JPH0754119A - 耐チッピング性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の外装用等としても十分に満足できる
塗装後の耐チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき
系の表面処理鋼板を提供する。 【構成】 加熱処理によりめっき層を合金化させた合金
化溶融亜鉛めっき層を有して成る表面処理鋼板を、めっ
き層上に化成皮膜を皮膜重量で1.0 〜5.0 g/ｍ²だけ備
えた構成とするか、あるいはこれに加えて更に a) めっ
き層の化成皮膜との境界面の５〜80％が摺動面である，
b) めっき層の最外面側部におけるζ相残り量が80％以
下であってこのめっき層上に化成皮膜が備わる，c)めっ
き層の最外面側部の表面Al濃化率が１０％以下である，
d) めっき層上にFe系又はZn−Ni合金系の電気めっき上
層皮膜を有していてこのめっき皮膜上に化皮膜が備わ
る，という構成の何れか又は複数が付加されたものとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、塗装が施された後の
耐チッピング性（耐めっき衝撃剥離性，耐低温チッピン
グ性）に優れた表面処理鋼板、特に自動車の外装用鋼板
等として好適な塗装後の耐チッピング性に優れたりん酸
塩処理合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後、加熱処理によって素
地鋼板の鉄をめっき層中に拡散させることにより“Zn−
Fe”の合金化めっき層を形成させたものであるが、従来
の亜鉛めっき鋼板に比べて塗装後の耐食性，溶接性等が
優れているため、自動車，建材，家電製品用等に供せら
れる塗装鋼板の素材として広く用いられるようになって
きた。特に、近年、耐食性の更なる向上要求を反映し
て、自動車向けに厚目付の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
需要が増大している。そして、自動車の外装用として合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の適用が増してくるに伴い、め
っきの耐衝撃密着性，耐低温チッピング性が合金化溶融
亜鉛めっき鋼板においても厳しく要求されるようになっ
てきた。

【０００３】“チッピング”とは、自動車の走行中に小
石等が当たった際の衝撃によりめっき層等が剥離し素地
鋼板が露出する現象であって、特に低温時に発生しやす
い現象である。このため、耐食性を向上させるために合
金化亜鉛めっき鋼板を使用した場合であっても、チッピ
ング等のような衝撃によるめっきの剥離現象が起こるこ
とによりめっき無しの冷延鋼板を用いた場合よりも耐食
性が劣る場合も生じ、これが大きな問題となる。

【０００４】前述したように、合金化亜鉛めっき鋼板は
一般に平板部の耐食性が従来の純亜鉛めっき鋼板よりも
優れているが、非常に硬くて脆い合金層を形成している
ためにめっきの衝撃密着力，耐低温チッピング性に関し
て問題がある。そのため、このようなチッピング性を改
善するための提案が合金化電気亜鉛めっき鋼板を中心に
幾つかなされている。このように、チッピング性の改善
提案が合金化電気亜鉛めっき鋼板を中心になされたの
は、合金化電気亜鉛めっき鋼板の場合にはめっき条件を
厳密にコントロ−ルすることが可能であり、それ故に耐
チッピング性に優れためっき層構造を再現性良く形成さ
せることが比較的容易であったが、合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板は加熱処理のみにて合金めっき層を形成させるの
で耐チッピング性の優れた合金相構造を厳密な条件コン
トロ−ル下で形成させることが困難であったためであ
る。特に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合に
は、加熱処理によってめっき層の合金化を行うため、め
っき層中に素地鋼板からめっき表層へのFeの濃度勾配が
どうしてもできてしまい、めっき層最表面まで合金化し
ようとすると素地鋼板とめっき層の界面にFe含有率が高
くて脆いΓ相が形成されめっき密着力が著しく低下する
という問題があった。このため、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板においてめっき衝撃密着力，耐チッピング性をめっ
き層構造面から改善しようとする試みは非常に少なかっ
た。

【０００５】もっとも、特開平３−２４３７５６号公報
を見ると、合金化溶融亜鉛めっき鋼板においてめっき層
の合金相構造を規定することでめっき密着性を改善しよ
うとの提案がなされているが、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の場合にはこのような合金相構造の規定だけでは耐低
温チッピング性の改善は不十分であり、しかも合金化溶
融亜鉛めっき鋼板では加熱による素地鋼板からのFe拡散
によって合金相が形成されるものであるため、合金相を
コントロ−ルすることは実際的に極めて困難なことであ
った。従って、合金相構造にかかわらず良好なめっき衝
撃密着力，耐低温チッピング性を有する合金化溶融亜鉛
めっき鋼板が、特に自動車向けの外装用鋼板として強く
望まれていた。

【０００６】その上、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は一般
に“塗装後の耐食性”が特に優れており、そのため実際
には塗装材の下地鋼板として使用される場合が多い。例
えば自動車の外装材とされる場合も、「化成処理（りん
酸塩処理）→電着塗装→中塗り塗装→上塗り塗装」とい
う一連の処理（塗装系の処理）が施されて使用されるの
が通常である。それ故、実際にはこれらの処理が施され
た後の材料が優れた耐衝撃剥離性，耐低温チッピング性
を有していることが重要な訳である。即ち、合金化溶融
亜鉛めっき鋼板においては、めっき層構造の観点のみか
ら成された衝撃密着力，耐チッピング性改善では性能的
に十分なものとは言えず、塗装系の処理をも含めた総合
的な観点からも満足できるような耐衝撃剥離性，耐低温
チッピング性を付与することが必要である。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、自動車の外装用等としても十分に満足できる塗装
後の耐チッピング性（耐めっき衝撃剥離性，耐低温チッ
ピング性）に優れた合金化溶融亜鉛めっき系の表面処理
鋼板を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成すべく、様々な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を試作し
て塗装後の耐めっき衝撃剥離性に関し鋭意研究を行った
結果、まず「塗装後の耐めっき衝撃剥離性には合金化溶
融亜鉛めっき層の特性が影響することは勿論であるが、
塗装下地として形成するりん酸塩処理皮膜（化成結晶皮
膜) が非常に大きな影響を及ぼしており、 また耐めっき
衝撃剥離性に好ましい化成結晶皮膜の形成にはめっき層
表層部の状態が大きく影響している」との知見を得るこ
とができた。

【０００９】そこで、耐めっき衝撃剥離性に好ましい化
成結晶皮膜について更に詳細な検討を加えたところ、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板面に設ける塗装下地としての化
成結晶の生成量を皮膜重量で特に1.0 〜5.0 g/ｍ² に調
整した場合には、塗装を施した後の耐チッピング性（耐
めっき衝撃剥離性，耐低温チッピング性）に極めて優れ
る高耐食性表面処理鋼板が得られることが見出され、更
には、上述のような化成結晶皮膜は化成処理を施す下地
めっき層がイ ) 表面の５〜８０％が調質圧延（スキンパス圧延）に
よる摺動面（めっき潰れ面）となっている，ロ ) 表面部のζ相残り量（合金化が進展しないで残った
ζ相の量）が８０％以下である，ハ ) アルカリ溶液中に浸漬する等により表面部の過剰Al
酸化皮膜が除去されている，ニ ) 最表面にFe系もしくはZn−Ni合金系の電気めっき層
が形成された複層構造となっている，との条件を満たし
ていると非常に安定に形成され、このような条件を持っ
て構成された化成処理合金化溶融亜鉛めっき鋼板はより
一層優れた耐チッピング性を示すようになることも明ら
かになったのである。

【００１０】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、「加熱処理によりめっき層を合金化させ
た合金化溶融亜鉛めっき層を有して成る表面処理鋼板
を、 めっき層上に化成結晶皮膜（りん酸塩処理皮膜）を
皮膜重量で1.0 〜5.0 g/ｍ² だけ備えた構成とするか、
あるいはこれに加えて更に a) めっき層の化成結晶皮膜との境界面の５〜８０％
（面積率）が摺動面である， b) 合金化溶融亜鉛めっき層の最外面側部におけるζ相
残り量が８０％（面積率）以下であり、 この合金化溶融
亜鉛めっき層上に化成結晶皮膜が備わる， c) 合金化溶融亜鉛めっき層の最外面側部におけるAl酸
化物量が表面Al濃化率で１０％以下である， d) 合金化溶融亜鉛めっき層上に皮膜重量で 0.5〜 7.0
g/ｍ² のFe系又はZn−Ni合金系の電気めっき層を有し、
この電気めっき層上に化成結晶皮膜が備わる，のうちの
何れか、 又はこのうちの幾つかが組み合わされて付加さ
れた構成とすることにより、 塗装後の耐チッピング性に
優れた合金化溶融亜鉛めっき系表面処理鋼板を安定提供
できるようにした点」に大きな特徴を有している。

【００１１】なお、ここでの「化成結晶皮膜」とは“り
ん酸塩処理皮膜”を指すものであるが、化成結晶皮膜の
形成は公知の何れの手段（りん酸塩処理手段）によって
も構わない。また、「めっき層の摺動面」とは“調質圧
延（スキンパス圧延）によってめっき潰れが生じた面”
を意味するものである。そして、「表面Al濃化率」と
は、後の実施例で詳述するが、ＧＤＳ（グロ−放電発光
分光法）のめっき表層のAl強度を I_S ，めっきバルク中
（めっき層中）の最小のAl強度を I_B とした時に、式 表面Al濃化率（％）＝（ I_S − I_B )/ I_B ×100 で表される値であり、この表面Al濃化率が１０％以下で
あればめっき表層部にAl酸化物層が存在しないことを確
認済である。

【００１２】

【作用】さて、化成結晶の付着量は、それが小さいほど
期待できる耐チッピング性を得ることができるものの、
形成される化成結晶の付着量が皮膜重量で 1.0g/ｍ² 未
満であると外装用鋼板として要求される外面錆性、特に
塗膜が疵付いたときの耐食性に問題があるため好ましく
ない。一方、皮膜重量で 5.0g/ｍ² よりも大きな化成結
晶の付着量では、従来使用されていためっき無しの冷延
鋼板と同様以上の十分な耐チッピング性を得ることが困
難となり好ましくない。

【００１３】即ち、前述した如く一般に合金化溶融亜鉛
めっき鋼板は「化成処理（りん酸塩処理）→電着塗装→
中塗り塗装→上塗り塗装」の処理が施されて使用に供さ
れるが、塗装を施した合金化溶融亜鉛めっき鋼板に見ら
れるチッピングは、小石等による衝撃を受けた際、化成
結晶皮膜の有無にかかわらず脆いめっき層は特に鉄含有
率の高いΓ相を中心に破壊されて生じると考えられる。
この場合、めっき層と電着塗装膜間に厚い膜厚（＞ 5.0
g/ｍ² ）で化成結晶皮膜が介在するとめっき−電着塗装
膜間の密着力が劣ってくるので、衝撃を受けた瞬間には
電着塗装膜が衝撃に追随せず、そのため衝撃による電着
塗装膜の破壊が著しくなると推測される。そして、破壊
された電着塗装膜と共に著しく破壊されためっき層が同
時に剥離するため、チッピング現象が顕著化されるもの
と考えられる。

【００１４】これに対して、化成結晶皮膜が薄い場合
（≦ 5.0g/ｍ² ）には、衝撃を受けると脆いめっき層は
特に鉄含有率の高いΓ相を中心に破壊されるものの、め
っき−電着塗装膜間の密着力が良好なために電着塗装膜
は衝撃に十分追随し、電着塗装膜の破壊が抑えられて健
全な電着塗装膜が残るため、素地にまで達するようなめ
っき剥離を起こさないと考えられる。

【００１５】化成結晶皮膜が耐低温チッピング性に及ぼ
す悪影響については例えば特開平４−７２０７７号公報
にも述べられており、そのため化成結晶皮膜の代わりに
クロム系以外の酸化皮膜を形成させる提案がなされてい
るが、実際の連続ラインで形成される合金化溶融亜鉛め
っき鋼板にこのような酸化皮膜を均一に形成させること
は実質上不可能なことである。また、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板においては、化成結晶皮膜（りん酸塩処理皮
膜）を形成させることは塗膜が疵ついた場合の疵部の耐
食性を確保する上からも必要と考えられ、上記提案の方
法ではこの点での不利も免れ得ない。

【００１６】このような化成結晶皮膜の性状は化成処理
条件によっても当然に変化するが、めっきの表面性状
（表面形状や表面部の状態）の影響も非常に強く受け
る。つまり、めっき鋼板の表面性状は化成結晶の付着率
等を大きく変えてしまうので、化成結晶皮膜との境界面
を成すめっき表面の性状は塗装を施した合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の性能に大きな影響を及ぼす。

【００１７】まず、めっき層表面（本発明に係る表面処
理鋼板での“めっき層の化成結晶皮膜との境界面”）に
形成された摺動面であるが、この摺動面の面積率は化成
結晶皮膜の性状に少なからず影響する。即ち、めっき層
表面における摺動面は、めっき処理及び加熱合金化処理
後の調質圧延（スキンパス）によって形成されるが、こ
の摺動面のめっき層全表面に対する面積率が５％未満で
あるとめっき層表面の凹凸が大きく、その結果、化成結
晶皮膜の付着量が耐チッピング性にとって適正な範囲よ
りも大きくなる等の現象のため、より一層の耐チッピン
グ性向上効果が期待できず好ましくない。一方、摺動面
の面積率が８０％以上であると、めっきに加わる加工の
程度が大きくなってめっき層の破壊が起こり、めっき層
自体の耐衝撃剥離性が劣化して逆に耐チッピング性の低
下を招くので好ましくない。また、パウダリング等の鋼
板加工時におけるめっき剥離が起こりやすくなることか
らも、摺動面の面積率過大は好ましくない。

【００１８】摺動面の面積率が大きくなると適正な化成
結晶皮膜が形成されやすくなる等のために耐チッピング
性が向上する理由は、次の通りと考えられる。即ち、ス
キンパス圧延等によりめっき表面における摺動面（めっ
き潰れ面）の面積率が大きくなると、 1) 表面の平滑化により表面積が減少すること， 2) 合金化時の加熱処理により形成された表面の酸化物
皮膜層が破壊され、表面状態が変化すること，のために
化成結晶の成長部が分散され、化成結晶が緻密化し、化
成結晶皮膜の付着量が減少することが上記効果につなが
るものと推測される。

【００１９】なお、特開平１−１２３０９０号公報や特
開平１−１４９９９１号公報にはめっき鋼板の耐チッピ
ング性向上のために表面粗度を規定する提案がなされて
いるが、電気亜鉛めっき鋼板では素地鋼板の表面粗度と
めっき表面粗度がほぼ一致するので“素地鋼板の表面粗
度調整”によってめっき表面粗度の規定はある程度可能
であるものの、合金化溶融亜鉛めっき鋼板では素地鋼板
からのFeの拡散が不均一となるためにめっき表面の凹凸
が不規則に大きくなり、粗度調整が実際上不可能であ
る。もっとも、凹凸面を有する圧延ロ−ルを使ってめっ
き面の粗度を所定範囲に調整することも考えられるが、
この場合でも圧延ロ−ルの表面凹凸が完全に転写しきれ
ず、期待したような表面粗度を得ることが困難である。
従って、この手段を本発明における“摺動面の面積率を
調整する手段”に変えて採用することはできない。

【００２０】次に、めっき層の最外面側（最表面）にお
ける“ζ相残り量”であるが、合金化が十分でなくてFe
含有率の低いζ相が表面に多く残留している場合には化
成結晶が粗大化し、その結果としての化成結晶皮膜付着
量の増大等のために十分な耐チッピング性向上効果を得
ることができない。このような訳で、めっき層の最外面
側におけるζ相はできるだけ少ない方が好ましいが、面
積率で８０％以下であれば十分な耐チッピング性の改善
効果を確保することができる。なお、めっき層の最外面
側におけるζ相の量は母材鋼板の成分，めっき浴組成
（浴中Al濃度），合金化時間等で変化するが、一般的に
合金化温度をζ相より鉄含有率の高いδ₁ 相が生成する
約５２０℃以上（板温）に調整することにより十分コン
トロ−ルすることが可能である。

【００２１】ところで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する場合には、めっきの密着性を確保するために溶融
亜鉛めっき浴中にAlを0.12％程度添加するのが一般的で
あるが、このAlが合金化時の加熱処理によりめっき表面
に濃化し、酸化物であるアルミナ層を形成することがあ
る。そして、このようなめっき層表面に形成されたAl酸
化物皮膜は、場合によって化成処理性を著しく阻害して
粗大な化成結晶を成長させると共に、本発明に係る表面
処理鋼板にあってはめっき層と化成結晶皮膜との間に介
在することとなって耐チッピング性に悪影響を及ぼすこ
とがある。従って、このような酸化物皮膜層を除去する
ことは耐チッピング性の改善上好ましいことである。

【００２２】このようなAl酸化物皮膜層の生成は、めっ
き浴中Al濃度を規制してめっき表面へ過剰のAlが濃化す
るのを防ぐことによっても抑制が可能であるが、ある程
度のめっき密着力を確保するためにはめっき浴中へのAl
添加は不可欠である。そのため、この酸化物層は、生成
の後にめっき層面から除去するのが望ましい。もっと
も、合金化処理の後で施す調質圧延（スキンパス圧延）
で摺動面の面積を大きくすると前記酸化物層は機械的に
破壊されるので、ある程度は除去することができる。し
かしながら、この酸化物層を完全に除去するためにはめ
っき鋼板をアルカリ溶液中に浸漬するのが良く、例えば
４０℃に保った 50%NaＯＨ溶液中に３０秒浸漬しただけ
でもほぼ取り除くことができる。なお、アルカリ溶液中
に浸漬するとめっき表面が活性化され、続いて形成され
る化成結晶が緻密化されるので、この手立てを講じるこ
とは耐チッピング性の更なる改善にとっても好ましい。
ここで、めっき層の“表面Al濃化率”が１０％以下であ
ればめっき表層部（めっき層と化成結晶皮膜との界面
部）にAl酸化物層が実質上存在しないことは前述した通
りである。

【００２３】また、合金化溶融亜鉛めっき層と化成結晶
皮膜間にFe系又はZn−Ni合金系の電気めっき層を介在さ
せることも耐チッピング性の改善にとって好ましいこと
である。即ち、合金化溶融亜鉛めっき層上にFe系又はZn
−Ni合金めっきを上層として施すと、化成処理により生
成する化成結晶が小さく緻密になるため化成結晶皮膜の
付着量が減少し、耐チッピング性の改善に望ましい化成
結晶皮膜が得られる等の作用により、その耐チッピング
性を一段と向上させることが可能となる。

【００２４】しかし、上層電気めっきの析出量が 0.5g/
ｍ² 未満ではその効果が不十分で、化成結晶の粗大化を
抑えることによる耐チッピング性の改善は達成できな
い。一方、上層電気めっきの析出量が 7.0g/ｍ² よりも
大きい場合には、化成結晶皮膜の状態には不都合がなく
て十分な耐チッピング性向上効果が得られるが、その効
果は飽和傾向を見せるためにコスト的な問題が出てく
る。また、上層めっきの増大はめっき目付量の増大につ
ながり、めっき鋼板を加工する際のパウダリング性の劣
化となって現れるために好ましくない。

【００２５】なお、上述のように２層めっきを施す場合
でも、下層の合金化溶融めっき層の表面凹凸が大きけれ
ば十分な耐チッピング性を得ることが困難であり、また
下層の合金化溶融めっき層表面部に著しくζ相が残って
いる場合には、その上に上層電気めっきを施しても化成
結晶が粗大化し、やはり十分な耐チッピング性を得るこ
とは難しい。

【００２６】続いて、本発明の効果を実施例によって更
に具体的に説明する。

【実施例】

〔実施例１〕表１に示した合金化度の合金化溶融亜鉛め
っき鋼板を準備すると共に、比較のために冷延鋼板（め
っき無し）も用意した後、これらに種々条件の化成処理
（りん酸塩処理）を施し、更に塗装を施してからその塗
装鋼板のチッピング性及び耐食性を調査した。

【００２７】

【表１】

【００２８】なお、化成処理においては、処理薬として
日本パ−カライジング社製のパルボンド３０８０（商品
名）を使用し、処理液温を４０℃に固定したままで浸漬
時間を変化させて化成処理皮膜（りん酸亜鉛皮膜）の付
着量をコントロ−ルした。

【００２９】また、塗装は次の通りに実施した。即ち、
まず、上述のように作成した各々の化成処理板に カチオン電着塗料：パワ−トップＵ−８０（商品名：日
本ペイント社製), 浴温 ：２８℃， 電着電圧 ：２４０Ｖ なる条件で３０秒間スロ−プ通電して膜厚：２０μの電
着膜を付着せしめた後、これに１７０℃で２５分間の焼
付処理を施して電着塗装皮膜を形成させた。

【００３０】次に、この電着塗装板に中塗り塗料ＴＰ−
３７（商品名：関西ペイント社製）を膜厚：３５μで塗
布し、更に上塗り塗料ＴＭ−１３ＲＣ（商品名：関西ペ
イント社製）を膜厚：３５μで塗布して塗装鋼板とし
た。

【００３１】チッピング性の評価はグラベロ試験にて行
った。即ち、塗装鋼板のサンプルを−２０℃に冷却して
からグラベロテスタ−でショット（小石）の衝撃を与
え、この衝撃個所のセロハンテ−プ剥離を試みて“めっ
き−鋼板界面の剥離径（冷延鋼板をベ−スとしたものに
ついては化成結晶皮膜−鋼板界面の剥離径)"を測定し、
これにより低温チッピング性を評価した。なお、グラベ
ロ試験の詳細は下記の通りである。 サンプル温度 ：−２０℃， ショット ：御影石（３００ｇ）， ショット圧 ：1.5kg/cm² ， 評価方法 ：テ−プにて塗膜を剥離し、めっき剥離
を起こした部位について最大１０点の平均めっき剥離径
を測定。 ここで、チッピング性については、比較例である冷延鋼
板ベ−スのもの以下の剥離径（≦2.0mm)であれば良好で
あると判断される。

【００３２】また、耐食性の評価は次のように実施し
た。即ち、塗装鋼板のサンプルにクロスカットを入れて
素地にまで達する疵を付けた後、JIS Ｚ２３７１に準じ
た塩水噴霧試験を４８０時間実施し、その後のクロスカ
ット部からの最大錆幅（ブリスタ−幅も含む）を測定し
た。なお、耐食性は、比較例である冷延鋼板ベ−スのも
の以下の錆幅（≦4.2mm)であれば良好であると判断され
る。

【００３３】これらの調査結果を前記表１に併せて示し
た。表１に示される結果からも、同じ合金化溶融亜鉛め
っき鋼板をベ−スとしていても化成結晶皮膜（りん酸塩
皮膜）の付着量により塗装後における表面処理鋼板の性
能が大きく変化することが明らかである。しかるに、化
成結晶皮膜の付着量が 5.0g/ｍ² 以下に抑えられている
本発明例のものでは、従来から自動車用外装鋼板として
使用されてきた冷延鋼板ベ−スのものと同等の優れた耐
チッピング性を確保できることが分かる。また、化成結
晶皮膜の付着量 1.0g/ｍ² 以上が確保されている本発明
例のものでは、塗装後の疵付き部耐食性も良好であるが
確認できる。

【００３４】〔実施例２〕評価面のめっき目付量：３２
g/ｍ² ，めっき層の合金化度：10.8％でスキンパス圧延
を行っていない合金化溶融亜鉛めっき鋼板をベ−スと
し、ラボのブライドルロ−ルを使ってそのめっき層表面
に摺動面（めっき潰れ面）を形成した。この際、ブライ
ドルロ−ルの圧下荷重を変化させることによって摺動面
の面積率が種々に変化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
得た。なお、摺動面の面積率は、表面ＳＥＭ(Scaning E
lectron Microscope) にてめっき層表面を１００倍の倍
率に拡大し、１×１mmの測定面積で画像解析して測定し
た。

【００３５】次に、これら合金化溶融亜鉛めっき鋼板に
実施例１におけると同様の条件で化成処理及び塗装を施
して塗装鋼板を製造し、そのチッピング性（平均めっき
剥離径）を調査すると共に、化成処理及び塗装を施す前
の鋼板について化成処理性，加工時のパウダリング性も
調査した。

【００３６】なお、化成処理に関しては、処理時間によ
り化成処理皮膜の付着量は変化するため、一般的に十分
に化成結晶が得られる条件として認識されている１２０
秒間の浸漬処理に統一した。また、自動車用めっき鋼板
として要求される加工時のパウダリング性に関しては、
無塗装の状態において下記条件の円筒絞り加工を施し、
めっき剥離量を加工前後の重量差測定により把握して評
価した。なお、加工後の重量は、加工後に外面（評価
面）側の側壁部全面をセロハンテ−プ剥離して加工によ
るめっき剥離皮膜除去したものについて測定した。 〈パウダリング性評価のための円筒絞り加工条件〉 ブランク径：９０mmφ， ポンチ径 ：５０mmφ， しわ抑え圧：１０ｋＮ， 潤滑 ：防錆油。 ここで、加工時のめっき剥離量としては１０ mg/個以下
であれば現状加工において問題がないため、この値を目
標値とすれば良いと考えられる。

【００３７】これらの調査結果を整理し、図１にまとめ
て表した。図１からも明らかなように、摺動面の面積率
が増大するに伴い化成結晶皮膜の付着量は減少して耐チ
ッピング性が向上し、摺動面の面積率が５％以上になる
と耐チッピング性の良好な領域に入ることが分かる。ま
た、摺動面の面積率が８０％よりも大きくなるとパウダ
リング性が低下する傾向が顕著になることも明らかであ
る。即ち、図１の結果は、めっき層の化成結晶皮膜との
境界面における摺動面の面積率が全境界面積の５〜８０
％の範囲内にあり、化成結晶皮膜の付着量が 1.0〜5.0
g/ｍ² の表面処理鋼板は、自動車向けの外装用鋼板とし
て十分に満足できる性能を有することを示している。

【００３８】〔実施例３〕表２に示した合金化度が各種
に異なる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を準備すると共に、
比較のために冷延鋼板（めっき無し）も用意し、これら
にスキンパス圧延を施してめっき面の摺動面が占める面
積率を１０〜３０％に調整した後、そのめっき層表面部
におけるζ相残り量を調査した。なお、ζ相残り量に関
しては、摺動を受けていない部分について針状結晶であ
るζ相の面積を同一サンプルで１０点、 0.1×0.1mm の
範囲内で測定し、その平均値を代表値とした。次に、こ
れらの表面に化成処理（りん酸塩処理）を施し、更に塗
装を施してからその塗装鋼板のチッピング性を調査し
た。

【００３９】

【表２】

【００４０】なお、化成処理条件は浸漬処理時間を１２
０秒間に統一した以外は実施例１と同様にし、塗装条件
及びチッピング性の調査についても実施例１と同じ条件
を採用した。

【００４１】上記調査結果を前記表２に併せて示す。表
２の結果は、めっき層表面におけるζ相残り量が表面で
の面積率で８０％を超えると化成処理皮膜の付着量が増
大し、塗装後鋼板の耐チッピング性が低下傾向となるこ
とを示している。つまり、この表２に示される結果から
は、合金化溶融亜鉛めっき層の化成結晶皮膜との境界面
におけるζ相残り量が８０％（面積率）以下であり、化
成結晶皮膜の付着量が 1.0〜 5.0g/ｍ² の表面処理鋼板
は、自動車向けの外装用鋼板として十分に満足できる塗
装後の耐チッピング性を有することが分かる。

【００４２】〔実施例４〕浴中有効Al量（浴Al濃度−浴
Fe濃度）が0.15wt％の溶融亜鉛浴を用いて鋼板に溶融亜
鉛めっきを施した後、これを加熱してめっき層の合金化
を行い、めっき目付量：４６g/ｍ² ，めっき層の合金化
度:9.9％の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得た。また、こ
れとは別に、比較のために冷延鋼板（めっき無し）も準
備した。

【００４３】次に、上記合金化溶融亜鉛めっき鋼板にス
キンパス圧延を施してめっき面の摺動面が占める面積率
を１０％に調整した後、Al添加めっき浴を用いるが故に
めっき層表面に生成する過剰Al酸化物層の除去処理を行
った。なお、過剰Al酸化物層を除去する手段としては、
温度を４０℃に保持した５０％NaＯＨ溶液中に浸漬する
方法を採用した。その際、５０％NaＯＨ溶液中への浸漬
時間を変化させ、過剰Al酸化物層の除去程度を種々に変
えた表３に示すようなサンプルを複数作成した。

【００４４】

【表３】

【００４５】ここで、過剰Al酸化物層の除去程度はＧＤ
Ｓ（グロ−放電発光分光法）によって表層Al濃化率を調
査し、その表層Al濃化率で評価した。即ち、図２で示す
ように、ＧＤＳのめっき表層のAl強度:I_S とバルク中
（めっき層中）の最小のAl強度:I_B とを求め、下記の式
で表面Al濃化率を計算した。 表面Al濃化率（％）＝（ I_S − I_B )/ I_B ×100 バラツキをも含めると、この表面Al濃化率が１０％以下
であるとめっき表層にAl酸化物層が存在しないとするこ
とができる。

【００４６】続いて、上記各合金化溶融亜鉛めっき鋼板
サンプル及びめっき無し冷延鋼板の表面に化成処理（り
ん酸塩処理）を施し、更に塗装を施してからその塗装鋼
板のチッピング性を調査した。なお、化成処理条件は浸
漬処理時間を１２０秒間に統一した以外は実施例１と同
様にし、塗装及びチッピング性の調査についても実施例
１と同じ条件を採用した。

【００４７】上記調査結果を前記表３に併せて示す。表
３の結果からは、めっき表層Al酸化物層が減少するにつ
れて化成処理皮膜の付着量が減少すると共に、耐チッピ
ング性が向上し、表面Al濃化率が１０％以下（即ち表層
Al酸化物層が無くなった状態）になると優れた耐チッピ
ング性を示すようになることが分かる。即ち、この表３
に示される結果は、合金化溶融亜鉛めっき層の表面Al濃
化率が１０％以下であって、化成結晶皮膜の付着量が
1.0〜 5.0g/ｍ² の表面処理鋼板は、自動車向けの外装
用鋼板として十分に満足できる塗装後の耐チッピング性
を有することを表している。

【００４８】〔実施例５〕評価面の合金化溶融亜鉛めっ
き目付量：３１g/ｍ² ，合金化溶融亜鉛めっき層の合金
化度：10.0％でスキンパス圧延を行っていない合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を複数準備し、これらにスキンパス圧
延を施してめっき面の摺動面が占める面積率を４３％に
調整した。

【００４９】次いで、上記合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
めっき面に下記のめっき浴を用いた電気めっきにより
「87%Fe-Zn合金めっき」又は「Zn-12%Ni合金めっき」の
上層めっきを施した。 〈87%Fe-Zn合金電気めっき浴〉 めっき浴組成 FeＳＯ₄ ・ ７Ｈ₂ Ｏ ：350g/L， ZnＳＯ₄ ・ ７Ｈ₂ Ｏ ： 20g/L， Na₂ＳＯ₄ ： 20g/L， めっき浴ｐＨ ： 1.8, めっき浴温度 ：５０℃。 〈Zn-12%Ni合金電気めっき浴〉 めっき浴組成 NiＳＯ₄ ・ ７Ｈ₂ Ｏ ：225g/L， ZnＳＯ₄ ・ ７Ｈ₂ Ｏ ：120g/L， Na₂ＳＯ₄ ： 80g/L， めっき浴ｐＨ ： 1.8, めっき浴温度 ：５０℃。

【００５０】なお、上層めっきに際しては、通電時間を
変化させることによって上層めっき目付量を種々に変
え、各種のサンプルを作成した。ここで、上層めっき目
付量は同一めっき条件で銅板に施しためっき皮膜を分析
して推定した。

【００５１】次に、これら２層めっき鋼板に実施例１に
おけると同様の条件で化成処理及び塗装を施して塗装鋼
板を製造し、実施例１と同様にそのチッピング性（平均
めっき剥離径）を調査すると共に、化成処理及び塗装を
施す前の鋼板について化成処理性，加工時のパウダリン
グ性も調査した。なお、化成処理に関しては、処理条件
を１２０秒間の浸漬処理に統一した。また、加工時のパ
ウダリング性に関しては、実施例２におけるのと同様の
条件で調査した。

【００５２】これらの調査結果を整理し、上層めっきが
「87%Fe-Zn合金めっき」のものについては図３に、そし
て上層めっきが「Zn-12%Ni合金めっき」のものについて
は図４に、それぞれまとめて表した。

【００５３】図３並びに図４からも明らかなように、合
金化溶融亜鉛めっき面にFe系又はZn−Ni合金系の上層電
気めっき層が形成されていると、これら上層電気めっき
層の目付量が増大するに伴い化成結晶皮膜の付着量は減
少して耐チッピング性が向上し、上層電気めっき層の目
付量が 0.5g/ｍ² 以上になると耐チッピング性の良好な
領域に入ることが分かる。また、上層電気めっき層の目
付量が 7.0g/ｍ² を超えるとパウダリング性が低下する
傾向が顕著になることも明らかである。

【００５４】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、従来では得られなかったような優れた耐めっき衝撃
剥離性，耐低温チッピング性，耐パウダリング性等を兼
備する合金化溶融亜鉛めっき鋼板ベ−スの表面処理鋼板
を提供することができ、自動車外装用材料の性能向上に
大きく寄与することが可能になる。また、本発明に係る
表面処理鋼板は、２コ−ト２ベ−クの自動車外装用鋼板
としての用途だけではなく、一般的に化成処理後１コ−
トしか塗装が行われない部材に適用した場合にも優れた
性能を発揮し、その場合の効果も小石が当たった時の耐
チッピング性に止まらず、例えば塗装後にシャ−切断す
る際にシャ−端面から塗装膜剥離，めっき剥離を起こす
“エナメルヘア−現象”等の衝撃皮膜剥離に対する防止
効果も非常に優れているなど、産業上極めて有用な効果
をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】合金化溶融亜鉛めっき表面における摺動面の面
積率と化成処理皮膜付着量，パウダリング性，塗装後の
耐チッピング性との関係を示したグラフである。

【図２】めっき層の表面Al濃化率を求める方法に関する
説明図である。

【図３】Fe−Zn合金上層電気めっきを施した場合の、上
層めっき目付量と化成処理皮膜付着量，パウダリング
性，塗装後の耐チッピング性との関係を示したグラフで
ある。

【図４】Fe−Ni合金上層電気めっきを施した場合の、上
層めっき目付量と化成処理皮膜付着量，パウダリング
性，塗装後の耐チッピング性との関係を示したグラフで
ある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱処理によりめっき層を合金化させた
   合金化溶融亜鉛めっき層を有して成る表面処理鋼板であ
   って、めっき層上にりん酸塩処理皮膜を皮膜重量で 1.0
   〜 5.0g/ｍ² だけ備えたことを特徴とする、塗装後の耐
   チッピング性に優れた表面処理鋼板。
2. 【請求項２】 めっき層のりん酸塩処理皮膜との境界面
   の５〜８０％（面積率）が摺動面である、請求項１に記
   載の塗装後の耐チッピング性に優れた表面処理鋼板。
3. 【請求項３】 合金化溶融亜鉛めっき層の最外面側部に
   おけるζ相残り量が８０％以下（面積率）であり、この
   合金化溶融亜鉛めっき層上にりん酸塩処理皮膜を備えて
   成る、請求項１又は２に記載の塗装後の耐チッピング性
   に優れた表面処理鋼板。
4. 【請求項４】 合金化溶融亜鉛めっき層の最外面側部に
   おけるAl酸化物量が表面Al濃化率で１０％以下である、
   請求項１ないし３のうちの何れかに記載の塗装後の耐チ
   ッピング性に優れた表面処理鋼板。
5. 【請求項５】 合金化溶融亜鉛めっき層上に皮膜重量で
   0.5〜 7.0g/ｍ² のFe系又はZn−Ni合金系の電気めっき
   層を有し、この電気めっき層上にりん酸塩処理皮膜を備
   えて成る、請求項１ないし４のうちの何れかに記載の塗
   装後の耐チッピング性に優れた表面処理鋼板。