(57)【要約】【課題】  本発明は、高温強度と耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板を提供する。  【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．００１〜０．２５％、Ｓｉ：０．００１〜０．０２５％、Ｍｎ：０．４２〜０．９５％、Ｐ：０．００３〜０．０２５％、Ｎｂ：０．０１〜０．５％を有する鋼の表面にＡｌを主体とする金属被覆を有することを特徴とする高温強度、耐酸化性に優れたＡｌ系めっき鋼板。必要に応じ、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．０４％、Ｎｉ：０．０１〜０．１％、Ｃｕ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００１％を含有してもよい。Ａｌ系めっき層としては、質量％で、Ｓｉ：１〜１５％を含有することが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．２５％、
Ｓｉ：０．００１〜０．０２５％、
Ｍｎ：０．４２〜０．９５％、
Ｐ  ：０．００３〜０．０２５％、
Ｎｂ：０．０１〜０．５％
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である鋼の表面にＡｌを主体とする金属被覆を有することを特徴とする高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【請求項２】
質量％で、更にＴｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．０４％の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【請求項３】
質量％で、更に
Ｎｉ：０．０１〜０．１％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１％、
Ｂ  ：０．０００３〜０．００１％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【請求項４】
Ａｌ系金属被覆の組成が質量％で、更にＳｉ：１〜１５％を含有することを特徴とする請求項１〜３に記載の高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【請求項５】
Ａｌ系金属被覆の組成が質量％で、更にＺｎ：１〜５０％、Ｓｉ：０．５〜１０％を含有することを特徴とする請求項１〜３に記載の高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【請求項６】
Ａｌ系金属被覆の組成が質量％で、更に
Ｍｇ：０．１〜１０％、
Ｃａ：０．００１〜５％、
Ｓｒ：０．００５〜２％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ｃｒ：０．０１〜２％、
Ｍｏ：０．０１〜２％、
Ｓｎ：０．１〜１０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜５に記載の高温強度、耐酸化性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気系部材、建材、各種熱器具等に使用する際に、高温においても強度の低下が少なく、高温での耐酸化性にも優れた鋼板に関する。このような特性を有する鋼板としてステンレス系の鋼板があるが、本発明によるＡｌ系めっき鋼板はステンレス系の材料よりも低廉で同等の特性を有することに特徴がある。
【背景技術】
【０００２】
溶融Ａｌ系のめっき鋼板はめっき層の耐熱性、耐食性が溶融Ｚｎ系のめっき鋼板よりも優れることから、自動車排気系部材、燃料タンク、建材、各種熱器具等に使用されている。溶融Ａｌめっき鋼板にはＳｉを添加したタイプと添加しないタイプがあり、一般にそれぞれＴｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２と呼ばれている。Ｓｉを添加したＡｌめっき鋼板は特に耐熱性（耐酸化性）が優れることが知られ、耐熱用途へ使用されている。一方で鋼成分も耐熱性（耐酸化性）、あるいは高温強度に影響することが知られ、例えば特開昭６０−１３０５９号公報（特許文献１）、特開２００１−８１５３２号公報（特許文献２）において耐熱性と高温強度に優れたＡｌめっき鋼板が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１３０５９号公報
【特許文献２】特開２００１−８１５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらは確かに常温での加工性と高温での強度のバランスを高めたものであるが、本発明者らがこれらの系で再試験をしたところ、耐酸化性のバラツキが大きいという事実を見出した。これはＡｌめっき時の欠陥に起因してその箇所が異常酸化を起こしていると推定された。特許文献１の成分系は鋼中のＣｒ，Ｓｉが高く、これらの元素は溶融Ａｌめっき時に不めっきを起こしやすいことが知られている。また、特許文献２の成分系はＭｎとＮｂの含有量が高く、このような場合にはやはり不めっきが発生しやすい傾向が認められた。その詳細な原因は不明であるが、これらの元素の複合酸化物が鋼板表面に濃化してＡｌめっき時に何らかの悪影響を及ぼしているものと推定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためにさなれ、常温での加工性、高温での強度に加えて安定した耐酸化性を有する溶融Ａｌめっき鋼板を提供するものである。高温強度の向上に対してＮｂは大きな影響を持つが、Ｍｎと共存すると前述したように表面めっき欠陥の懸念があるため、鋼成分の最適化を図ったものである。  上記目的を達成するために、第１の発明は、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．２５％、Ｓｉ：０．００１〜０．０２５％、Ｍｎ：０．４２〜０．９５％、Ｐ：０．００３〜０．０２５％、Ｎｂ：０．０１〜０．５％を含有し、残部および不可避的不純物からなる鋼の表面にＡｌを主体とする金属被覆を有することを特徴とする高温強度、耐酸化性に優れたＡｌ系めっき鋼板である。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に記載した鋼板の化学組成において、更に、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．０４％を含む点を規定したものである。
第３の発明は第１または２の発明において、更に、Ｎｉ：０．０１〜０．１％、Ｃｕ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００１％の１種または２種以上を含有する点を規定したものである。
第４の発明は、第１〜３の発明において、溶融Ａｌ系めっきが、Ｓｉ：１〜１５質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ合金めっきである点を規定したものである。
【０００７】
第５の発明は、第１〜３の発明において、溶融Ａｌ系めっきが、Ｚｎ：１〜５０％、Ｓｉ：０．５〜１０％を含有するＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金めっきである点を規定したものである。
第６の発明は、第１〜５の発明において、溶融Ａｌ系めっきが、更に、Ｍｇ：０．１〜１０％、Ｃａ：０．００１〜５％、Ｓｒ：０．００５〜２％。Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍｏ：０．０１〜２％、Ｓｎ：０．１〜１０％の１種または２種以上を含有することを規定したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、従来よりも優れた高温強度と耐酸化性を有するＡｌ系めっき鋼板を提供するものであり、より低廉な製品の品質を安定して向上させたものである。これによりＡｌ系めっき鋼板の適用部位が広がることになり、産業上の寄与は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
溶融Ａｌ系めっき鋼板の鋼成分がＡｌめっき後の特性に及ぼす影響として、以下のことが言える。まず高温強度に関しては、Ｎｂ，Ｍｎ，Ｂ，Ｍｏが高温強度に効果がある。また、Ａｌめっきの耐酸化性に関しては、Ｔｉ添加の効果がある。また、Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ等の元素はそれ自体Ａｌめっき鋼板の耐酸化性に効果を及ぼすが、その一方で焼鈍炉の中で表面に濃化してＡｌめっき時の表面欠陥を増大させる。この表面欠陥は結果として耐酸化性の低下をもたらすために、これらの元素は耐酸化性に対してバラツキの大きな結果を与える。
【００１０】
本発明の知見によれば、更にＮｂとＭｎ、あるいはＮｂとＭｏが共存するときにも同様の効果が認められ、これらの元素はいずれも高温強度には寄与するが、耐酸化性という意味では必ずしも良い影響を及ぼさない。本発明においては、Ｓｉ，Ｃｒ，Ａｌ等の元素はできるだけ低減することが望ましく、また、Ｎｂ，Ｍｎ，Ｍｏの量を最適化したところに特徴がある。また、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ等の元素は表面欠陥を防止する効果があり、その結果として耐酸化性の向上に寄与する。以下、各鋼成分の限定理由について詳述する。
【００１１】
本発明において、鋼板中のＣは上限を０．２５％とする。これ以上添加すると鋼板の靱性、延性の低下が著しいためである。下限は製鋼工程における負荷から決定される。しかし、常温での加工性を考慮すると、望ましくは０．０５％以下であり、更に望ましくは０．０２％以下である。
鋼中のＳｉは、前述したようにＡｌめっき時の表面欠陥を増大させて結果として耐酸化性を低下させる要因となる。この影響はＭｎとの共存でより助長され、この意味から０．０２５％以下とする。下限は製鋼工程での負荷に依存する。
【００１２】
鋼中Ｍｎは、０．４２〜０．９５％の範囲となるように添加する必要がある。Ｍｎは高温強度に効果があり、Ｎｂとの共存を前提として０．４２％以上の添加が必要であるが、０．９５％を超えると耐酸化性のバラツキが大きくなる。
鋼中Ｐは、鋼板の冷間、熱間加工性を害する元素であるため、必要以上の添加は望ましくなく、本発明においても０．０２５％以下に限定する。下限を限定したのは製鋼工程の負荷が過大になるためである。
【００１３】
鋼中Ｎｂは高温強度への影響が大きく、０．０１％以上添加が必要である。より望ましくは０．０８％以上で安定した高温強度が得られる。一方、Ｍｎとの共存によりＡｌめっき時の表面欠陥に影響するため、必要以上に添加することは望ましくなく、上限を０．５％とする。
鋼中Ｍｏも、Ｎｂ同様に高温強度への影響が大きい。この意味で添加することが好ましいが、ＭｏもＮｂと同様に共存する時にＡｌめっきへの表面欠陥を増大させることが判明した。従って、添加する場合には、０．０１％以上、０．０４％以下に制限する必要がある。
【００１４】
鋼中Ｔｉは、前述したようにＡｌめっきの表面欠陥を抑制する効果、あるいは表面欠陥があったときの耐酸化性劣化を抑制する効果があり、０．０１％以上添加することが好ましい。その効果が飽和することから上限を０．５％とするのが望ましい。
鋼中Ｎｉ，Ｃｕも、Ｔｉ同様にＡｌめっき時の表面欠陥防止効果が認められた。このため、０．０１％以上添加することが好ましい。しかし、必要以上に添加すると鋼板の加工性を低下させ、また、比較的高価な元素でもあることから上限を０．１％とするのが望ましい。
【００１５】
Ｂも、Ｎｂ，Ｍｏと同様に高温強度に寄与する。この意味から添加する場合には０．０００３％以上とするが、必要以上に添加すると鋼板の加工性を低下させるために上限を０．００１％とするのが望ましい。
上記した以外の元素については特に限定しないが、通常の鋼板に含有されうる元素としてＡｌ，Ｓ，Ｎ等がある。これらは通常Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．００１％以下程度の範囲で含有されることが多い。
【００１６】
次に、Ａｌ系被覆層の限定理由について詳述する。溶融Ａｌ系めっきとしては、純Ａｌめっきを適用することもできるが、耐酸化性を要求される用途であることを考慮するとＳｉ：１〜１５％を含有するＡｌ−Ｓｉ合金めっきとすることがより好ましい。このとき耐酸化性を得るためにはＳｉが１％以上必要で、一方、過剰なＳｉの添加は浴温の上昇や粗大なＳｉ初晶の晶出につながり、耐食性やめっきの加工性が低下することから上限値を１５％とする。
【００１７】
溶融Ａｌ系めっきにおいて、Ａｌ−Ｚｎ合金めっきが主として建材用途で使用が広がりつつある。Ａｌ−Ｚｎ合金めっき系においても本発明は有効である。このときＺｎ量は１〜５０％とする。Ｚｎを添加するときにはＺｎによる犠牲防食機能が発揮されることが望ましいが、Ｚｎ１％以下ではその効果は認められない。また、Ｚｎを５０％超含有すると、Ｚｎの酸化により鋼板自体の耐酸化性が大きく低下する。Ｓｉは、耐酸化性に寄与し、０．５％以上が必要で、一方過剰な添加は耐食性、めっきの加工性から望ましくなく、０．５〜１０％に限定する。
【００１８】
その他の元素については必要に応じて、Ｍｇ：０．１〜１０％、Ｃａ：０．００１〜５％、Ｓｒ：０．００５〜２％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍｏ：０．０１〜２％、Ｓｎ：０．１〜１０％の１種または２種以上を含有することができる。これらの元素はＡｌ系めっき層の耐食性をより向上させることができる。
【００１９】
本発明において、付着量、めっき前処理、後処理等については特に限定するものではない。めっき付着量は通常の片面３０〜１００ｇ／ｍ2 の範囲でなんら問題ない。めっき後処理として一次防錆、潤滑性を目的としてクロメート処理、樹脂被覆処理等ありうるが、有機樹脂は加熱すると消失してしまうため好ましくない。クロメート処理も近年の６価クロム規制を考慮すると、電解クロメート等の３価の処理皮膜が好ましい。
【００２０】
Ａｌ系めっき鋼板の製造法についても何ら限定するものではない。通常の製鋼、熱延条件が適用可能である。Ａｌ系めっきは現在工業的には通常溶融めっき法で施されるが、これに限定せず、非水溶媒からの電気めっき、蒸着処理等も使用可能である。めっき前処理としてＮｉ，Ｆｅ系プレめっき等もありうるが、これも適用可能である。
【実施例】
【００２１】
次に実施例で本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
通常の熱延、冷延工程を経た、表１に示すような鋼成分の冷延鋼板（板厚０．８ｍｍ）を材料として、溶融Ａｌめっきを行った。溶融Ａｌめっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、めっき後ガスワイピング法でめっき付着量を両面１２０ｇ／ｍ2 に調節してその後冷却し、ゼロスパングル処理を施した。この際のめっき浴組成としてはＡｌ−１０％Ｓｉ−２％Ｆｅであった。浴中のＦｅは浴中のめっき機器やスリップから供給される不可避のものである。めっき外観は不めっき等なく良好であった。Ａｌめっき前の焼鈍時の板温を変えることで、強度レベルの制御をした。このようにして製造した溶融Ａｌめっき鋼板の耐酸化性、高温強度を評価した。その結果を表２に示す。
【００２２】
（１）耐酸化性
５０×５０ｍｍの試料を７００℃で保定した大気炉中に挿入して２００ｈｒ保定した。加熱後の外観から耐酸化性を評価した。耐酸化性の良くない試料は表面に鉄の酸化起因の赤スケールが発生するため、これの有無で判定した。このとき製品バラツキを明確にするために、各１０枚づつ試験を行ない、１枚でも赤スケールが発生したものは赤スケール発生との評価とした。
○：赤スケール無し
×：赤スケール発生
（２）高温強度
ＪＩＳ  Ｇ  ０５６７に準拠した高温引張試験を実施し、６００℃における圧延方向の引張強さで評価した。
○：ＴＳ２００ＭＰａ以上
×：ＴＳ２００ＭＰａ未満
【００２３】
【表１】
2005015907.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005015907.tif 000003
【００２５】
Ｎｏ．１のＮｂを添加しない成分系においては、十分な高温強度が得られなかった。また、Ｎｏ．５，６のＮｂを添加し、Ｍｎ，Ｍｏを高めた系については、１０枚の耐酸化性試験において１〜３枚の赤スケール発生が認められた。これ以外の水準の試験においては、耐酸化性、高温強度共に優れた溶融Ａｌめっき鋼板が得られた。
【００２６】
（実施例２）
表１のＮｏ．７の冷延鋼板を使用して、表３に示すようにＡｌ系めっきのめっき組成を変更した。めっき付着量は両面約１２０ｇ／ｍ2 で一定とした。こうして得られたＡｌ系めっき鋼板の耐酸化性と高温強度を評価した。高温強度はめっき組成によらずほぼ一定で、良好であった。また、耐酸化性もＺｎ含有量増大に伴い、表面のＺｎ酸化物と思われる粉体の付着は認められたが、赤スケールは全水準において発生しなかった。
【００２７】
【表３】
2005015907.tif 000004
特許出願人    新日本製鐡株式会社
代理人  弁理士    椎  名      彊  他１