(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続溶融アルミニウムめっきラインにおいて、Ｓｉ含有量６〜１２重量％のＡｌ-Ｓｉ合金めっき浴中に鋼板を導入し、めっき浴上で冷却速度１０℃／秒以上の急速冷却を施すことにより、大きさ(Ｓ)２５μｍ以下のＡｌリッチの結晶相からなる母相にＳｉリッチの結晶相が分散生成した金属組織を有するめっき層を形成した後、ダルロールを用いたスキンパスミルによる調質圧延において、前記めっき層に付与される表面粗度をＲｍａｘ１５μｍ以下とすることからなる耐食性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法。
[但し、Ａｌリッチの母相の大きさ(Ｓ)とは、めっき層の層厚と、めっき層と素地鋼との反応生成物である金属間化合物層の層厚との合計層厚を二等分する仮想の中心線にそって測定される、該中心線と交叉するＳｉリッチ結晶相の隣り合う離隔距離である]。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融アルミニウム鋼板は、良好な耐食性、耐熱性等を有することから、自動車用排気系部材，熱器具用部材等として広く実用されている。
連続溶融アルミニウムめっきは、図６に示すように、鋼板（１０）を、所定の浴組成・浴温度に保持された溶融めっき浴（１１）に導通することにより行われ、浴上に導出された鋼板は、めっき付着量制御装置（ガスワイピング等）（１２）によりめっき層厚を調節されたうえ、冷却装置（衝風冷却等）（１３）で冷却されながら移送される。
【０００３】
溶融アルミニウムめっき浴には、Ｓｉを含有するＡｌ−Ｓｉ合金浴が使用される。めっき浴をＳｉ含有組成とするのは、めっき層と素地鋼との界面に生じる反応［Ａｌと素地Ｆｅとの反応により硬く脆い金属間化合物が生成し、製品めっき鋼板の加工性が損なわれる］を抑制するためである。そのＳｉ含有量は通常、約６〜１２重量％の範囲に調節される。
上記めっき鋼板は、鋼板の形状矯正および降伏点伸び解消等のためにスキンパスミルによる調質圧延を施されて製品に仕上げられる。美麗な表面肌を要求される場合は、ダルロールによるスキンパスミルにおいてめっき層の表面粗度が調整される。近時は、表面肌重視の観点から、めっき層の表面粗度を大きくする傾向にあり、Ｒｍａｘ約２０μｍ程度の粗度に調整されることも多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶融アルミニウムめっき鋼板の耐食性は、塩水噴霧試験等による評価に大きな差異を生じることがあり、製品間の耐食性の安定性に問題がある。この品質のバラツキは、表面肌重視の観点から、ダルロールを用いたスキンパスミルによる調質圧延において、粗い表面粗度を付与された製品に生じ易い傾向がある。
本発明者等は、下記のように、めっき層の金属組織およびめっき層の表面粗度が上記めっき鋼板の耐食性に大きな影響を与えることを見出した。
【０００５】
溶融アルミニウムめっき鋼板は、図３に示すように、Ａｌを主成分とするＡｌ-Ｓｉ合金めっき層（以下，単に「めっき層」とも称する）（１）と、素地鋼（３）との反応生成物層（Ｆｅ-Ａｌ-Ｓｉ金属間化合物層）（２）を有する。めっき層（１）は、めっき金属の凝固過程の早い段階で晶出生成したＡｌリッチの結晶相（母相）（１１）と、それにつづいて晶出生成したＳｉリッチの結晶相（Ｓｉリッチ相）（１２）からなる金属組織を有している。Ｓｉリッチ相（１２）は、Ａｌリッチの母相（１１）に比べて著しく腐食を生じ易く、このためＳｉリッチ相（１２）が局所的に生成した部分は、腐食性物質（Cl−，H２O，O−等）がめっき層内部に浸入する経路となり、素地鋼（３）と腐食物質との接触を生じ易い。素地鋼(３)に腐食物質が接触すると、電気的に卑である素地鋼の腐食が急速に進行する。
【０００６】
また、ダルロールによる調質圧延を施されためっき鋼板のめっき層は、図４に示すように、凹凸表面を有する。めっき層（１）の表面の凹部（１３）は、ダルロール表面の凸部に押圧されて圧縮・減厚した部分である。Ｓｉリッチ相（１２）が局所的に生成している部分に、ダル面の凸部が押圧されると、めっき層の圧縮・減厚によりＳｉリッチ相（１２）の分布が密となり、その結晶片の相互の接触が高まる。このため、Ｓｉリッチ相（１２）の腐食に伴い、素地鋼(３)に対する腐食物質の供給および素地鋼の腐食が助長される。
本発明は、溶融アルミニウムめっき鋼板の腐食に関する上記知見に基づいて、耐食性のバラツキを解消し、製品間の品質の安定性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明により製造される溶融アルミニウムめっき鋼板は、
Ｓｉ含有量が６〜１２重量％で、Ａｌリッチの結晶相からなる母相中にＳｉリッチの結晶相が分散生成した金属組織を有するＡｌ-Ｓｉ合金めっき層における、前記Ａｌリッチの母相の大きさ（Ｓ）（後記）が２５μｍ以下であり、該めっき層の表面は、めっき層形成後のダルロールによるスキンパス(調質圧延)で付与された、Ｒｍａｘ１５μｍ以下の表面粗度を有している。
【０００８】
本発明において、めっき層のＡｌリッチ相（母相）（１１）の大きさ（Ｓ）とは、図５に示すように、めっき層（１）の層厚と金属間化合物（めっき層１と素地鋼３との反応生成物）（２）の層厚との合計層厚を二等分する仮想線（中心線Ａ）にそって測定される、該中心線と交叉するＳｉリッチ相（母相１１中に分散生成しているＳｉリッチ結晶相）（１２）の隣り合う離隔距離(Ｓ)（単位はμｍ）を意味している。
【０００９】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼板は、連続溶融アルミニウムめっきラインにおいて、Ｓｉ含有量６〜１２重量％のＡｌ-Ｓｉ合金めっき浴中に鋼板を導入し、めっき浴上で冷却速度１０℃／秒以上の急速冷却を施すことにより、大きさ(Ｓ)２５μｍ以下のＡｌリッチの結晶相からなる母相（１１）にＳｉリッチの結晶相（１２）が分散生成した金属組織を有するめっき層を形成した後、ダルロールを用いたスキンパスミルによる調質圧延において、前記めっき層に付与される表面粗度をＲｍａｘ１５μｍ以下とすることからなる工程を経ることにより製造される。
【００１０】
本発明は、上記のように、めっき層の母相（Ａｌリッチ結晶相）（１１）の大きさ(Ｓ)および調質圧延におけるめっき層の表面粗度の制御の効果として、めっき層内のＳｉリッチ相（１２）の存在に起因する前記弊害を抑制緩和し、良好な耐食性を確保することを可能にしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
めっき浴から導出される鋼板表面に付着しためっき金属は、その冷却過程で、Ａｌリッチの結晶が晶出して母相を形成し、ついでＳｉリッチの結晶相が晶出生成する。めっき浴組成（Ｓｉ含有量）が同じで、Ａｌリッチ結晶とＳｉリッチ結晶の生成量比が同じであれば、母相となるＡｌリッチ相（１１）が微細化されるに伴って、Ｓｉリッチ相（１２）の晶出が分散される。その晶出分散の効果として、Ｓｉリッチ結晶片の相互の接触頻度が低くなり、めっき層を貫通する腐食物質の侵入経路の形成および素地鋼に対する腐食物質の接触が抑制防止される。この効果を得るには、Ａｌリッチ母相（１１）の大きさ（Ｓ）を２５μｍ以下に規制することを要する。
【００１２】
上記のＡｌリッチ母相の大きさ（Ｓ）は、溶融めっき浴上に導出された鋼板のめっき金属の冷却速度により制御される。
図１は、その冷却速度と、Ａｌリッチ母相の大きさ(Ｓ)との相関を示している［供試めっき鋼板：めっき浴  ９〜１２重量％Ｓｉ−Ａｌ，めっき金属付着量：３０〜６０ｇ／ｍ２・片面］。
図示のように、冷却速度１０℃／ｓｅｃの急速冷却により、Ａｌリッチ母相の大きさ(Ｓ)２５μｍ以下が確保されている。なお、約２０℃／ｓｅｃを越える急速冷却を加えても、微細化効果の実質的な増加はないので、それを越える急速冷却とする必要はない。
【００１３】
Ａｌリッチ相の大きさ(Ｓ)を規制するための急速冷却は、めっき浴上に配置されている冷却装置（１３）の冷却出力比（送風流量）を制御することにより行われる。めっき浴上に導出されためっき鋼板に急速冷却を施すことは、Ａｌリッチ母相を微細化する効果のほかに、めっき金属と素地鋼との界面反応（硬質のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ金属間化合物生成）が抑制されることによる、製品めっき鋼板の加工性・めっき密着性の改善をもたらす。
【００１４】
なお、めっき浴として、Ｓｉ含有量６〜１２重量％の浴組成を使用しているのは、Ｓｉ量がこれに満たないと、めっき金属と素地鋼との界面反応の抑制効果が不足し、他方その範囲を越えると、めっき層の硬質化をきたし、いずれの場合も製品めっき鋼板の加工性、めっき密着性が損なわれるからであり、この浴組成は、通常の溶融アルミニウムめっきのそれと特に異ならない。
【００１５】
次に、スキンパスミルにおけるダルロールによる調質圧延について説明する。
溶融アルミニウムめっき鋼板のダルロールによる調質圧延において、めっき層表面に付与される表面粗度は、Ｒｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）１５μｍ以下に規制することを要する。
これは、スキンパスロールのダル面凸部がめっき層を押圧・圧縮することに起因する前述の不具合（Ｓｉリッチ相の結晶片同士の接触頻度の増大とそれに伴う素地鋼の早期腐食の発生）を抑制防止するためである。
このめっき層表面の粗度は、スキンパスロールとして使用するダルロールの表面粗度を適宜選択することにより容易に調整される。
【００１６】
図２は、調質圧延を経て得られた溶融アルミニウムめっき鋼板について、めっき層のＡｌリッチ相の大きさ(Ｓ)を制御するための冷却速度および調質圧延で付与されるめっき層の表面粗度と、耐食性（塩水噴霧試験）との関係を示している（供試材の詳細は後述）。
図示のように、めっき金属の冷却速度１０℃／ｓｅｃ以上（＝Ａｌリッチ相の大きさ(Ｓ)２５μｍ以下）および表面粗度（Ｒｍａｘ）１５μｍ以下、に制御されることにより、良好な耐食性が確保されている。
【００１７】
【実施例】
連続溶融アルミニウムめっきラインにおいて、Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴に鋼板を導通し、めっき浴上でめっき付着量を調整すると共に、冷却処理を施して溶融アルミニウム鋼板を得、ついでダルロールによる調質圧延を行って供試めっき鋼板を得る。各供試めっき鋼板から試験片を切り出し塩水噴霧試験（ＪＩＳ  Ｚ２３７１）に付して耐食性を評価した。
［塩水噴霧試験］
試験液：塩濃度５±０．５％，ｐＨ６．５〜７．２，液温  ３５±２℃
噴霧時間：２４０Ｈｒ
【００１８】
表１に、各供試めっき鋼板の製造条件および耐食性評価結果を示す。
図２は、表１に示した各供試めっき鋼板の耐食性と、冷却速度（℃／ｓｅｃ）および表面粗度（μｍＲｍａｘ）と耐食性評価との関係を示している。
表中、「耐食性」欄の記号は次のとおりである。
〇…発錆なし
×…赤錆（素地鋼腐食）発生または白錆（めっき層腐食）顕著に発生
【００１９】
発明例のものは、溶融めっきにおける急速冷却処理と調質圧延表面粗度の調整効果により、いずれも発錆はなく良好な耐食性を有している。
【００２０】
【表１】
0003658723.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
本発明の溶融アルミニウム鋼板は、めっき層の金属組織および表面粗度の調整効果として良好な耐食性を有し、製品間のバラツキが少なく品質の信頼性にすぐれている。また、安定した耐食性を維持しつつ表面肌品質に対する要請に応えることができる。本発明による安定した耐食性は、溶融めっき直後の冷却速度とスキンパスロールの表面粗度の選択により確保されるので、コスト増加や工程の煩瑣化等はなく、既設の設備で容易に実施することができ、実用性にすぐれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板表面の溶融アルミニウムめっき金属の冷却速度とめっき層のＡｌリッチ母相の大きさ(Ｓ)との関係を示すグラフである。
【図２】溶融アルミニウムめっき鋼板の塩水噴霧試験による耐食性の評価と、めっき層のＡｌリッチ母相の大きさ(Ｓ)およびめっき層の表面粗度(Ｒｍａｘ)との関係を示すグラフである。
【図３】溶融アルミニウムめっき鋼板の断面説明図である。
【図４】ダルロールによる調質圧延を施された溶融アルミニウムめっき鋼板のめっき層を示す断面説明図である。
【図５】溶融アルミニウムめっき層のＡｌリッチ相の大きさ(Ｓ)の説明図である。
【図６】連続溶融アルミニウムめっきラインを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１：めっき層
１１：Ａｌリッチ相（母相）
１２：Ｓｉリッチ相
１３：調質圧延で形成されためっき層表面の凹部
２：金属間化合物層
３：素地鋼
１０：鋼板
１１：溶融めっき浴
１２：めっき付着量制御装置
１３：冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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