CN117280069A - 热浸镀钢材 - Google Patents

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Abstract

该热浸镀钢材具备钢材和配置于上述钢材的表面的热浸镀层，上述热浸镀层具有规定的化学组成，上述热浸镀层的由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4月20日在日本申请的特愿2022-069530号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
在表面形成有含有Al及Mg的热浸镀Zn层的钢材(热浸镀Zn-Al-Mg系钢材)具有优异的耐蚀性。因此，例如作为建筑材料等要求耐蚀性的结构构件的材料，广泛使用了热浸镀Zn-Al-Mg系钢材。
例如在专利文献1中记载了一种热浸镀钢板，其具备钢板和形成于钢板的表面的热浸镀层，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及杂质，在热浸镀层中形成按照成为规定的形状的方式配置的图案(布图)部和非图案部，图案部及非图案部分别包含第1区域、第2区域中的1种或2种，图案部中的第1区域的面积率与非图案部中的第1区域的面积率之差的绝对值为30％以上，第1区域是取向率为3.5以上的区域，第2区域是取向率低于3.5的区域。
在专利文献2中记载了一种Zn-Al-Mg系热浸镀钢板，其具备钢板和热浸镀层，所述热浸镀层含有4质量％～22质量％的Al和1质量％～5质量％的Mg，剩余部分包含Zn及不可避免的杂质，与热浸镀层的表面平行的热浸镀层的截面中的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，对于在屋顶或壁材等中使用的建筑材料用途的热浸镀钢材，以高水平要求兼顾镀层本身的耐蚀性即平面耐蚀性和在基底金属露出的情况下对基底金属进行防蚀的替化防蚀性。在现有技术中，对于平面耐蚀性与替化防蚀性的兼顾基本没有进行研究。
专利文献1虽然通过在将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以上的区域设定为第1区域，将强度比低于3.5的区域设定为第2区域的情况下，将图案部中的第1区域的面积率与非图案部中的第1区域的面积率之差设定为30％以上，从而能够使镀层的表面有意图地出现文字、设计等，但对替化防蚀性并没有进行研究。
在专利文献2中，虽然通过控制镀层中的Al相的取向，从而将镀层的外观设定为纹理精细、并且平滑的光泽部多的梨皮外观，但对替化防蚀性并没有进行研究。
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
本发明是鉴于上述情况而进行的，课题是提供平面耐蚀性和替化防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，其具备：
钢材；和
配置于上述钢材的表面的热浸镀层，
上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％，
进一步含有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种以上的元素，并且这些元素的合计被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn及杂质，
上述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1a)及式(2a)的关系。
0.5≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.5(1a)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0(2a)
其中，式(1a)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)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，其具备：
钢材；和
配置于上述钢材的表面的热浸镀层，
上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％，
进一步含有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种以上的元素，并且这些元素的合计被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn及杂质，
上述热浸镀层的由X射线衍射测定结果得到的衍射强度满足下述式(1b)及式(2b)的关系。
1.0≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.0(1b)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0(2b)
其中，式(1b)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)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，上述热浸镀层的化学组成中的Sn以质量％计被设定为Sn：0.05～0.5％，
通过上述热浸镀层的X射线衍射测定结果而检测到Mg2Sn相。
发明效果
根据本发明的上述方案，能够提供平面耐蚀性和替化防蚀性这两者更优异的热浸镀钢材。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的热浸镀钢材的截面示意图。
具体实施方式
镀层的替化防蚀性通过下述方式来达成：在钢材表面形成包含与基底金属相比离子化倾向更高的元素(例如Zn、Mg等)的镀层，相对于基底金属而言使镀层优先腐蚀。因此，利用镀层而带来的替化防蚀性的提高与镀层本身的耐蚀性即平面耐蚀性的提高处于不兼顾的关系。
因此，本发明的发明者们为了提高含有Al及Mg的热浸镀Zn层的平面耐蚀性及替化防蚀性这两者而进行了深入研究。在镀层中所含的MgZn2相及α相中分别包含各种晶体取向面。这些晶体取向面的耐蚀性在全部取向面中并不一样，例如，成为稠密面的晶体取向面的耐蚀性比较高，但另一方面，就稠密面以外的晶体取向面而言，耐蚀性变得比较小。
因此，本发明的发明者们为了达成上述目的，尝试了使镀层中所含的MgZn2相及α相的晶体取向对于每个晶粒而言沿随机的方向进行取向。这样的镀层变成在其表面混合存在耐蚀性不同的各种取向的晶体取向面。如果这样的镀层被腐蚀，则变成先进行具有比较低的耐蚀性的晶体取向面的腐蚀，接着，进行具有比较高的耐蚀性的晶体取向面的腐蚀。其结果是，使得MgZn2相及α相的腐蚀均衡地进行，使得Zn离子及Mg离子的溶解长时间地持续，使得可确保替化防蚀性。此外，发现：通过MgZn2相及α相的腐蚀均衡地进行，从而在镀层表面比较均匀地生成腐蚀生成物，并且通过α相适度地残存而保持阻挡功能，由此平面耐蚀性也提高。
于是，发现：在由针对镀层表面的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)及下述式(2)的关系的情况下，使得MgZn2相及α相的晶体取向对于每个晶粒而言沿随机的方向进行取向，能够提高平面耐蚀性及替化防蚀性这两者，从而完成了本发明。
以下，对作为本发明的实施方式的热浸镀钢材进行说明。本实施方式的热浸镀钢材为下述热浸镀钢材：其具备钢材和配置于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％，进一步含有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种以上的元素，并且这些元素的合计被设定为5％以下，剩余部分：包含Zn及杂质，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)及式(2)的关系。
0.5≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.5(1a)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0 (2)
其中，式(1a)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)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。
此外，在热浸镀层的化学组成中的Al浓度及Mg浓度分别成为Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，优选满足上述(2)式和下述(1b)式来代替上述式(1a)。需要说明的是，在热浸镀层的化学组成中的Al浓度及Mg浓度分别满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围，并且满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％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的Al浓度及Mg浓度分别满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围，并且满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围的情况下，优选满足上述式(1a)，进一步优选满足下述式(1b)。
1.0≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.0(1b)
在以下的说明中，化学组成的各元素的含量的“％”表述是指“质量％”。化学组成的元素的含量有时会记载为元素浓度(例如Zn浓度、Mg浓度等)。“平面部耐蚀性”表示热浸镀层(具体而言为Zn-Al-Mg合金层)本身的不易腐蚀的性质。“替化防蚀性”表示抑制钢材裸露部(例如镀覆钢材的切断端面部、加工时的热浸镀层开裂部及因热浸镀层的剥离而使钢材露出的部位)处的钢材腐蚀的性质。“热浸镀层”是指通过所谓的热浸镀锌处理而制造的镀覆皮膜。
如图1中所示的那样，本实施方式的热浸镀钢材1具有钢材11。对于钢材11的形状，没有特别限制，钢材11的一个例子为钢板。此外，钢材11例如也可以为钢管、土木建筑材(栅栏、波纹管、排水沟盖、飞沙防止板、螺栓、金属丝网、护栏、隔水墙等)、家电构件(空调的室外机的壳体等)、汽车部件(行走构件等)等经成形加工后的基体钢材。成形加工例如为压制加工、辊轧成型、弯曲加工等各种塑性加工方法。
对于钢材11的材质，没有特别限制。钢材11例如可以设定为普通钢、Al镇静钢、极低碳钢、高碳钢、各种高张力钢、一部分高合金钢(含有Ni、Cr等强化元素的钢等)等各种钢材。也可以将钢材11设定为JIS G 3302：2010中记载的热轧钢板、热轧钢带、冷轧钢板及冷轧钢带等。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，也没有特别限制。
如下文所述的那样，对于成为镀覆原板的钢材，使用对钢材11的表面进行了预镀的预镀钢材。预镀钢材的例子为在钢材11表面形成有Ni镀层的预镀Ni钢材。预镀钢材例如可通过电解处理或置换镀覆来获得。电解处理通过在包含各种预镀成分的金属离子的硫酸浴或氯化物浴中浸渍基体钢材并进行电解处理来实施。置换镀覆通过在包含各种预镀成分的金属离子且用硫酸进行了pH调整的水溶液中浸渍基体钢材而使金属置换析出来实施。
本实施方式的热浸镀钢材1具有配置于钢材11的表面的热浸镀层12。本实施方式的热浸镀钢材1的热浸镀层12起因于后述的化学组成，主要由Zn-Al-Mg合金层构成。此外，本实施方式的热浸镀钢材1的热浸镀层12也可以在钢材11与Zn-Al-Mg合金层之间包含界面合金层。即，热浸镀层12可以为Zn-Al-Mg合金层的单层结构，也可以为包含Zn-Al-Mg合金层和界面合金层的层叠结构。在界面合金层中也可以包含Al-Ni合金相。Al-Ni合金相如下文所述的那样来源于通过预镀钢材的Ni镀层的Ni与热浸镀浴的Al反应而形成的Al-Ni化合物。在热浸镀钢材1中，也可以在钢材1与热浸镀层12的整个界面中形成包含Al-Ni合金相的界面合金层。此外，也可以在界面的一部分中形成包含Al-Ni合金相的界面合金层，在除此以外的部分中形成包含Fe-Al合金相的界面合金层。
本实施方式的热浸镀层的化学组成由Zn和其他的合金元素来构成。对于热浸镀层的化学组成，以下进行详细说明。需要说明的是，被说明浓度的下限值为0％的元素不是为了解决本实施方式的热浸镀钢材的课题所必需的，但是以特性的提高等为目的而容许被包含于热浸镀层中的任选元素。
<Al：10.0～30.0％>
Al形成与Zn的固溶体即α相，有助于平面部耐蚀性、替化防蚀性及加工性的提高。因此，Al浓度设定为10.0％以上。也可以将Al浓度设定为11.0％以上、12.0％以上或15.0％以上。另一方面，在Al为过量的情况下，Mg浓度及Zn浓度相对降低，替化防蚀性劣化。因而，Al浓度设定为30.0％以下。也可以将Al浓度设定为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及替化防蚀性所必需的元素。因此，Mg浓度设定为3.0％以上。也可以将Mg浓度设定为4.0％以上、5.0％以上或6.0％以上。另一方面，如果Mg浓度过量，则有可能加工性、特别是粉化性劣化，进而平面部耐蚀性劣化。因而，Mg浓度设定为15.0％以下。也可以将Mg浓度设定为12.0％以下、10.0％以下、8.0％以下。
<Fe：0.01％～15.0％>
Fe的浓度也可以为0％。另一方面，也可以在热浸镀层中含有0.01％以上的Fe。确认到：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。也可以将Fe浓度设定为例如0.05％以上、0.1％以上、0.5％以上或1.0％以上。也可以将Fe浓度设定为例如10.0％以下、8.0％以下或6.0％以下。Fe有可能从母材钢板中混入，因此Fe浓度也可以为0.05％以上。
<Si：0％～10.0％>
Si浓度也可以为0％。另一方面，Si有助于平面部耐蚀性的提高。因此，也可以将Si浓度设定为0.05％以上、0.1％以上、0.2％以上或0.5％以上。另一方面，如果Si浓度过量，则平面部耐蚀性及替化防蚀性劣化。因此，Si浓度设定为10.0％以下。也可以将Si浓度设定为8.0％以下、7.0％以下或6.0％以下。
<Ni：0～1.0％>
Ni的浓度也可以为0％。另一方面，Ni有助于替化防蚀性的提高。因此，也可以将Ni浓度设定为0.05％以上、0.08％以上或0.1％以上。另一方面，如果Ni浓度过量，则平面部耐蚀性劣化。因此，Ni浓度设定为1.0％以下。也可以将Ni浓度设定为0.8％以下、0.6％以下或0.5％以下。
<Ca：0％～4.0％>
Ca浓度也可以为0％。另一方面，Ca是能够调整对赋予平面部耐蚀性而言最佳的Mg溶出量的元素。因此，Ca浓度也可以为0.05％以上、0.1％以上或0.5％以上。另一方面，如果Ca浓度过量，则平面部耐蚀性及加工性劣化。因此，Ca浓度设定为4.0％以下。也可以将Ca浓度设定为3.5％以下、3.0％以下或2.8％以下。
进而，在本实施方式的热浸镀层中，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种以上的元素。这些元素的合计被设定为5％以下。如果合计超过5％，则有可能平面耐蚀性或替化防蚀性降低。
<Sb、Pb：分别为0～0.5％>
Sb、Pb的浓度也可以为0％。另一方面，Sb、Pb有助于替化防蚀性的提高。因此，也可以将Sb、Pb各自的浓度设定为0.05％以上、0.10％以上或0.15％以上。另一方面，如果Sb、Pb的浓度过量，则平面部耐蚀性劣化。因此，Sb、Pb各自的浓度设定为0.5％以下。也可以将Sb、Pb各自的浓度设定为0.4％以下、0.3％以下或0.25％以下。
<Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li：分别为0～1.0％>
Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li的浓度也可以分别为0％。另一方面，它们有助于替化防蚀性的提高。因此，也可以将Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的浓度设定为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及Li的浓度过量，则平面部耐蚀性劣化。因此，Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的浓度设定为1.0％以下。也可以将Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的浓度设定为0.8％以下、0.7％以下或0.6％以下。
<Sn：0～2.0％>
Sn浓度也可以为0％。另一方面，Sn是与Mg形成金属间化合物、提高热浸镀层的替化防蚀性的元素。因此，也可以将Sn浓度设定为0.05％以上、0.1％以上或0.2％以上。但是，如果Sn浓度过量，则平面耐蚀性劣化。因此，Sn浓度设定为2.0％以下。也可以将Sn浓度设定为1.5％以下、1.0％以下、0.6％以下或0.5％以下。
<La、Ce、B、Y、P及Sr：分别为0～0.5％>
La、Ce、B、Y、P及Sr各自的浓度也可以为0％。另一方面，La、Ce、B、Y、P及Sr有助于替化防蚀性的提高。因此，也可以将La、Ce、B、Y、P及Sr的浓度分别设定为0.10％以上、0.15％以上或0.20％以上。另一方面，如果La、Ce、B、Y、P及Sr的浓度过量，则平面部耐蚀性劣化。因此，将La、Ce、B、Y、P及Sr的浓度分别设定为0.5％以下。也可以将La、Ce、B、Y、P及Sr的浓度分别设定为0.4％以下、0.3％以下。
<Co、Bi、In、V、W：分别为0～0.5％>
Co、Bi、In、V、W各自的浓度也可以为0％。另一方面，Co、Bi、In、V、W有助于替化防蚀性的提高。因此，也可以将Co、Bi、In、V、W的浓度分别设定为0.10％以上、0.15％以上或0.20％以上。另一方面，如果Co、Bi、In、V、W的浓度过量，则平面部耐蚀性劣化。因此，将Co、Bi、In、V、W的浓度分别设定为0.5％以下。也可以将Co、Bi、In、V、W的浓度分别设定为0.4％以下、0.3％以下。
<剩余部分：Zn及杂质>
本实施方式的热浸镀层的成分的剩余部分为Zn及杂质。Zn是给热浸镀层带来平面部耐蚀性及替化防蚀性的元素。杂质是指原材料中所含的成分或在制造的工序中混入的成分，不是有意含有的成分。例如，在热浸镀层中，有时由于基体钢材与镀浴的相互的原子扩散，导致作为杂质的除Fe以外的成分也会微量混入。
热浸镀层的化学成分通过下述的方法进行测定。首先，使用含有抑制钢材腐蚀的抑制剂的酸，将热浸镀层进行剥离溶解而得到酸液。接着，对所得到的酸液进行电感耦合等离子体(ICP)分析。由此，能够得到热浸镀层的化学组成。酸种类只要是可溶解热浸镀层的酸即可，没有特别限制。需要说明的是，通过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。
接下来，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相及MgZn2相。α相及MgZn2相会提高热浸镀层的平面部耐蚀性。此外，如下文所述的那样，通过α相及MgZn2相分别随机地进行取向，从而热浸镀钢材的替化防蚀性提高。
热浸镀层中的α相的面积率优选为15～80％。此外，MgZn2相的面积率优选为5～55％。α相及MgZn2相的合计的面积率优选为20％～100％。但是，该面积率的范围为一个例子，本发明的热浸镀层的组织的面积分率不受该范围的任何限定，只要使热浸镀层满足以下说明的式(1a)及式(1b)中的至少一者和式(2)即可。
此外，在热浸镀层中含有0.05～0.5％的Sn的情况下，使得在热浸镀层中可靠地包含Mg2Sn相。由于Mg2Sn相为少量，因此通过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，热浸镀钢材的替化防蚀性更加提高。
热浸镀层也可以含有α相及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。只要α相及MgZn2相的含量为上述的范围内，则能够确保平面部耐蚀性及替化防蚀性，因此α相及MgZn2相以外的相或组织的构成没有特别限定。
接下来，对α相及MgZn2相的晶体取向进行说明。
就本实施方式的热浸镀层而言，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)及式(2)的关系的情况下，使得MgZn2相及α相的晶体取向对于每个晶粒而言沿随机的方向进行取向，替化防蚀性及平面耐蚀性一起提高。
0.5≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.5(1a)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0 (2)
此外，在热浸镀层的化学组成中的Al浓度及Mg浓度分别成为Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围的情况下，优选满足上述(2)式和下述(1b)式来代替上述式(1a)。需要说明的是，在热浸镀层的化学组成中的Al浓度及Mg浓度分别满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围，并且满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％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的Al浓度及Mg浓度分别满足Al：15.0～30.0％、Mg：5.0～10.0％的范围，并且满足Al：10.0～30.0％、Mg：3.0～15.0％的范围的情况下，优选满足上述式(1a)，进一步优选满足下述式(1b)。
1.0≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.0(1b)
其中，式(1a)、式(1b)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)的衍射强度，I(101)MgZn2为MgZn2相的(101)的衍射强度。此外，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)中所示的那样，通过I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}成为0.5～2.5的范围，使得MgZn2相的晶体取向对于每个晶粒而言沿随机的方向进行取向。优选的是，在15.00～30.00％的Al浓度及5.00～10.00％的Mg浓度的情况下，如式(1b)中所示的那样成为1.0～2.0的范围为宜。进而，在I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}成为1.06的情况下，使得MgZn2相最随机地进行取向，因此I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}更优选为1.0～1.2的范围。
此外，通过式(2)中的I(111)α/I(200)α成为0.2～5.0的范围，使得α相的晶体取向对于每个晶粒而言沿随机的方向进行取向。此外，在I(111)α/I(200)α成为2.1的情况下，使得α相最随机地进行取向，因此I(111)α/I(200)α更优选为2.0～2.2的范围。
MgZn2相的面积率的测定方法如下所述。将切断成30mm×30mm的样品的热浸镀层的表面通过机械研磨(例如用砂纸#2000进行研磨)来调整为平坦。接着，通过胶体研磨，对镀层的表面实施化学研磨，研磨至该表面成为镜面状态为止。对研磨后的镀层的表面进行扫描电子显微镜(Scanning electron Microscope(SEM))观察。具体而言，以倍率为5000倍使用扫描电子显微镜-能量色散谱仪(Scanning electron Microscope-EnergyDispersive spectroscopy(SEM-EDS))来拍摄元素分布图像。在该元素分布图像中，将Mg与Zn共存的相确定为MgZn2相。需要说明的是，在本说明书中，将成为Mg：20～40原子％、Zn：50～80原子％的区域判断为Mg与Zn共存的相(MgZn2相)。在确定MgZn2相后，通过使用了图像解析软件的二值化来算出视场中含有的α相及MgZn2相的面积率。
α相的面积率的测定方法如下所述。将切断成30mm×30mm的样品的热浸镀层的表面通过机械研磨来调整为平坦。接着，通过胶体研磨，对镀层的表面实施化学研磨，研磨至该表面成为镜面状态为止。对研磨后的镀层的表面进行SEM观察。具体而言，以倍率为5000倍使用SEM-EDS来拍摄元素分布图像。在该元素分布图像中，将Al与Zn共存的相确定为α相。需要说明的是，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α相后，通过使用了图像解析软件的二值化来算出视场中含有的α相的面积率。
式(1a)及式(1b)中的I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}的测定方法如下所述。首先，将热浸镀层的表面进行镜面研磨，根据需要进行化学研磨。接着，例如使用X射线衍射装置(Rigaku公司制(型号RINT-TTR III)，设定为X射线输出功率为50kV、300mA、铜靶、测角器TTR(水平测角器)、Kβ滤波器的狭缝宽度为0.05mm、长度限制狭缝宽度为2mm、受光狭缝宽度为8mm、受光狭缝2开放，作为测定条件，设定为扫描速度为5度/分钟、步进宽度为0.01度、扫描轴2θ(5～90°)来实施X射线衍射测定。然后，分别测量MgZn2相的(100)面的衍射强度(19.67±0.2°的范围内的最大强度)、(002)面的衍射强度(20.78±0.2°的范围内的最大强度)、(101)面的衍射强度(20.78±0.2°的范围内的最大强度)。衍射强度设定为除去背景强度后的强度。由所得到的衍射强度求出I(100)MgZn2/{I(002)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，将热浸镀层的表面进行镜面研磨，根据需要进行化学研磨。接着，例如，将X射线衍射装置及测定条件设定为与上述相同，实施X射线衍射测定。然后，分别测量α相的(111)面的衍射强度(38.47±0.2°的范围内的最大强度)、(200)面的衍射强度(44.74±0.2°的范围内的最大强度)。衍射强度设定为除去背景强度后的强度。由所得到的衍射强度来求出I(111)α/I(200)α。
此外，在热浸镀层中是否包含Mg2Sn相通过在进行上述的X射线衍射测定时是否出现Mg2Sn所特有的衍射峰来判断。
热浸镀层的每单面的附着量例如设定为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，能够进一步提高热浸镀钢材的平面耐蚀性及替化防蚀性。另一方面，通过将每单面的附着量设定为150g/m2以下，能够进一步提高热浸镀钢材的加工性。
接下来，对本实施方式的热浸镀钢材的制造方法进行说明，但本实施方式的热浸镀钢材的制造方法没有特别限定。例如根据以下说明的制造条件，能够得到本实施方式的热浸镀钢材。
在本实施方式的热浸镀钢材的制造方法中，作为镀覆原板，使用对钢材11进行了预镀Ni的预镀Ni钢材。对于钢材11的表面，在预镀Ni之前进行赋予应变的处理。接着，通过将预镀Ni钢材在还原气氛中进行退火，将刚退火后的预镀Ni钢材浸渍于热浸镀浴中后再捞起，从而在钢材的表面形成热浸镀层。接着，在热浸镀层的温度从浴温直至成为300℃以下为止的期间进行喷雾冷却。
首先，对镀覆原板的制备方法进行叙述。首先，对钢材11的表面进行赋予应变的处理。具体而言，对钢材11的表面进行磨削处理或研磨处理。磨削处理的情况的磨削量没有特别限定，但例如至少为0.1mm以上即可。另一方面，关于研磨处理，为了将附着于钢材11的表面的污渍、油分除去，例如进行碱洗涤，但此时，通过金属刷(磨削刷)对钢材表面进行研磨。由此，在钢材表面形成大量的擦伤划痕而赋予应变。磨削时的磨削刷的压下量为0.5～10.0mm。在磨削刷的压下量低于0.5mm的情况下，无法赋予充分的应变，在后述的使热浸镀层凝固的工序时α相及MgZn2相不会随机地进行取向。此外，优选在对钢材表面进行磨削时在钢板表面涂布NaOH为1.0～5.0％的水溶液。由此附着于钢材11的表面的污渍、油分被充分除去。为了对钢板赋予充分的应变，磨削中使用的磨削刷的压下量为0.5～10.0mm。磨削刷的转速为100～1000rpm为宜。接着，对钢材11的表面进行镀Ni。Ni镀层的附着量例如设定为0.05～5.0mg/m2。像这样操作来准备预镀Ni钢材。
接着，对预镀Ni钢材在还原气氛中进行退火。退火条件将均热温度设定为低于600℃。均热温度为600℃以上时，Ni与Fe发生合金化，由此不进行Al-Ni化合物的形成，核生成位点的数目减少从而α相及MgZn2相变得不会随机地进行取向。均热温度的下限没有特别限制，但例如也可以为500℃以上。更优选的均热温度为550℃以上。此外，均热时间没有特别限制，但例如将均热时间设定为0～2分钟为宜。退火气氛只要为还原气氛即可，没有特别限定。例如，也可以为氢及氮的混合气氛。
将刚退火后的钢材浸渍于热浸镀浴中。热浸镀浴的化学组成只要按照可得到上述的热浸镀层的化学组成的方式适当调整即可。此外，热浸镀浴的温度也没有特别限定，可以适当选择能够实施热浸镀的温度。例如，也可以将镀浴温设定为比镀浴的熔点高约20℃以上的值。
接着，将附着有熔融金属的钢材从热浸镀浴中捞起。通过钢材的捞起速度的控制，可以控制热浸镀层的附着量。根据需要，也可以对附着有热浸镀层的钢材进行擦拭来控制热浸镀层的附着量。热浸镀层的附着量没有特别限制，例如可以设定为上述的范围内。
接着，将热浸镀层进行冷却。关于冷却，对刚从热浸镀浴中捞起后的钢材进行喷雾冷却。喷雾冷却在热浸镀层的温度从浴温直至成为300℃为止的期间连续地进行。低于300℃的冷却条件没有特别限定，也可以接着进行喷雾冷却，也可以进行空气冷却或自然放冷。
喷雾冷却通过将雾状的水喷射至热浸镀层的表面来进行。通过将雾状的水喷射至镀层的表面，从而对热浸镀层给予振动。喷雾的喷雾量例如设定为1.0～30[L/(mm2·分钟)]，喷雾时间设定为1～60秒。
喷雾的喷雾量低于1.0[L/(mm2·分钟)]时，不会对钢材给予充分的振动，在热浸镀层的凝固时α相及MgZn2相变得难以随机地进行取向。此外，如果喷雾的喷雾量超过30[L/(mm2·分钟)]，则镀层表面过度氧化，成为外观不良的原因。
喷雾时间低于1秒时，不会对钢材给予充分的振动，在热浸镀层的凝固时α相及MgZn2相变得难以随机地进行取向。对喷雾时间的上限没有限制，但即使超过60秒，喷雾的效果也饱和，因此设定为60秒以下。
通过按照满足上述的条件的方式将热浸镀层进行冷却，能够形成满足上述式(1a)及式(1b)中的至少一者和式(2)的热浸镀层。据推定其理由为以下那样的情况。
在上述的制造方法中，作为镀覆原板，使用预先对钢材表面赋予了应变的预镀Ni钢材。如果对这样的预镀Ni钢材进行热浸镀，则预镀Ni钢材的Ni与热浸镀浴的Al发生反应，在钢材的表面形成Al-Ni化合物。此外，通过对钢材表面所赋予的应变，使得Al-Ni化合物被更大量地形成。Al-Ni化合物成为镀层凝固时的核生成位点。进而，通过利用热浸镀后的喷雾冷却对钢材给予振动，使得核生成位点进一步增加。据推测：通过像这样操作而形成大量的核生成位点，从而在热浸镀层的凝固时，α相及MgZn2相变得随机地进行取向。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。但是，实施例中的条件只不过是为了确认本发明的可实施性及效果而采用的一个条件例。本发明并不限于这一个条件例。只要不脱离本发明的主旨、达成本发明的目的，则本发明可采用各种条件。
作为磨削刷，使用HOTANI公司制D-100，在磨削时在钢板表面涂布NaOH为1.0～5.0％的水溶液，以表1中所示的条件进行磨削。需要说明的是，表1中的应变处理条件这一栏的AA是指刷压下量为10mm，A是指刷压下量为0.5mm，B是指刷压下量为0.4mm。磨削以转速为100～1000rpm来进行。
通过将赋予了应变的预镀Ni钢材在退火后浸渍于各种热浸镀浴中并捞起，从而使钢材表面附着热浸镀层，接着，通过在从热浸镀浴刚捞起后至热浸镀层成为300℃为止通过喷雾冷却进行冷却，制造了各种热浸镀钢材。喷雾的喷雾量设定为0.7～32[L/(mm2·分钟)]，喷雾时间设定为5秒。
预镀Ni钢材使用了在钢材表面形成有Ni镀层的钢材。Ni镀层的附着量设定为0.8mg/m2。此外，对于形成Ni镀层之前的钢材，为了将附着于钢材表面的污渍、油分除去而进行碱洗涤，此时，通过金属刷对钢材表面进行研磨来形成大量的擦伤划痕，由此对钢材表面赋予了应变。
进而，对应变赋予后的预镀Ni钢材在还原气氛中进行退火。关于退火条件，将均热温度设定为580～800℃，均热时间设定为10秒。退火气氛设定为包含氢及氮的混合气体的还原气氛。然后，将刚退火后的钢材浸渍于热浸镀浴中。
热浸镀层的化学组成如表1那样。需要说明的是，在表1中，剩余部分为Zn及杂质。预镀Ni层的成分包含在表1中记载的热浸镀层的化学成分中。制造条件设定为表2的那样。此外，对镀层的金属组织进行评价，将其结果示于表3中。进而，对热浸镀钢材的表面耐蚀性及替化防蚀性进行评价，将其结果示于表3中。
热浸镀层的化学组成及热浸镀层的金属组织的评价通过上述的手段来进行。
平面耐蚀性的评价设定为以下的那样。将所得到的热浸镀钢材切断成100mm×50mm，供于平面耐蚀性评价试验。平面耐蚀性的评价通过JASO-CCT-M609中规定的腐蚀促进试验来进行，在120个循环后，通过比较腐蚀减量来进行。评价基准设定为下述的那样，将“AA”及“A”作为合格。
AA：腐蚀减量低于40g/m2
A：腐蚀减量为40g/m2以上且低于60g/m2
B：60g/m2以上
替化防蚀性的评价设定为如下所述。从所得到的热浸镀钢材中切出70×150mm的四边形的试验片，以试验片的4个端面开放的状态实施JASO试验(M609-91)，评价30个循环后的端面部中的左右侧面部的红锈面积率。以下，示出红锈面积率的评价基准。将“AA”及“A”作为合格。
AA：红锈面积率低于10％
A：红锈面积率为10％以上且低于20％
B：红锈面积率为20％以上
适宜地控制了热浸镀层的化学组成及金属组织的本发明的实施例1～25、39～41的平面耐蚀性、替化防蚀性这两者优异。此外，实施例的热浸镀层的每单面的附着量例如为20～150g/m2的范围。
就比较例26而言，热浸镀层的Al量不足。因此，就比较例26而言，平面耐蚀性不足。
就比较例27而言，热浸镀层的Al量过量。因此，就比较例27而言，替化防蚀性不足。
就比较例28而言，热浸镀层的Mg量不足。因此，就比较例28而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例29而言，热浸镀层的Mg量过量。因此，就比较例29而言，平面耐蚀性不足。
就比较例30而言，热浸镀层的Si量过量。因此，就比较例30而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例31而言，热浸镀层的Ca量过量。因此，就比较例31而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例32而言，热浸镀层的Ni量过量。因此，就比较例32而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例33而言，没有进行喷雾冷却，而进行了利用不活泼气体的空气冷却。因此，就比较例33而言，α相及MgZn2相没有随机地进行取向。由此，就比较例33而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例34而言，对钢材没有进行镀Ni。因此，就比较例34而言，α相及MgZn2相没有随机地进行取向。由此，就比较例34而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例35而言，喷雾冷却时的喷雾的喷雾量低于1.0[L/(mm2·分钟)]。因此，就比较例35而言，α相及MgZn2相没有随机地进行取向。由此，就比较例33而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例36而言，喷雾冷却时的喷雾的喷雾量超过30[L/(mm2·分钟)]。因此，就比较例36而言，镀覆外观变得不良。因此，就比较例36而言，无法实施镀层的组织的评价及平面耐蚀性、替化防蚀性的评价。
就比较例37、38及42而言，退火时的均热温度为600℃以上。因此，就比较例37、38及42而言，Ni与Fe发生合金化，作为Ni镀层的核生成位点的功能消失，α相及MgZn2相没有随机地进行取向。由此，就比较例37、38及42而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
就比较例43而言，由于磨削时的压下量少，因此无法充分地施加应变。因此，α相及MgZn2相没有随机地进行取向。由此，就比较例43而言，平面耐蚀性、替化防蚀性这两者不足。
[表1]
[表2]
[表3]
产业上的可利用性
根据本发明的上述方案，由于平面耐蚀性和替化防蚀性这两者优异，因此产业上的可利用性高。

Claims (3)

1.一种热浸镀钢材，其具备：
钢材；和
配置于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％，
进一步含有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种以上的元素，并且这些元素的合计被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn及杂质，
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)及式(2a)的关系，
0.5≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.5(1a)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0(2a)
其中，式(1a)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)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，其具备：
钢材；和
配置于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％，
进一步含有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种以上的元素，并且这些元素的合计被设定为5％以下，
剩余部分：包含Zn及杂质，
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)及式(2b)的关系，
1.0≤I(100)MgZn2/{I(002)MgZn2+I(101)MgZn2}≤2.0(1b)
0.2≤I(111)α/I(200)α≤5.0(2b)
其中，式(1b)中的I(100)MgZn2为MgZn2相的(100)的衍射强度，I(002)MgZn2为MgZn2相的(002)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以质量％计被设定为Sn：0.05～0.5％，
通过所述热浸镀层的X射线衍射测定结果而检测到Mg2Sn相。
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