JPS62142736A - 溶融メツキ用高耐食性高加工性高耐熱性Zn合金 - Google Patents

溶融メツキ用高耐食性高加工性高耐熱性Zn合金

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JPS62142736A
JPS62142736A JP28498685A JP28498685A JPS62142736A JP S62142736 A JPS62142736 A JP S62142736A JP 28498685 A JP28498685 A JP 28498685A JP 28498685 A JP28498685 A JP 28498685A JP S62142736 A JPS62142736 A JP S62142736A
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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〕 この発明は、特に鉄−材料の表面?溶融メ・′lギする
ことによって、耐食性と耐熱性1;すぐれ、かつ曲げ加
工Y輛してもメッキ層に剥離や割れが発生しない材料を
得るための溶融メ・ツキ用Zn合金に関するものである
〔従来の技術〕
一般に、鉄鋼材料の耐食性を同上させるための安価にし
て簡便な方法として、その表面にZnまたはZn合金全
溶融メッキする方法が知られており、この溶融メッキ用
のZn合金の一つとして、本発明者等が先に提案したZ
n合金、丁なわち、Ti  :  0.1 〜1.2 
 % 。
Mn  :  0.0 5〜n、 6  % 。
M: 0.1〜1.6%、および必要に応じてSi:0
.01〜0,4%。
を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を亘するZn合金(特開昭58−91143
号公報参照)は、これを鋼板上に溶融メッキすることに
よって形成させたメッキ層が、Ti含百計が高く、かつ
M金員着が低い場合(高耐食性の場合)に、JIS−2
2248に基づく曲げ試験後の曲げ面において微小な剥
離や割れを生じ易く、一方このような剥離や割れの発生
?避けるために、前記範囲内においてAd a W I
tを多くすると、メッキ層の耐食性が極端に低下すると
いう欠点な頁し、そこで本発明者等はこれYa善するた
さ、さらに、 M : n、 15〜30%。
全含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成V亘
するZn合金で構成された中間メッキ層と、Ti  :
  0.1〜 2 % 。
MnおよびNiのうちの1種または2種=0、1〜1.
6%、 AJ:0.05 〜0.4 % 、 を含有し、残1)がZnと不可避不純物からなる組成を
頁するZn合金で構成された表面メッキ層。
との2重構造からなる溶融Zn合金メッキ層で鋪様を被
栓することを提案したC特願昭59−272744号)
〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような2重構造からなる溶融メッキ
層?形成させるのは、工程数が増えて操作が複雑になる
−という欠点があった。
〔研究に基づく知見事項〕
そこで1本発明者等は、このような問題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、 (1)  Zrが、従来Znメッキ層の耐良性?回上さ
せるためにti IJOされていたTiと同様に、Zn
メッキ層の耐食性同上に可動な成分であること。
f21  Znメッキ層の耐食性を同上させるためのT
iまたはZrと、曲げ加工によるメッキ層の剥離や割れ
を生じさせないでその加工性の向上をもたらすMとをZ
n中に盆石させた溶融メッキ用Zn合金において、Ti
およびZrは酸化すると電位がAgよりも貴となるため
に、TiまたばZrとMとの間の電位の差が大きく、し
たがってこのようなZn合金からなるメッキ被膜表面の
TiまたはZrとMとの間で電食が起り易いので、Al
の添加は%TiまたはZr15e含むZn合金の耐食性
を低下させるけれども、TiまたはZr対Alの重漬比
が1:10ないし1:100であると、TiまたはZr
とMとの間で電食が比較的起りにくくなること、 f3)  TiまたはZrがMとの間に、TiAl3ま
たはZrA/3 (原子数の比)で表わされる金属間化
合物を形成して、これらがM中に微細に分散した形で存
在すると、前記の電食は完全に防止されて、メッキ被膜
の耐食性が飛躍的に同上すること、換言すれば、メッキ
被膜の加工性を向上させるのに必要なM?多聞に含有さ
せても、十分耐食性に富んツ だメ 被膜、すなわちすぐれた耐食性と加工性とを兼ね
備えたメッキ被膜が得られ、前述のような2重構造のメ
ッキ層にしなくてもすむこと、(4)従来のZnメッキ
IA@を、例えば溶断するか。
またはこれにスポット溶接を旌丁と、高温に曝されたメ
ッキ被膜中のZnが蒸発して、その部分の耐食性が極端
に低下したが、メッキ?Jl[を中にMを多量に、すな
わち10〜25%(重量によるも、以下同様)、特に2
0〜25%含百させる盆石このMがZnよりも鰻先的に
酸化して耐熱性にすぐれたアルミナ被膜を形成し、以後
のメッキ被膜に対する酸素の侵入が抑制されるので、メ
ッキ被膜の高温酸化が防止され、したがってAJYIO
%以上含むAlの高含有領域においては、前項の知見事
項と合わさって、耐食性と加工性だけでなく、耐熱性に
もすぐれたメッキ被膜が得られること、(5)前記金属
間化合物は、比重の小さいTiやMを含み、Znとの比
重差が大きいために、溶融状態でZnと分離する傾向が
あって、メッキ浴の表面付近に集まり易いことから、こ
の金属間化合物が集ってできた粗い粒子によってメッキ
破膜にザラツキが生じるとともに、その耐食性が低下す
る結果?招き易いが、このような金属間化合物を含むZ
n合金に、MrzNi、Co−Feのうちの1種または
2種以上を添jJOすると、これらの金属は、Tiおよ
びZrとの親和性が大きく、すなわちTiおよびZrの
溶剤として作用し、これらの比重の大きい金属が前記金
属間化合物と結びついてそれヲ重くさせる結果、これら
の金属間化合物はZn中に均一に分散されて、メッキ浴
の安定性が同上し、それによって前記のザラツキが防止
されるとともに、一層耐食性の向上したメッキ被膜が得
られること、 (6)  Znメッキ浴にTiまたはZrを添加すると
メッキ浴の粘度が上昇して、その流動性が低下する結果
、溶融メッキの作業性が低下するとともに、メッキ被膜
中にピンホールが発生し易くなって、そのピンホールの
ためにメッキ被膜の耐食性が低下するけれども、このメ
ッキ浴中にSiまたはBを添υ口すると、メッキ浴の粘
度が低下してその流動性が回復するので、上記の作業性
の低下およびピンホールの発生という問題が回避される
こと、(7)  TiおよびZrのうちの1種または2
種とMg含むZn合金メッキ被膜中にIVtgを添1川
すると、この廟は、粒界腐食を防止し、またMとの相剰
作用によってFe −Zn 、 Fe−Tiおよびli
’e−7,r系合金層の形成!防止して、曲げ加工時に
おけるこれらの合金層に起因するメッキ層の剥離および
割れを防止するとともに、メッキ浴の粘度全上昇させて
メッキ被膜の厚さを増大させ、かつその被膜中に固溶す
るTiおよびZr(Iikrlk増大させてメッキ被膜
の耐食性を向上させる作用を有するので、このMgの添
加は、前述のようなりロエ性の向上と耐食性の向上ばか
りでなく、メッキ被膜の厚さの調整のために有効である
こと、 を見出した。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、耐
食性と加工性にすぐれ、かつ必要に応じて耐熱性にもす
ぐれた溶融メッキ用Zn合金を提供することを目的とし
、 TiまたはZ「対Alの重覆比が1:10ないし1:1
00であることを条件として、 TiまたはZrのうちの1種または2種二0.01〜1
.0%1 、U : 0.15〜25.0%、 Mn e Ni 、 Co 、 F6のうちの1種また
は2種以上: O,OS〜0.8%、 を含有し、さらに必要に応じて SiまたはBのうちの1棟または2種:0.01〜0.
5)、および Mg:0.01〜0.8%、 のうちいずれかを1棟または2種當亘し、残りがZnと
不可避不純物からなる組成を宜し、かつ前記範囲内のう
ちのTiまたはZrと、同じく前記範囲内のうちのAl
とから形成された金属間化合物:TiAA!3またはZ
rAA 3のうちの1種または2!*Y、0.02〜2
.6%(以上重量%)含むことを特徴とする、溶融メッ
キ用Zn合金に係わるものである。
つぎに、この発明のZn合金の成分組成範囲およびその
他の条件を上記のとおりに限定した理由を述べる。
(ω TiおよびZr TiおよびZr成分には、苛酷な腐食環境下でも十分満
足するすぐれた耐食性をメッキ被膜に付与する作用があ
り、持(=この発明ではZn合金中のTiおよびZrは
、Mと反応してそれぞれT + A13およびZrk1
3の金属間(ヒ合物として含有されるので、持に丁ぐれ
た耐食性を示すが、Tiおよび/またはZrの含有量が
0.01%未満では所望の耐食性がメッキ被膜に付与さ
れず、一方それらが1.0%を越えて含有されると、T
iおよびZrの反応によってそれぞれ生成したT I 
A73およびZrAA 3の合金中への溶解が困難とな
るところから、その含有僅を0.01〜1.0%と定め
た。
(bl  A!? M成分には、溶融メッキ時に素地の表面部とメッキ層と
の間C二硬くて脆いFe−Zn 、 Fe−Tiおよび
Fe−Zr系合金層が形成されるのを抑制し、もって曲
げ加工時に前記Fe−Zn 、 Fe−TiおよびFe
−Zr系合金層が原因のメッキ層の剥離および割れ?防
止するとともに、後述のMn * Ni e Co e
 Feの添加によるメッキ層の硬化1に緩和する作用が
あるが、その含員看が0.15%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方それが25.0%を越えると
、却ってFe−M合金層が発達し、加工性が低下するの
で、その含@壇を0.15〜25.0%と定めた。
(c)  Mn 、 Ni 、 Co 、 Feこれら
の成分には、前述のとおり、TtA/3およびZrA/
!3を溶解して、これらの金属間化合物な微測に、かつ
均一(二Zn素地中に分散させ、もってメッキ浴?安定
化してメッキ被膜のザラツキを防止するとともに、その
耐食性Y−1−同上させる作用があるが、その含amが
0.01%未満では前記作用に所望の同上効果が得られ
ず、一方それが0.8%を越えて含有されると、メッキ
被膜の加工性が低下するようになることから、その含有
量を0.01〜0.8%と定めた。
fdl  Si 、 B SiおよびB成分には、メッキ浴の流動性を改善してメ
ッキ時の作業性を向上させるとともに、平滑で光沢のあ
るメッキ被膜を形成させるほか、FeZn * Fe−
TiおよびFe−Zr系合金層の形成を抑制してメッキ
被膜の加工性を向上させ、かつ耐食性も飛躍的に向上さ
せる作用があるので、特にこれらの特性が要求される場
合、必要に応じて含有されるが、その含有量が0.01
%未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方
それが0.5%を越えて含有されるとメッキ性が損われ
るよう:二なることから、その含itを0.01〜0.
5%と定めた。
fe)  Mg Mg成分には、前述のとおり、粒界腐食を防止し、また
Mとの相剰作用によってFe−Zn * Fe−Tiお
よびFe−Zr系合金層の形成を防止して、曲げIJD
工時におけるこれらの合金層に起因するメッキ層の剥離
および割れ乞防止するとともに、メッキ浴の粘度を上昇
させてメッキ破膜の厚さを増大させ、かつその被膜中に
含有するTiおよびZr譲度を増大させてメッキ破膜の
耐食性を同上させる作用があるので、このMg成分は、
特にこれらの特性が要求される場合、前記のIJO工性
と耐食性の同上のためばかりでなく、メッキ被膜の厚さ
の調整のためにも、必要に応じて3豆されるが、その盆
石看が0.01も未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方それが0.8%を越えて金員されると、メッ
キ浴の粘匣が増大し過ぎてメッキの作業性が損われるよ
う(二なるところから、その盆石階を0.01〜0.8
%と定めた。
(f)  TiまたはZr対Alの重量比TiおよびZ
rはいずれもMと反応したTiAj?3およびZrAA
3の形でZn合金中に含まれて、すぐれた耐食性を発揮
する成分であるが、これらのTiまたはZr対Alの重
量比が1:100未満では耐食性を付与するTi!よび
Zrの割合が小さくなるとともに、逆に耐食性を低下さ
せるAlの割合が大きくなり過ぎて、所望の耐食性が得
られず、一方それが1:10を越えると、TiまたはZ
rの割合が大きくなり過ぎて、これらのTiまたはZr
とMとの間で生ずる電食が顕著になるところから、この
Tiまたはh対Alの重量比をl:10ないし1:10
0と定めた。
(g)  TiAl3. ZrA/a 前述のように、TiおよびZrはそれぞれT iAj?
 3およびZrAA 3の形でZn合金中1=分散して
言方されるために、Mとの間で電食な起さず、かつすぐ
れた耐食性?メッキ被IJliに付与する作用を百する
が、これらの化合物の盆石璧が0.02%未満ではこれ
らの化合物の量が不足して所望の耐食性が得られず、一
方それが2.6%?越えると、これらの金属間化合物が
Zn合金中に完全に溶解しなくなることから、七のti
tを0.02〜2.6%と定めた。
なお、この発明のZn合金は、それを溶融して。
溶融メッキ浴として使用するばかりでなく、吹管炎また
は電弧で溶融させたこのZn合金を高圧のガスにより、
金属表面上C二極めて細かい霧として吹きつけて、メッ
キ被膜を形成させる、所謂メダリコンの形で使用したり
、あるいは前記Znn合金機微粉末形で塗料またはビヒ
クル中に均一に混合したもの?金属表面に塗布して、こ
のZn合金で特に耐食性を付与させた塗膜を形成させる
という方法によって利用することもできる。
〔実施例〕
ついで、この発明のZn合金を実施例により比較例と対
比しながら説明する。
それぞれ第1表に示される成分組成をもった本発明Zn
合金1〜15、比較Zn合金1〜4、および従来Zn合
金1〜2の溶融メッキ浴を調製し、ついでメッキ浴温を
それぞれ460〜500℃の温度範囲内の所定温度に保
持した前記溶融メッキ浴中に、それぞれZnC/2− 
NH4Cl系フラックスで前処理した厚さ:0.4mを
有する鋼板?5秒間浸漬し。
該鋼板表面に片面厚さ:13μのメッキ層を形成するこ
とによって本発明Zn合金メッキ鋼板1〜15、比較Z
n合金メツ命鋼@1〜4および従来Zn合金メッキ鋼板
1〜2をそれぞれ製造した。なお。
比較Zn合金1〜4は、いずれもその構成成分のうちの
いずれかの成分含@*(第1表に秦印を付したもの)が
、この発明の範囲から外れた組成をもつものである。
ついで、これらの各鋼板について、JIS−Z2371
にもとづく塩水噴霧試験、およびJIS・Z2248に
もとづく曲げ試験を行ない、前記噴霧試験では鋼板メッ
キ面に赤錆が発生するまでの時間を測定し、そして前記
曲げ試験では曲げ面におけるメッキ層の状態乞観察し、
メッキ層に剥離も割れも全く発生していない場合を◎印
、メッキ層に剥離および割れがはつきを)と認められる
場合をx印でそれぞれ評価するとともに、前記本発明Z
n合金1〜15のうち、本発明Zn合金8〜15が特に
溶断やスポット溶接に際しての耐熱性に優れていること
を確認するため、これらの本発明Zn合金8〜15:二
、800℃において5分間保持の耐熱試験を施し、その
場合メッキ表面に全く異状が認められなかった場合を◎
印、メツ中表面に高温酸化にもとすく異状が認められた
場合をX印で評価し、これらの測定結果を第1表に合わ
せて示した。
また、この発明のZn合金は、例えば、前記本発明Zn
合金メッキ鋼板13の製造において便用したZn合金に
例に挙げると、以下のよう書;シて製造される。
(1)  Ti母合金の製造 アルミナ製ルツボにTi: 59.51 flMn :
25.76f、M:9.82f、Si:4.91Fを〆
¥、アルゴンガス雰囲気中でアーク溶解した。溶湯を冷
却することによって生成したTi母合金1631は次の
組成を亘していた。
T i     Mn     AJ    S 15
9.51   25.76   9.82   4.9
1    %(II)  Zn−Ti中間合金の製造黒
鉛ルツボにZn:2812.5fをとり、これt高周波
溶解炉中で500℃に加熱してZnを溶解し、この18
eZn上に、先に製造したTi母合金163をンのせ、
カーボンの蓋?してから、アルゴンガス雰囲気中830
〜850℃に昇温し、この温度(二60分間保持してか
ら、600℃に冷却するのを待って溶湯をインゴットケ
ースに流し、それによって、下記の組成な豆するZn−
Ti中間合金2975、 s yを副製した。
Ti   Mn   All    Si    Zn
2.0 0.87 0.33 0.17% 残りfif
l)  Zn −T i調合合金の製造黒鉛/f/ツボ
にZn: 2514.511:とり、480℃に昇温し
で溶解した後、上記のZn−Ti中間合金2975.5
 f Y徐々に添加して見金に溶解し、ついで27.5
8 fのMgY別のルツボ内で溶解してこれを前記のZ
nと中間合金からなる溶湯中にlf5mしてから、さら
にこれに、別のルツボ内で680℃に昇温して溶解させ
た612.95fのMを添加した後、650℃に昇温し
、この温度に30分間保持してZn合金中のTiとMと
を反応させて金属間化合物TiAA3 k生成させた。
ついで、この溶湯をインゴットケース内に流すと、下記
の組成を亘する本発明Zn合金6129.53 yが得
られた。
T    Mn    M    Si    MgO
,970,4210,860,080,45%Zri 
   T t kA 3 残り (2,52%) 〔発明の効果〕 第1表に示される結果から、本発明Zn合金1〜15に
よってそれぞれ溶融メッキされた本発明Zn合金メッキ
met〜15はいずれもすぐれた耐食性を示すとともに
、本発明合金1〜15では曲げ加工によっても剥離や割
れの全く発生しない密着性がすぐれたメッキ層を形成す
るのに対して、構成成分のうちのいずれかの区分盆石量
がこの発明の範囲から外れた組成を頁する比較Zn合金
1〜4によってそれぞれぞれ溶融メッキされた比較Zn
合金メッキ鋼板1〜4においては、耐食性、耐熱性→→
←、および曲げ評価のうちの少なくとも1つの点で劣っ
た結果を示している。また、従来Zn合金メッキmat
および2においてもFe−Zn系合金1−の形成があり
、かつ耐食性およびメッキ層密着性の著しく劣ったもの
になっている。さらに本発明Znn合金メッキ根板〜5
および7〜15にみられるように、所定量の81および
Bのうちの1種または2柚、およびMgのうちのいずれ
かを1種または2種以上含むものは耐食性が一層改善さ
れる傾向(二あり、また本発明Zn合金メッキ′m88
〜15:;おいてはM含Wt&が多いため、特に耐熱性
がすぐれたものとなっていることがわかる。 ・なお、
本発明Zn合金で溶融メッキした上に、さらにクロメー
ト処理wWA丁と、一段と耐食性が同上することが確認
された。
上述のように、この発明の溶融メッキ用高會食性Zn合
金によれば、特に鉄則材料の表面を溶融メッキすること
により、苛酷な使用条件下におかれてもすぐれた耐食性
を確保することができ、かつ鉄−材料表面への密着性が
きわめて良く、脆いFeZn * Fe  Ttまたは
Fe−Zr系合金層の形成が殆どないので、曲げ加工時
にメッキ層に剥離や割れの発生が皆無となる上に、耐熱
性にすぐれたものを得ることができ、さらに、メッキ被
膜の厚さの調整が容易となって、一般に板材に比し、厚
いメッキ層を必要とするアングルのような型材に対して
も、上記の特性を備えた十分厚いメッキ1@¥旌丁こと
ができるという、工業上官用な種々の効果がもたらされ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)TiまたはZr対Alの重量比が1:10ないし
    1:100であることを条件として、 TiまたはZrのうちの1種または2種: 0.01〜1.0%、 Al:0.15〜25.0%、 Mn、Ni、Co、Feのうちの1種または2種以上:
    0.01〜0.8%、 を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成を有
    し、かつ前記範囲内のうちのTiまたはZrと、同じく
    前記範囲内のうちのAlとから形成された金属間化合物
    :TiAl_3またはZrAl_3のうちの1種または
    2種を、0.02〜2.6%(以上重量%)含むことを
    特徴とする、溶融メッキ用Zn合金。 (2)TiまたはZr対Alの重量比が1:10ないし
    1:100であることを条件として、 TiまたはZrのうちの1種または2種: 0.01〜1.0%、 Al:0.15〜25.0%、 Mn、Ni、Co、Feのうちの1種または2種以上:
    0.01〜0.8%、 SiまたはBのうちの1種または2種: 0.01〜0.5%、 を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成を有
    し、かつ前記範囲内のうちのTiまたはZrと、同じく
    前記範囲内のうちのAlとから形成された金属間化合物
    :TiAl_3またはZrAl_3のうちの1種または
    2種を、0.02〜2.6%(以上重量%)含むことを
    特徴とする、溶融メッキ用Zn合金。 (3)TiまたはZr対Alの重量比が1:10ないし
    1:100であることを条件として、 TiまたはZrのうちの1種または2種: 0.01〜1.0%、 Al:0.15〜25.0%、 Mn、Ni、Co、Feのうちの1種または2種以上:
    0.01〜0.8%、 Mg:0.01〜0.8%、 を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成を有
    し、かつ前記範囲内のうちのTiまたはZrと、同じく
    前記範囲内のうちのAlとから形成された金属間化合物
    :TiAl_3またはZrAl_3のうちの1種または
    2種を、0.02〜2.6%(以上重量%)含むことを
    特徴とする、溶融メッキ用Zn合金。 (4)TiまたはZr対Alの重量比が1:10ないし
    1:100であることを条件として、 TiまたはZrのうちの1種または2種: 0.01〜1.0%、 Al:0.15〜25.0%、 Mn、Ni、Co、Feのうちの1種または2種以上:
    0.01〜0.8%、 SiまたはBのうちの1種または2種: 0.01〜0.5%、 Mg:0.01〜0.8%、 を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成を有
    し、かつ前記範囲内のうちのTiまたはZrと、同じく
    前記範囲内のうちのAlとから形成された金属間化合物
    :TiAl_3またはZrAl_3のうちの1種または
    2種を、0.02〜2.6%(以上重量%)含むことを
    特徴とする、溶融メッキ用Zn合金。
JP28498685A 1985-12-18 1985-12-18 溶融メツキ用高耐食性高加工性高耐熱性Zn合金 Granted JPS62142736A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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