CN117255871A - 热浸镀钢材 - Google Patents

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Abstract

该热浸镀钢材包含钢材和配置在所述钢材的表面的热浸镀层，所述热浸镀层具有规定的化学组成，所述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足规定的关系。

Description

热浸镀钢材
技术领域
本发明涉及热浸镀钢材。
本申请基于2022年3月23日在日本申请的日本特愿2022-046793号要求优先权，将其内容援用于此。
背景技术
在表面形成了含有Al和Mg的热浸镀Zn层的钢材(热浸镀Zn-Al-Mg系镀覆钢材)具有优异的耐蚀性。因此，例如作为建材等需要耐蚀性的结构构件的材料，热浸镀Zn-Al-Mg系镀覆钢材已广泛地使用。
例如，在专利文献1中记载了热浸镀钢板，其包含钢板和在钢板的表面形成的热浸镀层，热浸镀层以平均组成计含有Al：0～90质量％、Mg：0～10质量％，剩余部分包含Zn和杂质，在热浸镀层形成以成为规定的形状的方式配置的图案部和非图案部，图案部和非图案部各自包含第一区域、第二区域中的1种或2种，图案部中的第一区域的面积率与非图案部中的第一区域的面积率之差的绝对值为30％以上，第一区域为取向率为3.5以上的区域，第二区域为取向率低于3.5的区域。
在专利文献2中记载了Zn-Al-Mg系热浸镀钢板，其具备钢板和热浸镀层，该热浸镀层含有4质量％以上且22质量％以下的Al和1质量％以上且5质量％以下的Mg，剩余部分包含Zn和不可避免的杂质，与热浸镀层的表面平行的热浸镀层的剖面处的Al相的(200)面的X射线衍射强度I(200)与Al相的(111)面的X射线衍射强度I(111)之比即衍射强度比I(200)/I(111)为0.8以上。
近年来，对于屋顶和壁材等所使用的建材用途的热浸镀钢材，以高水平要求兼具在无涂装的状态下镀层自身的耐蚀性即平面部耐蚀性和在进行了涂装的情况下的耐蚀性即涂装后耐蚀性。在现有技术中，对于平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性的兼具，几乎没有进行研究。
专利文献1记载了在使Zn相的(0002)面的衍射峰强度I0002与(10-11)面的衍射峰强度I10-11的强度比为3.5以上的区域作为第一区域、将强度比低于3.5的区域作为第二区域的情况下，通过使图案部中的第一区域的面积率与非图案部中的第一区域的面积率之差为30％以上，从而能够在镀层的表面有意地显现文字、设计等，但对涂装后耐蚀性没有研究。
在专利文献2中，通过控制镀层中的Al相的取向，从而使镀层的外观成为线纹细且平滑的光泽部多的梨皮面的外观，但没有研究涂装后耐蚀性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2021-85086号公报
专利文献2：国际公开第2011/001662号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其课题在于提供平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性这两者更优异的热浸镀钢材。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用以下的构成。
[1]一种热浸镀钢材，其包含：钢材；和配置在所述钢材的表面的热浸镀层，所述热浸镀层的化学组成以质量％计含有Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％、Fe：0.01～15.0％、Si：0～10.0％、Ni：0～1.0％、Ca：0～4.0％，
还含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素，而且这些元素的合计量被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn和杂质，
所述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1a)和式(2a)的关系，
0.3≤I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0(1a)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0(2a)
其中，式(1a)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度，式(2a)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
[2]一种热浸镀钢材，其包含：钢材；和配置在所述钢材的表面的热浸镀层，所述热浸镀层的化学组成以质量％计含有Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％、Fe：0.01～15.0％、Si：0～10.0％、Ni：0～1.0％、Ca：0～4.0％，
还含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素，而且这些元素的合计量被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn和杂质，
所述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1b)和式(2b)的关系，
0.6＜I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0(1b)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0(2b)
其中，式(1a)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度，式(2b)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
[3]根据[1]或[2]所述的热浸镀钢材，其中，所述热浸镀层的化学组成中的Sn被设定为以质量％计Sn：0.05～0.5％，Mg2Sn相由所述热浸镀层的X射线衍射测定结果来被检测。
发明效果
根据本发明，能够提供平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性这两者更优异的热浸镀钢材。
附图说明
图1为作为本发明的实施方式的热浸镀钢材的剖面示意图。
具体实施方式
在镀层的表面形成了涂膜的热浸镀钢材有时沿着镀层与涂膜的界面进行腐蚀，进而向着镀层的深度方向进行腐蚀。而且，在镀层与涂膜的界面处先行进行腐蚀，因此在镀层由于腐蚀而失去之前，有时发生涂膜膨胀。因此，为了提高热浸镀钢材的涂装后耐蚀性，必须抑制镀层与涂膜的界面处的腐蚀。另外，通过提高涂装后耐蚀性，期待使得镀层自身的腐蚀也被抑制，从而平面部耐蚀性提高。
因此，本发明的发明者们为了提高含有Al和Mg的热浸镀Zn层的平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性这两者，进行了深入研究。在镀层中所含的MgZn2相和α相中分别存在致密面。具有六方晶结构的MgZn2相的致密面被设定为(002)面。另外，含有Al和少量的Zn且具有面心立方晶结构的α相的致密面为(111)面。而且，MgZn2相和α相各自具有与它们的致密面对应的晶体取向面的耐蚀性比其他的晶体取向面的耐蚀性高的性质。
因此，本发明的发明者们为了实现上述目的，尝试了使作为MgZn2相的致密面的(002)面和作为α相的致密面的(111)面以与热浸镀层的表面平行的方式取向。其结果是，发现了这样的热浸镀层的涂装后耐蚀性大幅地提高，进而热浸镀层的平面部耐蚀性提高。
而且发现，在对于镀层的表面的由X射线衍射测定结果得到的X射线衍射强度满足下述式(1a)和下述式(2)的关系的情况下，MgZn2相和α相的晶体取向在一定的方向上进行取向，这样的热浸镀层能够提高平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性这两者，完成了本发明。
以下对本发明的实施方式即热浸镀钢材进行说明。
本实施方式的热浸镀钢材包含：钢材；和配置在钢材的表面的热浸镀层，热浸镀层的化学组成以质量％计含有Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％、Fe：0.01～15.0％、Si：0～10.0％、Ni：0～1.0％、Ca：0～4.0％，还含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素，而且这些元素的合计量被设定为5％以下，剩余部分：包含Zn和杂质，热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1a)和式(2)的关系。
0.3≤I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0 (1a)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0 (2)
其中，式(1a)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度，式(2)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
另外，在热浸镀层的化学组成中Al浓度和Mg浓度分别成为Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，优选的是，在满足上述(2)式的同时满足下述(1b)式，以代替满足上述式(1a)。再有，在热浸镀层的化学组成中Al浓度和Mg浓度分别满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围，并且满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，只要满足上述式(1a)即可。在热浸镀层的化学组成中Al浓度和Mg浓度分别满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围，并且满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，优选满足上述式(1a)，进而满足下述式(1b)。
0.6＜I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0 (1b)
以下的说明中，化学组成的各元素的含量的“％”表示意指“质量％”。化学组成的元素的含量有时表记为元素浓度(例如Zn浓度、Mg浓度等)。所谓“平面部耐蚀性”，表示热浸镀层(具体地说Zn-Al-Mg合金层)自身的难以腐蚀的性质。所谓“涂装后耐蚀性”，表示在镀层表面实施了涂装的情况下的热浸镀层自身的难以腐蚀的性质。所谓“热浸镀层”，意指通过所谓的热浸镀锌处理而制造的镀覆皮膜。
如图1所示，本实施方式涉及的热浸镀钢材1具有钢材11。对钢材11的形状并无特别限制，钢材11的一个例子为钢板。另外，钢材11例如也可以是钢管、土木建筑材料(栅栏沟、波纹管、排水槽盖、飞砂防止板、螺栓、金属丝网、护栏、止水墙等)、家电构件(空调的室外机的壳体等)、汽车部件(行走构件等)等成型加工过的基底钢材。成型加工例如可为压制加工、滚压成形、弯曲加工等各种塑性加工方法。
对钢材11的材质并无特别限制。就钢材11而言，例如能够使其为一般钢、Al镇静钢、极低碳钢、高碳钢、各种高张力钢、一部分的高合金钢(含有Ni、Cr等增强元素的钢等)等各种的钢材。可使钢材11成为JIS G 3302：2010中记载的热轧钢板、热轧钢带、冷轧钢板和冷轧钢带等。对于钢板的制造方法(热轧方法、酸洗方法、冷轧方法等)及其具体的制造条件等，也无特别限制。
在本实施方式中，作为钢材11，不排除经预镀覆的预镀覆钢材的使用，但优选使用未预镀覆的钢材。如后所述，通过对于未预镀覆的钢材实施热浸镀，控制其后的冷却条件，从而容易使MgZn2相和α相的晶体取向在一定的方向上进行取向。
本实施方式涉及的热浸镀钢材1具有配置在钢材11的表面的热浸镀层12。本实施方式涉及的热浸镀钢材1的热浸镀层12由于后述的化学组成因而主要由Zn-Al-Mg合金层构成。另外，本实施方式涉及的热浸镀钢材1的热浸镀层12在钢材11与Zn-Al-Mg合金层之间可包含Al-Fe合金层。即，热浸镀层12可为Zn-Al-Mg合金层的单层结构，也可为包含Zn-Al-Mg合金层和Al-Fe合金层的层叠结构。
本实施方式涉及的热浸镀层的化学组成由Zn和其他合金元素构成。对于热浸镀层的化学组成，以下会详细地说明。需要说明的是，被说明为浓度的下限值为0％的元素并非为了解决本实施方式涉及的热浸镀钢材的课题所必需的，是以特性的提高等为目的而容许在热浸镀层中含有的任选元素。
＜Al：10.0～30.0％＞
Al形成作为与Zn的固溶体的α相，有助于平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性和加工性的提高。因此，使Al浓度为10.0％以上。可使Al浓度为11.0％以上、12.0％以上或15.0％以上。另一方面，在Al过剩的情况下，Mg浓度和Zn浓度相对地降低，平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性劣化。因此，使Al浓度为30.0％以下。可使Al浓度为28.0％以下、25.0％以下或20.0％以下。
＜Mg：3.0～15.0％＞
Mg是为了确保平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性所需的元素。因此，使Mg浓度为3.0％以上。可使Mg浓度为4.0％以上、5.0％以上或者6.0％以上。另一方面，如果Mg浓度过剩，则加工性、特别是粉碎性劣化，进而有时平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性劣化。因此，使Mg浓度为15.0％以下。可使Mg浓度为12.0％以下、10.0％以下、8.0％以下。
＜Fe：0.01％～15.0％＞
Fe的浓度可为0％。另一方面，在热浸镀层中可含有0.01％以上的Fe。确认了：如果Fe浓度为15.0％以下，则对热浸镀层的性能没有不良影响。可使Fe浓度为例如0.05％以上、0.10％以上、0.5％以上或1.0％以上。可使Fe浓度为例如10.0％以下、8.0％以下或6.0％以下。Fe有时从母材钢板混入，因此Fe浓度可为0.05％以上。
＜Si：0％～10.0％＞
Si浓度可为0％。另一方面，Si有助于平面部耐蚀性的提高。因此，可使Si浓度为0.05％以上、0.1％以上、0.2％以上或0.5％以上。另一方面，如果Si浓度过剩，则平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性劣化。因此，使Si浓度为10.0％以下。可使Si浓度为8.0％以下、7.0％以下或6.0％以下。
＜Ni：0～1.0％＞
Ni的浓度可为0％。另一方面，Ni有助于平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性的提高。因此，可使Ni浓度为0.05％以上、0.08％以上或0.1％以上。另一方面，如果Ni浓度过剩，则平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性劣化。因此，使Ni浓度为1.0％以下。可使Ni浓度为0.8％以下、0.6％以下或0.5％以下。
＜Ca：0％～4.0％＞
Ca浓度可为0％。另一方面，Ca是能够调整最适于赋予平面部耐蚀性的Mg溶出量的元素。因此，Ca浓度可为0.05％以上、0.1％以上或0.5％以上。另一方面，如果Ca浓度过剩，则平面部耐蚀性和加工性劣化。因此，使Ca浓度为4.0％以下。可使Ca浓度为3.5％以下、3.0％以下或2.8％以下。
进而，在本实施方式涉及的热浸镀层中，可含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素。这些元素的合计量被设定为0％以上且5％以下。如果合计量超过5％，则有时平面部耐蚀性或涂装后耐蚀性降低。
＜Sb、Pb：各自为0～0.5％＞
Sb、Pb的浓度可为0％。另一方面，Sb、Pb有助于涂装后耐蚀性的提高。因此，可使Sb、Pb各自的浓度为0.05％以上、0.10％以上或0.15％以上。另一方面，如果Sb、Pb的浓度过剩，则平面部耐蚀性劣化。因此，使Sb、Pb各自的浓度为0.5％以下。可使Sb、Pb各自的浓度为0.4％以下、0.3％以下或0.25％以下。
＜Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li：各自为0～1.0％＞
Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li的浓度可各自为0％。另一方面，这些元素有助于涂装后耐蚀性的提高。因此，可使Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li各自的浓度为0.05％以上、0.08％以上或0.10％以上。另一方面，如果Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li的浓度过剩，则平面部耐蚀性劣化。因此，使Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li各自的浓度为1.0％以下。可使Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag和Li各自的浓度为0.8％以下、0.7％以下或0.6％以下。
＜Sn：0～2.0％＞
Sn浓度可为0％。另一方面，Sn是与Mg形成金属间化合物、提高热浸镀层的涂装后耐蚀性的元素。因此，可使Sn浓度为0.05％以上、0.10％以上、0.20％以上或0.30％以上。不过，如果Sn浓度过剩，则平面部耐蚀性劣化。因此，使Sn浓度为2.0％以下。可使Sn浓度为0.8％以下、0.7％以下、0.6％以下或0.5％以下。
＜La、Ce、B、Y、P和Sr：各自为0～0.5％＞
La、Ce、B、Y、P和Sr各自的浓度可为0％。另一方面，La、Ce、B、Y、P和Sr有助于涂装后耐蚀性的提高。因此，可使La、Ce、B、Y、P和Sr的各自浓度为0.10％以上、0.15％以上或0.20％以上。另一方面，如果La、Ce、B、Y、P和Sr的浓度过剩，则平面部耐蚀性劣化。因此，使La、Ce、B、Y、P和Sr的各自浓度为0.5％以下。可使La、Ce、B、Y、P和Sr的各自浓度为0.4％以下、0.3％以下。
＜Co、Bi、In、V、W：各自为0～0.5％＞
Co、Bi、In、V、W各自的浓度可为0％。另一方面，Co、Bi、In、V、W有助于涂装后耐蚀性的提高。因此，可使Co、Bi、In、V、W的各自浓度为0.10％以上、0.15％以上或0.20％以上。另一方面，如果Co、Bi、In、V、W的浓度过剩，则平面部耐蚀性劣化。因此，使Co、Bi、In、V、W的各自浓度为0.5％以下。可使Co、Bi、In、V、W的各自浓度为0.4％以下、0.3％以下。
＜剩余部分：Zn和杂质＞
本实施方式涉及的热浸镀层的成分的剩余部分为Zn和杂质。Zn是给热浸镀层带来平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性的元素。杂质是原材料中所含的成分或在制造的工序中混入的成分，是指不是有意地含有的成分。例如，在热浸镀层中，由于钢材与镀浴的相互的原子扩散，作为杂质，有时Fe以外的成分也微量混入。
热浸镀层的化学成分采用以下的方法测定。首先，使用含有抑制钢材的腐蚀的抑制剂的酸，得到将热浸镀层剥离溶解的酸液。其次，对得到的酸液进行电感耦合等离子体(ICP)分析。由此，能够获得热浸镀层的化学组成。酸种只要是能够将热浸镀层溶解的酸，则并无特别限制。再有，采用上述的手段测定的化学组成为热浸镀层整体的平均化学组成。
其次，对热浸镀层的金属组织进行说明。
热浸镀层的金属组织含有α相和MgZn2相。α相和MgZn2相提高热浸镀层的平面部耐蚀性。另外，如后所述，通过α相和MgZn2相在一定的方向上进行取向，从而热浸镀钢材的涂装后耐蚀性提高，进而平面部耐蚀性也提高。
热浸镀层中的α相的面积率优选为15～80％。另外，MgZn2相的面积率优选为5～60％。α相和MgZn2相的合计的面积率优选为20％以上且100％以下。不过，该面积率的范围为一个例子，本发明涉及的热浸镀层的组织的面积分率并不受该范围的任何限定，只要热浸镀层满足以下说明的式(1a)和式(1b)的至少一者以及式(2)即可。
另外，在热浸镀层中含有0.05～0.5％的Sn的情况下，在热浸镀层中会可靠地含有Mg2Sn相。Mg2Sn相由于为少量，因此采用X射线衍射测定来确认其存在。通过在热浸镀层中含有Mg2Sn相，从而热浸镀层的涂装后耐蚀性进一步提高。
热浸镀层可含有α相和MgZn2相以外的相作为剩余部分。例如，在上述的化学组成的热浸镀层中可包含η-Zn相、Al-Ca-Si相等。如果α相和MgZn2相的含量为上述的范围内，则能够确保平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性，因此对α相和MgZn2相以外的相或组织的构成并无特别限定。
其次，对α相和MgZn2相的晶体取向进行说明。
在本实施方式的热浸镀层中，在热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的X射线衍射强度满足下述式(1a)和式(2)的关系的情况下，如后所述，MgZn2相和α相的晶体取向会在一定的方向上进行取向，涂装后耐蚀性和平面部耐蚀性都提高。
0.3≤I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0 (1a)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0 (2)
另外，在热浸镀层的化学组成中，Al浓度和Mg浓度分别成为Al：15.00～30.00％、Mg：5.00～10.00％的范围的情况下，优选的是，在满足上述(2)式的同时满足下述(1b)式，以代替满足上述式(1a)。再有，在热浸镀层的化学组成中，Al浓度和Mg浓度分别满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围，并且满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，只要满足上述式(1a)即可。在热浸镀层的化学组成中，Al浓度和Mg浓度分别满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围，并且满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，优选满足上述式(1a)，进而优选满足下述式(1b)。
0.6＜I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0(1b)
其中，式(1a)、式(1b)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度。另外，式(2)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
如式(1a)所示，通过I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}成为0.3以上，从而MgZn2相的致密面即(002)面以与热浸镀层的表面平行的方式取向。优选的是，在15.0～30.0％的Al浓度和5.0～10.0％的Mg浓度的情况下，如式(1b)所示成为超过0.6为宜。I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}越高，MgZn2相的致密面即(002)面越与热浸镀层的表面平行地一致。
另一方面，I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}的上限设定为3.0以下。即使将MgZn2相的致密面的取向性提高到最大限度，上限也为3.0。
另外，通过式(2)中的I(111)α/I(200)α成为大于5.0，从而α相的致密面即(111)面以与热浸镀层的表面平行的方式取向。I(111)α/I(200)α越高，α相的致密面即(111)面越与热浸镀层的表面平行地一致。
另一方面，I(111)α/I(200)α的上限设定为40.0以下。即使将α相的致密面的取向性提高到最大限度，上限也为40.0。
据推测，满足上述式(1a)或(1b)和(2)的热浸镀层的涂装后耐蚀性和平面部耐蚀性都提高的原因是基于以下的理由。
具有六方晶结构的MgZn2相的致密面被设定为(002)面。另外，含有Al和少量的Zn、具有面心立方晶结构的α相的致密面被设定为(111)面。MgZn2相和α相各自具有与它们的致密面对应的晶体取向面的耐蚀性与其他晶体取向面的耐蚀性高的性质。满足上述式(1a)和(1b)的至少一者和(2)的热浸镀层的MgZn2相和α相的各自的致密面与热浸镀层的表面平行地取向。
在热浸镀层的表面形成了涂膜的热浸镀钢材中，有时腐蚀沿着镀层与涂膜的界面进行，据认为通过热浸镀层中的MgZn2相和α相的各自的致密面以与热浸镀层的表面平行的方式取向，从而热浸镀层与涂膜的界面的耐蚀性明显提高，涂装后耐蚀性大幅地提高。
另外，在热浸镀钢材中，有时腐蚀从热浸镀层的表面进行，据认为通过如上所述MgZn2相和α相的各自的致密面与热浸镀层的表面平行地取向，从而热浸镀层的表面的耐蚀性明显提高，平面部耐蚀性也大幅地提高。
MgZn2相的面积率的测定方法如下所述。将切割为30mm×30mm的样品的热浸镀层的表面采用机械研磨(例如用砂纸#2000研磨)调整得平坦。其次，采用胶体研磨，对镀层的表面实施化学研磨，进行研磨直至其表面成为镜面状态。用扫描电子显微镜(SEM)观察研磨后的镀层的表面。具体地说，在倍率5000倍下，使用扫描电子显微镜-能量色散谱仪(SEM-EDS)拍摄元素分布像。在该元素分布像中，将Mg与Zn共存的相确定为MgZn2相。再有，在本说明书中，将Mg：20～40原子％、Zn：50～80原子％的区域判断为Mg和Zn共存的相(MgZn2相)。确定了MgZn2相后，通过使用了图像解析软件的二值化，计算出视场中含有的α相和MgZn2相的面积率。
α相的面积率的测定方法如下所述。将切割为30mm×30mm的样品的热浸镀层的表面采用机械研磨调整得平坦。其次，采用胶体研磨，对镀层的表面实施化学研磨，进行研磨直至其表面成为镜面状态。对研磨后的镀层的表面进行SEM观察。具体地说，在倍率为5000倍下，使用SEM-EDS对元素分布像进行拍摄。在该元素分布像中，将Al与Zn共存的相确定为α相。再有，在本说明书中，将成为Al：40～95原子％、Zn：0.5～50原子％的区域判断为Al与Zn共存的相(α相)。在确定了α相后，通过使用了图像解析软件的二值化，计算出视场中含有的α相的面积率。
式(1a)和式(1b)中的I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}的测定方法如下所述。首先，对热浸镀层的表面进行镜面研磨，根据需要进行化学研磨。其次，例如，使用X射线衍射装置(Rigaku Corporation制(型号RINT-TTR III)，设定为X射线输出50kV、300mA、铜靶、测角仪TTR(水平测角仪)、Kβ滤光器的狭缝宽度0.05mm、纵向限制狭缝宽度2mm、受光狭缝宽度8mm、受光狭缝2开放，作为测定条件，在扫描速度为5度/分钟、步进宽度为0.01度、扫描轴2θ(5～90°)下，实施X射线衍射测定。然后，分别计量MgZn2相的(100)面的衍射强度(19.67±0.2°的范围中的最大强度)、(002)面的衍射强度(20.78±0.2°的范围中的最大强度)、(101)面的衍射强度(20.78±0.2°的范围中的最大强度)。衍射强度设定为排除了背景强度的强度。由得到的衍射强度求出I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}。
式(2)中的I(111)α/I(200)α的测定方法如下所述。首先，对热浸镀层的表面进行镜面研磨，根据需要进行化学研磨。其次，例如，使X射线衍射装置和测定条件与上述相同，实施X射线衍射测定。然后，分别计量α相的(111)面的衍射强度(38.47±0.2°的范围中的最大强度)、(200)面的衍射强度(44.74±0.2°的范围中的最大强度)。衍射强度设定为排除了背景强度的强度。由得到的衍射强度求出I(111)α/I(200)α。
另外，关于热浸镀层中是否含有Mg2Sn相，在进行上述的X射线衍射测定时，用是否出现Mg2Sn特有的衍射峰来判断。
热浸镀层的每单面的附着量只要设定为例如20～150g/m2的范围内即可。通过将每单面的附着量设定为20g/m2以上，从而能够进一步提高热浸镀钢材的平面部耐蚀性和涂装后耐蚀性。另一方面，通过将每单面的附着量设定为150g/m2以下，从而能够进一步提高热浸镀钢材的加工性。
其次，对本实施方式的热浸镀钢材的制造方法进行说明，对本实施方式涉及的热浸镀钢材的制造方法并无特别限定。例如根据以下说明的制造条件，能够得到本实施方式涉及的热浸镀钢材。
本实施方式的热浸镀钢材的制造方法通过将钢材在还原气氛中退火，将刚退火后的钢材浸渍于热浸镀浴后提起，从而在钢材的表面形成热浸镀层。其次，在热浸镀层的温度从浴温直至成为300℃以下的期间喷射冷却气体，进行冷却。
具体地说，对于成为镀覆原板的钢材在还原气氛中进行退火。对还原气氛和退火条件并无特别限定。通过该退火，尽可能将在钢材表面存在的氧化物除去。
其次，将刚退火后的钢材浸渍于热浸镀浴。可适当地调整热浸镀浴的化学组成，以使得得到上述的热浸镀层的化学组成。另外，对热浸镀浴的温度也无特别限定，能够适当地选择能够实施热浸镀的温度。例如，可使镀浴温为比镀浴的熔点高约20℃以上的值。
接着，将钢材从热浸镀浴中提起。通过钢材的提起速度的控制，能够控制热浸镀层的附着量。根据需要，可对热浸镀层附着的钢材进行擦拭，控制热浸镀层的附着量。对热浸镀层的附着量并无特别限制，例如能够使其为上述的范围内。
接下来，将热浸镀层冷却。就冷却而言，对于从热浸镀浴中刚刚提起后的钢材，进行喷射冷却气体的冷却。在热浸镀层的温度从浴温直至成为300℃的期间，连续地进行采用冷却气体的喷射的冷却。对低于300℃的冷却条件并无特别限定，可接着进行喷射冷却气体的冷却，也可自然放冷。
冷却开始温度为热浸镀浴的温度-40℃以上、热浸镀浴的温度以下。如果冷却开始温度比热浸镀浴的温度-40℃低，则将镀层放冷(例如冷却速度为2℃/s)，直至冷却开始为止。因此，在热浸镀层的冷却前，在热浸镀层中形成大量的核。因此，在其后的工序中热浸镀层中的α相和MgZn2相的取向控制变得困难。
就喷射冷却气体的冷却而言，沿着钢材的搬运路径配置冷却带。冷却带具备多个冷却气体用的喷射喷嘴。通过使通量为5000L/分钟/m2以上，从而能够将热浸镀层在比较短的时间内冷却到300℃以下。在通量低于5000L/分钟/m2的情况下，在维持钢材整体的冷却速度的同时降低冷却气体的流速，因此降低冷却气体的温度。其结果是，镀层表面的液相被过度冷却，成为凝固核，结晶物增加，取向性控制变得不可能。另外，通过使通量为25000L/分钟/m2以下，从而能够在不对钢材给予振动的情况下冷却。
对喷射的冷却气体并无特别限制，可为氮等非氧化性气体、氩等不活泼气体或空气，也可为它们的混合气体。
在控制冷却气体的通量的情况下，冷却气体喷出的气体喷嘴的形状例如设定为直径1～50mm的范围。气体喷嘴顶端与钢板表面所成的角度例如为70～110°的范围，更优选设定为90°(直角)。气体喷嘴顶端与钢板的距离设定为30～1000mm的范围。再有，气体喷嘴的形状、角度、距离为单纯的一个例子，并不限定于上述的范围。
通过以满足上述的条件的方式将热浸镀层冷却，从而能够形成满足上述式(1a)和(1b)中的至少一者和式(2)的热浸镀层。据推测其理由如下所述。
在上述的制造方法中，通过对刚要浸渍于热浸镀浴之前的钢材在还原气氛中进行退火，将钢材表面的氧化物除去，从而使核生成位点减少。在对这样的钢材进行热浸镀的情况下，钢材的Fe与热浸镀浴的Al反应，在钢材的表面形成Al-Fe合金层。Al-Fe合金层变得核生成位点比较少。进而，在热浸镀后，通过以5000L/分钟/m2以上且25000L/分钟/m2以下的通量喷射冷却气体，进行冷却，通过尽可能不给钢材施加振动，从而进一步抑制核生成位点的生成。由此，据推测，热浸镀层中的α相和MgZn2相在一定方向上进行取向，以满足上述式(1a)或(1b)、和式(2)。
实施例
以下对本发明的实施例进行说明。不过，实施例中的条件只不过是为了确认本发明的实施可能性和效果而采用的一个条件例。本发明并不限定于该一个条件例。只要在本发明不脱离本发明的主旨的情况下实现本发明的目的，就能够采用各种条件。
通过将在N2-4％H2气氛中、均热温度为800℃、均热时间为2分钟的条件下退火的钢材浸渍于各种热浸镀浴中、进行提起，从而使热浸镀层附着于钢材的表面，其次，从热浸镀浴刚刚提起后直至热浸镀层成为300℃为止，通过冷却气体的喷射来进行冷却，从而制造了各种热浸镀钢材。冷却气体喷射时，如表2所示控制气体通量。喷出冷却气体的气体喷嘴的形状为：直径为6mm，气体喷嘴顶端与钢板所成的角度为直角，气体喷嘴顶端与钢板的距离设定为35mm。
热浸镀层的化学组成如表1所示。制造条件如表2所示。另外，评价镀层的金属组织，将其结果示于表2。进而，评价热浸镀钢材的表面耐蚀性和涂装后耐蚀性，将其结果示于表3。
热浸镀层的化学组成以及热浸镀层的金属组织的评价采用上述的手段进行。
平面部耐蚀性的评价如下所述。将得到的热浸镀钢材切割为100mm×50mm，供于平面部耐蚀性评价试验。平面部耐蚀性的评价采用JASO-CCT-M609中规定的腐蚀促进试验来进行，通过在120个循环后比较腐蚀减量来进行。评价标准如下所述，将“AAA”、“AA”和“A”设定为合格。
AAA：腐蚀减量小于40g/m2
AA：腐蚀减量为40g/m2以上且小于60g/m2
A：腐蚀减量为60g/m2以上且小于80g/m2
B：腐蚀减量为80g/m2以上
涂装后耐蚀性(涂装后的涂膜剥离)的评价如下所述。将得到的热浸镀钢材切割为100mm×50mm，供于涂装后耐蚀性试验。对于试验片，形成了膜厚为1.2μm的化成处理层，形成了膜厚为20μm的涂膜层后，对于正面，用切割刀施加了到达基体金属的切痕，将以SST4小时→干燥2小时→湿润2小时作为1个循环的CCT进行了120个循环，进行了评价。采用试验结束后的切痕的单侧的最大膨胀宽度来判定。化成处理层和涂膜层的详细情况如下所述。
＜化成处理层＞
通过将硅烷偶联剂、单宁酸、二氧化硅和聚酯树脂混合而成的不含铬酸盐的化成处理液涂布于镀层，干燥，从而形成了化成处理膜。
＜涂膜层＞
通过在化成处理膜上涂布下述记载的底漆涂料树脂和面漆涂料树脂，从而形成了涂膜层。由底漆涂料树脂形成的层的厚度为5μm，由面漆涂料树脂形成的层的厚度为15μm，合计为20μm。
＜涂膜层的造膜成分＞
(1)正面·背面的底漆涂料树脂
聚酯/三聚氰胺+异氰酸酯并用固化型(Japan Fine Coatings Co.,Ltd.制FLC687涂料树脂)
(2)正面的面漆涂料树脂
高分子聚酯/三聚氰胺固化型(Japan Fine Coatings Co.,Ltd.制FLC7000涂料树脂)
(3)背面的面漆涂料树脂
聚酯/三聚氰胺固化型(Japan Fine Coatings Co.,Ltd.制FLC100HQ涂料树脂)
以下示出涂装后耐蚀性的评价标准。通过以下所示的评分来判定。将“AAA”、“AA”和“A”设定为合格。
AAA：最大膨胀宽度小于5mm
AA：最大膨胀宽度为5mm以上且低于8mm
A：最大膨胀宽度为8mm以上且低于10mm
B：最大膨胀宽度为10mm以上
对热浸镀层的化学组成和金属组织适当地控制的本发明涉及的No.1～25(实施例)的平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者优异。需要说明的是，实施例的热浸镀层的附着量为20～150g/m2的范围。
在比较例的No.26中，热浸镀层的Al量不足。因此，在No.26中，平面部耐蚀性不足。
在比较例的No.27中，热浸镀层的Al量过剩。因此，在No.27中，涂装后耐蚀性不足。
在比较例的No.28中，热浸镀层的Mg量不足。因此，在No.28中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.29中，热浸镀层的Mg量过剩。因此，在No.29中平面部耐蚀性不足。
在比较例的No.30中，热浸镀层的Si量过剩。因此，在No.30中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.31中，热浸镀层的Sn量过剩。因此，在No.31中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.32中，热浸镀层的Ca量过剩。因此，在No.30中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.33中，冷却气体的气体通量不足。因此，在No.33中，α相和MgZn2相没有在一定的方向上进行取向。由此，在No.33中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.34中，冷却气体的气体通量过剩。因此，在No.34中，α相和MgZn2相没有在一定的方向上进行取向。由此，在No.34中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。如果将比较例的No.34与实施例的No.12、22、23进行比较，则尽管两者的冷却速度比较接近，但No.34的气体通量过剩，因此未能满足发明范围。
在比较例的No.35和No.36中，冷却气体的气体通量不足，冷却气体温度过低，使镀层表面的液相被过度冷却，形成了大量凝固核。因此，在No.35和No.36中，α相和MgZn2相没有在一定的方向上进行取向。由此，在No.35和No.36中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
在比较例的No.37中，冷却开始温度过低，生成大量的核。因此，在No.37中，α相和MgZn2相没有在一定的方向上进行取向。由此，在No.37中，平面部耐蚀性、涂装后耐蚀性这两者不足。
表1
下划线部表示在本发明的范围外。
表2
下划线部表示在本发明的范围外。
表3
下划线部表示在本发明的范围外。
产业上的可利用性
根据本发明涉及的上述方案，平面耐蚀性和牺牲防蚀性这两者优异，因此产业上的可利用性高。

Claims (3)

1.一种热浸镀钢材，其包含：钢材；和配置在所述钢材的表面的热浸镀层，所述热浸镀层的化学组成以质量％计含有Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％、Fe：0.01～15.0％、Si：0～10.0％、Ni：0～1.0％、Ca：0～4.0％，
还含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素，而且这些元素的合计量被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn和杂质，
所述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1a)和式(2a)的关系，
0.3≤I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0(1a)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0(2a)
其中，式(1a)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度，式(2a)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
2.一种热浸镀钢材，其包含：钢材；和配置在所述钢材的表面的热浸镀层，所述热浸镀层的化学组成以质量％计含有Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％、Fe：0.01～15.0％、Si：0～10.0％、Ni：0～1.0％、Ca：0～4.0％，
还含有Sb：0～0.5％、Pb：0～0.5％、Cu：0～1.0％、Sn：0～2.0％、Ti：0～1.0％、Cr：0～1.0％、Nb：0～1.0％、Zr：0～1.0％、Mn：0～1.0％、Mo：0～1.0％、Ag：0～1.0％、Li：0～1.0％、La：0～0.5％、Ce：0～0.5％、B：0～0.5％、Y：0～0.5％、P：0～0.5％、Sr：0～0.5％、Co：0～0.5％、Bi：0～0.5％、In：0～0.5％、V：0～0.5％、W：0～0.5％的元素组中的1种或2种以上元素，而且这些元素的合计量被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn和杂质，
所述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1b)和式(2b)的关系，
0.6＜I(002)MgZn2/{I(100)MgZn2+I(101)MgZn2}≤3.0(1b)
5.0＜I(111)α/I(200)α≤40.0(2b)
其中，式(1a)中的I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度，式(2b)中的I(111)α为α相的(111)的衍射强度，I(200)α为α相的(200)的衍射强度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的热浸镀钢材，其中，所述热浸镀层的化学组成中的Sn被设定为以质量％计Sn：0.05～0.5％，Mg2Sn相由所述热浸镀层的X射线衍射测定结果来被检测。
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