(57)【要約】  本発明は、コーティング浴を用いる溶融コーティング法により、鋼ストリップ上にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを提供する方法であって、前記コーティングの厚さが、前記コーティング浴の上方のガスナイフにより制御される、前記方法に関する。本発明では、Ａｌ量がＭｇ量よりも多い関係において、特定のＭｇ量及びＡｌ量が選択される。本発明はまた、溶融コーティング法により提供されるＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップに関する。
2019528374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング浴を用いる溶融コーティング法により、鋼ストリップ上にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを提供する方法であって、
前記コーティングの厚さが、前記コーティング浴の上方のガスナイフにより制御され、
前記鋼ストリップ上の前記コーティングが、
１．０〜１．５重量％のマグネシウム、
１．５〜２．４重量％のアルミニウム、
任意である合計０．３重量％未満のＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢ、
亜鉛及び不可避的不純物である残部
からなる組成を有し、
Ａｌ及びＭｇの含有量が、以下の関係：
Ａｌ（重量％）＞１．２８Ｍｇ（重量％）＋０．２５
を満たし、
各ガスナイフと前記鋼ストリップとの間の距離（ｍｍ）をＺとし、片面のコーティング層の重量（ｇ／ｍ２）をＣＷとしたとき、ＣＷ＜４５ｇ／ｍ２である場合に、Ｚ＜０．６ｅ０．０６４ＣＷである、前記方法。
【請求項２】
任意であるＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢの合計重量が０．１重量％未満である、請求項１に記載の方法。 
【請求項３】
ＣＷ＜４０ｇ／ｍ２、好ましくはＣＷ＜３５ｇ／ｍ２である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記コーティングが、マグネシウムが１．１〜１．５重量％、好ましくは１．２〜１．５重量％、さらに好ましくは１．３〜１．５重量％で存在する組成を有し、かつ／あるいは、前記コーティングが、アルミニウムが１．６〜２．４重量％、好ましくは１．７〜２．４重量％、さらに好ましくは１．８〜２．４重量％、最も好ましくは１．９〜２．３重量％で存在する組成を有する、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記ガスナイフが、前記浴の上方に５００ｍｍ以下の距離、好ましくは前記浴の上方に４００ｍｍ以下の距離、さらに好ましくは前記浴の上方に３００ｍｍ以下の距離を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ガスナイフが、前記浴の上方に２５０ｍｍ以下の距離、好ましくは前記浴の上方に２２０ｍｍ以下、さらに好ましくは前記浴の上方に２００ｍｍ以下の距離を有する、請求項５に記載の方法。 
【請求項７】
前記ストリップが、前記コーティング浴に入る前に、１．５μｍ未満の粗さＲａを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ストリップが、前記コーティング浴に入る前に、１．０μｍ未満の粗さＲａを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記鋼ストリップが、炭素鋼ストリップである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コーティングされた前記鋼ストリップが、４００〜２５００ｍｍの幅及び０．５〜５ｍｍのゲージを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
コーティングされた前記鋼ストリップが、４００〜４００００ｍ、好ましくは１０００〜４０００ｍの長さを有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
溶融コーティング法によって形成されるＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップであって、
前記コーティングが、
１．０〜１．５重量％のマグネシウム、
１．５〜２．４重量％のアルミニウム、
任意である合計０．３重量％未満のＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢ、
亜鉛及び不可避的不純物である残部
からなる組成を有し、
Ａｌ及びＭｇの含有量が、以下の関係：
Ａｌ（重量％）＞１．２８Ｍｇ（重量％）＋０．２５
を満たし、
片面のコーティング層のコーティング重量が、４５ｇ／ｍ２未満であり、
前記コーティングが、二元系（Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）ミクロ組織を含まない、前記鋼ストリップ。
【請求項１３】
表面欠陥が全く存在しないことを確実にするために、金属ストリップの各面上のコーティング重量が４０ｇ／ｍ２未満、好ましくは３５ｇ／ｍ２未満である、請求項１２に記載の鋼ストリップ。
【請求項１４】
前記コーティングが、マグネシウムが１．１〜１．５重量％、好ましくは１．２〜１．５重量％、さらに好ましくは１．３〜１．５重量％で存在する組成を有し、かつ／あるいは、前記コーティングが、アルミニウムが１．６〜２．４重量％、好ましくは１．７〜２．４重量％、さらに好ましくは１．８〜２．４重量％、最も好ましくは１．９〜２．３重量％で存在する組成を有する、請求項１２又は１３に記載の鋼ストリップ。
【請求項１５】
前記コーティングが、均一に分布した（Ａｌ＋Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）三元系共晶構造を有する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の鋼ストリップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング浴（coating bath）を用いる溶融コーティング法（hot dip coating process）により、鋼ストリップ（steel strip）上にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを提供する方法であって、コーティングの厚さが、コーティング浴の上方（above）のガスナイフ（gas knifes）により制御される方法に関する。本発明はまた、溶融コーティング法によって提供されるＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム及びマグネシウムの両方を含有する亜鉛合金コーティングは、よく知られており、ますます使用されており、自動車産業においても近年そうである。Ａｌ及びＭｇの両方を含有するほとんどの亜鉛合金コーティングでは、ほぼ同量のＡｌ及びＭｇが使用される。
【０００３】
しかしながら、自動車の目的では、亜鉛コーティングに対する要求が高く、特に外側部品の外観に対する要求が高い。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングは、ストリップの長さ方向に垂直なシートの幅方向に間隔を置いて延びるマットで明るい線（matte and bright lines）の縞模様の形態を有する欠陥を示す場合があることが分かっている。これらの線の間の距離は約１５〜２０ｍｍである。この欠陥は、ビーチ欠陥（beach defect）と呼ばれる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの目的は、そのような模様のない良好な外観を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップを製造する方法を提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、そのような模様のない良好な外観を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、コーティング浴を用いる溶融コーティング法により、鋼ストリップ上にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを提供する方法であって、
前記コーティングの厚さが、前記コーティング浴の上方のガスナイフにより制御され、
前記鋼ストリップ上の前記コーティングが、
１．０〜１．５重量％のマグネシウム、
１．５〜２．４重量％のアルミニウム、
任意である合計０．３重量％未満のＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢ、
亜鉛及び不可避的不純物である残部
からなる組成を有し、
Ａｌ及びＭｇの含有量が、以下の関係：
Ａｌ（重量％）＞１．２８Ｍｇ（重量％）＋０．２５
を満たし、
各ガスナイフと前記鋼ストリップとの間の距離（ｍｍ）をＺとし、片面のコーティング層の重量（ｇ／ｍ２）をＣＷとしたとき、ＣＷ＜４５ｇ／ｍ２である場合に、Ｚ＜０．６ｅ０．０６４ＣＷである、前記方法が提供される。
【０００７】
本発明者らは、ビーチ欠陥がＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングにのみ存在し、Ｍｇを含有しないＺｎ系コーティングにも、溶融アルミニウムコーティングにも存在しないことを見出した。本発明者らはさらに、アルミニウム及びマグネシウムを含有する亜鉛合金中に、一元系結晶（primary crystal）だけでなく二元系及び三元系共晶ミクロ組織（secondary and ternary eutectic microstructure）のマトリックスにも存在することを見出した。実施例には、特定の組成のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングにおいて、ビーチ欠陥が低減され得るか、あるいは、消失し得ることが示されている。本発明者らは、そのような場合が、Ａｌ及びＭｇの量が、Ａｌ（重量％）＞１．２８Ｍｇ（重量％）＋０．２５の関係を満たす場合であることを見出した。
【０００８】
一方、コーティングされた鋼ストリップの耐食性は良好であるべきであり、したがって、Ｍｇの量は１．０重量％未満であるべきではない。さらに、１．５重量％を超えるＭｇを添加する必要はない。したがって、Ａｌの量は１．５重量％を超えるべきであるが、多すぎるＡｌは糸状腐食（filiform corrosion）を生じるため、Ａｌの最大量は、２．４重量％であるべきである。
【０００９】
コーティングの組成とは別に、本発明者らは、ビーチ欠陥等の表面効果が鋼上の不均一なコーティングによって引き起こされることを見出した。不均一なコーティングは、コーティングの厚さを減少させるガスナイフの使用から生じる。本発明者らは、ガスナイフと鋼ストリップとの間の距離と、ガスナイフの使用から生じるコーティング重量との間に、ある関係が存在することを見出した。この関係は、式：Ｚ＜０．６ｅ０．０６４ＣＷによって与えられ、この関係は、金属ストリップの各面上のコーティング重量が４５ｇ／ｍ２未満のときに成り立つ。距離Ｚ及びコーティング重量が、この式を満たすとき、表面欠陥は低減されるか又は消失する。表面欠陥が全く存在しないことを確実にするために、金属ストリップの各面のコーティング重量は、好ましくは４０ｇ／ｍ２未満、さらに好ましくは３５ｇ／ｍ２未満である。
【００１０】
好ましくは、任意であるＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢの合計重量は、０．１重量％未満である。通常、これらの任意元素を（多く）添加する必要はない。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、コーティングは、マグネシウムが１．１〜１．５重量％、さらに好ましくは１．２〜１．５重量％、さらに一層好ましくは１．３〜１．５重量％で存在する組成を有し、かつ／あるいは、コーティングは、アルミニウムが１．６〜２．４重量％、さらに好ましくは１．７〜２．４重量％、さらに一層好ましくは１．８〜２．４重量％、最も好ましくは１．９〜２．３重量％で存在する組成を有する。マグネシウム及び／又はアルミニウムのこれらの限定された範囲では、表面欠陥が減少する。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、ガスナイフは、コーティング浴の上方に５００ｍｍ以下の距離を有する。本発明者らは、コーティング浴の上方のガスナイフの距離が、コーティングされた鋼ストリップの表面外観に影響を及ぼすことを見出した。確証はないが、本発明者らは、コーティング浴とガスナイフとの間の距離を短い距離に保つことによって、ガスナイフによるガス圧力の圧力不均一性が低減されるという理論に従う。このような圧力の不均一性は、ガスナイフを通過する鋼ストリップの右側及び左側に移動する渦動（vortex）に起因し得る。コーティングは、コーティング浴の上方のガスナイフの距離が５００ｍｍ以下であるときに、より良好な外観を有することが示されている。
【００１３】
ガスナイフは、コーティング浴の上方に好ましくは４００ｍｍ以下、さらに好ましくは３００ｍｍ以下の距離を有する。ガスナイフとコーティング浴との間の距離が小さいほど、圧力は均一になる。しかしながら、距離が小さいと、除去された亜鉛合金からの飛沫が、ガスナイフを汚染する危険性がある。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、ストリップは、コーティング浴に入る前に、１．５μｍ未満の粗さＲａを有する。鋼ストリップの粗さが大きいと、コーティング後のストリップの表面外観が満足のいくものではない。したがって、表面の粗さＲａは、１．５μｍ未満であるべきである。好ましくは、ストリップの粗さＲａは、コーティング浴に入る前に、１．０μｍ未満である。これにより、ストリップのさらに良好な表面外観を得ることができる。
【００１５】
好ましくは、鋼ストリップは、炭素鋼ストリップである。通常、炭素鋼ストリップは、鋼の耐食性を改善するためにコーティングされている。炭素鋼は、実際には、任意の実用的な組成を有することができる。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、コーティングされた鋼ストリップは、４００〜２５００ｍｍの幅及び０．５〜５ｍｍのゲージを有する。これらは、通常の鋼ストリップの寸法である。
【００１７】
好ましくは、コーティングされた鋼ストリップは、４００〜４００００ｍ、さらに好ましくは１０００〜４０００ｍの長さを有する。これらは、市販されているコーティングされた鋼ストリップの通常の長さである。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、溶融コーティング法によって提供されるＺｎ−Ａｌ−Ｍｇコーティングを有する鋼ストリップであって、
前記コーティングが、
１．０〜１．５重量％のマグネシウム、
１．５〜２．４重量％のアルミニウム、
任意である合計０．３重量％未満のＳｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ及び／又はＢ、
亜鉛及び不可避的不純物である残部
からなる組成を有し、
Ａｌ及びＭｇの含有量が、以下の関係：
Ａｌ（重量％）＞１．２８Ｍｇ（重量％）＋０．２５
を満たし、
片面のコーティング層のコーティング重量が、４５ｇ／ｍ２未満であり、
前記コーティングが、二元系（Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）ミクロ組織（binary (Zn+MgZn2) microstructure）を含まない、前記鋼ストリップが提供される。
【００１９】
本発明の第２の態様によるコーティングは、本発明の第１の態様による方法を使用して提供することができるが、このコーティングは、他の方法を使用して提供することも可能である。しかしながら、本発明の第２の態様によるコーティングの組成は、本発明の第１の態様に関して説明されたのと同じ理由で必須である。さらに、コーティングが二元系（Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）ミクロ組織を含まないことが重要である。本発明者らは、二元系（Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）ミクロ組織が、コーティングの冷却及び凝固の期間に均一なコーティングの形成を妨げることを見出した。これは、ビーチ欠陥として知られている、コーティング中の線状パターンの形成をもたらし得る。
【００２０】
表面欠陥が全く存在しないことを確実にするために、金属ストリップの各面のコーティング重量は、好ましくは４０ｇ／ｍ２未満、さらに好ましくは３５ｇ／ｍ２未満である。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、コーティングは、マグネシウムが１．１〜１．５重量％、好ましくは１．２〜１．５重量％、さらに好ましくは１．３〜１．５重量％で存在する組成を有する。より狭い範囲は、コーティングのより良好なミクロ組織を提供する。
【００２２】
別の好ましい実施形態によれば、コーティングは、アルミニウムが１．６〜２．４重量％、好ましくは１．７〜２．４重量％、さらに好ましくは１．８〜２．４重量％、最も好ましくは１．９〜２．３重量％で存在する組成を有する。
【００２３】
好ましくは、コーティングは、均一に分布した（Ａｌ＋Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）三元系共晶構造（ternary eutectic structure）を有する。均一に分布した三元系共晶層により、滑らかなコーティング表面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、コーティングされたシートの表面の比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の実施例を参照しながら本発明を説明する。
【００２６】
図１は、コーティングされたシートの表面の比較を示し、ここで、ガスナイフは、コーティング浴の上方に異なる高さを有していた。
【００２７】
表１は、炭素鋼ストリップをコーティングするための方法における異なるパラメータの使用の結果を示す。炭素鋼の種類は、形成されるコーティングにとって重要ではない。
【００２８】
全ての例において、コーティングは１．４重量％のマグネシウムと、２．０重量％のアルミニウムと、亜鉛及び不可避的不純物である残部とからなる。Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｌｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｓｒ又はＢは添加されていない。
【００２９】
試験片としてストリップ１及びストリップ２を使用した。コーティング工程において、コーティング重量ＣＷ、ストリップまでのガスナイフの距離Ｚ及びコーティング浴の上方のガスナイフの高さＨを変化させた。
【００３０】
ストリップ３、ストリップ４及びストリップ５は、工業的に製造され、したがって、各ストリップを製造する際に、各ストリップは同一のコーティング重量を有し、同一のガスナイフ距離が使用され、さらに、コーティング浴の上方の高さも同一である。
【００３１】
コーティング中のストリップの速度Ｖは、表１に与えられているが、速度は、ビーチ欠陥の存在に影響を及ぼさない。
【００３２】
【表１】
2019528374.tif 000003
【００３３】
表１は、コーティング重量（片面）、ガスナイフの距離及びコーティング浴の上方のガスナイフの高さの結果としての、ビーチ欠陥の有無を示す。
【００３４】
右側の列において、Ｎはビーチ欠陥が観察されなかったことを意味し、Ｙはビーチ欠陥が存在することを意味し、「軽度」は僅かなビーチ欠陥しか観察されなかったことを意味する。
【００３５】
ストリップ３、４及び５は、ストリップとガスナイフとの間の距離Ｚがビーチ欠陥の外観に大きな影響を及ぼしたことを非常に明確に示す。コーティング重量ＣＷが同一のままで、この距離が減少すると、ビーチ欠陥が減少するか又は完全に消えることが判明した。
【００３６】
ストリップ１及びストリップ２を用いた実験は、対応する結果を示す。ストリップ１は、コーティング重量が小さくなっても、ガスナイフとストリップとの間の距離Ｚが、式：Ｚ＜０．６ｅ０．０６４ＣＷに従って減少しない場合には、ビーチ欠陥が依然として存在することを示す。ストリップ２は、ガスナイフとストリップとの間の距離Ｚが大きいと、コーティング重量が約４５ｇ／ｍ２であっても、ビーチ欠陥が現れることを示す。
【００３７】
本発明者らは、１．４重量％のＭｇ及び２．０重量％のＡｌを含有する亜鉛合金が使用される場合、二元系（Ｚｎ＋ＭｇＺｎ２）ミクロ組織がコーティング中に存在しないこと、及び、均一なコーティングが存在することを見出した。
【００３８】
図１は、左側のシートを製造するために、ガスナイフをコーティング浴の上方に２００ｍｍの高さで配置し、右側のシートを製造するために、ガスナイフをコーティング浴の上方に３００ｍｍの高さで配置した場合における、コーティングされたシートの表面を示す。両方の場合において、コーティング重量は、約３５ｇ／ｍ２であった。各ガスナイフとストリップとの間の距離は、６ｍｍであった。
【００３９】
図１は、上側のシートが下側のシートよりも良好な表面外観を有することを明確に示す。他のすべての製造パラメータは同一であるため、図１は、コーティング浴の上方のガスナイフの高さが、製造されるシートの表面外観の決定要因であり、そして、特に、ガスナイフの高さが、コーティング浴の上方に２００ｍｍである場合には、高さが３００ｍｍの場合よりも、良好な表面を提供することを示す。
【図１】
2019528374.tif 000004
【国際調査報告】
2019528374.tif 000005
2019528374.tif 000006
2019528374.tif 000007
2019528374.tif 000008