溶融Zn合金镀层钢板的制造方法_3

文档序号:8515806阅读:来源:国知局
域利用冷却水(工厂内用水;pH7. 6、20°C)暂时地形成水膜,由此,制作了溶融 Zn合金镀层钢板。此外,所谓"暂时地形成水膜"是指目视1秒以上、观察与溶融Zn合金镀 层钢板的表面接触的水膜的状态。这时,将即将利用冷却水形成水膜之前的溶融Zn合金镀 层钢板的表面温度推测为160°C左右。
[0079] 将制作完的洛融Zn合金锻层钢板在室内(室温20C、相对湿度60 % )保官一周 时间。然后,通过目视对保管一周时间后的溶融Zn合金镀层钢板的表面进行了观察,在溶 融Zn合金镀层钢板的表面观察到与周围相比没光泽的暗部(黑变部)。
[0080] 另外,对于刚制作完的溶融Zn合金镀层钢板中随机选择的30处部位,利用XPS分 析法(X射线电光子分光光谱(X-rayPhotoelectoronSpectroscopy))对Zn、Al及Mg的化 学键合状态进行了分析。之后,将进行了分析的溶融Zn合金镀层钢板在室内(室温20°C、 相对湿度60 % )保管一周时间。然后,通过目视对保管一周时间后的溶融Zn合金镀层钢板 的表面进行了观察,观察到在溶融Zn合金镀层钢板的一部分形成暗部(黑变部)。因此,关 于形成了暗部(黑变部)的部位、和没看到暗部的形成的部位(通常部),对刚制作完的溶 融Zn合金镀层钢板的XPS分析结果进行了比较。
[0081] 图2~图4是关于通常部与黑变部表示刚制作完的溶融Zn合金镀层钢板的XPS分 析的结果的曲线图。图2A是通常部的与Zn的2p轨道对应的化学键结能的强度分布。图 2B是黑变部的与Zn的2p轨道对应的化学键结能的强度分布。图3A是通常部的与Al的 2p轨道对应的化学键结能的强度分布。图3B是黑变部的与Al的2p轨道对应的化学键结 能的强度分布。图4A是通常部的与Mg的2p轨道对应化学键结能的强度分布。图4B是黑 变部的与Mg的2p轨道对应的化学键结能的强度分布。
[0082] 如图2A所示,在通常部中的Zn的分析中,观察到了源自金属Zn的约1020eV的峰 值,以及强度比源自金属Zn的峰值弱的、源自211(011)2的约1022eV的峰值。从该分析结果 可知,通常部中,Zn不仅作为金属Zn存在还作为氢氧化物(Zn(OH)2)而存在。此外,从Zn 与Zn(OH)2的强度比可知,在通常部中存在的Zn比Zn(OH) 2多。
[0083] 另一方面,如图2B所示,在黑变部中的Zn的分析中,也观察到了源自金属Zn的 约1020eV的峰值,和强度比源自金属Zn的峰值强的、源自211(011)2的约1022eV的峰值。 从该分析结果可知,黑变部中,与通常部同样地,Zn不仅作为金属Zn存在还作为氢氧化物 (Zn(OH)2)而存在。此外,从Zn与Zn(OH)2的强度比可知,在黑变部中存在的Zn(OH) 2比Zn 多。
[0084] 如图3A及图3B所示,在通常部及黑变部中的Al的分析中,分别观察到了源自金 属Al的约72eV的峰值,以及强度比源自金属Al的峰值弱的、源自Al2O3的约74eV的峰值。 从该分析结果可知,通常部及黑变部中,Al作为金属Al及氧化物(Al2O3)而存在。此外,在 通常部及黑变部的任意一个的情况下,Al2O3都比Al多,通常部及黑变部中的存在比率没有 较大变化。
[0085] 如图4A及图4B所示,在通常部及黑变部中的Mg的分析中,观察到了源自金属Mg、 Mg(OH)2及MgO的约49~50eV的峰值。从该分析结果可知,通常部及黑变部中,Mg作为 金属Mg、氧化物(MgO)及氢氧化物(Mg(OH)2)而存在。此外,通常部及黑变部中的金属Mg、 Mg(OH) 2及MgO的存在比率没有较大变化。
[0086] 根据这些结果,启示了有如下的可能性:Zn的结合状态对黑变部的形成带来了影 响,起因于Zn(OH)2的存在比率的增加而形成黑变部。
[0087] 接着,发明人利用汽、水冷却装置使工厂内用水(冷却水)以不形成水膜的方式与 溶融Zn合金镀层的表面接触,制作了溶融Zn合金镀层钢板。将制作完的溶融Zn合金镀层 钢板在室内(室温20°C、相对湿度60%)保管了一周。然后,通过目视对保管了一周的溶 融Zn合金镀层钢板的表面进行了观察,溶融Zn合金镀层钢板的表面光泽均匀,没有看到暗 部(黑变部)的形成。另外,镀层表面的光泽的程度几乎与暂时地形成水膜而制作的溶融Zn合金镀层钢板中的通常部等同。
[0088] 接着,利用XPS分析对不形成水膜刚制作完的溶融Zn合金镀层钢板进行了分析。 图5是与Zn的2p轨道对应的化学键结能的强度分布。此外,省略Al及Mg的强度分布。 如图5所示,即使在不形成水膜而使冷却水接触的情况下,也观察到了源自金属Zn的约 1020eV的峰值,和源自Zn(OH)J^ 1022eV的峰值。另外,从Zn及Zn(OH) 2的强度比可知,存 在的Zn比Zn(OH)2多。由此推定,即使是在与冷却水接触的情况下,若不发生水膜的形成, 则不会促进Zn(OH)J^生成。
[0089] 根据这些结果,启示出冷却工序中水膜的形成给Zn(011)2的生成带来影响。推测 出,在不形成水膜的情况下,由于难以生成Zn(OH) 2,从而抑制了黑变。
[0090] 如上述那样,关于溶融Zn合金镀层钢板的镀层的黑变,发明人发现了如下情况: 1)根据制造条件(例如,水淬的条件)有时在镀层的表面生成Zn(OH)2,及2)即使是在镀 层的表面之中,在生成了Zn(OH)J^区域也容易产生黑变。因此,发明人对镀层的黑变机制 进行了以下推测。
[0091] 首先,若使冷却水与高温(例如160°c左右)的镀层表面接触,则从镀层表面的氧 化膜或镀层的Zn相洗释出部分Zn。
[0092] Zn-Zn2++2e- ... (1)
[0093] Zn2+与冷却水中的OIT结合而在镀层表面成为Zn(OH) 2。
[0094] Zn2++20IT-Zn(OH) 2 …(2)
[0095] 然后,随着时间经过,镀层表面的Zn(011)2的一部分由于脱水反应而成为ZnO。
[0096] Zn(OH) 2-ZnO+H20 …(3)
[0097] 接着,ZnO的一部分被镀层的Al或Mg夺走0,成为ZnCVx。该ZnCVx成为颜色中 心,目视时呈现黑色。
[0098] (黑变抑制的机制)
[0099] 接着,发明人代替工厂内用水而使用以1.0g/L的浓度含有多原子离子且该多原 子离子含有V5+的冷却水溶液,利用喷雾方式的水淬区域在镀层的表面暂时地形成水膜,制 作了溶融Zn合金镀层钢板。这时,推定出即将与冷却水溶液接触之前的溶融Zn合金镀层 钢板的表面温度为160°C左右。
[0100] 将制作完的溶融Zn合金镀层钢板在室内(室温20°C、相对湿度60% )保管了一 周时间。通过目视对保管了一周时间后的溶融Zn合金镀层钢板进行了观察,溶融Zn合金 镀层钢板的表面光泽几乎均匀,没有看到暗部(黑变部)的形成。另外,钢板的光泽的程度 几乎与使用工厂内用水暂时地形成水膜来制作的溶融Zn合金镀层钢板中的通常部等同。
[0101] 接着,利用XPS分析对使用含有V5+的冷却水溶液暂时地形成水膜而刚制作完的溶 融Zn合金镀层钢板进行了分析。图6是使用了含有V5+的冷却水溶液的情况下的通常部的 与Zn的2p轨道对应的化学键结能的强度分布。此外,省略Al及Mg的强度分布。如图6 所示,即使在使用含有V5+的冷却水溶液的情况下,也观察到了源自金属Zn的约1020eV的 峰值,和源自211(011)2的约1022
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