JPS61148355A - 合金化亜鉛めつき鋼板のめつき中鉄濃度の測定方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は１合金化亜鉛めっき鋼板のめっき中鉄濃度をＸ
線回折手法によって非破壊連続的に、かつ正確に測定す
る方法に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 合金化亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっきまたは電気亜
鉛めっきした鋼板に加熱処理を施して、めっき中の鋼板
素地からＦｅ原子を拡散させてＦｅ　−Ｚｅ合金相を成
長させたものである。

合金化亜鉛めっき鋼板のめっき層特性は、めっき中Ｆｅ
濃度に依存する度合が強く１例えば、プレス成形性は一
般的に、めっき中Ｆｅ濃度が高くなるにつれて劣化する
。逆に塗膜の密着性や塗装後の耐食性は、Ｆｅ濃度が高
くなるに連れて改善されるのが通例である。

このため、高品質の合金化亜鉛めっき鋼板を安定して製
造するためには、加熱処理の合金化反応の進行程度、す
なわち、めっき中の鉄濃度を正確に測定し、加熱処理条
件１例えば加熱温度または加熱時間を制御して、常に適
正なめっき中鉄濃度範囲に管理することが肝要である。

この種の技術分野において、これまでいくつかの技術が
開示されている０例えば、特公昭５６−１２３１４号は
、めっき中の２つ以上のＦｅ−Ｚｎ合金相Ｘ線回折強度
を測定し、測定したＸ線回折強度の比として合金化亜鉛
めっき鋼板の合金化程度、すなわち合金化度を算出して
、予め設定してある合金化度の基準合金化度と比較し、
その偏差値に応じて合金化処理条件を自動制御するもの
である。しかし、この技術は、実ライン上で日常的にお
こる目付量の変動があった場合に正確な合金化度を測定
できない欠点がある。

すなわち、第１図に示すように、同一合金相組成であっ
ても目付量が異なる二つの合金化亜鉛めっき鋼板に、そ
れぞれ同じようにＸ線回折を行なった場合、いずれのめ
っき鋼板についても照射Ｘ線はめっき暦を透過し、透過
距離は同じで、かつ鋼板素地に達すると仮定しても、目
付量が少ない場合（第１ａ図）、多い場合（第１ｂ図）
とでは合金化度測定値は異なる。その理由は、Ｘ線がめ
つき層中に入射し回折して検出される間には吸収、散乱
などが起こり、吸収量および散乱量は一般的には目付量
が厚いほど多くなる。一方、二つのめっき層を構成する
各合金相（Ａ相とδ相）からの解析強度は、通常、合金
相の存在量が多い（目付量が多い）はど強くなる。しか
し、上述の吸収、散乱などの影響から、合金相の回折強
度は、めっき層中にあっては合金層の存在量と正比例し
ないのである。従って、目付量が少ない場合のＡ相とδ
相のＸ線回折強度比”　Ａ−ｂ／ＩＢ−ａと、目付量が
多い場合のＡ相とδ相のＸ線回折強度比”　Ａ−ｂ／Ｉ
Ｂ−ａは一致しない。

すなわち、特公昭５６−１２３１４号の開示される技術
では、真の合金化度を測定し得ないために不遍的な技術
となり得ない、また１合金化度を実ラインで連続的に制
御するに際しても、真の合金化度を測定できないから、
製造される製品の正確な合金化度管理を行なうことは困
難と思われるのである。

前述のように、特公昭５Ｂ−１２３１４号に述べられる
合金化度は、目付量が変わった場合には、同一合金化程
度であっても異なった合金化度測定値を示す、すなわち
、不遍的な合金化度ではない。

そこで、不遍的な合金化度として、めっき層の特性管理
に広く用いられるめっき中Ｆｅ濃度を正確に測定する方
法を開発する必要がある。

また１合金化処理条件、例えば加熱温度を制御対象とし
て制御する際、その温度は、同一合金化度であっても、
目付量が多い場合と少ない場合とでは異なる。すなわち
１合金化度はめっき層中の拡散するＦｅ量で決まり、目
付量が多いほど拡散Ｆｅ量を多くする必要があるから、
目付量が多い程、温度を高目とする必要がある。このよ
うに合金化度を制御するには正確な目付量を測定するこ
とが肝要である。

〈発明の目的〉 本発明は上述した実情に鑑みなされたもので、いかなる
目付量であっても、正確なめっき中Ｆｅ濃度を測定する
ことが可能な合金化亜鉛めっき鋼板のめっき中鉄濃度の
測定方法を提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 すなわち１本発明は、格子面間隔が約１．２２人のｒ相
の特定格子面および格子面間隔が約１．４４人のα−Ｆ
ｅ相の（２００）面の各Ｘ線回折強度を測定し、２つの
測定値を予め求めておいたα−Ｆｅ相のＸ線回折強度と
ｒ相のＸ線回折強度およびめっき中Ｆｅ濃度との関係か
ら、　Ｆｅ濃度を測定することを特徴とする合金化亜鉛
めっき鋼板のめっき中鉄濃度測定方法を提供するもので
ある。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明者等の研究の結果、めっき中Ｆｅ濃度が異なる合
金化亜鉛めっき鋼板についてＸ線回折を行ない、ｒ相、
δ相、ζ相、などのＦｅ−Ｚｎ合金相、およびη相（金
属亜鉛）の各相について、格子面毎にＦｅ濃度と回折強
度の関係を調査したところ。

格子面間隔が約１．２２人であるところのｒ相の格子面
の回折強度とＦｅ濃度との間に密接な関係があり、その
関係は、めっき中Ｆｅ濃度が約４〜２５％までの低合金
化域から高合金化域の広範囲に渡って、Ｆｅ濃度が高く
なるにつれて１回折強度が強まる正の相関があり、指数
関数を用いた回帰式での相関係数は０．９９にも達する
ことが判った。すなわち、ｒ相の特定面の回折強度を測
定することによって、Ｆｅ濃度を正確に測定できること
が判った。

また、目付量が異なる合金化亜鉛めっき鋼板についてＸ
線回折したところ、目付量とα−Ｆｅ相の（２００）面
の回折強度についても密接な関係があり、それは負の相
関があった。その相関係数は、指数関数を用いた回帰式
ではｌに近いことが判った。すなわち、α−Ｆｅ　（２
０Ｇ）の回折強度を測定することによって、目付量を正
確に測定できることが判った。

さらに、目付量毎にＦｅ濃度とｒ相の回折強度との関係
を整理し検討したところ、　Ｆｅ濃度は、ｒ相およびα
−Ｆｅ相の回折強度を変数とした関数として正確に測定
できることが判った。すなわち、目付量変動時であって
も、めっき中Ｆｅ濃度を正確に測定できることが判った
。

第２図は、本発明者等の研究による格子面間隔が約１．
２２人の特定格子面の回折強度とＦｅ濃度との関係を目
付量毎に示すが、同図から、回折強度は、Ｆｅ濃度が増
加するにつれて指数関数的に強くなり、回折強度を測定
することによってＦｅ濃度が測定できることが判る。ま
た、目付量が多くなるにつれて回折強度が強くなること
も判る。このことから、目付量が変動すれば、同−Ｆｅ
濃度であっても回折強度は異なることが判る。すなわち
、目付量を測定し、それに用いた目付量補正を行なわね
ばＦｅ濃度を正確に測定することができないことが判る
。

第３図は本発明者等の研究によるα−Ｆｅ相の（２００
）面の回折強度と目付量の関係を示すが、同図から、回
折強度は目付量と負の相関があることが判る。このこと
により、α−Ｆｅ相の（２００）面の回折強度を測定す
ることによって目付量が測定できることが判る。

なお、第２図において、Ｆｅ濃度の増加に伴って増加す
る格子面間隔が約１．２２人の格子面については、Ｆｅ
濃度２５％まで体積的に増加し続ける相はＦｅ−Ｚｎ合
金相およびη相のうちｒ相だけであるから、ｒ相のある
特定面と考えられ、本発明者等がｒ相の格子定数に基づ
いた計算では（８３３）面であると推定された。

また、α−Ｆｅ相（２００）面の回折強度が目付量の増
加に連れて指数関数的に弱くなるのは、目付量が増大す
るにつれて、そのめっきの厚みは増すが、Ｘ線の吸収は
厚みを増すに連れて増大するから、回折強度が逆に弱く
なるものと考えられる。

さらに、透過Ｘ線量：■は下式で求められるが、Ｉ＝Ｉ
Ｑ　−（牌ρｄ） （ただし、Ｉｏ　二人射Ｘ線量。

ル　：質量吸収係数。

ρ　：密度 ｄ　：　（パス、例えばめっき層の厚 み）） Ｆｅ−Ｚｎ合金相およびη相にあっては、趣とρの積、
すなわち線吸収係数は、はぼ一定であるから、透過Ｘ線
量はほぼｄによって決まる。すなわち、水沫によるなら
ば、めっき中Ｆｅ濃度がいかなるものであっても目付量
は正確に求め得るのである。

本発明において、格子面間隔が約１．２２人のｒ相の特
定格子面の回折強度を測定するのは、同格子面の回折強
度とＦｅ濃度との関係が、Ｆｅ−Ｚｎ合金相およびη相
の金相の全格子面についての回折強度とＦｅ濃度との関
係のうち、最もバラツキの少ない相関関係にあるからで
、めっき中Ｆｅ濃度を精度よく測定する本発明の目的に
最もよく合致するからである。

また、格子面間隔が約１．４４人のα−Ｆｅ相（２００
）面の回折強度を測定するのは、α−Ｆｅ相（２００）
面の回折強度と目付量との関係が最もバラツキの少ない
相関関係にあるからである。また、目付量が正確に測定
できることによって、合金化処理条件を正確に制御する
ために役立てることができ、さらに目付量が変動する場
合でもＦｅ濃度を正確に測定せんがためである。

く実　施　例〉 以下に本発明を実施例につき具体的に説明する。

（実施例１） 実ライン上で連続的に製造される目付量が２２〜１５２
ｇ／ｍ″（片面）の範囲、めっき中Ｆｅ濃度が３〜２５
％Ｆｅの範囲の各種合金化亜鉛めっき鋼板について、平
行ピース光学系Ｘ線回折装置に用いて、格子面間隔が１
．２２人のｒ相のＸ線回折強度と格子面間隔１．４４人
α−Ｆｅ相のＸ線回折強度とを連続的に測定し、２つの
測定値を、予め求めおいたα−Ｆｅ相の回折強度とｒ相
の回折強度とを変数とし、めっき中Ｆｅ濃度を関数とす
る回帰式（検量線）に挿入することによって、Ｆｅ濃度
を測定した。

また、予め求めておいた回折強度を変数とし、目付量を
関数とする検量線に、α−Ｆｅ相の回折強度測定値を挿
入して目付量を連続的に測定した。

その結果を、めっき層の分析に広く用いられる原子吸光
光度法によって分析した結果を対応して、第４図および
第５図に示す、なお、目付量については蛍光Ｘ線法によ
る従来の目付量測定結果も合わせて示した。

第４図から、本発明の方法によるめっき中Ｆｅ１ｍ度測
定値は、４〜２５％のＦｅ濃度範囲で原子吸光光度法に
よる分析結果にほぼ正確に一致していることが判る。そ
の結果、偏差を計算した結果は約０．３％Ｆｅであった
。また、第５図から本発明の方法による目付量測定結果
は、従来の蛍光Ｘ線法が原子吸光光度法による目付量分
析値を基準にしてその標準偏差を計算したとき４．２ｇ
／ｒｎ’であるのに対して１゜８ｇ／ｌｒ？と小さく１
本発明の目付量測定法は精度よく目付量を測定できるこ
とが判る。

なお、Ｘ線回折装置の設定条件は、３ＫＷのＣｒターゲ
ットのＸ線管球を用い、照射Ｘ線はＯｒ−にα線を用い
た。また、照射角（入射角）は１１０．２５度とし、管
球−試験片間の距離および試験片−検出器（シンチレー
ションカウンター）間の距離は、それぞれ１５０腸■、
１８０１諺とした。また、回折Ｘ線回折強度はピーク強
度からバックグランド強度を差し引いた値とした。

〈発明の効果〉 （１）本発明の方法によるならば、目付量とめっき中Ｆ
ｅ濃度を連続的非破壊的に、しかも精度よく測定できる
。

（２）また、合金化度として不遜性のめっき中Ｆｅ濃度
と、目付量とを正確に測定できるので、本発明の方法に
よる測定値に基く合金化処理条件の制御は、従来にまし
て正確に行なうことができ、製造される合金化亜鉛めっ
き鋼板の品質はより安定したものとなり得る。

（３）１台の測定装置でめっき中鉄濃度と目付量とが同
時に測定できるので、めっき中鉄濃度測定装置と目付量
測定装置とを別々に設置する必要はない、そのため、装
置の設備費用は安上がりとなる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第ｉｂ図は目付量の回折Ｘ線への影響を
説明するための線図である。 第２図はめっき中鉄濃度と回折Ｘ線強度との関係を目付
量をパラメーターとして示すグラフである。 第３図は回折Ｘ線強度と目付量との関係を示すグラフで
ある。 第４図は化学分析によるめっき中鉄濃度と本発明による
めっき中鉄濃度との相関を示すグラフである。 第５図は化学分析による目付量と本発明による目付量と
の相関を示すグラフである。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　　渡　辺　望　稔１′＜（ｊ 同　　　弁理士　　　石　　井　　陽　　−、，２′；
ｉ・ ″ご ＦＩＧ、１ａ ＦＩＧ、１ｂ ＦＩＧ、２ めうき生麩濃度（ｗｔ、’１０） ＦＩＧ、３ １ａｇ、Ｉ　　ＣＩ：ｔＡ−Ｆｅ＜２ｏｏ＞ノＸ’ｌｌ
ａオ斤強度、ｃｐｓ）ＦｔＧ、４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）格子面間隔が約１．２２ÅのΓ相の特定格子面お
   よび格子面間隔が約１．４４Åのα−Ｆｅ相の（２００
   ）面の各Ｘ線回折強度を測定し、２つの測定値を予め求
   めておいたα−Ｆｅ相のＸ線回折強度とΓ相のＸ線回折
   強度およびめっき中Ｆｅ濃度との関係から、Ｆｅ濃度を
   測定することを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板のめっ
   き中鉄濃度測定方法。