(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記溶接ビードの少なくとも一部を被覆し、金属成分を含有する防錆膜と、を備え、
前記金属成分は、鉄に対して犠牲防食作用を有する粒子を含み、
前記防錆膜中の前記金属成分の含有量Ｍは、前記防錆膜の全質量に対して、５０〜９８質量％であり、
以下の式（１）で表されるＩｗは、１９．３〜３０μｍであり、
前記防錆膜の厚みは、７０〜１３０μｍである、めっき溶接形鋼、
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ（μｍ）×（１００−Ｍ（質量％））／１００  ・・・  （１）
ただし、式（１）中、Ｔは、前記防錆膜の厚さ（μｍ）であり、Ｍは、前記防錆膜中の前記金属成分の含有量（質量％）である。
【請求項２】
前記犠牲防食作用を有する粒子は、アルミニウム、亜鉛の一方または両方を含んで構成される、請求項１に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項３】
前記防錆膜は、ジンクリッチ塗膜を含んで構成されている、請求項１または２に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項４】
前記防錆膜の少なくとも一部は、
前記溶接ビードと前記ウェブとの境界部から前記ウェブの表面に沿って、２〜２５ｍｍの幅で前記ウェブを覆い、かつ
前記溶接ビードと前記フランジとの境界部から前記フランジの幅方向端面へ向けて、２〜２５ｍｍの幅で前記フランジを覆うように、
前記溶接ビードに沿って配置されている、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】
前記防錆膜の少なくとも一部は、
前記溶接ビードと前記ウェブとの境界部から前記ウェブの表面に沿って、前記ウェブの幅に対して２〜４５％の幅で覆い、かつ
前記溶接ビードと前記フランジとの境界部から前記フランジの幅方向端面へ向けて、当該境界部と前記フランジの幅方向端面との間の距離に対して３〜６５％の幅で、前記フランジを覆うように、
前記溶接ビードに沿って配置されている、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６】
さらに、前記防錆膜は、前記フランジの端面の少なくとも一部を覆うように位置している、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】
前記防錆膜は複数の層を含む積層体であり、
前記複数の層のうち少なくとも一つの層は、前記金属成分を含む、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】
前記防錆膜の前記複数の層における最外層の少なくとも一部は、光輝性顔料を含む塗膜である、請求項７に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項９】
さらに、前記ウェブおよび／または前記フランジ上に位置し、ジルコニウム元素と有機酸とを含んで構成されるジルコニウム含有膜を備え、
前記防錆膜は、少なくともその一部が前記ジルコニウム含有膜上に位置している、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】
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た、めっき溶接Ｈ形鋼である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項１１】
さらなる部材との溶接に供されるものであり、
前記フランジおよび／または前記ウェブの前記部材との溶接予定部位に、前記防錆膜が配置されていない、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
【請求項１２】
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形成された溶接ビードと、を備えためっき溶接形鋼の前記溶接ビードの少なくとも一部を防錆膜で被覆する工程を有し、
前記防錆膜は、鉄に対して犠牲防食作用を有する粒子を含む金属成分を含有し、
前記防錆膜中の前記金属成分の含有量Ｍは、前記防錆膜の全質量に対して、５０〜９８質量％であり、
以下の式（１）表されるＩｗは、１９．３μｍ〜３０μｍであり、
前記防錆膜の厚みは、７０〜１３０μｍである、めっき溶接形鋼の製造方法、
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ（μｍ）×（１００−Ｍ（質量％））／１００  ・・・  （１）
ただし、式（１）中、Ｔは、前記防錆膜の厚さ（μｍ）であり、Ｍは、前記防錆膜中の前記金属成分の含有量（質量％）である。
【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】
一方で、ジンクリッチ塗膜等の防錆膜を形成する際に防錆膜の素地への密着性を向上させることを目的として防錆膜の塗料に樹脂材料等の多量のバインダを含ませることが考えられる。しかしながら、めっき溶接軽量Ｈ形鋼等のめっき溶接軽量形鋼は、建築構造材などに使用される際に他の部材との溶接に供される場合がある。このような場合において、溶接時にバインダが引火してめっき溶接軽量形鋼の表面付近が劣化したり、多量のバインダにより導電性が低下することで溶接の安定性が低下したりする可能性がある。したがって、防錆膜を形成した場合であっても、めっき溶接軽量形鋼の溶接性を維持することが求められる。
【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、めっき層が欠落している部位の耐食性を優れたものとしつつ、同時に溶接性に優れた、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、めっき層が欠落している部位に防錆膜を配置するとともに、当該防錆膜が金属成分の含有量の他の成分の含有量を示す所定の指標を満足することにより上記課題が解決できることを見出し、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］  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、
前記溶接ビードの少なくとも一部を被覆し、金属成分を含有する防錆膜と、を備え、
前記金属成分は、鉄に対して犠牲防食作用を有する粒子を含み、
前記防錆膜中の前記金属成分の含有量Ｍは、前記防錆膜の全質量に対して、５０〜９８質量％であり、
以下の式（１）で表されるＩｗは、１９．３〜３０μｍであり、
前記防錆膜の厚みは、７０〜１３０μｍである、めっき溶接形鋼、
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ（μｍ）×（１００−Ｍ（質量％））／１００  ・・・  （１）
ただし、式（１）中、Ｔは、前記防錆膜の厚さ（μｍ）であり、Ｍは、前記防錆膜中の前記金属成分の含有量（質量％）である。
［２］  前記犠牲防食作用を有する粒子は、アルミニウム、亜鉛の一方または両方を含んで構成される、［１］に記載のめっき溶接形鋼。
［３］  前記防錆膜は、ジンクリッチ塗膜を含んで構成されている、［１］または［２］に記載のめっき溶接形鋼。
［４］  前記防錆膜の少なくとも一部は、
前記溶接ビードと前記ウェブとの境界部から前記ウェブの表面に沿って、２〜２５ｍｍの幅で前記ウェブを覆い、かつ
前記溶接ビードと前記フランジとの境界部から前記フランジの幅方向端面へ向けて、２〜２５ｍｍの幅で前記フランジを覆うように、
前記溶接ビードに沿って配置されている、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［５］  前記防錆膜の少なくとも一部は、
前記溶接ビードと前記ウェブとの境界部から前記ウェブの表面に沿って、前記ウェブの幅に対して２〜４５％の幅で覆い、かつ
前記溶接ビードと前記フランジとの境界部から前記フランジの幅方向端面へ向けて、当該境界部と前記フランジの幅方向端面との間の距離に対して３〜６５％の幅で、前記フランジを覆うように、
前記溶接ビードに沿って配置されている、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［６］  さらに、前記防錆膜は、前記フランジの端面の少なくとも一部を覆うように位置している、［１］〜［５］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［７］  前記防錆膜は複数の層を含む積層体であり、
前記複数の層のうち少なくとも一つの層は、前記金属成分を含む、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［８］  前記防錆膜の前記複数の層における最外層の少なくとも一部は、光輝性顔料を含む塗膜である、［７］に記載のめっき溶接形鋼。
［９］  さらに、前記ウェブおよび／または前記フランジ上に位置し、ジルコニウム元素と有機酸とを含んで構成されるジルコニウム含有膜を備え、
前記防錆膜は、少なくともその一部が前記ジルコニウム含有膜上に位置している、［１］〜［８］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［１０］  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た、めっき溶接Ｈ形鋼である、［１］〜［９］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［１１］  さらなる部材との溶接に供されるものであり、
前記フランジおよび／または前記ウェブの前記部材との溶接予定部位に、前記防錆膜が配置されていない、［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のめっき溶接形鋼。
［１２］  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形成された溶接ビードと、を備えためっき溶接形鋼の前記溶接ビードの少なくとも一部を防錆膜で被覆する工程を有し、
前記防錆膜は、鉄に対して犠牲防食作用を有する粒子を含む金属成分を含有し、
前記防錆膜中の前記金属成分の含有量Ｍは、前記防錆膜の全質量に対して、５０〜９８質量％であり、
以下の式（１）表されるＩｗは、１９．３μｍ〜３０μｍであり、
前記防錆膜の厚みは、７０〜１３０μｍである、めっき溶接形鋼の製造方法、
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ（μｍ）×（１００−Ｍ（質量％））／１００  ・・・  （１）
ただし、式（１）中、Ｔは、前記防錆膜の厚さ（μｍ）であり、Ｍは、前記防錆膜中の前記金属成分の含有量（質量％）である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、めっき層が欠落している部位の耐食性を優れたものとしつつ、同時に溶接性に優れた、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フランジ付近の構造を拡大して示した幅方向断面図である。
【図３】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４Ａ】めっき溶接形鋼の溶接性評価に使用するサンプル片の斜視図である。
【図４Ｂ】めっき溶接形鋼の溶接性評価に使用するサンプル片の斜視図である。
【図５】めっき溶接形鋼の溶接性評価に使用するサンプル片の斜視図である。
【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２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フランジ付近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が存在していない部分を、溶接部（溶接部位）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（溶接ビード）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。また、原板は、後述するような化成処理被膜が形成されていてもよい。
【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、経済的なコストが増加するため、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】
＜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。
【００３１】
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。
【００３２】
そこで、本発明者らは、溶接部７に対して、防錆膜１０１を形成することを発案した。本発明者らは、加えて、防錆膜１０１を形成した場合において、防錆膜１０１が金属成分とそれ以外の成分との間における所定の関係を満足した場合に、めっき溶接形鋼１の溶接性が優れたものとなることを見出した。なお、防錆膜１０１については後述する。
【００３３】
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上を覆うようにして防錆膜１０１が形成されている。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、防錆膜１０１により、ビード１５の耐食性が担保されることとなる。
【００３４】
＜端面の構造について＞
次に、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。
【００３５】
そこで、かかる端面９においても、図２に示したように、母材鋼板１１の端面９上を覆うようにして防錆膜１０１が形成されている。
【００３６】
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、防錆膜１０１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。
【００３７】
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、防錆膜１０１について詳細に説明する。
【００３８】
＜防錆膜１０１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に形成される防錆膜１０１について、詳細に説明する。
【００３９】
防錆膜１０１は、溶接部７のビード１５および端面９の母材鋼板１１を覆うことにより、これらの腐食を防止する。
また、防錆膜１０１は、金属成分を含む。本実施形態においては、このような金属成分は、鉄に対して犠牲防食能を有する粒子（以下「犠牲防食粒子」ともいう）を含むものである。めっき溶接形鋼１が酸化条件下にある場合において、このような犠牲防食粒子が消費されることにより母材鋼板１１の酸化が防止され、錆の発生が防止される。
【００４０】
一方で、防錆膜１０１の上記のような腐食防止能を確実に有するためには、防錆膜１０１が、ビード１５および端面９の母材鋼板１１に対して密着して存在し、これらを覆うことが必要である。したがって、防錆膜１０１は、これをビード１５および端面９の母材鋼板１１に対して密着させるための有機系または無機系のバインダを含んでいる。しかしながら、このような金属成分以外の成分は、溶接時において引火して亜鉛系めっき層１３等の周辺部位を劣化させたり、導電性に影響を与えて溶接の安定性を低下させたり、場合によっては燃焼によって臭気を発したりする場合がある。
【００４１】
したがって、本実施形態においては、防錆膜１０１は、以下の式（１）で表されるＩｗが０．５〜３０μｍとなるように構成されている。
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ（μｍ）×（１００−Ｍ（質量％））／１００  ・・・  （１）
ただし、式（１）中、Ｔは、防錆膜１０１の厚さ（μｍ）であり、Ｍは、防錆膜１０１中の金属成分の含有量（質量％）である。
【００４２】
Ｉｗが上記範囲内を満足することにより、めっき溶接形鋼１の耐食性および溶接性を同時に優れたものとすることができる。したがって、溶接時において防錆膜１０１の金属成分以外の成分が引火したり、溶接の安定性を低下させたりすることを防止することができる。一方で、Ｉｗが上記下限値より小さいと、防錆膜１０１を十分にビード１５および端面９の母材鋼板１１に対して密着させることができないことにより、めっき溶接形鋼１の耐食性、特にビード１５および端面９の母材鋼板１１における耐食性が十分なものとならない。また、Ｉｗが上記上限値より大きいと、防錆膜１０１中に金属成分以外の成分が多量に含まれることとなり、めっき溶接形鋼１の溶接性を優れたものとすることができない。
【００４３】
Ｉｗは、上記範囲内であればよいが、好ましくは１．０〜２７μｍであり、より好ましくは１．５〜２５μｍである。これにより、上述した効果をより顕著に得ることができる。
【００４４】
また、金属成分の含有量Ｍ（質量％）は、特に限定されないが、例えば防錆膜の全質量に対して、５０〜９８質量％であることができ、好ましくは５５〜９６質量％、より好ましくは５８〜９５質量％である。これにより、十分な犠牲防食性が働き、耐食性が確保される。
【００４５】
また、本実施形態においては、防錆膜１０１の厚みは、３０〜１３０μｍである。防錆膜１０１の厚みが上記範囲内にあることにより、めっき溶接形鋼１の耐食性および溶接性を十分に優れたものとすることができる。一方で、防錆膜１０１の厚みが上記下限値より小さいと、防錆膜１０１による耐食性向上の効果を十分に得ることができない。また、防錆膜１０１の厚みが上記上限値より大きいと、例えば十分な導電性を得ることができず溶接が困難になるといった問題がある。
【００４６】
また、防錆膜１０１の厚みは、上述した範囲内であればよいが、好ましくは４０〜１２０μｍであり、より好ましくは５０〜９０μｍである。これにより、上述した効果をより顕著に得ることができる。
【００４７】
本実施形態において、防錆膜１０１は、上述したようなものであれば、特に限定されないが、以下、防錆膜１０１についてより具体的に説明する。
【００４８】
上述したように、防錆膜１０１は、金属成分として犠牲防食粒子を含む。犠牲防食粒子としては、上述したような鉄に対する犠牲防食作用を発揮させるものであれば特に限定されず、例えば、ニッケル、ニッケル合金、真鍮、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム−鉄合金、Ａｌ２Ｍｇ３Ｚｎ３、ＭｇＺｎ、ＭｇＺｎ２などの微粒子が挙げられる。
【００４９】
上述した中でも、犠牲防食粒子は、鉄よりも卑な金属によって構成されることが好ましい。また、犠牲防食粒子は、アルミニウム、亜鉛の一方または両方を含んで構成されることが好ましく、亜鉛を含んで構成されることがより好ましい。これにより、犠牲防食粒子による犠牲防食作用を十分に高いものとすることができ、めっき溶接形鋼１の耐食性を十分に高いものとすることができる。
【００５０】
中でも、亜鉛を多量に含んだ塗膜は、ジンクリッチ塗膜として知られている。防錆膜１０１は、このようなジンクリッチ塗膜を含んで構成されることができる。ジンクリッチ塗膜を形成するための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。
【００５１】
防錆膜１０１を形成するために用いられる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５０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、ジンクリッチ塗料に含まれる亜鉛粉末の含有量が、防錆膜１０１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、防錆膜１０１は、優れた犠牲防食能を具現化することが可能となる。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％〜９８質量％である。
【００５２】
また、かかるジンクリッチ塗料には、亜鉛粉末が５０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、６〜２０質量％とすることが好ましい。
【００５３】
防錆膜１０１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、防錆膜１０１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。なお、亜鉛粉末以外の犠牲防食粒子についても同様である。
【００５４】
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または無機系のバインダ成分を利用することが可能である。
【００５５】
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とすることができる。
【００５６】
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や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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
ポリエステル系樹脂の具体例としては、例えば、ブロックイソシアネート硬化型ポリエステル樹脂や飽和ポリエステル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として、例えば、ＤＩＣ製のファインディック（登録商標）Ｍ８０２０シリーズや日本ユピカ製のユピカコートＧＶ１１０シリーズ等が例示できる。
【００６０】
また、無機系バインダとしては、トラアルコキシシリケート、アルキルトリアルコキシシリケート、ジアルキルジアルコキシシリケート等や、これらシリケートの部分縮合体及び／又はこれらシリケートを水及び酸触媒の存在下で縮合反応させた加水分解縮合体等といった、ケイ素を含有する無機バインダ樹脂を利用することができる。
【００６１】
ここで、テトラアルコキシシリケートとしては、例えば、テトラメトキシシリケート、テトラエトキシシリケート、テトラプロポキシシリケート、テトライソプロポキシシリケート、テトラブトキシシリケート、テトライソブトキシシリケート等を挙げることができる。また、アルキルトリアルコキシシリケートとしては、例えば、メチルトリメトキシシリケート、メチルトリエトキシシリケート、メチルトリプロポキシシリケート、エチルトリメトキシシリケート、エチルトリエトキシシリケート等を挙げることができる。また、ジアルキルジアルコキシシリケートとしては、例えば、ジメチルジメトキシシリケート、ジメチルジエトキシシリケート、ジエチルジメトキシシリケート、ジエチルジエトキシシリケート等を挙げることができる。これらのシリケート化合物は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記シリケート化合物に対して、水分散型コロイダルシリカ、溶剤分散型コロイダルシリカ等のコロイダルシリカを併用してもよい。
【００６２】
また、無機系バインダ成分として、必要に応じて、ケイ素以外の金属アルコキシド、金属コロイド、ポリビニルアルコール樹脂等の成分を添加してもよい。
【００６３】
なお、防錆膜１０１の形成に用いられる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。
【００６４】
また、防錆膜１０１の形成に用いられる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が適宜添加されていてもよい。
【００６５】
以上説明したようなジンクリッチ塗料を用いて形成されるジンクリッチ塗膜の厚みは、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。ジンクリッチ塗膜の厚みを、亜鉛系めっき層１３の厚みの約２倍程度とすることで、防錆膜１０１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。
【００６６】
また、上記のようなジンクリッチ塗膜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。
【００６７】
以上、犠牲防食粒子を含む防錆膜１０１の具体例として、亜鉛粉末を用いた場合におけるジンクリッチ塗膜について説明した。ここで、亜鉛以外の犠牲防食粒子の場合も上述したようなジンクリッチ塗膜と同様に構成することができ、また、同様に塗料を調製することができる。
【００６８】
また、防錆膜１０１は、上述したような犠牲防食粒子を含む層のみによって構成されていてもよく、有機系ジンクリッチ塗料、無機系ジンクリッチ塗料の一方又は両方を用いて形成することができる。防錆膜１０１の密着性を考慮して、ビード１５または母材鋼板１１（亜鉛系めっき層１３）の上に、有機系のジンクリッチ塗膜、無機系のジンクリッチ塗膜を順に形成してもよい。また、防錆膜１０１は、犠牲防食粒子を含む層と他の樹脂層とからなる複数層の積層体であってもよい。密着性を考慮すると、防錆膜１０１は、例えば、犠牲防食粒子を含む層と、当該層とビード１５または母材鋼板１１との間に配置される樹脂層とを含んで構成されることができる。このような樹脂層は、犠牲防食粒子を含む層とビード１５または母材鋼板１１との間の密着性を高いものとすることができる。また、耐食性を考慮すると、例えば、犠牲防食粒子を含む層の上層に樹脂層を設けても良い。このような樹脂層は下地の犠牲防食粒子を含む層の耐食性を高めることができる。すなわち、犠牲防食粒子を含む層上に配置された樹脂層は、母材鋼板１１および犠牲防食粒子を含む層を保護するための表面保護塗膜層として機能する。
【００６９】
上記樹脂層を構成するための樹脂材料としては、上述した有機系バインダで列挙したものと同様の樹脂を用いることができる。また、上記樹脂層の厚みは、防錆膜１０１が上述した厚みを達成できる限り特に限定されないが、例えば、３〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは７〜１５μｍである。上記のような範囲の場合、下層に位置する鋼成分と上層との間の密着性、及び、上層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。また、樹脂層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、樹脂層形成における作業性が良好となる。
【００７０】
なお、本実施形態に係る防錆層１０１は、図１、図２に模式的に示したように、ビード１５や端面９における母材鋼板１１のみならず、その周縁部における亜鉛系めっき層１３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の母材鋼板１１を確実に防錆膜１０１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。
【００７１】
しかしながら、めっき溶接形鋼１が他の部材との溶接に供されることが判明している場合には、フランジ３および／またはウェブ５の他の部材との溶接予定部位に、防錆膜１０１が配置されていないことが好ましい。これにより、めっき溶接形鋼１の溶接予定部位における溶接性を十分に高いものとすることができる。
【００７２】
また、図１に示す防錆膜１０１において、ビード１５とウェブ５との境界部からウェブ５の表面に沿って高さ方向へ向けてウェブ５を覆う幅、例えばＷｃ１、Ｗｃ２は、好ましくは、２〜２５ｍｍ、より好ましくは、５〜２０ｍｍである。さらに、上記幅Ｗｃ１、Ｗｃ２は、ビード１５とウェブ５との境界部とウェブ５の高さ方向端面との間の距離Ｗｗ１、Ｗｗ２に対し、好ましくは２〜４５％、より好ましくは、５〜３５％である。これにより、ウェブ５において、他の部材を溶接するための溶接性が良好な領域を十分に確保することができる。
【００７３】
同様に、図２に示す防錆膜１０１において、ビード１５とフランジ３との境界部からフランジ３の幅方向端面へ向けてフランジ３を覆う幅、例えばＷｃ３は、好ましくは、２〜２５ｍｍ、より好ましくは、５〜２０ｍｍである。さらに、上記幅Ｗｃ３は、ビード１５とフランジ３との境界部とフランジ３の幅方向端面との間の距離Ｗｆに対し、好ましくは３〜６５％、より好ましくは、５〜５０％である。これにより、フランジ３において、他の部材を溶接するための溶接性が良好な領域を十分に確保することができる。
【００７４】
また、端面９の母材鋼板１１上に形成された防錆膜１０１も、端面９からフランジ３の幅方向に向けてフランジ３を覆っている。この場合において、防錆膜１０１の端面９からフランジ３の幅方向に向けてフランジ３を覆う幅Ｗｃ４は、好ましくは、２〜１０ｍｍ、より好ましくは、５〜８ｍｍである。また、さらに、上記幅Ｗｃ４は、ビード１５とフランジ３との境界部とフランジ３の幅方向端面との間の距離Ｗｆに対し、好ましくは２〜２５％、より好ましくは、５〜２０％である。これにより、フランジ３において、他の部材を溶接するための溶接性が良好な領域を十分に確保することができる。
【００７５】
以上、図１〜図２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。
【００７６】
なお、めっき溶接形鋼１の防錆膜１０１の最外層の少なくとも一部には、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、ジンクリッチ塗膜の光沢は低いため、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防錆膜１０１の最外層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。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、このような光輝性顔料を含む塗膜は、上述した防錆膜１０１の一部または全部のみならず、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。
【００７９】
また、めっき溶接形鋼１のウェブ５およびフランジ３上には、化成処理被膜が形成されていてもよい。このような化成処理被膜としては、ジルコニウム（Ｚｒ）元素と有機酸とを含んで構成されるジルコニウム含有膜が挙げられる。化成処理被膜は、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。
【００８０】
また、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、フィチン酸が挙げられる。
【００８１】
このような化成処理被膜は、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。
【００８２】
化成処理被膜は、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、化成処理被膜は、上述した成分以外の成分を含むものであってもよい。
【００８３】
このような化成処理被膜は、ウェブ５およびフランジ３の耐食性を十分に高いものとすることができる。一方で、このような化成処理被膜上には、塗料の組成によっては塗装が密着しにくい場合があるが、本実施形態の防錆膜１０１は上述したようなＩｗが所定の範囲となることにより、化成処理被膜に対しても十分に密着することができる。
【００８４】
なお、上述したような光輝性顔料を含む塗膜が上述した防錆膜１０１と重複している場合には、好ましくは、これらの全ての塗膜を積層した積層膜が、上述した防錆膜１０１の厚さの範囲およびＩｗの範囲を満足することが好ましい。
【００８５】
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。
【００８６】
＜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５と、亜鉛系めっき鋼板よりなり、ウェブ５に溶接されたフランジ３と、ウェブ５と前記フランジ３との溶接部位に形成されたビード１５と、を備えためっき溶接形鋼１のビード１５の少なくとも一部を防錆膜１０１で被覆する工程を有している。
【００８７】
まず、防錆膜１０１の被覆前のめっき溶接形鋼１としては、例えば、上述したように、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。
【００８８】
次に、めっき溶接形鋼１のビード１５および端面９の母材鋼板１１に対し、防錆膜１０１を形成する。かかる防錆膜１０１の形成方法は、特に限定されるものではなく、溶接部７のビード１５や端面９における母材鋼板１１に対して、防錆膜１０１を構成する塗料、例えば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、ロールコータ等でジンクリッチ塗料を塗布したりすればよい。ジンクリッチ塗料を塗布した後、乾燥させることで、防錆膜１０１が形成される。厚い防錆膜１０１を形成する場合や、有機系のジンクリッチ塗膜及び無機系のジンクリッチ塗膜からなる防錆膜１０１を形成する場合など、ジンクリッチ塗料の塗布、乾燥を、適宜、繰り返してもよい。
【００８９】
なお、防錆膜１０１が樹脂層と犠牲防食粒子を含む層との積層体である場合には、適宜塗料の塗布および乾燥を上記のようにして繰り返すことにより、防錆膜１０１を形成可能である。
【００９０】
また、めっき溶接形鋼１を製造する際には、予め、防錆膜の形成に使用する塗料に含まれる金属成分の含有量と、所望の防錆膜の厚みから指標Ｉｗを算出して、適宜、使用する塗料の選定や防錆膜の厚みの調整を行うことが好ましい。防錆膜が複数層の積層体である場合、使用する塗料に含まれる金属成分の含有量（Ｍ１、Ｍ２、・・・Ｍｉ）と、防錆膜の各層の厚み（Ｔ１、Ｔ２、・・・Ｔｉ）とから、以下の式（２）によって指標Ｉｗを求めることができる。
【００９１】
Ｉｗ（μｍ）＝Ｔ１（μｍ）×（１００−Ｍ１（質量％））／１００＋Ｔ２（μｍ）×（１００−Ｍ２（質量％））／１００＋・・・＋Ｔｉ（μｍ）×（１００−Ｍｉ（質量％））／１００  ・・・  （２）
ただし、式（２）中、Ｔ１、Ｔ２、・・・Ｔｉは、前記防錆膜を構成する各層の厚さ（μｍ）であり、Ｍ１、Ｍ２、・・・Ｍｉは、前記防錆膜を構成する各層中の前記金属成分の含有量（質量％）である。
【００９２】
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、防錆膜１０１により、亜鉛系めっき層１３が欠損した部位の耐腐食性、ひいてはめっき溶接形鋼１全体の耐食性が十分に高いものとなっている。また、防錆膜１０１が所定の厚みおよびＩｗの値を有することにより、防錆膜１０１の存在にも拘らず溶接性が優れたものとなっている。
【００９３】
＜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の溶接部７や端面９における防錆膜１０１に関する各種の測定方法について、簡単に言及する。
【００９４】
防錆膜１０１の指標Ｉｗは、防錆膜１０１の厚みＴ（μｍ）および防錆膜中の金属成分の含有量Ｍ（質量％）を以下のように測定すれば算出することができる。防錆膜１０１が複数層の積層体である場合も、防錆膜１０１の全体の厚みＴおよび防錆膜１０１に含まれる金属成分の含有量Ｍを測定すればよい。
【００９５】
防錆膜１０１の厚みＴは、例えば、平板試験片の一部にマスキングを施したのち塗装を行い、非塗装部と塗装部の膜厚差を、例えば電磁膜厚計等で測定することで測定できる。また、溶接ビードのような形状部位では、塗装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、防錆膜１０１の膜厚を測定することができる。防錆膜１０１が一層である場合も、複数層の積層体である場合も同様に測定することができる。
【００９６】
一方、防錆膜１０１の金属成分の含有量Ｍは、防錆膜１０１を形成しためっき溶接形鋼から一定面積で試料を切り出し、塗装成分を溶剤および酸等で溶解して測定すればよい。例えば、該当金属成分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とができる。
【００９７】
また、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に形成される防錆膜１０１の存在は、前述のように、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、防錆膜１０１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、防錆膜１０１の厚みおよび存在範囲を観察、測定することが可能となる。
【００９８】
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７０μｍとなるよう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。
【００９９】
この溶接Ｈ形鋼を、溶接ビード部を含んで切り出した。切り出したサンプルの表面を保護するための観察用保護塗膜として、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。凝固後、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３に示す。図３のＳＥＭ写真の倍率は、２０倍である。
【０１００】
図３から明らかなように、鋼の上層には溶接Ｈ形鋼のビードに対応するスケールが観察され、更にスケールの上層に、樹脂層、ジンクリッチ塗膜からなる防錆膜および観察用保護塗膜が観察されており、防錆膜の膜厚が評価可能であった。さらに、スケールを観察した結果、ブラスト処理が行われていないことも確認された。
【０１０１】
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、防錆膜の存在範囲および厚みを計測することが可能となる。
【０１０２】
以上、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における防錆膜１０１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】
【０１０３】
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。
【０１０４】
以下では、めっき溶接Ｈ形鋼および平板試験片を製造し、耐食性および溶接性についての評価を行った。
【０１０５】
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。一部の実施例では、亜鉛系めっき鋼帯上に化成処理被膜が形成されたものを用いた。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。
【０１０６】
なお、実施例で用いためっき成分は、上記のようにＺｎ−１１％Ａｌ−３％Ｍｇ−０．２％Ｓｉであるが、本発明が対象としている部位は溶接部であり、また、めっきが消失してスケールが存在していることが特徴であるため、めっき種については、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。
【０１０７】
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を形成した。
【０１０８】
同様に、一般的な亜鉛系めっき鋼帯を切断し、平板試験片とし、Ｔ形試験片と同様に、防錆膜を形成した。
【０１０９】
上記防錆膜の形成に際し、表１、表２に記載した量、金属成分を含有した塗料を、膜厚が表１、表２に記載した値となるようにスプレーで塗布を行った後、乾燥させた。防錆膜１０１の形成後、試料を採取して、ＳＥＭによる防錆膜の厚みＴ（μｍ）の測定、および、ＩＣＰ分光分析法による防錆膜中の金属成分の含有量Ｍ（質量％）の測定を行い、Ｉｗを算出した。
【０１１０】
尚、防錆膜が複数の積層体から構成されている場合は、上記記載のように防錆膜１を製膜した後、同様に、表１、表２に記載した量、金属成分を含有した防錆膜２を膜厚が表１、２に記載した値となるようにスプレーで塗布を行った後、乾燥させた。また、一部の実施例に関しては防錆膜１の形成後、または、防錆膜１および防錆膜２の形成後、色合わせ塗装として光輝性顔料を含む塗膜層（防錆膜３）を上塗り塗装した。この上塗り塗膜層（防錆膜３）は、光輝性顔料として燐片状のアルミニウム片を３質量％（固形分中８．５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シルバーを用いて、膜厚１５μｍとなるようにスプレー塗装した後、乾燥させて形成した。
【０１１１】
【表１】
0006800603.tif 000002
【０１１２】
【表２】
0006800603.tif 000003
【０１１３】
以上のようにして得られた各試料に対して、耐食性および溶接性を評価した。評価方法は以下の通りである。
【０１１４】
（耐食性）
耐食性は、防錆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１３５サイクル以上であったものを合格とし、表３、表４には「○」を記載した。また、赤錆発生時間が１３５サイクル未満であったものは不合格とし、表３、表４には「×」を記載した。
【０１１５】
（溶接性）
溶接性は、得られたＴ形の試験片に、溶接ビードを形成するビードオン試験を実施して評価した。溶接手法は炭酸ガスシールドアーク溶接とした。溶接材料は日鐵住金溶接材料製の溶融亜鉛めっき鋼板向けソリッドワイヤである、ＮＳＳＷ  ＹＭ２８−Ｚを用いた。ワイヤの直径は１．２ｍｍφのものを用いた。入熱量は１５０Ａ、２０Ｖの条件とし、３０ｃｍ／ｍで試験片を移動させた。尚、アークトーチは垂直から２５度傾斜させ、前進角を持たせた。Ｔ形の試験片に対しては、アーク溶接ビードを図４Ａおよび図４Ｂに示した位置に形成した。また、平板の試験片に対しては、図５に示す位置に溶接ビードを形成した。
【０１１６】
溶接性の評価は、防錆膜の引火性およびアーク溶接ビード形状の安定性によって行った。溶接後、防錆膜の消失や黒ずみがアーク溶接ビードから１０ｍｍ以上に渡って観察されたものに関しては引火性不合格とし、表３、表４には「×」を記載した。またアーク溶接ビードがうまく形成されなかったものに関しては安定性不合格とし、表３、表４には「×」を記載した。上記２項目に関して問題なかったものを総合評価で合格とし、表３、表４には「○」を記載した。上記２項目に関して１項目でも不合格であったものに関しては、総合評価を不合格とした。
【０１１７】
【表３】
0006800603.tif 000004
【０１１８】
【表４】
0006800603.tif 000005
【０１１９】
上記表３、表４から明らかなように、本発明例に対応する試料は、優れた耐食性および溶接性を同時に示すことが明らかとなった。一方で、比較例に対応する試料は、優れた耐食性と溶接性とを実現することが出来なかった。
【０１２０】
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】
【０１２１】
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    防錆膜
【図１】
0006800603.tif 000006
【図２】
0006800603.tif 000007
【図３】
0006800603.tif 000008
【図４Ａ】
0006800603.tif 000009
【図４Ｂ】
0006800603.tif 000010
【図５】
0006800603.tif 000011