JPH11246957A

JPH11246957A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11246957A
Application number: JP5319798A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kageyama; 誠之景山; Hiroshi Tsunekawa; 裕志恒川; Toshihiro Kikuchi; 利裕菊地
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】加工慴動性および耐パウダリング性に優れた合
金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびその製造方法の提供。【解決手段】鋼板の少なくとも一面に、中心線平均粗さ
Ｒａが０．５〜２．０μｍの範囲にある粗面と、該粗面
上に形成された合金溶融亜鉛めっき層とを有し、合金化
溶融亜鉛めっき層の表面における凸部の面積率が０．３
〜０．７、かつ凸部上の合金化溶融亜鉛めっき層中のΓ
相の厚さが０．５〜１．５μｍである加工慴動性および
耐パウダリング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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板およびその製造方法に関し、特に、加工摺動性
および耐パウダリング性に優れ、塗装後の外観も良好な
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】一般に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は製
造コストが安価で耐食性に優れるため自動車用表面処理
鋼板として広く使用されている。この自動車のボディ外
板等に用いられる合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性
に優れるとともに、外観、耐フレーキング性、耐パウダ
リング性、めっき密着性、加工性等の各種特性に優れる
ことが求められる。これらの個々の要求を満足させるた
め、各種の合金化溶融亜鉛めっき鋼板が提案されてい
る。例えば、特開平６−３０６４６１号公報、特開平７
−３２１８２０号公報等には、優れた外観を得ることを
目的として、低炭素鋼を熱延して結晶粒径を特定の範囲
に制御した後、冷延して結晶粒界近傍の粗度（Ｈ）を特
定の範囲にし、続いて合金化溶融亜鉛めっきを行って合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法が提案されてい
る。

【０００３】ところで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にお
いては、素地鋼板と合金溶融亜鉛めっき層との界面から
順にΓ相、δ₁相およびζ相のＺｎ−Ｆｅ合金層が形成
されている。この合金化溶融亜鉛めっき層におけるＦｅ
含有率が低かったり、また、柔らかいζ相の存在割合が
過剰であると、プレス加工時にめっき層が鱗片状に剥離
する現象（フレーキング）が生じ易く、一方、Ｆｅ含有
量が高かったり、硬く脆いΓ相の存在割合が過剰である
と、めっき層が微粉状に剥離する現象（パウダリング）
が生じ易くなる。そこで、特開平３−１９１０４５号公
報には、平均Ｆｅ含有率、ならびにζ相およびΓ相の含
有割合が特定の範囲にあり、さらに表面粗度が８μｍ以
下である合金化溶融めっき層を有する、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板が提案されている。

【０００４】一方、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工摺
動性は、実際には、めっき鋼板の製造における最終工程
で、めっき鋼板の表面に施される潤滑防錆剤に大きく依
存する。例えば、複雑なプレス成形になると、鋼板の同
一箇所が何度も加工機からのせん断力を受け、その部分
の潤滑剤が不足する事態に至る結果、プレス割れを生じ
ることがある。そこで、めっき層の３次元平均表面粗さ
ＳＲａ、表面粗さの振幅確率分布の歪度、調質圧延前後
の三次元中心線平均粗さおよび三次元十点平均粗さ、平
均うねり（Ｗｃａ）および平均粗さ等を特定の範囲とす
ることにより、プレス成形性等を向上させることを目的
とした技術が提案されている（特開平５−１１７８３１
号公報、特開平５−２２８５０１号公報、特開平６−９
１３０３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技
術においては、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の
表面形状の制御のみ、あるいはこれに合金相の一般的な
限定を加える程度のものであり、加工性、耐パウダリン
グ性、良好な塗装後外観を全て満足するものではなく、
とりわけ加工性と耐パウダリング性について極めて優れ
た特性を両立できるものではなかった。

【０００６】また、特開平５−３３１６０９号公報に
は、平滑なδ₁相主体の合金化めっき皮膜を形成後、調
質圧延で粗度を調整し、さらにＦｅ上層めっきすること
による鮮映性、摺動性、耐パウダリング性の改善方法が
開示されているが、現存する設備列では実施困難な工程
である。

【０００７】そこで、本発明の目的は、加工摺動性、耐
パウダリング性および塗装後の外観に優れる合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を提供することにあり、さらに、その合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、加工摺動
性、耐パウダリング性および塗装後の外観に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を得るためには、めっき鋼板の表
面性状とめっき構造とを有機的に結合して制御する必要
があるとの知見に至った。

【０００９】すなわち、本発明は、鋼板の少なくとも一
面に、中心線平均粗さＲａが０．５〜２．０μｍの範囲
にある粗面と、該粗面上に形成された合金溶融亜鉛めっ
き層とを有し、合金化溶融亜鉛めっき層の表面における
凸部の面積率が０．３〜０．７、かつ凸部の合金化溶融
亜鉛めっき層中のΓ相の厚さが０．５〜１．５μｍであ
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供するものである。

【００１０】さらに、本発明者らは、上記の合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を得るための手段を検討するにあたり、
素地鋼板の表面の粗度とめっき鋼板の表面性状との相関
について着目し、種々検討を行った。

【００１１】そこで、中心線平均粗さＲａが０．５μ
ｍ、１．５μｍおよび２．５μｍである粗面を有する３
種の冷延鋼板（板厚：０．８ｍｍ）について、合金化時
の昇温速度を変えて合金化溶融亜鉛めっきを行い、得ら
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面の凸部の面積率を
測定したところ、素地鋼板の中心線平均粗さ、合金化時
の昇温速度、および素地鋼板の凸部の面積率の関係につ
いて、図１のような結果を得た。この結果から、素地鋼
板の粗面のＲａが２．０μｍ〜０．５μｍの範囲で、昇
温速度を２〜２０℃／ｓとすることによって、凸部面積
率を０．３〜０．７に制御することができることが分か
った。さらに、これらの条件に加え浴中Ａｌ濃度を適正
に制御することにより表面に３０〜７０％の凸部の面積
率を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、凸部に
硬質なめっき相であるΓ相を選択的に形成することがで
き、加工摺動性、耐パウダリング性および塗装後の外観
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することが可
能となることを知見し、本発明を想到するに至った。

【００１２】すなわち、本発明は、前記合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の製造方法として、少なくとも一面に、中心
線平均粗さＲａが０．５〜２．０μｍの範囲にある粗面
を有する素地鋼板を、浴中Ａｌ濃度が０．１２〜０．１
４５重量％の溶融亜鉛めっき浴でめっきした後、昇温速
度２〜２０℃／秒で昇温して合金化する工程を有する合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供するものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の合金溶融亜鉛めっ
き鋼板（以下、「本発明のめっき鋼板」という）および
その製造方法について詳細に説明する。本発明のめっき
鋼板に用いられる素地鋼板は、合金化溶融亜鉛めっきを
施して、プレス加工に供される鋼板として使用されるも
のであれば、いずれのものでもよく、特に制限されな
い。

【００１４】本発明のめっき鋼板は、素地鋼板の少なく
とも一面に、中心線平均粗さＲａが０．５〜２．０μ
ｍ、好ましくは０．７〜１．５μｍである粗面を有する
ものである。本発明において、中心線平均粗さＲａは、
ＪＩＳＢ０６０１に規定されるものであり、粗さ曲線
から中心線方向に測定長さＬの部分を抜取り、この抜取
り部分の中心線をｘ軸、たて倍率方向をｙ軸とし、粗さ
曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、下記式で与えられる
ものである。

【数１】中心線平均粗さＲａが０．５μｍ未満では、めっき後の
凹凸が浅くなり、潤滑防錆剤のトラップ量が低下し、加
工摺動性が悪化する。２０μｍを超えるとめっき鋼板に
塗装した後の外観が悪化する。

【００１５】本発明のめっき鋼板において、この粗面
は、素地鋼板の両面に形成されていてもよいし、片面の
みに形成されていてもよい。プレス成形時に加工変形を
受ける面が、前記粗面および凸部の面積率が前記範囲に
あると、望ましい。

【００１６】また、本発明のめっき鋼板は、粗面上に形
成された合金溶融亜鉛めっき層を有し、この合金化溶融
亜鉛めっき層の表面に凸部を有するものである。この凸
部の存在によって、めっき鋼板の製造ラインの最終工程
で塗布される潤滑防錆剤が適度に凹部にトラップされる
ため、複数回のプレス加工を受けても潤滑剤の流失を少
なく抑えることが可能となり、プレス割れを発生しにく
くする効果が期待できる。また、凸部を適度に少なくす
ればプレス金型との接触面積が少なくなり、有効であ
る。この合金化溶融亜鉛めっき層の表面における凸部の
面積率は０．３〜０．７の範囲、好ましくは０．４〜
０．６の範囲である。本発明において、凸部の面積率と
は、凸部の頂面の合計面積（Ａ）と素地鋼板の平面積
（Ｂ）の比：（Ａ）／（Ｂ）を言う。なお、凸部の頂面
の面積は、めっき鋼板に０．５〜１％程度の軽圧下を施
した後、表面観察により圧下ロールとの接触部の面積を
測ることで測定することができる。この凸部の面積率が
０．３未満では、潤滑防錆剤のトラップ量が少なく、加
工摺動性が悪化し、凸部の面積率が０．７を超えても、
潤滑防錆剤のトラップ量が少なく、加工摺動性に劣る。

【００１７】また、本発明のめっき鋼板において、凸部
の合金化溶融亜鉛めっきのΓ相の厚さは０．５〜１．５
μｍであり、好ましくは０．７〜１．０μｍである。Γ
相は、軟らかいζ相と異なり硬いのでプレス金型に凝着
しにくい性質があるためプレスかじりを起こしにくいの
でプレス加工摺動性の向上に有効である。そのため、凸
部におけるΓ相の厚さを０．５μｍ以上１．５μｍ以下
にする事が必要である。Γ相の厚さが、０．５μｍ未満
であると、ζ相にらるプレスかじりを生じるおそれがあ
り、１．５μｍを超えると、プレス成形時のパウダリン
グにより星目等の表面欠陥が発生するおそれがある。な
お、各合金層は、めっき層の断面観察において識別可能
であるので、Γ相の厚さは断面観察により測定すること
ができる。

【００１８】さらに、本発明のめっき鋼板において、合
金化溶融亜鉛めっき層の厚さは、製品仕様によって決定
され、通常は２μｍ〜１０μｍの範囲である。

【００１９】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造
する方法は、中心線平均粗さＲａが前記特定の範囲
（０．５〜２．０μｍ）にある粗面を有する素地鋼板を
用い、粗面の凸部の合金化溶融亜鉛めっき層におけるΓ
相の厚さが前記特定の範囲にある合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を製造できる方法であれば、特に制限されないが、
特に、前記特定の形態を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を製造する方法として、少なくとも一面に、中心線平
均粗さＲａが前記特定の範囲にある粗面を有する素地鋼
板を、溶融亜鉛めっき浴でめっきした後、昇温して合金
化する工程を有する方法が、有効である。

【００２０】本発明において、素地鋼板の表面に前記特
定の中心線平均粗さＲａおよび凸部の面積率を有する粗
面を形成する方法は、特に制限されず、いずれの方法に
したがって粗面を形成してもよい。例えば、（１）ショ
ットブラスト法により表面に所定の凹凸を形成したロー
ルを用いて素地鋼板を圧延して前記特定の粗面形態を転
写・形成する方法、（２）レーザー光線を用いて所定の
凹凸を形成したロールを用いて素地鋼板を圧延して前記
特定の粗面形態を転写・形成する方法、（３）放電加工
により所定の凹凸を形成したロールを用いて素地鋼板を
圧延して前記特定の粗面形態を転写・形成する方法、
（４）エッチングにより所定の凹凸を形成したロールを
用いて素地鋼板を圧延して前記特定の粗面形態を転写・
形成する方法等の方法にしたがって形成することができ
る。特に、レーザー光線またはエッチングによって所定
の凹凸を形成したロールを用いて素地鋼板を圧延する方
法が、所定の粗面形態を高精度で形成することができる
点で、有効である。

【００２１】また、本発明において、前記特定の粗面形
態を有する素地鋼板は、浴中Ａｌ濃度が０．１２〜０．
１４５重量％、好ましくは０．１３０〜０．１４０重量
％に調整された溶融亜鉛めっき浴中で、溶融亜鉛めっき
が施される。浴中Ａｌ濃度が０．１２重量％未満である
と、合金化反応が容易に進み、Γ相の厚さを１．５μｍ
以下にコントロールする事が困難となる。また、０．１
４５重量％を超えると、合金化反応が抑制されてΓ相の
厚さが０．５μｍ以上に生成しない。

【００２２】さらに、溶融亜鉛めっきが施されためっき
鋼板は、合金化炉において、昇温速度２〜２０℃／秒、
好ましくは５〜１５℃／ｓｅｃで昇温し、４００〜５５
０℃で、５〜２０秒間加熱することにより、合金化処理
が施される。また、前記溶融亜鉛めっきの際に、亜鉛が
選択的に素地鋼板の凸部から凹部に流れ込むため亜鉛付
着量をミクロ的に観察すると、凸部における亜鉛付着量
は少なく、凹部における亜鉛付着量は多くなっている。
このため、一般的に亜鉛の合金化反応速度は亜鉛付着量
に依存するので、凸部は凹部より合金化が促進する結
果、Ｆｅ含有量が高いΓ相が多く形成される。このと
き、合金化時の昇温速度が２０℃／ｓｅｃを超えると、
合金化速度が速くなりすぎ、溶融亜鉛の流動性が阻害さ
れ、粗面上の溶融亜鉛めっき層の凸部から凹部への流れ
込みが適正に行われず、Γ相が十分形成されないおそれ
がある。また、昇温速度が２℃／ｓｅｃ未満であると、
得られるめっき鋼板の凸部の面積率が減少し、また、生
産性の低下を招く。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例により本
発明をより具体的に説明する。

【００２４】冷延鋼板（未焼鈍材）を、レーザー加工し
た圧延ロールで調質圧延して、その表面に凸部を様々な
割合で転写させた素地鋼板Ｎｏ．１〜１６を調製した。
この素地鋼板Ｎｏ．１〜１６の中心線平均粗さＲａを測
定したところ、表１に示すとおりであった。次に、これ
らの素地鋼板Ｎｏ．１〜１６を、溶融亜鉛めっき浴中の
Ａｌ濃度および合金化炉における昇温速度を表１に示す
値に調整した連続溶融亜鉛めっきラインに通して、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。このとき、また、合
金化温度を４７０〜５２０℃の間、ラインスピードは８
０ｍｐｍ〜１２０ｍｐｍの間で調整する事で、めっき層
中のＦｅ含有率が１０％になるように調整した。また、
合金化処理後、ラインに連続的に設置された調質圧延ロ
ール（ブライト仕上）にて、伸び率０．７ｍｍとなるよ
うに圧延した。

【００２５】得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板につい
て、下記の方法にしたがって、表面の凸部の面積率、お
よび凸部におけるΓ相の厚さを測定し、また、摺動試験
およびパウダリング試験を行った。さらに、塗装外観を
評価した。結果を表１に示す。なお、めっき鋼板におけ
る鋼板素地の中心線平均粗さは、めっき処理前の鋼板表
面の中心線平均粗さに等しいので、本実施例では測定を
省略したが、めっき層をＪＩＳＨ０４０１記載の付着
量試験方法（塩化アンチモン法）に従って試験液（三塩
化アンチモンまたは三酸化アンチモンを添加した塩酸）
により除去した後、素地鋼板の中心線平均粗さを測定し
てもよい。

【００２６】・Γ相厚さ：断面を光学顕微鏡で観察して
測定した。・表面凸部観察：合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、表面の
中心線平均粗さＲａが１．５μｍ以下の圧延ロールで
０．７％引張調質圧延し、得られた試料片の、ロールと
めっき面との接触部の面積をＳＥＭで観察（×５００）
し、観察部全体の面積を１とした場合の接触部の面積の
比率を凸部の面積率とした。・摺動試験：平面摺動（摺動速度２０ｍｍ／ｓ，摺動面
圧１ｋｇｆ／ｍｍ²，潤滑油：通常防錆油）を、同一試
験片について３回行い、１回目と３回目のデータを示
す。・パウダリング：幅３５ｍｍの試験片に、粘着テープ
（ニチバン株式会社製、ＬパックＬ−Ｐ−１８）を貼り
付けた後、Ｖ字型に９０度曲げ、さらに曲げ戻しを行っ
た。その後、粘着テープを剥がして、粘着テープに付着
したＺｎの量を蛍光Ｘ線分析装置によって測定し、下記
の基準で評価した。１：良（１０００ｃｐｓ以下）２：普通（１０００ｃｐｓ超、２０００ｃｐｓ以下）３：少（２０００ｃｐｓ超）・塗装外観：合金化溶融亜鉛めっき鋼板を化成処理後、
電着塗装（膜厚：２０μｍ）、中塗塗装（膜厚：３５μ
ｍ）および上塗塗装（膜厚：３５μｍ）の３コート塗装
を施した後、光を当てて外観を目視にて観察して下記の
基準で評価した。１：良（ムラが確認できないもの）２：普通（かすかにムラが確認できるもの）３：劣（軽度のムラが確認できるもの、およびそれ以
下）

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
加工摺動性および耐パウダリング性に優れるものであ
る。また、本発明の製造方法によれば、前記合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に
おける、素地鋼板の中心線平均粗さ、合金化時の昇温速
度、および凸部の面積率の関係を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板の少なくとも一面に、中心線平均粗さ
Ｒａが０．５〜２．０μｍの範囲にある粗面と、該粗面
上に形成された合金溶融亜鉛めっき層とを有し、合金化
溶融亜鉛めっき層の表面における凸部の面積率が０．３
〜０．７、かつ凸部の合金化溶融亜鉛めっき層中のΓ相
の厚さが０．５〜１．５μｍである合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板。
【請求項２】少なくとも一面に、中心線平均粗さＲａが
０．５〜２．０μｍの範囲にある粗面を有する素地鋼板
を、浴中Ａｌ濃度が０．１２〜０．１４５重量％の溶融
亜鉛めっき浴でめっきした後、昇温速度２〜２０℃／秒
で昇温して合金化する工程を有する合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法。