(57)【要約】【課題】      亜鉛合金及び鋼材を合金化溶融亜鉛めっきするための方法を提供する。【解決手段】  本発明は、ガルバニーリング鋼板に適した溶融めっき合金組成物に関する。該合金への０．０２ないし０．１１質量％のＣｒの添加は、焼鈍の間、ＺｎめっきへのＦｅの十分な拡散を確保する一方で、浴において増加されたＡｌ含有量を可能にする。これは、亜鉛めっきされた又はガルバニールされた製品が択一的に製造されるめっきラインの使用において特に有用である。該Ｃｒの添加は、焼鈍温度を低下させること及び焼鈍加熱炉における鋼材の滞留時間を短縮することを可能にする。比較的低い温度で処理すべき二相鋼のガルバニーリングは、従って、非常に容易になる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき鋼のためのＺｎ合金。
【請求項２】
０．１３５ないし０．２９質量％のＡｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有することを特徴とする、請求項１に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼のためのＺｎ合金。
【請求項３】
更にＺｎ及び不可避の不純物のみを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼のためのＺｎ合金。
【請求項４】
それぞれの溶融ラインにおける、鋼材をめっきするための方法であって、何れかの順序における、以下の工程：
−Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により第一量の鋼材を亜鉛めっきすること；
−第二量の鋼材を、前記Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工し、及びこれにより製造されためっきされた鋼材を焼鈍炉における熱処理に付すことによりガルバニールすること，
を含むものであり、Ｚｎ合金が、Ａｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有することを特徴とする方法。
【請求項５】
Ｚｎ合金が、０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とする、Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により二相鋼をガルバニールするための方法。
【請求項６】
Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工後、生成物を焼鈍するために使用する加熱炉の固有のエネルギー消費を低減する方法であって、以下に示す工程：
−焼鈍炉において溶融めっき加工された生成物により到達する最大表面温度を低下させること；又は，
−焼鈍炉において溶融めっき加工された生成物の滞留時間を短縮させること；
（その際、少なくとも０．０２％のＣｒをＺｎ合金浴に添加する。）の何れか又は両方を行うことによる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガルバニーリング鋼板に適した溶融めっき合金組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガルバニールめっきされた製品は、自動車工業において、優れた性能を有する製品としてよく知られている。溶接性及び塗料の付着性は特に優れている。それにもかかわらず、市場のニーズは、殆どのめっき加工ラインが亜鉛めっきされた及びガルバニールされた製品を択一的に提供することを必要としている。
【０００３】
鋼板の連続的な溶融亜鉛めっき加工の間、融解亜鉛の浴が使用される。浴に入れるのに先立って、該板は一般的に、減圧下、加熱炉において予備の加熱処理を受ける。いわゆるスナウトが、この予備加熱炉とめっき浴を連結する。該浴を通過した後、望ましいめっき厚がエアーナイフの手法により得られる。
【０００４】
ガルバニーリングを考えたとき、鋼板は、ＺｎめっきへのＦｅの拡散を達成するために、焼鈍炉において更なる熱処理を受ける。この熱処理は溶融工程及びエアーナイフの操作の後、速やかに適用される。
【０００５】
亜鉛めっきされた製品並びにガルバニールされた製品の製造のために、該浴の中を通って鋼板が通過する間、Ｆｅ−Ｚｎ合金の成長をコントロールするために、少なくとも幾らかのＡｌが融解亜鉛の浴に一般的に加えられる。
【０００６】
亜鉛めっきされた鋼材の製造のために、０．１３質量％より多い比較的高いＡｌ濃度が通常用いられる。Ａｌの高濃度の主な長所は、該浴の大部分において金属間Ｆｅ−Ｚｎ化合物の形成が回避されることである。これらの化合物は、ボトム・ドロスと呼ばれ、該浴の底にゆっくりと沈んでゆく傾向がある。それらはまた、亜鉛めっきされた製品の表面で堆積物を形成する傾向があり、その結果それらの表面の品質を台無しにする。高Ａｌ濃度は、結果として浴表面上に浮遊する傾向のためにトップ・ドロスと呼ばれる幾らかのＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ金属間化合物の形成をもたらす。このタイプのドロスは、しかしながら、表面から容易にすくい取ることができるため、取り扱いは容易である。この高Ａｌ浴はさらに、鋼／亜鉛の接触面上に、ち密で不浸透性のＦｅ2Ａｌ5Ｚｎx阻害層を生成する。
【０００７】
しかしながら、ガルバニールされた鋼材の製造のためには、Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工は、結果として鋼／亜鉛の接触面上に、比較的に浸透性のあるＦｅ2Ａｌ5Ｚｎx
阻害層の形成をもたらさねばならない。実際、すぐ次の焼鈍工程の目的は、まさにＦｅ−Ｚｎ合金の形成であり、それによってＦｅが鋼／亜鉛の接触面を介して自由に移動しなければならないプロセスである。該接触面の浸透性は、通常、０．１３質量％より少ない比較的低いＡｌ含有量を用いたＺｎ合金浴を用いて達成される。
【０００８】
低すぎるＡｌ含有量におけるボトム・ドロス形成、及び高すぎるＡｌ含有量における不浸透性のＦｅ2Ａｌ5Ｚｎx層の形成の危険性の間で考えられる妥協案は、最良のＡｌ濃度
を非常に重要なものにする。更に、Ａｌの最良の量は、依然としてボトム・ドロスの形成及びその結果としてのＺｎの明らかな損失を回避するには低すぎる。低Ａｌ濃度に関連する更なる問題としては：
−浸された装置の加速された腐食；
−鋼板上におけるボトム・ドロス取り込み；
−浸された装置上、特にロール上における金属間化合物の堆積。
【０００９】
該Ａｌ濃度の問題は、製造業者が亜鉛めっき加工及びガルバニーリング加工間で切り替えを必要としたとき、更に悪影響を及ぼす。従来、二つの手法が、両方の方法間での切り替えの際、浴のＡｌ含有量を変える必要性に対処するために使用されてきた。
【００１０】
第一の手法は二つの異なった浴を準備することである。このアプローチの難点は、装置費用が高くなること及びラインの融通性を低下させることである。
第二の方法は、一つの浴を用いること及び適用された個々の加工プロセスに従って、そのＡｌ含有量を明確に変えることである。しかし、ガルバニーリング加工から亜鉛めっき加工へ切り替えた時のＡｌ濃度の上昇は、結果としてボトム・ドロスから浮遊ドロスへの転換を招く。浮遊ドロスの小片は、浴においてロールにより拾い上げられ、鋼板の表面へ移動し、膨れキズ及びプリントスルーの欠陥を引き起こす。この手法の主な欠点は、浴における不可避な濃度勾配、及び加工プロセス変更の間、高いめっき品質を維持することが不可能であることである。
【００１１】
特許文献１には、亜鉛めっき加工及びガルバニーリング加工時、０．１０ないし０．１５質量％である同一のＡｌレベルを用いる方法が記載されている。このＡｌレベルは更に、慣用の浴温度である４４５℃よりも低くすること及び連続的に浴を撹拌することを組み合わせなければならない。低下させられた浴温度は、鉄の溶解性を減少させるために必要とされるが、実際の製造ラインで実現可能か疑わしい。同様に、浴における特別な循環の使用は、ロールにより拾い上げられるドロスを増やすかもしれない。
【００１２】
特許文献２、３及び４のような他の特許又は特許出願は、ドロスに関連する諸問題を解決するために、亜鉛めっき浴の機械的設計及びドロスを除くための方法に、より焦点を合わせている。
【００１３】
数名の著者は、合金化速度を促進する可能性、特にＦｅ2Ａｌ5Ｚｎx金属間層の崩壊の
後のＦｅ−Ｚｎ反応を促進するための鋼表面の改質によるものを記載している。特許文献５及び６には、いわゆる前酸化及び後還元と呼ばれ、その間に反応性の金属表面層が形成されるものの使用が記載されている。
【特許文献１】国際公開第００／３１３１１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／５５４６８号パンフレット
【特許文献３】欧州特許出願公開第１０７０７６５号明細書
【特許文献４】特開平０３−１６６３５２号公報
【特許文献５】特開平０８−２９１３７９号公報
【特許文献６】特開平０４−２５４５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上述の諸問題を克服するために特別に設計されたＺｎ合金浴を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とするＺｎ合金が、合金化溶融亜鉛めっき鋼のために提供される。好ましくは、該合金は、０．１３５ないし０．２９質量％のＡｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有する。更に好ましい態様として、Ｚｎ及び不可避の不純物のみを含む該合金が挙げられる。
【００１６】
本発明はまた、それぞれの溶融ラインにおける、鋼材をめっきするための方法であって
、何れかの順序における、以下の工程：
−Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により第一量の鋼材を亜鉛めっきすること；
−第二量の鋼材を、前記Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工し、及びこれにより製造されためっきされた鋼材を焼鈍炉における熱処理に付すことによりガルバニールすること，
を含むものであり、Ｚｎ合金が、Ａｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有することを特徴とする方法を包含する。
【００１７】
更なる態様は、Ｚｎ合金が、０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とする、Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により二相鋼をガルバニールするための方法に関する。
【００１８】
本発明はまた、以下に示す工程：
−焼鈍炉において溶融めっき加工された生成物により到達する最大表面温度を低下させること；又は，
−焼鈍炉において溶融めっき加工された生成物の滞留時間を短縮させること；
（その際、少なくとも０．０２％のＣｒをＺｎ合金浴に添加する。）の何れか又は両方を行うことにより、Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工後、生成物を焼鈍するために使用する加熱炉の固有のエネルギー消費の低減を実現する。
【００１９】
注目すべきは、上述の濃度が、例えば不溶の浮遊化合物を含む浴のバルク分析に相当することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実際、０．０２ないし０．１１質量％のＣｒの添加が、鋼／亜鉛の接触面に存在する阻害層を弱めることにより、ガルバニーリング処理の間にＦｅの移動速度を加速させることが見出されてきた。
この効果は幾つかの手段において利用することができる。
【００２１】
阻害層を介して促進されたＦｅの移動は、ガルバニーリングのために使用される合金のＡｌ含有量の増加を可能にする。この効果は、一般的に焼鈍の間にめっきへの低いＦｅ拡散性を示すＳｉ及びＰを豊富に含む高強度鋼のガルバニーリングに特に有用である。実際、そのような鋼材のためには、０．１０質量％まで減少した非常に低いＡｌ量、が慣用的に要求される。多量のボトム・ドロスが、これらの条件下では不可避である。本発明に従えば、Ａｌ含有量を、０．１２質量％まで又は０．１３５質量％までも又はそれ以上に上昇させることができる。ボトム・ドロスの形成は、従って大幅に減少する。
【００２２】
他の関連する効果は、慣用の鋼材タイプの加工の際、特にラインがガルバニーリング加工から亜鉛めっき加工へ切り替えられた際に生じる。ガルバニーリングの間、前述の量のＣｒを使用することによって、浴のＡｌ含有量を十分に増加させることができる。ボトム・ドロスの形成は、従って、この段階で完全に避けられる。亜鉛めっき加工への切り替えは、従って、たとえ浴のＡｌ含有量がこれにより増加したとしても、浮遊ドロスの生成を結果として生じない。
【００２３】
その結果として、ボトム・ドロスの生成と不十分なＦｅ移動の間の重要な妥協案は、かなり容易になった。より高く許容されるＡｌ濃度は、亜鉛めっき加工からガルバニーリング加工へ切り替えた際、製造業者が浴の比較的高いＡｌ濃度を維持することを可能にする。幾らかのトップ・ドロスが生成するかもしれないものの、上記で説明された重大な障害であるボトム・ドロスの形成が、大幅に減少又は完全に避けられる。
【００２４】
促進された阻害層を介したＦｅの移動は、焼鈍温度の低下を可能にする。この可能性は
、例えば、二相鋼のような熱に不安定な鋼材のために特に有用である。実際、そのような鋼材は、高温にさらされた際、急速にそれらの有用な性質を失う。二相鋼は、例えば、０．３５のＣｒ、０．１５のＳｉ、０．２０のＭｏ；Ｘ：０．７０のＣｒ、０．４０のＳｉ、０．２０のＭｏを含む鋼材を意味する。
【００２５】
促進された阻害層を介したＦｅの移動は、焼鈍時間の短縮を可能にする。ガルバニールされた鋼板の製造において、望ましいＦｅ−Ｚｎ合金化度を得るために、焼鈍工程の間、特定のエネルギーの入力が必要となる。既存の装置においては、焼鈍加熱炉が制限要因となる。本発明は、従って、ラインの処理能力を増大させる。
当然、上記の利点は、例えば、焼鈍加熱炉における滞留時間の短縮により及び焼鈍温度の低下により、組み合わせることができる。
Ｃｒが特に合金のようにその元素の形態で存在するとき、生態学的に許容される元素であるということもまた特筆すべきことである。
【００２６】
少なくとも０．１２質量％のＡｌレベルを維持する理由は、上記で説明されている。０．３５質量％より大きなＡｌレベルは、より高いＡｌ含有量において、Ｃｒの溶解性が、従ってその活性が急激に減少するため、望ましくない。実際、最小で０．０２質量％の好ましくは溶性のＣｒが、鋼板と亜鉛上層の間の接触面において形成された金属間結晶をＦｅ拡散に十分に浸透性にさせるのに必要である。少なくとも０．１２質量％のＡｌについての要件を仮定した場合、より高いレベルが、不溶のＣｒの存在が原因の製法及び製造物の問題を発生させることもありえるため、０．１１質量％より多いＣｒを付加することは、不利益であるように思われる。
【００２７】
めっきへ拡散するＦｅの量は、焼鈍反応性の尺度とされる。典型的な値は９ないし１０％のＦｅの範囲であり、めっきの厚さを７μｍと仮定した場合のめっき中のＦｅ含有量４．５ないし５．５ｇ／ｍ2に相当する。
【実施例】
【００２８】
実施例１
第一の実施例として、質量％で０．１２のＣ、０．１２のＳｉ、１．５のＭｎ、０．２５のＣｒ及び０．２０のＭｏを有する代表的な冷延多相鋼について焼鈍反応性データを提供する。めっき中のＦｅ含有量を、従来のガルバニーリング浴及び本発明の浴について確定した。表１に、明らかにより高い反応性が、本発明のＣｒ−保有浴で得られたことを示した：たとえ、明らかに低い焼鈍温度を使用しても、該反応性は、約６０％増加した。
表１：浴組成に対する焼鈍反応性
【表１】
2005537395.tif 000002
【００２９】
実施例２
第二の実施例として、おおよそ０．００２質量％のＣ、０．１７質量％のＭｎ及び０．０４質量％のＴｉを有し、その他の元素が鋼材における通常の不純物である従来のＴｉ−ＩＦ鋼における焼鈍反応性データを示す。焼鈍条件は、工業的なラインでは慣用の４８０
℃で３０秒であった。図１にめっき浴中のＣｒ含有量に対するめっき中のＦｅ含有量を示した。おおよそ３ｇ／ｍ2の増加が、浴へ付加した０．１０質量％のＣｒ毎に、０．１３
５質量％のＡｌ（慣用のガルバニーリング浴）及び０．２０質量％のＡｌ（慣用の亜鉛めっき浴）の両方において得られることが示された。増加された反応性が、Ｃｒが無いものに比べてより速い及び／またはより低い温度の焼鈍を可能にしたことで、０．１３５のＡｌを加えた浴により証明された。該効果は０．０２質量％のＣｒを用いた場合、既に明瞭に示されている。０．２０質量％のＡｌを含む浴において、めっき中におけるＦｅの一般的な最小レベルである４．５ｇ／ｍ2に到達するために、少なくとも０．０５質量％のＣ
ｒの添加が必要であった（この試験の焼鈍条件において）。このＣｒ含有量は、そのため、従来のＡｌ含有量を有する亜鉛めっき浴をガルバニーリングのための浴として使用することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】Ａｌレベルが０．２０（○）及び０．１３質量％（●）における、浴中のＣｒ含有量に対するめっき中のＦｅ含有量を示す図である。
【図１】
2005537395.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月2日(2004.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とする、合金化されたＺｎを伴う連続的合金化溶融亜鉛めっき鋼のための浴。
【請求項２】
０．１３５ないし０．２９質量％のＡｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有することを特徴とする、請求項１に記載の浴。
【請求項３】
更にＺｎ及び不可避の不純物のみを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の浴。
【請求項４】
それぞれ連続する溶融ラインにおける、鋼材をめっきするための方法であって、何れかの順序における、以下の工程：
−Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により第一量の鋼材を亜鉛めっきすること；
−第二量の鋼材を、前記Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工し、及びこれにより製造されためっきされた鋼材を焼鈍炉における熱処理に付すことによりガルバニールすること，
を含むものであり、Ｚｎ合金がＡｌ及び０．０５ないし０．１０質量％のＣｒを含有することを特徴とする方法。
【請求項５】
Ｚｎ合金が、０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒを含有することを特徴とする、Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工により二相鋼を連続的にガルバニールするための方法。
【請求項６】
Ｚｎ合金浴における溶融めっき加工後、生成物を焼鈍するために使用する加熱炉において焼鈍反応性を増大する方法であって、０．１２ないし０．３５質量％のＡｌ及び０．０２ないし０．１１質量％のＣｒをＺｎ合金浴に添加する方法。
【国際調査報告】
2005537395.tif 000004
2005537395.tif 000005
2005537395.tif 000006