JPS6347355A - 溶融亜鉛、アルミ二層メツキ鋼板及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は耐食性、切口部耐食性、メッキ層の加工性、メ
ッキ表面の化成処理性全てに優れた新しい溶融メッキ鋼
板及びその製造方法に関するものである。

従来の技術 一般に帯鋼（鋼板）は赤錆の発生を防ぐためＦｅに対し
て電気化学的保護作用を有するＺｎなどの金属がメッキ
される。長期間使用しても赤錆が発生しない耐久性のあ
るメッキ鋼板を得るためにはＺｎなどのメッキ量を多く
することが必要であり、多くのメッキ量を一度に経済的
にメッキする方法として溶融メッキ法がある。

溶融メッキ設備としてはメッキライン内に連続焼鈍炉を
有するゼンジマーラインが凹界で最も広〈使用されてい
る。すなわち冷間圧延された帯鋼を連続焼鈍炉で焼鈍し
、窒素、水素ガスから成る還元雰囲気にある炉内から直
接Ｚｎなどの金属を溶融したメッキ浴に浸漬し、帯鋼を
メッキ浴から垂直に引上げた出側で、空気、蒸気などの
気体で吹拭し、過剰の溶融メッキ金属を除去し、目的と
するメッキ量を得る方法である。

この方法で製造された溶融亜鉛メッキ鋼板は長期的な耐
食性に優れているため、屋根、壁などの建材はもとより
、自動車、家庭用電気製品、容器、器物その他制板が使
用される多くの用途に用いられる。亜鉛鉄板はそれだけ
でも充分に長期間の使用に耐え得る耐久性を有する代表
的な製品であるが、最近海岸地帯に使用される建材、或
は道路凍結防止のための塩散布に対する防錆対策として
使用される高耐食性自動車用鋼板など更に亜鉛鉄板の耐
食性の向上を望む市場的要求が多くの分野で生じて来て
いる。

亜鉛鉄板の耐食性を更に向上するため、Ｚｎメッキ浴に
種々の添加量で蚊を加えたＺｎ／ＡＱ比の異なる多くの
亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板或はＭのみをメッキしたア
ルミメッキ鋼板に至るまで多様な製品が現在製造されて
いる。

発明が解決しようとする問題点 これらの溶融メッキ鋼板に対し、その使用されている多
くの用途から種々の品質性能が要求されている。

第１に海岸地帯に使用される屋根、壁材などのように塩
分を含む苛酷な腐食環境でも長期間の耐食性が得られる
こと、第２に素材であるこれらの溶融メッキ鋼板は必ず
種々の加工を受けて使用されるので、加工されてもメッ
キ層に亀裂が生じない、メッキ層が充分に加工性のある
こと（メッキ層に鉄素地に達するような亀裂が生じると
赤錆が発生し易くなり、カラー鋼板のようにメッキ表面
を更に塗装していても、メッキ層亀裂部の上部の塗膜は
局部的に伸ばされ、塗膜にも亀裂が生じ、同様に赤錆が
発生し易くなる。）、第３に加工する際切口断面部が必
ず生じ、鉄素地が露出するので、切口部の発錆を防止す
るためメッキ層はＦｅに対し充分な電気化学的保護作用
があること、第４にこれらのメッキ鋼板は更に塗装され
て使用される場合が多く、そのため一般に燐酸塩処理或
はクロム酸塩処理などの塗装前処理が施されるが、これ
らの化成処理が均一に処理し易いことなどである。

第１図はＺｎに対するＭ添加量（％）を横軸に示し、腐
食減量（ｇ／ｒｒｒ’　）を縦軸に示すグラフである。

このグラフは建材として海岸地帯に５年間実際に暴露し
た場合のデーターを示すものである。

Ｚｎに対するＭ添加量を増加する程腐食減量は少なくな
り、耐食性が向上している。更にＺ！Ｉを含まないＭの
みのアルミメッキ鋼板の場合は腐食減量がより少なくな
ることも確かめられている。

例えば溶融Ｚｎメッキ浴に１％Ａｌを添加すると亜鉛鉄
板より相当耐食性は向上しく特願昭５８−１５９４６９
号）、更に５％Ｍ量を添加すると腐食減量は更に少なく
なる（特願昭４８−３１７１４号、特願昭５６−５０１
４００号）。更に５５％Ｍｆｆｉを添加すると腐食減量
は更に少なくなり（特願昭４０−３４８８３号）　、１
００％に近い高純度の溶融Ｍメッキ浴によるアルミメッ
キ鋼板では腐食減量は最も少なくなる。

しかし耐食性とは別にメッキ層の加工性から検討すると
、アルミメッキ鋼板は鉄素地からメッキ層厚みの半分程
度までが、硬くて脆いＦａ−Ａ１合金層になっているた
め、著しく加工性に劣っている。

従って通常アルミメッキ鋼板はＭメッキ浴にＳｉを数％
から１０数％程度添加して、Ｆｅ−Ａ１合金層の生成発
達を抑制し、加工性の劣化を防止している。しかしＳｉ
の添加量を増すと成る程度加工性は向上するが、それで
も加工の程度によってはメッキ層に亀裂が生じ、却って
Ｓｉを添加する程耐食性が劣化してくるという問題点が
生ずるのである。

５５％Ｍ量、　１．６％Ｓｉ量添加の亜鉛−アルミ合金
メッキ鋼板の場合もまた同じ＜　Ｚｎ　−Ａｆｌ　−Ｆ
ｅ合金層の生成が著しく、加工性が劣化している０例え
ば建材などに使用して釘を打った場合、亜鉛鉄板は釘を
中心に同心円状に凹むのみであるが、５５％Ｍ量添加の
亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は釘を中心に放射線状に亀
裂が入り、そこから赤錆が発生してくることが見出され
ている。

０．３〜５．０％Ａｌｌ量添加の亜鉛メッキ鋼板は０．
３％未満Ｍ量添加の通常の亜鉛鉄板より耐食性が良好で
、加工性が著しく向上するという特徴があるが、アルミ
メッキ鋼板、Ｚｎ−５５％Ｍ合金メッキ鋼板より耐食性
が劣っている。

また第４図は３％食塩水溶液中においてＦｅ（カソード
）に対するＺｎ、１％Ａｌ−Ｚｎ、５％Ａｎ−Ｚｎ、５
５％ＡＨ−Ｚｎ合金のカップル電位を測定したもので１
Ｍ添加量が多い程カップル電位（Ｖ）が小さくなってい
る。すなわち切口部の赤錆発生防止から考えるとＦｅに
対する電気化学的保護作用は通常の亜鉛鉄板が最も優れ
ており、Ｍ添加量が多い程、その合金の電気化学的保護
作用が小さくなり、Ｍ添加量の多い亜鉛−アルミ合金メ
ッキ鋼板程、切口部に赤錆が発生し易くなるのである。

また化成処理の点から考察すると、Ｚｎ或はＭのみの単
一金属のメッキ表面は均一な化成処理がし易いが、合金
メッキの場合表面にＺｎ、　Ｍ、　Ｓｉなどの種々の金
属結晶粒が生じるため、同一の化成処理条件（処理剤の
種類、濃度、温度、時間など）でこれら全ての結晶粒の
表面を均一に化成処理することは困難である。

このように苛酷な腐食環境で亜鉛鉄板より長期間の耐久
性を得るため、多くの亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板或は
アルミメッキ鋼板の開発が実現されて来たが、用途から
来る多くの品質要求に全てを答えることは困難な課題と
なっている。

問題点を解決するための手段 本発明はこれらの課題の全てに答えられる新しい溶融メ
ッキ鋼板として亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板を提供する
ものである。

亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板とは加工性の良好な溶融亜
鉛メッキ鋼板の表面に加工性の良い１層を有する二層メ
ッキ鋼板であり、切口部の赤錆発生はＦｅに対する電気
化学的保護作用が最も優れている溶融Ｚｎメッキ層が防
止し、メッキ表面からの腐食にはＺｎ、　Ｚｎ−Ａ１合
金より耐塩水性に最も優れているＡｌＭが防止するもの
である。またメッキ鋼板表面は単一金属である１層で覆
われているため均一な化成処理が容易に実施出来る。

すなわち本発明は溶融亜鉛メッキ鋼板の表面に１層を有
する溶融亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板であり、溶融亜鉛
メッキ層の上にＭメッキ層を重ねることにより、Ｚｎ及
びＭの特性を生かすと共に、亜鉛−アルミ合金メッキ鋼
板及びアルミメッキ鋼板の前記課題が解決できるのであ
る。

作用 次に亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板を製造するために開発
したいくつかの特徴を説明する。

本発明の代表的な製造法として第２図の概略立面図に示
すゼンジマーラインでの溶融メッキ方法を説明する。無
酸化炉（２）　、　量元炉（３）で連続焼鈍された帯！
（１）は溶融亜鉛メッキ浴（４）に浸漬され、浴から、
垂直に引上げられ、空気などの気体で過剰の溶融金属を
吹拭（６）シて必要な亜鉛メッキ量に調整される。

溶融亜鉛メッキ浴としては亜鉛メッキ層の加工性を向上
するために亜鉛メッキ浴に０．３〜５．０層程度のＡＱ
量を添加することが望ましい、亜鉛メッキ浴にＡｌを０
．３％超添加すれば製品の亜鉛メッキ層の結晶粒は完全
に微細化され且つ結晶方位が均一化され、加工の際の歪
応力が分散されて加工性は向上する。この亜鉛メッキ層
の加工性を向上させておかないと、その表面の二層目に
メッキする１層が薄層で伸び率が小さい場合、亜鉛ノー
２キ層の亀裂によりＡｉ層まで亀裂が生じることになる
。

またＭ添加量が５．０％以上と多くなる程Ｆｅに対する
電気化学的保護作用が低下して、切口部に赤錆が発生し
易くなる。すなわち亜鉛メッキ浴に対するＭ添加量はメ
ッキ層の加工性と切口部の防錆性から０．５〜１．０層
程度が最も好ましいと言える。

必要な亜鉛メッキ量は使用される環境と必要とする耐久
期間と鋼板の板厚から決まり、特に定めるものでないが
、通常３０〜１５０ｇ／ｒｎ’　（片面）程度のメッキ
量である。板厚は厚くなる程切口部の電気化学的保護作
用が困難となり、厚メッキ量が必要となる。

帯鋼に加工性の良好な溶融亜鉛メッキをした後、更にそ
の表面に加工性の良いＭメッキを施すのであるが、Ｍメ
ッキ方法としてロール塗布法、押出し法（板巾方向に均
一なスリット開口部を有するダイスから溶融した蚊を押
出して塗布する）、溶射法、蒸着法、Ｍフォイルの張付
は法など多くの方法が考えられる。ここではロール塗布
法を代表として説明する。

第２図において溶融亜鉛メッキ後、Ａｌをロール塗布（
８）するため、予めＺｎメッキ表面を冷却装置（７）で
冷却する。これは溶融メッキ表面が固化する程度でも充
分である。ロール塗布の際、ロール表面とメッキされた
帯鋼表面が多少スリップ気味となったとき、亜鉛メッキ
表面が固化していることが重要なのである。亜鉛メッキ
表面が固化しても溶融Ａｌをメッキすると、二層メッキ
後Ｚｎ−Ａ１間の拡散が行われて層間剥離することはな
い、帯鋼が高温である場合、冷却装置（９）及び（１０
）にて更に室温近くまで冷却される。

第２図は溶融亜鉛メッキ後、直ちにＭメッキする例を示
したが、溶融亜鉛メッキ後完全に冷却し、メッキ層が完
全に固化してから溶融Ａｌをロール塗布することも可能
である。但しこの場合はＺｎ−Ｍ間の拡散を補助するた
め、溶融Ｍ温度を高温にするか、帯鋼表面を予熱するこ
とが必要である。しかしロール塗布の設置位置としては
、通常連続溶融メッキ設備に設置されているスキンパス
、レベラーなどの入側までに設けて、二層メッキをした
方が、外観、形状修正のためスキンパス、レベラーを二
層メッキ後に使用できるので好ましいと言える。

Ｍメッキ用コーティングロールは第３図を代表例として
その概要を示した。溶融Ｍ（１１）は循環ポンプ（１３
）により循環され、コーティングロール（８）の表面に
流下する。これはコーティングロール表面をＭ融点以上
に保つためで、塗付するＡｌを固化させないためにコー
ティングロールを加熱ロールとするのも一方法である。

Ｍメッキ量の調整はワイパーブレード（１２）のロール
表面への圧下の程度、帯鋼速度（ライン速度）に対する
ロール周速成は帯鋼に対するロール押付力によって行わ
れる。

Ｍメッキ装置としては第２図では帯鋼の両面に設置して
いるが、片面側のみに設置して、片面亜鉛−アルミ二層
メッキ、片面亜鉛メッキの製品モ製造し得る。

Ｍメッキ装置に使用するＭは化成処理性、加工性から９
３％以上の純度のＭが望ましいが、更に成形加工性、耐
食性特に海水性を向上するため例えば２．５％Ｍｇ及び
０．２５％Ｃｒを添加したＭ合金などを用いてもよい。

Ｍメッキ量は通常１０〜１２０ｇ／ゴ（片面）の範囲で
二層メッキするが、純Ｍの優れた耐食性から１０ｇ／ｍ
”　（片面）以上あれば充分であり、使用環境と必要な
耐久期間から１２０ｇ／ｍ’　（片面）程度までメッキ
する場合もある。ＡＱメッキ量は特に限定するものでは
ない。

実施例 次に実施例を挙げて本発明を説明する。実施例として第
２〜３図に示す装置を使用し、亜鉛、アルミニ層メッキ
鋼板のＺｎ（０，８％Ｍ添加）及びＭ（９９％以上）の
メッキ量の異なるものを製造し、従来技術による製品を
比較材にし、本発明が解決しようとする品質性能に関す
る各種試験を実施した。メッキ量は全て片面で表示して
いる。

Ａ　下層Ｚｎメッキ量１１０ｇ／ｒｒｌ’、上層Ｍメッ
キ量ｌｏｇ　／ゴ（実施例）Ｂ　下層Ｚｎメッキ量４０
ｇ　／ｒｒ？上層Ｍメッキ量３０ｇ／ｍ″（実施例）Ｃ
下層Ｚｍメッキ稜１３０ｇ／　ｒｒｆ上層Ｍメッキ量２
０ｇ　／ｒｎ’　（実施例）Ｄ　下層Ｚｎツメ−２キｆ
１８０ｇ／ｍ″上層Ｍメッキ量８０’ｇ　／　ｍ″（実
施例）Ｅ　　Ｚｎｎメツ鋼板（１５０ｇ／ｍ″）　（比
較材）ＦＺｎ−５％Ｍ合金メッキ鋼板（１２０ｇ／　ｒ
ｎ’　）　（比較材）ＧＺｎ−５５％Ａｉｌ　−１，８
％Ｓｉ合金メッキ鋼板（１２０ｇ／　ｒｎ’　）　（比
較材）ＨＭメッキ鋼板（１５０ｇ／ｒｎ’）　　（比較
材）Ｉ　　Ｎ−７％Ｓｉアルミメッキ鋼板（１２０ｇ　
／　ｍ’　）（比較材）なお品質性能の試験は次の方法
で行った。

耐食性試験；塩水噴霧試験（Ｊ　ｌ５Ｇ２３７１）後、
腐食減量を測定。

切口部耐食性試験：塩水噴霧試験（ＪＩＳＧ２３７１）
後、切口部の赤錆発生状況 を判定。

加工性試験；曲げ試験（Ｊ　ｌ５Ｇ３３１２）で０丁折
曲げ後、ＥＰＭＡにてメッキ層の亀裂を判 定。

化成処理試験；日本バー力ライジング社製ボンデライト
７１２、ボンデライト ３３００或はボンデライト１３１０で化成処理し、処理
後の外観を電顕 写真にて判定。

試験結果により、各試験片の優劣が明確に生じたので、
その順序を下記に示す。

優　　　　　　　　　　　　　劣 耐食性；Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、ＨＯＧ、Ｉ＞Ｆ＞Ｅ切口部耐
食性、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ＞Ｆ＞Ｇ＞Ｈ１工加工性；Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｆ＞Ｅ＞Ｇ、Ｉ＞Ｈ化成処理性；Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｈ＞Ｆ＞Ｇ、Ｉ発明の詳細 な説明した通り、本発明の溶融亜鉛、アルミニ層メッキ
鋼板は亜鉛鉄板、亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板或いはア
ルミメッキ鋼板に比し、耐食性、切口部耐食性、加工性
、化成処理試験てに優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛メッキにおけるＭ含有量と腐食減量との関
係を示すグラフである。第２図は連続溶融メッキ設備の
１例を示す概略立面図である。第３図はアルミメッキ用
コーティングロールの説明図である。第４図は各種メッ
キ鋼板の３％食塩水溶液中のカップル電位の経時変化を
示すグラフである。 ｌ−拳会帯鋼、２参会・無酸化炉、３・拳−還元炉、４
拳・・溶融亜鉛浴、５・・・溶融メッキ釜、６・・・気
体吹拭装置、７・拳・冷却装置、８・・・アルミメッキ
用コーティングロール、９．１０・・Φ冷却装置、１１
−◆舎溶融アルミ浴、１２・・φワイパーブレード、１
３−−・循環ポンプ、１４・・Φ溶融メッキ釜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備で製造された溶
   融亜鉛メッキ鋼板の表面にＡｌ層を有する溶融亜鉛、ア
   ルミニ層メッキ鋼板。 ２、連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備で０．３％超５
   ．０％未満のＡｌを添加した溶融亜鉛メッキ浴に浸漬し
   て得られた溶融亜鉛メッキ鋼板の表面にＡｌ層を有する
   特許請求の範囲第１項記載の溶融亜鉛、アルミニ層メッ
   キ鋼板。 ３、連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備で帯鋼を連続溶
   融亜鉛メッキした後、少くとも溶融している亜鉛表面が
   固化するまで冷却し、その上にＡｌメッキをすることを
   特徴とする溶融亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板の製造方法
   。 ４、連続焼鈍炉を有する溶融メッキ設備で帯鋼を連続溶
   融亜鉛メッキした後、少くとも溶融している亜鉛表面が
   固化するまで冷却し、その上に溶融しているＡｌをロー
   ル塗布することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の溶融亜鉛、アルミニ層メッキ鋼板の製造方法。