(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５mass％である溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法であって、めっき金属が凝固した後の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を加熱処理することにより伸び特性の改善を図る方法において、
めっき表面粗さＲａが０．２０μｍ以上のめっき皮膜が形成された溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板をコイル巻取り張力３．０ｋｇ／ｍｍ２以下で巻き取った後、タイトコイルバッチ加熱によりコイル最高温度部の到達板温が３００℃未満となるような条件で加熱処理することを特徴とする溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
コイルをタイトコイルバッチ加熱により加熱処理する際の加熱雰囲気中の酸素濃度が２０体積％以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５ｍａｓｓ％である溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に代表される、めっき皮膜中にＡｌを２０〜９５ｍａｓｓ％含有する溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板（以下、「５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板」を例に説明する）は、特公昭４６−７１６１号に示されるように溶融亜鉛めっき鋼板に較べて優れた耐食性を示すことから、近年、建材分野を中心に需要が増加しつつある。
この５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は、酸洗脱スケールした熱延鋼板又はこれをさらに冷間圧延して得られた冷延鋼板を下地鋼板とし、連続式溶融めっき設備において以下のようにして製造される。
【０００３】
連続式溶融めっき設備では、下地鋼板は還元性雰囲気に保持された焼鈍炉内で所定温度に加熱され、焼鈍と同時に鋼板表面に付着する圧延油等の除去、酸化膜の還元除去が行われた後、下端がめっき浴に浸漬されたスナウト内を通って所定濃度のＡｌを含有した溶融亜鉛めっき浴中に浸漬される。めっき浴に浸漬された鋼板はシンクロールを経由してめっき浴の上方に引き上げられた後、めっき浴上に配置されたガスワイピングノズルから鋼板の表面に向けて加圧した気体を噴射することによりめっき付着量が調整され、次いで冷却装置により冷却され、所定のめっき皮膜が形成された５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板が得られる。
【０００４】
連続式溶融めっき設備における焼鈍炉の熱処理条件及び雰囲気条件、めっき浴組成やめっき後の冷却速度等の操業条件は、所望のめっき品質や材質を確保するために所定の管理範囲で精度よく管理される。
上記のようにして製造された５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板のめっき皮膜は、主としてＺｎを過飽和に含有したＡｌがデンドライト凝固した部分と、残りのデンドライト間隙の部分からなっており、デンドライトはめっき皮膜の膜厚方向に積層している。このような特徴的な皮膜構造により、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は優れた耐食性を示す。
【０００５】
また、めっき浴には通常１．５ｍａｓｓ％程度のＳｉが添加されているが、このＳｉの働きにより、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板はめっき皮膜／下地鋼板界面の合金相成長が抑えられ、合金相厚さは約１〜２μｍ程度である。この合金相が薄ければ薄いほど優れた耐食性を示す特徴的な皮膜構造の部分が多くなるので、合金相の成長抑制は耐食性の向上に寄与する。
通常、めっき浴には不可避的不純物、鋼板やめっき浴中の機器等から溶出するＦｅ、合金相抑制のためのＳｉが含まれるが、それら以外にも何らかの元素が添加されている場合もあり、合金相やめっき皮膜中にはそれら元素が合金或いは単体の形で存在している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は優れた耐食性を有する反面、機械的特性、特に伸び特性が他のめっき鋼板、例えばめっき皮膜中にＡｌを５ｍａｓｓ％程度含有する溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板（以下、「５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板」という）に較べて劣る傾向があり、このため厳しい加工を行う用途には使用しにくい難点がある。一方、５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は伸び特性に優れているため加工が容易であるものの、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に較べて耐食性に劣っており、このため最近では５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板への置き替えが行われようになりつつある。
【０００７】
上述したように５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は伸び特性値が小さいために、同程度の加工を行った場合でも同一めっき皮膜厚の５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に較べて加工性に劣る傾向がある。そのため折り曲げ等の加工を行うと、加工の程度によっては被加工部のめっき鋼板部分に亀裂が生じ、使用上大きな問題となる場合がある。
このような問題に対して、例えば特公昭６１−２８７４８号では５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に所定の熱処理を施すことによってその延性を改善する方法が示されている。しかしながら、本発明者らが実験などにより確認したところによれば、このような熱処理をバッチ処理によりめっき鋼板コイルに対して実施した場合、熱処理中にコイル内の鋼板間に焼付き（密着）が発生し、この結果、製品であるめっき鋼板の美麗な表面外観が著しく損なわれるという問題を生じることが判った。
【０００８】
また、特公昭５３−９１７６号には合金化溶融亜鉛めっき鋼板をバッチ焼鈍によって４００〜４８０℃に加熱する際に、加熱雰囲気を微酸化性にして鋼板間での焼付けを防止する方法が示されているが、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板のバッチ加熱を上記温度範囲で実施すると鋼板間での焼付けの発生は避けられない。したがって本発明の目的は、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に代表される、めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５ｍａｓｓ％である溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板であって、伸び特性が優れしかも美麗なめっき表面外観を有するめっき鋼板を安定して製造することができる溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のために、本発明者らは実用製品としての優れためっき表面外観を確保するという観点から、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の伸び特性を向上させ、且つ美麗なめっき表面外観を得るための最適な製造方法について鋭意検討を行った。その結果、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を連続溶融めっきラインで製造する際に、めっき表面粗さＲａが０．２０μｍ以上のめっき皮膜を形成させるとともに、コイル巻取り時の巻取り張力を３．０ｋｇ／ｍｍ２以下にし、次いで、タイトコイルバッチ加熱によりコイル最高温度部の到達板温が３００℃未満となるような条件で加熱処理することにより、加熱処理による伸び特性の適切な改善が図られるとともに、コイル内のめっき鋼板間の焼付けが適切に防止され、伸び特性に優れ且つ美麗なめっき表面外観を有する５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を製造できることが判った。
【００１０】
すなわち、本発明の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法は以下のような特徴を有する。
【００１１】
［１］  めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５ｍａｓｓ％である溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法であって、めっき金属が凝固した後の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を加熱処理することにより伸び特性の改善を図る方法において、
めっき表面粗さＲａが０．２０μｍ以上のめっき皮膜が形成された溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板をコイル巻取り張力３．０ｋｇ／ｍｍ２以下で巻き取った後、タイトコイルバッチ加熱によりコイル最高温度部の到達板温が３００℃未満となるような条件で加熱処理することを特徴とする溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法。
【００１２】
[2] 上記[1]の製造方法において、コイルをタイトコイルバッチ加熱又はオープンコイルバッチ加熱により加熱処理する際の加熱雰囲気中の酸素濃度が２０体積％以上であることを特徴とする溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明が製造の対象とするめっき鋼板は、めっき皮膜中にＡｌを２０〜９５ｍａｓｓ％含有する溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板であり、また、めっき皮膜のより好ましい成分組成は、Ａｌ：４５〜６５ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．７〜２．０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：１０ｍａｓｓ％未満、残部が不可避的不純物を含む実質的なＺｎであり、このような組成の場合に特に優れた耐食性を発揮する。
また、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板のめっき付着量は特に限定されないが、一般に片面当たり３０〜１２０ｇ／ｍ２程度が適当である。
【００１４】
本発明法では、連続溶融めっきラインにおいて鋼板面にめっき表面粗さＲａが０．２０μｍ以上の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき皮膜を形成するとともに、この溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板をコイル巻取り張力３．０ｋｇ／ｍｍ２以下で巻き取り、次いで、タイトコイルバッチ加熱によりコイル最高温度部の到達板温が３００℃未満となるような条件で加熱処理する。
【００１５】
ここで、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板のめっき表面粗さＲａを０．２０μｍ以上とするのは、めっき表面粗さＲａが０．２０μｍ未満ではめっき鋼板をコイルに巻き取った際にめっき鋼板どうしの接触面積が大きくなり、タイトコイルバッチ加熱の際にめっき鋼板間に焼付きが発生し、製品としての使用に耐え得るめっき表面外観が得られなくなるためである。但し、めっき表面粗さＲａの値があまり大きいとめっき表面の凹凸感が大きくなり、めっき表面外観が劣化する傾向がある。このためめっき表面粗さＲａは２．０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１６】
めっき表面粗さＲａを支配する要因としては、鋼板のめっき浴中への侵入板温、めっき浴温度、めっき浴組成などの他に、スパングルを形成させるめっき鋼板にあってはめっき後の冷却速度などが、スパングル模様を目立たなくさせるめっき鋼板にあってはめっき後の調質圧延の条件などが挙げられ、したがって、これらを適宜調整することによりめっき表面粗さＲａが０．２０μｍ以上のめっき皮膜を得ることができる。
【００１７】
また、連続溶融めっきラインにおいてめっき鋼板をコイルに巻取る際に、コイル巻取り張力を３．０ｋｇ／ｍｍ２以下とするのは、巻取り張力が３．０ｋｇ／ｍｍ２を超えるとコイル内でのめっき鋼板間の接触力が大きくなり、タイトコイルバッチ加熱時にめっき鋼板間に焼付きが発生し、製品としての使用に耐え得るめっき表面外観が得られなくなるためである。但し、コイル巻取り張力があまり低いとコイル状態に保持する力が弱まり、コイルの変形若しくは潰れが発生しやすい。このためコイル巻取り張力は０．３ｋｇ／ｍｍ２以上とすることが好ましい。
【００１８】
連続溶融めっきラインから取り出されためっき鋼板のコイルは、タイトコイルバッチ加熱によりコイル最高温度部の到達板温が３００℃未満、好ましくは２００℃以下となるような条件で加熱処理される。この加熱処理において、コイル最高温度部の到達板温が３００℃以上であるとめっき表面の粘性低下が発生してめっき鋼板間に焼付きが発生し、製品としての使用に耐え得るめっき表面外観が得られない。また、加熱温度の下限については、コイル最低温度部の到達板温が１００℃以上、好ましくは１５０℃以上となるようにすることが適当である。コイル最低温度部の到達板温が１００℃未満では加熱による伸び特性の改善効果が十分に得られない。
【００１９】
また、加熱保持時間は５分以上、２４時間以下とすることが適当である。加熱保持時間が５分未満では十分な伸び特性改善効果が得られず、一方、２４時間を超えるとめっき鋼板間の焼付きが発生しやすくなる。
図１に、本発明で行うタイトコイルバッチ加熱の代表的な昇温・保持・冷却温度パターンを示す。
【００２０】
また、タイトコイルバッチ加熱を行う際の加熱雰囲気は、空気、Ｎ２，Ｈ２又はＮ２−Ｈ２などの各雰囲気とすることができる。但し、雰囲気が酸素を含んでいると、加熱中にめっき皮膜表層に薄い酸化膜が形成され、この酸化膜が鋼板間の焼付けの防止に有利に作用する。このような観点から加熱処理の雰囲気は酸素を２０体積％以上含むことが好ましい。
【００２３】
本発明法により製造されるめっき鋼板は、めっき表面にスパングルを形成してもよいし、またスパングル模様を目立たなくさせるようにしてもよい。一般に、めっき表面にスパングルを有するめっき鋼板はその外観性から裸使用する用途に、また、めっき表面のスパングル模様を目立たなくさせためっき鋼板は塗装下地用途に、それぞれ適している。
めっき表面のスパングル模様を目立たなくさせるには、常法に従ってめっき後に調質圧延などを実施すればよい。
【００２４】
【実施例】
常法で製造した冷延鋼板（板厚０．５ｍｍ）を連続式溶融めっき設備に通板し、５５mass％Ａｌ−１．５mass％Ｓｉ−Ｚｎめっき浴を用いて溶融めっきを行って溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を製造し、これをコイルに巻き取った。溶融めっきラインのラインスピードは１６０ｍ／ｓｅｃとし、片面めっき付着量はめっき鋼板間でのバラツキが７５〜９０ｇ／ｍ２の範囲内に収まるようにした。次いで、めっき鋼板コイルをタイトコイルバッチ加熱により種々の条件で加熱処理し、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の製品とした。
【００２５】
得られた製品について、下記の方法に基づいて焼付け発生の有無、めっき表面外観及び伸び特性を評価した。その結果を、溶融めっき条件、タイトコイルバッチ加熱条件、めっき皮膜の構成とともに表１及び表２に示す。
なお、表１に示す各実施例（本発明例及び比較例）では、タイトコイルバッチ加熱前に調質圧延を実施することによりめっき表面のスパングル模様を目立たなくさせためっき鋼板を、また表２に示す各実施例（本発明例及び比較例）ではめっき表面にスパングルを有するめっき鋼板を、それぞれ製造した。
【００２６】
（１）  焼付けの発生の有無
加熱処理後のコイル巻き戻し時において、めっき鋼板どうしが剥がれる際に発生する音の有無により、下記の通り焼付け発生の有無を評価した。
無し：コイル巻き戻し時にバリバリという音が発生しない。
発生：コイル巻き戻し時にバリバリという音が発生する。
【００２７】
（２）  めっき表面外観
加熱処理後のめっき鋼板の表面外観を目視観察し、下記の通りに評価した。
良い：めっき表面は加熱処理前と変化がなく、美麗なめっき表面外観を有する。
悪い：コイル総面積の１％以上の部分に、めっき鋼板間の焼付けによるめっき剥離又は溶着が発生し、劣悪なめっき表面外観を有する。
【００２８】
（３）  伸び特性
ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１（１９９８）金属材料引張試験片に規定されている５号試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（１９９８）金属材料引張試験方法により試験を行い、破断時全伸びにより評価した。具体的な評価方法としては、加熱処理を行う前のめっき鋼板の破断時全伸びに対する破断時全伸びの増加量（％）で評価を行った。
【００２９】
【表１】
0003581862.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003581862.tif 000003
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明法によれば、５５％Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板に代表される、めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５ｍａｓｓ％である溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板であって、伸び特性が優れしかも美麗なめっき表面外観を有するめっき鋼板を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で行うタイトコイルバッチ加熱の代表的な昇温・保持・冷却温度パターンを示す説明図
【図１】
0003581862.tif 000004