JPS60110859A - 合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - 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】 （発明の分野） 本発明ＩＩ、溶融亜鉛めっき後、熱処理により亜鉛め５
．き層の合金化処理を行った鋼板、つまり合金化処理溶
融亜鉛めっき鋼板（以下、単に合金化処理鋼板と記する
）の製造方法に関する。

（従来技術） 合金化処理鋼板は、塗装密着性はじめ、塗装耐食性、溶
接１１１等の点で一般の溶融面６１）めっき鋼板よりも
遥かに優れており、かつ安価であるため、近時その需要
は益々増加の傾向にある。しかしながら、現状の操業形
態を省察すると、合金化処理鋼板は、専用ラインで製造
されることはほとんど無く、一般には溶融亜鉛めっき鋼
板製造の合間に行われることが多い。合金化処理鋼板の
生産量が１つの独立ラインとする程多くはないためであ
る。

ところで、近時の溶融亜鉛めっき鋼板の製造に関しては
、溶融亜鉛中に添加するＡＱ濃度を有効ＡＱａ度（Ｚｎ
に溶解したＡＱ濃度）で０．１３〜０．１８％と、従来
よりもかなり高く維持する傾向にある。これば、めっき
用母鋼拐として、キルド鋼の連鋳材が使用される比率が
極めて高くなったことから、むしろＦｅ−Ｚｎ合金層の
形成を可及的に阻止して溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜密着
性を確保するためである。

しかしながら、一方、合金化処理鋼板の場合は、むしろ
ｒｅ−Ｚｎ合金層の発達を促進さゼる必要があるため、
溶融亜鉛中のＡＱ６ｍ度は低い方が、つまり一般には有
効ＡＱ：ａ度で０．１０％未満の方が好適である。ＡＱ
の存在がＦ　ｅ　−Ｚ　ｎの合金化反応に対して潜伏時
間の増大をもたらすため、過剰量のＡＱを含む場合には
、合金化を達成するためには、高温での長時間の処理が
必要とされている。

ところで、上述のように、ＡＱａ度の低下は、一般の溶
融亜鉛めっき鋼板では皮膜密着性を低下させるものの、
合金化処理鋼板では、引張歪領域で評価されるところの
、皮膜密着性に関しては何等の影響もない。かくして、
合金化処理鋼板製造時には可及的に亜鉛中のＡＱ削減を
図り、一般の溶融亜鉛めっき鋼板製造時には極力増加さ
せる形態での作業を行うことが、めっき工場ではせまら
れている。

しかしながら、溶融Ｚｎ中のＡＱ濃度の急速変化、特に
急速下降を図る有利な手段がまだ実用化されていないの
で、ＡＱ’６１度の下降を図る場合、一般的には、ＡＱ
？ａ度が物質収支則にのっとって自然減少して合金化処
理に通ずる濃度となるまで合金化処理のチャンスを待つ
のが現状である。したがって、現状では溶融亜鉛めっき
鋼板製造と合金化処理鋼板製造との製造プ［１セスの切
換のスケジューリングに失敗した場−合、過剰ＭのＡＱ
を含む亜鉛めっき浴で溶融亜鉛めっきを行ってしまうこ
とがあり、そのときには、合金化への潜伏時間が増大す
るため合金化処理時にいわゆる生−１−ヶ等の発生が出
現する。

ごのよ・うに、従来、亜鉛めっき浴中のＡＱ濃度を上卯
させることで、合金化処理Ｓ板にあっても品質特性（皮
膜フレーキング、耐食性）を向上できる可能性が認めら
れていたにもかかわらず、ＡＱの合金化抑制機能によっ
て、亜鉛めっき浴中のＡＱ＃度の比較的高い場合の合金
化処理がオンラインで実施できなかったのである。

（発明の目的） 本発明の一般的目的は、高ＡＱｉｆ１度の亜鉛めっき浴
を用いた場合にも迅速な合金化反応を誘起する方法を提
供することである。

本発明の具体的目的は、亜鉛めっき浴中のＡＱ濃度が高
い場合にもＦ　ｅ　−Ｚ　ｎ合金化の潜伏時間を極力短
縮し、速やかな合金化を達成する手段を提供することに
より、前記スケジューリングの問題を解決する方法を提
供するとごろにある。

（発明の要約） ここに、本発明者等は、Ｆ　ｅ　−Ｚ　ｎ合金化反応を
抑制するＦｅ　Ａ（２−Ｚｎ３元合金の形成を妨げる要
因について種々検剖を重ねた結果、一般ムこＡＱを含む
亜鉛めっき浴中ではＡＱｍ度の高い場合、反応初期にＦ
　ｅ　−ＡＱ　−Ｚｎ３元合金の薄い合金層が形成され
るが、かかる合金層の存在が２次的なＦｃ−Ｚｎ合金化
反応を抑制するため、その反応が開始するに至るまでの
潜伏時間が存在して、合金化が遅延することを知った。

したがって、あらかじめ鋼板表面に異種（Ｆｅ以外）の
金属を被覆するごとにより、−に記の３元合金の形成を
抑制できる可能性があるとの発想のもとに、長年の研究
開発の後に、Ｎｉｓ　Ｃｕ、　Ｃｏ、Ｍｒ＋等各種金属
を被覆することをそれぞれ検＃ＸＪシた結果、それらの
金属のうり、特にＮｉが有効でＮｉをあらかじめ、鋼板
表面に被覆することて合金化の迅速化が達成できること
を知見し、更に鋭意検問した結果、ＮｉもしくはＮｉ合
金被覆がりｒ適であると知見し、本発明を完成しノこ。

なお、このように旧めっきによりＦｅ−へＱ−Ｚｎ合金
の形成が阻１にされる機構については未だ十分解明され
゛（いないが、単に予備皮１１Ｍとして作用するのでな
く　、Ｎｉ’ｌ；１イ１の作用機構が考えられる。

すなわｌつ、本発明は溶融亜鉛めっきを行った後、熱処
理し、′（亜鉛めっき層の合金化を図る合金化処理１１
目１）めっきｌ１ｌｉ　ＪＪｉの製造方法においζ、前
記溶融亜鉛めっきを１１うに先立ってあらかじめ鋼板表
面に、ＮｉもしくはＮｉ合金を被覆することを特徴とす
る合金化処理ｌ容置：亜鉛めっき鋼板の製造方法である
。

なお、Ｎ１もしくはＮｉ合金の被覆量は、特に制限され
ないが、好適態様にあっては、１量として０．０５〜２
０ｇ／ｍであり、またＮｉ合金としては好ましくはＮ１
−Ｐ合金がある。

（発明の態様） このように、本発明によれば溶融亜鉛めっきをする鋼帯
つまり鋼板にあらがじめＮｉもしくばＮｉ合金を被覆し
、溶融亜鉛めっき後合金化処理を施すのであり、Ｎｉ被
覆は一般的には、電解Ｎｉめっき、もしくはヒドラジン
等を含有した非次亜リン酸系化学めっき液による無電解
めっきによって実施され得る。また、Ｎｉ合金被覆は、
電解Ｎ　ｉ　−Ｆ’ｅめっき等の電解法および汎用され
ている次亜リン酸を含む系からの無電解めっき等による
Ｎ　ｉ　−Ｐ合金めっき等によってｉｑられる。

その他蒸着法を用いることも可能である。

すでに述べたように、好ましくは電解法もとバは、無電
解法、さらには蒸着等によって得られるＮｉもしくはＮ
ｉ合金の被覆量は、Ｎｉ量で少なくとも０．０５　ｇ／
＋ｎ、最大２０Ｂ７ｍである必要がある。

後述するように０．０５Ｂ／ｒａ未渦のＮｉ量では、前
述のＦｅ　ＡＱ−Ｚｎの合金化の抑制に列して効果が不
十分であり、一方、２０ｇ／ｍを越えると、効果がほぼ
飽和する傾向となる上、コメ１〜的に見て、極めて不利
な状態となる。したがって、本発明において好ましくは
Ｎｉ量は０．０５〜２０　ｇ／　Ｊ　ト−Ｊ−ル。

本発明における溶融亜鉛めっき浴は、少なくとも２％ま
でのＡＱが亜鉛中に含イｊされている浴組成範囲のもの
を包含する。

かくして、本発明は、従来の溶融亜鉛めっきの合金化処
理の促進を図るばかりでなく、これまで合金化処理鋼板
としては採用され得ながった２％までという高濃度のＡ
Ｑを含む亜鉛浴を使ってもずくれた合金化処理鋼板の製
造を可能にする。

なお、Ｎｉ被覆は、一般的には、冷間圧延後のめっき用
母鋼４Ａとしての鋼板に対し１、脱脂洗條、酸洗活性化
処理後に、実施してもよい。

本発明の実施態様の一例によれば１．このＮｉ被覆鋼板
は、従来のＮ叶方式もしくは酸化炉方式のゼンジ”ニー
Ｊ’ラインのめっきラインで通板する手段によって処理
（きる他、ブランクス法に対しても採用される。

ご１′じ）は′づてムこ当業界で良く知られている製造
方法であるので、ここで改めて説明する必要はないであ
ろ゛う。な１；、ＮｉおよびＮ１合金被覆は、酸化還元
工程ではとんと劣化損耗しないので上述のような方式で
本発明を実施してもよい。また、フラックス法を用いる
連続ラインでも、本発明は効果があり、その場合、酸洗
−フラックス処理工程前にＮｉまたはＮｉ合金の被覆を
施すことで本発明を実施してもよい。

一般に、亜鉛めっき浴中のＡＱ’ａ度が高いと、フラッ
クス法果が激減するが、本発明によるＮｉ被覆ばめっき
時の鋼板表面酸化防止剤としても機能するため、フラッ
クス法によれば皮膜密着性を相乗的に改善する。

しかし、本発明の最も好適な利用形態は、脱脂、酸洗、
旧被覆から直接還元型再結晶炉へ鋼帯を連続的に導り］
二程を採用することである。

本発明をさらに実施例に基づき説明するが、それらは単
に例示のためであって、それらによって本発明が不当に
制限されるものではない。

爽施阿上 ０．５關厚さの冷間圧延ｔ［ＩＦｊ、　（ＳＰＣＣ級）
に５八／ｄｎ１２、各種電解時間でワソＩ・浴によりＮ
ｉ電析を実施し、これを同質の鋼帯にスポット溶接した
後、連続溶融亜鉛めっき設備にて通板し、溶融亜鉛めっ
きを行った。

前処理は、酸化’！ｉ！’　６００℃、還元帯７８０°
Ｃ１亜鉛浴は０．２５重■％のＡＱを含む高純度亜鉛を
用い、浴温ば４６０°Ｃ，浸漬時間８秒とし、目（＝ｔ
　ｉｔはエアナイフで４５〜５５ｇ／ｒｒｒとした。」
二足めっき鋼帯から試片を採取し、１００　Ｘ６０＋ｎ
ｍとして、赤外線加熱装置により５００°にの条件に）
に処理を実施、該試験片をインヒビターを含む酸に？’
；：ｔ６′！’ニジて原子吸光分析法で分析し、Ｆｅの
皮１１’ｌ中−１の富化状況を調査した。

５００”にての合金化加熱時間に対するめっき皮膜中Ｏ
）１・Ｌ！含有率の変化をグラフにまとめて第１図に示
す。

なお、グラフ中の番号は後述の試験南を示す。

このときのＮｉめっき中のＮｉ量は次の通り。

表 試験−丸　肛汝ユ嘉且−、Ｌｇ／吐Ｌ　倣−芳１　従来
例 ０．０２　本発明例 ０．０６ ４０．６ ５　６　〃 （ｉ　２５　〃 図示結果からも、Ｎｉめっき層のＮｉ量の増加に伴って
、めっき皮膜中の１僅含有率は増加、つまりＦｅ　Ｚｎ
の合金化か促進されるのが分り、本発明による方法にお
いては、従来法の約２〜３倍の合金化速度が達成できる
ことが明らかである。１量が２０ｇ／ｒ＋（を越えると
試験Ｎｏ、　６のようにその効果は飽和してしまう。

実］ｌ１ｉ Ｏ０５隨厚さの５ｐｃｃ級冷延鋼板（１５０Ｘ８ＱＩＩ
ｍ）を脱脂、酸洗後、市販の無電解旧めっき浴を用いて
、Ｎ１めっきを実施、大略９％のＰを含むＮ１−Ｐ被覆
を、処理時間を変えることで０．０２　ｇ／　＋ｎ〜２
．２　Ｂ／　＋ｌのＮｉ付着量で実施した。該試験片を
通常のフラックス法（ＺｎＣ１２−ＮＩＩａＣｌ　フラ
ックス）を用いて、Ａｉ、１８％を含有する亜鉛めっき
浴に５秒間の浸漬して溶融亜鉛めっきを行った後、伺着
量をハ面当り６０ｇ／ｎ（〜７５ｇ／ｒｒｒとしてめっ
き試験片を作成、これを更に赤外線加熱炉５００°Ｃで
合金化させ、合金化終了までの所要時間を目視で判定し
た。なお、合金化の終了はめっき皮膜が無光沢灰色に変
化した時点で判定したが、これはめっき皮膜１−１１の
Ｆｅｄ度に換算するとほぼ９〜１１％となる。

この結果を第２図に示すが、この結果からも無電解Ｎｉ
めっきによっても前述の電解旧めっきと同様の効果があ
り、合金化所要時間は大中に短縮されることがわかる。

以上のように、本発明に係る方法は、合金化処理鋼板の
製造に当たって極めて有効な手段である。しかも、上述
の実施例に示すように、例えば０．２５〜０゜１８％と
いうこれまでの溶融亜鉛めっきの場合よりも高い濃度で
ＡＱを含む亜鉛めっき浴を使用しても合金化処理鋼板が
短時間で、したがってオンラインで得られるということ
は、同一めっきラインを使って溶融亜鉛めっき鋼板およ
び合金化処理鋼板を連続的に製造できることであって、
めっき皮膜に多量のＡＱを含有させ得るという効果と相
撲って本発明をより利益あるものとしている。

さらに、特に電解Ｎｉめっきを用いる態様においては、
片面のみにＮｉ被覆を予め施すことにより、溶融亜鉛め
っき後、Ｎｉ被覆側のみを優先加熱することで容易に片
面溶融めっき／片面合金化処理鋼板が容易に得られるの
であって、本発明はその多方面への応用を考えると、そ
の効果にはさらにすぐれたものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、合金化加熱時間とめっき皮膜中のＰｅ含有量
との関係をＮｉめっき量に対して示すグラフ：および 第２図は、Ｎｉめっき量と合金化処理の所要時間との関
係を示すグラフである。 第１図 磨相しオ嶋吟藺吋９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融亜鉛めっきを行った後、熱処理して亜鉛めっき層の
   合金化を図る合金化処理亜鉛めっき鋼板の製造方法にお
   いて、前記溶融亜鉛めっきを行うに先立ってあらかじめ
   鋼板表面に、ＮｉもしくはＮｉ合金を被覆することを特
   徴とする合金化処理溶融亜鉛めっき鋼板の）シリ造方法
   。