JPH04247860A - 溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高耐食性亜鉛系合金溶
融めっき鋼板に関し、特にＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ系合
金の溶融めっき鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特公昭６１−３３０７０号公報に
はＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板の製造方法が提案
され、具体的には、Ｍｇ　　０．１〜２．０％、Ａｌ　
　０．１〜０．５％、Ｓｎ　　０．１〜（１．０７−１
．３３Ａｌ　　％）％、残部はＺｎおよび不可避的不純
物からなる浴を使用し、無酸化炉方式の溶融めっきライ
ンにおいて実施することが開示されている。この考え方
は、Ｚｎ−Ｍｇめっき鋼板の優れた耐食性とさらにＡｌ
添加によるめっき密着性の向上、Ｓｎ添加による黒変防
止効果を狙ったものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近、自動車あるいは
建築用として溶融めっき鋼板が利用される場合、種々の
複雑な形状を出すために厳しい加工を受けたのちに腐食
環境下で使用される場合が多くなってきた。そのために
、加工部の耐食性に優れることが、溶融Ｚｎめっき鋼板
にとって具備すべき重要な性能となってきた。しかしな
がら、特公昭６１−３３０７０号公報に開示され製造方
法で得られためっき鋼板といえども、加工を受けていな
い平板の状態では、優れた耐食性を示すものの、要求さ
れている厳しい加工を受けた際の加工部の耐食性の点で
、十分な性能を有するめっき層構造を得るまでには到っ
ていない。そこで、本発明者らは上記のＺｎ−Ｍｇ−Ａ
ｌ−Ｓｎ溶融めっき鋼板の加工部の耐食性を飛躍的に向
上させる目的で、種々検討したところ、上記の従来法に
ないめっき層の構造を有するＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめ
っき鋼板を得ることに成功し、加工部の耐蝕性が従来材
よりも著しく向上することを見出した。本発明は上記の
ように加工部の耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−
Ｓｎめっき鋼板を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、特
公昭６１−３３０７０号公報に記載されたＺｎ−Ｍｇ−
Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板の製造方法に従ってめっき層を作
成しその性能および構造を調べた。その結果、平板裸材
の塩水噴霧試験（ＳＳＴ）においては、優れた性能を示
すものの、本発明の目的とする加工部の厳しい環境下で
の耐食性を円筒絞り加工後の腐食サイクルテスト（ＣＣ
Ｔ）で調査したところ、充分な耐食性は得られなかった
。同めっき層の構造を調べた結果、めっき層中のＭｇが
樹枝状晶の部分に偏折しており、不均一に分布しており
、また、Ｓｎも局部的に偏在しているために、厳しい腐
食環境下では、局部腐食を発生しやすく、そのため、Ｃ
ＣＴでの加工部の耐蝕性が向上しないことが判明した。 そこで本発明者らは、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき層
中のＭｇおよびＳｎの均一化を図ることがＣＣＴでの加
工部の耐食性を向上させるポイントであると考え、めっ
き層組成、構造を変化させ、種々検討した結果、特定の
Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｌ含有率よりなる特定の組成のＺｎ−Ｍ
ｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板が優れた性能を示すことがわ
かった。また、さらに、検討した結果、得られた、Ｚｎ
−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき層の下層として、Ｎｉめっき
層を薄く設けることにより、加工部の耐食性が特に本Ｚ
ｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板のＳｎ含有率が低い領
域でさらに、向上することも見出し、下記の本発明を完
成したものである。即ち、鋼板の表面にＭｇ　　０．０
５〜３％、Ａｌ　　０．１〜１％、Ｓｎ　　３〜５０％
、残部がＺｎよりなるＺｎ合金めっき層を有することを
特徴とする加工部の耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａ
ｌ−Ｓｎめっき鋼板および、同Ｚｎ合金めっき層の下層
として、Ｎｉめっき層を有することを特徴とする加工部
の耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼
板以下、図面を用いて、本発明について詳細に説明する
。 図１は、めっき層中のＳｎ％と加工部の耐食性の関係を
示した図である。Ａｌキルド鋼板（板厚１．０ｍｍ）及
び予めＮｉを０．５／ｍ２　めっきしたＡｌキルド鋼板
（板厚１．０ｍｍ）にＭｇ　　０．３％、Ａｌ　　０．
２％が一定でＳｎ含有率を変化させた溶融Ｚｎめっき浴
中で３秒間めっきを行った。めっき付着量は６０ｇ／ｍ
２　とした。

【０００５】加工後の耐食性は、試験片を２５ｍｍ張出
しのカップ絞り成形を行ったのち、腐食サイクルテスト
（ＣＣＴ）を１週間実施し加工部の赤錆発生率を調査し
た。５点法で評価し、３点以上を合格とした。

【０００６】評価基準は次のとおりである。

【０００７】 評点　　　　　　　　加工部の赤錆発生率５・・・　　
　　発生なし ４・・・　　　　５％未満 ３・・・　　　　５％以上１０％未満 ２・・・　　　　１０％以上２０％未満１・・・　　　
　２０％超 この図より、本発明範囲であるＳｎ３〜５０％の範囲で
、加工部の耐食性は極めて優れる。Ｓｎが３％未満であ
ると、加工部の耐赤錆性が劣化し、従来技術の範囲のＳ
ｎ％範囲である０．１〜０．９４％も、この範囲内に相
当する。また、Ｓｎが５０％を越えても、加工部の耐赤
錆性は劣化する。さらに、下層としてＮｉめっきを０．
５ｇ／ｍ２　有する場合には、Ｓｎ３〜１０％とＳｎ含
有率の低い範囲で、加工部の耐赤錆性が一段と向上し、
Ｎｉなしの場合のＳｎが１０〜５０％と高含有率の場合
の性能に匹敵するようになる。

【０００８】最も好ましいＳｎ含有率はＮｉ無の場合で
１０〜４０％、Ｎｉ有りの場合で５〜５０％である。な
お、Ｎｉを０．５ｇ／ｍ２　めっきした場合の溶融めっ
き後のＮｉ残存量を調べたところ、約０．２５ｇ／ｍ２
　であった。

【０００９】また、図２にめっき層中のＭｇ％と加工部
の耐食性の関係を示す。Ａｌキルド鋼板（板厚１．０ｍ
ｍ）および予めＮｉを０．５／ｍ２　めっきしたＡｌキ
ルド鋼板（板厚１．０ｍｍ）にＡｌ　　０．２％、Ｓｎ
　　１０％の溶融Ｚｎめっき浴中で３秒間めっきを行っ
た。めっき付着量は６０ｇ／ｍ２　とした。本発明の範
囲であるＭｇ　　０．０５〜３％の範囲内で加工部の耐
食性が良好であることは明白である。Ｓｎが０．０５％
未満であっても、３％を越えても加工部の耐食性が劣化
する。また、下層にＮｉを適量有する場合には、Ｍｇ　
　０．０５〜０．２５％と低含有率あるいは、Ｍｇ　　
２〜３％と高含有率の場合の加工部の耐食性がさらに向
上する。

【００１０】最も好ましいＭｇ含有率はＮｉ無の場合で
０．３〜２％、Ｎｉ有りの場合で０．１〜２．５％であ
る。

【００１１】さらに、浴中Ａｌを０．１％以上としたの
は、０．１％未満の場合には、加工部のめっき密着性が
不十分となるためである。めっき層の構造を調査したと
ころ、Ａｌが０．１％未満の場合には、地鉄界面にＺｎ
−Ｆｅ合金層が厚く成長しており、特に界面の脆いΓ相
（Ｆｅ５　Ｚｎ２１）が発達しており、加工の際にクラ
ックがはいり、この相からめっき剥離が生じていること
が判明した。また、浴中Ａｌが１％を超えると加工部の
耐食性の向上効果は認められなくなる。この場合には、
Ａｌがめっき層中に偏折しており、腐食環境下において
は、これらが、めっき層中で局部電池を構成してしまい
、Ｚｎが溶出する作用が生じるために耐食性の劣化を引
き起こすためと考えられる。

【００１２】下層にＮｉめっき層を設ける場合における
プレＮｉめっき量は２ｇ／ｍ２　以下が好ましい。２ｇ
／ｍ２　を越えると、めっき密着性が劣化するためであ
る。 この場合の溶融Ｚｎめっき後のＮｉ残存量を調べてみる
と約１．７ｇ／ｍ２　であった。

【００１３】Ｚｎ合金めっき付着量については特に制約
は設けないが、耐食性の観点から１０ｇ／ｍ２　以上、
加工性の観点からすると３５０ｇ／ｍ２　以下であるこ
とが望ましい。

【００１４】以上の結果は、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめ
っき鋼板の場合についてのみ述べたが、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａ
ｌ−Ｓｎめっき層中にさらに合金元素としてＮｉ、Ｓｂ
、Ｐｂ等を単独あるいは複合で０．３％まで微量含有し
た溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ系合金めっき鋼板の場合
にも結果は同様であった。

【００１５】下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板と
もに使用でき、Ａｌキルド鋼板、Ａｌ−Ｓｉキルド鋼板
、Ｔｉ−Ｓｕｌｃ、Ｐ−ＴｉＳｕｌｃ等の低炭素鋼板、
高Ｓｉ，Ｍｎ系の高張力鋼板など種々のものが適用でき
る。

【００１６】さらに、請求項１のめっき鋼板製造方法に
ついては特に限定されず、通常の無酸化炉方式の溶融め
っき法、Ｎｉプレめっき、フラックス等の前処理を行う
溶融Ｚｎめっき方法など種々の方法が適用できる。請求
項２のめっき鋼板の製法としては、鋼板にプレＮｉめっ
きを０．２〜２ｇ／ｍ２　施したのち、無酸化あるいは
還元雰囲気中で３０℃／ｓ以上の昇温速度で急速加熱を
４３０〜５００℃まで行ったのち、直ちに溶融めっきを
行う方法が採用できる。

【００１７】

【作用】本発明で得られたＭｇ　　０．０５〜３％、Ａ
ｌ　　０．１〜１％、Ｓｎ　　３〜５０％よりなるＺｎ
合金めっき層が、加工部のＣＣＴでの耐食性が極めて優
れる理由について検討するためにめっき層の構造を詳細
に調査した。その結果、その特徴として、めっき層中の
ＭｇおよびＳｎの分布が従来材に比較して、比較的均一
であることが判明した。

【００１８】Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ系は、Ｓｎ添加量
が微量な場合にはＭｇが凝固時に偏折しやすく、Ｓｎ添
加量が多すぎると逆にＳｎが偏折しやすくなる。Ａｌに
ついても同様である。本組成範囲においては、各元素の
含有率のバランスが良好であり、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓ
ｎが相互に固溶しやすくなり、比較的均一な合金層を構
成しているものと思われる。そのため、厳しい腐食環境
下においても高耐食性を示す。

【００１９】これに対して、Ｍｇ、ＳｎあるいはＡｌが
偏折している場合には、腐食中にミクロな局部電池が構
成されやすくなり、局部的に腐食が進行するようになり
、耐食性が劣化するものと考えられる。

【００２０】また、下層として、Ｎｉめっき層が存在す
る場合に加工部の耐食性がさらに向上する理由について
も未だ明確ではないが、Ｎｉによる腐食生成物の安定化
作用と、地鉄とのめっき層との密着力を高める一種のバ
インダーとして作用し、加工部のめっき層の微細な割れ
を緩和し、局部腐食の進行を抑制する効果によるものと
考えられる。

【００２１】

【実施例】表１に本発明のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっ
き鋼板の実施例を示す。＊印は本発明以外の比較材であ
る。下地にＳＰＣＣ（１．０ｍｍ）及び予めＮｉめっき
したＳＰＣＣ（１．０ｍｍ）を用い、これらをＭｇ、Ａ
ｌ、Ｓｎ量の変化した４５０℃のＺｎめっき浴で３ｓｅ
ｃ溶融めっきを行い、Ｎ２　ワイピングして付着量は６
０ｇ／ｍ２　とした。加工部の耐食性の評価は、前述の
評価基準に基ずいて行った。合わせて、めっき密着性を
ボールインパクト試験で調査し、５点法で評価した。剥
離なしを５点、前面剥離を１点とし、３点以上を合格と
した。

【００２２】Ｎｏ．１−１３及びＮｏ．２１−２４に示
す通り、Ｍｇ　　０．０５〜３％、Ｓｎ　　３〜５０％
、Ａｌ　　０．１〜１％含有するＺｎ合金層、およびそ
の下層として、Ｎｉめっき層を有するめっき層構成より
なる本発明のめっき鋼板は、加工部の耐蝕性が優れる。 Ｎｉめっき層を下層として有する場合の方が、一段と加
工部の耐食性が向上することも明らかである。

【００２３】これに比較して、めっき層組成が本発明範
囲を逸脱する場合（Ｎｏ．１４−２０）、加工部の耐蝕
性あるいは、めっき密着性が劣る。

【００２４】さらに、Ｎｏ．２１−２４は、めっき浴中
に他の合金元素を含有する場合でありこの場合にも優れ
た性能を示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、従来にない加
工部の耐蝕性を有する溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ系め
っき鋼板であり、自動車用あるいは建築用の構造材とし
て有用であることから、その工業的意義は極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき層中のＳｎ％と加工部の耐食性の関係を
示した図である。

【図２】めっき層中のＭｇ％と加工部の耐食性の関係を
示した図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板の表面にＭｇ　　０．０５〜３％
   、Ａｌ　　０．１〜１％、Ｓｎ３〜５０％、残部がＺｎ
   よりなるＺｎ合金めっき層を有することを特徴とする加
   工部の耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっ
   き鋼板。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のＺｎ合金めっき層の下
   層にＮｉめっき層を有することを特徴とする加工部の耐
   食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板。