JPS59123756A - 片面合金化処理溶融亜鉛めつき鋼板およびその製造方法 - 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、耐大あき腐食性名よび耐外面錆性を兼ね備え
た自動車用表面処理鋼板およびその製造方法に関するも
のである。

自動車の耐久性向上を目的として表面処理鋼板の採用が
開始されて久しいが、その使用範囲は増増拡大する趨勢
である。自動車用表面処理鋼板には様々な特性が要求さ
れるが、−待に重要なものとしては耐大あき腐食性およ
び耐外面錆性が挙げられる。

耐大あき腐食性は袋構造部の内面すなわち化成処理や塗
装が不完全になり易い部位に要求される特性であり、欠
陥部からの錆が局部的に深く進行しないことが要求され
る。このような特性は１０〜２０％のＦｅを含むＺｎ　
−Ｆｅ合金めつきが優れてお９、合金化溶融亜鉛めっき
あるいは心気めつきによるＺｎ　−Ｆｅ合金めっきの使
用が拡大する傾向を示している。

一方、耐外面錆性は車体の外面となる鋼板面に要求され
、チッピングにより塗膜に損傷を受けた場合に、この部
１立かりの赤錆発生がなく、また塗膜Ｆの１１爲食進行
速度も小さいことが望ましい。

従来、亜鉛めっきは塗装性が悪く、塗膜−ドの腐食が進
行し易いもσ）とされてきた。しかし、これは従来の腐
食評価表が塩水噴霧状・験のような湿潤雰囲気Ｆで実７
海ご几るものであったためであり、自動車の外面のよう
ｔて湿潤と乾燥が繰り返さ几るような腐食環境Ｃ１ま亜
鉛めっきが著しく優れた耐塗膜Ｆ腐食注を示を二と０１
わかってき１こ。亜鉛めっきは塗膜損傷部からの赤錆発
生が起９ンてくいという点でも優へでいろこと、ま当然
であり、自動車用鋼板の耐外面錆性を同上させ７）表面
処理法として最も優几たものの一つと考えら１する。

以上のような基礎的知見に基づき、自動車外成用材料と
して最も優へた待１生を持たせる条件につき詳細な検討
を卯えた請来、鋼板の片面（車体の内側となる面）はめ
つき付着量１０〜９０９／イのＺｎ　−Ｆｅ合金めっき
（合金化亜鉛めっきを含む、以ド同に）を有し、他面は
合金化亜鉛のつき面と同等もしくはこれより少ないめっ
き付着量の亜鉛めっきを有するものが最もバランスのと
れた材料であるという７結論に達した。すなわち、耐外
面錆性を１的とした亜鉛めっきは付着量を多くする必ヅ
はなく、表面の平滑性やスポットａ接性を考慮すると、
むしろ少ない方が望ましいのである。

このように鋼板の片面にＺｎ　−Ｆｅ合金めっぎ層を持
ち、他面に、まＺｎ−Ｆｅ合金めっぎノ脩と同等がもし
く、まこれ以下のめつき付着量の岨鉛めつぎ層を有する
表裏異種めっき鋼板を製造しようとした場合、成気めつ
ぎラインにより表裏ぞ１ぞれにＺｎ−Ｆｅ合金めっきお
よび亜鉛めっきを施すことシま、従来の技術で容易に実
施可能である。しかし、このような鋼板を、焼鈍工程と
めつぎ工程を同一ライン内で実施できる溶融めっき去で
製造しようとした場合、表裏のめつき付着量が同程度で
しかも片面だけに合金化処理を施すこと、ま、従来技術
では実施不＝Ｊ能であった。

このような片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板を製造す
るには、非合金亜鉛めっきとすべぎ面の合金化反応を抑
制するか、合金化亜鉛めっきとしだい面（））合金化反
応を促進するか、いす仕かの技術がちれば良いわけひあ
るが、不発、！ＪＪ者等１ま後者の方去としてニッケル
または鉄を亜鉛めっき前の還元焼鈍工程（に先ｑって鋼
板表面に、頬ずことにより合金化反応が著しく促進さｈ
る事実を知見し、本発明（・て至ったものでちる。

不発明の第１の態様１．Ｃよ桟・よ、片面のめつぎ層は
付着量が１０〜９０９　／　ｍ’の今金化各融亜鉛めっ
き層でちり、他面のめつぎ層、１１寸着量が前記合金化
溶融亜鉛めっき層の付着量と同等かもしく、まこれ以下
である非合金溶融亜鉛めっき層である片面合金化処理４
融亜鉛めっき鋼板が提供さｇる。

本発明の第２の態様によれば、還元焼鈍、溶融亜鉛浴浸
漬、亜鉛付着量制御、片面合金化処理？、Ｃ戦次行うこ
とにより片面合金化浴融亜鉛めっき鋼板を製造するに際
し、１記還元焼鈍処理以前に、鋼板の片面（後工程で合
金化処理する面）にのみ０．１９／ｍｊ以上ノ鉄メッキ
１　タＱ１０．０１９　／　ｍ以上のニッケルめっきを
施した後還元焼鈍を行い、続いて溶融亜鉛浴に浸（實後
、亜鉛の付４鷺を制御して加熱合金化することによっ、
鋼板合金化面のＺｎ　−Ｆｅ合金の付着量が１０〜９０
７／イであり、かつ鋼板非合金化面の亜鉛の付着；せシ
て等しいかまたはこれより大ごくする片面合金化処理溶
融亜鉛めつぎ鋼板の製造方法が提供さ往る１）片面のみ
合金化亜鉛めっきとしｆこ溶融唾鉛めっき鋼板を製造す
る技術として開示されているものｌて、特公昭５１−１
２５７８号、特開召５２−４８５２４号、特開昭５４−
９００２４号および特開召５５−５０８７２号があるが
、こわらはいずれも鋼板の辰と裏ににげる亜鉛めっきの
厚さに差をつげて、厚目付側のめつきノーでは合金化反
応が表層まで達しないような加熱処理柔性で薄目付側の
めつき層に合金化処理を施す技術を開示したものである
。これらの開示技術の中には、厚目付側のめつき層に冷
却を力日えながら他司を加熱処理することにより、厚目
付側の合金層発達を抑制するという内容も記載されてい
る。しかし、このような方法では表裏のめつき層の温度
に差をつけることは不可能Ｑあつ、この開示技術によっ
て製造さ７ｔだ片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板にお
ける厚目付側のめつき層の合金層の厚さは、裏面すなわ
ち薄目付の合金化橿鉛めつきのめつき厚さと同等捷たは
それ以上となっている。従って、上記１開示技術：てよ
って、不発明のような表裏のめつぎ厚さが同等もしく、
ま非合金亜鉛めつぎ層の方が合金化亜鉛めっき層より薄
い片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板を製造Ｊ−ること
：ま本質Ｆ凱で不可能で、ちる。

従って、不発明の片面合金化処理、容融亜鉛め一つき鋼
板１よ１．涌述の、−開示技術：（よって何らの示唆を
受・、するものでなく、ニッケルまたは鉄を鋼板の合金
化側表面：（予め施すことによつ合金化反応が促進する
という新規な技術を用いてはじめて製造が可能になる全
く新し・表面処理鋼板であ６゜ところＱ、ｄ４板表面に
Ｎ１を付着させた後に徂鉛めっきを行ない、さらに加熱
にょ９合金化させる先行技術として、特開昭５５−３４
６４２号、特開昭５５−１１０７９４号および特開昭５
５−１３４１６９号の公報を挙げることがひきる。

これらの内、第１のものは乾式フラックス法による合金
化亜鉛めっき製造時に発生する斑点状の合金化むらン単
に防止することを目的としてぃ−Ｃ１合金化反応の促進
と；ま目的を異にし、また乾式フラックス法によるせ金
化亜鉛ダ）つき乞対象とするものであって、本発明のよ
うＨ，ｃいわゆるゼンジマー去を代表例とする還元性雰
囲気丁での焼鈍による鋼板表面清浄化工程を経るような
合金化亜鉛めっき鋼板の製造技術とは全く無関係なもの
である。

次（、で、第２χよび第３の開示技術は、Ｎｉおよびま
たはＣｏをＺｎ、Ｆｅと合金化させることＩｃより［耐
食′メトの向上を１図ろうとするものであり、寸だこれ
らは実施例より明らかに電気亜鉛めっきを対象としたも
のであるから、やはり本発明の技術内容について何らの
示唆を与えるものではない。

本発明の片面合金化処理、容融ｉ１２ｅめつき鋼板（て
゛おけるめっき付着量は、溶融亜鉛浴から引き上げた後
がスジエツトあるいはロール絞りなどによって行われる
付着量制御の柔性を変化させる二とにより、適宜変化さ
せることが可能であるが、自動車外板用材料に使用目的
を限定する場合には、合金化亜鉛めっき側のめつぎ付着
量を１０〜９０ソ／ｍ′とすることが心安である。すな
わち、合金化亜鉛めっきの付着量を１０９／イ未満：（
することは、付着量制御技術的に困難を伴う４ずかつで
なく、本発明の目的とする耐大あき腐食性の向上効果が
殆んど失わｎるので、合金化亜鉛めっき付７Ｇ　、Ｋｔ
の下限は１０９７　ｍ’とする。また合金化加鉛めっき
付着量を増すこと、ま、耐大あき腐食性パ（とって１ま
有利であるが、過度、（め一つき付着量を増し９０９／
　、、ＩＩを超えるようＱでなると、加工時の粉状化（
パウダリング）が著しく多くなるととも（（、スポット
溶（妾惟の著しい低下をもたらすので、合金化亜鉛めっ
き付着量の上限を９０９　／　ｒｒｔとする。

不発月の片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
において、還元焼鈍の削工程で実施される鉄めっきある
いはニッケルめっきの付着量の下限をそれぞれｏ、１９
／ｒｒｒ’および０．０１］／、ｌに限定した理由は、
これに満たない量ではＺｎ　−Ｆｅ合金化反応の促進効
果が殆んど得し７″Ｌないかりである。

この合金化反応促進作用は妖めつさあるいはニッケルめ
っきの付着量に対して単調増大の傾向を示すが、鉄めっ
きの場合その促進効果は付着量約５９７ｍ２でほぼ飽（
口し、ニッケルめっきの場合約１９／ｍ２ｅ飽−印する
。鉄あるい・シまニッケルめっきの付着量をこれ以上に
増しても前書はないのご、こｎを予備めっき付着量の上
限とする必要はないが、予備めっきの付着量の増加ｌま
コストの上昇乞もたらすので、実用上鉄めっきで５９７
７ｉ以下、ニッケルめっきで１９　／　ｍ”以ドの砲門
で実施するのが好ましい。

本発明によって鉄めっきあるいはニッケルめっきを予め
施すことにより亜鉛めっきと素地鋼の合金化反応が促進
される原因は明確ではないが、次のように推定される。

一般に溶融吐沿めつき浴には通常０．１〜０，２重清チ
のＡｌが添力■され、これが素地鋼と亜鉛めっき層の界
面に緻密なＦｅ−Ｍ合金層を形成し、Ｚｎ、　−Ｆｅ　
汗金層の発達を抑制することっ・知られている。このＦ
ｅ　　ｈｅ合金層は、は金化熱処理に際しても素地鋼−
亜鉛めっき間の相互拡散を抑制すると考えやれるが、溶
融能鉛浴に浸漬するｉ■に予め鋼板表面に鉄またはニッ
ケルのめっきを施しておくと、上記のような機構によつ
ｑｎ述の緻密なＦｅ　−Ａｅ合金層の、形成が妨げらン
ｔ、これにより合金化反応が促進されるものと考えられ
る。

ニッケルを予め鋼板表面に施した場合、アルミニウムと
ニッケルのＲ相方がアルミニウムと鉄の間のそハより大
きいため、亜鉛を６中のアルミニウムがニッケルと擾先
約に侍びつくことンてよつ、緻密なＦｅ　　ｌ’Ｊ合金
層の生成が妨げられるものと考えられる。

一方、鉄めっきを行った場合は、鉄めっき中の高譲度の
酸素（一般に鉄めつぎ中にはリムド鋼板に比べ１桁程度
以上高濃度の酸素が含有されている）が浴中のアルミニ
ウムと結びつくことにより、Ｆｅ−Ａ＃合金層の生成を
妨げるものと考えられる。

本発明において鋼板表面に鉄あるいはニッケルめっきを
施す方法は特に限定されること（・まないが、鉄めっき
の場合は一般に知ら住でいる硫酸浴、塩化物浴およびそ
の混合浴の他、ホウフッ化物浴、スルファミノ酸浴など
を用いた片面透気めつきを行えば良い。

ニッケルめっきの場合、硫酸浴、塩化物浴などの酸性浴
、あるいはビロリン酸塩などを用いたアルカリ浴いずれ
かによる片面シ気めっきたけでなく、置換反応を刈用し
た無鷹解ニッケルめっき液：て片面のみが接触するよう
にして片面めっきを施す方法も採用できる。さらにニッ
ケルの湯冷、上記のようなめつき法によらず、ニッケル
化合物の水溶液あるいは懸濁液を鋼板片面に単に塗布、
乾燥する方法によっても、めっきした場合と同様の効果
が得られる。たたし、この方法による場合、硫酸塩、塩
化物などは排ガス処理が必要となるため、ギ酸塩、酢酸
塩など有機化合物が好ましい。

なｆ６、鉄めっきちるいはニッケルめっきに？けるめっ
き液のＰＨ，温度、陰極電流密度などの諸柔性は、工業
的に実施可能な任意の条件とすれば良（ゝ０ また、本発明は一般のリムド鋼はもちろん、アルミキル
ド鋼、シリコンギルド鋼のほか、■１Ｐ１Ｎｂ、Ｔｉな
どの合金元素を若干量含む高張力鋼板を素材としても良
い。

本発明の片面合せ化処理、容融亜鉛めっき鋼板は、前パ
した通つ合金化亜鉛めっきによる優れた耐大あき腐食性
と、非合金亜鉛めっきＶてよって得もねる対外面錆性？
兼備するが、非合金亜鉛めっぎでは塗１嘆の耐水密着性
が問題とされろ場合があり、このような場合には、少な
くとも非合金亜鉛めっきを施した面にクロメート処理を
施すことにより、耐外面錆性を損うことなしに耐水密着
性を改良すること、ができる。

以ド、本発明ゲ実施例および比較例（（つき具体１０に
説明する。

〔実施例、比較例、■〕

アルミキルド冷延鋼板（未焼鈍、板厚０．７　ＮＬ）を
素材とし、下記の条件で鋼板の片面にのみ鉄めっきまた
はニッケルめっきを行った。

（１）鉄めっき条件 めっき液組成　　塩化第一鉄　　　　１．５Ｍ塩化アン
モニウム　０，５Ｍ ρｄ二１．５ めっき液温度　　５０″Ｃ 陰極電流密度　　５０Ａ／ｄゼ ｊ２）ニッケルめっき条件 めっき液組成　　硫酸ニッケル　　　ｉ、Ｉ　Ｍ塩化ニ
ッケル　　　０．２　Ｍ ホウ酸　　　　　　０．５　Ｍ 南＝３．０ めっき液温度　　５０℃ 陰％　’ｉｆｔ　ｉ＆　’Ｉｆｆ度　　２ＯＡ／ｄｔｎ
２次に還元性雰囲気下での焼鈍を行った後、引き続いて
浴中Ａｇ濃度０．１６％、浴温４７０”Ｑの溶融亜鉛浴
に浸漬して片面当’）４５９／イの両面亜鉛めっきを施
し、前めっきを施した而（Ａ面）のめっき層を庁舎化す
るのに要する加熱条件およびその時の反対面（３面）の
めっき層ておける合金層の生成量を調べた。その結果を
第１表（で示すっ第１表（（示す通り、鉄めつき０．’
Ｌ９／ｒｒｉ’以上あるいはニッケルめっき０．０１ｆ
７／ｉ以上を予め鋼板の片面（で施しておくことにより
この而における合金化反応が促進さ几、表裏のめつき付
着量が同等である片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板が
製造でざる。

なお１本実施例において、３面のめつき付着量をＡ面よ
り少なく（たたし、３面・ｊτおけるＺｎ−Ｆｅ　　合
金生成量より多（・範囲でうしてどく二とによつ、非合
金亜鉛めっきの付着量が庁舎化亜鉛めっきの付着量より
少ない片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板の製造、−Ｊ
′−可能である。

〔実）１ｇ１例、比「１夕例、■〕 アルミキルド鋼（板厚０．７ＭＬ）を素（オとし、表裏
のめつき付着敏を種々：Ｃ麦化させて片面合金化処理溶
融亜鉛めっき鋼板を試作し、計穴あき、ト副食性、：１
Ｉｉｔ外面−性およびスポット（Ｉ容妻注をＦ記の柔性
下で調食し、従来技術で製造・］Ｊ能な各種溶融亜鉛系
めっき鋼板と比奴しρ。その拮果を、−ｇ２表：て示ｒ
０ ４２表の苓来ｊ、で示す通り、；羊米ｌ支、’、ｊＨＩ
で製造可能な溶融能鉛系めつき鋼板（ま、針穴あぎ）（
食叶、耐外面錆性、スポット容接性のいず７１かカー不
良でちるか、鉄また１：ｉニッケル４りつきをイ１−っ
て非合金亜鉛めっきの付着吐を背金化亜鉛めつざ１寸、
４喰と同等もしくまこ几り、丁とした片面合金化処理溶
融亜鉛めっきＩφ）板で、ま、上、己３特注がいずｉｔ
も良好ひちる。

１、ｌ）計尺あき腐食性 リン酸亜鉛処理（浸漬型）、４着塗装（カチオン型、３
μｍ）後、塩水噴霧３０分−乾燥（６０’Ｃン３０分−
５０′Ｃ１９５％Ｒ１（３０分の操り返し試０・・１０
，０００時副で穴あきなし Ｘ−・・１０，０００時間未満で穴あき＋２）　　耐外
面錆性 リン酸亜鉛処理（浸ｒｋ型）、３コート塗装（計８０μ
ｍ）後、チッピングを行ない、ｔｉ）でボベたと同様の
条件で塩水噴霧−乾燥の繰つ返し試験を行った。赤錆捷
たは膨れが発生する件での時１０ｊで評価した。

○・・２０００時間以上 Δ・・・２００〜２０００時・刊 ×−・・２ＱＱ時間未満 、３）　　スポット溶接性 ８面を覗極則として、ダイレクトスポット溶接を行い、
連続打点数で評価した。

○・・３０００打点以上 ×・・３０００打点未満

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 け）片面のめつき層は付着量が１０〜９０り／ｍ′の合
   金化溶融亜鉛めっき層であり、他面のめつき層は付着量
   がｌ＄１記合金合金化溶融亜鉛き層の付着量と同等かも
   しくはこれ以下である非合金溶融亜鉛めっきノーである
   ことを特徴とする片面合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板。 ・２）還元焼鈍、４融亜鉛浴浸漬、亜鉛付４量制御、片
   面合金化処理を順次行うことにより片面合金化・６融亜
   鉛めっき鋼板を製造するに際し、前記還元焼鈍処理以前
   に、鋼板片面（後工程で作金化処理する面）　ｉ／Ｃの
   み、０４９７ｍ以上の鉄めっきまたは０．Ｏｌり／フイ
   以上のニッケルめっきを施した後還元焼鈍を行い、続い
   て溶融亜鉛浴に浸漬後、亜鉛の付着量を）藺御して加熱
   台金化することにより、鋼板合笠化面のＺｎ　−Ｆｅ合
   金の付Ｍ量が１０〜９０９／ｒｒｌであり、かつ鋼板非
   合金化面の亜鉛の付着量に等しいかまたはこれより大き
   くすることを特徴とする片面合金化処理溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造方法。