JP2003293108A - 表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材 - Google Patents
表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材Info
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Abstract
性が優れためっき鋼材を提供すること。 【解決手段】 質量%で、Al:25〜70%、Si:
0.01〜3%、残部がZnおよび不可避的不純物から
なるZn−Al−Si系の母相、Al:25〜70%、
Mg:2〜10%、Si:0.01〜10%、残部がZ
nおよび不可避的不純物からなるZn−Al−Mg−S
i系の母相、Si:2〜15%、残部がAlおよび不可
避的不純物からなるAl−Si系の母相、あるいは、S
i:2〜15%、Mg:1〜15%、残部がAlおよび
不可避的不純物からなるAl−Si−Mg系の母相のい
ずれかに、融点が660℃以上の金属間化合物を0.0
01〜0.5%含有させためっき層を鋼材表面に形成さ
せる。この時金属間化合物として、TiAl3、NiA
l3、Co2Al9等を添加すると更に優れた表面平滑性
を有するめっき鋼材となる。
Description
り、さらに詳しくは優れた表面平滑性を有し、種々の用
途、例えば家電用や自動車用、建材用鋼板として適用で
きるめっき鋼材に関するものである。
用されるものに亜鉛系めっき鋼板、アルミニウム系めっ
き鋼板がある。これらのめっき鋼板は自動車、家電、建
材分野など種々の製造業において使用されている。ま
た、それ以外にも、めっき鋼線やどぶづけめっきなど種
々の分野でめっき鋼材が使用されている。
ることを目的として、特開平5−125515号公報に
おいては、溶融Zn−Alめっき鋼板にTiを添加する
ことにより耐経時黒変性が優れることが開示されてい
る。
においては、溶融Zn−Al−Mg−Siめっき鋼板中
のMg2Siの形態を特定することにより耐食性が優れ
ることが開示されている。
においては、溶融Al−Mg−Siめっき鋼板中のMg
2Siの形態を特定することにより耐食性が優れること
が開示されている。
よびその他これまで開示されためっき鋼板では、表面平
滑性が十分に確保されていない。
晶としてAl相が晶出する。溶融めっき時のめっき凝固
速度が十分に確保されている場合、Al相が大きく成長
しないうちにめっきが凝固するため表面平滑性は問題と
ならないが、めっき凝固速度が小さい場合、このAl相
が先に大きく成長することによってめっき表面に凸凹が
形成され、表面平滑性が劣化するという問題点を有して
いる。
れたものであり、高Al濃度の場合でも十分な表面平滑
性が優れためっき鋼材を提供することを目的としてい
る。
性が優れためっき鋼板の開発について鋭意研究を重ねた
結果、高Al含有めっき鋼板であっても、融点が600
℃以上の金属間化合物を0.001〜0.5質量%含有
させることにより表面平滑性が向上させることができる
という新たな知見を見出し、本発明を完成するに至った
ものである。すなわち、本発明の趣旨とするところは、
以下のとおりである。
Si:0.01〜3%、残部がZnおよび不可避的不純
物からなり、かつ、Zn−Al−Si系の母相に、融点
が600℃以上の金属間化合物を0.001〜0.5%
含有するめっき層を表面に有することを特徴とする表面
平滑性に優れる溶融めっき鋼材。
Mg:2〜10%、Si:0.01〜10%、残部がZ
nおよび不可避的不純物からなり、かつ、Zn−Al−
Mg−Si系の母相に、融点が600℃以上の金属間化
合物を0.001〜0.5%含有するめっき層を表面に
有することを特徴とする表面平滑性に優れる溶融めっき
鋼材。
部がAlおよび不可避的不純物からなり、かつ、Al−
Si系の母相に、融点が660℃以上の金属間化合物を
0.001〜0.5%含有するめっき層を表面に有する
ことを特徴とする表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材。
g:1〜15%、残部がAlおよび不可避的不純物から
なり、かつ、Al−Si−Mg系の母相に、融点が66
0℃以上の金属間化合物を0.001〜0.5%含有す
るめっき層を表面に有することを特徴とする表面平滑性
に優れる溶融めっき鋼材。
記載の金属間化合物が、TiAl3、NiAl3、Co2
Al9、Co4Al13、CrAl4、CrAl7、Cr2A
l11、Mn4Al11、MnAl6、Al11Ce3、CeZ
n2Al2、Al9Ir2、Al1 1La3、Al12Mo、N
bAl3、Al2Se3、TaAl3、ZrAl3、Zr2Z
nAl3、Al2Ca、Ti7Al5Si12、FeNiAl
9、Fe3NiAl10、TiAl2、TiAl、Ni2Al
3、NiAlの1種または2種以上であることを特徴と
する表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材。
70質量%、Si:0.01〜3質量%、残部がZnお
よび不可避的不純物からなるめっき層中にZn−Al−
Si系の母相と融点が600℃以上の金属間化合物を
0.001〜0.5質量%含有することを特徴とするめ
っき鋼材、Al:25〜70質量%、Mg:2〜10質
量%、Si:0.01〜10質量%、残部がZnおよび
不可避的不純物からなるめっき層中にZn−Al−Mg
−Si系の母相と融点が600℃以上の金属間化合物を
0.001〜0.5質量%含有することを特徴とするめ
っき鋼材、Si:2〜15質量%、残部がAlおよび不
可避的不純物からなるめっき層中にAl−Si系の母相
と融点が660℃以上の金属間化合物を0.001〜
0.5質量%含有することを特徴とするめっき鋼材、S
i:2〜15質量%、Mg:1〜15質量%、残部がA
lおよび不可避的不純物からなるめっき層中にAl−S
i−Mg系の母相と融点が660℃以上の金属間化合物
を0.001〜0.5質量%含有することを特徴とする
めっき鋼材である。
〜3質量%、残部がZnおよび不可避的不純物からなる
めっき層においてAl組成を25〜70質量%に限定し
た理由は、25質量%未満のAl量では耐食性を向上さ
せる効果が十分でないためであり、70質量%を超える
と耐食性を向上させる効果が飽和するためである。
理由は、0.01質量%未満ではめっき中のFe−Al
合金層の成長を抑制させる効果が十分でなく、めっき密
着性を向上させる効果が不十分であるためであり、3質
量%を超えると密着性を向上させる効果が飽和するため
である。
質量%、Si:0.01〜10質量%、残部がZnおよ
び不可避的不純物からなるめっき層においてAl組成を
25〜70質量%に限定した理由は、25質量%未満の
Al量では耐食性が十分向上しないためであり、70質
量%を超えると耐食性を向上させる効果が飽和するため
である。
は、2質量%未満では耐食性を向上させる効果が不十分
であるためであり、10質量%を超えるとめっき浴が酸
化しやすくなり、めっき浴表面にMgの酸化物が多量に
発生しめっきが困難となるためである。
た理由は、0.01質量%未満ではめっき中のFe−A
l合金層の成長を抑制させる効果が十分でないためであ
り、10質量%を超えるとめっきの耐食性が低下するた
めである。
不可避的不純物からなるめっき層においてSi組成を2
〜15質量%に限定した理由は、2質量%未満および1
5質量%を超えたSi量ではめっき浴の融点が十分低下
しないためである。
量%、残部がAlおよび不可避的不純物からなるめっき
層においてSi組成を2〜15質量%に限定した理由
は、2質量%未満および15質量%を超えたSi量では
めっき浴の融点が十分低下しないためである。
は、1質量%未満では耐食性を向上させる効果が不十分
であるためであり、15質量%を超えるとめっき浴が酸
化しやすくなり、めっき浴表面にMgの酸化物が多量に
発生しめっきが困難となるためである。
相とは、〔Zn相〕と〔Al相〕の混合相中に、〔Si
相〕またはSi系化合物を含む金属組織のことである。
ここで〔Zn相〕とはAlを固溶するZn固溶体であ
り、〔Al相〕とはZnを固溶するAl固溶体である。
また、〔Si相〕とはAl−Zn−Siの三元系平衡状
態図における初晶Siに相当する相である。状態図で見
る限りZn、Alは固溶していないか、固溶していても
極微量であると考えられる。Si系化合物とは、例えば
めっきされる鋼板やめっき浴中に不純物つとして含まれ
ているFeと反応してできたFe−Si系化合物やFe
−Al−Si系化合物等である。これらの相は顕微鏡観
察において明瞭に区別できる。
は、〔Zn相〕、〔Al相〕、〔Zn2Mg相〕の混合
相中に、〔Si相〕またはSi系化合物を含む金属組織
のことである。
し、場合によってはさらに少量のMgを固溶したZn固
溶体である。また、〔Al相〕とは少量のZnを固溶
し、場合によってはさらに少量のMgを固溶したAl固
溶体である。また、〔Zn2Mg相〕とはZn−Mgの
二元系平衡状態図のZn:約84質量%の付近に存在す
る金属間化合物相である。状態図で見る限りそれぞれの
相にはSiが固溶していないか、固溶していても極微量
であると考えられるがその量は通常の分析では明確に区
別できない。
三元系平衡状態図における初晶Siに相当する相であ
る。状態図で見る限りZn、Al、Mgは固溶していな
いか、固溶していても極微量であると考えられる。Si
系化合物とは、例えばAl−Mg−Siの三元系平衡状
態図における初晶Mg2Siや、Feと反応してできた
Fe−Si系化合物やFe−Al−Si系化合物等が上
げられる。これらの相は顕微鏡観察において明瞭に区別
できる。
相〕、〔Si相〕を混合した金属組織のことである。こ
こで〔Al相〕、〔Si相〕とはAl−Siの二元系平
衡状態図における〔Al相〕、〔Si相〕に相当する相
である。状態図で見る限りそれぞれの相には他の合金を
固溶していないか、固溶していても極微量であると考え
られる。
やめっき浴中に不純物として含まれているFeと反応し
てできたFe−Si系化合物やFe−Al−Si系化合
物等が存在するときもある。これらの相は顕微鏡観察に
おいて明瞭に区別できる。また、Al−Mg−Si系の
母相とは、〔Al相〕、〔Si相〕、〔Mg2Si相〕
を含む金属組織のことである。ここで〔Al相〕、〔S
i相〕、〔Mg2Si相〕とはAl−Mg−Siの三元
系平衡状態図における〔Al相〕、〔Si相〕、〔Mg
2Si相〕に相当する相である。状態図で見る限りそれ
ぞれの相には他の合金を固溶していないか、固溶してい
ても極微量であると考えられる。めっき中にはその他
に、めっきされる鋼板やめっき浴中に不純物つとして含
まれているFeと反応してできたFe−Si系化合物や
Fe−Al−Si系化合物等が存在するときもある。こ
れらの相は顕微鏡観察において明瞭に区別できる。
1に示す。図1の上段の(a)は、めっき鋼材のめっき
層断面の顕微鏡写真(倍率2500倍)であり、該写真
中の各組織の分布状態を図示したものが下段の(b)で
ある。この図からも判るように、本発明においてはめっ
き鋼材のめっき層の顕微鏡写真によって明確に各組織を
特定することができる。
に、このZn−Al−Si系の母相、Zn−Mg−Al
−Si系の母相に融点が600℃以上の金属間化合物
を、Al−Si系の母相、Al−Mg−Si系の母相に
融点が660℃以上の金属間化合物を0.001〜0.
5質量%含有させる。融点が600℃以上の金属間化合
物または融点が660℃以上の金属間化合物を含有させ
て表面平滑性が向上する理由は、高融点の金属間化合物
が結晶の核となり〔Al相〕の結晶が数多く晶出し、結
果的に〔Al相〕の結晶成長が抑制されるためだと考え
られる。
き表面に数百μm〜数mm間隔の凸凹が形成された状態
を示し、目視でも十分確認できる。断面を光学顕微鏡で
確認するとめっきが厚い部分と薄い部分に分かれてお
り、極端な場合、薄い部分が厚い部分の半分以下となる
こともある。
間化合物の融点を600℃以上または660℃以上に限
定した理由は、めっき浴温より低い融点では表面平滑性
を向上させることができないためである。
5質量%に限定した理由は、0.001質量%未満では
表面平滑性を向上させる効果が不十分であるためであ
り、0.5質量%を超えると金属間化合物自身がめっき
後の外観を悪化させるためである。
定するところはなく、金属間化合物の微粉末を浴中に混
濁させる方法や、金属間化合物を浴に溶解させる方法等
が適用できる。特にTi、Ni、Co、Cr、Mn、C
e、Ir、La、Mo、Nb、Se、Ta、Zr、Ca
等、500〜660℃のZn−Al合金液体やAl−S
i合金液体に微量溶解し、凝固時、Al相が晶出する前
に金属間化合物として晶出する元素を添加した浴は表面
平滑性を向上させる効果が大きい。
を使用して溶融めっきしためっき層中には、Zn−Mg
−Al系の母相、または、Zn−Mg−Al−Si系の
母相とTiAl3、NiAl3、Co2Al9、Co4Al
13、CrAl4、CrAl7、Cr2Al11、Mn4A
l11、MnAl6、Al11Ce3、CeZn2Al2、Al
9Ir2、Al11La3、Al12Mo、NbAl3、Al2
Se3、TaAl3、ZrAl3、Zr2ZnAl3、Al2
Ca、Ti7Al5Si12、FeNiAl9、Fe3NiA
l10、TiAl2、TiAl、Ni2Al3、NiAlの
1種または2種以上の金属間化合物を含有することにな
る。
織中に明瞭な境界をもって島状に見える。また、場合に
は少量のZn、Mg、Siを固溶していることもある。
Pb、Snを単独あるいは複合で0.5質量%以内含有
しても良い。また、P、B、Bi、3族元素を合計で
0.5質量%以下含有しても本発明の効果を損なわず、
その量によってはさらに耐食性が改善される等好ましい
場合もある。
ず、線材、形鋼、条鋼、鋼管など種々の鋼材が使用でき
る。鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板共に使用でき、
鋼種もAlキルド鋼、Ti、Nb等を添加した極低炭素
鋼板、およびこれらにP、Si、Mn等の強化元素を添
加した高強度鋼、ステンレス鋼等種々のものが適用でき
る。
することなく鋼板の連続めっき、鋼材や線材のどぶづけ
めっき法など種々の方法が適用できる。下層としてNi
プレめっきを施す場合でも通常行われているプレめっき
方法を適用すれば良い。本発明品は冷却速度が小さい場
合でも表面平滑性が良好なめっきが得られるため、大き
な冷却速度が取りにくいドブ漬けめっきや、板厚の厚い
材料への溶融めっきにおいてその効果が顕著となる。
ないが、耐食性の観点から10g/m2以上、加工性の
観点から350g/m2以下であることが望ましい。
る。
し、これに500〜660℃で浴中の添加元素量を変化
させためっき浴で3秒溶融めっきを行い、N2ワイピン
グでめっき付着量を140g/m2に調整し、冷却速度
10℃/s以下で冷却した。得られためっき鋼板のめっ
き組成を表1、2に示す。
測定し、1μm以下のものを合格とした。
3、45、67はめっき層中に金属間化合物を含有しな
いため平滑性が不合格となった。これら以外はいずれも
良好な平滑性を示した。
めっき凝固速度が小さい場合でも表面に凸凹が形成され
ず表面平滑性が優れためっき鋼板を製造することが可能
となり、工業上極めて優れた効果を奏することができ
る。
めっき層の顕微鏡写真(倍率2500倍)、(b)は該
写真中の各組織の分布状態を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 質量%で、Al:25〜70%、Si:
0.01〜3%、残部がZnおよび不可避的不純物から
なり、かつ、Zn−Al−Si系の母相に、融点が60
0℃以上の金属間化合物を0.001〜0.5%含有す
るめっき層を表面に有することを特徴とする表面平滑性
に優れる溶融めっき鋼材。 - 【請求項2】 質量%で、Al:25〜70%、Mg:
2〜10%、Si:0.01〜10%、残部がZnおよ
び不可避的不純物からなり、かつ、Zn−Al−Mg−
Si系の母相に、融点が600℃以上の金属間化合物を
0.001〜0.5%含有するめっき層を表面に有する
ことを特徴とする表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材。 - 【請求項3】 質量%で、Si:2〜15%、残部がA
lおよび不可避的不純物からなり、かつ、Al−Si系
の母相に、融点が660℃以上の金属間化合物を0.0
01〜0.5%含有するめっき層を表面に有することを
特徴とする表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材。 - 【請求項4】 質量%で、Si:2〜15%、Mg:1
〜15%、残部がAlおよび不可避的不純物からなり、
かつ、Al−Si−Mg系の母相に、融点が660℃以
上の金属間化合物を0.001〜0.5%含有するめっ
き層を表面に有することを特徴とする表面平滑性に優れ
る溶融めっき鋼材。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の金属間化
合物が、TiAl3、NiAl3、Co2Al9、Co4A
l13、CrAl4、CrAl7、Cr2Al11、Mn4Al
11、MnAl6、Al11Ce3、CeZn2Al2、Al9
Ir2、Al1 1La3、Al12Mo、NbAl3、Al2S
e3、TaAl3、ZrAl3、Zr2ZnAl3、Al2C
a、Ti7Al5Si12、FeNiAl9、Fe3NiAl
10、TiAl2、TiAl、Ni2Al3、NiAlの1
種または2種以上であることを特徴とする表面平滑性に
優れる溶融めっき鋼材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002102284A JP2003293108A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002102284A JP2003293108A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003293108A true JP2003293108A (ja) | 2003-10-15 |
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ID=29242189
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JP2002102284A Pending JP2003293108A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 表面平滑性に優れる溶融めっき鋼材 |
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