JPH11229104A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐パウダリング性、耐フレーキング性および耐
低温チッピング性に優れる、自動車外装用途に適した成
形性のよい合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】Ｃ≦０．００７％、Ｓｉ：０．０１５〜
０．０８％、Ｍｎ：０．０５〜０．８％、Ｐ≦０．０１
４％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．０８％、さらにＴ
ｉ等を含有する母材表面に、Ｆｅを９〜１１％含有する
Ｚｎめっき層を有し、そのめっき層の表面はＲａが１．
２μｍ以下で面積率６０％以下の平滑部を有し、めっき
層表面の酸化皮膜中のＡｌとＺｎの重量比率Ａｌ／（Ａ
ｌ＋Ｚｎ）が０．２以下である合金化溶融亜鉛めっき鋼
板。および、合金化処理した後、アルカリ溶液および／
また酸溶液を用いてめっき層表面の酸化皮膜を溶解除去
する製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車の外装
用途に適する、めっき層の密着性と加工性に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電、建材、自動車等の産業分野
において、溶融亜鉛めっき鋼板、とりわけ経済性、防錆
性、塗装後の性能等が優れている合金化溶融亜鉛めっき
鋼板が広く用いられている。

【０００３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、母材鋼板を
加熱または焼鈍したのち溶融亜鉛めっきし、５００〜６
００℃に加熱して亜鉛めっき層をＦｅ−Ｚｎ合金化して
製造される。めっき付着量は、通常、片面当り２０〜７
０ｇ／ｍ² 、めっき層中のＦｅ含有量の平均値は通常８
〜１２重量％である。付着量がこれよりも少ないものは
通常の手段では製造が難しく、これよりも多いものはめ
っき層の耐パウダリング性が損なわれるので、一般には
供給されていない。これらのめっき鋼板の母材として
は、低炭素Ａｌキルド鋼板、極低炭素Ｔｉ添加鋼板等が
用いられている。

【０００４】自動車外装用途に用いられる合金化溶融亜
鉛めっき鋼板には、加工時には耐パウダリング性と耐フ
レーキング性が求められ、塗装されて使用される時には
耐食性、塗装鮮映性等と共に耐低温チッピング性が重視
される。

【０００５】パウダリングは、鋼板が圧縮変形を受けた
場合に、めっき層が粉状になって剥離する現象である。
パウダリングが生じるとその部分の耐食性が劣化し、発
生したＺｎ粉末が金型に付着して成形品の外観品質を損
なう。パウダリングはＦｅ―Ｚｎ合金化が進行し、Г相
（Ｆｅ₃Ｚｎ₁₀ ）等の硬質な合金相が過剰に生じると顕
著になるといわれている。

【０００６】特公平８−１６２６０号公報には、めっき
層中のＦｅ含有量を低く制限してΓ相を抑制してζ相
（ＦｅＺｎ₁₃）を形成させる合金化処理を施して耐パウ
ダリング性を改善し、その上面にＦｅ系めっきを施して
耐フレーキング性を改善する合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法が開示されている。ζ相は柱状晶として成長
するためにめっき表面の凹凸がひどくなり、金型との間
の摩擦抵抗が増してフレーキングが発生しやすくなるの
で、耐フレーキング性を改善するために、合金化溶融亜
鉛めっき層の上にさらにＦｅ系めっきを施す方法であ
る。しかしこの方法では、溶融めっき鋼板の上にさらに
電気めっきを施さなければいけないので経済性が損なわ
れる。

【０００７】フレーキングは、鋼板が金型の表面を摺動
する時に、めっき層が薄片状に剥離する現象である。フ
レーキングが生じるとプレス加工時の破断や形状不良が
生じやすく、成形品の外観や耐食性が損なわれる。フレ
ーキングが発生する原因は、めっき層が軟質な場合や、
鋼板の摺動抵抗が大きく鋼板と金型との間の摩擦抵抗が
高い場合に発生しやすいとされている。フレーキング防
止方法として、プレス加工時の潤滑剤の保持性を向上さ
せるためにめっき層の表面を粗くすることが考えられる
が、この方法では塗装後の鮮映性が損なわれる。

【０００８】特開平５−３３１６０８号公報では、鋼板
の片面にδ1 相（ＦｅＺｎ₇ ）を主体とするめっき層を
設けてフレーキング性を改善し、鋼板の他の面にはζ相
を主体とするめっき層を配することによってパウダリン
グ性を改善した合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製
造方法が開示されている。しかしながら、この方法は実
現性が難しく、使用においても特定の表面を特定の方向
にして使用する必要があるので一般的ではない。また、
上記のいづれの文献にも耐低温チッピング性に関しては
言及されていない。

【０００９】低温チッピングは、寒冷時に塗装製品に石
はねなどによる衝撃力が加えられた際に、めっき層が母
材界面から剥離する現象である。剥離部分では製品外観
とともに発錆などの問題も生じる。

【００１０】特開平６−８１０９９号公報には、極低Ｃ
鋼にＳｉを含有量させ、Ｐ含有量を低く制限してめっき
層が接する母材表面の粗さを粗くすることによって耐低
温チッピング性を改善した合金化溶融亜鉛めっき鋼板が
開示されている。ここでのＳｉには、合金化する際のめ
っき層のΓ相成長の結晶方位依存性を助長し、かつ、母
材の結晶粒界へのＺｎの浸入を促進してＺｎを母材にに
食い込ませる、いわゆる投錨効果を増すことにより、め
っき層と母材界面との密着性が強化される作用がある、
とされている。

【００１１】また、W.van Koesveld らによる文献：GAL
VATECH '95 CONFERENCE PROCEEDINGS P343-355 には、
Ｓｉを少量添加することによってめっき層の密着性、特
にチッピング性が向上することが示されている。しかし
ながら、上述の特開平６−８１０９９号公報や、W.van
Koesveldらの文献においては、このような耐低温チッピ
ング性が改善された鋼板の耐パウダリング性と耐フレー
キング性の改善方法については示されていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】Ｓｉを殆ど含まない母
材であれば、目付量４０ｇ／ｍ² 以上の条件で、めっき
層中のＦｅ含有量を９％以上にすれば耐フレーキング性
が良好になり、１１％以下にすれば耐パウダリング性が
良好になる。従って、Ｆｅ含有量を９〜１１％の範囲に
することで耐フレーキング性と耐パウダリング性を共に
満たす合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。

【００１３】成形性を得るためにＩＦ鋼を母材として用
いる場合には、母材のＳｉ含有量を０．０１５％以上、
めっき付着量を４０ｇ／ｍ² 以上、かつ、めっき層中の
Ｆｅ含有量を９％以上とすれば優れた耐低温チッピング
性が得られる。しかしながら、本発明者等の研究結果に
よれば、耐低温チッピング性を改善するためにＳｉ含有
量を増したＩＦ鋼を母材に用いると、耐フレーキング性
が好ましくないことが判明した。

【００１４】これは、母材にＳｉを含有させたために合
金層の表面が通常よりも軟質になり、摺動性を劣化させ
るのが原因と推察された。合金化しためっき層内のＦｅ
含有量が母材界面側で高くめっき層の表面側で低くなる
濃度勾配が生じることが知られている。母材にＳｉを含
有させるとめっき層内でのＦｅの濃度勾配がさらに大き
くなり、平均のＦｅ含有量が同じであればめっき層表層
部の鉄含有量がより低くなるために表面が軟質になるも
のと推測された。摺動性を改善すべくめっき層の鉄含有
量を高めると、母材界面での鉄含有量が平均以上に高く
なるために、めっき層の加工性が著しく劣化して耐パウ
ダリング性が損なわれる。

【００１５】以上述べたように、ＩＦ鋼を母材とした合
金化溶融亜鉛めっき鋼板においては、これまでに開示さ
れている方法では、塗装後の鮮映性と耐低温チッピング
性に優れ、プレス加工時の耐パウダリング性と耐フレー
キング性も優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する
のが困難であった。

【００１６】本発明が解決しようとする課題は、上記の
問題点を解決し、深絞り性が良好で、プレス加工時のパ
ウダリングやフレーキングが発生し難く、塗装後の鮮映
性と耐低温チッピング性に優れる、自動車外装用途に適
した合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することである。
さらには、特殊な作業を必要としないで従来の製造設備
を用いて容易に製造することができる、その製造方法を
提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記
（１）に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板および
（２）、に記載のその製造方法にある。

【００１８】（１）化学組成が、重量％で、Ｃ：０．０
０７％以下、Ｓｉ：０．０１５〜０．０８％、Ｍｎ：
０．０５〜０．８％、Ｐ：０．０１４％以下、ｓｏｌ．
Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１〜０．０
８％、Ｎｂ：０〜０．０８％、残部がＦｅおよび不可避
不純物からなる母材鋼板の少なくとも片面に、Ｆｅを９
〜１１重量％含有し残部が実質的にＺｎからなり、付着
量が４０〜７０ｇ／ｍ²であるめっき層を有するめっき
鋼板であって、そのめっき層表面の算術平均粗さＲａが
１．２μｍ以下で、面積率にして０〜６０％の平滑部を
有し、さらにめっき層表面に存在する酸化皮膜中のＡｌ
とＺｎの重量比率Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）が０．２以下で
ある合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

【００１９】（２）上記（１）の化学組成を有する母材
鋼板に溶融亜鉛めっきし、合金化処理した後、ｐＨ８以
上のアルカリ溶液および／またはｐＨ４．５以下の酸溶
液を用いて合金化処理時に生じためっき層表面の酸化皮
膜を溶解除去することを特徴とする上記（１）の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

【００２０】本発明者等は耐フレーキング性改善方法に
ついて詳細な研究をおこなった結果、めっき層の表面の
形態がフレーキングの発生に関係していることを知見し
た。そしてこの現象を利用すれば、母材のＩＦ鋼にＳｉ
を含有させ、めっき層中のＦｅ含有量を９〜１１重量％
に管理して耐低温チッピング性とパウダリング性を確保
しためっき鋼板の耐フレーキング性を向上させる得るこ
とを見いだした。

【００２１】プレス加工に際してはプレス油や防錆油が
潤滑剤として金型と鋼板の間に塗布される。加工中にこ
れらの潤滑剤が鋼板表面に保持されれば摺動性が確保さ
れてフレーキングが発生することはない。

【００２２】図２は、電子顕微鏡で観察した合金化亜鉛
めっき鋼板のめっき層表面を模式的に示した図である。
図２に示したように、合金化処理しためっき層表面に
は、合金化処理時に生成したＦｅ−Ｚｎ合金の結晶が観
察される部分（図２で示すＡ部）と、平滑な部分（図２
で示すＢ部）が観察される。Ａ部は、めっき層表面がく
ぼんでいる部分である。このくぼみの最深部は５〜１０
μｍの深さを有しており、その底面には直径が１〜５μ
ｍ前後の粒状のめっき層の結晶粒や、長さが１０μｍ前
後以下の針状のＦｅ−Ｚｎ結晶粒がなどが観察される
（以下、この様なくぼみを単に「凹部」と記す）。

【００２３】Ｂ部は、合金化直後には盛り上がっていた
部分が、合金化後に製造設備のロールや、調質圧延ロー
ルなどによって機械的に押しつぶされ、またはこすられ
て平滑になった部分である。平滑部Ｂには結晶粒界が観
察されないので、めっき層の表面を拡大して観察すれば
両者は明瞭に識別できる（以下、この様に観察される部
分を単に「平滑部」と記す）。

【００２４】特に自動車外装用の鋼板等は、鋼板の平坦
と塗装後の鮮映性を向上させるために、高めの圧下率で
調質圧延してめっき層の凹凸を減少させる方法で製造さ
れることが多い。このような場合にはめっき表面の７０
〜９０％が平滑部になっている。

【００２５】本発明者らは、この表面形態と摺動性の関
係を検討した結果、平滑部の面積率を少なくすることに
よって摺動性を改善できることを知見した。プレス加工
時の保油性は平滑部では殆ど期待できないが、凹部では
加工中の潤滑剤を十分に保持できる。特に凹部内面は微
細なＦｅ−Ｚｎ結晶粒表面が多数集合した襞状の凹凸に
富んだ面で形成されており、その表面は油の吸着能力が
優れているものと思われる。

【００２６】通常、めっき層の合金化処理は４００〜６
００℃で大気雰囲気中で施される。このため、合金化処
理後のめっき層表面には、Ａｌ酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃など）
およびＺｎ酸化物（ＺｎＯなど）などからなる、薄い酸
化皮膜が生成する。めっき層には通常０．２〜０．４重
量％程度のＡｌが含有されるが、高温ではＡｌの酸化速
度が速いために優先的に酸化され、生成する酸化皮膜に
はＡｌ酸化物が濃化される。合金化処理したままのめっ
き層表面の酸化皮膜中のＡｌとＺｎの重量比率は、通常
の場合、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）で０．３〜０．５程度と
なる。

【００２７】本発明者等は、めっき層表面の平滑部面積
率の制限に加えて、めっき層表面に存在する酸化皮膜を
構成する酸化物の内、Ａｌ酸化物の比率が低いほど摺動
性が向上することも知見した。特に、酸化物として存在
するＡｌおよびＺｎの重量の比率Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）
が０．２以下となった場合に摺動性が良好となる。この
理由は明確ではないが、Ｚｎ酸化物とＡｌ酸化物とで保
油性がことなるためではないかと推測される。

【００２８】めっき表面の酸化皮膜は、特定濃度のアル
カリ溶液または酸溶液でめっき層表面を処理することに
よって除去できる。合金化時に生成した酸化皮膜が除去
された後にもめっき層表面には酸化皮膜が再度形成され
るが、常温近傍の低い温度で生成する酸化皮膜であるの
で、その組成はめっき層組成に近いＺｎを主体とした酸
化物となる。Ｚｎ酸化物からなる酸化皮膜は摺動性を阻
害することはない。前述のめっき層表面の形態改善効果
とＡｌ酸化物を主体とする酸化皮膜の除去効果とを組み
合わせることにより、Ｓｉを含有させた鋼を母材とする
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の耐フレーキング性を著しく
改善することができた。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する。なお、以下の化学組成を表す％表示は重量％を意
味する。

【００３０】（ａ）母材の化学組成 Ｃ：Ｃ含有量は少ないほど成形性がよく、合金化反応性
が良好になる。このためＣ含有量は０．００７％以下と
する。好ましくは０．００４％以下である。

【００３１】Ｓｉ：ＩＦ鋼の耐低温チッピング性を改善
する作用があるので０．０１５％以上含有させる。好ま
しくは０．０２％以上である。しかし過度にＳｉを含有
させると鋼板の加工性を損なううえ合金化反応性を阻害
するため、Ｓｉ含有量の上限は０．０８％とする。好ま
しくは０．０５％以下である。

【００３２】Ｍｎ：Ｓに起因する鋼の熱間脆性を抑止す
るために０．０５％以上含有させる。好ましくは０．１
％以上である。Ｍｎは鋼板の強度調整の目的でも含有さ
せるが、０．８％を超えると、鋼板の加工性が損なわれ
るので、その上限を０．８％とする。好ましくは０．４
％以下である。

【００３３】Ｐ：母材の結晶粒界へのＺｎの浸入を抑制
し合金化反応性を阻害する作用がある。このため、Ｐ含
有量が増すと合金化処理時間を長くする必要があり、生
産性が悪くなるうえ、耐フレーキング性が損なわれるの
で好ましくない。従って、Ｐ含有量の上限は０．０１４
％とする。好ましくは０．０１２％以下である。

【００３４】ｓｏｌ．Ａｌ：鋼を脱酸する作用と、不可
避不純物であるＮをＡｌＮとして固定して母材の成形性
を改善する作用がある。これらの効果を得るために、ｓ
ｏｌ．Ａｌは０．０１％以上含有させる。ｓｏｌ．Ａｌ
が０．０８％を超えると上記の効果が飽和するばかりで
なく、還元焼鈍時に母材表面に酸化物を形成し、溶融め
っき時のＺｎの濡れ性が損なわれる。このため、ｓｏ
ｌ．Ａｌの含有量は０．０８％以下、好ましくは０．０
５％以下とする。

【００３５】Ｔｉ：極低Ｃ鋼の固溶Ｃを固定し、母材の
成形性を向上させると共に、結晶粒界での合金化反応性
を高め、めっき層表面に適度な硬さを有するδ1 相を均
一に生じさせて耐フレーキング性を改善する作用があ
る。この効果を得るためにＴｉを０．０１％以上含有さ
せる。好ましくは０．０２％以上含有させる。上記の効
果はＴｉ含有量が０．０８％を超えると飽和する。この
ため、Ｔｉ含有量の上限は０．０８％とする。好ましく
は０．０５％以下がよい。

【００３６】Ｎｂ：必須元素ではないが、Ｔｉと同様に
固溶Ｃを固定する作用や、熱間圧延後の鋼板の結晶粒径
を小さくし、冷間圧延および焼鈍後の深絞り性を改善す
る効果があるので含有させてもよい。その場合には、
０．００３％以上含有させるのがよい。Ｎｂは高価であ
るうえ、過剰に含有させると、焼鈍時の結晶粒成長を阻
害し深絞り性をかえって悪くするため、含有させる場合
でも０．０８％以下、好ましくは０．０５％以下とする
のがよい。

【００３７】上記以外の化学組成はＦｅおよび不可避的
不純物である。不可避的不純物の内、特にＳは熱間脆性
の原因になるうえ、鋼板の成形性を損なうので０．００
８％以下とするのが望ましい。その他、Ｎは０．００４
％以下、Ｎｉは０．２％以下、より好ましくは０．０２
％以下、Ｃｕは０．２％以下、より好ましくは０．０１
％以下、Ｃｒは０．１％以下、より好ましくは０．０２
％以下がよい。

【００３８】（ｂ）めっき層 化学組成：本発明の鋼板は、Ｆｅを９〜１１％含有し、
残部が実質的にＺｎからなるめっき層を有する。めっき
層中のＦｅ含有量が９％に満たない場合には、母材への
Ｚｎ侵入が不十分であり、耐低温チッピング性が好まし
くない。めっき層中のＦｅ含有量が増すにつれて耐パウ
ダリング性が損なわれる。耐パウダリング性を確保する
ためにめっき層中のＦｅ含有量の上限は１１％とする。

【００３９】残部が実質的にＺｎからなる、との意味
は、めっき層にはさらにＡｌを０．２〜０．４％含有さ
せてもよいことを意味する。Ａｌをこの範囲で含有させ
ると合金化直後のめっき表面の算術平均粗さＲａを０．
６〜１．４μｍとすることができ、その後の処理によ
り、最終製品の表面粗さを１．２μｍ以下にすることが
容易になる。

【００４０】付着量：めっきの付着量が増すと耐食性が
向上する。さらに、めっきの付着量が増せば耐低温チッ
ピング性が改善される。これは、めっき層が厚い場合に
は石跳ねなどによる衝撃がめっき層内部を伝播する過程
で減衰してしまうために、母材との界面に作用する衝撃
力が弱められて剥離径が小さくなるためと考えられる。
この緩衝効果はめっき付着量が４０ｇ／ｍ² 以上になる
と顕著になるため、付着量の下限を４０ｇ／ｍ² とす
る。めっき付着量が７０ｇ／ｍ² を超えると耐パウダリ
ング性が損なわれるので、７０ｇ／ｍ² を上限とする。

【００４１】表面粗さ：めっき層表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が１．２μｍを超えると塗装後の鮮映性が損な
われるので好ましくない。このため、めっき層の表面粗
さＲａは１．２μｍ以下とする。Ｒａの下限は規定しな
いが、平滑部の面積率を６０％以下に制限するので、Ｒ
ａは０．５μｍ以上となる場合が多い。このＲａは、Ｊ
ＩＳ−Ｂ−０６０１に規定される標準の方法で測定され
るものである。

【００４２】平滑部の面積率：めっき層表面の平滑部は
プレス成形する場合の潤滑剤の保持性が乏しく、平滑部
が増すと金型との摺動性が損なわれてフレーキングが生
じやすくなる。本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
耐フレーキング性を向上させるために、めっき層表面の
平滑部の面積率を６０％以下とする。耐フレーキング性
を向上させるには、平滑部は少ない方がよいので下限は
規定しない。

【００４３】本発明で定義する平滑部の面積率は、めっ
き表面を走査電子顕微鏡により倍率１０００倍で観察
し、平滑部を識別し、画像解析してその視野での面積率
を求め、１０視野以上について測定した値の平均値とす
る。

【００４４】表面の酸化皮膜：酸化皮膜中のＡｌ酸化物
の構成比率が高くなるとフレーキングが発生しやすくな
る。耐フレーキング性を改善するために、めっき層表面
の酸化皮膜中のＡｌの重量比Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）を
０．２以下とする。Ａｌの重量比が低いほど耐フレーキ
ング性が好ましいので下限は規定しない。これらの酸化
物は、例えば、分析試料を５％ヨウ化メタノール中で溶
解し、その残渣を塩酸溶液で溶解し、これを化学分析す
ることで測定される。めっき鋼板およびめっき層のない
母材それぞれについて個別にこの様な測定をおこない、
両者の差から酸化皮膜の化学組成を求めることができ
る。

【００４５】（ｃ）製造方法 本発明の鋼板を製造するための好ましい条件を以下に説
明する。

【００４６】母材：本発明の鋼板の母材としては、前記
（ａ）に記載した化学組成からなる冷間圧延板が好適で
ある。冷間圧延板を焼鈍したもの、または、スケールを
除去した熱間圧延板を母材としてもよい。母材の表面粗
さは、Ｒａで０．４〜０．９μｍの範囲にしておくのが
好ましい。母材のＲａが０．９μｍを超えると、めっき
表面の粗さを１．２μｍ以下の範囲に管理するのが困難
になる。母材のＲａが０．４μｍに満たない場合には、
調質圧延の圧下率を低くしても、めっき層表面の平滑部
の面積率が６０％を超える場合があるので好ましくな
い。

【００４７】溶融亜鉛めっき：母材は、常法に従って脱
脂、乾燥した後、６００℃程度に予備加熱され、還元加
熱（焼鈍を必要とする場合は還元焼鈍）される。還元加
熱の温度範囲は６００〜９００℃がよい。６００℃未満
では還元速度が遅く、鋼板表面の活性化が困難になり、
不めっきが生じるおそれがある。９００℃を超えると板
が破断するおそれが増す。還元加熱は、水素ガスを２〜
２０体積％、残りが窒素ガスからなる露点が−６０℃〜
０℃の雰囲気中でおこなうのがよい。その後、常法によ
りめっき浴温度近傍の温度である５２０〜４６０℃まで
冷却した後溶融亜鉛めっきする。

【００４８】亜鉛めっき浴には、ドロス中のＡｌを含ま
ない値で、Ａｌを０．０８〜０．１８％含有させるのが
よい。Ａｌ含有量を０．１０〜０．１５％の範囲とする
と、合金化処理速度が速く生産性が良好であるのでさら
に好ましい。このめっき浴で溶融めっきすると、めっき
層中のＡｌ含有量を０．２〜０．４％とすることが可能
であり、合金化後のめっき表面のＲａを０．６〜１．４
μｍとすることができる。めっき浴に含有される不可避
的不純物としては、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｍｎなどがあるが、それぞれ、多くても０．２％以
下であれば特に影響はない。

【００４９】めっき浴の温度は４４０〜４８０℃の範囲
がよい。４４０℃に満たない場合にはめっき浴が凝固す
る場合がある。４８０℃を超えると鋼板からのＦｅ溶出
量が増加し、ドロスが発生して表面欠陥になることがあ
る。めっき付着量は、公知の方法、例えば、ガスワイピ
ング法等によって調整される。

【００５０】合金化処理：亜鉛めっきされた鋼板には合
金化処理が施される。合金化処理温度は、４８０〜６０
０℃とするのがよい。合金化処理時の加熱方法は、誘導
加熱方式、直接通電、バーナー、赤外線による加熱など
公知が適用できる。しかし、本発明のようにＳｉを含有
する母材を用いると耐フレーキング性が劣化しやすい。
耐フレーキング性を損なわないために合金化時は２０℃
／秒以上で急速加熱するのが好ましく、急速加熱が可能
な誘導加熱方式や直接通電などがよい。処理時間は、め
っき層中のＦｅ含有量が９〜１１％の範囲になるように
調整すればよい。合金化処理後は、強制空冷、ミスト冷
却などにより急速冷却すれば合金化度の制御精度が向上
するので好ましい。

【００５１】合金化処理した鋼板には、表面粗度や平坦
形状を調整するために調質圧延を施すのがよい。その際
の圧下率は、鋼板の平坦を調整するするために０．２％
以上とするのがよい。また、製品鋼板の平滑部の面積率
を６０％以下にするために、圧下率の上限を０．６％以
下とするのがよい。

【００５２】酸化皮膜除去処理：合金化処理した鋼板
は、表面に存在する酸化皮膜を構成するＡｌとＺｎの重
量比率を調整するために、アルカリ溶液または酸溶液に
よる酸化皮膜溶解除去処理をおこなう。

【００５３】アルカリ溶液はｐＨ８以上のものを用いる
のがよい。ｐＨが８に満たない溶液ではＡｌ酸化物を溶
解除去できない。ｐＨ９以上で処理すると効率がよいの
でさらに好ましい。アルカリ溶液としては苛性ソーダ水
溶液がよいが、これ以外の公知のアルカリ溶液、例え
ば、ＫＯＨ水溶液、アンモニア水溶液、または、これら
の混合液でも構わない。処理は常温でも可能であるが、
６０℃以上で行うとより効果的にＡｌ酸化物を除去でき
る。処理方法は任意であり、鋼板を溶液中に浸漬して処
理してもよいし、スプレー等の方法で溶液を鋼板に吹き
付けて処理してもよい。鋼板と溶液との反応時間は１〜
１０秒の範囲でよい。

【００５４】酸溶液を用いる場合にはそのｐＨを４．５
以下とするのがよい。これを超える中性領域では表面酸
化皮膜の除去作用はない。過度にｐＨを低くするとめっ
き層が溶解し、処理液が劣化しやすい。しかし、ｐＨが
低い程迅速に処理できる。これらのことから最も好まし
い範囲は、ｐＨを１．５〜２．５とし、１〜５秒間処理
するのがよい。

【００５５】酸溶液は塩酸、硫酸、硝酸、または、これ
らの混合酸の水溶液等を用いるのがよいが、酢酸、蟻酸
などの有機酸でもよい。処理温度、処理時間は酸溶液の
種類に応じて決めればよい。塩酸などの無機酸を用いる
場合は、いずれの酸を用いても条件はほぼ同程度であ
り、浸漬法、スプレー法いずれの方法でも、処理温度は
常温〜６０℃程度、処理時間は１〜１０秒の範囲でよ
い。

【００５６】これらの処理は、アルカリ溶液処理または
酸溶液処理を個々に単独で施してもよいし、アルカリ処
理後酸処理するなど両方法を組み合わせて処理してもよ
い。上述の処理により、合金化処理時に生じためっき層
表面の酸化皮膜は、Ａｌ酸化物、Ｚｎ酸化物共に同時に
除去される。金属表面は酸化されやすく、上記処理後の
めっき層表面には再度、保管中に酸化皮膜が生じる。し
かし、これは常温での反応であるため、めっき層の化学
組成に対応してＺｎ酸化物が多い酸化皮膜が生成する。
従って、上記の処理によりＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ）を０．
２以下にすることができる。

【００５７】その後、常法に従ってめっき層の上に化成
処理や、クロメート処理等の後処理を施しても構わな
い。

【００５８】

【実施例】（実施例１）表１に示す、本発明の規定する
化学組成範囲にある９種類の鋼と、本発明が規定する条
件から外れる鋼６種類とを、転炉―ＲＨ―連続鋳造の工
程で製造し、熱間圧延および冷間圧延を施して、厚さ
０．８０ｍｍの冷延板を得た。

【００５９】

【表１】

【００６０】それぞれの冷延板から幅８０ｍｍ、長さ２
００ｍｍの試験片を切り出して母材とし、１０％水酸化
ナトリウム水溶液中で脱脂し、溶融亜鉛めっきシミュレ
ータ装置を用いて、以下に記す条件で溶融亜鉛めっきを
施した。

【００６１】予備加熱として、窒素ガス雰囲気中で５５
０℃に加熱して５秒間保持後、水素ガス１０体積％、残
りが窒素ガスからなり、露点が−３０℃以下である雰囲
気中で８５０℃に加熱して６０秒保持し、４６０℃に冷
却して溶融亜鉛めっきした。めっき浴の化学組成はＡｌ
濃度０．１２％、残部はＺｎおよび不可避的不純物であ
り浴の温度は４６０℃とした。このめっき浴に３秒間浸
漬した後、高圧ガスを吹き付けて付着量を３０〜７０ｇ
／ｍ² に調整した。

【００６２】めっきした試験片は一旦常温まで冷却し、
誘導加熱装置を用いて合金化処理した。その際、合金化
度を変更するために、処理温度を４８０〜５６０℃の範
囲で、処理時間を３〜９０秒の範囲で調整してめっき層
中のＦｅ含有量を８〜１３％の間で変化させた。合金化
処理した試験片は直径３５０ｍｍのワークロールを有す
る実験用の圧延機を用いて種々の圧下率で調質圧延した
後、５０℃のＮａＯＨ水溶液中（ｐＨ＝１０）に３〜１
０秒浸漬し、水洗し、乾燥した。

【００６３】得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板試験片
について下記の調査をおこなった。めっき層表面の酸化
皮膜中のＡｌとＺｎの重量比：めっき層およびおよび母
材を５％ヨウ化メタノール中で溶解し、その残渣を塩酸
溶液で溶解し、これを化学分析する方法で酸化皮膜中の
Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）を求めた。

【００６４】めっき層表面粗さ：ＪＩＳ−Ｂ−０６０１
に規定される標準の方法でＲａを求めた。カットオフ値
を０．８ｍｍ、評価長さは１．２５ｍｍとした。

【００６５】平滑部の面積率：走査電子顕微鏡を用いて
めっき層表面の８０μｍ×１００μｍ四方の視野を倍率
１０００倍で撮影し、得られた写真の平滑部を識別し、
コンピュータによる画像処理をおこなって画面上で平滑
部を塗りつぶし、画像解析によってこの部分の面積を求
め、測定視野に対する平滑部の面積率を算出した。１０
視野について上述の測定をおこない、これらの平均値を
算出して平滑部の面積率を測定した。

【００６６】耐フレーキング性：図１に示す摺動性評価
装置を用いて評価した。防錆油を塗布した幅３０ｍｍ、
長さ２７０ｍｍの試験片１をダイス２としわ押さえビー
ド４との間で保持し、しわ押さえ荷重を１０００Ｋｇｆ
としてポンチ３を圧入し、試験片１をコの字型に成形す
る。試験片１の両面には防錆油を片面当たり２ｇ／ｍ²
塗布し、ポンチ３の圧入速度は６０ｍｍ／分とした。成
形された試験片の側壁部のビードに接して摺動した面に
粘着テープを貼り、テープに付着するめっき層の剥離片
の状況を目視で観察した。この様な試験を各鋼板につい
て３回おこない、３回とも全く剥離しなかった場合：
○、剥離が１〜２回発生した場合：△、３回とも剥離が
発生した場合：×、として評価した。

【００６７】耐パウダリング性：それぞれの試験片から
直径６０ｍｍの円板状のブランクを打ち抜き、孔径３
２．５ｍｍ、肩半径３ｍｍのダイスと直径３０ｍｍポン
チとを用いて円筒絞り成形をおこない、円筒部の外周部
２０ｃｍ² から粘着テープによって剥離されるめっき層
の重量を測定し、その結果は下記の区分で表示した。

【００６８】 ◎：１０ｍｇ未満、 ○：１０ｍｇ以上１５ｍｇ未満、 △：１５ｍｇ以上２５ｍｇ未満、 ×：２５ｍｇ以上。

【００６９】耐低温チッピング性：幅７０ｍｍ、長さ１
５０ｍｍの寸法に切り出した評価サンプルに、市販の浸
漬式リン酸塩処理液（ＰＢ−Ｌ３０８０）を用いて付着
量３〜７ｇ／ｍ² のリン酸塩処理を施し、カチオン型電
着塗料による厚さ２０μｍの下塗り、３５〜４０μｍの
中塗り、および、３５〜４０μｍの上塗りによる、合計
膜厚：１００μｍ程度の３コート塗装を施した。得られ
た塗装鋼板を−２０℃に冷却保持し、グラベロ試験機を
用いて、直径４〜６ｍｍの砂利石１０個を空気圧２．０
ｋｇ／ｃｍ² 、衝突速度１００〜１５０Ｋｍ／時の条件
で衝突させ、各衝突点での剥離片の直径を測定した。こ
の１０個の剥離径を平均して平均剥離径とし、下記の区
分で表示した。

【００７０】 ◎：３．０ｍｍ以下、 ○：３．０ｍｍを超え、４．０ｍｍ以下、 △：４．０ｍｍを超え、５．０ｍｍ以下、 ×：５．０ｍｍ超え。

【００７１】塗装後鮮映性試験：耐低温チッピング性評
価試験片と同様に処理して合計膜厚：１００μｍ程度の
３コート３ベーク塗装を施した試験片の写像鮮明度をＮ
ＳＩＣ値として写像鮮明度測定装置を用いて測定し、下
記の区分で評価した。なお、ＮＳＩＣ値は、黒板研磨ガ
ラスでは１００であり、ＮＳＩＣ値が１００に近いほど
良好な鮮映性を有すると判断される。

【００７２】各種の性能評価結果を表２に示す。

【００７３】

【表２】

【００７４】表２に示されているように母材の化学組成
とめっき層構成共に本発明が規定する条件を満たしてい
る試番１〜１５は耐低温チッピング性のみならず、耐フ
レーキング性、耐パウダリング性、塗装後の鮮映性いづ
れの評価においても良好な性能を示した。試番１６〜３
２は、いずれかの条件が本発明の規定する範囲外であ
り、総合評価がよくなかった。試番３３は、めっき層表
面のＲａが１．２を超えており、塗装後の鮮映性がよく
なかった。

【００７５】（実施例２）実施例１に記載の鋼Ａ、Ｂお
よびＣから得た冷間圧延鋼板を母材とし、実施例１に記
載したのと同様の条件で溶融めっきして種々の条件で合
金化処理し調質圧延した鋼板から、長さ：２７０ｍｍ、
幅：１００ｍｍの試験片を切り出し、アルカリ溶液また
は酸溶液のｐＨを種々の値に調整した処理液を用いて、
浸漬法またはスプレーによる溶液塗布法によりめっき層
表面の酸化皮膜除去処理をおこなった。処理温度は５０
℃とした。これらの試験片の性能を実施例１に記載した
のと同様の方法で調査した。処理条件と性能評価結果を
表３に示した。

【００７６】

【表３】

【００７７】表３に示すように、めっき層表面の酸化皮
膜中のＡｌの重量比率が０．２以下である試番４１〜５
２は、優れた耐フレーキング性を示した。これに対し、
処理液のｐＨが好ましくない範囲であったり、酸化皮膜
除去処理をおこなわなかった試番５３〜５７ではめっき
層表面の酸化皮膜中のＡｌの重量比率が０．２を超えて
おり、耐フレーキング性がよくなかった。

【００７８】

【発明の効果】本発明の鋼板は、深絞り性が良好で、プ
レス加工時のパウダリングやフレーキングが発生し難
く、塗装後の鮮映性と、耐低温チッピング性に優れるの
で、自動車外装用鋼板に加工しやすく、かつ、性能が優
れた塗装製品が得られる。この鋼板は、特殊な作業を必
要としないで従来の製造設備を用いて容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき鋼板の摺動性を評価する装置の断面を示
す図である。

【図２】合金化亜鉛めっき鋼板の表面形態を拡大して模
式的に示す図である。

【符号の簡単な説明】

１・・・試験片、２・・・ダイ、３・・・ポンチ、４・
・・しわ押さえビード、Ａ・・・凹部、Ｂ・・・平滑
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 洋三 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学組成が、重量％で、Ｃ：０．００７％
   以下、Ｓｉ：０．０１５〜０．０８％、Ｍｎ：０．０５
   〜０．８％、Ｐ：０．０１４％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：
   ０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１〜０．０８％、
   Ｎｂ：０〜０．０８％、残部がＦｅおよび不可避不純物
   からなる母材鋼板の少なくとも片面に、Ｆｅを９〜１１
   重量％含有し残部が実質的にＺｎからなり、付着量が４
   ０〜７０ｇ／ｍ² であるめっき層を有するめっき鋼板で
   あって、そのめっき層表面の算術平均粗さＲａが１．２
   μｍ以下で、面積率にして０〜６０％の平滑部を有し、
   さらにめっき層表面に存在する酸化皮膜中のＡｌとＺｎ
   の重量比率Ａｌ／（Ａｌ＋Ｚｎ）が０．２以下である合
   金化溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 【請求項２】請求項１に記載の化学組成を有する母材鋼
   板に溶融亜鉛めっきし、合金化処理した後、ｐＨ８以上
   のアルカリ溶液および／またはｐＨ４．５以下の酸溶液
   を用いて合金化処理時に生じためっき層表面の酸化皮膜
   を溶解除去することを特徴とする請求項１に記載の合金
   化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。