[发明专利]高耐腐蚀性Zn－Mg系电镀铜板及其制造方法

说明书

本发明涉及耐腐蚀性、耐粉化性、密合性、点焊性、耐变色性、涂膜密合性等优良的蒸镀Zn-Mg系钢板及其制造方法。

为了提高钢板的耐腐蚀性，从很早以来就采用着各种的表面处理方法。例如作为耐腐蚀材料中代表性的镀锌铜板主要是使用热浸镀法、电镀法等来制造。可是随着使用环境的苛刻化，对于耐腐蚀材料要求的特性越来越严格，所以对于热浸镀法、电镀法等提出了各种的改良方案。

在热浸镀法中，为了提高镀锌铜板的耐腐蚀性，首先考虑的是增加镀锌层的附着量。可是从制造面上看最大的附着量是有一定限度的，所以通过增加附着量来提高耐腐蚀性也就有一定的限制。另外，随着附着量的增加，换言之，即镀层膜的加厚化，在冲压成形电镀钢板时，容易产生咬边、剥落等缺陷。

用电镀法成形厚膜电镀层时，会使得线速度变缓、或者需要增加镀槽的个数，这样一来会显著地影响生产率。因此，设想用电镀法来进行Zn-Ni系等的Zn合金镀层，用此方法提高耐腐蚀性。可是Zn-Ni合金镀层由于是硬质性的、很脆，在冲压成形等的成形加工时，镀层上产生裂纹，容易产生缺肉等的缺陷。如果在镀层上发生这种缺陷，则基底钢通过该缺陷部显露出来，这样就不能发挥镀层的原来的性能，并且以缺陷部为起点开始进行腐蚀。

鉴于以上的背景，试想用蒸镀法制造高耐腐蚀性的镀锌系合金钢板。其中特别引起注意的是Zn-Mg系镀层显示出了优良的防腐蚀作用。

例如，在特开昭64-17853号公报中介绍了形成含有0.5～40重量％Mg的Zn-Mg系镀层，当主要以Zn-Mg系金属间化合物构成镀层时，可以提高涂漆后涂膜的耐剥离性。在特开平2-141588号公报中报告了在Zn-Mg系镀层和基底钢之间设置Zn、Ni、Cu、Mg、Al、Fe、Co、Ti等的中间层，提高镀层的密合性及加工性的方法。进而，在特开平64-25990号公报中公开了通过在Zn-Mg系镀层上设置Zn-Ti合金镀层来提高涂漆层的耐腐蚀性。

蒸镀镀锌钢板是与热浸镀钢板同样地在无氧化炉及还原处理炉中加热还原钢板，活性化钢板表面后，通过蒸镀连续地制造的‘日新制钢技报第56号(1987)第41页’。在无氧化炉中燃烧除去附着在表面油分及被加热的铜板，在维持H₂-N₂、H₂等气氛的还原退火炉中退火的同时，除去表面的氧化膜，而被活化。而后，钢板在还原气氛中被冷却，并通过氮气氛的通道，该通道的设置是为防止由于H₂进入而引起爆炸，经过真空密封装置后而导入到真空蒸镀室。在真空蒸镀室中，在被送入的钢板上蒸镀Zn，经过出口侧的真空密封装置而送到大气中。

这种蒸镀镀锌钢板的制造方法由于采用与热浸镀法相同的前处理，所以可以部分地利用现有的设备。另外也可以采用脱脂洗涤装置代替无氧化炉。这种蒸镀镀锌方法具有与电镀镀锌法同等以上的制造效率。蒸镀工序中的设备也可以转用于制造高耐腐蚀性的镀Zn-Mg系钢板方面。

对于高附着量的镀Zn-Mg系钢板存在着冲压加工时容易发生粉化的缺点。特别是随着Mg浓度的上升，在镀层上存在的Zn-Mg的金属间化合物增多时、或者即使Mg的平均浓度低，但在衬底侧存在有金属间化合物时，这种倾向更为时显。这是由于Zn-Mg金属间化合物层硬而脆，而不能追从具有高延展性的基底钢板变形，而引起界面剥离和龟裂。

粉化过程随着Mg浓度的下降，减少了含在镀层内的金属间化合物，延展性的提高而被解除。可是Mg浓度的下降也使得镀层的防腐蚀作用下降。另外，也可以只将表面侧作成高浓度来改善耐粉化性，但是镀层的表面由于Mg的浓度增加而变成黑色，这样就降低了电镀钢板的商品价值。而且，镀层表面的高Mg浓度可以加速Mg对于焊接电极的扩散，从而降低了点焊性。

按照此顺序蒸镀Mg及Zn，而后用扩散处理制造镀Zn-Mg系钢板的方法中，通过将钢板在还原气氛中加热处理可除去表面的氧化膜。可是钢板在进行表面活性化后，由于要通过氮气氛的通道，所以有时不能得到良好的镀层密合性。这是由于在氮气氛中存在的微量O₂及H₂O氧化钢板表面，生成的氧化膜与Mg、Fe及扩散的Zn反应，而生成脆弱的反应生成物的缘故。

钢板温度低时，则在镀层中开始产生空隙。其结果，得到的镀层不致密，基底钢通过镀层而被曝露在腐蚀性气氛中，这样就不能发挥原来的耐腐蚀性。