JPH0860399A - 耐孔あき性と塗装性能に優れた亜鉛−アルミナ系分散めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐孔あき性と塗装性能に優れた亜鉛−アルミ
ナ系分散めっき鋼板の提供。 【構成】 Ｃ：0.001 〜 0.1wt％、Mn： 0.1〜 1.5wt％
を含み、Cu： 0.1〜 0.5wt％、Ni：0.05〜 0.5wt％、C
r：0.05〜 1.5wt％の１種以上と、さらにＰ：0.03〜0.1
5wt％、Ti：0.03〜 0.5wt％、Al：0.03〜 0.2wt％、
Ｂ：0.001 〜0.05wt％、Nb：0.001 〜0.02wt％の１種以
上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼板
に、Co、Cr、NiおよびFeよりなる群から選択された少な
くとも１種以上の元素を 0.1〜30wt％含み、さらにアル
ミナを0.01〜３wt％含み、残部が亜鉛からなる亜鉛−ア
ルミナ系分散めっき層を有する。

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、家電用等に用い
られる高耐食性めっき鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既に、本出願人は、従来の純Znめっき鋼
板やZn系合金めっき鋼板に比較して格段に優れた裸耐食
性、塗装後耐食性、溶接性などの諸性能を有するZn系め
っき鋼板として、電気Znめっき層中にAlやSiの酸化物お
よび／または水酸化物と、Co、Cr等を共析させた高耐食
性Zn系複合めっき鋼板を提供している（特公昭62−6758
号公報、特開昭61−130498号公報）。これらの高耐食性
Zn系複合めっき鋼板は、その製造方法および品質の確立
が工業的になされており、優れた製品であることが認識
されている。しかし使用する母材鋼板は普通鋼板であり
特に成分組成を規定するものではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の高耐食性亜鉛−
アルミナ系複合めっき鋼板は耐外面錆性や比較的乾燥し
た腐食環境での耐食性には優れているが、NaCl、CaClな
どの存在する過酷な腐食環境に曝させた場合は耐孔あき
性が不十分である。この場合めっき付着量を多くすれば
よいが、めっき付着量を多くすると経済的に不利になる
ばかりでなく、加工性、溶接性なども悪くなる。

【０００４】本発明の目的は、通常のめっき付着量でも
耐孔あき性と塗装性能に優れた亜鉛−アルミナ系分散め
っき鋼板を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：0.001 〜
0.1wt％、Mn： 0.1〜 1.5wt％を含み、Cu： 0.1〜 0.5
wt％、Ni：0.05〜 0.5wt％、Cr：0.05〜 1.5wt％の１種
以上と、さらにＰ：0.03〜0.15wt％、Ti：0.03〜 0.5wt
％、Al：0.03〜 0.2wt％、Ｂ：0.001 〜0.05wt％、Nb：
0.001 〜0.02wt％の１種以上を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物からなる鋼板に、Co、Cr、NiおよびFeより
なる群から選択された少なくとも１種以上の元素を 0.1
〜30wt％含み、さらにアルミナを0.01〜３wt％含み、残
部が亜鉛からなる亜鉛−アルミナ系分散めっき層を有す
ることを特徴とする耐孔あき性と塗装性能に優れた亜鉛
−アルミナ系分散めっき鋼板である。

【０００６】

【作用】本発明者らは、めっき付着量を多くしないで耐
孔あき性をよくすることを検討した。その結果、亜鉛−
アルミナ系分散めっき鋼板における地鉄の鋼成分を適宜
調整することにより、著しく耐孔あき性が向上すること
が分かった。即ち、地鉄にいくつかの元素を微量添加し
た鋼板に亜鉛−アルミナ系分散めっきを施すことによっ
て、地鉄とめっき層との相互作用あるいは相乗効果によ
る耐孔あき性の向上が可能であることを見出した。

【０００７】その要旨は、Ｃ：0.001 〜 0.1wt％、Mn：
0.1〜 1.5wt％を含み、Cu： 0.1〜0.5wt％、Ni：0.05
〜 0.5wt％、Cr：0.05〜 1.5wt％の１種以上と、さらに
Ｐ：0.03〜0.15wt％、Ti：0.03〜 0.5wt％、Al：0.03〜
0.2wt％、Ｂ：0.001 〜0.05wt％、Nb：0.001 〜0.02wt
％の１種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物か
らなる鋼板に、Co、Cr、NiおよびFeよりなる群から選択
された少なくとも１種以上の元素を 0.1〜30wt％含み、
さらにアルミナを0.01〜３wt％含み、残部が亜鉛からな
る亜鉛−アルミナ系分散めっき層を有する耐孔あき性と
塗装性能に優れた亜鉛−アルミナ系分散めっき鋼板であ
る。

【０００８】本発明では、通常の鋼板製造工程で製造さ
れた前記成分の鋼板を、めっき原板として用いる。Ｃは
強度付与成分として0.001 〜 0.1wt％の範囲で含有さ
せ、特に良好な加工性が要求される場合は0.05wt％以下
が好ましい。また 0.1wt％を超えると加工性が低下し、
耐孔あき性も劣化する傾向にある。

【０００９】Mnは強化付与成分として添加する。しかし
1.5wt％を超えると加工性の低下が大きい。特に良好な
加工性が要求される場合は１wt％以下が好ましい。Ｃ、
Mnのみを含み残余がFe及び不可避的不純物からなる鋼よ
り製造された鋼板は、自動車、家電用鋼板等に必要な加
工性を有しているが耐食性が悪い。したがって本発明で
は、耐食性を向上せしめるために、Cu、Ni、Crの１種ま
たは２種以上を添加し、さらにそれらの成分と複合して
耐食性向上を助長するＰ、Ti、Al、Ｂ、Nbを１種または
２種以上を添加する。

【００１０】Cuは耐食性向上効果がもっとも大きく、
0.1〜 0.5wt％の添加で大きな効果が得られる。 0.1wt
％未満では耐食性向上効果が小さく、 0.5wt％を超える
と耐食性は向上するが、鋼板製造の熱間圧延工程で赤熱
脆性による割れや鋼板表面にCuが濃縮し、ひび割れが発
生しやすくなる。Cuは 0.2〜 0.3wt％の添加が望まし
い。

【００１１】Niの単独添加は耐食性向上効果は小さい
が、Cu、Cr、Ｐなどと共存すると大きな効果を示す。ま
たCuの熱間脆性をやわらげる効果もある。その添加量は
0.05〜0.5wt％で、0.05wt％未満では効果がなく、 0.5w
t％を超すと製造コストの上昇から望ましくない。Crは
単独添加でも耐食性向上効果があるが、Cuと共存すると
き0.05〜 0.5wt％の微量添加で大きな効果が得られる。
Cu無添加では 0.5wt％以上、望ましくは１〜 1.5wt％が
よい。しかし 1.5wt％を超えると耐食性向上効果は大き
いが加工性の低下が大きく、またコストも高くなる。

【００１２】ＰはCuと共存するとき耐食性向上効果が大
きく、Niとの共存においても助長効果がある。その添加
量は0.03〜0.15wt％で、0.03wt％未満では効果がなく、
0.15wt％を超えると加工性の劣化が大きい。好ましくは
0.03〜 0.1wt％である。TiはCuなどと共存するとき耐食
性向上効果があるが、さらに脱窒およびＣの安定化効果
があり、耐食性向上元素の添加に伴う加工性の劣化を補
うため、あるいは更に高度な加工性を要求される場合等
に添加する。その添加量は0.03〜 0.5wt％で、好ましく
は0.05〜 0.2wt％である。0.03wt％未満では効果がな
く、 0.5wt％を超える添加は不必要な量である。

【００１３】AlはCuと共存するとき耐食性向上効果があ
り0.03〜 0.2wt％添加する。Ｂ、Nbは直接的に耐食性を
向上せしめる効果はないが、鋼中のＣ、Ｎと結合し加工
性の向上に大きな効果がある。このため耐食性向上元素
の添加による加工性劣化を防ぐ効果が大きい。その添加
量はＢ：0.001 〜0.05wt％、Nb：0.001 〜0.02wt％の範
囲で十分な効果が得られる。

【００１４】その他、鋼中に不可避的に含有されるＳは
耐食性に対する悪影響が大きく、0.025 wt％以下、好ま
しくは0.01wt％以下にするのが望ましい。以上に述べた
鋼成分の鋼板は、従来の鋼板に比べて耐食性が優れてい
るものの、現在自動車、家電用鋼板等に要求されている
耐食性からみれば不十分である。従って、より優れた耐
食性を付与するために亜鉛−アルミナ系分散めっきを施
す。

【００１５】亜鉛は鋼板に対して犠牲防食作用を有する
金属であり、亜鉛単独めっきでも耐食性は著しく改善さ
れる。しかし純亜鉛は活性なため塩水などの腐食環境で
は犠牲防食作用が強く働き亜鉛の消耗が激しく、より高
い耐食性を得るためには亜鉛の目付量を多くする必要が
ある。目付量を多くすることは加工性や溶接性を劣化さ
せるだけでなく、コストが高くなり好ましくない。この
ため本発明は、目付量が少なくてもめっき層の腐食生成
物が安定で長期にわたって防食効果のある亜鉛−アルミ
ナ系分散めっき鋼板を既に特公昭62−6758号公報で提案
している。

【００１６】しかし塩水が浸入するような過酷な腐食環
境での高度な耐食性、耐孔あき性を得るためには目付量
を多くする必要があった。このため目付量を多くするこ
となく耐孔あき性を向上させるためには母材鋼板自体の
耐食性を向上させることが重要である。このような観点
から種々検討した結果、前記組成の鋼板をめっき原板に
使用することにより、一段と優れた耐孔あき性を示すめ
っき鋼板が得られることがわかった。この理由として
は、亜鉛−アルミナ系分散めっき層の腐食生成物は安定
な塩基性塩化亜鉛を形成し犠牲防食作用を保ったまま亜
鉛の溶解がゆっくり進む。さらに亜鉛が溶解し尽くして
犠牲防食作用がなくなっても、安定な腐食生成物が残り
鉄の溶解速度を遅くするため腐食速度が遅くなる。この
結果として耐孔あき性がよくなるものと考えられる。

【００１７】なお、亜鉛−アルミナ系分散めっき目付量
の好ましい範囲は10〜30ｇ／ｍ² である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説
明する。 〈実施例１〜４、比較例１、２〉 めっき浴組成 硫酸亜鉛（７水基） 400ｇ／ｌ 硫酸コバルト（７水基） 100ｇ／ｌ 40％硫酸クロム水溶液 70ｇ／ｌ 20％アルミナゾル溶液 40ｇ／ｌ 上記めっき浴を用い、アルカリ脱脂および５％塩酸で酸
洗したのち水洗した表１に示す組成の冷延鋼板に、以下
の条件でめっきを行って亜鉛−アルミナ系分散めっき鋼
板を製造した。

【００１９】めっき条件 めっき浴温度 50 ℃ pH 2.8 陽極材料 ５％Sn−Pb 電極密度 7Ａ／dm² 〈比較例３、４〉表１に示す組成の鋼板にめっきを施さ
ずに防錆性能を調べた。

【００２０】以上のようにして製造した防錆鋼板の性能
を表１に示す。表中に示す各性能は次に示す試験方法で
行った。 〈試験方法〉 めっき密着性： 180℃曲げ曲げ戻し試験によるめっき
層の剥離量で評価。 無塗装での耐食性：塩水噴霧試験５時間、乾燥試験
（60℃、相対湿度20％以下）５時間、湿潤試験（50℃、
相対温度95％以上）14時間の１日１サイクルの繰り返し
試験により、鋼板の厚さ 0.8ミリの試験時間60日（60サ
イクル）後の腐食量で評価。 りん酸塩化成処理性：浸漬方式のりん酸亜鉛化成処理
によりりん酸亜鉛化成処理後の外観及びりん酸亜鉛結晶
の生成状況を走査型電子顕微鏡により観察して評価。 電着塗装後の耐食性：と同様にりん酸亜鉛化成処理
後カチオン電着塗料を21μｍ塗装し、塗膜面にスクラッ
チ傷をいれた試料について、塩水噴霧試験1200時間後の
スクラッチ傷部の腐食幅で評価。 ３コート後の塗膜耐水二次密着性：試料にりん酸亜鉛
化成処理を施し、次いでカチオン電着塗料を厚さ21μ
ｍ、中塗り塗料30μｍ、上塗り塗料35μｍ塗装した後、
50℃の蒸留水に 240時間浸漬、２ミリ方眼 100個の碁盤
目試験を行い、テーピング剥離状況で評価。 ３コート塗装後の耐食性：と同様にして３コート塗
装した試料について、チッピング試験（３〜５ｇの小石
20個を時速 100kmで塗膜面にショットする) を行い、次
いで１週間に２回海水を散布する海岸暴露試験を１年間
行い塗膜傷部の腐食幅で評価。

【００２１】なお、上記〜の各性能については表２
に示すように４区分に分けて評価した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】本発明の防錆鋼板は従来の鋼板に比べて、
いずれも優れた性能を示している。

【００２５】

【発明の効果】本発明の亜鉛−アルミナ系分散めっき鋼
板は、従来の鋼板より耐食性に優れ、十分な耐孔あき性
と塗装性を有しており、自動車や家電用等として有利に
用いることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：0.001 〜 0.1wt％、Mn： 0.1〜 1.5
   wt％を含み、Cu： 0.1〜 0.5wt％、Ni：0.05〜 0.5wt
   ％、Cr：0.05〜 1.5wt％の１種以上と、さらにＰ：0.03
   〜0.15wt％、Ti：0.03〜 0.5wt％、Al：0.03〜 0.2wt
   ％、Ｂ：0.001 〜0.05wt％、Nb：0.001 〜0.02wt％の１
   種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる
   鋼板に、Co、Cr、NiおよびFeよりなる群から選択された
   少なくとも１種以上の元素を 0.1〜30wt％含み、さらに
   アルミナを0.01〜３wt％含み、残部が亜鉛からなる亜鉛
   −アルミナ系分散めっき層を有することを特徴とする耐
   孔あき性と塗装性能に優れた亜鉛−アルミナ系分散めっ
   き鋼板。