(57)【要約】【課題】本発明は、家電製品等の製品部材として再利用できるばかりでなく、鉄資源としても回収され、且つ板厚が厚い場合でも十分な耐端面錆性を有する亜鉛系めっき鋼板を提供することを目的としている。【解決手段】表面に亜鉛系めっきが施された鋼板である。その亜鉛めっき鋼板は、Ｃ：０．００１〜０．１質量％、Ｓｉ：０．１質量％以下、Ｓ：０．００１〜０．０１０質量％、Ａｌ：０．００３〜０．０３０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｐ：０．０２質量％以下、その他鉄及び不可避不純物を含む鋼板のＭｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層を、めっき前に除去してからめっきを施したものである。また、前記亜鉛系めっきを、少なくとも片面に５ｇ／ｍ２以上施したり、あるいは前記亜鉛めっきの表面に、さらに無機被覆層及び／又は有機被覆層を形成すると一層良い。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に亜鉛系めっきが施された鋼板であって、
前記亜鉛系めっきを施される鋼板は、Ｃ：０．００１〜０．１質量％、Ｓｉ：０．１質量％以下、Ｓ：０．００１〜０．０１０質量％、Ａｌ：０．００３〜０．０３０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｐ：０．０２質量％以下、その他鉄及び不可避不純物を含み、且つめっき前に、該鋼板の、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層を除去してなることを特徴とする亜鉛系めっき鋼板。
【請求項２】
前記亜鉛系めっきを、少なくとも片面に５ｇ／ｍ２以上施してなることを特徴とする請求項１記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項３】
前記亜鉛系めっき鋼板の表面に、さらに無機被覆層及び／又は有機被覆層を形成してなることを特徴とする請求項１又は２記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項４】
表面に亜鉛系めっきが施された鋼板を製造するに際し、
前記亜鉛系めっきが施される鋼板を、Ｃ：０．００１〜０．１質量％、Ｓｉ：０．１質量％以下、Ｓ：０．００１〜０．０１０質量％、Ａｌ：０．００３〜０．０３０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｐ：０．０２質量％以下、その他鉄及び不可避不純物を含むものとし、めっき前に、該鋼板の、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層を、化学的手段又は物理的手段で除去してから、少なくとも片面に５ｇ／ｍ２以上の亜鉛系めっきを施すことを特徴とする亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記表面濃化層の除去を、該鋼板の最表面から厚み：０．１〜１５μｍを除去することを特徴とする請求項４記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記亜鉛系めっき鋼板の表面に、さらに無機被覆層及び／又は有機被覆層を形成することを特徴とする請求項４又は５記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛系めっき鋼板とその製造方法に係わり、主に室内で使用される電気製品、事務機器等の部材となる亜鉛系めっき鋼板において、切断端面、打ち抜き面等、亜鉛系めっきの所謂「犠牲防食」が及ばない部分の耐食性、つまり耐端面錆性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板の片面又は両面に亜鉛系めっきを施した表面処理鋼板（以下、亜鉛系めっき鋼板という）は、優れた耐食性を有しており、家電、事務機器等の製品部材として広く使用されている。これら製品部材は、該亜鉛系めっき鋼板にせん断加工、打ち抜き加工、穴あけ、トリミング等の機械的加工を行った後、所定のサイズ及び形状に切断してから成形することで製造されるが、使用後には、製品と共に廃却されるのが一般的である。ところが、家電リサイクル法が施行された平成１３年より、これら部材を再利用する動向がある。
【０００３】
しかしながら、家電製品等を回収し、その部材を再度同様な製品の部材として再利用しようとすると、部材を形成する亜鉛系めっき鋼板の切断面（例えば、せん断面、打ち抜き面、トリミング面等）に赤錆が発生しており、再利用し難いという問題がある。つまり、錆は電気伝導性を有するので、錆の剥落に起因した電気回路の損傷等が懸念されるためである。従来、家電製品分野では、亜鉛系めっき鋼板の表面は、亜鉛めっきの犠牲防食により十分に防食されるので、これら切断面の耐食性は、十分に検討されていなかった。
【０００４】
切断面の耐食性は、亜鉛めっきの犠牲防食性が到達しないために起きる現象であり、これを根本的に解決するには、下地鋼材の耐食性を向上させることが必要と考えられる。例えば、重量％で，Ｃ：０．１５％以下、酸可溶Ａｌ：０．００５〜１％，Ｃｒ：１．５〜２０％、Ｃｕ：０．８％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｎｉ：１０％以下の１種又は２種以上を含有し、さらにＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒの１種又は２種以上を０．０３〜０．５０％含有する鋼板に亜鉛系めっきを施した亜鉛系めっき鋼板が開示されている（特許文献１参照）。しかしながら、この鋼板は、Ｃｕを含有しているので、鉄資源として回収し難く、またＣｒ及びＮｉを含有させるので、高価である等の問題があった。
【０００５】
また、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０８％，Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．４％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１５％以下を含み、且つＭｎとＳは、Ｍｎ（ｗｔ％）×Ｓ（ｗｔ％）≦０．００３を満足し、ＰとＳは、Ｓ（ｗｔ％）×Ｐ（ｗｔ％）≦０．０００３を満足する範囲で含有する鋼板に亜鉛めっきを施した亜鉛系めっき鋼板も開示されている。しかしながら、この鋼板は、必ずしも十分な耐端面錆性を有しておらず、特に、板厚が２．０ｍｍを超えて厚くなった場合には、耐端面錆性がまったく認められなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−７８８８号公報
【特許文献２】
特開平１０−３３０８８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、家電製品等の部材として再利用できるばかりでなく、鉄資源としても回収され、且つ板厚が厚い場合でも十分な耐端面錆性を有する亜鉛系めっき鋼板を提供することを目的としている。
【０００８】
【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鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】
すなわち、本発明は、表面に亜鉛系めっきが施された鋼板であって、前記亜鉛系めっきを施される鋼板は、Ｃ：０．００１〜０．１質量％、Ｓｉ：０．１質量％以下、Ｓ：０．００１〜０．０１０質量％、Ａｌ：０．００３〜０．０３０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｐ：０．０２質量％以下、その他鉄及び不可避不純物を含み、且つめっき前に、該鋼板の、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層を除去してなることを特徴とする亜鉛系めっき鋼板である。この場合、前記亜鉛系めっきを、少なくとも片面に５ｇ／ｍ２以上施したり、あるいは前記亜鉛系めっき鋼板の表面に、さらに無機被覆層及び／又は有機被覆層を形成するのが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、表面に亜鉛系めっきが施された鋼板を製造するに際し、前記亜鉛系めっきが施される鋼板を、Ｃ：０．００１〜０．１質量％、Ｓｉ：０．１質量％以下、Ｓ：０．００１〜０．０１０質量％、Ａｌ：０．００３〜０．０３０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｐ：０．０２質量％以下、その他鉄及び不可避不純物を含むものとし、めっき前に、該鋼板の、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層を、化学的手段又は物理的手段で除去してから、少なくとも片面に５ｇ／ｍ２以上の亜鉛系めっきを施すことを特徴とする亜鉛系めっき鋼板の製造方法である。この場合、前記表面濃化層の除去を、該鋼板の最表面から厚み：０．１〜１５μｍを除去することとしたり、あるいは前記亜鉛系めっき鋼板の表面に、さらに無機被覆層及び／又は有機被覆層を形成するのが良い。
【００１１】
本発明では、亜鉛系めっきを施す前の被めっき鋼板の鋼成分を制御すると共に、主にＭｎ系析出物、Ｓ系析出物等からなる表面濃化層を除去するようにしたので、得られた亜鉛系めっき鋼板の切断端面における錆の発生起点が極力低減するようになる。その結果、該亜鉛系めっき鋼板で製造した製品部材は、再利用できるようになるばかりでなく、鉄資源としても回収されるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、発明者は、屋内環境で使用される家電製品等を構成する亜鉛系めっき鋼板の切断面に錆が発生する部位及び発生原因を、暴露試験を行って調査した。その結果、亜鉛系めっき鋼板は、図３に示すように、被めっき鋼板１、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物及びＳｉ酸化物からなる群より選ばれる１又は２以上を含有する表面濃化層２及び亜鉛系めっき層３からなるが、その切断面のうち、破断面４ではなく、表面濃化層２が露出したせん断面５に錆（図示せず）が発生し易いことがわかった。なお、この錆の発生状況を面積率で評価し、図２に示す。また、鋼表面を酸洗（２０℃、１０質量％塩酸水溶液に１０秒浸漬、最表層から厚み０．０１〜０．０２μｍ除去）後にＧＤＳ（Ｇｒｉｍ  Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙの略）分析を行ったところ、図１に示すように、鋼板表面には、Ｍｎ，Ｓ，Ｓｉが濃化していた。それらの濃化が錆の発生に大いに影響しているようであった。つまり、大気中、特に屋内使用環境下における鋼板の腐食は、きわめて腐食環境としてマイルドであり、腐食の起点が鋼板中の析出物及び環境から飛来するゴミ（該ゴミ中に存在する腐食性イオン形成成分、例えばＣｌ，Ｎａ，ＳＯ４，ＮＯ３，Ｃａ，Ｍｇ等）に起因するものと考えたのである。一般に、室内環境では結露等の水濡れ現象が起き難いが、表面に存在する析出物（例えば、Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物、Ｓｉ酸化物等）や環境から飛来するゴミ（イオン性物質）等が切断面に存在すると、それらが大気中の湿度から吸湿作用を起こし、腐食の起点になり得る。特に、せん断機の刃による亜鉛系めっき鋼板の強制的なせん断では、前記Ｍｎ硫化物、Ｍｎ酸化物、Ｓｉ酸化物等を含有する表面濃化層２をせん断面５側に引張るので、該せん断面は、鋼板の他の部分よりも腐食し易くなると考えられる。
【００１４】
そこで、発明者は、この原因を取り除けば、亜鉛系めっき鋼板の耐端面錆性を従来より向上させることができると考え、表面濃化層成分を始めとする鋼板成分の含有量を制限して、錆の発生起点を極力低減させることにした。
【００１５】
まず、亜鉛系めっきが施される鋼板の主な成分であるＣ，Ｓｉ，Ｓ，Ｐ，Ａｌ，Ｍｎは、いずれも製鋼段階や鋼板になった状態での機械的性質の面から有用な元素であるが、これらは、亜鉛系めっきが施された後の耐端面錆性を低下させる元素である。そこで、本発明では、下記のように含有量を限定する。
【００１６】
Ｃは、０．１質量％を超えると、鋼板を硬くし（硬くなると不具合になる理由は後述）、０．００１質量％未満になると、軟化し過ぎて切断時にバリ等の不具合が発生し易くなるので、０．００１〜０．１質量％とする。Ｓｉは、０．１質量％を超えると、鋼板の耐食性をかえって低下するので、０．１質量％以下とする。Ｓは、不可避的に存在する不純物元素であるが、これは低減できれば低威できるほど好ましい。ただし、その低減には精錬コストが嵩むので、０．００１〜０．０１０質量％とする。Ｐは、０．０２質量％を超えると、鋼板の耐食性が低下するので、０．０２質量％以下とする。Ａｌは、０．０３０質量％を超えると、鋼板中に非金属介在物が増加し、耐食性を劣化し、０．００３質量％未満では、Ａｌ除去のため精錬コストが著しく上昇し、さらには鋼板の機械的特性の低下を招くので、０．００３〜０．０３０質量％とする。Ｍｎは、０．１５質量％を超えると、ＭｎＳができ易くなり、耐食性を低下し、０．０５質量％を下回ると、鋼板が軟化し、切断時にバリ等の不具合が発生し易くなるので、０．０５〜０．１５質量％に抑える。
【００１７】
次に、発明者は、前記した調査結果に着眼し、せん断面の耐食性を劣化させる原因になっている表面濃化層を除去することにした。その除去には、種々の方法が考えられるので、本発明では、除去方法を特に限定しないが、化学的手段又は物理的手段が好ましい。ここで、化学的手段とは、表面濃化層を化学的に溶解する手段であり、酸洗、アルカリ溶解、化学研磨等が使用できるが、通常行われている酸洗の条件を変更して施すのが好ましい。また、物理的手段としては、表面濃化層を物理的に除去する手段であり、機械的方法（研磨、研削、ブラスト処理等）を利用するのが、技術的に問題が生じることがないので好ましい。その除去程度は、亜鉛系めっきが施される鋼板の所謂「地鉄（バルクともいう）に存在するＭｎ硫化物、Ｍｎ酸化物、Ｓｉ酸化物等の量に近いレベルまで減少させるのが良い。例えば、２０質量％の塩酸水溶液による酸洗では、温度を５０℃にして３０秒以上の酸洗をすれば良い。また、表面研磨や表面研削も含めて、鋼板の最表面からの厚みで０．１〜１５μｍを除去するのが良い。０．１μｍ未満では、除去が不十分な場合があり、１５μｍ超えでは、除去効果が飽和し、無駄になるからである。なお、０．１〜１．５μｍを除去することがさらに好ましい。
【００１８】
本発明で表面に施すめっきは、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっき等のいかなる種類であっても良い。また、亜鉛系めっきとしては、犠牲防食性を発現するものであるならば、如何なるめっきでも良く、例えば、Ｚｎ単一系の他、Ｚｎ−Ａｌ，Ｚｎ−Ｎｉ，Ｚｎ−Ｃｒ，Ｚｎ−Ｆｅ，Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ等の多元系のめっきが利用できる。また、Ｚｎ−ＳｉＯ２等の分散めっきでも良い。また、めっきの付着量は、片面あたり５ｇ／ｍ２以上とすることが好ましい。５ｇ／ｍ２未満では、切断面におけるＺｎの犠牲防食性が不十分である。なお、付着量の上限は、製造上の限界で決まるので、特に定めない。
【００１９】
引き続き、発明者は、本発明の効果をさらに向上させることについても研究を行った。本発明においては、平板部の耐食性向上、あるいは耐食性以外の耐指紋性の付与等のために、亜鉛系めっきを行った後に、さらに無機被覆層及び又は有機被覆層を形成するのが好ましい。無機被覆層とは、クロメート処理層、リン酸塩処理層、シラン処理層等である。また、有機被覆層とは、有機樹脂を含む被覆層である。特に、亜鉛系めっき層の表面に無機被覆層のみ、有機被覆層のみ、又は無機被覆層の上に有機被覆層を重ねて形成することが好ましい。とりわけ、前記無機被覆層の上に有機被覆層を重ねて複合皮膜を形成させると、さらに良好な耐端面錆性が得られると共に、平板部の各種特性を付与する上で望ましいことも見出し、このことも本発明に加えた。
【００２０】
【実施例】
被めっき鋼板の鋼種を表１に示す成分の鋼とし、板厚を１．６ｍｍに調整した後に、以下のような処理を施した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
まず、前記鋼板を、温度を５０℃にした２０質量％の塩酸水溶夜中に１分浸漬する処理（該鋼板の表面を０．１μｍ除去）を施すか、又は機械的研削により最表面から厚み１．０μｍを除去するか、又は機械的研磨により最表面から厚み１．０μｍを除去した。
【００２３】
そして、上記表面層を除去した鋼板に、下記の表面処理を施した。
【００２４】
▲１▼  片面が２０ｇ／ｍ２の付着量になるように、両面に「電気亜鉛めっき」する
▲２▼  片面が５０ｇ／ｍ２の付着量になるように、両面に「溶融亜鉛めっき」する
▲３▼  ５０ｇ／ｍ２の付着量になるように、片面に「溶融Ｚｎ−５質量％Ａｌめっき」する
▲４▼１００ｇ／ｍ２の付着量になるように、片面に「５５質量％Ａ１−Ｚｎめっき」する。
【００２５】
▲５▼▲１▼のめっき上に、シリカ添加クロメート処理（Ｃｒ還元率３７質量％，Ｓｉ／Ｃｒの質    量比＝１．６）を、Ｃｒ換算で片面当たり４０ｍｇ／ｍ２塗布し、１５０℃で焼き付け    る
▲６▼  ▲１▼のめっき上に、シランカップリング剤（アミノプロピルトリメトキシラン）０．５質量％液を塗布し、１２０℃で焼き付ける
▲７▼  ▲５▼の上に、さらにクリアエポキシ樹脂（ジャパンエポキシキレジン株式会社製、エピコート８２８とエポメートＢ００２の混合硬化物）層を、保護層として７μｍ塗布し、１２０℃で２０分焼き付ける
▲８▼  ▲５▼の上に、さらにアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル）層を保護層として３μｍ塗布し、１００℃で焼き付ける。
【００２６】
このように処理して得られた亜鉛系めっき鋼板を、それぞれせん断機にて切断し、その耐端面錆性を調査した。耐端面錆性の評価は、切断した供試サンプルを、実験室内に１２０日間暴露し、端面を観察した。その結果を、赤錆面積発生率が１０％以下は◎、１０〜２０％は○、２０〜３０％は△、３０％以上は×として表し、表２に一括して示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２より、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、いずれも優れた耐端面錆性を有していることが明らかである。なお、これらの実施例における耐端面錆の促進試験は、実機の端面錆発生傾向と良好な相関があることを予め確認して採用したものである。このような条件下で耐端面錆の促進試験を行っても、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、いずれも優れた耐端面錆性を発揮しているので、実際に家電製品や事務機器等の部材として採用すれば、優れた耐端面錆性を示し、使用後に回収部材の再利用が可能となることも明らかである。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、従来より耐端面錆性が一層優れた亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法が提供される。従って、部品の再利用が可能となるばかりでなく、製品コストや材料使用量の大幅削減が達成できるので、本発明は、地球環境の保護に貢献すること大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】被めっき鋼板の表面を，酸洗後にＧＤＳ分析した結果を示す図である。
【図２】切断後の暴露試験で得られた亜鉛系めっき鋼板の暴露日数と、せん断面及び破断面の錆発生面積率との関係を示す図である。
【図３】亜鉛系めっき鋼板の切断面を説明する断面図である。
【符号の説明】
１    被めっき鋼板
２    表面濃化層
３    亜鉛系めっき層
４    破断面
５    せん断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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