(57)【要約】【課題】加工部の耐高温酸化性を改善した溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材およびその耐高温酸化被覆構造を提供する。【解決手段】溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、そのめっき層が質量％でＳｉ：０〜１３％，Ｍｇ：０．５〜８％を含有し、場合によってはさらにＳｒ：０．００１〜１％，Ｃａ：０．００１〜１％，Ｂｅ：０．０００１〜０．１％，Ｂａ：０．００１〜１％の１種以上を含有し、素地とめっき層の間に合金層が形成され、加工部には合金層を貫通するクラックが生じており、４５０〜６５０℃で使用されるものであること、を特徴とする耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。加熱により成長した合金層中のクラック部分にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化しており、かつ、その合金層／素地界面付近のＦｅ酸化物相存在率が５０％以下である加工部の耐高温酸化被覆構造。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、
溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有すること、
４５０〜６５０℃の高温で使用されるものであること、
を特徴とする加工部耐酸化性に優れた耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項２】
溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、
溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有すること、
鋼板素地と溶融めっき層の間に合金層が形成されていること、
加工部には、合金層を貫通するクラックが生じていること、
４５０〜６５０℃の高温で使用されるものであること、
を特徴とする加工部耐酸化性に優れた耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項３】
溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、
溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有すること、
鋼板素地と溶融めっき層の間に合金層が形成されていること、
加工部には、合金層を貫通するクラックが生じていること、
大気中６００℃で５分加熱したとき、合金層中のクラック部にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化する性質を有していること、
４５０〜６５０℃の高温で使用されるものであること、
を特徴とする加工部耐酸化性に優れた耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項４】
溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１〜３に記載の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項５】
溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有し、さらにＳｒ：０．００１〜１質量％，Ｃａ：０．００１〜１質量％，Ｂｅ：０．０００１〜０．１質量％，Ｂａ：０．００１〜１質量％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１〜３に記載の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項６】
溶融Ａｌ基めっき層のＭｇ含有量が２〜８質量％である請求項１〜５に記載の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項７】
加工材が自動車排気系部材である請求項１〜６に記載の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材。
【請求項８】
めっき層中にＳｉ：１３質量％以下，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含む溶融Ａｌ基めっき鋼板の加工材を高温で使用することにより形成された「成長した合金層／鋼板素地」、または「残存めっき層／成長した合金層／鋼板素地」からなる加工部の被覆構造であって、成長した合金層中のクラック部分にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化しており、かつ、成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合が５０％以下となっていることを特徴とする加工部の耐高温酸化被覆構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、加工部の耐高温酸化特性に優れた耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材、および、溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料を高温で使用することによって形成された加工部の被覆構造であって、その後さらに長期間の耐高温酸化性を発揮する被覆構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
めっき層にＳｉを９〜１０質量％含有した溶融Ａｌ基めっき鋼板は概ね６００℃以下の温度において良好な耐高温酸化性を示し、かつ比較的安価であることから、低級耐熱用材料として広く使用されている。しかし、このめっき鋼板を構造物部材や機械部品等に加工した場合、その加工部において耐高温酸化性が劣化するという問題がある。加工度が大きい場合や使用環境が厳しい場合には、耐久性が著しく低下する。
【０００３】
溶融Ａｌ基めっき鋼板の表層部には、通常、最表層の「めっき層」の下に、めっき金属と鋼板素地中のＦｅ等が反応して生じた「合金層」が存在する。この合金層はＦｅとＡｌを主体とする金属間化合物であり、一般的にめっき層より脆い。溶融Ａｌ基めっき鋼板に「曲げ」等の加工を施すと、合金層にクラックが生じやすい。その多くは合金層を貫通する。加工度が大きくなるとめっき層にもクラックが発生し、最表面から鋼板素地までを貫くクラックが形成される。ただし、そのようなクラックの数は合金層のみを貫通するクラックに比べわずかである。
【０００４】
従来の溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料を約６００℃の高温大気に曝したとき、合金層に生じたクラックの鋼板素地に近い部分を起点としてＦｅ酸化物が生成しはじめる。めっき層と合金層の両方を貫くクラック、および合金層のみを貫くクラックにおいて、いずれもＦｅ酸化物の生成挙動はほぼ同様である。そして、合金層が成長するに伴ってＦｅ酸化物も量を増していき、数時間もすると、成長した合金層は多量のＦｅ酸化物に占められ、最表面にもＦｅ酸化物が現れるようになる。そうなると溶融Ａｌ基めっきによる耐高温酸化性は損なわれてしまう。つまり、溶融Ａｌ基めっき鋼板の加工部は、高温で使用しているうちに、めっきを施していない裸の鋼材と同様の状態になってしまう。
【０００５】
溶融Ａｌ基めっき鋼板の耐高温酸化性を改善する研究も行われている。例えば、特許第１５２０７７１号には母材（めっき原板）にＴｉ，Ｃｒを添加する技術が開示されている。また、特許１５７８５７９号には母材にＳｉ，Ｍｎ，Ｔｉを添加する技術が開示されている。これらの技術はいずれも実用化されており、溶融Ａｌ基めっき鋼板加工部の耐高温酸化性は多少改善されている。しかし、材料温度が６００℃近くまで上昇するような厳しい環境下では、加工部での酸化進行を阻止することはできず、このような高温で耐えうる耐高温酸化性は得られていない。
【０００６】
一方、材料温度が６００℃程度あるいはそれ以上になる用途には、一般的に耐熱鋼やステンレス鋼が使用される。例えばＳＵＨ４０９Ｌなどの規格鋼種がある。耐熱鋼やステンレス鋼の場合は加工部においても良好な耐高温酸化性が維持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ステンレス鋼は高価であるため、低コストが要求される低級耐熱部材には実際上採用しにくい。また、ステンレス鋼は通常の大気中での耐高温酸化性には優れるが、耐塩害腐食性については溶融Ａｌ基めっき鋼板よりかなり劣るという欠点がある。
他方、溶融Ａｌ基めっき鋼板は、本来、加工部以外の「平坦部」については大気中６００℃程度の加熱環境に長期間耐えうる性能を有している。しかし、加工部について抜本的に耐高温酸化性の改善を図ったものは知られておらず、まだ研究の余地が残されている。
【０００８】
本発明は、以上のような現状に鑑み、６００℃程度の高温大気中で長期間使用できる溶融Ａｌ基めっき鋼板の加工材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、溶融Ａｌ基めっき鋼板加工部の高温酸化挙動について詳細に調査してきた。その結果、めっき層中に適量のＭｇを含有させたものにおいて、加工部での耐高温酸化性が飛躍的に向上する現象を見出した。
【００１０】
すなわち、合金層を貫通するクラックの鋼板素地に近い部分にＭｇまたはＭｇ酸化物が速やかに濃化する。その濃化は、６００℃の大気に５分程度曝した段階で、ＥＰＭＡによる検出が十分可能な程度となる。合金層のみを貫通するクラックに生じたＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化は、その後、Ｆｅ酸化物の成長を顕著にくい止める作用を有するのである。めっき層をも貫通するクラック部分ではＦｅ酸化物の生成は進行する。しかし、そのようなクラックはもともと少ないため、成長した合金層が大量のＦｅ酸化物で占められる状態にはならない。研究の結果、高温の大気中に長時間（少なくとも３０分以上）曝すことによって、成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合が５０％以下となっている被覆構造を有するものでは、その温度でさらに長時間加熱しても、良好な耐高温酸化性が安定的に維持されることがわかった。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料であって、ｉ）　溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有すること、ｉｉ）　４５０〜６５０℃の高温で使用されるものであること、を特徴とする加工部耐酸化性に優れた耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材である。
【００１２】
請求項２の発明は、さらに、ｉｉｉ）　鋼板素地と溶融めっき層の間に合金層が形成されていること、ｉｖ）　加工部には、合金層を貫通するクラックが生じていること、を特徴とするものである。
請求項３の発明は、さらに、ｖ）　大気中６００℃で５分加熱したとき、合金層中のクラック部にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化する性質を有していること、を特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明は、上記の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材において、特に溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる点を規定したものである。
請求項５の発明は、同様に溶融Ａｌ基めっき層がＳｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有し、さらにＳｒ：０．００１〜１質量％，Ｃａ：０．００１〜１質量％，Ｂｅ：０．０００１〜０．１質量％，Ｂａ：０．００１〜１質量％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる点を規定したものである。
【００１４】
請求項６の発明は、上記の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材において、溶融Ａｌ基めっき層のＭｇ含有量が２〜８質量％である点を規定したものである。
請求項７の発明は、以上の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材において、加工材が自動車排気系部材である点を規定したものである。
【００１５】
請求項８の発明は、溶融Ａｌ基めっき鋼板加工部に形成された耐高温酸化性に優れた被覆構造を特定したものである。すなわち、めっき層中にＳｉ：１３質量％以下，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含む溶融Ａｌ基めっき鋼板の加工材を高温で使用することにより形成された「成長した合金層／鋼板素地」、または「残存めっき層／成長した合金層／鋼板素地」からなる加工部の被覆構造であって、成長した合金層中のクラック部分にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化しており、かつ、成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合が５０％以下となっていることを特徴とする加工部の耐高温酸化被覆構造である。
【００１６】
ここで、「成長した合金層」とは、高温に保持された結果、溶融めっき直後の初期のめっき層・合金層・鋼板素地が反応することにより領域を拡げていった合金層を意味し、成長過程にあるものも含む。「成長した合金層と鋼板素地との界面」および「Ｆｅ酸化物相」は、当該材料表面付近の断面を光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することによって把握できる。「成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合が５０％以下となっている」とは、以下の状態をいう。すなわち、断面組織観察像（例えば顕微鏡写真やモニター上の映像など）の上で「界面」をトレースして一定長さ（例えば３００μｍ）の「測定線」を設定し、その測定線を一端から他端までたどっていき、Ｆｅ酸化物相が測定線上に存在するか、または測定線の片側に接して存在する部分の長さの総和を求め、これを「Ｆｅ酸化物相存在長さ」とする。このとき、「Ｆｅ酸化物相存在長さ」を測定線の長さで除して求めた割合が５０％以下である状態を意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、加工部の耐高温酸化性に優れた表面状態を実現するために、適量のＭｇを添加したＳｉ含有溶融Ａｌ基めっきを施した鋼板を使用する。
図１には、Ｍｇを含まない溶融Ａｌ基めっき（Ａｌ−９％Ｓｉ）を施した従来の鋼板と、Ｍｇを５質量％含む溶融Ａｌ基めっき（Ａｌ−９％Ｓｉ−５％Ｍｇ）を施した鋼板について、加工部の耐高温酸化特性を比較した断面組織観察像（光学顕微鏡像）を示す。いずれの材料も、めっき母材は板厚１．０ｍｍのＡｌキルド鋼であり、めっき付着量は鋼板片面当たり１００ｇ／ｍ２とした。めっき後、内側の曲げ先端Ｒ＝２ｍｍで９０°曲げを行った試料を大気中６００℃で加熱した。図１は、加熱時間０分，５分，１０分，３０分のサンプルについて加工部（曲げ外側）の表面付近の断面を観察したものである。
【００１８】
Ａｌ−９％Ｓｉめっき材（以下、「０％Ｍｇ材」という）、およびＡｌ−９％Ｓｉ−５％Ｍｇめっき材（以下、「５％Ｍｇ材」という）のいずれにも、めっき層の下に合金層が形成されている。加熱前の断面を比べると、めっき層と合金層を貫くクラックは、０％Ｍｇ材より５％Ｍｇ材の方が多い。合金層のみを貫通するクラックの発生密度はいずれも同等である。
加熱時間５分の段階では、いずれも合金層のクラック部分に鋼板素地との界面付近から黒っぽく見える相が生成しはじめている。これは、ＥＰＭＡによる分析の結果、Ｆｅ酸化物であることがわかった。５％Ｍｇ材についてはそのＦｅ酸化物を取り囲むようにしてＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化していた。
【００１９】
加熱時間１０分になると、０％Ｍｇ材では合金層が成長するに伴ってＦｅ酸化物が成長している。一方、５％Ｍｇ材ではＦｅ酸化物の成長はあまり見られない。ただ、別途詳細な調査によれば、めっき層をも貫くクラック部分ではＦｅ酸化物の成長が見られた。
加熱時間３０分になると、０％Ｍｇ材では成長した合金層中に多量のＦｅ酸化物が生成している。成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合は５０％を超えていることがわかる。一方、５％Ｍｇ材では成長した合金層中のＦｅ酸化物の存在状況は加熱時間１０分の場合とほとんど変わらず、良好な耐高温酸化特性を有することがわかる。
【００２０】
図２は、Ａｌ−９％ＳｉベースでＭｇ含有量が０〜５％の各溶融Ａｌ基めっきを施した材料について、上記と同様の曲げ加工を施し、大気中６００℃で１０００時間加熱した場合の加工部の断面組織観察像（光学顕微鏡像）である。０％Ｍｇ材では成長した合金層を貫くＦｅ酸化物が著しく成長し、最表面もＦｅ酸化物で覆われてしまっている。これに対し、１〜５％Ｍｇ材では、当初、めっき層と合金層を貫くクラックが生じていた箇所ではＦｅ酸化物が最表層まで成長しているが、それ以外の部分ではＦｅ酸化物の生成は顕著に抑制されている。これらのＭｇ含有材は、成長した合金層と鋼板素地との界面において、Ｆｅ酸化物相の存在割合が５０％以下に維持されている。このような被覆構造は長時間での高温酸化に対し優れた耐久性を示し、６００℃程度の大気に曝したとき、最表面がＦｅ酸化物で覆われるようなことはない。したがって、この被覆構造を「耐高温酸化被覆構造」と呼ぶことができる。
【００２１】
図３には、０％Ｍｇ材と５％Ｍｇ材を例に、大気中６００℃で加熱したときの加工部表層付近の初期酸化挙動を模式的に表した断面図を示す。
（ａ）は加熱前の状態であり、いずれも合金層にクラックが生じているが、めっき層を貫くクラックは０％Ｍｇ材より５％Ｍｇ材の方が多いことを表している。
（ｂ）は５分程度加熱した段階であり、いずれも合金層のクラック部分に鋼板素地との界面付近からＦｅ酸化物が生成しはじめているが、５％Ｍｇ材ではＦｅ酸化物を取り囲むようにしてＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化が生じている様子を表している。
【００２２】
（ｃ）は１０分程度加熱した段階であり、０％Ｍｇ材では合金層の成長に伴ってＦｅ酸化物が横に幅を広げながら成長しているのに対し、５％Ｍｇ材ではめっき層を貫いていたクラック部分でＦｅ酸化物の成長が見られるものの、それ以外の部分ではＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化がＦｅ酸化物の成長をくい止めている様子を表したものである。
（ｄ）は数時間以上加熱した段階であり、０％Ｍｇ材では各クラック部分から成長したＦｅ酸化物が最表面まで成長して、まもなく表面を覆い尽くすようになるのに対し、５％Ｍｇ材ではめっき層を貫いていたクラック部分のＦｅ酸化物のみが表面まで成長し、それらの間隔が離れているため表面がＦｅ酸化物で覆われるような状態にはならないことを表している。
【００２３】
以下、本発明を特定するための事項について説明する。
本発明では、溶融Ａｌ基めっき鋼板を加工した材料、すなわち「溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材」を対象とする。加工度が小さい場合でも、Ｍｇを適量含有しためっき組成とすることにより、耐高温酸化性は向上する。ただし、合金層に多数のクラックが生じるような加工度のとき、その向上効果は大きくなる。例えば、合金層のみを貫通するクラック数がめっき層をも貫通するクラック数の２倍以上になるような加工部では、Ｍｇによる耐高温酸化性向上効果が特に顕著に現れる。自動車排気系部材をはじめ、溶融Ａｌ基めっき鋼板が適用される多くの構造部材や機械部品の加工部がこれに相当する。
【００２４】
本発明の加工材において加工部の耐高温酸化性が向上する主たるメカニズムは、先に述べたように、加熱初期の段階において、合金層のクラック部分にＦｅ酸化物を取り囲むようにしてＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化し、これがその後のＦｅ酸化物の成長をくい止めることによる。したがって、加熱開始から短時間で速やかにＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化が生じなければＦｅ酸化物の成長を効果的に抑えることはできない。種々検討の結果、本発明で対象とする加工材は、大気中６００℃で加熱したとき、加熱時間５分で合金層中のクラック部にＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化する性質を有しているものであることが好ましい。その濃化は、ＥＰＭＡによる分析で明らかに認められる程度のものを意味する。
【００２５】
合金層中のクラック部に濃化するＭｇは溶融めっき層中から供給されると考えられる。詳細な研究の結果、溶融Ａｌ基めっき層中のＭｇ含有量が０．５質量％以上のとき、前記の濃化現象が起こり、加工部の耐高温酸化性の向上効果が現れることがわかった。ただし、８質量％を超えるとめっき浴表面上にドロスが発生し易くなり、めっき浴表面を非酸化性雰囲気に保った場合においてもめっき鋼板の表面性状を良好にできない。したがって本発明ではめっき層中のＭｇ含有量を０．５〜８質量％に規定した。
【００２６】
発明者らは種々のＭｇ含有量の試験片について、種々の温度で大気中１０００時間の加熱実験を行い、加熱後の加工部外観を調査した。
それによると、加熱温度が４００℃の場合、めっき層中のＭｇ含有量が０〜８％のものにおいて、加工部外観の差異はほとんど認められなかった。
５００℃では、０％Ｍｇ材は加工部全体に褐色の変色が生じた。これに対し０．５〜８％Ｍｇ材では加工部の褐色化が防止された。
６００℃になると、０％Ｍｇ材は加工部全体が赤茶色にはっきり変色した。Ｍｇ含有材でも０．５〜１．５Ｍｇ材では加工部がわずかに褐色化するものがあったが、０％Ｍｇ材と比較すると顕著な耐高温酸化性を有していた。
【００２７】
発明者らは、加熱温度をさらに上げ、大気中７００℃で１０００時間保持する実験も行った。溶融Ａｌ基めっき鋼板は、通常７００℃もの高温で使用されることはない。実験の結果、めっき層中のＭｇ含有量が０．５〜１．５質量％のものは加工部全体がＦｅ酸化物に覆われ、０％Ｍｇ材とあまり変わらない状態となった。しかし、Ｍｇ含有量が２〜８質量％のものでは、表面全体がＦｅ酸化物に覆われるようなことはなかった。また断面観察の結果、Ｍｇ含有量が２％以上になると、成長した合金層と鋼板素地との界面におけるＦｅ酸化物相の存在割合が０．５〜１．５％Ｍｇ材と比べ大幅に減少し、５０％以下となることがわかった。したがって、２〜８％Ｍｇ材は、用途によっては７００℃での使用も可能であると考えられた。
以上のことから、特に厳しい環境下での信頼性を重視する場合、めっき層中のＭｇ含有量は２〜８質量％にするのが好ましい。
【００２８】
溶融Ａｌ基めっき層中のＳｉは、合金層を薄くして、めっき層に良好な加工性を付与するので、めっき浴にＳｉを添加することが望ましい。ただし、Ｓｉ含有量が１３質量％を超えるめっき組成では、めっき層中に塊状の析出物が生じ、加工を施したときにめっき層を貫通するクラックが極端に多くなり、加工部の耐高温酸化性は劣化する。このため、本発明ではめっき層中のＳｉ含有量を０（無添加）〜１３質量％に規定した。より好ましいＳｉ含有量の範囲は３〜１３質量％である。
【００２９】
めっき層中のＳｉ，Ｍｇ以外の残部は、Ａｌおよび不可避的不純物としてもよいし、あるいは、ＭｇおよびＳｉの前記効果を阻害しないような他の元素をさらに含有してもよい。ただし、「Ａｌ基」であるから、少なくとも５０質量％以上はＡｌである必要がある。
【００３０】
他の添加元素として、例えばＳｒ，Ｃａ，Ｂｅ，Ｂａ等が挙げられる。これらの元素は、Ｍｇを含有した溶融Ａｌ基めっき鋼板の表面性状を改善する効果がある。すなわち、めっき浴表面が大気雰囲気であるような一般的な溶融めっきラインでは、Ｍｇの添加によりめっき層表面にシワが発生し表面性状を劣化させる。Ｓｒ等の上記元素はシワの発生を抑制する作用を発揮するので、特別なシール構造を有しない設備では添加が有利である。
具体的には、溶融Ａｌ基めっき層の組成を、Ｓｉ：０（無添加）〜１３質量％，Ｍｇ：０．５〜８質量％を含有し、さらにＳｒ：０．００１〜１質量％，Ｃａ：０．００１〜１質量％，Ｂｅ：０．０００１〜０．１質量％，Ｂａ：０．００１〜１質量％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものとすることが好ましい。
【００３１】
その他の元素として、めっき層中にはＴｉ，Ｂ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｌａ，Ｃｅ等の元素を微量添加することができる。
なお、溶融めっき鋼板の製造においては、鋼板表面が溶融めっき金属と反応してわずかに溶けるため、めっき層中には鋼板に由来する元素（Ｆｅ等）が不可避的不純物として含有される。
【００３２】
めっきを施す母材（めっき原板）としては種々のものが適用できる。例えば、Ａｌキルド鋼，Ｔｉ添加ＩＦ鋼等が挙げられる。
【００３３】
本発明の耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材は、４５０〜６５０℃の温度範囲で使用したとき、加工部の耐高温酸化性改善効果が顕著に発揮される。したがって、本発明の加工材は、４５０〜６５０℃の高温で使用されるものを対象とする。なお、めっき層中のＭｇ含有量が特に２〜８質量％のものは、４５０〜７００℃の高温、好ましくは５５０〜７００℃の高温に曝される用途を対象とすることができる。
【００３４】
【実施例】
板厚１．０ｍｍのＡｌキルド鋼をめっき母材として、Ｓｉ：０〜１４質量％，Ｍｇ：０〜８質量％を含有し、場合によってはさらにＳｒ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｂａの１種以上を所定量含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物である種々のめっき組成の溶融Ａｌ基めっき鋼板を製造した。めっき付着量は鋼板片面あたり１００ｇ／ｍ２とした。Ｍｇを含有する場合において、Ｓｒ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｂａのいずれかを含有するものはめっき浴表面が大気雰囲気の状態でめっきを行い、これらの元素を含有しないものはめっき浴表面を非酸化性雰囲気に保った状態でめっきを行った。これらのめっき鋼板に内曲げ半径２ｍｍの９０°曲げ加工を施して「溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材」の試料を用意した。
【００３５】
これらの試料を用いて大気中で５００℃×７２０分，５５０℃×６０分，６００℃×３〜６分の加熱試験を行い、試験後の試料の加工部断面組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、また、ＥＰＭＡにより元素分析を行い、ＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化状態を評価した。合金層のクラック部にＦｅ酸化物を取り巻くようにＭｇまたはＭｇ酸化物が濃化した組織となっているものを○、ＭｇやＭｇ酸化物の濃化が認められないものを×として評価した。
【００３６】
さらに、各加熱温度において大気中で１０００時間までの加熱試験を行い、断面組織観察により鋼板素地の酸化の程度（すなわち、成長した合金層中に存在するＦｅ酸化物の生成量）を評価した。具体的には、成長した合金層と鋼板素地との界面におけるＦｅ酸化物相の存在割合を調べた。評価基準は以下のとおりとした。
○：界面におけるＦｅ酸化物相の存在割合が３０％以下
△：界面におけるＦｅ酸化物相の存在割合が３０％を超え５０％以下
×：界面におけるＦｅ酸化物相の存在割合が５０％を超える
これらの結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2004083988.tif 000003
【００３８】
Ｍｇを０．５％以上含有するめっき組成のものは、加熱初期段階で合金層中にＭｇまたはＭｇ酸化物の濃化が生じ、大気中１０００時間の加熱でも鋼板素地の酸化の程度は軽度であった。ただし、Ｎｏ．３６はめっき層中のＳｉ含有量が高いため、加工後にめっき層を貫通するクラックが極端に多くなり、その部分で酸化が進行して耐高温酸化性は劣った。なお、Ｎｏ．３６以外は、合金層のみを貫通するクラック数がめっき層をも貫通するクラック数の２倍以上になっていた。
【００３９】
【発明の効果】
めっき層中にＭｇを０．５〜８％含有させた本発明の溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材は、従来の溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材に比べ、加工部の耐高温酸化性が大幅に向上した。特に大気中４５０〜６５０℃の加熱においてその向上効果が顕著に現れる。また、めっき層中のＭｇ含有量が２〜８％と高いものは、大気中７００℃においても長時間の加工部耐久性を示す。７００℃という温度は従来の溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材では適用が考えられなかった温度レベルである。
したがって、本発明は耐熱用溶融Ａｌ基めっき鋼板の用途拡大と、その加工部材の耐久性向上に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材について、Ａｌ−９％Ｓｉめっき材（０％Ｍｇ）とＡｌ−９％Ｓｉ−５％Ｍｇめっき材（５％Ｍｇ）を大気中６００℃で加熱したときの加工部の耐高温酸化特性を比較した断面組織観察像（光学顕微鏡像）である。
【図２】Ａｌ−９％ＳｉベースでＭｇ含有量が０〜５％の各溶融Ａｌ基めっき鋼板加工材を、大気中６００℃で１０００時間加熱したときの加工部の断面組織観察像（光学顕微鏡像）である。
【図３】０％Ｍｇ材と５％Ｍｇ材を例に、大気中６００℃で加熱したときの加工部表層付近の初期酸化挙動を模式的に表した断面図である。
【図１】
2004083988.tif 000004
【図２】
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【図３】
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