(57)【要約】【課題】様々な原因で発生する応力によって、鋼材がめっき層から剥がれることを抑制できる溶融亜鉛めっき鋼材、及び、溶融亜鉛めっき方法を提供する。【解決手段】複数の凹凸１０１を表面に有するめっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）を備えた被めっき鋼材１０３と、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の上面に配置された合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）と、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の上面に配置された亜鉛層１０５（１０５ａ、１０５ｂ）と、を有し、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）は、複数の凹凸１０８を有し、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の凹凸１０８の高さは、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の凹凸１０１の高さよりも高い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹凸を表面に有するめっき面を備えた被めっき鋼材と、
前記めっき面の上方に配置された合金層と、
前記合金層の上方に配置された亜鉛層と、を備え、
前記合金層は、複数の凹凸を有し、
前記合金層の凹凸の高さは、前記めっき面の凹凸の高さよりも高い、
溶融亜鉛めっき鋼材。
【請求項２】
前記合金層は、柱状結晶を含む、
請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼材。
【請求項３】
前記柱状結晶は、前記被めっき鋼材の断面視において、前記合金層の凹凸を構成する凸部の中心から外側に向かって略扇状に広がって形成されている、
請求項２に記載の溶融亜鉛めっき鋼材。
【請求項４】
前記合金層の凹凸の任意の凹部と、前記任意の凹部と隣り合う凹部との距離は、５０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記合金層の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼材。
【請求項５】
板状の被めっき鋼材のめっき面に複数の凹凸を形成する研磨工程と、
前記複数の凹凸が形成された前記被めっき鋼材を溶融亜鉛めっきに浸漬することで、前記めっき面の上方に溶融亜鉛めっき層を形成するめっき工程とを含む、
溶融亜鉛めっき方法。
【請求項６】
前記めっき工程では、前記めっき面の上方に配置された合金層と、前記合金層の上方に配置された亜鉛層とが形成され、
さらに、前記めっき工程の後に、前記合金層及び前記亜鉛層が形成された被めっき鋼材に対して、曲げ加工する加工工程を含む、
請求項５に記載の溶融亜鉛めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき鋼材、及び、溶融亜鉛めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管の耐食性を向上させるために、鋼管の内表面及び外表面に亜鉛を含むめっき層が設けられることがある。例えば、特許文献１には、鋼管を加熱溶融した溶融亜鉛浴に浸漬させてめっき層を形成する溶融亜鉛めっき工法、いわゆる「どぶ漬けめっき工法」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２１６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、どぶ漬けめっき工法で製造された鋼管は、鋼管製造の際、鋼管施工の際、寒暖差による鋼管の伸縮の際、鋼管を曲げて使用した際などに、少しでもひび割れが入ると、該ひび割れが連鎖することによって、ひび割れが成長し、素地である鋼材からめっき層（具体的には合金層−亜鉛層）が剥がれる恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、様々な原因で発生する応力によって、鋼材がめっき層から剥がれることを抑制することができる溶融亜鉛めっき鋼材、及び、溶融亜鉛めっき方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一様態に係る溶融亜鉛めっき鋼材は、複数の凹凸を表面に有するめっき面を備えた被めっき鋼材と、前記めっき面の上方に配置された合金層と、前記合金層の上方に配置された亜鉛層と、を有し、前記合金層は、複数の凹凸を有し、前記合金層の凹凸の高さは、前記めっき面の凹凸の高さよりも高い。
【０００７】
また、本発明の一様態に係る溶融亜鉛めっき方法は、板状の被めっき鋼材のめっき面に複数の凹凸を形成する研磨工程と、前記複数の凹凸が形成された前記被めっき鋼材を溶融亜鉛めっきに浸漬することで、前記めっき面上に溶融亜鉛めっき層を形成するめっき工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融亜鉛めっき鋼材、及び、溶融亜鉛めっき方法は、様々な原因で発生する応力によって、鋼材がめっき層から剥がれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材の図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材の谷底部と先端部の説明図である。
【図４】実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材の部分断面ＳＥＭ像である。
【図５】実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管の外観を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管の図５のＶ−Ｖ線断面図である。
【図７】実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管の図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図８】実施の形態２に係るねじ切りされた溶融亜鉛めっき鋼管の断面図である。
【図９】実施の形態２に係る曲げ加工された溶融亜鉛めっき鋼管の断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態
における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１１】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
【００１２】
また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１３】
また、以下の実施の形態では、座標軸を以下のように定義している。Ｘ軸は、溶融亜鉛めっき鋼材等の延びる方向（例えば、溶融亜鉛めっき鋼管における、管軸方向）と平行な方向である。また、Ｙ軸及びＺ軸は、Ｘ軸に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。また、「断面視」とは、切断線を含む面で切断された溶融亜鉛めっき鋼材等を切断された面に対して垂直方向側から見ることを意味している。例えば、Ｙ軸とＺ軸とで規定された平面（切断線で切断された面の一例）で切断された場合、断面視とは、当該断面をＸ軸方向側から見ることを意味している。
【００１４】
また、「平面図」とは、溶融亜鉛めっき鋼管をＸ軸と直交するする方向（例えば、Ｙ軸方向またはＺ軸方向）から見た場合の図面であることを意味している。
【００１５】
また、「略＊＊」との記載は実質的に＊＊と認められるものを含む意図であり、例えば「略一定」を例に挙げて説明すると、完全に一定であることはもとより、実質的に一定であると認められる範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する。例えば、本明細書において、「略」とは、製造誤差や寸法公差を含むという意味である。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材１００の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材１００の図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、実施の形態に係る溶融亜鉛めっき鋼材１００（以降、鋼材１００と称する。）は、板状に形成されてあって、被めっき鋼材１０３と、金属層１０６と、金属層１０７とを備えている。
【００１８】
ここで、被めっき鋼材１０３は、複数の凹凸１０１を表面に有するめっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）を備えている。
【００１９】
また、金属層１０６は、めっき面１０２ａの上面に配置された合金層１０４ａと、合金層１０４ａの上面に配置された亜鉛層１０５ａとを備えている。
【００２０】
また、金属層１０７は、めっき面１０２ｂの上面に配置された合金層１０４ｂと、合金層１０４ａの上面に配置された亜鉛層１０５ｂとを備えている。
【００２１】
ここで、めっき面１０２ａ及びめっき面１０２ｂは、被めっき鋼材１０３の互いに背向する面、つまり互いに反対側の面である。
【００２２】
鋼材１００は、加工後、例えば、配管用、建材用、土木用、農業用、漁業用として用いられる。
【００２３】
被めっき鋼材１０３は、鋼製の板状の基材である。被めっき鋼材１０３は、例えば、金属層１０６及び１０７が配置される下地である。被めっき鋼材１０３は、厚みが略一定に形成される。被めっき鋼材１０３の厚みは、特に限定されることはないが、一例として約１ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２４】
ここで、本実施の形態では、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の略全体に複数の凹凸１０１が不規則に形成されている。複数の凹凸１０１の形状は、円弧形状（アーチ形状）であり、例えば、半円弧形状であるが、Ｖ字形状、台形形状であってもよく、特に限定されることはない。また、複数の凹凸１０１は、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２に意図的に形成された凹凸である。
【００２５】
なお、複数の凹凸１０１は、めっき面１０２ａ及び１０２ｂの少なくとも一方に形成されていればよい。
【００２６】
金属層１０６及び１０７は、被めっき鋼材１０３の耐食性を向上させるために設けられるめっき層である。金属層１０６及び１０７は、例えば、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａ及び１０２ｂ上に切れ間なく形成されている。
【００２７】
金属層１０６は、被めっき鋼材１０３の上面側（Ｚ軸プラス側）に配置され、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａを覆う。金属層１０６は、例えば、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａが露出しないように被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａに直接積層して形成されている。なお、露出するとは、直接空気に触れる状態となることを意味する。
【００２８】
金属層１０７は、被めっき鋼材１０３の下面側（Ｚ軸マイナス側）に配置され、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ｂを覆う。金属層１０７は、例えば、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ｂが露出しないように被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ｂに直接積層して形成されている。
【００２９】
金属層１０６及び１０７は、溶融金属めっきにより形成されるめっき層である。亜鉛めっきは、亜鉛めっきにキズが発生し、被めっき鋼材１０３が露出しても、キズの周囲の亜鉛が鉄である被めっき鋼材１０３より先に溶け出して、電気化学的に被めっき鋼材１０３を保護することができる。つまり、亜鉛めっきは、自己防食作用（犠牲防食作用）が働くので、被めっき鋼材１０３が錆びることを抑制することができる。
【００３０】
なお、金属層１０６及び１０７は、少なくとも亜鉛を含むめっき層である。金属層１０６及び１０７は、例えば、ＡＩ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｉ（シリコン）及びＳｎ（錫）の少なくとも一つを含んでいてもよい。例えば、亜鉛以外の金属含有量は、亜鉛に対して１ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下である。なお、亜鉛以外の金属が複数種類含まれている場合、複数種類の金属の合計の重量において、含有量が算出される。
【００３１】
なお、鋼材１００は、金属層１０６及び１０７の少なくとも一方を備えていればよい。鋼材１００は、例えば、複数の凹凸１０１が形成されているめっき面側に金属層を備えていればよい。
【００３２】
金属層１０６は、合金層１０４ａ及び亜鉛層１０５ａを有する。つまり、鋼材１００は、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａに合金層１０４ａ及び亜鉛層１０５ａがこの順に積層されて設けられている。
【００３３】
合金層１０４ａは、被めっき鋼材１０３に直接接触して設けられ、鋼材１００の耐食性を向上させるために設けられる合金を有する層である。合金層１０４ａは、めっき面１０２ａを覆う。
【００３４】
合金層１０４ａは、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ａにめっき処理がされた後に所定の熱処理が行われ、めっき処理により形成されためっき層を構成する金属材料（例えば、亜鉛）と、被めっき鋼材１０３を構成する鉄とが合金化することで形成される。本実施の形態では、めっき層は、亜鉛を含む亜鉛層１０５ａであるので、合金層１０４ａは、鉄及び亜鉛を含む鉄−亜鉛合金層である。
【００３５】
金属層１０７は、合金層１０４ｂ及び亜鉛層１０５ｂを有する。つまり、鋼材１００は、被めっき鋼材１０３のめっき面１０２ｂに合金層１０４ｂ及び亜鉛層１０５ｂがこの順に積層されて設けられている。
【００３６】
合金層１０４ｂは、被めっき鋼材１０３に直接接触して設けられ、鋼材１００の耐食性を向上させるために設けられる合金からなる層である。合金層１０４ｂは、めっき面１０２ｂを覆う。
【００３７】
合金層１０４ｂは、合金層１０４ａと同様に、鉄及び亜鉛を含む鉄−亜鉛合金層である。
【００３８】
ここで、上記のような合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）は、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）から成長した金属結晶である柱状結晶を含んでいる。柱状結晶は、例えば、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）に形成された複数の凹凸１０１上に形成されている。
【００３９】
言い換えると、柱状結晶の少なくとも一部は、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の平坦でない部分に形成される。
【００４０】
柱状結晶は、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）上に複数の凹凸１０１が形成されていない場合よりも、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）上に複数の凹凸１０１が形成される場合の方が、Ｚ軸のプラス側方向またはＺ軸のマイナス側方向に大きく成長する。そのため、図２のＹ軸方向から見た場合に、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）は、柱状結晶で形成される複数の凹凸１０８を形成している。
【００４１】
ここで、柱状結晶で形成される複数の凹凸１０８とは、複数の凹部１０９と複数の凸部１１０とで形成されている。柱状結晶の凹部１０９は、複数の凸部１１０に挟まれて形成されている。本明細書において、柱状結晶を形成する凹部１０９の最も低い部分を谷底部１１１、凸部１１０の最も高い部分を先端部１１２と定義する。
【００４２】
また、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）に形成された複数の凹凸１０１は、複数の凹部１１３と複数の凸部１１４とで形成されている。めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の凹部１１３は、隣接する複数の凸部１１４に挟まれて形成されている。
【００４３】
図３は、実施の形態１に係る鋼材１００の谷底部１１１と先端部１１２の説明図である。図３では、被めっき鋼材１０３のＺ軸マイナス側の図示を省略してある。
【００４４】
本明細書において、複数の凹凸１０１を形成する凹部１１３の最も低い部分を谷底部１１５、凸部１１４の最も高い部分を先端部１１６と定義する。
【００４５】
図３に示すように、柱状結晶の谷底部１１１から先端部１１２までの距離Ａは、複数の凹凸１０１の谷底部１１５から先端部１１６までの距離Ｂに比べて、長くなるように形成されている。例えば、距離Ａは、〇〇μｍ以上〇〇μｍ以下であり、距離Ｂは、〇〇μｍ以上〇〇μｍ以下である。なお、距離は、例えば、統計的に算出されてもよい。例えば、距離は、複数の距離の最大値であってもよいし、最小値であってもよいし、平均値であってもよいし、中央値であってもよい。
【００４６】
図４は、実施の形態１に係る鋼材１００の部分断面ＳＥＭ像である。図４では、被めっき鋼材１０３のＺ軸マイナス側の図示を省略してある。
【００４７】
図４に示すように、複数の凹凸１０１が形成されていることで、柱状結晶の複数の凹凸１０８は、凸部１１０の中心である先端部１１２から外側に向かって、略扇状に形成されている。例えば、柱状結晶で構成される複数の凹凸１０８のそれぞれは、鋼材１００の断面視において、略弧状（例えば、略円弧状、略扇状など）に形成されている。なお、断面視とは、被めっき鋼材１０３の法線方向（Ｚ軸と平行な方向）を含む切断面で切断された断面を見ることを意味する。
【００４８】
ここで、本明細書においては、略扇状は、一方の一点と、他方の一点とを複数の柱状結晶が円弧を描くように結んでいることを指す。なお、ここでの円弧は、直線に近い緩やかなカーブであってもよいし、一方の一点と他方の一点とを結ぶ複数の柱状結晶間に隙間があってもよい。
【００４９】
ここで、本明細書においては、外側とは、凸部１１０と隣接している少なくとも２つの凹部１０９側のことである。
【００５０】
なお、凸部１１０の形状は、必ずしも略扇状でなくてもよく、図４をＹ軸方向から見た場合に、略逆三角形状であってもよく、特に限定されることはない。
【００５１】
柱状結晶の複数の凹凸１０８の中から選んだ任意の凹部１０９と、任意の凹部１０９と隣り合う凹部１０９との距離Ｃは、５０μｍ以上２００μｍ以下である。なお、被めっき柱状結晶の複数の凹凸１０１の中から選んだ任意の凹部１１３と、任意の凹部１１３と隣り合う凹部１１３との距離は、距離Ｃより小さい。例えば、当該距離は、〇〇μｍ以上〇〇μｍ以下である。
【００５２】
柱状結晶の複数の凹凸１０８の厚さＤは、図４をＹ軸方向から見た場合に、１０μｍ以上１００μｍ以下である。言い換えると、複数の凹凸１０８の中で、めっき面１０２ａから最も厚さが薄い凹部１０９の谷底部１１１までの距離が、少なくとも１０μｍ以上であり、めっき面１０２ａから最も厚さが厚い凸部１１０の先端部１１２までの距離が、最も厚くて１００μｍであることを示している。
【００５３】
合金層１０４ａの柱状結晶において、凹部１０９を形成している柱状結晶は、凸部１１０を形成している柱状結晶に比べて、密度が低くなっている。言い換えると、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の凸部１１０は、非常に脆くてひび割れなどに対する耐久性が低い状態となっている。例えば、合金層１０４の凸部１１０は、例えば、合金層１０４の凹部１０９に比べて脆くてひび割れなどに対する耐久性が低い状態となっている。このような構造をとることによって、鋼材１００が曲げられた場合に、合金層１０４ａの凸部１１０の脆い部分が優先してひび割れが生じる。柱状結晶の密度が大きい凹部１０９にひび割れが生じたときに比べて、柱状結晶の密度が小さい凸部１１０にひび割れが生じた場合の方が、ひび割れが広がりにくくなるので、ひび割れによって生じる被めっき鋼材１０３と合金層１０４ａとの剥がれを抑制することができる。
【００５４】
また、合金層１０４ａの凸部１１０は、非常に脆くなっていることによって、合金層１０４ａに加わる応力を分散することができる。よって、様々な原因で発生する応力によって、被めっき鋼材１０３が合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）から剥がれることを抑制することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
実施の形態２の基本的な構成は、実施の形態１と略同じである。よって、同一箇所には同一符号を付して説明を省略し、異なる箇所のみの説明を行う。これ以降の実施の形態も同様とする。
【００５６】
次に、本実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管２００（以降、鋼管２００と称する。）について説明する。
【００５７】
図５は、実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管２００の外観を示す斜視図である。図６は、図５に示す実施の形態２に係る鋼管２００のＶ−Ｖ線断面図である。本実施の形態に係る鋼管２００は、例えば、管内部に光ファイバなどの信号線、及び／または、電気機器への電力供給用の電気線などが通される鋼管などである。
【００５８】
なお、鋼管２００は、実施の形態１に係る鋼材１００が図５の管軸方向Ｊ１に沿う図６の溶接部２０１（接合の一例）で接合されて形成されたものとして説明するが、実施の形態１以外の鋼製の長尺管状の基材であってもよく、特に限定されることはない。
【００５９】
図５に示すように、鋼管２００は、円筒形を有し、内部に信号線及び／または電気線などが敷設される空間２０２を有する鋼製の電線管である。鋼管２００は、例えば、Ｘ軸方向に延びる電線管である。なお、信号線、及び／または、電気線などは、複数本敷設される。
【００６０】
鋼管２００のサイズは特に限定されないが、一例として、鋼管２００のＸ軸の長さ（言い換えると、管軸方向Ｊ１の長さ）は約３．６ｍであり、外径は約２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。鋼管２００のサイズは、設置場所の条件、敷設する信号線、及び／または、電気線の本数などにより、適宜決定される。
【００６１】
図６に示すように、鋼管２００は、被めっき鋼材１０３と、溶接部２０１と、金属層１０６及び１０７とを備える。なお、図６では、鋼管２００の断面形状は、円形状である例を示しているが、これに限定されない。
【００６２】
被めっき鋼材１０３の長尺方向は、Ｘ軸と平行な方向であり、鋼管２００の管軸方向Ｊ１と平行な方向である。
【００６３】
被めっき鋼材１０３にめっき処理をした鋼材１００を、管状に成形して鋼管２００を作製する。
【００６４】
溶接部２０１は、鋼材１００の長尺方向（つまり、鋼管２００の管軸方向Ｊ１）に沿い、かつ、鋼材１００を厚み方向に貫通して配置され、鋼材１００を管状に接合する。溶接部２０１は、管状に湾曲された鋼材１００の長尺方向に沿って、鋼材１００の突合部が接合される。なお、溶接の方法は特に限定されないが、例えば、高周波抵抗溶接などの抵抗溶接により行われてもよい。
【００６５】
金属層１０６は、鋼材１００の外表面２０４を覆う。また、金属層１０７は、鋼材１００の内表面２０３を覆う。こうした構造をとることによって、鋼管２００の耐食性が向上される。
【００６６】
図７は、実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき鋼管２００の図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【００６７】
図７に示すように、鋼管２００は、被めっき鋼材１０３の内表面２０３及び外表面２０４の両方に、複数の凹凸１０１が形成されている。
【００６８】
複数の凹凸１０１は、例えば、管軸方向ＪＩの両端部２０３ａ及び２０４ａにおいて形成されていない。具体的には、複数の凹凸１０１は、被めっき鋼材１０３の内表面２０３における両端部２０３ａ及び被めっき鋼材１０３の外表面２０４における両端部２０４ａには形成されていない。例えば、両端部２０４ａ及び２０３ａにおいて、ねじ切りが行われる場合、両端部２０４ａ及び２０３ａ上の金属層１０６及び１０７は、削られてしまう。そのため、両端部２０４ａ及び２０３ａには、複数の凹凸１０１が形成されてなくてもよい。
【００６９】
なお、鋼管２００は、被めっき鋼材１０３の内表面２０３及び外表面２０４の少なくとも一方に複数の凹凸１０１が形成されていればよい。また、鋼管２００は、金属層１０６及び１０７を少なくともどちらか一方が備えてあればよく、複数の凹凸１０１が形成されている面に金属層が形成されていればよい。
【００７０】
ここで、ねじ切りされた鋼管２００について、図８を参照しながら説明する。図８は、実施の形態２に係るねじ切りされた鋼管２００の断面図である。ねじ切りは、必要に応じて行われる。なお、便宜上、図８では、被めっき鋼材１０３の内表面２０３側の図示を省略している。
【００７１】
図８に示すように、鋼管２００は、ねじ切りされたねじ切り部２０５を備えていてもよい。例えば、図８に示す端部２０４ａにねじ切り部２０５が形成される。言い換えると、複数の凹凸１０１が形成されていない箇所にねじ切り部２０５が形成される。ねじ切り部２０５を形成する際に、端部２０４ａを覆う金属層１０６は、専用の工具などで削られる。
【００７２】
なお、ねじ切り部２０５は、鋼材１００の内表面２０３に形成されていてもよい。
【００７３】
なお、ねじ切り部２０５は、被めっき鋼材１０３が露出しないように、表面に亜鉛塗料が塗布されてもよい。
【００７４】
次に、曲げ加工された鋼管２００について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施の形態２に係る曲げ加工された鋼管２００の断面図である。なお、曲げ加工は、専用の工具または人力により行われる。また、便宜上、図９では、被めっき鋼材１０３の内表面２０３側の図示を省略している。
【００７５】
図９に示すように、曲げ加工された鋼管２００は、所定の曲げ半径で湾曲する湾曲部２０６を有する。複数の凹凸１０１は、少なくとも湾曲部２０６を構成する表面に形成される。複数の凹凸１０１は、例えば、図８の外表面２０４及び図７の表面２０３の少なくとも一方に形成される。図９の例では、複数の凹凸１０１は、湾曲部２０６の外表面２０４に形成されている。
【００７６】
例えば、複数の凹凸１０１が形成されていない従来の鋼管であれば、湾曲部２０６において、合金層１０４ａが、被めっき鋼材１０３から剥がれてしまうことが起こり得る。一方、本実施の形態に係る鋼管２００は、湾曲部２０６に複数の凹部１０１が形成されているので、湾曲部２０６において、合金層１０４ａが被めっき鋼材１０３から剥がれてしまうことを抑制することができる。
【００７７】
ここで、実施の形態２に係る合金層１０４ａが被めっき鋼材１０３からはがれてしまうことを抑制できることを説明する。
【００７８】
合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の柱状結晶は、凹部１０９を形成している柱状結晶に比べて、凸部１１０を形成している柱状結晶の方が、密度が低くなっている。言い換えると、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の凸部１１０は、非常に脆くてひび割れなどに対する耐久性が低い状態となっている。このような構造をとることによって、鋼管２００が曲げられた場合に、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の凸部１１０の脆い部分である凸部１１０から優先してひび割れが発生する。柱状結晶の密度が大きい凹部１０９にひび割れが発生ときに比べて、柱状結晶の密度が小さい凸部１１０にひび割れが発生した場合の方が、ひび割れが広がりにくくなるので、ひび割れの発生によって、被めっき鋼材１０３と合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）とが剥がれることを抑制することができる。
【００７９】
このように、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）に複数の凹凸１０１が形成されることによって、複数の凹凸１０１上に形成された合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の一部に脆い部分が形成されることによって、鋼管２００が、鋼管製造の際、鋼管施工の際、寒暖差による鋼管の伸縮の際、または、鋼管を曲げて使用した際などに、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）にひび割れが成長して割れることを抑制することができる。
【００８０】
（溶融亜鉛めっき方法）
次に、本実施の形態２に係る鋼管２００の溶融亜鉛めっき方法、つまり鋼管２００を作製する製造方法について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、実施の形態２に係る溶融亜鉛めっき方法を示すフローチャートである。なお、図１０では、複数の凹凸１０１が形成された鋼材１００を管状に成形した後に溶融亜鉛めっきを行うことで鋼管２００を形成する例について説明する。
【００８１】
図１０に示すように、鋼管２００は、準備する工程（ステップＳ１１）、凹凸形成工程（ステップＳ１２）、切断工程（ステップＳ１３）、めっき前処理工程（ステップＳ１４）、めっき工程（ステップＳ１５）、管状体形成工程（ステップＳ１６）、ねじ切り工程（ステップＳ１７）、曲げ工程（ステップＳ１８）、検査工程（ステップＳ１９）の順番で、製造される。
【００８２】
図１０に示すように、まず、ステップＳ１１は、板状の鋼材を準備する工程である。なお、ステップＳ１１では、帯状の鋼材をコイル状に巻いたものを準備してもよい。
【００８３】
続いて、ステップＳ１２は、板状の被めっき鋼材１０３のめっき面１０２に複数の凹凸１１を形成する工程である。研磨方法としては、研磨紙をめっき面に対して擦るように研磨することが好ましい。研磨紙の番手は、例えば、２４０番手、２８０番手、３２０番手、３６０番手、４００番手、５００番手、６００番手、８００番手、１０００番手、１２００番手、１５００番手、２０００番手、２５００番手などであってもよく、特に限定されることはない。このように、凹凸形成工程は、研磨によって複数の凹凸１０１を形成する研磨工程であってもよい。なお、凹凸形成工程は、研磨によって複数の凹凸１０１を形成することに限定されない。
【００８４】
続いて、ステップＳ１３は、被めっき鋼材１０３を所定の長さに切断する工程である。ステップＳ１３では、例えば、被めっき鋼材１０３を所定の長さ（例えば、３．６ｍ）に連続して切断する。なお、所望の長さに切断された被めっき鋼材１０３を切断材とも記載する。
【００８５】
続いて、ステップＳ１４は、切断材に対してめっき前処理を行う工程である。
【００８６】
ここで、本実施の形態においては、ステップＳ１４は、ステップＳ１２と、後述するステップＳ１５との間に行われる。
【００８７】
ここで、ステップＳ１４では、脱脂処理、酸洗処理、フラックス処理などが行われる。
【００８８】
なお、脱脂処理とは、例えば既知の方法であり、アルカリ溶液により電解脱脂を行うことである。酸洗処理とは、例えば、硫酸による電解酸洗処理である。フラックス処理とは、例えば既知の方法であり、塩化亜鉛などを主成分とするフラックスによる処理である。
【００８９】
なお、ステップＳ１１で準備される被めっき鋼材１０３は、熱間圧延により酸化被膜が形成されている被めっき鋼材１０３であってもよい。例えば、被めっき鋼材１０３は、黒皮材であってもよい。
【００９０】
ここで、ステップＳ１４は、全ての部分に対してめっき前処理するのではなく、ステップＳ１２で複数の凹凸１０１を形成した部分のみ選択的にめっき前処理を行ってもよい。ステップＳ１４では、例えば、鋼材１００が黒皮材である場合、全ての部分に対してめっき前処理するのではなく、複数の凹凸１０１が形成されていない部分にめっき前処理しないことで、当該部分には酸化被膜が残る。これにより、後述するステップＳ１５において、選択的に亜鉛を付着させることができる。ここで、選択的になるのは、酸化被膜上に亜鉛が付着しにくいためである。これにより、不要な部分に亜鉛が付着することを抑制することができる。
【００９１】
続いて、ステップＳ１５は、複数の凹凸１０１が形成された切断材を溶融亜鉛めっき浴に浸漬することでめっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）上に合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）及び合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）を覆う亜鉛層１０５（１０５ａ、１０５ｂ）をこの順に形成する。切断材の状態でステップＳ１５を行うことで、切断材の外表面２０４及び内表面２０３の両面に合金層１０４ｂ、１０４ａ、及び、亜鉛層１０５ｂ、１０５ａを形成することができる。そのため、切断材の状態でステップＳ１５を行う場合、ステップＳ１２において鋼材１００の両面に複数の凹凸１０１が形成されるとよい。
【００９２】
なお、溶融亜鉛めっき浴の温度及び浸漬時間は、既知の条件を用いることができる。例えば、溶融亜鉛めっき浴の温度は、４５０℃であるが、これに限定されることはない。
【００９３】
切断材を引き上げた直後、当該切断材の表面に付着した亜鉛量の調整が行われる。つまり、亜鉛層１０５（１０５ａ、１０５ｂ）の厚みの調整が行われる。亜鉛量の調整は、例えば、エアブローにより行われる。エアブローは、亜鉛が流動性を有している間に行う必要があるので、高圧で短時間に行われることが望まれる。従来の鋼材であれば、高圧でエアブローすると亜鉛量が少なくなりすぎる場合がある。つまり、所望の亜鉛層の厚みが得られない場合がある。一方、本実施の形態に係る切断材は、複数の凹凸１０１が形成されており、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の柱状結晶が様々な方向を向いていることで、それが抵抗となり高圧でエアブローしても亜鉛量が少なくなりにくい。また、高圧エアブローすることで、亜鉛量が安定する。よって、複数の凹凸１０１が形成されていることで、亜鉛層１０５（１０５ａ、１０５ｂ）の厚みが安定し（均一になり）、外観も向上する。
【００９４】
また、切断材は、複数の凹凸１０１が形成されていることで、付着する亜鉛量を増やすことができ、かつ、当該亜鉛量を高圧ブローにより調整しやすくなる。従来よりも厚みの調整幅が大きくなる。
【００９５】
これにより、図２に示す鋼材１００が作製される。
【００９６】
続いて、ステップＳ１６は、複数の凹凸１０１が形成された鋼材１００を管状に成形し、突き合わせた両端部を溶接などにより接合することで、管状の溶融亜鉛めっき１００を形成する管状体形成工程である。なお、接合方法は、溶接に限定されない。
【００９７】
図１０を再び参照して、続いて、ステップＳ１７は、鋼管２００の端部２０４ａ及び２０３ａをねじ切りするねじ切り工程である。例えば、ステップＳ１７では、図８に示すように、複数の凹凸１０１が形成されている位置（例えば、鋼管２００の長手方向の端部２０４ａ及び図７に示す２０３ａ）にねじ切りが行われる。これにより、継手などを用いて複数の鋼管２００を接続することができる。
【００９８】
なお、ステップＳ１７が行われる場合、ステップＳ１２において、ねじ切りをする第一領域（例えば、図８に示す端部２０４ａ、図７に示す２０３ａ）、及び、ねじ切りをしない第二領域（例えば、図８に示す中央部２０４ｂ、図７に示す２０３ｂ）のうち、第二領域に対応する領域のみに複数の凹凸１０１が形成されてもよい。例えば、ステップＳ１２では、鋼管２００の端部２０４ａ、２０３ａ以外の部分（例えば、中央部２０４ｂ、図７に示す２０３ｂ）に複数の凹凸１０１を形成する。具体的には、ステップＳ１２では、鋼管２００の端部２０４ａ、２０３ａ以外の部分に対応する鋼材１００の部分に複数の凹凸１０１を形成する。
【００９９】
これにより、図８に示す鋼管２００が作製される。
【０１００】
続いて、ステップＳ１８では、合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）及び亜鉛層１０５（１０５ａ、１０５ｂ）が形成された切断材に対して、曲げ加工する。例えば、ステップＳ１８では、専用の工具などを用いて、湾曲形状を有する切断材（例えば、図９を参照）が形成される。上記で説明したように、本実施の形態に係る切断材は、めっき面１０２（１０２ａ、１０２ｂ）に複数の凹凸１０１が形成されているので、曲げ加工が行われても、被めっき鋼材１０３から合金層１０４（１０４ａ、１０４ｂ）が剥がれにくい。なお、曲げ工程は、加工工程の一例である。
【０１０１】
これにより、図９に示す鋼管２００が作製される。
【０１０２】
続いて、ステップＳ１９では、曲げ加工が行われた鋼管２００に対して、外観等の検査を行う。耐食性の観点から、鋼管２００は、曲げられた状態で、合金層１０４ａと被めっき鋼材１０３とが剥がれていないことが望まれる。そこで、ステップＳ１９では、合金層１０４ａと鋼材１００との剥がれにおいても、検査が行われる。
【０１０３】
ここで、ステップＳ１６〜Ｓ１９は、鋼材を管状にしたい場合に行われる工程であり、板状の鋼材を作製する場合には必要に応じて省略され得る工程である。
【０１０４】
（他の実施の形態）
以上、溶融亜鉛めっき鋼材等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、または本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【０１０５】
例えば、上記実施の形態２では、溶融亜鉛めっき鋼管は、断面視において、略円形である丸形鋼管について説明したが、溶融亜鉛めっき鋼管の断面形状はこれに限定されない。溶融亜鉛めっき鋼管は、例えば、断面形状が多角形である角形鋼管、扇形などの異形鋼管などであってもよいし、その他の形状であってもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態では、鋼材の表面（内表面及び外表面）に直接金属層が形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、鋼材と金属層との間に、別の層が形成されていてもよい。例えば、鋼材と金属層との間に、亜鉛を含むプレめっき層が形成されていてもよい。プレめっき層は、金属層（溶融亜鉛めっき層）と異なる方法で形成される。プレめっき層は、例えば、電気めっきにより形成される。プレめっき層は、金属層より薄い。なお、プレめっき層は、亜鉛以外に、さらに、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、及び、錫の少なくとも一つを含んでもよい。
【０１０７】
また、上記実施の形態の鋼管の内面に形成される金属層上に、さらに電気絶縁性を有する電気絶縁層（例えば、樹脂層）が形成されてもよい。電気絶縁層は、金属層を内側から覆う。
【０１０８】
また、上記実施の形態では、鋼管は電線管である例について説明したが、これに限定されない。鋼管の用途は特に限定されず、どぶ漬けめっきにより作製される鋼管であれば、本発明を適用可能である。
【０１０９】
また、上記実施の形態で説明した溶融亜鉛めっき方法における複数の工程の順序は一例であり、順序は変更されてもよい。また、一部の工程は行われなくてもよい。例えば、図１０において、ステップＳ１６をステップＳ１３の前に行っても良い。つまり、鋼材１００を管状にしてからめっき処理を行っても良い。
【０１１０】
また、上記実施の形態２において、曲げ加工を含む例について説明したが、これに限定されない。上記実施の形態２の鋼管は、直線状の鋼管であってもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態２において、鋼管の製造方法を説明したが、実施の形態１に係る溶融亜鉛めっき鋼材以外の鋼材を作製する場合においても、図１０に示すフローチャートを適用可能である。なお、この場合は、ステップＳ１３等の工程は省略されてもよい。
【０１１２】
また、上記実施の形態で説明した溶融亜鉛めっき方法における各工程は、１つの工程で実施されてもよいし、別々の工程で実施されてもよい。なお、１つの工程で実施されるとは、各工程が１つの装置を用いて実施される、各工程が連続して実施される、または、各工程が同じ場所で実施されることを含む意図である。また、別々の工程とは、各工程が別々の装置を用いて実施される、各工程が異なる時間（例えば、異なる日）に実施される、または、各工程が異なる場所で実施されることを含む意図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００                          溶融亜鉛めっき鋼材
１０１                          複数の凹凸
１０２（１０２ａ、１０２ｂ）    めっき面
１０３                          被めっき鋼材
１０４（１０４ａ、１０４ｂ）    合金層
１０５（１０５ａ、１０５ｂ）    亜鉛層
１０８                          複数の凹凸
１０９                          凹部
１１０                          凸部
【図１】
2020190006.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020190006.tif 000005
【図４】
2020190006.tif 000006
【図５】
2020190006.tif 000007
【図６】
2020190006.tif 000008
【図７】
2020190006.tif 000009
【図８】
2020190006.tif 000010
【図９】
2020190006.tif 000011
【図１０】
2020190006.tif 000012