JPS5847659B2 - ゴウキンカアエンテツバンノ ゴウキンカドノ ソクテイホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合金化亜鉛鉄板の合金化の程度をＸ線回折手法
によって非破壊連続的且つ定量的に測定する方法に関す
るものである。

溶融亜鉛メッキ鋼板の塗装性、塗料密着性および溶接性
を向上させる目的でメッキ直披の表面亜鉛層が凝固しな
いうちに加熱処理を施し、ＦｅＺｎ合金のうちで主とし
てδ１相および／またはζ相をメッキ層の表面にまで或
長させた合金化亜鉛鉄板についてはその製造方法および
品質の改良に関する多くの研究が従来から行なわれて来
た。

そして合金化亜鉛鉄板の品質特性はその合金化の程度、
すなわちＦｅ−Ｚｎ相互拡散の多少に依存して著しく変
動することが判っている。

すなわち、溶融メッキ直後の加熱処理が不充分であると
、表面層にη相が残留するために塗装性、塗料密着性お
よび溶接性が劣り、逆に過度の加熱処理を施すと亜鉛メ
ッキ層中への鉄の拡散が過剰となり、そのためにメッキ
層の加工性および耐食性が低下するので好ましくない。

したがって品質の優れた合合化亜鉛鉄板を製造するため
には、その合金化の程度を連続的に測定して合金化処理
を制御し、常に一定の合金化の範囲におさめることが不
可欠となる。

ところで、連続式溶融亜鉛メッキラインにおいて合金化
亜鉛鉄板を製造する場合、その合金化の程度は亜鉛メッ
キ鉄板の板厚、亜鉛の付着量、メッキ原板の成分、亜鉛
浴の組或の変化（特にアルミニウム濃度の変化）、加熱
速度、最高加熱温度、該温度での均熱の有無、冷却速度
および加熱雰囲気の変動などの要因によって変化する。

例えば加熱処理される亜鉛メッキ鉄板の板厚、亜鉛の付
着量が大きい場合には、その逆の場合に比べて加熱処理
温度を高く、且つ処理時間を長くする必要がある。

ところが、前述のように合金化の程度は加熱処理温度、
時間だけでなく、池の要因も相互に影響し合っているの
で、加熱炉の温度およびラインスピードを操作するだけ
では適正な合金化度を有する品質の優れた合金化亜鉛鉄
板を連続して製造することは極めて困難である。

合金化亜鉛鉄板の合金化の程度を判定するには、従来は
加熱処理後の表面色調を肉眼または光度計で判別し、そ
の表面色調の良否によって合金化を判定する方法が専ら
行なわれている。

そのために可成り熟練した者でも微妙な色調の変化を見
誤ったりして或る程度の不良品の発生は避けられないの
が現状である。

このことは光度計を用いて加熱処理俊のメッキ層表面の
拡散反射率の測定する場合にもあてはまることである。

すなわち、同じ加熱処理条件によって得られた製品でも
、メッキ原板、亜鉛浴の成分の変動、加熱雰囲気および
表面汚れの有無などの要因によりその表面拡散反射率が
変化するので、このような方法は合金化度を測定する方
法としては満足できるものではない。

特に従来のようにメッキ層表面の色調を観察したり反射
率を測定する方法では合金化処理によってメッキ層内部
のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物がどのような状態にあるのか
ということに関する直接的な情報は全く得ることはでき
ない。

そのため、色調観察あるいは反射率測定により合金化の
良否を判定する際に、亜鉛の付着量が変動すると合金化
の良否の判定条件を変更しなければならない場合が多く
、実際の連続式メッキラインにおける合金化の判定には
、かかる色調観察あるいは反射率測定は極めて不便な方
法である。

例えば片面の亜鉛付着量が６ ０ １ ７ ｍ２の場合
に拡散反射率が３０〜３５優で良好な品質の合金化亜鉛
鉄板が得られたとしても、片面の亜鉛付着量が９０＆／
ｍ”と大きくなると、拡散反射率が３０〜３５優では
合金化が過度になっており、加工性、耐食性がこれに相
当する亜鉛付着量の亜鉛鉄板に比して著しく劣るという
問題を包含しているのである。

このように肉眼判定あるいはメッキ層表面の反射率を測
定する従来の方法では、連続式メッキラインでの不良品
の発生を完全に防止することは極めて困難である。

特に近年、加工性が優れていて良好な耐食性を有する厚
目付合金化亜鉛鉄板、例えば片面１ ２ ０ ９７ｍ２
以上の亜鉛付着量の合金化亜鉛鉄板に対する要求が強く
なっていることを考えると、前述した如き従来の合金化
度の判定方法では不充分であり、不良品の発生率が高い
などの欠点があった。

本発明は合金化亜鉛鉄板の合金化の程度を判定する従来
法の欠点、すなわち亜鉛メッキ鉄板の板厚、亜鉛付着量
、メッキ原板の成分、亜鉛浴の組成の変化、加熱速度、
最高加熱温度、該温度での均熱の有無、冷却速度、加熱
雰囲気の変動およびメッキ層表面の汚れの程度などの種
々の要因によって同水準の合金化度であっても、その判
定結果が変動するという欠点を解決したものであり、か
かる種々の要因によって判定結果が変動することがなく
、Ｘ線回折手法によって非破壊連続的且つ定量的に合金
化亜鉛鉄板の合金化度を測定することができる方法を提
供するものである。

更に詳しくは本発明は合金化亜鉛鉄板のＦｅＺｎ金属間
化合物のＸ線の回折強度、回折線の拡がり程度および回
折線のピーク角度のＸ線回折特性の一つ以上を二つの相
について測定し、測定したＸ線回折特性値の比を求めて
合金化亜鉛鉄板の合金化度を測定することを特徴とする
合金化亜鉛鉄板の合金化度の測定方法に関するものであ
る。

以下、本発明に係る合金化亜鉛鉄板の合金化度の測定方
法について詳しく説明する。

本発明の基本とするところは合金化亜鉛鉄板のメッキ層
を構成するＦｅ−Ｚｎ金属間化合物、すなわちζ相（Ｆ
ｅＺｎ１３ ）、δ１相（ＦｅＺｎ７）、Ｆ相（Ｆ ｅ
３ Ｚｎ １０ ）の中の二つの相におけるＸ線回折特
性値の比と合金化度の大小との間に相関関係を有するこ
とを見出したことにあり、Ｘ線回折によりＦｅ−Ｚｎ金
属間化合物を測定し、この測定結果から合金化亜鉛鉄板
の合金化度を判定するものである。

すなわち、Ｆｅ−Ｚｎ金属間化合物の任意の結晶面のＸ
線の回折強度、回折線の拡がりの程度および回折線のピ
ーク角度はいずれもＦｅ−Ｚｎ相互拡散の進行に伴って
変化し、合金化亜鉛鉄板の合金化の程度を正確に反映す
ることが確認できたので、本発明はこのＸ線回折による
合金化亜鉛鉄板の合金化度の測定方法を合金化亜鉛鉄板
の製造ラインおよび／または検査ラインに応用しようと
するものである。

なお、上述のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物に関するＸ線回折
特性はそれぞれ次の如き物理的意味を有しているのであ
ることを図を用いて説明する。

第１図は合金化亜鉛鉄板の合金化度を測定するためのＸ
線回折特性を示す説明図であり、図中、ａ（斜線部）は
回折強度、ｂは回折線の拡がり程度、Ｃは回折線のピー
ク角度である。

なお、回断線の拡がり程度としては半価幅を採用した。

（１）回折強度；測定対象とする合金化亜鉛鉄板のＦｅ
−Ｚｎ金属間化合物の量の多少を知ることができる。

なお、通常の合金化亜鉛鉄板の加熱処理条件の範囲では
そのＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の結晶配向はほぼ一定であ
って、加熱条件によってほとんど変化しないことは確認
できている。

（２）回折線の拡がりの程度；測定対象とする合金化亜
鉛鉄板のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の結晶の完全性を知る
ことができる。

（３）回折線のピーク角度；測定対象とする合金化亜鉛
鉄板のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の結晶の格子面間隔、す
なわちＦｅ−Ｚｎの組成に対応している。

Ｆｅ−Ｚｎ金属間化合物はいずれも非化学量論的化合物
であるので、合金化が進行しＦｅ−Ｚｎ相互拡散量が増
加すると共に、化合物の種類は変化しなくても、Ｆｅ−
Ｚｎの組成は変化して鉄量の多い方に移行するので回折
線のピーク角度によって合金化の程度を知ることができ
る。

本発明で使用するＸ線源としては、通常の回折法に用い
られている集中Ｘ線ビームが適しているが、メッキ板が
振動しながら移動している連続式メッキラインに使用す
る場合には回折光学系の設定誤差を小さくする意味で平
行Ｘ線ビームを用いた方が良い結果が得られる。

また測定対象としての合金化亜鉛鉄板のＦｅ−Ｚｎ金属
間化合物については、ζ相、δ１相およびＦ相の中の二
つの相について測定する必要がある。

これはＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の一つの相のみのＸ線回
折特性値を測定したのでは後述するように同じＸ線回折
特性値が得られてもその合金化亜鉛鉄板の完全な合金化
度を把握できない場合が存在するからである。

更に本発明においては測定する結晶面についても特に限
定するものでは無く、合金層が一定の結晶配向で構成さ
れていることが確認できれば一つの結晶面を測定するだ
けで充分である。

なお、得られる測定結果の精度を向上させるためには使
用する回折Ｘ線の波長には関係なく回折角度をできるだ
け太きくし、好ましくは２θ値で８０度以上の結晶面を
回折面とする方がよい。

以下、実施例により本発明に係る合金化亜鉛鉄板の合金
化度の測定方法について説明するが、この実施例におけ
るＸ線回折条件、Ｘ線回折特性の測定方法および合金化
の程度の指標としての加工性の試験方法は次の通りであ
る。

Ｘ線回折方法： ターゲットとしてコバルトを使用し、管電圧３ ５ Ｋ
ｖ、管電流２ ０ ｍＡの集中Ｘ線ビームを用いた。

フィルターとして鉄箔を使用した。その時のダイバージ
エンス・スリットとして１度のものを、また回折Ｘ線を
受光するレシービングスリットとして０．１５７＃！の
ものを用いた。

測定は時定数が８秒、コニオメータのスキャニング・ス
ピードがＸ変／分の測定条件下でシンチレーション・カ
ウンターで検出して行い、記録するときのフルスケール
が１０００ｃｐｓ（記録チャート上で２３０腋となる）
チャートスピードが２０ｍ／分の条件下で記録した。

測定対象の２つの相をδ１相（ＦｅＺｎ７）とζ相（Ｆ
ｅＺｎ１３）とし、結晶格子面間隔をδ１相は約１．２
８人、ζ相は約１．２６Ａにとって測定した。

加工性試験方法： 合金化亜鉛鉄板を密着曲げ後に、曲げ部を元の平板状に
戻し、その圧縮歪みを受けた部分のメッキ層を２０倍の
ルーペで観察し、次の基準で判定した。

加工性Ａ；変化なし 加工性Ｂ；微小割れあり 加工性Ｃ；大きな割れと一部に剥離あり 加工性Ｄ；粗太割れあり、メッキ層が粉状または箔状に
剥離する 加工性はＡ，Ｂ，０，Ｄと順次合金化の程度が高くなり
、実際にはＣ，Ｄの水準の合金化亜鉛鉄板は合金化の程
度が過度であり不良品として処理される。

実施例 センジマ一方式の連続式メッキラインで製造された第１
表に示す合金化亜鉛鉄板を供試材として、この供試材の
Ｘ線回折特性と合金化の程度の指標としての加工性との
間の関係を調査した。

Ｘ線回折は前記した方法によって行った。

このときのＸ線回折線のピーク角度（２θ）はδ１相の
場合は８８．６〜８９．０度で、ζ相の場合は９０．２
〜９１．０度であった。

得られたＸ線回折チャートの一例を横軸をスに縮小して
第７図に示す。

かくして各供試材について得られたＸ線回折特性値につ
いて、先ずδ１相のみの各Ｘ線回折特性値と合金化亜鉛
鉄板の加工性との関係を調査し、第２図の回折強度と加
工性との関係、第３図の回折線の半価幅と加工性との関
係、第４図の回折線のピーク角度と加工性との関係がそ
れぞれ得られた。

第２．３．４図に示す如く、合金化亜鉛鉄板の加工性の
良否、すなわち合金化の程度とＸ線回折特性との間には
相関関係が認められた。

例えば第２図に示す回折強度と加工性との関係において
は、加工性をＡ水準に保持させるためには回折強度を５
〜１５ｃｄの範囲内にすればよく、回折強度が２０，，
，．を超えると０，Ｄ水準にまで低下し、合金化が過度
になって不良品になることが判る。

また回折強度が５ｃｒＡ未満では合金化不足のため塗料
密着性が悪くなり好ましくない。

しかしながら、この第２図から明らかなように加工性を
Ａ水準に保持させるためには回折強度を５〜１５ｃｄの
範囲内にすればよいが、Ｂ水準では回折強度は１２．５
〜２２ｃｄの範囲内にすればよいので１２．５〜１５ｃ
ｄの範囲内ではＡ水準であるかＢ水準であるかまでの判
定は不可能である。

亜鉛付着量が一定であれば第２．３．４図に示したＸ線
回折特性の回折強度、回折線の拡がりの程度および回折
線のピーク角度のうち一つだけ測定しても、その合金化
の程度を把握する目的はほぼ達せられるが、実際には二
つ以上の特性を測定してそれらの測定値を組み合わせて
評価しなければ、すなわちＸ線回折特性の一つ以上を二
つの相について測定してその測定したＸ線回折特性値の
比を求めて評価しなければ、その精度を一層向上させ且
つ、亜鉛付着量が変動した場合にその影響を分離して合
金化の程度を定量的に把握することができないのである
。

例えば回折強度と回折線の拡がりの程度（回折線の半価
幅）との二つの測定値より「回折強度／回折線の半価幅
」の値を指標として、この「回折強度／回折線の半価幅
」と加工性との関係を求めると第５図に示す如くなり、
合金化の程度をより正確に判定することができる。

すなわち、「回折強度／回折線の半価幅」の値を１０〜
３５ｃｄ／度の範囲内におさめるようにその合金化の程
度を制御すれば、加工性および塗料密着性の優れた合金
化亜鉛鉄板が得られることが判る。

更にこの結果と回折強度または回折線の半価幅とを併せ
考えることによって亜鉛付着量の影響と真の合金化度の
影響とを分離して判定することが可能となる。

同様の結果は合金化亜鉛鉄板に認められるＦｅ−Ｚｎ金
属間化合物の中の二つ以上のものを対象として、それぞ
れの同じＸ線回折特性を同時に測定することによっても
得られる。

すなわち二つ以上の金属間化合物の同じＸ線回折特性を
測定し、その結果を組み合わせることによって合金化の
程度を評価すれば、合金化亜鉛鉄板の亜鉛付着量が変動
してもその影響を受けることなく、加工性の良否と対応
した合金化度を定量的に把握することができる。

例えばζ相およびδ１相を対象金属間化合物としてそれ
ぞれのＸ線回折強度を測定し、その強度比、すなわち「
ζ相の回折強度／δ１相の回折強度」と加工性とは対応
した関係を示すのである。

これを実施例について示せば前記のようにして得られた
（相の回折強度とδ１相の回折強度との比をとり、加工
性との関係を示すと第６図のようになる。

第６図よりζ相の回折強度／δ１相の回折強度の比が約
０．１７以上であるときは加工性はＡ水準であり約０．
１７〜０．１２のときはＢ水準であるとしてＡ水準とＢ
水準との重複範囲をなくすることができるのであるが、
更に亜鉛付着量の範囲や加工性の判断基準を細分化すれ
ば各水準の重複範囲を完全になくすることができるので
ある。

このようにして亜鉛付着量の異なる合金化亜鉛鉄板の合
金化の程度を定量的に判定することが可能であることが
判る。

なお第７図の如き回折線チヤートから回折強度すなわち
斜線部分の面積を求めることは、測定値を回折装置に組
み込まれた積分回路に通して求めることができ、更にζ
相と６１相との回折強度比は上記の如くにして得られた
回折強変から演算回路を通して求めることができる。

かくして一つ以上のＸ線回折特性を二つ組について測定
してその比を求めることにより、合金化亜鉛鉄板の合金
化の程度を定量的に把握することができるのである。

そしてこれに各相毎のＸ線回折特性値と加工性との関係
を調べて参照すれば情報量を多くして一層好ましい結果
が期待できる。

以上の如く本発明に係る合金化亜鉛鉄板の合金化度の測
定方法は、合金化亜鉛鉄板の製造および検査ラインにお
いてＸ線回折手法により非破壊連続的に且つ定量的に合
金化亜鉛鉄板の合金化度を測定することができ、次の如
き種々の優れた効果を有するものである。

（１）例えばセンジマ一方式の連続式メッキラインで合
金化亜鉛鉄板を製造する場合に、材料因子および加熱処
理因子などによって変動する合金化の程度をオンライン
方式で定量的に測定することができると共に、その測定
値をラインの操業条件にフィードバックすることによっ
て、適正な合金化度を有する優れた品質の合金化亜鉛鉄
板を効率良く製造することができる。

（２）製造ラインにおいて合金化の程度を随時知り得る
ので、不良品の発生を防止することができると共に、製
造条件の調整が正確且つ迅速、容易に行なうことができ
る。

（３）加熱による合金化の程度を定量的に把握すること
ができるので、例えば片面亜鉛付着量１００ｆＪ ／ｍ
２未満の薄日付合金化亜鉛鉄板については加工性、深絞
り性が従来品より優れた製品を高歩留りで造ることがで
き、更に例えば片面亜鉛付着量１ ２ ０ ｆｌ／ｍ２
以上の厚目付合金化亜鉛鉄板については、加熱不足によ
る塗料密着性を低下させることなく、過剰加熱による加
工性、耐食性の劣化の無い製品を歩留り良く製造するこ
とが可能となる。

以上詳述した如く、本発明に係る合金化亜鉛鉄板の合金
化度の測定方法は連続式溶融亜鉛メッキの製造ラインお
よび検査ラインにおいて、Ｘ線回折手法によって合金化
亜鉛鉄板の合金化度を非破壊連続的且つ定量的に測定で
きるので、製造ラインに適用すればその測定結果により
直ちに製造条件を制御することによって不良品の発生を
防止することができ、また検査ラインにおいては製品の
良否を正確、迅速、容易に判定することができるなどの
種々の優れた利点を有しており、その工業的価値は太き
いものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金化亜鉛鉄板の合金化度を測定するためのＸ
線回折特性を示す説明図、第２．３，４，５，６図は合
金化亜鉛鉄板のＸ線回折特性と加工性との関係を示す図
で、第２図は回折強度と加工性との関係、第３図は回折
線の半価値と加工性との関係、第４図は回折線のピーク
角度と加工性との関係、第５図は「回折強妾／回折線の
半価幅」と加工性との関係、第６図は「ζ相の回折強度
／δ１相の回折強度」と加工性との関係をそれぞれ示す
図、第７図はＸ線回折チャートの一例を横軸をｋに縮小
して示す図である。 ａ・・・・・・回折強度、ｂ・・・・・・回折線の拡が
り程度（回折線の半価幅）、Ｃ・・・・・・回折線のピ
ーク角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 合金化亜鉛鉄板のＦｅ−Ｚｎ金属間化合物のＸ線の
   回折強度、回折線の拡がり程度および回折線のピーク角
   度のＸ線回折特性の一つ以上を二つの相について測定し
   、測定したＸ線回折特性値の比を求めて合金化亜鉛鉄板
   の合金化度を測定することを特徴とする合金化亜鉛鉄板
   の合金化度の測定方法。