JP2002332555A - 耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材 - Google Patents
耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定形状に成形した鋼材を溶融めっき浴に浸
漬するどぶ漬け法によっても、高耐食性の溶融Ｚｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材を得る。 【構成】 このめっき鋼材は、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種からなる合
金層を介し、Ａｌ：０.００５〜３０.０質量％，Ｍｇ：
０.５〜１０.０質量％，残部が実質的にＺｎの組成をも
つめっき層が下地鋼の表面に形成されている。めっき層
は、合金層の隙間に入り込み、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物，ＦｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合
物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物の１種又は２種が
分散している構造が好ましい。
漬するどぶ漬け法によっても、高耐食性の溶融Ｚｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材を得る。 【構成】 このめっき鋼材は、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種からなる合
金層を介し、Ａｌ：０.００５〜３０.０質量％，Ｍｇ：
０.５〜１０.０質量％，残部が実質的にＺｎの組成をも
つめっき層が下地鋼の表面に形成されている。めっき層
は、合金層の隙間に入り込み、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物，ＦｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合
物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物の１種又は２種が
分散している構造が好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定形状に成形された
鋼材を溶融めっき浴に浸漬する方法等によって耐食性に
優れた溶融めっき層が形成された溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系合金めっき鋼材に関する。
鋼材を溶融めっき浴に浸漬する方法等によって耐食性に
優れた溶融めっき層が形成された溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系合金めっき鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】建築，土木，道路，農業用等の構造材や
各種金具類等として、過酷な腐食雰囲気に曝される用途
で使用される鋼材では、通常、所定形状に成形された後
で溶融亜鉛めっきが施されている。一般環境で数十年の
寿命を期待される用途も多いが、亜鉛めっきで長期耐久
性を付与しがたいため、めっき層にＡｌを５５質量％添
加しためっき鋼材も一部で使用されている。５５質量％
とＡｌを多量に含むめっき層の形成には、めっき温度を
６００℃程度に上昇させることが必要になる。しかし、
めっき温度の上昇に伴い熱歪による変形の助長や鋼材の
材質劣化が顕在化するため、大型構造物への適用が難し
く、５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼材の用途に制約が加わ
る。
各種金具類等として、過酷な腐食雰囲気に曝される用途
で使用される鋼材では、通常、所定形状に成形された後
で溶融亜鉛めっきが施されている。一般環境で数十年の
寿命を期待される用途も多いが、亜鉛めっきで長期耐久
性を付与しがたいため、めっき層にＡｌを５５質量％添
加しためっき鋼材も一部で使用されている。５５質量％
とＡｌを多量に含むめっき層の形成には、めっき温度を
６００℃程度に上昇させることが必要になる。しかし、
めっき温度の上昇に伴い熱歪による変形の助長や鋼材の
材質劣化が顕在化するため、大型構造物への適用が難し
く、５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼材の用途に制約が加わ
る。
【０００３】めっき温度は、めっき層に含まれるＡｌ含
有量を少なくすることによりめっき温度の上昇を抑制で
きる。実際、５質量％程度のＡｌを含むめっき層は、４
５０℃程度のめっき温度で形成できる。しかし、Ｚｎ−
５％Ａｌめっきは、亜鉛めっきに比較して優れた耐食性
を示すものの、数十年間のメンテナンスフリー化等の要
求に応えるには不十分である。
有量を少なくすることによりめっき温度の上昇を抑制で
きる。実際、５質量％程度のＡｌを含むめっき層は、４
５０℃程度のめっき温度で形成できる。しかし、Ｚｎ−
５％Ａｌめっきは、亜鉛めっきに比較して優れた耐食性
を示すものの、数十年間のメンテナンスフリー化等の要
求に応えるには不十分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
は、溶融亜鉛めっき層に所定量のＡｌ，Ｍｇを添加する
とき耐食性が著しく改善されることを見出し、特開平１
０−２２６８６５号公報，特開平１０−３０６３５７号
公報等で紹介した。めっき層は、Ａｌ／Ｚｎ／Ｚｎ2Ｍ
ｇ三元共晶組織のマトリックスに初晶Ａｌ相又は初晶Ａ
ｌ相とＺｎ単相が混在した金属組織をもち、Ａｌ，Ｍｇ
が緻密で難溶性の腐食生成物になって、外部から侵入し
てくる腐食性イオンに対するバリアとして働く。そのた
め、平坦部の耐食性は勿論、塗膜疵付き部や切断端面近
傍の塗膜下でも優れた耐食性を呈する。
は、溶融亜鉛めっき層に所定量のＡｌ，Ｍｇを添加する
とき耐食性が著しく改善されることを見出し、特開平１
０−２２６８６５号公報，特開平１０−３０６３５７号
公報等で紹介した。めっき層は、Ａｌ／Ｚｎ／Ｚｎ2Ｍ
ｇ三元共晶組織のマトリックスに初晶Ａｌ相又は初晶Ａ
ｌ相とＺｎ単相が混在した金属組織をもち、Ａｌ，Ｍｇ
が緻密で難溶性の腐食生成物になって、外部から侵入し
てくる腐食性イオンに対するバリアとして働く。そのた
め、平坦部の耐食性は勿論、塗膜疵付き部や切断端面近
傍の塗膜下でも優れた耐食性を呈する。
【０００５】開発した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き鋼板は、連続溶融めっきラインでの製造を前提にして
おり、めっき層／下地鋼の界面に生じる合金層の厚みは
１μ以下に留まり、合金層を厚く成長させることができ
ない。しかし、苛酷な腐食環境に曝される用途では、溶
融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層のみで十分な寿命が
得られない場合が予想され、用途によっては耐食性の良
好な合金層をめっき層／下地鋼の界面に厚く成長させる
ことが望まれる。
き鋼板は、連続溶融めっきラインでの製造を前提にして
おり、めっき層／下地鋼の界面に生じる合金層の厚みは
１μ以下に留まり、合金層を厚く成長させることができ
ない。しかし、苛酷な腐食環境に曝される用途では、溶
融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層のみで十分な寿命が
得られない場合が予想され、用途によっては耐食性の良
好な合金層をめっき層／下地鋼の界面に厚く成長させる
ことが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、下地鋼と溶融Ｚ
ｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層との界面にＦｅ2Ａｌ5金
属間化合物やＦｅＡｌ 3金属間化合物を含む合金層を介
在させることにより、めっき温度を上げる必要のないど
ぶ漬け法によっても製造可能で、５５％Ａｌ−Ｚｎめっ
き鋼材を凌駕する高耐食性をもつ溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系合金めっき鋼材を提供することを目的とする。
求に応えるべく案出されたものであり、下地鋼と溶融Ｚ
ｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層との界面にＦｅ2Ａｌ5金
属間化合物やＦｅＡｌ 3金属間化合物を含む合金層を介
在させることにより、めっき温度を上げる必要のないど
ぶ漬け法によっても製造可能で、５５％Ａｌ−Ｚｎめっ
き鋼材を凌駕する高耐食性をもつ溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系合金めっき鋼材を提供することを目的とする。
【０００７】本発明の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き鋼材は、その目的を達成するため、Ｆｅ2Ａｌ5金属間
化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種からな
る合金層を介し、Ａｌ：０.００５〜３０.０質量％，Ｍ
ｇ：０.５〜１０.０質量％，残部が実質的にＺｎの組成
をもつめっき層が下地鋼の表面に形成されていることを
特徴とする。合金層は、更にＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物
及び／又はＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物を含むこと
ができる。めっき層は、合金層の隙間に入り込み、Ｆｅ
2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−
Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物
の１種又は２種が分散している構造が好ましい。
き鋼材は、その目的を達成するため、Ｆｅ2Ａｌ5金属間
化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種からな
る合金層を介し、Ａｌ：０.００５〜３０.０質量％，Ｍ
ｇ：０.５〜１０.０質量％，残部が実質的にＺｎの組成
をもつめっき層が下地鋼の表面に形成されていることを
特徴とする。合金層は、更にＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物
及び／又はＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物を含むこと
ができる。めっき層は、合金層の隙間に入り込み、Ｆｅ
2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−
Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物
の１種又は２種が分散している構造が好ましい。
【０００８】めっき層は、更にＮｉ：０．００５〜２．
０質量％，Ｃｕ：０．００５〜１．０質量％，Ｃｏ：
０．００５〜１．０質量％，Ｍｎ：０．００５〜１．０
質量％，Ｃｒ：０．００５〜１．０質量％，Ｍｏ：０．
００５〜１．０質量％，Ｖ：０．００５〜１．０質量
％，Ｗ：０．００５〜１．０質量％の１種又は２種以
上、０．００５〜０．５質量％のＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，
Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの１
種又は２種以上、Ｔｉ：０．００１〜０．１質量％，
Ｂ：０．００１〜０．０４５質量％の１種又は２種、及
び／又はＳｉ：０．００５〜２．０質量％を含むことが
できる。
０質量％，Ｃｕ：０．００５〜１．０質量％，Ｃｏ：
０．００５〜１．０質量％，Ｍｎ：０．００５〜１．０
質量％，Ｃｒ：０．００５〜１．０質量％，Ｍｏ：０．
００５〜１．０質量％，Ｖ：０．００５〜１．０質量
％，Ｗ：０．００５〜１．０質量％の１種又は２種以
上、０．００５〜０．５質量％のＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，
Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの１
種又は２種以上、Ｔｉ：０．００１〜０．１質量％，
Ｂ：０．００１〜０．０４５質量％の１種又は２種、及
び／又はＳｉ：０．００５〜２．０質量％を含むことが
できる。
【０００９】
【作用】本発明に従った溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金め
っき鋼材は、めっき層の組成がＡｌ：０.００５〜３０.
０質量％，Ｍｇ：０.５〜１０.０質量％，残部が実質的
にＺｎと特定され、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ
3金属間化合物の１種又は２種からなる合金層がめっき
層／下地鋼の界面に生成している。溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ
ｇ系合金めっきでは、Ｆｅ2Ａｌ5，ＦｅＡｌ3等の金属
間化合物がめっき層／下地鋼の界面に生成すると、金属
間化合物にほとんど固溶しないＭｇは周囲のめっき層に
溶け込み、めっき層のＭｇ濃度が局部的に上昇する。そ
の結果、めっき層よりもＭｇ濃度が高い領域が合金層の
周囲に形成され、この部分の耐食性が向上する。また、
Ｍｇ濃度の上昇に伴って合金層周囲の融点が低下し、め
っき浴から引き上げた鋼材に付着している溶融めっき金
属が完全に凝固するまでの時間が長くなる。
っき鋼材は、めっき層の組成がＡｌ：０.００５〜３０.
０質量％，Ｍｇ：０.５〜１０.０質量％，残部が実質的
にＺｎと特定され、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ
3金属間化合物の１種又は２種からなる合金層がめっき
層／下地鋼の界面に生成している。溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ
ｇ系合金めっきでは、Ｆｅ2Ａｌ5，ＦｅＡｌ3等の金属
間化合物がめっき層／下地鋼の界面に生成すると、金属
間化合物にほとんど固溶しないＭｇは周囲のめっき層に
溶け込み、めっき層のＭｇ濃度が局部的に上昇する。そ
の結果、めっき層よりもＭｇ濃度が高い領域が合金層の
周囲に形成され、この部分の耐食性が向上する。また、
Ｍｇ濃度の上昇に伴って合金層周囲の融点が低下し、め
っき浴から引き上げた鋼材に付着している溶融めっき金
属が完全に凝固するまでの時間が長くなる。
【００１０】溶融めっき金属の完全凝固までの時間が長
くなることは、溶融めっき浴に鋼帯を連続的に送り込ん
で溶融めっきする連続溶融めっきラインに比較し、溶融
めっき浴に鋼材を浸漬して引き上げるドブ漬け法では合
金層の生成・成長に大きな影響を及ぼす。すなわち、ド
ブ漬け法では、めっき原板が溶融めっき金属に接触して
いる時間が比較的長く、合金層が生成・成長しやすい環
境にある。しかも、Ｍｇ濃度の上昇により融点降下した
合金層周囲が比較的長時間にわたって溶融状態又は半凝
固状態に維持されることから、合金層の生成・成長が促
進される。このように溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き特有の長所を活用し、ドブ漬け法に組み合わせると
き、耐食性の良好な合金層をめっき層／下地鋼の界面に
厚く成長させることが可能となる。また、Ｍｇ濃度の上
昇によって合金層周囲の融点が降下するため、他の溶融
めっきに比較して同じ厚みのＦｅ−Ａｌ合金層を得るた
めに浴温を上げる必要がなく、めっき浴への浸漬時間も
短縮できる。
くなることは、溶融めっき浴に鋼帯を連続的に送り込ん
で溶融めっきする連続溶融めっきラインに比較し、溶融
めっき浴に鋼材を浸漬して引き上げるドブ漬け法では合
金層の生成・成長に大きな影響を及ぼす。すなわち、ド
ブ漬け法では、めっき原板が溶融めっき金属に接触して
いる時間が比較的長く、合金層が生成・成長しやすい環
境にある。しかも、Ｍｇ濃度の上昇により融点降下した
合金層周囲が比較的長時間にわたって溶融状態又は半凝
固状態に維持されることから、合金層の生成・成長が促
進される。このように溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き特有の長所を活用し、ドブ漬け法に組み合わせると
き、耐食性の良好な合金層をめっき層／下地鋼の界面に
厚く成長させることが可能となる。また、Ｍｇ濃度の上
昇によって合金層周囲の融点が降下するため、他の溶融
めっきに比較して同じ厚みのＦｅ−Ａｌ合金層を得るた
めに浴温を上げる必要がなく、めっき浴への浸漬時間も
短縮できる。
【００１１】
【実施の形態】めっき層に含まれるＭｇは、極めて保護
性の強いＭｇ含有Ｚｎ系腐食生成物となってめっき層の
表層に保護皮膜を形成し、めっき層自体の腐食を著しく
遅延させる。因みに、Ｍｇを含まない亜鉛めっき鋼材で
は、腐食の進行に伴って保護性のない酸化亜鉛が生成
し、更に腐食が進行しやすくなる。このような腐食抑制
効果は、０．５質量％以上のＭｇ含有で顕著になり、１
０．０質量％で飽和する。めっき層中のＡｌは、一部が
Ｍｇと共にＺｎ系腐食生成物に取り込まれ、Ｍｇと同様
に腐食生成物の保護能を向上させ、めっき層自体の腐食
を遅くする。更に、Ａｌの一部は、Ｚｎ−Ａｌ系腐食生
成物を形成する。Ｚｎ−Ａｌ系腐食生成物は、極めて安
定でめっき層の表層に存在し、長期耐久性を向上させ
る。このような効果は、０．００５質量％以上のＡｌ含
有で顕著になる。しかし、３０質量％を超える過剰量の
Ａｌ含有は、めっき温度の上昇を必要とし、どぶ漬け法
が適用できなくなる。
性の強いＭｇ含有Ｚｎ系腐食生成物となってめっき層の
表層に保護皮膜を形成し、めっき層自体の腐食を著しく
遅延させる。因みに、Ｍｇを含まない亜鉛めっき鋼材で
は、腐食の進行に伴って保護性のない酸化亜鉛が生成
し、更に腐食が進行しやすくなる。このような腐食抑制
効果は、０．５質量％以上のＭｇ含有で顕著になり、１
０．０質量％で飽和する。めっき層中のＡｌは、一部が
Ｍｇと共にＺｎ系腐食生成物に取り込まれ、Ｍｇと同様
に腐食生成物の保護能を向上させ、めっき層自体の腐食
を遅くする。更に、Ａｌの一部は、Ｚｎ−Ａｌ系腐食生
成物を形成する。Ｚｎ−Ａｌ系腐食生成物は、極めて安
定でめっき層の表層に存在し、長期耐久性を向上させ
る。このような効果は、０．００５質量％以上のＡｌ含
有で顕著になる。しかし、３０質量％を超える過剰量の
Ａｌ含有は、めっき温度の上昇を必要とし、どぶ漬け法
が適用できなくなる。
【００１２】めっき層／下地鋼の界面には、Ｆｅ2Ａｌ5
金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種
からなる合金層が生成している。Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物やＦｅＡｌ3金属間化合物は、Ｚｎを固溶しており、
Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質
化合物を含むこともある。Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，Ｆ
ｅＡｌ3金属間化合物は、亜鉛めっき鋼材に生成してい
るＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物に比較して耐食性に優れて
おり、腐食過程でＡｌリッチの腐食生成物を生成する。
生成した腐食生成物は、バリアとなってめっき層，下地
鋼の腐食を著しく遅延させる。従来のアルミニウムめっ
き鋼板では非晶質のＡｌ系腐食生成物が生成することに
よって非常に優れた耐食性が発現されることが報告され
ているが、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間
化合物の腐食反応によって生成するＡｌリッチの腐食生
成物も、アルミニウムめっきでみられる非晶質Ａｌ系腐
食生成物に類似する作用を呈するものと推察される。
金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物の１種又は２種
からなる合金層が生成している。Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合
物やＦｅＡｌ3金属間化合物は、Ｚｎを固溶しており、
Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質
化合物を含むこともある。Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，Ｆ
ｅＡｌ3金属間化合物は、亜鉛めっき鋼材に生成してい
るＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物に比較して耐食性に優れて
おり、腐食過程でＡｌリッチの腐食生成物を生成する。
生成した腐食生成物は、バリアとなってめっき層，下地
鋼の腐食を著しく遅延させる。従来のアルミニウムめっ
き鋼板では非晶質のＡｌ系腐食生成物が生成することに
よって非常に優れた耐食性が発現されることが報告され
ているが、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金属間
化合物の腐食反応によって生成するＡｌリッチの腐食生
成物も、アルミニウムめっきでみられる非晶質Ａｌ系腐
食生成物に類似する作用を呈するものと推察される。
【００１３】合金層にＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ
−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物が含まれていても、Ａｌリ
ッチな腐食生成物が生成する腐食挙動に基本的な変化は
なく、優れた耐食性が維持される。合金層の隙間にめっ
き層が入り込んだ構造や、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，Ｆ
ｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆ
ｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物等がめっき層に分散した
構造でも、腐食挙動に基本的な変化はなく、優れた耐食
性が維持される。
−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物が含まれていても、Ａｌリ
ッチな腐食生成物が生成する腐食挙動に基本的な変化は
なく、優れた耐食性が維持される。合金層の隙間にめっ
き層が入り込んだ構造や、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，Ｆ
ｅＡｌ3金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆ
ｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物等がめっき層に分散した
構造でも、腐食挙動に基本的な変化はなく、優れた耐食
性が維持される。
【００１４】耐食性の良好な合金層を形成させる上で
は、めっき浴を４５０〜５７０℃の温度域に保持するこ
とが好ましい。なかでも、４７０〜５７０℃の温度域に
めっき浴を保持すると、浸漬時間の短縮も図られる。し
かし、めっき原板である鋼材の成分・組成によっては４
５０〜５７０℃の温度域で合金層が異常発達し、ヤケ等
の表面欠陥が発生する場合がある。このような場合、比
較的低温で浸漬時間を厳しく管理しためっき条件が採用
される。
は、めっき浴を４５０〜５７０℃の温度域に保持するこ
とが好ましい。なかでも、４７０〜５７０℃の温度域に
めっき浴を保持すると、浸漬時間の短縮も図られる。し
かし、めっき原板である鋼材の成分・組成によっては４
５０〜５７０℃の温度域で合金層が異常発達し、ヤケ等
の表面欠陥が発生する場合がある。このような場合、比
較的低温で浸漬時間を厳しく管理しためっき条件が採用
される。
【００１５】Ａｌ，Ｚｎ以外の合金成分をめっき層に含
ませると、一般耐食性が更に向上し、塗装後耐食性，表
面外観，めっき層の膜厚均一化等が図られる。たとえ
ば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗの１
種又は２種以上を添加すると、めっき層の表面に生成す
る酸化皮膜の不動態化傾向が促進され、塗膜下での腐食
反応が抑えられる。また、めっき層の表面に微小な凹凸
が形成され、アンカー効果による塗膜密着性も向上す
る。塗装後耐食性の改善効果は、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを０．００５質量％以上添加す
ることによってみられる。しかし、過剰添加はドロス発
生等による作業性低下及び外観品質の劣化を招くことに
なるので、それぞれ上限をＮｉ：２．０質量％，Ｃｕ：
１．０質量％，Ｃｏ：１．０質量％，Ｍｎ：１．０質量
％，Ｃｒ：１．０質量％，Ｍｏ：１．０質量％，Ｖ：
１．０質量％，Ｗ：１．０質量％に設定する。
ませると、一般耐食性が更に向上し、塗装後耐食性，表
面外観，めっき層の膜厚均一化等が図られる。たとえ
ば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗの１
種又は２種以上を添加すると、めっき層の表面に生成す
る酸化皮膜の不動態化傾向が促進され、塗膜下での腐食
反応が抑えられる。また、めっき層の表面に微小な凹凸
が形成され、アンカー効果による塗膜密着性も向上す
る。塗装後耐食性の改善効果は、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを０．００５質量％以上添加す
ることによってみられる。しかし、過剰添加はドロス発
生等による作業性低下及び外観品質の劣化を招くことに
なるので、それぞれ上限をＮｉ：２．０質量％，Ｃｕ：
１．０質量％，Ｃｏ：１．０質量％，Ｍｎ：１．０質量
％，Ｃｒ：１．０質量％，Ｍｏ：１．０質量％，Ｖ：
１．０質量％，Ｗ：１．０質量％に設定する。
【００１６】Ｃａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂ
ｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの１種又は２種以上を添
加すると、めっき層の表面に生成するＭｇ系酸化皮膜の
形成が適度に制御され、皺模様の発生がなく、めっき層
の表面外観が改善される。皺模様は、半溶融状態のめっ
き金属が垂れ落ちるに伴い、めっき層の表面に生成して
いるＭｇ系酸化皮膜に張力が加わることによって発生す
る模様であるが、酸素親和力が比較的高いＣａ，Ｎａ，
Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタ
ル等を添加することにより抑制される。皺模様の発生抑
制及び表面外観の改善に及ぼすＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，
Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの作用
は、添加量０．００５質量％以上で顕著になるが、０．
５質量％で飽和する。
ｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの１種又は２種以上を添
加すると、めっき層の表面に生成するＭｇ系酸化皮膜の
形成が適度に制御され、皺模様の発生がなく、めっき層
の表面外観が改善される。皺模様は、半溶融状態のめっ
き金属が垂れ落ちるに伴い、めっき層の表面に生成して
いるＭｇ系酸化皮膜に張力が加わることによって発生す
る模様であるが、酸素親和力が比較的高いＣａ，Ｎａ，
Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタ
ル等を添加することにより抑制される。皺模様の発生抑
制及び表面外観の改善に及ぼすＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，
Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの作用
は、添加量０．００５質量％以上で顕著になるが、０．
５質量％で飽和する。
【００１７】Ｚｎ，Ｍｇを含むめっき層が凝固するとき
Ｚｎ11Ｍｇ2相及びＺｎ2Ｍｇ相が晶出するが、Ｚｎ11Ｍ
ｇ2相は、めっき後に放置しておくと黒変色しやすく外
観品質を劣化させる一因となる。黒変色は、Ｚｎ11Ｍｇ
2相の優先的な腐食で生成する腐食生成物が原因である
が、適量のＴｉ及び／又はＢをめっき層に添加すると表
面外観，耐食性に悪影響を及ぼすＺｎ11Ｍｇ2相の生成
が抑制される。Ｔｉ，Ｂの添加によって、めっき層に晶
出するＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を実質的にＺｎ2Ｍｇ
相のみにもできる。Ｚｎ11Ｍｇ2相の生成は、０．００
１質量％以上のＴｉ又はＢ添加で抑制される。しかし、
０．１質量％を超えるＴｉや０．０４５質量％を超える
Ｂを添加すると、めっき層中にＴｉ−Ａｌ系，Ｔｉ−Ｂ
系，Ａｌ−Ｂ系等の析出物が生成・成長し、めっき層に
凹凸（ブツ）が生じ外観が劣化しやすくなる。
Ｚｎ11Ｍｇ2相及びＺｎ2Ｍｇ相が晶出するが、Ｚｎ11Ｍ
ｇ2相は、めっき後に放置しておくと黒変色しやすく外
観品質を劣化させる一因となる。黒変色は、Ｚｎ11Ｍｇ
2相の優先的な腐食で生成する腐食生成物が原因である
が、適量のＴｉ及び／又はＢをめっき層に添加すると表
面外観，耐食性に悪影響を及ぼすＺｎ11Ｍｇ2相の生成
が抑制される。Ｔｉ，Ｂの添加によって、めっき層に晶
出するＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を実質的にＺｎ2Ｍｇ
相のみにもできる。Ｚｎ11Ｍｇ2相の生成は、０．００
１質量％以上のＴｉ又はＢ添加で抑制される。しかし、
０．１質量％を超えるＴｉや０．０４５質量％を超える
Ｂを添加すると、めっき層中にＴｉ−Ａｌ系，Ｔｉ−Ｂ
系，Ａｌ−Ｂ系等の析出物が生成・成長し、めっき層に
凹凸（ブツ）が生じ外観が劣化しやすくなる。
【００１８】Ｓｉ添加は、Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，Ｆ
ｅＡｌ3金属間化合物の成長を制御し、膜厚が均一な合
金層の生成・成長に有効である。また、Ｆｅ2Ａｌ5金属
間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物がめっき層の表層に
まで局部的に成長することがＳｉ添加によって抑えら
れ、ヤケと称される表面欠陥の発生が抑制される。この
ような効果は０．００５質量％以上のＳｉ添加で得られ
るが、２．０質量％を超える過剰量のＳｉを添加すると
溶融めっき浴にドロスが発生しやすくなる。
ｅＡｌ3金属間化合物の成長を制御し、膜厚が均一な合
金層の生成・成長に有効である。また、Ｆｅ2Ａｌ5金属
間化合物，ＦｅＡｌ3金属間化合物がめっき層の表層に
まで局部的に成長することがＳｉ添加によって抑えら
れ、ヤケと称される表面欠陥の発生が抑制される。この
ような効果は０．００５質量％以上のＳｉ添加で得られ
るが、２．０質量％を超える過剰量のＳｉを添加すると
溶融めっき浴にドロスが発生しやすくなる。
【００１９】
【実施例１】種々の組成をもつ溶融めっき浴（浴温：４
５０〜５５０℃）に溶接鋼管を３０〜３００秒浸漬し、
めっき付着量が４５０〜４７０ｇ／ｍ2の範囲に統一さ
れためっき鋼材を製造した。各めっき鋼材から試験片を
切り出し、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定されている塩水噴
霧試験に供した。塩水噴霧を１００時間継続した後、試
験片表面に形成されている被覆層の腐食減量を測定し、
測定結果から腐食速度を算出した。表１の試験結果にみ
られるように、合金層及びめっき層組成が本発明で規定
した条件を満足する試験番号１〜２７は、従来の亜鉛め
っき品（試験番号２８）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試
験番号２９）に比較して耐食性に優れていた。また、Ｓ
ｉ，Ｔｉ，Ｂをめっき層に添加しても耐食性が低下する
ことなく、表面外観が改善され、表面欠陥のないめっき
鋼材が得られた。
５０〜５５０℃）に溶接鋼管を３０〜３００秒浸漬し、
めっき付着量が４５０〜４７０ｇ／ｍ2の範囲に統一さ
れためっき鋼材を製造した。各めっき鋼材から試験片を
切り出し、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定されている塩水噴
霧試験に供した。塩水噴霧を１００時間継続した後、試
験片表面に形成されている被覆層の腐食減量を測定し、
測定結果から腐食速度を算出した。表１の試験結果にみ
られるように、合金層及びめっき層組成が本発明で規定
した条件を満足する試験番号１〜２７は、従来の亜鉛め
っき品（試験番号２８）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試
験番号２９）に比較して耐食性に優れていた。また、Ｓ
ｉ，Ｔｉ，Ｂをめっき層に添加しても耐食性が低下する
ことなく、表面外観が改善され、表面欠陥のないめっき
鋼材が得られた。
【００２０】
【００２１】
【実施例２】めっき層組成が異なることを除き、実施例
１と同様に合金層及び溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き層が形成されためっき鋼材をどぶ漬け法で製造した。
得られた各めっき鋼材について、実施例１と同じ塩水噴
霧試験で腐食速度を測定し、測定値から裸耐食性を判定
した。また、めっき鋼材をメタクレンで脱脂した後、表
面調整及びリン酸亜鉛処理の塗装前処理を施し、アクリ
ル系塗料をバーコータで塗布し、常温で１０分間乾燥さ
せた後、１６０℃で２０分焼き付けることにより乾燥膜
厚３０μｍの塗膜を形成した。塗装後の試験片に地鉄に
達するノッチを入れた後、塩水噴霧（３５℃，５％Ｎａ
Ｃｌ）２時間→乾燥（６０℃，３０％ＲＨ）４時間→湿
潤（５０℃、９５％ＲＨ）２時間の複合サイクル腐食試
験に供した。そして，５００時間の複合サイクル試験後
にスクラッチ部の最大フクレ幅を測定し、測定値から塗
装後耐食性を判定した。
１と同様に合金層及び溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き層が形成されためっき鋼材をどぶ漬け法で製造した。
得られた各めっき鋼材について、実施例１と同じ塩水噴
霧試験で腐食速度を測定し、測定値から裸耐食性を判定
した。また、めっき鋼材をメタクレンで脱脂した後、表
面調整及びリン酸亜鉛処理の塗装前処理を施し、アクリ
ル系塗料をバーコータで塗布し、常温で１０分間乾燥さ
せた後、１６０℃で２０分焼き付けることにより乾燥膜
厚３０μｍの塗膜を形成した。塗装後の試験片に地鉄に
達するノッチを入れた後、塩水噴霧（３５℃，５％Ｎａ
Ｃｌ）２時間→乾燥（６０℃，３０％ＲＨ）４時間→湿
潤（５０℃、９５％ＲＨ）２時間の複合サイクル腐食試
験に供した。そして，５００時間の複合サイクル試験後
にスクラッチ部の最大フクレ幅を測定し、測定値から塗
装後耐食性を判定した。
【００２２】調査結果を示す表２から明らかなように、
合金層及びめっき層組成が本発明で規定した条件を満足
する試験番号１〜４２は、従来の亜鉛めっき品（試験番
号４３）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試験番号４４）に
比較し裸耐食性に優れていた。裸耐食性は、Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを含まないめっき
層と比較しても遜色なかった。塗装後耐食性も、何れも
最大フクレ幅が０．４ｍｍ以下と小さく、従来の亜鉛め
っき品（試験番号４３）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試
験番号４４）より優れていた。
合金層及びめっき層組成が本発明で規定した条件を満足
する試験番号１〜４２は、従来の亜鉛めっき品（試験番
号４３）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試験番号４４）に
比較し裸耐食性に優れていた。裸耐食性は、Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを含まないめっき
層と比較しても遜色なかった。塗装後耐食性も、何れも
最大フクレ幅が０．４ｍｍ以下と小さく、従来の亜鉛め
っき品（試験番号４３）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試
験番号４４）より優れていた。
【００２３】
【００２４】
【実施例３】めっき層組成が異なることを除き、実施例
１と同様に合金層及び溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き層が形成されためっき鋼管をどぶ漬け法で製造した。
得られた各めっき鋼材を実施例１と同じ塩水噴霧試験
し、腐食速度を求めた。また、各めっき鋼材の外観を目
視観察し、めっき層表面に部分的な皺が発生しているも
のを△，皺が検出されなかったものを○として外観を評
価した。
１と同様に合金層及び溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっ
き層が形成されためっき鋼管をどぶ漬け法で製造した。
得られた各めっき鋼材を実施例１と同じ塩水噴霧試験
し、腐食速度を求めた。また、各めっき鋼材の外観を目
視観察し、めっき層表面に部分的な皺が発生しているも
のを△，皺が検出されなかったものを○として外観を評
価した。
【００２５】表３の調査結果にみられるように、合金層
及びめっき層組成が本発明で規定した条件を満足する試
験番号１〜３６は、従来の亜鉛めっき品（試験番号３
７）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試験番号３８）に比較
し裸耐食性に優れていた。裸耐食性は、Ｃａ，Ｎａ，Ｌ
ｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタル
を含まないめっき層と比較しても遜色なかった。外観観
察の結果では、Ｃａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂ
ｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルを含まないめっき層（試
験番号３９〜４２）に比較して皺模様が観察されず、良
好な表面性状を呈していた。
及びめっき層組成が本発明で規定した条件を満足する試
験番号１〜３６は、従来の亜鉛めっき品（試験番号３
７）やＺｎ−５％Ａｌめっき品（試験番号３８）に比較
し裸耐食性に優れていた。裸耐食性は、Ｃａ，Ｎａ，Ｌ
ｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタル
を含まないめっき層と比較しても遜色なかった。外観観
察の結果では、Ｃａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂ
ｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルを含まないめっき層（試
験番号３９〜４２）に比較して皺模様が観察されず、良
好な表面性状を呈していた。
【００２６】
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の溶融Ｚ
ｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材は、めっき層／下地鋼
の界面に生成したＦｅ2Ａｌ5金属間化合物及び／又はＦ
ｅＡｌ 3金属間化合物を含む合金層を介して特定組成の
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層を形成しているの
で、Ｚｎ−５５％Ａｌめっきのように高いめっき温度を
必要とすることなく、優れた耐食性を呈する。また、Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗの添加によ
って塗装後耐食性が、Ｃａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂ
ａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの添加によって外
観が改善される。このような長所を活用し、所定形状に
成形した鉄鋼材料を溶融めっき浴に浸漬するどぶ漬け法
で、建築，土木，道路，農業用等の鋼材や各種金具類に
適しためっき鋼材が提供される。
ｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材は、めっき層／下地鋼
の界面に生成したＦｅ2Ａｌ5金属間化合物及び／又はＦ
ｅＡｌ 3金属間化合物を含む合金層を介して特定組成の
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき層を形成しているの
で、Ｚｎ−５５％Ａｌめっきのように高いめっき温度を
必要とすることなく、優れた耐食性を呈する。また、Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗの添加によ
って塗装後耐食性が、Ｃａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂ
ａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚｒ，ミッシュメタルの添加によって外
観が改善される。このような長所を活用し、所定形状に
成形した鉄鋼材料を溶融めっき浴に浸漬するどぶ漬け法
で、建築，土木，道路，農業用等の鋼材や各種金具類に
適しためっき鋼材が提供される。
フロントページの続き (72)発明者 安藤 敦司 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K027 AA07 AA08 AA15 AB06 AB32 AB44 AE03
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｆｅ2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金
属間化合物の１種又は２種からなる合金層を介し、Ａ
ｌ：０.００５〜３０.０質量％，Ｍｇ：０.５〜１０.０
質量％，残部が実質的にＺｎの組成をもつめっき層が下
地鋼の表面に形成されていることを特徴とする溶融Ｚｎ
−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材。 - 【請求項２】 合金層が更にＦｅ−Ｚｎ系金属間化合物
及び／又はＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ系非晶質化合物を含む請求
項１記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材。 - 【請求項３】 めっき層が更にＮｉ：０．００５〜２．
０質量％，Ｃｕ：０．００５〜１．０質量％，Ｃｏ：
０．００５〜１．０質量％，Ｍｎ：０．００５〜１．０
質量％，Ｃｒ：０．００５〜１．０質量％，Ｍｏ：０．
００５〜１．０質量％，Ｖ：０．００５〜１．０質量
％，Ｗ：０．００５〜１．０質量％の１種又は２種以上
を含む請求項１又は２記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合
金めっき鋼材。 - 【請求項４】 めっき層が更に０．００５〜０．５質量
％のＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｙ，Ｚ
ｒ，ミッシュメタルの１種又は２種以上を含む請求項１
〜３何れかに記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき
鋼材。 - 【請求項５】 めっき層が更にＴｉ：０．００１〜０．
１質量％，Ｂ：０．００１〜０．０４５質量％の１種又
は２種を含む請求項１〜４何れかに記載の溶融Ｚｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材。 - 【請求項６】 めっき層が更にＳｉ：０．００５〜２．
０質量％を含む請求項１〜５何れか記載の溶融Ｚｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材。 - 【請求項７】 合金層の隙間にめっき層が入り込んだ構
造をもち、且つＦｅ 2Ａｌ5金属間化合物，ＦｅＡｌ3金
属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ系金属間化合物，Ｆｅ−Ｚｎ−
Ａｌ系非晶質化合物の１種又は２種がめっき層に分散し
ている請求項１〜６何れかに記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ
ｇ系合金めっき鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001143093A JP4683764B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001143093A JP4683764B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002332555A true JP2002332555A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4683764B2 JP4683764B2 (ja) | 2011-05-18 |
Family
ID=18989288
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001143093A Expired - Lifetime JP4683764B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4683764B2 (ja) |
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