JPS6348945B2

JPS6348945B2 -

Info

Publication number: JPS6348945B2
Application number: JP11521379A
Authority: JP
Inventors: Hajime Hinoto; Kango Sakai; Katsushi Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1988-10-03
Also published as: JPS5641358A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、耐食性に優れた亜鉛メツキ鋼材の製
造方法に関するものである。亜鉛メツキ鋼材は、
鋼材に対し亜鉛が犠性防食し且つ、腐食速度が比
較的遅いことから鋼材の防食法として広く実用化
されている。亜鉛による鉄の犠性防食能は、腐食
環境の悪い電解質を含む雰囲気では非常に大き
い。３％食塩水中での測定では面積比にして鉄／
亜鉛＝１／0.05〜１／0.02で充分に鉄を防食する
能力を持つている。近年自動車々体の腐食が道路
の凍結防止のため散布される塩化物によつて著る
しく促進され、塩素イオンを含む環境下での耐食
性材料として亜鉛メツキ鋼材が適用されつつあ
る。しかしながら、塩素イオンを多量に含む環境
下では、前述した如く、亜鉛単独（実際には、鉄
亜鉛合金層の成長抑制のためAl0.2％前後、鋼材
の溶解によるFe0.02％前後、地金不純物Pb、Sn
等を含む）メツキでは、鉄の防食に要する亜鉛の
腐食量が20〜50倍にも達し、過防食となつてい
る。従つて、亜鉛の寿命は短くなり、自動車々体
の穴あきが短期間に生ずる結果となる。更には、
過防食状態の亜鉛は塗装された面に対し塗膜ふく
れ、塗膜劣化を早めると言われている。本発明は、自動車々体材料等電解質を含む中性
環境下で使用される亜鉛の腐食を抑制した亜鉛メ
ツキ鋼材の製造方法を提供するものである。本発
明による亜鉛メツキ鋼材のメツキは、溶融亜鉛浴
成分として、Mg、Mn、Alを一定量含ませたも
ので、亜鉛メツキ鋼材の一般性能、作業性を損う
ことなく、メツキの腐食速度を亜鉛単独の1/5〜
１／１０にすることが出来る画期的な発明である。過去の溶融亜鉛メツキの耐食性向上合金メツキ
として、Mn、Cr、Ni、Al、Mg、Sn等を含む亜
鉛合金メツキが提案され、公知特許もあるが、必
ずしも亜鉛メツキ鋼材として、性能バランス、作
業性等に満足したものではない。本発明に関連す
る例えば、Mn、Mgを含む合金メツキ特許（特
公昭43−28286）では、浴の酸化、メツキ面の酸
化、およびメツキの加工性、メツキ厚制御を無視
した組成となつており、亜鉛メツキ製品化にはか
なり困難な問題が解決されていない。又、Alを含む合金メツキ鋼材は、一部実用化
されているが、Alを含むことによつて耐食性は
向上するが、鉄の溶食、メツキ粒界腐食、黒錆、
メツキ外観不良、リン酸塩後処理が難しい等、亜
鉛単独メツキに比べて異質のメツキ製品となる。
又溶融メツキ後加熱拡散により、鉄７〜30％を含
むガルバニール鋼板は耐食性よりむしろ溶接性、
塗装性用途に用いられ無塗装面の耐食性は顕著で
はない。又ガルバニール鋼板は加工性に弱い欠点
がある。本発明は、以上述べた如く、亜鉛単独メ
ツキと同等の一般品質、外観を持ち、耐食性を向
上せしめた点に特徴を持つ亜鉛合金メツキ鋼材の
製造方法である。以下詳細に説明する。本発明は、Mg、Mn、Alを添加し溶解させた
溶融亜鉛浴でメツキし、亜鉛合金メツキと鋼材と
の間の合金層を片面でMax1μ以下とする亜鉛合
金メツキ鋼材の製造方法である。Mgは、メツキ
の腐食速度を小さくする目的で加える元素であ
る。しかしながら添加する量によつては、耐食性
は向上するが加工性の劣化、作業性の悪化（流動
性低下、浴面酸化）メツキ表面の酸化等の諸問題
が発生する。耐食性の向上に効果が認められる
Mgの含有率は、第１図曲線１に示すように0.05
％以上で効果が発揮される。しかし、Mg1.5％以
上ではその効果が飽和し粒界腐食が生ずるメツキ
となる。第１図はゼンジマー式亜鉛メツキパイロ
ツトラインで試作したMg0.05〜3.0％添加亜鉛浴
（曲線１）、及び本発明浴（曲線２）でメツキした
亜鉛メツキ鋼板を塩水噴霧試験（JIS Ｚ 2371連
続法）72時間行つた後、白錆除去し腐食速度を算
出したものである。曲線２で示した本発明は
Al0.2％Mn0.3％を固溶させた浴にMgを0.05〜1.5
％加えメツキしたものである。Mgの添加はメツ
キの加工性が悪くなり、加工性の点では出来得る
丈少い含有量に抑える必要がある。Mnの添加は
第１図曲線２に示したようにMgの低減に効果が
ある。Mnの添加は、0.05〜0.5％が好ましく、0.1
〜0.3％が特に良い。0.05％以下では耐食性の向
上が認められず、0.6％以上では耐食性および加
工性が劣化し、浴粘度の上昇に伴う付着量の均一
制御が難しくなる。第２図は、Al0.2％Mg0.5％
を添加した亜鉛メツキ浴にMnを0.1％、、0.2％、
0.3％、0.5％、1.0％加えメツキした亜鉛合金メツ
キ鋼板の塩水噴霧試験を第１図に従つて行つたも
のである。この結果から耐食性に関するMnの効
果は0.5％以下が特に良い。又、Mnを0.05〜0.5％
添加することによつて鉄亜鉛合金層の成長が抑制
され絞り加工、折り曲げ加工に耐えるメツキ被膜
を得ることが出来る。0.6％以上では、Mnの脆性
が表われメツキの加工性が悪くなる。第３図は、第１図と同様に作成した亜鉛メツキ
鋼板（板厚0.30mm）の加工密着性をボールインパ
クトで評価したものである。比較のためMg2.0％
添加浴でメツキした鋼板についても試験した。ボ
ールインパクトテストの条件は、ポンチ径6.5mm
でハンマーによる手打式で行い肉眼でメツキの剥
離状態を評価した。第３図縦軸の評点３はメツキ
の剥離の認められないもの、評点２は鋼板の割れ
部にメツキ剥離を認めるもの、評点１は加工部に
かなり剥離や亀裂が認められるもの、評点０は加
工部の剥離が20％以上のものとした。第３図の曲
線１は純亜鉛にMgを３％以下添加したメツキの
ボールインパクトによる加工性を示したもので、
合金層の成長、Mg添加による加工性の低下が明
白である。曲線２は本発明によるメツキを示すも
ので、Al0.2％Mg0.05〜1.0％Mn0.3％を含む合金
メツキ鋼板である。Mg1.5％以内であれば、使用
に耐え得るメツキ加工性が得られる。2.0％以上
では、加工性が著るしく劣化する。Mnの鉄亜鉛
合金層の抑制効果については、第４図に結果を示
す。メツキ浴温を450℃に一定に保ち、脱脂、酸
洗した0.3mmアルミキルド鋼板に重量比ZnCl₂／
NH₄Cl＝1/3の10％水溶液を浸漬乾燥塗布しメツ
キ浴に浸漬し一定時間後引き上げ断面研磨し、合
金層の厚みを測定したものである。第４図中の曲線１は純亜鉛、曲線２は0.2％Al
含有亜鉛、曲線３は0.2％Al、0.3％Mn、0.5％
Mgと残が純亜鉛よりなる本発明の亜鉛メツキ浴
組成である。Mnの添加は、加工性に悪影響を及
ぼす鉄亜鉛合金層の成長を抑制し、加工に耐える
メツキ品質を提供する。本発明におけるAlの添
加は公知のAl−Zn合金メツキの目的と異り、浴
に加えたMg、Mnの酸化防止が狙いである。 Mg、Mnは非常に酸化し易く、亜鉛浴に単に
添加しただけでは、浴面に酸化マンガン、酸化マ
グネシウムの皮張り現象が生じメツキ作業が出来
ない。又、メツキ外観も大気中で容易に酸化し、
無光沢で粗面の有色メツキしか製造出来ない。
Al量を適正量浴に添加することによつて、浴面
およびメツキ面に安定な酸化アルミニウムの薄膜
が形成し酸化の進行を防止する。第５図はMg、Mnの含有率に対して加えるAl
の添加量を示している。MgとMnの総和に対す
るAlの比が0.2以上に添加する。即ち第５図に示
した直線より高いAlを含まねばならない。直線
より低いAl量では上述したMg、Mnの選択酸化
を生じ品質、作業両面で悪い結果となる。Alの
添加量望ましくは1.5％以下が良く、この場合に
は特に外観の良いメツキが得られるが、２％未満
までの添加は許容できる。Al2％以上では、メツ
キ外観が粒状となりメツキ不良が生じ易い。以上述べた如く、本発明は従来製造されて来た
亜鉛メツキ鋼材の一般品質、作業性を損うことな
く耐食性を向上させた亜鉛合金メツキ鋼材の製造
方法である。以下、実施例をあげ本発明を詳細に説明する。実施例１板厚0.35mmの冷延鋼板（Ｃ：0.015％、Si：0.02
％、Mn：0.12％、Ｐ：0.02％、Ｓ：0.01％、Al：
0.01％）をゼンジマー式のパイロツト溶融亜鉛メ
ツキラインを通板し、亜鉛メツキ鋼板を作成し
た。メツキ条件は、酸化炉温780℃、還元炉温900
℃、還元ガスはアンモニア分解ガスを用いた。通
板スピードは１ｍ／分で行つた。浴温および浴組
成は、第１表に示した。目付量は、浴面上100mm
の所でワイピングノズルを用い空気でワイピング
し目付量を管理した。製作した亜鉛メツキコイル
を切出した後、(1)塩水噴霧試験、(2)ボールインパ
クト試験を行つた。塩水噴霧試験はJIS Ｚ 2371
法に準じ、72時間後５％の苛性ソーダ水溶液50℃
に20秒間浸漬し錆を除去し重量差から腐食速度を
算出した。ボールインパクトの試験方法は発明の説明の項
で述べた。尚、Al0.2％、Mn0.3％残Znのメツキ
被膜の耐塩水噴霧試験の腐食減量は56ｇ／m²・72
時間で本発明の組成のもののみ優れた性能を示し
た。更にMn0.3％Zn残、Mg0.3％Zn残のメツキは
浴面の酸化が激し、メツキ外観も波状模様の無光
沢の着色被膜しか得られなかつた。

【表】実施例２実施例１の鋼板を10％苛性ソーダ水溶液で脱脂
した後、５％塩酸で酸洗し、水洗後NH₄Cl／
ZnCl₂＝3/1の重量比で10％溶液中に鋼板を浸漬
し、電気炉内で乾燥後、第１表中の0.5％Mg、
0.2％Al、0.3％Mn残Znの450℃浴中に20秒間浸漬
し、引き上げてメツキ鋼板を製作した。得られた
メツキ鋼板の塩水噴霧試験結果は減量が10ｇ／
m²・70時間であつた。比較試料として純亜鉛組成
のメツキ鋼板の減量は70ｇ／m²・70時間であつ
た。実施例３実施例１の鋼板およびパイロツトラインを用い
て、0.2％Mg、0.5％Mn、0.2％Alを含むメツキ
浴からメツキ鋼板を製作した。塩水噴霧試験の腐
食減量は、10.3ｇ／m²・70時間であつた。実施例４ 0.5％Mg、0.2％Mn、0.2％Alを添加した溶融
亜鉛浴（浴温450℃、浸漬時間20秒）を用いて硬
鋼線にメツキを行つた。硬鋼線はJIS−Ｇ−3506
SWRH1クラスの5.5mm径を用いた。前処理は、
５％苛性ソーダ脱脂、10％塩酸々洗後NH₄Cl／
ZnCl₂、＝3/1比の30％フラツクス液を塗布乾燥し
た。メツキ線の塩水噴霧試験700時間の腐食減量
は100ｇ／m²であつた。又、外観は光沢面のもの
が得られた。比較のためMg、Nn、Alを添加し
ないメツキ浴から得たメツキ線は塩水噴霧試験
700時間で530ｇ／m²の腐食減量であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Mgの添加量と塩水噴霧試験72時間
の腐食速度を減量から算出しグラフ化したもので
ある。図中の曲線１は純亜鉛とMgの組成、曲線
２はMn0.3％、Al0.2％、Mg0.05〜1.0％を加えた
純亜鉛を残とする本発明組成である。第２図は
Al0.2、Mg0.5％の浴にMnを0.1〜1.0％添加し塩
水噴霧試験を行つた結果で、Mnの適正濃度を示
すものである。第３図は、第１図の亜鉛合金メツ
キ鋼板およびMg2.0％添加した亜鉛合金メツキ鋼
板の加工性をボールインパクトで評価したもので
ある。第４図は、メツキ浴組成と合金層の厚みを
メツキ浴中の浸漬時間の関係で図示したものであ
る。曲線１は純亜鉛、２は0.2％Al加えた純亜鉛、
３ 0.5％Mg、0.3％Mn、0.2％Alを加えた純亜
鉛からなる本発明浴である。第５図は、Mgおよ
びMn添加浴に対する酸化防止の目的で加えるAl
の下限添加量を示したもので直線より上側が良好
域、下側は酸化抑制が不足することを示したもの
である。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量パーセントでマグネシウム0.05〜1.5％、
マンガン0.05〜0.5％、アルミニウム2.0％以下で
且つ、Al／（Mg＋Mn）比が0.2以上に規制した
溶融亜鉛メツキ浴中に鋼材を浸漬し溶融メツキす
ることを特徴とする耐食性亜鉛合金メツキ鋼材の
製造方法。