JPH1060613A - 耐パウダリング性とめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の工程で得られる熱延鋼板を素材とし、
酸洗を経ることなく且つ操業・設備コストを増大させる
ことなく製造可能で、しかも酸洗を経て製造されるめっ
き鋼板に匹敵する優れた耐パウダリング性とめっき密着
性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る。 【解決手段】 脱スケール処理を経ない熱延鋼板を、連
続溶融めっきラインにおいて還元性ガス雰囲気中で熱処
理した後、溶融亜鉛めっき及び合金化処理を施すことに
より製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、地
鉄表面に平均厚さが0.3〜3.5μｍの未還元スケール層を
有し、その上層に合金化溶融亜鉛めっき層を有する合金
化溶融亜鉛めっき鋼板であり、残存する未還元スケール
層により酸洗を経て製造されためっき鋼板に匹敵する優
れた耐パウダリング性を有し、且つ未還元スケール層厚
に上限を設けることで良好なめっき密着性も得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、酸洗等の脱スケ
ール処理を施さない熱延鋼板を素材とする合金化溶融亜
鉛めっき鋼板とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続溶融めっき設備で製造される
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、熱延鋼板の表面に生成し
ている酸化膜（スケール）を予め酸洗工程で除去し、め
っき設備において還元処理を経た後、溶融亜鉛めっき及
び合金化処理（加熱処理）することにより製造されてき
た。このように溶融亜鉛めっき前に酸洗によるスケール
除去を行うのは、鋼板のめっき浴浸漬時にスケールがめ
っき金属をはじくことによって不メッキを生じさせた
り、鋼板とめっき金属との反応が妨げられることにより
めっき密着性が劣化するためであり、このため従来の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造では、めっき前に鋼板を
酸洗処理し、スケールを完全に除去することが不可欠で
あるとされてきた。しかし、酸洗工程を設置するには莫
大な設備コストがかかり、また酸洗を行うことは操業コ
ストの増大につながるため、酸洗工程の簡略化若しくは
工程そのものを省略できる技術の開発が望まれていた。

【０００３】このような背景の下で、特開昭５４−１４
７１２５号公報や特開平６−２７９９６７号公報等で
は、酸洗工程を省略するための熱延鋼板の処理方法ない
し溶融亜鉛めっき鋼板の製造法が提案されている。これ
らのうち、特開昭５４−１４７１２５号公報が提案する
熱延鋼帯の処理方法は、熱間圧延されたスケール付着量
が１ｍｇ／ｃｍ²以下の鋼帯を、還元性ガス雰囲気の連
続焼鈍炉において５００℃以上で６０秒以上保持して焼
鈍することによりスケール除去を行う方法である。ま
た、特開平６−２７９９６７号公報が提案する溶融亜鉛
めっき鋼帯の製造方法は、熱延鋼帯を酸洗処理すること
なく、還元性ガス雰囲気中において還元温度、還元時間
及び水素濃度をスケール厚さに応じて制御した還元処理
を行った後、連続的に溶融亜鉛めっきを行う製造法であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのうち
特開昭５４−１４７１２５号公報の処理法は、スケール
付着量が１ｍｇ／ｃｍ²以下と極めて薄い場合にのみ適
用可能であり、したがって、通常得られる３〜５ｍｇ／
ｃｍ²（スケール厚で５．７〜９．５μｍ）程度のスケ
ール付着量の熱延鋼板にそのまま適用することは不可能
であり、あえて適用しようとすると薄スケール化のため
の付帯設備が必須となり、コストの増大を招く。また、
特開平６−２７９９６７号公報の製造法は通常のスケー
ル厚さを有する熱延鋼板にも適用可能な方法であるが、
スケールを還元処理するために必要とされる温度、時
間、水素濃度が増すため、操業コストや設備コストが増
大するという欠点がある。

【０００５】また、本発明者らが実験等により確認した
ところによれば、上記の従来技術を適用して製造された
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、通常の酸洗処理を経て製
造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板に較べて耐パウダリ
ング性が著しく劣ることが判明した。したがって本発明
の目的は、通常の工程で得られる熱延鋼板を素材とし、
酸洗等の脱スケール処理工程を経ることなく、且つ操業
コストや設備コストを増大させることなく製造可能で、
しかも酸洗処理を経て製造される従来のめっき鋼板に匹
敵する優れた耐パウダリング性とめっき密着性を有する
合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな課題を解決するため種々の実験と検討を行い、その
結果、以下に述べるような知見を得た。すなわち、表面
にスケールが生成した熱延鋼板を還元性ガス雰囲気中で
焼鈍した場合、スケール表層から還元が進行し、遂には
スケール層が完全還元されるが、スケール層が完全還元
され若しくはそれに近い状態（未還元スケール層の平均
厚さ０．３μｍ未満）まで還元された熱延鋼板に溶融亜
鉛めっき及び合金化処理を施して得られた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板は、通常の酸洗処理を経て製造された合金
化溶融亜鉛めっき鋼板に較べて耐パウダリング性が著し
く劣ること、これに対して、還元処理によってスケール
層が完全還元若しくは過剰還元されず、適量の未還元ス
ケール層が残存していた方が優れた耐パウダリング性が
得られることが判った。

【０００７】この理由は必ずしも明らかではないが、ス
ケール層が完全還元され或いはそれに近い状態まで還元
されて鋼板面上にスケール層が存在しない部分が相当程
度生じた場合、この未還元スケールが存在しない部分で
は、めっき後の合金化処理時に地鉄からのＦｅ拡散量が
多いため合金相がδ→Γと変化し、これにより耐パウダ
リング性が劣化するものと考えられる。このような耐パ
ウダリング性の劣化は、スケール層を完全還元若しくは
それに近い状態まで還元して製造された合金化溶融亜鉛
めっき鋼板に特有の現象であり、特に還元されるスケー
ルの厚さが大きいほど顕著であることが判った。したが
って、優れた耐パウダリング性を得るためには適量の未
還元スケール層を残存させる必要があることが判った。

【０００８】また、従来ではめっき密着性を確保するた
めにはスケール層を完全還元またはそれに近い状態まで
還元することが必要であると考えられてきたが、本発明
者らによる実験の結果、未還元スケール層が残存した状
態でも、その残存量が過剰でなければ良好なめっき密着
性が得られることが判った。この理由について検討した
結果、未還元スケール層に生じているクラック（微細な
割れ）がめっき密着性の向上に大きく寄与していること
が判明した。すなわち、熱延鋼板表面に生成したスケー
ルは母材鋼板とは異なる物理的性質（密度）を有するた
め、熱間圧延→巻取→冷却の過程において鋼板に機械的
加工や冷却などによる変形応力が加わるとスケールは微
細に破壊し、無数のクラックを有するようになる。この
ようなスケール層を有する鋼板を連続溶融めっきライン
で還元処理すると、スケール層の表層側から還元が進行
するだけでなくクラックに沿って還元が進行し、還元さ
れたＦｅが母材鋼板（地鉄）とスケール表層とを連絡
（連結）する還元Ｆｅの連絡路を形成することが判っ
た。そして、この鋼板が溶融めっき浴に浸漬されると、
還元Ｆｅの連絡路が合金相を介して地鉄とめっき皮膜と
を連絡（連結）することになるため、優れためっき密着
性が得られることが判った。またこの還元Ｆｅの連絡路
は、より高密度に形成されるほど母材鋼板とめっき皮膜
との密着性が高まることが判った。

【０００９】本発明はこのような知見事実に基づきなさ
れたもので、その特徴とする構成は以下の通りである。 (1) 脱スケール処理工程を経ない熱延鋼板を、連続溶融
めっきラインにおいて還元性ガス雰囲気中で熱処理した
後、溶融亜鉛めっき及び合金化処理を施すことにより製
造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、地鉄表面
に平均厚さが０．３〜３．５μｍの未還元スケール層を
有し、その上層に合金化溶融亜鉛めっき層を有すること
を特徴とする耐パウダリング性とめっき密着性に優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 (2) 表面に平均厚さが２．０〜７．０μｍのスケール層
を有する熱延鋼板を、脱スケール処理することなく連続
溶融めっきラインに装入し、還元性ガス雰囲気中で地鉄
表面の未還元スケール層の平均厚さが０．３〜３．５μ
ｍになるまで熱処理した後、溶融亜鉛めっきを施し、次
いで合金化処理を施すことを特徴とする耐パウダリング
性とめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法。

【００１０】(3) 上記(2)の製造方法において、還元性
ガス雰囲気中で還元されるスケールの平均厚さが０．５
μｍ以上であることを特徴とする耐パウダリング性とめ
っき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法。 (4) 上記(2)または(3)の製造方法において、スラブを下
記（１）式を満足する条件で熱間圧延して、表面に平均
厚さが２．０〜７．０μｍのスケール層を有する熱延鋼
板とし、該熱延鋼板を脱スケール処理することなく連続
溶融めっきラインに装入し、還元性ガス雰囲気中で熱処
理した後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を
施すことを特徴とする耐パウダリング性とめっき密着性
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 ３６５５≧３×ＦＴ＋１．７×ＣＴ …（１） 但し ＦＴ：熱延仕上温度（℃） ＣＴ：熱延巻取温度（℃）

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細と限定理由に
ついて説明する。本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、酸洗等の脱スケール処理工程を経ない熱延鋼板を、
連続溶融めっきラインにおいて還元性ガス雰囲気中で熱
処理（還元処理）した後、溶融亜鉛めっきを施し、次い
で合金化処理を施すことにより製造されるもので、地鉄
表面に未還元スケール層を有し、その上層に合金化溶融
亜鉛めっき層を有するものである。

【００１２】上記未還元スケール層の平均厚さが０．３
μｍ未満では、先に述べたような理由により耐パウダリ
ング性が劣る。すなわち、未還元スケール層の平均厚さ
が０．３μｍ未満の場合、通常、鋼板面の約６０％以上
（面積率）の部分に未還元スケール層が存在しない状態
となり、この未還元スケール層が存在しない部分におい
て地鉄からの過剰なＦｅ拡散によりΓ相が生成し、耐パ
ウダリング性が劣化してしまう。一方、未還元スケール
層の平均厚さが３．５μｍを超えると、鋼板に曲げ歪み
を与えた場合にスケール−地鉄界面に割れが発生し、容
易にめっき剥離を生じる。図１は、未還元スケール層の
平均厚さとめっき密着性（曲げ加工後のテープ剥離試験
による評点）との関係を示している。以上の理由から、
地鉄表面の未還元スケール層の平均厚さは０．３〜３．
５μｍ、好ましくは０．５〜３．０μｍとする。未還元
スケール層の上層に形成されるめっき層は、主としてス
ケールの還元で生成したＦｅと溶融亜鉛めっきとが合金
化した合金化溶融亜鉛めっき層である。

【００１３】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、熱
延鋼板を脱スケール処理することなく連続溶融めっきラ
インに装入し、還元性ガス雰囲気中で地鉄表面の未還元
スケール層の平均厚さが０．３〜３．５μｍになるまで
還元処理し、引き続き溶融亜鉛めっき及び合金化処理を
施すことにより製造されるが、連続溶融めっきラインに
装入する原板としては、スケール層の平均厚さが２．０
〜７．０μｍの熱延鋼板を用いることが好ましい。原板
のスケール層の平均厚さが７．０μｍを超えると、未還
元スケール層の厚さを３．５μｍ以下とするために連続
溶融めっきライン内で還元しなければならないスケール
厚が３．５μｍを超え、これを実現するためには長時間
の還元処理が必要となる等、設備や製造上のコストが大
幅に増大するため好ましくない。一方、スケール層の平
均厚さが２．０μｍ未満の熱延鋼板を得るには、熱間圧
延およびコイル巻取りを非酸化雰囲気で行ったり或いは
巻取り後の鋼板スケールを研削する等の特別な処理が必
要になり、これも設備や製造上のコスト増大を招く。

【００１４】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、原
板である熱延鋼板が還元処理された状態で、所定の厚さ
の未還元スケール層が残存し、且つ表層にスケールの還
元によるＦｅ層が生成していることが必要である。そし
て、このＦｅ層の厚さ、すなわち還元されるスケールの
平均厚さが０．５μｍを下回ると不めっきが発生するお
それがある。このため、還元されるスケールの平均厚さ
は０．５μｍ以上とすることが好ましい。還元ガス雰囲
気中での熱処理温度は、還元時間との関係で処理効率を
考慮して決められる。一般に、還元温度は７００℃以上
とすることが好ましいが、特に、還元されるスケールの
平均厚さを０．５μｍ以上とする場合には、還元温度は
８００℃以上とすることが好ましい。

【００１５】還元処理はスケール層の一部（表層）のみ
の還元を目的として行われるものであり、この目的に応
じて還元ガス（通常、Ｈ₂）の濃度、還元時間及び温度
が選択されるが、本発明では還元性ガスをあまり高濃度
にする必要はなく、Ｈ₂の場合で５〜３０ｖｏｌ％程度
の濃度で十分である。また、このような還元性ガス雰囲
気中における上記還元温度での処理時間（還元時間）は
５０〜１００秒程度とすることが適当である。また、め
っき原板である熱延鋼板を得る際に、表面スケール層の
厚さが７．０μｍ以下の熱延鋼板を得るには、下記
（１）式を満足する仕上温度ＦＴ（℃）及び巻取温度Ｃ
Ｔ（℃）で熱間圧延を行うことが好ましい。 ３６５５≧３×ＦＴ＋１．７×ＣＴ …（１） 一般に、仕上温度ＦＴと巻取温度ＣＴが上記（１）式を
満足しないと、鋼板表面に平均厚さ７．０μｍを超える
スケール層が生成し、還元処理後の未還元スケール層の
平均厚さを３．５μｍ以下にすることが困難になる。

【００１６】

【実施例】表１に示す組成の鋼を転炉にて精錬した後、
連続鋳造してスラブとし、これを直ちに再加熱後、熱間
圧延した。熱延巻取り後の鋼板を常温まで冷却した後、
酸洗処理を施すことなく連続溶融亜鉛めっきラインに装
入し、ライン内の熱処理炉（炉内ガス雰囲気：１０％Ｈ
₂−Ｎ₂）で還元処理して鋼板表層のスケールの還元を行
った後、溶融亜鉛めっきを施し、次いでめっき皮膜中の
Ｆｅ濃度が約１０％となるように合金化処理（加熱処
理）を実施した。溶融亜鉛めっき浴は、浴組成をＺｎ−
０．２％Ａｌ、浴温を４７０℃とし、またラインスピー
ドは７０ｍ／ｍｉｎとした。また、合金化処理温度は４
８０〜５２０℃とした。

【００１７】めっき密着性の評価は、試験片に９０°の
曲げを与えて、曲げを与えた面に対して接着テープを貼
着・剥離するテープ剥離試験を実施し、その際のめっき
剥離量を基に１〜５の評点で評価した。また、耐パウダ
リング性の評価は、加圧力：５００ｋｇｆ、引き抜き速
度２００ｍｍ／分の条件で試験片（３０ｍｍ×１２０ｍ
ｍ）にドロービード試験を実施し、摺動部に接着テープ
を貼着・剥離して試験前後の試験片の重量差を測定し、
この重量差をめっき剥離量とした。その結果を、熱間圧
延条件、還元処理前後のスケール層の平均厚さ、還元処
理条件等とともに表２に示す。

【００１８】表２によれば、本発明例であるＮｏ．１〜
Ｎｏ．４では優れた耐パウダリング性とめっき密着性が
得られている。これに対し、未還元スケール層の厚さが
０．３μｍ未満であるＮｏ．５の比較例では耐パウダリ
ング性が著しく劣っており、一方、未還元スケール層が
３．５μｍを超えるＮｏ．６、Ｎｏ．７の比較例はめっ
き密着性が劣っている。また、スケールの還元量（還元
されたスケールの平均厚さ）が０．５μｍ未満であるＮ
ｏ．８の比較例では不めっきが発生し、めっき密着性を
評価できるめっき層を得ることができなかった。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の合金化溶融亜
鉛めっき鋼板は、通常の工程で得られる熱延鋼板を素材
として、酸洗処理工程を経ることなく、且つ操業コスト
や設備コストを増大させることなく製造可能であり、し
かも酸洗処理工程を経て製造される従来のめっき鋼板に
匹敵する優れた耐パウダリング性とめっき密着性を有し
ている。また、本発明の製造法によれば、このような合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を効率的且つ低コストに製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の未還元スケール層
の平均厚さとめっき密着性との関係を示すグラフ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱スケール処理工程を経ない熱延鋼板
   を、連続溶融めっきラインにおいて還元性ガス雰囲気中
   で熱処理した後、溶融亜鉛めっき及び合金化処理を施す
   ことにより製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板であっ
   て、地鉄表面に平均厚さが０．３〜３．５μｍの未還元
   スケール層を有し、その上層に合金化溶融亜鉛めっき層
   を有することを特徴とする耐パウダリング性とめっき密
   着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 【請求項２】 表面に平均厚さが２．０〜７．０μｍの
   スケール層を有する熱延鋼板を、脱スケール処理するこ
   となく連続溶融めっきラインに装入し、還元性ガス雰囲
   気中で地鉄表面の未還元スケール層の平均厚さが０．３
   〜３．５μｍになるまで熱処理した後、溶融亜鉛めっき
   を施し、次いで合金化処理を施すことを特徴とする耐パ
   ウダリング性とめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛め
   っき鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 還元性ガス雰囲気中で還元されるスケー
   ルの平均厚さが０．５μｍ以上であることを特徴とする
   請求項２に記載の耐パウダリング性とめっき密着性に優
   れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 スラブを下記（１）式を満足する条件で
   熱間圧延して、表面に平均厚さが２．０〜７．０μｍの
   スケール層を有する熱延鋼板とし、該熱延鋼板を脱スケ
   ール処理することなく連続溶融めっきラインに装入し、
   還元性ガス雰囲気中で熱処理した後、溶融亜鉛めっきを
   施し、次いで合金化処理を施すことを特徴とする請求項
   ２または３に記載の耐パウダリング性とめっき密着性に
   優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 ３６５５≧３×ＦＴ＋１．７×ＣＴ …（１） 但し ＦＴ：熱延仕上温度（℃） ＣＴ：熱延巻取温度（℃）