(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなるウェブと、
純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなり、前記ウェブに溶接されたフランジと、
前記ウェブと前記フランジとの溶接部位に位置する溶接ビードと、
前記ウェブおよび前記フランジ上に位置し、ジルコニウムと有機酸とを含む第１の被膜と、
前記溶接ビードの少なくとも一部と前記第１の被膜の少なくとも一部を覆うように位置し、樹脂材料を含んで構成される第２の被膜と、
前記溶接ビードを覆い、かつ、前記第２の被膜の少なくとも一部を覆うように位置する、バインダ成分である有機樹脂と亜鉛粒子を含む被膜である有機系の第３の被膜と、
を備える、めっき溶接形鋼。
【請求項２】
前記第２の被膜の厚みは、３〜３０μｍである、請求項１に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項３】
前記樹脂材料は、エポキシ樹脂を含んで構成される、請求項１または２に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項４】
前記第１の被膜は、ジルコニウム１００質量部に対し、バナジウムを１０〜４５質量部、リンを５〜１００質量部、コバルトを０．１〜２０質量部および有機酸を１０〜９０質量部の比率で含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項５】
前記第３の被膜は、当該第３の被膜の全質量に対して６０質量％以上の亜鉛粒子を含む有機系塗膜層である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項６】
前記第３の被膜の厚みは、５〜２００μｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項７】
前記フランジの端面の少なくとも一部および当該端面と隣り合う前記第１の被膜の少なくとも一部には、前記第２の被膜が位置しており、
当該第２の被膜上には、前記フランジの端面を覆うように前記第３の被膜が位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項８】
さらに、前記第３の被膜の少なくとも一部を被覆するように位置する、光輝性顔料を含む塗膜を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項９】
前記フランジを含む一対のフランジが、前記ウェブを介して対向するように配置されている、めっき溶接Ｈ形鋼である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項１０】
純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなるウェブと、純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなり、前記ウェブに溶接されたフランジと、前記ウェブと前記フランジとの溶接部位に位置する溶接ビードと、前記ウェブおよび前記フランジ上に形成され、ジルコニウムと有機酸とを含む第１の被膜と、を備えるめっき溶接形鋼に対し、前記溶接ビードの少なくとも一部と前記第１の被膜の少なくとも一部とを覆う、樹脂材料を含んで構成される第２の被膜を形成し、
前記第２の被膜が形成された前記めっき溶接形鋼を少なくとも４時間以上養生し、および
前記溶接ビードを覆い、かつ、前記第２の被膜の少なくとも一部を覆う、バインダ成分である有機樹脂と亜鉛粒子を含む被膜である有機系の第３の被膜を形成する、めっき溶接形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接軽量Ｈ形鋼等の様々な軽量形鋼が知られている。このうち、溶接軽量Ｈ形鋼は、熱間圧延鋼帯、冷間圧延鋼帯、又は、めっき鋼帯を利用し、連続した高周波抵抗溶接又は高周波誘導溶接の併用によって成形されたＨ形鋼である。溶接軽量Ｈ形鋼は、主に、プレファブ住宅・構造物の柱・梁等の建築構造材として用いられる。近年、溶接軽量Ｈ形鋼は、鉄骨造だけでなく、在来工法の木造住宅における柱・梁などの材料としても用いられており、その需要が拡大している。
【０００３】
近年、溶接軽量Ｈ形鋼は、太陽光発電の架台部品に代表されるように、厳しい屋外腐食環境での使用検討が進んでいる。このような環境で溶接軽量Ｈ形鋼を使用するに際しては、耐食性を確保するために、非めっき鋼材を用いて製造された溶接軽量Ｈ形鋼に対し溶融亜鉛めっきを行う方法がある。しかしながら、めっき時の熱による形状変化や外注加工コストの問題があり、例えば下記特許文献１に開示されているような、めっき鋼帯を成形しためっき溶接軽量Ｈ形鋼の活用が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されているようなめっき溶接軽量Ｈ形鋼は、予めめっき処理の施されためっき鋼帯を利用し、連続した溶接の併用によって成形されるが、フランジに対応する鋼帯とウェブに対応する鋼帯とを溶接する際に、発生する熱によって溶接部のめっき層が失われてしまう。また、フランジに対応する鋼帯をスリットにより製造する場合には、フランジ端面にはめっき層が存在しなくなる。
【０００６】
めっき層が存在しない溶接部や端面は、腐食による損壊が懸念されるため、用途環境に適した防食処理を施すことが重要であり、めっき層が欠落したこれらの部位を適切に補修可能な技術の確立が希求されている。
【０００７】
一般に、耐用年数はめっき付着量に比例すると考えられており、平面部のめっきと同等の耐食性を確保するためには、平面部のめっきと同等のめっき金属成分を同等の付着量で確保することが重要であると考えられる。このような観点で、十分な耐食性を確保する補修技術候補としては、亜鉛系溶射や亜鉛粉末含有塗装（以下、「ジンクリッチ塗装」ともいう。）が考えられる。しかしながら、乾式工程である溶射は、粉塵対策設備が必要であることから、簡便に処理を行うことができない。そこで、上記特許文献１においても、溶接部に対して亜鉛吹き付け塗装が行われる旨が記載されている。
【０００８】
一方、上記特許文献１にも開示されているようなジンクリッチ塗装は、防食処理仕様として、標準的な施工技術が確立されている。すなわち、ジンクリッチ塗装は、多量の金属亜鉛顔料を含み、残部のバインダ成分が非常に少ないため、付着性に欠け、清浄な鋼表面にしか付着しないという問題がある。そのため、ジンクリッチ塗装を施す際には高度な素地調整が要求されており、ブラスト処理が推奨されている。ブラスト処理に代わる素地調整として、酸洗処理や動力工具による素地調整も考えられるが、付着性はブラスト処理よりもやや劣る。また、一般的な塗装の素地調整として使用されるリン酸亜鉛処理もジンクリッチ塗装の付着性を低下させるため、素地調整としては使用することはできない。
【０００９】
上記のような状況にあるにも関わらず、上記特許文献１では、亜鉛吹き付け処理を実施する際の素地調整については、何も言及されていない。
【００１０】
ジンクリッチ塗膜を形成するために、めっき溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部や端面の素地調整としてブラスト処理を実施する場合には、溶接部や端面の近傍に位置するめっき面もブラスト処理が施されてしまう。特に、端面に対してブラスト処理を実施した場合、少なくとも表側／裏側いずれかのめっき面がブラスト処理の影響を大きく受けてしまう。従って、溶接部や端面の耐食性を高めるためのジンクリッチ塗膜を施すために、溶接部や端面の近傍に位置するめっき面の耐食性が影響を受ける結果となり、ジンクリッチ塗膜の形成に先立つ素地調整として、ブラスト処理を採用することは好ましくないと考えられる。かかる状況から、特にめっき溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部について、ブラスト処理に代わる素地調整技術が希求されている。
【００１１】
また、めっき溶接形鋼のめっき層自体も、周囲の環境に応じて劣化し得る。例えば、大気中に含まれる塩分等の電解質や、高温多湿環境下において存在する酸素、水分によってめっき層が酸化し、白錆となる現象が知られている。したがって、めっき層自体の耐食性も向上させることが望ましい。めっき層表面には防錆目的の化成処理を施し、化成処理被膜を設けることがある。そして、本発明者らの検討の結果、溶接部や端面にジンクリッチ塗膜を形成する際に、化成処理被膜がジンクリッチ塗膜の密着性に影響を及ぼすことがわかった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、めっき層の耐食性を向上させるとともに、めっき層が欠落している部位の耐食性を、亜鉛粉末含有塗装の密着性を維持しつつ実現することが可能な、めっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討を行った結果、めっき層上にジルコニウムと有機酸とを含む被膜を配するとともに、樹脂膜を介して、めっき層の欠落部分に亜鉛粒子を含む有機系の被膜を配することに想到し、以下で詳述するような本発明に係るめっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼の製造方法を完成するに至った。
かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
【００１４】
（１）  純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなるウェブと、
純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなり、前記ウェブに溶接されたフランジと、
前記ウェブと前記フランジとの溶接部位に位置する溶接ビードと、
前記ウェブおよび前記フランジ上に位置し、ジルコニウムと有機酸とを含む第１の被膜と、
前記溶接ビードの少なくとも一部と前記第１の被膜の少なくとも一部を覆うように位置し、樹脂材料を含んで構成される第２の被膜と、
前記溶接ビードを覆い、かつ、前記第２の被膜の少なくとも一部を覆ように位置する、バインダ成分である有機樹脂と亜鉛粒子を含む被膜である有機系の第３の被膜と、
を備える、めっき溶接形鋼。
（２）  前記第２の被膜の厚みは、３〜３０μｍである、（１）に記載のめっき溶接形鋼。
（３）  前記樹脂材料は、エポキシ樹脂を含んで構成される、（１）または（２）に記載のめっき溶接形鋼。
（４）  前記第１の被膜は、ジルコニウム１００質量部に対し、バナジウムを１０〜４５質量部、リンを５〜１００質量部、コバルトを０．１〜２０質量部および有機酸を１０〜９０質量部の比率で含む、（１）〜（３）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（５）  前記第３の被膜は、当該第３の被膜の全質量に対して６０質量％以上の亜鉛粒子を含む有機系塗膜層である、（１）〜（４）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（６）  前記第３の被膜の厚みは、５〜２００μｍである、（１）〜（５）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（７）  前記フランジの端面の少なくとも一部および当該端面と隣り合う前記第１の被膜の少なくとも一部には、前記第２の被膜が位置しており、
当該第２の被膜上には、前記フランジの端面を覆うように前記第３の被膜が位置している、（１）〜（６）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（８）  さらに、前記第３の被膜の少なくとも一部を被覆するように位置する、光輝性顔料を含む塗膜を有する、（１）〜（７）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（９）  前記フランジを含む一対のフランジが、前記ウェブを介して対向するように配置されている、めっき溶接Ｈ形鋼である、（１）〜（８）のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
（１０）  純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなるウェブと、純亜鉛めっき層または亜鉛合金めっき層を有するめっき鋼板である亜鉛系めっき鋼板よりなり、前記ウェブに溶接されたフランジと、前記ウェブと前記フランジとの溶接部位に位置する溶接ビードと、前記ウェブおよび前記フランジ上に形成され、ジルコニウムと有機酸とを含む第１の被膜と、を備えるめっき溶接形鋼に対し、前記溶接ビードの少なくとも一部と前記第１の被膜の少なくとも一部とを覆う、樹脂材料を含んで構成される第２の被膜を形成し、前記第２の被膜が形成された前記めっき溶接形鋼を少なくとも４時間以上養生し、および
前記溶接ビードを覆い、かつ、前記第２の被膜の少なくとも一部を覆う、バインダ成分である有機樹脂と亜鉛粒子を含む被膜である有機系の第３の被膜を形成する、めっき溶接形鋼の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、めっき層の耐食性を向上させると同時に、めっき層が欠落している部位（特に、溶接部）の耐食性を、亜鉛粉末含有塗装の密着性を維持しつつ実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るめっき溶接形鋼の構造を模式的に示した幅方向断面図である。
【図２】同実施形態にめっき溶接形鋼の溶接部の構造を拡大して示した幅方向断面図である。
【図３】同実施形態に係るめっき溶接形鋼の端面の構造を拡大して示した幅方向断面図である。
【図４Ａ】めっき溶接Ｈ形鋼の層構造を示すめっき溶接Ｈ形鋼の電子顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】めっき溶接Ｈ形鋼の層構造を示すめっき溶接Ｈ形鋼の電子顕微鏡写真である。
【図５Ａ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｂ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｃ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｄ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｅ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｆ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｇ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【図５Ｈ】めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（めっき溶接形鋼について）
以下では、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施形態に係るめっき溶接軽量形鋼（以下、単に、「めっき溶接形鋼」ともいう。）について、詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るめっき溶接形鋼の構造を模式的に示した幅方向断面図である。図２は、本実施形態にめっき溶接形鋼の溶接部の構造を拡大して示した幅方向断面図である。図３は、本実施形態に係るめっき溶接形鋼の端面の構造を拡大して示した幅方向断面図である。
【００１９】
＜めっき溶接形鋼の全体的な構造について＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の全体的な構造について、詳細に説明する。
本実施形態に係るめっき溶接軽量形鋼１は、めっき溶接Ｈ形鋼である。めっき溶接軽量形鋼１は、例えば、亜鉛系めっき鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻し所定幅にスリットしてフランジ用鋼帯としたものと、亜鉛系めっき鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻してウェブ用鋼帯としたものと、を当接させた状態で、高周波抵抗溶接や高周波誘導溶接等によって連続的に溶接することで、製造される。
【００２０】
このようにして製造されるめっき溶接形鋼１は、図１に模式的に示したように、互いに対向するように設けられた一対のフランジ３と、２つのフランジ３を連結するウェブ５と、から構成されている。
【００２１】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１において、フランジ３又はウェブ５の幅及び厚みについては、特に限定されるものではない。例えば、めっき溶接形鋼１は、典型的なめっき溶接Ｈ形鋼として、
フランジ３：幅７５ｍｍ〜１２５ｍｍ、厚み３．２ｍｍ〜６．０ｍｍ
ウェブ５：高さ１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み３．２ｍｍ〜４．５ｍｍ
程度の大きさである。
【００２２】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、先だって説明したように、フランジ３となる亜鉛系めっき鋼帯と、ウェブ５となる亜鉛系めっき鋼帯とが、溶接処理によって連結される。従って、フランジ３とウェブ５との連結部には、図１に模式的に示したように、溶接部７が形成される。
【００２３】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、原材料として亜鉛系めっき鋼帯が用いられるため、母材となる鋼板（以下、単に、「母材鋼板」ともいう。）１１の表層には、亜鉛系めっき層１３および化成処理被膜１０１が形成されている。しかしながら、上記の溶接処理によって発生する熱により、溶接部７には、亜鉛系めっき層１３および化成処理被膜１０１が存在していない。また、フランジ３の端面９においても、亜鉛系めっき層１３および化成処理被膜１０１が存在していないことが多い。
【００２４】
従って、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１において、フランジ３とウェブ５との連結部分とその近傍の領域であり、かつ、亜鉛系めっき層１３および化成処理被膜１０１が存在していない部分を、溶接部７として考えることができる。また、フランジ３となる亜鉛系めっき鋼帯と、ウェブ５となる亜鉛系めっき鋼帯とは、圧接されながら溶接処理が施されるため、溶接直後には、ビード１５が発生する。本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、溶接後にビード１５をローラ等によって押しつぶすことで成形処理が施されており、ビード１５は、図１に模式的に示したように、側面から見た形状が略三角形状となっている。従って、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１において、ビード１５が略三角形状となって存在している部分を、溶接部７として考えることができる。
【００２５】
なお、ビード１５は、主に、母材鋼板１１の成分や酸化鉄を主成分とするスケールから構成されており、亜鉛系めっき層１３の成分等が含有されることもある。
【００２６】
ここで、母材鋼板１１については、特に限定されるものではなく、通常、亜鉛系めっき鋼板の原板として使用される鋼板を適宜利用することが可能である。この原板の製造法、材質等も特に限定されるものではなく、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造されるものを利用すればよい。
【００２７】
また、亜鉛系めっき層１３の種類についても、特に限定されるものではなく、溶融亜鉛めっきや電気亜鉛めっき等といった、公知の亜鉛系めっき処理を利用して、本実施形態に係る亜鉛系めっき層１３を形成することが可能である。また、めっき成分についても特に限定されるものではなく、純亜鉛めっきであってもよいし、亜鉛合金系めっきであってもよい。亜鉛合金系めっきの成分としては、例えば、質量％で、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ−０．２％Ｓｉ、Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ、Ｚｎ−５５％Ａｌ、又は、Ｚｎ−１〜３％Ａｌ−１〜３％Ｍｇ等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、上記のような亜鉛系めっき層１３の形成された亜鉛系めっき鋼板を原材料として用いることで、亜鉛の犠牲防食能によって、形鋼全体としての耐食性を担保することが可能となる。
【００２９】
なお、亜鉛系めっき層１３の厚みや付着量については、特に限定されるものではなく、めっき溶接形鋼１の要求性能やコスト等に応じて適宜設定すればよい。例えば、亜鉛系めっき層１３は、片面当たり１μｍ〜８０μｍの厚み、より好ましくは片面当たり２０μｍ程度の厚みで、母材鋼板１１の表面に形成されていればよい。亜鉛系めっき層１３の厚みが１μｍ未満である場合には、亜鉛の犠牲防食能を具現化することが困難となるため、好ましくない。また、亜鉛系めっき層１３の厚みが８０μｍ超過となる場合には、亜鉛系めっき層の加工性が低下し、好ましくない。また、亜鉛系めっき層１３の付着量は、片面当たりの金属Ｚｎ量で、例えば、７ｇ／ｍ２〜５６０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。
【００３０】
また、亜鉛系めっき層１３の上層には、化成処理被膜（第１の被膜）１０１が形成されている。化成処理被膜１０１は、周囲雰囲気に存在する水や空気、塩分等の電解質から亜鉛系めっき層１３を保護し、亜鉛系めっき層１３の腐食を防止する。これにより、亜鉛系めっき層１３の耐食性が向上する。
【００３１】
しかしながら、亜鉛系めっき層１３と同様に、化成処理被膜１０１は、上記の溶接処理によって発生する熱により、溶接部７には存在していない。また、フランジ３の端面９においても、化成処理被膜１０１が存在していないことが多い。
なお、化成処理被膜１０１の詳細な構成成分については、後述する。
【００３２】
＜溶接部の構造について＞
続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の溶接部７の構造について、具体的に説明する。
【００３３】
先だって説明したように、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、フランジ３とウェブ５とを溶接により連結する際に、母材鋼板１１の表面上に形成されている亜鉛系めっき層１３および化成処理被膜１０１が除去されてしまう。そのため、かかる溶接部７の耐食性は、亜鉛系めっき層１３が形成されている部分と比べて低下してしまう。
【００３４】
そこで、本発明者らは、ジンクリッチ塗装処理に先立つ素地調整処理としてブラスト処理を行うことなく、溶接部７に対してジンクリッチ塗装を実施するための方法を鋭意検討した。その結果、ビード１５を十分に保護するためにはビード１５のみならずビード１５の周囲の化成処理被膜１０１までジンクリッチ塗膜を配することが好ましいとの知見に達した。一方で、本発明者らは、溶接部７のビード１５のみならず化成処理被膜１０１に対しても、ジンクリッチ塗膜が密着しづらいという問題に直面した。そして、本発明者らは、樹脂材料を含む樹脂層（第２の被膜）１０３を介して亜鉛粒子を含む有機系塗膜層（第３の被膜、有機ジンクリッチ塗膜）１０５をビード１５および化成処理被膜１０１上に配置することにより、有機系塗膜層１０５のビード１５および化成処理被膜１０１に対する密着性を優れたものとすることができ、ビード１５の耐食性を向上させることが可能なことを見出した。
【００３５】
従って、本実施形態に係るめっき溶接Ｈ形鋼１の溶接部７では、その断面構成は、図２に示したように、下地である母材鋼板１１が存在し、母材鋼板１１上にＦｅを主成分として含有するビード１５が存在する。そして、かかるビード１５上を覆い、さらにビード１５の周囲に存在する化成処理被膜１０１の一部を覆うようにして樹脂層１０３が配置され、その樹脂層１０３上に有機系塗膜層１０５が形成されている。また、有機系塗膜層１０５は、ビード１５を覆うように配置されている。
【００３６】
上記のような層構成とすることで、亜鉛系めっき層１３が存在していない溶接部７であっても、有機系塗膜層１０５に多量に含有される亜鉛の犠牲防食能により、ビード１５の耐食性が担保されることとなる。また、樹脂層１０３を介して有機系塗膜層１０５をビード１５上および化成処理被膜１０１上に配することにより、樹脂層１０３を介した有機系塗膜層１０５のビード１５および化成処理被膜１０１への密着性を優れたものとすることができる。
【００３７】
＜端面の構造について＞
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の端面９の構造について、具体的に説明する。
先だって説明したように、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、その製造過程に起因して、端面９についても亜鉛系めっき層１３が存在せず、母材鋼板１１が露出していることが多い。従って、かかる端面９の耐食性は、亜鉛系めっき層１３が形成されている部分と比べて低下してしまう。
【００３８】
そこで、かかる端面９においても、図３に示したように、母材鋼板１１の端面９上を覆い、さらに母材鋼板１１の端面の周囲に存在する化成処理被膜１０１の一部を覆うようにして樹脂層１０３が配置され、その樹脂層１０３上に有機系塗膜層１０５が形成されている。また、有機系塗膜層１０５は、端面９を覆うように配置されている。
【００３９】
上記のような層構成とすることで、端面９に亜鉛系めっき層１３が存在していない場合であっても、有機系塗膜層１０５に多量に含有される亜鉛の犠牲防食能により、端面９における母材鋼板１１の耐食性が担保されることとなる。また、樹脂層１０３を介して有機系塗膜層１０５を端面９上に配することにより、樹脂層１０３を介した有機系塗膜層１０５の端面９および化成処理被膜１０１への密着性を優れたものとすることができる。
【００４０】
以上、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の全体的な構成について説明した。次に、上述しためっき溶接形鋼１に配置される、化成処理被膜１０１、樹脂層１０３および有機系塗膜層１０５について詳細に説明する。
【００４１】
＜化成処理被膜１０１について＞
本実施形態において、化成処理被膜１０１は、ジルコニウム（Ｚｒ）元素と有機酸とを含む複合被膜である。化成処理被膜１０１は、好ましくは、成分として、ジルコニウム元素および有機酸に加え、バナジウム（Ｖ）元素、リン（Ｐ）元素およびコバルト（Ｃｏ）元素を含んで構成される。
【００４２】
このような化成処理被膜１０１は、緻密な３次元構造を有する、バリアー性に優れ、耐食性が向上した複合被膜である。このような複合被膜は、有機酸と金属イオンが錯体形成により配位することにより、主にＺｒ−Ｏによって緻密な三次元網目構造が形作られている。そして、三次元網目構造の間にバナジウム、有機酸、リン、コバルトが混ざるとともに、更にめっき表面のエッチングにより遊離した亜鉛などが取り込まれていると考えられる。なお、Ｚｒ−Ｏによる上記の三次元構造においては、一部のＺｒが他の元素に置換される場合もある。更に、化成処理被膜１０１を形成する際の有機酸によるめっき表面のエッチングによって、被膜とめっき表面との界面における密着性が増し、耐食性と塗装密着性が向上している。
【００４３】
上述したように、化成処理被膜１０１は、有機酸を含む。有機酸としては、特に限定されるものではないが、例えば、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、蓚酸、クエン酸、アスコルビン酸、乳酸、デヒドロ安息香酸、デヒドロアスコルビン酸、没食子酸、タンニン酸、フィチン酸などが挙げられる。
【００４４】
また、化成処理被膜１０１中に、有機酸は、好ましくは、Ｚｒ１００質量部に対して１０〜９０質量部存在する。これにより、化成処理被膜１０１の耐食性、耐アルカリ性を十分なものとすることができる。化成処理被膜１０１中の有機酸の含有量は、Ｚｒ１００質量部に対して、好ましくは１０〜７０質量部、より好ましくは１０〜５０質量部、特に好ましくは１５〜３０質量部である。
【００４５】
化成処理被膜１０１中に、元素のＶは、好ましくはＺｒ１００質量部に対して１０〜４５質量部存在する。これにより、化成処理被膜１０１の耐食性、耐アルカリ性および耐黒変性を十分なものとすることができる。化成処理被膜１０１中のＶの量は、Ｚｒ１００質量部に対して、好ましくは１５〜３０質量部、より好ましくは２０〜２５質量部である。
【００４６】
また、化成処理被膜１０１中に、元素のＰは、好ましくはＺｒ１００質量部に対して５〜１００質量部存在する。これにより、化成処理被膜１０１の耐食性、耐アルカリ性および耐黒変性を十分なものとすることができる。化成処理被膜１０１中のＰの量は、Ｚｒ１００質量部に対して、好ましくは１０〜７０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部、特に好ましくは１２〜２０質量部である。
【００４７】
化成処理被膜１０１中に、元素のＣｏは、好ましくはＺｒ１００質量部に対して０．１〜２０質量部存在する。これにより、化成処理被膜１０１の耐食性、耐アルカリ性および耐黒変性を十分なものとすることができる。特にコバルトの効果としては、皮膜形成時にめっき鋼材の表面の不活性化を促進し、かつ、水、酸素などの外的要因から保護する役割を担っていると考えられる。化成処理被膜１０１中のＣｏの量は、Ｚｒ１００質量部に対して、好ましくは０．５〜１０質量部、より好ましくは０．５〜５質量部、特に好ましくは０．８〜１．５質量部である。
【００４８】
化成処理被膜１０１は、好ましくは、Ｚｒ元素１００質量部に対して有機酸を１０〜９０質量部、Ｖ元素を１０〜４５質量部、Ｐ元素を５〜１００質量部、Ｃｏ元素を０．１〜２０質量部の比率で含有する。なお、化成処理被膜１０１は、上述した成分以外の成分を含むものであってもよい。
【００４９】
化成処理被膜１０１の厚みや付着量については、特に限定されるものではなく、めっき溶接形鋼１の要求性能やコスト等に応じて適宜設定すればよい。例えば、化成処理被膜１０１の付着量は、片面当たり、例えば、０．０１ｇ／ｍ２〜２．０ｇ／ｍ２、好ましくは０．０５ｇ／ｍ２〜１．０ｇ／ｍ２とすることができる。
【００５０】
＜樹脂層１０３について＞
続いて、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の溶接部７や端面９に形成される樹脂層１０３について、詳細に説明する。
【００５１】
本実施形態に係る樹脂層１０３は、当該樹脂層１０３の下層に位置する鋼成分と、上層に位置する有機系塗膜層１０５との間の密着性を担保するために形成される下地塗膜層である。
【００５２】
樹脂層１０３を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル樹脂及び／又はポリエステル樹脂を含有する樹脂を用いることが好ましい。このように、下層に位置する鋼との密着性に特に優れる樹脂を利用することで、有機系塗膜層１０５と鋼成分との間の密着性を更に向上させることが可能となる。樹脂層１０３を形成する樹脂として特にエポキシ系樹脂が好ましい。
【００５３】
エポキシ系樹脂の具体例としては、例えば、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂であるＤＩＣ製ＥＰＩＣＬＯＮ（登録商標）  ８４０、８５０シリーズを挙げることができる。薄膜を塗布するには低粘度であることが有利であり、このような低粘度のエポキシ系樹脂として、ＥＸＡ−８５０ＣＲＰが例示できる。
【００５４】
アクリル樹脂の具体例としては、例えば、常温・強制乾燥用アクリル樹脂である、ＤＩＣ製アクリディック（登録商標）Ａ−１３７１やＡ-１３８１シリーズ等を挙げることができる。
【００５５】
ウレタン系樹脂の具体例としては、例えば、湿気硬化型、ラッカー型、油変性型のウレタン樹脂を挙げることができる。このようなウレタン系樹脂として、例えば、ＤＩＣ製のウレタン樹脂ＢＵＲＮＯＣＫ（登録商標）シリーズが例示できる。
【００５６】
ポリエステル系樹脂の具体例としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂やアルキド樹脂を挙げることができる。このようなポリエステル系樹脂を使用した塗料としては、例えば、神東塗料製のイノバックス（登録商標）ＰＣＭシリーズが例示できる。
【００５７】
上記のような樹脂や塗料を少なくとも１種類用いて形成される樹脂層１０３の厚みは、特に限定されないが、例えば３〜３０μｍ、好ましくは下限を５μｍ、上限を２０μｍ、より好ましくは下限を８μｍとすることができる。上記のような範囲の場合、下層に位置する鋼成分または化成処理被膜１０１と有機系塗膜層１０５との間の密着性、及び、有機系塗膜層１０５が形成されるまでの耐食性を十分に確保することできる。一方で、樹脂層１０３の厚みが上記範囲内であると、塗装や乾燥などの所要時間を比較的短くできるとともに、樹脂層１０３形成における作業性が良好となる。なお、上記の厚みは、樹脂層１０３を形成する際と同様の成膜条件を利用して、樹脂層１０３を形成するための樹脂液を平板上に塗装した場合に、平板上に実現される厚みである。
【００５８】
また、樹脂層１０３を形成するための樹脂として、有機系塗膜層１０５を形成するために用いられる塗料のバインダ樹脂に対して相溶性のある樹脂を利用することで、樹脂層１０３と有機系塗膜層１０５との間の密着性を更に向上させることが可能となる。また、樹脂層１０３を形成するための樹脂として、有機系塗膜層１０５を形成するために用いられる塗料のバインダ樹脂を利用してもよい。
【００５９】
従って、樹脂層１０３を形成するための樹脂として、鋼成分との密着性が良好であり、かつ、有機系塗膜層１０５のバインダ樹脂に対して相溶性のある樹脂を利用することで、有機系塗膜層１０５の密着性を更に一層向上させることが可能となる。
【００６０】
さらに、本実施形態に係る樹脂層１０３は、図１〜図３に模式的に示したように、ビード１５や端面９における鋼材１１のみならず、化成処理被膜１０１上にも配置されている。ビード１５や端面９における鋼材１１のみに樹脂層１０３を配置すると、樹脂層１０３の縁部付近において、周囲雰囲気の水分、酸素等が、ビード１５や端面９における鋼材１１に接触する可能性があるが、上記のように化成処理被膜１０１上にも樹脂層１０３を配置することにより、このような接触を防止することができる。化成処理被膜１０１上に有機系塗膜層１０５を直接配置することも考えられるが、これらの間に樹脂層１０３を間に配置することにより、化成処理被膜１０１と有機系塗膜層１０５との間の密着性を、より一層優れたものとすることができる。
【００６１】
＜有機系塗膜層１０５について＞
続いて、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の溶接部７や端面９に形成される有機系塗膜層１０５について、詳細に説明する。
【００６２】
上記のようなビード１５の上部（好ましくは、上記のような樹脂層１０３の上層）には、所定量の亜鉛粉末を含有する有機系塗膜層（有機系ジンクリッチ塗膜層）１０５が形成される。かかる有機系塗膜層１０５を形成することで、溶接部７や端面９等といった亜鉛系めっき層１３が存在しない部分についても、耐食性を向上させることが可能となる。なお、本発明において、有機系塗膜層は、ビード（溶接ビード）を覆い、かつ、樹脂層の少なくとも一部を覆うものであればよいが、さらなる耐食性の向上の観点から、亜鉛系めっき層が存在しない部位すべてを覆うように配置されることが好ましい。本実施形態においては、有機系塗膜層１０５は、樹脂層１０３を介してビード１５および端面９の亜鉛めっき層欠損部分すべてを覆うようにして、形成されている。
【００６３】
なお、図１〜３に示すように、有機系塗膜層１０５は、通常、樹脂層１０３を介してビード１５および端面９の亜鉛めっき層欠損部分すべてを覆うが、ビード１５および端面９の亜鉛めっき層欠損部分上の有機系塗膜層１０５の極一部が欠損していていてもよい。しかしながら、このような場合においても、有機系塗膜層１０５は、ビード１５および端面９の亜鉛めっき層欠損部分の好ましくは９５％、より好ましくは９８％、特に好ましくは９９％以上の面積を覆うように形成される。
【００６４】
また、有機系塗膜層１０５は、直接化成処理皮膜１０１には接しないように形成されている。このように形成されることにより、有機系塗膜層１０５の塗膜密着性をより優れたものとすることができる。なお、図示の態様に限定されず、本発明において、有機系塗膜層は、その一部が化成処理皮膜と接していてもよい。
【００６５】
かかる有機系塗膜層１０５は、所定量の亜鉛粉末と、有機系バインダ成分と、を少なくとも含む有機系ジンクリッチ塗料を用いて形成される。ジンクリッチ塗料は、用いる溶媒に応じて、水系ジンクリッチ塗料と、溶剤系ジンクリッチ塗料と、に大別され、用いるバインダ成分の種別に応じて、有機系ジンクリッチ塗料と、無機系ジンクリッチ塗料と、に大別される。本実施形態に係るめっき溶接形鋼１では、有機系塗膜層１０５を形成するジンクリッチ塗料として、溶剤系有機ジンクリッチ塗料を用いることが好ましい。
【００６６】
有機系塗膜層１０５を形成するために用いられる有機系ジンクリッチ塗料には、主成分として、不揮発成分（固形分）の全体に対して６０質量％以上の亜鉛粉末が含有されていることが好ましい。ここで、有機系ジンクリッチ塗料に含まれる亜鉛粉末の含有量が、有機系塗膜層１０５に含有される亜鉛粉末の含有量となる。上記のような含有量の亜鉛粉末が含有されていることで、有機系塗膜層１０５は、優れた犠牲防食能を具現化することが可能となる。有機系ジンクリッチ塗料に含有される亜鉛粉末の含有量は、より好ましくは、８０質量％〜９９質量％である。
【００６７】
また、かかる有機系ジンクリッチ塗料には、亜鉛粉末が６０質量％以上含有されてさえいれば、その他に、アルミニウム、マグネシウム、ケイ素、鉄、ニッケル等の元素を含む金属、合金、化合物などが更に含有されていてもよい。これらの元素の含有量については、特に限定するものではないが、例えば、５質量％〜４０質量％、好ましくは、５質量％〜２０質量％とする。
【００６８】
有機系塗膜層１０５に含有される亜鉛粉末の形状は、特に限定されるものではなく、球状、棒状、塊状、針状等、任意の形状であってよいし、ブレンドすることもできる。また、有機系塗膜層１０５に含有される亜鉛粉末の平均粒径は、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜５０μｍであることがより好ましい。なお、亜鉛粉末の平均粒径は、動的光散乱法、誘導回折格子法、レーザー回折・散乱法等の公知の方法を利用して測定することが可能である。
【００６９】
ジンクリッチ塗料に含有されているバインダ成分としては、上記のように有機系バインダ成分を利用することが可能である。
【００７０】
このような有機系バインダ成分としては、特に限定されないが、例えば上述したようなエポキシ系樹脂、アクリル樹脂、ウレタン系樹脂および／またはポリエステル系樹脂を含む樹脂することができる。なお、具体例としては、上述した通りである。
【００７１】
なお、有機系塗膜層１０５の形成に用いられる有機系ジンクリッチ塗料には、必要に応じて、通常の体質顔料、防錆顔料、着色顔料等を塗膜の緻密性を損なわない程度で添加してもよい。体質顔料としては、例えば、シリカ粉、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、シリカバルーン等を挙げることができ、防錆顔料及び着色顔料としては、例えば、酸化チタン、リン化鉄、雲母状酸化鉄、シアナミド鉛、ジンククロメート、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、メタホウ酸バリウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、ベンガラ、シアニン系着色顔料、カーボンブラック、ルチル粉末、ジルコン粉末等を挙げることができる。
【００７２】
また、有機系塗膜層１０５の形成に用いられる有機系ジンクリッチ塗料には、更に必要に応じて、沈降防止剤、タレ止め剤、湿潤剤、反応促進剤、付着性付与剤等の通常の塗料用添加剤を適宜添加されていてもよい。
【００７３】
以上説明したような有機系ジンクリッチ塗料を用いて形成される有機系塗膜層１０５の厚みは、母材鋼板１１に形成されている亜鉛系めっき層１３の厚みの約２倍程度とすることが好ましい。有機系塗膜層１０５の厚みを、亜鉛系めっき層１３の厚みの約２倍程度とすることで、有機系塗膜層１０５が、亜鉛系めっき層１３とほぼ同程度の耐食性を実現することが可能となる。
【００７４】
かかる有機系塗膜層１０５の厚みは、より詳細には、５μｍ〜２００μｍとすることが好ましい。有機系塗膜層１０５の厚みが５μｍ未満である場合には、十分な犠牲防食能の具現化が困難になることがある。また、有機系塗膜層１０５の厚みが２００μｍ超過である場合には、塗膜の乾燥性に劣り、たれが生じることがあり好ましくない。かかる有機系塗膜層１０５の厚みは、より好ましくは、１０μｍ〜１５０μｍであり、更に好ましくは、２０μｍ〜１００μｍである。
【００７５】
また、上記のような有機系塗膜層１０５の厚みを付着量で表わした場合、その付着量は、金属Ｚｎ量換算で、１８ｇ／ｍ２〜７００ｇ／ｍ２であることが好ましく、３５ｇ／ｍ２〜７００ｇ／ｍ２であることがより好ましく、７０ｇ／ｍ２〜７００ｇ／ｍ２であることが更に好ましい。
【００７６】
なお、本実施形態に係る有機系塗膜層１０５は、図１〜図３に模式的に示したように、ビード１５や端面９における鋼材１１のみならず、化成処理被膜１０１上にも配置されている。これにより、ビード１５および端面９の鋼材１１を確実に有機系塗膜層１０５により覆うことができ、亜鉛系めっき層１３が欠損した部位の耐食性を十分に高いものとすることができる。なお、有機系塗膜層１０５と化成処理被膜１０１との間の密着性は、これらの間に存在する上述した樹脂層１０３により十分なものとなっている。
【００７７】
以上、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の構成について説明した。
【００７８】
なお、めっき溶接形鋼１の有機系塗膜層１０５上には、光輝性顔料を含む塗膜を配置することができる（図示せず）。通常、有機系塗膜層１０５の光沢は低いため、用途によっては補修塗装箇所が目立ち、意匠性が損なわれることがある。しかしながら、光輝性顔料を含む塗膜を有機系塗膜層１０５上に配することにより、めっき層が欠落していない健全部と同様のメタリック調の外観に仕上げること可能となる。
【００７９】
このような光輝性顔料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム等の金属片、ガラスフレーク、シリカフレーク、酸化アルミニウムフレーク等のエフェクト顔料およびパール顔料等が挙げられる。これらのうち、光輝性顔料として、アルミニウム等の金属片を用いると、有機系塗膜層１０５の存在をより目立たないものとすることができる。
また、上述した光輝性顔料を含む塗膜は、例えば、エポキシ系樹脂等の樹脂材料を含む塗料をスプレー等により塗布することにより形成できる。
【００８０】
なお、このような光輝性顔料を含む塗膜は、上述した有機系塗膜層１０５のみならず、めっき溶接形鋼１の表面全体に形成することも可能である。
【００８１】
また、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１は、めっき溶接Ｈ形鋼であるとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明に係るめっき溶接形鋼は、例えば、溶接Ｔ形鋼、溶接溝形鋼、溶接コラムまたは溶接異形形鋼であってもよい。
【００８２】
＜めっき溶接形鋼の製造方法について＞
次に、めっき溶接形鋼の製造方法について説明する。
本実施形態に係るめっき溶接形鋼の製造方法では、亜鉛系めっき鋼板よりなるウェブと、亜鉛系めっき鋼板よりなり、前記ウェブに溶接されたフランジと、前記ウェブと前記フランジとの溶接部位に位置する溶接ビードと、前記ウェブおよび前記フランジ上に形成され、ジルコニウムと有機酸とを含む第１の被膜と、を備えるめっき溶接形鋼に対し、前記溶接ビードの少なくとも一部と前記第１の被膜の少なくとも一部とを覆う、樹脂材料を含んで構成される第２の被膜を形成し（第１の工程）、
前記第２の被膜が形成された前記めっき溶接形鋼を少なくとも４時間以上養生し（第２の工程）、および
前記溶接ビードを覆い、かつ、前記第２の被膜の少なくとも一部を覆う、亜鉛粒子を含む有機系の第３の被膜を形成する（第３の工程）。以下、各工程について具体例を説明する。
【００８３】
まず、第１の工程においては、まず、ウェブ５とフランジ３と、ウェブとフランジの溶接部位に位置するビード（溶接ビード）１５と、ウェブ５およびフランジ３上に化成処理被膜（第１の被膜）１０１が配置されためっき溶接形鋼１を準備する。めっき溶接形鋼１は、上述したように、例えば、亜鉛系めっき鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻し所定幅にスリットしてウェブ用鋼帯としたものと、亜鉛系めっき鋼帯を巻き取ったコイルを巻き戻してフランジ用鋼帯としたものと、を当接させた状態で、高周波抵抗溶接や高周波誘導溶接等によって連続的に溶接することで、製造される。
【００８４】
なお、化成処理被膜１０１は、めっき溶接形鋼１の部品となる亜鉛系めっき鋼帯上に予め形成しておくことができる。化成処理被膜１０１は、特に限定されないが、例えば上述した化成処理被膜１０１の各成分を含む水溶液を亜鉛系めっき層１３上に塗布し、加熱乾燥して被膜を形成することにより製造することができる。このような水溶液は、例えば、上述の比率でＺｒ、Ｖ、Ｐ、Ｃｏ元素及び有機酸を供給する量の塩基性ジルコニウム化合物、バナジル（ＶＯ２＋）含有化合物、リン酸化合物、コバルト化合物、および有機酸または有機酸塩を含むことができる。
【００８５】
次いで、めっき溶接形鋼１のビード１５と、ビード１５の周辺の第１の被膜１０１上を覆う樹脂層（第２の被膜）１０３を形成する。かかる樹脂層１０３の形成方法は、特に限定されるものではなく、樹脂層１０３の形成に用いる樹脂を適切な溶媒に分散させた上で、溶接部７や端面９の表面に樹脂液を所定付着量となるようにスプレーしたり、樹脂液をスプレーしてから、所定付着量となるようにロールやガス吹き付けにより付着量を制御したり、ロールコータ等で樹脂液を塗布したりすればよい。
【００８６】
また、乾燥方法やプレキュア方法についても、分散媒を揮発させることが可能な方法であれば、特定の方法に限定されるものではなく、例えば、８０℃程度の温度で６０秒程度加熱するなどのような、公知の処理を実施すればよい。
【００８７】
また、かかる樹脂層１０３を溶接部７に対して形成する際には、ビード１５の表面に主に存在するスケールやビード１５そのものに対して、樹脂層１０３を形成するための樹脂液が浸透していくことが好ましい。樹脂層１０３がビード１５に浸透していくことで、有機系塗膜層１０５の密着性を更に向上させることが可能となる。そのためには、樹脂層１０３の形成に用いられる樹脂の粘性やぬれ性が所定の条件を満たすことが好ましい。具体的には、樹脂層１０３の形成に用いる樹脂液の粘性は、３．０  Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、ぬれ性は、接触角が９０度以下であることが好ましい。
【００８８】
次に、第２の工程においては、樹脂層１０３が形成されためっき溶接形鋼１を少なくとも４時間以上養生する。このように樹脂層１０３の形成後に養生を行うことにより、樹脂層１０３中の樹脂材料が十分に乾燥または硬化することができる。この結果、めっき溶接形鋼１を取り扱う場合において、樹脂層１０３が剥離したり、隣接する他のめっき溶接形鋼１の樹脂層１０３とブロッキングを起こしたりすることが十分に防止される。なお、ブロッキングが起こると、樹脂層１０３の剥離強度が低下したり、樹脂層１０３にブロッキングの対象となったものの跡形が形成される。このような場合、樹脂層１０３の剥離強度の低下に伴う耐腐食性の低下や、跡形の形成による意匠性の低下が懸念される。しかしながら、本実施形態においては、所定時間養生することにより、このような問題が十分に防止されている。
【００８９】
本工程における養生の時間は、上述したように４時間以上であれば、特に限定されないが、好ましくは６時間以上、より好ましくは１２時間以上である。これにより、十分に樹脂層１０３中の樹脂材料を乾燥、硬化させることができるとともに、養生に伴う周囲雰囲気下における水分、酸素等のめっき溶接形鋼１への接触を十分に少ないものとすることができる。
【００９０】
なお、具体的な養生の方法としては特に限定されず、例えば樹脂層１０３を形成後、樹脂層１０３が他の部材と極力触れない状態とし、周囲雰囲気下に静置することにより、養生を行うことができる。
【００９１】
次に、第３の工程では、ビード１５を覆い、かつ、樹脂層１０３の少なくとも一部を覆う、有機系塗膜層１０５を形成する。なお、本実施形態では、有機系塗膜層１０５は、樹脂層１０３を介して、ビード１５と、その周縁部の化成処理被膜１０１を覆うようにして形成される。
【００９２】
かかる有機系塗膜層１０５の形成方法についても、特に限定されるものではなく、溶接部７や端面９における樹脂層１０３の表面に対して、上記のような有機系ジンクリッチ塗料をスプレー塗装することにより形成することができる。また、所定付着量となるようにロールやガス吹き付けにより付着量を制御したり、ロールコータ等で有機系ジンクリッチ塗料を塗布したりすればよい。有機系ジンクリッチ塗料を塗布した後、乾燥させることで、有機系塗膜層１０５が形成される。
【００９３】
以上により、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１が製造される。このようなめっき溶接形鋼１は、化成処理被膜１０１、樹脂層１０３および有機系塗膜層１０５により、めっき溶接形鋼１の耐腐食性が十分に高いものとなっている。また、有機系塗膜層１０５は、樹脂層１０３を介して形成されるため、めっき溶接形鋼１に対する密着性が優れている。さらに、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の製造方法においては、第２の工程において樹脂層１０３を養生するため、樹脂層１０３のビード５や鋼材１１および化成処理被膜１０１との密着性が十分に高いものとなっている。
【００９４】
＜測定方法等について＞
続いて、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の化成処理被膜１０１ならびに、溶接部７や端面９における樹脂層１０３及び有機系塗膜層１０５に関する各種の測定方法について、簡単に言及する。
【００９５】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１の溶接部７や端面９に形成される樹脂層１０３及び有機系塗膜層１０５の存在は、製造されためっき溶接形鋼から切り出したサンプルの断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて観察することで確認することができる。また、ＳＥＭによる断面観察を実施することで、有機系塗膜層１０５を形成するための素地調整として、ブラスト処理が行われていないことも、あわせて確認することができる。また、ＳＥＭによる断面観察を実施することで、樹脂層１０３および有機系塗膜層１０５の厚みおよび存在範囲も計測することが可能となる。
【００９６】
なお、場合によっては、ビード１５（又は、ビード１５を構成するスケール）と樹脂層１０３との間のコントラストや、樹脂層１０３と有機系塗膜層１０５との間のコントラストが明瞭ではなく、樹脂層１０３の存在が確認できないことも考えられる。しかしながら、樹脂層１０３を形成したことが既知であるサンプルについては、有機系塗膜層１０５に含まれる亜鉛粒子とビード１５との間の距離を計測・評価することで、間接的に樹脂層１０３の存在を確認することが可能である。
【００９７】
本実施形態に係るめっき溶接形鋼１のウェブ５およびフランジ３上に形成される化成処理被膜１０１の存在は、ＳＥＭに付属する電子線マイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  ＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｅｒ：ＥＰＭＡ）を用いた元素分析によって確認することができる。具体的には、上記同様に製造されためっき溶接形鋼から切り出したサンプルの断面をＳＥＭによって観察し、亜鉛系めっき層１３と樹脂層１０３との間において、化成処理成分元素を元素分析することで化成処理被膜１０１の存在を確認することができる。
【００９８】
また、本実施形態に係るめっき溶接形鋼１のウェブ５およびフランジ３上に形成される化成処理被膜１０１の付着量は、例えば重量の減少量として測定できる。具体的には樹脂層１０３が形成されていない非塗装部を切り出し、クロム酸溶液等に浸漬して化成処理被膜１０１を溶解させ、前後の重量差を測定し、化成処理被膜１０１の付着量とする。
【００９９】
また、化成処理被膜１０１の付着量を変化させた試料を作成し、化成処理成分の特定元素の検量線試料を作成すれば、蛍光Ｘ線等の分析で化成処理付着量の定量が可能である。具体的には、化成処理被膜１０１を溶解させたクロム酸溶液等を誘導結合高周波プラズマ発光分光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏ−ｍｅｔｒｙ：ＩＣＰ−ＡＥＳ）及び誘導結合高周波プラズマ質量分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏ−ｍｅｔｒｙ：ＩＣＰ−ＭＳ）を用いて定量する。この定量値と前記重量値を用いて検量線試料とする。作成した検量線試料と溶接形鋼１より切り出した化成処理被膜１０１の特定元素を比較分析することで、Ｘ線分析によっても、化成処理被膜１０１の付着量を測定できる。
【０１００】
具体的な確認方法としては、例えば、以下のような方法を挙げることができる。
ここでは、より具体的な例として、亜鉛系めっき鋼帯を素材とするウェブ及びフランジとを接合しためっき溶接Ｈ形鋼の、ブラスト処理をせずスケールを有したままの溶接部に対し、膜厚が約１０μｍとなるように燐片状のアルミニウム金属片を含むエポキシ樹脂を塗装した。その後、かかるエポキシ樹脂上に、粒状の亜鉛粉末を含有した有機系ジンクリッチ塗装を施した。なお、亜鉛系めっき鋼帯は、化成処理により化成処理膜が形成されたものを使用した。
【０１０１】
化成処理被膜は、塩基性ジルコニウム化合物、バナジル（ＶＯ２＋）含有化合物、リン酸化合物、コバルト化合物および有機酸塩を含有する水溶液を、ロールコートによって亜鉛系めっき鋼帯の両面に塗布、乾燥することにより、形成した。
【０１０２】
この溶接Ｈ形鋼から溶接ビード部を含むサンプルを切り出した。切り出したサンプルの表面を保護するために、表面を速乾性の塗料で保護し、その後、埋め込み用樹脂に埋め込んだ。埋め込み用樹脂が凝固した後、断面をバフ研磨仕上げとした。その後、チャージアップ防止のためＣ蒸着を施した。ＳＥＭ観察した結果を、以下の図４Ａに示す。図４ＡのＳＥＭ写真の倍率は、２０倍である。
【０１０３】
図４Ａから明らかなように、溶接Ｈ形鋼の溶接ビード部の上層には、薄い樹脂層が観察されており、樹脂層の膜厚が評価可能であった。更に、樹脂層の上層には、有機系塗膜層としてジンクリッチ塗膜層が観察された。また、ジンクリッチ塗膜層の上層には、サンプルを調整する際に、保護のために実施したエポキシ樹脂塗装が確認された。
【０１０４】
また、図４Ｂに溶接ビード部の中央を倍率５００倍でＳＥＭ観察した結果を示す。
図４Ｂから明らかなように、溶接Ｈ形鋼の溶接ビード部の上層には、薄いスケールが観察され、更に、スケールの上層には、樹脂層が観察されており、樹脂層の膜厚が評価可能であった。このように、ジンクリッチ塗装の前に施した樹脂層の存在が確認されたとともに、スケールの存在も確認され、ブラスト処理が行われていないことも確認された。
【０１０５】
また、元素マッピング像から、化成処理に含まれているりん酸成分由来のＰがめっき層由来のＺｎ上に存在していることが確認された。このように、ビードの周縁部の鋼上には化成処理被膜、樹脂層およびジンクリッチ塗膜層がこの順番に配置されていることが確認された。
【０１０６】
また、本実施形態に係るめっき溶接Ｈ形鋼１の端面９についても、上記と同様にして観察用のサンプルを作製し、その断面をＳＥＭ観察することで、化成処理被膜１０１、樹脂層１０３および有機系塗膜層１０５の存在範囲および厚みを計測することが可能となる。
【０１０７】
以上、本実施形態に係るめっき溶接Ｈ形鋼１の溶接部７や端面９における化成処理被膜１０１、樹脂層１０３および有機系塗膜層１０５に関する各種の測定方法について、簡単に説明した。
【実施例】
【０１０８】
以下では、実施例を示しながら、本発明に係るめっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に示した実施例は、本発明に係るめっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼の製造方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係るめっき溶接形鋼及びめっき溶接形鋼の製造方法が下記の例に限定されるものではない。
【０１０９】
以下では、一般的な亜鉛系めっき鋼帯を用いて製造されためっき溶接Ｈ形鋼を利用し、かかるめっき溶接Ｈ形鋼のウェブとフランジとの溶接部に対して、以下のような処理を実施した。なお、用いた亜鉛系めっき鋼帯に形成されている亜鉛合金系めっき層の成分は、質量％で、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ−０．２％Ｓｉである。亜鉛系めっき鋼帯の亜鉛合金系めっき層の付着量は片面あたり１４０ｇ／ｍ２のものを用いた。また、以下で用いためっき溶接Ｈ形鋼の溶接部には、母材鋼板の成分や酸化鉄を主成分とするスケールから構成されたビードが存在していることを確認している。
【０１１０】
また、用いられた亜鉛系めっき鋼帯上には化成処理被膜が形成されている。化成処理被膜は、塩基性ジルコニウム化合物、バナジル（ＶＯ２＋）含有化合物、リン酸化合物、コバルト化合物および有機酸塩を含有する水溶液を、ロールコートによって亜鉛系めっき鋼帯の両面に塗布、乾燥することにより、形成した。化成処理被膜の付着量は１００ｍｇ／ｍ２とした。
【０１１１】
ここで、めっき溶接Ｈ形鋼のウェブとフランジとの溶接部は、溶接により、めっきおよび化成処理被膜が消失し、スケールが形成されている。
【０１１２】
なお、実施例で用いためっき溶接Ｈ形鋼に形成されているめっき層におけるめっき成分は、上記のようにＺｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ−０．２％Ｓｉであるが、溶接部においてはめっきおよび化成処理被膜が消失してスケールが存在していることから、本発明においてめっき種は、Ｚｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ−０．２％Ｓｉに限定されるものではない。以下に示す実施例では、上記亜鉛合金めっき以外に、片面あたり１４０ｇ／ｍ２の付着量の純亜鉛めっき層を有する亜鉛めっき鋼帯も使用して、検証を行っている。
【０１１３】
上記めっき溶接形鋼を、ウェブの中央で切断し、Ｔ形の試験片とした。この試験片の溶接ビード部および端部に関して防錆膜（樹脂層および有機系塗膜層）を形成した。
【０１１４】
上記樹脂層の形成に際し、光輝性顔料として燐片状のアルミニウム片を３質量％程度含有している神東塗料製のエポキシ系樹脂塗料（商品名：エスバ（登録商標）９９シルバー）を用いた。樹脂膜厚が表１に記載した値および位置となるようにスプレーで塗布を行った後、乾燥させ、樹脂層を形成した。
【０１１５】
上記樹脂層を形成後、実施例１〜１５および１７、１８に関しては、室温で１８時間の養生を行った後、有機系塗膜層を形成した。有機系塗膜層の形成には、有機系ジンクリッチ塗料である神東塗料製の有機ジンクリッチプライマー（商品名：ジンクプライマーＲ）を用いた。これらの塗料を用い、有機系塗膜層の膜厚が表１に記載した値および位置となるようにスプレーで塗布を行った後、乾燥させ、有機系塗膜層（塗膜層）を形成した。一方、実施例１６に関しては、上記樹脂層形成後に室温で１時間の養生を行った後、同様に有機系塗膜層を形成した。
【０１１６】
なお上記樹脂層および有機系塗膜層の塗布範囲を変えて、試験片を作成した。この塗布範囲のパターンを表１中の塗膜層パターンに記載した。塗布範囲に関し、図５Ａ〜図５Ｈを参照しつつ説明する。図５Ａ〜図５Ｈは、めっき溶接Ｈ形鋼の試験片の積層パターンを模式的に示した幅方向断面図である。図５Ａ〜図５Ｈにおいて、フランジ上の化成処理被膜１０１の溶接ビードに近い側の端部をａ、フランジ上の樹脂層１０３ａ〜１０３ｈの溶接ビードから遠い側の端部をｂ、フランジ上の有機塗膜層１０５ａ〜１０５ｈの溶接ビードから遠い側の端部をｃで表す。
【０１１７】
図５Ａにおいては、ビード１５から遠い左側から順に、樹脂層１０３ａの端部ｂ、次いで有機塗膜層１０５ａの端部ｃ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＡ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯の化成処理被膜１０１上に、その一部およびビード１５を覆うように樹脂層１０３ａを形成し、その樹脂層１０３ａの一部を覆うように、かつ、溶接ビード１５すべてを覆うように、有機塗膜層１０５ａを樹脂層１０３の上に塗装した。
【０１１８】
図５Ｂにおいては、有機塗膜層が省略されており、ビード１５から遠い左側から順に、樹脂層１０３ｂの端部ｂ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＢ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯の化成処理被膜１０１上に、その一部およびビード１５を覆うように樹脂層１０３ｂを形成した。
【０１１９】
図５Ｃにおいては、樹脂層が省略されており、ビード１５から遠い左側から順に、有機塗膜層１０５ｃの端部ｃ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＣ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯の化成処理被膜１０１上に、その一部およびビード１５を覆うように有機塗膜層１０５ｃを塗装した。
【０１２０】
図５Ｄにおいては、ビード１５から遠い左側から順に、有機塗膜層１０５ｄの端部ｃ、次いで樹脂層１０３ｄの端部ｂ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＤ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯の化成処理被膜１０１上に、その一部およびビード１５を覆うように樹脂層１０３ｄを形成し、その樹脂層１０３ｄ全てを覆うように、かつ、樹脂層１０３ｄの端部ｂ付近の化成処理皮膜１０１を直接覆うように、有機塗膜層１０５ｄを塗装した。
【０１２１】
図５Ｅにおいては、ビード１５から遠い左側から順に、有機塗膜層１０５ｅの端部ｃ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａ、次いで樹脂層１０３ｅの端部ｂが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＥ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯のビード１５の一部のみを覆うようにして樹脂層１０３ｅを形成し、その樹脂層１０３ｄ、ビード１５を覆い、ビード１５に隣接する化成処理皮膜１０１の一部を直接覆うように、有機塗膜層１０５ｅを塗装した。
【０１２２】
図５Ｆにおいては、ビード１５から遠い左側から順に、樹脂層１０３ｆの端部ｂ、次いで化成処理被膜１０１の端部ａ、次いで有機塗膜層１０５ｆの端部ｃが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＦ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯の化成処理被膜１０１上に、その一部およびビード１５を覆うように樹脂層１０３ｆを形成し、その樹脂層１０３ｆの一部およびビード１５の一部のみを覆うように、有機塗膜層１０５ｆを樹脂層１０３ｆの上に塗装した。
【０１２３】
図５Ｇにおいては、ビード１５の端部ｃからビード１５の内側へ向けて、樹脂層１０３ｇの端部ｂ、次いで有機塗膜層１０５ｇの端部ｃが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＧ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯のビード１５の一部のみを覆うように樹脂層１０３ｇを形成し、その樹脂層１０３ｇの一部のみを覆うように、有機塗膜層１０５ｇを樹脂層１０３ｇの上に塗装した。
【０１２４】
図５Ｈにおいては、ビード１５の端部ｃからビード１５の内側へ向けて、有機塗膜層１０５ｈの端部ｃ、次いで樹脂層１０３ｈの端部ｂが配置された、塗布範囲が示されている（パターンＨ）。この場合、より具体的には、フランジ材を構成する亜鉛系めっき鋼帯のビード１５の一部のみを覆うように樹脂層１０３ｈを形成し、その樹脂層１０３ｇの全ておよびビード１５の一部のみを覆うように、有機塗膜層１０５ｈを塗装した。
【０１２５】
また、実施例１７に関しては、上記有機塗膜層を塗装した後、１８時間室温で養生を行ったのちに、色合わせ塗装として、光輝性顔料を含む塗膜層を上塗り塗装した。この上塗り塗膜層は、神東塗料製のエポキシ系樹脂塗料（商品名：エスバ（登録商標）９９シルバー）を、膜厚１５μｍとなるようにスプレー塗装した後、乾燥させ、上塗り塗膜層を形成した。この上塗り塗膜層は、有機系塗膜層１０５全体を覆うように塗装した。
【０１２６】
以上のようにして得られた各試料に対して、塗膜層密着性、耐食性および塗装後の外観という３つの観点から評価を行った。評価方法は以下の通りである。
【０１２７】
塗膜層密着性は、温度５０℃、湿度９８ＲＨ以上の環境で１２０時間、湿潤環境に晒した試料に関して、カッターナイフで２ｍｍの碁盤目傷を付与した後、市販のセロハンテープ（商品名：セロテープ（登録商標））を用いて剥離試験を行った。１／２マス以上塗膜層が残存したマス目の数密度で評価し、８０／１００以上を合格とし、表１には「○」を記載した。１／２マス以上塗膜層が残存したマス目の数密度が９０／１００以上のものは、塗膜層密着性に特に優れているため、表１には「◎」を記載した。また、上記数密度が７９／１００以下であったものは不合格とし、表１には「×」を記載した。
【０１２８】
耐食性は、塗膜層にきずを付与することなく、ＪＩＳ  Ｈ８５０２に記載された腐食試験に供することで評価し、赤錆発生時間が７５サイクル以上であったものを合格とし、表１には「○」を記載した。赤錆発生時間が９０サイクル以上のものは、耐食性に特に優れているため、表１には「◎」を記載した。また、赤錆発生時間が７５サイクル未満であったものは不合格とし、表１には「×」を記載した。
【０１２９】
塗装後の外観は、形成した塗膜層の外観を目視評価し、良好なものをより好ましい外観として「◎」を記載し、色むらおよび塗膜層の垂れが生じているものに関しては「○」を記載した。
【０１３０】
【表１】
0006742142.tif 000002
【０１３１】
上記表１から明らかなように、本発明例に対応する試料は、素地調整処理であるブラスト処理を行わなくとも、優れた塗膜層密着性、耐食性および塗装後外観を示すことが明らかとなった。なお、養生を十分な時間行った試料Ｎｏ．３〜７、１２、１３、１５、１７〜１８は、養生を比較的短時間しか行わなかった試料Ｎｏ．１６と比較してより優れた外観を示した。一方で、比較例に対応する試料は、優れた塗膜層密着性と耐食性とを実現することが出来なかった。また、試料Ｎｏ．３〜７、１２〜１８については、樹脂層を、１液型変性エポキシ樹脂塗料である神東塗料製クイックエポプライマーＩＩをスプレーで塗布を行った後、乾燥させることにより形成し、上述したエポキシ系樹脂塗料（商品名：エスバ（登録商標）９９シルバー）以外の塗料を樹脂層の材料として使用した際にも同等の効果が得られることを確認した。
【０１３２】
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。
【符号の説明】
【０１３３】
１    めっき溶接Ｈ形鋼（めっき溶接軽量Ｈ形鋼）
３    フランジ
５    ウェブ
７    溶接部
９    端面
１１    母材鋼板
１３    亜鉛系めっき層
１５    ビード
１０１    化成処理被膜
１０３    樹脂層
１０５    有機系塗膜層（有機系ジンクリッチ塗膜層）
【図１】
0006742142.tif 000003
【図２】
0006742142.tif 000004
【図３】
0006742142.tif 000005
【図４Ａ】
0006742142.tif 000006
【図４Ｂ】
0006742142.tif 000007
【図５Ａ】
0006742142.tif 000008
【図５Ｂ】
0006742142.tif 000009
【図５Ｃ】
0006742142.tif 000010
【図５Ｄ】
0006742142.tif 000011
【図５Ｅ】
0006742142.tif 000012
【図５Ｆ】
0006742142.tif 000013
【図５Ｇ】
0006742142.tif 000014
【図５Ｈ】
0006742142.tif 000015