(57)【要約】【課題】めっき膜にスパングル模様を有する溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングルサイズの調整方法を提供する。【解決手段】めっき原板を溶融Ｚｎ−５５重量％Ａｌ系合金めっき浴に浸漬してスパングル模様を有するめっき皮膜を形成する溶融めっき鋼板の製造において、めっき原板として、板面にピット（Ｐ）が分散形成された冷延鋼板を使用し、該ピットのサイズ及び／又は面積占有率によりスパングルサイズを調整する。ピット（Ｐ）は、メカニカルデスケーラーの圧下率を調整した熱延鋼板のデスケーリングにおけるスケール破砕片の押し込みにより形成することができ、又は表面に鉄粉等の硬質粉末粒子を均一に分散付着したロールで冷延鋼板を圧下することにより、該粒子の圧痕として形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき原板を溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に浸漬してスパングル模様を有するめっき皮膜を形成する溶融めっき鋼板の製造において、めっき原板として、板面にピットが分散形成された冷延鋼板を使用し、該ピットのサイズ及び／又は面積占有率により、めっき皮膜のスパングルサイズを調整することを特徴とする溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングル調整方法。
【請求項２】
めっき原板は、メカニカルデスケーラーの圧下率を調整した熱延鋼板のデスケーリングにおけるスケール破砕片の押し込みにより形成されるピットを有する請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングル調整方法。
【請求項３】
めっき原板は、表面に硬質の金属粉末粒子を均一に分散付着したロールで冷延鋼板を圧下することにより、前記粒子の圧痕として形成されるピットを有する請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングル調整方法。
【請求項４】
溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき皮膜は、Ａｌ：４０〜７０重量％、Ｓｉ：０．５〜２．０重量％、残部はＺｎ及び不可避不純物からなる組成を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングル調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき膜による高耐食性及び意匠性に優れた外観を有し、建材や電気製品等の用途に供される、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のめっき膜のスパングル調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建材や家電製品等の分野では、従来より溶融亜鉛合金めっき鋼板が、耐食性及びコストの観点から使用されている。そのなかでも耐食性及び耐久性のより優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の使用量が増加しており、殊にＡｌを約５５重量％含有するＺｎ−５５％Ａｌ系合金めっき鋼板は、めっき膜面に現れる美麗なスパングル模様を有していることから、意匠性の面でもその需要が高まっている。
【０００３】
溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ系合金めっき膜に現れるスパングル模様の意匠性は、スパングルの大きさにより変化する。近年、スパングル模様に対する要求が多様化し、めっき鋼板の用途・使用態様に応じてスパングルサイズを制御することが必要となっている。スパングル模様は、溶融めっき膜の冷却凝固過程で現れる花紋状の模様であることから、めっき後の冷却速度を変化させることにより、その大きさをある程度変化させることはできる。しかし、実操業において冷却速度の制御のみでスパングルを意図するサイズに調整することは困難である。
【０００４】
上記スパングル模様の調整方法として、溶融めっき浴を、Ａｌ８−３０重量％，Ｍｇ１−５重量％，残部Ｚｎ及び不可避不純物からなる組成に調整すること等によりスパングルサイズの均一性を高めることが提案されている（特許文献１）。
また、めっき原板の表面を十分に洗浄して圧延油脂に由来するＳ分の残留を少なくし、Ａｌ４０〜７０重量％，Ｓｉ０．５〜５重量％，残部Ｚｎ及び不可避不純物からなるめっき膜における不純分のＳ量を０．００５重量％以下に抑えることにより、スパングル平均径．８ｍｍ以上の均一なスパングル模様を形成することも提案されている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−０６４０１２号公報（第２−３頁、段落番号０００５−０００９）
【特許文献２】
特開２００２−１６１３４９号公報（第３−４頁、段落番号００１６−００２４、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスパングル模様の調整方法は、スパングルの均一性を高めたり、スパングルをある大きさ以上にすることができても、用途等により異なる種々のスパングルサイズに調整するというものではない。本発明は、スパングルサイズを任意の大きさに制御し多様な用途への対応を可能とすべく種々検討を重ねた結果、めっき原板の表面に一定の物理的処理を施すことにより、その目的を達成することができるとの知見を得てなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のスパングル調整方法は、めっき原板を、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に浸漬してスパングル模様を有するめっき皮膜を形成する溶融めっき鋼板の製造において、めっき原板として、板面にピットが分散形成された冷延鋼板を使用し、該ピットのサイズ及び／又は面積占有率により、めっき皮膜のスパングルサイズを調整することを特徴としている。
【０００８】
めっき原板に与えられたピットの存在により、スパングルサイズが変化するメカニズムの詳細は明らかではないが、ピットのサイズが大きくなるに伴い、また板面に占めるピットの面積率が高くなるに伴って、スパングルサイズは小さくなる傾向を示す。スパングルサイズの均一性は、ピットサイズのバラツキ及びピットの分散状態に依存する。ピットサイズのバラツキが小さいほど、またピットの分布ムラが少ないほど、スパングルサイズの均一性が高められる。
【０００９】
従って、めっき原板のピットのサイズ（口径，深さ），面積占有率と、その板面に形成される溶融めっき膜のスパングルサイズ（スパングル結晶径）との相関を予め求めておき、その相関関係に基づいて、めっき原板に形成するピットのサイズ、面積占有率を調整することにより、意図したスパングルサイズを有するスパングル模様を形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。
まず、冷延鋼板（めっき原板）のピットの形成方法について説明する。
冷延鋼板は、連続鋳造スラブ等を素材とし、「熱間圧延−酸洗処理（熱延鋼板表面のスケール除去・浄化処理）−冷間圧延」の工程により製造される。図１は、酸洗処理ライン（Ａ）と冷間圧延ライン（Ｂ）とが直結された、酸洗−冷延直結ラインにおいて、酸洗処理槽（２）の上流側に、メカニカルデスケーラー（１）が設置された例を示している。メカニカルデスケーラー（１）は、多段式圧延機からなり、酸化スケールが付着したままの熱延鋼板（ＨＳ）をロールで圧下することによりスケールを破砕し剥落させる装置であり、酸洗処理槽（２）の負荷の軽減、スケール除去効率の向上等を目的として設置される。
【００１１】
めっき原板となる冷間圧延のピットは、上記メカニカルデスケーラー（１）を使用して形成することができる。スケールの破砕除去を目的とするメカニカルデスケーラー（１）の圧下率は通常１〜３％程度に設定されるが、その圧下率を高めに調整することにより、微細なスケール破砕片が熱延鋼板の地鉄表面い押し込まれ、押し込みの痕跡としてピットが形成される。メカニカルデスケーラー（１）の圧下率を調整して形成されるピットは、冷間圧延の後にも残存する。
【００１２】
メカニカルデスケーラー（１）における圧下率は、約１０％以上とするのがよい。圧下率は約５０％までで十分であり、それ以上とする必要は特にない。具体的には、鋼板の材種や形成しようとするピットの大きさ及びその面積占有率等に応じ、所望のピットサイズ，面積占有率が得られるように、上記範囲内で適宜設定される。図１は、酸洗−冷延直結ラインを示しているが、メカニカルデスケーラー（１）によるピットの形成は、冷間圧延ライン（Ｂ）に直結されていない酸洗処理ライン（Ａ）でも同様に実施することができる。
【００１３】
めっき原板となる冷延鋼板のピットは、メカニカルデスケーラーを利用する上記方法のほかに、硬質の粉末粒子を表面に付着させたロールを使用して形成することもできる。その簡便な実施方法として、例えば図１における冷間圧延ライン（タンデム圧延機）の下流側に設置されているピンチロール（４）を利用することができる。ピンチロール（４）はその表面に圧延油脂の皮膜（冷延鋼板表面に付着した圧延油脂の転着による）で被覆されているので、油脂皮膜の粘着作用でその表面に硬質の金属粉末粒子、例えば鉄粉を略均一に分散付着させる。冷延鋼板（ＣＳ）は、ピンチロール（４）を通過する際の圧下作用により、板面に硬質粉末粒子の圧痕としてピットが形成される。なお、上記粉末粒子について、「硬質」というのは、冷延鋼板表面に粒子の圧痕としてピットを形成し得るほどの硬さを有するという意味である。
【００１４】
鉄粉等の硬質粉末粒子を付着したロールによるピットの形成は、図２に示すように、連続溶融めっきライン（連続焼鈍炉６，溶融めっき浴槽７等からなる）において実施することもできる。５は、表面に硬質粉末粒子を付着させたロールであり、連続焼鈍炉（６）の入り側に設置されている。該ロール（５）としてライン内の既設のピンチロールを使用し、その表面に圧延油脂膜の粘着作用で鉄粉などの粉末粒子を略均一に分散付着させておけば、ピンチロール（５）を通過する際の圧下作用で、冷延鋼板（ＣＳ）の表面に粉末粒子の圧痕としてピットを形成することができる。なお、冷延鋼板（ＣＳ）の表面に付着した圧延油脂は、連続焼鈍炉（６）を通過する過程で燃焼除去されるので溶融めっき皮膜の形成に支障をきたすことはない。
【００１５】
ロール表面に付着させる硬質粉末粒子の粒径は、例えば３０〜２００μｍである。粉末粒子の材種は、めっき性に影響を及ぼさないように、めっき原板（冷延鋼板）と同材種の鉄粉が好ましい。なお、ピンチロール（４），（５）を利用して行なう上記ピット形成においては、冷延鋼板（ＣＳ）に対するロールの圧下力を意図的に調整する必要はなく、ライン内の鋼板搬送駆動ロールとして通常設定される挟圧力（ピンチ力）（例えば８〜１２ＭＰａ）の作用により、スパングルサイズの調整に必要なピットを形成することができる。
【００１６】
めっき原板（冷延鋼板）のピットの形状（平面視）は、円形，楕円，三角形等の多角形、くさび形状、星形状など、ピットの形成方法により異なる。鉄粉等の金属粉末粒子を付着したロール（前記ピンチロール４，５等）で冷延鋼板を圧下することにより形成されるピットは、円形，楕円形，その他の比較的丸みを帯びた形状を呈し、メカニカルデスケーラー（１）の圧下調整により形成されるピットは、多角形，くさび形，星形など、比較的不規則で、その後の冷間圧延の塑性流動で圧延方向にやや伸びた形状を呈する。
【００１７】
スパングルサイズの調整を効果的に行うには、ピットの大きさ、面積占有率を一定の範囲に調整することが必要である。ピットの大きさは、口径（Ｓ）と深さ（Ｄ）で表される。ピットの口径（Ｓ）及び深さ（Ｄ）について、その例を挙げれば、ピット口径（Ｓ）は約１０〜３００μｍ、深さ（Ｄ）は約３〜１５μｍ、面積占有率（Ｒ）［＝（ピット面積の総和／めっき原板面積）×１００（％）］は約１％以上、である。なお、ピット口径（Ｓ）とは、ピットの開口面積（平面視）の円形換算による値である。
【００１８】
スパングルサイズのバラツキは、ピットの大きさのバラツキ、分散状態に依存する。ピットサイズのバラツキを小さく、分散状態の一様性を高めることにより、スパングルサイズの均一性を高めることができる。上記ピットサイズ及びそのバラツキや、ピットの分散状態及び面積占有率等は、前記メカニカルデスケーラー（１）やピンチロール（４）（５）におけるピット形成条件により調整される。
【００１９】
本発明による溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の製造は、めっき原板（低炭素アルミキルド鋼板、低炭素チタンキルド鋼板等）として、ピットを形成した冷延鋼板を使用する点を除いて常法に従って行なわれる。すなわち、めっき原板（冷延鋼板）のピットの口径（Ｓ）、深さ（Ｄ）、面積占有率（Ｒ）と、溶融めっき膜のスパングルサイズとの相関を予め求めておき、形成しようとする溶融めっき膜のスパングルサイズに応じたピットを形成して溶融めっきを行なう。
【００２０】
溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっきは、製品鋼板の耐食性の良好性を確保すると共に溶融めっき膜に明瞭なスパングル模様を現出させる観点から、Ｚｎ−５５％Ａｌ系合金めっき、好ましくは、Ａｌ：４０〜７０重量％、Ｓｉ：０．５〜２．０重量％、残部Ｚｎ及び不可避不純分からなる組成が与えられる。めっき目付量は製品仕様に応じて適宜設定され、例えば５０〜１２０ｇ／ｍ２（片面当り）である。
【００２１】
なお、連続溶融めっきライン（図２）における連続焼鈍炉（６）は、めっき原板（冷延鋼板）の加工歪みの除去等を目的とするものであり、鋼板材種に応じた処理温度（例えば６８０〜７４０℃）に加熱することにより行なわれ、また溶融めっき浴槽（７）の直上では、冷却装置（衝風冷却装置等）による溶融めっき膜の強制冷却（例えば冷却速度：約２０℃／秒）が施される。これらの処理についても、特別の条件や制限を付加する必要はなく、この種の溶融めっき操業条件と同様に行なってよい。
【００２２】
表１は、ピットを形成した冷延鋼板をめっき原板として連続溶融めっきラインに導入して製造された溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ系合金めっき鋼板について、めっき原板のピットの形態によるスパングルサイズの変化をスパングル平均径（ＤＳ）の変化として示している。供試材の仕様は下記のとおりである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
［供試材］
（１）めっき原板：低炭素アルミキルド鋼冷延板（板厚０．５ｍｍ，板幅１０００ｍｍ）
（２）めっき原板のピット形成：
冷間圧延機の下流側のピンチロール（４）（鉄粉粒子付着）の圧下による。
鉄粉粒径：約３０〜１００μｍ、ロール圧下力：１０ＭＰａ。
（３）ピットの形状及び分布形態
図３はピットの形状（平面視）を示している。ピット（ｐ）は丸みをおびた平面形状を有する凹陥として分散形成されている。口径（Ｓ）は約４５〜１００μｍである。
【００２５】
［溶融めっき条件］
（１）連続焼鈍処理：７００℃×３０秒
（２）溶融めっき浴
組成（ｗｔ％）：Ａｌ５５，Ｓｉ１．７，残部Ｚｎ。
浴  温  ：６００℃
浸漬時間：２秒
（３）冷却速度（めっき浴上）：２０℃／秒
（４）めっき目付量：８０ｇ／ｍ２（片面当り）
【００２６】
表１に示したように、めっき原板のピット形成により、溶融めっき膜のスパングルサイズが変化する。ピット深さ（Ｄ）を浅く、面積占有率（Ｒ）を低く調整した冷延鋼板をめっき原板とする溶融めっき膜のスパングルサイズは比較的大きく、ピット深さ（Ｄ）を深く、面積占有率（Ｒ）を高く調整した冷延鋼板における溶融めっき膜のスパングルサイズは小さくなる。このようにめっき原板のピットの大きさや面積占有率を調整することにより、スパングルサイズを大小任意に制御することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板のめっき原板である冷延鋼板にピットを形成することにより、溶融めっき膜のスパングル大きさを調整することができ、めっき組成の設計変更等を必要とせず、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の具体的用途や使用態様に応じて要求される多様な意匠効果の要請に対応することができる。まためっき原板のピットの形成操作も、メカニカルデスケーラーやピンチロール等の既設の装置を利用して行なうことができるのでコスト負担も少なく、経済的に有利に実施することができ、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の用途の拡大多様化を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】めっき原板である冷延鋼板の製造ラインの例を示す図である。
【図２】連続溶融めっきラインの例を示す図である。
【図３】めっき原板の表面に形成されたピットの例を示す平面図である。
【符号の説明】
１：メカニカルデスケーラー
２：酸洗処理槽
３：冷間圧延機
４，５：ピンチロール
６：焼鈍炉
７：溶融めっき浴槽
ｐ：ピット
ＨＳ：熱延鋼板
ＣＳ：冷延鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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