JPH09202952A - 高加工性合金化溶融めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

高加工性合金化溶融めっき鋼板及びその製造方法

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JPH09202952A
JPH09202952A JP1120996A JP1120996A JPH09202952A JP H09202952 A JPH09202952 A JP H09202952A JP 1120996 A JP1120996 A JP 1120996A JP 1120996 A JP1120996 A JP 1120996A JP H09202952 A JPH09202952 A JP H09202952A
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隆史 岩間
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茂 海野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】加工性に優れ、パウダリングが少なく、不めっ
きによる表面外観劣化のない合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を得る。 【解決手段】Alを0.1〜0.2重量%、Niを0.
01〜0.2重量%、Pb、Sb、Bi、Snのうち少
なくとも1種以上を0.001〜0.01重量%含む亜
鉛めっき浴中で溶融めっきを施した後、昇温速度20℃
/s以下で昇温し、480〜600℃で加熱合金化処理
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表面処理鋼板、特に
自動車用鋼板として好適な加工性に優れた、合金化溶融
めっき鋼板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融めっき鋼板は塗装後耐食性に
優れることから、自動車用鋼板として用いられている
が、プレス成型時にパウダリングと呼ばれる、粉状めっ
き剥離が起こりやすい欠点がある。パウダリングは、Z
n−Fe合金の中でFe含有率が高く、脆い性質を持つ
Γ相の層が鋼板と素地の間に生成することによって、プ
レス加工時にその部分から剥離が起こる現象である。Γ
相はめっき層中のFe含有率が高くなると形成しやすく
なることから、パウダリングはめっき層中のFe含有率
が高くなるほど起こりやすい。
【0003】合金化溶融めっき鋼板のパウダリングを抑
制し、加工性を向上させるため、めっき浴中に何種類か
の金属元素を添加する技術が提案されている。特開昭6
2−23948号公報には、Tiを0.1〜2%、Al
を0.08〜5.0%、Mgを0.01〜0.8%、さ
らに、Fe又はFeに加えてMn、Ni、Coのうちの
1種又は2種以上を0.1〜1.6%を添加することに
より、耐食性及び加工性が向上する旨が報告され、その
中でNiの添加により得られる効果について記述されて
いる。それは、Ti化合物が均一に分散析出し、また、
合金自体の結晶粒が微細化することと、腐食環境で初期
の白錆発生を抑制するMnの作用とNiの耐食性と相俟
って著しく優れた耐食性を得ることができるということ
である。また、加工性を向上させる手段としては、Al
及び必要に応じてSiを添加することにより、めっき剥
離の原因となる、めっき層と素地間のFe−Zn、Fe
−Ti系合金層の形成が著しく抑制される効果があるこ
とが記載されている。
【0004】また、特開平7−3417号公報には、鋼
板上に第1層としてZn−Fe系合金層、第2層として
Feを8〜15%、Niを0.1〜2%、Alを1%以
下含むZn−Fe−Ni−Al系合金層で構成された合
金化溶融Znめっき鋼板が開示されている。さらに第2
層にSb、Pb、Mgを単独或いは複合で1%以内含有
した合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示されており優れた
耐赤錆性を示すことが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−23948号公報では、亜鉛浴中にTi、Al、
MgとFe、Mn、Co、Niのうちの1種又は2種以
上を添加するものであり、またNi添加により得られる
特性は、耐食性の向上のみで、加工性の向上に関するも
のではない。また、特開平7−3417号公報は、鋼板
にNiプレめっきを施した後溶融めっきを行い、さらに
合金化処理をするため、Niプレめっき後鋼板表面に形
成したNi酸化物が溶融めっき時に不めっき部となりや
すく、表面外観に悪影響を及ぼす。
【0006】本発明はこのような問題点を解消した高加
工性合金化溶融めっき鋼板及びその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはA
lを含有した溶融亜鉛めっき浴中にNiを添加し、さら
にPb、Sb、Bi、Snのうちの少なくとも1種以上
を添加して溶融めっきを行い、このめっき鋼板に合金化
処理を施したところ、めっき層中のFe含有率が高いに
も関わらず、加工時のめっき剥離量がNi、Pb、S
b、Bi、Sn無添加浴の合金化溶融亜鉛めっきと比較
して減少し、さらに、Niを添加した溶融亜鉛浴で溶融
めっきを行うことによって、Niをめっきと鋼板との界
面に濃化させることが可能であり、Niの酸化物が形成
されることがなくなり、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表
面外観に悪影響を及ぼさないことを見出し、本発明を完
成したものである。
【0008】本発明は、上記知見に基づくもので、Al
を0.1〜0.25重量%、Feを6.0〜18.0重
量%、Niを0.05〜0.3重量%、さらにPb、S
b、Bi、Snのうち少なくとも1種以上を0.001
〜0.01重量%含み、残部が亜鉛及び不可避不純物よ
りなるめっき層を有する高加工性合金化溶融めっき鋼板
を提供する。
【0009】このような鋼板を製造する本発明方法は、
Alを0.1〜0.2重量%、Niを0.01〜0.2
重量%、さらにPb、Sb、Bi、Snのうち少なくと
も1種以上を0.001〜0.01重量%含み、残部が
亜鉛と微量の不可避不純物とからなる亜鉛めっき浴中で
溶融めっきを施した後、昇温速度20℃/s以下で昇温
し、480〜600℃で加熱合金化処理することを特徴
とする高加工性合金化溶融めっき鋼板の製造方法であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わる合金化溶
融めっきのめっき層及び亜鉛めっき浴を構成する各組成
成分の作用、ならびに含有量を上記のように設定した理
由及び合金化処理条件について実施の形態を述べる。 (1)Al 溶融めっきにおいて亜鉛浴中にAlが含有されていない
と、亜鉛浴に鋼板が浸漬すると同時に鋼板界面でZn−
Feの合金化反応が進むため、溶融めっき完了時にはめ
っき層と鋼板界面はFe含有率の高いZn−Fe合金層
が形成され、さらにその後合金化処理を行うことにより
Zn−Fe合金層は成長し、厚みを増す。その合金層
は、Γ層(Fe:22重量%)と呼ばれる堅く脆い性質
を持つ合金相で構成されているため、加工時に剥離が起
こりやすくなる。
【0011】合金化溶融めっき鋼板の加工性を向上させ
るにはZn−Feの合金化反応を抑制することが必要で
あるが、それは亜鉛浴中にAlを含有させることによっ
て可能となる。亜鉛浴中に鋼板を浸漬すると鋼板表面に
Fe−Al合金層(Al富化層)が形成され、めっき層
(Zn)と鋼板(Fe)の合金化反応が抑制されるの
で、溶融めっき後もZn−Fe合金層が形成されず、ま
た、さらに合金化処理すると、Al富化層を突き破り鋼
板の粒界からZn−Fe合金化が始まり、進行する。Z
n−Feの合金化が始まるタイミングはAl富化層が厚
い程遅くなり、加工性劣化の原因となるΓ層の形成を抑
制することができる。
【0012】しかし、Al富化層が厚すぎると合金化処
理にZn−Fe合金化反応が起こらず、合金化ムラを生
じたり、合金化溶融めっき鋼板を得ることができないと
いう問題が生じる。そのため、Alの亜鉛浴中含有量を
0.1〜0.2重量%に限定した。0.1重量%未満で
はZn−Fe合金化が早く始まるため合金化処理をする
と脆いΓ相が多く形成され、加工時に剥離が起きやすく
なること、一方、0.2重量%を超えるとZn−Fe合
金化反応が起こりにくく、合金化めっき鋼板製造時にめ
っき層中のFe含有率を目標の範囲内に制御することが
困難となるためである。
【0013】(2)Ni、Pb、Sb、Bi、Sn (2−a)Niによる密着性向上のメカニズム 亜鉛浴中に含有されたNiは、亜鉛浴中に鋼板を浸漬す
ると鋼板表面にFe−Ni合金層を形成する。そのFe
−Ni合金層はめっき層中のNiの含有率が高くなるほ
ど顕著に見られ、Al富化層と共にZn−Fe合金化を
抑制する機能をもつ。そして溶融めっき鋼板を加熱して
合金化処理するとNiは鋼板表面からめっき層中に拡散
し、Zn−Fe−Al−Ni4元系合金層を形成するた
め、めっき剥離の原因となるZn−Fe2元系合金(F
e含有率22重量%)Γ相の形成が抑制される。
【0014】しかしながら、めっき層中のNi含有率が
0.1重量%を越えるとAl−Niの合金化反応が顕著
になるので、Fe−Ni合金層及びAl富化層の形成が
不十分となり、合金化抑制機能が低減し、めっき密着性
が劣化する問題が生じる。また、Ni添加のみでは、十
分なZn−Fe2元系合金Γ相の抑制効果を得るには
0.05重量%以上のNi含有量が必要である。従っ
て、Ni添加のみで、密着性を向上させるには、0.0
5〜0.1重量%のNi含有量とする必要があり、Ni
濃度の制御等が困難となる。
【0015】(2−b)NiとPb、Sb、Bi、Sn
との相乗効果 ここで、上記Ni添加めっき層中に、さらにPb、S
b、Bi、Snの少なくとも1種以上を0.001重量
%以上含有させると、Al−Ni合金化反応よりもFe
−Ni合金化反応が促進されるため、Ni含有量の許容
範囲が広がり、濃度制御が容易になる。また、Pb、S
b、Bi、Snによる効果としては、このほかに、濡れ
性の向上や不めっき抑制の効果があるが、めっき層中の
Pb、Sb、Bi、Snの含有量が0.01重量%を越
えると耐食性の劣化や黒変等の問題が生じる。
【0016】従って、めっき層中のNi含有量は0.0
5〜0.3重量%とし、さらにPb、Sb、Bi、Sn
のうち少なくとも1種以上を0.001〜0.01重量
%をめっき層中に含有させる。また、上記めっき層を得
るために溶融亜鉛めっき浴中にNiを添加する時、同時
に添加するAl量にもよるが、0.1重量%を越えたN
i含有量によってドロス(Ni2 Al3 )が生成され始
め、0.2重量%を越えるとドロス量が顕著に増加し、
めっき表面欠陥を生じる。一方、めっき層中のNiは、
加熱合金化処理以前には、鋼板表面に濃化しているた
め、平均しためっき層中のNi濃度はめっき浴中のNi
濃度より高くなる。従って、上述のNi組成のめっき層
を得るには、めっき浴中のNi含有量が若干低めでも製
造可能であり、めっき浴中のNi含有量はドロス抑制を
考慮し、0.2重量%以下とする。さらに好ましくは
0.1重量%以下である。まためっき浴中のNiの効果
を顕現させるために、Ni:0.01重量%以上をめっ
き浴中に含有させる。
【0017】またPb、Sb、Bi、Snは、めっき浴
とほぼ同量がめっき層中に含有されるため、0.001
〜0.01重量%をめっき浴中に含有させる。以上を総
合し、めっき浴中のNi含有率は、0.01〜0.2重
量%、好ましくは0.01〜0.1重量%とし、さらに
Pb、Sb、Bi、Snのうち少なくとも1種以上を
0.001〜0.01重量%めっき浴中に含有させる。
【0018】また、既に述べたように、Niを添加した
溶融亜鉛めっき浴でめっきすることにより、めっきと地
鉄との界面にNiが濃化するので、溶融亜鉛めっき前に
Niを鋼板にあらかじめ付着させる必要はなく、従来の
溶融亜鉛めっき鋼板製造と同様の方法で製造することが
可能となったため、上記した亜鉛浴中のPb,Sb,B
i,Snの濡れ性向上効果と併せ、鋼板の不めっき部が
減少し、合金化後の表面外観が良好になる。
【0019】(3)合金化処理時の昇温速度を20℃/
s以下とした理由は、昇温速度が20℃/sを超える
と、めっき層と鋼板との間にΓ相が形成され、加工性が
劣化するためであり、合金化温度を480〜600℃と
したのは、600℃を超えると、Zn−Fe合金化反応
がかなり進み、Γ相が形成されやすくなるため加工性が
劣化し、480℃未満であると合金化反応が進まず、表
層に亜鉛が残存するからである。
【0020】
【実施例】次に、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
実施例を比較例と対比しながら説明する。表1に示され
る亜鉛浴及びめっき層中成分組成を持つ、本発明の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を実施例1〜6に、その比較例を
比較例1〜6に示す。鋼板の加工性及び鋼板表面外観の
評価法を以下に示した。 (90℃曲げ試験)試料を40×50mmに剪断後、ニ
ットテープを貼り付け90°圧縮曲げ、曲げ戻しを行っ
た後、ニットテープを剥離し、テープに付着しためっき
粉を蛍光X線装置(rigaku製;Model37
0)を使用して亜鉛のカウントを測定した。
【0021】Znカウント数が、50未満を◎、50〜
100を〇、101以上を×と評価した。 (鋼板表面外観)合金化溶融亜鉛めっき鋼板の試料中、
500mm角の領域において表面外観評価を以下に示す
ように行った。
【0022】 〇:不めっき、合金化ムラともになし ×:不めっき、又は合金化ムラあり
【0023】
【表1】
【0024】表1に示されるように、本発明による各成
分の浴中濃度及び合金化条件に従った実施例1〜6で
は、曲げ試験成績に優れ表面外観も優れている。これに
対して、浴中Al量が不足する比較例1、Niを浴中に
添加しない比較例2、Pb、Sb、Bi、Snの何れを
も含まない比較例4では曲げ加工性が劣り、浴中Alが
過多の比較例3では表面外観が劣化している。浴中Ni
が過多である比較例6では加工性、外観共に劣ってい
る。また、合金化条件が不適正な比較例5、7、8も曲
げ特性または外観不良が生じている。
【0025】
【発明の効果】表1の比較例より、めっき層中のFe含
有率が10重量%を超えると加工性が劣化するが、Ni
添加亜鉛浴で合金化溶融めっきした実施例では、めっき
層中のFe含有率が10重量%を大きく超えても加工性
の劣化は比較例よりも少ないことから、高Fe含有率に
おいても高加工性が保てることが明らかとなった、さら
に、Pb,Sb,Bi,Snのうちの少なくとも1種以
上を添加することにより、鋼板に不めっきが形成され
ず、表現外観の劣化のない合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造が可能となった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Alを0.1〜0.25重量%、Feを
    6.0〜18.0重量%、Niを0.05〜0.3重量
    %、さらにPb、Sb、Bi、Snのうち少なくとも1
    種以上を0.001〜0.01重量%含み、残部が亜鉛
    及び不可避不純物よりなるめっき層を有することを特徴
    とする高加工性合金化溶融めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 Alを0.1〜0.2重量%、Niを
    0.01〜0.2重量%、さらにPb、Sb、Bi、S
    nのうち少なくとも1種以上を0.001〜0.01重
    量%含み、残部が亜鉛と微量の不可避不純物とからなる
    亜鉛めっき浴中で溶融めっきを施した後、昇温速度20
    ℃/s以下で昇温し、480〜600℃で加熱合金化処
    理することを特徴とする高加工性合金化溶融めっき鋼板
    の製造方法。
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