JPS6055593B2 - ゼロスパングル溶融亜鉛合金メツキ鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は均一なゼロスパングル溶融亜鉛合金メッキ鋼板
の製造方法に関するものである。

亜鉛は鉄に対し活性な金属であり且つイオン化した亜鉛
が安定な腐食生成物例えば塩基性炭酸亜鉛を形成し亜鉛
自身の腐食をコントロールすることから鉄鋼製品の防食
メッキとして古くから利用されている。

亜鉛メッキ鋼板の生産量は年間７００方をにも及び表面
処理鋼板では第一の生産量である。最近は一層利用分野
が拡大され従来用いられていた使用環境より苛酷な雰囲
気での使用、強度の変形加工或いは耐食性、美観を付与
するため塗装素材として広く利用されるようになつた。
これらの需要に対処するためには従来の亜鉛メッキ組成
では必ずもし満足すべき結果が得られずメッキ成分、メ
ッキ組成、メッキ表面形状の改良が必要である。例えば
耐食性に関しては、自動車のように高濃度の塩化物の雰
囲気での耐久性、海水中、土壌中、高温度多湿な環境等
の使用に関しては現在の亜鉛メッキでは対処することが
困難である。塗装性に関しては塗装外観に悪影響を及ぼ
さないメッキ外観であり、且つリン酸塩、クロメート処
理等の塗装前処理が正常に可能であり、塗装した際には
ブリスター等の発生がなく、塗装後の耐食性が良いこと
が必要である。本来亜鉛は活性な金属であるため、塗膜
下の亜鉛と塗料のラジカル基が反応し金属石鹸によつて
密着性が劣化し易く、又傷部もしくはピンホール等の亜
鉛露出部は亜鉛の腐食が広がり塗膜の二次密着性が劣化
し易い傾向がある。又異種金属との接触によつてカソー
ド部の塗膜は生成するアルカリによつてブリスターを発
生する。以上述べたように亜鉛は塗装素地としては好ま
しい金属とは言えない。

幸いリン酸塩処理、クロメート処理等の化成処理技術に
よつて安定な絶縁性皮膜又は不働態皮膜によつて実用に
耐える素材″としてカラートタン、家庭電気製品に用い
られている。しカルながら本質的に亜鉛は上述した性質
があり、メッキ自身を合金化等によつて塗装下地材料と
しての品質を向上することが望ましい。特に苛酷な腐食
環境のもとでは亜鉛の活性度が強く；不溶性の密な絶縁
性腐食生成物が出来にくいため腐食速度を抑制するよう
な新規の合金組成の要求度が強い。又、加工に関しても
折曲げ、ブレス、ハゼ折り加工等従来の使用より強度の
加工に耐える密着性が要求され、更には、溶接性も優れ
ていなければならない。又長期的な展望では亜鉛の資源
櫃渇に対処するために省亜鉛型の低目付量型高品質の亜
鉛メッキ鋼板の開発が必須である。本発明は上述したよ
うな要求に答えるメッキ組成をベースにし、且つ、塗装
素地として優れたメッキ表面即ち均一で美麗なゼロスパ
ングル亜鉛合金メッキ鋼板を提供するものである。本発
明のメッキ組成はマグネシウムを０．１〜２．０％含む
溶融亜鉛メッキである。マグネシウムによる耐食性向上
効果は第１図に示すように非常に大きく、低目付量型で
且つ苛酷な腐食環境下でも実用可能なメッキ鋼板である
。第１図は無酸化炉に改良したゼンジマープロセスのパ
イロットラインでマグネシウムを加えた調合亜鉛浴（Ａ
ｌＯ．２％、ＰｂＯ．ｌ％）を用い、後述するシールボ
ックスを用い窒素ガスワイピングによつてメッキ量を４
０ｆ′イ、６０ｙＩｒｒｔ１１００ｙＩイに制御して製
造した溶融合金メッキ鋼板を塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２
３７ｌ法）によつて評価したものである。Ｘ軸はメッキ
量を示し、Ｙ軸はメッキ面で赤錆が面積率で１０％発生
する迄の時間を示している。直線Ｚはマグネシウムを加
えない浴でメッキした性能を示し、ＭＺ−１は０．１％
、ＭＺ−２は０．５％、ＭＺ−３は１．０％、ＭＺ−４
は２．０％マグネシウムを添加した浴からメッキした鋼
板の性能を示す。第１図はいずれも後述する本発明のプ
ロセスで製造したゼロスパングル面である。

マグネシウムニの添加は非常に優れた耐食性を示すが、
製造法は非常に困難である。即ちマグネシウムを添加し
た亜鉛浴組成を用いて製造するプロセスにおいては以下
述べる多くの問題がある。１点はマグネシウムの酸化に
よるド壬ロスの増大である。

２点は、ワイピング時の酸化により、表面が高融点の酸
化マグネシウムに変化し、皮張り現象および皮張り下の
溶融金属の流れにより不均一な縞状の流れ外観となる。

３点はメッキのスパングル形状が細くはなる４が、表面
の酸化マグネシウムにより現在行われているスプレー冷
却法では均一なゼロスパングル面が得られ難い。マグネ
シウムの添加によつてゼロスパングルを得る公知の技術
は鉛、アンチモン、スズ等のスパングルを成長させる金
属を微量に抑えた時に得られ、低品位の不純物濃度の高
い浴では美麗なゼロスパングルは得られ難い。又製品に
よつてはスパングルを必要とするものもあり、スパング
ルの有無を作り分ける浴組成、製造プロセスが必要であ
る。４点はメッキ量の薄目付制御技術が難しいことが挙
げられる。

連続溶融亜鉛メッキの目付制御はロール絞りからガスワ
イピング法に変り品質的に１もラインスピード面でも著
るしく発展した。しかしながら今日の技術水準において
すら連続電気亜鉛メッキ鋼板の目付量範囲３〜４０ｙ１
耐（２０ｆＩＷｔが一般的）を連続的に操業することは
難しい。本発明は以上の４点を解決した均一で美麗なゼ
・ロスパングル面を有する高品質の溶融合金亜鉛メッキ
鋼板の製造方法である。本製造方法は、従来の連続式溶
融亜鉛メッキプロセスの全てに適用出来、且つ、プロセ
スを改良する必要のない利点を持つている。即ち、本発
明のプロセスはマグネシウムの微細化効果とミスト急冷
によつてより効果的にゼロスパングル化し、マグネシウ
ムの酸化による様々な障害を酸素濃度制御によつて解決
したものである。酸素濃度を低い状態に抑えることによ
つてゼロスパングル化はより微細化し、且つ、目付制御
が可能となる。以下本発明の製造プロセスについて詳述
する。第２図は従来行われているポット部分を示してい
る。

ストリップ１は還元炉８、ターンダウンロール７、スナ
ウト６を通過して適正温度（通常は浴温）に制御されて
溶融メッキ浴５に入り浴面から出ると直ちにガスワイピ
ング装置４によつて目付量を制御し溶融状態でゼロスパ
ングル装置３で水又は水溶液のミストスプレーで急冷し
てゼロスパングル状に凝固しトップロール２を経て後面
に至るプロセスである。このプロセスに於て単純に５を
マグネシウム添加亜鉛合金浴にすると前述した如く実用
性のある製品および操業が得られない本発明プロセスの
一例を第３図および第４図に示す。

第３図について説明すると第２図のポット部にガスワイ
ピング装置１４を内蔵した酸素濃度制御ボックス１９（
以下シールボックスと記述）を設け、溶融亜鉛浴１５は
マグネシウムを０．１〜２．０％含有している。シール
ボックス中の酸素濃度はガスワイピング装置に用いる不
活性ガス例えば窒素、燃焼廃ガス等によつて希釈され、
５０００ｐｐｍ以下に保たれ浴面およびシールボックス
中の亜鉛（スプラッシュ状の亜鉛、ストリップ表面の亜
鉛）の酸化を防止する。

第１図と異りマグネシウムおよび亜鉛の酸化を制御出来
るためワイピング装置先端のノズル先から出るガ又流速
を上げることが出来低目付量に制御出来る。又、ストリ
ップに付着したメッキはシールボックスを出て始めて酸
化凝固し始めるが完全に凝固表面に覆われるのはシール
ボックス出側から１〜４Ｔｒ１，（ストリップスピード
、板厚、目付量によつて異る）の地点であり充分に未凝
固域内でゼロスパングル装置１３によつてゼロ化する時
間およびスペースを設けられる。第２図では、ワイピン
グ時にすでに酸化による凝固が開始され多量の酸素のた
めマグネシウムの酸化が急速に進行し、前述した如き不
均一な目付で完全なゼロスパングル面が得られ難い。又
、本発明の場合シールボックス出側で直ちに急冷される
ためメッキ層全体が凝固し前述した流れは発生しない。
第４図は、第３図に加えてストリップの振動を防止する
静圧流体バッド２０を設けたものである。

ストリップの振動を防ぐことによつてワイピング装置１
４の先端のワイピングノズルをストリップに近接化する
ことが出来第３図よソー層低目付量型の溶融合金メッキ
鋼板を得ることが出来る。静圧流体バッドは、浴面から
トップロール１２間に必要に応じ設置することが出来る
。シールボックス内の酸素濃度は５０００ｐｐｍ以下に
する。５０００ｐｐｍ以上では従来の大気中の如き欠陥
が現れる。

理想範囲は、５００ｐｐｍ以下に抑える。シールボック
スの構造は公開特許Ｓ−６５１３８号等に記載されたも
の等を採用出来る。ワイピングガスは常温もしくはホッ
トガスを用いることが可能でホットガスの方が未凝固域
が広がるためゼロスパングル装置の設置域が広がる利点
がある。又、第４図の静圧流体バッドはストリップに対
向して対の形で設置し、静圧域が得られるような形状で
あればよい。バッドの形状の一例を第５図に示す。第５
図の２１はストリップである。２２は静圧流体バッドで
２３はノズル板を示しガスは、矢印の方向に進みストリ
ップ２１とノズル板２３間で静圧Ｐを生じストリップの
振動を抑える以下メッキ浴組成について述べる。

本発明の組成はマグネシウムを重量で０．１〜２．０％
含有するメッキ浴に限る。第１図から明らかな如く、耐
食性の点で０．１％未満および２０％超の添加はマグネ
シウムのメリットがない。

又、２．０％超はメッキ表面の変色、粘性アップ等の欠
陥が出、好ましくない。亜鉛、マグネシウム以外の第三
成分以下は特に限定する必要はない。高純度から低品位
もしくは合金メッキ浴まで本発明の製造方法によつて均
一なゼロスパングルを有する高品質の溶融合金メッキ鋼
板を得ることが可能である。以下本発明の実施例を述べ
る。

実施例１ 第１表に示す浴組成を用いて無酸化炉（空燃比０．９６
．炉温９００′Ｃ）、還元炉（ＡＸガス、炉温９００℃
）、浴温４５（代）のプロセスで亜鉛メッキ鋼板を製造
した。

浴面から第３図に示すシールボックスを用い（浴面近傍
酸素濃度は２０ｐｐｍ）窒素ガスワイピング（ノズルス
リット０．６Ｗ１，Ｉ７ｎ１ノズル間隙２０ＷＬ１Ｔｒ
ｔ，、ワイピング圧力０．６ｋｇＩｃＩ１１ガス温度３
００〜３５（代））で目付量を約９０〜１２０ｙ１イ（
片面）に制御しシールボックス出側で日本ランズバーグ
社の静電スプレー（ＲＥＸＧＵＮ）を用い静電をかけず
に１％リン酸塩の水溶液をスプレーした（エアー圧力は
１．０ｋ９１ａ１１ガン１ケ当りの吐出量は３０ｍ１／
分で行つた。得られたメッキ鋼板の耐食性（塩水噴霧試
験）、密着加工性（ボールインパクトニポンチ径６．５
ＴｒＬ１７ＴＬφ、手打式）ゼロスパング・ル外観（実
体顕微鏡評価）の結果を第１表に示した。尚鋼板は０．
３４ｍＩｍのアルミキルド冷延板を用い、ラインスピー
ドは２０ＴｒＬ／分で行つた。

実施例２第４図に第５図の静圧流体バッド（スリット２
顛、角度４５図、スリット長さ４００×３００Ｗｉ．、
ガス量１０Ｎｄ／分、Ｐ＝４ｈＨ２０）をストリップに
対向して、１５？に近接し、ワイピング装置のノズル（
スリット０．２７Ｈ１１．、角度３０の１ノズル間１０
！！Ｒｌｌ．）でガス圧力０．ｅＫ１．０Ｓ２．０ｋ９
１ＣＩｉでワイピングを行つた。

シールボックス内の酸素濃度は５〜１０ｐｐｍでガス窒
素を用いた。メッキ組成はＭｇＯ．５％添加した調合亜
鉛■号浴でラインスピードは１００ＴｒＬ／分で行いそ
の他の条件は実施例１に準じた。メッキ量は前述のガス
圧力の順に９０、５０、３０ｆ１ａ１！であつた。メッ
キ外観はいずれもスパングル径が約１００ｐで均一なゼ
ロ外観であつた。又、密着性、耐食性も実施例１のＮＯ
．３試料に略一致した結果を示した。尚、ミストスプレ
ーしないものはスパングル径１０ＴｒＬ′ｍ程度のノル
マルスパングル形状が得られた。実施例３ 実施例１で得られたＮＯ．ｌ（比較材）、ＮＯ．３（本
発明）、ＮＯ．６（本発明）についてカラー塗装ライン
を通板し、性能を調べた。

前処理はリン酸亜鉛系で付着量が０．５〜０．７ｙ１Ｗ
ｔ１塗装はプライマー（エポキシ系５μ）、上塗（アク
リル系５μ）いずれも焼付タイプで行つた。塩水噴霧で
はスクラツチ部分からの剥離巾が３０叫間でＮＯ．ｌが
３？、ＮＯ．３及びＮＯ．６は１〜２Ｔｎ，１Ｔｎ，で
あつた。

又密着性はカラー鋼板テスト法（ＪＩＳＧ３３ｌ２）に
準じいずれも問題ない品質を示した。実施例４ 実施例１のＮＯ．３について、ワイピングガスの温度を
常温の窒素を用いて製造し、スパングル径・約１００１
ＡＷＬの均一なゼロスパングル外観を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により製造したゼロスパングル溶融合
金メッキ鋼板（ＭＺ−１、ＭＺ−２）の塩水噴霧試験に
よるメッキ量と赤錆発生時間の結果である。 （Ｚは比較材である。）第２図は従来法によるゼロスパ
ングル亜鉛メッキ鋼板の製造プロセスを示す。第３図、
第４図は本発明の製造プロセスであり、第３図はワイピ
ング装置４を内蔵したシールボックス９を配し、第４図
は更に静圧流体バッド１０を配している。第５図は静圧
流体バッドの一例を示しストリップ１と静圧流体バッド
２の前面のノズル板３間にガス流体が保持され静圧Ｐを
形成しストリップの振動を防止する。図中の１はストリ
ップ、２はトップロール、３はゼロスパングル装置、４
はガスワイピング装置、５はメッキ浴、６はスナウト、
７はターンダウンロール、８は還元炉である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マグネシウムを０．１〜２．０％含有する連続溶融
   亜鉛合金メッキ鋼板の製造方法において、浴面および浴
   面より出た合金メッキ被膜の未凝固域を酸素濃度５００
   ０ｐｐｍ以下に制御したシールボックスで囲み、シール
   ボックスから出た鋼板に付着した合金メッキ被膜が未凝
   固の位置で水又は水溶液のミストにより強制冷却するこ
   とを特徴とするゼロスパングル溶融亜鉛合金メッキ鋼板
   の製造方法。