(57)【要約】【課題】  本発明は、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材を提供する。【解決手段】  鋼材を、質量％で、Ａｌ：０．０４％以上６０％以下、Ｍｇ：０．５％以上５％以下を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる浴温４６０℃の溶融Ｚｎ合金めっき浴に浸漬した際に、始めの４８時間浸漬における該鋼材の平均腐食速度が８００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であり、かつ、前記鋼材を板厚３ｍｍにした際の曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工でクラックが発生しないことを特徴とする溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を、質量％で、Ａｌ：０．０４％以上６０％以下、Ｍｇ：０．５％以上５％以下を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる浴温４６０℃の溶融Ｚｎ合金めっき浴に浸漬した際に、始めの４８時間浸漬における該鋼材の平均腐食速度が８００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であり、かつ、前記鋼材を板厚３ｍｍにした際の曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工で、クラックが発生しないことを特徴とする溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項２】
前記溶融Ｚｎ合金めっき浴が、質量％で、さらにＮｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓから選ばれる１種又は２種以上を０．００１％以上１％以下含有する請求項１記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．５％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：２．５％以下、
Ｐ：０．２％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．２〜２０％
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項４】
質量％で、Ｍｎ：２％以下である請求項３記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項５】
質量％で、Ｐ：０．０１％以下である請求項３記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項６】
質量％で、Ｓ：０．０１％以下である請求項３記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項７】
質量％で、さらに
Ａｌ：０．００５〜１％、
Ｃｒ：０．１〜１４％、
Ｃｕ：０．１〜２％
の１種又は２種以上を含む請求項３〜６のいずれかに記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項８】
質量％で、Ａｌ：０．０５〜１．０％である請求項７記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項９】
質量％で、Ｃｒ：０．５〜１０％である請求項７記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１０】
質量％で、さらに
Ｍｏ：０．００１〜２％、
Ｖ：０．００１〜０．２％、
Ｔｉ：０．００１〜０．２％、
Ｎｂ：０．００１〜０．２％
の１種又は２種以上を含む請求項３〜９のいずれかに記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１１】
質量％で、Ｍｏ：０．１〜２％である請求項１０記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１２】
質量％で、Ｖ：０．０１〜０．２％である請求項１０記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１３】
質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．１％である請求項１０記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１４】
質量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．２％である請求項１０記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【請求項１５】
少なくとも溶融Ｚｎ合金と接する部分に、請求項１〜１４のいずれかに記載の鋼材を用いてなることを特徴とする溶融Ｚｎ合金めっき用釜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材に関するものである。より詳しくは、溶融Ｚｎ−Ｍｇめっきや溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌめっき等のＭｇやＡｌ等を含む溶融Ｚｎ合金に対する腐食速度が、従来のめっき釜用鋼よりも小さく、めっき釜や輸送用ポンプ、シンクロール、攪拌用治具、浸漬型ヒーター加熱管等の各種めっき設備に用いることができる、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、送電鉄塔、橋梁、道路用資材、建築金物、建築・土木用材料等の分野において、経済性、耐久性等の面から溶融Ｚｎめっき鋼材が広く用いられているが、最近では溶融Ｚｎめっき鋼材よりも耐食性に優れる溶融Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき鋼材や、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼材等の溶融Ｚｎ合金めっき鋼材が実用化されている。
【０００３】
しかし、これらの溶融Ｚｎ合金めっきを行う際に、従来からＺｎめっき釜用鋼材として用いられている低合金鋼をそのまま釜用材料として用いると、釜の腐食が激しく、めっき釜の寿命が著しく短くなる。即ち、溶融Ｚｎめっき浴中では、釜用鋼材のＦｅと溶融Ｚｎが反応し、Ｆｅ−Ｚｎ系合金層を形成して、鋼材は溶損するが、めっき浴中にＭｇやＡｌ等を含む場合は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の形成速度が著しく増大するため、釜用鋼材の消耗が激しく、その結果、釜の寿命が激減し、溶融Ｚｎめっき浴の場合ほどの耐久性が得られない。
【０００４】
なお、ここで言うＺｎ合金めっきとは、めっき浴中に、Ｍｇを質量％で０．５％以上５％以下、又は、Ａｌを質量％で０．０４％以上６０％以下の一方又は双方を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなるめっきのことを指すが、その他、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓ等の元素を含んでいても良い。
【０００５】
このため、耐食性に優れた釜用鋼材が種々検討されている。例えば、溶融Ａｌ−Ｚｎめっきに対しては、特開２０００−１０４１３９号公報（特許文献１）において、Ｃ：２．０〜４．０％、Ｓｉ：２．０〜５．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ：３．０〜２５．０％を含む鋼材が開示されているが、そもそも高Ｃ、高Ｓｉ系の鋳物であるため、加工性に劣り、Ｍｇを含むめっき浴に対しても効果があるかどうかは定かではない。
【０００６】
また、特開２００２−３２２５３４号公報（特許文献２）では、溶融Ｚｎめっきを対象とした、Ｃ：０．００５〜０．０５％、Ｓｉ：０．００５〜０．２５％、Ｍｎ：０．１〜１．１％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：３．５〜６．５％、Ａｌ：０．００５〜０．１％を含む鋼材が開示されているが、Ｍｇを０．５％以上含むめっき浴に対して効果があるかどうかは定かではなく、Ｃｒを高濃度に含むため、経済性に欠ける。
【０００７】
さらに、特開昭５８−１１７８５９号公報（特許文献３）では、溶融Ｚｎめっきに対する耐食性を向上するものとして、Ｃ：０．５〜２．５％、Ｓｉ：０．４〜３．０％、Ｍｎ：２％以下、Ｎｉ：２．５％以下、Ｃｒ：１１．５〜１４．５％、及びＣｏ：０．０５〜０．１５％、Ｖ：０．０５〜０．１５％、Ｎｂ：０．０５〜０．１５％の１種又は２種以上を含む鋼材が開示されているが、高Ｃ、高Ｃｒ系の鋳物であるため、加工性に劣り、また製造コストも高い。
【０００８】
特開昭５５−７９８５７号公報（特許文献４）では、溶融Ｚｎめっきに対する耐食性を向上させるものとして、Ｃ：０．４０％以下、Ｓｉ：１．５０〜３．５０％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ：３．０〜２０．０％を含む鋼材が開示されているが、高Ｓｉ系の材料であるため、加工性や溶接性に劣り、Ｃｒを含むことから製造コストも高い。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０４１３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２５３４号公報
【特許文献３】特開昭５８−１１７８５９号公報
【特許文献４】特開昭５５−７９８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、溶融めっき釜用材料として種々提案されているが、いずれもＣｒの添加によって溶融Ｚｎに対する耐食性の向上を図ったものであり、溶融Ｚｎ合金、特にＭｇを含有する溶融Ｚｎ合金に対しては、効果があるかどうか定かではなく、また、加工性、溶接性、経済性等と言った面で数々の問題がある。
そこで、本発明は、このような溶接性、コスト等と言った諸問題を解決し、溶接性を有し、かつ経済性にも優れた、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材、及びこれを用いた釜を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、今回、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ等の溶融Ｚｎ合金中での腐食量を低下させた鋼材を開発するに至った。これは、鋼中へのＮｉの添加によって、溶融Ｚｎ−Ａｌや溶融Ｚｎ−Ｍｇ、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ等の溶融Ｚｎ合金中での鋼材の耐食性が大幅に向上することを見出したことによるものである。
【００１２】
すなわち、
（１）鋼材を、質量％で、Ａｌ：０．０４％以上６０％以下、Ｍｇ：０．５％以上５％以下を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる浴温４６０℃の溶融Ｚｎ合金めっき浴に浸漬した際に、始めの４８時間浸漬における該鋼材の平均腐食速度が８００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であり、かつ、該鋼材を板厚３ｍｍにした際の曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工でクラックが発生しないことを特徴とする溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【００１３】
（２）前記溶融Ｚｎ合金めっき浴が、質量％で、さらにＮｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓから選ばれる１種又は２種以上を０．００１％以上１％以下含有する前記（１）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（３）質量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．５％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｎｉ：１．２〜２０％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【００１４】
（４）質量％で、Ｍｎ：２％以下である前記（３）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（５）質量％で、Ｐ：０．０１％以下である前記（３）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（６）質量％で、Ｓ：０．０１％以下である前記（３）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【００１５】
（７）質量％で、さらに、Ａｌ：０．００５〜１％、Ｃｒ：０．１〜１４％、Ｃｕ：０．１〜２％の１種、又は２種以上を含む前記（３）〜（６）のいずれかに記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（８）質量％で、Ａｌ：０．０５〜１．０％である前記（７）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（９）質量％で、Ｃｒ：０．５〜１０％である前記（７）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【００１６】
（１０）質量％で、さらに、Ｍｏ：０．００１〜２％、Ｖ：０．００１〜０．２％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％の１種、又は２種以上を含む前記（３）〜（９）のいずれかに記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（１１）質量％で、Ｍｏ：０．１〜２％である前記（１０）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（１２）質量％で、Ｖ：０．０１〜０．２％である前記（１０）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
【００１７】
（１３）質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．１％である前記（１０）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（１４）質量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．２％である前記（１０）記載の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた鋼材。
（１５）少なくとも溶融Ｚｎ合金と接する部分に、前記（１）〜（１４）のいずれかに記載の鋼材を用いてなることを特徴とする溶融Ｚｎ合金めっき用釜にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の鋼材は、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性に優れ、また、折り曲げ加工時の加工性、溶接性も良好で、経済的にも優れる。本鋼材をめっき釜や輸送用ポンプ、シンクロール、攪拌用治具、浸漬型ヒーター加熱管等の各種めっき設備に用いることで、これらの耐久性は、従来以上に向上するため、産業上の価値は極めて大きい。
また、本発明の溶融Ｚｎ合金めっき用釜は、溶融Ｚｎ合金による浸食を受け難く、耐久性に優れるため、釜交換の頻度を少なくできるので、設備休止が避けられ、生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の鋼材が対象とする溶融Ｚｎ合金について説明する。
溶融Ｚｎ合金とは、主として溶融Ｚｎ合金めっき用の、Ｚｎを主体とする溶融金属のことであり、溶融Ｚｎ−Ａｌ、溶融Ｚｎ−Ｓｎ、溶融Ｚｎ−Ｍｇ、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ等の溶融Ｚｎのことを指す。この内、特にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系はめっきの耐食性が高いことが知られている。
Ｍｇは、溶融Ｚｎめっきの耐食性を大幅に向上させる効果があるが、Ｍｇが０．５％未満ではその効果は不十分で、５％を超えるとめっき浴の酸化が激しくなりドロスが多量に発生し作業性を妨げるため、０．５％以上５％以下とすることが好ましい。
【００２０】
Ａｌは、溶融Ｚｎめっき鋼材の耐食性を向上させる効果と共に、Ｍｇを入れた際のめっき浴の酸化を抑制する効果があるが、Ａｌが０．０４％未満ではその効果が不十分で、６０％を超えると不めっきに成り易くなるため、０．０４％以上６０％以下とすることが好ましい。
さらには、その他に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓ等の金属を１種以上、０．００１％以上１％以下含むことによって、めっき層の耐食性をさらに向上させることが可能である。
【００２１】
上記のような溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系は耐食性が高いものの、溶融状態では金属の腐食性が高く、通常の溶融Ｚｎめっき用釜では極端に寿命が短くなるが、本発明の鋼材は、このような溶融Ｚｎ合金浴での耐食性が高く、具体的には浸漬して最初の４８時間での腐食量が８００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、好ましくは５００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である。
腐食量が大きいと、釜に穴が開く等釜の基本的機能が損なわれるが、そこに至らずとも、溶解した釜の成分、例えば、Ｆｅがめっき元素としてめっきされ、めっき組成が変化して所定の機能を果たすことができなくなる。腐食量が８００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であれば成分の変動幅が概ね０．５％以下に抑えられ、めっき特性への影響は軽微なものにできる。なお、最初の４８時間の腐食量を規定したのは、時間が経過すると共に腐食生成物が堆積し、腐食速度が低下することから、最初の４８時間における腐食量が重要であるためである。
【００２２】
当該鋼材を釜に加工する際には折り曲げ加工が必要となる。折り曲げ加工でクラックが発生すると、その部分が他の部分より早く溶損し孔開きに至る可能性があるため、９０°曲げ加工試験でクラックの発生があってはならない。鋼材に施される曲げ加工は種々あるが、９０°以上に曲げられることは考え難いため、本曲げ加工試験でクラックの発生がなければ十分使用に耐えるものと言える。加工方法は、例えば、熱間圧延材から長さ１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの折り曲げ加工用試験片を作製し、試験片の長さ方向の中央部付近をプレス機で曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工をすることで、評価することができる。
【００２３】
次に、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性と折り曲げ加工時の加工性に優れた本発明の鋼材の成分元素とその含有量について説明する。
Ｎｉは、本発明において重要な元素である。Ｎｉは、溶融Ｚｎ合金に対する鋼材の腐食速度を著しく減少させる効果がある。その作用機構は明確ではないが、溶融Ｚｎ合金中のＡｌやＭｇと反応、あるいは鋼材表面にＮｉが濃化し、バリア皮膜を形成すること等により、溶融Ｚｎ合金中におけるＦｅ−Ｚｎ合金化反応を抑制し、鋼の腐食を抑制することが考えられる。Ｎｉが１．２％未満では、その効果は顕著でなく、２０％を超えると、その効果は飽和する傾向にあるばかりか、加工性や経済性に劣るので、その含有量は１．２〜２０％とする。好ましくは、２％〜１０％であり、より好ましくは、２．５％〜５％である。
【００２４】
Ｃは、高温での強度を確保し、さらに、溶融Ｚｎ合金に対する耐食性を向上させる効果がある。Ｃが０．５％を超えると、耐浸食性や加工性、溶接性に劣るため、Ｃ含有量は０．５％以下とする。好ましくは、０．０５％以上０．２％以下である。
Ｓｉは、脱酸のために必要であるが、１．０％を超えると、加工性や耐食性、溶接性に劣るため、Ｓｉ含有量は１．０％以下とする。好ましくは、０．５％以下である。
【００２５】
Ｍｎは、脱酸及び強度確保のために必要であるが、２．５％を超えると脆化し易く加工性が低下する。また、溶接性も劣るため、Ｍｎ含有量は２．５％以下とする。好ましくは２％、より好ましくは１．５％以下である。
Ｐ、Ｓは、いずれも加工性を大幅に低下させ、かつ溶融Ｚｎ合金に対する耐食性を低下させる作用があるため、その含有量は少ない方が望ましい。このため、経済性を考慮して、Ｐは０．２％以下、Ｓは０．０５％以下とする。好ましくは、Ｐは０．１％以下、さらには０．０１％以下、Ｓは０．０１％以下である。
【００２６】
Ａｌは、耐食性の向上効果が期待できるため、必要に応じて含有させることが望ましい。しかしながら、１％を超えて含有させても、その効果はもはや飽和し、経済性に劣るため、その含有量は０．００５〜１％とする。より好ましくは、０．０５〜１．０％である。
Ｃｒは、耐食性の向上効果が期待できるため、必要に応じて０．１％以上含有させることが望ましい。しかしながら、１４％を超えて含有させてもその効果は飽和し、経済性に劣るため、その含有量は０．１〜１４％とする。より好ましくは、０．５〜１０％である。
【００２７】
Ｃｕは、耐食性の向上効果が期待できるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果は２％を超えると飽和するので、その含有量は０．１〜２％とする。
Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂは、高温での強度を確保するために、必要に応じて含有させることが望ましい。その含有量は、経済性の点から、Ｍｏ：０．００１〜２％、Ｖ：０．００１〜０．２％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％の範囲とする。より好ましくは、それぞれＭｏ：０．１〜２％、Ｖ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％である。
【００２８】
本発明の鋼材は、製鋼工程において所定の鋼材成分に調整した後、連続鋳造法又は造塊法等により鋼片を製造し、加熱、圧延、あるいは鍛造等の処理を行うことで製造できる。  また、本発明の鋼材は、高温強度、加工性、靭性、耐酸化性、溶接性等に優れており、めっき釜や輸送用ポンプ、シンクロール、攪拌用治具、浸漬型ヒーター加熱管等の各種めっき設備に適用することができる。
【００２９】
さらに、本発明の鋼材をこれらの各種めっき設備に用いる場合は、必ずしもその設備部材の肉厚全体を本発明の鋼材とする必要はなく、他鋼材を基材とし、その表面のみを本発明の鋼材で被覆して用いても良い。この場合の本発明の鋼材の板厚は、特に規定するものではないが、めっき釜に用いる場合は、例えば、３〜６０ｍｍ程度とすることが好ましい。本発明の鋼材は、溶融Ｚｎ−Ｍｇ系合金や溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金等の溶融Ｚｎ合金に対する耐食性に特に優れるが、従来の溶融Ｚｎに対してもその効果を発揮することは言うまでもなく、溶融Ｚｎ系めっきにおける、めっき釜や輸送用ポンプ、シンクロール、攪拌用治具、浸漬型ヒーター加熱管等の各種めっき設備の寿命を長期化することもできる。
【００３０】
次に、本発明の鋼材を用いた溶融Ｚｎ合金用めっき釜について説明する。本発明の鋼材は溶接性、折り曲げ加工時の加工性に優れていることから、本発明の鋼材を用いて、溶融Ｚｎ合金めっき用の釜を製作することができる。溶融Ｚｎ合金用めっき釜を製作する場合、本発明の鋼材を熱間加工、あるいは冷間加工、又は、溶接にて所定の釜形状にする。溶接でめっき釜を製作する場合は、Ｎｉを１％以上含む溶接材料を用いて溶接することが必要である。Ｎｉを１％以上含む溶接材料を使用することで、溶融Ｚｎ合金中での溶接部の腐食を抑制することができる。溶接方法としては、アーク溶接、レーザー溶接等、溶接部の強度が十分に確保できるものであれば、その手法は問わない。本発明の鋼材の板厚は、十分な強度や加工性、耐食性を満足すれば特に規定するものではなく、１〜９０ｍｍとすることが好ましい。より好ましくは、３〜６０ｍｍである。
【００３１】
また、上述の通り、本発明の鋼材を用いた溶融Ｚｎ合金用めっき釜は、必ずしもその肉厚全体を本発明の鋼材とする必要はなく、普通鋼等の他鋼材を用いて製作しためっき釜の内面、又は全面を本発明の鋼材で被覆して製作しても良い。
あるいは、本発明の鋼材を用いた溶融Ｚｎ合金めっき釜の内面、又は全面をセラミックやＮｉ基高合金で被覆することは、更なる耐食性の向上が期待でき、好ましい。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
（実施例１）
表１に示す組成の鋼を真空溶解法で溶製した後、熱間圧延し、板厚５ｍｍの鋼材を作製した。この鋼材から長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ３ｍｍのサイズに切り出し、試験片とした。作製した試験片は、４６０℃に保持したＺｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇめっき浴に浸漬し、４８時間経過後に取り出した。その後、付着した亜鉛合金をインヒビター入りの１５％塩酸で溶解し、試験前後の試験片の質量変化から、溶融Ｚｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇ浴に対する鋼材の平均腐食速度を求めた。また、前記熱間圧延材から長さ１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの折り曲げ加工用試験片を作製し、試験片の長さ方向の中央部付近をプレス機で曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工をすることで、加工性を評価した。目視評価で、破断や折り曲げ部にクラックが認められる場合には不良、そうでない場合には、良好と評価した。
【００３３】
【表１】
2006207025.tif 000002
【００３４】
表１に、平均腐食速度及び加工性を示す。本発明例Ｎｏ．１〜２８においては、平均腐食速度が３６０〜７８５ｇ／ｍ2／ｄａｙであり、いずれも耐食性に優れ、また、加工性も良好である。
一方、比較例Ｎｏ．２９は、鋼中Ｎｉ量が本発明の範囲を下回るため、耐食性が不足する。比較例Ｎｏ．３０は、Ｎｉが本発明の範囲を上回るため、加工性に劣る。また、比較例Ｎｏ．３１及びＮｏ．３３はＣが、比較例Ｎｏ．３２及び３４はＳｉが、比較例Ｎｏ．３５はＭｎが、比較例Ｎｏ．３６はＰが、比較例Ｎｏ．３７はＳが、それぞれ本発明の範囲外であり、比較例Ｎｏ．３０〜３７は、耐食性は良好であるが、折り曲げ加工時の加工性に劣り、比較例Ｎｏ．２９、比較例Ｎｏ．３４は、耐食性に劣る。
このように、本発明の鋼材は、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金に対し、比較例の鋼材よりも耐食性及び加工性に優れる。
（実施例２）
【００３５】
表２に示す組成の鋼を真空溶解法で溶製した後、熱間圧延し、板厚５ｍｍの鋼材を作製した。この鋼材から長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ３ｍｍのサイズに切り出し、試験片とした。作製した試験片は、４６０℃に保持したＺｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇめっき浴に浸漬し、４８時間経過後に取り出した。その後、付着した亜鉛合金をインヒビター入りの１５％塩酸で溶解し、試験前後の試験片の質量変化から、溶融Ｚｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇ浴に対する鋼材の平均腐食速度を求めた。
また、前記熱間圧延材から長さ１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの折り曲げ加工用試験片を作製し、プレス機で曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工をすることで、加工性を評価した。目視評価で、破断や折り曲げ部にクラックが認められる場合には不良、そうでない場合には、良好と評価した。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表２に、平均腐食速度及び加工性を示す。本発明例Ｎｏ．３８、Ｎｏ．３９およびＮｏ．３５はＡｌを、本発明例Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４１、Ｎｏ．５０及びＮｏ．５１はＣｒを、本発明例Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４３およびＮｏ．５２はＣｕを、さらに含む鋼材であるが、いずれも耐食性、加工性共に良好である。また、本発明例Ｎｏ．４４はＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕを複合添加した鋼材であり、耐食性、加工性共に良好で、複合添加しても何ら問題はない。また、本発明例Ｎｏ．４５〜４９及びＮｏ．５４〜５７は、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂを単独又は複合添加した鋼材であり、いずれも平均腐食速度は小さく、また、加工性も良好である。
一方、比較例Ｎｏ．５８、５９は、特許文献１で開示された材料であるが、耐食性及び加工性に劣る。比較例Ｎｏ．６０は、特許文献２で開示された材料であり、加工性は良好であるが、Ｎｉ量が不足するため耐食性に劣る。
（実施例３）                                                              
【００３８】
表３に示す組成の鋼を真空溶解法で溶製した後、熱間圧延し、板厚５ｍｍの鋼材を作製した。この鋼材から長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ３ｍｍのサイズに切り出し、試験片とした。作製した試験片は、表３に示すめっき浴に浸漬し、４８時間経過後に取り出した。その後、付着した亜鉛合金をインヒビター入りの１５％塩酸で溶解し、試験前後の試験片の質量変化から、溶融Ｚｎ合金浴に対する鋼材の平均腐食速度を求めた。また、熱間圧延材から長さ１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの折り曲げ試験片を作製し、プレス機で曲げ半径５ｍｍの９０°折り曲げ加工をすることで加工性を評価した。目視評価で、破断や折り曲げ部にクラックが認められる場合には不良、そうでない場合には、良好と評価した。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
表３に平均腐食速度、及び加工性を示す。本発明例Ｎｏ．６１は、Ｚｎめっき浴中に合金元素を添加しない場合であり、平均腐食速度が４８２ｇ／ｍ2／ｄａｙと、純Ｚｎ浴においても本発明の鋼材は良好な耐食性を示す。本発明例Ｎｏ．６２〜６４は、Ｚｎめっき浴中にＡｌを添加した場合で、いずれも耐食性に優れる。また、本発明例Ｎｏ．６５〜６７は、めっき浴中にＡｌとＭｇを共に含む場合、また、本発明例Ｎｏ．６８〜７４は、さらにＳｉ、Ｃｒ、Ｔｉを含む場合であるが、いずれも平均腐食速度が６００ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である。
一方、比較例Ｎｏ．７５〜７９は、鋼中にＮｉを含まない、本発明の範囲外の鋼材であるが、純Ｚｎ浴、Ｚｎ合金浴のいずれに対しても平均腐食速度が８０００ｇ／ｍ2／ｄ以上であり、本発明の鋼材の１０倍以上の腐食速度を示す。このように、本発明の鋼材は、種々のＺｎ合金めっき浴においても良好な耐食性を有する。
【００４１】
（実施例４）
表４に示す組成の鋼を真空溶解法で溶製した後、熱間圧延し、板厚２５ｍｍの鋼材を作製した。この鋼材を切断した後、長さ１００ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍのサイズに２枚切り出し、１００ｍｍ長さの面を突き合わせて、溶接し、継ぎ手試験片を作製した。溶接材料は、本発明例Ｎｏ．２、４、５、６の試験材にはＮｉを３％含む溶接材料を、比較例Ｎｏ．２９の試験材には軟鋼用の溶接材料を用いた。作製した試験片は、４６０℃に保持したＺｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇめっき浴に浸漬し、４８時間経過後に取り出した。その後、付着した亜鉛合金をインヒビター入りの１５％塩酸で溶解し、試験前後の試験片の質量変化から、溶融Ｚｎ−０．０５％Ａｌ−０．５％Ｍｇ浴に対する鋼材の平均腐食速度を求めた。また、試験前後の溶接部の板厚変化から、溶接部の侵食深さを求めた。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
表４に、平均腐食速度、及び溶接部侵食深さを示す。本発明例Ｎｏ．２、４、５、６は、いずれも平均腐食速度および溶接部侵食深さが小さく、耐食性に優れる。一方、本発明の範囲外の鋼材を用いた継ぎ手試験片（比較例Ｎｏ．２９）は、平均腐食速度、及び侵食深さのいずれも大きく、耐食性に劣る。
特許出願人    新日本製鐵株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊  他１