JP6668453B2 - 亜鉛−マグネシウム−ガルバニール処理溶融めっきを製造する方法およびこうしためっきを備えた平鋼製品 - Google Patents
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Description
本発明は、鋼基材上にガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを製造するプロセスに関し、ここで鋼基材は通常平鋼製品である。「平鋼製品」は、ストリップ、シート、およびそれらから得られる（プレカット）ブランクのような圧延鋼製品を指す。
本発明はさらに、ガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきでめっきされた平鋼製品に関する。
対応する性質を有するプロセスおよび平鋼製品は、国際公開第２００９／０５９９５０号から既知である。既知のプロセスでは、平鋼製品を５００〜９００℃の焼鈍し温度で焼鈍し、次いで３６０〜７１０℃の範囲の浴入口温度まで冷却し、次いでＺｎ−Ｍｇ溶融浴に導き、この浴は３５０〜６５０℃の溶融浴温度に加熱されており、亜鉛および不可避の不純物だけでなく、（重量％単位で）４〜８％のＭｇおよび０．５〜１．８％のＡｌを含んでいてもよく、それぞれの元素について特定された上限未満の含有量を有する以下の元素の１つ以上を含んでいてもよい：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．５％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｆｅ：＜３％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％。溶融浴から出る平鋼製品において、過剰のＺｎ−Ｍｇ溶融物を除去することによって金属めっきの層厚さを調整する。このようにして得られた平鋼製品は、亜鉛および不可避の不純物だけでなく、（重量％単位で）Ｍｇ：４〜８％およびＡｌ：０．５〜１．８％を含み、それぞれの元素について特定された上限未満の含有量を有する以下の元素の１つ以上を含んでいてもよいＺｎ−Ｍｇ−Ａｌめっきを有する：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．５％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｆｅ：＜３％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、ＲＥＭ＜０．２％、Ｓｎ＜０．５％。このようにしてめっきされた平鋼製品は、優れた防食性および溶接に対する良好な適合性を有する。
実際の経験からは、ガルバニール処理溶融めっきシステムの場合、ガルバニール処理に起因するめっき中のＦｅ含有量が高いため、耐食性作用を損なう鉄腐食生成物の早期発生があることが示されている。
従来技術の背景に対して、本発明の目的は、改善された防食性を提供するガルバニール処理溶融めっきを有する鋼基材のめっきを可能にするプロセスを指定することであった。対応して最適化されたガルバニール処理めっきを備えた平鋼製品も同様に指定される。
このプロセスに関して、この目的は、この種のプロセスにおいて、請求項１に記載の工程が実施されるという点で、本発明によって達成された。
本発明による上記目的を達成する平鋼製品は、請求項８に記載されている。
本発明の有利な構成は、従属請求項に特定され、本発明の一般的な概念と同様に、以降において個々に説明される。
本発明は、亜鉛系溶融めっきが施され、改善された耐食性特性を有する鋼製品、特に平鋼製品を製造するプロセスを提供する。この目的のために、マグネシウムがめっきに導入される。ガルバニール処理溶融めっきの加工処理特性を維持するために、合金に含まれ得る最大マグネシウム含有量は、ガルバニール処理溶融めっきの合金形成特性を依然として保証するためにここでは制限される。
ここに個別に記述されていない、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌめっきを有する平鋼製品の溶融めっきのためのプロセスにおいて典型的に実施される工程は、既に上述した国際公開第２００９／０５９９５０号（その内容は、本開示の完成のために本出願に参照により組み込まれる）において説明される。
本発明によれば、国際公開第２００９／０５９９５０Ａ２号から既知の従来技術から逸脱して、本発明によれば、溶融浴の組成は、後続のガルバニール処理において、最適な使用および耐食性特性を有するガルバニール処理めっきが確立されるように選択される。本発明の手順の目的は、５〜１５重量％、特に７〜１５重量％のガルバニール処理めっきに典型的なＦｅ含有量を有する溶融めっきの製造である。
従って、鋼基材上にガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを製造する本発明のプロセスにおいて、少なくとも以下の工程が実施される：
ａ）鋼基材を提供する工程、
ｂ）３５０℃〜６５０℃の浴温度に加熱され、（重量％単位で）０．１〜０．１６％のＡｌおよび０．１〜０．６％のＭｇからなり、いずれの場合も＜２％のＳｉ、＜０．１％のＰｂ、＜０．２％のＴｉ、＜１％のＮｉ、＜１％のＣｕ、＜０．３％のＣｏ、＜０．０００１％のＭｎ、＜０．２％のＣｒ、＜０．５％のＳｒ、＜０．１％のＢ、＜０．１％のＢｉ、＜０．１％のＣｄ、＜０．２％のＲＥＭまたは＜０．５％のＳｎ（残部は亜鉛および製造からの不可避の不純物である）を含んでいてもよいＦｅ−飽和溶融浴中で鋼基材を溶融めっきする工程、
ｃ）亜鉛および不可避の不純物、（重量％単位で）０．１０〜０．５％のＡｌ、５．０〜１５．０％のＦｅ、０．１０〜０．８％のＭｇを含み、それぞれの含有量に関して以下の条件を伴う以下の元素を１つ以上含んでいてもよいガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを鋼基材上に製造するために、溶融めっきされた鋼基材を、１０〜２５秒のガルバニール処理時間にわたって４５０〜８００℃のガルバニール処理温度に維持するガルバニール処理を行う工程：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．０００１％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、ＲＥＭ：＜０．２％、Ｓｎ＜０．０１％。
ａ）鋼基材を提供する工程、
ｂ）３５０℃〜６５０℃の浴温度に加熱され、（重量％単位で）０．１〜０．１６％のＡｌおよび０．１〜０．６％のＭｇからなり、いずれの場合も＜２％のＳｉ、＜０．１％のＰｂ、＜０．２％のＴｉ、＜１％のＮｉ、＜１％のＣｕ、＜０．３％のＣｏ、＜０．０００１％のＭｎ、＜０．２％のＣｒ、＜０．５％のＳｒ、＜０．１％のＢ、＜０．１％のＢｉ、＜０．１％のＣｄ、＜０．２％のＲＥＭまたは＜０．５％のＳｎ（残部は亜鉛および製造からの不可避の不純物である）を含んでいてもよいＦｅ−飽和溶融浴中で鋼基材を溶融めっきする工程、
ｃ）亜鉛および不可避の不純物、（重量％単位で）０．１０〜０．５％のＡｌ、５．０〜１５．０％のＦｅ、０．１０〜０．８％のＭｇを含み、それぞれの含有量に関して以下の条件を伴う以下の元素を１つ以上含んでいてもよいガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを鋼基材上に製造するために、溶融めっきされた鋼基材を、１０〜２５秒のガルバニール処理時間にわたって４５０〜８００℃のガルバニール処理温度に維持するガルバニール処理を行う工程：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．０００１％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、ＲＥＭ：＜０．２％、Ｓｎ＜０．０１％。
本発明のプロセスにおけるパラメータの選択は、以下のように説明される：
−溶融浴中のＡｌ含有量：
溶融浴中のＡｌ含有量は、本発明により製造されためっきの鋼基材への良好な接着を保証するために、０．１０〜０．１６重量％である。溶融浴にアルミニウムを添加すると、ベース材料とめっきとの間にＦｅ２Ａｌ５抑制層が形成される。このＦｅ２Ａｌ５抑制層は、先ず、鋼基材へのめっきの結合を保証する。第２に、Ｆｅ２Ａｌ５抑制層は、ベース材料からめっき中への鉄の拡散を抑制する。Ｆｅ２Ａｌ５層は、基材とめっきとの間の結合が損なわれるので過度に不明確であってはならない。しかしながら、鉄のめっきへの拡散が非常に著しく妨げられるので、それは過度に顕著であってはならない。この機構は、溶融浴中のＡｌ含有量の制限およびめっき中のＡｌ含有量の制限の両方に適用可能である。Ａｌは溶融浴中に存在するよりも多量にめっき中に蓄積するので、浴およびめっきには異なる上限が適用可能である。本発明に従って想定される溶融浴のＡｌ含有量は、めっきの接着に最適な層構造をもたらすようなものである。溶融浴中のアルミニウム含有量が０．１６重量％の上限を超えると、ベース材料とめっきとの間に被覆Ｆｅ２Ａｌ５抑制層が形成され、これは、非常に厚く、適切なガルバニール処理めっきを形成させることができない。アルミニウム含有量が０．１０重量％未満であると、めっきの接着が不十分となる。溶融浴のＡｌ含有量が０．１５重量％以下に制限されるという点において、最適なガルバニール処理めっきの形成に対するＡｌ含有物の有害な影響を確実に回避することができ、溶融浴中にＡｌが存在するという好ましい効果は、Ａｌの含有量が０．１重量％を超える場合特に確実に生じる、すなわち当業者のためには、溶融浴中にＡｌが０．１重量％を超えて明確に存在する。
溶融浴中のＡｌ含有量は、本発明により製造されためっきの鋼基材への良好な接着を保証するために、０．１０〜０．１６重量％である。溶融浴にアルミニウムを添加すると、ベース材料とめっきとの間にＦｅ２Ａｌ５抑制層が形成される。このＦｅ２Ａｌ５抑制層は、先ず、鋼基材へのめっきの結合を保証する。第２に、Ｆｅ２Ａｌ５抑制層は、ベース材料からめっき中への鉄の拡散を抑制する。Ｆｅ２Ａｌ５層は、基材とめっきとの間の結合が損なわれるので過度に不明確であってはならない。しかしながら、鉄のめっきへの拡散が非常に著しく妨げられるので、それは過度に顕著であってはならない。この機構は、溶融浴中のＡｌ含有量の制限およびめっき中のＡｌ含有量の制限の両方に適用可能である。Ａｌは溶融浴中に存在するよりも多量にめっき中に蓄積するので、浴およびめっきには異なる上限が適用可能である。本発明に従って想定される溶融浴のＡｌ含有量は、めっきの接着に最適な層構造をもたらすようなものである。溶融浴中のアルミニウム含有量が０．１６重量％の上限を超えると、ベース材料とめっきとの間に被覆Ｆｅ２Ａｌ５抑制層が形成され、これは、非常に厚く、適切なガルバニール処理めっきを形成させることができない。アルミニウム含有量が０．１０重量％未満であると、めっきの接着が不十分となる。溶融浴のＡｌ含有量が０．１５重量％以下に制限されるという点において、最適なガルバニール処理めっきの形成に対するＡｌ含有物の有害な影響を確実に回避することができ、溶融浴中にＡｌが存在するという好ましい効果は、Ａｌの含有量が０．１重量％を超える場合特に確実に生じる、すなわち当業者のためには、溶融浴中にＡｌが０．１重量％を超えて明確に存在する。
−溶融浴中のＦｅ含有量：
溶融浴中への鋼ベース材料からの鉄の拡散のための駆動力が妨げられるように、溶融浴はＦｅで飽和されなければならない。溶融浴がＦｅで飽和されるという条件は、ここで適用可能な他の仕様に関して、溶融浴中のＦｅ含有量が０．０１〜０．５重量％に実際に対応する。溶融浴中の鉄含有量が０．０１％未満であると、鉄が鋼ベース材料から溶融浴中に拡散する可能性がある。これにより、ベース材料の構造が損なわれる。溶融浴中のＦｅ含有量の上限は、溶融浴中の鉄の溶解限度によって決定される。この限度を超えると、鉄相を沈殿させることによって生じるスラグの形成が増加する可能性がある。
溶融浴中への鋼ベース材料からの鉄の拡散のための駆動力が妨げられるように、溶融浴はＦｅで飽和されなければならない。溶融浴がＦｅで飽和されるという条件は、ここで適用可能な他の仕様に関して、溶融浴中のＦｅ含有量が０．０１〜０．５重量％に実際に対応する。溶融浴中の鉄含有量が０．０１％未満であると、鉄が鋼ベース材料から溶融浴中に拡散する可能性がある。これにより、ベース材料の構造が損なわれる。溶融浴中のＦｅ含有量の上限は、溶融浴中の鉄の溶解限度によって決定される。この限度を超えると、鉄相を沈殿させることによって生じるスラグの形成が増加する可能性がある。
−溶融浴中のＭｇ含有量：
溶融浴中のＭｇ含有量は０．１０〜０．６重量％である。上限である０．６重量％は、技術的および経済的に有利な８００℃までのガルバニール処理温度でのめっきにおける合金形成を達成するために適用可能である。溶融浴のＭｇ含有量が０．４重量％までに制限される場合、この態様では特に実用的であることが見出されている。しかしながら、０．１重量％未満の含有量の場合、Ｍｇを溶融浴に添加する目的である防食性の改善は、不十分にしか達成されない。それゆえ、当業者の目的のためには、溶融浴に０．１重量％よりも明確に添加することが有利であり得る。
溶融浴中のＭｇ含有量は０．１０〜０．６重量％である。上限である０．６重量％は、技術的および経済的に有利な８００℃までのガルバニール処理温度でのめっきにおける合金形成を達成するために適用可能である。溶融浴のＭｇ含有量が０．４重量％までに制限される場合、この態様では特に実用的であることが見出されている。しかしながら、０．１重量％未満の含有量の場合、Ｍｇを溶融浴に添加する目的である防食性の改善は、不十分にしか達成されない。それゆえ、当業者の目的のためには、溶融浴に０．１重量％よりも明確に添加することが有利であり得る。
−溶融浴中に存在する他の元素：
本発明により提供される溶融浴中のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの含有量によって占められない残部は、亜鉛からなり、ここで溶融浴についていずれの場合にも、（重量％単位で）２％未満のＳｉ、０．１％未満のＰｂ、０．２％未満のＴｉ、１％未満のＮｉ、１％未満のＣｕ、０．３％未満のＣｏ、０．０００１％未満のＭｎ、０．２％未満のＣｒ、０．５％未満のＳｒ、０．１％未満のＢ、０．１％未満のＢｉ、０．１％未満のＣｄ、０．２％未満のＲＥＭ、および０．５％未満のＳｎを含むことが可能である。これらの存在していてもよい元素は、溶融浴およびそれから製造されるめっきの挙動に関して避けられないが不活性である、調製物からの不純物の形態で存在するか、またはめっきの特定の特性を確立するために意図的に添加され得る。ここで注目すべきことは、溶融浴のＭｎ含有量は、技術的目的のためには溶融浴中にＭｎは存在せず、そういうものとして全く効果を示さない最大値に常に制限されていることである。
本発明により提供される溶融浴中のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの含有量によって占められない残部は、亜鉛からなり、ここで溶融浴についていずれの場合にも、（重量％単位で）２％未満のＳｉ、０．１％未満のＰｂ、０．２％未満のＴｉ、１％未満のＮｉ、１％未満のＣｕ、０．３％未満のＣｏ、０．０００１％未満のＭｎ、０．２％未満のＣｒ、０．５％未満のＳｒ、０．１％未満のＢ、０．１％未満のＢｉ、０．１％未満のＣｄ、０．２％未満のＲＥＭ、および０．５％未満のＳｎを含むことが可能である。これらの存在していてもよい元素は、溶融浴およびそれから製造されるめっきの挙動に関して避けられないが不活性である、調製物からの不純物の形態で存在するか、またはめっきの特定の特性を確立するために意図的に添加され得る。ここで注目すべきことは、溶融浴のＭｎ含有量は、技術的目的のためには溶融浴中にＭｎは存在せず、そういうものとして全く効果を示さない最大値に常に制限されていることである。
−溶融浴温度ＴＢ：
溶融浴温度ＴＢは３５０〜６５０℃でなければならない。３５０℃未満の温度では、溶融浴が凝固し始め、鋼基材をもはやめっきすることができなくなる。６５０℃を超える温度では、亜鉛の蒸発が増加する。これは健康に有害であり、めっきプラントの汚れを引き起こす。少なくとも４３０℃の溶融浴温度が実際に特に有用であることを見出した。少なくとも４３０℃の溶融浴温度以上では、最適な流出特性および同様に最適化された表面品質およびコーティング厚さの均質性を有するめっきがそれぞれの鋼基材上での達成することができる最適な流体溶融浴を保証することが可能である。溶融浴の温度を４９０℃に制限することにより、さらに、蒸発による亜鉛の損失、環境の危険性、および汚れを最小限に抑えることが可能である。従って、本発明に従って想定されるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｆｅ溶融浴の最適溶融浴温度は４３０〜４９０℃の範囲にある。
溶融浴温度ＴＢは３５０〜６５０℃でなければならない。３５０℃未満の温度では、溶融浴が凝固し始め、鋼基材をもはやめっきすることができなくなる。６５０℃を超える温度では、亜鉛の蒸発が増加する。これは健康に有害であり、めっきプラントの汚れを引き起こす。少なくとも４３０℃の溶融浴温度が実際に特に有用であることを見出した。少なくとも４３０℃の溶融浴温度以上では、最適な流出特性および同様に最適化された表面品質およびコーティング厚さの均質性を有するめっきがそれぞれの鋼基材上での達成することができる最適な流体溶融浴を保証することが可能である。溶融浴の温度を４９０℃に制限することにより、さらに、蒸発による亜鉛の損失、環境の危険性、および汚れを最小限に抑えることが可能である。従って、本発明に従って想定されるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｆｅ溶融浴の最適溶融浴温度は４３０〜４９０℃の範囲にある。
−ガルバニール処理温度ＴＧ：
本発明のプロセスにおけるガルバニール処理温度ＴＧは、４５０〜８００℃であるべきである。ガルバニール処理温度は、鋼基材からの溶融めっきへの鉄の拡散を活性化するために、少なくとも４５０℃でなければならない。この効果を操作上信頼できる様式で利用できるようにするために、ガルバニール処理温度ＴＧを少なくとも５４０℃に調整することができる。対照的に、８００℃を超える温度では、亜鉛層が高度に蒸発する危険性がある。この望ましくない影響は、ガルバニール処理温度ＴＧが最大７２０℃に制限されるという点で特に信頼できる様式で回避することができる。溶融浴中で本発明に従って想定されたＭｇ含有量で、５４０〜７２０℃の温度範囲が、ガルバニール処理時間が以降に説明される様式で選択される場合に最適であることを実験により示した。特に確実にゼータ相を含まないめっきを５４０〜７２０℃のガルバニール処理温度で製造できることを見出した。
本発明のプロセスにおけるガルバニール処理温度ＴＧは、４５０〜８００℃であるべきである。ガルバニール処理温度は、鋼基材からの溶融めっきへの鉄の拡散を活性化するために、少なくとも４５０℃でなければならない。この効果を操作上信頼できる様式で利用できるようにするために、ガルバニール処理温度ＴＧを少なくとも５４０℃に調整することができる。対照的に、８００℃を超える温度では、亜鉛層が高度に蒸発する危険性がある。この望ましくない影響は、ガルバニール処理温度ＴＧが最大７２０℃に制限されるという点で特に信頼できる様式で回避することができる。溶融浴中で本発明に従って想定されたＭｇ含有量で、５４０〜７２０℃の温度範囲が、ガルバニール処理時間が以降に説明される様式で選択される場合に最適であることを実験により示した。特に確実にゼータ相を含まないめっきを５４０〜７２０℃のガルバニール処理温度で製造できることを見出した。
−ガルバニール処理時間：
ガルバニール処理時間、すなわち溶融めっきを備えた平鋼製品がガルバニール処理温度に維持される時間は１０〜２５秒である。ガルバニール処理時間は、コーティング中の本発明に従って想定されるＦｅの最小含有量および特徴的なガルバニール処理めっき相の関連する形成を達成するためには少なくとも１０秒でなければならない。これを操作上信頼できる様式で保証するために、少なくとも１２秒のガルバニール処理時間を設けることができる。同時に、本発明によれば、めっきの過合金化、すなわちめっきのＦｅ含有量の１５重量％以上の値への上昇を回避するために、ガルバニール処理時間は２５秒を超えてはならない。ガルバニール処理時間は、原則として本発明に従って規定された限度内で可変であり、いずれの場合もめっきされた鋼基材がガルバニール処理を通過する速度によって影響され得る。
ガルバニール処理時間、すなわち溶融めっきを備えた平鋼製品がガルバニール処理温度に維持される時間は１０〜２５秒である。ガルバニール処理時間は、コーティング中の本発明に従って想定されるＦｅの最小含有量および特徴的なガルバニール処理めっき相の関連する形成を達成するためには少なくとも１０秒でなければならない。これを操作上信頼できる様式で保証するために、少なくとも１２秒のガルバニール処理時間を設けることができる。同時に、本発明によれば、めっきの過合金化、すなわちめっきのＦｅ含有量の１５重量％以上の値への上昇を回避するために、ガルバニール処理時間は２５秒を超えてはならない。ガルバニール処理時間は、原則として本発明に従って規定された限度内で可変であり、いずれの場合もめっきされた鋼基材がガルバニール処理を通過する速度によって影響され得る。
過合金化めっきは、十分な耐食性効果をもたらさない。過合金化を特に確実に避けるために、ガルバニール処理時間は２４秒以下に制限することができる。最適特性を有するめっきは、ガルバニール処理時間が１２〜２４秒で、ガルバニール処理温度が５４０〜７２０℃である場合、経済的に実行可能な様式で的確に製造することができる。
−得られためっきの層厚さ：
本発明に従って製造される金属めっきの層厚さは、典型的には３〜２０μｍである。本発明に従ってめっきされた鋼基材の最適使用特性および成形特性を有するこの範囲内の層厚さは、同様に最適である防食性を達成する。
本発明に従って製造される金属めっきの層厚さは、典型的には３〜２０μｍである。本発明に従ってめっきされた鋼基材の最適使用特性および成形特性を有するこの範囲内の層厚さは、同様に最適である防食性を達成する。
−得られためっき中の合金形成の程度：
基本的に、合金が形成される程度は、めっき中のＦｅ含有量によって規定されることが事実である。めっきは、めっき中の鉄含有量が９重量％以上である場合には合金化されると考えられるが、めっき中のＦｅ含有量が１５重量％よりも多い場合には「過合金化」されると考えられる。
基本的に、合金が形成される程度は、めっき中のＦｅ含有量によって規定されることが事実である。めっきは、めっき中の鉄含有量が９重量％以上である場合には合金化されると考えられるが、めっき中のＦｅ含有量が１５重量％よりも多い場合には「過合金化」されると考えられる。
−めっき中のＡｌ含有量：
めっき中のＡｌ含有量は０．１０〜０．５重量％である。この種のＡｌ含有量は、めっきの結合を確実にするために必要であり、本発明に従って想定される溶融浴のＡｌ含有量の結果として確立される。めっき中に形成されたＦｅ２Ａｌ５抑制層は、めっきの良好な結合を保証し、形成特徴を改善する。浴からのＡｌがここで鋼からのＦｅとの反応で次第に蓄積されるので、溶融浴と比較してめっき中の含有量が高い理由は同様にＦｅ２Ａｌ５抑制層にある。めっき中のアルミニウム含有量が０．１０重量％未満である場合、十分な接着のために必要とされるＦｅ２Ａｌ５抑制層が不十分に形成される。めっき中のアルミニウム含有量が０．５重量％より大きい場合、形成されるＦｅ２Ａｌ５抑制層は、鉄のめっきへの拡散が著しく抑制され、適切なガルバニール処理めっきが形成できないほどに厚い。
めっき中のＡｌ含有量は０．１０〜０．５重量％である。この種のＡｌ含有量は、めっきの結合を確実にするために必要であり、本発明に従って想定される溶融浴のＡｌ含有量の結果として確立される。めっき中に形成されたＦｅ２Ａｌ５抑制層は、めっきの良好な結合を保証し、形成特徴を改善する。浴からのＡｌがここで鋼からのＦｅとの反応で次第に蓄積されるので、溶融浴と比較してめっき中の含有量が高い理由は同様にＦｅ２Ａｌ５抑制層にある。めっき中のアルミニウム含有量が０．１０重量％未満である場合、十分な接着のために必要とされるＦｅ２Ａｌ５抑制層が不十分に形成される。めっき中のアルミニウム含有量が０．５重量％より大きい場合、形成されるＦｅ２Ａｌ５抑制層は、鉄のめっきへの拡散が著しく抑制され、適切なガルバニール処理めっきが形成できないほどに厚い。
−得られためっき中のＦｅ含有量：
めっき中のＦｅ含有量は５．０〜１５．０重量％である。ガルバニール処理めっきとして見なされるためには、通常の製造におけるめっき中の鉄含有量は、少なくとも５．０重量％でなければならない。上記で説明したように、めっきの鉄含有量が少なくとも９重量％である場合、合金形成が想定され得る。有利には、本発明による溶融めっきでめっきされた平鋼製品中のＦｅ含有量は、９．０〜１３．０重量％である。
めっき中のＦｅ含有量は５．０〜１５．０重量％である。ガルバニール処理めっきとして見なされるためには、通常の製造におけるめっき中の鉄含有量は、少なくとも５．０重量％でなければならない。上記で説明したように、めっきの鉄含有量が少なくとも９重量％である場合、合金形成が想定され得る。有利には、本発明による溶融めっきでめっきされた平鋼製品中のＦｅ含有量は、９．０〜１３．０重量％である。
−得られためっき中のＭｇ含有量：
めっき中のＭｇ含有量は０．１０〜０．８重量％である。このＭｇ含有量では、Ｍｇを含まない標準的なガルバニール処理めっきと比較して改善された防食性が達成される。めっき中のＭｇ含有量が０．１０重量％未満であると、防食性の改善が検出できない。めっき中のＭｇ含有量が０．８％より大きい場合、必要とされるガルバニール処理温度を、従来利用可能な製造プラントでの性能がもはや技術的および経済的な観点から実行可能に実施できない程度に上昇させなければならない。Ｚｎ−Ｍｇ相の形成の結果として、Ｍｇは溶融浴中に溶解されるよりも高い割合でめっきに組み込まれる。この効果は、本発明に従って作製されためっきのＡｌ含有量に関連して上記で既に説明されたプロセスに対応する。
めっき中のＭｇ含有量は０．１０〜０．８重量％である。このＭｇ含有量では、Ｍｇを含まない標準的なガルバニール処理めっきと比較して改善された防食性が達成される。めっき中のＭｇ含有量が０．１０重量％未満であると、防食性の改善が検出できない。めっき中のＭｇ含有量が０．８％より大きい場合、必要とされるガルバニール処理温度を、従来利用可能な製造プラントでの性能がもはや技術的および経済的な観点から実行可能に実施できない程度に上昇させなければならない。Ｚｎ−Ｍｇ相の形成の結果として、Ｍｇは溶融浴中に溶解されるよりも高い割合でめっきに組み込まれる。この効果は、本発明に従って作製されためっきのＡｌ含有量に関連して上記で既に説明されたプロセスに対応する。
−得られためっき中に存在する他の元素：
本発明により製造されるめっきの主成分は亜鉛である。さらに、既に述べた主要な合金元素Ａｌ、ＭｇおよびＦｅだけでなく、めっきは、調製からの不可避の不純物を含んでいてもよく、さらにそれぞれの元素について記載された上限未満の含有量を有する以下の元素を１つ以上を含んでいてもよい（重量％単位で）：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．０００１％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、ＲＥＭ＜０．２％、Ｓｎ＜０．０１％。溶融浴中に存在する他の元素に関して既に上記で述べたコメントによれば、問題の元素は、合金化目的には効果がない含有量にて不純物の様式で存在してもよく、またはめっきの特定の特性を確立するために比較的に高い含有量で意図的に添加されてもよい。Ｍｎの含有量は、いずれの場合も、それらが効果を示さないように低く保たれるべきである。Ｃａ、ＢｅおよびＬｉはまた、本発明のめっき中の単に不純物として許容され、Ｃａ、ＢｅおよびＬｉの含有量はいずれの場合も０．０００１重量％未満に制限されるべきである。
本発明により製造されるめっきの主成分は亜鉛である。さらに、既に述べた主要な合金元素Ａｌ、ＭｇおよびＦｅだけでなく、めっきは、調製からの不可避の不純物を含んでいてもよく、さらにそれぞれの元素について記載された上限未満の含有量を有する以下の元素を１つ以上を含んでいてもよい（重量％単位で）：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｕ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．０００１％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｂ：＜０．１％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、ＲＥＭ＜０．２％、Ｓｎ＜０．０１％。溶融浴中に存在する他の元素に関して既に上記で述べたコメントによれば、問題の元素は、合金化目的には効果がない含有量にて不純物の様式で存在してもよく、またはめっきの特定の特性を確立するために比較的に高い含有量で意図的に添加されてもよい。Ｍｎの含有量は、いずれの場合も、それらが効果を示さないように低く保たれるべきである。Ｃａ、ＢｅおよびＬｉはまた、本発明のめっき中の単に不純物として許容され、Ｃａ、ＢｅおよびＬｉの含有量はいずれの場合も０．０００１重量％未満に制限されるべきである。
原則的に、本発明に従って加工処理された鋼基材は、いずれかの鋼部品、例えば鋼プロファイルなどであってもよい。しかしながら、本発明は、この種の平鋼製品が、実際に確立されたプラントにおいて高い経済的実行可能性を有する本発明の様式で加工処理され得るので、鋼基材としての平鋼製品の加工処理に特に好適である。より詳細には、この目的に適したプラントは、原則として連続運転で既知の様式でそれぞれの平鋼製品が通過するプラントである。
本発明の用途は、特定の鋼タイプから製造された鋼製品に制限されず、防食性に関して特に要求されるすべての鋼ストリップおよびシートのめっきに適している。従って、本発明のプロセスによる処理に関して、適切な鋼製品は、本発明に従って製造されるべきタイプのガルバニール処理Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌめっきでめっきすることができる鋼からなるものすべてである。これには、特にＩＦ鋼、特に軟質または高強度のＩＦ鋼、焼付硬化鋼、マイクロアロイド鋼および多相鋼が含まれる。これらの鋼の例示である合金仕様の選択を表６に要約する。
上記の説明によれば、本発明の平鋼製品は、（重量％単位で）
Ａｌ：０．１０〜０．５％
Ｆｅ：５．０〜１５．０％
Ｍｇ：０．１０〜０．８％
からなり、それらの含有量に関して以下の条件を有する以下の１つ以上の元素を含んでいてもよいガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを有する：
Ｓｉ：＜２％、
Ｐｂ：＜０．１％、
Ｔｉ：＜０．２％、
Ｎｉ：＜１％、
Ｃｕ：＜１％、
Ｃｏ：＜０．３％、
Ｍｎ：＜０．０００１％、
Ｃｒ：＜０．２％、
Ｓｒ：＜０．５％、
Ｂ：＜０．１％、
Ｂｉ：＜０．１％、
Ｃｄ：＜０．１％、
ＲＥＭ：＜０．２％、
Ｓｎ：＜０．０１％、
残部は亜鉛および不可避の他の不純物である。
Ａｌ：０．１０〜０．５％
Ｆｅ：５．０〜１５．０％
Ｍｇ：０．１０〜０．８％
からなり、それらの含有量に関して以下の条件を有する以下の１つ以上の元素を含んでいてもよいガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを有する：
Ｓｉ：＜２％、
Ｐｂ：＜０．１％、
Ｔｉ：＜０．２％、
Ｎｉ：＜１％、
Ｃｕ：＜１％、
Ｃｏ：＜０．３％、
Ｍｎ：＜０．０００１％、
Ｃｒ：＜０．２％、
Ｓｒ：＜０．５％、
Ｂ：＜０．１％、
Ｂｉ：＜０．１％、
Ｃｄ：＜０．１％、
ＲＥＭ：＜０．２％、
Ｓｎ：＜０．０１％、
残部は亜鉛および不可避の他の不純物である。
強調すべき特定の製品特徴は、ゼータ相を含まず、従って成形操作において比較的低い磨耗を示す、本発明の上記で定義した態様で本発明の様式で作製されためっきを製造することが可能であることである。
本発明は、実施例を参照して以下に詳細に説明される。図は以下を示す：
表１に特定された変形例１および２のＩＦ鋼からなる冷間圧延平鋼製品サンプルが提供されている。
対応する組成の平鋼製品サンプルは、それ自体が知られている様式で前処理されており、溶融めっきについては国際公開第２００９／０５９９５０Ａ２号に詳細に記載されている。
図１に概略的に示されるように、脱脂後のサンプルは、連続運転で、最初に熱処理が行われており、ここでは特定の取入れ温度ＴＥで溶融浴を通過するように再結晶化焼鈍しに供されている。異なる実験において異なる溶融浴が使用されており、その組成は表２に特定されている。いずれの場合も溶融浴温度は４６０℃であった。
溶融浴から出ると、特定のサンプル上にこの時点で存在する溶融めっきの厚さは、同様にそれ自体が既知である様式でいずれの場合も７μｍに調整されている（国際公開第２００９／０５９９５０Ａ２号）。
続いて、サンプルは、ガルバニール処理時間ｔＧにわたりガルバニール処理温度ＴＧに維持されたガルバニール処理が行われている。
冷却後、ガルバニール処理後にサンプル上に存在するガルバニール処理めっきのＡｌ、ＭｇおよびＦｅ含有量が決定されている。この分析の結果およびガルバニール処理パラメータ「ガルバニール処理時間ｔＧ」および「ガルバニール処理温度ＴＧ」を表３に報告する。
本発明の文脈では、適切なガルバニール処理温度ＴＧの選択の場合、Ｍｇ含有量に依存して、０．１〜０．５重量％のＭｇ含有量と組み合わせた８〜１５重量％の本発明のＦｅ含有量を有するガルバニール処理溶融めっきを製造することが可能であることを見出した。
金属めっきを調べるための分析は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１８８５に従ってＩＣＰ−ＯＥＳによって行った。
さらなる実験では、いずれの場合にも使用された溶融浴のマグネシウム含有量の合金形成および耐食性特性への影響を、ＩＦ鋼変形例１およびＩＦ鋼変形例２からなるサンプルで調べた。いずれの場合にも使用される溶融浴中のＡｌおよびＭｇの含有量Ａｌ浴およびＭｇ浴、ガルバニール処理温度ＴＧおよびゼータ相（ζ）の存在は、表４のＩＦ鋼変形例１からなるサンプルおよび表５のＩＦ鋼変形例２からなるサンプルについて報告される。さらに、表４および表５にはまた、いずれの場合においても、めっき中に合金が形成されているかどうか、および耐食性特徴が改善されているかどうかが記載されている。
ゼータ相（ζ）の存在を、ＸＲＤ（Ｘ線回折法）測定によって調べた。
Claims (8)
- 鋼基材上にガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを製造するプロセスであっ
て、以下の工程を含むプロセス：
ａ）ＩＦ鋼を含む鋼基材を提供する工程、
ｂ）３５０℃〜６５０℃の浴温度に加熱され、（重量％単位で）０．１〜０．１６％のＡｌ、０．１〜０．６％のＭｇ、および０．０１〜０．５％のＦｅからなり、いずれの場合も、＜２％のＳｉ、＜０．１％のＰｂ、＜０．２％のＴｉ、＜１％のＮｉ、＜０．３％のＣｏ、＜０．０００１％のＭｎ、＜０．２％のＣｒ、＜０．５％のＳｒ、＜０．１％のＢｉ、＜０．１％のＣｄ、および＜０．５％のＳｎ（残部は亜鉛および製造からの不可避の不純物である）を含んでいてもよいＦｅ−飽和溶融浴中で前記鋼基材を溶融めっきする工程、および
ｃ）亜鉛および不可避の不純物、（重量％単位で）０．１０〜０．５％のＡｌ、５．０〜１５．０％のＦｅ、０．１０〜０．８％のＭｇを含み、それぞれの含有量に関して以下の条件を伴う以下の元素を１つ以上含んでいてもよいガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを前記鋼基材上に製造するために、溶融めっきされた前記鋼基材を、１０〜２５秒のガルバニール処理時間にわたって５４０〜８００℃のガルバニール処理温度に維持するガルバニール処理を行う工程：Ｓｉ：＜２％、Ｐｂ：＜０．１％、Ｔｉ：＜０．２％、Ｎｉ：＜１％、Ｃｏ：＜０．３％、Ｍｎ：＜０．０００１％、Ｃｒ：＜０．２％、Ｓｒ：＜０．５％、Ｂｉ：＜０．１％、Ｃｄ：＜０．１％、Ｓｎ＜０．０１％。 - 前記溶融浴のＡｌ含有量が０．１５重量％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
- 前記溶融浴のＭｇ含有量が０．４重量％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
- 前記溶融浴の浴温度が４３０〜４９０℃であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のプロセス。
- 前記ガルバニール処理温度が５４０〜７２０℃であることを特徴とする、請求項１から
４のいずれかに記載のプロセス。 - 前記ガルバニール処理時間が１２〜２４秒であることを特徴とする、請求項１から５の
いずれかに記載のプロセス。 - 前記鋼基材が、平鋼製品であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の
プロセス。 - （重量％単位で）
Ａｌ：０．１０〜０．５％
Ｆｅ：５．０〜１５．０％
Ｍｇ：０．１０〜０．８％
からなるガルバニール処理亜鉛−マグネシウム溶融めっきを有する、ＩＦ鋼を含む平鋼製品であって、それらの含有量に関して以下の条件を有する以下の１つ以上の元素を含んでいてもよい平鋼製品であり：
Ｓｉ：＜２％、
Ｐｂ：＜０．１％、
Ｔｉ：＜０．２％、
Ｎｉ：＜１％、
Ｃｏ：＜０．３％、
Ｍｎ：＜０．０００１％、
Ｃｒ：＜０．２％、
Ｓｒ：＜０．５％、
Ｂｉ：＜０．１％、
Ｃｄ：＜０．１％、
Ｓｎ：＜０．０１％、
残部は亜鉛および不可避の他の不純物であり、
前記めっきがゼータ相を含まない、平鋼製品。
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