JP4377743B2

JP4377743B2 - 高耐食性合金化溶融亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JP4377743B2
Application number: JP2004137151A
Authority: JP
Inventors: 一実西村; 公隆林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-05-06
Also published as: JP2005320556A

Description

本発明は、高耐食性合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

耐食性に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板については従来より多くの提案がなされており、本発明者等もすでに特許文献１においてＺｎ−Ｍｇ−Ａｌめっき鋼板、特許文献２でＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎめっき鋼板を提案している。
特許２７８３４５３号公報特許２８２５６７１号公報

本Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ系めっき鋼板は、未塗装状態での耐食性が極めて優れることから、建材、土木用途に幅広く使用されている。一方、自動車車体あるいはシャッター等においては、塗装状態の合金化溶融Ｚｎめっき鋼板が使用され、塗装後の耐食性、特に塗膜密着性及び塗装ブリスター性などに優れた鋼板であるが、塗膜に疵が入った場合の疵部（未塗装状態）の耐赤錆性についての耐食性向上が望まれていた。

本発明者等は、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌめっき鋼板のめっき層のＭｇが特に未塗装状態の裸耐食性に優れることに着目して検討を重ねたところ、表層にＭｇ濃化層を有する合金化溶融Ｚｎめっき層が塗装疵部の耐赤錆性が向上することを見いだすに至り、下記の本発明を完成したものである。
即ち、本発明は、プレめっきを施さない、またはＮｉプレめっきを施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法で製造された鋼板の表面に、Ｍｇ：０．０５−３質量％、Ａｌ：０．１−１質量％、Ｆｅ：８−１５質量％、残部がＺｎおよび不可避的不純物よりなる合金化溶融Ｚｎめっき層を有する鋼板であって、表層にＭｇ濃化層を有しており、上記Ｍｇ濃化層は表面から２μｍまでのＭｇ濃度が上記合金化溶融Ｚｎめっき層の平均Ｍｇ濃度の１．６−４倍で有ることを特徴とする高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板、
上記合金化溶融Ｚｎめっき層が添加元素としてＮｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｎの単独あるいは複合で３質量％以内含有することを特徴とする高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板、
さらにはこれらのめっき層の地鉄界面にＮｉ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ層があることを特徴とするめっき密着性に優れた高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板、
である。

本発明によれば、従来の塗膜後耐食性（塗膜密着性及び塗装ブリスター性）に加えて塗装疵部の耐赤錆性に優れた合金化溶融Ｚｎめっき鋼板を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明は合金化溶融Ｚｎめっき層の構造が、表層にＭｇ濃化層を有することに最大の特徴があり、これにより従来の合金化溶融Ｚｎめっき鋼板よりも塗装疵部の耐赤錆性が向上する点に最大の技術のポイントがある。
本発明のめっき層中にはＭｇを０．０５〜３質量％、Ａｌを０．１〜１質量％含有させる。めっき層中のＭｇ含有量の下限を０．０５質量％としたのは、塗装疵部の耐食性に効果を発揮するためである。上限を３質量％としたのはこれを超えるとめっき層が硬くしかも脆くなりすぎるためにめっき密着性が劣化するためである。
めっき層中のＡｌ含有量の下限を０．１質量％としたのは、めっき密着性が良好となるためである。また、上限を１質量％としたのは、１質量％を超えると溶接性が劣化するためである。また、Ｆｅ含有量の下限を８質量％としたのは、塗膜密着性を確保するためである。また、Ｆｅ含有量の上限を１５質量％としたのは１５質量％を超えるとめっき密着性が劣化するためである。
表層にＭｇ濃化層を有することとしたのは、これにより塗装疵部の耐赤錆性が向上するためである。
上記Ｍｇ濃化層は表面から２μｍまでのＭｇ濃度が上記合金化溶融Ｚｎめっき層の平均Ｍｇ濃度の１．６−４倍であることとしたのは、これにより特に塗装疵部の耐赤錆性が特に向上するためである。

上記合金化溶融Ｚｎめっき層が添加元素としてＮｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｎの単独あるいは複合で３質量％以内含有することとしたのは、この場合にも塗装疵部の耐赤錆性が特に向上するためである。
また、下層にＮｉ−Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層を設けることとしたのは、加工性特にめっき密着性をさらに向上させるためである。めっき層下層にＮｉ−Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層を有する場合にめっき密着性が良好となる理由は、めっき層−地鉄界面に生成したＮｉ−Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層が一種のバインダーの役割を果たすことによるものと考えられる。

さらに、製造法として、溶融めっき前の前処理としては、まず、通常の還元法として加熱還元、冷却後、溶融めっきし、ワイピングで付着量を調整した後に４８０−６００℃の温度範囲で５−１００ｓ程度再加熱する方法が最適である。また、純粋なプレめっき法としてはプレＮｉめっき、加熱後、溶融めっきする方法が適用できる。プレめっき量については特に制限は設けないが、０．２−２ｇ／ｍ^２程度が好ましい。
溶融めっきの付着量については特に限定しないが１０−１００ｇ／ｍ^２程度が望ましい。耐食性の観点から１０ｇ／ｍ^２以上、加工性の観点からすると１００ｇ／ｍ^２以下が最適なためである。

下地鋼板としては、熱延鋼板、冷延鋼板共に使用でき、鋼種の制約もなく、例えばＡｌキルド鋼、Ｔｉ等の炭窒化物形成元素を添加した極低炭素鋼板およびこれに強化元素（Ｐ、Ｓｉ、Ｍｎ等）を添加した高強度鋼板等種々のものが適用できる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１に本発明の代表的めっき層構造をＥＰＭＡで分析した結果と模式図を示す。
また、実施例の一覧を表１に示す。
Ａｌキルド熱延鋼板（板厚１．６ｍｍ）にプレＮｉを施さない場合はＨ_２１５％＋Ｎ_２雰囲気中で６００℃まで加熱後、４５０℃まで冷却した状態で、また、プレＮｉを０．５ｇ／ｍ^２施し、Ｈ_２３％＋Ｎ_２雰囲気中で４５０℃まで加熱し、４５０℃のＺｎ合金めっき浴で３ｓ溶融めっきを行い、Ｎ_２ワイピングで付着量を６０ｇ／ｍ^２に調整した後、溶融状態のめっき層を５００℃で３０ｓ再加熱で合金化処理を行った。得られためっき層に通常の化成処理（リン酸塩処理２．５ｇ／ｍ^２）及びエポキシ系電着塗装（２０μｍ）を施した後、ナイフで塗装面にクロスカット疵を入れ、腐食サイクルテスト（ＪＡＳＯ）による疵部の耐赤錆性評価を行った。
（ＪＡＳＯ：ＳＳＴ(３５℃、５％ＮａＣｌ)２ｈｒ→乾燥（６０℃、３０％）４ｈｒ→湿潤(５０℃、９５％)２ｈｒ、３サイクル／日）耐食性はＪＡＳＯ９サイクル後の疵部の赤錆発生状況および疵部からの塗装ブリスターの大きさで評価した。

以下に耐食性の評価基準を示す。（評点３以上が合格）
評点疵部の耐赤錆性塗装ブリスターの大きさ
５・・・赤錆まったくなし極微小
４・・・赤錆極微少微小
３・・・赤錆微少ない小
２・・・赤錆少中
１・・・赤錆多大
また、めっき密着性は、６０度Ｖ曲げ後、あらかじめ貼っておいた内面のシールをはがしてめっき剥離幅で評価した。（評点３以上が合格）
５・・・剥離幅極微小
４・・・剥離幅微小
３・・・剥離幅小
２・・・剥離幅中
１・・・剥離幅大

以上の評価結果を表１に示す。
本発明のめっき鋼板(Ｎｏ．１−１２)は、塗装疵部の耐赤錆性、塗装ブリスター性ともに優れている。
これに対して、本発明範囲を逸脱する比較例(Ｎｏ．１３−１６)は、本発明鋼板に比較して塗装疵部の耐赤錆性が劣る。

本発明のめっき鋼板は、従来にない優れた耐食性、特に塗装疵部の耐赤錆性に優れるので、車体、シャッターなどの部品用途にも有用である。

本発明の代表的めっき層構造をＥＰＭＡで分析した結果と模式図。

Claims

プレめっきを施さない、またはＮｉプレめっきを施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法で製造された鋼板の表面に、Ｍｇ：０．０５−３質量％、Ａｌ：０．１−１質量％、
Ｆｅ：８−１５質量％、残部がＺｎおよび不可避的不純物よりなる合金化溶融Ｚｎめっき層を有する鋼板であって、表層にＭｇ濃化層を有しており、上記Ｍｇ濃化層は表面から２μｍまでのＭｇ濃度が上記合金化溶融Ｚｎめっき層の平均Ｍｇ濃度の１．６−４倍であることを特徴とする高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板。
上記合金化溶融Ｚｎめっき層が添加元素としてＮｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｎの単独あるいは複合で３質量％以内含有することを特徴とする請求項１記載の高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板。
地鉄界面にＮｉ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ層があることを特徴とする請求項１または２記載のめっき密着性に優れた高耐食性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板。