JPS5811763A - ガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｌメツキ用鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無フラツクスのもとての還元性雰囲気下で溶融
Ｚｎ　−Ａｔメッキを施すガス還元式溶融Ｚｎ−Ａ７メ
ツキ法（Ｎａｐ法とも呼ばれる）を適用したときに優れ
たメッキ性を示す鋼板に関する。

従来、溶融メッキ鋼板の製造において、７ラツクスによ
って前処理して溶融メッキを施すいわゆるフラックス法
については、　ＺｎメッキまたはＡｔメッキのメッキ性
に及ぼすメッキ原板の化学成分の影響について数多くの
研究がなされ、そのメッキ性に及ぼす化学成分の挙動が
種々解明されてきた。ところが、７ラツクスを使用しな
いガス還元式溶融メッキ法に対して鋼中の化学成分がい
かなる影響を及ぼすかについての研究は少なく、特にＺ
ｎ−Ａｌ系の複合系のメッキ処理については見当らない
。

本発明者らは、ガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｌメッキ法にお
けるＺｎ−Ａｌメッキ性に及ぼす鋼中元素の影響につい
て研究を重ねた結果、いくつかの知見を得ることができ
、自動車用向けまたは家電製品用向けなどに対して機械
的性質や溶接性などの面において充分満足できると共に
メッキ性においても優れた溶融Ｚｎ−Ａｔメッキ成品素
材を開発することができた。すなわち、この種の用途向
けとして、材料の高張力化と硬質化の要求から、Ｓｉ。

Ｍｎ、Ｃｒ、さらにはＴｊやＮｂを合金元素とする鋼素
材とし、これらの合金元素の含有量とガス還元式溶融Ｚ
ｎ　−Ａｔメッキにおけるメッキ性との関連について一
連の研究を行なったところ、Ｓｉ、Ｍｎ。

Ｏｒのそれぞれの含有量を適正な範囲にバランスさせた
場合にガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｔメッキ法によって不メ
ッキの発生率を低減させることができることが判明した
。より具体的に述べれば、本発明はガス還元式溶融Ｚｎ
−Ａｔメッキを適用したときに優れたメッキ性を示し自
動車向けや家電製品向けの用途に適する鋼板素材として
、ｃ　；　０．２０％以下、Ｓｉ　；　１．５　％以下
、Ｍｎ　；　０．１〜２．７　％、Ｏｒ；　ｏ、ｏ１〜
２．０チ、ｈｔ　；　０．００２〜０．１０％、残部が
Ｆｅおｊび製造上の不可避的不純物からなるガス還元式
溶融Ｚｎ　−Ａｔメッキ用鋼板を提供するものである。

さらには、その鋼素材の強度を一層高めたものとして、
ＴｉまたはＮｂの１種または２種を０．３０　％以下の
量で追添したガス還元式溶融Ｚｎ　−Ａｔメッキ用鋼板
を提供する。そして、この鋼板のガス還元式溶融Ｚｎ　
−Ａｔメッキにさいしては、そのＺｎ　−Ａｌメッキ浴
組成が、Ａｌ；５ｏ　〜９０％、Ｓｉ　；　５％以丁、
残部が実質上Ｚｎからなる溶融メッキ浴に対してこれを
適用する。

以下に本発明の特徴を代表的な試験結果に基いて説明す
る。

使用した試験装置の概略を第１図に示した。

第１図において、１はＺｎ　−Ａｔ系浴、２は試験片、
３は赤外線加熱器、４は試験片２の駆動装置であり、大
気と遮断された容器５内において試験片２を浴１に浸漬
できるように構成すると共に、この容器５内にはその下
部のガス導入口６から雰囲気ガスを導入できるようにし
である。操作にあたっては、実際のＮＯＦ型Ｚｎ　−Ａ
ｔメッキ装置の操業条件に適合するように、試験片２を
還元性雰囲気下で加熱してから浴１に浸漬し、これを引
き上げて冷却する。実施した操業条件は次のとおりであ
る。

雰囲気ガス；７５％Ｈ２＋２５チＮ２ 露点は一２５Ｃ以下 試験片の加熱条件；７００ＣＸ１分 メッキ浴浸漬時間；５秒 メッキ浴組成と温度； メッキ浴Ａ　；９９−Ｂ　％　Ｚｎ−０，２％　Ａ４　
４６０　Ｕメッキ浴Ｂ　；　７５．４　％　Ｚｎ−２５
，１４Ａｌ　−１，５％　Ｓｉ　。

５０Ｃ メッキ浴Ｃ；　４７．７％Ｚｎ　−５０，８％　’Ａｌ
　−１，５％Ｓｉ。

００Ｃ メッキ浴Ｄ　；　２０．５％Ｚｎ　−７４，７％Ａｌ　
−４，８％　Ｓｉ　。

７０Ｃ メッキ浴Ｅ；　９０．７チＡｔ−９，５係ｓ１．６７Ｏ
ｒこのようなガス還元溶融ｚｎ−Ａｔメッキ条件で表１
に示す鋼成分の鋼をメッキ処理し、各々の得られたメッ
キ試験片をその試験片板厚１枚相当の曲げ半径で１８０
°曲げを行ない、曲げ部のメッキ層断面を倍率４００倍
で顕微鏡観察し、メッキ層と鋼素地に剥離が生じたか否
かをメッキ性の良否判断の基準とする。

表１ 表１において、Ｓ１系、Ｍｎ系、Ｃｒ系とあるのは他の
元素は実質上変えないが、Ｓｉ、　Ｍｎ、　Ｏｒの量を
それぞれ変化させた供試鋼である。これら、Ｓｌ系、Ｍ
ｎ系、およびＣｒ系の各々について、前記メッキ浴Ａ−
Ｅのメッキ試験を実施し、得られたメッキ品の良否を前
記基準に従って剥離が生じなかったものを○印、剥離が
生じたものをＸ印として、縦軸にメッキ浴中の１１％、
横軸に８１、Ｍｎ１Ｃｒの含有量をとって整理し、これ
を表示すると、第２図、第３図、および第４図の結果が
得られる。

これらの結果から、鋼中のＳｌ、Ｍｎ１０ｒの各々が一
定量以上となるとメツキネ良が生ずるようになり、この
場合にＺｎ−Ａｔメッキ浴中の浴組成（１１％）とも関
連があることがわかる。より具体的には、８１について
は１．５％を超えるとメッキ浴中の１１％が２０チでも
メツキネ良が生じ（第２図）、Ｍｎについては２．７チ
を超えるとメッキ浴中のｐ、１％が４０％でもメツキネ
良が生じ（第５図）、Ｏｒについては２．０％を超える
とメッキ浴中のＡｔチが２０％でもメツキネ良が生ずる
（第４図）。

表２は複合系の化学成分値を示したもので、前記同様の
試験を、４２．５　％　Ｚｎ　−５５，８％　Ａｔ−１
，７％Ｓｔの６２０Ｃのメッキ浴について行ない、その
メッキの良否を前記同様の基準で示したものである。

表２ 表２の結果から、Ｃ；　０．０２０％以下、Ｓｉ　；　
１．５チ以下、Ｍｎ　；　０．１〜２．７　％、Ｃｒ　
；　０．０１〜２．０％、Ａｔ；　０．００２〜０．１
０　％の範囲の化学成分値をもつ鋼は、ガス還元式溶融
Ｚｎ　−Ａ４メッキにおいて良好なメッキ性を示すこと
がわかる。

このように、鋼中にＳｌ、Ｍｎ１０ｒを含有させたとき
に、このＳｉ、　Ｍｎ、　Ｏｒの含有量を所定の範囲に
調整することがガス還元式溶融Ｚｎ　−Ａｔメッキにお
いて重要となる事実が明らかとされたが、このメッキ性
を支配する機構はいかなるものであるかは十分には解明
されていない。しかし、およそ次のように考えることが
できる。

冷延のままのメッキ原板をＮＯＦ型溶融メッキ装置で焼
鈍・メッキする場合には、焼鈍時に原板表面のＦｅは軽
く酸化後、還元される。その際、原板のＦｅよりも酸化
性の強いＳｌやＭｎ、　Ｏｒは、表面での優先酸化を生
じ、薄い酸化物皮膜を原板表面に生成する。引続き、こ
うして生成した酸化皮膜は還元雰囲気部で還元されるが
、その際表面に一定濃度以上の８１、Ｍｎ、　Ｏｒとい
った元素の酸化物が存在すると還元不足となり、原板上
に酸化皮膜層が残存したままメッキ処理されることとな
る。

したがって、これをＺｎメッキ浴に浸漬して処理した場
合にはメツキネ良を生じる原因となる。ところが、Ａｌ
メッキの場合には、こうした酸化物の皮膜は容易にＡｔ
によって破壊されＦｅ地まで溶食されることによシ、メ
ッキが達成される。したがってＡｔメッキにおいては、
Ｓｉ、　Ｍｎ、　Ｏｒといった元素の影響は大きく緩和
される。

一方、Ｚｎ−Ａｌメッキの場合には、ＺｎメッキとＡｔ
メッキの中間的な作用が当然予想されるが、第２〜４図
に示すごとく、Ｚｎメッキ浴にＡｔを添加した場合、あ
る臨界値をこえるとＡｌメッキと同様の挙動が観察され
、Ｓｉ、　Ｍｎ、　Ｏｒといった元素の影響はＡｔ単独
メッキの場合はどではないが、大きく緩和される。しか
し、このメッキ浴中のＡｌ量が減少し、鋼中のＳｉ、　
Ｍｎ、　Ｏｒの量が増加すると、不メッキが発生し、両
者には相関関係が現われ、良好なメッキ品を得るには、
先に明らかにしたような所定の条件を満足することが必
要となる。

以上から本発明のガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｔメッキ用鋼
板の基本的成分組成が定められるが、本発明＠はそのメ
ッキ成品の用途や溶接性を考慮してその機械的性質の面
からも好ましい範囲に定められている。その概要を述べ
れば次のとおりである。

Ｃは鋼板の強度を支配する基本元素であり、高含有量の
方が好ましい。しかしＺｎ　−Ａｔメッキした鋼板の用
途、たとえば家電、自動車用などを考えた場合、スポッ
ト溶接性の良否が問題となる。

この観点からＣを０．２０％以下とした。

Ｓｌは鋼材の強化元素の１つであり、特に延性を損なう
ことなく強度を増加しうる特長があり、高含有量の方が
好ましいが、先に明らかにしたごとく、メッキ性の観点
からその上限を１．５チとする。

ＭｎはＳｌと同様の作用を有するほかに、複合組織鋼な
どの特殊な挙動を示す鋼材にとって不可欠である。しか
し含有量が２．７チをこえると、先に明らかにした如＜
、Ｚｎ−Ａｔ浴中のＡｔ％が低い場合（４０チ以下）に
メッキ性不良が発生し、また溶接部の硬化を招くから本
元素の上限を２．７チとする。

Ｏｒも鋼板の基本的な強化元素であるが、その効果は小
さく、かつ強度の上昇に比して延性を損なうことの少な
い元素であり、特異な効果として曲げ性を改善する効果
を示す。本元素も高含有量の方が強度上昇の面から好ま
しいが、高含有量になると先述の如く、低Ａｔ含有箪の
ｚｎ−ｐ、Ｌメッキ浴においてメッキ性不良が生じるた
め、上限を２．０チとする。

Ａｔは鋼材を脱酸し、無害な介在物を生成せしめるとと
もに、予備脱酸元素としてＳｌ、Ｍｎ、Ｃｒの添加歩留
向上に寄与する効果は太きい。し力・し過剰に添加する
と、かえって鋼材の延性を損なう。

本元素の下限を０．００２　％としたのは、これ以下で
は十分な脱酸が難かしく、かつ上限を０．１０　％とし
たのはこれ以上Ａｔを添加した場合、徒らに材質の劣化
を招くようになるからである。

Ｔ１とＮｔ）は、鋼板の強度を向上させる作用があり、
単独あるいは併用して添加することができる。これらの
元素を１種あるいは２種、０．３０　％まで添加しても
、メッキ性を阻害しないので、この範囲で添加するのが
よい。

適用するＺｎ−Ａｔメッキ浴のＡｔ含有量は３０チ以上
の範囲とすることができる。Ａｌ；　３０％以下では特
にＺｎメッキ浴中にＡｔを添加した効果が認められず、
Ａ７が９０％以上ではＺｎ　−ＡｔメッキよりむしろＡ
ｔメッキに近くなるからである。メッキ浴中の８１は、
メッキ層とメッキ原板の界面近くに生成するＡｔ　−Ｚ
ｎ　−Ｓｉ　−Ｆｅ合金層の発達を抑制し、メッキ鋼板
の加工性の劣化を抑止する。

しかし、Ｓｉが多量に含有しても、その効果が飽和しま
た耐食性を劣下させるので、そのメッキ浴中のＳｉ含有
量の上限は５チとするのがよい。

以下に代表的な実施例を挙げる。

実施例 表３に示す化学成分の溶鋼を通常の製鋼方法にて溶製し
、造塊・分塊・熱延・酸洗を経て板厚；２．３．、、巾
；１０２０ｍｍのホットコイルをえて、しかるのちこれ
を６５％の圧下率にて冷延し、板厚０．８１１１の冷延
コイルとした。

ガス還元型溶融Ｚｎ　−Ａｔメッキ装置にて冷延コイル
は表４に示す条件で、メッキ処理された。えられた製品
から曲げ試験片を採取し、板厚１枚の曲げ試験を行なっ
て曲げ部外側のメッキ層の剥離の有無によりメッキ性の
良否を判定した。

メッキ後の判定結果を表３ＶＣ併記した。本発明の範囲
に属する鋼は、いずれも良好な成績を示した。

表４ 雰囲気；ＡＸガス 浴組成；　Ｚｎ　５０　％＋Ａｔ５０％

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の試験装置の概略断面図、第２図は鋼中
Ｓｉ％とメッキ浴中のＡｌ１のメッキ性に及ぼす関係図
、第３図は鋼中Ｍｎ％とメッキ浴中のＡｌ１のメッキ性
に及ぼす関係図、第４図は鋼中Ｃｒ％とメッキ浴中のＡ
ｌ１のメッキ性に及ぼす関係図、である。 １・・・溶融Ｚｎ−Ａｚ浴 ２・・・試験片 ６・・・加熱炉 ４・・・試験片駆動装置 出願者　　日新製鋼株式会社 第１図 第２図 ｓｉ　（チ） チ　？Ｖ■小鯵？Ｖ−ＵＺ 第４図 ０　　　　　　　０．５　　　　　１．０　　　　　　
１．５　　　　　２．０　　　　　　２．５Ｃｒ　（％
） 手続補正書（自発） 昭和５６年８り／−日 特許庁長官　島　１）春樹殿 １　事件の表示 昭和５６年　特　許　願第１１０２５７号２、発明の名
称　ガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｔメッキ用鋼板３、　補正
をする者 事件との関係　特許出願人 代表者　阿　部　　譲 ４、　代　　理　　人　　　　　〒１６２［浴組成；　
Ｚｎ　５０％十Ａｔ　５０％Ｊ　ヲ「浴組成；　Ｚｎ　
４３．５％＋Ａ１５４．４％＋Ｓｊ　２．１％ｊに補正
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＩ　　Ｃ；　０．２０　％以下、Ｓｉ　；　１．５
   　％以下、Ｍｎ；０．１〜２．７％、Ｃｒ　；　０．０
   １〜２．０　％、ｈｌ　；　０．ｌ］［＋２〜０．１０
   ％、残部がＦｅおよび製造上の不可避的不純物からなる
   ガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｔメッキ用鋼板。 （２）適用するガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｔメッキは、Ａ
   ｌ；　３０〜９０チ、Ｓｉ　；　５％以下、残部が実質
   上Ｚｎからなるメッキ浴組成のものである特許請求の範
   囲第１項記載の鋼板。 （３）　　Ｃ；　０．２０％以下、Ｓｉ　；　１．５　
   ％以下、Ｍｎ；０．１〜２．７％、Ｃｒ　；　０．０１
   〜２．０％、Ａｔ；　０．００２〜０．１０％、Ｔ１ま
   たはＮｂの１種または２種；　０．３０チ以下、残部Ｆ
   θおよび製造上の不可避的不純物からなるガス還元式溶
   融Ｚｎ−Ａｔメッキ用鋼板。 （４）適用するガス還元式溶融Ｚｎ−Ａｌメッキは、Ａ
   ｔ　；　３０〜９０チ、Ｓｌ；５％以下、残部が実質上
   Ｚｎからなるメッキ浴組成のものである特許請求の範囲
   第３項記載の鋼板。