JP2009120948A

JP2009120948A - 耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材

Info

Publication number: JP2009120948A
Application number: JP2008273426A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nose; 幸一能勢; 公平 ▲徳▼田; Kohei Tokuda; Yasuhide Morimoto; 康秀森本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】Ｚｎ含有溶融めっき鋼板において、Ａｌ含有による耐食性と、溶接性を両立する、スポット溶接性に優れた高耐食性溶融Ｚｎ含有めっき鋼板を提供する。
【解決手段】めっき層中に、質量％で、Ａｌ：２〜７５％、及び、Ｆｅ：２〜７５％を含有し、残部が、２％以上のＺｎ及び不可避的不純物であることを特徴とする合金めっき鋼材。製造性の観点からは、下記（式１）及び（式２）を満足する範囲のＦｅ含有量が望ましく、
（式１）０．０５×Ｚｎ（％）＋０．４×Ａｌ（％）≦Ｆｅ（％）
（式２）Ｆｅ（％）≦０．１５×Ｚｎ（％）＋０．６×Ａｌ（％）
Ａｌの含有量は、溶接性の観点から、４〜１５％が望ましく、裸耐食性の観点からは、３５〜７５％がより望ましい。さらに、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｏ、及び、Ｗから選ばれる１種又は２種以上を含有してもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐食性に優れる表面処理鋼板、特に、耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材に関する。

亜鉛系めっき鋼材は、自動車、家電、建材等、幅広い分野で使用されているが、長期間の防錆効果を確保する目的から、一般に、高付着量のめっきが有効である。

この理由は、亜鉛めっきの腐食速度が鋼材に比較して遅いことに加えて、地鉄が露出した場所において、腐食電位の低い亜鉛が鋼材に対して犠牲防食機能を発揮するので、単位面積当たりの亜鉛量が多い程、亜鉛の消費によって得られる上記耐食・腐食効果を、長期間、保持することができるからである。

また、通常、鋼材に塗装を施して耐食性を確保する場合、塗装後の鋼材において、地鉄に達する疵が塗膜に生じたとき、疵部及びその周辺の鋼材の腐食に従い、塗膜に膨れを伴う腐食が進行することがある。この腐食形態に対しても、亜鉛系めっき鋼材は、めっきのない裸鋼材に比べ、優れた耐食性を発揮するが、この耐食性に対しても、めっきは、高付着量であるほうが有利である。

しかし、亜鉛付着量が多くなると、鋼材の加工性、溶接性等の必要特性が劣化する傾向にあるので、可能で有れば、より少ない付着量で、高耐食性を確保することが求められる。

低付着量のめっきで、充分な耐食性を得るために、合金元素を添加して、亜鉛めっきの耐食性を高めることが、これまでに、多く試みられている。

実際に、Ｚｎ−Ｎｉ系合金めっき、Ｚｎ−Ｆｅ系合金めっき等は、自動車用鋼板を中心に広く使用され、また、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっきも、建材を中心に広く使われている。Ｚｎ−Ａｌ系合金めっきにおいては、特許文献１にあるように、さらなる耐食性の向上のために、めっき中にＭｇやＳｉを添加しためっき鋼材も開発されている。

しかし、めっきへのＡｌの添加は、塗装後の膨れを伴う腐食の進行に対する耐食性を劣化させる。この原因の一つは、Ａｌを高濃度に添加すると、めっき層と塗膜との密着性を担う化成処理性が劣化して、塗膜の密着性が損なわれるためである。

一方、Ａｌの添加量が、充分な化成処理性を確保し得る程度に少ない量であっても、アルカリ環境下でのＡｌの溶解性が、Ｚｎより高いため、塗膜下で生じる腐食のカソード反応により、めっきが曝される水溶液環境がアルカリ化したときに、めっきの耐食性が劣化して、塗膜の膨れの進行が促進されるという問題が生じる。

また、めっきへのＡｌの添加は、めっき鋼材の溶接性を劣化させる。特に、スポット溶接の電極の寿命に対する、Ａｌ含有量の影響は著しく、非特許文献１には、Ａｌ含有量が多いほど、連続打点性が劣化することが開示されている。

一方、Ｚｎ系めっき鋼材において、地鉄（Ｆｅ）とＺｎを合金化した、スポット溶接性を高めた合金化溶融亜鉛めっき鋼材が開発されている。この鋼材は、めっき層の融点を、ＦｅとＺｎの合金化により高温化して、溶接チップ（Ｃｕ合金製）のＣｕとの反応を抑制したものである。

しかし、Ａｌを含有するめっきにおいては、Ａｌが、優先的にＦｅと合金化して、めっき−地鉄界面にバリア層を形成して、めっき層全体の合金化が進行し難くなる。それ故、これまで、Ａｌを１％以上含有する亜鉛系合金めっきを施した亜鉛系合金めっき鋼材は開発されていない。

特許第３１７９４４６号公報江里口徹、曽我聡、朝田博、井上正二：日新製鋼技報、７２（１９９５）ｐ．３５−４４

本発明は、亜鉛含有めっき鋼材において、Ａｌ添加による一般的な耐食性の向上効果を保持しながら、溶接性の劣化、及び、塗装後の塗膜膨れに対する耐食性の劣化を抑制し、耐食性と溶接性に優れる亜鉛含有めっき鋼材を提供することを目的とする。

溶融Ｚｎ系合金めっき鋼材の一つに、めっき層の溶接性を向上させた、合金化溶融亜鉛めっき鋼材がある。これは、亜鉛と地鉄（Ｆｅ）を合金化して、高融点のＺｎ−Ｆｅ合金のめっき層を形成して、電極チップ（Ｃｕ合金製）のＣｕとの合金化反応を大幅に抑制したものである。

めっき層がＡｌを含有していても、亜鉛が地鉄と合金化して、高融点のめっき層が形成されれば、スポット溶接性は向上すると考えられるが、通常、めっき層が、Ａｌを１％以上含有していると、地鉄との界面に、Ｆｅ−Ａｌ合金層が生成し、これがバリア層となって、合金化が進まない。

本発明者らは、これらのことを踏まえ、スポット溶接性を高める手法について、熱処理、又は、蒸着による合金化法も駆使して、詳細に検討した。その結果、大容量の誘導加熱装置などを利用して、高速で高温に昇温する熱処理や、蒸着による合金めっきにより、所要量のＦｅを含有するめっき鋼材において、
（ｉ）スポット溶接性が有意に向上すること、及び
（ｉｉ）塗装後の膨れに対する耐食性も向上すること、
を見出した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下のとおりである。

（１）めっき層中に、質量％で、Ａｌ：２〜７５％、及び、Ｆｅ：２〜７５％を含有し、残部が、２％以上のＺｎ及び不可避的不純物であることを特徴とする耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

（２）前記めっき層中のＦｅの含有量を、質量％で、下記（式１）及び（式２）の両式を満たす範囲とすることを特徴とする前記（１）に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
（式１）０．０５×Ｚｎ（％）＋０．４×Ａｌ（％）≦Ｆｅ（％）
（式２）Ｆｅ（％）≦０．１５×Ｚｎ（％）＋０．６×Ａｌ（％）

（３）前記めっき層中のＡｌの含有量を、質量％で、４〜１５％とすることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

（４）前記めっき層中のＡｌの含有量を、質量％で、３５〜７５％とすることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

（５）前記めっき層の表面からめっき層の全厚みの１０％までの深さの表面層におけるＦｅ濃度が、質量％で、０．５％以上であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

（６）前記めっき層中の成分として、さらに、質量％で、
Ｍｇ：０．０２〜１０％、
Ｃａ：０．０１〜２％、
Ｌａ：０．００５〜１％、
Ｃｅ：０．００５〜１％、
Ｃｒ：０．００５〜２％、
Ｃｏ：０．１〜１５％、
Ｍｎ：０．１〜１５％、
Ｎｉ：０．１〜１５％、
Ｔｉ：０．０２〜２％、
Ｓｉ：０．０２〜３％、
Ｍｏ：０．０２〜３％、及び、
Ｗ：０．０２〜２％、
から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

（７）前記めっき層中の成分として、さらに、質量％で、
Ｍｇ：０．０２〜１０％、
Ｃａ：０．０１〜２％、
Ｌａ：０．００５〜１％、
Ｃｅ：０．００５〜１％、
Ｃｏ：０．１〜１５％、
Ｍｎ：０．１〜１５％、
Ｎｉ：０．１〜１５％、
Ｔｉ：０．０２〜２％、
Ｓｉ：０．０２〜３％、
Ｍｏ:０．０２〜３％、及び、
Ｗ：０．０２〜２％、
から選ばれる１種又は２種以上を含有し、さらに、質量％で、
Ｃｒ：２％超、１０％以下、
Ｙ：０．０５〜５％、
から選ばれる１種又は２種を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。

本発明の高耐食性Ｚｎ含有めっき鋼材は、Ａｌによる高耐食性を維持しながら、溶接性に優れ、かつ、塗装後の塗膜膨れに対する耐食性においても優れたものである。したがって、本発明の高耐食性Ｚｎ含有めっき鋼材は、自動車、建築・住宅等に広く適用することが可能なものであり、従来と同様の製造性を保持しながら、部材の寿命を向上させ、資源の有効利用、環境負荷の低減、メンテナンスの労力・コストの低減等に資することにより、産業の発展に大きく寄与するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。なお、以下、％は質量％を意味する。

Ａｌは、Ｚｎ含有めっき鋼材の耐食性を向上させる上で非常に有益な元素である。特に、Ｆｅと合金化させためっきにおいて、耐食性を向上させるためには、Ａｌの添加量は２％以上必要なため、下限を２％とする。Ａｌ添加量は、４％以上が望ましい。

Ａｌを高濃度に添加しても、後述のＦｅとの複合合金化により、塗装後の膨れに対する耐食性は維持されるが、Ａｌを７５％を超えて添加すると、不動態化し易くなるために犠牲防食能が低下して、端面耐食性や、めっき層の割れの生じるような加工部における耐食性が劣化するので、上限を７５％とする。

塗装後の塗膜膨れに対する耐食性への要求が厳しい使用環境においては、上限を１５％とするのが好ましい。一方、裸耐食性に対して要求の厳しい用途の場合には、Ａｌ濃度を３５％以上とするのがより好ましい。

Ｆｅは、溶接性及び塗装後の塗膜膨れに対する耐食性を向上させるために必要であるが、その濃度が２％未満では効果がないため、下限を２％とする。７５％を超えた濃度とすると、犠牲防食能がほとんどなくなり、また、一般の裸耐食性も劣化するので、上限を７５％とする。

めっき層中のＦｅは、めっき浴に、直接、Ｆｅを添加するか、又は、Ｆｅをほとんど含まないＺｎ−Ａｌ系合金溶融めっき浴により、Ｚｎ−Ａｌ系めっきを付着させた後、熱処理を施して、地鉄から導入する（以下、「合金化」と称する）。

合金化によりＦｅを導入する場合、Ｆｅ濃度の低い合金めっきの製造は、熱処理後、水冷などの急冷が必要であり、また、熱処理時間を非常に短時間に制御しなければならない等の難点がある。

逆に、Ｆｅ濃度の高い合金めっきの製造では、熱処理時間が長すぎたり、熱処理温度を高くする必要があるなどの、製造性を阻害する問題がある。

このような製造性に対する問題がないＦｅ濃度は、ＺｎやＡｌの濃度との関係において、下記（式１）及び（式２）で与えられる。この両方の式を満たすＦｅ濃度の合金めっきであれば、製造性を落とすことなく、また、比較的容易に製造が可能である。
（式１）０．０５×Ｚｎ（％）＋０．４×Ａｌ（％）≦Ｆｅ（％）
（式２）Ｆｅ（％）≦０．１５×Ｚｎ（％）＋０．６×Ａｌ（％）

さらに、合金化は、めっき−地鉄界面より進行するが、スポット溶接性の向上効果の発現も、塗装後の塗膜膨れに対する耐食性向上効果発現も、表面層にまで合金化が進行している必要がある。

具体的には、めっき層の表面からめっき層の全厚みの１０％までの深さの表面層（以下「１０％表層」と称する。）において、Ｆｅ濃度を０．５％以上とすることで、良好な溶接性及び塗装後耐食性を得ることができる。

１０％表層において、Ｆｅ濃度を０．５％以上とするためには、通常、めっき層全体のＦｅ濃度が高い方が望ましく、めっき層全体の平均濃度としては、２％を超えたＦｅ濃度が必要である。めっき層全体の平均のＦｅ濃度が５％を超えると、より容易に、１０％表層濃度を０．５％以上とすることができる。

特に、塗装後の塗膜膨れに対する耐食性に対しては、表層のＦｅ濃度が腐食環境下での塗膜とめっきとの密着性に関わるため、その影響は大きい。

なお、本発明における１０％表層の成分とは、全厚みの酸溶解に要する時間の１０分の１の時間だけ酸溶解した、めっき層剥離溶液の分析値を使用して成分分析をしたものを言う。

本発明のようにＡｌを高濃度に含有するＺｎ含有めっき鋼材に施す、Ｆｅをめっき層に含有させるための合金化加熱処理において、適用したい表面が垂直面となる時には、加熱処理のための昇温速度を非常に速くする必要がある。

これは、Ａｌによるバリア層形成のために、合金化反応が抑制され、めっき層全体を合金化させるためには、めっき金属の融点よりも十分に高温の熱処理が必要であり、昇温速度が遅いと、めっき金属が垂れ落ちてしまうためである。

これを防ぐための昇温速度は、５０℃／ｓ以上が望ましく、より望ましくは８０℃／ｓ以上、さらに望ましくは１００℃／ｓ以上とする。

これらの昇温速度を得るためには、サンプルの形状やプロセス速度によっては高出力の誘導加熱設備などが必要となる場合がある。合金化加熱処理を適用する面が水平面である時には、特に、昇温速度に気をつける必要はないが、酸化等の別の問題も発生するので、雰囲気制御をするか、やはり昇温速度を、適宜充分な速度とする必要がある。

Ａｌを高濃度に含有させためっきを熱処理により合金化すると、Ｚｎ濃度が極端に少なくなる場合があるが、Ｚｎ濃度が２％以上ないと、犠牲防食能が著しく損なわれるため、本発明におけるＺｎ濃度は、２％以上とする。望ましくは、１５％以上で、さらに望ましくは２５％以上であり、Ｚｎ濃度が高いほど、犠牲防食能が向上する。

めっき層の成分としては、さらに、Ｍｇ：０．０２〜１０％、Ｃａ：０．０１〜２％、Ｌａ：０．００５〜１％、Ｃｅ：０．００５〜１％、Ｃｒ：０．００５〜２％、Ｃｏ：０．１〜１５％、Ｍｎ：０．１〜１５％、Ｎｉ：０．１〜１５％、Ｔｉ：０．０２〜２％、Ｓｉ：０．０２〜３％、Ｍｏ：０．０２〜３％、及び、Ｗ：０．０２〜２％、から選ばれる１種又は２種以上を含有させることも、耐食性向上の観点から有効である。

これらの元素は、裸耐食性の向上に寄与するが、この下限未満の濃度では、その効果が明らかでなく、上限を超えても効果が飽和するばかりか、浴の安定性を損ない、高融点金属間化合物や酸化物等のドロス発生が多くなって、操業性の低下や、めっき鋼板の外観不良の原因となる可能性がある。

また、めっき層の成分としてＭｇ：０．０２〜１０％、Ｃａ：０．０１〜２％、Ｌａ：０．００５〜１％、Ｃｅ：０．００５〜１％、Ｃｏ：０．１〜１５％、Ｍｎ：０．１〜１５％、Ｎｉ：０．１〜１５％、Ｔｉ：０．０２〜２％、Ｓｉ：０．０２〜３％、Ｍｏ：０．０２〜３％、及び、Ｗ：０．０２〜２％、から選ばれる１種又は２種以上を含有させ、さらに、Ｃｒ：２％を超え、１０％以下、Ｙ：０．０５〜５％の１種又は２種を含有させることが、耐食性向上と高温での耐酸化性向上両方の観点から有効である。

これらの元素は、この下限未満の濃度では、その効果が明らかでなく、上限を超えても効果が飽和するばかりか、浴の安定性を損ない、高融点金属間化合物や酸化物等のドロス発生が多くなって、操業性の低下や、めっき鋼板の外観不良の原因となる可能性がある。

Ｃｒを２％を超えて含有させたり、Ｙを０．０５〜５％含有させると、めっき浴の安定性がやや低下する。しかし、その他の性能を落とさずに、耐酸化性を向上させる効果を持つため、高温耐酸化性が必要な用途に対しては、操業性を若干犠牲にしても、これらの、Ｃｒ濃度の上昇又はＹの添加、又は、その両方を行うことが望ましい。

浴の安定性を損ない、高融点金属間化合物や酸化物等のドロス発生が多くなって、操業性の低下や、めっき鋼板の外観不良の原因となるような場合には、外観上良好な部分においても、めっき層中に微細なドロスを巻き込んでいることが多く、特に裸耐食性が劣化する。したがって、操業的な工夫で外観を改善しても、性能が劣化する可能性が高い。

本発明鋼材のめっきの付着量は、スポット溶接性を確保する観点から、片面辺り１５０ｇ／ｍ²以下が望ましい。付着量が少ないほど、スポット溶接性は良好になるが、耐食性を確保するために、最低１０ｇ／ｍ²以上の付着量が必要である。望ましくは、１５ｇ／ｍ²以上、７０ｇ／ｍ²以下である。この程度の範囲において、耐食性−スポット溶接性のバランスが良好である。

本発明鋼材が、例えば、鋼板の場合、通常の使用方法では、両面にめっきを付着させるが、片面の耐食性が塗装等で確実に保証されるような用途においては、片面のみにめっきを付着させた鋼板も有用であり、本発明の範囲である。

本発明鋼材の基材としての鋼材には、特に限定はなく、Ａｌキルド鋼材、極低炭素鋼材、高炭素鋼材、各種高張力鋼材、Ｎｉ、Ｃｒ含有鋼材、電磁鋼材等が使用可能である。製鋼方法や、熱間圧延方法、酸洗方法、冷延方法等の鋼板の前処理加工についても、特に制限がない。

めっきの製造方法に関しては、ゼンジミアタイプ、フラックスタイプ、又は、プレめっきタイプ等の製造方法によらず、あらゆる溶融めっき方法を、本発明においては適用することが可能である。

本発明の合金めっき鋼材は、塗装を施して用いる表面処理鋼材の下地鋼材としても使用可能である。

表１〜３に示す表面処理鋼材を、板厚０．８ｍｍの冷延鋼板、肉厚が１０ｍｍで、辺の長さが１０ｃｍの等辺山形鋼、及び、板厚１０ｍｍの熱延鋼板を基材として作製した。

冷延鋼板は、１０ｃｍ×１０ｃｍに切断した後に、レスカ社のバッチ式の溶融めっき試験装置でめっきを施した。Ｆｅ以外のめっき成分の高純度金属を混合溶解して、目指す成分のめっき浴を作製し、還元焼鈍した鋼板をめっき浴に浸漬して、めっきを付着させた。エアワイピングにより、合金化後の付着量が５０ｇ／ｍ²となるように調整した。

例えば、１０％のＦｅ含有量となるように合金化するめっきにおいては、Ｆｅ以外のめっき成分を４５ｇ／ｍ²だけ付着させた後、誘導加熱炉により急速昇温して合金化加熱処理を施し、合金化後に、５ｇ／ｍ²分のＦｅ成分をめっき層に含有させることで、合金化後のめっき層の付着量を５０ｇ／ｍ²とした。

温度及び保持時間により、めっきの合金化度を制御し、Ｆｅ濃度を調整した。７５０℃以下の熱処理温度で、２秒以上３０秒以内の熱処理保持時間で、かつ、水冷による合金化停止処理の必要なく、所定の合金化が実施可能なものは、表１〜３に示すように、ＣＧＬ（連続溶融めっき設備）での製造が容易なもの（易製造性：◎）とした。

その他の（易製造性：○）で示したサンプルは、さらに、短時間の熱処理＋水冷処理や、３０秒以上、又は、７５０℃を超える温度での熱処理が必要なものであった。また、成分によっては、めっき付着後の合金化加熱処理によっては製造が著しく困難なため、真空蒸着装置により、所定の成分の皮膜を蒸着した（易製造性：□）。

等辺山形鋼は、長手方向に１０ｃｍで切断し、熱延鋼板は、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切断し、るつぼ炉を用いて、フラックス法によるどぶ漬けめっきを施した。浸漬時間と引抜き速度で付着量を調整した。合金化加熱処理は、別途、誘導加熱炉を使用して行った。これらは、製造性に関して、ＣＧＬとは関わらないので、「−」で示した。

上記のめっき試験片を、以下に述べる各評価試験に供した。

めっきの付着量は、めっき層を酸溶解した時の質量減により定量し、めっき中の合金成分は、めっき層を酸溶解した溶液を、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光）分光分析により定量した。

同一のサンプルの隣接した部分から、１０％表層分析用のサンプルを採取し、先に、めっき層全体の成分分析のために、めっき層を全層剥離するための酸溶解時間を測定し、その１／１０の時間で酸溶解した剥離溶液をＩＣＰ分光分析で定量して、１０％表層のＦｅ濃度を測定した。表１には、１０％表層におけるＦｅ濃度が０．５％以上のものを◎で示し、０．５％未満のものを□で示した。

裸鋼板の腐食試験は、ＪＩＳ−Ｚ−２３７１に記載されている塩水噴霧試験（ＳＳＴ）に準拠し、塩水濃度を１０ｇ／Ｌとした試験を３００時間行った後の腐食減量で評価した。腐食減量が２ｇ／ｍ²未満を「◎」とし、２〜５ｇ／ｍ²を「○」とし、５〜２０ｇ／ｍ²を「□」とし、２０ｇ／ｍ²以上を「×」とした。

塗膜ふくれ試験は、試験材を市販のアルカリ脱脂液（ｐＨ＝１０．５、４０℃、１分浸漬）により脱脂した後、自動車用化成処理（日本ペイント製サーフダイン２５００ＭＺＬ）を施し、その後、自動車用カチオン電着塗装（日本ペイント製Ｖ２０、２０μｍ、１７０℃×２０分焼き付け）を行い、一昼夜放置後、試験面に１００ｍｍ長の、被覆及びめっきを貫通し、鋼材下地にまで達する直線の傷をカッターナイフで設け、ＳＡＥＪ２３３４に準拠した複合サイクル腐食試験により行った。

３０００時間後の塗膜膨れ幅により塗装後耐食性を評価し、最大ふくれ幅が３ｍｍ未満を「◎◎」とし、３ｍｍ以上、５ｍｍ未満を「◎」とし、５ｍｍ以上、８ｍｍ以内を「○」とし、８ｍｍ以上、１０ｍｍ以内を「□」とし、１０ｍｍ以上を「×」とした。

スポット溶接試験は、以下に示す溶接条件によりスポット溶接時の連続打点数を調査して行った。電極は、先端径４．５ｍｍφ、先端角１２０度、外径１３ｍｍφのＣｕ−Ｃｒ製電極を使用した。５０Ｈｚ電源により、１０サイクルの通電を行った。１．７ｋＮの加圧力で通電前３０サイクル、通電後１０サイクル、アップダウンスロープなしで加圧した。

なお、連続打点性調査における溶接電流値は、板厚をｔ（ｍｍ）とした時の４√ｔで示されるナゲット径が得られる電流値Ｉ₁（ｋＡ）及び溶着電流値Ｉ₂（ｋＡ）の平均値を用い、４√ｔのナゲット径が維持された最大打点数を求めた。

６０００点以上の連続打点数が得られたものは、特にスポット溶接性が優れるとして、「◎」とし、６０００点には満たないが３０００点以上の連続打点数が得られたものは「○」とした。２０００点以上、３０００点未満の連続打点数のものを「□」とし、２０００点に満たなかったものは「×」とした。ただし、熱延鋼板と等辺山型鋼に関しては評価せず、「−」で示した。

各試験の評価結果を表１〜３に示す。

表１〜３に示すように、本発明の溶融Ｚｎ含有合金めっき鋼材は、裸耐食性に優れ、かつ、スポット溶接性においても十分な性能を有し、また、塗膜膨れに対する耐食性も優れている。中でも、（式１）と（式２）を満たすものは、製造容易な条件で製造可能なものである。

本発明のめっき鋼材の成分範囲でない比較鋼材は、耐食性が十分でないか、スポット溶接性が不足である。

実施例１に使用した、Ｎｏ．２１、２３、３１、３３、４３、４８、６２、６８、及び、７４のめっき種について、付着量を変化させて、鋼板を作製し、実施例１と同じ評価試験により、付着量の性能に及ぼす効果を確認した。結果を表４に示す。

元の番号のままの鋼種は、実施例１と同じであり、元の番号にＢ，Ｃ，Ｄなどの符号をつけた鋼種は、実施例２において、付着量を変化させた鋼種である。裸耐食性については、めっき層のみの耐食性を評価しているため、付着量に依存しない結果となるので、割愛した。

いずれの付着量においても、本発明の範囲ではあるが、付着量が１５〜７０ｇ／ｍ²の範囲を外れると、少ない場合には、溶接性が向上するが、塗装後耐食性が劣化し、多い場合には、塗装後耐食性は向上するが、溶接性は低下する傾向が見られた。めっき付着量は多過ぎても少な過ぎても、合金化加熱処理の制御が難しくなる傾向にあった。

表５に示す表面処理鋼板を、板厚０．８ｍｍの冷延鋼板を基材として作製した。作成方法、及び、分析方法は、実施例１と同様である。付着量は５０ｇ／ｍ²に統一した。

上記の表面処理鋼板を、実施例１及び実施例２と同等の評価の他に、以下に述べる耐酸化性評価試験に供した。

各鋼板より、寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出し、大気中にて、５５０℃で７２０時間加熱し、加熱前後の質量差から、めっき皮膜の単位面積当たりの酸化増量を測定した。

評価は、下記に示す５段階の評価基準（評点）を設定して行い、評点３以上を合格とした。結果を表５に併せて示す。

評点：酸化増量
５：０．５ｇ／ｍ²未満
４：０．５ｇ／ｍ²以上１ｇ／ｍ²未満
３：１ｇ／ｍ²以上２ｇ／ｍ²未満
２：２ｇ／ｍ²以上５ｇ／ｍ²未満
１：５ｇ／ｍ²以上

本発明の成分範囲であっても、特に、２％以上のＣｒ、又は、０．０５％以上のＹの添加により、耐酸化性が著しく向上することが解る。ただし、２％以上のＣｒ、又は、０．０５％以上のＹの添加により、めっき浴の安定性が若干悪くなり、表面外観の良好なサンプルを製造できる確率が悪くなったので、必要なサンプルの数の倍の量のサンプルを製造し、表面外観の良好なものを選択して使用した。

特に、Ｙを、Ｃｒ添加なしに添加したものは、Ｃｒ添加のあるものに比較して、若干、表面性状が劣り、前述のように、比較的良好な外観のサンプルを選択しても、裸耐食性の評点が１ランク下がった。

Ｃｒを１０％以上、又は、Ｙを５％以上添加するためのめっき浴では、さらに、めっき浴の安定性が悪化し、実施例127や128のように、裸耐食性や塗膜膨れに対する耐食性が若干劣化した。

Claims

めっき層中に、質量％で、Ａｌ：２〜７５％、及び、Ｆｅ：２〜７５％を含有し、残部が、２％以上のＺｎ及び不可避的不純物であることを特徴とする耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
前記めっき層中のＦｅの含有量を、質量％で、下記（式１）及び（式２）の両式を満たす範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
（式１）０．０５×Ｚｎ（％）＋０．４×Ａｌ（％）≦Ｆｅ（％）
（式２）Ｆｅ（％）≦０．１５×Ｚｎ（％）＋０．６×Ａｌ（％）
前記めっき層中のＡｌの含有量を、質量％で、４〜１５％とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
前記めっき層中のＡｌの含有量を、質量％で、３５〜７５％とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
前記めっき層の表面からめっき層の全厚みの１０％までの深さの表面層におけるＦｅ濃度が、質量％で、０．５％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
前記めっき層中の成分として、さらに、質量％で、
Ｍｇ：０．０２〜１０％、
Ｃａ：０．０１〜２％、
Ｌａ：０．００５〜１％、
Ｃｅ：０．００５〜１％、
Ｃｒ：０．００５〜２％、
Ｃｏ：０．１〜１５％、
Ｍｎ：０．１〜１５％、
Ｎｉ：０．１〜１５％、
Ｔｉ：０．０２〜２％、
Ｓｉ：０．０２〜３％、
Ｍｏ：０．０２〜３％、及び、
Ｗ：０．０２〜２％、
から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。
前記めっき層中の成分として、さらに、質量％で、
Ｍｇ：０．０２〜１０％、
Ｃａ：０．０１〜２％、
Ｌａ：０．００５〜１％、
Ｃｅ：０．００５〜１％、
Ｃｏ：０．１〜１５％、
Ｍｎ：０．１〜１５％、
Ｎｉ：０．１〜１５％、
Ｔｉ：０．０２〜２％、
Ｓｉ：０．０２〜３％、
Ｍｏ：０．０２〜３％、及び、
Ｗ：０．０２〜２％、
から選ばれる１種又は２種以上を含有し、さらに、質量％で、
Ｃｒ：２％超、１０％以下、
Ｙ：０．０５〜５％、
から選ばれる１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐食性及び溶接性に優れる合金めっき鋼材。