JP3221360B2 - 低温焼成型ほうろう用Al−Zn溶融めっき鋼板 - Google Patents

低温焼成型ほうろう用Al−Zn溶融めっき鋼板

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JP3221360B2 JP16264697A JP16264697A JP3221360B2 JP 3221360 B2 JP3221360 B2 JP 3221360B2 JP 16264697 A JP16264697 A JP 16264697A JP 16264697 A JP16264697 A JP 16264697A JP 3221360 B2 JP3221360 B2 JP 3221360B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建材用板、台所
用品、医療器具及び化学容器等の分野で使用される、抗
菌性及び抗カビ性を有する抗菌ほうろうに適したAl−
Zn溶融めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ほうろうは、金属の表面にガラス質を主
成分とするうわぐすり(釉薬)が薄く焼き付けられた素
材であり、金属の有する堅牢性とガラスの有する耐食性
及び美観等を兼ね備えている。そこで従来、ほうろうは
台所用品、医療器具及び化学容器等、広範な製品に使用
されている。釉薬にはガラス質を主成分とするフリット
に生原料を混ぜてコロイド性をもたせ、薬掛けを容易に
したものが用いられる。
【0003】これに対して、近年、健康への関心の高ま
りや衛生上の見地から、カラー鋼板、セラミックス及び
金属板等の塗膜にAgO、CuO及びZnO等の抗菌性
を有する物質を添加し、壁材や器物等に使用されてい
る。これは、Agイオン、Cuイオン及びZnイオン等
が製品表面に溶出することにより抗菌性や抗カビ性が発
揮することをねらったものである。
【0004】ところが、上記抗菌・抗カビ性物質をフリ
ットに添加し、抗菌性や抗カビ性を有するほうろう鋼板
(抗菌ほうろう鋼板)を製造する場合に、従来の通常の
温度で焼成すると、フリット中の抗菌・抗カビ性物質の
効果が発揮されなくなる。これは、焼成過程で形成され
るSiO4 4面体の網目構造の中に抗菌・抗カビ物質が
取り込まれたりして、その効果が発揮されなくなるから
であると考えられている。このように、焼成過程におい
てフリット中の抗菌・抗カビ性物質の効果が損なわれな
いようにするため、600℃以下という比較的低温で焼
成する必要がある。また、ほうろうの密着性を確保する
ために、下地鋼板としてAlめっき鋼板及びAl−Zn
溶融めっき鋼板等が使用されはじめている。
【0005】例えば、特開平7−268653号公報に
は、抗菌ほうろう鋼板に関し、抗菌・抗カビ性物質とし
て、アルカリ金属、又は、アルカリ金属にAgO、Cu
O及びZnOの内1種以上を選定したものをフリットに
添加した釉薬を調製し、Alめっき鋼板又はAl−Zn
溶融めっき鋼板に塗布し、これを焼成温度500〜58
0℃という低い温度で焼き付けるほうろう鋼板を開示し
ている(以下、「先行技術」という)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術は、ほう
ろうが有する優れた本来の特性を保持しつつ抗菌性及び
抗カビ性を備えている点で優れている。そして、先行技
術の抗菌性及び抗カビ性を備えたほうろう鋼板には、ほ
うろうの密着性確保のため、Al−Zn溶融めっき鋼板
が使用されている。ところが、Al−Zn溶融めっき鋼
板のめっき皮膜は、加工性に優れず比較的クラックが入
り易い。また、本発明者等は、Al−Zn溶融めっき鋼
板を用いたほうろう鋼板には、Al−Zn溶融めっき鋼
板の製造条件により泡欠陥と呼ばれるほうろう欠陥が発
生することがあり、この部分で抗菌性、抗カビ性が経時
的に劣化する恐れがあることを見い出した。しかしなが
ら、先行技術では、ほうろう鋼板のこのような泡欠陥部
における抗菌性、抗カビ性の劣化問題については言及さ
れていず、その他の文献にもこの問題解決に対する提案
は見当たらない。
【0007】本発明者等は、上記抗菌・抗カビ性の経時
劣化問題を解決するに当たり、ほうろうのフリット中に
添加された抗菌・抗カビ性物質の効果を発揮させるた
め、ほうろうの焼成を600℃以下の低温で行なうこと
を前提とした。更に、下地鋼板としてはほうろう密着性
の良好なAl−Zn溶融めっき鋼板を使用することにし
た。その上で、ほうろう処理時にほうろう層に泡欠陥が
発生しない条件を見い出す研究を行なった。本発明者等
は、ほうろう処理前の下地鋼板加工時にAl−Znめっ
き層に割れが発生すると、この割れを起因とした泡がほ
うろう処理中に発生し、ほうろうの泡欠陥になると考え
た。そして、下地鋼板加工時にめっき層に割れが発生し
にくいAl−Zn溶融めっき鋼板を開発することにし
た。
【0008】こうして、この発明の目的は、抗菌性及び
抗カビ性を有するほうろうに適した下地鋼板として、6
00℃以下の温度でのほうろう焼成処理を施してもほう
ろう層に泡欠陥が発生せず、抗菌・抗カビ性が経時劣化
しないようなほうろう鋼板用Al−Zn溶融めっき鋼板
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
課題を解決し、抗菌性及び抗カビ性を有するほうろう鋼
板に適したAl−Zn溶融めっき鋼板を開発すべく鋭意
研究を重ねた。その結果、上記目的を達成する下地鋼板
を製造するためには、Al−Zn溶融めっき鋼板のめっ
き層の制御が重要であり、めっき層の成分組成を限定
し、めっき皮膜の付着量及びメッキ皮膜の表面粗さを制
御することにより、下地鋼板のプレス加工時に、めっき
層に割れが発生するのを抑制することができ、そしてほ
うろう焼成時のほうろう層での泡の発生を抑制すること
ができるとの知見を得た。
【0010】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のである。即ち、この発明の低温焼成型ほうろう用Al
−Zn溶融めっき鋼板の特徴は、めっき皮膜の化学成分
組成を、Al:20〜80wt.%及びSi:0.1〜5w
t.%で、残部がZn及び不可避不純物からなるものに限
定する。そして、めっき皮膜の片面当たり付着量を、3
0〜120g/m2 の範囲内とし、更に、めっき皮膜の
表面粗さを、JIS B0601で規定された中心線平
均粗さRa が、0.2〜2μmの範囲内に入るように製
造されたものであることに特徴を有するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のAl−Zn溶融めっき鋼
板は、耐食性及び加工性を良好に保持し、加工時におけ
るめっき層の割れ発生を抑制し、そしてほうろうの泡の
発生を抑制したものである。ほうろうの下地鋼板として
Al−Zn溶融めっき層を選定したのは、ほうろうの密
着性を確保するためである。そして、めっき皮膜を上記
の通り限定した理由を以下説明する。
【0012】(1)めっき皮膜のAl含有率:20〜8
0wt.% 溶融めっきにより形成されたAl−Zn合金めっき皮膜
中のAl含有率が20wt.%未満では、めっき皮膜残部の
主成分であるZnの鋼に対する犠牲防食能が大き過ぎ、
腐食過程における皮膜の溶出量が過剰になるので、皮膜
の耐食性を十分に確保することができない。一方、皮膜
中のAl含有率が80wt.%を超えると、Znの犠牲防食
能が小さ過ぎ、鋼素地が露出する端面や加工部において
耐食性が確保されない。従って、めっき皮膜中のAl含
有率は20〜80wt.%の範囲内に限定する。また、望ま
しいAl含有率は40〜60wt.%の範囲内である。
【0013】(2)めっき皮膜のSi含有率:0.1〜
5wt.% Siは、めっき浴に鋼板を浸漬した時に形成される両者
の界面での合金層の形成を抑制し、そしてめっき皮膜の
加工性を改善するためにAl−Zn合金めっき皮膜中に
含有させる。しかし、めっき皮膜中のSi含有率が0.
1wt.%未満では、合金層が厚くなり過ぎ、めっき皮膜の
密着性が劣化する。一方、めっき皮膜中のSi含有率が
5wt.%を超えると、合金層形成の抑制効果が飽和し、S
i含有率が高くなることにより皮膜自体の加工性が劣化
する。従って、めっき皮膜中のSi含有率は0.1〜5
wt.%の範囲内に限定する。また、より望ましいSi含有
率は1〜3wt.%の範囲内である。
【0014】なお、本発明ではめっき皮膜中のFe含有
率は特に限定しないが、10g/m 2 以下とすることが
望ましい。めっき皮膜中のFe含有率が10g/m2
超えると界面合金層が過度に発達し、めっき層の加工性
が劣化傾向を示すからである。
【0015】(3)めっき皮膜の付着量:30〜120
g/m2 めっき皮膜の付着量は、ほうろう焼成時のほうろう層で
の泡発生の抑制、及びめっき層の加工性確保の観点より
制御すべきものである。ほうろう形成面でのめっき皮膜
の付着量が、片面当たり30g/m2 未満では、ほうろ
う焼成時に鋼板側から鉄がめっき層表面まで拡散し、こ
こで酸化されて酸化鉄を形成し、ほうろう層中に泡が生
成し易くなる。一方、ほうろう形成面でのめっき皮膜の
付着量が片面当たり120g/m2 を超えると、下地鋼
板加工時のめっき層の割れが多くなり、その部分で上記
と同様、ほうろう焼成時に鋼板側から鉄がめっき層の割
れを経てめっき層の表面まで拡散し、酸化されて酸化鉄
を形成し、ほうろう層中に泡が生成し易くなる。従っ
て、めっき皮膜の付着量は、片面当たり30〜120g
/m2 の範囲内に限定する。
【0016】(4)めっき皮膜の表面粗さ(JIS中心
線平均粗さRa ):0.2〜2.0μm めっき皮膜の表面粗さRa が0.2μm未満であると、
めっき鋼板に対するほうろう層の密着性が劣化する。一
方、めっき皮膜の表面粗さRa が2.0μmを超える
と、加工時にめっき表面の凹凸部が起点となってめっき
層の局部的な割れが生じ、上記メカニズムによりその部
位で泡発生が起こり問題となる。従って、めっき皮膜の
表面粗さRa は、0.2〜2.0μmの範囲内に限定す
る。
【0017】なお、本発明で規定される表面粗度は、鋼
板原板の粗さ制御、めっき条件(特にガスワイピング後
の冷却条件)、めっき後の機械的もしくは化学的処理に
よる表面仕上げで達成することが可能である。
【0018】図1に、本発明者等が試験により得たほう
ろう特性とめっき皮膜の表面粗さR a との関係を示す。
同図は片面当たりのめっき皮膜の付着量が30〜120
g/m2 の範囲内の場合であり、表面粗さRa が0.2
〜2.0μmの範囲内でほうろうの密着性及び泡発生の
抑制共に優れた水準にある。
【0019】なお、この発明における母材鋼板として
は、鋼板の溶融めっき設備を用いてAl−Zn溶融めっ
き処理をすることができる範囲内の鋼板であればよく、
上記範囲内の鋼板であれば特にその化学成分組成、寸法
・形状及び機械的性質等を限定しない。例えば、JIS
G3133(ほうろう用脱炭鋼板及び鋼帯)、JIS
G3131(熱間圧延軟鋼板及び鋼帯)、G3141
(冷間圧延鋼板及び鋼帯)、G3101(一般構造用圧
延鋼材)等、その他広範囲のものを対象とすることがで
きる。
【0020】
【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に詳細
に説明する。表1に示す化学成分組成を有する板厚0.
8mmの鋼板を用いて、Al−Zn溶融めっきを施し
た。
【0021】表2に、各めっき鋼板(各実施例及び各比
較例)について、めっき皮膜の付着量及び表面粗さ(R
a )を示す。但し、いずれのめっき鋼板においても、皮
膜の成分組成は、Al含有率が55wt.%、Si含有率が
1.5wt.%、Fe含有率が0.5wt.%、そして残部はZ
nと不可避不純物とからなるものである。
【0022】なお、本実施例では同一めっき材を用い、
そのめっき面を研摩することにより、表面粗さの異なる
試験片を作製した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】次に、各実施例及び各比較例のAl−Zn
溶融めっき鋼板のそれぞれにつき、下記の試験方法で、
ほうろう密着性及びほうろう層の泡発生傾向を評価し
た。 ほうろう密着性 各Al−Zn溶融めっき鋼板のそれぞれを、乾燥炉にて
430℃で5分間保持した。次いで、抗菌成分を含んだ
釉薬を膜厚80μmとなるように塗布し、フリットの軟
化温度である500℃にて保持した焼成炉中で、5分間
焼成処理を行なった後、冷却した。こうして得られた試
験片について、ほうろう密着性をプレス法(PEI法,
JIS R4204)により試験した。この結果を表2
に併記した。
【0026】ほうろう層の泡発生傾向 各Al−Zn溶融めっき鋼板のそれぞれからJIS3号
曲げ試験片を採取し、90度曲げ試験を行ない、次いで
これを乾燥炉にて430℃で5分間保持した。次いで、
抗菌成分を含んだ釉薬を膜厚80μmに塗布し、フリッ
トの軟化温度である500℃にて保持した焼成炉中で、
5分間焼成処理を行なった後、冷却した。こうして得ら
れた試験片の曲げ部のほうろう外観を調べ、ほうろう層
の泡発生傾向を求めた。この結果を表2に併記した。泡
発生傾向の評価は、欠陥なし(○印)、軽度の泡発生
(△印)及び重度の泡発生(×印)の3水準とした。
【0027】なお、上記及びにおいて使用したフリ
ットの主な成分組成は、低温焼成用ほうろうに常用され
るものである。上記試験結果から明らかなように、実施
例1〜4のほうろう用Al−Zn溶融めっき鋼板では、
ほうろう密着性に優れ、泡発生による欠陥がなく、優れ
たほうろう特性を有していることがわかる。
【0028】これに対して、比較例1、2、3及び4の
ほうろう用Al−Zn溶融めっき鋼板はそれぞれ、本発
明の範囲に対して、めっき皮膜の表面粗さRa が下限未
満のもの、Ra が上限超えのもの、めっき皮膜の付着量
が下限未満のもの、及び付着量が上限超えのものであ
り、いずれにおいてもこの発明で目標とするほうろう性
が得られていないことがわかる。以上より、この発明で
規定する構成要件を満たすことが所要のほうろう性を得
るために必要であることがわかる。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
泡欠陥がなく、経時的に抗菌性・抗カビ性が劣化せず、
且つ密着性の良好なほうろう層を形成することができ
る、低温焼成型ほうろう用のAl−Zn溶融めっき鋼板
が得られる。こうして、建材用板、台所用品、医療器具
及び化学容器等の広範な分野に使用されるAl−Zn溶
融めっき鋼板を提供することができ、工業上有用な効果
がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ほうろう特性とめっき皮膜の表面粗さRa との
関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−2163(JP,A) 特公 平5−71667(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40 C23D 3/00 C23D 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al:20〜80wt.%及びSi:0.1
    〜5wt.%を含み、残部がZn及び不可避不純物からなる
    化学成分組成を有するめっき皮膜が、片面当たり30〜
    120g/m2 の範囲内の付着量で形成されたAl−Z
    n溶融めっき鋼板であって、前記めっき皮膜の表面粗さ
    が、JISで規定された中心線平均粗さRa で0.2〜
    2.0μmの範囲内にあることを特徴とする、低温焼成
    型ほうろう用Al−Zn溶融めっき鋼板。
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