JPH0860324A

JPH0860324A - 耐食性に優れたＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ系溶融めっき鋼材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0860324A
Application number: JP6196968A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Sekine; 輝幸関根; Shigeru Unno; 茂海野; Chiaki Kato; 千昭加藤; Kazuo Mochizuki; 一雄望月
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3357471B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性に優れた溶融亜鉛めっき鋼材を提供す
ること、および浴成分の酸化を防止し、めっき作業性を
向上させること。【構成】 Mg：0.2 〜3 wt％、Al：0.06〜0.25wt％、C
a, BeおよびLiのうちから選ばれる１種または２種以上
を 0.001〜0.01wt％含有し、組織がZn−η相及びMg ₂ Zn
₁₁からなる溶融めっき層を、鋼材表面に有するZn−Mg−
Al系溶融めっき鋼材と、めっき後の凝固までの冷却速度
を10℃／sec 以下にするその鋼材製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れたZn−Mg
−Al系溶融めっき鋼材とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用材料や建築用材料の分野
では、耐食性を有する亜鉛めっき鋼材, 鋼線その他の溶
融亜鉛めっき鋼材等が多く使用されている。その背景と
しては、亜鉛はもともと安価であるとともに、鋼に対し
犠牲防食効果を有し鋼材等の防食に適しているからであ
る。

【０００３】ところで、溶融亜鉛めっき使用時の外観に
関し最近、赤錆発生防止、塗装後耐ブリスター性の向上
等への要求が高まってきた。こうした要求に応えられる
ものとして従来、溶融亜鉛めっきの耐食性を向上させる
手段の１つとして、Mgを添加する方法、例えば、特開昭
56−41359 号公報などの提案がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭56−
41358 号公報に開示されている、溶融亜鉛めっき浴中に
Mgを添加し、Zn−Mg系化合物を生成させて耐食性を向上
させる上記従来技術の場合、このMgのためにめっき浴表
面における融液の酸化が激しくなることから、多量のMg
を添加することができず、このことが耐食性のさらなる
向上を目指す上で障害となっていた。

【０００５】本発明の主たる目的は、耐食性に優れた溶
融亜鉛めっき鋼材を提供することにある。本発明の他の
目的は、Al及びCa, Li, Beのいずれか１種以上を添加す
ることによって浴成分の酸化を防止し、めっき作業性を
向上させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上掲の各目的を実現する
ものとして本発明は、以下に掲げる課題解決手段を採用
する。 (1) Mg：0.2 〜3 wt％、Al：0.06〜0.25wt％を含み、そ
してCa, BeおよびLiのうちから選ばれる１種または２種
以上を 0.001〜0.01wt％含有し、残部がZnからなる組成
を有し、かつ組織がZn−η相及びMg₂ Zn₁₁からなる溶融
めっき層を、鋼材表面に有することを特徴とする耐食性
に優れたZn−Mg−Al系溶融めっき鋼材。

【０００７】(2) 上記のめっき層の化学組成は、Mg：0.
4 〜２wt％、Al：0.1 〜0.25wt％、Ca, BeおよびLiは
0.005〜0.01wt％の範囲内で含有することがより好まし
い。

【０００８】(3) 溶融亜鉛めっきを行う際に、被めっき
鋼材を、Mg：0.2 〜3 wt％、Al：0.06〜0.25wt％を含
み、かつCa, BeおよびLiのうちから選ばれる１種または
２種以上を 0.001〜0.01wt％含有し、残部が実質的にZn
からなる溶融めっき浴に浸漬して溶融めっきし、その後
めっき相が凝固するまで10℃／sec.以下の冷却速度で徐
冷することを特徴とする耐食性に優れたZn−Mg−Al系溶
融めっき鋼材の製造方法。

【０００９】

【作用】以下に、本発明に想到するに至った開発経緯に
ついて説明する。発明者らの研究によると、鋼材表面に
Mg添加溶融亜鉛めっきした場合、そのめっき層は一般
に、MgZn₂及びZn−η層によって構成されている。しか
し、そのめっき処理の後に、めっき層が凝固するまでの
冷却速度を10℃／秒以下という緩冷却にした場合には、
このとき得られためっき層はMg₂ Zn₁₁とZn−η層とによ
って構成されることがわかった。ところで、このMg₂ Zn
₁₁は、MgZn₂よりもZn含有率が相対的に高く、そのため
にめっき層中Zn−η層に対するZn−Mg系化合物の割合が
約３倍と多くなり、このMg₂ Zn₁₁が存在すると耐食性が
向上するという事実を発見した。即ち、本発明は、Mg添
加溶融亜鉛めっき後、めっき層が凝固するまでの冷却速
度を10℃／sec 以下、より好ましくは５℃/sec以下に制
御することにより、めっき層中のZn−Mg系化合物をMg₂
Zn₁₁にすることによって、めっき層中のZn−Mg系化合物
量を従来法よりも相対的に増加させ、このことによって
従来法よりも優れた耐食性を示すようにしたものであ
る。

【００１０】上述したように本発明では、溶融亜鉛めっ
き浴中に、所定量のMgを添加する。一般に、亜鉛中にMg
を添加すると、耐食性が向上することは知られている。
しかし、同時に、めっき浴の酸化も激しくなり、めっき
作業を困難にすることも上述したように既知である。こ
のことに対して、本発明では、少量のAlとCa, Beおよび
Liのうちから選ばれる１種以上の成分を複合添加するこ
とにより、めっき浴の酸化を防止するようにした。

【００１１】本発明は、このような着想の下に完成を見
たものであって、まず、めっき浴成分組成, 即ち、溶融
亜鉛めっき皮膜の成分が上述のように限定される理由を
以下に説明する。 (1) めっき層, 浴中のMg：0.2 〜３wt％めっき層, 浴中にMgを添加する理由は、耐食性を向上さ
せるためであり、その効果は0.2 wt％以上の添加によっ
てZn−Mg系化合物を晶出させることで生ずる。一方、こ
のMg添加量の増加に従って耐食性は向上するものの、Zn
−Mg系共晶点である３wt％を超えると耐食性向上の効果
が飽和することに加え、AlとCa, Be及びLiを添加しても
めっき浴の酸化を抑制することができなくなり、めっき
作業性の劣化を招くので、 0.2〜３wt％の範囲に限定し
た。好ましい範囲は 0.4〜２wt％である。

【００１２】(2) めっき層, 浴中のAl：0.06〜0.25wt％めっき層, 浴中にAlを添加する理由は、めっき浴の酸化
防止のためである。そのAl濃度を0.06〜0.25wt％とした
理由は、Ca, BeまたはLiのみの添加では、めっき浴の酸
化防止作用が十分でない。また、被めっき鋼材とめっき
層とのZn−Fe反応を防止するためには少なくとも0.06wt
％以上のAl添加が必要であり、一方、0.25wt％を超えて
このAlを添加しても、耐食性向上効果は飽和し、また、
めっき浴中でのFe−Al系ドロスの生成が問題となるの
で、0.06〜0.25wt％に限定した。好ましい範囲は 0.1〜
0.25wt％である。

【００１３】(3) めっき層中のCa, Be, Li：0.001 〜0.
01wt％めっき層中にCa, BeおよびLiのうち少なくとも１種以上
を単独もしくは合計でそれぞれ0.001 wt％以上含有させ
ることとしたのは、Mgを添加しためっき浴中にCa, Be,
Liのうち少なくとも１種を0.001 wt％以上添加すること
によって、Alの添加と協働してめっき浴表面の酸化を防
止することができるからである。なお、この時製造され
る溶融めっき中には、めっき浴中濃度とほぼ同等のCa,
BeおよびLiを含有する。一方、これらの元素を0.01wt％
を超えて添加した場合には、Ca,Be, Liの偏析によって
耐食性が劣化するので、0.001 〜0.01wt％に限定した。
好ましい範囲は 0.005〜0.01wt％である。

【００１４】(4) 本発明にかかる溶融めっき鋼材の製造
方法において、とくに溶融亜鉛めっきき処理後の冷却に
当たって、その速度を10℃／sec 以下に限定する理由
は、めっき層中にできるZn−Mg化合物をMg₂ Zn₁₁とする
には、10℃／sec 以下とする必要があり、10℃／sec を
超えるような速い冷却速度の下では、めっき層中にでき
るZn−Mg化合物は、MgZn₂ となり、Mg₂ Zn₁₁に比べると
耐食性が劣化するためである。

【００１５】(5) なお、上記(1) 〜(3) の成分組成の溶
融亜鉛めっき浴中で、上記(4) に記載した条件にて鋼材
を溶融めっきした場合、めっき層中の組成は、溶融亜鉛
めっき浴とほぼ同じになる。

【００１６】

【実施例】被めっき物として、Ｃ：0.002 wt％、Si：0.
01wt％、Mn：0.15wt％、Ｐ：0.013 wt％およびＳ：0.00
7 wt％を含有する冷延鋼板(100mm×200 mm×0.75mm) を
用い、溶融めっきシミュレートラインでめっき前処理と
して有機溶媒、アルカリ電解脱脂の後、15％Ｈ₂＋Ｎ₂
雰囲気中で 820℃, 10sec （昇温, 降温速度は10℃／se
c)の焼鈍を行った後、60ｇ／ｍ²の溶融亜鉛めっきを行
い、その後引き続き保温炉によって冷却速度を制御し
た。

【００１７】このようにして得られためっき処理材につ
いて、それの耐食性をSST(塩水噴霧試験) ５％赤錆発生
までの日数及び板重量の減少にて評価した。また、エポ
キシ系カチオン電着塗装後（20μｍ) 、クロスカットを
施し、SST 30日後のクロスカット部の膨れ幅を評価し、
耐ブリスター性を評価した。さらに、めっき層の密着性
評価として、 180°曲げ試験によるZn剥離量をZnの蛍光
Ｘ線カウント数で評価し３段階に評価した。これらのめ
っき条件およびその評価結果を表１, 表２にまとめて示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】上掲の表に示す結果から明らかなように、
従来例のように、溶融Znめっき中にMgを添加することに
よって、めっき層中にZn−η相および／またはMgZn₂を
生成させたもの（No.3〜６）では、Mg無添加のもの（N
o.1) に比較すると耐食性は向上するが、Mg添加によっ
てめっき浴の酸化が激しくなることがわかる。なお、N
o.2に示すように、Mg＜0.2 wt％では、Zn−Mg系化合物
は晶出しないので耐食性の改善は期待できない。また、
従来例はいずれも、冷却速度が10℃／sec を超えるので
Mg₂Zn₁₁の晶出がなく、Mg＞0.2 wt％のもの（No.3〜
６）は／浴の酸化が激しいことがわかった。これに対
し、本発明法（No.7〜25) に従って、溶融Znめっき浴中
に所定量のMgを添加し、さらにAlならびにCa, Beおよび
Liのうちの少なくとも１種を添加し、めっき後めっき層
が凝固完了するまでの冷却速度を10℃／秒以下に制御し
て溶融めっきを行った例では、めっき層はいずれもZn−
η相およびMg₂ Zn₁₁によって構成され、めっき層の密着
性が良好である。しかも、従来のMg添加溶融Znめっきよ
りもさらに、裸耐食性, 塗装後耐ブリスター性の良好な
Mg添加溶融Znめっき鋼材が得られることがわかる。ま
た、めっき浴の酸化防止にも有効であった。なお、この
実施例においては、めっき付着量60ｇ／ｍ²の供試材を
用いたが、発明者らの研究によれば、めっき付着量10ｇ
／ｍ²以上のものでも良好な耐食性を得られることが確
かめられており、自動車等の製造に供する防錆鋼板とし
ては、めっき付着量が20〜70ｇ／ｍ²が好ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
耐食性, 高耐摩耗性の溶融亜鉛めっきを容易に製造する
ことができ、それ故に溶融亜鉛めっき鋼材の使用環境や
用途を一層拡大することができる。

フロントページの続き (72)発明者加藤千昭千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内 (72)発明者望月一雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Mg：0.2 〜3 wt％、Al：0.06〜0.25wt％
を含み、そしてCa,BeおよびLiのうちから選ばれる１種
または２種以上を 0.001〜0.01wt％含有し、残部がZnか
らなる組成を有し、かつ組織がZn−η相及びMg₂ Zn₁₁か
らなる溶融めっき層を、鋼材表面に有することを特徴と
する耐食性に優れたZn−Mg−Al系溶融めっき鋼材。
【請求項２】溶融亜鉛めっきを行う際に、被めっき鋼
材を、Mg：0.2 〜3wt％、Al：0.06〜0.25wt％を含み、
かつCa, BeおよびLiのうちから選ばれる１種または２種
以上を 0.001〜0.01wt％含有し、残部が実質的にZnから
なる溶融めっき浴に浸漬して溶融めっきし、その後めっ
き相が凝固するまで10℃／sec.以下の冷却速度で徐冷す
ることを特徴とする耐食性に優れたZn−Mg−Al系溶融め
っき鋼材の製造方法。