CN108699666A - 制造黑色镀层钢板的方法、制造黑色镀层钢板的装置及制造黑色镀层钢板的系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供能够使镀层钢板的应黑色化的区域更均匀地黑色化的、制造黑色镀层钢板的方法。本发明涉及使具有含有Al及Mg的含熔融Al、Mg的Zn镀层的镀层钢板在密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板的方法。本发明的方法依序进行以下工序：第一工序，对配置在密封容器的内部的所述镀层钢板，在存在露点始终小于镀层钢板温度的气体的条件下进行加热；第二工序，将经所述加热的密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及第三工序，向已使所述内部的气体的压力成为70kPa以下的密封容器的内部导入水蒸气，从而使所述镀层黑色化。

Description

制造黑色镀层钢板的方法、制造黑色镀层钢板的装置及制造 黑色镀层钢板的系统

技术领域

本发明涉及制造黑色镀层钢板的方法、制造黑色镀层钢板的装置及制造黑色镀层钢板的系统。

背景技术

在建筑物的屋顶材料、外包装材料、家电产品、汽车等领域中，从设计性等的观点来看，具有黑色的外观的钢板的需求正在提高。作为使钢板的表面黑色化的方法，有在钢板的表面涂覆黑色涂料来形成黑色涂膜的方法。但是，在上述的领域中，从耐腐蚀性的观点来看，多使用施加了熔融Zn镀层、含熔融Al的Zn镀层、含熔融Al、Mg的Zn镀层等镀层的镀层钢板，这些镀层钢板的表面具有有金属光泽的银白色色调。因此，为了通过涂覆黑色涂料得到设计性高的黑色外观，必须将涂膜加厚来遮蔽底色，从而涂装成本变高。另外，若这样加厚涂膜，则还存在无法进行点焊等接触焊接的问题。

作为不形成黑色涂膜而遮蔽镀层钢板的金属光泽及银白色色调的方法，提出了使镀层本身氧化、黑色化的方法。作为这样的方法，例如在专利文献1中，记载了使含熔融Al、Mg的Zn镀层钢板(以下，也简称作“镀层钢板”)在密封容器的内部与水蒸气接触(以下，将为了黑色化而使镀层钢板与水蒸气接触的处理简称作“水蒸气处理”)，形成含熔融Al、Mg的Zn镀层(以下，也简称作“镀层”)经黑色化的氧化皮膜的方法。

另外，在专利文献2中记载了在镀层钢板之间配置隔离物来对钢板进行水蒸气处理的方法。根据专利文献2，通过在镀层钢板之间配置隔离物，能够使水蒸气同样地接触至镀层钢板的周缘部与中心部，因此能够使镀层的表面更均匀地黑色化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-241655号公报

专利文献2：日本特开2013-241676号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了如专利文献2中所述那样使镀层更均匀地黑色化，优选使水蒸气充分地遍布镀层钢板的应黑色化的整个区域，来对上述区域更均匀地进行水蒸气处理。

因此，本发明者们进一步详细地研究了如下的水蒸气处理的条件，其能够使水蒸气更充分地遍布上述镀层钢板的应黑色化的整个区域，使镀层更均匀地黑色化，从而使镀层钢板的外观美观度更好。

本发明基于上述研究的结果，其目的在于，提供能够使镀层钢板的应黑色化的区域更均匀地黑色化的、制造黑色镀层钢板的方法、以及能够使用于这样的方法的装置及系统。

解决问题的方案

本发明涉及使具有基材钢板和形成于基材钢板的表面的含熔融Al、Mg的Zn镀层的镀层钢板在密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板的方法。本发明的方法依序进行以下工序：第一工序，对配置在密封容器的内部的所述镀层钢板，在存在露点始终小于镀层钢板温度的气体的条件下进行加热；第二工序，将经所述加热的密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及第三工序，向使所述内部的气体的压力成为70kPa以下的密封容器的内部导入水蒸气，从而使所述镀层黑色化。

另外，本发明涉及制造黑色镀层钢板的装置。本发明的装置包括：密封容器，具有可配置镀层钢板的配置部，该镀层钢板具有基材钢板和形成于基材钢板的表面的含熔融Al、Mg的Zn镀层；加热部，对所述密封容器的内部进行加热；排气部，将所述密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及水蒸气导入部，向所述密封容器的内部导入水蒸气。

另外，本发明涉及制造黑色镀层钢板的系统。本发明的系统包括：上述本发明的装置；以及控制部，控制所述加热部、所述排气部及所述水蒸气导入部的动作，使配置在所述密封容器的所述配置部的镀层钢板在所述密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板。

发明效果

根据本发明，能提供能够使镀层钢板的应黑色化的区域更均匀地黑色化的、制造黑色镀层钢板的方法、以及能够使用于这样的方法的装置及系统。

附图说明

图1是本发明的制造黑色镀层钢板的方法的一个方式的流程图。

图2是本发明的制造黑色镀层钢板的方法的另一方式的流程图。

图3是表示本发明的制造黑色镀层钢板的装置的一例的剖面示意图。

图4是表示本发明的制造黑色镀层钢板的系统的控制系统的主要部分的一例的图。

具体实施方式

1.制造黑色镀层钢板的方法

本发明的制造黑色镀层钢板的方法(以下，也简称作“本发明的方法”)是使含有Al及Mg的含熔融Al、Mg的Zn镀层钢板在密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板的方法。

如图1所示，本发明的方法依序进行以下工序：第一工序(工序S110)，对配置在密封容器的内部的含熔融Al、Mg的Zn镀层钢板，在存在露点始终小于镀层钢板温度的气体(以下，也称作“低水蒸气气体”)的条件下进行加热；第二工序(工序S120)，将所述密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；第三工序(工序S130)，向所述密封容器的内部导入水蒸气，从而使所述镀层黑色化。如图2所示，本发明的方法也可以在所述第三工序(工序S130)之后依序进行以下工序：第四工序(工序S140)，将所述密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及第五工序(工序S150)，向所述密封容器的内部导入露点始终小于镀层钢板温度的气体(低水蒸气气体)，并将所述镀层钢板冷却。此外，所谓环境气体是指存在于密封容器的内部的气体，是在本说明书中记载的大气、水蒸气、含有氢的水蒸气以及低水蒸气气体的总称。

以下，更详细地对各工序进行说明。

(第一工序)

在第一工序(工序S110)中，对配置在密封容器的内部的镀层钢板，在存在低水蒸气气体的条件下进行加热。

密封容器只要在其内部具有配置镀层钢板的配置部，且具有能耐受因环境气体的排气造成的内部气体的压力的下降、水蒸气导入、加热、冷却等的强度即可。密封容器构成为可处于以下两种状态：实质上不可能从容器的外部向内部流入气体以及从容器的内部向外部流出气体的密封状态；以及能够从容器的外部向内部搬入镀层钢板的开放状态。密封容器也可以在其壁面或底面上具有可连接后述的排气配管、水蒸气供给配管、气体导入配管及排水配管等的开口，此时，只要能够通过将设置于这些配管中的阀关闭，来使容器的内部处于密封状态即可。另外，密封容器只要能够使容器的内部处于密封状态，则也可以具有后述的加热部。

镀层钢板具有基材钢板和形成于基材钢板的表面的含熔融Al、Mg的Zn镀层。

不特别地限定基材钢板的种类。例如，作为基材钢板，可以使用由低碳钢、中碳钢、高碳钢及合金钢等构成的钢板。在需要良好的压制成型性的情况下，优选将低炭加Ti钢及低炭加Nb钢等深拉用钢板作为基材钢板。另外，也可以使用添加有P、Si、Mn等的高强度钢板。

含熔融Al、Mg的Zn镀层只要具有通过与水蒸气的接触而黑色化的组成即可。通过与水蒸气的接触而镀层黑色化的机制虽然不明，但作为一种假说，估计是通过与水蒸气的接触而在镀层表面及镀层中生成具有缺氧型的缺陷结构的Zn、Al、Mg的氧化物(例如，ZnO_1-x或Al₂O_3-x等)，从而使镀层黑色化。在这样生成缺氧型的氧化物时，光会被该缺陷能级捕获，因此氧化物呈黑色外观。

例如，对于具有Al：0.1质量％以上且60质量％以下、Mg：0.01质量％以上且10质量％以下、Zn：剩余部分的组成的镀层，能够通过与水蒸气的接触来适当地黑变。若将Al或Mg的含量设为上述上限值以下，则在施镀时更不容易产生渣滓，因此能够使镀层的外观良好。另一方面，若将Al的含量设为上述下限值以上，则能够进一步提高施镀的密接性。另外，若将Mg的含量设为上述下限值以上，则能够以更短时间来使镀层黑色化。

此外，在本申请说明书中，镀层中的各成分的含量的值是以百分率来表示将镀层中包含的各金属成分的质量除以镀层中包含的所有金属的质量而得到的值。即，通过水蒸气处理而产生的氧化物或水合氧化物等中包含的氧及氢的质量并不包含于作为镀层中的成分。因此，在水蒸气处理时不发生金属成分的溶出的情况下，在水蒸气处理之前与之后，镀层中的各成分的含量的值不会变化。

目前，市场上流通最多的含熔融Al、Mg的Zn镀层钢板在镀层中包含6质量％左右的Al、3质量％左右的Mg。在这样的镀层组成的情况下，镀层的金属组织中主要混合存在有初晶的Al相与Al/Zn/Zn₂Mg的三元共晶组织。在此，形成Al/Zn/Zn₂Mg的三元共晶组织的各相(Al相、Zn相及Zn₂Mg相)各自具有不规则的大小及形状，且彼此交错。初晶的Al相与Al/Zn/Zn₂Mg的三元共晶组织中的Al相来源于Al-Zn-Mg的三元系平衡状态图中的高温下的Al”相(其为固溶Zn的Al固溶体，包含少量的Mg)。该高温下的Al”相在常温下，通常分离表现为微细的Al相与微细的Zn。三元共晶组织中的Zn相是固溶少量的Al并根据情况而进一步固溶Mg的Zn固溶体。三元共晶组织中的Zn₂Mg相是在Zn-Mg的二元系平衡状态图中的Zn为约84质量％的点附近存在的金属间化合物相。

为了进一步提高基材钢板与镀层之间的密接性，镀层也可以含有0.005质量％以上且2.0质量％以下的Si。若镀层中的Si的含量为0.005质量％以上，则基材钢板与镀层的界面处的Al-Fe合金层的生长受到抑制，上述密接性进一步提高。若镀层中的Si的含量为2.0质量％以下，则在镀层表面不容易生成Si系氧化物，由此不容易产生因上述Si系氧化物造成的黑色化的阻碍。另外，为了抑制Zn₁₁Mg₂相过度地生成及生长而对外观及耐腐蚀性造成不良影响，镀层也可以含有Ti、B、Ti-B合金、含Ti的化合物或含B的化合物。优选镀层中的这些化合物的含量为：Ti的量为0.001质量％以上且0.1质量％以下、且B的量为0.0005质量％以上且0.045质量％以下。若镀层中的Ti或B的含量为上述下限以上，则上述Zn₁₁Mg₂相的生成及生长进一步受到抑制。若镀层中的Ti或B的含量为上述上限以下，则析出物不容易向镀层中生长。此外，因镀层含有Ti、B、Ti-B合金、含Ti的化合物或含B的化合物而造成的、对通过水蒸气处理进行的黑色化的影响处于可忽视的范围内。

不特别地限定镀层的厚度，但优选为3μm以上且100μm以下。若镀层的厚度为3μm以上，则在处理时形成的伤痕不容易到达基材钢板，因此黑色外观的保持性及耐腐蚀性进一步提高。另一方面，若镀层的厚度为100μm以下，则更不容易产生因受到压缩时的镀层与基材钢板的延展性不同所引起的、加工部中的镀层与基材钢板的剥离。

对于镀层钢板的形状，只要应通过水蒸气处理来黑色化的镀层的区域能够与水蒸气接触即可，不特别地进行限定。例如，镀层钢板的形状可以是其经施镀的面为平坦的形状(例如平板状)，也可以是其经施镀的面为弯曲的形状(例如卷状)。此外，所谓卷状，是指由镀层钢板构成的金属带在径向上空出间隔地卷绕而成的形状。从向密封容器的内部的配置的容易性、及之后的输送的容易性的观点来看，优选镀层钢板的形状为卷状。为了使水蒸气容易浸入，优选上述间隔设定为，在径向上相邻的表面之间的最短距离为0.05mm以上。

例如，对于卷状的镀层钢板中的上述间隔，可以在卷绕的镀层钢板的表面之间配置隔离物等来设置。上述隔离物的形状只要能够使水蒸气遍布卷状的镀层钢板即可，既可以是线状的隔离物，也可以是面状的隔离物。线状的隔离物是配置于镀层钢板的表面的一部分的线材。面状的隔离物是配置于镀层钢板的表面的至少一部分的平板状部件。优选钢板与隔离物接触的面积小，更优选一个接触点处的接触面积为15mm²以下。对于隔离物的材料，只要不会在水蒸气处理中产生明显的劣化、起火、和与镀层钢板的熔接或熔解即可，不特别地进行限定，但优选为金属及树脂，更优选为具有水蒸气透过性的材料。

另外，要在镀层钢板的表面的一部分形成不被黑色化的部分时，也可以通过铝箔胶带或树脂胶带来对上述表面的一部分施加具有上述不被黑色化的部分的形状的掩膜。

镀层钢板在密封容器的内部既可以配置为单层，也可以层叠地配置。例如，上述卷状的镀层钢板能够竖立地(eye up)配置。另外，在使两个以上的所述卷状的镀层钢板同时黑色化时，可以将上述两个以上的所述卷状的镀层钢板均竖立地配置于所述密封容器的内部，并且将所述两个以上的镀层钢板重叠配置。此外，这时同样地，为了使水蒸气容易浸入，优选镀层钢板以相邻的表面之间的最短距离为0.05mm以上的方式而层叠或配置。镀层钢板之间的上述间隔也可以在相邻的镀层钢板之间配置上述隔离物等来设置。另外，也可以使被加工为任意的形状的镀层钢板黑色化，此时，将设置于密封容器的内部的搁板作为所述配置部，既可以将经加工的镀层钢板放置于上述搁板上，也可以从上述搁板悬吊经加工的镀层钢板。

对镀层钢板，在存在露点始终小于镀层钢板温度的气体(低水蒸气气体)的条件下进行加热。换言之，在本工序中，在密封容器的内部存在的环境气体为低水蒸气气体。从使作业容易的观点来看，优选低水蒸气气体为大气，但只要能够进行黑色化，则也可以是惰性气体。作为惰性气体的例子，包括Ar、N₂、He、Ne、Kr、H₂、Xe以及它们的混合气体等。在这些气体中，优选为可廉价地得到的Ar、N₂、He以及N₂与H₂的混合气体。低水蒸气气体可以从后述的气体导入部向密封容器的内部导入。

加热前的镀层钢板的温度通常为常温左右。另外，镀层钢板的热容量大。因此，若如以往那样在存在大量含有露点为镀层钢板温度以上的水蒸气的气体的条件下对镀层钢板进行加热，则有时镀层钢板的表面附近的环境气体被镀层钢板冷却而导致水蒸气冷凝，从而在镀层钢板的表面产生结露。若在镀层钢板的表面产生结露，则水蒸气无法接触到产生了结露的部分，从而黑色化受到阻碍，因此有可能无法使镀层均匀地黑色化。另外，有时因结露而导致镀层钢板表面腐蚀而被白锈覆盖，从而有损外观。相对于此，本发明的方法中，在存在低水蒸气气体的条件下对镀层钢板进行加热，因此不容易产生因上述水蒸气的冷凝引起的结露的产生。因此，本发明的方法中，能够使上述镀层更均匀地黑色化，从而使镀层钢板的外观美观度更好。从上述观点来看，更优选本工序中的环境气体的露点为常温以下，例如，可以将本工序中的环境气体设为大气。另外，由于镀层钢板的温度会伴随加热而上升，因此只要是加热开始时的上述环境气体的露点为比镀层钢板的温度低的状态，则通常环境气体的露点将始终小于镀层钢板温度。

加热进行至镀层的表面温度达到通过与水蒸气的接触使镀层充分黑色化的温度(以下，也简称作“黑色处理温度”)为止。例如，只要一边利用设置于密封容器的内部的温度测定传感器测定镀层的表面的温度一边进行加热，且在镀层的温度超过上述黑色处理温度之后结束加热即可。

此外，由于镀层钢板的热容量大，因此有时表面的温度上升不一样，从而表面的温度产生不均。因此，优选为，一边对镀层的表面中的多个点或者区域、或整个表面的温度进行测定一边进行加热，并加热至测定出的温度为最低的点或区域(以下，也简称作“最冷点”)的温度达到上述黑色处理温度为止。但是，若累积测定数据，则也可以不实际测量温度而仅依照条件设定来结束加热工序。

对于上述黑色处理温度，可以根据镀层的组成(例如，镀层中的Al及Mg的量)或者厚度、或所需的明度等来任意地设定，但优选为50℃以上且350℃以下，更优选为105℃以上且200℃以下。若黑色处理温度为105℃以上，则能够以更短时间进行黑色化。另一方面，若黑色处理温度为350℃以下，则能够降低黑色化装置的大型化、以及用于水蒸气的加热的能耗，并且能够容易地控制镀层的黑色化程度。

对于加热方法，只要能够使镀层的表面成为上述黑色处理温度即可，不特别地进行限定。例如，既可以通过设置于密封容器的内罩与外罩之间的加热部来进行加热，也可以将热风导入密封容器的内部来进行加热。为了均匀地对上述镀层钢板进行加热，也可以一边在密封容器的内部搅拌上述环境气体一边进行加热。

(第二工序)

在第二工序(工序S120)中，将密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下。例如，通过利用设置于密封容器外的排气泵将密封容器中的环境气体排出，能够对密封容器的内部进行排气，使密封容器的内部的气体的压力成为上述范围。在本工序中，环境气体的排气也可以仅进行一次，但为了进一步减少残存于密封容器的内部的水蒸气以外的气体成分的量，也可以反复进行环境气体的排气与低水蒸气气体的导入。

本发明的方法中，在本工序中将密封容器的内部的环境气体排出，并降低密封容器的内部的气体压力，因此能够使在后述的第三工序(工序S130)中导入的水蒸气充分遍布镀层钢板之间的间隙。因此，能够对应黑色化的整个镀层更均匀地进行水蒸气处理，能够使黑色化的不均不容易产生。另外，通过本工序中的排气，能够使在第三工序中导入水蒸气后的密封容器内的氧浓度成为13％以下。从上述观点来看，优选在本工序中使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下，更优选使其成为50kPa以下。

(第三工序)

在第三工序(工序S130)中，向密封容器的内部导入水蒸气，从而使所述镀层黑色化。

从在本工序中均匀地进行黑色化的观点来看，优选为，在镀层的表面中的多个点或者区域或整个表面中的、测定出的温度为最高的点或区域(以下，也简称作“最热点”)的温度与所述最冷点的温度之差为30℃以下，优选为20℃以下，进一步优选为10℃以下之后，进行第三工序(工序S130)。从上述观点来看，更优选为，在上述最热点的温度与上述最冷点的温度大致一致之后，进行第三工序(工序S130)。为了使上述温度之差处于上述范围内，也可以在第一工序与第二工序之间、或在第二工序与第三工序之间，设置将镀层钢板静置以使镀层的表面的温度均匀化的温度均匀化工序。

优选在水蒸气处理中的密封容器的内部，环境温度为105℃以上，并且相对湿度为80％以上且100％以下。通过使环境温度成为105℃以上，使水蒸气的相对湿度成为80％以上，能够以更短时间进行黑色化。另外，通过使环境温度成为105℃以上，能够使镀层充分黑色化，例如能够使L*a*b*颜色空间内的镀层的明度L^*下降至60以下，优选下降至40以下，进一步优选下降至35以下。此外，使用分光型色差计通过分光反射测定法来测定上述镀层表面的明度(L^*值)。另外，通过使环境温度成为105℃以上，能够使水分不容易冷凝，从而能够抑制密封容器的内部或镀层的表面的结露的产生。上述环境温度更优选为105℃以上且350℃以下，进一步优选为105℃以上且200℃以下。上述相对湿度更优选为大致100％。另外，水蒸气处理中的密封容器的内部的氧浓度优选为13％以下。若使上述氧浓度成为13％以下，则能够抑制黑色化不均的产生。

为了保持上述环境温度，在本工序中，也可以对密封容器的内部进行加热。对于加热方法，只要将密封容器的内部的温度及相对湿度控制在上述范围内即可，不特别地进行限定。例如，能够通过使后述的加热部动作，或对导入的水蒸气进行加热，来对密封容器的内部进行加热。

在目前的技术下，难以直接测定超过100℃的环境下的相对湿度、露点、或水蒸气分压本身。本工序中，在水蒸气的导入开始后，密封容器的内部几乎为水蒸气，因此对密封容器的内部进行监视的压力计的值除以此时的温度下的饱和水蒸气压而得到的值为密封容器的内部的相对湿度。但是，当镀层开始黑色化时，产生镀层的金属与水蒸气的反应副产物即氢气，因此由压力计测定的密封容器的内部的气体的压力为将密封容器的内部的水蒸气分压与氢分压相加的总压。若该氢气混入到水蒸气处理中的密封容器的内部的环境气体内，则有时相对湿度会低于上述优选的范围。对此，为了保持上述相对湿度，在本工序中，也可以在向密封容器的内部导入水蒸气之后，从密封容器的内部排出一定量的环境气体，且向所述密封容器进一步导入水蒸气。通过一边从密封容器的内部排出一定量的环境气体，且进一步向所述密封容器的内部导入水蒸气一边进行本工序，能够使密封容器的内部的上述氢气的浓度更不容易提高，能够在将相对湿度保持在上述优选的范围内的状态下进行本工序。优选所述进一步导入的水蒸气的量为与所述排出的气体的量相同的量。对于上述环境气体的排出及水蒸气的导入，既可以从本工序的开始至结束为止连续进行，也可以仅进行一次，还可以空出固定的间隔而进行多次。只要镀层被黑色化至所希望的程度，则也可以不进行从上述密封容器的内部排出环境气体及向内部的导入水蒸气来进行本工序。

另外，为了保持上述环境温度及相对湿度，优选为，除了上述水蒸气的导入及环境气体的排出以外，在密封状态下进行第三工序。

另外，为了将密封容器的内部整体设为上述相对湿度而防止黑色化的不均，在本工序中，也可以在向所述密封容器的内部导入水蒸气之后，在镀层被黑色化时对密封容器的内部的环境气体进行搅拌。

对于水蒸气处理的处理时间，可以根据镀层的组成(例如，镀层中的Al及Mg的量)或者厚度、以及所需的明度等来任意地设定。

(第四工序)

在第四工序(工序S140)中，将密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下。例如，能够通过设置于密封容器外的排气泵将密封容器的内部的环境气体排出，从而排出密封容器的内部的环境气体以降低压力。

在后述的第五工序(工序S150)中，若在密封容器的内部残存有水蒸气的状态下将上述镀层钢板冷却，则有时残存于镀层钢板的间隙等处的水蒸气受到冷却而冷凝，在镀层钢板的表面或密封容器的内部产生结露。若在本工序中在镀层钢板的表面产生结露，则水分有可能附着于黑色镀层钢板的表面，而在镀层钢板的黑色中产生不均。相对于此，本发明的方法中，将密封容器的内部的环境气体排出，在减少密封容器的内部的水蒸气量之后将镀层钢板冷却，因此不容易产生上述结露。从上述观点来看，优选在本工序中使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下，更优选使其成为30kPa以下。

(第五工序)

在第五工序(工序S150)中，向密封容器的内部导入露点始终小于镀层钢板温度的气体，并将所述镀层钢板冷却。优选本工序中导入的气体未经加热，但也可以根据需要加热至比上述密封容器的内部的环境温度低的温度。

例如，可以将本工序中导入的气体设为惰性气体或大气。对于本工序中导入的气体，可以与所述第一工序中的低水蒸气气体相同，也可以不同。从使作业变得容易的观点来看，优选将密封容器向大气开放并导入大气。

(效果)

根据上述本发明的方法，水蒸气充分遍布镀层钢板的间隙，且在镀层钢板的表面不容易产生结露，因此能够使镀层钢板的应黑色化的区域更均匀地黑色化。

2.制造黑色镀层钢板的装置

(装置的结构)

本发明的制造黑色镀层钢板的装置(以下，也简称作“本发明的装置”)100如表示其一例的剖面示意图即图3所示，包括：密封容器10，具有能够可拆卸地配置镀层钢板1的配置部12；加热部20，对所述密封容器的内部进行加热；排气部30，将所述密封容器的内部的环境气体排出；以及水蒸气导入部40，向所述密封容器的内部导入水蒸气。本发明的装置100也可以还具有向所述密封容器的内部导入气体的气体导入部50。本发明的装置100也可以还具有对镀层钢板1的表面的温度进行测定的温度测量部60。本发明的装置100也可以还具有对密封容器10的内部的环境气体进行搅拌的搅拌部70。如图4所示，本发明的装置100也可以还具有控制部80，该控制部80控制加热部20、排气部30及水蒸气导入部40的动作，使配置于密封容器10的配置部12的镀层钢板1在密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板。在本发明的装置100具有气体导入部50或搅拌部70时，控制部80可以控制气体导入部50的动作来使上述黑色镀层钢板冷却，也可以控制搅拌部70的动作来对密封容器10的内部的环境气体进行搅拌。在本发明的装置100具有后述的排水配管35及排水阀36时，控制部80也可以控制排水阀36的动作以使水从装置内部向外部排出。

本发明的装置100也可以具有气体排出部(未图示)，该气体排出部用于在向密封容器10的内部导入了水蒸气之后，在镀层被黑色化时，从密封容器10的内部排出一定量的气体。此外，对于上述气体排出部，也可以使排气部30兼具其作用。并且，本发明的装置100也可以具有排水配管35及排水阀36，该排水配管35及排水阀36用于在水蒸气导入后，将水蒸气在装置内部的钢板以外的部分结露而产生的结露水排出至系统外。

以下，参照图3及图4，对本发明的装置100的例示形态详细地进行说明。

密封容器10具有底部框架11、配置部12、内罩13及外罩14。底部框架11是构成密封容器10的底部的部件。配置部12是具有可配置镀层钢板1的形状及尺寸的部件。内罩13是以覆盖底部框架11的方式配置在底部框架11上的、剖面为大致U字状的部件。外罩14是比内罩13大的、剖面为大致U字状的部件，以覆盖内罩13的外表面的方式配置在底部框架11上。在内罩13嵌合于在底部框架11上设置的槽时，由内罩13及底部框架围成的空间(以下，也简称作“密封容器10的内部”)被密封。密封容器10具有能够耐受因环境气体的排气造成的内部气体的压力的下降、因水蒸气导入造成的内部压力的上升、加热、冷却等的强度。

底部框架11或内罩13也可以在其壁面或底面具有能够连接后述的排气配管31、水蒸气供给配管41及气体导入配管51等的开口，此时，只要能够通过将设置于这些配管中的阀关闭，来使容器的内部成为密封状态即可。

配置部12只要是能够配置镀层钢板1的形状即可，既可以如图3所示那样设为配置于底部框架11上的基台，也可以设为能够放置或悬吊镀层钢板的搁板状的部件。

在配置部12上配置镀层钢板1。例如，在镀层钢板1为卷状时，能够以卷轴方向沿着垂直方向的方式配置于配置部12上。镀层钢板1也可以通过隔离物2层叠。另外，既可以使将加工为任意的形状的镀层钢板放置于上述搁板状的部件上，也可以将被加工为任意的形状的镀层钢板从上述搁板状的部件悬吊。

在镀层钢板的一部分存在不想黑色化的部分的情况下，优选以使具有上述不黑色化的部分的面与配置部12接触的方式，将镀层钢板1配置于配置部12。

在配置部12的配置镀层钢板1的面上，以将镀层钢板1的金属带间的间隙与配置部12的内部连通的方式形成通孔，配置部12的内部以将上述通孔与配置部12的外部连通的方式形成为中空状。例如，在图3中，配置部12由上部台座及下部台座构成，上部台座具有用于将从镀层钢板1的下部流出至配置部12的内部的环境气体吹出至叶轮71附近的流通路径，且下部台座具有与上部台座连通的通孔。若是这样的结构，则密封容器10的内部的气体通过镀层钢板1的金属带间的间隙循环并被搅拌，所以能够使镀层钢板1接触具有更均匀的相对湿度的环境气体，因此优选采用。

加热部20是用于对密封容器10的内部进行加热的单元，例如由沿着外罩14的周向而彼此空出间隔地配置的多个送风部构成，各个送风部构成为，能够向形成于外罩14与内罩13之间的空间输送热风。此外，用于对密封容器10的内部进行加热的单元不限于加热部20，也可以考虑向内罩13的内部直接导入加热大气来对镀层钢板进行加热，或者在镀层钢板下部设置感应加热器，在使钢板本身发热的同时对内罩13内部环境进行加热的方法。

排气部30具有排气配管31、排气阀32及排气泵33。排气配管31是以将密封容器10的内部与密封容器10的外部连通的方式贯穿底部框架11设置的配管。例如，密封容器10的内部的低水蒸气气体或水蒸气处理后的密封容器10的内部的环境气体通过排气配管31排出至外部。排气配管31通过排气阀32与排气泵33连通。排气部30构成为，能够通过上述环境气体的排气使密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下。另外，在不进行上述排气时，排气阀32被关闭，通过排气配管31的密封容器10的内部与外部之间的气体的流通被阻断。

排水配管35是以将密封容器10的内部与密封容器10的外部连通的方式贯穿底部框架11设置的配管。密封容器10的内部的液体(结露水等)通过排水配管35排出至外部。从使更多的液体容易排出的观点来看，优选排水配管的开口设置于与底部框架11相同的高度或比其低的位置。排水配管35通过排水阀36与密封容器10的外部连通。在不进行上述液体的排出时，排水阀36被关闭，通过排水配管35的密封容器10的内部与外部之间的液体的流通被阻断。

水蒸气导入部40具有水蒸气供给配管41及水蒸气供给阀42，且任意地具有例如由储水罐及加热器构成的水蒸气供给源43及水蒸气加热器44。水蒸气供给配管41例如通过水蒸气供给阀42将水蒸气供给源43与密封容器10的内部连通。水蒸气加热器44对水蒸气进行加热，以使被导入的水蒸气的温度达到水蒸气处理中的密封容器10的内部的环境温度。另外，在不进行水蒸气的供给时，水蒸气供给阀42被关闭，通过水蒸气供给配管41的向密封容器10的内部的水蒸气导入被阻断。另外，在利用由其他装置制造的水蒸气时，也可以利用水蒸气供给阀42以使密封容器内处于规定的相对湿度的方式进行压力控制并进行供给。

气体导入部50具有气体导入配管51及气体导入阀52。气体导入配管51是以将密封容器10的内部、与密封容器10的外部或未图示的气体供给源连通的方式，贯穿底部框架11设置的配管。在气体导入阀52打开时，从气体供给源供给的露点始终为镀层钢板温度以下的气体或密封容器10的外部的大气通过气体导入配管51被导入至密封容器10的内部。另外，在不进行上述气体的导入时，气体导入阀52被关闭，通过气体导入配管51的密封容器10的内部与外部之间的气体的流通被阻断。

温度测量部60是与镀层钢板的表面中的各不相同的区域抵接设置的多个温度传感器，例如可以使用热电偶。温度测量部60对镀层钢板的表面的温度进行测定。此外，在将镀层钢板设为卷状的情况下，也可以在卷的板间插入热电偶。

搅拌部70具有配置于内罩13的内部的叶轮71、和对叶轮71进行旋转驱动的驱动电机72。在驱动电机72使叶轮71旋转时，如图3中箭头所示，水蒸气处理中的密封容器10的内部的环境气体从配置部12的侧部流入配置部12的外周面与内罩13的内壁面之间的空隙，并通过镀层钢板1的外周面与内罩13的内壁面之间的空隙从镀层钢板1的上部流出至金属带间的间隙，并从镀层钢板1的下部流出至配置部12的内部，再次从配置部12的侧部流入配置部12的外周面与内罩13的内壁面之间的空隙，从而在密封容器10的内部循环。这样，水蒸气处理中的密封容器10的内部的环境气体受到搅拌。

搅拌部70也可以在加热部20对镀层钢板的加热中，对密封容器10的内部的环境气体进行搅拌。

控制部80如后述那样控制本发明的装置100的动作。

3.制造黑色镀层钢板的系统

以下，参照图3及图4，对本发明的装置100的例示性的动作、和制造黑色镀层钢板的系统详细地进行说明。

在配置部12上配置镀层钢板1，且将内罩13及外罩14安装至底部框架11上并将密封容器100密封之后，控制部80如以下那样控制加热部20、排气部30、水蒸气导入部40、气体导入部50及搅拌部70的动作。

加热部20向形成于外罩14与内罩13之间的空间输送热风，以在存在低水蒸气气体的条件下对所述密封容器的内部进行加热。由此，对镀层钢板1进行加热。这时，控制部80参照预先设定的对镀层钢板进行水蒸气处理的温度，来使加热部20作动，直至温度测量部60测定出的镀层的温度、优选为所述最冷点的温度成为所述黑色处理温度以上为止。另外，根据需要，搅拌部70也可以在上述加热部20的加热时，对驱动电机72进行驱动以使叶轮71旋转，从而对内罩13的内部的环境气体进行搅拌以使其循环。

之后，排气部30将排气阀32开放，使排气泵33作动，通过排气配管31将密封容器10的内部的环境气体排出。由此，使密封容器10的内部的气体的压力成为70kPa以下(第一排气)。之后，排气部30将排气阀32关闭，从而阻断通过排气配管31的密封容器10的内部与外部之间的气体的流通。

之后，水蒸气导入部40将水蒸气供给阀42开放，使水蒸气供给源43供给水蒸气。由此，来自水蒸气供给源43的水蒸气通过水蒸气供给配管41被导入密封容器10的内部。优选在控制部80确认了温度测量部60测定出的所述最热点的温度与所述最冷点的温度之差已达到规定的范围之后，水蒸气导入部40将水蒸气供给阀42开放。此时，也可以利用水蒸气加热器44来对导入的水蒸气进行加热。

此时，水蒸气导入部40也可以根据需要使水蒸气加热器44对导入至密封容器10的内部的水蒸气进行加热。另外，搅拌部70也可以根据需要对驱动电机72进行驱动以使叶轮71旋转，使密封容器10的内部的环境气体循环并进行搅拌。

另外，未图示的气体排出部或排气部30也可以根据需要将密封容器10的内部的环境气体仅排出一定量。此时，以将与所排出的环境气体的量相同的量的水蒸气导入到密封容器10的内部的方式，将水蒸气供给阀42开放。

开始导入水蒸气后，若经过了用于黑色化处理的时间，则水蒸气导入部40将水蒸气供给阀42关闭，来将通过水蒸气供给配管41的密封容器10的内部与外部之间的气体的流通阻断。之后，排气部30根据需要将排气阀32开放，使排气泵33排出密封容器10的内部的环境气体。由此，使密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下(第二排气)。之后，排气部30将排气阀32关闭，将通过排气配管31的密封容器10的内部与外部之间的气体的流通阻断。

之后，气体导入部50将气体导入阀52开放。由此，通过气体导入配管51向密封容器10的内部导入露点始终小于镀层钢板温度的气体。镀层钢板1被这样导入的气体冷却。

此时，也可以在任意时刻控制排水阀36的动作，以使液体从装置内部向外部排出。对于排水阀36的动作的控制，在上述本发明的装置100的动作中，可以仅进行一次，也可以进行多次。只要镀层被黑色化为所希望的程度，则在上述动作的过程中，排水阀36也可以保持关闭状态不变。

(效果)

根据上述本发明的装置及系统，能够使水蒸气充分遍布镀层钢板的间隙，且使镀层钢板的表面不容易产生结露，因此能够使镀层钢板的应黑色化的区域更均匀地黑色化。

本申请主张基于在2016年3月1日提出的日本专利申请2016-038848号的优先权，将该申请的权利要求书、说明书及附图中记载的内容引用于本申请。

工业实用性

本发明的方法抑制在镀层钢板的加热时产生的结露，使镀层更均匀地黑色化，从而能够制造外观美观度更好的镀层钢板，因此可以期待其有助于经黑色化的镀层钢板的进一步普及。

附图标记说明

1 镀层钢板

10 密封容器

11 底部框架

12 配置部

13 内罩

14 外罩

20 加热部

30 排气部

31 排气配管

32 排气阀

33 排气泵

35 排水配管

36 排水阀

40 水蒸气导入部

41 水蒸气供给配管

42 水蒸气供给阀

43 水蒸气供给源

44 水蒸气加热器

50 气体导入部

51 气体导入配管

52 气体导入阀

60 温度测量部

70 搅拌部

71 叶轮

72 驱动电机

80 控制部

Claims (19)

1.一种制造黑色镀层钢板的方法，是使具有基材钢板和形成于基材钢板的表面的含熔融Al、Mg的Zn镀层的镀层钢板在密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板的方法，依序进行以下工序：

第一工序，对配置在密封容器的内部的所述镀层钢板，在存在露点始终小于镀层钢板温度的气体的条件下进行加热；

第二工序，将经所述加热的密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及

第三工序，向所述密封容器的内部导入水蒸气，从而使所述镀层黑色化。

2.如权利要求1所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

进一步在所述第三工序之后依序进行以下工序：

第四工序，将配置有使所述镀层黑色化后的黑色镀层钢板的密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及

第五工序，向所述密封容器的内部导入露点始终小于镀层钢板温度的气体，并将所述镀层钢板冷却。

3.如权利要求1或2所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

所述镀层钢板的形状为卷状。

4.如权利要求3所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

所述卷状的镀层钢板竖立地配置于所述密封容器的内部。

5.如权利要求3或4所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

两个以上的所述卷状的镀层钢板均竖立地配置于所述密封容器的内部，且所述两个以上的镀层钢板重叠配置。

6.如权利要求1或2所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

所述镀层钢板为经加工的镀层钢板。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第一工序中，所述气体为大气。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第一工序中，所述加热进行至所述镀层的最冷点达到通过与水蒸气的接触使镀层黑色化的温度为止。

9.如权利要求1～8中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第一工序中，一边在所述密封容器的内部搅拌所述气体一边对所述镀层钢板进行加热。

10.如权利要求1～9中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第三工序中，所述密封容器的内部的环境温度为105℃以上，所述密封容器的内部的相对湿度为80％以上。

11.如权利要求1～10中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第三工序中，对所述密封容器的内部进行加热。

12.如权利要求1～11中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第三工序中，在向所述密封容器的内部导入水蒸气之后，从所述密封容器的内部排出一定量的环境气体，且进一步向所述密封容器导入水蒸气。

13.如权利要求1～12中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

在所述第三工序中，在向所述密封容器的内部导入水蒸气之后，对所述密封容器的内部的环境气体进行搅拌。

14.如权利要求1～13中任意一项所述的制造黑色镀层钢板的方法，其中，

所述含熔融Al、Mg的Zn镀层以0.1质量％以上且60质量％以下的量含有Al，以0.01质量％以上且10质量％以下的量含有Mg。

15.一种制造黑色镀层钢板的装置，包括：

密封容器，具有可配置镀层钢板的配置部，该镀层钢板具有基材钢板和形成于基材钢板的表面的含熔融Al、Mg的Zn镀层；

加热部，对所述密封容器的内部进行加热；

排气部，将所述密封容器的内部的环境气体排出，并使所述密封容器的内部的气体的压力成为70kPa以下；以及

水蒸气导入部，向所述密封容器的内部导入水蒸气。

16.如权利要求15所述的制造黑色镀层钢板的装置，其中，

还具有搅拌部，该搅拌部对所述密封容器的内部的环境气体进行搅拌。

17.一种制造黑色镀层钢板的系统，其中，包括：

权利要求15所述的制造黑色镀层钢板的装置；以及

控制部，控制所述加热部、所述排气部及所述水蒸气导入部的动作，使配置在所述密封容器的所述配置部的镀层钢板在所述密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板。

18.一种制造黑色镀层钢板的系统，其中，包括：

权利要求16所述的制造黑色镀层钢板的装置；以及

控制部，控制所述加热部、所述排气部、所述水蒸气导入部及所述搅拌部的动作，对所述密封容器的内部的环境气体进行搅拌，且使配置在所述密封容器的所述配置部的镀层钢板在所述密封容器的内部与水蒸气接触，从而制造黑色镀层钢板。

19.如权利要求17或18所述的制造黑色镀层钢板的系统，其中，

所述含熔融Al、Mg的Zn镀层以0.1质量％以上且60质量％以下的量含有Al，以0.01质量％以上且10质量％以下的量含有Mg。