CN110462376A - 水蒸气处理产品的质量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水蒸气处理产品的质量评价方法，其能够以高精度容易地且在短时间内对黑色镀覆钢板等水蒸气处理产品中的氧化覆膜的质量进行评价。所述质量评价方法为通过水蒸气处理而在表面形成有氧化覆膜的水蒸气处理产品的质量评价方法，其特征在于：从水蒸气处理产品切取试验片100，测定试验片100所含有的氧的量，根据氧的量的测定值对试验片表面的亮度及试验片中的氧化覆膜的厚度中的至少一个进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种评价水蒸气处理产品的质量的方法，所述产品通过对镀覆钢板等进行水蒸气处理而制造。
背景技术
在建筑物的屋顶材料或外饰材料、家电产品、汽车等领域中，从设计性等角度出发，具有黑色外观的钢板的需求日益增加。作为使钢板的表面黑化的方法，有在钢板的表面涂布黑色涂料而形成黑色涂膜的方法，也提出了不形成黑色涂膜，而将镀覆钢板的金属光泽及银白色的色调遮蔽，使镀覆层本身氧化而进行黑化的方法。例如，专利文献1、2中记载了使含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板于密闭容器的内部与水蒸气接触，在含熔融Al、Mg的Zn镀覆层上形成黑化的氧化覆膜的方法。
另外，在以下的说明中，将为了黑化镀覆钢板等被处理物的镀覆层而在密闭容器的内部使水蒸气接触被处理物的处理简称为“水蒸气处理”。
然而，在镀覆层的氧化程度不适当时，有可能会产生以下问题。即，在镀覆层未充分地氧化时，有可能镀覆层表面的亮度过高而无法获得充分的黑色外观。此外，在镀覆层过度氧化时，有可能氧化覆膜的厚度变得过大而使镀覆层脆化。若镀覆层脆化，则有可能镀覆层的耐蚀性降低，或者在对镀覆钢板进行弯曲加工时氧化覆膜呈粉末状剥落而产生粉末。在对黑色镀覆钢板进行弯曲加工时，若上述粉末附着于加工用模具，则有粉末损伤氧化覆膜的表面，或者损害成型性的可能。因此，为了确保黑色镀覆钢板的氧化覆膜的质量，必须对黑色镀覆钢板的镀覆层表面的亮度及氧化覆膜的厚度进行评价，将该评价反馈至黑色镀覆钢板的制造工序(镀覆层的水蒸气处理工序)中，运用于质量管理。因此，以往分别对镀覆层表面的亮度及镀覆层中的氧化覆膜的厚度设定了评价标准。
在以往，使用分光式色差计测量镀覆层表面的亮度(L*值)。然后，通过将该测定结果与评价标准(亮度的标准值)进行比较，评价表面亮度。
另一方面，利用以下方法评价氧化覆膜厚度。若详细地进行说明，则首先从黑色镀覆钢板切取试验片，将该试验片嵌入液状环氧树脂。使环氧树脂固化后，以使试验片的端面露出的方式将环氧树脂及试验片研磨成同一平面。接着，利用显微镜观察试验片的端面，测定氧化覆膜的厚度。然后，将氧化覆膜厚度的平均值与评价标准(厚度的标准值)进行比较，由此评价氧化覆膜厚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5335159号公报
专利文献2：日本专利第6072952号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，氧化覆膜厚度的上述评价方法及表面亮度的上述评价方法中存在以下问题。即，氧化覆膜厚度的上述评价方法中存在需要将试验片嵌入液状环氧树脂并固化、研磨环氧树脂及试验片、利用显微镜进行观察等繁杂的操作，并且直至液状环氧树脂固化为止需要长时间，直至完成评价为止花费长时间(2天以上)的问题。此外，还存在由于仅观察试验片的端面，因此观察范围为局部，难以在广范围内以高精度评价氧化覆膜的平均厚度的问题。此外，表面亮度的上述评价方法中，需要未在氧化覆膜厚度的上述评价方法中使用的分光式色差计。因此，对氧化覆膜厚度及表面亮度这两者进行评价时，存在评价的操作效率变低的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种水蒸气处理产品的质量评价方法，该方法能够以高精度容易地且在短时间内评价黑色镀覆钢板等水蒸气处理产品中的氧化覆膜的质量。
解决技术问题的技术手段
(1)一种水蒸气处理产品的质量评价方法，其为通过水蒸气处理而在表面形成有氧化覆膜的水蒸气处理产品的质量评价方法，其特征在于：从所述水蒸气处理产品切取试验片，测定所述试验片所含有的氧的量，根据所述氧的量的测定值，对所述试验片表面的亮度及所述试验片中的所述氧化覆膜的厚度中的至少一个进行评价。
对本申请的发明者人想到上述(1)的发明的原委进行说明。本申请的发明人为了解决上述技术问题，对通过水蒸气处理而在表面形成有氧化覆膜的水蒸气处理产品(以下，简称为“水蒸气处理产品”)所含有的氧的量与水蒸气处理产品中的氧化覆膜的厚度的关系进行了研究。图3为表示水蒸气处理产品的试验片所含有的氧的量(以下，有时称为“含氧量”)的测定值(纵轴的值)与上述试验片中的氧化覆膜的厚度的平均值(横轴的值)的关系的图表。图3中示出了若氧化覆膜的厚度的平均值(以下，称为“氧化覆膜厚度”)增加，则含氧量也有增加的倾向。并且，图3中，氧化覆膜厚度与含氧量一一对应。由此，本申请的发明人发现，氧化覆膜厚度与含氧量之间存在明确的相关关系。
此外，本申请的发明人为了解决上述技术问题，对氧化覆膜厚度与水蒸气处理产品的表面的亮度(以下，简称为“表面亮度”)的关系进行了研究。图4为表示氧化覆膜厚度(横轴的值)与表面亮度(纵轴的值)的关系的图表。图4中示出了若氧化覆膜厚度增加，则表面亮度有降低的倾向。并且，图4中，氧化覆膜厚度与表面亮度一一对应。因此，由图3及图4可知，若含氧量增加则表面亮度有降低的倾向，且含氧量与表面亮度一一对应。由此，本申请的发明人发现，含氧量与表面亮度之间存在明确的相关关系。
本申请的发明人着眼于含氧量与氧化覆膜厚度之间、及含氧量与表面亮度之间分别存在明确的相关关系，从而想到了上述(1)的发明。
上述(1)的构成中，测定试验片所含有的氧的量(含氧量)，根据该测定值，对表面亮度及氧化覆膜厚度中的至少一个进行评价。与像以往那样进行将试验片嵌入环氧树脂、使环氧树脂固化、研磨环氧树脂及试验片、利用显微镜进行观察等繁杂的一系列操作的情况相比，含氧量的测定可容易地且在短时间内进行。此外，与像以往那样仅观察试验片的端面来对氧化覆膜厚度进行评价的情况相比，通过根据含氧量对氧化覆膜厚度进行评价，能够将较广的区域作为评价对象，因此能够提高氧化覆膜厚度的评价精度。此外，通过测定含氧量，能够对表面亮度及氧化覆膜厚度这两者进行评价。因此，与像以往那样为了评价表面亮度而使用分光式色差计、为了评价氧化覆膜厚度而使用显微镜的情况相比，能够提高评价的操作效率。
(2)如(1)所述所之水蒸气处理制品的质量评价方法，其特征在于，所述水蒸气处理产品包含钢板及一体化设置于该钢板的表面的镀覆层，所述试验片包含从所述钢板切取的钢板切取部及一体化设置于所述钢板切取部的表面的镀覆层切取部，通过将处于所述钢板切取部与所述镀覆层切取部成为一体的状态的试验片供给至氧量测定仪而进行所述氧的量的测定。
上述(2)的构成中，氧的量的测定通过将处于钢板切取部与镀覆层切取部成为一体的状态的试验片供给至氧量测定仪而进行。即，进行氧的量的测定而不从钢板切取部上分离镀覆层切取部。因此，能够更容易地且在短时间内进行氧的量的测定。
发明效果
根据本发明，能够以高精度容易地且在短时间内对黑色镀覆钢板等水蒸气处理产品中的氧化覆膜的质量进行评价。
附图说明
图1为本发明的黑色镀覆钢板的质量评价方法的流程图。
图2为示出试验片的一个例子的透视图。
图3为表示水蒸气处理产品(黑色镀覆钢板)的试验片所含有的氧的量的测定值(纵轴的值)与试验片中的氧化覆膜的厚度(横轴的值)的关系的图表。
图4为表示水蒸气处理产品(黑色镀覆钢板)的试验片的表面亮度(纵轴的值)与氧化覆膜厚度的平均值(横轴的值)的关系的图表。
图5中的(a)～(e)为示意性地表示5个试验片的各个剖面与含氧量的测定值、氧化覆膜厚度、表面亮度的图。
具体实施方式
以下，作为本实施方式中的水蒸气处理产品的一个例子，列举通过对含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板实施水蒸气处理而制造黑色镀覆钢板的情况的例子来进行说明。
另外，在本说明书中，有时将含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板简称为“镀覆钢板”。此外，有时将含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板的含熔融Al、Mg的Zn镀覆层简称为“镀覆层”。进一步，有时将为了黑化含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板的含熔融Al、Mg的Zn镀覆层，而在密闭容器的内部使水蒸气接触含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板的处理简称为“水蒸气处理”。此外，在本说明书中，“表面”是指“正面”，“表背面”是指“正背面”、即“正面”及“背面”。
[对黑色镀覆钢板的质量进行评价的方法]
如上所述，作为本发明中的水蒸气处理产品的一个例子的黑色镀覆钢板，通过使含有Al及Mg的含熔融Al、Mg的Zn镀覆钢板在密闭容器的内部与水蒸气接触(水蒸气处理)而制造。通过水蒸气处理，在黑色镀覆钢板的镀覆层上形成有氧化覆膜(已黑化的镀覆层)。
作为黑色镀覆钢板，例如能够将具备基材钢板及分别一体化设置于该基材钢板的表背面的镀覆层的黑色镀覆钢板作为质量评价的对象。另外，也可以将仅在基材钢板的表背面中的任意一面设置有镀覆层的黑色镀覆钢板作为质量评价的对象。
本发明的黑色镀覆钢板的质量评价方法中，如图1的流程图所示，按以下顺序进行：第一工序(S210)，从黑色镀覆钢板切取试验片；第二工序(S220)，测定试验片所含有的氧的量；第三工序(S230)，根据氧的量的测定值，对黑色镀覆钢板的氧化覆膜的厚度进行评价；第四工序(S240)，根据氧的量的测定值，对黑色镀覆钢板的表面的亮度进行评价；及第五工序(S250)，根据第三工序的评价及第四工序的评价，综合评价氧化覆膜的质量。
以下，对各工序进行更详细说明。
(第一工序)
第一工序(S210)中，从黑色镀覆钢板切取试验片(样品)100(参考图5)。
试验片100的切取操作例如通过使用模具(冲头及模头)将黑色镀覆钢板冲裁成规定的形状来进行。试验片100的形状及大小没有特别限定，例如可设为直径为8mm的圆盘状。另外，试验片100的形状也可设为除了圆盘状以外的形状。试验片100包含从黑色镀覆钢板切取的钢板切取部101及从黑色镀覆钢板的镀覆层切取且一体化设置于钢板切取部101的表面的镀覆层切取部102(参考图2)。另外，在图2所示的例子中，试验片100包含钢板切取部101及分别一体化设置于钢板切取部101的表背面的镀覆层切取部102。在镀覆层切取部102的表层形成有氧化覆膜103。
(第二工序)
第二工序(S220)中，测定试验片100所含有的氧的量。
含氧量的测定能够使用可高精度地测定氧的量的氧量测定仪来进行。作为所述氧量测定仪，能够采用以往公知的氧量测定仪。作为以往公知的氧量测定仪的一个例子，例如能够采用具备以下构件的装置：内部具有可插入试验片的石墨坩埚的分析炉；对该分析炉供给He(氦)等惰性气体的储气罐；及通过对通过分析炉的气体进行分析而测定试验片所含有的氧的量的红外线气体分析仪。作为上述红外线气体分析仪，例如可列举出NDIR(非分散红外线气体分析仪)，FTIR(傅里叶变换红外光谱仪)等。另外，只要为可高精度地测定氧的量的装置，则也可使用除了上述以外的装置。
在上述氧量测定仪中，向石墨坩埚内导入试验片100及金属熔剂后，从储气罐向分析炉内供给惰性气体，在该状态下，通过分析炉使试验片100加热熔融。然后，通过红外线气体分析仪分析通过试验片100的熔融产生的一氧化碳及二氧化碳，从而测定试验片100中含有的氧的量。作为上述金属熔剂，例如能够使用Sn(锡)颗粒、Ni(镍)颗粒。
(第三工序)
第三工序(S230)中，根据黑色镀覆钢板的镀覆层中的氧化覆膜的厚度与含氧量的相关关系(参考图3)、及第二工序中所测定的含氧量的测定值，对与含氧量的测定值对应的氧化覆膜厚度进行评价。
图3为表示含氧量(纵轴的值)与氧化覆膜厚度(横轴的值)的关系的图表。本申请的发明人通过试验研究了含氧量与氧化覆膜厚度的对应关系，并对该对应关系进行绘图制成了该图表。另外，图3所示的氧化覆膜厚度表示黑色镀覆钢板的单面的氧化覆膜的厚度。此外，图3中的含氧量(纵轴的值)通过用第二工序中求出的含氧量除以2，并换算成黑色镀覆钢板的每个单面的含氧量而得到。
图3中示出了若氧化覆膜厚度增加，则含氧量也有增加的倾向。进一步，图6显示氧化覆膜厚度与含氧量一一对应。由此可知，氧化覆膜厚度与含氧量之间存在明确的相关关系。
例如，含氧量的测定值α1(g/m2)经由图3的图表上的点A与氧化覆膜厚度(黑色镀覆钢板的单面的氧化覆膜厚度)β1(μm)对应。此外，含氧量的测定值α2(g/m2)经由点B与氧化覆膜厚度β2(μm)对应，含氧量的测定值α3(g/m2)经由点C与氧化覆膜厚度β3(μm)对应，含氧量的测定值α4(g/m2)经由点D与氧化覆膜厚度β4(μm)对应，含氧量的测定值α5(g/m2)经由点E与氧化覆膜厚度β5(μm)对应。
能够防止对黑色镀覆钢板进行弯曲加工时的氧化覆膜的粉末状剥落(产生粉末)的氧化覆膜厚度(黑色镀覆钢板的单面的各氧化覆膜的厚度)的范围可通过黑色镀覆钢板的弯曲加工试验进行研究。假定该范围在βTH(μm)以下且βTH(μm)与含氧量αTH(g/m2)相对应的情况。此时，若含氧量的测定值在αTH(g/m2)以下的范围内，则可评价为氧化覆膜厚度适当。
(第四工序)
第四工序(S240)中，根据氧化覆膜厚度与含氧量的相关关系(参考图3)、黑色镀覆钢板的表面亮度与氧化覆膜厚度的相关关系(参考图4)以及第二工序中所测定的含氧量的测定值，对与含氧量的测定值对应的表面亮度进行评价。
图4为示出表面亮度(纵轴的值)与氧化覆膜厚度(横轴的值)的关系的图表。本申请的发明人通过试验研究了表面亮度与氧化覆膜厚度的对应关系，并对该对应关系进行绘图制成了图表。图4中示出了若氧化覆膜厚度增加，则表面亮度有降低的倾向。进一步，图4中示出了氧化覆膜厚度与表面亮度一一对应。由此可知，氧化覆膜厚度与表面亮度之间存在明确的相关关系。此外，如上所述，氧化覆膜厚度与含氧量之间存在明确的相关关系(参考图3)。因此，可知在表面亮度与含氧量之间存在明确的相关关系。
例如，含氧量的测定值α1(g/m2)经由图3的图表上的点A与氧化覆膜厚度β1(μm)对应，氧化覆膜厚度β1(μm)经由图4的图表上的点A与表面亮度(L*值)γ1对应。另外，含氧量的测定值α2(g/m2)经由点B与氧化覆膜厚度β2(μm)对应，氧化覆膜厚度β2(μm)经由图4的图表上的点B与表面亮度γ2对应。含氧量的测定值α3(g/m2)经由图3的点C与氧化覆膜厚度β3(μm)对应，氧化覆膜厚度β3(μm)经由图4的图表上的点C与表面亮度γ3对应。含氧量的测定值α4(g/m2)经由图3的点D与氧化覆膜厚度β4(μm)对应，氧化覆膜厚度β4(μm)经由图4的图表上的点D与表面亮度γ4对应。含氧量的测定值α5(g/m2)经由图3的点E与氧化覆膜厚度β5(μm)对应，氧化覆膜厚度β5(μm)经由图4的点E与表面亮度γ5对应。
能够获得美观性高的黑色外观的表面亮度(L*)的范围可通过黑色镀覆钢板的表面观察进行研究。假定该表面亮度的范围在γIN以下且γIN与含氧量αIN(g/m2)对应的情况。此时，若含氧量的测定值在αIN(g/m2)以上的范围内，则可评价为表面亮度适当。
(第五工序)
第五工序(S250)中，根据第三工序的评价及第四工序的评价对氧化覆膜的质量进行综合评价。
上述第三工序中，若含氧量的测定值在αTH(g/m2)以下的范围内，则评价为氧化覆膜厚度适当(满足合格标准)。此外，第四工序中，若含氧量的测定值在αIN(g/m2)以上的范围内，则评价为表面亮度适当(满足合格标准)。根据这些评价标准，在第五工序中，若含氧量的测定值为αIN(g/m2)以上αTH(g/m2)以下，则评价为氧化覆膜的质量满足合格标准(合格)。即，若含氧量的测定值在该范围内，则评价为氧化覆膜厚度及表面亮度均适当，因此评价氧化覆膜的质量总体合格。与之相比，若含氧量的测定值小于αIN(g/m2)，则评价为氧化覆膜厚度适当、但表面亮度不适当，因此评价氧化覆膜的质量总体不合格。此外，若含氧量的测定值大于αTH(g/m2)，则表面亮度适当、但氧化覆膜厚度不适当，因此评价氧化覆膜的质量总体不合格。
实施例
以下，通过对本发明的实施例进行说明，进一步明确本发明的作用效果。
在本实施例中，在镀覆钢板1的表背两个面上形成氧化覆膜，由此制作黑色镀覆钢板。此时，制作水蒸气处理时间不同的5个黑色镀覆钢板。然后，使用冲头及模头将这些黑色镀覆钢板冲裁成直径为8mm的圆盘状，制作试验片100(参考图2)。
接着，使用氧量测定仪(HORIBA,Ltd.制造的EMGA-930)，测定试验片100的含氧量(单位为g/m2)。此时，作为金属熔剂，将0.5g的Sn颗粒(纯度为99％)及0.5g的Ni颗粒(纯度为99％)与试验片100一同投入氧量测定仪。
通过将5个试验片100的含氧量的测定值代入图3、4所示的相关关系，求出各试验片100的氧化覆膜厚度及表面亮度。基于该代入的氧化覆膜厚度及表面亮度的计算，使用安装有根据图3、4所示的相关关系而计算氧化覆膜厚度及表面亮度的程序的计算机进行。将该计算结果示于图5。图5中的(a)～(e)为示意性地示出5个试验片100的各剖面与含氧量的测定值、氧化覆膜厚度的计算值、表面亮度的计算值的图。
然后，根据上述合格的判定标准，对5个试验片100进行评价。该评价使用安装有根据上述合格的判定标准判定是否合格的程序的计算机进行。其结果，判定图5的(b)、(c)、(d)所示的氧化覆膜总体合格(氧化覆膜厚度及表面亮度这两者适当)。与之相比，判定图5的(a)所示的氧化覆膜总体不合格(氧化覆膜厚度适当，但表面亮度不适当)。此外，判定图5的(e)所示的氧化覆膜总体不合格(表面亮度适当，但氧化覆膜厚度不适当)。
(考察)
对于图5的(a)～(e)，分别向氧量测定仪中投入试验片100后，以约5分钟的短时间测定氧的量，根据该测定结果，能够容易地且在短时间内计算氧化覆膜厚度及表面亮度。此外，与像以往那样仅观察试验片的端面来对氧化覆膜厚度进行评价的情况相比，通过根据试验片100的含氧量对氧化覆膜厚度进行评价，能够将较广的区域作为评价对象。因此，能够提高氧化覆膜厚度的评价精度。另外，含氧量的测定值中也包含基材钢板的含氧量，但由于基材钢板的含氧量与氧化覆膜的含氧量相比为可忽视的程度的较小值，因此几乎不会对氧化覆膜的含氧量的测定精度造成影响。
(效果)
根据上述本发明的方法，能够以高精度容易地且在短时间内对黑色镀覆钢板等水蒸气处理产品中的氧化覆膜的质量进行评价。
另外，在上述实施方式中，对评价氧化覆膜厚度及表面亮度这两者的情况进行了说明，但也可以仅评价氧化覆膜厚度及表面亮度中的任意一个。
工业实用性
本发明的方法中，能够以高精度容易地且在短时间内对黑色镀覆钢板等水蒸气处理产品中的氧化覆膜的质量进行评价。因此，可将该评价反馈至黑色镀覆钢板的制造工序(水蒸气处理工序)，进行黑色镀覆钢板的质量管理。由此，期待制造设计性及成型性优异的黑色镀覆钢板，对黑色镀覆钢板的进一步普及作出贡献。
附图标记说明
1：镀覆钢板；100：试验片；101：钢板切取部；102：镀覆层切取部；103：氧化覆膜。
Claims (2)
1.一种水蒸气处理产品的质量评价方法，其为通过水蒸气处理而在表面形成有氧化覆膜的水蒸气处理产品的质量评价方法，其特征在于，
从所述水蒸气处理产品切取试验片，
测定所述试验片所含有的氧的量，
根据所述氧的量的测定值，对所述试验片表面的亮度及所述试验片中的所述氧化覆膜的厚度中的至少一个进行评价。
2.根据权利要求1所述的水蒸气处理产品的质量评价方法，其特征在于，
所述水蒸气处理产品包含钢板与一体化设置于该钢板的表面的镀覆层，
所述试验片包含从所述钢板切取的钢板切取部和一体化设置于所述钢板切取部的表面的镀覆层切取部，
通过将处于所述钢板切取部与所述镀覆层切取部成为一体的状态的试验片供给至氧量测定仪而进行所述氧的量的测定。
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