(57)【要約】【課題】鋼材表面に溶融亜鉛めっきを施した後、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行う２段めっき方法において、めっき層の構造と下層の厚みを最適化することにより、高耐食性を有し、加工時のめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼材およびその製造方法を提供する。【解決手段】鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層を有し、その上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、その上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項２】
鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％でＡｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項３】
鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％でＡｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項４】
鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項５】
前記下層の合金層はＭｇを含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項６】
前記中間層、または、前記中間層および前記上層中に、Ｓｉを０．０００５〜０．８％含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項７】
前記中間層の厚みが、前記上層の厚みの２倍以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項８】
前記中間層の厚みの最大値と最小値の差が、３０μｍ以内であることを特徴とする請求項７に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項９】
質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１５〜０．２５％、
Ｍｎ：０．４０〜１．６％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０４％以下、
Ａｌ：０．００１〜０．０６％、
Ｎ：０．００８０％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項１０】
鋼管の形状を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【請求項１１】
鋼材の表面に、溶融亜鉛めっきを行った後、溶融亜鉛合金めっきを行う二段めっき方法において、第一段として、亜鉛を主体とするめっき浴に浸漬して、溶融亜鉛めっきを行い、第二段として、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴のいずれかに浸漬して、溶融亜鉛合金めっきを行うことを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１２】
前記第一段としての溶融亜鉛めっき浴が、質量％で、Ｚｎ：９９％以上であり、残部が不可避的不純物であることを特徴とする請求項１１に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１３】
前記第一段としての溶融亜鉛めっき浴が、質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．５％、および、Ｎｉ：０．００１〜０．２％の１種または２種を含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１１に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１４】
前記第二段としての溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴が、質量％で、Ａｌ：４〜１０％、Ｍｇ：０．１〜５％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１５】
前記第二段としての溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴が、質量％で、Ａｌ：４〜１０％、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１６】
前記第一段のめっき工程で、被めっき物を、温度４３０〜５００℃の溶融亜鉛めっき浴で、６０秒以上浸漬して溶融めっきを行った後、前記第二段のめっき工程で、被めっき物を、温度４００〜４８０℃の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴で、５秒以上浸漬して溶融亜鉛合金めっきを行うことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１７】
前記第一段のめっき工程で溶融めっきした被めっき物を、温度３００℃以上に保ったまま、前記第二段のめっき工程で、溶融めっきを行うことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１８】
前処理として、塩化第二鉄溶液で被めっき物を処理することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【請求項１９】
請求項１０に記載のメッキ鋼材を塑性加工しためっき鋼管であって、加工部にめっき剥離のないめっき鋼管。
【請求項２０】
鋼管の形状を有する鋼材に請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のめっき処理を行った後、塑性加工を行うことを特徴とする請求項１９に記載の加工部にめっき剥離のないめっき鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐食性を有するめっき鋼材に関するものであり、さらに詳しくは、加工後、主に、屋外で種々の用途、例えば、配管用、建材用、土木用、農業用、漁業用として適用できる溶融めっき鋼材と鋼管およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋外で使用される鋼材は、耐食性の付与を目的として、溶融亜鉛めっきが施されて使用される。耐食性は、亜鉛めっきの付着量が大きいほど良好であるため、高耐食性を必要とする鋼材では、浸漬時間を長くして、付着量を大きくすることが一般的である。
【０００３】
しかし、浸漬時間を長くしすぎると、Ｆｅ−Ｚｎ合金層が発達することにより、「ヤケ」と呼ばれる外観不良が発生するとともに、加工性が低下し、めっき剥離が起こり易くなるため、亜鉛めっきの付着量を大きくすることによる耐食性の向上には限界がある。
【０００４】
そこで、亜鉛めっきした鋼材の上に、さらに、耐食性のよいめっきを行う２段めっき方法が提案されている。例えば、特許文献１には、鋼材表面に溶融亜鉛めっきを施した後、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを行うめっき方法が開示されている。また、特許文献２には、鋼材表面に溶融亜鉛めっきを施した後、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行うめっき方法が開示されている。
【０００５】
こうした鋼材の上にめっきを行う方法以外に、特許文献３には、予め、高耐食性めっきを行った鋼板を加工・溶接して、目的とする鋼材を得る方法が開示されている。
【０００６】
こうしためっき鋼材の一つとして、近年、配管用めっき鋼管の使用が増加している。配管用めっき鋼管は、継ぎ手部の要求品質の厳格化・多様化の観点から、メカニカルな継ぎ手が普及しつつあり、フレア加工等を施して使用される。フレア加工は、管端をつば状に約９０°の角度に広げる厳しい加工であるため、加工の際にめっき剥離が起こり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５２−３０２３３号公報
【特許文献２】特開２００２−４７５４９号公報
【特許文献３】特開２００２−１１５７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
耐食性向上に対する要請は、さらに高まる傾向にあり、従来の溶融亜鉛めっきや、その上に溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを行う２段めっきでは、耐食性が不十分であり、需要者の要求を十分に満たすことができなくなってきた。
【０００９】
また、特許文献２に開示された溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼材は、加工時のめっき密着性が十分でなく、フレア加工時に、めっき剥離が生じる。さらに、特許文献３に開示された溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼管は、溶接の際、溶接部のめっきがなくなるため、溶射等による溶接部の補修が必要となり、生産コストが上昇する問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の現状に鑑みて、高耐食性を有し、加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼材およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、高耐食性溶融亜鉛めっき鋼材について鋭意研究を重ねた結果、鋼材表面に溶融亜鉛めっきを施した後、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行う２段めっき方法において、めっき層の構造と下層の厚みを最適化することにより、高耐食性を有し、加工時のめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼材を製造できることを見いだして、本発明をなすに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１３】
（１）鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１４】
（２）鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１５】
（３）鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層を有し、その上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、その上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１６】
（４）鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層を有し、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、前記中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有することを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
（５）前記下層の合金層はＭｇを含有することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１７】
（６）前記中間層、または、前記中間層および前記上層中に、Ｓｉを０．０００５〜０．８％含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１８】
（７）前記中間層の厚みが、前記上層の厚みの２倍以上であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００１９】
（８）前記中間層の厚みの最大値と最小値の差が、３０μｍ以内であることを特徴とする前記（７）に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００２０】
（９）質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１５〜０．２５％、
Ｍｎ：０．４０〜１．６％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０４％以下、
Ａｌ：０．００１〜０．０６％、
Ｎ：０．００８０％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材であることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００２１】
（１０）鋼管の形状を有することを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材。
【００２２】
（１１）鋼材の表面に、溶融亜鉛めっきを行った後、溶融亜鉛合金めっきを行う二段めっき方法において、第一段として、亜鉛を主体とするめっき浴に浸漬して、溶融亜鉛めっきを行い、第二段として、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴のいずれかに浸漬して、溶融亜鉛合金めっきを行うことを特徴とする高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２３】
（１２）前記第一段としての溶融亜鉛めっき浴が、質量％でＺｎ：９９％以上であり、残部が不可避的不純物であることを特徴とする前記（１１）に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２４】
（１３）前記第一段としての溶融亜鉛めっき浴が、質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．５％、および、Ｎｉ：０．００１〜０．２％の１種または２種を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物であることを特徴とする前記（１１）に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２５】
（１４）前記第二段としての溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴が、質量％で、Ａｌ：４〜１０％、Ｍｇ：０．１〜５％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物であることを特徴とする前記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２６】
（１５）前記第二段としての溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴が、質量％で、Ａｌ：４〜１０、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物であることを特徴とする前記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２７】
（１６）前記第一段のめっき工程で、被めっき物を、温度４３０〜５００℃の溶融亜鉛めっき浴で、６０秒以上浸漬して溶融めっきを行った後、前記第二段のめっき工程で、被めっき物を、温度４００〜４８０℃の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴で５秒以上浸漬して溶融亜鉛合金めっきを行うことを特徴とする前記（１１）〜（１５）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
（１７）前記第一段のめっき工程で溶融めっきした被めっき物を、温度３００℃以上に保ったまま、前記第二段のめっき工程で、溶融めっきを行うことを特徴とする前記（１１）〜（１６）のいずれか１項に記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２８】
（１８）前処理として、塩化第二鉄溶液で被めっき物を処理することを特徴とする前記（１１）〜（１７）のいずれかに記載の高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材の製造方法。
【００２９】
（１９）（１０）に記載のメッキ鋼材を塑性加工しためっき鋼管であって、加工部にめっき剥離のないめっき鋼管。
【００３０】
（２０）鋼管の形状を有する鋼材に（１１）〜（１８）のいずれかに記載のめっき処理を行った後、塑性加工を行うことを特徴とする（１９）に記載の加工部にめっき剥離のないめっき鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、鋼材表面に溶融亜鉛めっきを施した後、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行う２段めっき方法において、めっき層の構造と下層の厚みを最適化することにより、高耐食性を有し、加工時のめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼材を提供することを可能としたものであり、産業の発展に貢献するところが極めて大きいものである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００３３】
本発明の溶融亜鉛めっき鋼材は、鋼材の表面に、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、および、これらの合金層中にＭｇを含有する合金層のうち、いずれか１種を有し、その上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有し、さらに、その上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有する溶融亜鉛めっき鋼材である。
【００３４】
本発明において、めっき鋼材とは、鋼材上に、亜鉛系めっき層を付与したものである。本発明の下地鋼材としては、熱延鋼材、冷延鋼材、ともに使用でき、鋼種も、Ａｌ−Ｓｉキルド鋼、Ｓｉキルド鋼、Ｔｉ、Ｎｂ等を添加した極低炭素鋼、および、これらにＰ、Ｓｉ、Ｍｎ等の強化元素を添加した高強度鋼、ステンレス鋼等、種々のものを適用できる。
【００３５】
めっき鋼材の形状は、鋼線等の線状や、鋼板等の板状、ネット状、鋼管等の筒状、棒状等の三次元形状等、種々の形状を使用できる。例えば、ボルト、ナット、送電金具等の小型の基材から高欄、親柱、橋梁用防護柵、道路標識、道路用カードフェンス、河川用フェンス、落石防止網、鋼管等の大型の基材まで使用できる。
【００３６】
下層の合金層は、Ｆｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、および、これらの合金層中にＭｇを含有する合金層のいずれか１種である。これら合金層は、連続溶融亜鉛めっき鋼板ラインで製造される溶融亜鉛めっき鋼板のめっき／鋼板の界面で観察されるＦｅ−Ａｌ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層と呼ばれる合金層と同じものである。
【００３７】
この合金層は、Ｆｅ2Ａｌ5、または、ＦｅＡｌ3を主体とした合金であるが、Ａｌの一部がＺｎと置換し、Ｆｅ2（Ａｌ1-x、Ｚｎx）5、または、Ｆｅ（Ａｌ1-x、Ｚｎx）3として存在するという報告もある。
【００３８】
また、鋼中や、めっき浴中にＳｉが存在すると、さらに、Ａｌの一部がＳｉと置換し、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層として観察される。また、めっき浴中にＭｇが存在すると、さらに、合金層中にＭｇが観察される場合もある。
【００３９】
いずれの合金層であっても、断面からＥＰＭＡで観察すると、Ａｌの濃化した層として、容易に観察される。めっき／鋼板界面で観察されるＡｌの濃化した層を、Ｆｅ−Ａｌ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層と呼び、さらに、Ｓｉの濃化が確認される層を、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層と呼ぶ。
【００４０】
このＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、および、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層のいずれか１種が存在すると、これらの層が、鋼材からのＦｅの拡散を阻害するバリアー層として働き、脆いＦｅ−Ｚｎ合金層の生成を防ぐことができるので、加工部のめっき密着性の向上のために、このＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、および、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層のいずれか１種を形成させることが必要である。この効果を発揮させるためには、0.01μｍ以上の厚みのＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、および、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層が必要である。しかしながら、これらの合金層の厚みが1.5μｍを超えると、加工した時に鉄素地との界面や合金層自体から破壊が発生し、めっき剥離が発生する。そこで、これらの合金層の厚みは1.5μｍ以下に制限する必要がある。ここで、加工とは、曲げ加工、バルジ加工、フランジ加工、フレア加工、プレス加工、スピニング加工などの塑性加工を示す。なお、フレア加工などのような厳しい加工に対しては、これらの合金層の厚みは0.5μｍ未満にすることが望ましい。
【００４１】
次に、本発明の溶融亜鉛めっき鋼材は、前記下層の上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有する。なお、以下、％は、質量％を意味する。
【００４２】
Ａｌの含有量を４〜２０％に限定した理由は、４％未満では、耐食性を向上させる効果が不十分であるためであり、２０％を超えると、耐食性を向上させる効果が飽和するためである。また、Ａｌは、めっき浴中のＭｇの酸化を防止するためにも、４％以上添加する必要がある。
【００４３】
Ｆｅの含有量を０．１〜１５％に限定した理由は、０．１％未満では、めっき密着性を向上させる効果が不十分であるためであり、１５％を超えると、めっき密着性を向上させる効果が飽和するためである。
【００４４】
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっきは、Ｚｎ／Ａｌ／ＭｇＺｎ2の三元共晶組織を有し、この共晶組織中のＭｇＺｎ2相が硬くて脆いため、加工時のめっき剥離の原因となる。一方、これにＦｅを含有させると、各相が微細化し、ラメラ状の三元共晶組織が形成されなくなる。
【００４５】
Ｘ線回折で同定される相は、Ｚｎ相、Ａｌ相、ＭｇＺｎ2相であることから、基本的な相構造は変化していないと考えられるが、断面から、光学顕微鏡およびＳＥＭで観察する限り、明確な三元共晶組織は観察されず、微細な凝固組織の集合として観察される。
【００４６】
したがって、Ｆｅの添加により、ＭｇＺｎ2相が、層状に形成されなくなるため、ＭｇＺｎ2相中を亀裂が伝播することによるめっき剥離を防止することが可能となる。
【００４７】
また、２段めっきにおいて、耐食性の向上を目的に付着量を大きくするためには、１段目のめっきにおいて、浸漬時間を長くし、Ｆｅ−Ｚｎ合金層を適度に発達させ、後述するように、このＦｅ−Ｚｎ合金層を有効に利用する必要がある。そのため、耐食性の向上を目的に付着量を大きくするためには、めっき層中にＦｅを含有させる必要がある。
【００４８】
Ｍｇの含有量を０．１〜５％に限定した理由は、０．１％未満では、耐食性を向上させる効果が不十分であるためであり、５％を超えると、めっき層が脆くなって、密着性が低下するためである。
【００４９】
Ｍｇは、ＭｇＺｎ2相として、めっき層中に微細に分散することにより、耐食性向上に寄与する。Ｍｇは、ＺｎＣｌ2・４Ｚｎ（ＯＨ）2の生成を促進するため、めっき層中に、微細にＭｇＺｎ2相を分散させることにより、腐食時の亜鉛の腐食生成物が保護性の皮膜となり耐食性を向上させることが可能となる。
【００５０】
さらに、本発明の溶融亜鉛めっき鋼材は、中間層の上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を有する。
【００５１】
Ａｌの含有量を４〜２０％に限定した理由は、４％未満では、耐食性を向上させる効果が不十分であるためであり、２０％を超えると、耐食性を向上させる効果が飽和するためである。また、Ａｌは、めっき浴中のＭｇの酸化を防止するためにも、４％以上添加する必要がある。
【００５２】
Ｍｇの含有量を０．１〜５％に限定した理由は、０．１％未満では、耐食性を向上させる効果が不十分であるためであり、５％を超えると、めっき層が脆くなり、密着性が低下するためである。
【００５３】
Ｍｇは、ＭｇＺｎ2相として、めっき層中に微細に分散することにより、耐食性の向上に寄与する。Ｍｇは、ＺｎＣｌ2・４Ｚｎ（ＯＨ）2の生成を促進するため、めっき層中に、微細に、ＭｇＺｎ2相を分散させることにより、腐食時の亜鉛の腐食生成物が保護性の皮膜となり、耐食性を向上させることが可能となる。
【００５４】
上層のめっき層は、不可避的不純物として、Ｆｅの含有量が０．１％未満であるため、凝固組織は、Ｚｎ相、Ａｌ相、ＭｇＺｎ2相、Ｚｎ／Ａｌ／ＭｇＺｎ2の三元共晶組織のいずれか１種または２種以上を含む金属組織が形成される。そのため、断面から観察することにより、下のＦｅを含む層とは、容易に区別できる。
【００５５】
さらに、耐食性の向上を目的として、前記中間層、または、前記中間層および前記上層に、Ｓｉを０．０００５〜０．８％添加することができる。Ｓｉの含有量を０．０００５〜０．８％に限定した理由は、０．０００５％未満では、耐食性を向上させる効果が不十分であるためであり、０．８％を超えると、耐食性を向上させる効果が飽和するためである。
【００５６】
Ｓｉも、ＺｎＣｌ2・４Ｚｎ（ＯＨ）2の生成を促進するため、めっき層中にＳｉを分散させることにより、腐食時の亜鉛の腐食生成物が保護性の皮膜となり耐食性を向上させることが可能となる。Ｓｉは、微量の場合、めっき層中に固溶しており、単独の相として観察されないが、多量に添加した場合は、Ｓｉ相、Ｍｇ2Ｓｉ相として観察される場合もある。
【００５７】
めっき層中には、これら以外に、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｐ、Ｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｒ、Ｖ、Ｓｃ、ＲＥＭを、単独または複合で、０．５％以内で含有しても、本発明の効果は損なわれず、その量によっては、さらに、外観が改善される等、好ましい場合もある。
【００５８】
本発明は、高耐食性を有し、加工性に優れためっき層を得る目的で、めっき層にＭｇを添加し、かつ、めっき層中のラメラ状のＭｇＺｎ2相を極力少なくすることが望ましい。
【００５９】
そのためには、前記上層のめっき層中のＺｎ／Ａｌ／ＭｇＺｎ2の三元共晶組織を少なくし、５０％以下とすることが望ましい。さらに、望ましくは、１０％以下であり、可能であれば、Ｚｎ／Ａｌ／ＭｇＺｎ2の三元共晶組織を生成させないことが望ましい。
【００６０】
または、前記上層のめっき層厚みをできるだけ薄くし、前記中間層が主体のめっき層とすることで、硬くて脆いＭｇＺｎ2相中を亀裂が伝播することによるめっき剥離を防止することが可能となる。
【００６１】
特に、フレア加工のような厳しい加工部において、めっき剥離を防止するためには、前記中間層の厚みが、前記上層の厚みの２倍以上であることが望ましい。さらに、望ましくは、両めっき層の比が３倍以上である。中間層の厚みが上層の厚みの２倍未満の場合、上層のＡｌが素地界面まで拡散する距離が短くなり、下層のめっき厚みが増大して加工性が劣化する。したがって中間層の厚みは上層の厚みの２倍以上に制限する。これによって、例えば、鋼管の形状を有する鋼材を本発明のめっき処理を施した後、フレア加工等の塑性加工を行った後において、めっき剥離のないめっき鋼管を提供することができる。
また、中間層の厚みの最大値と最小値の差が３０μｍ以内であることが望ましい。最大値と最小値の差が３０μｍを超えると、加工時に不均一なひずみが導入され、局所的に高いひずみが付与されて加工性が低下する。したがって、最大値と最小値の差を３０μｍ以内に制限する。
【００６２】
本発明品の製造方法については、特に、限定することなく公知の溶融亜鉛めっき法が適用できる。また、被めっき鋼材は、通常、溶融亜鉛めっきに先だって、慣用の前処理を行ってもよく、例えば、脱脂処理、ショットブラスト処理、および、酸洗浄処理等の表面処理を行った後、フラックス処理を行ってもよい。さらに、必要であれば、被めっき鋼材には、Ｎｉプレめっきを施してもよい。
【００６３】
また、溶融亜鉛めっき前に、塩化第二鉄溶液によるエッチング処理を行うと、めっきの厚みが均一となるため、前処理として、塩化第二鉄溶液によるエッチング処理を行うことが望ましい。
【００６４】
塩化第二鉄溶液によるエッチング処理は、酸洗後、または、ショットブラスト処理後に行うと効果が高い。塩化第二鉄溶液によるエッチング処理後は、フラックス処理、または、酸洗、フラックス処理を行い、溶融亜鉛めっきを行う。
【００６５】
塩化第二鉄溶液による処理の条件は、特に、限定しないが、質量％で、１０〜６０％の塩化第二鉄水溶液を１０〜７０℃に保持した浴中に、被めっき物を、５〜６００秒浸漬することが好ましい。
【００６６】
本発明のめっき鋼材を２段めっき法で得る場合において、めっき合金の成長を適切なものとするためには、第１段として、亜鉛を主体とする溶融亜鉛めっきを行い、第２段として、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっきを行う方法が望ましい。
【００６７】
１段目に行う溶融亜鉛めっきは、亜鉛を主体とする溶融亜鉛めっき浴を使用する。溶融亜鉛めっき浴には、高純度亜鉛めっき浴、または、これにＰｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎの１種または２種以上の金属が５質量％以下含まれている溶融亜鉛めっき浴が使用可能である。
【００６８】
また、質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．５％、および、Ｎｉ：０．００１〜０．２％の１種または２種を添加すると、めっき濡れ性が向上し、不めっき等の欠陥を防止することが可能となる。さらに、これら以外に、不可避的不純物として、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｐ、Ｂ、Ｚｒを、単独または複合で、０．１質量％未満含有しても、めっき性に影響しないため、問題はない。望ましくは、質量％で、Ｚｎ：９９％以上の高純度亜鉛めっき浴を使用する。
【００６９】
１段目に行う溶融亜鉛めっきの目的は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層を適度に発達させ、めっき付着量を十分確保することにある。したがって、１段目の溶融亜鉛めっきは、浴温４３０〜５００℃、浸漬時間６０秒以上で行うことが望ましい。１段目の溶融亜鉛めっきの付着量については、特に、制約は設けないが、２段めっき後の耐食性の観点から、めっき付着量は１００〜２０００ｇ／ｍ2であることが望ましい。特に、高耐食性を必要とする場合は、３００〜２０００ｇ／ｍ2であることが望ましい。浴温が４３０℃未満の場合、溶融亜鉛の粘度が高く、めっきの厚みが不均一となり、浴温が５００℃を超えると、Γ相が生成し、素地との界面の密着性が低下するために、浴温の範囲を４３０〜５００℃とした。また浸漬時間が６０秒未満の場合、十分なめっき厚みが得られないので、浸漬時間を６０秒以上とした。とくに浸漬時間の上限を設けないが、生産性の観点から浸漬時間は制限される。
【００７０】
２段目に行う溶融亜鉛めっきは、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴を使用する。目的とするめっき層が得られるのであれば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉの含有量は、いくらでも構わないが、Ａｌ：４〜１０％、Ｍｇ：０．１〜５％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物のめっき浴、または、Ａｌ：４〜１０％、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物のめっき浴を使用することが望ましい。
【００７１】
また、めっき浴には、不可避的不純物として、Ｆｅ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｐ、Ｂ、Ｚｒを、単独または複合で、０．１質量％未満含有しても、めっき性に影響しないため、問題はない。
【００７２】
２段目に行う溶融亜鉛めっきの目的は、耐食性を確保しつつ、めっき密着性を確保することである。
【００７３】
このためには、下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、および、これらの合金層中にＭｇを含有する合金層のいずれか１種を有し、その上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層、または、質量％でＡｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層のいずれかを有し、さらに、その上に、上層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層、または、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層のいずれかを有するめっき層とする。
【００７４】
そのためには、２段目の溶融亜鉛めっきは、浴温４００〜４８０℃、浸漬時間５〜９００秒の範囲で行うことが望ましい。
【００７５】
下層として、０．０１〜1.5μｍの厚みのＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、および、これらの合金層中にＭｇを含有する合金層のいずれか１種を有し、その上に、中間層として、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層、または、質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０．１〜５％、Ｓｉ：０．０００５〜０．８％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる合金層を形成させるためには、１段目のめっきで形成したＦｅ−Ｚｎ合金層を、２段めっき浴中で合金化させる必要がある。
【００７６】
Ｆｅ−Ｚｎ合金層の合金化が不十分であると、めっき層中に、Ｆｅ−Ｚｎ合金層が残存するとともに、Ｆｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、および、これらの合金層中にＭｇを含有する合金層のいずれか１種が十分に形成されず、めっき密着性が不十分となる。
【００７７】
また、浸漬時間が長くなりすぎると、めっき層中のＦｅが浴中に拡散し、目的とするめっき層が得られなくなるため、浸漬時間は、１段目のめっきで形成したＦｅ−Ｚｎ合金層が十分合金化する程度が望ましい。浴温が４００℃未満では合金化が十分に進まず、４８０℃を超えると、Ａｌの拡散が早くなり下層のめっき厚みが増大して加工性が劣化する。したがって浴温は４００〜４８０℃に制限する。また浸漬時間が５秒未満の場合、合金化が十分に進まず、９００秒以上になるとＡｌが素地との界面に濃化して下層のめっき厚みが増大して加工性が劣化する。したがって浸漬時間は５~９００秒が望ましい。
【００７８】
また、１段目の溶融亜鉛めっきを行った後、２段目の溶融亜鉛合金めっきを行う際、一旦冷却し、被めっき物を専用ハンガに移して、２段目の溶融亜鉛合金めっきを行うことも可能であるが、生産性を考慮すると、１段目の溶融亜鉛めっきを行った後、冷却を行わず、被めっき物の温度を３００℃以上に保ったまま、２段目の溶融亜鉛合金めっきに浸漬することが望ましい。
【００７９】
溶融亜鉛合金めっきの付着量については、特に制約は設けないが、めっき後の耐食性の観点から、めっき付着量は、合計で１００〜２０００ｇ／ｍ2であることが望ましい。また、特に、高耐食性を必要とする場合は、３００〜２０００ｇ／ｍ2であることが望ましい。
【００８０】
本発明の下地鋼材は、前述のように、熱延鋼材、冷延鋼材、ともに使用でき、鋼種も、Ａｌキルド鋼、Ｓｉキルド鋼、Ｔｉ、Ｎｂ等を添加した極低炭素鋼、および、これらにＰ、Ｓｉ、Ｍｎ等の強化元素を添加した高強度鋼、ステンレス鋼等、種々のものが適用できるが、溶融亜鉛めっき性と加工性に優れたＳｉキルド鋼は、特に適している。
【００８１】
質量％で、Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｓｉ：０．１５〜０．２５％、Ｍｎ：０．４０〜１．６％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０４％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：０．００８０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼材は、安価で加工性が優れており、かつ、めっき浴に長時間浸漬しても、「ヤケ」と呼ばれる外観不良が発生し難いことから、配管用、建材用、土木用、農業用、漁業用として、主に、屋外で使用される溶融めっき鋼材の下地鋼材として最適である。
【００８２】
上記成分の鋼材が下地鋼材として最適な理由は、以下の通りである。
【００８３】
Ｃ：Ｃは、強度を確保するために有効な元素であり、含有量が少ないと、その効果が発揮されないので、０．００５％以上が望ましい。さらに望ましくは、０．０１％以上である。しかし、Ｃを過剰に添加すると、強度が高くなりすぎて、伸びが低下し、曲げ加工性が劣化するため、０．１５％以下が望ましい。
【００８４】
Ｓｉ：Ｓｉは、本発明では重要な元素である。溶融亜鉛めっき性の観点からは、Ｆｅ−Ｚｎ合金層が発達する「ヤケ」防止として、０．０２％以下、または、０．１５〜０．２５％の範囲が良好である。
【００８５】
他方、加工時の耐めっき剥離性の観点からは、Ｓｉを添加すると、１段目のめっきにおいて、Ｆｅ−Ｚｎ合金層が均一に発達し、厚みの最大値と最小値の差が３０μｍ以内に抑えられ、前述するように、このＦｅ−Ｚｎ合金層を有効に利用する本発明においては、めっき層と地鉄との密着性が良くなるため、Ｓｉを、ある程度は添加する方が望ましい。
【００８６】
そのため、Ｓｉは、０．１５〜０．２５％とすることが望ましい。０．１８〜０．２３％の範囲が、さらに良好である。また、Ｓｉは、脱酸剤、強度を得るのにも有効な元素である。
【００８７】
Ｍｎ：Ｍｎは、強度を得るのに有効な元素である。Ｓｉを０．１５〜０．２５％とするため、添加量が少ないとＭｎ／Ｓｉ質量比が低くなり、溶接時の溶接欠陥が発生し易くなるため、０．４０％以上が望ましい。反対に過剰に添加すると、強度が高くなりすぎて、伸びが低下し、曲げ加工性が劣化するため、１．６％以下とすることが望ましい。
【００８８】
Ｐ：Ｐは不純物として鋼中に存在するが、その量が０．０４％を超えると、中心偏析が増加し、成形加工時に介在物を起点として、割れが進展し易くなるため、０．０４％以下とすることが望ましい。さらに望ましくは、０．０２％以下である。
【００８９】
Ｓ：Ｓも不純物として鋼中に存在するが、その量が０．０４％を超えると、割れの原因となるため、０．０４％以下とすることが望ましい。さらに、望ましくは、０．０１％以下である。
【００９０】
Ａｌ：Ａｌは脱酸剤として有効かつ重要な元素である。Ａｌの添加量が少ないと、その効果が得られないため、０．００１％以上とすることが望ましい。一方、Ａｌを過剰に添加すると、鋼中のＡｌ2Ｏ3の増加を助長し、清浄性が悪化するため、０．０６％以下とすることが望ましい。
【００９１】
Ｎ：Ｎは、過剰に含有すると、ＡｌＮが生成・析出し、鋳片の割れ、疵発生の原因となるため、０．００８０％以下とすることが望ましい。さらに、望ましくは、０．００６０％以下である。
【００９２】
めっき鋼材の形状も、前述のように鋼線等の線状や、鋼板等の板状、ネット状、鋼管等の筒状、棒状等の三次元形状等、種々の形状を使用できるが、フレア加工のように厳しい加工を行った後、厳しい腐食環境中で使用される鋼管等への使用は、高耐食性を有し、加工性に優れた本発明品の効果が、特に発揮される。例えば、鋼管の形状を有する鋼材を本発明のめっき処理を施した後、フレア加工を行った後において、めっき剥離のないめっき鋼管を提供することができる。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００９４】
（実施例１）
まず、ＳＧＰ１００Ａ（厚さ４ｍｍ、外径１１４．３ｍｍ）の鋼管を準備し、脱脂処理、塩酸による酸洗処理を行った後、塩化亜鉛５０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム１５０ｇ／ｌを含む水溶液フラックスに浸漬して前処理を行った。
【００９５】
次に、前処理を行った鋼管を、４５０℃の溶融亜鉛浴に６０秒〜１０分浸漬し、その後、４００〜４５０℃で、Ａｌ量、Ｍｇ量、Ｓｉ量を変化させたＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴に、５〜６００秒浸漬し、引き上げた後、一定時間経過後水冷し、溶融亜鉛めっき鋼管を作製した。
【００９６】
鋼管の成分は、０．０８Ｃ−０．２１Ｓｉ−０．５２Ｍｎ−０．０１２Ｐ−０．００８Ｓ−０．００２Ａｌ−０．００３Ｎであった。
【００９７】
得られた溶融亜鉛めっき鋼管のめっき組成と付着量を表１および表２（表１の続き）に示す。めっきの付着量は、めっきをインヒビター入りの塩酸で溶解し、重量法により測定した。また、めっき層の組成は、めっきをインヒビター入りの塩酸で溶解し、化学分析により測定した。
【００９８】
めっき組織の観察は、鋼管のＣ断面を研磨後、ＳＥＭ、ＥＰＭＡを使用して行った。めっき層の各層の厚さは、ＳＥＭを使用し、幅方向１００μｍの範囲で計測を行い、その平均値を使用した。
【００９９】
めっき層の各層の組成は、ＥＰＭＡを使用し、１μｍのビーム径で幅方向１００μｍの定量分析を行い、その平均値を使用した。
【０１００】
下層のめっき層は、合金層の厚さが薄いため、ＥＰＭＡから組成を決定することは困難であるが、Ａｌの濃化が検出された層を、Ｆｅ−Ａｌ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ａｌ、Ｓｉの濃化が検出された層を、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層、さらに、Ｍｇの濃化が検出された層を、Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｇ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金層、または、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｍｇ合金層と区分した。
【０１０１】
加工部のめっき密着性は、管端にフレア加工を行い、加工部の管内面および外面のめっき密着性を評価した。フレア加工は、管端に２段の拡管成形を適用し、鋼管とフランジ部が９０度になるよう、加工を行った。フランジの幅は２０ｍｍとした。めっき密着性の評価は、加工部のテープ剥離試験を行い、試験後のテープの透過率を以下に示す評点づけで判定した。評点は、３以上を合格とした。
【０１０２】
４：透過率９０％以上
３：透過率７０％以上９０％未満
２：透過率５０％以上７０％未満
１：透過率５０％未満
【０１０３】
耐食性は、長さ方向１５０ｍｍ、円周方向７０ｍｍに切り出したサンプルの端面と裏面をシールし、５％の塩水を使用した塩水噴霧試験を２００時間行って、腐食減量を求めた。腐食減量は、試験前後の重量差から計算し、腐食減量２０ｇ／ｍ2以下を合格とした。
【０１０４】
評価結果を、表１および表２（表１の続き）に示す。番号９、２２、３５は、めっき層中のＡｌの含有量が、本発明の範囲外であるため、耐食性が不合格であった。番号１０、２３、３６は、めっき層中の合金層のＦｅ含有率が、本発明の範囲外であるため、めっき密着性が不合格であった。
【０１０５】
番号１１、２４、３７は、めっき層中の中間層のＭｇの含有量が、本発明の範囲外であるため、耐食性が不合格であった。番号１２、２５、３８は、層中の中間層のＭｇの含有量が５％を超えているため、密着性が低下している。番号１３、２６、３９は、２段目のめっき浴の浸漬時間を3秒と短くしたことにより、めっき層中の下層の組成が、本発明の範囲外であるため、めっき密着性が不合格であった。
【０１０６】
これら以外の本発明品は、優れた耐食性と高いめっき密着性が両立する溶融亜鉛めっき鋼材であった。
【０１０７】
【表１】
2011214145.tif 000002
【０１０８】
【表２】
2011214145.tif 000003
【０１０９】
（実施例２）
まず、表３に示す成分で、ＳＧＰ１００Ａ（厚さ４ｍｍ、外径１１４．３ｍｍ）の鋼管を準備し、脱脂処理、塩酸による酸洗処理を行った後、塩化亜鉛５０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム１５０ｇ／ｌを含む水溶液フラックスに浸漬して、前処理を行った。
【０１１０】
次に、前処理を行った鋼管を、所定の温度の溶融亜鉛浴に、所定の時間浸漬し、その後、Ａｌ量、Ｍｇ量、Ｓｉ量を変化させたＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき浴、または、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき浴に、所定の温度で所定の時間浸漬し、引き上げた後、一定時間経過後水冷し、溶融亜鉛めっき鋼管を作製した。
【０１１１】
得られた溶融亜鉛めっき鋼管のめっき組成と付着量を表３および表４（表３のつづき）に示す。めっきの付着量は、めっきをインヒビター入りの塩酸で溶解し、重量法により測定した。また、めっき層の組成は、めっきをインヒビター入りの塩酸で溶解し、化学分析により測定した。
【０１１２】
めっき組織の観察は、鋼管のＣ断面を研磨後、ＳＥＭ、ＥＰＭＡを使用して行った。めっき層の各層の厚さは、ＳＥＭを使用し、幅方向１００μｍの範囲で計測を行い、その平均値を使用した。また、中間層のばらつきは、厚みの最大値と最小値の差を計測した。
【０１１３】
めっき層の各層の組成は、ＥＰＭＡを使用し、１μｍのビーム径で幅方向１００μｍの定量分析を行い、その平均値を使用した。下層のめっき層は合金層の厚さが薄いため、実施例１と同様に区分した。
【０１１４】
加工部のめっき密着性は、管端にフレア加工を行い、加工部の管内面及び外面のめっき密着性を評価した。フレア加工は、管端に２段の拡管成形を適用し、鋼管とフランジ部が９０度になるよう加工を行った。フランジの幅は２０ｍｍとした。めっき密着性の評価は、加工部のテープ剥離試験を行い、試験後のテープの透過率を以下に示す評点づけで判定した。評点は、３以上を合格とした。
【０１１５】
４：透過率９０％以上
３：透過率７０％以上９０％未満
２：透過率５０％以上７０％未満
１：透過率５０％未満
【０１１６】
耐食性は、長さ方向１５０ｍｍ、円周方向７０ｍｍに切り出したサンプルの端面と裏面をシールし、５％の塩水を使用した塩水噴霧試験を２００時間行って、腐食減量を求めた。腐食減量は、試験前後の重量差から計算し、腐食減量２０ｇ／ｍ2以下を合格とした。
【０１１７】
評価結果を、表３および表４（表３のつづき）に示す。番号１３、１４、１５は、鋼材化学成分が本発明の範囲外であるため、めっき密着性が不合格であった。番号１６、１７、１８、１９、２０、２１は、一浴、二浴の温度や浸漬時間が本発明の範囲外であるため、めっき密着性が不合格であった。これら以外の本発明品は、優れた耐食性と高いめっき密着性が両立する溶融亜鉛めっき鋼材であった。
【表３】
2011214145.tif 000004
【表４】
2011214145.tif 000005