JP4739822B2 - 高耐食性表面処理鋼材および塗装鋼材 - Google Patents
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Description
ところが、亜鉛付着量が多くなると、鋼材の加工性や溶接性等の必要特性が劣化する傾向にあり、可能な限り、より低目付量で高耐食性を発揮することが求められている。
しかし、近年、Niはアレルゲンとして忌避される傾向にあり、その使用に規制のある国もあって、Zn−Ni系合金めっきが将来にわたって使用可能である保証はない。また、Zn−Fe系合金めっきは、特に合金化溶融めっきとして広く使われているが、薄膜で高耐食性を示すほどの耐食性がないことと、腐食初期にめっき中のFe成分に起因して赤錆が発生し、外観が悪化する問題がある。
しかし、現実の構造物においては、隙間部や、端面、傷、塗装ムラ、施工不良等により、塗装には必ず欠陥部が存在しており、この部分が耐食性における弱点となる。工場で塗装を施工して販売されるプレコート鋼板においては、塗装ムラや施工不良は殆ど考慮しなくても良いが、塗装を施した鋼材が使用時に傷を受けることは稀なことではなく、この部分が耐食性の弱点になることは同様である。そのため、亜鉛めっき鋼板等の防錆鋼板を下地鋼板として使用し、その表面に塗装を施すことによって、塗装欠陥部の耐食性を向上させる必要がある。
本発明は、こうした知見に基づいてなされたもので、その要旨とするところは、以下のとおりである。
(2)前記WまたはMoの含有量あるいはその両方の含有量の合計が0.3〜6質量%であることを特徴とする(1)に記載の高耐食性表面処理鋼材。
(3)前記亜鉛めっき層の付着量が5〜100g/m2であることを特徴とする(1)または(2)に記載の高耐食性表面処理鋼材。
(4)前記WまたはMoの付着量あるいはその両方の付着量の合計が0.3g/m2以上であることを特徴とする(1)〜(3)の何れか一つに記載の高耐食性表面処理鋼材。
(5)(1)〜(4)の何れか一つに記載の高耐食性表面処理鋼材を塗装してなることを特徴とする塗装鋼材。
また、塗装して使用する鋼材において、特に耐食性において弱点となる塗装欠陥周辺が、濡れ時間が長くかつ腐食性の高い環境条件に曝される状態においても、高耐食性を示す塗装鋼材を提供することができる。
本発明の高耐食性表面処理鋼材および塗装鋼材は、自動車、建築・住宅、等に広く適用することが可能で、最も弱い部分の最も厳しい腐食環境での耐食性を向上させることから、部材全体の寿命を向上させ、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。
詳細にその性状を調査した結果、この腐食現象に対して高耐食性を示すのは、めっき中のW元素の状態が金属状態のものと酸化状態のものとが混在している場合、または、めっき中のMo元素の状態が金属状態のものと酸化状態のものとが混在している場合であり、しかも、それらの両方が一定の範囲にある場合にのみ高耐食性を示すことを見出した。
尚、この範囲のめっきは、純金属Wを含有するめっきや純酸化物Wを含有するめっきに比べて、裸使用における耐食性でも全く遜色がない。
以下、本発明について詳細に説明する。
この場合、亜鉛めっき層中には、金属状態のWと酸化状態のWとの両方を含有している必要がある。さらに、金属状態のWと酸化状態のWとの質量比(金属W比)が0.1〜10の割合である必要がある。
金属W比が0.1未満では、塗装密着性には問題はないが、めっき自体の溶解速度抑制効果がほとんど無く、耐食性が低くなり、好ましくない。この場合には、純亜鉛めっきと変わらない耐食性となってしまう。
また、金属W比が10を超えると、めっき自体の溶解速度は抑制できるが、塗装密着性が十分でなく、塗装剥離が先行してしまい、好ましくない。
また、めっき中のWの含有量は、金属状態のWと酸化状態のWの含有量を合わせた総量で、金属めっき層全体の平均で0.3〜6%の範囲にあることが望ましい。
Wの含有量が0.3%未満では添加効果が小さく耐食性が不足し、6%を超えるとめっき層が著しく硬くなり、加工性が悪くなる可能性が高まる。
ただし、特許文献2にあるように、クエン酸を含有させると、条件によっては金属W比が高くなり過ぎるので、クエン酸は含有させない方が望ましい。また、遷移金属を添加する場合は、その遷移金属の塩をめっき浴に添加すればよい。
陰極電流密度が30A/dm2以上であれば浴流速が大きい方が、また、陰極電流密度が小さい方が、金属W比は大きな値となる傾向にあり、金属W比が0.01〜20程度までのめっきは、浴流速と陰極電流密度を種々設定することで、作製が可能である。
この場合、亜鉛めっき層中には、金属状態のMoと酸化状態のMoとの両方を含有している必要がある。さらに、金属状態のMoと酸化状態のMoとの質量比(金属Mo比)が2〜10の割合である必要がある。
金属Mo比が2未満では、塗装密着性には問題はないが、めっき自体の溶解速度抑制効果がほとんど無く、耐食性が低くなり、好ましくない。この場合には、純亜鉛めっきと変わらない耐食性となってしまう。
また、金属Mo比が10を超えると、めっき自体の溶解速度は抑制できるが、塗装密着性が十分でなく、塗装剥離が先行してしまい、好ましくない。
また、6価の酸化物を導入する場合には、電気めっきが好適に使用できる。
Moの含有量が0.3%未満では添加効果が小さく耐食性が不足し、6%を超えるとめっき層が著しく硬くなり、加工性が悪くなる可能性が高まる。
陰極電流密度が30A/dm2以上であれば浴流速が大きい方が、また、陰極電流密度が小さい方が、金属Mo比は大きな値となる傾向にあり、金属Mo比が0.1〜20程度までのめっきは、浴流速と陰極電流密度を種々設定することで、作製が可能である。
尚、製造した高耐食性表面処理鋼材における金属めっき層の金属Mo比は、金属W比の計算と同様にして求めることができる。
この場合、亜鉛めっき層中には、金属状態のWと酸化状態のW、および、金属状態のMoと酸化状態のMoを含有している必要がある。さらに、金属W比または金属Mo比は、少なくとも一方が上述の範囲に含まれている必要がある。すなわち、金属W比が0.1〜10の割合であるか、または、金属Mo比が2〜10の割合である必要がある。金属W比または金属Mo比が上述の範囲にない場合は、WまたはMoを単独で使用した場合と同様の理由で好ましくない。
含有量が0.3%未満では添加効果が少なく耐食性が不足し、6%を超えるとめっき層が著しく硬くなり、加工性が悪くなる可能性が高まる。
5g/m2未満では耐食性が十分でなく、100g/m2超では加工性や溶接性に問題が生じる可能性が高まる。
WまたはMoあるいはその両方の付着量の総量が0.3g/m2未満では、耐食性が十分でなくなる可能性が高まる。上限は特に設けないが、加工性や溶接性を問題にする使用方法においては、金属めっき全体の付着量に100g/m2の上限があり、かつ、加工性の観点からその金属めっき全体中のWの含有量にも6%の上限があるので、厳しい加工を受けたり、溶接したりして使用する場合には、金属状態のWあるいはMoと酸化物状態のWあるいはMoを合わせた総量で、6g/m2以下であることが望ましい。
腐食試験は、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、自動車用カチオン電着塗装(日本ペイント製V20、乾燥膜厚が20μm、170℃で20分焼き付け)を行い、一昼夜放置後、試験面に7mmφの被覆及びめっき剥離部を、鋼材下地にまで達する機械加工で設け、これを55℃の3.5%塩水に15日間浸漬し、皮膜及びめっき剥離部周辺の腐食進行長さで評価した。目視で膨れの無いものでも塗膜下で腐食の進行しているものがあったため、全てセロテープ剥離(セロテープは登録商標である。)を実施し、剥離した最大長さを腐食進行長さとした。耐食性の評価基準は、腐食進行長さで、0〜0.5mmを「◎」、0.5mm超〜2mmを「○」、2mm超〜4mmを「□」、4mm超〜10mmを「△」、10mm超を「×」とし、「◎」、「○」、「□」、「△」を良好と判定した。
Claims (5)
- 亜鉛めっき層中にW又はMoの一方のみ又は両方のみを含有し、かつ、前記Wを含有する場合においては金属状態のWと酸化状態のWとの質量比が0.1〜10であり、前記Moを含有する場合においては金属状態のMoと酸化状態のMoとの質量比が2〜10である前記亜鉛めっき層を一層のみ有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼材。
- 前記WまたはMoの含有量あるいはその両方の含有量の合計が0.3〜6質量%であることを特徴とする請求項1に記載の高耐食性表面処理鋼材。
- 前記亜鉛めっき層の付着量が5〜100g/m2であることを特徴とする請求項1または2に記載の高耐食性表面処理鋼材。
- 前記WまたはMoの付着量あるいはその両方の付着量の合計が0.3g/m2以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の高耐食性表面処理鋼材。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の高耐食性表面処理鋼材を塗装してなることを特徴とする塗装鋼材。
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