JPH0835071A - 接着性、プレス成形性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

接着性、プレス成形性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【構成】予め鋼板表面に8〜15重量%のPを含有する
付着量10〜65mg/m2 のNi−Pめっき層を電気
めっきまたは無電解めっきにより施した後、焼鈍、めっ
きおよび合金化を行う。これにより、鋼板上に合金化溶
融亜鉛めっき層と、付着量にして5〜50mg/m2
Ni3 P被覆層とが形成された合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を得る。 【効果】この発明によれば、良好なめっき層の加工性
(耐パウダリング性)を維持しつつ、接着性、プレス成
形性が良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造
方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は自動車用防錆鋼板に好
適な、接着性、プレス成形性の良好な合金化溶融亜鉛め
っき鋼板ならびにその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、自動車車体の高防錆化のために種々
の亜鉛めっき鋼板が幅広く使用されている。中でも合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性が良好であること、お
よび比較的低コストで製造できることなどから、現行の
防錆鋼板の主流を占める。
【0003】しかし、この合金化溶融亜鉛めっき鋼板は
冷延鋼板に比べてめっき層の摩擦係数が大きいため、プ
レス成形時に型かじり、材料割れが生じやすく、また熱
処理により亜鉛めっき層の亜鉛および鋼板成分の鉄を拡
散合金化して製造されるため、そのめっき層が脆く剥離
しやすい(このような剥離をパウダリング現象と呼ぶ)
という欠点がある。
【0004】このほか最近では塗料が入り込まないドア
合わせ部等に、防錆強化を目的として隙間を埋めるため
の接着剤が予め使用されることがあるが、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板は表面に存在する酸化物、特にAl酸化物
のために、この接着強度が冷延鋼板に比べて劣るという
欠点もある。これは金属に比べてこれら酸化物に対する
接着剤の接着力が弱いためと考えられる。
【0005】一方、プレス成形性を改善するために、特
開平3−287787号公報には、Zn,Mnなどから
なる酸化物を表面に形成した亜鉛系めっき鋼板が提案さ
れている。しかし、この方法ではプレス成形性は向上
(すなわち摩擦係数が低下)するが、パウダリング性は
向上しないことがわかった。これは摩擦係数は鋼板表面
の状態が支配するものであるため、めっき層表面の酸化
物皮膜付与で改善され得るが、パウダリング性はむしろ
めっき層の厚さと構造、特にめっき/鋼板界面の構造が
支配的であり、この点に関しては酸化物皮膜は何ら有効
な作用を及ぼさないからである。その上、このような酸
化物被覆鋼板は接着剤による接着性の点から見ると、接
着強度が低下する傾向が認められる。これは上述のよう
に、酸化物の接着性の悪さから考えて当然のことであ
る。また化成処理性も酸化物の影響で劣化することが確
認されている。
【0006】一方、特開昭63−312960号、特開
昭60−39153号、および特開昭60−11085
9号の各公報には、溶融亜鉛めっきに先だって電気めっ
きなどでプレめっきを行う方法が提案されている。これ
らには所定量のNiめっきやNi−Pめっきなどをプレ
めっきとして施すことにより、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板におけるめっき層のパウダリングが改善される旨記載
されている。
【0007】しかし、これらはめっき層の合金化反応に
おいて、素地鋼板とめっき層との反応をプレめっきによ
り制御してパウダリングの少ない良好な合金めっき層を
得るというものであるため、本質的にめっき皮膜の構造
を考慮して摩擦特性を改善するという思想はなく、まし
て接着性の向上などを期待することはできない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明はかかる事情
に鑑みてなされたものであって、良好なめっき層の加工
性(耐パウダリング性)を維持しつつ、接着性、プレス
成形性が良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するために、本発明は、第1に、鋼板と、その上に形
成された合金化溶融亜鉛めっき層と、めっき層表面に形
成され、付着量にして5〜50mg/m2 のNi3 P被
覆層と、を有することを特徴とする、接着性、プレス成
形性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【0010】第2に、予め鋼板表面に8〜15重量%の
Pを含有する付着量10〜65mg/m2 のNi−Pめ
っき層を電気めっきまたは無電解めっきにより施した
後、焼鈍、めっきおよび合金化を行って上記合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を得ることを特徴とする、接着性、プレ
ス成形性の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。
【0011】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明では予め鋼板表面にNi−Pめっき層を形成してお
くが、このNi−Pめっき層は溶融めっき工程で行われ
る焼鈍により拡散・合金化して、鋼板素地側にはFe−
Ni−P層を形成し、表層側にはNi3 P層を形成す
る。Fe-Ni-P 層によってNi3 P層の鋼板への密着力が
保たれ、Ni3 P層のめっき浴中への不要な溶出を防止
することができる。
【0012】この鋼板に溶融亜鉛めっきが行われ、合金
化処理が施されると、鋼板とZnめっきとの界面にあっ
た上記Ni3 P、Fe−Ni−Pを主体とする合金生成
物がZn−Feの合金化過程で亜鉛めっき層の表層へと
拡散移動する。これによって本発明の合金化溶融亜鉛め
っき鋼板が製造される。
【0013】めっき表面に存在するNi3 P層はZnめ
っき層に比べて融点が高く且つ硬質なため、プレス成形
時のプレス型へのめっき層の凝着、型かじりを防止する
働きがある。しかも、従来技術の酸化物被覆と異なり、
接着性を損なうことがないばかりか逆に接着性向上効果
も得られる。
【0014】この理由は以下のように推定される。すな
わち、めっき反応当初めっき界面に存在するNi系合金
層が素地鋼板の成分的な不均一性や構造的不均一性(粒
界など)を隠蔽しているために、その表面上では溶融亜
鉛めっき成分であるAlの偏析、不均一濃化が生じにく
い。したがって合金化処理を行った後もそのめっき表層
へのAl系酸化物の偏析濃化が軽減されるため、接着性
が向上する。さらにこのようなめっき反応および合金化
反応における不均一性の排除はめっき層のパウダリング
性改善にも寄与している。
【0015】Ni3 Pの付着量は5〜50mg/m2
あることが望ましい。付着量が5mg/m2 未満ではプ
レス成形性向上効果が得られず、また50mg/m2
では化成処理性が低下する。
【0016】このような皮膜を形成するには、予め施す
Ni−Pめっきの付着量を10〜65mg/m2 とする
とよい。最終的に表面に形成すべきNi3 Pの付着量に
比べて若干多いのはその一部が鋼板素地と反応してFe
−Ni−Pの拡散合金層を形成するためである。また予
め施すNi−PめっきのP含有率は8〜15重量%であ
ることが望ましい。
【0017】電気めっきまたは無電解めっきで得られる
この範囲のNi−Pめっきはアモルファス構造をとるた
めP分布が均一であり、しかも焼鈍拡散に際して速やか
に反応して素地鋼との密着性が良好な合金層を形成す
る。
【0018】しかし、P含有率が8%未満では十分なア
モルファス構造をとらないためにP分布が不均一とな
り、またPの皮膜内拡散が遅いためにNi3 Pの析出が
起こりにくく、結果的にめっき→合金化処理後の表面N
3 P形成量が不足して所望の性能が得られない。Pが
15%超ではNi−Pめっきの加工性が急激に低下する
ため焼鈍工程でのNi−Pめっきの剥離や亜鉛めっき→
合金化処理後のめっき皮膜の加工性劣化、剥離などの原
因となる。
【0019】本発明に係る鋼板における合金化亜鉛めっ
き層のめっき量および合金化度は特に規定されるもので
はなく、この分野で通常使用される範囲を適用すること
ができる。一般的には、加工性、コストなどを総合的に
評価すると、めっき量は25〜70g/m2 、合金化度
はFe重量%で表して8〜14%が妥当な範囲である。
【0020】なお、Ni−Pめっきは溶融亜鉛めっき鋼
板製造ラインの前処理セクションで脱脂および酸洗後に
行ってもよいし、酸洗後冷間圧延前に行うこともでき
る。後者であれば、冷間圧延後の付着量が10〜65m
g/m2 になるように圧延率を考慮してめっき量を設定
すればよい。後者の場合、酸洗後部で連続的にめっき処
理を行えばめっき前の新たな脱脂、酸洗処理が不要であ
るというメリットがある。なお、下地鋼板は特に限定さ
れるものではなく、この分野で通常用いられている耐食
鋼板、軟鋼板、高張力鋼板などのいずれでも適用可能で
ある。
【0021】
【実施例】0.7mm厚さの冷延鋼板を脱脂、酸洗後、
電気めっきおよび無電解めっきにより表1に示す種々の
条件でNi−Pめっきを施し、この鋼板を同質の鋼帯に
スポット溶接して連続溶融亜鉛めっき設備に通板して合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。
【0022】連続溶融亜鉛めっき設備の還元帯での到達
板温は800℃、めっき浴温度は460℃、浴中Al濃
度は0.25重量%であった。めっき量は30〜60g
/m2 に調整し、また合金化炉の温度を制御して合金化
度も9〜14重量Fe%になるように調整してめっき量
および合金化度の異なるめっき鋼板を試作した。
【0023】
【表1】
【0024】このようにして得られた種々の合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の接着強度、摩擦係数、ドロービード試
験におけるめっき剥離量(耐パウダリング性)、化成処
理性を以下の方法で測定した。 (1)接着強度 200×25mmサイズの一対の供試体の間に0.15
mmのスペーサーを介して接着剤厚が0.15mmとな
るように試験体を作成し、150℃×10分の焼き付け
を行ない。この試験体の両端を引っ張り試験機を用いて
200mm/分の速度で引っ張り、剥離時の平均剥離強
度を測定した。なお、接着剤には塩化ビニル系のヘミン
グ用アドヒシブを用いた。 (2)プレス成形性 供試体表面にビードを押しつけた状態で供試体を引き抜
き、そのときの引き抜き荷重を測定して摩擦係数(引き
抜き荷重/押しつけ荷重)を算出した。押しつけ荷重は
400kgf、引き抜き速度は100cm/分とした。
摩擦係数が0.13未満を「○」、0.13以上を
「×」と評価した。 (3)パウダリング性 ドロービード試験機により評価した。条件は押しつけ荷
重500kgf、引き抜き速度200mm/分とした。
この試験片の対象面をテープ剥離し、試験前後の重量差
からめっき剥離量を求め、剥離量が5g/m2 未満を
「○」、5g/m2 以上を「×」と評価した。 (4)化成処理性 リン酸亜鉛処理を行い、その結晶形態をSEMで観察し
た。結晶サイズが10ミクロン未満のものを「○」と
し、10ミクロン超の粗大化したものを「×」と評価し
た。
【0025】表2、表3に、その際のプレめっき条件、
合金化亜鉛めっき層の組成、Ni3P被覆層の付着量、
および上記試験結果を示す。なお、表2は本発明の範囲
内である実施例の結果について示し、表3はその範囲か
ら外れる比較例の結果について示す。
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】表2から明らかなように、本発明の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板は、接着強度、摩擦係数、めっき剥
離量(耐パウダリング性)、化成処理性のいずれもが良
好な値を示した。これに対して、比較例の場合には表3
に示すように、これらの少なくとも1つが不十分な値と
なることが確認された。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、良好なめっき層の加工性(耐パウダリング性)を維
持しつつ、接着性、プレス成形性が良好な合金化溶融亜
鉛めっき鋼板およびその製造方法が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 3/56 A 5/10 (72)発明者 渡辺 豊文 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板と、その上に形成された合金化溶融
    亜鉛めっき層と、めっき層表面に形成され、付着量にし
    て5〜50mg/m2 のNi3 P被覆層と、を有するこ
    とを特徴とする、接着性、プレス成形性の良好な合金化
    溶融亜鉛めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 予め鋼板表面に8〜15重量%のPを含
    有する付着量10〜65mg/m2 のNi−Pめっき層
    を電気めっきまたは無電解めっきにより施した後、焼
    鈍、めっきおよび合金化を行って請求項1の合金化溶融
    亜鉛めっき鋼板を得ることを特徴とする、接着性、プレ
    ス成形性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
    法。
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US7514153B1 (en) * 2005-03-03 2009-04-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for deposition of steel protective coating
JP2012043841A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Murata Mfg Co Ltd 積層型セラミック電子部品およびその製造方法
KR101309024B1 (ko) * 2011-01-06 2013-09-17 한국생산기술연구원 분말 하이브리드화에 의한 고특성 연자성 소재의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2970410B2 (ja) 1999-11-02

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