(57)【要約】【課題】再加熱後も黒変することなく、しかも強度低下を防ぐことが可能な耐黒変性及び溶接性に優れたアルミ系めっき鋼板及びこれを用いた防爆バンドを提供する。【解決手段】Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきを施したアルミ系めっき鋼板からなり、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときの黒変及び強度低下を防ぐことができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときに黒変しないことを特徴とする溶融アルミ系めっき鋼板。
【請求項２】
前記組成のうち、Ｃが０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶融アルミ系めっき鋼板。
【請求項３】
組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、めっき後に５００℃以上７００℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して１０％以下であることを特徴とする溶融アルミ系めっき鋼板。
【請求項４】
前記組成のうち、Ｃが０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．１質量％以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３に記載の溶融アルミ系めっき鋼板。
【請求項５】
組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施された溶融アルミ系めっき鋼板を用いた防爆バンド。
【請求項６】
前記組成のうち、Ｃが０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上である溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする請求項５に記載の防爆バンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐加熱黒変性及び溶接性に優れた溶融アルミ系めっき鋼板及びこれを用いた防爆バンドに関する。
本願は、２００５年２月１０日に日本に出願された特願２００５−０３４３５７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＲＴ(Cathode-ray Tube)では、爆縮による危険を防止するために防爆バンドによる補強が行われている。この防爆バンドは、帯状の鋼板がＣＲＴのパネル側面部に合わせて折り曲げられ、且つ、その端部同士が溶接されて枠状に形成されたものである。また、この防爆バンドの四隅には、それぞれ金属製のブラケットが溶接により取り付けられている。そして、この防爆バンドをＣＲＴの周囲に嵌め込む際には、約５００℃〜６００℃で加熱膨張させた防爆バンドをＣＲＴの周囲に嵌め込むと同時に急速に冷却させる。すると、この急速冷却によって防爆バンドが収縮し、このとき発生する防爆バンドの張力によってＣＲＴの空気圧による変形が補正される。
【０００３】
ところで、防爆バンドでは、上述したＣＲＴの空気圧による変形を補正するのに必要な張力を得ようとする結果、その重量が大きくなってしまうといった問題があった。例えば２１インチ用の防爆バンドでは７００ｇ以上にもなる。また、防爆バンドの形状によっては、０Ｔ曲げ加工を施すタイプもあり、その強度と加工性の両方を満足する鋼板が必要である。さらに、この防爆バンドは、ＣＲＴに取り付けた後、室内の温度や湿度などの変化によって錆が発生してしまう問題もある。このような錆の発生は、外観上の問題だけでなくＣＲＴの電子ビームにも悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、この防爆バンド用の鋼板には、用途上塗油することはできない。そこで、防爆バンドでは、このような錆の発生を防ぐために、電気亜鉛めっき鋼板や、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛−アルミめっき鋼板、溶融アルミめっき鋼板などが使用されている。
【０００４】
このうち、亜鉛系めっき鋼板は、防爆バンドを５００℃〜６００℃に加熱膨張させる過程で亜鉛の合金化が進み、黒変してしまう問題がある。この黒変の発生は、外観上の問題であるが、その商品価値を大きく低下させることになる。一方、アルミ系めっき鋼板は、例えば高周波加熱のような短時間での高温加熱では全く黒変しないものの、ガス加熱の場合、例えば５５０℃以上の高温で比較的長い時間、例えば６５０℃で１５秒程度以上加熱されると、上述した黒変の問題が発生してしまう虞がある。
【０００５】
なお、本発明に関連する公知文献としては、例えば下記特許文献１〜４がある。すなわち、
特許文献１には、めっき後の加熱中にＦｅ、Ａｌの相互拡散を防止する緻密なＡｌＮ層を生成させ、合金化を抑制する耐熱性アルミニウム表面処理鋼板の製造法が記載されている。
特許文献２には、鋼成分としてＯを一定量含有し、かつＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｂ等を限定してsol-Ｎを安定的に残存させるような成分系とし、これに溶融アルミめっきを施すことで、合金化による黒変を防止した溶融アルミめっき鋼板が記載されている。
特許文献３には、Ｔｉ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｕを添加することで、高温成形に適し高温成形後に高強度となるアルミめっき鋼板が記載されている。
特許文献４には、めっき後にフリー窒素を残して加熱時にめっき層と鋼板との境界に合金化を抑制するＡｌＮのバリヤー層が形成され、使用温度が５５０℃近辺と高温であっても、めっき層が黒変色しない高温におけるめっき層光沢保持性に優れた溶融Ａｌめっき鋼板の製造法が記載されている。しかし、ＳｉとＭｎが低いので、Ａｌが０．０２％以下では連続鋳造時の鍋(レードル)交換時などで脱酸が不足することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平２−６１５４４号公報
【特許文献２】特開平９−１９５０２１号公報
【特許文献３】特開２００３−３４８４４号公報
【特許文献４】特公平５−２６８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、再加熱後も黒変することなく、しかも強度低下を防ぐことが可能な耐黒変性及び溶接性に優れた溶融アルミ系めっき鋼板及びこれを用いた防爆バンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の参考態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．００５質量％以下、Ｎが０．００５質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときに黒変しないことを特徴とする。
また、本発明の参考態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、上記の溶融アルミ系めっき鋼板において、その組成うち、Ｃが０．００３質量％以下、Ｎが０．００４質量％以下、Ｐが０．０５質量％以上０．０８質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下であり、０．２質量％耐力ＰＳが３００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが４００ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときに黒変しないことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、第１の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板において、その組成のうち、Ｃが０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
また、本発明の参考態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．００５質量％以下、Ｎが０．００５質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、５００℃以上７００℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して１０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の参考態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、上記の溶融アルミ系めっき鋼板において、その組成のうち、Ｃが０．００３質量％以下、Ｎが０．００４質量％以下、Ｐが０．０５質量％以上０．０８質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下であり、０．２質量％耐力ＰＳが３００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが４００ＭＰａ以下であることを特徴とする。
また、本発明の第３の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、５００℃以上７００℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して１０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、第３の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板において、その組成のうち、Ｃが０．０５質量％以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
また、本発明の参考態様に係る防爆バンドは、その組成が質量比で、Ｃが０．００５質量％以下、Ｎが０．００５質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施された溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の参考態様に係る防爆バンドは、上記の防爆バンドにおいて、その組成のうち、Ｃが０．００３質量％以下、Ｎが０．００４質量％以下、Ｐが００５質量％以上０．０８質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．３質量％以下であり、０．２質量％耐力ＰＳが３００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが４００ＭＰａ以上である溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
また、本発明の第５の態様に係る防爆バンドは、その組成が質量比で、Ｃが０．２質量％以下、Ｎが０．００７質量％以下、Ｓｉが０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｐが０．１質量％以下、Ｓが０．０２質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｎｂが０．０１質量％以上０．０８質量％以下、solＡｌが１．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とする溶融アルミ系めっきが施されたアルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第６の態様に係る防爆バンドは、上記の防爆バンドにおいて、その組成のうち、Ｃが０．０５以上０．２質量％以下、Ｓｉが０．１以上０．３質量％以下、Ｍｎが１．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｎｂが０．０３質量％以上０．０５質量％以下であり、降伏点ＹＰが４００ＭＰａ以上、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上である溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、再加熱後も黒変することなく、しかも強度低下を防ぐ
ことが可能なことから、防爆バンドに用いるのに最適な耐黒変性及び溶接性に優れた溶融
アルミ系めっき鋼板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明を適用した防爆バンドの一構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す防爆バンドのブラケットの取り付け部分を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した溶融アルミ系めっき鋼板及びこれを用いた防爆バンドについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、特に断らない限り、％は質量％を示す。
【００１８】
先ず、本発明を適用した第１の溶融アルミ系めっき鋼板について説明する。
この第１の溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．００５％以下、Ｎが０．００５％以下、Ｓｉが０．１％以上０．５％以下、Ｐが０．１％以下、Ｓが０．０２％以下、Ｍｎが１．０５％以上２．０％以下、solＡｌが１．０％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることを特徴とするものである。
【００１９】
具体的に、この第１の溶融アルミ系めっき鋼板を構成する各組成元素のうち、鋼成分中のＣは、極低炭素(IF:Interstitial Free)鋼とするため、Ｔｉ、Ｎｂ等に固定されるが、その含有量が高くなると、固定に必要なＴｉ、Ｎｂを多量に添加しなければならず、コストアップの原因となる。また、透磁率等の磁気特性にも悪影響を及ぼすため、その上限を０．００５％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、製造のし易さの点からはＣは０．００３％以下であるのが好ましい。
【００２０】
鋼成分中のＮは、Ｃと同様にＩＦ鋼とするため、Ｔｉ、Ｎｂ等に固定されるが、その含有量が高くなると、固定に必要なＴｉ、Ｎｂを多量に添加しなければならず、コストアップの原因となる。また、透磁率等の磁気特性にも悪影響を及ぼすため、その上限を０．００５％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、製造のし易さの点からはＮは０．００４％以下であるのが好ましい。
鋼成分中のＭｎは、再加熱時の耐黒変性と常温および再加熱時の強度を確保するのに有効な元素であり、強度を確保する上で少なくとも１．０５％（その公差の範囲を含む。）以上添加する。Ｍｎが１．０５％以上で再加熱時の耐黒変性と再加熱時の１０％以上の強度低下を抑制できる。一方、２．０％を超えて添加すると、溶接性や溶接部の機械的特性のばらつきが大きくなり加工性が低下するため、その上限を２．０％（その公差の範囲を含む。）とする。なお、製造しやすさの点からはＭｎは１．３％以下であるのが好ましい。
【００２１】
鋼成分中のＳｉは、再加熱時の耐黒変性を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、めっきの濡れ性が悪くなり、不めっきの原因となるため、その上限を０．５％（その公差の範囲を含む。）とする。すなわち、鋼成分のＭｎ，Ｓｉは、その含有量を高めると、Ａｌ−Ｓｉ合金化を抑制するＡｌＮ（アルミナイトライド）と同様の効果を発揮する。一方、Ｓｉの含有量の下限は０．１％とする。Ｓｉ含有量がこの値未満であると、耐黒変性が得られないためである。更にＳｉが０．１％以上で、再加熱時の１０％以上の強度低下を抑制できる。
ＭｎやＳｉはメッキ前の加熱中およびメッキ中に、鉄に固溶した形態と酸化物の形態で鋼板の表面近傍に濃化して存在する。ＭｎやＳｉは結晶粒内と結晶粒界に存在する。
【００２２】
亜鉛メッキの場合には、酸化物を生成しやすいＳｉやＭｎが多く含まれると、メッキの前に鋼板表面に酸化膜を形成して、メッキ性を阻害することが知られている。これは、ＺｎよりもＭｎとＳｉの方が酸素との親和力が強い為に一端生成したＭｎやＳｉの酸化物を容易に還元できない為である。
しかし、アルミメッキの場合には、Ａｌの方がＳｉやＭｎに比べて酸素との親和力が強い為にＳｉやＭｎの酸化物を還元することが出来る。したがって、ＭｎやＳｉが多く含まれても、メッキ前の加熱中に生成した酸化物は還元されてメッキ性を阻害することが無いばかりでなく、メッキ後に界面に濃化した固溶Ｍｎや固溶Ｓｉの形態で存在することになる。しかし、Ｓｉは酸化性がＭｎより強いので、酸化物が過剰に出来るとメッキ性を阻害する量の酸化物が界面に生成するので、前述したようにその上限がある。
【００２３】
これらの界面に濃化して存在するＭｎやＳｉは、メッキ後に再加熱した際にＦｅが鋼板からメッキ中に拡散するのを阻害する。このことにより本特許で示した温度と時間の範囲で再加熱中に黒変が発生するのを防止する。しかし、この再加熱の際に、界面に存在しているＭｎやＳｉが界面から移動するとＦｅの拡散を阻害する効果が弱くなり本発明の時間と温度内でも黒変が発生することになる。ＳｉやＭｎが自由に動かない為には、結晶粒内に固溶しているＳｉやＭｎが結晶粒界に移動しないように、再加熱前に既に結晶粒界にＭｎやＳｉが充分な量存在している必要がある。
【００２４】
更に、固溶強化型元素である、ＭｎやＳｉが鋼板中に多く含まれると、高温再加熱した場合に、強度の低下を１０％以下に抑えられることを発明者は見出した。もしも、再加熱時にＭｎやＳｉが鋼中を自由に動くと強度の低下が生じると考えられる。ＳｉやＭｎが自由に動かない為には、結晶粒内に固溶しているＳｉやＭｎが結晶粒界に移動しないように、既に結晶粒界にＭｎやＳｉが充分な量存在している必要がある。この為にはＭｎとＳｉの濃度は高い方が良く、その下限濃度が存在する。
したがって、再加熱時の黒変と強度の低下を併せて防止する為には、結晶粒内に固溶しているＳｉやＭｎが結晶粒界に移動しないように、既に結晶粒界にＭｎやＳｉが充分な量存在している必要があると考えられる。この為に、再加熱時の黒変と強度の低下を併せて防止する為に必要なＭｎとＳｉ量の下限値はほぼ同様な量であることを発明者は見出した。
【００２５】
この下限値は、Ｓｉは０．１％以上、Ｍｎは１．０５％以上であり、再加熱時に、鋼板の界面や内部にある固溶元素が動いても、界面拡散や強度の低下に影響を及ぼさない程度に充分な量である。
鋼成分中のＰは、強度を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、鋼板の靱性を低下させると共に溶接性も劣化させるため、その上限を０．１％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、Ｐの含有量の下限は０．０１％であるのが好ましい。Ｐ含有量がこの値未満であると、十分な強度が得られないためである。
【００２６】
鋼成分中のＳは、不純物として不可避的に含有される元素であり、熱延字の割れや疵の原因となる。また、溶接性を低下させたり、磁気特性も低下させたりするので、極力低減する必要があるが、その上限を０．０２％（その公差の範囲を含む。）とすることで、そのような問題を抑えることができる。
鋼成分中のsol(固溶)Ａｌは、溶鋼の脱酸剤として添加されるものであり、その上限を１．０％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、sol．Ａｌの含有量の下限は０．００５％であることが好ましい。Sol．Ａｌ含有量がこの値未満であると、十分な脱酸効果が得られないためである。
なお、ここで言う上限又は下限値とは、測定値の平均値で定義されるものであり、「その公差の範囲を含む」とは、分析値に誤差がある場合に、上記平均値で定義した上限又は下限値に公差の値をそれぞれ加算又は減算し、これらの値を新たな上限又は下限値にすることである。
【００２７】
アルミ系めっきは、めっき界面でＡｌ−Ｆｅ合金層が厚く成長しやすく、成長した合金層が加工時のめっき剥離を引き起こす原因となる。このため、Ａｌを主体とする溶融アルミめっき浴中にＳｉを質量比で６％以上１２％以下程度添加することで、この合金層の成長を抑えると共に、上記鋼成分中のＳｉと同様に耐黒変性を確保できる。
【００２８】
以上のような組成からなる第１の溶融アルミ系めっき鋼板は、例えば２５０秒〜４５０秒間、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときに黒変せず、しかも５００℃以上７００℃以下に再加熱したときの強度低下を１０％以下に抑えることができる。また、５００℃以上７００℃以下で、上記の時間より短く加熱した場合には、黒変しない。但し、９００秒以上加熱すると、黒変する可能性がある。さらに、この第１の溶融アルミ系めっき鋼板では、前記鋼成分中の組成を、Ｃが０．００３％以下、Ｎが０．００４％以下、Ｐが０．０５％以上０．０８％以下、Ｍｎが１．０５％以上１．３％以下の範囲とすることで、０．２％耐力ＰＳを３００ＭＰａ以上とし、引張強さＴＳを４００ＭＰａ以上とすることができる。
【００２９】
次に、本発明を適用した第２の溶融アルミ系めっき鋼板について説明する。
この第２の溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Ｃが０．２％以下、Ｎが０．００７％以下、Ｓｉが０．１％以上０．５％以下、Ｐが０．１％以下、Ｓが０．０２％以下、Ｍｎが１．０５％以上２．０％以下、Ｎｂが０．０１％以上０．０８％以下、solＡｌが１．０％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼板に、Ａｌを主体とするアルミ系めっきが施されることを特徴とするものである。
【００３０】
具体的に、この第２の溶融アルミ系めっき鋼板を構成する各組成元素のうち、鋼成分中のＣは、強度を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、加工性及び溶接性が悪くなるため、その上限を０．２％（その公差の範囲を含む。）とする。
鋼成分中のＮは、不可避的に含有される元素であり、その含有量が高くなると、Ｔｉ、Ｎｂを多量に添加しなければならず、コストアップの原因となる。また、透磁率等の磁気特性にも悪影響を及ぼすため、その上限を０．００７％（その公差の範囲を含む。）とする。
【００３１】
鋼成分中のＭｎは、再加熱時の耐黒変性と常温および再加熱後の強度を確保するのに有効な元素であり、強度を確保する上で少なくとも１．０５％（その公差の範囲を含む。）以上添加する。一方、２．０％を超えて添加すると、溶接性や溶接部の機械的特性のばらつきが大きくなり加工性が低下するため、その上限を２．０％（その公差の範囲を含む。）とする。
鋼成分中のＳｉは、再加熱時の耐黒変性を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、めっきの濡れ性が悪くなり、不めっきの原因となるため、その上限を０．５％（その公差の範囲を含む。）とする。すなわち、鋼成分のＭｎ，Ｓｉは、その含有量を高めると、Ａｌ−Ｓｉ合金化を抑制するＡｌＮ（アルミナイトライド）と同様の効果を発揮する。一方、Ｓｉの下限は０．１％とする。Ｓｉの量がこの値を下回ると、再加熱時に合金化が進んで黒変が発生するためである。
【００３２】
鋼成分中のＰは、強度を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、鋼板の靱性を低下させると共に溶接性も劣化させるため、その上限を０．１％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、Ｐの下限は０．０１％であることが好ましい。Ｐの量がこの値を下回ると、十分な強度が得られないためである。
鋼成分中のＳは、不純物として不可避的に含有される元素であり、熱延時の割れや疵の原因となる。また、溶接性を低下させたり、磁気特性も低下させたりするので、極力低減する必要があるが、その上限を０．０２％（その公差の範囲を含む。）とすることで、そのような問題を抑えることができる。
鋼成分中のＮｂは、炭窒化物を形成し、強度向上に寄与する元素であり、その強度向上を図る上で、少なくとも０．０１％（その公差の範囲を含む。）以上添加する。一方、０．０８％を超えて添加しても、その強度向上の効果が飽和するため、その上限を０．０８％（その公差の範囲を含む。）とする。
鋼成分中のsol．Ａｌは、溶鋼の脱酸剤として添加されるものであり、その上限を１．０％（その公差の範囲を含む。）とする。一方、sol(固溶)Ａｌの下限は０．００５％であることが好ましい。sol(固溶)Ａｌの量がこの値を下回ると、十分な脱酸効果が得られないためである。
なお、ここで言う上限又は下限値とは、測定値の平均値で定義されるものであり、「その公差の範囲を含む」とは、分析値に誤差がある場合に、上記平均値で定義した上限又は下限値に公差の値をそれぞれ加算又は減算し、これらの値を新たな上限又は下限値にすることである。
【００３３】
アルミ系めっきは、めっき界面でＡｌ−Ｆｅ合金層が厚く成長しやすく、成長した合金層が加工時のめっき剥離を引き起こす原因となる。このため、Ａｌを主体とする溶融アルミめっき浴中にＳｉを質量比で６％以上１２％以下程度添加することで、この合金層の成長を抑えると共に、上記鋼成分中のＳｉと同様に耐黒変性を確保している。
【００３４】
以上のような組成からなる第２の溶融アルミ系めっき鋼板は、例えば２５０秒〜４５０秒間、５００℃以上７００℃以下に再加熱したときに黒変せず、しかも例えば１０秒〜３０秒間、５００℃以上7００℃以下に再加熱したときの強度低下を１０％以下に抑えることができる。但し、９００秒以上加熱した場合には黒変する可能性がある。さらに、この第２の溶融アルミ系めっき鋼板では、前記鋼成分中の組成を、Ｃが０．０５％以上０．２％以下、Ｓｉが０．１％以上０．３％以下、Ｍｎが１．０５％以上１．５％以下、Ｎｂが０．０３％以上０．０５％以下の範囲とすることで、降伏点ＹＰを４００ＭＰａ以上とし、引張強さＴＳが５５０ＭＰａ以上とすることができる。
【００３５】
上記第１及び第２の溶融アルミ系めっき鋼板は、例えば図１に示すようなＣＲＴ(Cathode-ray Tube)１０の防爆バンド１に用いて最適なものである。具体的に、この防爆バンド１は、ＣＲＴ１０の周囲に嵌め込まれたバンド本体１ａと、このバンド本体１ａに設けられたブラケット２とを備えている。このうち、バンド本体１ａは、上記溶融アルミ系めっき鋼板を所定の長さで帯状に切断し加工したものを、ＣＲＴ１０のパネル側面形状に合わせて折り曲げて、その長手方向の端部同士を溶接部３で溶接することによって、全体として枠状に形成したものである。一方、ブラケット２は、ＣＲＴ１０を受像機のキャビネットに取り付けるために、例えば略Ｌ字状に折り曲げられた金属部材であり、バンド本体１ａの四隅の対角位置にある各溶接部３に、それぞれスポット溶接により取り付けられている。
【００３６】
スポット溶接は、防爆バンドの形状に加工する際に図１あるいは図２に示す溶接を行う。この時点では、鋼板はメッキしたままの状態なので、黒変というメッキ表面の変化は生じていない。また、メッキ層中に存在して、溶接性に関係しそうな合金層の厚みは、鋼板の成分に関わらず、メッキ中のＳｉ濃度の影響が大きく、前述したように、メッキ浴中のＳｉが６％以上１２％以下では合金層の成長が抑制出来ることから、この範囲では溶接性に及ぼすメッキ層の影響は非常に小さい。発明者らはＡｌを主体としたメッキ鋼板の場合には、むしろ、鋼板中のＣ，Ｓ，Ｐという元素が影響を及ぼすことを見出した。これらの元素は、スポット溶接時に鋼板の表面がメッキ層とともに溶融する際に、溶融界面に集積するか、溶融界面の強度を低下する可能性が有る。
発明者らはＡｌを主体としたメッキ鋼板の場合には、Ｃ≦０．２％もしくは、Ｐ≦０．１％、Ｓ≦０．０２％であれば溶接性は問題ないことを突き止めた。
【００３７】
以上のような構造を有する防爆バンド１は、例えば１０秒〜３０秒間、約５００℃以上６００℃以下で加熱し膨張させたバンド本体１ａをＣＲＴ１０の周囲に嵌め込むと同時に急速に冷却させる。すると、このバンド本体１ａが収縮し、ＣＲＴ１０の周囲に焼き嵌めされる。そして、このとき発生するバンド本体１ａの張力によってＣＲＴ１０の空気圧による変形が補正される。
【００３８】
上述したように、この防爆バンド１は、再加熱後もバンド本体１ａが黒変することなく、しかも溶接部３の強度低下を防ぐことが可能な耐黒変性及び溶接性に優れた上記溶融アルミ系めっき鋼板を用いている。したがって、上記溶融アルミ系めっき鋼板からなる防爆バンド１は、再加熱後も光沢を維持し且つ防錆性にも優れている。さらに、この防爆バンド１は、従来のものよりも軽量であり且つ優れた加工性と十分な強度を有しているため、ＣＲＴ１０を受像機のキャビネットに安定して取り付けることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとするが、以下の実施例は本発明の技術範囲を限定するものではない。
先ず、第１の溶融アルミ系めっき鋼板の参考例及び比較例として、表１に示す各鋼成分の異なった鋼を鋳造し、再加熱後、熱延、酸洗、冷間圧延、焼鈍を行い、鋼板を得た。そして、各鋼板に対して無酸化炉(ＮＯＦ:Non Oxygen Furnace)−還元炉(ＲＦ:Reduction Furnace)方式（ＮＯＦ板温≧６００℃、ＲＦ板温≧８００℃）の溶融めっきラインでアルミめっき浴中の品種（Ｓｉ濃度９％〜１１％、めっき浴温度６４０℃〜６７０℃）を変えて溶融めっきを施した。還元炉中の露点は０℃〜−４０℃の範囲に調整した。そして、調質圧延を行い、最終的に板厚１．７ｍｍの各サンプル１〜１７を作製した。なお、表１中において、サンプル３のＣＲは、冷延材を示し、サンプル４のＧＩは、溶融亜鉛めっきを示し、サンプル５のＧＬは、ガルバリウム(Ａｌ５５％−Ｚｎ)を示す。
【００４０】
【表１】
2012082521.tif 000002
【００４１】
以上に作製された表１に示す各サンプルの常温での機械特性、加熱後の機械特性、耐食性、黒変性、溶接性、加工性についての評価を行った。その評価結果を表２に示す。尚、表２と表４で、ＰＳとＴＳの単位はＭＰａ，Ｅｌの単位は％である。
【００４２】
【表２】
2012082521.tif 000003
【００４３】
なお、機械特性については、各サンプルに対して常温の場合の引張り試験と、５５０℃で３０秒加熱した場合の引張り試験（サンプル２〜６，１０，１７を除く）を行い、その０．２％耐力ＰＳ（ＭＰａ）、引張強さＴＳ（ＭＰａ）、伸び（％）を測定した。なお、本引張り試験は、ＪＩＳＺ２２４１の金属材料引張試験に従い、各サンプルごとにＪＩＳ５号の試験片を作製して、引張方向を幅方向（Ｃ）として行った。また、耐食性については、各サンプル（サンプル１０，１７を除く）に対して塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を行い、その７２時間後の赤錆発生率と白錆発生率を測定した。黒変性については、各サンプル（サンプル３，１０，１７を除く）をラボ加熱炉（炉温７００℃）で加熱し、板温（加熱時間）が、５００℃（２５０秒）、５５０℃（２８０秒）、６００℃（３６０秒）、６５０℃（４５０秒）となった時点で外観から評価した。なお、表２中の黒変性評価のうち、○は変色なし、□は表面積の１０％以下が灰色変色、△は表面積の５０％以下が灰黒色変色、×は表面積の５０％を超えて黒色変色である。また、溶接性については、各サンプル（サンプル１０，１７を除く）に対してピールテストを行った。なお、本ピールテストでは、各サンプルごとに３０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を一対作製し、これら試験片をスポット溶接（ナゲット径５ｍｍ）した後に、万力とペンチとで引き剥がし、そのナゲット部における破断状況を目視によって観察した。なお、表２中のピールテスト評価のうち、○はナゲット外破断、×はナゲット内破断である。また、加工性については、各サンプル（サンプル１０，１７を除く）に対して０Ｔ曲げ試験(板状の試験片を１８０度の角度になるまで折り曲げる試験)を行った。なお、本曲げ試験では、各サンプルごとに３０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を作製し、折り曲げ試験機で試験片を挟まずに折り曲げ、その０Ｔ曲げ部における割れの有無を目視によって観察した。なお、表２中の０Ｔ曲げ評価のうち、○は割れの発生なし又は微細な割れ（試験片の長さの１／９以下）であり、△は小さな割れ（試験片の長さの１／２以下）であり、×は大きな割れが発生又は破断かそれに近いものである。
【００４４】
表２からわかるように、サンプル３〜６ように、Ｃが０．００５％を超えるものは、時効しやすく、０Ｔ曲げ試験でも割れの発生が見られた。また、サンプル２〜５，７のように、Ｍｎが１．０５％未満となるものは、ＴＳ≧４００ＭＰａとなり、強度不足となった。また、サンプル６のように、Ｍｎが２．０％を超えるものは、ＴＳ≧６００ＭＰａとなり、強度が高く過ぎ、加工性が劣化する。さらに合金コストも高くなる。また、サンプル１０のように、Ｓｉが０．５％を超えるものは、めっきの濡れ性が悪くなり、不めっきとなった。また、サンプル１４のように、Ｓが０．０２％を超えるものは、ピールテストでピール内破断が発生し、溶接部の強度低下が見られた。また、サンプル１６のように、Ｐが０．１％を超えるものは、ピールテストでピール内破断が見られ、溶接部の強度低下が見られた。なお、サンプル１７のように、Ｎが０．００５％を超えるものは、製造コストが嵩むため製造しなかった。したがって、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ等の成分値は記述していない。
【００４５】
以上のことから、第１の溶融アルミ系めっき鋼板は、再加熱後も黒変することなく、しかも溶接部の強度低下を防ぐことが可能なことから、耐黒変性、溶接性及び加工性に優れていることが明らかとなった。
【００４６】
次に、第２の溶融アルミ系めっき鋼板の実施例及び比較例として、表３に示す各鋼成分の異なった鋼を鋳造し、再加熱後、熱延、酸洗、冷間圧延、焼鈍を行い、鋼板を得た。そして、各鋼板に対してＮＯＦ−ＲＦ方式（ＮＯＦ板温≧６００℃、ＲＦ板温≧８００℃）の溶融めっきラインで浴中の品種（Ｓｉ濃度９％〜１１％、めっき浴温度６４０℃〜６７０℃）を変えて溶融めっきを施した。還元炉中の露点は０℃〜−４０℃の範囲に調整した。そして、調質圧延を行い、最終的に板厚１．７ｍｍの各サンプル１〜１８を作製した。なお、表３中において、サンプル３のＣＲは、冷延材を示し、サンプル４のＧＩは、溶融亜鉛めっきを示し、サンプル５のＧＬは、ガルバリウム(Ａｌ５５％−Ｚｎ)を示す。
【００４７】
【表３】
2012082521.tif 000004
【００４８】
以上のように作製された表３に示す各サンプルの常温での機械特性、加熱後の機械特性、耐食性、黒変性、溶接性についての評価を行った。その評価結果を表４に示す。なお、表４の単位は表２と同じである。
【００４９】
【表４】
2012082521.tif 000005
【００５０】
なお、機械特性については、各サンプルに対して常温の場合の引張り試験と、５５０℃で３０秒加熱した場合の引張り試験（サンプル２〜７，９，１７を除く）を行い、その降伏点ＹＰ（ＭＰａ）、引張強さＴＳ（ＭＰａ）、伸び（％）を測定した。なお、本引張り試験は、ＪＩＳＺ２２４１の金属材料引張試験に従い、各サンプルごとにＪＩＳ５号の試験片を作製して、引張方向を幅方向（Ｃ）として行った。また、耐食性については、各サンプル（サンプル９，１７を除く）に対して塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を行い、その７２時間後の赤錆発生率と白錆発生率を測定した。黒変性については、各サンプル（サンプル３，９，１７を除く）をラボ加熱炉（炉温７００℃）で加熱し、板温（加熱時間）が、５００℃（２５０秒）、５５０℃（２８０秒）、６００℃（３６０秒）、６５０℃（４５０秒）となった時点で外観から評価した。なお、表４中の黒変性評価のうち、○は変色なし、□は表面積の１０％以下が灰色変色、△は表面積の５０以下が灰黒色変色、×は表面積の５０％を超えて黒色変色である。また、溶接性については、各サンプル（サンプル９，１６，１７を除く）に対してピールテストを行った。なお、本ピールテストでは、各サンプルごとに３０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を一対作製し、これら試験片をスポット溶接（ナゲット径５ｍｍ）した後に、万力とペンチとで引き剥がし、そのナゲット部における破断状況を目視によって観察した。なお、表４中のピールテスト評価のうち、○はナゲット外での破断、×はナゲット内での破断である。
【００５１】
表４からわかるように、サンプル１９のように、Ｃが０．２％を超えるものは、適正な溶接条件の設定が難しく、ピールテストでナゲット内破断が発生し、溶接部の強度低下が見られた。また、サンプル２〜５，７のように、Ｍｎが１．０５％未満となるものは、ＴＳ≧５５０となり、強度不足となった。また、サンプル６のように、Ｍｎが２．０％を超えるものは、製造コストが嵩むため製造しなかった。また、サンプル９のように、Ｓｉが０．５％を超えるものは、めっきの濡れ性が悪くなり、不めっきとなった。また、サンプル１３のように、Ｓが０．０２％を超えるものは、ピールテストでピール内破断が発生し、溶接部の強度低下が見られた。また、サンプル１５のように、Ｐが０．１％を超えるものは、ピールテストでピール内破断が見られ、溶接部の強度低下が見られた。また、サンプル１６のように、Ｎが０．００７％を超えるものは、製造コストが嵩むため製造しなかった。また、サンプル１７のように、Ｎｂが０．０１％未満となるものは、ＮｂＣの析出強化効果が不十分で強度不足となった。
【００５２】
以上のことから、本発明の第２の溶融アルミ系めっき鋼板は、再加熱後も黒変することなく、しかも溶接部の強度低下を防ぐことが可能なことから、耐黒変性及び溶接性に優れていることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
なお、本発明を適用した溶融アルミ系めっき鋼板は、上述した防爆バンドに適用したものに必ずしも限定されるものではなく、例えば自動車の排気管や家庭用熱器具、燃料電池パネル等の耐熱性及び耐食性が要求されるものに対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…防爆バンド、１ａ…バンド本体、２…ブラケット、３…溶接部、１０…ＣＲＴ。
【図１】
2012082521.tif 000006
【図２】
2012082521.tif 000007