JPH0874018A

JPH0874018A - 溶融亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JPH0874018A
Application number: JP20703694A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Toki; 保土岐; Masanori Tsuji; 正規辻
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-19
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JP2848250B2

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融亜鉛めっき鋼板の耐経時剥離性、加工後
耐食性を改善する。【構成】 Al：0.10〜0.30wt％、Sb：0.003 〜0.10wt
％、NiおよびCrの１種あるいは２種を合計で0.001 〜2.
0 wt％含有し、Feを除くPb、Cd、あるいはSnを含む不可
避不純物の合計が0.03wt％未満に抑制し、残部がZnより
なるめっき被覆層を設ける。【効果】めっき後、そのままでレギュラースパングル
材を、急冷およびミスト冷却によりゼロスパングル材を
それぞれ製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐経時剥離性および加
工後耐食性に優れるミニマムスパングルあるいはゼロス
パングルならびにレギュラースパングル溶融亜鉛めっき
鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、溶融亜鉛めっき鋼板は自動車、家
電、建材等に多量に使用されており、その適用部位も広
範囲に広がっている。このため、形状についても複雑多
様化してきており、さらなる高品質化が要求されてい
る。

【０００３】従来、一般に、鉄鋼材料の溶融亜鉛めっき
浴組成は、0.2 wt％程度のAlとスパングル開華元素とし
て0.1 〜0.2 wt％のPbを複合添加したものが使用されて
いる。しかしながら、このようなめっき浴組成ではめっ
き層の剥離の問題が発生しており、特に高温多湿環境下
あるいは屋内で長期間保管された場合、その発生頻度が
顕著になる。

【０００４】このようなめっき層の経時剥離はゼロスパ
ングル材で発生し易く、浴中AlおよびPb濃度が所定量以
上になると顕著化するため、原則的には加工密着性に影
響するAl濃度は別にして、Pb濃度を極微量に低下するこ
とにより解決できる。しかしながら、それではスパング
ル材の製造ができず、スパングル材の需要がある限り、
Pb等のスパングル形成元素が必要であり根本的問題解決
にならない。この経時剥離は粒界腐食が主原因でありPb
等の固溶度の小さい低融点金属が共存すると、例えばPb
が最終凝固するが、その時の凝固収縮による空隙の発生
が腐食溶質の透過を容易にすること、およびPbの貴な特
性が周囲のα相もしくはη相の腐食を促進すると言われ
ている。

【０００５】ゼロスパングル材ではPbが共存すると最終
凝固過程でかなりの量のPbが素地近傍で凝固し、その近
傍に空隙を残す可能性がある。これが、高温多湿下で時
効されるとα−Alを分離するために、その体積変動でク
ラック等を生じ、水分、酸素の透過を容易にし腐食剥離
に至るものと考えている。

【０００６】この対策の一つとして例えば、特開昭53−
128539号公報では、めっき被覆層の組成をAl：0.2 〜17
wt％、Sb：0.02〜0.15wt％、Pb：≦0.02wt％とすること
を提案している。Sbは経時剥離を起こさない添加元素と
してよく知られており (材料とプロセスvol.3(1990)-65
5)、Pbと置き換えることにより、経時剥離は抑制でき
る。しかし、Pb、Sb等のスパングル開華元素をZn浴中に
添加すると皮膜の加工性が低下してしまう。溶融亜鉛め
っき鋼板にも成形性が厳しく求められるようになってき
ている現状において満足のいく性能が得られていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、耐経時剥離性および加工後耐食性に優れたミニマイ
ズド材、ゼロスパングル材、レキュラースパングル材を
含む溶融亜鉛めっき鋼板を提供することである。

【０００８】本発明の第二の目的は、加工後耐食性につ
いては耐食性の低下が母材鋼板の変形に追随できずに形
成されるめっき皮膜のクラックに起因していることか
ら、成形加工時にクラックが形成されにくいミニマイズ
ド材、ゼロスパングル材およびレギュラースパングル材
を含む溶融亜鉛めっき鋼板を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ミニマイズドあるいはゼ
ロスパングル材の経時剥離は、Sbをスパングル開華元素
として添加するために防止できる。しかし、SbはPbにく
らべてスパングル形成効果が大きいため、ゼロスパング
ル化を達成するためには最大添加量を制限する必要があ
る。

【００１０】さらに、加工時に皮膜中に形成されるクラ
ックについてはPb、Sb等の元素がZn浴中に添加されると
皮膜の硬度上昇や基盤面に対するZnの(111) 面の増加に
よりクラックが形成され易くなり、スパングル径を小さ
くすることによって改善傾向にあるものの厳しい加工部
には適用不可である。

【００１１】そこで、鋭意検討した結果、Zn浴中にNiお
よび／またはCrを所定量複合添加することにより、クラ
ックの形成が抑制され加工部の耐食性も大幅に向上する
ことが認められた。

【００１２】この改善機構については明確なことは判っ
ていないが、皮膜中にNi、Crの１種以上が共存するとZn
の(111) 面が減少することによって皮膜内のクラックが
低減すること、さらにはクラック部で安定な腐食生成物
が形成されることによるものと推定している。

【００１３】ここに、本発明は、Al：0.10〜0.30wt％、
Sb：0.003 〜0.10wt％、NiおよびCrの１種あるいは２種
を合計で0.001 〜2.0 wt％含有し、Feを除くPb、Cd、あ
るいはSnを含む不可避不純物の合計が0.03wt％未満であ
って、残部がZnよりなるめっき被覆層を有することを特
徴とする溶融亜鉛めっき鋼板である。

【００１４】

【作用】以下、本発明の作用について、上述のようにめ
っき層組成を限定した理由とともに詳細に説明する。

【００１５】Al：0.10〜0.30wt％ Zn浴中のAl添加は一般に鉄鋼材料を浸漬めっきした時に
鋼とめっき界面に形成される脆いFe−Zn合金層を抑制す
るために添加されるが、このAl濃度が0.10wt％未満では
このFe−Zn合金層の形成を抑制できず、そのめっき皮膜
の一時密着性を十分に確保できない。また、0.30wt％を
越えてAl濃度を増加させても一時密着の改善効果は飽和
するためにZn浴中Al濃度は0.10〜0.30wt％に限定する。
もちろん、このめっき浴を使用して得られる本発明にか
かるめっき鋼板のめっき層のAl含有量も同様に 0.10 〜
0.30wt％となる。

【００１６】Sb：0.003 〜0.10wt％ Sbはスパングル開華元素として添加しているが、0.003
wt％未満ではスパングルが十分に形成されない。0.10wt
％を越えると、この浴で同時にゼロスパングル材を製造
することが困難となるためSb添加量は0.003 〜0.10wt％
に限定する。

【００１７】この時、Pb、CdおよびSn等の不可避不純物
元素は合計で0.03wt％未満に限定する理由は、何れの元
素も経時剥離性に対して悪影響を及ぼす元素であり、0.
01wt％以上になると耐経時剥離性が低下するためであ
る。

【００１８】Ni、Crの１種あるいは２種：0.001 〜2.0
wt％加工後耐食性の劣化はめっき層中にNi、Crの単独あるい
はこの両者を添加すると改善できるめっき層中濃度が0.
001 wt％未満では改善効果が不十分で、2.0 wt％を越え
ると改善効果が飽和するとともにコストアップに連がる
ため、めっき層濃度は0.001 〜2.0 wt％に限定する。好
ましくは、0.01〜1.0 wt％である。

【００１９】このようにしてめっき層の組成が調整され
た溶融亜鉛めっき鋼板は、目的に応じてレギュラースパ
ングル材、およびゼロスパングル材もしくはミニマイズ
ドスパングル材として利用されるが、それにはめっき終
了後次のような工程を経て処理を施すのである。

【００２０】本発明にかかるめっき鋼板の製造に当たっ
てはまず、めっきすべき鋼板を用意し、次いでこれをA
l：0.1 〜0.3 wt％、Sb：0.003 〜0.1 wt％、NiおよびC
rの１種あるいは２種を合計で0.001 〜2.0 wt％含有
し、Feを除くPb、Cd、あるいはSnを含む不可避不純物の
合計が0.03wt％未満であって、残部がZnよりなる溶融Zn
浴に浸漬する。

【００２１】上記めっき組成浴を用いた溶融Znめっき鋼
板の製造においては、450 〜480 ℃のZn浴に浸漬後、所
定量のめっき膜厚を得るためガスワイピングを施し、レ
ギュラースパングル材を製造する場合、鋼板の冷却速度
を15℃/s以下あるいは保温、加温しながら所定のスパン
グル粒径を形成させる。

【００２２】また、ゼロスパングル材あるいはミニマイ
ズドスパングル材を形成する場合、既に公知技術である
ミスト冷却や燐酸塩水溶液、亜鉛粉吹付けを適用し製造
する。よって、本発明にあってはそのようにして製造さ
れためっき鋼板をも含めて溶融亜鉛めっき鋼板というの
であって、溶融亜鉛めっき後の処理については特に制限
されない。

【００２３】

【実施例】次に、実施例によって本発明をさらに説明す
るが、本例では0.8 mmの冷間圧延後の未焼鈍冷延鋼板を
めっき母材の供試材とした。

【００２４】この冷却鋼板を100 ×250 mmに裁断後、前
処理として溶剤脱脂、水洗、乾燥を行った。前処理を行
った鋼板は溶融亜鉛めっきシミュレーターを用いて、50
0ppmO₂ ＋N₂の雰囲気中で600 ℃×10秒の加熱処理を行
った後、25％H₂＋N₂雰囲気中で750 ℃×60秒の還元焼鈍
を行い、460 ℃に保持し、各種添加元素量を変化させた
基本めっき浴組成がAl：0.1 〜0.3 wt％、Sb：0.003 〜
0.1 wt％、NiおよびCrの１種あるいは２種を合計で0.00
1 〜2.0 wt％含有し、Feを除くPb、Cd、あるいはSnを含
む不可避不純物の合計が0.03wt％未満であって、残部が
ZnよりなるZn浴に浸漬しめっきを行った。

【００２５】付着量はワイピング処理によって100 g/m²
に調整した。めっき後の冷却手段は炉内徐冷およびミス
ト冷却でありミスト冷却についてはミスト量を変化させ
て調整し、レギュラースパングル材、ミニマイズドスパ
ングル材 (ゼロスパングル材) を作成した。

【００２６】このようにして得られたレギュラースパン
グル材およびミニマイズドスパングル材について、それ
ぞれ次のように評価試験を行った。それらの結果はめっ
き層の組成とともに表１、２にまとめて示す。

【００２７】１) 一次密着性このように作成した溶融Znめっき鋼板はボールインパク
ト試験後、めっき皮膜のテープ剥離面積で評価を行っ
た。ポンチ径／ダイス径：0.5 ／１インチ荷重： 1 kg重高さ： 50 cm テープ剥離後の目視評価 ◎：皮膜剥離なし ○：皮膜剥離がわずかに認められる △：皮膜剥離が薄く全面に認められる ×：皮膜剥離が全面に認められる。

【００２８】２) 加工後耐食性 25mm×100 mmに切断した試料に10Ｒの曲げ加工を施し、
下記のサイクル試験後、曲げ部の赤錆発生状況を目視で
評価を行った。１サイクル塩水噴霧 (５％NaCl、35℃×４ｈｒｓ） ↓ 乾燥 (60℃×２hrs) ↓ 湿潤 (相対湿度：95％、50℃×２hrs) 50サイクル後の目視評価 ◎：全く赤錆が認められない ○：エッジ部わずかに赤錆が認められる △：曲げ部幅方向線状に赤錆が認められる ×：曲げ部全面に赤錆が認められる。

【００２９】３) 経時剥離性 25mm×100 mmに切断した試料を温度80℃、相対温度95
％、240 hrの腐食試験を行ったのち、２ｔ折曲げ加工部
のテープ剥離の目視で評価を行った。 ◎：全く剥離が認められない ○：エッジ部わずかに剥離が認められる △：曲げ部幅方向線状に隔離が認められる ×：曲げ部全面に剥離が認められる。

【００３０】４) スパングル評価炉内徐冷の場合 ○：粒径10mm以上のスパングルが形成される ×：粒径10mm以上のスパングルが形成されないミスト急冷の場合 ○：粒径２mm未満のミニマムあるいはゼロスパングルが
形成される ×：粒径２mm未満のミニマムあるいはゼロスパングルが
形成されない。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】本発明によって、ミニマイズドおよびゼ
ロスパングル材とレギュラースパングル材を併用して製
造する場合にあっても、耐経時剥離性および加工後耐食
性の両性能に優れるミニマイズドスパングル材、ゼロス
パングル材およびレギュラースパングル材をそれぞれ製
造することが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Al：0.10〜0.30wt％、Sb：0.003 〜0.10
wt％、NiおよびCrの１種あるいは２種を合計で0.001 〜
2.0 wt％含有し、Feを除くPb、Cd、あるいはSnを含む不
可避不純物の合計が0.03wt％未満であって、残部がZnよ
りなるめっき被覆層を有することを特徴とする溶融亜鉛
めっき鋼板。