(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融亜鉛めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜10μmであることを特徴とする耐食性に優れためっき鋼板。
【請求項２】
上層が下層の溶融亜鉛めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れためっき鋼板。
【請求項３】
めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜10μmであることを特徴とする加工部耐食性に優れためっき鋼板。
【請求項４】
上層に含まれる金属Zn量が5g/m2よりも多いことを特徴とする請求項３記載の加工部耐食性に優れためっき鋼板。
【請求項５】
上層が下層の溶融亜鉛めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする請求項３又は４記載の加工部耐食性に優れためっき鋼板。
【請求項６】
めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融亜鉛めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜5μmであることを特徴とする加工性に優れためっき鋼板。
【請求項７】
上層が下層の溶融めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする請求項６記載の加工性に優れためっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性、あるいは更に加工部耐食性又は加工性に優れためっき鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Alを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき鋼板は、特公昭46-7161号公報に示されているように、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べて優れた耐食性を示すことから、近年建材分野を中心に需要が伸びている。
【０００３】
この鋼板は、熱間圧延後酸洗脱スケールした熱延鋼板、またはさらに冷間圧延して得た冷延鋼板を連続式溶融めっき設備に装入して、以下のように製造される。
【０００４】
鋼板は、先ず還元性雰囲気に保持された焼鈍炉内に入り、所定温度に加熱されて、焼鈍と同時に鋼板表面に付着する圧延油等の除去、酸化膜の還元除去が行われた後、下端がめっき浴に浸漬されたスナウト内を通って、所定量のAlを含有した溶融亜鉛が入っているめっき浴内に浸漬される。めっき浴で所定のめっきを施された鋼板は、シンクロールを経由し、めっき浴の上方に引き上げられ、次いでめっき浴上に配置されたワイピングノズルから鋼板の表面に向かって加圧した気体を噴射してめっき付着量を調整し、冷却装置により冷却して、所定のめっき皮膜が形成された溶融めっき鋼板になる。
【０００５】
連続式溶融めっき設備では、焼鈍炉での熱処理条件、焼鈍炉の雰囲気条件、めっき浴組成、めっき後の冷却速度等の操業条件は、所要のめっき品質や材質を確保するために、所定の管理範囲で精度良く管理されている。
【０００６】
このようにして製造された鋼板のめっき皮膜は、Znを過飽和に含有したAlが凝固したデントライト部分と、残りのデンドライト間隙の部分からなっており、デンドライトはめっき皮膜の膜厚方向に積層している。このような特徴的な皮膜構造により、Alを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき鋼板は優れた耐食性を示す。
【０００７】
めっき皮膜中にAlを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき浴に通常1.5重量%程度添加されているSiの働きにより、めっき皮膜／下地鋼板界面の合金相成長が抑えられ、合金相厚さは約1〜2μmになっている。
【０００８】
合金相が薄ければ、優れた耐食性を示す特徴的な皮膜構造の部分が多くなるので、合金相成長抑制は耐食性向上に寄与する。合金相はめっき皮膜よりも固く加工時にクラック起点として作用するので、合金相成長はクラック発生を促進し、加工性を低下する。クラック部は下地鋼板が露出していて耐食性に劣るので、クラックの増加は加工部耐食性を低下させる。
【０００９】
また、前記めっき浴には、Si以外の元素が添加されている場合もあり、合金相やめっき皮膜中にはそれら元素が合金あるいは単体のかたちで存在している。
【００１０】
めっき皮膜中にAlを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき鋼板は、折り曲げ等の加工を行うと、加工の程度によっては加工部のめっき皮膜にクラックが生じる。この鋼板では、めっき皮膜／下地鋼板界面の約1〜2μm厚の合金相がクラックの起点となり、まためっき皮膜のデンドライト間隙部がクラックの伝播経路になることから、同程度の加工を行った場合でも、同一めっき皮膜厚の通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べて、クラックが比較的大きく開口する傾向がある。
【００１１】
そのため、通常の溶融亜鉛めっき鋼板では初期錆発生までの時間が加工部と平板部であまり変わらないのに対し、めっき皮膜中にAlを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき鋼板では、加工部の初期錆発生が平板部に比べて早くなる傾向がある。また、加工の程度によってはクラックが肉眼で視認され、外観を損なうという問題がある。
【００１２】
溶融めっき鋼板の耐食性向上のために、例えば特開平2-267282号公報（以下先行技術1とする）では、溶融めっき皮膜を下層とし、上層に別の金属もしくはその金属と亜鉛からなる上層皮膜を設けた複層めっき鋼板、すなわち、Alを重量百分率で5〜55%含有する溶融亜鉛合金めっき皮膜、もしくはそれにさらにMg,Si,Ni,鉄,Co,Sbを0.1〜1.0%含有する皮膜を下層とし、Si,Ti,Al,Mg,P,Bの金属皮膜もしくは前記金属と亜鉛を重量百分率で50%以下含有する亜鉛合金めっき皮膜を上層とすることを特徴とする複層めっき鋼板が記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような皮膜で、その特徴である耐食性を十分に発揮するには、下地鋼板／下層あるいは下層／上層の密着力が確保されていなければならない。しかしながら、先行技術1においては、下層溶融めっき皮膜中にはSiが最大でも1%しか含まれないので、下地鋼板／下層界面で合金相が厚く成長して、その界面で剥離が起きやすくなる。したがって、先行技術1に記載された耐食性向上の試みは、剥離などにより所期の耐食性が発揮できない懸念がある。
【００１４】
本発明は、上記問題を考慮して、耐食性、あるいは更に加工部耐食性又は加工性に優れるめっき鋼板を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。
【００１６】
（１）めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融亜鉛めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜10μmであることを特徴とする耐食性に優れためっき鋼板（第１発明）。
【００１９】
（２）前記（１）において、上層が下層の溶融亜鉛めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする耐食性に優れためっき鋼板（第２発明）。
【００２０】
（３）めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜10μmであることを特徴とする加工部耐食性に優れためっき鋼板（第３発明）。
【００２２】
（４）前記（３）において、上層に含まれる金属Zn量が5g/m2よりも多いことを特徴とする加工部耐食性に優れためっき鋼板（第４発明）。
【００２３】
（５）前記（４）において、上層が下層の溶融亜鉛めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする加工部耐食性に優れためっき鋼板（第５発明）。
【００２４】
（６）めっき皮膜が2層以上の互いに組成の異なる層によって構成され、鋼板と接する下層はAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量%含有する溶融亜鉛めっき層で、その上層は2層以上の互いに組成の異なる層で構成され、上層のうち下層と直接接する層は下層の溶融亜鉛めっき層よりも融点が低く、かつZnを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金からなり、また上層のうち少なくとも1つの層がAlからなり、Alの層の厚さが1.0μm以上であり、上層の合計厚さが1.3〜5μmであることを特徴とする加工性に優れためっき鋼板（第６発明）。
【００２６】
（７）前記（６）において、上層が下層の溶融めっき層が凝固完了する前に形成されたものであることを特徴とする加工性に優れためっき鋼板（第７発明）。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明で鋼板と接する下層をAlを20〜95重量%含有する溶融亜鉛めっき層とするのは、このめっき層がAlを多く含むデンドライト構造を骨格とした皮膜組織を有し、下層皮膜のみを形成した鋼板であっても通常の溶融亜鉛めっき鋼板よりも良好な耐食性を示すためである。
【００２８】
また、下層にSiを1.0〜2.0重量％含有するのは、Siの働きによって、めっき皮膜／下地鋼板界面の合金相を約1〜2μmに抑えるためである。これによって、優れた耐食性を示す前記皮膜構造の部分を多くして耐食性を向上し、また加工時に合金相がクラック起点となることによるクラック発生を減少し、加工性向上効果をもたらす。またクラック部は下地鋼板が露出していて耐食性に劣るので、クラック発生を減少することは加工部耐食性を向上させる効果もある。
【００２９】
本発明で、めっき皮膜が下層のAlを20〜95重量%及びSiを1.0〜2.0重量％含有する溶融亜鉛めっき層と、それとは組成の異なる上層によって構成されるのは、下層のデンドライト間隙を伝播してきたクラックが上層によってその伝播を妨げられ、めっき皮膜表面にクラックが開口しないようにするためである。
【００３０】
上層のうち下層と直接接する層（以下、上層第1層という）が下層よりも低融点である。これにより、下層と上層第1層は界面で拡散反応を起こして密着力が向上し、その後、下層が先に凝固してAlを多く含むデンドライト構造を形成するので、下層皮膜が本来有している特徴すなわち優れた耐食性を維持しつつ、上層との良好な密着力を確保できる。
【００３１】
耐食性を良好にするには、上層の合計厚さは1.3〜10μmとする必要がある。1.3μm未満では上層が連続的な皮膜を形成しないので上層の作用を十分に発揮できず、10μmよりも厚いと上層の作用は飽和し、一方で上層が厚くなることで加工性が低下する。
【００３２】
加工部耐食性を良好にするには、上層の合計厚さは1.3〜10μmとする必要がある。1.3μm未満ではクラック開口部で上層の作用を十分に発揮できず、10μmよりも厚いと上層の作用は飽和し、一方で上層が厚くなることで加工性が低下する。
【００３３】
加工性を良好にするには、上層の合計厚さは1.3〜5μmとする必要がある。1.3μm未満では上層が連続的な皮膜を形成しないので上層の作用を十分に発揮できず、5μmよりも厚いと上層の作用は飽和し、一方で上層が厚くなることで加工性が低下する。
【００３５】
また、第１、第３、第６発明において、下層よりも低融点の上層第1層を、Znを50重量%よりも多く含有する、Zn又はZn合金としたのは、下地鋼板に対する犠牲防食作用が期待されるからである。
【００３６】
また、上層第１層の上に、更に上層第2層以上の層を形成する場合、上層第2層以上の層の成分組成については特に限定されない。例えば、Zn,Al,Mg,Ti,Si、前記金属の合金、前記金属の酸化物から選ばれた1種または2種以上からなる層とすることができる。
【００３７】
上層が2層以上の互いに組成の異なる層で構成される場合、上層のうち少なくとも1つの層がAlであることが好ましい。前述の保護作用を与えるものの中で、上層として付与するのにAlが最も容易なためである。この場合、Alの層の厚さは1.0μm以上とすることが好ましい。
【００３８】
また、上層に含まれる金属Zn量が5g/m2よりも多いことが好ましい。クラック開口部でZnの犠牲防食作用を得るためである。
【００３９】
下層の溶融亜鉛めっき後、前記層が凝固完了する前に、上層を形成することが好ましい。上層と下層の界面が溶融状態で反応することにより、両者の密着力を高めるためである。
【００４０】
上層を付与するには、どのような方法を採用しても構わないが、下層が凝固完了するよりも前に上層を付与することが好ましい。例として挙げるならば、溶融めっき直後の凝固完了前の鋼板に、粉末状にしたZn,Al,Mg,Ti,Si、その合金、及びその酸化物の１種又は２種以上を吹き付ける方法がある。また、前記金属粉末（合金粉末を含む）又はそれらの酸化物を水と混合し、ミストスプレー等で吹き付ける方法もある。連続式溶融めっき設備では、溶融めっき浴から鋼板が立ち上がり、上方のロールで向きを変えられるまでの間にめっき皮膜が凝固するのであるから、上層は溶融めっき浴面から上方のロールまでの間で付与することが有利である。
【００４１】
【実施例】
常法で製造した鋼板（板厚0.5mm）を、連続式溶融めっき設備に通板し55%Al-1.5%Si-Znめっき浴で溶融めっきを行った。このとき、めっき浴から鋼板が立ち上がり凝固するまでの間に、金属もしくは金属酸化物の粉末を鋼板に吹き付けることのできる装置を設け、金属もしくは金属酸化物の粉末を鋼板に吹き付け、上層を付与した（実施例１〜３）。また、比較のために、上層を付与しない鋼板（実施例１〜３）、4.5%Al-Znめっき浴、通常のZnめっき浴で溶融めっきを行い、金属の粉末を鋼板に吹き付け、上層を付与した鋼板（実施例１）を製造した。
【００４２】
前記で得た鋼板について、耐食性、加工性、加工部耐食性を調査した。調査に供した鋼板の内容及び調査結果について以下に記載する。
【００４３】
（実施例１）
鋼板の耐食性、加工性を調査した。耐食性は、供試材から切り出した短冊状の平板について、複合サイクル試験（JIS K-5621）及び工業地帯での大気暴露試験を行い、平坦部の外観を目視観察し、以下のように評価した。
◎：外観変化ほとんどなし
○：白錆のみ発生
△：部分的に赤錆発生
×：全面赤錆発生
【００４４】
加工性は、曲げ角度180°−3T曲げ加工を行い、曲げ加工部外側のクラックの発生状況を観察し、以下のように評価した。
◎：クラックの発生のないもの
○：目視でクラックがわからないもの
△：目視でクラックがわかるもの
×：めっき剥離を伴うクラックのあるもの
供試材の内容及び調査結果を表1に示す。
【００４５】
【表１】
0004253927.tif 000002
【００４６】
（実施例２）
鋼板の加工部耐食性を調査した。加工部耐食性は、曲げ角度180°−3T曲げ加工後、複合サイクル試験（JIS K-5621）及び工業地帯での大気暴露試験を行い、曲げ加工部の外観を目視観察し、実施例1と同様の評価をした。
供試材の内容及び調査結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
0004253927.tif 000003
【００４８】
（実施例３）
鋼板の加工性を調査した。加工性は、曲げ角度180°−3T曲げ加工を行い、曲げ加工部外側のクラックの発生状況を観察し、実施例1と同様の評価をした。
供試材の内容及び調査結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
0004253927.tif 000004
【００５０】
表１〜表３から、以下のことが判る。第１発明、第２発明の範囲を満足する発明例の鋼板は、平坦部の耐食性（複合サイクル試験、大気暴露試験）の評価が全て良好であり、前記発明範囲を外れる比較例の鋼板は、前記発明例の鋼板に比べて平坦部の耐食性が劣っている。
【００５１】
第３発明〜第５発明の範囲を満足する発明例の鋼板は、加工部耐食性（複合サイクル試験、大気暴露試験）の評価が全て良好であり、前記発明範囲を外れる比較例の鋼板は、前記発明例の鋼板に比べて加工部耐食性が劣っている。
【００５２】
第６発明、第７発明の範囲を満足する発明例の鋼板は、前記発明範囲を外れる比較例の鋼板に比べて加工性が優れている。
【００５３】
なお本実施例では、めっき鋼板の状態で調査を行っているが、前記で示した比較例に対する発明例の優位性は、化成処理を行ったり、スキンパス後に塗装を施しても損なわれない。
【００５４】
【発明の効果】
以上示したように、本発明によれば、耐食性、あるいは更に加工部耐食性、又は加工性に優れるめっき鋼板を得ることができる。
【００５５】
本発明のめっき鋼板は、平坦部の耐食性が要求される用途だけでなく、加工後の外観、加工後耐食性が要求される用途に使用することができる。