JPS5940234B2 - 良溶接性耐食電気亜鉛合金メツキ鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は良溶接性耐食電気亜鉛合金メッキ鋼板に関する
ものである。

冷延鋼板の耐食性、塗装後の耐食性の向上及び加工性を
損なわず量産化できる表面処理鋼板として、電気亜鉛メ
ッキ鋼板が汎用されている。

ところで近年では亜鉛メッキ鋼板は、寒冷地帯における
冬期の道路凍結防止用の散布塩に対する自動車の防錆鋼
板として使用される等、苛酷な腐食環境での使用が増加
する傾向にある。従つてこれら亜鉛メッキ鋼板の耐食性
の向上が望まれているが、亜鉛メッキ鋼板の耐食性は、
亜鉛のメッキ量（付着量）によつてほゞ決まることが知
られている。

一方亜鉛メッキ鋼板の耐食性向上の方法として、メッキ
量の増加以外の方法として、亜鉛自身の溶解を抑制する
ための合金メッキが提案されているが、例えば特開昭５
５＝５０４８４号公報では、亜鉛メッキ浴中にニッケル
イオン、クロムイオンを併用含有させて、電気メッキに
よりメッキ層をＮｉ−Ｚｎ合金組成として耐食性を向上
することが提案されている。

従来より電気亜鉛メッキの耐食性を高めるため、Ｃｒを
Ｚｎと共析させる検討が種々行われてきたが、亜鉛メッ
キ浴中にＣｒ゛６またはＣｒ゛３を添加すると、メッキ
電流効率の低下が大きいため、工業的規模にＺｎ−Ｃｒ
合金メッキを行うことは困難であつた。

更に亜鉛メッキ鋼板の溶接性が保証されることは、亜鉛
メッキ鋼板の用途の拡大をもたらすもので、従来からそ
の開発が望まれていた。

本発明は従来における上述の課題を解決するものであつ
て、本発明の要旨は１０超−２０重量％のニッケルと０
．０５−３重量％のクロム及び３−４０重量％の鉄を含
有し、残部実質的に亜鉛よりなる電気メッキ層を表面に
形成してなる良溶接性耐食電気亜鉛合金メッキ鋼板にあ
る。

以下本発明を詳細に説明する。

本発明においてはＮｉ含有量を１０超−２０重量％（以
下、と略記する。

）にすることによつて、Ｎｉ自体により耐食性を高める
効果と、Ｃｒの共析量を増すことによる耐食性の向上と
いう２重の効果をうるものである。ＮｉがＣｒの共析に
有効な理由は未だ明確ではないが、本発明者らの知見に
よると、Ｃｒ＋６の存在におけるＺｎの不動態化を阻止
したり、Ｃｒ＋３が金属クロムに還元するのを促進する
効果があり、か＼る観察によつてメツキ層中のＮｉ含有
量を１０超−２０％にすることが重要であることを確認
した。即ち本発明者らの実験によると、Ｚｎ−Ｎｌ−Ｃ
ｒメツキ層中のＮｉ含有量と、塩水噴霧試験後の赤錆発
生率は第１図の通りである。

第１図のメツキ層組成は、Ｃｒ：０．２％を一定とし、
Ｎｉの含有率をＯ−４０％としたときの塩水噴霧時間（
ａ：１０日、ｂ：７日及びＣ：３日）の試験結果である
が、Ｎｉ含有量１０超−２０％が赤錆発生に対して効果
大であることが明らかである。

更に本発明のメツキ層には、３−４０％の鉄を含むこと
があげられる。

本発明者らの知見によると、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合
金メツキにおける溶接性は、Ｆｅ３−４０％の含有量に
よつて著しく改善されることが確認された。第２図はメ
ツキ層のＦｅ含有量毎の連続可能溶接打点数を示してい
る。第２図から明らかなように、Ｆｅ３％未満では溶接
性は充分ではないが、ＦｅｌＯ％で著しく改善される。

これはＦｅ添加によりメツキ成分の亜鉛の融点が高くな
るからであるが、４０％を超えるＦｅ含有量では耐食性
が低下するので上述の範囲とする。第２図の実験メツキ
諸元は第１表の通りである。又メツキ層のＣｒ含有量は
０．０５〜３．０％とする。

メツキ層中にＦｅを含まない場合、Ｃｒ含有量は０．０
１％以上で耐食性の向上に効果があるが、メツキ層中に
Ｆｅを含むことで耐食性の劣化傾向があり、メツキ層中
にＦｅを３％以上含む本発明では、メツキ層中Ｃｒ含有
量０．０５％以上で耐食性の向上に効果がある。更にメ
ツキ層中にＦｅを含まない場合、Ｃｒ含有量は１％を超
えるとメツキ外観を損なうが、メツキ層中にＦｅを含む
ことでＣｒの析出が安定し、メツキ層中にＦｅを３％以
上含む本発明では、メツキ層中Ｃｒ含有量３％をこえる
までメツキ外観は良好である。又連続可能溶接打点数と
は、第３図に示すような、メツキ面１と鉄面２とを重ね
てスポツト溶接する溶接を、多数個の試験片について連
結して行ない、溶接後の試験片を、図の左右方向に引張
つて、溶接の良、不良を判定したときの溶接不良となる
までのスポツト溶接の回数（溶接の良のものの試験片の
個数）のことである。

次に本発明において、電気亜鉛メツキ浴に添加含有させ
るべき成分の効果及び含有量の限定理由を説明する。

Ｎｉイオンはメツキ時Ｚｎと共析してＮｉ−Ｚｎ合金を
形成し、耐食性向上の機能をもつが、前述のようにメツ
キ層中に１０超−２０％含有することが極めて重要であ
る。

従つてメツキ浴にはＮｉイオンとして２０ｇ／ｌ−６０
９／ｌ添加することを必要とする。Ｎｉイオンが２０ｇ
／ｌ未満の添加量ではメツキ外観が不良となり、電流効
率が低下する。

又、Ｎｉイオンが６０ｇ／ｌを超える添加量では、メツ
キ鋼板に付着してメツキ槽外に持出されるＮｉ量が増加
し、不経済である。ＳＯ４−２（硫酸イオン）は７０−
３７０ｇ／ｌを添加するが、添加量が７０９／ｌ未満で
は金属塩類低下となり、メツキ外観が低下し、更に電気
伝導度が低下し、メツキ電圧が上昇することによる電力
費の増加となつて好ましくない。

又添加量が３７０９／ｌを超えると、メツキ浴中の硫酸
濃度が上昇し、金属塩類が溶解しないので配管づまりの
原因となり、押しきずが発生して製品価値を減する。本
発明は、前述の通りメツキ層にＦｅ３−４０？を含有せ
しめて、溶接性を改善するものであるが、電気メツキ浴
として、５９／１，５０９／ｌの鉄イオンを添加するこ
とによつてその目的を達成しうる。

本発明の電気メツキ浴には、ホウ酸１０９／１８０ｆ１
／′を添加するが、ホウ酸はＮｉ電気メツキにおいて一
般に緩衝剤として知られている。

本発明者らの研究によると、ホウ酸Ｈ３ＢＯ３は、本発
明におけるメツキ鋼板の加工性を向上せしめるに有効で
あり、メツキ層中のＮｉ含有率の増加によつて、メツキ
鋼板の加工性を低下せしめる懸念を解消している。この
理由は、次の説明により理解されるものである。即ち電
気メツキ作業中メツキ層表面では、次の反応が生起する
。そして反応によつて、メツキ層表面ではＰＨが上昇し
やすくなり、ＰＨが上昇すると、次式の（８）一（１１
２）の反応が前記（１）一（７）の反応と同時に進行す
る。

上記の結果、メツキ層中に金属Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ
のほか水酸化物が混在することにより、メツキの密着性
が低下する。そこでＨ３ＢＯ３のメツキ表面におけるＰ
Ｈを阻止する機能によつて、上記（８）−（自）反応は
抑制され、その結果メツキ密着性が向上することが明ら
かである。第４図は、メツキ浴中Ｈ３ＢＯ３濃度（９／
２）とメツキ密着性評点を示すグラフである。

図によると、Ｈ，ＢＯ３添加量が２０９／ｌ以上になる
と効果が大であり、８０ｆ１／ｌを超えると未溶解のも
のが生じて添加が無意味となる。なお第４図のメツキ諸
元は次の通りである。

本発明におけるメツキ浴には、０．１−３０９／′の６
価クロムと、３価クロムイオン０．１ｆ１／ｌ一１０ｇ
／ｌを、単独あるいは両方を含有する浴組成を調整する
。Ｃｒイオンは、硫酸イオンの存在下で、メツキ中にＣ
ｒ水酸化物としてＮｉ−Ｚｎ−Ｆｅに共析し、Ｎｉ−Ｚ
ｎ−Ｆｅ合金を不動態化して耐食性を向上するが、６価
クロムイオン添加量が０．１９／ｌ未満では耐食性向上
に効果がなく、又３０ｇ／ｌを超えると電流効率が低下
して好ましくない。

又３価クロムイオンの添加量を検討してみると、０．１
９／ｌ未満では耐食性向土に効果がなく、又１０９／ｌ
を超えると、メツキ液に溶解しない点が確認された。

更に本発明は、メツキ浴をＰＨｌ．５−３．０の範囲に
保持するが、ＰＨｌ．５未満ではメツキ電流効率が悪く
、３．０を超えるとメツキ外観が不良となり黒色化する
ので、前述の範囲を保持しなければならない。

又メツキ浴温は３『Ｃ未満になると、クロム析出の電流
効率が低く耐食性が向上しないので、３０℃以上に保持
することが好ましい。

以下に本発明の実施例を比較例とともに第２表に説明す
る。

上述の実施例は本発明のものを示しているが、比較例に
比して溶接性、耐食性及びメツキ密着性に優れているこ
とが明らかであつて、本発明の工業的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮｉ含有率と赤錆発生率のグラフ、第２図はめ
つき層のＦｅと連続可能溶接打点数のグラフ、第３図は
連続可能溶接打点数の試験法の説明図、第４図はめつき
液中Ｈ３ＢＯ３とめつき密着性評点のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １０超−２０重量％のニッケルと０．０５−３重量
   ％のクロム及び３−４０重量％の鉄を含有し、残部実質
   的に亜鉛よりなる電気メッキ層を表面に形成してなる良
   溶接性耐食電気亜鉛合金メッキ鋼板。