JPS6348957B2 - - Google Patents
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- JPS6348957B2 JPS6348957B2 JP58038069A JP3806983A JPS6348957B2 JP S6348957 B2 JPS6348957 B2 JP S6348957B2 JP 58038069 A JP58038069 A JP 58038069A JP 3806983 A JP3806983 A JP 3806983A JP S6348957 B2 JPS6348957 B2 JP S6348957B2
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Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
本発明は、合金化亜鉛メツキ鋼板およびその製
造方法に関するものである。 亜鉛系表面処理鋼板は、その防食性能及び経済
性の点で各種用途に用いられ、その中でも合金化
亜鉛メツキ鋼板は、溶接性、塗装後耐食性の有利
性において、特に塗装用素材として供給されてい
る。 従来、合金化亜鉛メツキ鋼板は、主として溶融
亜鉛メツキ鋼板を、メツキ直後約600℃で連続的
に熱処理することにより生産されているが、一部
は電気亜鉛メツキ鋼板をバツチ熱処理によつて処
理することで生産されている。 いずれの場合においても、その製品におけるメ
ツキ皮膜は金属間化合物となつており、金属間化
合物特有の脆性的な機械特性によりメツキ皮膜の
成形性は限定されるがその皮膜は主としてδ1−
FeZn7より形成されている。但し、電気メツキ母
材の場合は350℃以下でバツチ処理されることが
多いのでζ−FeZn13及び81−FeZn7多相構造とな
ることが多い。 近年、この合金化亜鉛メツキ鋼板をプレコート
素材として使用する動きがある。しかし、プレコ
ート素材として用いる場合に以下の問題が発生し
てきた、それは弾性率の高い塗膜を塗布した場
合、耐衝撃性及び耐剪断性が著しく劣悪となる点
である。現実には、例えばこれらを切板するため
シヤーリングすると切断端部が巾１mm以下である
がメツキもろとも剥離する現象であり、鋼素地の
露出は外観商品価値及び、耐食性の低下を招く。
かかる現象は、塗膜の弾性率の増加即ち焼き上り
後の塗膜硬度の増加より、シヤー時の鋼板の変形
機構において鋼／メツキ界面に著しい応力集中を
生じることにより説明される。 このような問題の対策として本発明者等は、特
願昭57−127355においてメツキ厚の増加及び母材
成分の特にＰ、Ｃ、の限定を開示した、しかし、
特願昭57−127355においては、塗膜の弾性率が極
めて高い時には十分な効果が期待できず、又メツ
キ厚の増加は一般にパウダリングの発生を招きや
すいため、問題があつた。一方、金属間化合物系
以外の例えば亜鉛メツキ、Zn−Alメツキ等をプ
レコート材として用いると、シヤー時に塗膜の剥
離が、塗膜弾性率の高い場合に生じる。それ故、
従来の製品においては、弾性率の高い塗膜をコー
テイングしてプレコート材とした場合、何等かの
問題を生じる。 本発明者等は、かかる問題に鑑みプレコート鋼
板に適したメツキ鋼板を鋭意検討し、本発明を完
成した。本発明者等は、プレコート後耐剪断性に
不十分であつた合金化溶融亜鉛メツキ鋼板に替え
て電気メツキ母材の合金化亜鉛メツキ（以下
EGAと略称する）を採用することを検討したが、
耐剪断性は、前述しているように、溶融系と同様
劣悪であつた。 但し、耐剪断性は、溶融系、EGAを問わず合
金化処理温度に関係することを見い出し、これは
メツキ皮膜の相構造と関連すると推定し、更に検
討を重ねた結果、従来の常識よりかけはなれた熱
処理条件を設定することで新規な相構成法を開発
し本発明を完成した。 本発明の合金化亜鉛メツキ鋼板は以下の構成を
有している。 形成された皮膜相はＸ線回折法によつて得られ
る範囲においてζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21より
なる。ζ−FeZn13は古くから公知の相、Γ1−
Fe5Zn21は、P.J.Gellings等によつて示されている
相である。但し、Fe−Zn系金属間化合物のＸ線
回折ピークは、衆知の通り極めて錯綜しており回
折線の同定に当つては学術的な議論の予想される
ところである。又、ΓとΓ1は結晶構造が倍比相
似型であるので、Ｘ線回折の格子定数のみの議論
では判別し得ない問題がある。 従つて、本発明者は、本発明を更に以下の様に
具体化する。ζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21よりな
る相構造とはまずδ1−FeZn7のｄ＝2.526Å（CoK
α 2θで大括41.2゜）の回折線がほとんど検知さ
れないものを指す。次にζ−相の存在はｄ＝2.44
Å（Co kα 2θで42.8〜43.1゜）の回折線の検出に
よるものである。次にΓ1の存在はｄ＝2.60Å
（Co Ｋ α 2θで40.2〜40.3゜）の回折線（Γ1
（444）面）の検出による。但しΓ1（444）とΓ
（222）はほぼ同一の格子定数（ｄ値）となるの
で、この回折線がΓ1（444）であるという確固た
る物理学的裏づけを有しているわけではない。 本発明者等が検討した結果、ここに述べている
ｄ＝2.60Å回折線は明らかにΓ1とζの回折線の混
成となるｄ＝2.09Å（Co Kα 2θ＝50.8゜）の回折
強度に対してｄ＝2.44Åの回折線（ζ）とともに
十分寄与率の高い１次回帰式を形成しているとい
う、回折線強度の相関分析の結果が得られ、それ
故ｄ＝2.60Åの回折線はΓ1（444）が主であるとい
う推定結果にもとづくものであつて、本発明品が
全くΓ−Fe3Zn10を含有しないことを規定するも
のではない。 かかるメツキ鋼板の更に優れた形態においては
先述したｄ＝2.60Åの回折線の強度を次式におい
て相対的に規定されるものである。 0.1≦Im／Ｉ（Γ1）≦4.5 但しＩ（Γ1）は、ｄ＝2.60Åの回折線強度とバ
ツクグランドレベルの差であり、本発明者等が
Γ1（444）の回折線として推定するもの、 Imは、ｄ＝2.11〜ｄ＝2.15Åの範囲Cokα 2θで
49.3〜50.2゜の範囲に存在する最強ピーク強度とバ
ツクグランドの差である。これら２つの限定を設
けた理由は、耐剪断性の維持の為には81−FeZn7
が少ないこともしくは、全く存在しないこと及び
Γ1（444）の回折線強度が十分高いことが要求さ
れるからであり、 Im／Ｉ（Γ1）＞4.5では、耐剪断性は著しく劣化
し、又Im／Ｉ（Γ1）＜0.1では効果が飽和するのみ
ならず後述の製造方法において著しく不経済とな
るためである。なおImで示す回折線は、結晶学
的に見て一般的にはζ−FeZn13、δ1−FeZn7、Γ1
−Fe5Zn21、Γ−Fe3Zn10の混成回折線であり、本
発明範囲においてはζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21
の混成となると推定される。 本発明の合金化亜鉛メツキ鋼板を製造するとき
には、片面当り10〜60ｇ／m2の電気亜鉛メツキ鋼
板をバツチ炉において温度230〜290℃で下式で示
す時間だけ処理する。 −Ｔ／120＋211／60≦log τ≦−2T／70＋670／70 ただし τ：加熱時間(h) Ｔ：加熱温度（℃） 上記がlog τが−Ｔ／120＋211／60未満では、Γ1相
が 充分成長せずに塗装後の剪断加工性が確保できな
く、一方、 −2T／70＋670／70を越えて処理しても効果が飽和し てしまい、経済的でなくなるので、処理温度と時
間との関係を上述のように限定するものである。 焼鈍炉における加熱温度と保持時間の関係は板
厚及びメツキ量により定まるが、板厚0.5〜1.2
mm、電気亜鉛メツキ量10〜60ｇ／m2（片面当り）
では、第１図に示した斜線部の条件が良いが、好
ましくは250〜280℃の温度で16〜100時間の処理
が良い。290℃以上ではδ1相の析出がおこり230℃
未満では反応が遅すぎる。各温度の下限時間以下
では十分なΓ1（444）の発達がなく、上限以上で
は、合金化が過度となる。又、コイルの最高温度
点が290℃以下であることが堅持されるならばタ
イト焼鈍にても可能である。 以下実施例に基ずき本発明を一層詳細に説明す
る。 ZnSo4−7H2O400ｇ／、Na2So470ｇ／、
BaCl20.4ｇ／を含有するメツキ浴（PH3.3、浴
温50℃）16A／ｄm2の電流密度で高純度亜鉛を陽
極として40ｇ／m2の皮膜量よりなる電気亜鉛メツ
キ鋼板0.5t×80×150mmを作成した。 上記メツキ鋼板を第１表に示す熱処理条件で
N2雰囲気中で熱処理し、該材を常法でリン酸亜
鉛処理、焼き上り鉛筆硬度4Hのアクリル樹脂塗
料25μｍを塗布、その後10℃の条件でクリアラン
ス0.05mmのシヤー機で剪断試験を実施した。別途
Co Kα単色光によるＸ線回折を行つた。
造方法に関するものである。 亜鉛系表面処理鋼板は、その防食性能及び経済
性の点で各種用途に用いられ、その中でも合金化
亜鉛メツキ鋼板は、溶接性、塗装後耐食性の有利
性において、特に塗装用素材として供給されてい
る。 従来、合金化亜鉛メツキ鋼板は、主として溶融
亜鉛メツキ鋼板を、メツキ直後約600℃で連続的
に熱処理することにより生産されているが、一部
は電気亜鉛メツキ鋼板をバツチ熱処理によつて処
理することで生産されている。 いずれの場合においても、その製品におけるメ
ツキ皮膜は金属間化合物となつており、金属間化
合物特有の脆性的な機械特性によりメツキ皮膜の
成形性は限定されるがその皮膜は主としてδ1−
FeZn7より形成されている。但し、電気メツキ母
材の場合は350℃以下でバツチ処理されることが
多いのでζ−FeZn13及び81−FeZn7多相構造とな
ることが多い。 近年、この合金化亜鉛メツキ鋼板をプレコート
素材として使用する動きがある。しかし、プレコ
ート素材として用いる場合に以下の問題が発生し
てきた、それは弾性率の高い塗膜を塗布した場
合、耐衝撃性及び耐剪断性が著しく劣悪となる点
である。現実には、例えばこれらを切板するため
シヤーリングすると切断端部が巾１mm以下である
がメツキもろとも剥離する現象であり、鋼素地の
露出は外観商品価値及び、耐食性の低下を招く。
かかる現象は、塗膜の弾性率の増加即ち焼き上り
後の塗膜硬度の増加より、シヤー時の鋼板の変形
機構において鋼／メツキ界面に著しい応力集中を
生じることにより説明される。 このような問題の対策として本発明者等は、特
願昭57−127355においてメツキ厚の増加及び母材
成分の特にＰ、Ｃ、の限定を開示した、しかし、
特願昭57−127355においては、塗膜の弾性率が極
めて高い時には十分な効果が期待できず、又メツ
キ厚の増加は一般にパウダリングの発生を招きや
すいため、問題があつた。一方、金属間化合物系
以外の例えば亜鉛メツキ、Zn−Alメツキ等をプ
レコート材として用いると、シヤー時に塗膜の剥
離が、塗膜弾性率の高い場合に生じる。それ故、
従来の製品においては、弾性率の高い塗膜をコー
テイングしてプレコート材とした場合、何等かの
問題を生じる。 本発明者等は、かかる問題に鑑みプレコート鋼
板に適したメツキ鋼板を鋭意検討し、本発明を完
成した。本発明者等は、プレコート後耐剪断性に
不十分であつた合金化溶融亜鉛メツキ鋼板に替え
て電気メツキ母材の合金化亜鉛メツキ（以下
EGAと略称する）を採用することを検討したが、
耐剪断性は、前述しているように、溶融系と同様
劣悪であつた。 但し、耐剪断性は、溶融系、EGAを問わず合
金化処理温度に関係することを見い出し、これは
メツキ皮膜の相構造と関連すると推定し、更に検
討を重ねた結果、従来の常識よりかけはなれた熱
処理条件を設定することで新規な相構成法を開発
し本発明を完成した。 本発明の合金化亜鉛メツキ鋼板は以下の構成を
有している。 形成された皮膜相はＸ線回折法によつて得られ
る範囲においてζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21より
なる。ζ−FeZn13は古くから公知の相、Γ1−
Fe5Zn21は、P.J.Gellings等によつて示されている
相である。但し、Fe−Zn系金属間化合物のＸ線
回折ピークは、衆知の通り極めて錯綜しており回
折線の同定に当つては学術的な議論の予想される
ところである。又、ΓとΓ1は結晶構造が倍比相
似型であるので、Ｘ線回折の格子定数のみの議論
では判別し得ない問題がある。 従つて、本発明者は、本発明を更に以下の様に
具体化する。ζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21よりな
る相構造とはまずδ1−FeZn7のｄ＝2.526Å（CoK
α 2θで大括41.2゜）の回折線がほとんど検知さ
れないものを指す。次にζ−相の存在はｄ＝2.44
Å（Co kα 2θで42.8〜43.1゜）の回折線の検出に
よるものである。次にΓ1の存在はｄ＝2.60Å
（Co Ｋ α 2θで40.2〜40.3゜）の回折線（Γ1
（444）面）の検出による。但しΓ1（444）とΓ
（222）はほぼ同一の格子定数（ｄ値）となるの
で、この回折線がΓ1（444）であるという確固た
る物理学的裏づけを有しているわけではない。 本発明者等が検討した結果、ここに述べている
ｄ＝2.60Å回折線は明らかにΓ1とζの回折線の混
成となるｄ＝2.09Å（Co Kα 2θ＝50.8゜）の回折
強度に対してｄ＝2.44Åの回折線（ζ）とともに
十分寄与率の高い１次回帰式を形成しているとい
う、回折線強度の相関分析の結果が得られ、それ
故ｄ＝2.60Åの回折線はΓ1（444）が主であるとい
う推定結果にもとづくものであつて、本発明品が
全くΓ−Fe3Zn10を含有しないことを規定するも
のではない。 かかるメツキ鋼板の更に優れた形態においては
先述したｄ＝2.60Åの回折線の強度を次式におい
て相対的に規定されるものである。 0.1≦Im／Ｉ（Γ1）≦4.5 但しＩ（Γ1）は、ｄ＝2.60Åの回折線強度とバ
ツクグランドレベルの差であり、本発明者等が
Γ1（444）の回折線として推定するもの、 Imは、ｄ＝2.11〜ｄ＝2.15Åの範囲Cokα 2θで
49.3〜50.2゜の範囲に存在する最強ピーク強度とバ
ツクグランドの差である。これら２つの限定を設
けた理由は、耐剪断性の維持の為には81−FeZn7
が少ないこともしくは、全く存在しないこと及び
Γ1（444）の回折線強度が十分高いことが要求さ
れるからであり、 Im／Ｉ（Γ1）＞4.5では、耐剪断性は著しく劣化
し、又Im／Ｉ（Γ1）＜0.1では効果が飽和するのみ
ならず後述の製造方法において著しく不経済とな
るためである。なおImで示す回折線は、結晶学
的に見て一般的にはζ−FeZn13、δ1−FeZn7、Γ1
−Fe5Zn21、Γ−Fe3Zn10の混成回折線であり、本
発明範囲においてはζ−FeZn13及びΓ1−Fe5Zn21
の混成となると推定される。 本発明の合金化亜鉛メツキ鋼板を製造するとき
には、片面当り10〜60ｇ／m2の電気亜鉛メツキ鋼
板をバツチ炉において温度230〜290℃で下式で示
す時間だけ処理する。 −Ｔ／120＋211／60≦log τ≦−2T／70＋670／70 ただし τ：加熱時間(h) Ｔ：加熱温度（℃） 上記がlog τが−Ｔ／120＋211／60未満では、Γ1相
が 充分成長せずに塗装後の剪断加工性が確保できな
く、一方、 −2T／70＋670／70を越えて処理しても効果が飽和し てしまい、経済的でなくなるので、処理温度と時
間との関係を上述のように限定するものである。 焼鈍炉における加熱温度と保持時間の関係は板
厚及びメツキ量により定まるが、板厚0.5〜1.2
mm、電気亜鉛メツキ量10〜60ｇ／m2（片面当り）
では、第１図に示した斜線部の条件が良いが、好
ましくは250〜280℃の温度で16〜100時間の処理
が良い。290℃以上ではδ1相の析出がおこり230℃
未満では反応が遅すぎる。各温度の下限時間以下
では十分なΓ1（444）の発達がなく、上限以上で
は、合金化が過度となる。又、コイルの最高温度
点が290℃以下であることが堅持されるならばタ
イト焼鈍にても可能である。 以下実施例に基ずき本発明を一層詳細に説明す
る。 ZnSo4−7H2O400ｇ／、Na2So470ｇ／、
BaCl20.4ｇ／を含有するメツキ浴（PH3.3、浴
温50℃）16A／ｄm2の電流密度で高純度亜鉛を陽
極として40ｇ／m2の皮膜量よりなる電気亜鉛メツ
キ鋼板0.5t×80×150mmを作成した。 上記メツキ鋼板を第１表に示す熱処理条件で
N2雰囲気中で熱処理し、該材を常法でリン酸亜
鉛処理、焼き上り鉛筆硬度4Hのアクリル樹脂塗
料25μｍを塗布、その後10℃の条件でクリアラン
ス0.05mmのシヤー機で剪断試験を実施した。別途
Co Kα単色光によるＸ線回折を行つた。
【表】
第１表から本発明による製品性能は極めて秀逸
であることが容易に理解できる。 なお第２図にＸ線回折図を示す。 ＡはEGA260℃×6hr ＢはEGA260℃×20hr（本発明） ＣはEGA320℃×1hr でＣにおいてはδ1相の回折線がある。 本発明は熱処理された亜鉛系メツキ鋼板全般に
及ぶものであり、あらかじめ20％以下のFeを含
有させた電気Fe−Znメツキ鋼板を熱処理する場
合も含まれる。更に熱処理される亜鉛被覆蒸着皮
膜であつても原理的には全く同一である。 本明細書中で述べるΓ1−Fe5Zn21の詳細構造に
関しては例えば下記の文献に記載があるが従来の
ASTMカードには存在しない。 (1) P.J.Gellings、G.GIERMAN等、Z.
Metallkde、Bd.71（1980）H.2.P.70 (2) G.F.Bastin等、Z.Metallkde Bd.65（1974）H.10.P.656.
であることが容易に理解できる。 なお第２図にＸ線回折図を示す。 ＡはEGA260℃×6hr ＢはEGA260℃×20hr（本発明） ＣはEGA320℃×1hr でＣにおいてはδ1相の回折線がある。 本発明は熱処理された亜鉛系メツキ鋼板全般に
及ぶものであり、あらかじめ20％以下のFeを含
有させた電気Fe−Znメツキ鋼板を熱処理する場
合も含まれる。更に熱処理される亜鉛被覆蒸着皮
膜であつても原理的には全く同一である。 本明細書中で述べるΓ1−Fe5Zn21の詳細構造に
関しては例えば下記の文献に記載があるが従来の
ASTMカードには存在しない。 (1) P.J.Gellings、G.GIERMAN等、Z.
Metallkde、Bd.71（1980）H.2.P.70 (2) G.F.Bastin等、Z.Metallkde Bd.65（1974）H.10.P.656.
第１図は、焼鈍炉における加熱温度と保持時間
の関係を示した図、第２図はＸ線回折図である。
の関係を示した図、第２図はＸ線回折図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 合金化亜鉛メツキ鋼板の製造において鋼板上
に形成されたFe−Zn系の被膜の被覆ままの状態
のＸ線回折の格子間隙2.60Åの回路線強度と格子
間隔2.11〜2.15Åに存在する最強回折線の強度比
が次式をみたす範囲にある、Γ1−Fe5Zn21単独相
ないしはζ−FeZn13との複相によりなる合金相
組織を有することを特徴とする合金亜鉛メツキ鋼
板。 0.1≦Im／Ｉ（Γ1）≦4.5 但し、 Ｉ（Γ1）：ｄ＝2.60Åの回折ピーク強度とバツクグ
ランドの差 Im：ｄ＝2.11〜2.15Åの範囲の最強ピーク強度と
バツクグランドの差 ２ 鋼板上に形成された皮膜がΓ1−Fe5Zn21単独
相ないしはζ−FeZn13との複相よりなる合金化
亜鉛メツキ鋼板の製造において、鋼帯に片面当た
り10〜60ｇ／m2の電気亜鉛メツキを施し、次いで
バツチ焼鈍炉で下記の条件で合金化のための加熱
処理を行なうことを特徴とする、合金化亜鉛めつ
き鋼板の製造方法。 −Ｔ／120＋211／60≦logτ≦2T／70＋670／70 230℃≦Ｔ≦290℃ 但し Ｔ：加熱温度（℃） τ：加熱時間（ｈ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3806983A JPS59166693A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 合金化亜鉛メツキ鋼板および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3806983A JPS59166693A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 合金化亜鉛メツキ鋼板および製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166693A JPS59166693A (ja) | 1984-09-20 |
| JPS6348957B2 true JPS6348957B2 (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=12515196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3806983A Granted JPS59166693A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 合金化亜鉛メツキ鋼板および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166693A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913746A (en) * | 1988-08-29 | 1990-04-03 | Lehigh University | Method of producing a Zn-Fe galvanneal on a steel substrate |
| KR100290567B1 (ko) * | 1996-12-13 | 2001-06-01 | 이구택 | 가공성과 표면 품질이 우수한 전기아연도금강판의 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5317534A (en) * | 1976-08-02 | 1978-02-17 | Nippon Kokan Kk | Production method of oneeside coating zinc plated steel plate |
-
1983
- 1983-03-08 JP JP3806983A patent/JPS59166693A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5317534A (en) * | 1976-08-02 | 1978-02-17 | Nippon Kokan Kk | Production method of oneeside coating zinc plated steel plate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59166693A (ja) | 1984-09-20 |
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