JP2002146560A - 耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板 - Google Patents
耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板Info
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Abstract
にも係わらず優れた耐候性を有する建材用Cr含有鋼板
を提供する。 【解決手段】質量%でCrを7〜20%含有する被めっ
き鋼板表面に、Fe,CrおよびSnを合計で50%以
上を含有し厚みが0.05〜1.5μmの合金層を有
し、その表面に厚みが2.0〜15.0μmのSn基め
っき層を有することを特徴とする耐候性に優れた建材用
Cr含有鋼板。ならびに、Sn基めっき層が、Zn:2
0%以下を含有し、あるいはさらにCr:5%以下、M
n:5%以下、Ti:5%以下、Al:5%以下、C
d:5%以下、Mg:5%以下の1種または2種以上
を、Znとの合計で20%以下含有し、残部がSnおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とする耐候性に優
れた建材用Cr含有鋼板。
Description
などの建材に使用される耐候性に優れたCr含有鋼板に
関するものである。
いわゆる建材向けで耐食性を有するCr含有鋼として、
オーステナイト系ステンレス鋼のSUS304が一般的
に用いられている。しかしながらSUS304は、一般
の大気腐食環境において発銹が避けられず、経時劣化が
生じる。そこで、海岸地帯などの塩害の厳しい場所にお
ける構造物では、SUS304よりも高耐食のフェライ
ト系ステンレス鋼、例えば、22Cr−Mo系やさらに
高耐食の30Cr−Mo系といった高級ステンレス鋼が
使用される場合がある。
30のように比較的廉価なフェライト系ステンレス鋼を
基材として、表面処理を施し耐候性を持たせた表面処理
ステンレス鋼が建材として開発されている。一例とし
て、Znめっきを行ったステンレス鋼が提案されている
(例えば特開平3−226583号公報)。この鋼板表
面は、黒灰色を呈することから、金属光沢色に対して意
匠性を有することを特徴としている。一方、金属光沢を
有する建材向け表面処理としては、Sn−Pb合金(タ
ーン)をめっきした鋼板がある。
汎用されているSUS304は、大気腐食環境での耐候
性に限界があり、発銹による表面の経時劣化が避け難
い。しかし、Crを多量に含有し、さらにMoを添加し
た高級なステンレス鋼を汎用したのでは建材として高価
になりすぎる。
ス鋼の表面処理があるが、上述のZnめっきでは、表面
の風合いが黒灰色であるため、限定した用途での適用と
ならざるを得ない。また、表面色調に汎用性がある表面
処理ステンレス鋼板としてターンめっきが考えられる。
しかしながらPbは環境負荷物質であるため、近年の地
球環境認識の高まりの中で、Pbが溶出する可能性があ
るターンめっきを建材として使用することは制限される
と考えられる。
れる。即ち、ステンレス鋼を裸使用する場合、汎用鋼で
は耐候性が十分とは言えず、経時劣化を避けるためには
高級ステンレスを使用せざるを得ないという経済的な不
合理がある。一方、表面の経時劣化を避けるためにステ
ンレス鋼に表面処理を施す場合、表面の風合いが限定さ
れたり、また環境負荷物質を含んだりするために使用が
限定される。
鋼板を基板として、金属光沢を有し、かつ環境負荷物質
を含まないめっきを施すことにより、大気腐食環境にお
ける表面の経時劣化が小さく、建材として経済的な材料
を提供することを目的とする。
同様にSnをベースとして鉛を含まない(不可避的不純
物は除く)めっき層を有する、耐候性に優れたCr含有
鋼板を提供することを目的に、めっき組成・皮膜構造・
構成等を種々検討し、本発明をなすに至ったものであ
る。
〜20%含有する被めっき鋼板表面に、Fe,Crおよ
びSnを合計で50質量%以上を含有し厚みが0.05
〜1.5μmの合金層を有し、その表面に厚みが2.0
〜15.0μmのSn基めっき層を有することを特徴と
する耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板。および、
(2) Sn基めっき層が、質量%でZn:20%以下
を含有し、残部がSnおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする前項(1)に記載の耐候性に優れた建材
用Cr含有鋼板。ならびに、(3) Sn基めっき層
が、質量%で、Zn:20%以下、および、Cr:5%
以下、Mn:5%以下、Ti:5%以下、Al:5%以
下、Cd:5%以下、Mg:5%以下の1種または2種
以上を、Znとの合計で20%以下含有し、残部がSn
および不可避的不純物からなることを特徴とする前項
(1)に記載の耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板であ
る。
する。熱間圧延・焼鈍(場合によっては省略)・酸洗・
冷間圧延・焼鈍等の一連の工程を経た焼鈍済みの鋼板、
または冷間圧延材を非めっき材として、圧延油あるいは
酸化膜の除去等の前処理を行った後、めっきを行う。鋼
成分については、大気環境中での耐食性を得るために少
なくとも7%以上のCrの含有が必要である。Crの含
有は、めっき層の溶出後の耐食性、工業的には避け難い
めっき層の欠陥部の耐食性を得るために必要である。ま
たCrは、めっきの過程でめっき層に取り込まれ、めっ
き層自体の耐食性を向上する効果も期待できる。
を特定した所に特徴があり、製造方法を特定するもので
はないが、溶融めっき法が適当である。溶融めっき法を
推薦する最大の理由はめっき付着量の確保のためであ
る。電気めっき法でも長時間の電解を行えばめっき付着
量は確保できるが、経済性に問題がある。本発明で狙う
めっき付着量範囲は2.0〜15.0μm(片面)、合
金層厚みを加味すれば約2.0〜16.5μmと比較的
厚目付の領域であり、溶融めっき法が最適である。
オンの濃縮によって引き起こされる塩害である。塩害環
境下での耐食性を調べたところ、Snを80.0質量%
を超えて含有するSn基めっきが優れた耐食性を発揮す
ることが確認された。Sn単独皮膜の場合、めっき金属
のCr含有基板に対する犠牲防食機能が不安定なため、
工業的には必ず存在するめっき層のピンホール部での腐
食が問題となる。これを防止するためには、Snの電位
を基板より卑になるようにすれば良い。Znを1%以上
添加すればSnの電位を基板より卑になるようにするこ
とが可能であるが、20%を超えて多量に添加すると、
Znのみが優先溶解するようになり、Znの白錆による
表面の色調劣化が顕著になる。従って、Sn基に好まし
くは1%以上で20%以下のZnを添加することが望ま
しい。
加えて、Cr≦5%、Mn≦5%、Ti≦5%、Al≦
5%、Cd≦5%、Mg≦5%の1種又は2種以上を、
Znとの合計で20%以下含有するのが好ましい。添加
の主体はZnであり、犠牲防食能を付与させる。Znの
みでは量が増えた場合、白錆が発生しやすくなる傾向に
ある。Zn以外の添加元素は、Znの白錆を改質する効
果があり、腐食生成物が緻密に安定化することにより、
耐食性を向上させる。従って、添加助剤としてZnより
少量を添加させるとよい。これら副添加物は各々5%以
下で十分である。
るが、2.0μm未満では、鋼板の成形時の加工により
局部的にミクロ欠陥(基板が露出する所)が発生し、耐
食性が劣化する。付着量が増加すると共に耐食性は向上
するが、低融点金属のため溶接性等の問題が生じると共
に、Snは比較的高価な金属であり、過度な付着は経済
的にも不利である。そのため、金属めっき層の上限厚み
は15.0μmとした。
基板との強固な密着性と良好な耐食性を得るための合金
層が必要である。めっきピンホールの発生を防止し均一
で耐食性良好なめっき皮膜を得るためには、被めっき表
面とめっき金属が良く濡れる(合金化する)ことが重要
である。
しなければならないが、硬くて脆いため加工時にクラッ
クを生じ易く、ある厚みよりも厚くなると合金層外側の
めっき層にクラックが伝播しめっき層中に割れを生ずる
こととなり、めっき剥離やめっき層のダメージによる耐
食性劣化の原因となる。この様なめっき剥離は、めっき
種・厚み・鋼種と非常に大きな関連があり、本発明の場
合、合金層厚みは0.05〜1.5μmの範囲にあるこ
とが必要である。
板表面を変化させることが有効である。鋼板の製造工程
において、鋼板表面に形成されるCr含有酸化物は除去
し難いため、めっき性を阻害する。この影響を排除する
ため、めっき直前の鋼板表面にSnと反応しやすいN
i,Co,Cu等をめっきし、濡れ性を改善するとよ
い。Ni,Co,Cu等は単体でめっきしても良いし、
鉄との合金、あるいはこれら金属同士の合金であっても
良い。めっき量としては鋼板表面を均一に覆う程度、例
えば0.1〜2.0g/m2 程度で十分である。めっき
後の製品としては、Ni,Co,Cuの1種または2種
以上を0.5%以上を合金層中に含有することになる
が、主体は金属めっき層を構成するSn、Zn、その他
副添加物と基板が反応して形成されるものであり、合金
層の組成の50%以上が(Fe+Cr+Sn)で構成さ
れる。
Cr含有鋼板の実施例を示す。表1に本発明、比較例で
示すCr含有鋼板の主な化学成分を示す。実施例におけ
る被めっき鋼板は、板厚1.0mmの焼鈍・酸洗済み鋼
板に、表2の下地めっきを行った後、塩化亜鉛および塩
酸を含むめっき用フラックスを塗布し、表2のSn基め
っき浴に導入した。めっき浴と鋼板表面を十分に反応さ
せた後、鋼板を引出し、ガスワイピング法によってめっ
き付着量調整を行い、急冷した。なお、合金層の厚み
は、めっき浴と鋼板表面との反応時間で調整した。この
結果、表3の合金層、めっき層を形成した。
びに比較のためにめっき前の鋼板に対して、CCT(複
合サイクル腐食)試験〔1サイクル毎に人工海水35℃
噴霧×4h+60℃温風乾燥×2h+湿潤(湿度>95
%)50℃×2h〕を30サイクルまで行って、耐候性
を評価した。本腐食環境の厳しさは、11%Cr鋼の裸
使用の場合、海岸地帯の厳しい塩害環境で約10年の暴
露を行ったことに相当する。CCT試験終了後、試験片
の表面の発銹状況を調べ、ステンレス協会のレイティン
グ(SARN)に従って評価した。
ず、順次SARN1まで数字が小さくなるのに応じて、
発銹の程度が進んでいることを示す。また、加工後の耐
食性を確認するために、表3の本発明3、本発明4、比
較例4、比較例5の鋼板について、90°曲げ曲げ戻し
後の試験片を用いて、加工なしの鋼板と同じ条件のCC
Tを10サイクルまで行い、発銹状況を評価した。
示す。裸使用の場合、鋼B(11%Cr)、鋼D(SU
S304)のSARNは、それぞれ、1、7となり、鋼
Bでは著しく腐食が生じる。これに対して、本発明のめ
っきを施した鋼板では、鋼Bであっても、SARNで5
〜7(本発明3、4、5)に耐食性が改善される。すな
わち、11%程度のCr含有量であっても、SUS30
4に匹敵する耐候性を得ることができる(本発明4の場
合)。
A)、鋼Bの裸使用よりも大幅に耐候性が改善されてお
り、使用条件を選定すれば、耐食材料としての適用が可
能である。また、Crを17%含有する鋼Cの場合、め
っき層の組成や厚さを好適にすれば、SUS304の裸
使用よりもさらに耐候性をよくすることができる(本発
明8、9、10)。すなわち8%のNiを節約したにも
かかわらず、本発明を適用することによりそれを上回る
高耐食性を得ることができる。
場合のCCT試験結果を示す。合金層の厚みが本発明の
範囲を逸脱する比較例4、5の場合は、サイクル数が1
0サイクルでも加工による耐候性の低下が見られるのに
対して、同じ鋼組成で本発明に関わる本発明3、4の場
合は、良好な耐候性を維持している。
場合、CCT試験による発銹の進展が小さく、優れた耐
候性を有する。
鋼板を基板として、環境負荷物質を含まないSn基めっ
きを施すことにより、大気腐食環境における表面の経時
劣化が小さく、建材として経済的な材料を提供すること
ができるようになったので、その工業価値は大きい。
Claims (3)
- 【請求項1】 質量%でCrを7〜20%含有する被め
っき鋼板表面に、Fe,CrおよびSnを合計で50質
量%以上を含有し厚みが0.05〜1.5μmの合金層
を有し、その表面に厚みが2.0〜15.0μmのSn
基めっき層を有することを特徴とする耐候性に優れた建
材用Cr含有鋼板。 - 【請求項2】 Sn基めっき層が、質量%でZn:20
%以下を含有し、残部がSnおよび不可避的不純物であ
ることを特徴とする請求項1記載の耐候性に優れた建材
用Cr含有鋼板。 - 【請求項3】 Sn基めっき層が、質量%で、Zn:2
0%以下、Cr:5%以下、Mn:5%以下、Ti:5
%以下、Al:5%以下、Cd:5%以下、Mg:5%
以下の1種または2種以上を合計で20%以下含有し、
残部がSnおよび不可避的不純物であることを特徴とす
る請求項1記載の耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000335515A JP2002146560A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 耐候性に優れた建材用Cr含有鋼板 |
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---|---|
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JP (1) | JP2002146560A (ja) |
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-
2000
- 2000-11-02 JP JP2000335515A patent/JP2002146560A/ja active Pending
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