(57)【要約】  本発明に係る準結晶含有めっき鋼板は、鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を備え、金属被覆層の化学成分が、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌを含有し、金属被覆層の化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足し、金属被覆層の金属組織が、準結晶相を含み、準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足し、鋼板と金属被覆層との界面に準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が当該界面の９０％以上を占め、鋼板と金属被覆層との界面に存在する準結晶相以外の残部の準結晶相のうち、９５個数％以上の当該準結晶相の大きさは円相当径で０．２μｍ〜５μｍである。
2016140286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を備え、
前記金属被覆層の化学成分が、原子％で、
Ｚｎ：２０％〜６０％
Ａｌ：０．３％〜１５．０％
Ｃａ：０％〜３．５％
Ｙ  ：０％〜３．５％
Ｌａ：０％〜３．５％
Ｃｅ：０％〜３．５％
Ｓｉ：０％〜０．５％
Ｔｉ：０％〜０．５％
Ｃｒ：０％〜０．５％
Ｆｅ：０％〜２．０％
Ｃｏ：０％〜０．５％
Ｎｉ：０％〜０．５％
Ｖ  ：０％〜０．５％
Ｎｂ：０％〜０．５％
Ｃｕ：０％〜０．５％
Ｓｎ：０％〜０．５％
Ｍｎ：０％〜０．２％
Ｓｒ：０％〜０．５％
Ｓｂ：０％〜０．５％
Ｐｂ：０％〜０．５％
を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、
前記金属被覆層の前記化学成分中の亜鉛含有量とアルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足し、
前記金属被覆層の金属組織が、準結晶相を含み、
前記準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足し、
前記鋼板と前記金属被覆層との界面に前記準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する前記準結晶相が当該界面の９０％以上を占め、
前記鋼板と前記金属被覆層との界面に存在する前記準結晶相以外の残部の前記準結晶相のうち、９５個数％以上の当該準結晶相の大きさは、円相当径で０．２μｍ〜５μｍである、準結晶含有めっき鋼板。
【請求項２】
前記金属被覆層の前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、請求項１に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項３】
前記金属被覆層の前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、請求項１又は２に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項４】
前記金属被覆層の前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、請求項１〜３の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項５】
前記金属被覆層の金属組織は、三元共晶相を更に含有し、かつ、アモルファス相を含有しない、請求項１〜４の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項６】
化学成分が、原子％で、
Ｚｎ：２０％〜６０％
Ａｌ：０．３％〜１５．０％
Ｃａ：０％〜３．５％
Ｙ  ：０％〜３．５％
Ｌａ：０％〜３．５％
Ｃｅ：０％〜３．５％
Ｓｉ：０％〜０．５％
Ｔｉ：０％〜０．５％
Ｃｒ：０％〜０．５％
Ｆｅ：０％〜２．０％
Ｃｏ：０％〜０．５％
Ｎｉ：０％〜０．５％
Ｖ  ：０％〜０．５％
Ｎｂ：０％〜０．５％
Ｃｕ：０％〜０．５％
Ｓｎ：０％〜０．５％
Ｍｎ：０％〜０．２％
Ｓｒ：０％〜０．５％
Ｓｂ：０％〜０．５％
Ｐｂ：０％〜０．５％
を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足するめっき合金を、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させるめっき工程と、
前記鋼板の少なくとも一方の表面に配設させためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで再加熱する再加熱工程と、
再加熱された前記めっき合金を溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程と、
を含む、準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、請求項６に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、請求項６又は７に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、請求項６〜８の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記めっき工程が、前記鋼板を溶融状態の前記めっき合金に浸漬させる工程であり、
前記溶融状態のめっき合金中の酸化物が１ｇ／Ｌ以下であり、
前記鋼板を前記溶融状態のめっき合金に浸漬させる際の雰囲気の酸素濃度が、体積比で１００ｐｐｍ以下であり、
前記溶融状態のめっき合金の温度は、当該めっき合金の液相線温度よりも１０℃〜１００℃高く、
前記鋼板が前記溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が、１秒〜１０秒である、請求項６〜９の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記溶融状態のめっき合金を保持するめっき槽は、鋼製であり、前記溶融状態のめっき合金中のドロスがメタルポンプにより排出される、請求項１０に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記冷却工程が、前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、再加熱された前記めっき合金を冷却する工程である請求項６〜１１の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記めっき工程が、前記めっき合金を配設させる前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、前記鋼板の少なくとも一方の表面に、溶融状態の前記めっき合金を接触させ、前記めっき合金を配設させる工程である請求項６〜１２の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記冷却工程が、前記再加熱した直後に、前記めっき合金を水没冷却する工程である請求項６〜１３のいずれか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、準結晶含有めっき鋼板及び準結晶含有めっき鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
準結晶は、１９８２年にダニエル・シュヒトマン氏によって初めて発見された結晶構造であり、正２０面体（ｉｃｏｓａｈｅｄｒｏｎ）の原子配列を有している。この結品構造は、通常の金属、合金では得られない特異な回転対称性（例えば５回対称性）を有する非周期的な結晶構造であり、３次元ペンローズパターンに代表される非周期的な構造と等価な結晶構造として知られている。【０００３】
この新しい金属原子の配置（すなわち、新しい結晶構造）の発見以降、準周期的な構造を持ち特異な回転対称性を持つ準結晶に注目が集まっている。近年、準結晶は、結晶成長によっても得ることができることが判明しているが、これまで、一般に、準結晶の製造法は、液体急冷法であった。そのため、準結晶の形状は、粉体、箔、小片に限られることから、準結晶を利用した製品の実用例が非常に少なかった。【０００４】
特許文献１及び特許文献２には、高強度Ｍｇ基合金及びその製造方法が開示されている。これらＭｇ基合金は、金属組織中に数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の粒径を有する硬質の準結晶相を分散析出させた、強度と伸びとに優れた合金である。これら特許文献１及び特許文献２では、準結晶が硬質であるという特性を利用している。【０００５】
また、特許文献３には、Ａｌ基準結晶を利用した熱電材料が開示されている。この特許文献３では、準結晶が熱電特性に優れるという特性を利用している。特許文献４には、準結晶Ａｌ合金（Ａｌ基準結晶）を前駆体とした耐熱触媒及びその製造方法が開示されている。この特許文献４では、周期的な結晶構造をもたない準結晶は、脆く破砕し易いという特性を利用している。このように、これまでの発明では、準結晶を微細な粒子として分散させたり、又は、微細な粒子である準結晶を固化成型したりすることが多い。【０００６】
これらの発明とは別種の利用形態として、特許文献５には、準結晶を含む調理器具用金属コーティングが開示されている。この特許文献５では、Ａｌ、ＦｅやＣｒからなる耐食性に優れた準結品を含む合金粉末をプラズマ溶射することによって、耐摩耗性や、食塩への耐食性に優れるコーティングを調理器具に付与している。【０００７】
上述のように、Ｍｇ基準結晶は、強度に優れた材料として利用され、Ａｌ基準結晶は、強度に優れた部材、熱電材料、調理器具コーティングなどとして利用されている。しかし、これらの利用は限定的なものであり、準結晶が必ずしも多くの分野で利用されているとは言えない。【０００８】
準結晶には、独特な結晶構造に起因する優れた性能が存在する。しかし、その特性は部分的にしか解明されておらず、現在、広く工業的に利用されている材料とはいえない。本発明者は、未だ産業的にほとんど利用されていない準結晶をめっき鋼板の金属被覆層に適用し、耐食牲を向上させることを試みた。【０００９】
一般に、長期に渡って鋼板を使用する際には、金属被覆、塗装処理、化成処理、又は、有機被覆ラミネート等の表面処理を施すことで、鋼板に一定の防食機能を持たせる。自動車、家電、建材分野等で使用される多くの鋼材では、金属被覆処理が主に施される。金属被覆層によって、地鉄（鋼材）を外部環境から遮蔽するバリア防食効果と、地鉄より優先的に腐食することで地鉄を防食する犠牲防食作用とを安価に付与することができる。【００１０】
金属被覆層を形成する工業的な方法として様々な方法がある。金属被覆層に厚みを持たせるためには、溶射法、溶融めっき法などが適しており、また、均一に金属被覆層を形成するためには、スパッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法、電気めっき法などが適している。これらの中でも、溶融めっき法は、金属被覆層を有した鋼材を安価に大量生産できるため、広く使用されている。【００１１】
また、一般に、電気めっき法では、析出する金属に制約があり、金属被覆層を構成する元素に制限がある。一方、溶射法、蒸着法等などの、金属の溶融、蒸発、析出、凝固反応などを利用して金属被覆層を形成する方法は、理論的には、溶融めっき法と同様の金属被覆層を形成し得る。しかし、金属には、各々の融点、沸点が存在することから、溶射法、蒸着法では、使用した合金の化学成分と形成された金属被覆層の化学成分とにかい離を生じ易い。【００１２】
このように、溶融めっき浴に使用した合金の化学成分とほぼ同等の化学成分を有する金属被覆層を形成することができる溶融めっき法は、目的の化学成分を有する金属被覆層を形成する方法として、他のいかなる方法よりも優れている。【００１３】
現在、市場で得ることができる一般的な表面処理鋼板は、主に、Ｚｎ基合金の金属被覆層、またはＡｌ基合金の金属被覆層を有する表面処理鋼板である。このＺｎ基合金の金属被覆層とは、主成分であるＺｎに少量のＡｌ、Ｍｇ等の元素を含む金属被覆層であり、金属被覆層の金属組織として、Ｚｎ相の他、Ａｌ相、ＭｇＺｎ２相等が含有される。一方、Ａｌ基合金の金属被覆層とは、主成分であるＡｌに少量のＳｉ、Ｆｅ等の元素を含む金属被覆層であり、金属被覆層の金属組織として、Ａｌ相の他、Ｓｉ相、Ｆｅ２Ａｌ５相等が含有される。【００１４】
これら一般的な表面処理鋼板とはめっき合金成分が全く異なるめっき鋼材として、特許文献６〜８に開示されているようなＭｇ基合金めっき鋼材が提案されている。本発明者は、これらのめっき鋼材をベースとし、また、これまでめっき層（金属被覆層）の耐食性を高めることに対してほとんど考慮されなかった準結晶に着目して、耐食性のさらなる向上を検討した。【００１５】
なお、その他、特許文献９〜１３にも、めっき鋼材について開示されている。また、特許文献１４〜１５にも、金属被覆層の金属組織が準結晶相を含む準結晶含有めっき鋼板について開示されている。【００１６】
特許文献１：日本国特開２００５−１１３２３５号公報
特許文献２：日本国特開２００８−６９４３８号公報
特許文献３：日本国特開平８−１７６７６２号公報
特許文献４：日本国特開２００４−２６７８７８号公報
特許文献５：日本国特表２００７−５２５５９６号公報
特許文献６：日本国特開２００８−２５５４６４号公報
特許文献７：日本国特開２０１０−２４８５４１号公報
特許文献８：日本国特開２０１１−２１９５２３号公報
特許文献９：日本国特開２００８−２５５４６４号公報
特許文献１０：日本国特開平９−１４３６５９号公報
特許文献１１：日本国特開平５−３２０８４８号公報
特許文献１２：日本国特開２０１４−２０５８７７号公報
特許文献１３：日本国特開平６−２０９６号公報
特許文献１４：日本国特許５７８５３３５号
特許文献１５：日本国特許５７８５３３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的とするところは、建材、自動車、家電分野等といった各種分野で使用する際に要求される耐食性と犠牲防食性とがより向上した、準結晶含有めっき鋼板及び準結晶含有めっき鋼板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、これまでめっき層の耐食性を高めることに対してほとんど考慮されなかった準結晶に着目し、耐食性が最も向上する金属組織の構成を明らかにした。その結果、優れた耐食性と犠牲防食性とを兼ね備えためっき鋼板を完成するに至った。具体的には、これまで検討されることのなかった準結晶相に関して、金属被覆層（めっき層）中での好ましい存在形態を明らかにし、また、かかる準結晶相を金属被覆層中に好ましく生成させる方法を明らかにすることで、めっき鋼板の耐食性と犠牲防食性とを向上させることに成功した。【００１９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは、以下の通りである。【００２０】
（１）鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を備え、前記金属被覆層の化学成分が、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記金属被覆層の前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足し、前記金属被覆層の金属組織が、準結晶相を含み、前記準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足し、前記鋼板と前記金属被覆層との界面に前記準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する前記準結晶相が当該界面の９０％以上を占め、前記鋼板と前記金属被覆層との界面に存在する前記準結晶相以外の残部の前記準結晶相のうち、９５個数％以上の当該準結晶相の大きさは、円相当径で０．２μｍ〜５μｍである、準結晶含有めっき鋼板。
（２）前記金属被覆層の前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、（１）に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（３）前記金属被覆層の前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、（１）又は（２）に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（４）前記金属被覆層の前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、（１）〜（３）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（５）前記金属被覆層の金属組織は、三元共晶相を更に含有し、かつ、アモルファス相を含有しない、（１）〜（４）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（６）化学成分が、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足するめっき合金を、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させるめっき工程と、前記鋼板の少なくとも一方の表面に配設させためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで再加熱する再加熱工程と、再加熱された前記めっき合金を溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程と、を含む、準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（７）前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、（６）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（８）前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、（６）又は（７）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（９）前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、（６）〜（８）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１０）前記めっき工程が、前記鋼板を溶融状態の前記めっき合金に浸漬させる工程であり、前記溶融状態のめっき合金中の酸化物が１ｇ／Ｌ以下であり、前記鋼板を前記溶融状態のめっき合金に浸漬させる際の雰囲気の酸素濃度が、体積比で１００ｐｐｍ以下であり、前記溶融状態のめっき合金の温度は、当該めっき合金の液相線温度よりも１０℃〜１００℃高く、前記鋼板が前記溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が、１秒〜１０秒である、（６）〜（９）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１１）前記溶融状態のめっき合金を保持するめっき槽は、鋼製であり、前記溶融状態のめっき合金中のドロスがメタルポンプにより排出される、（１０）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１２）前記冷却工程が、前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、再加熱された前記めっき合金を冷却する工程である（６）〜（１１）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１３）前記めっき工程が、前記めっき合金を配設させる前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、前記鋼板の少なくとも一方の表面に、溶融状態の前記めっき合金を接触させ、前記めっき合金を配設させる工程である（６）〜（１２）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１４）
前記冷却工程が、前記再加熱した直後に、前記めっき合金を水没冷却する工程である（６）〜（１３）のいずれか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、建材、自動車、家電分野等といった各種分野で使用する際に要求される耐食性と犠牲防食性とがより向上した準結晶含有めっき鋼板及び準結晶含有めっき鋼板の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の断面組織写真の一例である。
【図２】同実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の準結晶相の電子線回折像の一例である。
【図３】同実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の鋼板−金属被覆層界面での準結晶相を模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法とは異なる方法で製造しためっき鋼板の断面組織写真の一例である。
【図５】同実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法とは異なる方法で製造しためっき鋼板の断面組織写真の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（準結晶含有めっき鋼板について）
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の特徴の一つは、特定の化学成分を有する金属被覆層（すなわち、めっき層）を特定の組織構成として、当該金属被覆層を母鋼板（以下、単に「鋼板」ともいう。）の表面に形成することにある。
【００２５】
ここで、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の母材となる鋼板は、特に制限されるものではない。かかる鋼板の一例として、例えば、Ａｌキルド鋼、極低炭素鋼、高炭素鋼、各種高張力鋼、Ｎｉ、Ｃｒ含有鋼等といった各種の鋼板を挙げることができる。また、母材鋼板の製鋼方法や、鋼の強度、熱間圧延方法、酸洗方法、冷延方法等の鋼板の製造条件についても、特に制限されるものではない。すなわち、準結晶含有めっき鋼板の母材として供される鋼板の製造条件や材質については、特に制限されるものではない。
【００２６】
本実施形態に係る金属被覆層は、薄膜形状を示し、かつ、鋼板との密着性を確保した合金であり、母材鋼板への防食及び機能付与をになう役割を有している一方で、母材鋼板の材料強度や剛性等といった性能を損なうことはない。すなわち、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板は、鋼板及び金属被覆層という二種の金属合金材料を合わせた複合材料である。以下では、まず、本実施形態に係るめっき鋼板の金属被覆層に求められる特性について、詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態に係る準結晶めっき鋼板の金属被覆層は、耐腐食性能に優れることが求められる。耐腐食性能は、耐食性と犠牲防食性とに分けられる。金属被覆層の耐食性とは、一般に、金属被覆層自体の腐食抵抗のことであり、各種の腐食試験において、一定期間経過後における金属被覆層の腐食減量で評価されることが多い。
【００２８】
この腐食減量が小さければ、母材鋼板に対する保護皮膜としての金属被覆層が長期間残存すること、すなわち、耐食性が優れることを意味する。純金属を用いて腐食減量を評価した場合、その耐食性は、一般に、ＭｇよりもＺｎが高く、ＺｎよりもＡｌが高い傾向にある。
【００２９】
一方、金属被覆層の犠牲防食性とは、何らかの原因で母材鋼板が腐食環境に曝された場合に、周囲の金属被覆層が鋼板に代わって腐食して母材鋼板を保護する作用のことである。純金属を用いて評価した場合、その犠牲防食性は、電気的に卑であり腐食しやすい金属が高く、一般に、ＡｌよりもＺｎが高く、ＺｎよりもＭｇが高い傾向にある。
【００３０】
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板においても着目しているＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板は、金属被覆層中に多量のＭｇを含有するために、犠牲防食性に優れる。一方で、かかるＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板の課題は、金属被覆層の腐食減量を如何に小さくするか、すなわち、金属被覆層の耐食性を如何に高めるかにある。
【００３１】
本発明者は、Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板において、金属被覆層の腐食減量を極力小さくするために、金属被覆層の金属組織の構成相について検討した。その結果、金属被覆層中に所定の形態で準結晶相を含有させると、飛躍的に耐食性が向上することを見出した。
【００３２】
本実施形態に係るめっき鋼板の主たる特徴は、金属被覆層の金属組織にある。後述する特定範囲の化学成分で、かつ、特定の製造条件でめっき鋼板を製造した場合に、金属被覆層中に特定の準結晶相が生成され、耐食性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００３３】
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層は、上記のような準結晶相を含有するため、準結晶相を含有しない金属被覆層と比較して、耐食性が飛躍的に向上する。加えて、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層は、多量のＭｇを含有するため、鋼板に対する優れた犠牲防食性を併せ持つ。すなわち、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板は、耐食性及び犠牲防食性の双方に優れる理想的な金属被覆層を備える。
【００３４】
以下では、まず、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板に関し、金属被覆層の化学成分及び組織構成について、詳細に説明する。
【００３５】
なお、通常各種の金属相の構成式を表示する際には、質量比でなく原子比を利用する。本実施形態の説明においても、準結晶相に着目しているため、原子比を利用する。つまり、以下の説明において化学成分を示す％は、特に断りがない限り、「原子％」を意味する。
【００３６】
＜金属被覆層の化学成分について＞
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板は、鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を有している。ここで、かかる金属被覆層の化学成分は、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなる。
【００３７】
［Ｚｎ（亜鉛）：２０％〜６０％］
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層の金属組織として準結晶相を形成させるためには、上記範囲のＺｎを含有することが重要である。このため、金属被覆層のＺｎ含有量を２０％〜６０％とする。Ｚｎ含有量が２０％未満である場合、金属被覆層に準結晶相を生成させることができない。また、Ｚｎ含有量が６０％超過である場合、金属被覆層に準結晶相を生成させることができない。なお、準結晶相の生成を好ましく制御するために、Ｚｎ含有量を、２５％〜５２％としてもよい。Ｚｎ含有量は、より好ましくは、３０％〜４５％である。
【００３８】
また、準結晶を好ましく生成させて耐食性を更に向上させるためには、Ｚｎ含有量を、３３％以上とすることが好ましい。Ｚｎ含有量を３３％以上とすることで、初晶として準結晶相が成長しやすい組成範囲となり、Ｍｇ相が初晶として成長しにくくなる。すなわち、金属被覆層での準結晶相の相量（面積分率）を多くできるとともに、耐食性を劣化させるＭｇ相を極力減らすことが可能である。Ｚｎ含有量は、更に好ましくは、３５％以上である。通常、Ｚｎ含有量が上記の組成範囲であり、かつ、以下で詳述する製造方法でめっき鋼板を製造した場合には、金属被覆層にはＭｇ相はほとんど存在しない。
【００３９】
［Ａｌ（アルミニウム）：０．３％〜１５．０％］
Ａｌは、めっき層の性能を向上させる元素である。具体的には、めっき層中にＡｌを含有させることで、めっき層の平面耐食性を向上させることができる。また、Ａｌは、準結晶相の生成を促進する元素である。これらの効果を得るために、金属被覆層のＡｌ含有量を０．３％以上とする。一方、金属被覆層に多量にＡｌが含有されると、赤錆が発生し易くなるとともに、準結晶相が生成しにくくなり、耐食性が低下する。従って、金属被覆層のＡｌ含有量の上限を１５．０％とする。
【００４０】
また、Ｚｎ含有量が上記範囲内で少ない含有量である場合に、金属被覆層に準結晶相を好ましく生成させるためには、Ｚｎ含有量及びＡｌ含有量を合わせて制御することが好ましい。具体的には、金属被覆層の化学成分中のＺｎ含有量とＡｌ含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満たすことが好ましく、２８．５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満たすことが更に好ましい。なお、Ｚｎ＋Ａｌの上限値は特に限定されないが、上限が５０％であることが好ましい。
【００４１】
また、金属被覆層に準結晶相を更に好ましく生成させるためには、Ｚｎ含有量及びＡｌ含有量を、以下のように制御することが好ましい。すなわち、金属被覆層の化学成分中のＺｎ含有量とＡｌ含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％を満足し、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足することが好ましい。Ｚｎ含有量及びＡｌ含有量が上記の２つの条件を満足するとき、冷却過程で準結晶相が優先的に生成し、金属被覆層に準結晶相が好ましい面積分率で生成される。例えば、金属被覆層に準結晶相が、金属被覆層中の全体に対する面積分率で約３０〜７０％程度生成されるので好ましい。技術的理由は明らかではないが、本実施形態での準結晶相がＺｎとＭｇとを主体とする結晶構造を有すること、ＡｌがＺｎと置換することで準結晶相の生成が促進されること、そしてこのＡｌの置換量に最適値が存在することが関係していると考えられる。金属被覆層に準結晶相が好ましく生成されることによって、特に加工部での耐食性が向上し、地鉄の赤錆発生までの期間が長くなる。この効果は、Ｚｎ及びＡｌの含有量を厳密に制御することで、金属被覆層に準結晶相が好ましく分散することによると推定される。
ここで、「Ｚｎ＋Ａｌ」は、Ｚｎ含有量及びＡｌ含有量の合計の含有量を示す。「Ｚｎ／Ａｌ」は、Ｚｎ含有量とＡｌ含有量との比（Ｚｎ含有量／Ａｌ含有量）を示す。
【００４２】
［Ｍｇ（マグネシウム）］
Ｍｇ（マグネシウム）は、Ｚｎ及びＡｌと同様に、めっき層を構成する主要な元素であり、更に、犠牲防食性を向上させる元素である。また、Ｍｇは、準結晶相の生成を促進させる重要な元素である。本実施形態においては、めっき層のＭｇ含有量について特に規定する必要がなく、上記した残部のうちで不純物の含有量を除いた含有量とすればよい。
【００４３】
すなわち、Ｍｇ含有量は、２５％超過７９．７％未満とすればよく、好ましくは３０％以上６５％以下である。Ｍｇ含有量が７９．７％以上となると、金属被覆層中にＭｇ相が形成されるようになり、耐食性が低下する。Ｍｇ含有量が２５％以下になると準結晶以外の生成物が生成可能となるため、準結晶相の量が減少し、耐食性が低下する。
【００４４】
以上説明した基本成分の他に、本実施形態に係る準結晶含有めっき銅板の金属被覆層（めっき層）は、不純物を含有する。ここで、不純物とは、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板を工業的に製造する際に、鋼及びめっき合金の原料、又は、製造環境等から混入する、例えば、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｃｄ（カドミウム）等の元素を意味する。これらの元素が不純物として、それぞれ０．１％程度含有されていても、上記効果は損なわれない。
【００４５】
本実施形態に係るめっき鋼板の金属被覆層は、残部である上記Ｍｇの一部に代えて、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｓｂ及びＰｂから選択される少なくとも１つ以上の選択成分を、更に含有させてもよい。これらの選択成分のうちどの成分を含有させるかについては、その目的に応じて適宜決定すればよい。よって、これらの選択成分の下限を制限する必要はなく、下限が０％でもよい。
【００４６】
［Ｃａ（カルシウム）：０％〜３．５％］
［Ｙ（イットリウム）：０％〜３．５％］
［Ｌａ（ランタン）：０％〜３．５％］
［Ｃｅ（セリウム）：０％〜３．５％］
Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅから選ばれる少なくとも１つの元素は、溶融めっきの操業性を改善するために、必要に応じて含有されてもよい。本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板を製造する場合、めっき浴として酸化性の高い溶融Ｍｇ合金を、大気中で保持することとなる。従って、何らかのＭｇの酸化防止手段を取ることが好ましい。Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅは、Ｍｇよりも酸化しやすく、溶融状態でめっき浴面上に安定な酸化被膜を形成し、浴中のＭｇの酸化を防止する。従って、金属被覆層のＣａ含有量を０％〜３．５％としてもよく、Ｙ含有量を０％〜３．５％としてもよく、Ｌａ含有量を０％〜３．５％としてもよく、Ｃｅ含有量を０％〜３．５％としてもよい。更に好ましくは、Ｃａ含有量、Ｙ含有量、Ｌａ含有量、Ｃｅ含有量に関して、それぞれ独立に、下限を０．３％とし、上限を２．０％としてもよい。
【００４７】
ここで、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅから選ばれる少なくとも１つの元素を合計で０．３％以上含有させると、Ｍｇ含有量の高いめっき浴を、大気中で酸化させることなく保持できるため、好ましい。一方で、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅは、酸化しやすい元素であり、耐食性に悪影響を及ぼすことがあるため、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅの含有量の上限を、合計で、３．５％とすることが好ましい。すなわち、金属被覆層の化学成分中のＣａ含有量とＹ含有量とＬａ含有量とＣｅ含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足することが好ましい。なお、「Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ」は、Ｃａ含有量、Ｙ含有量、Ｌａ含有量、及びＣｅ含有量の合計含有量を示す。
【００４８】
また、金属被覆層に準結晶相を好ましく生成させるためには、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、及びＣｅの含有量を、合計で、０．３％以上２．０％以下とすることが好ましい。これらの元素は、準結晶相を構成するＭｇと置換されると考えられるが、多量にこれらの元素を含有する場合、準結晶相の生成が阻害されることもある。これらの元素が適切な含有量で含有されることで、準結晶相やその他の相の赤錆抑制効果が向上する。この効果は、準結晶相の溶出のタイミングが白錆の保持力に影響を与えることに起因すると推測される。すなわち、金属被覆層中の準結晶相の溶出後、形成する白錆中にこれらの元素が取り込まれ、白錆の防錆力が向上し、そして、母材鋼板の腐食による赤錆発生までの期間が長くなると推測される。
【００４９】
また、これらの元素のうち、上記効果（酸化防止、準結晶相の生成）は、Ｃａ、Ｌａ、又はＣｅの含有によって比較的大きく得られる。一方、Ｙの含有によって得られる上記効果は、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅと比較すると、小さいことが判明している。Ｃａ、Ｌａ、及びＣｅは、Ｙと比較して、酸化しやすく、反応性に富む元素であることが関連していると推定される。準結晶相の化学成分をＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で分析したとき、Ｙが検出されない場合が多いので、Ｙは準結晶中に容易に取り込まれないと推定される。一方、Ｃａ、Ｌａ、及びＣｅは、含有濃度に対して、その濃度以上に準結晶から検出される傾向にある。すなわち、金属被覆層にＹを必ずしも含有させなくてもよい。金属被覆層にＹが含有されない場合、０．３％≦Ｃａ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％としてもよく、０．３％≦Ｃａ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦２．０％としてもよい。なお、「Ｃａ＋Ｌａ＋Ｃｅ」は、Ｃａ含有量、Ｌａ含有量、及びＣｅ含有量の合計含有量を示す。
【００５０】
なお、めっき浴が接触する雰囲気を不活性ガス（例えばＡｒ）で置換するか、又は、真空とする場合、すなわち酸素遮断措置を製造設備に設置する場合には、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、又はＣｅをあえて添加する必要がない。
【００５１】
また、Ａｌ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、及びＣｅの合計の含有量を、以下のように制御することが好ましい。すなわち、金属被覆層の化学成分中のＡｌ含有量とＣａ含有量とＬａ含有量とＹ含有量とＣｅ含有量とが、原子％で、６．０％≦Ａｌ＋Ｃａ＋Ｌａ＋Ｙ＋Ｃｅ≦１８．５％を満足することが好ましく、６．５％≦Ａｌ＋Ｃａ＋Ｌａ＋Ｙ＋Ｃｅ≦１８．５％を満足することがさらに好ましい。Ａｌ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、及びＣｅの合計の含有量が上記条件を満足し、さらに溶融状態または析出相と液相との共存状態から５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で急冷することで、金属被覆層に好ましい平均円相当径を有する準結晶相が生成され易くなる。そして、準結晶相による一定の耐食性を確保しながら、金属被覆層のパウダリング特性（圧縮応力に対する剥離耐性）も一定以上向上させることができる。Ａｌの他、微量添加されるＣａ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ等が準結晶相の粒界に析出し、粒界強化が行われると推定される。一方で、Ａｌ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、及びＣｅの合計の含有量が１８．５％超過となる場合には、パウダリング特性が劣る傾向にある。
なお、「Ａｌ＋Ｃａ＋Ｌａ＋Ｙ＋Ｃｅ」は、Ａｌ含有量、Ｃａ含有量、Ｙ含有量、Ｌａ含有量、及びＣｅ含有量の合計含有量を示す。
【００５２】
［Ｓｉ（ケイ素）：０％〜０．５％］
［Ｔｉ（チタン）：０％〜０．５％］
［Ｃｒ（クロム）：０％〜０．５％］
Ｓｉ、Ｔｉ、及びＣｒから選ばれる少なくとも１つの元素は、めっき層中に準結晶相を好ましく生成させるために、必要に応じて含有されてもよい。微量のＳｉ、Ｔｉ、又はＣｒがめっき層に含有されると、準結晶相が生成しやすくなり、準結晶相の構造が安定化する。Ｓｉは、Ｍｇと結合して微細Ｍｇ２Ｓｉを形成することによって、準結晶相の生成の起点（核）になると考えられる。また、Ｍｇとの反応性が乏しいＴｉ及びＣｒは、微細金属相となることによって、準結晶相の生成の起点（核）になると考えられる。準結晶相の生成は、一般に、製造時の冷却速度に影響を受ける。しかし、Ｓｉ、Ｔｉ、又はＣｒが金属被覆層に含有されると、準結晶相の生成に対する冷却速度の依存性が小さくなる傾向にある。従って、金属被覆層のＳｉ含有量を０％〜０．５％とし、Ｔｉ含有量を０％〜０．５％とし、Ｃｒ含有量を０％〜０．５％としてもよい。更に好ましくは、Ｓｉ含有量、Ｔｉ含有量、Ｃｒ含有量に関して、それぞれ独立に、下限を０．００５％とし、上限を０．１％としてもよい。
【００５３】
また、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＣｒから選択される少なくとも１つの元素を、合計で、０．００５％〜０．５％含有させると、準結晶の構造が更に安定化するので好ましい。すなわち、金属被覆層の化学成分中のＳｉ含有量とＴｉ含有量とＣｒ含有量との合計が、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足することが好ましい。また、これらの元素が適切な含有量で含有されることで、準結晶が多量に好ましく生成するため、金属被覆層表面の耐食性が向上する。その結果、湿潤環境での耐食性が更に向上し、白錆の発生が抑制される。
なお、「Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ」は、Ｓｉ含有量、Ｔｉ含有量、及びＣｒ含有量の合計含有量を示す。
【００５４】
［Ｃｏ（コバルト）：０％〜０．５％］
［Ｎｉ（ニッケル）：０％〜０．５％］
［Ｖ（バナジウム）：０％〜０．５％］
［Ｎｂ（ニオブ）：０％〜０．５％］
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、及びＮｂは、上述のＳｉ、Ｔｉ、及びＣｒと同等の効果を有する元素である。上記効果を得るために、Ｃｏ含有量を０％〜０．５％とし、Ｎｉ含有量を０％〜０．５％とし、Ｖ含有量を０％〜０．５％とし、Ｎｂ含有量を０％〜０．５％としてもよい。更に好ましくは、Ｃｏ含有量、Ｎｉ含有量、Ｖ含有量、Ｎｂ含有量に関して、それぞれ独立に、下限を０．０５％とし、上限を０．１％としてもよい。ただし、これらの元素は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒと比較すると、耐食性を向上させる効果は小さい。
【００５５】
［Ｆｅ（鉄）：０％〜２．０％］
金属被覆層には、母材である鋼板から、鋼板を構成する元素が混入することがある。特に、溶融めっき法では、鋼板と金属被覆層との間での固液反応による元素の相互拡散によって、密着性が高まる。そのため、金属被覆層中には、一定量のＦｅが含まれる場合がある。例えば、金属被覆層全体の化学成分として、Ｆｅが２．０％前後含有される場合がある。しかしながら、金属被覆層へ拡散してきたＦｅは、鋼板と金属被覆層との界面付近でＡｌやＺｎと反応して、金属間化合物を生成することが多い。そのため、含有されたＦｅが、めっき層の耐食性に対して影響を与える可能性は、小さい。よって、金属被覆層のＦｅ含有量を０％〜２．０％としてもよい。同様に、金属被覆層へ拡散してきた鋼板を構成する元素（本実施形態で記述する元素以外で、鋼板から金属被覆層へ拡散してきた元素）が、めっき層の耐食性に対して影響を与える可能性は小さい。
【００５６】
［Ｃｕ（銅）：０％〜０．５％］
［Ｓｎ（スズ）：０％〜０．５％］
鋼板と金属被覆層との密着性を向上させるために、鋼板に対して、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ等のプレめっきを施す場合がある。プレめっきを施された鋼板を使用して、準結晶含有めっき鋼板を製造した場合、金属被覆層中に、これらの元素が０．５％程度まで含有されることがある。プレめっきの成分であるＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎのうち、Ｃｕ及びＳｎは、Ｎｉが有する上述した効果を有さない。しかし、０．５％程度のＣｕ、又はＳｎが金属被覆層に含有されたとしても、準結晶の生成挙動や金属被覆層の耐食性に対して、Ｃｕ、又はＳｎが影響を与える可能性は小さい。従って、金属被覆層のＣｕ含有量を０％〜０．５％とし、Ｓｎ含有量を０％〜０．５％としてもよい。更に好ましくは、Ｃｕ含有量、Ｓｎ含有量に関して、それぞれ独立に、下限を０．００５％とし、上限を０．４％としてもよい。
【００５７】
［Ｍｎ（マンガン）：０％〜０．２％］
準結晶含有めっき鋼板の母材である鋼板として、近年、高張力鋼（高強度鋼）が使用されるようになってきた。高張力鋼を使用して準結晶含有めっき鋼板を製造した場合、高張力鋼に含まれるＳｉ、Ｍｎ等の元素が、金属被覆層中に拡散することがある。Ｓｉ、及びＭｎのうちＭｎは、Ｓｉが有する上述した効果を有さない。しかし、０．２％程度のＭｎが金属被覆層に含有されたとしても、準結晶の生成挙動や金属被覆層の耐食性に対して、Ｍｎが影響を与える可能性は小さい。従って、金属被覆層のＭｎ含有量を、０％〜０．２％としてもよい。更に好ましくは、Ｍｎ含有量に関して、下限を０．００５％とし、上限を０．１％としてもよい。
【００５８】
［Ｓｒ（ストロンチウム）：０％〜０．５％］
［Ｓｂ（アンチモン）：０％〜０．５％］
［Ｐｂ（鉛）：０％〜０．５％］
Ｓｒ、Ｓｂ、及びＰｂは、めっき外観を向上させる元素であり、防眩性の向上に効果がある。この効果を得るために、金属被覆層のＳｒ含有量を０％〜０．５％としてもよく、Ｓｂ含有量を０％〜０．５％としてもよく、Ｐｂ含有量を０％〜０．５％としてもよい。Ｓｒ含有量、Ｓｂ含有量及びＰｂ含有量が上記範囲である場合、耐食性への影響はほとんどない。更に好ましくは、Ｓｒ含有量、Ｓｂ含有量及びＰｂ含有量に関して、それぞれ独立に、下限を０．００５％とし、上限を０．４％としてもよい。
【００５９】
Ｓｒ、Ｓｂ、及びＰｂは、加工性、耐食性等のめっき特性に影響を与えることはほとんどないが、めっき外観に影響を与える。本実施形態に開示する金属被覆層は表面に金属光沢が存在するが、これらの元素を上記組成範囲で含有させることにより金属光沢が失われ、防眩効果を得ることができる。
【００６０】
［化学成分の計測方法］
上記の金属被覆層の化学成分は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）又はＩＣＰ−ＭＳ（ｌｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｍａｓｓ
Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等の公知の分析手法を使用して、計測することが可能である。準結晶含有めっき鋼板を、インヒビターを加えた１０％塩酸に対して１分程度浸潰し、金属被覆層部分を剥離し、この金属被覆層を溶解した溶液を準備する。得られた溶液を、ＩＣＰ−ＡＥＳ又はＩＣＰ−ＭＳ等によって分析して、金属被覆層の全体平均としての化学成分を得ることができる。
【００６１】
また、溶融めっき法では、溶融めっき浴の化学成分とほぼ同等の化学成分を有する金属被覆層が形成される。そのため、鋼板と金属被覆層との間の相互拡散を無視できる元素に関しては、使用するめっき浴の化学成分を測定し、得られた測定値を金属被覆層の化学成分として代用してもよい。めっき浴から、小片インゴットを採取し、ドリル粉を採取し、このドリル粉を酸溶解した溶液を準備する。得られた溶液を、ＩＣＰなどによって分析して、めっき浴の化学成分を得る。得られためっき浴の化学成分の測定値を、金属被覆層の化学成分として用いてもよい。
【００６２】
以上、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の化学成分について、詳細に説明した。
【００６３】
＜金属被覆層の組織構成について＞
次に、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層の組織構成について、詳細に説明する。
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の有する金属被覆層は、準結晶相を含む。具体的には、金属被覆層は、準結晶相と三元共晶相とから構成されていることがよい。ここで、準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足する。
そして、鋼板と金属被覆層との界面に準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が当該界面の９０％以上を占める。また、鋼板と金属被覆層との界面に存在する準結晶相以外の残部の準結晶相のうち、９５個数％以上の準結晶相の大きさは、円相当径で０．２μｍ〜５μｍである。
【００６４】
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板は、以下で詳述するように、金属被覆層に、金属組織として、準結晶相を含むことを特徴の一つとする。そこで、以下では、かかる準結晶相について、まず説明を行う。
【００６５】
準結晶相は、準結晶相の粒内に含まれるＭｇ含有量、Ｚｎ含有量及びＡｌ含有量が、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足する準結晶相として定義される。すなわち、Ｍｇ原子と、Ｚｎ原子及びＡｌ原子の合計と、の比であるＭｇ：（Ｚｎ＋Ａｌ）が、３：６〜５：６となる準結晶相として定義される。準結晶相の理論比は、Ｍｇ：（Ｚｎ＋Ａｌ）＝４：６であると考えられる。準結晶相の化学成分は、ＴＥＭ−ＥＤＸ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による定量分析や、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｚｅｒ）マッピングによる定量分析等で算出することが好ましい。なお、準結晶を金属間化合物のように正確な化学式で定義することは容易でない。準結晶相は、結晶の単位格子のように繰り返しの格子単位を定義することができず、更には、Ｚｎ、Ｍｇの原子位置を特定するのも困難なためである。参考までに、ＴＥＭ−ＥＤＸで準結晶相を測定すると、準結晶相は、Ｍｇ５１Ｚｎ２０相よりもＺｎ比率が高く、かつ、Ｍｇ比率が低い状態で検出される。また、Ａｌや、含有されている場合にはＣａ等の元素についても、準結晶相では、Ｍｇ５１Ｚｎ２０相よりも比率が高く検出される傾向にある。なお、金属被覆層に含有される準結晶相以外の金属相の化学成分についても、ＴＥＭ−ＥＤＸによる定量分析や、ＥＰＭＡマッピングによる定量分析等で、同定することができる。
【００６６】
また、着目している金属相を準結晶相と判別するには、ＴＥＭによる電子線回折像を撮影し、電子線回折像に５回対称の結晶構造が観察されるか否かを確認する必要がある。５回対称の結晶構造は、ペンローズパターン（Ｐｅｎｒｏｓｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）と呼ばれる電子線回折像を得ることで判別することができる。ＴＥＭで１０μｍ以上の範囲を観察することは困難を伴うため、以下で詳述するように、金属被覆層の代表的な視野から組織に含まれる相を推定し、同様の組織が得られた場合に、着目している金属相をＥＰＭＡやＥＤＸの測定結果から準結晶相と判別する場合もある。
【００６７】
準結晶の有無は、めっき鋼板の基本性能、赤錆抑制効果に作用する。準結晶相が存在する場合には、一般的にめっき表面に赤錆が発生するまで、めっき厚み（μｍ）に対して、×１５０時間以上の赤錆発生が確保できることが判明している。
【００６８】
以下、本実施形態に係る金属被覆層の金属組織の構成について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、準結晶相と共に、三元共晶相を更に含有し、かつ、アモルファス相を含有しない金属被覆層の金属組織を説明するが、金属被覆層の金属組織は準結晶相を含めば、準結晶相以外の相は限定されない。
【００６９】
図１は、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層の光学顕微鏡写真であり、切断方向が準結晶含有めっき鋼板の板厚方向と平行である切断面を観察して得たものである。この断面組織写真は、切断面を光学顕微鏡で観察することで得られた暗視野像である。
【００７０】
図１に示したように、準結晶含有めっき鋼板１０は、母材である鋼板１１と、鋼板１１上に位置する金属被覆層１３と、を有している。図１に示した断面組織写真では、閉曲線で囲まれた合金相が多数観察されている。ここで、図１に示した金属被覆層１３のうち、閉曲線で囲まれている合金相の部分について、ＴＥＭによる電子線回折像を撮像したところ、図２に示すような回折像を得ることが出来た。図２は、図１における閉曲線で囲まれ
ている合金相の部分から得られた電子線回折像である。図２に示した電子線回折像では、正２０面体構造に起因する放射状の正１０角形の電子線回折像を確認することができる。この電子線回折像から、図１における閉曲線で囲まれている合金相が、準結晶相であることがわかる。
【００７１】
この電子線回折結果からも明らかなように、本実施形態に係る金属被覆層１３は、閉曲線で囲まれた領域として存在している準結晶相を有している。この準結晶相は、鋼板１１−金属被覆層１３の界面に析出している、板厚方向が長手方向となっている略矩形状の準結晶相と、金属被覆層１３中に多数存在している、様々な形状を有した比較的小さな大きさの準結晶相と、金属被覆層１３の表面近傍に位置している、粗大な準結晶相と、からなる。
【００７２】
また、図１において、準結晶相以外の部分は、主にＺｎ／Ａｌ／ＭｇＺｎ２三元共晶相であり、アモルファス相が存在していない。このような三元共晶相の存在は、金属被覆層１３のうち準結晶相以外の部分から得られた電子線回折像を解析することで、確認することができた。ここで、三元共晶相が存在することや、アモルファス相が存在しないことは、上記のような電子線回折像で確認することが可能であるが、ＸＲＤ（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）によって確認することも可能である。
【００７３】
なお、Ｍｇは、湿気環境に存在すると黒色化して外観を損なう場合があるため、金属被覆層１３中には、Ｍｇ相が存在しないことが好ましい。
【００７４】
まず、鋼板１１−金属被覆層１３の界面（以下、単に、「界面」ともいう。）に析出している略矩形状の準結晶相について、図３を参照しながら具体的に説明する。図３は、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の鋼板−金属被覆層界面での準結晶相を模式的に示した説明図である。
【００７５】
界面に存在する準結晶相は、以下で詳述するような、溶融状態又は析出相と液相の共存状態にある金属被覆層１３を水没冷却することで形成される準結晶相である。水没冷却という急冷処理によって板厚方向に温度勾配が生じ、エネルギー的に不安定な界面を基点として結晶が成長することにより、板厚方向が長手方向となっている略矩形状の微細な結晶となる。
ここで、略矩形状の準結晶相は、図３に模式的に示したように、０．２μｍ〜２μｍの短径を有している。０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が析出している部分は、界面の９０％以上を占める。この準結晶相は、急冷処理によって析出するが、析出可能な界面の面積は限られているため、結晶粒の短径は、上記のように限られた大きさとなり易い。そして、界面に析出した準結晶相のうち、上記範囲の短径の準結晶相における界面に占める割合が上記範囲となることで、金属被覆層１３は優れた耐食性を示すこととなる。
【００７６】
ここで、界面において準結晶相が占める割合は、図１に示したような断面組織観察を行い、任意の複数視野（１０視野）における界面の大きさ（すなわち、図３に模式的に示したような断面組織写真における界面の長さＳ）と、この視野において、上記範囲の短径の準結晶相が析出している界面の大きさの和（図３におけるＳ１＋Ｓ２＋Ｓ３）と、をそれぞれ特定する。例えば図３に示したような視野の場合には、｛（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）／Ｓ｝×１００（％）で得られる値が、この視野での上記範囲の短径の準結晶相が占める割合となる。このような処理を、着目した複数の視野（１０視野）に関して同様に実施し、得られた値の平均を、本実施形態での界面において上記範囲の短径の準結晶相が占める割合とする。
【００７７】
ここで、図３に示したような短径の大きさが０．２μｍ未満である準結晶相は、本実施形態の製造条件下でもわずかに生成し、耐食性等はかかるサイズでも問題ない。しかし、短径の大きさが０．２μｍ未満である準結晶相を安定して生成するためには冷却速度が２０００℃／秒超過の条件が必要であり、かかる条件ではアモルファス相も生成してしまうことがある。そのため、アモルファス相を生成させずに短径の大きさが０．２μｍ未満である準結晶相を形成させることは、実質的にはできにくい。また、短径の大きさが２μｍ超過である準結晶相は、析出開始点が多い界面においては、５００℃／秒以上の冷却速度では基本的に形成しにくい。
界面の析出する準結晶相の短径は、好ましくは、０．５μｍ〜２μｍである。つまり、界面に析出した準結晶相のうち、０．５μｍ〜２μｍの短径の準結晶相における界面に占める割合が９０％以上であることが好ましい。また、界面において、準結晶相が切れ目無く存在することで、表面から浸食するめっき層の腐食を阻害する最終段階のバリアとなるため、上記範囲の短径の準結晶相が占める割合が９０％未満である場合には、準結晶相が存在しない界面からの腐食進行が抑制できず、好ましくない。また、界面において、上記範囲の短径の準結晶相が占める割合の上限値は特に規定するものではないが、例えば、９７％以下であることが好ましく、１００％に近ければ近いほどより好ましい。
【００７８】
次に、金属被覆層１３中に多数存在している、様々な形状を有した比較的小さな大きさの準結晶相について説明する。この比較的小さな大きさの準結晶相は、金属被覆層１３に存在する準結晶相において、上記の界面に存在する準結晶相を除いた残部の準結晶相の個数のうち、９５個数％以上を占める。このような比較的小さな大きさの準結晶相は、円相当径（円相当直径）で、０．２μｍ〜５μｍの大きさを有している。つまり、残部の準結晶相のうち、円相当径０．２μｍ〜５μｍの準結晶相が９５個数％を占めている。
【００７９】
ここで、上記のような比較的小さな大きさの準結晶相において、円相当径が０．２μｍ未満である準結晶相は、本実施形態の製造条件下でもわずかに生成し、耐食性等はかかるサイズでも問題ない。しかし、円相当径が０．２μｍ未満である準結晶相を安定して生成するためには冷却速度が２０００℃／秒超過の条件が必要であり、その条件ではアモルファス相も生成してしまうことがある。そのため、アモルファス相を生成させずに比較的小さな大きさの準結晶相の円相当径が０．２μｍ未満である準結晶相を形成させることは、実質的にはできにくい。また、比較的小さな大きさの準結晶相の円相当径が５μｍ超過である場合には、準結晶相が析出した周辺の液相組成がＭｇリッチとなり、耐食性に悪影響するＭｇ相が生成しやすくなるため、好ましくない。比較的小さな大きさの準結晶相の平均円相当径は、好ましくは、０．５μｍ〜３μｍである。つまり、残部の準結晶相のうち、円相当径０．５μｍ〜３μｍの準結晶相が９５個数％を占めていることが好ましい。
なお、円相当径の測定方法については、特に限定されるものではなく、断面組織観察の際に、公知の画像解析を行うことによって測定することが可能である。
【００８０】
また、上記のような、円相当径が０．２μｍ〜５μｍである比較的小さな大きさの準結晶相の個数の割合が、界面に存在する準結晶相を除いた残部の９５個数％未満である場合には、十分な耐食性を得ることができず、好ましくない。比較的小さな大きさの準結晶相の個数の割合は、好ましくは、界面に存在する準結晶相を除いた残部の９８個数％以上である。比較的小さな大きさの準結晶相の個数の割合の上限値は、特に制限はないが、  １００個数％以下であることがよい。
なお、円相当径が０．２μｍ〜５μｍである準結晶相の個数の割合は、断面組織観察を実施し、界面に存在する準結晶相を除いた残部の準結晶相の個数をカウントし、そのうち、該当する円相当径の準結晶相の個数の割合を算出する。そして、このような処理を、着目した複数の視野（１０視野）に関して同様に実施し、得られた値の平均を、本実施形態での「円相当径が０．２μｍ〜５μｍである準結晶相の個数の割合」とする。
【００８１】
金属被覆層１３の表面近傍に位置している、円相当径（円相当直径）が５μｍ超過である粗大な準結晶相については、特に限定されるものではない。界面に存在する準結晶相、及び、金属被覆層１３中に多数存在している様々な形状を有した比較的小さな大きさの準結晶相が、上記の条件を満足することで、本実施形態に係る金属被覆層１３は、優れた耐食性を具現する。
【００８２】
なお、Ｍｇ相の有無の判定は、ＴＥＭ−ＥＤＸ、又は、ＳＥＭ−ＥＤＸ等によって行うことができる。また、金属被覆層１３のＴＥＭ回折像で、任意の結晶粒を１００個以上でサンプリングしたときのＭｇ相の結晶粒の数分率が３％以下ならば、金属被覆層１３の金属組織にＭｇ相が含まれないと言える。Ｍｇ相の結晶粒の数分率は、２％未満であると更に好ましく、１％未満であると最も好ましい。
【００８３】
ここで、上記のような金属組織を有する金属被覆層１３の厚みについては、特に限定するものではなく、一般的に５μｍ以上３５μｍ以下となることが多い。
【００８４】
＜金属組織の確認方法について＞
次に、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板が備える金属被覆層１３における各種金属組織の確認方法を説明する。
金属被覆層１３の金属組織の構成は、研磨試験片か、ＣＰ（Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）加工、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  ｌｏｎ  Ｂｅａｍ）加工、イオンミリングによる金属被覆層１３の断面の組織を、光学顕微鏡、ＳＥＭ、ＴＥＭ等で観察し、各種の解析処理を実施することで、確認することができる。また、金属組織の結晶粒径は、１μｍ以上の組織であれば、ＳＥＭ観察で測定することができるが、１μｍより微細な組織及び準結晶相については、上記のように、ＴＥＭ観察等により測定することができる。
【００８５】
また、金属被覆層１３における相の種類は、ＥＰＭＡやＴＥＭの電子線回折パターンなどの公知の手法により、確認することができる。
【００８６】
より詳細には、例えば以下のようにして、金属被覆層１３の金属組織を確認することができる。まず、板厚方向と切断方向とが平行になる切断面が観察面となるように、準結晶含有めっき鋼板を切断して、試料を採取する。得られた試料の切断面を、研磨、又はＣＰ加工する。研磨した場合には、研磨後の断面を、ナイタールエッチングする。その後、光学顕微鏡又はＳＥＭ等で得られた断面を観察し、金属組織写真を撮影する。なお、構成相の化学成分は、前述のように、ＥＤＸ又はＥＰＭＡによる分析によって測定することができる。この化学分析結果から、構成相を簡易的に同定することが可能である。得られた金属組織写真を、例えば画像解析で２値化し、金属被覆層１３の各部分の面積率を測定することによって、構成相の面積率を測定することができる。また、求められた個別の領域（構成相）の面積から、円相当径を算出することができる。又は、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）法によって金属被覆層１３の金属組織を観察し、構成相を同定し、構成相の面積率及び円相当径を求めてもよい。
【００８７】
さらに詳細に構成相を同定するには、金属被覆層１３の金属組織を次のように観察する。すなわち、板厚方向と切断方向とが平行になる切断面が観察面となるように、準結晶含有めっき鋼板を切断して、薄片試料を採取する。得られた薄片試料にイオンミリング法を施す。又は、板厚方向と切断方向とが平行になる切断面が観察面となるように、準結晶含有めっき鋼板をＦＩＢ加工して、薄片試料を採取する。ＴＥＭを利用して得られた薄片試料を観察し、金属組織写真を撮影する。構成相は、電子線回折像によって正確に同定することが可能である。また、得られた金属組織写真を画像解析することで、構成相の面積率及び円相当径を求めることができる。
【００８８】
なお、空間的な存在状態はわからないものの、最も簡易的には、金属被覆層１３のＸＲＤの回折ピークに基づき、構成相の存在を確認することも可能である。
【００８９】
以上、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板が備える金属被覆層１３における各種金属組織の確認方法を説明した。
【００９０】
なお、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の金属被覆層１３上に、更に、有機化成処理又は無機化成処理を行って、化成処理皮膜層を形成することも可能である。本実施形態に係る金属被覆層１３は、金属被覆層１３中に一定濃度以上のＺｎを含有するため、Ｚｎ系めっき鋼板と同様のリン酸化成処理やクロメート処理やクロメートフリー処理を行うことが可能である。更に、かかる化成処理によって形成された化成処理皮膜に対する塗装についても、Ｚｎ系めっき鋼板と同様に実施可能である。また、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板は、ラミネート鋼板の原板としても利用することが可能である。
【００９１】
以上、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板について、詳細に説明した。
【００９２】
（準結晶含有めっき鋼板の製造方法について）
次に、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法、特に金属被覆層の形成方法について、詳細に説明する。
【００９３】
金属被覆層の形成には、特に制限はなく、溶融めっき法の他、溶射法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法、電気めっき法等を適用できる。ただし、自動車等で一般的に使われる程度の厚さの金属被覆層を形成するには、溶融めっき法がコスト面で最も好ましい。また、めっき時に温度勾配を与える場合は、溶融めっき法のみ適用できる。
【００９４】
また、金属被覆層を本実施形態で特定する相組織に制御するために、複数回のめっきプロセスを異なった条件で実施しても良い。しかし、本実施形態では、まず均一成分の金属被覆層を形成した後、当該金属被覆層に後述する熱処理を行うことで、金属被覆層中の相組織を制御して適切な準結晶相を形成させることができ、またコスト的にも有利であり好ましい。この点でも、溶融めっき法は、熱処置として溶融しためっき合金の冷却過程を活用することができ、有利である。
【００９５】
なお、蒸着などで鋼板表面上に特定組成の金属被膜層を形成しておき、その後、当該鋼板を加熱炉に装入するなどして加熱して表面の金属被覆層のみを溶融し、その後の冷却過程を行うことでも、溶融めっき法による金属被覆層と同様の金属被覆層を形成することが可能である。
【００９６】
以下では、熱処理により、金属被覆層の相組織を本実施形態の構成とするための方法について、詳細に説明する。
【００９７】
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法は、化学成分が、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなる、めっき合金を、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させるめっき工程と、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで再加熱する再加熱工程と、再加熱されためっき合金を、溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程と、を含む。
【００９８】
めっき工程は、例えば、Ａｌキルド鋼、極低炭素鋼、高炭素鋼、各種高張力鋼、Ｎｉ、Ｃｒ含有鋼等といった各種の鋼板の少なくとも一方の表面に対して、上記のような化学成分を含有する溶融状態のめっき合金を配設させる工程である。
【００９９】
ここで、先だって説明したように、溶融状態のめっき合金は、化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足することが好ましい。また、化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足することが好ましい。また、化学成分中の亜鉛含有量とアルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足することが好ましい。
【０１００】
なお、めっき合金の材料作製の際は、合金材料として純金属（純度９９％以上）を用いて調合することが好ましい。まず、上記めっき層組成となるように合金金属の所定量を混合して、真空又は不活性ガス置換状態で高周波誘導炉やアーク炉などを使用して、完全に溶解させて合金とする。更に、所定の成分（上記金属被覆層組成）で混合された当該合金を大気中で溶解して、得られた溶融物をめっき浴として利用する。
【０１０１】
なお、以上述べたようなめっき合金の作製には、特に純金属を使用する制約はなく、既存のＺｎ合金、Ｍｇ合金、Ａｌ合金を熔解して使用してもよい。この際、不純物が少ない所定の組成合金さえ用いれば、問題はない。
【０１０２】
溶融状態のめっき合金を鋼板の少なくとも一方の表面に対して配設させるための手段については、特に限定されるものではなく、上記のような公知のめっき法を利用することが可能であるが、溶融めっき法を利用することが好ましい。
【０１０３】
また、めっき工程では、鋼板を溶融状態のめっき合金に浸漬させる場合、溶融状態のめっき合金中の酸化物が０ｇ／Ｌ〜１ｇ／Ｌであり、鋼板を溶融状態のめっき合金に浸漬する際の雰囲気の酸素濃度が体積比で０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍであり、溶融状態のめっき合金の温度が、めっき合金の液相線温度（いわゆる融点）Ｔｍｅｌｔよりも１０℃〜１００℃高く、鋼板が溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が１秒〜１０秒であることが好ましい。
【０１０４】
溶融状態のめっき合金中の酸化物が１ｇ／Ｌ以下であるとき、金属被覆層の金属組織に準結晶がより好ましく生成される。溶融状態のめっき合金中の酸化物は、０．１ｇ／ｌ以下であると更に好ましい。また、溶融状態のめっき合金中の酸素濃度が体積比で１００ｐｐｍ以下であるとき、溶融状態のめっき合金の酸化を、より好ましく抑制することができる。かかる酸素濃度は、体積比で５０ｐｐｍ以下であると更に好ましい。
【０１０５】
溶融状態のめっき合金の温度がＴｍｅｌｔより１０℃〜１００℃高い場合には、金属被覆層が鋼板の表面により好ましく形成される。溶融状態のめっき合金の温度は、Ｔｍｅｌｔより３０℃〜５０℃高いことが更に好ましい。また、鋼板が溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が１秒〜１０秒であるとき、金属被覆層が鋼板の表面に更に好ましく形成される。かかる浸漬時間は、２秒〜４秒であることが更に好ましい。
【０１０６】
ここで、溶融状態のめっき合金を保持するめっき槽は、鋼製であることが好ましく、溶融状態のめっき合金中のドロスがメタルポンプにより排出されることが好ましい。かかるめっき槽が鋼製である場合には、溶融状態のめっき合金（すなわち、めっき浴）中の介在物が低減されるため、金属被覆層の金属組織に準結晶がより好ましく生成される。また、めっき槽が鋼製である場合には、めっき槽がセラミック製である場合と比較して、めっき槽の内壁の損耗を抑制できる。めっき浴中のドロスをメタルポンプによって排出する場合、めっき浴中の介在物が低減されるので、金属被覆層の金属組織に準結晶がより好ましく生成される。
【０１０７】
なお、めっき合金の液相線温度Ｔｍｅｌｔの値は、公知の方法により特定することが可能であり、例えば、Ｌｉａｎｇらの非特許文献（Ｌｉａｎｇ，Ｐ．，Ｔａｒｆａ，Ｔ．，Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，Ｊ．Ａ．，Ｗａｇｎｅｒ，Ｓ．，Ｏｃｈｉｎ，Ｐ．，Ｈａｒｍｅｌｉｎ，Ｍ．Ｇ．，Ｓｅｉｆｅｒｔ，Ｈ．Ｊ．，Ｌｕｋａｓ，Ｈ．Ｌ．，Ａｌｄｉｎｇｅｒ，Ｆ．，“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ  Ｓｙｓｔｅｍ”，Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，３１４，８７−１１０（１９９８））において開示されている液相線温度（液相面温度）を使用して求めることができる。このように、Ｔｍｅｌｔの値は、金属被覆層中に含有される、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ比率より、ほぼ推定可能である。
【０１０８】
上記のようにして溶融状態のめっき合金が表面に配設された鋼板は、製造ラインを搬送される間に自然に冷却されていくが、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法では、上記のようなめっき工程の後に、再加熱工程が実施される。
【０１０９】
かかる再加熱工程は、鋼板の表面に配設されためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで再加熱する工程である。この再加熱工程が実施されることで、鋼板の表面に配設されためっき合金は再び溶融状態（完全液相）又は準結晶相と液相の共存状態となる。完全液相が最も好ましいが、完全液相で無くても、Ｍｇ相に代表される準結晶相以外の相が共存する約３５０℃より高く、かつ、残存する準結晶相が分散して微細化する４００℃以上であれば、再加熱の下限温度として問題ない。めっき合金を再加熱する温度が４００℃未満である場合には、再加熱前の組成がそのまま残存しており、急冷しても本実施形態で示した組織が生成しにくいため、好ましくない。また、めっき合金を再加熱する温度が５５０℃超過である場合には、鋼板とめっき層（金属被覆層）の界面でＦｅ−Ａｌの合金が生じてしまうため、好ましくない。再加熱工程において、めっき合金を再加熱する温度は、更に好ましくは、４３０℃〜５１０℃である。
【０１１０】
また、めっき合金のみを再溶融させることは、Ｍｇ及びＺｎを主成分とするめっき合金の融点と母材である鋼板の融点とが全く異なるため、当業者であれば温度と時間を最適化することにより、容易に実施することが可能である。上記のような温度で加熱することで、ＭｇとＺｎとを主成分とするめっき合金は完全に溶融し、母材は溶融しない。
【０１１１】
本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法では、上記再加熱工程に引き続き、冷却工程が実施される。この冷却工程は、再加熱されためっき合金を、溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する工程である。かかる冷却工程を実施することで、例えば図１に示したような金属組織を有する金属被覆層を形成することが可能となる。冷却速度が５００℃／秒未満である場合には、めっき合金の冷却が不十分となり、本実施形態に係る金属被覆層を形成させることができない。また、２０００℃／秒超過の冷却速度は、アモルファス相が形成し始めること等により、本実施形態では採用しない。冷却工程における冷却速度は、より好ましくは、８００℃／秒〜１５００℃／秒である。
ここで、本実施形態に係る金属被覆層を形成させ易くする観点から、冷却工程では、再加熱した直後に（例えば、再加熱後、０．１秒〜０．５秒（好ましくは０．１秒〜０．３秒）以内）に、めっき合金を水没冷却することがよい。
【０１１２】
図４は、溶融状態又は析出相と液相との共存状態にあるめっき合金を、水没冷却ではなくガス冷却によって冷却した場合に得られる金属被覆層の断面組織写真である。水没冷却ではなくガス冷却によって冷却を行った場合、上記のような冷却速度が実現されず、冷却が不十分となる。その結果、図４から明らかなように金属被覆層中に極めて大きな組織が生成されてしまい、図１に示したような微細な準結晶相を含む金属被覆層は形成されない。
【０１１３】
図５は、溶融状態又は析出相と液相との共存状態にあるめっき合金を、ガス冷却後に水没冷却することで冷却した場合に得られる金属被覆層の断面組織写真である。図５から明らかなように、ガス冷却と水没冷却とを併用した場合であっても、５μｍ超の準結晶相が生成したり、位置によって粒径が偏る生成のしかたをしたりする等、図１に示したような微細な準結晶相を含む金属被覆層は形成されない。
【０１１４】
このように、図１に示したような本実施形態に係る金属被覆層は、再加熱されためっき合金を、溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却することによってのみ、形成することが可能となる。
【０１１５】
特に、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法では、下記１）、及び２）に示す方法の少なくとも一方を実施することにより、細かく、細長く、かつ多くの準結晶相が得られ、本実施形態に係る金属被覆層が形成され易くなる。
１）冷却工程において、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、再加熱されためっき合金を冷却する方法（例えば、冷却直前に鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態にする方法）
２）めっき工程において、めっき合金を配設させる鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、鋼板の少なくとも一方の表面に、溶融状態のめっき合金を接触させ、めっき合金（金属被覆層）を配設させる方法（例えば、溶融状態のめっき合金を接触させる直前に、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態にする方法）
なお、鋼板の中心温度とは、板厚方向の中心部の温度を示す。
【０１１６】
１）の方法は、本実施形態に係る金属被覆層を生成する有効な方法である。１）の方法では、水没冷却という急冷処理時に、金属被覆層外部からの冷却と鋼板中心からの冷却により、鋼板とめっき合金（金属被覆層）との界面を最高温度とした温度勾配が生じ、エネルギー的に不安定な界面を基点として結晶が成長することにより、板厚方向が長手方向となっている略矩形状の微細な結晶となり易い。このため、１）の方法を実施すると、本実施形態に係る金属被覆層が形成され易くなる。
【０１１７】
一方、２）の方法は、１）の方法に比べ、補助的な方法である。しかし、２）の方法では、メカニズムに不明な部分もあるが、溶融状態のめっき合金を鋼板の表面に接触させるとき、鋼板の表面温度を中心温度よりも高い状態とすることにより、鋼板とめっき合金（金属被覆層）との界面でアルミニウムが鋼板の粒界に浸透して鉄−アルミニウム合金に変化する反応を抑制し、準結晶相の生成の起点になる鋼板側の粒界が多く残ると考えられる。このため、２）の方法を実施すると、本実施形態に係る金属被覆層が形成され易くなる。
【０１１８】
ここで、１）の方法において、めっき合金を配設した鋼板の表面温度は、通常の鋼板の厚みである０．２ｍｍ〜３．２ｍｍの範囲では、中心温度よりも１０℃〜５０℃高いことが好ましく、中心温度よりも２５℃〜４５℃高いことがより好ましい。鋼板の表面と中心部との温度差が１０℃未満であると、めっき合金（金属被覆層）の表面からの冷却が強くなりすぎ、鋼板とめっき合金（金属被覆層）との界面への準結晶相生成が抑制されることがある。鋼板の表面と中心部との温度差が５０℃超過であると、鋼板とめっき合金（金属被覆層）との界面での準結晶相生成速度が低下することがある。また、温度差をつけるために昇温能力の高い加熱設備が必要になり、設備コストが大きくなること等もある。このため、鋼板の表面と中心部との温度差を１０℃〜５０℃の範囲にすると、多量の準結晶相が界面に生成され、めっき層の金属組織において、準結晶相が上記形態で含まれるようになり易くなる。
【０１１９】
一方、２）の方法において、めっき合金を配設させる鋼板の表面温度は、通常の鋼板の厚みである０．２ｍｍ〜３．２ｍｍの範囲では、中心温度よりも１０℃〜５０℃高いことが好ましく、中心温度よりも１５℃〜２５℃高いことがより好ましい。
鋼板の表面と中心部との温度差が１０℃未満であると、鋼板とめっき合金（金属被覆層）との界面で初期に生成する鉄−アルミニウム合金の生成が抑制でき難くなり、鋼板側の準結晶生成基点である粒界が多く塞がれてしまうことがある。鋼板の表面と中心部との温度差が５０℃超過の場合、上述の通り、焼鈍炉から低温のまま浴への進入部（例えばスナウト部）を通過することになり、進入部空間の温度が低下し、ヒューム生成等、疵トラブルを招きやすくなることがある。また、温度差をつけるために昇温能力の高い加熱設備が必要になり、設備コストが大きくなること等もある。このため、鋼板の表面と中心部との温度差を１０℃〜５０℃の範囲にすると、多量の準結晶相が生成され、めっき合金（金属被覆層）の金属組織において、準結晶相が上記形態で含まれるようになり易くなる。
【０１２０】
また、１）及び２）の方法において、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態となる温度差を生じさせる方法としては、特に限定されないが、例えば、鋼板の表面領域だけが優先的に加熱され、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態にする方法を採用すればよい。具体的には、例えば、誘導加熱装置（ＩＨ）により鋼板の極く表面のみ加熱する方法を採用すればよい。このとき、高周波型の誘導加熱装置（ＩＨ）を使用すると、より温度差がつけやすい。例えば、誘導加熱装置（ＩＨ）により炭素鋼ベースの鋼板を４００℃等に加熱するとき、１０ｋＨｚで約３０μｍ、２００ｋＨｚで１０μｍ程度の、極く表面のみ加熱が可能である。
特に、１）の方法では、再加熱工程で誘導加熱装置（ＩＨ）により加熱を実施すると、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態となる温度差を生じさせることができるため、好ましい。
【０１２１】
ただし、伝熱によりすぐ中心部まで暖まることから、極く短時間に昇温し、かつ水没、又は溶融状態のめっき合金への接触（例えばめっき合金浴の浸漬）を、鋼板の表面の加熱直後に実施することがよい（つまり、めっき合金の冷却直前、又は鋼板に溶融状態のめっき合金を接触させる直前に、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態にすることがよい）。
具体的には、１）の方法では、０．５秒以内（好ましくは０．４秒以内）に所定鋼板表面温度まで昇温し、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態となる目的の温度差を生じさせた後（具体的には加熱を停止した後）、０．１秒〜０．５秒（好ましくは０．１秒〜０．３秒）以内に、再加熱されためっき合金を冷却（水没冷却）することがよい。
また、２）の方法では、同様に０．５秒以内（好ましくは０．４秒以内）に所定鋼板表面温度まで昇温し、鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態となる目的の温度差を生じさせた後（具体的には加熱を停止した後）、０．１秒〜０．４秒（好ましくは０．１秒〜０．２秒）以内に、鋼板に溶融状態のめっき合金を接触させることがよい。
【０１２２】
鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態となる温度差を生じさせる方法として、厚手の鋼板の場合には、誘導加熱装置により加熱する方法以外に、高温雰囲気の加熱領域（加熱ゾーン）を設け、そこに鋼板を通過させる方法もある。しかし、温度制御やプロセス簡略さから、誘導加熱装置により加熱する方法が好ましい。
【０１２３】
なお、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板を製造する際のめっき合金の温度の実測方法としては、例えば、接触式の熱電対（Ｋ−ｔｙｐｅ）を用いればよい。接触式の熱電対を母鋼板に取り付けることで、めっき合金全体の平均温度を常にモニタリングできる。また、機械的に、各種速度や厚みの制御を行い、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度等といった各種操業条件を統一すれば、かかる製造条件におけるその時点でのめっき合金全体の温度を、ほぼ正確にモニタリングすることが可能となる。これにより、再加熱工程における再加熱処理を、精密に制御することが可能となる。なお、接触式ほど、正確ではないが、めっき合金の表面温度を、非接触式の放射温度計によって測定してもよい。
【０１２４】
また、熱伝導解析を行うシミュレーションによって、めっき合金の表面温度とめっき合金全体の平均温度との関係を求めておいてもよい。具体的には、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度、めっき浴からの鋼板の引き上げ速度、鋼板の板厚、めっき合金の厚み、めっき合金と製造設備との熱交換熱量、めっき合金の放熱量等といった各種の製造条件に基づいて、めっき合金の表面温度及びめっき合金全体の平均温度を求める。その後、得られた結果を利用して、めっき合金の表面温度とめっき合金全体の平均温度との関係を求めればよい。これにより、準結晶含有めっき鋼板の製造時にめっき合金の表面温度を実測することで、その製造条件におけるその時点でのめっき合金全体の平均温度を推定することが可能となる。その結果、再加熱工程における再加熱処理を、精密に制御することが可能となる。
【０１２５】
以上、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板の製造方法について、詳細に説明した。
【０１２６】
（準結晶含有めっき鋼板の特性の評価方法について）
次に、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板が示す優れた耐食性の評価方法について、簡単に説明する。
【０１２７】
＜耐食性の評価方法＞
準結晶含有めっき鋼板の耐食性を評価するためには、実環境での金属被覆層の耐食性を評価可能な暴露試験を行うことが最も好ましい。定期間中に金属被覆層の腐食減量を評価することで、耐食性の優劣を評価することが可能である。
【０１２８】
高い耐食性を有する金属被覆層について、その耐食性を比較する場合には、長期の耐食性試験を実施することが好ましい。赤錆発生までの期間の大小で、その耐食性を評価する。また、耐食性を評価する際は、鋼板の防食期間についても考慮することが重要である。
【０１２９】
より簡便に耐食性を評価するためには、複合サイクル腐食試験や温水噴霧試験等といった腐食促進試験を使用することができる。腐食減量や赤錆防錆期間を評価することで、耐食性の優劣を判断できる。なお、高い耐食性を有する金属被覆層について、その耐食性を比較する場合には、高濃度（例えば５％前後）のＮａＣｌ水溶液を使用した腐食促進試験を実施することが好ましい。濃度の薄い（例えば１％以下）ＮａＣｌ水溶液を使用すると、耐食性の優劣がつきにくいことが多い。
【０１３０】
以上、本実施形態に係る準結晶含有めっき鋼板が示す特性の評価方法について、簡単に説明した。
【実施例】
【０１３１】
以下、実施例及び比較例を示しながら、本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。【０１３２】
以下で詳述する実施例及び比較例において、双方に共通する製造条件は以下の通りである。【０１３３】
・めっき浴中の酸化物：１ｇ／Ｌ以下
・めっき浴への鋼板浸漬時における雰囲気酸素濃度：１００ｐｐｍ以下
・めっき槽の材質：鋼
・めっき浴浸漬時間：３秒
・メタルポンプドロス排出：有り
・再加熱方法：インダクションヒータ方式【０１３４】
上記のようなめっき浴は、所定量の各純金属インゴットを溶解することで準備した。めっき浴をシーリングボックスで覆った後、雰囲気をＡｒガスに置換することで、上記のような雰囲気酸素濃度に制御した。【０１３５】
めっき鋼板の原板（めっき鋼板の母材となる鋼板）として、板厚０．８ｍｍの熱延鋼板（炭素含有量：０．２質量％）を用いた。かかる熱延鋼板は、１００ｍｍ×２００ｍｍの大きさに切断して、使用した。上記のようにして準備した溶融めっきを、バッチ式の溶融めっき試験装置を利用して、母材となる熱延鋼板上に形成した。なお、製造中のめっき鋼板の温度は、鋼板の中心部において、熱電対により鋼板の表面温度及び中心温度をモニタリングすることで測定した。【０１３６】
上記の熱延鋼板をめっき浴に浸漬する前に、酸素濃度を制御した炉内において、Ｎ２−５％Ｈ２ガスにより、８００℃に加熱された鋼板の表面を還元した。この鋼板をＮ２ガスで空冷し、鋼板の表面温度がめっき浴温以下になった後、実施例の一部では誘導加熱装置（ＩＨ）により急速に最大７０℃程度加熱し、その後すぐに鋼板をめっき浴に所定の時間だけ浸漬させた。めっき浴への浸漬後、鋼板を引上速度１００ｍ／秒で引き上げた。引き上げ時、吹き出し口を平行スリットで整流化した高圧のＮ２ガス又はＨ２とＮ２との混合ガスを吹き付けて、めっき付着量（すなわち、金属被覆層の厚み）の制御を行った。
なお、めっき浴に浸漬する前の鋼板は、誘導加熱装置による加熱を行った場合、鋼板の表面温度が中心温度よりも２０℃高い状態となっていた。そして、この状態で、めっき浴に鋼板を浸漬した。【０１３７】
上記のような付着量の制御後、めっき鋼板を誘導加熱装置（ＩＨ）内に移動させて、再加熱温度まで１０℃／秒〜２００℃／秒の昇温速度で昇温させると共に、鋼板の表面と中心部との温度差を所定温度とした状態（表中「再加熱鋼板表内温度差」と表記）にした。そして、昇温直後に、水を張った水槽へめっき鋼板を速やかに水没させた。【０１３８】
また、比較例として、水槽への水没ではなく気水冷却により冷却を行ったサンプル、ガス冷却により冷却を行ったサンプル、及び、金属被覆層の付着量を小さくして、水没により２０００℃／秒超過の冷却速度で冷却を行ったサンプルもあわせて製造した。【０１３９】
製造しためっき鋼板における任意の１０箇所から、板幅方向２０ｍｍ×圧延方向１５ｍｍのサンプルを採取した。これらのサンプルを、１０％ＨＣｌ水溶液に１秒間浸漬して、酸化被膜を除去した。各サンプルの切断面（切断方向と板厚方向とが平行となる切断面）の金属組織をＳＥＭで観察し、０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が鋼板と金属被覆層との界面に占める割合（表中「０．２〜２μｍ短径準結晶相の界面占有割合」と表記）、界面に存在する準結晶相の割合、鋼板と金属被覆層との界面に存在する準結晶相以外の残部の準結晶相のうち、円相当径０．２μｍ〜５μｍの準結晶相が占める個数割合（表中「０．２〜５μｍ円相当径準結晶相の残部占有割合」と表記）を測定した。なお、円相当径は、画像解析によって求めた。また、金属被覆層を構成する相の化学成分は、ＥＰＭＡによる分析によって測定した。【０１４０】
また、１０サンプルのうち任意の３サンプルについて、金属組織を光学顕微鏡（×１０００倍）で観察し、目的箇所にビッカース跡を付与した。このビッカース跡を基準として、８ｍｍ角のサンプルを切り出した。切り出した各サンプルから、ＴＥＭ観察用サンプルをクライオイオンミリング法により作製した。【０１４１】
ＴＥＭにより、観察された主要な結晶粒の電子線回折像を解析し、金属組織中に含有される準結晶相とそれ以外の相とを区別した。特定の電子回折像を持たない組織は、アモルファス相とした。【０１４２】
製造しためっき鋼板の耐食性として、腐食減量と赤錆発生の評価を行った。【０１４３】
腐食減量は、ＪＡＳＯ（Ｍ６０９−９１）サイクルに準拠した腐食促進試験（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｃｙｃｌｅ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｔｅｓｔ：ＣＣＴ）によって評価した。具体的には、腐食減量評価のために、製造しためっき鋼板より板幅方向５０ｍｍ×圧延方向１００ｍｍのサンプルを切り出し、腐食促進試験に供した。０．５％ＮａＣｌ水溶液を使用して腐食促進試験（ＣＣＴ）を行い、１５０サイクル後の腐食減量を評価した。【０１４４】
腐食減量評価として、腐食減量が２０ｇ／ｍ２未満のめっき鋼板を「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」と判断し、腐食減量が２０ｇ／ｍ２〜３０ｇ／ｍ２未満のめっき鋼板を「Ｇｏｏｄ」と判断し、腐食減量が３０ｇ／ｍ２以上のめっき鋼板を「Ｐｏｏｒ」と判断した。なお、「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」が最も腐食減量評価で優れることを表す。【０１４５】
赤錆発生は、上記の腐食促進試験（ＣＣＴ）によって評価した。具体的には、製造しためっき鋼板を用いて５％ＮａＣｌ水溶液による腐食促進試験（ＣＣＴ）を行い、めっき鋼板の平面部に面積％で５％超の赤錆が発生する試験サイクル数を調査した。【０１４６】
赤錆発生評価として、３００サイクル後に上記赤錆が確認されないめっき鋼板を「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」と判断し、１５０サイクル後に上記赤錆が確認されないめっき鋼板を「ＶｅｒｙＧｏｏｄ」と判断し、１００サイクル後に上記赤錆が確認されないめっき鋼板を「Ｇｏｏｄ」と判断し、１００サイクル未満で上記赤錆が確認されためっき鋼板を「Ｐｏｏｒ」と判断した。なお、「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」が最も赤錆発生評価で優れることを表す。【０１４７】
上記のめっき工程、再加熱工程及び冷却工程の条件と、得られた評価結果とを、表１〜表６に示す。なお、表１〜表２に示した化学成分の空欄は、該当する合金元素を意図的には添加していないことを示す。また、表１〜表２において、「Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）」は、準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量との関係を示している。【０１４８】
【表１】
2016140286.tif 000003
【０１４９】
【表２】
2016140286.tif 000004
【０１５０】
【表３】
2016140286.tif 000005
【０１５１】
【表４】
2016140286.tif 000006
【０１５２】
【表５】
2016140286.tif 000007
【０１５３】
【表６】
2016140286.tif 000008
【０１５４】
表１〜表６から明らかなように、実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２５は、何れもが、本発明の条件を満足し、耐食性に優れためっき鋼板となっていることがわかる。一方、比較例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９は、何れもが本発明の条件を満足せず、赤錆評価で一部優れた結果のものも存在したが、腐食減量は、何れも十分ではなかった。
ここで、比較例Ｎｏ．８〜９は、日本国特開２００８−２５５４６４号公報の段落０１４０（表９）に記載された、Ｎｉプレめっきした原板をめっきしたＮｏ．２６〜Ｎｏ．２７の例の条件において、Ｎｉプレめっきしていない原板を使用した場合に相当し、０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が鋼板と金属被覆層との界面に占める割合が「８５〜８８％」であった。
また、日本国特許５７８５３３５号の段落０１６３に記載された実施例Ｎｏ．１１、１４日本国特許５７８５３３６号の段落０１５２〜段落０１５３に記載された実施例Ｎｏ．３２、４２のめっき鋼板について、０．２μｍ〜２μｍの短径を有する準結晶相が鋼板と金属被覆層との界面に占める割合について調べたところ、「８４％〜８８％」であった。【０１５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。【０１５６】
なお、日本国特許出願第２０１５−０４２５５３号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【０１５７】
１０    準結晶含有めっき鋼板
１１    鋼板
１３    金属被覆層
【図１】
2016140286.tif 000009
【図２】
2016140286.tif 000010
【図３】
2016140286.tif 000011
【図４】
2016140286.tif 000012
【図５】
2016140286.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月20日(2016.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を備え、
前記金属被覆層の化学成分が、原子％で、
Ｚｎ：２０％〜６０％
Ａｌ：０．３％〜１５．０％
Ｃａ：０％〜３．５％
Ｙ  ：０％〜３．５％
Ｌａ：０％〜３．５％
Ｃｅ：０％〜３．５％
Ｓｉ：０％〜０．５％
Ｔｉ：０％〜０．５％
Ｃｒ：０％〜０．５％
Ｆｅ：０％〜２．０％
Ｃｏ：０％〜０．５％
Ｎｉ：０％〜０．５％
Ｖ  ：０％〜０．５％
Ｎｂ：０％〜０．５％
Ｃｕ：０％〜０．５％
Ｓｎ：０％〜０．５％
Ｍｎ：０％〜０．２％
Ｓｒ：０％〜０．５％
Ｓｂ：０％〜０．５％
Ｐｂ：０％〜０．５％
を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、
前記金属被覆層の前記化学成分中の亜鉛含有量とアルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足し、
前記金属被覆層の金属組織が、準結晶相を含み、
前記準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足し、
前記鋼板と前記金属被覆層との界面に前記準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する前記準結晶相が長さ基準で当該界面の９０％以上を占め、
前記鋼板と前記金属被覆層との界面に存在する前記準結晶相以外の残部の前記準結晶相のうち、９５個数％以上の当該準結晶相の大きさは、円相当径で０．２μｍ〜５μｍである、準結晶含有めっき鋼板。
【請求項２】
前記金属被覆層の前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、請求項１に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項３】
前記金属被覆層の前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、請求項１又は２に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項４】
前記金属被覆層の前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、請求項１〜３の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項５】
前記金属被覆層の金属組織は、三元共晶相を更に含有し、かつ、アモルファス相を含有しない、請求項１〜４の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
【請求項６】
化学成分が、原子％で、
Ｚｎ：２０％〜６０％
Ａｌ：０．３％〜１５．０％
Ｃａ：０％〜３．５％
Ｙ  ：０％〜３．５％
Ｌａ：０％〜３．５％
Ｃｅ：０％〜３．５％
Ｓｉ：０％〜０．５％
Ｔｉ：０％〜０．５％
Ｃｒ：０％〜０．５％
Ｆｅ：０％〜２．０％
Ｃｏ：０％〜０．５％
Ｎｉ：０％〜０．５％
Ｖ  ：０％〜０．５％
Ｎｂ：０％〜０．５％
Ｃｕ：０％〜０．５％
Ｓｎ：０％〜０．５％
Ｍｎ：０％〜０．２％
Ｓｒ：０％〜０．５％
Ｓｂ：０％〜０．５％
Ｐｂ：０％〜０．５％
を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足するめっき合金を、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させるめっき工程と、
前記鋼板の少なくとも一方の表面に配設させためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで加熱する加熱工程と、
加熱された前記めっき合金を溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程と、
を含む、準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、請求項６に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、請求項６又は７に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、請求項６〜８の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記めっき工程が、前記鋼板を溶融状態の前記めっき合金に浸漬させる工程であり、
前記溶融状態のめっき合金中の酸化物が１ｇ／Ｌ以下であり、
前記鋼板を前記溶融状態のめっき合金に浸漬させる際の雰囲気の酸素濃度が、体積比で１００ｐｐｍ以下であり、
前記溶融状態のめっき合金の温度は、当該めっき合金の液相線温度よりも１０℃〜１００℃高く、
前記鋼板が前記溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が、１秒〜１０秒である、請求項６〜９の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記溶融状態のめっき合金を保持するめっき槽は、鋼製であり、前記溶融状態のめっき合金中のドロスがメタルポンプにより排出される、請求項１０に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記冷却工程が、前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、加熱された前記めっき合金を冷却する工程である請求項６〜１１の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記めっき工程が、前記めっき合金を配設させる前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、前記鋼板の少なくとも一方の表面に、溶融状態の前記めっき合金を接触させ、前記めっき合金を配設させる工程である請求項６〜１２の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記冷却工程が、前記加熱した直後に、前記めっき合金を水没冷却する工程である請求項６〜１３のいずれか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（１）鋼板の少なくとも一方の表面に位置する金属被覆層を備え、前記金属被覆層の化学成分が、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記金属被覆層の前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足し、前記金属被覆層の金属組織が、準結晶相を含み、前記準結晶相に含まれるマグネシウム含有量と、亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、０．５０≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ａｌ）≦０．８３を満足し、前記鋼板と前記金属被覆層との界面に前記準結晶相が存在しており、かつ０．２μｍ〜２μｍの短径を有する前記準結晶相が長さ基準で当該界面の９０％以上を占め、前記鋼板と前記金属被覆層との界面に存在する前記準結晶相以外の残部の前記準結晶相のうち、９５個数％以上の当該準結晶相の大きさは、円相当径で０．２μｍ〜５μｍである、準結晶含有めっき鋼板。
（２）前記金属被覆層の前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、（１）に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（３）前記金属被覆層の前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、（１）又は（２）に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（４）前記金属被覆層の前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、（１）〜（３）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（５）前記金属被覆層の金属組織は、三元共晶相を更に含有し、かつ、アモルファス相を含有しない、（１）〜（４）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板。
（６）化学成分が、原子％で、Ｚｎ：２０％〜６０％、Ａｌ：０．３％〜１５．０％、Ｃａ：０％〜３．５％、Ｙ：０％〜３．５％、Ｌａ：０％〜３．５％、Ｃｅ：０％〜３．５％、Ｓｉ：０％〜０．５％、Ｔｉ：０％〜０．５％、Ｃｒ：０％〜０．５％、Ｆｅ：０％〜２．０％、Ｃｏ：０％〜０．５％、Ｎｉ：０％〜０．５％、Ｖ：０％〜０．５％、Ｎｂ：０％〜０．５％、Ｃｕ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．５％、Ｍｎ：０％〜０．２％、Ｓｒ：０％〜０．５％、Ｓｂ：０％〜０．５％、Ｐｂ：０％〜０．５％を含有し、残部がＭｇ及び不純物からなり、前記化学成分中の亜鉛含有量と、アルミニウム含有量とが、原子％で、２５％≦Ｚｎ＋Ａｌを満足するめっき合金を、鋼板の少なくとも一方の表面に配設させるめっき工程と、前記鋼板の少なくとも一方の表面に配設させためっき合金を、４００℃以上５５０℃以下の温度まで加熱する加熱工程と、加熱された前記めっき合金を溶融状態又は析出相と液相との共存状態から水没冷却して、５００℃／秒以上２０００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程と、を含む、準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（７）前記化学成分中のカルシウム含有量とイットリウム含有量とランタン含有量とセリウム含有量とが、原子％で、０．３％≦Ｃａ＋Ｙ＋Ｌａ＋Ｃｅ≦３．５％を満足する、（６）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（８）前記化学成分中のケイ素含有量とチタン含有量とクロム含有量とが、原子％で、０．００５％≦Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｃｒ≦０．５％を満足する、（６）又は（７）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（９）前記化学成分中の前記亜鉛含有量と前記アルミニウム含有量とが、原子％で、３０％≦Ｚｎ＋Ａｌ≦５０％、かつ、３．０≦Ｚｎ／Ａｌ≦１２．０を満足する、（６）〜（８）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１０）前記めっき工程が、前記鋼板を溶融状態の前記めっき合金に浸漬させる工程であり、前記溶融状態のめっき合金中の酸化物が１ｇ／Ｌ以下であり、前記鋼板を前記溶融状態のめっき合金に浸漬させる際の雰囲気の酸素濃度が、体積比で１００ｐｐｍ以下であり、前記溶融状態のめっき合金の温度は、当該めっき合金の液相線温度よりも１０℃〜１００℃高く、前記鋼板が前記溶融状態のめっき合金中に浸漬される時間が、１秒〜１０秒である、（６）〜（９）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１１）前記溶融状態のめっき合金を保持するめっき槽は、鋼製であり、前記溶融状態のめっき合金中のドロスがメタルポンプにより排出される、（１０）に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１２）前記冷却工程が、前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、加熱された前記めっき合金を冷却する工程である（６）〜（１１）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１３）前記めっき工程が、前記めっき合金を配設させる前記鋼板の表面温度が中心温度よりも高い状態で、前記鋼板の少なくとも一方の表面に、溶融状態の前記めっき合金を接触させ、前記めっき合金を配設させる工程である（６）〜（１２）の何れか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
（１４）
前記冷却工程が、前記加熱した直後に、前記めっき合金を水没冷却する工程である（６）〜（１３）のいずれか１項に記載の準結晶含有めっき鋼板の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
【表２】
2016140286.tif 000014
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
【表６】
2016140286.tif 000015
【国際調査報告】
2016140286.tif 000016
2016140286.tif 000017