JP2005336546A - 加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉを添加した高耐食性めっき鋼材において、加工部耐食性が優れためっき鋼材を提供することを目的としてなされたものである。
【解決手段】 Ａｌ：４〜２２質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％、Ｓｉ：２質量％以下含有し残部がＺｎ及び不可避的不純物よりなるＺｎ合金めっき層を表面に有するめっき鋼材のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ｍｇ₂Ｓｉ相〕と〔Ａｌ相〕を含有した金属組織を有し、かつ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することにより、加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、めっき鋼材に係わり、更に詳しくは優れた加工部耐食性を有し、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。

耐食性の良好なめっき鋼材として最も使用されるものに亜鉛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。

特にＡｌを添加しためっきは耐食性が高いため近年使用量が増加している。

こうした亜鉛系めっき鋼板の耐食性を向上させることを目的として本発明者らは、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉめっき鋼板を提案した（例えば、特許文献１参照）。

また、表面の平滑性を向上させることを目的として本発明者らは、高融点の金属間化合物を添加しためっき鋼板（例えば、特許文献２参照）、Ａｌ系金属間化合物を添加しためっき鋼板（例えば、特許文献３参照）を提案した。

特許第３１７９４４６号公報 特開２００３−２９３１０８号公報 特開２００３−３２８１００号公報

しかしながら、上記及びその他これまで開示されためっき鋼板では、加工部耐食性が十分に確保されているとはいえない。

Ｍｇを添加した亜鉛系めっき鋼板では、めっき中にＭｇＺｎ₂相が晶出する。このＭｇＺｎ₂相は硬くて脆いため、Ｍｇを添加した亜鉛系めっき鋼板にＴ曲げのような厳しい加工を行った場合、めっきにクラックが生じ、これを原因とする加工後の耐食性劣化が起こりやすいという問題点を有している。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、めっき中にＭｇＺｎ₂相を含有した亜鉛系めっき鋼材の加工部耐食性を向上させることを目的としている。

本発明者らは、加工部耐食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、〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕と〔Ａｌ相〕が混在しためっき層の〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有するめっき層を表面に有することにより加工部耐食性が向上す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、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。

（１） Ａｌ：４〜１０質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％含有し残部がＺｎ及び不可避的不純物よりなるＺｎ合金めっき層を表面に有するめっき鋼材のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ａｌ相〕を含有した金属組織を有し、かつ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

（２） Ａｌ：４〜２２質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％、Ｓｉ：２質量％以下含有し残部がＺｎ及び不可避的不純物よりなるＺｎ合金めっき層を表面に有するめっき鋼材のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ｍｇ₂Ｓｉ相〕と〔Ａｌ相〕が混在した金属組織を有し、かつ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

（３） 前記（１）又は（２）に記載のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物がＭｇＺｎ_2、Ｍｇ₂Ｚｎ₁₁のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

（４） 前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のめっき層の〔Ａｌ相〕の中にブラベー格子の格子面を構成する格子方向の一方の面間隔が２．５７Å以上３．１５Å以下、他方の面間隔が３．６４Å以上４．４６Å以下である格子面を持つ金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

（５） 前記（４）に記載の金属間化合物の結晶系が、立方晶、正方晶、斜方晶、単斜晶、六方晶のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

（６） 前記（４）又は（５）に記載の金属間化合物がＴｉＡｌ_3、ＺｒＡｌ_3、ＨｆＡｌ_3、ＳｒＡｌ_4、ＣａＡｌ_4、ＮｉＡｌ_3、ＴｉＢ₂のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

本発明により、めっき中にＭｇＺｎ₂相が晶出した亜鉛系めっき鋼材において、加工部耐食性が優れた溶融めっき鋼材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。

以下に本発明を詳細に説明する。

本発明の溶融めっき鋼材は、Ａｌ：４〜１０質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％を含有し残部がＺｎ及び不可避不純物からなるめっき層、或いは、Ａｌ：４〜２２質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％、Ｓｉ：２質量％以下含有し残部がＺｎおよび不可避不純物からなるめっき層のいずれかを有するめっき鋼板のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ａｌ相〕を含有し、場合によっては〔Ｍｇ₂Ｓｉ相〕が混在した金属組織を有し、且つ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することを特徴とするめっき鋼材である。

Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき層において、Ａｌの含有量を４〜１０質量％に限定した理由は、Ａｌの含有量が１０質量％を超えるとめっき密着性の低下が見られるため、Ｓｉを添加していないめっき層中のＡｌの含有量は１０質量％以下にする必要があるためである。また、４質量％未満では初晶としてＡｌ相が晶出しないため、Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物による加工部耐食性向上効果が見られないためである。

従って、本発明における溶融めっき鋼材においては、特にＡｌ濃度が１０質量％を超えるような高濃度の場合には、めっき密着性を確保するために、めっき層中にＳｉを添加することが必須である。

一方、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系めっき層において、Ａｌの含有量を４〜２２質量％に限定した理由は、４質量％未満では初晶としてＡｌ相が晶出しないため、Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物による加工部耐食性向上効果が見られないためであり、２２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。

Ｓｉの含有量を２質量％以下（但し、０質量％を除く）に限定した理由は、Ｓｉは密着性を向上させる効果があるが、２質量％を超えてめっき浴中に溶解させるためには浴温をかなり高くする必要があり、工業的に成立し得ないためである。望ましくは０．００００１〜１質量％である、さらに望ましくは０．０００１〜０．５質量％である。

Ｓｉの添加はＡｌの含有量が１０質量％を超えるめっき層には必須であるが、Ａｌの含有量が１０％以下のめっき層においてもめっき密着性向上に効果が大きいため、加工が厳しい部材に使用する等、高いめっき密着性を必要とする場合にはＳｉを添加することが有効である。また、Ｓｉ添加によりめっき層の凝固組織中に〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕が晶出する。この〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕は耐食性向上に効果があるため、Ｓｉの添加量を多くし、めっき層の凝固組織中に〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕が混在した金属組織を作製することがより望ましい。

Ｍｇの含有量を２〜１０質量％に限定した理由は、２質量％未満ではＡｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させることができず、加工部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％を超えるとめっき層が脆くなって密着性が低下するためである。望ましくは２〜５質量％である。

本めっき層は、〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ｚｎ相〕、〔Ａｌ相〕、〔ＭｇＺｎ₂相〕、〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕の１つ以上を含む金属組織ができる。

ここで、〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕とは、Ａｌ相と、Ｚｎ相と金属間化合物ＭｇＺｎ₂相との三元共晶組織であり、この三元共晶組織を形成しているＡｌ相は例えばＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇの三元系平衡状態図における高温での「Ａｌ″相」（Ｚｎ相を固溶するＡｌ固溶体であり、少量のＭｇを含む）に相当するものである。この高温でのＡｌ″相は常温では通常は微細なＡｌ相と微細なＺｎ相に分離して現れる。また、該三元共晶組織中のＺｎ相は少量のＡｌを固溶し、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。該三元共晶組織中のＭｇＺｎ₂相は、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、その他の添加元素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がその量は通常の分析では明確に区別できないため、この３つの相からなる三元共晶組織を本明細書では〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕と表す。

また、〔Ａｌ相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、これは例えばＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇの三元系平衡状態図における高温での「Ａｌ″相」（Ｚｎ相を固溶するＡｌ固溶体であり、少量のＭｇを含む）に相当するものである。この高温でのＡｌ″相はめっき浴のＡｌやＭｇ濃度に応じて固溶するＺｎ量やＭｇ量が相違する。この高温でのＡｌ″相は常温では通常は微細なＡｌ相と微細なＺｎ相に分離するが、常温で見られる島状の形状は高温でのＡｌ″相の形骸を留めたものであると見てよい。状態図で見る限りこの相にはＳｉ、その他の添加元素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が通常の分析では明確に区別できないため、この高温でのＡｌ″相に由来し且つ形状的にはＡｌ″相の形骸を留めている相を本明細書では〔Ａｌ相〕と呼ぶ。この〔Ａｌ相〕は前記の三元共晶組織を形成しているＡｌ相とは顕微鏡観察において明瞭に区別できる。

また、〔Ｚｎ相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、実際には少量のＡｌさらには少量のＭｇを固溶していることもある。状態図で見る限りこの相にはＳｉ、その他の添加元素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。この〔Ｚｎ相〕は前記の三元共晶組織を形成しているＺｎ相とは顕微鏡観察において明瞭に区別できる。本発明のめっき層には、製造条件により〔Ｚｎ相〕が含まれる場合も有るが、実験では加工部耐食性向上に与える影響はほとんど見られなかったため、めっき層に〔Ｚｎ相〕が含まれても特に問題はない。

また、〔ＭｇＺｎ₂相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、実際には少量のＡｌを固溶していることもある。状態図で見る限りこの相にはＳｉ、その他の添加元素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。この〔ＭｇＺｎ₂相〕は前記の三元共晶組織を形成しているＭｇＺｎ₂相とは顕微鏡観察において明瞭に区別できる。本発明のめっき層には、製造条件により〔ＭｇＺｎ₂相〕が含まれない場合も有るが、ほとんどの製造条件ではめっき層中に含まれる。

また、〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕とは、Ｓｉを添加しためっき層の凝固組織中に明瞭な境界をもって島状に見える相である。状態図で見る限りＺｎ、Ａｌ、その他の添加元素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。この〔Ｍｇ₂ Ｓｉ相〕はめっき中では顕微鏡観察において明瞭に区別できる。

本発明の溶融めっき鋼材は、めっき中に晶出するＭｇＺｎ₂相やＡｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織中のＭｇＺｎ₂が硬くて脆いため、Ｔ曲げのような厳しい加工を行った場合、めっきにクラックが生じ、これを原因とする加工後の耐食性劣化が起こりやすい。

この加工後耐食性を向上させるためには、〔Ａｌ相〕中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させることが有効である。

加工を受けていないめっき層では、〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕が優先的に腐食し、腐食生成物は、三元共晶組織中のＭｇＺｎ₂の効果により、安定な塩基性塩化亜鉛や塩基性塩化亜鉛アルミニウム、塩基性炭酸亜鉛アルミニウム等になる。これらの安定な腐食生成物は強固な保護被膜として働くことにより、その後のめっき層の腐食の進行を抑制すると考えられる。一方、加工によりクラックが生じるとＡｌ相が露出し〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の腐食と同時にＡｌ相の腐食も進行する。Ａｌ相は常温では微細なＡｌ相と微細なＺｎ相に分離しており、このＡｌ相中の微細なＺｎ相が安定な腐食生成物とならないために、加工後の耐食性は加工前の耐食性に比べて劣っているものと考えられる。

従って、Ａｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させることにより加工後耐食性が向上する理由は、Ａｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させることにより、Ａｌ相中の微細なＺｎ相が腐食した際、Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物が腐食生成物を安定な塩基性塩化亜鉛や塩基性塩化亜鉛アルミニウム、塩基性炭酸亜鉛アルミニウム等にすることにより、その後のめっき層の腐食の進行を抑制するためであると考えられる。

また、Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させることが可能となるほど高濃度のＭｇをＡｌ層中に固溶させていることも腐食生成物を安定化させることに寄与していると考えられる。

Ａｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を析出させるためには、高温で晶出するＡｌ相中に過飽和にＭｇを固溶させておくことが必要である。具体的には、高いＭｇ濃度のめっき浴を使用し、Ａｌ相中のＭｇの濃度低下を抑制する目的でＡｌ相を２次アームの大きなデンドライト組織から等軸晶に近づけることが効果的である。凝固組織を等軸晶に近づける方法としては、冷却速度を大きくし、組織的過冷度を大きくする方法が一般的であるが、工業的に可能な冷却速度には限界があるため、Ａｌの晶出核となる物質を添加し、Ａｌ相の核生成エネルギーを小さくすることが有効である。

具体的には、ブラベー格子の格子面を構成する格子方向の一方の面間隔が２．５７Å以上３．１５Å以下、他方の面間隔が３．６４Å以上４．４６Å以下である格子面を持つ金属間化合物をめっき層に添加する。これにより、Ａｌ相の結晶が微細で均一な等軸晶となる理由は、この格子面がＡｌの｛１１０｝面と整合性が良いためであると考えられる。Ａｌは結晶構造がＦＣＣであるため、｛１１０｝面が最も成長し易い。このＡｌの｛１１０｝面と整合性が良い格子面をもつ金属間化合物を添加することにより、この成長し易いＡｌの｛１１０｝面の核生成サイトとして働き、Ａｌ相の核生成エネルギーを小さくするため、凝固組織を等軸晶に近づけることが可能となると考えられる。

ブラベー格子の格子面を構成する格子方向の一方の面間隔を２．５７Å以上３．１５Å以下に限定した理由は、２．５７Å未満、又は３．１５Åを超えるとＡｌの｛１１０｝面と整合性が悪くなり、加工部耐食性が低下するためであり、また、他方の面間隔を３．６４Å以上４．４６Å以下に限定した理由は、３．６４Å未満、又は４．４６Åを超えるとＡｌの｛１１０｝面と整合性が悪くなり、加工部耐食性が低下するためである。

また、Ａｌの結晶系は立方晶であるため、金属間化合物の結晶系は、軸角に直角を持つ立方晶、正方晶、斜方晶、単斜晶、六方晶のいずれかであることが望ましい。

金属間化合物は少量の添加で効果を発揮し、添加量が多くなるとめっき後の外観が粗雑になる等の外観不良が発生するため、上限は１質量％が望ましい。

本発明者等が多数のめっき中のＡｌ相を調査した結果、大部分のＡｌ相のデンドライトの中心から大きさ数μｍの金属間化合物が観察された。さらにＥＢＳＰ法を用いて金属間化合物とＡｌ相の結晶方位を同定したところ、金属間化合物の格子方向の一方の面間隔が２．５７Å以上３．１５Å以下他方の面間隔が３．６４Å以上４．４６Å以下である格子面とＡｌ相の｛１１０｝面が平行であり、Ａｌ相のデンドライトが［１１０］方向に成長していることが確認された。

Ａｌ相中に存在するＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物の一例として、Ａｌ−Ｔｉ金属間化合物を添加したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ系めっき中の，Ａｌ相中に存在するＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を図１、図２に示す。

図１の上段の（ａ）は、本発明におけるめっき鋼材のめっき層の顕微鏡写真（倍率５０００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。図１は、［Ａｌ相］１、［Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織］２、及び［Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含んだ相］３が存在する組織となっていて、この図からも解るように、本発明におけるめっき鋼材のめっき層の顕微鏡写真によって明確にＡｌ相を特定することができる。

また、同様にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有するＡｌ相の透過電子顕微鏡写真（倍率２８０００倍）を図２に示す。Ａｌ相１は常温では微細なＡｌ相と微細なＺｎ相４が析出するが、透過電子顕微鏡のＥＤＸ分析により確認した結果、Ｍｇを過飽和に固溶させた部分では、Ａｌ相とＺｎ相の共析５、ＭｇＺｎ₂相６が析出することが判った。また、（Ａｌ_0.8Ｓｉ_0.2）₃金属間化合物７が存在していた。

本発明の下地鋼材としては、鋼板のみならず、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。本発明品の製造方法については、特に限定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も、通常行われているプレめっき方法を適用すれば良い。

めっきの付着量については特に制約は設けないが、耐食性の観点から１０ｇ／ｍ²以上、加工性の観点から３５０ｇ／ｍ²以下で有ることが望ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

まず、厚さ１ｍｍの冷延鋼板を準備し、これに４５０℃のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌめっき浴、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ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片面８０ｇ／ｍ²に調整した。冷却速度は５〜８０℃／ｓの範囲で変化させた。得られためっき鋼板のめっき組成を表１に示す。Ａｌ相中のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物は、作製したサンプルを研磨後、Ａｌ相をＳＥＭとＥＤＸを使用して観察し、その有無を調査した．

加工部耐食性は、作製しためっき鋼板を１８０℃折り曲げ、折り曲げ部の耐食性を塩水散布曝露試験で評価した。塩水散布曝露試験は、屋外に曝したサンプルに３回／週、５％ＮａＣｌ溶液を噴霧した。評価は、折り曲げ部で赤錆が発生するまでの試験期間を調査し、以下の評価で○を合格とした。
○：赤錆が発生するまでの試験期間が１５０週以上
△：赤錆が発生するまでの試験期間が１００週以上１５０週未満
×：赤錆が発生するまでの試験期間が１００週未満

結果を表１に示す。番号１３、１４、１５はＡｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物が無いため耐食性が不合格となった。番号１６はＡｌの含有量が１０％を超えているにもかかわらずＳｉが添加されていないため、加工部でのめっき密着性が不十分となり耐食性が不合格となった。番号１７はめっき層成分が本発明の範囲外であるため耐食性が不合格となった。

これら以外の本発明品は、加工部の耐食性が優れためっき鋼板であった。

まず、厚さ１ｍｍの冷延鋼板を準備し、これに各種金属又は金属間間化合物を添加した４５０℃のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌめっき浴、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ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片面８０ｇ／ｍ²に調整した。冷却速度は５〜２０℃／ｓの範囲で変化させた。得られためっき鋼板のめっき組成を表２に示す。Ａｌ相中のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物は、作製したサンプルを研磨後、Ａｌ相をＳＥＭとＥＤＸを使用して観察し、その有無を調査した。

金属間化合物はＥＤＸを使用して元素と組成を分析した。また、表１に各金属間化合物のＡｌの｛１１０｝面と近い面の面指数とその面を構成する格子方向の方向指数、及び面間隔を示す。

Ａｌ系金属間化合物の中にはめっき浴中に溶解し、再晶出した際にＡｌの一部がＳｉに置換されたと考えられるものも存在したが、結晶方位と面間隔に大きな変化が見られなかったため、実施例ではＳｉに置換されていないＡｌ系金属間化合物として表記した。

加工部耐食性は、作製しためっき鋼板を１８０℃折り曲げ，折り曲げ部の耐食性を塩水散布曝露試験で評価した。塩水散布曝露試験は、屋外に曝したサンプルに３回／週、５％ＮａＣｌ溶液を噴霧した。評価は、折り曲げ部で赤錆が発生するまでの試験期間を調査し、以下の評価で○を合格とした。
○：赤錆が発生するまでの試験期間が１５０週以上
△：赤錆が発生するまでの試験期間が１００週以上１５０週未満
×：赤錆が発生するまでの試験期間が１００週未満

結果を表２に示す。番号８、９、１０、１８、１９、２０はＡｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物が無いため耐食性が不合格となった。

これら以外の本発明品は、加工部の耐食性が優れためっき鋼板であった。

まず、厚さ１ｍｍの冷延鋼板を準備し、これにＴｉ−Ａｌ系金属間間化合物を添加した４５０℃のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ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片面８０ｇ／ｍ²に調整した。冷却速度は１０℃／ｓとした。得られためっき鋼板のめっき層中組成は、Ｍｇ３％、Ａｌ１１％、Ｓｉ０．１８％、Ｔｉ０．００１％であった。作製したサンプルを研磨後、Ａｌ相をＳＥＭで観察し、Ａｌ相中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有する場所を探索し、ＦＩＢを使用してサンプリング後、透過電子顕微鏡で観察した。Ａｌ相のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物をＥＤＸで分析した結果、Ｚｎの質量％は約８４質量％であった。また、電子線回折結果を同定した結果、Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物はＭｇＺｎ₂の回折パターンを示していた。

以上述べてきたように、本発明により、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板において、加工部耐食性が優れためっき鋼材を製造することが可能となった。これまで加工部耐食性低下のために使用できなかった部材に高耐食性鋼板の使用が広がることによって、これら加工品の耐久性向上に大いに貢献可能となる。

Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有するＡｌ相の一例を示す図で，（ａ）はめっき鋼板のめっき層の図面代用顕微鏡写真（３０００倍）で，（ｂ）は写真中の各組織の分布状態を示した図である。 Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有するＡｌ相の図面代用透過電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１ Ａｌ相
２ Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ２の三元共晶組織
３ Ｚｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含んだ相
４ Ｚｎ相
５ Ａｌ−Ｚｎの共析
６ ＭｇＺｎ₂相
７ Ｔｉ（Ａｌ_0.8Ｓｉ_0.2）₃金属間化合物

Claims (6)

1. Ａｌ：４〜１０質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％含有し残部がＺｎ及び不可避的不純物よりなるＺｎ合金めっき層を表面に有するめっき鋼材のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ａｌ相〕を含有した金属組織を有し、かつ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。
2. Ａｌ：４〜２２質量％、Ｍｇ：２〜１０質量％、Ｓｉ：２質量％以下含有し残部がＺｎ及び不可避的不純物よりなるＺｎ合金めっき層を表面に有するめっき鋼材のめっき層が〔Ａｌ／Ｚｎ／ＭｇＺｎ₂の三元共晶組織〕の素地中に〔Ｍｇ₂Ｓｉ相〕と〔Ａｌ相〕が混在した金属組織を有し、かつ、〔Ａｌ相〕の中にＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物がＭｇＺｎ_2、Ｍｇ₂Ｚｎ₁₁のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のめっき層の〔Ａｌ相〕の中にブラベー格子の格子面を構成する格子方向の一方の面間隔が２．５７Å以上３．１５Å以下、他方の面間隔が３．６４Å以上４．４６Å以下である格子面を持つ金属間化合物を含有することを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。
5. 請求項４に記載の金属間化合物の結晶系が、立方晶、正方晶、斜方晶、単斜晶、六方晶のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。
6. 請求項４又は請求項５に記載の金属間化合物がＴｉＡｌ_3、ＺｒＡｌ_3、ＨｆＡｌ_3、ＳｒＡｌ_4、ＣａＡｌ_4、ＮｉＡｌ_3、ＴｉＢ₂のいずれかであることを特徴とする加工部耐食性に優れる溶融めっき鋼材。

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