JPH083712A - 耐パウダリング性及び耐低温チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

耐パウダリング性及び耐低温チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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JPH083712A
JPH083712A JP14005594A JP14005594A JPH083712A JP H083712 A JPH083712 A JP H083712A JP 14005594 A JP14005594 A JP 14005594A JP 14005594 A JP14005594 A JP 14005594A JP H083712 A JPH083712 A JP H083712A
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JP
Japan
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phase
steel sheet
resistance
thickness
low temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP14005594A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Adachi
吉隆 足立
Keiji Miki
啓司 三木
Atsuhisa Yagawa
敦久 矢川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】鋼板の少なくとも片面に平均厚みが 0.1〜 1.5
μmのΓ1(Fe5Zn21)相が形成されためっき層を有し、Γ
1 相中の双晶及び転位の平均個数が下記(1)式を満た
し、かつ、めっき層の厚みが3〜15μmである合金化溶
融亜鉛めっき鋼板。 単位面積当たりの双晶の個数/単位面積当たりの転位の個数≦3 ・・・(1) 【効果】耐パウダリング性及び耐低温チッピング性とも
に優れ、自動車用、家電製品用、建材用などの素材とし
て好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用、家電製品
用、建材用などに好適な合金化溶融亜鉛めっき鋼板(以
下、GA鋼板と呼ぶ)に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車、家電製品等の高級化に伴
い、長期間にわたり優れた防錆能を発揮する防錆鋼板、
特にGA鋼板の必要性が高まりつつある。
【0003】GA鋼板は、通常、鋼板を弱酸化性雰囲気
もしくは還元性雰囲気中で予熱した後、水素と窒素の混
合ガスからなる還元性雰囲気中で加熱もしくは焼鈍し、
次いで、この鋼板をめっき温度付近まで冷却した後、溶
融亜鉛めっきを施し、めっき被覆した鋼板をさらに 500
〜600 ℃の材料温度で10〜40秒間加熱することにより製
造される。めっき被覆後の加熱によって鋼板表面のめっ
き層厚全体にわたりFe−Zn金属間化合物相が形成される
(以下、このめっき層をGA皮膜、あるいは単に皮膜と
もいう)。
【0004】GA鋼板の防錆能を高めるための最も一般
的な方法は、めっき層の厚みの増加である。しかしなが
ら、厚めっきを施したGA鋼板は一般に耐パウダリング
性が悪く、その改良のために多くの研究開発が行われて
いる。
【0005】GA鋼板の耐パウダリング性は、Fe−Zn金
属間化合物相の中で最もFe含有量が高いΓ(Fe3Zn10) 相
が厚く析出した状態で低下する (すなわち、パウダリン
グ剥離量が増加する) ことが確かめられており、その対
策として、従来、Γ相の析出を抑制する合金化処理が実
施されている。実際には、皮膜中のη相が消失した直後
の状態が、Γ相の析出がなく、耐パウダリング性に優れ
るとされている。しかしながら、Γ相の析出が抑制され
た皮膜を有するGA鋼板の耐低温チッピング性は極めて
不十分である。
【0006】GA鋼板の表面に形成されている皮膜の破
壊ないし剥離現象に関しては、これまで主に加工時に生
じるパウダリング剥離現象について検討されており、こ
の現象は、皮膜を構成するΓ相の脆さに起因して生じる
皮膜内部の破壊によるものであるとされている。そのた
め、Γ相の成長を抑制する方法が種々検討されており、
例えば、特開平1−279738号公報には、アルミニウム
(Al)濃度が0.04〜0.12重量%の亜鉛浴でめっきを施し
た後、2秒以下で 470℃以上の温度へ急速加熱し、合金
化完了後 420℃以下の温度まで2秒以下で急速冷却する
ことによりΓ相の成長を抑制し、δ1 相主体皮膜を有す
るGA鋼板を製造する方法が示されている。しかし、こ
の方法により皮膜組織の均一なGA鋼板を製造するため
には加熱手段および冷却手段を板幅方向およびライン方
向に多段に設置して温度コントロールする必要があり、
設備コストが増大するという大きな問題があるととも
に、この皮膜組織を有するGA鋼板の耐低温チッピング
性が極めて不十分であるという欠点もある。
【0007】上記のように、Γ相の析出を抑制すれば、
耐パウダリング性の向上効果は認められるものの、複雑
なあるいは経済的に不利な合金化処理が必要であり、ま
た、耐低温チッピング性は極めて不十分である。そのた
め、耐パウダリング性及び耐低温チッピング性のいずれ
にも優れた、言わば次世代のGA鋼板の開発が望まれて
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術における問題点を克服し、耐パウダリング性及び耐低
温チッピング性ともに優れたGA鋼板を提供することを
課題としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は詳細、かつ
系統的な実験・検討を重ねた結果、Γ1 相の平均厚みが
0.1〜1.5 μmの範囲のΓ1 相を皮膜組織中に有し、か
つ、Γ1 相中に存在する格子欠陥のうち双晶と転位の比
が所定の条件を満たす皮膜を有するGA鋼板は、基板鋼
板の化学組成に係わりなく、従来のGA鋼板に比べて耐
パウダリング性と耐低温チッピング性ともに優れている
ことを見いだした。
【0010】本発明はこの知見に基づいてなされたもの
で、その要旨は下記のGA鋼板にある。 鋼板の少なく
とも片面に平均厚みが 0.1μm以上 1.5μm以下のΓ
1(Fe5Zn21)相が形成されためっき層を有し、前記Γ1
中の格子欠陥の平均個数が下記(1) 式を満たし、かつ、
めっき層の厚みが3μm以上15μm以下であることを特
徴とする耐パウダリング性及び耐低温チッピング性に優
れたGA鋼板。
【0011】 単位面積当たりの双晶の個数/単位面積当たりの転位の個数≦3 ・・・(1)
【0012】
【作用】以下、本発明で規定した諸条件について説明す
る。
【0013】本発明のGA鋼板において、平均厚みが
0.1μm以上 1.5μm以下のΓ1 相が形成されることを
必要条件としたのは、厚さが 0.1μm未満のΓ1 相を有
するGA皮膜は、耐パウダリング性は良好であるが、耐
低温チッピング性に問題があるためであり、また、平均
厚みが 1.5μmを超えるΓ1 相が析出すると、その中に
存在する双晶と転位の比が本発明で定める範囲内であっ
ても耐パウダリング性が劣化するからである。
【0014】このΓ1 相の同定および厚みの測定は以下
に述べる方法による。すなわち、観察可能な厚みにイオ
ンシンニング法で加工した試料の数ヵ所を透過型電子顕
微鏡で皮膜と基板鋼板の界面(皮膜/基板界面という)
に平行な方向から観察し、その測定した厚さの平均値を
Γ1 相の厚みと規定する。従来から実施されているX線
回折法ではΓ相とΓ1 相を重ね合わせた状態で測定し、
しかも両者の回析角度がほぼ同じであることから、Γ相
とΓ1 相を区別することは困難であったが、透過型電子
顕微鏡によって皮膜/基板界面の方向に平行な方向から
それぞれの相を電子線回折法で評価すると、Γ相とΓ1
相の電子線回析パターンが重ならず、またそれぞれの結
晶構造が異なるために回折パターンが異なり、容易に両
者を区別することができる。
【0015】Γ1 相の厚みが 1.5μmを超えて成長する
と耐パウダリング性が劣化する機構の詳細については不
明であるが、表1に示す種々のFe−Zn金属間化合物(い
ずれも平衡状態で析出)の硬度を比較するとΓ1 相の硬
度は最も高く、硬度の高い物質は一般的に脆いことから
類推して、耐パウダリング性劣化の原因はΓ1 相の脆さ
にあると考えられる。
【0016】
【表1】
【0017】Γ1 相中に存在する単位面積当たりの転位
の数に対する双晶の数の比の上限を前記 (1)式のように
3と限定したのは、この比が3を上回った場合、Γ1
の靱性が低下し、それに伴って耐パウダリング性が著し
く低下するからである。この比の下限値は特に限定しな
い。本発明者らの調査では、この比が 0.5程度の低いも
のが得られ、良好な性能を示した。
【0018】双晶および転位の観察方法は上述した透過
型電子顕微鏡により行い、複数の視野を観察して認めら
れた双晶および転位の数を単位面積に換算した平均値に
より評価する。図1はΓ1 相の結晶構造の一例を示す図
で、図中に矢印で示した部分に双晶が認められる。な
お、図1の左下隅の電子線回折パターンは図1中の双晶
2を中心とする直径約30nmの領域から得たものである。
【0019】GA皮膜内に形成されたΓ1 相中の双晶、
転位という格子欠陥は、本発明者らが初めて見いだした
ものであるが、その単位面積あたりの双晶と転位の比が
3を超えると耐パウダリング性が劣化するのは、Γ1
中の双晶同志が交差した部位で、あるいはΓ1 相と隣接
する相であるΓ相にΓ1 相中の双晶が突き当たった部位
でミクロ的な領域に応力集中が起こり、その応力集中を
緩和する転位が十分存在しないために、室温での変形時
にその応力集中部を起点にクラックが発生することによ
るものと推察される。なお、後述する高温歪付与は、Γ
1 相中への転位の導入に効果があると考えられる。
【0020】めっき層の付着厚さの下限値を3μmとし
たのは、通常行われているガスワイピングによるめっき
付着量制御でこの値未満の付着量とするのは生産性の低
下が大きく、かつ防錆能も低下するからである。また、
上限値を15μmとしたのは、付着厚さが15μmより厚く
なると皮膜組織に関係なく耐パウダリング性が急激に劣
化するからである。なお、めっき層は基板鋼板の少なく
とも片面に形成されていればよい。
【0021】本発明のGA鋼板は、上述したようにΓ1
相の厚み、およびΓ1 相中の格子欠陥である双晶と転位
の存在比が上記のように規定されている点に特徴があ
り、従来、耐パウダリング性が良好とされているΓ相抑
制型のGA鋼板とはその技術思想を根本的に異にするも
のである。しかも、従来のGA鋼板に比べて耐パウダリ
ング性向上効果が大きく、かつ耐低温チッピング性も良
好である。
【0022】本発明の皮膜組織を有するGA鋼板は、例
えば、皮膜中のFe含有量が10〜20重量%になるように加
熱合金化処理を施した後、 300〜500 ℃の温度領域で伸
び率が1〜10%になるように高温歪付与することにより
製造することができる。好ましくは、Fe含有量が12〜15
重量%になるように調整したGA鋼板を 350〜400 ℃で
歪付与すればよい。この高温歪付与はスキンパス圧延に
よって行うことが可能であるが、高温曲げなど、他の方
法を用いてもよい。なお、溶融亜鉛浴中に、通常のGA
鋼板製造時に加えられるAlの他、Mg、Pb、Sb、Ti、Sn、
Cd、Cr等が合計して1重量%以下含まれていても、上記
のめっき皮膜構造が確保される限り本発明の効果は変わ
らない。
【0023】
【実施例】表2に示す化学組成を有する厚さ 0.8mmの極
低炭素鋼 (A材) 、P添加鋼 (B材) およびSi添加鋼
(C材) の冷間圧延材を被めっき鋼板(基板鋼板)と
し、脱脂した後、実験室規模の縦型溶融めっき装置に取
付け、以下に示す条件で溶融亜鉛めっきを施した。な
お、めっき付着厚さは、それぞれ片面づつガスワイピン
グ量を変えて、所定の厚さになるように調整した。
【0024】予熱: 550℃ (雰囲気:N2) 還元: 850℃×60秒 (雰囲気:26体積%H2+N2、露点−
60℃以下) 亜鉛浴侵入直前の板温: 450℃ 亜鉛浴温: 460℃ 亜鉛浴中のAl濃度: 0.1重量% 浸漬時間:1秒 めっき付着厚さ:片面当たり8〜10μm 上記の条件で製造した溶融亜鉛めっき鋼板を、種々の温
度に保持した塩浴に所定時間浸漬した後、室温まで空冷
することによって合金化処理し、続いて 300〜500 ℃の
範囲で1〜10%の伸び率になるようにスキンパス圧延
し、種々の皮膜組織を有するGA鋼板を得た。
【0025】これらのGA鋼板について、耐パウダリン
グ性および耐低温チッピング性を評価した。
【0026】耐パウダリング性の評価は、試験片の評価
面を内側にして室温で60度V曲げ戻し後、テープ剥離す
ることにより行った。評価基準は、◎(全く剥離せ
ず)、○(剥離幅は2mm未満ではあるが少量剥離す
る)、△(剥離幅が2mm以上5mm未満の剥離が認められ
る)および×(剥離幅が5mm以上)の4段階とし、◎お
よび○の場合を良好とした。
【0027】耐低温チッピング性は以下の方法により評
価した。すなわち、試験片に対してリン酸亜鉛処理( C
hemfil社製 CF168処理液使用) 、カチオン電着塗装(PPG
社製Uniprime塗料使用、膜厚30μm) 、中塗り塗装 (同
社製エポキシエステル系塗料使用、膜厚15μm) および
上塗り塗装 (同社製アクリル・エナメル系塗料使用、膜
厚45μm) の化成・塗装処理をこの順に行い、得られた
試験片を供試台上にセットして−40℃の低温条件下でダ
イヤモンド粒(直径3mm) を時速 120kmで10箇所に衝突
させ、その後、工業地帯で5年間にわたる耐食性暴露試
験を行った。なお、暴露試験では、1ヵ月に1回の頻度
で試験片を3%NaCl水溶液に30分間浸漬した。
【0028】評価基準は、暴露試験後の試験片につい
て、◎(ダイヤモンド粒の衝突点での塗膜ブリスターの
最大径が1mm未満のもの)、○(同じく1mm以上3mm未
満のもの)、△(同じく3mm以上5mm未満のもの)およ
び×(同じく5mm以上のもの)の4段階とし、◎および
○の場合を良好とした。
【0029】評価結果を図2に示す。図2の(a) は耐パ
ウダリング性、図2の(b) は耐低温チッピング性につい
ての結果であるが、これらの結果から、Γ1 相の平均厚
みが0.3〜1.5 μmの範囲にあり、かつ、Γ1 相中に存
在する双晶と転位の存在比(単位面積当たりの、双晶の
個数/転位の個数)が3以下である皮膜組織を有するG
A鋼板は、変形時に皮膜の剥離が生じず、あるいは剥離
してもその幅が2mm未満で、耐パウダリング性が極めて
良好であり、しかも、耐低温チッピング性にも優れてい
ることがわかる。
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】本発明のGA鋼板は、耐パウダリング性
及び耐低温チッピング性ともに優れ、自動車用、家電製
品用、建材用などの素材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】Γ1 相の結晶構造の一例を示す図である。
【図2】Γ1 相の厚さと、双晶/転位(単位面積当たり
の個数)比が耐パウダリング性および耐低温チッピング
性に与える影響を示す図で、(a) は耐パウダリング性、
(b) は耐低温チッピング性についての結果である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板の少なくとも片面に平均厚みが 0.1μ
    m以上 1.5μm以下のΓ1(Fe5Zn21)相が形成されためっ
    き層を有し、前記Γ1 相中の格子欠陥の平均個数が下記
    (1)式を満たし、かつ、めっき層の厚みが3μm以上15
    μm以下であることを特徴とする耐パウダリング性及び
    耐低温チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼
    板。 単位面積当たりの双晶の個数/単位面積当たりの転位の個数≦3 ・・・(1)
JP14005594A 1994-06-22 1994-06-22 耐パウダリング性及び耐低温チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 Pending JPH083712A (ja)

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JP14005594A JPH083712A (ja) 1994-06-22 1994-06-22 耐パウダリング性及び耐低温チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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