JP2000328214A - 表面外観の良好な高耐食性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板 - Google Patents
表面外観の良好な高耐食性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板Info
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Abstract
良好な高耐食性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板を提
供する。 【解決手段】 質量%で、Al:25〜70%,Mg:1.5〜6.0
%,Sr:0.01〜1.0%、好ましくは0.07〜1.0%を含有
し、Siを下記(1)式、好ましくは下記(1)'式の範囲で含
有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなるめっき層
を鋼板表面に形成した表面外観の良好な高耐食性Mg含有
溶融Zn−Al系合金めっき鋼板。 Al(質量%)×0.005≦Si(質量%)≦10・・・(1) Al(質量%)×0.03≦Si(質量%)≦10・・・(1)'
Description
Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板に関するものであ
る。
比べめっき面の耐食性に優れている。しかし反面、Alに
はZnのようなFeに対する犠牲防食作用がないため、めっ
き面の傷付き部や鋼板の切断端面などの素地鋼露出部に
赤錆が発生しやすいという点で、Alめっき鋼板はZnめっ
き鋼板に劣っている。
鋼板の長所と、犠牲防食作用を呈するというZnめっき鋼
板の長所をバランス良く取り入れた鋼板として、特公昭
46−7161号公報には25〜70質量%のAlを含有する溶融Zn
−Al系合金めっき鋼板が開示されており、この系統のめ
っき鋼板として例えばZn−55質量%Al−1.6質量%Si合
金めっき鋼板が実用化されている。
めっき鋼板は、Alめっき鋼板とZnめっき鋼板の利点を有
する反面、塗膜等との密着性が良くないという欠点や、
α−Al相とβ−Zn相からなるデンドライト組織に起因し
た接触腐食が起こりやすく軽度の曲げ加工部でもめっき
層が剥離するといった欠点も指摘されている。そこで、
このような欠点を解消するため、溶融Zn−Al系合金めっ
き層中にMgを添加しためっき鋼板が開発されている。例
えば、特公昭60−56420号公報には塗膜等との密着性改
善の目的でMgを0.01〜1.0重量%添加しためっき鋼板が
開示されており、特公昭64−10593号公報にはMg添加が
耐食性改善に有効であるとの見地からミッシュメタルと
ともに0.01〜1.0重量%のMgを添加しためっき鋼板が開
示されている。また特公平3−21627号公報にはやはり耐
食性改善の目的で3〜20%の広い範囲でMgを添加しため
っき鋼板が示されている。
合金めっきにMgを添加しためっき鋼板(以下、「Mg含有
溶融Zn−Al系合金めっき鋼板」という)は上記のように
優れた特性改善効果を示すにもかかわらず、まだ一般的
に広く使用されるには至っていない。特に数%オーダー
以上の多量のMgをめっき層中に含有する溶融Zn−Al系合
金めっき鋼板についてはその非常に優れた耐食性にもか
かわらず未だ工業製品として商品化されていない。
的普及が遅れているのは、表面外観の良好なものを通常
の溶融めっきラインで製造する技術が確立されていない
点に大きな理由がある。
験ライン)で製造した板幅60mmの溶融Zn−Al系合金めっ
き鋼板表面の外観写真を3枚示す。これらはいずれも写
真の左端および右端付近が鋼板のエッジに相当し、通板
方向は各写真とも下から上の方向になっている。
Al系合金めっき鋼板の例である。これはほぼ平滑で良好
な表面外観を呈している。なお上段の写真に白っぽく見
える模様(一部はすじ状にも見える)はめっき層の結晶
粒を反映したスパングル模様であり欠陥ではない。中段
の写真はMgを約1%含有する溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板の例である。両エッジ部から斜め下方に向けて伸びる
白っぽいすじが観察される。このすじは表面がしわ状の
凹凸になった部分である。溶融Zn−Al系合金めっき浴中
にMgを添加した場合、めっき面には通常このようなしわ
状の凹凸(以下「しわ状欠陥」、あるいは「しわ状凹凸
欠陥」という)が発生してしまい、これが製品の表面外
観を悪くし商品価値を損なっているのである。下段の写
真はMgを約6%含有する溶融Zn−Al系合金めっき鋼板の
例である。このように多量のMgを含有させるとエッジ部
だけでなく板幅中央部付近にもしわ状欠陥が生じるよう
になり、表面外観は著しく劣化する。
るような通常の溶融めっきラインを用いて製造可能な、
しわ状欠陥が抑制された良好な表面外観を呈する高耐食
性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板を提供することを
目的とする。
有溶融Zn−Al系合金めっき層中に微量のSrを含有させる
ことによって顕著に防止される。すなわち、請求項1の
発明は、質量%で、Al:25〜70%,Mg:1.5〜5.0%,S
r:0.01〜1.0%を含有し、Siを下記(1)式の範囲で含有
し、残部がZnおよび不可避的不純物からなるめっき層を
鋼板表面に形成した表面外観の良好な高耐食性Mg含有溶
融Zn−Al系合金めっき鋼板である。 Al(質量%)×0.005≦Si(質量%)≦10・・・(1)
き層をHCl等の溶液中で溶解し、その溶液をICP発光分光
分析法で分析することによって特定することができる。
溶融めっき鋼板の製造においては、通常、鋼板表面がめ
っき金属と反応してわずかに溶けるため、めっき層中に
は鋼板に由来する元素(Feなど)が若干含まれる。本発
明ではそのような元素も不可避的不純物として扱う。め
っき層中のSi含有量は(1)式で規定されるが、具体的に
は例えばめっき層中のAl含有量が25質量%の場合はSi:
0.125〜10質量%の範囲に規定され、また同Al含有量が7
0質量%の場合はSi:0.35〜10質量%の範囲に規定され
る。
てMg含有量を5.0超え〜6.0%と高めた場合の態様であ
り、Sr含有量の下限を0.07質量%に規定している。
明において、めっき層中のSi含有量を(1)式の代わりに
下記(1)'式を用いて規定したものである。 Al(質量%)×0.03≦Si(質量%)≦10・・・(1)' すなわちめっき層中のSi含有量は、例えばめっき層中の
Al含有量が25質量%の場合はSi:0.75〜10質量%の範囲
に規定され、また同Al含有量が70質量%の場合はSi:2.
1〜10質量%の範囲に規定される。
おいて、めっき付着量が鋼板片面あたり40〜120(g/m2)
である点を規定したものである。
鋼板に付与する特性を考慮して、残部の大半を占めるZn
とのバランスで決められる。本発明では、Alめっきの
「めっき面の高耐食性」と、Znめっきの「犠牲防食作
用」をバランス良く付与するために、Al含有量は25〜70
質量%の範囲とする。
に置かれたときめっき層表面および素地鋼露出部を腐食
生成物で覆い、これによって溶融Zn−Al系めっき鋼板本
来の耐食性を一段と向上させる機能を発揮する。すなわ
ち、めっき層中においてMgはZn,Siと金属間化合物MgZn
2,Mg2Siを形成し、これらの金属間化合物は腐食環境に
おいて安定な保護性腐食生成物の形成を促すMg供給源と
して働く。このためめっき層表面は迅速に均一な腐食生
成物に覆われ、この腐食生成物が安定に存在しその保護
皮膜作用を発揮して、めっき面の耐食性は向上する。ま
た切断端面等の素地鋼露出部もこの腐食生成物に覆われ
るので、めっき層中のZnとめっき原板のFeとのガルバニ
ック作用に起因するめっき層の早期消失も抑制される。
つまり、Mgはめっき面の耐食性を向上させるとともに、
犠牲防食作用を長続きさせる効果をもたらす。
質量%未満では、この耐食性向上効果は十分に得られな
い。また、6質量%を超えると後述するSrの添加によっ
てもめっき層表面のしわ状凹凸欠陥を十分に抑制するこ
とが困難になる。このため、本発明ではめっき層中のMg
含有量が1.5〜6.0質量%の範囲にあるMg含有溶融Zn−Al
系合金めっき鋼板を対象とする。
金めっき鋼板を製造しようとすると、前述のように、通
常、その表面外観はしわ状凹凸欠陥が生じて非常に悪い
ものとなる。その原因は、めっき浴へのMgの添加によ
り、溶融金属表面上の酸化皮膜の成長が著しく促進さ
れ、その酸化皮膜が溶融状態にある「めっき金属」の均
一な「たれ」を阻害するためであると考えられる。
せると、このしわ状欠陥の問題は解消することを見出し
た。これは、めっき浴から出た未凝固のめっき層表層に
おいてSrはMgよりも優先的に酸化され、Mgの酸化が抑制
されるためと考えられる。
〜5.0質量%においては0.01〜1.0質量%が良い。0.01質
量%未満ではしわ状欠陥の抑制効果がほとんどみられな
い。ただしSr含有量が1.0質量%を超えると、こんどはA
l−Si−Sr系の金属間化合物に起因する点状の凹凸が発
生し、これがめっき層表面の外観を損なうようになる。
Mg含有量が5.0超え〜6.0質量%と多い場合にはSr含有量
の下限を引き上げ、0.07〜1.0質量%とするのが良い。
0.07質量%未満ではしわ状欠陥を十分に抑制できない場
合が生じてくる。
Fe含有合金層を薄く均一化させるために含有させる。め
っき層中のSi含有量がAl含有量の0.5%未満では、Fe含
有合金層の成長が著しくなり、その結果、めっき鋼板を
成形加工する際のめっき密着性が不十分となる。このた
め、めっき層中のSi含有量はAl含有量の0.5%以上とな
るようにコントロールする必要があり、特にAl含有量の
3%以上となるようにコントロールすることが望まし
い。しかし、めっき層中のSi含有量が10質量%を超える
と塊状の析出物が析出し、却って加工性を阻害するよう
になると同時に、溶融温度が上昇するため好ましくな
い。したがって、めっき層中のSi含有量は前記(1)式に
規定する範囲とする必要があり、特に(1)'式に規定する
範囲とすることが望ましい。
l,Mg,Sr,Siを除く残部は本質的にZnであるが、ここ
で本質的にとは、本発明で目的とするめっき鋼板の基本
特性すなわち耐食性および表面外観を損なわない程度の
他の物質が含まれていても良いことを意味する。例えば
合金めっきのための溶融めっき浴に通常許容されている
不純物として、約1質量%までのFeを含有することがで
きる。
種々のものが使用できるが、例えば、Alキルド鋼,Ti添
加極低炭素鋼等に適用するのが効果的である。
板は、通常の連続溶融めっきラインを用いて製造するこ
とができる。この系の合金めっきでは、めっき浴組成が
ほぼそのままめっき鋼板におけるめっき層組成に反映さ
れることを発明者らは別途実験によって確かめている。
したがって、本発明のMg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板の製造に際しては、めっき浴中のAl,Si,Mg,Srの含
有量を目標とするめっき層組成に合致させるようにコン
トロールすればよい。
(連続溶融めっき実験ライン)を用いて、MgおよびSrの
含有量を種々変化させた溶融Zn−Al系合金めっき鋼板を
作製した。めっき条件は以下のとおりである。 ・素地鋼板:冷延Alキルド鋼(厚み:0.8mm,幅:60m
m) ・還元炉最高到達板温:700℃,露点:−35℃ ・通板速度:50m/分 ・めっき浴組成(質量%):Al:55%,Si:1.6%,M
g:0〜7%,Sr:0〜1.5%,残部Znおよび不可避的不純
物 ・めっき浴温:605℃ ・浸漬時間:3秒 ・めっき後の冷却:エアー冷却(冷却速度20℃/s)
観察し、しわ状欠陥の発生程度を4段階(◎,○,△,
×)にランク付けした。その評価基準として図1の写真
に示すサンプルを用い、以下のようにランク付けした。 ・◎:図1の上段のサンプルと同等以上に良好な表面外
観を呈する。 ・○:図1の上段のサンプルより劣るが、中段のサンプ
ルと同等以上に良好な表面外観を呈する。 ・△:図1の中段のサンプルより劣るが、下段のサンプ
ルより良好な表面外観を呈する。 ・×:図1の下段のサンプルと同等あるいはそれより劣
る表面外観を呈する。
したものが含まれる。しかしこのようなものでも従来材
と比較すると表面外観は大きく向上しており、用途によ
っては十分に商品価値を有すると考えられる。このため
本発明では、上記評価が○以上のものを表面外観が良好
であると判定する。ただし、Al−Si−Sr系の金属間化合
物に起因すると考えられる点状の凹凸が発生したもの
は、しわ状欠陥の発生が十分抑制されていても従来材に
はない新たな欠陥が生じたということになるため、「凹
凸あり」と評価した。
部およびクロスカット部(めっき層表面に×字状の傷を
付した部分)を形成するとともに切断端面で素地鋼が露
出した状態にして、大阪府堺市の臨海工業地帯に3ヶ月
間暴露し、赤錆の目立ちにくさを評価した。評価基準は
目視観察で、Mgを含有しない市販のZn−55質量%Al−1.
6質量%Siめっき鋼板を標準試料として、以下のように
4段階(◎,○,△,×)にランク付けした。 ・◎:赤錆の発生がほとんど認められない。 ・○:赤錆が標準試料より目立ちにくい。 ・△:赤錆が標準試料と同等に目立ちにくい。 ・×:赤錆が標準試料より目立ちやすい。
クル腐食試験(CCT)を行った。CCT条件は社団法人自動
車技術会で規格化されているJASO M609-91であり、「35
℃での5%食塩水の塩水噴霧:2時間→60℃,相対湿度30
%での乾燥:4時間→50℃,相対湿度95%での湿潤:2時
間」を1サイクルとするものである。試験片の端面と裏
面全体を絶縁性テープでシールして試験に供した。CCT2
00サイクル終了後に腐食生成物を液温60℃の10%塩化ア
ンモニウム水溶液にて除去し、試験前との質量差から腐
食減量(g/m2)を求め、めっき面の耐食性を評価した。
これらの結果を表1に示す。
6質量%Siめっき鋼板(標準試料)である。耐食性につ
いて見ると、Mg含有量が1.5質量%以上のものにおい
て、素地鋼露出部での赤錆の目立ちにくさが良好にな
り、CCT腐食減量も標準試料の腐食減量値の70%以下と
非常に良好になることがわかる。
質量%以上のもののうち、Srを含有しないものは、しわ
状欠陥に起因して表面外観が劣化している。これに対
し、Mg含有量に応じてSrを適正量含有させた発明例のも
のは、いずれもしわ状欠陥が顕著に抑制された。ただ
し、Sr含有量が1.0質量%を超えるものでは、Al−Si−S
r系の金属間化合物に起因すると考えられる点状の凹凸
欠陥が多発した。Sr含有量は素地鋼露出部での赤錆の目
立ちにくさやCCT腐食減量にほとんど影響を与えないこ
とも確かめられた。
以下のようにした以外、実施例1と同様の実験,評価を
行った。なお、赤錆の目立ちにくさ,およびCCT腐食減
量の評価はMgを含有しないZn−25質量%Al−0.8質量%S
i合金めっき鋼板を標準試料としてこれとの対比で行っ
た。 ・めっき浴組成(質量%):Al:25%,Si:0.8%,M
g:0〜7%,Sr:0〜1.5%,残部Znおよび不可避的不純
物 ・めっき浴温:540℃ 表2に結果を示す。
も実施例1と同様の結果が得られた。
以下のようにした以外、実施例1と同様の実験,評価を
行った。なお、赤錆の目立ちにくさ,およびCCT腐食減
量の評価はMgを含有しないZn−70質量%Al−3質量%Si
合金めっき鋼板を標準試料としてこれとの対比で行っ
た。 ・めっき浴組成(質量%):Al:70%,Si:3%,Mg:0
〜7%,Sr:0〜1.5%,残部Znおよび不可避的不純物 ・めっき浴温:630℃ 表3に結果を示す。
も実施例1,2と同様の結果が得られた。
地鋼露出部での耐赤錆発生性を高いレベルで具備し、か
つ表面外観の良好なMg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板
を、通常の量産ラインを用いて製造し提供することが可
能になった。これにより、当該めっき鋼板の工業的普及
が図られる。
外観写真である。
Claims (4)
- 【請求項1】 質量%で、Al:25〜70%,Mg:1.5〜5.0
%,Sr:0.01〜1.0%を含有し、Siを下記(1)式の範囲で
含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなるめっき
層を鋼板表面に形成した表面外観の良好な高耐食性Mg含
有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板。 Al(質量%)×0.005≦Si(質量%)≦10・・・(1) - 【請求項2】 質量%で、Al:25〜70%,Mg:5.0超え
〜6.0%,Sr:0.07〜1.0%を含有し、Siを下記(1)式の
範囲で含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる
めっき層を鋼板表面に形成した表面外観の良好な高耐食
性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板。 Al(質量%)×0.005≦Si(質量%)≦10・・・(1) - 【請求項3】 Siを下記(1)'式の範囲で含有する、請求
項1または2に記載のMg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼
板。 Al(質量%)×0.03≦Si(質量%)≦10・・・(1)' - 【請求項4】 めっき付着量が鋼板片面あたり40〜120
(g/m2)である請求項1〜3に記載のMg含有溶融Zn−Al系
合金めっき鋼板。
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JP13800299A JP3983932B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 表面外観の良好な高耐食性Mg含有溶融Zn−Al系合金めっき鋼板 |
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