JPH11350164A

JPH11350164A - 溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11350164A
Application number: JP10163627A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hikino; 真也引野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の技術では、溶融Zn−55％Al合金めっき
鋼板の表面におけるスパングル模様のばらつきを、確実
に抑制することができない。【解決手段】鋼板の表面に、Fe、NiおよびCoの１種ま
たは２種以上を有するめっき層を片面あたり0.2 〜５g/
m²形成して連続焼鈍を行った後に、この鋼板を、Al：30
〜70％、Si：0.05〜2.0 ％および残部Znを有する溶融め
っき浴に浸漬することにより、表面に、第１層としてF
e、NiおよびCoの１種または２種以上を有する合金層を
備え、さらにその上層である第２層として、Al：30〜70
％、Si：0.05〜2.0 ％、残部Znおよび不可避的不純物か
らなる溶融めっき層を備え、合金層が、めっき母材から
拡散したFeと、溶融めっき層を形成する溶融めっき浴か
ら混入したAl、SiおよびZnとを有する溶融Zn−Al系合金
めっき鋼板を製造する。この溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板は、めっき表面のスパングル粒径の均一性が良好であ
って意匠性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性と、めっき
表面のスパングル粒径の均一性とがともに良好であっ
て、例えば建材や家電製品等に用いるのに好適な溶融Zn
−Al系合金めっき鋼板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建材や家電製品等には、従来より、その
耐食性とコストとから、溶融Znめっき鋼板が使用されて
きた。しかし、近年、よりいっそうの高耐食性および高
耐久性を有する溶融Al−Zn系めっき鋼板の使用量が増加
している。溶融Al−Zn系めっき鋼板のうちでも、めっき
皮膜中にAlを約55％（以下、本明細書においては特にこ
とわりがない限り「％」は「重量％」を意味するものと
する。）、Siを約1.6 ％含有する溶融Zn−55％Al合金め
っき鋼板は、その表面に美麗なスパングル模様を有する
ことから、その意匠性の面でも使用量が増加している。

【０００３】しかしながら、この溶融Zn−55％Al合金め
っき鋼板の表面に形成されるスパングル模様は、製造工
程における製造チャンスやコイルにより、通常かなりの
ばらつきがある。特に、スパングル模様が非常に微細に
なることがあり、このような溶融Zn−55％Al合金めっき
鋼板は、意匠性の観点から、外観用途には用いることが
できない場合が多い。そのため、従来より、スパングル
模様のばらつきの抑制を図った発明が種々提案されてい
る。

【０００４】例えば、特開平９−25550 号公報には、連
続式溶融めっき設備でスナウト内のガス雰囲気を、露
点、水素濃度およびめっき浴温度により規定される特定
条件に限定すること、特開平９−241814号公報には、連
続式溶融めっき設備のめっき浴中に設けられるシンクロ
ールの位置を変動させて、鋼板がめっき浴中を通過する
際の浸漬時間を２秒以上とすること、がそれぞれ提案さ
れている。これらは、いわば、めっき条件を最適化する
ことにより、スパングル模様のばらつきを抑制する発明
である。

【０００５】一方、特開平９−235661号公報には、鋼板
表面を片面当たり厚さ0.05μｍ以上研削した後に、連続
式溶融めっき設備に装入して、鋼板表面にAlを20〜95％
含有する溶融Znめっき皮膜を形成すること、特開平10−
18009 号公報や同10−18013号公報には、めっき前の鋼
板のろ波中心線うねりや表面粗さを制御すること、さら
に、特開平10−18010 号公報や同10−18012 号公報に
は、めっき前の鋼板の表層結晶粒の大きさを粒度番号10
番以下とするか、または集合組織の結晶面強度の比が(1
10)/(200) で0.5 以上とすること、がそれぞれ提案され
ている。これらは、いわば、母材鋼板を最適化すること
により、スパングル模様のばらつきを抑制する発明であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の技術には、以下に示す問題があり、スパングル
模様のばらつきを確実に抑制することができない。

【０００７】特開平９−25550 号公報や同９−241814号
公報に開示されたように、めっき条件を制御因子として
スパングル模様のばらつきを抑制しようとしても、実際
には、母材鋼板から受ける影響が大きく、スパングル模
様のばらつきを確実に抑制することはできない。

【０００８】特開平９−235661号公報により提案された
発明によると、研削量に相当する厚みだけ、研削前の板
厚を厚くしておかなければならない。そのため、歩留り
の低下は避けられず、また製造管理も煩雑化してしま
う。

【０００９】特開平10−18009 号公報や同10−18013 号
公報により提案された発明を実施するには、母材鋼板の
冷間圧延時に用いるワークロールの管理が重要となり、
そのために、ワークロールの交換頻度やワークロールの
保有数がともに増加して、コストアップとなってしま
う。

【００１０】さらに、特開平10−18010 号公報や同10−
18012 号公報により提案された発明で管理する必要があ
る粒径や集合組織は、鋼板の機械特性等にも密接に関連
するため、実際には、スパングル模様のばらつきを抑制
するために制御することは難しい。

【００１１】なお、特開平10−18009 号公報や同10−18
013 号公報により提案された発明や、特開平10−18010
号公報や同10−18012 号公報により提案された発明につ
いては、本発明者が再現試験を行っているが、いずれ
も、スパングル模様に対する制御量が小さく、スパング
ル模様のばらつきを所望の範囲に抑制することはできな
いと考えられる。

【００１２】ここに、本発明の目的は、スパングル模様
のばらつきを確実に抑制することができる技術を開発す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した課
題を解決すべく鋭意検討した。その結果、めっき母材の
表面に、鉄族元素 (Fe、CoおよびNiの１種または２種以
上) からなる合金層を形成した後に、さらにその上に、
Al：30〜70％、Si：0.05〜2.0 ％、残部Znおよび不可避
的不純物からなる溶融Znめっき層を形成すると、この溶
融Zn−Alめっき鋼板の合金層には、めっき母材から拡散
したFeと、溶融Znめっき層を形成する溶融めっき浴から
混入したZn、AlおよびSiとが含有される。このように、
Fe、CoおよびNiの１種または２種以上と、めっき母材か
ら拡散したFeと、溶融Znめっき浴から混入したZn、Alお
よびSiとを有する合金層と、溶融Znめっき層とを備える
溶融Zn−Alめっき鋼板は、製造チャンスやコイル間のス
パングルのバラツキ (特にスパングルの微細化) を抑制
して均一なスパングル模様を呈することを、新規に知見
した。

【００１４】また、本発明者は、この鋼板は、母材鋼板
の表面に、Fe、NiおよびCoの１種または２種以上を有す
るめっき層を0.5 〜５g/m²施した後、連続焼鈍を経て、
Al：30〜70％、Si：0.05〜2.0 ％および残部Znを有する
溶融めっき浴に浸漬して、その後、通常の方法で付着量
制御および冷却を行うことにより、製造できることを新
規に知見した。本発明者は、これらの新規な知見に基づ
いてさらに鋭意検討を重ねて、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、表
面に、第１層としてFe、NiおよびCoの１種または２種以
上を有する合金層を備え、さらにその上層である第２層
として、Al：30〜70重量％、Si：0.05〜2.0 重量％、残
部Znおよび不可避的不純物からなる溶融めっき層を備
え、前記合金層は、めっき母材から拡散したFeと、前記
溶融めっき層を形成する溶融めっき浴から混入したAl、
SiおよびZnとを有することを特徴とする、めっき表面の
スパングル粒径の均一性が良好な溶融Zn−Al系合金めっ
き鋼板である。

【００１６】別の観点からは、本発明は、鋼板の表面
に、Fe、NiおよびCoの１種または２種以上を有するめっ
き層を片面あたり0.2 〜５g/m²形成して連続焼鈍を行っ
た後に、この鋼板を、Al：30〜70％、Si：0.05〜2.0 ％
および残部Znを有する溶融めっき浴に浸漬することを特
徴とする、めっき表面のスパングル粒径の均一性が良好
な溶融Zn−Al系合金めっき鋼板の製造方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる溶融Zn−Al
系合金めっき鋼板およびその製造方法の実施形態を、詳
細に説明する。

【００１８】本発明にかかる溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板の母材鋼板の鋼種は、何ら限定を必要としない。例え
ば、Alキルド鋼、TiやNb等を適量添加した極低炭素鋼、
Ｐ、Si、Mn等を適量添加した高強度鋼、さらにフェライ
ト系やオーステナイト系のステンレス鋼板等を、例示す
ることができる。また、母材鋼板の圧延条件について
も、熱延条件および冷延条件ともに、何ら限定を要さな
い。

【００１９】本発明にかかる溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板は、この母材鋼板に、Fe、NiおよびCoの１種または２
種以上を有するめっき層を片面あたり0.2 g/m²以上５g/
m²以下形成される。

【００２０】このめっき層は、特に微細なスパングルを
形成させる因子である、母材鋼板のコイル間、または同
一コイルでの幅方向や長手方向に関する不均一さを隠蔽
し、母材鋼板の表面における反応性を均一化する。これ
により、後続する溶融めっき工程において母材鋼板と溶
融めっき層との間に均一な合金層が形成され、結果的に
均一なスパングルが形成されるものと考えられる。

【００２１】このため、このめっき層の付着量が0.2 g/
m²未満では上記の隠蔽効果が十分でないため、スパング
ルの均一化が十分でない。よって、このめっき層の付着
量は0.2g/m² 以上、好ましくは0.5 g/m²以上である。一
方、付着量の上限は、スパングルの均一化の観点から
は、設ける必要はない。しかし、付着量が５g/m²を超え
ると、コストアップにつながり、また板厚の増加分も無
視できなくなる。そこで、付着量の上限は５g/m²とす
る。

【００２２】この付着量の範囲を満足すれば、Fe、Coお
よびNiそれぞれの含有割合については、特に限定を要さ
ない。このめっき層が、Fe、NiおよびCoの１種または２
種以上を有すればよい。また、このめっき層は、１層め
っきだけでなく２層以上のめっきであってもよい。

【００２３】このめっき層のめっき方法は、電気めっき
法もしくは無電解めっき法のいずれであってもよいが、
付着量の制御の容易さや生産性のからは、電気めっき法
が好ましい。

【００２４】このめっき層のめっきを行うめっき浴につ
いても、特に限定は要さない。例えば、母材鋼板が、め
っき密着性に問題があるステンレス鋼板等である場合に
は、高塩化物浴 (例えば、Niめっきでのウッド浴) を用
いることもできる。

【００２５】このめっきを施された鋼板は、連続焼鈍を
行われた後、Al：30〜70％、Si：0.05〜2.0 ％および残
部Znを有する溶融めっき浴に浸漬されることにより、溶
融Zn−Alめっきを行われる。

【００２６】なお、連続焼鈍の前に、酸化雰囲気もしく
は無酸化雰囲気内で鋼板を加熱してもよい。特に、Fe、
NiおよびCoの１種または２種以上を有するめっき層のめ
っき工程と、溶融めっきのめっき工程とが別工程である
場合には、溶融めっきを行う際の鋼板の表面に、油等が
付着していることがあるため、酸化雰囲気もしくは無酸
化雰囲気での加熱工程を経るほうが好ましい。

【００２７】連続焼鈍は、不めっき等の表面が十分に活
性化される程度の条件とすればよく、特に限定を要さな
い。

【００２８】また、溶融めっき浴のAl含有量が30％未満
または70％超であると、表面の美麗なスパングル模様は
発現しない。また、Si含有量が0.05％未満であると、表
面の美麗なスパングル模様が発現せず、2.0 ％を超える
と、不めっき等の表面欠陥を生じ易くなる。そこで、本
発明では、溶融めっき浴の組成は、Al：30〜70％、Si：
0.05〜2.0 ％および残部Znである。同様の観点から、好
ましい組成は、Al：45〜65％、Si：1.2 〜1.8 ％であ
り、さらに好ましい組成は、Al：50〜58％である。

【００２９】なお、この他のめっき条件については、何
ら限定を要するものではなく、表面品質、性能さらには
操業等を勘案して通常のめっき条件の範囲内で適宜決定
すればよい。

【００３０】このようにして溶融めっきを行われた鋼板
に対して、通常用いられる方法により、付着量制御およ
び冷却を行うことにより、めっき表面のスパングル粒径
の均一性が良好であって、意匠性に優れた溶融Zn−Al系
合金めっき鋼板が提供される。

【００３１】このようにして製造される、本発明にかか
る溶融Zn−Al系合金めっき鋼板は、表面に、第１層とし
て、Fe、NiおよびCoの１種または２種以上を有するとと
もに、めっき母材から拡散したFeと溶融めっき浴から混
入したAl、SiおよびZnとを有する合金層を備える。

【００３２】この第１層には、Si相、θ(Fe₄Al₁₃) 相、
τ5C(Fe₂₀Al₅Si₂)相等が存在する。また、この第１層に
は、めっき母材から拡散したFeと、溶融めっき浴から拡
散したAlおよびSiと、Fe、NiおよびCoの１種または２種
以上との他に、めっき浴中のZnも混入する。また、第１
層の厚さは、通常0.5 〜５μｍ程度である。

【００３３】また、本発明にかかる溶融Zn−Al系合金め
っき鋼板は、第１層の上層である第２層として、Al：30
〜70％、Si：0.05〜2.0 ％、残部Znおよび不可避的不純
物からなる溶融Znめっき層を備える。

【００３４】この本発明にかかる溶融Zn−Al系合金めっ
き鋼板は、めっき条件を何ら変更せずに、めっき母材の
歩留り低下を伴うことなく、冷間圧延用ワークロールの
コスト上昇を伴うことなく、他の機械特性に影響を与え
ることなく、確実に、めっき表面のスパングル粒径の均
一性が良好であって意匠性に優れた溶融Zn−Al系合金め
っき鋼板である。すなわち、スパングルが微細化するこ
となく、安定的に所望の大きさの径のスパングルが得ら
れる。得られるスパングルの径は、0.4mm 以上1.2mm 以
下であり、より特定的には0.6mm 以上1.0mm 以下であ
る。

【００３５】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら、詳
細に説明する。６種類の低炭素Alキルド鋼の冷延鋼板を
母材１〜母材６として用いた。た。これらは、後述する
表７に示すように、下地めっきを施さない場合のスパン
グルの大きさが、それぞれ異なっている。

【００３６】これらの母材１〜母材６に対して、(1) 表
１に示すめっき条件のNiめっき、(2) 表２に示すめっき
条件のFeめっき、(3) 表３に示すめっき条件のCoめっ
き、(4) 表４に示すめっき条件のNi−Coめっき、または
(5) 表５に示すNi−Coめっきを、表７に示す片面あたり
の付着量だけ行った。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】そして、表６に示す条件で連続焼鈍および
溶融めっきを行った。そして、得られためっき鋼板につ
いて、スパングル径を測定した。すなわち、試料の拡大
写真を撮影し、写真上で実際の長さで30mmに相当する線
分を横切るスパングル境界線の数をカウントすることに
より径を求め、これを５回行って、その平均値をスパン
グル径として、目視にて (微細) ０〜６ (大) の範囲で
評価した。

【００４２】また、第１層である合金層についても、溶
融めっき層を溶解した後の合金層のＸ線回折から、Si、
θ、τ5C相の存在およびZn系合金相のピークが認められ
ないことを確認し、この層を元素分析することにより、
Zn以外の存在元素について調査した。

【００４３】

【表６】

【００４４】表７に、試験結果を試験条件の一部ととも
にまとめて示す。なお、表７においては、スパングルコ
ードが０ (微細) 〜６ (粗大) までの標準試料を用意し
ておき、得られた各試料のスパングル径を、これら標準
試料のスパングルと目視比較することにより、スパング
ルコードを決定した。

【００４５】具体的には、コード０：0.1mm 程度、コー
ド１：0.30mm程度、コード２：0.43mm程度、コード３：
0.6mm 程度、コード４：0.78mm程度、コード５：0.95mm
程度、コード６：1.2mm 程度である。

【００４６】

【表７】

【００４７】表７において、試料No.1および試料No.2は
比較例の試料であり、試料No.3〜試料No.21 は本発明例
の試料である。本発明の条件を全て満足する試料No.3〜
試料No.21 は、母材１〜母材６の間のスパングル径のば
らつきが小さく、表面のスパングル粒径の均一性が良好
であって意匠性に優れた溶融Zn−Al系合金めっき鋼板が
得られたことがわかる。

【００４８】これに対し、試料No.1は、本発明で規定す
る第１層 (合金層) を有さないため、また試料No.2は、
鋼板の表面におけるめっき層の形成量が、本発明で規定
する範囲を下回っているため、いずれも、表面のスパン
グル粒径の均一性が不足することがわかる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、めっき条件を何ら変更せずに、めっき母材の歩留り
低下を伴うことなく、冷間圧延用ワークロールのコスト
アップを伴うことなく、他の機械特性に影響を与えるこ
となく、確実に、めっき表面のスパングル粒径の均一性
が、コイル間または同一のコイルにおいて、良好であっ
て意匠性に優れた溶融Zn−Al系合金めっき鋼板を提供で
きた。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著し
い。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に、第１層としてFe、NiおよびCoの
１種または２種以上を有する合金層を備え、さらにその
上層である第２層として、Al：30〜70重量％、Si：0.05
〜2.0 重量％、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶
融めっき層を備え、前記合金層は、めっき母材から拡散
したFeと、前記溶融めっき層を形成する溶融めっき浴か
ら混入したAl、SiおよびZnとを有することを特徴とす
る、めっき表面のスパングル粒径の均一性が良好な溶融
Zn−Al系合金めっき鋼板。
【請求項２】鋼板の表面に、Fe、NiおよびCoの１種ま
たは２種以上を有するめっき層を片面あたり0.2 〜５g/
m²形成して連続焼鈍を行った後に、当該鋼板を、Al：30
〜70重量％、Si：0.05〜2.0 重量％および残部Znを有す
る溶融めっき浴に浸漬することを特徴とする、めっき表
面のスパングル粒径の均一性が良好な溶融Zn−Al系合金
めっき鋼板の製造方法。