JPS6052569A - カラー亜鉛鉄板用メッキ鋼板の製造方法 - 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】 本発明はカラー亜鉛鉄板を加工する際、塗装した塗膜に
亀裂、剥離を生じさせない加工性の優れたメッキ層を有
するカラー亜鉛鉄板用メッキ鋼板に関するものである。

カラー亜鉛鉄板は亜鉛メッキ鋼板を化成処理後、各種の
塗料を塗装し、加熱焼付をして塗膜を焼成することによ
って生産され、一般に連続ラインで製造されている。用
途は建材、電気製品、自動車部品、容器等多方面に使用
されている。亜鉛メッキ鋼板は必ず塗装されて使用され
ているといっても過言ではない。

連続ラインで塗装されたカラー亜鉛鉄板のコイル又は切
板は使用する前に殆どが使用目的に合つた形状を得るた
めにプレス、折曲げなどの成形加工を受けている。

成形加工部分を拡大鏡、顕微鏡等でみると多くの場合、
塗膜に亀裂が入っている。甚しいときは肉眼でもその亀
裂が明瞭に認められる。

カラー亜鉛鉄板は耐久資材としてのニーズから、例えば
建材の屋根、壁材の場合、１０年保証、２０年保証とい
った長期的耐久性が要求される。

耐久性とは耐候性、耐食性の優れていることをいい、１
０年、２０年経過してもカラー亜鉛鉄板として色の変化
が余りなく、錆の発生しないことを言うのである。

優れた耐候性、色の変化を少なくするにはチョーキング
、フェーディング等に優れた塗料を使用すれば解決出来
る。例えばフッ素樹脂塗料、シリコンポリエステル樹脂
塗料等の使用である。

しかし長期的に錆の発生を抑制するのは困難な問題であ
る。使用される環境によっても異なるが、屋根、壁材な
どで見られるように数年も経過しない前にロール成形加
工部分から赤錆が発生しているのが屡々認められる。

これは使用開始時に既に成形加工部分に塗膜の亀裂があ
り、更にメッキ層まで亀裂があり、甚しい場合は鉄素地
が露出している。このため、短期間しか屋外暴露を受け
ていないにも拘らず、赤錆が発生するのである。この問
題を解決するには、一つの方法としているいろな成形加
工時に加工変形に耐え得る伸びのある塗膜でメッキ鋼板
を被覆することである。この件に関しては既に本出願人
は特許出願を行っている（特願昭５８−５８２８１号他
）。

しかし、塗膜下地のメッキ層の加工性が劣り、僅かの加
工変形でもメッキ層に亀裂が生じた場合、塗膜が下地の
メッキ層に密着性の優れている程、メッキ層の亀裂部の
上部の塗膜は局部的に伸ばされる。このため伸び率の大
きい優れた塗料でも耐えられず亀裂が生じることになる
。

これを写真を用い、第２〜３図で説明すると、第２図は
亜鉛鉄板を密着折曲げ（ＯＴ）　した場合の倍率１００
倍の表面外観写真である。明らかなりラックが認められ
る。第３図は現在最も伸び率の大きいと言われている高
分子ポリエステル樹脂塗料を亜鉛鉄板に２０１Ｌ厚みに
塗布し、焼付け、カラー亜鉛鉄板としたものを同様に密
着折曲げ（ＯＴ）　した場合の倍率１００倍の外観写真
である。下地メッキ層のクラックに耐えられず同じ箇所
に塗膜のクラックが生じている。

そこで成形加工部の耐食性を向−ヒする他の方法は加工
してもクラックの生じない加工性の良いメッキ層を有す
るメッキ鋼板をカラー亜鉛鉄板用原板として使用するこ
とである。この加工性の優れたメッキ鋼板の一つとして
Ｚｎ−Ａｌ１合金メッキが挙げられ、多くの特許が提出
されている（特願昭４６−７１Ｅ１１　、特願昭５３−
４７０５５など）。これらの特許は全て第一に従来の亜
鉛メッキ鋼板より耐食性が優れていることを述べている
。

第１図はＢｅｔｈｌｅｈｅｍ　５ｔｅｅ１社の報告によ
るもので、Ｚｎ中にＡＱを添加した場合のＡＱ添加敬と
腐食減量との関係を示すグラフであって、海岸地区５年
間暴露した結果の腐食減量を測定したものである。

Ａｑ添加量が増すにつれて腐食減量が少なくなり、約５
％のところに最小値が見られ、２０数％までは再び腐食
減量が大きくなり、更にＡ９添加量を増すと腐食減量は
再度減少しＡｌｌ１００％（Ｚｎ０％）が最も少ない。

即ち海岸など耐塩水性を要求される場所ではＺｎメッキ
にＡσを添加する程、へ２メッキ鋼板に近い程耐食性は
向−ヒする。

この他りｎ−Ａｌｊ系に更にＴｉ、　Ｓｎなどを添加し
た耐食合金メッキなども同様の傾向を示し、Ｚｎメッキ
に比べ２〜３倍の耐食性を示すことが開示されている（
特開昭５４−２１９２４）。

ここで注目すべきことは、これらの耐食性が全て未塗装
のメッキ鋼板について論じられている点であり、前記し
たごとく、亜鉛メッキ鋼板は実際の使用に当っては、塗
装されて使用されている点である。塗装されたカラー亜
鉛鉄板の場合は、亜鉛メッキ鋼板又は亜鉛合金メッキ鋼
板が未塗装で大気中に暴露された場合の腐食減量に比べ
て、塗膜厚みにもよるが通常の１０〜２５ＩＬ程度の塗
Ｈりにおいては１／２０以下の腐食減量であるにすぎな
い。即ち、成程度の塗膜厚みが塗装してあれば、メッキ
鋼板のＺｎメッキ層をそれ程耐食性Ｚｎ合金にしたり、
メッキ層をむやみに厚くしなくても鉄素地の赤錆は発生
しないのである。未塗装のメッキ鋼板ではＡＱを添加す
る程１耐食性は向にするが、ガルバニック保護作用が低
くなるため、塗装したメッキ鋼板の傷付部或は端面切口
部では却ってＡＱを添加する程赤錆が発生し易くなる程
である。

使用に供するに当り、最も重要なことはカラー亜鉛鉄板
の場合、成形加１部からの赤錆が発生しないことであり
、前述した成形加り部の耐食性を向」ニする他の方法、
すなわち、加−［性の良いメッキ層、加工してもクラッ
クの生じないメッキ層を有するカラー亜鉛鉄板川原板を
提供するのが本発明の目的である。

本発明渚はＺｎ−ＡＱ系合金メッキに関する多くの特許
を検討し、その中の一部の特許の文中にある加工性が向
上するという記述についてＺｎ−ＡＱ系合金メッキにつ
いて何、１；ｆＺｎのみの単一金属メッキに比べ加工性
が向Ｉ−するのか、その理由について多くの実験を繰Ｍ
して、一つの新事実を発見した。

Ｘ線回折で結晶方位の測定をすると、よく知られている
ように、Ｚｎ金属は稠密六方格子の０００１のスベリ面
を有する加工し易い金属である。しかし鋼板の」−に溶
融ＺｎメッキをしたＺｎメッキ層の結晶方位は配向状態
が変わり、更に新しい結晶方位が現われている。これが
Ｚｎメッキ層の加工性低下の起因と思われる。しかしＡ
ｕの添加によりこの結晶方位は消失し、Ｚｎメッキ層は
Ｚｎ金属と同じ結晶方位になってくる。

それは公知特許に述べられているように５％以−ヒの多
量のＡｕ添加でも見られるが、非常に微量のＡｕ添加、
例えば０．５％ＡＱ量でも明瞭にこの現象は認められる
。従って公知のように多量の、たとえば５％以−にのＡ
Ｑを含有するＺｎ−ＡＱ系合金メッキ浴にしなくても、
通常使用されている溶融亜鉛メッキ浴（Ａ９含有量０．
１〜０．２％程度）に更に僅かのＡＱ量を添加しただけ
でも加工性の良いメッキ層の得られることを見出したの
である。

すなわち本発明の第一は、０．３％超３．５％未満のＡ
（ｌを含有し、残部Ｚｎ及び不可避的不純物から成る溶
融メッキ浴でメッキした加工性の優れたメ・ンキ層を有
するカラー亜鉛鉄板用メッキ鋼板にある。

以下分説すると、カラー亜鉛鉄板用とは、本発明メッキ
鋼板の用途を指し、塗お］によって塗装されることを前
提とするもので、代表的にはＪＩＳＧ３３１２着色亜鉛
鉄板に示されるように、両面又は片面に、耐食性ある着
色塗料を均一に塗装、焼付けしたものを言う。このよう
な用途に使用する亜鉛メッキ浴に添加するＭの添加駿は
、０．３％で効果が認められるのでこれを下限とし、０
．５％以上になると完全な効果が得られる。

従来の八２を多量に使用したＺｎ−Ａｕ合金系メッキで
あると、通常の亜鉛メッキとメッキ浴の切換えをするた
めメッキ釜を２箇用意し、通常Ｚｎメッキか合金メッキ
かにより夫々の釜を使用するとか、Ａｉを多１Ｓ添加し
ているためドロスの発生が多く、釜歩留の低下によるメ
ッキ地金使用量増加のためのコスト高、或はＡ９溶食に
よる帯鋼原板の板破断等作業性に多くの問題が生じてい
る。本発明はＡＱ含有量が少ないためこれらの問題は全
て生ぜず、同−釜でも通常Ｚｎメッキ浴に少量のＡｕ添
加により本発明を実施し、次に通常のＺｎメッキ川用金
の投入により、同−釜使用で直ちにＺｎメッキ浴に戻せ
るという利点がある。

従ってメッキ浴Ａ９添加量の」二限は少ない方が良いが
、３．５％位までは作業性に支障がない。また本発明の
目的とする加工性、加工部の耐食性の優れたカラー亜鉛
鉄板用のメッキ原板を得るためにはメッキ層の加工性を
向−ヒするのみでなく、素地鋼板との界面にある加工性
の劣る合金層の厚みを抑制することも更に望ましい方法
である。Ｚｎメッキ浴にＡ９添加亀を増加する程、メッ
キ鋼板の合金層が厚く、増加し、加工性を劣化させるの
は良く知られている。公知特許のようにＡ９添加量が多
いとメッキ層の加工性は向上しても、生成した合金層厚
みにより加工性が阻害される恐れがある。そこで、Ａｕ
添加量の一ヒ限は３．５％としたが、Ａ９添加量は少な
い方が好ましい。

本発明のＡ９添加硅範囲であれば余り問題はないが、更
に望ましくはＡ９含有量に対し１／３０から１／１０ の範囲でＳｉを添加すると合金層の生成が抑制され、薄
層の合金層となり、一層カラー亜鉛鉄板の加工性、加工
部の１耐食性に対し助長効果が得られる。下限はＡＱ含
有Ｍに対し、Ｓｉ　１／３０から添加効果が認められ、
上限は多くても加工性に支障はないが、耐食性が劣化す
るので、１／１位までで充分である。

また更に本発明のメッキ浴にＭｇ、Ｍｎ及びＣｕなど亜
鉛メッキ鋼板の耐食性を向−１ニする金属元素を添加す
れば本発明の効果が一層助長される。下限は各金属元素
０．０１％添加で効果は認められ、１．５％も添加すれ
ば充分であり、それ以−１；はメッキ作業性、コストか
ら好ましくない。

Ｓｉと、Ｍｇ、　Ｋｎ及びＧｕなどを共に含有すること
もできる。

不可避的不純物とは通常亜鉛メッキ浴に使用されるＪＩ
Ｓ　１（２１０？亜鉛地金中に含まれる不純物を言い、
通常は微隈のＰｂ、　Ｓｎ等が含まれている。

以下、実施例に基づき説明する。

実施例１ １ Ａｕ添加の効果を調べるため実際にゼンジマ一連続溶融
亜鉛メツキラインに通常使用されているメッキ浴（ＪＩ
Ｓ　８２１０？亜鉛地金にＦｅ−Ｚｎ合金層を抑制する
ためＡ９！０．１〜０．２％程度話加）に種々のＡｑ量
を添加したメッキ浴でメッキした鋼板について曲げ試験
を行った結果を第１表に示す。浴温は４２０〜５００°
Ｃ、メッキ浸漬時間は１−１２ｓｅｃ、である。

２ ０Ｔベンド、２丁ベンドとはＪＩＳ　Ｇ３３１２による
曲げ試験法で、手動の万力などにより折り曲げた場合に
、素地鋼板の厚みをＴとし、曲げの内側直径をＯＴ、２
Ｔとしたときに行う曲げをいう。評価は５点法で行い、
その基準は第２表のとおりである。

これらの比較的小計のＡ９を添加した各種メッキ鋼板に
ついて通常使用されているカラー亜鉛鉄板用塗料の中で
も加「性の劣る、伸び率の小さい塗料であるシリコンポ
リエステル樹脂塗ネ１．アクリル樹脂塗料などを膜厚１
０〜２０にの範囲で塗布し、焼付けた後、同様の曲げ試
験を行ったところ、加工性の酷しいＯＴベンドでも０．
３％Ａ９添加隈で極わずかなりラックしか生ぜず、０．
５％ＡＱ　Ｆｉｌを添加すると全くクラックが発生しな
かった。またこの試料についてＪＴＳ　２２３７＋　１
１！氷噴霜試験による耐食性３ 試験を実施した。ＯＴベンドした通常のカラー唾鉛鉄板
は５００時間促進試験後、著しい白錆が発生したが、０
．３％ＡＱ添加量メッキ鋼板の塗装板は加工部に極めて
僅かな白錆、０．５％Ａ９添加量の場合は全く白錆の発
生もなかった。却って１２％Ａｕ添加量の場合は明らか
に白錆が発生している。

即ち通常の溶融Ｚｎメッキ浴に０．３％以上のＡ９量を
添加すれば明らかに加工性が向上し、その結果として塗
装、加工後も耐食性の向上が認められ、０．５％以上の
Ａｕ量を添加すれば公知特許のごとく５％前後の多量の
Ａ２量を添加しなくても優れた加工性、耐食性を有する
カラー亜鉛鉄板が得られるのである。

又、第４図に本発明カラー亜鉛鉄板のＯＴ折曲げした場
合の倍率１００倍の表面外観写真を示したが、クラック
は殆ど認められない。

実施例２ Ｓｉ添加による加工性、耐食性への影響を調べるため、
実施例１と同様の試験条件で、メッキ浴中にＳｉ添加量
を種々変えて添加して、メッキ鋼板に４ ついてＯＴベンドによる加Ｔ性テストを行い、その結果
を表３に示した。

次に同じ試験片を用い、下塗としてエポキシ樹脂５Ｉｉ
、、」−４としてシリコンポリエステル樹脂１５ｔｔ−
ｌｅ塗装したものについて、ＪＩＳ　２２３７１に準じ
た塩水噴霧試験を行い、カラー鋼板の耐食性を調べ、そ
の結果を表４に示した。耐食性の評価は、表５によって
行った。

Ａ９添加量０．３〜３．５％、Ｓｉ添加量１７３０〜１
／ｌの範囲において、良好な加工性及び耐食性が示され
ている。なお、表中ＳＳＴは５ａｌｔ　５ｐｒａｙ　Ｔ
ｅ５ｔの／′１５ 表３ ６ 表　５ 実施例３ 実施例１の浴に、Ｓｉを添加した場合と、添加しない場
合とについてＫｇ、　Ｍｎ、　Ｃｕ元素を添加したメッ
キ鋼板を得、これに実施例２と同様の塗装を行い、実施
例２と同様に塩水噴霧試験を行った。メッキ被膜組成、
Ｓｉ添加け、及び耐食性の効果について表６に示したが
、０．ＯＩ％以、ヒにおいて元素添加の効果が認められ
る。

　７ 表　６ ８ 以−に詳述したごとく、本発明によれば０．３％超３．
５％未満のＡ９を含有したＺｎメッキ浴でメッキしたメ
ッキ鋼板は、塗装してカラー亜鉛鉄板として使用した際
、従来予想しなかった優れた加工性、耐食性を有するの
である。又、Ａ２を多量に含有するＺｎ−Ａｔメッキの
場合に比し、浴が清浄に保て、又、前記したように浴組
成切換時の釜交換も不要でメッキ作業時の作業性が格段
に優れている。更に、多量Ａ２使用によるＡＱ溶食や白
錆発生のおそれも少ない。

又、Ｓｉを添加することにより、さらにＭｇ、　Ｋｎ、
Ｃｕを添加することにより耐食性が一層向一ヒする効果
がある。

このように本発明は優れた効果を有し、産業の発展に寄
り一するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は４９添加州と腐食減星との関係を示すグラフで
ある。 第２図は従来亜鉛鉄板の表面顕微鏡写真である。 第３図は従来カラー亜鉛鉄板の表面顕微鏡写真９ である。 第４図は本発明カラー亜鉛鉄板の表面顕微鏡写真である
。 特許出願人　大洋製鋼株式会社 代理人　弁理士　井　−ヒ　雌牛 ０ 第１図 Ｚｎ　（１００’、４）　Ａｌ　ｏ／１０→第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　０．３％Ｂ３．５％未満のＡｕを含有し、残部Ｚ
   ｎ及び不可避的不純物から成る溶融メッキ浴でメッキし
   た加工性の優れたメッキ層を有するカラー亜鉛鉄板用メ
   ッキ鋼板 ２、　０．３％超３．５％未満のＡＱを含有し、且つＡ
   ９含有量に対しｌ／３０から１／Ｉの範囲でＳｉを含有
   し、残部Ｚｎ及び不可避的不純物から成る溶融メッキ浴
   でメッキした加工性の優れたノー２キ層を有するカラー
   亜鉛鉄板用メッキ鋼板 ３、　０．３％超３．５％未満のＡｕを含有し、更にＭ
   ｇ、Ｍｎ及びＣｕから成る群から選ばれた少なくとも一
   種０．０１％以上１．５％以下を含有し、残部Ｚｎ及び
   不可避的不純物から成る溶融メッキ浴でメッキした加工
   性の優れたメッキ層を有するカラー亜鉛鉄板用メッキ鋼
   板 ４、　０．３％超３．５％未満のＡＱを含有し、且つＡ
   Ｑ含有星に対し１／３０から１／１の範囲でＳｉを含有
   し、更にＭｇ、　Ｍｎ及びＣｕから成る群から選ばれた
   少なくとも一種０．０１％以Ｊ二１．５％以下を含有し
   、残部Ｚｎ及び不可避的不純物から成る溶融メッキ浴で
   メッキした加工性の優れたメッキ層を有するカラー亜鉛
   鉄板用メッキ鋼板