JPH08188863A

JPH08188863A - 耐眩性の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08188863A
Application number: JP279295A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Niigashira; 英俊新頭; Kazumi Nishimura; 一実西村; Tetsuya Okada; 哲也岡田; Hirotoku Naka; 広徳仲; Hiroshi Murakami; 博志村上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3148542B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐眩性の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板及びその
製造方法を提供する。【構成】溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層の表
面の平均結晶粒径が５０μｍ以下であり、表面粗度Ｒａ
が０．４〜１．０μｍであること、又は平均結晶粒径が
４０μｍ以下であり、結晶粒表面にシワを有して、表面
粗度Ｒａが１．０μｍ超１．５μｍ未満であること、或
いは、溶融Ｚｎめっき層の表面にシワを有して、表面粗
度Ｒａが１．５μｍ以上であること、を特徴とする耐眩
性の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板で、水スプレー開始鋼板
温度を４２５℃以上にすること、その後の放冷過程で残
存Ｚｎ融液を完全凝固させて製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐眩性の優れた溶融Ｚ
ｎめっき鋼板及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融Ｚｎめっき鋼板は、通常、鋼
板を前処理した後、溶融Ｚｎめっき浴に浸漬して溶融め
っきされる。めっき浴からの引き上げ後はガスワイピン
グで付着量を調整し、また、通常、ガスワイピング後、
放冷またはガスジェット冷却にてＺｎの凝固点直上温度
（４２０℃近傍）に制御し、Ｚｎの凝固点直上温度でり
ん酸水溶液等のゼロスパングル液をスプレーして、めっ
き層を瞬時に凝固させ、その後、気水冷却で板温度を下
げてガイドロール等へのＺｎの付着を防止している。こ
のためめっき層表面の外観は金属光沢があり、眩しい製
品となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、デッキプレート
等の建築材料などとして使用される溶融Ｚｎめっき鋼板
においては、建設工事中に太陽光の照り返しで眩しすぎ
るために作業性を劣化させる問題があり、耐眩性に優れ
ることが新しく具備すべきニーズとなってきた。また、
需要家の耐眩性合格基準は光沢度計によるＧ値で１５０
以下であった。尚、光沢度計によって得られるＧ値の最
大値は２００である。しかしながら、通常の溶融めっき
鋼板は、表面が平滑で光沢が大（Ｇ値＝２００）である
ため、耐眩性の点では不十分であり改良すべき課題とし
て残されていた。また、通常の溶融Ｚｎめっき鋼板の表
面色調は金属光沢で、その光沢度が一定であり、防錆鋼
板としての機能しか有してなく、意匠性の付与が求めら
れている。つまり、表面色調と光沢度の異なる製品が自
由にできるようになれば、防錆鋼板としてだけでなく、
装飾品としての用途が新たに具備される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは溶融Ｚｎめ
っき鋼板のめっき層の表面の平均結晶粒径が小さいも
の、又は、結晶粒表面にシワを有するものはめっき層の
表面粗度が大きく、光沢度Ｇ値が小さくなり、耐眩性に
優れることを見い出した。さらに上記の耐眩性の優れた
溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法を確立した。本発明は耐
眩性に優れ、しかも表面色調が従来品とは異なり、光沢
度測定により得られるＧ値で１０以上１５０以下の種々
の光沢度を有する溶融Ｚｎめっき鋼板及びその製造方法
を提供するものである。

【０００５】本発明の要旨は次の通りである。（１）溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層の表面の
平均結晶粒径が５０μｍ以下であり、表面粗度Ｒａが
０．４〜１．０μｍであることを特徴とする耐眩性の優
れた溶融亜鉛めっき鋼板。（２）溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層の表面の
平均結晶粒径が４０μｍ以下であり、結晶粒表面にシワ
を有して、表面粗度Ｒａが１．０μｍ超１．５μｍ未満
であることを特徴とする耐眩性の優れた溶融亜鉛めっき
鋼板。（３）溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層の表面に
シワを有して、表面粗度Ｒａが１．５μｍ以上であるこ
とを特徴とする耐眩性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板。

【０００６】（４）（１）〜（３）の何れかを満足し、
溶融Ｚｎめっき層中にＦｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｓｂ，
Ｐｂを１種あるいは２種以上で３％以下含有することを
特徴とする耐眩性の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板。（５）溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法において、Ｚｎ浴
より引き上げ、ガスワイピング直上でめっき層表層にＺ
ｎ融液が残存するように水スプレーを行った後、放冷に
て残存Ｚｎ融液を凝固させるに際して、水スプレー照射
開始時の板温を４２５℃以上とすることを特徴とする耐
眩性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法にある。

【０００７】以下、図面を用いて本発明について詳細に
説明する。図１は、熱延Ａｌキルド鋼板（１．６ｍｍ）
の鋼板表面にＮｉを０．５ｇ／ｍ ² めっき後、Ｎ₂ −Ｈ
₂ １％（Ｏ₂ 濃度６０ｐｐｍ）の雰囲気中で４０℃／ｓ
ｅｃで昇温し、そのまま浴中有効Ａｌ濃度０．２５％で
浴温４５０℃の溶融Ｚｎ浴中に３ｓｅｃ浸漬後、引き上
げ、ワイピングで付着量１３５ｇ／ｍ² に調整した後の
水スプレー開始鋼板温度を種々変化させて、めっき層表
層にＺｎ融液が残存するように水スプレー（水圧１ｋｇ
／ｍ² ，液量３５ｌ／ｍ² ／ｍｉｎ，照射時間１秒）
し、その後、残存Ｚｎ融液が完全に凝固するまま冷却
し、後は、常温まで水没冷却して作成したサンプルの水
スプレー開始鋼板温度とめっき層の表面光沢との関係を
調べた結果である。尚、スプレー開始板温が４５０℃未
満の場合には、めっき浴進入板温を４５０℃とし、スプ
レー開始板温が４５０℃以上の場合には、めっき浴進入
板温を４６０℃〜５００℃まで変化させて作成した。ノ
ズルは標準扇型ノズルを用い、鋼板までの照射距離は１
００ｍｍとした。

【０００８】図１より、スプレー開始時の鋼板温度が４
２５℃以上で光沢度が１５０以下となり、需要家の合格
基準となることが明らかである。尚、合格範囲の表面色
調は、光沢度（Ｇ値）が１００〜１５０では金属光沢が
あり、白っぽく、光沢度（Ｇ値）が１００未満では金属
光沢が無く、美麗な白色を呈していた。それに比較し
て、４２５℃未満では、耐眩性が劣り、表面も金属光沢
を呈することが判明した。尚、水スプレー開始板温が凝
固点直上温度（４２０℃）では、通常のゼロスパングル
外観を呈し、Ｇ値は２００であった。

【０００９】本発明者らは上記の方法を用い、スプレー
開始鋼板温度、スプレー圧、液量及び照射時間を変化さ
せたサンプルを作製し、めっき層表面の平均結晶粒径、
表面粗度、表面の性状と光沢度との関係を詳細に調査し
た。尚、平均結晶粒径の測定にはＪＩＳ−Ｇ−０５５２
記載の切断法を用い、粒度番号からＡＳＴＭ−１１２記
載の平均結晶粒径（μｍ）を計算した。また、電子走査
線顕微鏡を用い、倍率４００倍にて結晶粒表面の性状の
観察を行った。また、表面粗度の測定は粗度計を用いて
測定し、表面粗度Ｒａ（μｍ）で示した。また、耐眩性
を評価する手段として光沢度測定により得られるＧ値を
用いた。その結果、平均結晶粒径と結晶粒表面性状と表
面粗度及び光沢度には規則性があることを新たに見い出
した。

【００１０】その結果を表１に示す。この表より、（１）平均結晶粒径が５０μｍ以下であって表面粗度
（Ｒａ）が０．４〜１．０μｍのものは光沢度（Ｇ値）
で１００〜１５０であり、優れた耐眩性を有すること。（２）平均結晶粒径４０μｍ以下で、且つ、結晶粒表面
に図２（Ａ）に示すようなシワを有して表面粗度Ｒａが
１．０μｍ超１．５μｍ未満なるものは光沢度（Ｇ値）
で５０超１００未満であり、より優れた耐眩性を有する
こと。（３）図２（Ｂ）に示すように、結晶粒の識別が容易で
ないほど表面にシワを有して、表面粗度Ｒａが１．５μ
ｍ以上のものは光沢度（Ｇ値）で１０〜５０であり、極
めて優れた耐眩性を有することが明らかである。なお図
２（Ｃ）は従来品であり、シワを有せず平滑な状態を示
している。

【００１１】

【表１】

【００１２】尚、上記（１）で述べた範囲内では平均結
晶粒径が小なるものほど優れた耐眩性を有していた。ま
た、上記（３）で述べたシワの程度が多いほど良好な耐
眩性を示すが、その程度は表面粗度に現れている。この
場合も前述したように結晶粒径が小さいほど良好な耐眩
性を有すると考えられるが、シワの程度が大きいため、
結晶粒径を測定できなかった。さらに、スプレー圧、液
量及び照射時間を適正な範囲にすることにより、これら
の製品を作り分けることができるが、スプレー開始板温
度４２５℃未満で作製したものはいずれも本発明品の平
均結晶粒径、表面性状及び表面粗度の範囲から外れてお
り平均結晶粒径が５０μｍ超であり、且つ結晶粒表面が
平滑であり、表面粗度が０．４μｍ未満であり、図１に
示すように光沢度（Ｇ値）は１５０超であった。尚、水
スプレー照射開始板温度が通常のゼロスパングル製造条
件である凝固点直上温度（４２０℃）で作製したものは
光沢度（Ｇ値）が２００であった。

【００１３】これらの結果は水スプレーの条件（スプレ
ー圧，液量，照射時間）を変化した場合でも、同様であ
った。また、これらの結果はＺｎ浴中にＦｅ，Ｍｇ，Ａ
ｌ，Ｎｉ，Ｓｂ，Ｐｂを単独あるいは複合で３％以内含
有した場合も同様であった。尚、スプレー方法は特に制
限せず通常の２流体方式の気水スプレーを用いたもので
も使用できるがコスト面から今回使用した水スプレー法
が有効である。また、スプレー液成分についても特に制
限はしないが通常の水かあるいは、りん酸系水溶液など
も有効である。さらに、ここでは、プレＮｉめっき法の
みについて示したが、溶融Ｚｎめっき法については、種
々の方法が適用でき、従来の無酸化、還元方式、フラッ
クス法等の溶融Ｚｎめっき方法にも本発明は適用でき
る。また、本発明品はめっき層そのものが良好な耐眩性
を有するため、クロメート処理、被覆処理等の後処理も
適用可能である。

【００１４】

【作用】本発明の水スプレー法によりめっき層表面の結
晶粒径及び表面性状が変化し、表面粗度の異なり、耐眩
性が向上するメカニズムは明確でないが次のように考え
られる。即ち、Ｚｎ浴出後、めっき層表層にＺｎ融液が
残存する間に、水スプレーが照射されることにより、表
層の水滴の大きさに応じて部分的に微小な凝固核が生成
され、その下部あるいは周囲に残存するＺｎ融液が後の
放冷過程において凝固する際に結晶粒径が小となった
り、結晶粒表面にシワが発生したりするものが考えられ
る。この凝固核の生成は照射開始温度と凝固点との差及
び冷却速度に依存する過冷却速度によって変化する。従
って、照射開始温度をある温度以上にとることにより適
正な凝固核の生成が起こり、その後、残存するＺｎ融液
が放冷過程において凝固する際に結晶粒の生成及び又は
シワの生成が起こるものと考えられる。そして、結晶粒
の生成及び又はシワの生成により、めっき層表面に微小
な凹凸が形成されるために光が当たると乱反射が起こり
易いことに起因して光沢が小なるものと考えられる。水
スプレー開始鋼板温度が４２５℃未満では、凝固核の生
成が起こりにくく、また、Ｚｎ融液が放冷過程において
残存しない場合は結晶粒が小とならず、しかも結晶粒表
面にシワの生成が起こらず表面の凹凸は小となる。従っ
て、本発明において（１）水スプレー開始鋼板温度を４
２５℃以上にすること、（２）その後の放冷過程で残存
Ｚｎ融液を完全に凝固させることが大きなポイントであ
る。

【００１５】

【実施例】熱延Ａｌキルド鋼板（１．６ｍｍ）の鋼板表
面にＮｉを０．５ｇ／ｍ² めっき後、Ｎ₂ −Ｈ₂１％
（Ｏ₂濃度６０ｐｐｍ）の雰囲気中で４５０まで４０℃
／ｓｅｃで昇温し、そのまま浴中Ａｌ０．２５％、浴温
４５０℃の溶融Ｚｎ浴中に３ｓｅｃ浸漬後、引き上げ、
ワイピング直後の水スプレー条件（スプレー開始鋼板温
度４４０℃一定）を変化させて、めっき層表層にＺｎ融
液が残存するように照射し、その後、放冷して表層まで
完全凝固した後、水冷して作成した。尚、スプレーノズ
ルは標準扇型ノズルを用い、鋼板との距離は１００ｍｍ
とした。上記の方法により水スプレーの水圧，液量，照
射時間を変化し、めっき層の表面の平均結晶粒径及び表
面性状を変化させたサンプルを作成し、光沢度（Ｇ値）
を測定することにより、耐眩性を評価した。その結果を
表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】試料Ｎｏ．１，２に示す通り、スプレー圧
を３〜４ｋｇ／ｃｍ² にし、照射時間を１秒とすること
により結晶粒径が小さくなり、光沢度が小さくなり耐眩
性に優れる。試料Ｎｏ．３，４に示すように液量を多く
し、照射時間を短くすることにより、つまり、単位時間
当たりの照射量を多くすることにより結晶粒径が小さ
く、且つ、表面にシワを有するものとなり、より良好な
耐眩性を有する。試料Ｎｏ．５〜７に示すように更に単
位時間の照射量を多くすることにより結晶粒径の判別が
困難な程度のシワを有するものとなり、極めて優れた耐
眩性を有するものとなる。尚、表２に併記したＮｏ．
８，９は上記の方法で水スプレー開始鋼板温度を４２０
℃でおこなった場合の結果であり、スプレー圧及び液量
の条件を変えても、外観は従来の溶融Ｚｎめっき鋼板と
同様に平滑で金属光沢があり、耐眩性は有していなかっ
た。

【００１８】また、表２に併記したＮｏ．１０には通常
のゼロスパングルの製造方法で、熱延Ａｌキルド鋼板
（１．６ｍｍ）の鋼板表面にＮｉを０．５ｇ／ｍ² めっ
き後、Ｎ₂−Ｈ₂１％（Ｏ₂ 濃度６０ｐｐｍ）の雰囲気
中で４５０℃まで４０℃／ｓｅｃで昇温し、そのまま浴
中Ａｌ０．２５％, 浴温４５０℃の溶融Ｚｎ浴中に３ｓ
ｅｃ浸漬後、ガスワイピング後、放冷にてＺｎの凝固点
直上温度（４２０℃近傍）に制御し、Ｚｎの凝固点直上
温度でりん酸水溶液のゼロスパングル液をスプレーし
て、めっき層を瞬時に凝固させ、その後、気水冷却で板
温度を下げて作成したサンプルの結果を示している。こ
の場合も表層めっき層粗度Ｒａが０．３μｍで、平均結
晶粒径が６０μｍで、結晶粒内の表面が平滑であり、光
沢度Ｇ値２００と耐眩性が悪い。以上のように試料Ｎ
ｏ．１〜７の本発明品は試料Ｎｏ．８，９の比較品及び
試料Ｎｏ．１０の従来品に比べ、耐眩性に優れる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、耐眩性
に優れ、しかも表面色調が異なり、光沢度測定により得
られるＧ値で１０以上１５０以下の種々の光沢度を有す
る溶融Ｚｎめっき鋼板が提供でき、その工業的意義は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】水スプレー照射開始板温度と光沢度の関係を示
した図。

【図２】めっき層の表面写真を示す模式図である。

フロントページの続き (72)発明者仲広徳東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者村上博志東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層
の表面の平均結晶粒径が５０μｍ以下であり、表面粗度
Ｒａが０．４〜１．０μｍであることを特徴とする耐眩
性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項２】溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層
の表面の平均結晶粒径が４０μｍ以下であり、結晶粒表
面にシワを有して表面粗度Ｒａが１．０μｍ超１．５μ
ｍ未満であることを特徴とする耐眩性の優れた溶融亜鉛
めっき鋼板。
【請求項３】溶融Ｚｎめっき鋼板の溶融Ｚｎめっき層
の表面にシワを有して、表面粗度Ｒａが１．５μｍ以上
であることを特徴とする耐眩性の優れた溶融亜鉛めっき
鋼板。
【請求項４】請求項１〜３の何れかを満足し、溶融Ｚ
ｎめっき層中にＦｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｓｂ，Ｐｂを
１種あるいは２種以上で３％以下含有することを特徴と
する耐眩性の優れた溶融Ｚｎめっき鋼板。
【請求項５】溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法におい
て、Ｚｎ浴より引き上げ、ガスワイピング直上でめっき
層表層にＺｎ融液が残存するように水スプレーを行った
後、放冷にて残存Ｚｎ融液を凝固させるに際して、水ス
プレー照射開始時の板温を４２５℃以上とすることを特
徴とする耐眩性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法。