(57)【要約】【課題】大気環境下での塗装剥離性に優れた鋼材を提供する。【解決手段】脱スケール後、有機Ｚｎプライマーを塗布した上に、塗装して使用される鋼材であって、質量％  で、Ｃ：０．００１  〜０．２０％  、Ｓｉ：０．１０〜０．４０％  、Ｍｎ：０．５  〜２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．１０〜０．３０％  、Ｎｉ：０．３０〜５．０％、Ｃｒ：０．１０〜０．３０％  、Ｍｏ：０．３０〜２．０％を含有し、あるいはさらに、Ｔｉ：０．０１０％以下、および／または、Ｎｂ：０．２％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｂ：０．００５％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上、および／または、Ｚｒ：０．２％以下、Ｃａ：０．００６％以下、ＲＥＭ  ：０．００６％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するものである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱スケール後、有機Ｚｎプライマーを塗布した上に、塗装して使用される鋼材であって、質量％  で、
Ｃ：０．００１  〜０．２０％  、    Ｓｉ：０．１０〜０．４０％  、    Ｍｎ：０．５  〜２．０％、
Ｐ：０．０２０％以下、        Ｓ：０．０１０％以下、      Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０〜０．３０％  、      Ｎｉ：０．３０〜５．０％、      Ｃｒ：０．１０〜０．３０％  、
Ｍｏ：０．０５〜２．０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする耐塗装剥離性に優れた鋼材。
【請求項２】
前記組成がさらに、質量％  で、Ｔｉ：０．０１０％以下を含有してなることを特徴とする請求項１記載の耐塗装剥離性に優れた鋼材。
【請求項３】
前記組成がさらに、質量％  で、Ｎｂ：０．２％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｂ：０．００５％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐塗装剥離性に優れた鋼材。
【請求項４】
前記組成がさらに、質量％  で、Ｚｒ：０．２％以下、Ｃａ：０．００６％以下、ＲＥＭ  ：０．００６％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐塗装剥離性に優れた鋼材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装して使用される鋼材に関する。なお、本発明でいう鋼材は、厚鋼板、薄鋼板、  形鋼を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
鋼中にＰ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ等の合金元素を添加し、大気腐食に対する耐食性を向上させた耐候性鋼は、橋梁等の構造物に広く利用されている。耐候性鋼は、屋外においては腐食の原因である酸素、水を通しにくい安定さびと呼ばれるさびを数年で形成し、その後の腐食を抑制している。このため、耐候性鋼は防錆塗料の塗装が不要であり、いわゆる裸使用が可能な安価な高耐食材料である。
【０００３】
一方、近年、建設省から耐候性鋼の適用指針（非特許文献１）が公表され、飛来塩分量が０．０５ｍｇ／ｄｍ２／ｄａｙ以上の地域、すなわち海岸地帯では、従来の耐候性鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ３１１４：溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材）は無塗装では使用できないことになっている。
したがって、海岸地帯などの塩分の多い環境下では、通常、鋼材にフタル酸樹脂、塩化ゴム、タールエポキシ樹脂等を塗布する塗装を行って対処している。この塗装では環境用途に応じて３〜６層の重ね塗りが行われている。
【０００４】
しかし、従来の塗装鋼材では、塗装欠陥や塗装自体の劣化部から酸素、水が侵入し、鋼材にさびが発生しそのさびによる塗装の剥離が起こるため、２０〜３０年に一度、塗り替える必要があった。とくに海岸地帯など塩分の多い環境下で使用する場合、さびによる塗装の剥離はさらに激しく起こるので、さらに短い期間で塗り替えることが必要になって、メンテナンス費用が膨大なものとなっていた。
【０００５】
このようなことに対し、従来は、塗装において酸素や水の遮断のため環境用途に応じて３〜  ６層の塗り重ねを行ったり、鋼材においては耐候性鋼を使用したりして、塗装剥離寿命の延長を図ってきた。このうち、鋼材については、耐候性に優れた鋼材はさびの発生が少なく、塗装剥離に対し有効という観点から使用されるが、塗装下での腐食現象についてはほとんど調べられておらず、合金元素の影響を調べた例も現在までのところごく少数である。
【０００６】
そのように数少ない例として、特許文献１〜４では、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｇ等を適正量含有せしめて耐塗装剥離性の向上を図った鋼材が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１２９２８２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７３８３号公報
【特許文献３】
特開２０００−１６９９３９号公報
【特許文献３】
特開平１０−３３０８８１号公報
【非特許文献１】
「耐候性鋼材の橋梁への適用に関する共同研究報告書（ＸＸ）」１９９８．３、建設省土木研究所、（社）鋼材倶楽部、（社）日本橋梁建設協会発行
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１所載の鋼材でもなお、塗装剥離に対する抵抗性を安定して具備しているとは考え難く、また、特許文献２〜４所載の鋼材では、高価なＴｉやＭｇが添加され経済的に不利であり、そのため、経済的に有利かつ更なる抵抗性を付与された鋼材の開発が要望されている。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題を有利に解決し、大気環境下での塗装剥離性に優れた鋼材を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため、まず、  塗装下での腐食現象について調査し、腐食機構を明確にした。すなわち、有機Ｚｎプライマーを塗布した上に塗装し、地鉄まで達する傷が入った場合の鋼の腐食現象は、▲１▼Ｚｎによる犠牲防食段階、▲２▼Ｚｎの腐食生成物による防食段階、▲３▼Ｆｅの腐食生成物による防食段階の３段階に分けられることが明らかになった。そこで、これらの各段階での合金元素の影響を明らかにし、有効な合金元素を適宜含有させることにより、耐塗装剥離性に優れた鋼材とすることができることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記した知見に基き、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明は、脱スケール後、有機Ｚｎプライマーを塗布した上に、塗装して使用される鋼材であって、質量％  で、
Ｃ：０．００１  〜０．２０％  、    Ｓｉ：０．１０〜０．４０％  、    Ｍｎ：０．５  〜２．０％、
Ｐ：０．０２０％以下、        Ｓ：０．０１０％以下、      Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．１０〜０．３０％  、      Ｎｉ：０．３０〜５．０％、      Ｃｒ：０．１０〜０．３０％  、
Ｍｏ：０．０５〜２．０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする耐塗装剥離性に優れた鋼材（：本発明鋼材）である。本発明では、前記組成がさらに、質量％  で、Ｔｉ：０．０１０％以下、および／または、Ｎｂ：０．２％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｂ：０．００５％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上、および／または、Ｚｒ：０．２％以下、Ｃａ：０．００６％以下、ＲＥＭ  ：０．００６％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上、を含有するものであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明鋼材の組成限定理由について説明する。なお、以下、質量％  は単に％  と記す。
Ｃ：０．００１  〜０．２０％
Ｃは、鋼材の強度を増加させる元素であり、  本発明では所望の強度を得るために、０．００１％以上の含有を必要とする。一方、０．２０％  を超える含有は、溶接熱影響部の靭性を低下させる。このため、Ｃは０．００１  〜０．２０％  の範囲に限定した。なお、好ましくは０．０１〜０，１５％  である。
【００１３】
Ｓｉ：０．１０〜０．４０％
Ｓｉは、脱酸剤として作用するとともに、強度を増加させる元素であり、本発明では、０．１０％  以上の含有を必要とするが、０．４０％  を超える含有は、鋼の靭性を低下させる。このため、Ｓｉは０．１０〜０．４０％  の範囲に限定した。
Ｍｎ：０．５  〜２．０％
Ｍｎは、鋼材の強度を増加させる元素であり、  所望の強度を確保するために０．５％以上を必要とする。一方、２．０％を超える含有は、  鋼の靭性および溶接性を低下させる。このため、Ｍｎは０．５  〜２．０％の範囲に限定した。なお、  好ましくは、０．５  〜１．５％であり、より好ましくは、０．８  〜１．２％である。
【００１４】
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、粒界に偏析して鋼の靭性を低下させる有害な元素であり、  できるだけ低減するのが好ましいが、０．０２０％を超えて含有すると靭性が顕著に低下する。このため、Ｐは０．０２０％以下に限定した。なお、０．００５％  未満の低減は製造コストの増大を招くので、Ｐは０．００５  〜０．０２０％とするのが好ましい。
【００１５】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、非金属介在物のＭｎＳ  を形成して耐食性を低下させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが好ましいが、とくに０．０１０％を超える含有は、ＭｎＳ  のカソード反応サイトとしての作用が急激に強くなり、結果として耐食性の顕著な低下を招く。このため、Ｓは０．０１０％以下に限定した。なお、０．００３％  未満の低減は製造コストの増大を招くので、Ｓは０．００３  〜０．０１０％とするのが好ましい。
【００１６】
Ａｌ：０．０２０％以下
Ａｌは、脱酸剤としての役割のためある程度必要な元素であるが、０．０２０％を超える含有は上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を著しく低下させる。このため、Ａｌは０．０２０％以下に限定した。
Ｃｕ：０．１０〜０．３０％
Ｃｕは、本発明の構成に極めて重要な元素である。すなわち、上述の腐食現象の▲３▼の段階の耐食性を向上させる元素であり、そのためには０．１０％  以上の含有が必要である。一方、０．３０％  を超える含有は上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を著しく低下させる。このため、Ｃｕは０．１０〜０．３０％  の範囲に限定した。
【００１７】
Ｎｉ：０．３０〜５．０％
Ｎｉは、本発明の構成に極めて重要な元素である。すなわち、上述の腐食現象の▲１▼、▲２▼、▲３▼のいずれの段階の耐食性をも向上させる元素であり、そのためには０．３０％  以上の含有が必要である。一方、５．０％を超える含有は効果が飽和し、コスト的に不利である。このため、Ｎｉは０．３０〜５．０％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．５０〜３．０％である。
【００１８】
Ｃｒ：０．１０〜０．３０％
Ｃｒは、本発明の構成に極めて重要な元素である。すなわち、上述の腐食現象の▲２▼の段階の耐食性を向上させる元素であり、そのためには０．１０％  以上の含有が必要である。一方、０．３０％  を超える含有は上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を著しく低下させる。このため、Ｃｒは０．１０〜０．３０％  の範囲に限定した。
【００１９】
Ｍｏ：０．０５〜２．０％
Ｍｏは、本発明の構成に極めて重要な元素である。すなわち、上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を向上させる元素であり、そのためには０．０５％  以上の含有が必要である。一方、２．０％を超える含有は溶接熱影響部の靭性を低下させる。このため、Ｍｏは０．０５〜２．０％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．１０〜０．５０％  である。
【００２０】
Ｔｉ：０．０１０％以下
Ｔｉは、上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を低下させるので、できるだけ添加しないことが望ましい。しかし、一方では微量添加で強度向上に有効な元素であるため必要に応じて添加される場合があるが、０．０１０％を超えて含有すると上述の腐食現象の▲１▼の段階の耐食性を著しく低下させる。このため、Ｔｉは０．０１０％以下に限定した。
【００２１】
上記した基本組成に加えてさらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｂのうちから選ばれた１種又は２種以上、および／または、Ｚｒ、Ｃａ、ＲＥＭ  のうちから選ばれた１種又は２種以上を選択して含有することが好ましい。
Ｎｂ：０．２％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｂ：０．００５％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上
Ｎｂ、Ｖ、Ｂはいずれも、鋼材の強度を増加させる元素であり、必要に応じ選択して１種又は２種以上含有することができる。しかし、Ｎｂ：０．２％、Ｖ：０．２％、Ｂ：０．００５％をそれぞれ超えて含有すると、靭性が低下する。このため、Ｎｂ：０．２％、Ｖ：０．２％、Ｂ：０．００５％を、それぞれの上限とするのが好ましい。
【００２２】
Ｚｒ：０．２％以下、Ｃａ：０．００６％以下、ＲＥＭ  ：０．００６％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上
Ｚｒ、Ｃａ、ＲＥＭ  はいずれも非金属介在物のＭｎＳ  の形成を抑制する作用を有しており、必要に応じ選択して１種又は２種以上含有することができる。しかし、Ｚｒ：０．２％、Ｃａ：０．００６％、ＲＥＭ  ：０．００６％をそれぞれ超えて含有すると、靭性が低下する。このため、Ｚｒ：０．２％、Ｃａ：０．００６％、ＲＥＭ  ：０．００６％をそれぞれの上限とするのが好ましい。
【００２３】
本発明鋼材では、上記以外の成分（：残部）はＦｅ及び不可避的不純物である。なお、不可避的不純物としては、Ｎ：０．００７％以下、Ｏ：０．００８％以下が許容できる。
又、上記した組成を有する本発明鋼材の組織は、フェライト単相、フェライト‐パーライト、ベイナイト単相、あるいは一部ベイナイトを含むフェライト‐パーライト相のうちいずれの組織でも何ら問題はない。上記した組織のいずれでも、上記した組成を有する鋼であれば、塗装剥離に対し優れた抵抗性を有する。
【００２４】
次に、本発明鋼材の好ましい製造方法について説明する。
まず、上記した組成の溶鋼を、転炉、電気炉等の通常公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法、造塊法等の通常公知の鋳造方法で鋼素材とすることが好ましい。なお、溶鋼に取鍋精錬、真空脱ガス等の処理を付加してもよいことはいうまでもない。
【００２５】
次いで、得られた鋼素材を加熱したのち熱間圧延（これを再加熱圧延という）するか、あるいは鋼素材の温度が熱間圧延可能な程度に高温である場合には加熱することなく、あるいは均熱する程度でただちに熱間圧延（これを直送圧延という）することにより、所望の寸法形状の鋼材とするのがよい。
本発明では、熱間圧延は、所望の寸法形状が得られる条件のものであれば特に限定されないが、圧延温度、圧下量、冷却条件を制御する、いわゆるＴＭＣＰ法を適用してもよいことはいうまでもない。なお、圧延後の冷却条件は、空冷とすることが好ましいが、０．１  〜２０℃／ｓの範囲の冷却速度で  ８００℃以下、好ましくは５００℃以上の温度域まで冷却することが、靭性の観点から好ましい。
【００２６】
【実施例】
表１に示す組成になる溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法により鋼素材（スラブ：１２０ｍｍ  厚）とした。これらスラブを、１２００℃に加熱し、熱間圧延を施し、１０ｍｍ厚の鋼板とした。なお、圧延後は１０℃／ｓで制御冷却した。
これら鋼板から、試験材（１０ｍｍ厚×５０ｍｍ幅×１００ｍｍ  長さ）を切り出し、ショットブラストによりミルスケールを除去した。引き続き、有機Ｚｎプライマーを約２０μｍ  の厚みに塗り、その上にウレタン樹脂を約２５μｍ  の厚みに塗って、中央に幅約０．５ｍｍ  、長さ約６０ｍｍの、地鉄まで達するスクラッチ傷を導入して試験片とした。
【００２７】
耐塗装剥離性評価試験は、週に２回、１５分間海水を散布する海水散布試験を、６ヶ月間継続実施することにより行った。試験後、スクラッチ傷を起点に発生した塗装の剥離ないしは膨れ幅の最大値を普通鋼を基準として測定し、耐塗装剥離性の評価指標とした。得られた結果を表１に併記する。
【００２８】
【表１】
2004190059.tif 000002
【００２９】
表１から、本発明例はいずれも、従来の炭素鋼（普通鋼）やＪＩＳ  Ｇ  ３１１４耐候性鋼よりも剥離又は膨れ幅が小さく、耐塗装剥離性に優れた鋼材であることがわかる。これに対し、本発明範囲を外れる比較例は、いずれも従来の炭素鋼やＪＩＳ  耐候性鋼と同等又はそれ以上の剥離又は膨れ幅が認められた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐塗装剥離性を有する鋼材を提供でき、産業上格段の効果を奏する。