JP2004250734A - 着色Ａｌめっき鋼材 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、耐食性の高い着色めっき鋼材を提供する。
【解決手段】鋼材表面に、質量％で、Ｆｅ：２５〜７５％、Ｓｉ：０．１〜６％、を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるめっき層を有し、該めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が下記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たすことを特徴とする着色Ａｌめっき鋼材である。
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
【選択図】 なし
【解決手段】鋼材表面に、質量％で、Ｆｅ：２５〜７５％、Ｓｉ：０．１〜６％、を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるめっき層を有し、該めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が下記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たすことを特徴とする着色Ａｌめっき鋼材である。
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材、家電製品等に適するめっき鋼材に関するものであり、無塗装もしくはクリア塗装を施した状態で使用に供されるめっき鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
茶色の色調は、建築物の外壁、建築物の内装、街灯の柱、家電製品等、落ち着いた暖かみのある意匠として市場で広範なニーズがある。従来、家電製品、建材等に用いられる鋼材に意匠性を付与する場合は、該鋼材への塗装が用いられてきた。しかしながら、塗装は製造コストを高めること、焼き付け時に生じる溶剤が人体に悪影響を及ぼす等の問題がある。これを解決するために、塗装を用いず、特定のめっきを直接着色することが試みられており、特開平６−９３４９５号公報（特許文献１）のように、Ａｌ−Ｍｎめっきを着色する方法があるが、めっき製造方法が溶融塩電解で、特殊な電解セルの使用が必須であること、めっき後さらにアルカリ浸漬処理をする等、製造コストの観点から現実的でない。
【０００３】
また、特開平７−１７３６８６号公報（特許文献２）のように、Ｚｎめっきに陽極処理を施した着色方法があるが、Ｚｎめっきは、屋外で無塗装で使用する場合、耐食性が不十分である。このように、めっき単体への着色方法は種々あるが、低コストでかつ耐食性の高い着色めっき皮膜が得られた例はない。
また、意匠性鋼材として特開平２００１−４０４８８号公報（特許文献３）のように、外観の美麗な耐候性鋼材が、主として建築及び土木用途で用いられているが、鋼材の成分が限定され、高コストであること、意匠性のある外観を得られるまでに１ヶ月以上を要する等の問題がある。
【０００４】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平６−９３４９５号公報）
（２）特許文献２（特開平７−１７３６８６号公報）
（３）特許文献３（特開平２００１−４０４８８号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、耐食性の高い着色めっき鋼材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の課題に対して鋭意検討した結果、ある特定の組成のＡｌめっきを鋼材表面に付与した後、加熱処理を行い、Ｆｅ−Ａｌ系合金層を表面まで生成させることで、茶色く、高耐食性のめっき鋼材が得られることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【０００７】
（１）鋼材表面に、質量％で、Ｆｅ：２５〜７５％、Ｓｉ：０．１〜６％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるめっき層を有し、該めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が下記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たすことを特徴とする着色Ａｌめっき鋼材。
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
（２）前記めっき層中に、質量％で、さらに、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｎｉ：０．５〜２％、Ｃｕ：０．１〜２％、の１種又は２種以上を含有する（１）に記載の着色Ａｌめっき鋼材にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の下地鋼材について、特に制約を設けないが、熱間圧延材、冷間圧延材を問わず使用でき、普通鋼を始め、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを多量に含有する高強度鋼や、ステンレス鋼に対し、めっきを行ってもよい。鋼材のめっき処理は、溶融めっき法にて行い、鋼材をアルカリ脱脂後、無酸化炉−還元炉方式、全還元炉方式、フラックス法等のいずれかの方法を用いて、前処理を行ってもよい。前処理された鋼材を、所定のＳｉ濃度を含有し、Ａｌを主成分とする溶融合金浴に、３〜１０秒浸漬することでめっき層を付与し、所定のめっき厚みに調整をした後、加熱処理によりＦｅ−Ａｌ系合金層を形成させる。
【０００９】
本発明における各条件の限定理由について述べる。
めっき層中のＦｅ含有率の下限を、質量％で２５％に限定したのは、２５％未満では、めっき表層までＦｅ−Ａｌ系合金層が生成しないため、茶色い着色外観が得られないためである。めっき層中のＦｅ含有率の上限を、質量％で７５％に限定したのは、７５％超では、めっきが脆くなり、加工時に十分なめっき密着性が得られないためである。
【００１０】
めっき層中のＳｉ含有率の下限を、質量％で０．１％に限定したのは、０．１％未満では、生成する合金層が脆くなり、十分なめっき密着性が得られないためである。めっき層中のＳｉ含有率の上限を、質量％で６％に限定したのは、６％超では、合金層の形成を抑制する効果が顕著となり、加熱に長時間を有するため、経済性を考慮して、Ｓｉ含有率の上限を質量％で６％に限定した。
めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
を満たさなければならない。上記の式を満たすように限定したのは、この範囲で茶色い着色外観が得られるためである。
【００１１】
めっき層中に、さらに、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの１種以上を上記濃度で含有すると、より意匠性が向上する。上記濃度範囲より低いと、意匠性向上効果が薄く、これらの濃度を超えて含有しても、意匠性向上効果が飽和し、耐食性が低下する恐れがある。めっき後の加熱温度及び加熱時間は、特に限定しないが、実際の操業を考慮すると、加熱温度は７００〜７５０℃、加熱時間は５〜４０秒程度が好ましい。めっき付着量については、特に限定はしないが、加工性の観点から３０〜１２０ｇ／ｍ２ が好ましい。
【００１２】
めっき浴中には、通常利用される添加元素として、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂ等を含んでいても、本発明の効果には特に影響はない。該めっき鋼材の発色機構の詳細は、必ずしも明らかではないが、めっき表層の合金層形態及びめっき層中への添加元素が関与していると考えられる。
本発明の着色Ａｌ鋼材は、めっき後の表面の意匠性を生かすため、めっき後無処理で使用することが好ましいが、クロメート処理、ノンクロメート処理等の後処理やクリア塗装等の塗装処理を行ってもよい。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
表１に示す種々の鋼材に対し、前処理を施してから、表２、３に示すめっき組成になるように浴組成を調整した溶融Ａｌめっき浴に、浴温６８０℃、浸漬時間３秒で鋼材を浸漬し、片面当たり４０ｇ／ｍ２のめっき量に調整した後、加熱温度７００〜８００℃、加熱時間５〜６０秒で合金化処理を行い、鋼材表面にめっき層を付与した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
めっきの組成は、めっき皮膜をアルカリ溶解した後、誘導結合高周波プラズマ分光分析法（ＩＣＰ）により、めっき層中のＦｅ、Ｓｉ及び他の添加元素含有量を測定した。また、得られためっきについて、着色外観をミノルタカメラ製色差計ＣＭ−１０００により測定し、色度ａ＊、ｂ＊及び明度Ｌを測定し、以下のように評価した。
【００１６】
［外観評価１］
○ ：ａ＊２＋ｂ＊２≦４００
× ：ａ＊２＋ｂ＊２＞４００
［外観評価２］
○：Ｌ≦４０
× ：Ｌ＞４０
めっきの外観の均一性について、目視で評価を行った。
【００１７】
［外観評価３］
○ ：外観ムラ極微小
△ ：外観ムラ小
× ：外観ムラ顕著
めっきの密着性は、６０°Ｖ曲げ試験により、剥離挙動をテープテストにより評価した。評価は、下記に示した基準により、５段階の評点法で行った。
【００１８】
［めっき密着性（評点３以上で合格）］
評点 剥離状態
５ 剥離極微小
４ 剥離微小
３ 剥離小
２ 剥離大
１ 全面剥離
めっき層の耐食性については、塩水噴霧試験を１０００時間行い、赤錆発生の有無を判定することにより、評価した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
表２、３に示すとおり、本発明のめっき鋼材（Ｎｏ．１〜３７）は、いずれも茶色い着色外観を有し、密着性、耐食性共に良好である。それに比較して、本発明の範囲を逸脱する場合（Ｎｏ．３８〜４１）は、外観、めっき密着性又は耐食性が不良である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、建材、家電製品等に有効な、茶色い色調かつ耐食性の高いめっき鋼材を提供でき、また、既存の製造設備をそのまま用いるので、低コストで簡便に製造できるため、産業上の価値は極めて高いと言える。
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材、家電製品等に適するめっき鋼材に関するものであり、無塗装もしくはクリア塗装を施した状態で使用に供されるめっき鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
茶色の色調は、建築物の外壁、建築物の内装、街灯の柱、家電製品等、落ち着いた暖かみのある意匠として市場で広範なニーズがある。従来、家電製品、建材等に用いられる鋼材に意匠性を付与する場合は、該鋼材への塗装が用いられてきた。しかしながら、塗装は製造コストを高めること、焼き付け時に生じる溶剤が人体に悪影響を及ぼす等の問題がある。これを解決するために、塗装を用いず、特定のめっきを直接着色することが試みられており、特開平６−９３４９５号公報（特許文献１）のように、Ａｌ−Ｍｎめっきを着色する方法があるが、めっき製造方法が溶融塩電解で、特殊な電解セルの使用が必須であること、めっき後さらにアルカリ浸漬処理をする等、製造コストの観点から現実的でない。
【０００３】
また、特開平７−１７３６８６号公報（特許文献２）のように、Ｚｎめっきに陽極処理を施した着色方法があるが、Ｚｎめっきは、屋外で無塗装で使用する場合、耐食性が不十分である。このように、めっき単体への着色方法は種々あるが、低コストでかつ耐食性の高い着色めっき皮膜が得られた例はない。
また、意匠性鋼材として特開平２００１−４０４８８号公報（特許文献３）のように、外観の美麗な耐候性鋼材が、主として建築及び土木用途で用いられているが、鋼材の成分が限定され、高コストであること、意匠性のある外観を得られるまでに１ヶ月以上を要する等の問題がある。
【０００４】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平６−９３４９５号公報）
（２）特許文献２（特開平７−１７３６８６号公報）
（３）特許文献３（特開平２００１−４０４８８号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、耐食性の高い着色めっき鋼材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の課題に対して鋭意検討した結果、ある特定の組成のＡｌめっきを鋼材表面に付与した後、加熱処理を行い、Ｆｅ−Ａｌ系合金層を表面まで生成させることで、茶色く、高耐食性のめっき鋼材が得られることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【０００７】
（１）鋼材表面に、質量％で、Ｆｅ：２５〜７５％、Ｓｉ：０．１〜６％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるめっき層を有し、該めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が下記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たすことを特徴とする着色Ａｌめっき鋼材。
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
（２）前記めっき層中に、質量％で、さらに、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｎｉ：０．５〜２％、Ｃｕ：０．１〜２％、の１種又は２種以上を含有する（１）に記載の着色Ａｌめっき鋼材にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の下地鋼材について、特に制約を設けないが、熱間圧延材、冷間圧延材を問わず使用でき、普通鋼を始め、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを多量に含有する高強度鋼や、ステンレス鋼に対し、めっきを行ってもよい。鋼材のめっき処理は、溶融めっき法にて行い、鋼材をアルカリ脱脂後、無酸化炉−還元炉方式、全還元炉方式、フラックス法等のいずれかの方法を用いて、前処理を行ってもよい。前処理された鋼材を、所定のＳｉ濃度を含有し、Ａｌを主成分とする溶融合金浴に、３〜１０秒浸漬することでめっき層を付与し、所定のめっき厚みに調整をした後、加熱処理によりＦｅ−Ａｌ系合金層を形成させる。
【０００９】
本発明における各条件の限定理由について述べる。
めっき層中のＦｅ含有率の下限を、質量％で２５％に限定したのは、２５％未満では、めっき表層までＦｅ−Ａｌ系合金層が生成しないため、茶色い着色外観が得られないためである。めっき層中のＦｅ含有率の上限を、質量％で７５％に限定したのは、７５％超では、めっきが脆くなり、加工時に十分なめっき密着性が得られないためである。
【００１０】
めっき層中のＳｉ含有率の下限を、質量％で０．１％に限定したのは、０．１％未満では、生成する合金層が脆くなり、十分なめっき密着性が得られないためである。めっき層中のＳｉ含有率の上限を、質量％で６％に限定したのは、６％超では、合金層の形成を抑制する効果が顕著となり、加熱に長時間を有するため、経済性を考慮して、Ｓｉ含有率の上限を質量％で６％に限定した。
めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式
を満たさなければならない。上記の式を満たすように限定したのは、この範囲で茶色い着色外観が得られるためである。
【００１１】
めっき層中に、さらに、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの１種以上を上記濃度で含有すると、より意匠性が向上する。上記濃度範囲より低いと、意匠性向上効果が薄く、これらの濃度を超えて含有しても、意匠性向上効果が飽和し、耐食性が低下する恐れがある。めっき後の加熱温度及び加熱時間は、特に限定しないが、実際の操業を考慮すると、加熱温度は７００〜７５０℃、加熱時間は５〜４０秒程度が好ましい。めっき付着量については、特に限定はしないが、加工性の観点から３０〜１２０ｇ／ｍ２ が好ましい。
【００１２】
めっき浴中には、通常利用される添加元素として、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂ等を含んでいても、本発明の効果には特に影響はない。該めっき鋼材の発色機構の詳細は、必ずしも明らかではないが、めっき表層の合金層形態及びめっき層中への添加元素が関与していると考えられる。
本発明の着色Ａｌ鋼材は、めっき後の表面の意匠性を生かすため、めっき後無処理で使用することが好ましいが、クロメート処理、ノンクロメート処理等の後処理やクリア塗装等の塗装処理を行ってもよい。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
表１に示す種々の鋼材に対し、前処理を施してから、表２、３に示すめっき組成になるように浴組成を調整した溶融Ａｌめっき浴に、浴温６８０℃、浸漬時間３秒で鋼材を浸漬し、片面当たり４０ｇ／ｍ２のめっき量に調整した後、加熱温度７００〜８００℃、加熱時間５〜６０秒で合金化処理を行い、鋼材表面にめっき層を付与した。
【００１４】
【表１】
めっきの組成は、めっき皮膜をアルカリ溶解した後、誘導結合高周波プラズマ分光分析法（ＩＣＰ）により、めっき層中のＦｅ、Ｓｉ及び他の添加元素含有量を測定した。また、得られためっきについて、着色外観をミノルタカメラ製色差計ＣＭ−１０００により測定し、色度ａ＊、ｂ＊及び明度Ｌを測定し、以下のように評価した。
【００１６】
［外観評価１］
○ ：ａ＊２＋ｂ＊２≦４００
× ：ａ＊２＋ｂ＊２＞４００
［外観評価２］
○：Ｌ≦４０
× ：Ｌ＞４０
めっきの外観の均一性について、目視で評価を行った。
【００１７】
［外観評価３］
○ ：外観ムラ極微小
△ ：外観ムラ小
× ：外観ムラ顕著
めっきの密着性は、６０°Ｖ曲げ試験により、剥離挙動をテープテストにより評価した。評価は、下記に示した基準により、５段階の評点法で行った。
【００１８】
［めっき密着性（評点３以上で合格）］
評点 剥離状態
５ 剥離極微小
４ 剥離微小
３ 剥離小
２ 剥離大
１ 全面剥離
めっき層の耐食性については、塩水噴霧試験を１０００時間行い、赤錆発生の有無を判定することにより、評価した。
【００１９】
【表２】
【表３】
表２、３に示すとおり、本発明のめっき鋼材（Ｎｏ．１〜３７）は、いずれも茶色い着色外観を有し、密着性、耐食性共に良好である。それに比較して、本発明の範囲を逸脱する場合（Ｎｏ．３８〜４１）は、外観、めっき密着性又は耐食性が不良である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、建材、家電製品等に有効な、茶色い色調かつ耐食性の高いめっき鋼材を提供でき、また、既存の製造設備をそのまま用いるので、低コストで簡便に製造できるため、産業上の価値は極めて高いと言える。
Claims (2)
- 鋼材表面に、質量％で、
Ｆｅ：２５〜７５％、
Ｓｉ：０．１〜６％、
を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるめっき層を有し、該めっき層表面の明度をＬ、色度をａ＊及びｂ＊で表すとき、Ｌ、ａ＊、ｂ＊が下記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たすことを特徴とする着色Ａｌめっき鋼材。
ａ＊２＋ｂ＊２≦４００ … （Ｉ）式
Ｌ≦４０ … （ＩＩ）式 - 前記めっき層中に、質量％で、さらに
Ｔｉ：０．０１〜０．５％、
Ｍｎ：０．１〜２％、
Ｃｏ：０．０１〜０．５％、
Ｎｉ：０．５〜２％、
Ｃｕ：０．１〜２％、
の１種又は２種以上を含有する請求項１に記載の着色Ａｌめっき鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003040298A JP2004250734A (ja) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | 着色Ａｌめっき鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003040298A JP2004250734A (ja) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | 着色Ａｌめっき鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004250734A true JP2004250734A (ja) | 2004-09-09 |
Family
ID=33024228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003040298A Withdrawn JP2004250734A (ja) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | 着色Ａｌめっき鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004250734A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009120943A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-06-04 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性及びスポット溶接性に優れたアルミニウム系合金めっき鋼板 |
| WO2011152381A1 (ja) | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 新日本製鐵株式会社 | 切断端面耐食性及び加工部耐食性に優れた溶融アルミニウム合金めっき鋼材とその製造方法 |
| WO2020162513A1 (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-13 | 日本製鉄株式会社 | 被覆鋼部材、被覆鋼板およびそれらの製造方法 |
-
2003
- 2003-02-18 JP JP2003040298A patent/JP2004250734A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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