の鋼板の表面が美麗で、鮮やか
に見える、いわゆる鮮映性に優れていることが要求され
るため、例えば、特開平２−175004号公報、特開平２−
274860号公報では、レーザー加工により表面にクレータ
を規則的に配列させたスキンパスロールによってその表
面模様を合金化溶融亜鉛めっきを施した表面上へ転写形
成させる方法、またはスキンパスロールによる調質圧延
を二度施す方法が、特開平２−274853号、特開平２−27
4854号、特開平２−274855号、特開平２−274856号、特
開平２−274857号、特開平２−274859号の各公報では、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面の形状（粗さ）を規定
する方法が、また、特開平４−285149号公報では、めっ
き前の母材鋼板の表面を特定の粗度にする方法が開示さ
れている。

【０００４】さらに、特開平３−211264号公報には、溶
融亜鉛めっきの際に鋼板とめっき層との界面に形成され
るアルミニウム富化層の量と合金化処理の際の温度を規
定して表面粗度の小さい合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する方法、特開平４− 83860号公報には、溶融亜鉛め
っき槽に浸入する鋼板の温度を調整して合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の表面粗度を調整する方法が開示されてい
る。

【０００５】しかし、レーザー加工を施したスキンパス
ロールを用いる方法ではロールの加工費が高くなってコ
スト的に不利であり、スキンパスロールによる調質圧延
を二度施す方法では工程数が多くなり、やはりコスト高
になる。めっきを施す前の母材鋼板の表面の粗さを規定
しても、溶融亜鉛めっき後の鋼板に合金化処理を施すと
めっき表面の凹凸が激しくなり、表面粗度が非常に大き
くなるので、母材鋼板の表面粗さを規定するだけでは合
金化処理後のめっき層表面の平滑化には限界がある。ま
た、合金化処理後の表面の形状（粗さ）を規定するにし
ても、母材の材質によってはその劣化が大きいため十分
な圧延（調質圧延）が施せない場合もあり、管理が非常
に難しい。

【０００６】Al富化層の量および合金化温度を規定する
方法 (特開平３−211264号公報) では表面粗度の十分低
いものが得られず、合金化温度が低いので生産性も良く
ない。また、溶融亜鉛めっき槽に浸入する鋼板の温度を
調整する方法（特開平４− 83860号公報）では、浸入鋼
板の温度を 460〜500 ℃としても後述するFe−Al合金層
の形成が不十分で、表面粗さの小さいめっき表面は得ら
れない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面粗度が
小さく、塗装後の鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を生産性を損なわずに製造する方法を提供すること
を課題としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するために研究を重ねた結果、溶融亜鉛めっき時
の初期に起こるFe（鉄）とAl（アルミニウム）との反応
を制御して安定なFe−Al層を母材鋼板とめっき皮膜の界
面に形成させることにより、めっき後の合金化反応を母
材鋼板の全表面で均一に進行させ、めっき層の表面粗度
を小さくすることが可能であることを確認し、そのため
の条件を見出して本発明を完成した。

【０００９】本発明の要旨は、下記の合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法にある。

【００１０】Al濃度が0.16〜0.25重量％の亜鉛めっき浴
を用い、めっきを施す直前の母材鋼板の温度を 490℃以
上とし、めっき付着量が45g/m²以上で、かつ、めっき皮
膜中のAl濃度が下記 (1)式を満たすように母材鋼板の表
面にめっきを施すことを特徴とする低表面粗度合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

【００１１】 (めっき皮膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) ≧ 0.2重量％・・ (1) 上記の (1)式における「めっき皮膜中Al濃度」とは、溶
融亜鉛めっきを施した後のめっき皮膜に含まれるAlのめ
っき皮膜中における平均濃度（重量％）であり、「亜鉛
めっき浴中Al濃度」とは亜鉛めっき浴に含まれる全Alの
濃度（重量％）である。

【００１２】

【作用】以下に、本発明の構成要件とその作用効果につ
いて説明する。

【００１３】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法において、めっきを施す直前の母材鋼板の温度を 4
90℃以上とするのは、母材鋼板のFeとめっき浴中のAlと
の反応を促進させて鋼板の表面に安定した、すなわち、
Feの拡散を抑制する効果が安定して、しかも持続する、
均一なFe−Al合金層を形成させるためである。周知のよ
うに、Feと反応したAlは母材鋼板の表面に薄いFe−Al合
金層を形成するが、このFe−Al合金層が安定した層であ
れば、めっき後の合金化処理の際にFeはFe−Al層を介し
て拡散するので、例えば母材の結晶粒界からFeがZnめっ
き層へ直接拡散して反応するような局所的な合金化反応
が起こらず、合金化反応は母材鋼板の全表面で均一に進
行し、表面粗さの小さい合金化溶融亜鉛めっき鋼板とす
ることが可能となる。

【００１４】亜鉛めっきを施す直前の母材鋼板の温度が
490℃より低いと母材鋼板の表面に安定したFe−Al層が
形成されない。母材鋼板の温度の上限は特に定めない
が、めっき浴の温度が上昇してZnの蒸気が発生し、作業
環境が悪化するので 550℃程度とするのが好ましい。

【００１５】めっきを施す直前の母材鋼板の温度を 490
℃以上とすると、前記のようにFeとAlとの反応が促進さ
れて鋼板の表面に安定したFe−Al合金層が形成され、そ
の結果、めっき皮膜中のAl濃度が高められるが、このAl
の濃化は、前記 (1)式が満たされる程度であることが必
要である。すなわち、めっき皮膜におけるAlの平均濃度
（重量％）から亜鉛めっき浴中の全Alの濃度（重量％）
を差し引いた値が 0.2重量％以上であることが必要で、
0.2重量％未満では、母材鋼板の表面に安定したFe−Al
層が形成されず、合金化反応が不均一になって、以下に
述べるように合金化処理後のめっき層の表面粗さが大き
くなる。

【００１６】図１および図２は、実施例で用いた母材鋼
板に対して下記の条件で溶融亜鉛めっきおよび合金化処
理を施し、合金化処理後のめっき表面の粗さ等を測定し
て得られた図で、めっきを施す直前の母材鋼板の温度
（以下、「めっき浴進入板温」という）と「 (めっき皮
膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) 」との関係
（図１）、ならびに「 (めっき皮膜中Al濃度) − (亜鉛
めっき浴中Al濃度) 」とめっき表面粗さとの関係（図
２）を示す。めっき目付け量は55±10g/m²、合金化度は
９〜11％である。めっき表面粗さ、めっき皮膜中のAl濃
度および亜鉛めっき浴中のAl濃度は実施例におけると同
じ方法で求めた。

【００１７】〔溶融亜鉛めっき条件〕めっき浴の温度： 460℃ めっき浴中のAl濃度： 0.11重量％目付量： 45〜65g/m² めっき浴進入板温： 430〜520 ℃ 〔合金化処理条件〕処理温度（板温）： 500〜550 ℃ 処理時間： 10〜60秒図１に示すように、めっき浴進入板温と「 (めっき皮膜
中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) 」との間には相
関性が認められ、進入板温が 490℃よりも低いと「 (め
っき皮膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) 」の値
が 0.2よりも小さくなり、前記の (1)式の条件が満たさ
れない。

【００１８】また、図２の縦軸は合金化処理後のめっき
表面粗さで、塗装後の鮮映性を確保する上から中心線平
均粗さ（Ｒa ）が 1.5以下であれば良好と見なし得る
が、この図から、「 (めっき皮膜中Al濃度) − (亜鉛め
っき浴中Al濃度) 」が 0.2以上であれば、めっき表面粗
さＲa が 1.5以下と小さくなり、良好な表面状態が得ら
れることがわかる。

【００１９】本発明方法において、亜鉛めっき浴のAl濃
度を0.16〜0.25重量％とするのは、0.16重量％よりも低
いと前記の (1)式を満たすことが不可能であり、一方、
0.25重量％を超えると合金化処理性が悪化するからであ
る。

【００２０】また、めっき付着量は、母材鋼板の表面粗
さの影響を小さくするため45g/m²以上とする。めっき付
着量の上限は特に定めないが、美麗なめっき表面を確保
し、合金化ムラを防止するために、70g/m²とするのが好
ましい。

【００２１】以上述べたように、本発明方法ではAl濃度
が0.16〜0.25重量％の亜鉛めっき浴を用い、めっき浴進
入板温を 490℃以上とし、めっき付着量および「 (めっ
き皮膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) 」が所定
の範囲になるようにめっきを行えばよく、合金化温度を
規定したり、合金化処理後に調質圧延を行う必要がな
い。従って、生産性を損なうことなく表面粗度の小さい
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を容易に製造することができ
る。なお、めっき皮膜中Al濃度の調整はめっき浴進入板
温または亜鉛めっき浴中のAl濃度を調整することにより
行うことができ、例えば、進入板温を高め、あるいはめ
っき浴中のAl濃度を上昇させるとめっき皮膜中のAl濃度
が上昇する。

【００２２】

【実施例】Ｃ：0.0022％、Si：0.02％、Mn：0.11％、
Ｐ： 0.012％、Ｓ： 0.005％、Ti：0.034％、Nb： 0.01
1％およびAl： 0.025％（「％」はいずれも「重量％」
を意味する）を含有し、残部がFeと不可避不純物からな
る冷延鋼板（厚さ： 0.8mm）を母材鋼板として用い、表
１に示すめっき条件および合金化処理条件で合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の製造試験を行い、合金化処理後のめっ
き表面の粗さを測定した。溶融亜鉛めっきは縦型溶融亜
鉛めっき装置を使用して行い、合金化処理は塩浴中で実
施した。

【００２３】なお、めっき皮膜中におけるAl濃度は、溶
融亜鉛めっきに続いて合金化処理を施した後の鋼板をイ
ンヒビターを添加した10体積％の塩酸に浸漬してめっき
皮膜を溶解した後、原子吸光分析法により求め、亜鉛め
っき浴中のAl濃度は、浴を採取してインゴットとし、蛍
光Ｘ線分析法により測定した。また、めっき表面の粗さ
の測定は、三次元粗さ測定装置（サーフコム 550Ａ、東
京精密製）により行った。

【００２４】めっき表面の粗さの測定結果を表１に併せ
て示す。この結果から明らかなように、本発明例では表
面粗さはＲa 1.5 以下で、良好であったが、本発明で定
める条件から外れる比較例では満足できる結果は得られ
なかった。

【００２５】

【表１（１）】

【００２６】

【表１（２）】

【００２７】

【発明の効果】本発明方法によれば、表面粗度が小さ
い、平滑な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を生産性を損なわ
ず容易に製造することができる。この鋼板は塗装後の鮮
映性に優れ、例えば自動車車体の外板用などの用途に好
適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき浴進入板温と「（めっき皮膜中Al濃度）
−（亜鉛めっき浴中Al濃度）」との関係を示す図であ
る。

【図２】「（めっき皮膜中Al濃度）−（亜鉛ポットAl濃
度）」と表面粗さとの関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Al濃度が0.16〜0.25重量％の亜鉛めっき浴
を用い、めっきを施す直前の母材鋼板の温度を 490℃以
上とし、めっき付着量が45g/m²以上で、かつ、めっき皮
膜中のAl濃度が下記 (1)式を満たすように母材鋼板の表
面にめっきを施すことを特徴とする低表面粗度合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 (めっき皮膜中Al濃度) − (亜鉛めっき浴中Al濃度) ≧ 0.2重量％・・ (1)