JP2014148715A - 溶融Al−Zn系めっき鋼板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続式溶融めっき設備において、溶融めっき後の鋼板を250〜375℃の温度で5〜60秒間保持することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
具体的には、まず還元性雰囲気に保持された焼鈍炉内で下地鋼板を特定の温度まで加熱し、焼鈍とともに、鋼板表面に付着する圧延油等の除去及び酸化膜の還元除去を行う。次いで、下端がめっき浴に浸漬したスナウト内を通板させることによって、溶融Al−Zn系めっき浴中に下地鋼板を浸漬させる。その後、めっき浴に浸漬させた鋼板を、シンクロールを経由してめっき浴の上方へと引き上げ、めっき浴上に配置されたガスワイピングノズルから鋼板の表面に向けて加圧した気体を噴射してめっき付着量を調整し、冷却装置により冷却することで、所望のめっき皮膜が形成された溶融Al−Zn系めっき鋼板を得る。
1.連続式溶融めっき設備において、溶融めっき後の鋼板を250〜375℃の温度で5〜60秒間保持することを特徴とする溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
図1は、本発明の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法についての大まかな流れを示した図である。
本発明の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法は、連続式溶融めっき設備において製造を行う方法である。連続式溶融めっき設備によって製造を行うことで、溶融めっき設備にさらにバッチ式加熱設備を組み合わせて製造する場合に比べて、効率的なAl−Zn系めっき鋼板の製造が可能となる。
そして本発明は、図1に示すように、被処理鋼板(下地鋼板)に対して、必要に応じて、脱脂、酸洗などの前処理(前処理工程)、及び焼鈍(焼鈍工程)を行った後、溶融めっき(めっき工程)を施し、好ましくは溶融めっき後の鋼板をめっき浴の浴温−20℃からめっき浴の浴温−80℃まで5秒以内に冷却(急速冷却工程)した後、該めっき鋼板を250〜375℃の温度で5〜60秒間保持(温度保持工程)することを特徴とする。
また、前記前処理工程及び焼鈍工程の条件についても特に限定はされず、任意の方法を採用することができる。
なお、後述するとおり、上記したAl−Zn系めっき浴により形成されるめっき皮膜は下地鋼板との界面に存在する界面合金層と該界面合金層の上に存在する上層からなる。該上層の組成は界面合金層側でAlとSiがやや低くなるものの、全体としてはめっき浴の組成とほぼ同等となる。よって、めっき上層の組成の制御は、めっき浴組成を制御することにより精度良く行うことができる。
めっき皮膜に形成されるスパングルの平均サイズが0.5mm以下であれば、本願の溶融Al−Zn系めっき鋼板に塗膜(特に平滑で均一な外観が求められる高光沢の塗膜)を形成して使用する場合にスパングルの境界が塗膜表面まで浮き出して視認されることがなく、表面外観を損ねることがないので特に好ましい。
また、より高いスパングル抑制効果を得る点からは、前記急速冷却の冷却時間は、3秒以内であることが好ましく、1秒以内であることがより好ましい。なお、前記めっき浴温−80℃までの冷却時間が5秒を超える場合には、十分なスパングルの抑制効果がなく、平均サイズを0.5mm以下にすることはできない。
ただし、スパングル形成が問題とならない、またはスパングル形成を必要とする用途向けに製造を行う場合、必ずしもこの急速冷却工程を行わなくても構わず、その場合における製造方法を限定するものでない。
ここで、「トップロール」とは、前記下地鋼板に溶融めっきを施した後、めっきの施された鋼板が最初に接触するロールのことを意味する。
なお、前記保持温度が250℃未満の場合や、前記保持時間が5秒未満の場合には、溶融めっき皮膜の硬化が早く、十分に歪の解放や、Alリッチ相とZnリッチ相の分離が進まないため、所望の加工性が得られない。一方、前記保持温度が375℃を超えることは、上述したメタルピックアップとの関係から好ましくなく、前記保持時間が60秒を超える場合は、保持時間が長すぎるため、連続式溶融めっき設備での製造に適さない。
同様に、前記溶融めっき鋼板の保持時間は、5〜30秒であることが好ましく、5〜20秒であることがより好ましい。
また、前記塗膜の形成方法としては、ロールコーター塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装等が挙げられる。有機樹脂を含有する塗料を塗装した後、熱風乾燥、赤外線加熱、誘導過熱等の手段により加熱乾燥して塗膜を形成することが可能である。
次に、本発明の溶融Al−Zn系めっき鋼板について説明する。
本発明の対象とする溶融Al−Zn系めっき鋼板は、上述した製造方法によって得られためっき皮膜を有する溶融Al−Zn系めっき鋼板である。該めっき皮膜は、下地鋼板との界面に存在する界面合金層とその上に存在する上層からなる。該上層は、20〜95質量%のAl及び該Al含有量の10%以下のSiを含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有する。また、前記めっき皮膜のビッカース硬度が平均で50〜100Hvであることを特徴とする。さらに前記めっき皮膜のスパングルの平均サイズは0.5mm以下であることが好ましい。
また、上層中にMn、V、Cr、Mo、Ti、Sr、Ni、Co、Sb及びBのうちから選択される一種又は二種以上が存在するか否かについては、例えばグロー放電発光分析装置でめっき皮膜を貫通分析することにより確認することができる。ただし、グロー放電発光分析装置を用いるのはあくまでも一例であり、めっき上層中のMn、V、Cr、Mo、Ti、Sr、Ni、Co、Sb及びBの有無・分布を調べることができる方法であれば、他の方法を用いることも可能である。
ここで、前記スパングルの平均サイズについては、光学顕微鏡等を用いてサンプルのめっき表面を撮影し、撮影された写真(画像)上に任意の直線を引いて、その直線を横切るスパングルの数を数え、直線の長さをスパングルの数で除すること(直線の長さ/スパングルの数)により、平均スパングルサイズを得ることができる。
前記めっき皮膜のビッカース硬度を平均で100Hv以下と軟質にすることで、曲げなどの加工を行った際、めっき皮膜が下地鋼板に追従し、クラックの発生を抑制でき、その結果として、曲げ加工部においても平板部と同程度の耐食性を確保できる。また、前記ビッカース硬度の下限を50Hvとしたのは、成形加工時にめっき皮膜が金型等に凝着するのを防止するためである。
さらに、本発明の溶融Al−Zn系めっき鋼板のめっき皮膜の付着量は片面あたり35〜150g/m2であることが好ましい。35g/m2以上であれば優れた耐食性が得られ、150g/m2以下であれば優れた加工性が得られる。
常法で製造した板厚0.35mmの冷延鋼板を下地鋼板として用い、連続式溶融めっき設備において、サンプルとなる溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造を行った。めっき浴の組成及びめっき後の鋼板の冷却時間、トップロール通過後のめっき鋼板の保持温度及び時間の条件、さらにめっき上層の組成については表1に示す。
なお、サンプルとなる全ての溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造を、めっき浴の浴温は600℃とし、めっき付着量は片面あたり75g/m2、すなわち両面で150g/m2とした。
溶融Al−Zn系めっき鋼板の各サンプルについて、光学顕微鏡でめっき表面を撮影し、写真上に任意に10mmの直線を10本引いて、その直線を横切るスパングルの数を数え、スパングル1個あたりの長さ=スパングルサイズを計算する。計算結果を表1に示す。
(めっき皮膜のビッカース硬度)
溶融Al−Zn系めっき鋼板の各サンプルについて、めっき皮膜断面を研磨した後、マイクロビッカース硬度計を用いて、めっき皮膜の上層側の任意の箇所を断面方向から荷重5gで各20点ずつビッカース硬度を測定した。測定した20点の平均値をめっき皮膜の硬度として算出した。算出結果を表1に示す。
(耐食性評価)
(1)平板部耐食性評価
溶融Al−Zn系めっき鋼板の各サンプルについて、JIS Z2371-2000に準拠した塩水噴霧試験を行った。各サンプルの赤錆が発生するまでの時間を測定し、以下の基準により評価した。
○:赤錆発生時間≧2500時間
×:赤錆発生時間<2500時間
(2)曲げ加工部耐食性評価
溶融Al−Zn系めっき鋼板の各サンプルについて、同板厚の板を内側に4枚挟んで180°曲げの加工(4T曲げ)を施した後、曲げの外側にJIS Z2371-2000に準拠した塩水噴霧試験を行った。各サンプルの赤錆が発生するまでの時間を測定し、以下の基準により評価した。
○:赤錆発生時間≧2500時間
×:赤錆発生時間<2500時間
また、平板部の耐食性については大きな差がないが、本発明例の各サンプルは、比較例の各サンプルに比べて、曲げ加工部の耐食性に優れることがわかる。
さらに、本発明例の各サンプルのうち、めっき後の急速冷却を行っていないサンプル1は、その他の本発明例サンプルに比べてスパングルサイズが大きいことがわかる。
Claims (9)
- 連続式溶融めっき設備において、溶融めっき後の鋼板を250〜375℃の温度で5〜60秒間保持することを特徴とする溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 前記溶融めっき後の鋼板を、めっき浴の浴温−20℃からめっき浴の浴温−80℃まで5秒以内に冷却することを特徴とする請求項1に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 前記めっき鋼板の冷却時間を3秒以内とすることを特徴とする請求項2に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 前記めっき鋼板の保持温度が300〜375℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 前記めっき鋼板の保持時間が5〜30秒であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 前記めっき鋼板をトップロールと接触する前に375℃以下までさらに冷却することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法によって得られためっき皮膜を有する溶融Al−Zn系めっき鋼板であって、
前記めっき皮膜は下地鋼板との界面に存在する界面合金層と該合金層の上に存在する上層からなり、該上層は、20〜95質量%のAl及び該Al含有量の10%以下のSiを含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記めっき皮膜のビッカース硬度が平均で50〜100Hvであることを特徴とする溶融Al−Zn系めっき鋼板。 - 前記上層中に、さらにMn、V、Cr、Mo、Ti、Sr、Ni、Co、Sb及びBのうちから選択される1種又は2種以上を、合計で0.01〜10質量%含有することを特徴とする請求項7に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板。
- 前記めっき皮膜のスパングルの平均サイズが0.5mm以下であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の溶融Al−Zn系めっき鋼板。
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