JP2895346B2 - 加工部耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板 - Google Patents
加工部耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板Info
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- JP2895346B2 JP2895346B2 JP12138993A JP12138993A JP2895346B2 JP 2895346 B2 JP2895346 B2 JP 2895346B2 JP 12138993 A JP12138993 A JP 12138993A JP 12138993 A JP12138993 A JP 12138993A JP 2895346 B2 JP2895346 B2 JP 2895346B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はめっき層の加工性、加工
部耐食性を改善した溶融アルミめっき鋼板に関するもの
である。
部耐食性を改善した溶融アルミめっき鋼板に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】近年、屋根や建築物外壁
に使用される鋼板は、特に長期に亘る耐久性の向上につ
いての要求が厳しくなっている。このため新たな素材と
して例えばＺｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を用いた塗装鋼板
（特公平２−３６３８４号公報）、あるいは溶融アルミ
めっき鋼板を用いた塗装鋼板（特公平１−１４８６６号
公報）等が開発されている。一般にＺｎ−Ａｌ系合金め
っき鋼板においてＡｌ濃度の増大はめっき層の耐食性を
向上させるために、種々のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板
が開発されている。一方建材用鋼板は曲げ加工をされて
施工される事が多く、加工の厳しい部分ではめっき層に
亀裂が発生しやすいという問題点を抱えている中で、Ｚ
ｎ−Ａｌ合金におけるＡｌ含有量の増大はめっき層によ
る地鉄の犠牲防食能を減退させ、アルミめっき鋼板に至
っては大気中においてめっき層による地鉄の犠牲防食能
が消失し、剪断端面や加工によるめっき層の亀裂部から
赤錆を生じやすいという欠点がある。
に使用される鋼板は、特に長期に亘る耐久性の向上につ
いての要求が厳しくなっている。このため新たな素材と
して例えばＺｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を用いた塗装鋼板
（特公平２−３６３８４号公報）、あるいは溶融アルミ
めっき鋼板を用いた塗装鋼板（特公平１−１４８６６号
公報）等が開発されている。一般にＺｎ−Ａｌ系合金め
っき鋼板においてＡｌ濃度の増大はめっき層の耐食性を
向上させるために、種々のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板
が開発されている。一方建材用鋼板は曲げ加工をされて
施工される事が多く、加工の厳しい部分ではめっき層に
亀裂が発生しやすいという問題点を抱えている中で、Ｚ
ｎ−Ａｌ合金におけるＡｌ含有量の増大はめっき層によ
る地鉄の犠牲防食能を減退させ、アルミめっき鋼板に至
っては大気中においてめっき層による地鉄の犠牲防食能
が消失し、剪断端面や加工によるめっき層の亀裂部から
赤錆を生じやすいという欠点がある。
【０００３】この欠点を補う鋼板として、アルミめっき
鋼板にＺｎ−Ｍｇ合金粉末を添加した塗装鋼板（特開昭
５９−１５９３３４号公報）等が開発されている。しか
しこれらの鋼板はめっき層に発生した亀裂を上層の塗装
で防錆しようとするもので、本質的なものではなく、ま
た効果も不十分である。まためっき後に原板の加工性向
上を狙って熱処理をする例（特公昭６３−６７５５１号
公報）も見られるが、原板の深絞り性は向上するもの
の、めっき層の加工性はあまり向上しない。
鋼板にＺｎ−Ｍｇ合金粉末を添加した塗装鋼板（特開昭
５９−１５９３３４号公報）等が開発されている。しか
しこれらの鋼板はめっき層に発生した亀裂を上層の塗装
で防錆しようとするもので、本質的なものではなく、ま
た効果も不十分である。まためっき後に原板の加工性向
上を狙って熱処理をする例（特公昭６３−６７５５１号
公報）も見られるが、原板の深絞り性は向上するもの
の、めっき層の加工性はあまり向上しない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はアルミめっき鋼
板の曲げ、あるいはプレス加工によるめっき層の加工性
を向上させ、めっき層の亀裂発生を抑制しようとするも
のである。アルミめっき鋼板のめっき層は鋳造組織で、
非常に延性、展性に乏しいとされてきた。しかし本発明
者らはめっき層を詳細に研究した結果、アルミめっき層
の延性はその組織によって大きく異なることを見いだ
し、組織を制御することによって加工部に亀裂の入りに
くい溶融アルミめっき鋼板を提供するものである。
板の曲げ、あるいはプレス加工によるめっき層の加工性
を向上させ、めっき層の亀裂発生を抑制しようとするも
のである。アルミめっき鋼板のめっき層は鋳造組織で、
非常に延性、展性に乏しいとされてきた。しかし本発明
者らはめっき層を詳細に研究した結果、アルミめっき層
の延性はその組織によって大きく異なることを見いだ
し、組織を制御することによって加工部に亀裂の入りに
くい溶融アルミめっき鋼板を提供するものである。
【０００５】以下本発明について詳細に説明する。溶融
アルミめっき鋼板のめっき浴には通常合金の成長を抑制
する目的から、Ｓｉを９％程度添加している。めっき層
中のＳｉは冷却過程で針状共晶結晶となってめっき層に
分散する。この針状ＳｉはマトリックスのＡｌに対して
硬度が高いためにめっき層に加工が加わったときこのＳ
ｉに応力が集中し、亀裂の起点になるものと考えられ
る。まためっき浴にはポット、ロール、ストリップ等か
ら混入するＦｅを１〜２％含有している。一方状態図に
よると、固相Ａｌ中のＦｅ固溶度は約０．０５％である
と報告され、またＡｌにＳｉが入るとＡｌ中Ｆｅの固溶
度はさらに減少するとされている。このため溶融アルミ
が冷却される過程で液相中のＦｅはＡｌ，Ｓｉと比較的
粗大な三元金属間化合物（以下単に金属間化合物と呼
ぶ）を形成する。
アルミめっき鋼板のめっき浴には通常合金の成長を抑制
する目的から、Ｓｉを９％程度添加している。めっき層
中のＳｉは冷却過程で針状共晶結晶となってめっき層に
分散する。この針状ＳｉはマトリックスのＡｌに対して
硬度が高いためにめっき層に加工が加わったときこのＳ
ｉに応力が集中し、亀裂の起点になるものと考えられ
る。まためっき浴にはポット、ロール、ストリップ等か
ら混入するＦｅを１〜２％含有している。一方状態図に
よると、固相Ａｌ中のＦｅ固溶度は約０．０５％である
と報告され、またＡｌにＳｉが入るとＡｌ中Ｆｅの固溶
度はさらに減少するとされている。このため溶融アルミ
が冷却される過程で液相中のＦｅはＡｌ，Ｓｉと比較的
粗大な三元金属間化合物（以下単に金属間化合物と呼
ぶ）を形成する。
【０００６】この金属間化合物もマトリックスＡｌより
も硬度が高く、めっき層の加工性の劣化を促進する。さ
らに溶融状態からの冷却速度が大きいときにはＡｌ中の
Ｆｅの固溶限が拡大してＡｌ中に非平衡にＦｅを固溶す
る。この固溶ＦｅはＡｌ固溶強化への効果が大きく、や
はりめっき層の延性等の加工性を阻害する。
も硬度が高く、めっき層の加工性の劣化を促進する。さ
らに溶融状態からの冷却速度が大きいときにはＡｌ中の
Ｆｅの固溶限が拡大してＡｌ中に非平衡にＦｅを固溶す
る。この固溶ＦｅはＡｌ固溶強化への効果が大きく、や
はりめっき層の延性等の加工性を阻害する。
【０００７】以上の背景からアルミめっき層の加工性を
向上させる方法として、（１）Ｓｉを添加しない。
（２）粗大金属間化合物の生成を抑制する。（３）Ｆｅ
の固溶を抑制する。等の方法が考えられる。（１）の方
法はめっき層−地鉄界面に成長する合金層を抑制するた
めにＳｉは必須であることから困難である。また（２）
の粗大金属間化合物生成を抑えることであるが、浴中Ｆ
ｅは浴中機器やめっき原板から由来するものであるため
一定量の含有は不可避的なもので、金属間化合物の生成
を抑える事はすなわち固溶Ｆｅを増す事であるため、加
工性改善に結びつかない。同様の理由で（３）のＦｅ固
溶を抑制する事も金属間化合物の生成を促進することに
なり加工性改善に結びつかない。かかる状況で本発明者
らは検討を重ねた結果、次の結論に至った。
向上させる方法として、（１）Ｓｉを添加しない。
（２）粗大金属間化合物の生成を抑制する。（３）Ｆｅ
の固溶を抑制する。等の方法が考えられる。（１）の方
法はめっき層−地鉄界面に成長する合金層を抑制するた
めにＳｉは必須であることから困難である。また（２）
の粗大金属間化合物生成を抑えることであるが、浴中Ｆ
ｅは浴中機器やめっき原板から由来するものであるため
一定量の含有は不可避的なもので、金属間化合物の生成
を抑える事はすなわち固溶Ｆｅを増す事であるため、加
工性改善に結びつかない。同様の理由で（３）のＦｅ固
溶を抑制する事も金属間化合物の生成を促進することに
なり加工性改善に結びつかない。かかる状況で本発明者
らは検討を重ねた結果、次の結論に至った。
【０００８】すなわち粗大な金属間化合物は応力集中を
招きやすく加工性を劣化させるが、細かく分散させる事
によってそれを防ぐ事が出来るという発想に至り、これ
を元に最初の溶融状態からの冷却過程ではできるだけ急
冷して粗大な金属間化合物の生成を抑えると共に共晶Ｓ
ｉをもできるだけ細かくし、次に過飽和に固溶したＦｅ
を析出させる事により従来の材料に較べて大幅にめっき
層を軟質化させ、加工時のめっき層の亀裂を抑制するこ
とに成功したものである。そしてめっき層を軟質化した
ときのめっき組織はＡｌ、針状共晶Ｓｉ、Ｆｅ−Ａｌ−
Ｓｉ三元金属間化合物及び１μｍ以下のＦｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ析出相を０．３個／μｍ2 以上含有することが必須で
あることを見いだしたものである。
招きやすく加工性を劣化させるが、細かく分散させる事
によってそれを防ぐ事が出来るという発想に至り、これ
を元に最初の溶融状態からの冷却過程ではできるだけ急
冷して粗大な金属間化合物の生成を抑えると共に共晶Ｓ
ｉをもできるだけ細かくし、次に過飽和に固溶したＦｅ
を析出させる事により従来の材料に較べて大幅にめっき
層を軟質化させ、加工時のめっき層の亀裂を抑制するこ
とに成功したものである。そしてめっき層を軟質化した
ときのめっき組織はＡｌ、針状共晶Ｓｉ、Ｆｅ−Ａｌ−
Ｓｉ三元金属間化合物及び１μｍ以下のＦｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ析出相を０．３個／μｍ2 以上含有することが必須で
あることを見いだしたものである。
【０００９】なお組織の観察方法であるが、通常の断面
研磨による観察では組織の違いは明確にならず、表面か
ら研磨することでエッチングを施す事無しに組織を明確
に観察する事が可能である。写真は本発明材の光学顕微
鏡組織を示す。この中の針状の黒っぽい５μｍ〜２５μ
ｍ程度の結晶がＳｉで、Ｓｉよりもやや白っぽい針状ま
たは鈎状の３μｍ〜１５μｍ程度の結晶が粗大金属間化
合物である。一方マトリックスＡｌ中に一様に分散した
１μｍ以下の結晶が析出相である。金属間化合物につい
ては二次電子像、あるいは反射電子像を観察するともっ
と分かりやすく、二次電子像で白っぽく観察されるのが
金属間化合物、析出相である。
研磨による観察では組織の違いは明確にならず、表面か
ら研磨することでエッチングを施す事無しに組織を明確
に観察する事が可能である。写真は本発明材の光学顕微
鏡組織を示す。この中の針状の黒っぽい５μｍ〜２５μ
ｍ程度の結晶がＳｉで、Ｓｉよりもやや白っぽい針状ま
たは鈎状の３μｍ〜１５μｍ程度の結晶が粗大金属間化
合物である。一方マトリックスＡｌ中に一様に分散した
１μｍ以下の結晶が析出相である。金属間化合物につい
ては二次電子像、あるいは反射電子像を観察するともっ
と分かりやすく、二次電子像で白っぽく観察されるのが
金属間化合物、析出相である。
【００１０】次に本発明の構成と限定理由について説明
する。めっき原板は普通鋼であっても、クロム添加鋼で
あっても良い。熱延、あるいは冷延されためっき原板を
ゼンジマー法あるいは無酸化炉法で溶融アルミめっきを
行い、めっき付着量を調節した後に冷却し、捲き取る。
ここでめっき浴の組成はＳｉを重量比で３％〜１２％、
Ｆｅを約２％含有し、残部は実質的にＡｌである。Ｓｉ
は前述したように合金層の成長を抑制している。この目
的のためには３％以上Ｓｉが必要であるが、効果が飽和
することおよび過剰に添加するとＳｉ−Ａｌ合金が生成
して耐食性を劣化させるため上限を１２％とする。
する。めっき原板は普通鋼であっても、クロム添加鋼で
あっても良い。熱延、あるいは冷延されためっき原板を
ゼンジマー法あるいは無酸化炉法で溶融アルミめっきを
行い、めっき付着量を調節した後に冷却し、捲き取る。
ここでめっき浴の組成はＳｉを重量比で３％〜１２％、
Ｆｅを約２％含有し、残部は実質的にＡｌである。Ｓｉ
は前述したように合金層の成長を抑制している。この目
的のためには３％以上Ｓｉが必要であるが、効果が飽和
することおよび過剰に添加するとＳｉ−Ａｌ合金が生成
して耐食性を劣化させるため上限を１２％とする。
【００１１】また本発明の要旨であるところのめっき層
組織中の析出物は１μｍ以下を０．３個／μｍ2 以上と
する。前述したように粗大な金属間化合物は加工時に応
力集中を招きやすいことから析出物は小さいほど好まし
く、その上限を１μｍとし、急冷して粗大金属間化合物
をできるだけ防ぐ目的から微細析出物密度は多い程好ま
しく、これ以下では加工性に効果が不十分であることか
ら下限を０．３個／μｍ2 とした。めっきの付着量につ
いては本発明において特に限定しないが、通常の付着量
である両面６０ｇ／ｍ2 から２００ｇ／ｍ2 の範囲内で
顕著な効果を示した。過飽和に固溶したＦｅを析出させ
る方法についても特に限定はしないが、めっき後に加
熱、焼鈍する事が好ましい。尚本発明品はめっきのまま
アルミの地肌を生かして使用する事も、クロメート等塗
装下地処理、塗装を施して塗装鋼板として使用する事も
可能である。
組織中の析出物は１μｍ以下を０．３個／μｍ2 以上と
する。前述したように粗大な金属間化合物は加工時に応
力集中を招きやすいことから析出物は小さいほど好まし
く、その上限を１μｍとし、急冷して粗大金属間化合物
をできるだけ防ぐ目的から微細析出物密度は多い程好ま
しく、これ以下では加工性に効果が不十分であることか
ら下限を０．３個／μｍ2 とした。めっきの付着量につ
いては本発明において特に限定しないが、通常の付着量
である両面６０ｇ／ｍ2 から２００ｇ／ｍ2 の範囲内で
顕著な効果を示した。過飽和に固溶したＦｅを析出させ
る方法についても特に限定はしないが、めっき後に加
熱、焼鈍する事が好ましい。尚本発明品はめっきのまま
アルミの地肌を生かして使用する事も、クロメート等塗
装下地処理、塗装を施して塗装鋼板として使用する事も
可能である。
【００１２】
【実施例】次に本発明についてその実施例を元に説明す
る。板厚０．８ｍｍ、板幅９１４ｍｍの冷延コイルを無
酸化炉方式の連続溶融アルミめっきラインにて、めっき
浴中のＳｉ添加量を重量比で０．２％〜１５％に変えて
アルミめっきを行い、ガスワイピング法によりめっき付
着量を６０〜２００ｇ／ｍ2 に調節した後に冷却して捲
きとった。めっき後ボックス焼鈍炉にて４００℃で１０
ｈｒ焼鈍を行い、過飽和のＦｅを析出処理した。比較の
ため析出処理５ｍｉｎの材料も作成した（表１比較例
４）。次にクロム酸系化成処理液ＺＭ−１３２０ＴＫ
（日本パーカライジング社製）を皮膜量がクロム換算で
約２０ｍｇ／ｍ2 になるようにロール塗装を行い、１０
０℃で乾燥させた。続いてポリエチレン系ワックスを約
２％を含有するアクリル系樹脂を厚み４μｍで塗装し
た。めっき後焼鈍していない材料と焼鈍した材料、焼鈍
後更に塗装した材料の３種について１ｔ曲げ（同じ板厚
の板を１枚挟んだ曲げ加工），３ｔ曲げ（３枚挟んだ曲
げ加工）加工をそれぞれ行い、めっき層の亀裂発生と赤
錆発生について評価した。試験結果を表１にまとめる
が、比較例に比べて本発明の材料はめっき層の亀裂が抑
制され、湿気槽試験においても良好な結果を示した。評
価方法は以下の通りである。
る。板厚０．８ｍｍ、板幅９１４ｍｍの冷延コイルを無
酸化炉方式の連続溶融アルミめっきラインにて、めっき
浴中のＳｉ添加量を重量比で０．２％〜１５％に変えて
アルミめっきを行い、ガスワイピング法によりめっき付
着量を６０〜２００ｇ／ｍ2 に調節した後に冷却して捲
きとった。めっき後ボックス焼鈍炉にて４００℃で１０
ｈｒ焼鈍を行い、過飽和のＦｅを析出処理した。比較の
ため析出処理５ｍｉｎの材料も作成した（表１比較例
４）。次にクロム酸系化成処理液ＺＭ−１３２０ＴＫ
（日本パーカライジング社製）を皮膜量がクロム換算で
約２０ｍｇ／ｍ2 になるようにロール塗装を行い、１０
０℃で乾燥させた。続いてポリエチレン系ワックスを約
２％を含有するアクリル系樹脂を厚み４μｍで塗装し
た。めっき後焼鈍していない材料と焼鈍した材料、焼鈍
後更に塗装した材料の３種について１ｔ曲げ（同じ板厚
の板を１枚挟んだ曲げ加工），３ｔ曲げ（３枚挟んだ曲
げ加工）加工をそれぞれ行い、めっき層の亀裂発生と赤
錆発生について評価した。試験結果を表１にまとめる
が、比較例に比べて本発明の材料はめっき層の亀裂が抑
制され、湿気槽試験においても良好な結果を示した。評
価方法は以下の通りである。
【００１３】亀裂発生状況 供試材を５０ｍｍ×１００ｍｍ寸法に剪断し、１ｔ，３
ｔ曲げ後の加工部亀裂発生状況を次の基準で目視判定し
た。 評 点 判定基準 ○ 亀裂発生無し △ 微細亀裂発生 × 亀裂発生顕著
ｔ曲げ後の加工部亀裂発生状況を次の基準で目視判定し
た。 評 点 判定基準 ○ 亀裂発生無し △ 微細亀裂発生 × 亀裂発生顕著
【００１４】赤錆発生状況 曲げ加工試験片に対して湿気槽 試験（ＨＣＴ）を行った。試験７日後の曲げ加工部の赤
錆を評価した。なお湿気槽試験の条件は相対湿度：９５
％、温度：４９℃である。 評 点 判定基準 ○ 赤錆発生無し △ 赤錆発生僅か × 赤錆発生顕著
錆を評価した。なお湿気槽試験の条件は相対湿度：９５
％、温度：４９℃である。 評 点 判定基準 ○ 赤錆発生無し △ 赤錆発生僅か × 赤錆発生顕著
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるアルミ
めっき鋼板は曲げあるいはプレス加工した際に加工部に
めっき亀裂が発生し難く、加工部の赤錆防止に顕著な効
果を発揮する。
めっき鋼板は曲げあるいはプレス加工した際に加工部に
めっき亀裂が発生し難く、加工部の赤錆防止に顕著な効
果を発揮する。
【図１】本発明によるアルミめっきの組織（×１００）
を示す模式図である。
を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤永 実 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭58−224159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 2/12 - 2/40
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼板の表面に、Ｓｉ３ｗｔ％〜１２ｗｔ
％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるめっき層
で、その組成がＡｌ、針状共晶Ｓｉ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
三元金属間化合物からなり、かつ１μｍ以下のＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ析出相を０．３個／μｍ２以上含有するアルミ
めっき層を有することを特徴とする加工部耐食性に優れ
た溶融アルミめっき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12138993A JP2895346B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 加工部耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12138993A JP2895346B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 加工部耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330274A JPH06330274A (ja) | 1994-11-29 |
| JP2895346B2 true JP2895346B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14809992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12138993A Expired - Lifetime JP2895346B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 加工部耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895346B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6554992B1 (en) * | 1995-06-07 | 2003-04-29 | Mcwane, Inc. | Aluminum alloy exterior coating for underground ductile iron pipe |
| DE19733205B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung für eine Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine aus einer übereutektischen Aluminium/Siliziumlegierung, Spritzpulver zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| DE19733204B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung, Spritzpulver zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
| JP2006224146A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Kobe Steel Ltd | 異材接合方法 |
| JP5873465B2 (ja) * | 2013-08-14 | 2016-03-01 | 日新製鋼株式会社 | 全反射特性と耐食性に優れたＡｌ被覆鋼板およびその製造法 |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP12138993A patent/JP2895346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06330274A (ja) | 1994-11-29 |
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