JPH0368747A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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、耐食性に優れた表面処理鋼板に関し、詳しく
は自動車車体、建築材料、家電用機器等の防！＃鋼板と
して好適な合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。

（従来の技術） 自動車をはじめとして、建築材料、家電用機器等の分野
において表面処理鋼板の採用割合が年々増加している。

ところが、近年、これらの分野における使用環境が益々
厳しくなる傾向にあり、それにともない防錆力の一層の
向上が求められている。特に、自動車用表面処理鋼板に
おいて、防錆力の向上要求が強い０例えば、最近では車
体用の表面処理鋼板には釘孔あき１０年保証が求められ
ている。これは、北米等の寒冷地では冬季における道路
の凍結を防止する目的で融雪塩を散布しており、これに
よる車体の孔あき腐食が問題となっているからである。

ここで、「孔あき」とは塗装欠陥部、めっき欠陥部或い
は傷つき部、もしくは塗装付き廻りの不十分な部分から
鋼板の腐食が進行し、鋼板に孔食が生じ、場合によって
は貫通腐食を生じる現象をいう。

従来より、Ｎｉ−Ｚｎ電気合金めっき鋼板、Ｆｅ　−Ｚ
ｎ電気合金めっき鋼板或いは電気亜鉛めっき鋼板等とい
った表面処理鋼板が自動車用防錆鋼板として使用されて
いるが、かかる防！＃鋼板では耐孔あき１０年保証に対
しては防錆力が不十分であると言われている。これらの
電気めっき鋼板は一般にめっき付着量が２０〜３０ｇ／
＋ｍ”のものが多く使用されているが、耐孔あき１０年
保証の要求を満たすためには、その倍以上の付着量が必
要であるとされている。しかし、電気めっき鋼板の場合
、付着量の増加とともに製造費が著しく上昇するので、
コスト面からその適用が難しい。

一方、溶融めっき鋼板も自動車用防錆鋼板として使用さ
れている。この溶融めっき鋼板の場合、溶接性の観点か
ら溶融めっきのままで使用される割合は少ないが、これ
を合金化処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板、例えば付
着量が４５ｇ／ｍ”程度の合金化溶融亜鉛めっき鋼板が
従来からかなり使用されている。この合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の場合、めっき付着量の増加によるコスト上昇
は電気めっき鋼板に較べて比較的小さいので、めっき付
着量を例えば片面当たり６０ｇ／ｍ”に増加することで
耐孔あき１０年保証に対処しようとする動きもある。

しかし、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は従来より比較的プ
レス成形において難点の多い素材とされており、事実、
成形特にフレーキング、パウダリングと称するめっき皮
膜が鋼板より剥離する問題がある。そして、このめっき
皮膜の剥離はめっき厚が増加するにつれて著しくなる。

さらにめっき皮膜厚の増加はスポット溶接性も低下させ
る。

他方、自動車用防錆鋼板の耐食性を改善する方法として
、亜鉛又は亜鉛合金めっき皮膜上にさらにクロメート皮
膜と薄い樹脂皮膜を施して有機複合被覆鋼板とする方法
もある。

この有機複合被覆鋼板の場合、母材のめっき鋼板には一
般に耐食性がよいと言われているめっき付着量が２０〜
３０ｇ／ｍ”のＮｉ−Ｚｎ１ｉ気合金めっき鋼板が多く
使われており、全般に良好な性能を発揮している。しか
し、下地のＮｉ−Ｚｎめっ層は耐食性に優れるものの犠
牲防食性に乏しく、このため端面での耐食性に劣る欠点
がある。この欠点はめっき付着量を増加することで改善
できるがコストが上昇する。また、端面の耐食性を改善
するために、母材のめっき鋼板に犠牲防食能を有し、し
かも比較的安価である合金化溶融亜鉛めっき鋼板を使用
することも考えられるが、前記のＮｉ　−Ｚｎ電気合金
めっき鋼板を母材とする有機複合被覆鋼板のような優れ
た耐食性が得られないのが実情である。

このようにめっき層の厚目付化および有機複合被覆鋼板
化は、耐食性の改善にそれなりに効果があるものの、端
面の犠牲防食能、成形性等を含めた総合的な面からみて
十分満足できる対策とは言い難い。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） 本発明の課題は、上記しためっき皮膜の厚目付化および
有機複合被覆鋼板化における問題点を解消し、高耐食性
を有し且つ経済性に優れた表面処理鋼板を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 前掲の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は安価であり且つ犠牲
防食能を有し、そのため、これを母材として有機複合被
覆鋼板化しても端面の耐食性を確保することができる。

しかし、Ｎｉ　−Ｚｎ電気合金めっき鋼板を母材とする
有機複合被覆鋼板と較べれば耐食性に劣る。ところが、
本発明者らはこの合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜組成
に改良を加えることで耐食性が向上することを見出した
。

即ち、本発明者らは皮膜中にＭｇを添加し、さらにＣｕ
又はＣｏの１種以上を添加すると、これらの相乗効果に
よって耐食性が著しく向上すること、およびこの合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を母材にして有機複合被覆鋼板化す
ると更に耐食性が向上することを見出したのである。

ここに本発明の要旨は「溶融めっき後、合金化処理され
ためっき鋼板であって、該めっき鋼板の皮膜中のＦｅは
７〜２０重量％で、このＦｅを除く他の成分の組成が下
記のとおりであることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板」にある。

Ａ？０．１〜２重量％ ＣｕとＣｏの１種以上：０．１〜１重量％Ｍｇ：０．２
〜２重量％、 Ｚｎおよび不可避不純物：残部 但し、Ａｌ５Ｃｕ、　Ｃｏ、Ｍｇ、　Ｚｎおよび不純物
の合計をｉｏｏ％とする。

上記本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、例えば次の
ような方法で製造するこができる。

■通常の前処理、例えばゼンジマー法で酸化・還元の前
処理を施した鋼板を、Ａｆ：Ｑ、Ｑ３〜２重量％、Ｍｇ
：０．２〜２重量％、Ｃｕ又はＣＯの１種以上を０．１
〜１重量％含有する亜鉛めっき浴中で浸漬めっきし、所
定の付着量に調整した後、３００〜７００°Ｃの温度で
合金化処理を行い皮膜中のＦｅ含有量を７〜２０重量％
とする方法。

■ＣｕおよびＣｏは電気めっきで析出させることができ
るので、予めＣｕ又はＣｏの１種以上を所定の含有量と
なるように通常の前処理を施した鋼板にプレめっきして
から、０．０８〜２重量％のＡｌおよび０．２〜２重景
重量？Ｉｇを含有する亜鉛めっき浴中で浸漬めっきし、
次いで、前記と同様に付着量を調整した後、合金化処理
する方法。

この■の方法は、Ａｌ濃度が高い亜鉛めっき浴を使用す
る場合に有効な方法である。浴中のＡｆｆｉ濃度が高く
なると、合金化が不均一となりやすく合金化処理後の皮
膜表面が粗くなるが、予め鋼板にＣｕ、　Ｃｏをプレめ
っきしてから溶融めっきすることで、ＦｅＡ　ｌ　３相
の局部的な半均−形成を抑制し、均一な合金化めっき皮
膜を形成することができる。

また、めっき前の焼鈍後に鋼板表面を砥粒入りナイロン
ブラシ等で研磨する手段も合金化後の皮膜表面が粗くな
るのを抑制することができるので、＾ｌｆＡ度が高い亜
鉛めっき浴を使用する場合に有効である。

なお、Ａｌは皮膜中に若干ｍ縮される傾向があるので、
めっき浴中のＡ１４度が０．０８〜２重量％であっても
皮膜中のＡｌは０．１〜２重量％の含有量となる。

以下、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、皮
膜組成を前記のように特定する理由について詳細に説明
する。

なお、成分の「％」は、Ｆｅについては皮膜全体に対す
る「重量百分率Ｊであり、Ａｌ、　Ｃｕ、　Ｃｏ、Ｍｇ
およびＺｎについては、皮膜中のＦｅを除いたものを１
００とした場合の「重量百分率」である。

Ｆｅ：１〜２０重量％ 皮膜中のＦｅは合金化処理による母材と皮膜の相互拡散
により流入するＦｅである。この皮膜中のＦｅが７重量
％未満では溶接性に劣り、且つ耐食性も悪い、特に塗装
後の耐食性に劣る。一方、２０重量％を越えると塗装後
の切り欠き部或いは端部の防食性が著しく劣化する。

ＡＲ：０．１〜２重量％ Ａｌは合金層（めっき層〉の靭性と耐食性の向上に寄与
する。しかし、０．１重量％より少ないとこれらの効果
に乏しく、且つ、ｉｇとの共存によるめっき浴面の酸化
が著しくなる０例えば、０！濃度が５０ｐｐ−以下の雰
囲気中でめっきしても、酸化を十分に抑制することがで
きない、°一方、ＡＩ！、はＦｅＺｎの合金化反応を抑
制するため、多量に含有すると合金化反応が抑制される
だけでなくめっき層中に責な電気化学的特性を有するＦ
ｅ、＾Ｌｘが残存しやすくなり、局部電池を形成して耐
食性を低下させるので、上限は２重量％とする。

Ｍｇ　：　０．２〜２重量％ 馳は耐食性を高める作用を有しているが、０，２重量％
未満ではその効果に乏しく、２重量％を越えるとＭ、と
０（酸素）の反応が激しくなるので、０゜２〜２重量％
とする０Ｍｇが２重量％越える場合、＾乏を２重量％を
越えて添加すれば、Ｍｇ、！：Ｏの異常な反応を抑制す
ることができ、正常なめっき浴の特性を確保することが
できるが、前記のようにＡｌが２重量％を越えると合金
化反応が抑制される。

ＣｕおよびＣｏａ１種又は２種合計で０．１〜１重量％
ＣｕおよびＣｏはＭｇと相乗作用を有する特異な元素で
ある。　ＣｕおよびＧｏはそれ自体は寧ろ耐食性を低下
させるか、若しくは耐食性に殆ど影響を及ぼさないが、
Ｍｇと複合添加されてＭｇによる耐食性の向上効果を一
層高める効果がある。しかし、ＣｕおよびＣｏがＩ種又
は２種合計で０．１重量％より少ないと前記の効果が乏
しく、一方、１種又は２種合計で１重量％を越えて含有
するとＭｇが２重量％以下の範囲ではこれらの相乗効果
が飽和するだけでなく耐食性に悪影響を与える。

なお、残部はＺｎおよび不可避不純物である。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、その合金化皮膜
が以上説明した成分からなるものである。

この合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、このままでも優れた
耐食性を有しているが、さらにこの皮膜上に、例えば塗
布型クロメートをＣｒ量で２０〜１００ｍｇ／ｌ被覆し
、この上にアクリル系或いはポリエーテル系等の樹脂を
０．５〜３μ■被覆して有機複合被覆鋼板にすると、耐
食性は一層向上する。

次に実施例により本発明を更に説明する。

（実施例１） 重量％で、Ｃ：　０．０３％、Ｓｉ　：　０．０１％、
′Ｍｎ：０．２１％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．０１％
、Ｓｏｌ、＾ｊ！　：　０．０２１％、Ｔｉ　：　０．
０４８％、Ｎｂ　：　０．０１０％を含む、板厚：０，
８■−の極低Ｃ−Ｉ　Ｆ　ｔＩｉ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔ
ｉａｌ　Ｆｒｅｅ鋼）のフルハード材（未焼鈍材）を使
用し、これから幅１００■×長さ２５０ｍ＋ｗの供試材
を切り出し、有機溶剤で洗浄し、さらにＮａｘＣＯｓ　
＋　Ｎａ０ＩＩ溶液中で電解洗浄した後、還元雰囲気か
らの溶融めっきが可能な溶融めっきシミュレーターを用
い、８５０°Ｃの温度で４５秒保持する条件で加熱還元
した後、溶融めっきを施した。溶融めっき後は付着量を
６０ｇ／＋ｗ”に調整し、５００’Ｃの加熱温度で合金
化処理を行った。

合金化処理の供試材は、ＪＩＳ　Ｚ　２８６７による塩
水噴霧試験に供し、供試材全表面積に対する赤錆発生面
積が５％となるまでの時間を調べた。その結果を第１表
に合金化後の皮膜組成とともに示す。

（以下、余白） 第１表より明らかなように、本発明の合金化溶融亜鉛め
っき鋼板は、比較例の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に較べ
ていずれも耐食性に優れている。

（実施例２） 実施例１と同様の供試材を同様の方法で溶融めっきおよ
び合金化処理した。

合金化処理後の供試材については、ファインクリーナー
４３３６　（日本バーカライジング社製）で洗浄した後
、下記のクロメートおよび塗装を施した。

〔クロメート〕

ＣｒＯｘ１２０ｇ／　ｊ！　溶液をエチレングリコール
で還元してＣｒ（ｈ４０ｇ／　ｊ２を添加希釈したクロ
メート溶液（Ｃｒ”／Ｃｒ”−２７３）にコロイダルシ
リカ４０ｇ／　ｌ　、グリセリン１１．５ｇ／　ｌ、ク
エン酸６．５ｇ／　ＩＬ　、　　Ｔ−グリシドキシブロ
ビルトリメトキシシラン１５ｇ／　ｌを加えた懸濁液を
バーコーターで塗布（Ｃｒ付着量は全Ｃｒとして６０℃
１ｇ／ｌ）シた後、１４０　’Ｃの温度で３０秒焼き付
け、クロメート皮膜を形成した。

〔塗装〕

前記クロメート皮膜上に、固形樹脂分：粉末状ポリヒド
ロキシポリエーテル樹脂（ユニオン・カーバイト社製Ｐ
ＫＨＨ）２０重量％、無機充填剤：コロイダル−シリ力
５重量％、ン容媒：稟りロヘキサン＋酢酸セロソルブ（
１：　ＩＶｏｊ２比）からなる樹脂液をバーコーターで
塗布した後、　１３０°Ｃの温度で焼き付けた。仕上り
塗膜厚は１．２μ園である。

こうして、得られた有機複合被覆鋼板に対して、平板の
ままおよびポンチ底直径５０ＩＩａｌの筒絞り加工を行
った後、塩水噴霧試験（５％ＮａＣ１、３５℃、４時間
）→温風乾燥（６０’Ｃ２時間）→湿潤（相対温度５０
℃。

湿潤雰囲気９５％以上、４時間）を１サイクルとする乾
燥繰り返し試験を２０００サイクル行い、赤錆発生面積
率を調べた。その結果を合金化後の皮ｗＡ組成および付
着量とともに第２表に示す。

（以下、余白） 第２表より、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を有機
複合被覆化したもの（Ｎ１１７〜Ｎα１３〉は、Ｎ。

１５に示すＮｉ−Ｚｎ１ｉ気めっき鋼板を有機複合被覆
化したものと同様の優れた耐食性を有している。これに
対して本発明で規定する範囲外の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板（ｋｌ〜ＮｃＬ６　）および電気亜鉛めっき鋼板（
Ｎ１１１４）を有機複合化したものは、耐食性に劣る。

（実施例３） 実施例１と同一の方法で溶融めっきを行い、付着量を４
３〜６５ｇ／ｓ＋”に調整した後、５００°Ｃの温度で
合金化処理した。

合金化処理後の供試材は、ＪＩＳ　Ｚ　２８６７による
塩水噴霧試験に供し、供試材全表面積に対する赤錆発生
面積が５％となるまでの時間を調べた。更に、ブランク
径９０５１ｍ、ポンチ径５０ｍｍで円筒絞り試験を行い
、形成後強制的にテーピングすることで成形前後の重量
差からパウダリング重量を測定した。

これらの結果を第３表に示す。

第３表より明らかなように、本発明例のものは付着量が
およそ４０〜４５ｇ／＋＊”と薄いにもかかわらず耐食
性に優れており、耐パウダリング性も良好である。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は耐食性が著しくよい、従って、この合金化溶融亜鉛め
っき鋼板はこのままでも腐食環境の厳しいところでも十
分使用に耐えるが、さらに有機複合被覆化してやれば一
層耐食性がよくなる。

なお、本発明の合金化溶融亜鉛めっきｔＲ板に更にＦｅ
系のめっき、例えば亜鉛を１０重量％含み、残りがＦｅ
からなるＦｅ系めっきを３〜５ｇ／鵬２の目付量で施し
てやれば電着塗装性を向上させることかできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶融めっき後、合金化処理されためっき鋼板であって、
   該めっき鋼板の皮膜中のＦｅは７〜２０重量％で、この
   Ｆｅを除く他の成分の組成が下記のとおりであることを
   特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 Ａｌ：０．１〜２重量％ ＣｕとＣｏの１種以上：０．１〜１重量％ Ｍｇ：０．２〜２重量％、 Ｚｎおよび不可避不純物：残部