JP6880296B2 - 被覆めっき鋼板 - Google Patents
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Description
本発明は、被覆めっき鋼板に関し、詳しくは、Al、Zn、及びMgを含有するめっき層を備えるめっき鋼板に保護層が設けられた被覆めっき鋼板に関する。
建材、自動車用の材料、家電製品用の材料等の用途に、ZnとAlとを含有するめっき層を備えるめっき鋼板(以下、Zn−Al系めっき鋼板という)が広く利用されている。なかでもガルバリウム鋼板(登録商標)に代表される高アルミニウム含有量(例えば25〜75質量%)のZn−Al系めっき鋼板は、耐食性が優れ、需要は大きい。
近年では、更なる耐食性の向上の要求に対応するため、めっき層中にMgが添加されたZn−Al系めっき鋼板(以下、Mg含有Zn−Al系めっき鋼板という)が提案されている(特許文献1参照)。
Zn及びAlだけでなく、Mgを含有するめっき層を備えるMg含有Zn−Al系めっき鋼板では、めっき層の表面に明度の不均一が生じやすい。これは、例えば、鋼板にAl、Zn、及びMgを含有する溶融めっき金属を付着させて製造する際に、溶融めっき金属の付着量が不均一になることに起因すると考えられる。例えば、製造時に溶融めっき金属の付着量が少なかった部分が、他の部分と比較して黒っぽく見えることがある。
めっき層の表面の明度が不均一であっても、Mg含有Zn−Al系めっき鋼板の優れた耐食性には影響を及ぼさない。しかし、Mg含有Zn−Al系めっき鋼板の表面外観が不均一になるため、例えば、塗装を施さずにMg含有Zn−Al系めっき鋼板を使用する場合には、外観不良が生じるという問題がある。
本発明の目的は、Al、Zn、及びMgを含有するめっき層を備え、めっき層の表面の明度が不均一であっても、外観の悪化が抑制された被覆めっき鋼板を提供することである。
本発明の一実施形態に係る被覆めっき鋼板は、鋼板と、めっき層と、保護層と、をこの順に積層して備え、前記めっき層は、Al、Zn、及びMgを含有し、前記保護層は、樹脂及び屈折率が1.5以上である無機粒子を含有する。
本発明によれば、Al、Zn、及びMgを含有するめっき層を備え、めっき層の表面の明度が不均一であっても、外観の悪化が抑制された被覆めっき鋼板を得ることができる。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本実施形態に係る被覆めっき鋼板1は、図1に示すように、鋼板10と、めっき層20と、保護層30と、をこの順に積層して備える。めっき層20は、Al、Zn、及びMgを含有する。保護層30は、樹脂及び屈折率が1.5以上である無機粒子31を含有する。めっき層20がAl、Zn、及びMgを含有することにより、被覆めっき鋼板1は、高い耐食性を有することができる。さらに、保護層30が、屈折率が1.5以上である無機粒子31を含有することで、めっき層20の表面の明度が不均一であっても、被覆めっき鋼板1の外観の悪化が抑制される。被覆めっき鋼板1を製造する際には、後述するように、鋼板10に溶融めっき金属を付着させてから、ガスワイピング方式で、溶融めっき金属の付着量を調整するが、溶融めっき金属の付着量が不均一になることがある。特に、溶融めっき金属がMgを含有することで、溶融めっき金属の付着量が不均一になりやすい。Mgが溶融めっき金属の付着量の均一性に影響を与える理由や、溶融めっき金属の付着量の不均一性が、めっき層20の表面の明度に影響を与えるメカニズムは完全には解明されていない。しかし、例えば、製造時に溶融めっき金属の付着量が少ない部分では、めっき層20の表層におけるAl濃度が低下しやすいことが、めっき層20の表面の明度が不均一になる一因であると推察される。そのため、めっき層20の表面の明度が不均一になり、製造時に溶融めっき金属の付着量の少なかった部分が、他の部分と比較して黒っぽく見えるものと考えられる。しかし、本実施形態では、保護層30に含有される無機粒子31が、光を拡散反射させることによって、めっき層20の表面の不均一性を目立ちにくくすることができる。特に、無機粒子31の屈折率が1.5以上であることで、光がより拡散反射しやすくなる。このため、めっき層20の表面の明度が不均一であっても、保護層30において光が拡散反射され、めっき層20の明度の不均一性が視認されにくくなり、表面外観の悪化が抑制される。
被覆めっき鋼板1を構成する各層及び材料について詳細に説明する。
鋼板10としては、例えば薄鋼板、厚鋼板等の種々の部材が挙げられる。
[めっき層20]
めっき層20は、例えば溶融めっき浴に鋼板10を浸漬させる等の公知の手段で形成される。
めっき層20は、例えば溶融めっき浴に鋼板10を浸漬させる等の公知の手段で形成される。
めっき層20は、Al、Zn、及びMgを含有する。めっき層20がアルミニウム(Al)及び亜鉛(Zn)を含有すると、めっき層20の表面は、薄いアルミニウムの酸化皮膜によって覆われる。この酸化皮膜の保護作用によって、特にめっき層20の表面の耐食性が向上する。さらに、亜鉛による犠牲防食作用により被覆めっき鋼板1の切断端面におけるエッジクリープが抑制される。このため、被覆めっき鋼板1に高い耐食性が付与される。さらに、めっき層20がZnよりも卑な金属であるマグネシウム(Mg)を含有することで、めっき層20の犠牲防食作用が強化され被覆めっき鋼板1の耐食性がより向上する。
めっき層20の、Al含有量は1質量%以上75質量%以下であることが好ましい。Al含有量が1質量%以上であれば、めっき層20の表面における耐食性が確保されるため、被覆めっき鋼板1は、高い耐食性を有しうる。Al含有量が75質量%以下であればZnによる犠牲防食効果が充分に発揮されるとともにめっき層20の硬質化が抑制されて、被覆めっき鋼板1の折曲加工性を高くすることができる。Al含有量は、45質量%以上であればより好ましく、また65質量%以下であることもより好ましく、45質量%以上65質量%以下であれば更に好ましい。
めっき層20の、Mg含有量は0質量%を超えて6.0質量%以下であることが好ましい。Mg含有量が0.1質量%以上であるとMgの添加による効果が明瞭に現れる。Mg含有量が0.5質量%以上であると、耐食性向上効果が安定して得られるので、より好ましい。Mg含有量は、5.0質量%以下であればより好ましく、3.0質量%以下であれば更に好ましい。Mg含有量は、1.0質量%以上3.0質量%以下であれば特に好ましい。
めっき層20は、Si、Ni、Ce、Cr、Fe、Ca、Sr及び希土類から選択される一種以上の元素を含有してもよい。めっき層20が、Ni及びCr;Ca、Srなどのアルカリ土類元素;並びにY、La、Ceなどの希土類からなる群から選択される、一種以上の元素を含有する場合、めっき層20のアルミニウムに起因する保護作用と、亜鉛に起因する犠牲防食作用とがともに強化されることで、被覆めっき鋼板1の耐食性は更に向上する。
特に、めっき層20は、NiとCrとのうち、1種以上を含有することが好ましい。めっき層20がNiを含有する場合、めっき層20のNi含有量は、0質量%を超えて1質量%以下であることが好ましい。Ni含有量は、0.01質量%以上0.5質量%以下であればより好ましい。めっき層20がCrを含有する場合、めっき層20中のCr含有量は、0質量%を超えて1質量%以下であることが好ましい。この含有量は、0.01質量%以上0.5質量%以下であればより好ましい。これらの場合、被覆めっき鋼板1の耐食性が向上する。耐食性向上のためには、例えばNi及びCrが、鋼板10とめっき層20との界面付近に存在し、あるいはめっき層20内のNi及びCrの濃度分布が鋼板10に近い位置ほど濃度が高くなるような偏りを有していることが好ましい。
めっき層20は、Siを含有してもよい。めっき層20がSiを含有すると、被覆めっき鋼板1の機械的加工性を向上させることができる。めっき層20のSi含有量は、Al含有量に対して0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましい。SiのAlに対する含有量が0.5質量%以上であるとめっき層20中のAlと鋼板10との過度の合金化が充分に抑制される。SiのAlに対する含有量が10質量%より多くなるとSiによる作用が飽和するだけでなくめっき層20の作製時に溶融めっき浴中にドロスが発生しやすくなってしまう。SiのAlに対する含有量は特に1.0質量%以上であることが好ましい。また、SiのAlに対する含有量は特に5.0質量%以下であることが好ましい。Siの含有量が1.0質量%以上5.0質量%以下であれば特に好ましい。
めっき層20がSiを含有する場合、めっき層20中のSi:Mgの質量比が100:50〜100:300の範囲内であることが好ましい。この場合、めっき層20中のSi−Mg層の形成が特に促進され、めっき層20におけるしわの発生が更に抑制される。このSi:Mgの質量比は、更に100:70〜100:250であることが好ましく、更に100:100〜100:200の範囲内であることが好ましい。
めっき層20がSiを含有する場合、めっき層20は、0.2体積%以上15体積%以下のSi−Mg相を含むことが好ましい。Si−Mg相は、SiとMgとの金属間化合物で構成される層であり、めっき層20中に分散して存在することができる。めっき層20におけるSi−Mg相の体積割合は、めっき層20をその厚み方向に切断した場合の切断面におけるSi−Mg相の面積割合と等しい。めっき層20の切断面におけるSi−Mg相は、電子顕微鏡観察により明瞭に確認され得る。このため、切断面におけるSi−Mg相の面積割合を測定することで、めっき層20におけるSi−Mg相の体積割合を間接的に測定することができる。めっき層20中のSi−Mg相の体積割合が高いほど、めっき層20におけるしわの発生が抑制される。これは、めっき層20の作製時に溶融めっき金属が冷却されることで凝固してめっき層20が形成されるプロセスにおいて、溶融めっき金属が完全に凝固する前に、Si−Mg相が溶融めっき金属中で析出し、このSi−Mg相が溶融めっき金属の流動を抑制するためと考えられる。Si−Mg相の体積割合は0.2体積%以上10体積%以下であればより好ましく、0.4体積%以上5体積%以下であれば更に好ましい。
めっき層20は、Ca、Sr、Y、La及びCeのうち、1種類以上を含有してもよい。めっき層20がCaを含有する場合、めっき層20のCa含有量は、0質量%を超えて0.5質量%以下であることが好ましい。Ca含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下であればより好ましい。めっき層20がSrを含有する場合、めっき層20のSr含有量は、0質量%を超えて0.5質量%以下であることが好ましい。Sr含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下であればより好ましい。めっき層20がYを含有する場合、めっき層20のY含有量は、0質量%を超えて0.5質量%以下であることが好ましい。Y含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下であればより好ましい。めっき層20がLaを含有する場合、めっき層20のLa含有量は、0質量%を超えて0.5質量%以下であることが好ましい。La含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下であればより好ましい。めっき層20がCeを含有する場合、めっき層20のCe含有量は、0質量%を超えて0.5質量%以下であることが好ましい。Ce含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下であればより好ましい。これらの場合、被覆めっき鋼板1の耐食性が向上するとともに、めっき層20の表面における欠陥の抑制効果が期待される。
アルカリ土類元素(Be、Ca、Ba、Ra)、Sc、Y、及びランタノイド元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu等)は、Srと同様の作用を発揮する。めっき層20におけるこれらの成分の含有量の総量は、質量比率で1.0質量%以下であることが好ましい。
Znは、めっき層20の構成元素全体のうち、Zn以外の構成元素を除いた残部を占める。
めっき層20は、Al、Zn、Mg、Si、Ni、Ce、Cr、Fe、Ca、Sr及び希土類以外の元素を含有してもよい。例えば、めっき層20は、Pb、Sn、Co、B、Mn及びCuからなる群から選択される一種以上の元素を含有してもよい。Al、Zn、Mg、Si、Ni、Ce、Cr、Fe、Ca、Sr及び希土類以外の元素は、めっき層20中にその構成元素として含有していてもよく、鋼板10から溶出したり、めっき浴の原料中に不純物として混在したりしてもよい。めっき層20におけるAl、Zn、Mg、Si、Ni、Ce、Cr、Fe、Ca、Sr及び希土類以外の元素の総量の割合は、0.1質量%以下であることが好ましい。
ただし、言うまでもないが、めっき層20は、Pb、Cd、Cu、Mn等の不可避的不純物を含有してもよい。この不可避的不純物の含有量はできるだけ少ない方が好ましく、特にこの不可避的不純物の含有量の合計がめっき層20に対して質量比率で1質量%以下であることが好ましい。
鋼板10とめっき層20との間には、例えばAlとCrとを含有する合金層が介在していてもよい。
[保護層30]
保護層30は、一般に化成処理層とも呼ばれ、めっき層30を防食するために形成される層である。保護層30は、例えば鋼板10にめっき層20を作製し、めっき層20に化成処理剤を塗布して乾燥させることで形成される。
保護層30は、一般に化成処理層とも呼ばれ、めっき層30を防食するために形成される層である。保護層30は、例えば鋼板10にめっき層20を作製し、めっき層20に化成処理剤を塗布して乾燥させることで形成される。
保護層30は、樹脂を含有する。すなわち、保護層30は、樹脂を含有する化成処理剤によって形成される。化成処理剤は、例えばクロメート処理剤、3価クロム酸処理剤などのクロムを含有する処理剤;リン酸亜鉛処理剤、リン酸鉄処理剤などのリン酸系の処理剤;コバルト、ニッケル、タングステン、ジルコニウムなどの金属酸化物を単独であるいは複合して含有する酸化物処理剤;腐食を防止するインヒビター成分を含有する処理剤;バインダー成分(有機、無機、有機―無機複合など)とインヒビター成分を複合した処理剤;インヒビター成分と金属酸化物とを複合した処理剤;バインダー成分とシリカやチタニア、ジルコニアなどのゾルとを複合した処理剤;又は上記に例示した処理剤の成分を更に複合した処理剤である。
樹脂は、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、及びアミノ樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む。
樹脂は、ウレタン樹脂を含むことが好ましい。すなわち、保護層30は、ウレタン樹脂を含有することが好ましい。この場合、保護層30の耐食性を高めることができる。
樹脂を含有する化成処理剤のより好ましい例としては、ジルコニウムを含有する酸化物処理剤及びクロムを含有する処理剤が挙げられる。
ジルコニウムを含有する酸化物処理剤は、例えば、水及び水分散性のポリエステル系ウレタン樹脂と、水分散性アクリル樹脂と、炭酸ジルコニウムナトリウムなどのジルコニウム化合物と、ヒンダードアミン類とを含有する。水分散性のポリエステル系ウレタン樹脂は、例えばポリエステルポリオールと水添型イソシアネートとを反応させるとともにジメチロールアルキル酸を共重合させることで自己乳化させることで合成される。このような水分散性のポリエステル系ウレタン樹脂によって、乳化剤を使用することなく保護層30に高い耐水性を付与することができるとともに、被覆めっき鋼板1の耐食性や耐アルカリ性が向上しうる。
クロムを含有する処理剤は、例えば、水及び水分散性アクリル樹脂と、アミノ基を有するシランカップリング剤と、クロム酸アンモニウムや重クロム酸アンモニウム等のクロムイオンの供給源とを含有する。水分散性アクリル樹脂は、例えばアクリル酸などのカルボキシル基含有モノマーとアクリル酸グリシジルなどのグリシジル基含有モノマーとを共重合させることで得られる。この化成処理剤から形成される保護層30は、耐水性、耐食性、及び耐アルカリ性が高い。また、この化成処理剤から形成される保護層30は、溶融めっき鋼板1の白錆や黒錆発生を抑制することができ、溶融めっき鋼板1の耐食性が向上しうる。
保護層30は、無機粒子31を含有する。無機粒子31の屈折率は、1.5以上である。保護層30が屈折率が1.5以上である無機粒子31を含有することで、光が保護層30において拡散反射され、めっき層20の表面の明度が不均一な場合でも、被覆めっき鋼板1の表明外観の悪化が抑制される。
無機粒子31の種類は特に限定されず、1.5以上の屈折率を有するものであればよい。1.5以上の屈折率を有する無機粒子31の例は、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、鉄黒、硫酸バリウム、及びカーボンブラックを含む。これらのうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機粒子31の屈折率の上限は特に限定されないが、例えば4.0以下である。また、無機粒子31の屈折率は、2.0以上であることがより好ましい。この場合、被覆めっき鋼板1の表面外観の悪化がより抑制される。
無機粒子31と保護層30に含有される樹脂との屈折率差は、絶対値で0.3以上であることが好ましい。この場合、保護層30において光がより拡散反射されやすくなるため、めっき層20の明度の不均一性が更に目立ちにくくなる。無機粒子31と樹脂との屈折率差は、絶対値で0.5以上であることがより好ましい。無機粒子31と樹脂との屈折率差の上限は特に限定されないが、例えば、絶対値で3.0以下であってよい。
無機粒子31の平均粒径は、0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましい。無機粒子31の平均粒径が0.1μm以上であることで、保護層30は、めっき層20の表面の明度の不均一性をより目立たなくすることができる。また、無機粒子31の平均粒径が1.0μm以下であることで、無機粒子31が保護層30からはみ出て保護層30の表面の平滑性が低下することを防げるため、保護層30の耐食性が低下することを抑制できる。無機粒子31の平均粒径は、0.2μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。この場合、保護層30は、めっき層20の表面の明度の不均一性を更に目立たなくすることができる。無機粒子31の平均粒径は、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から算出される体積基準のメディアン径であり、市販のレーザー解析・散乱式粒度分布測定装置を用いて得られる。
無機粒子31は、保護層30に0.1質量%以上5.0質量%以下で含有されることが好ましい。無機粒子31が、保護層30に0.1質量%以上含有されることで、光が保護層30において十分に拡散反射され、めっき層20の表面の明度の不均一性がより目立ちにくくなる。また、無機粒子31が、保護層30に5.0質量%以下で含有されることで、被覆めっき鋼板1の金属光沢が低下することを防ぐことができる。このため、被覆めっき鋼板1は、無塗装の状態であっても、めっき層20の表面の明度の不均一性が目立ちにくく、また十分な金属光沢を有するため、良好な表面外観を有しうる。無機粒子31は、保護層30に0.3質量%以上3.0質量%以下で含有されることがより好ましい。
無機粒子31は、白色顔料を含むことが好ましい。すなわち、保護層30は、白色顔料を含有することが好ましい。保護層30が白色顔料を含有することで、保護層30において光がより拡散反射されやすくなるため、めっき層20の表面の明度の不均一性が更に目立ちにくくなる。白色顔料の例は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムを含む。これらのうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
白色顔料は、酸化チタンを含むことが特に好ましい。すなわち、保護層30は、酸化チタンを含有することが好ましい。保護層30が酸化チタンを含有することで、保護層30において光が特に拡散反射されやすくなるため、めっき層20の表面の明度の不均一性が特に目立ちにくくなる。
白色顔料は、保護層30に0.1質量%以上5.0質量%以下で含有されることが好ましい。白色顔料が、保護層30に0.1質量%以上含有されることで、光が保護層30において十分に拡散反射され、めっき層20の表面の明度の不均一性がより目立ちにくくなる。また、白色顔料が、保護層30に5.0質量%以下で含有されることで、被覆めっき鋼板1の金属光沢が低下することを防ぐことができる。このため、被覆めっき鋼板1は、無塗装の状態であっても、めっき層20の表面の明度の不均一性が目立ちにくく、また十分な金属光沢を有するため、良好な表面外観を有しうる。白色顔料は、保護層30に1.0質量%以上3.0質量%以下で含有されることがより好ましい。
保護層30は、更に濃色顔料を含むことが好ましい。保護層30が濃色顔料を含むことで、めっき層20の表面の明度の不均一性がより隠蔽されやすくなる。濃色顔料の例は、カーボンブラック、鉄黒、酸化クロム、酸化鉄、及びアルミン酸コバルトを含む。これらのうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
濃色顔料は、保護層30に0.1質量%以上3.0質量%以下で含有されることが好ましい。濃色顔料が、保護層30に0.3質量%以上含有されることで、めっき層20の表面の明度の不均一性がより隠蔽されやすくなる。また、濃色顔料が、保護層30に3.0質量%以下で含有されることで、被覆めっき鋼板1の金属光沢が低下することを防ぐことができる。このため、被覆めっき鋼板1は、無塗装の状態であっても、めっき層20の表面の明度の不均一性が目立ちにくく、また十分な金属光沢を有するため、良好な表面外観を有しうる。濃色顔料は、保護層30に0.3質量%以上1.5質量%以下で含有されることがより好ましい。
保護層30は、無機粒子31及び濃色顔料以外の添加剤をさらに含有してもよい。保護層30は、例えば、屈折率が1.5未満である無機粒子、有機粒子、架橋剤、密着性付与剤、及び防錆剤等を含有しうる。
保護層30の付着量は、0.3g/m2以上5.0g/m2以下であることが好ましい。保護層30の付着量がこの範囲内であることで、保護層30が良好な耐食性を有するとともに、めっき層20の表面の明度の不均一性を十分に隠蔽することができる。保護層30の付着量は、0.5g/m2以上3.0g/m2以下であることがより好ましい。
めっき層20と保護層30との間には、保護層30以外の化成処理層が形成されていてもよい。また、めっき層20上にニッケルめっき処理、コバルトめっき処理といっためっき処理が施されていてもよい。
また保護層30上に、塗料を塗布して塗膜が形成されてもよい。たとえば、樹脂及び顔料を含有する塗料を保護層30上に塗布し、焼付を行うことで塗膜を形成することができる。また、保護層30上にクリア塗料を塗布、成膜してクリア層を形成してもよい。ただし、本実施形態では、被覆めっき鋼板1は、無機粒子31を含有する保護層30を備えるため、無塗装であっても、めっき層20の表面の明度の不均一性に起因する外観の悪化が抑制される。
めっき層20及び保護層30は、鋼板10の片面にのみ設けられていてもよく、鋼板10の両面のそれぞれに設けられていてもよい。
被覆めっき鋼板1における、透かし角度110°でのL*値は、15以上30以下であることが好ましい。L*値は、市販の変角色差計を用いて測定することができる。透かし角度110°でのL*値とは、保護層30上における、一方向に100mm間隔で並ぶ少なくとも5箇所の位置で、透かし角度110°でのL*値を測定した結果の平均値を意味する。また、透かし角度とは、被覆めっき鋼板に対して45°で入射した光の正反射方向からずれる角度を意味する。すなわち、透かし角度110°でのL*値とは、次のようにして測定される。まず、CIEの標準光源D65を用いて、光源から、鋼板に対して45°の角度で光を入射させる。この入射光の正反射光に対して110°の方向に反射する反射光のL*値を測定する。透かし角度110°でのL*値が、15以上であることで、被覆めっき鋼板1におけるめっき層20の表面の明度の不均一性がより目立ちにくい。また、透かし角度110°でのL*値が、30以下であることで、被覆めっき鋼板1の金属光沢が低下することを防ぐことができる。被覆めっき鋼板1における、透かし角度110°でのL*値は、21以上27以下であることがより好ましい。
[被覆めっき鋼板の製造方法]
本実施形態に係る被覆めっき鋼板1は、鋼板10にめっき処理を施すことでめっき層20を形成し、更にめっき層20の上に保護層30を形成することで製造される。
本実施形態に係る被覆めっき鋼板1は、鋼板10にめっき処理を施すことでめっき層20を形成し、更にめっき層20の上に保護層30を形成することで製造される。
鋼板10をめっき処理する方法としては、例えば鋼板10を、無酸化炉内で予備加熱した後に還元炉内で還元焼鈍し、続いて溶融めっき浴に浸漬してから引き上げる方法が挙げられる。また、鋼板10をめっきする別の方法としては、例えば全還元炉を用いる方法が挙げられる。いずれの方法においても、鋼板10に溶融めっき金属を付着させてから、ガスワイピング方式で、溶融めっき金属の付着量を調整し、次いで冷却することで、鋼板10にめっき層20を形成することができる。これらの工程は連続的に行うことができる。
めっき層20上に保護層30を形成する前に、めっき層20の表面に対する下地処理として、純水や各種有機溶剤液による洗浄や、酸、アルカリや各種エッチング剤を任意に含む水溶液や各種有機溶剤液による洗浄などが施されてもよい。このようにめっき層20の表面が洗浄されると、めっき層20の表層にMg系酸化皮膜が少量存在したり、めっき層20の表面に無機系及び有機系の汚れ等が付着していたりしても、これらのMg系酸化皮膜や汚れ等がめっき層20から除去され、これによりめっき層20と保護層30との密着性が改善され得る。
保護層30は、上述した化成処理剤を用い、ロールコート法、スプレー法、浸漬法、電解処理法、エアーナイフ法など公知の方法で形成され得る。化成処理剤の塗布後、必要に応じ、更に常温放置や、熱風炉や電気炉、誘導加熱炉などの加熱装置による乾燥や焼付けなどの工程が追加されてもよい。赤外線類、紫外線類や電子線類などエネルギー線による硬化方法が適用されてもよい。乾燥時の温度や乾燥時間は、使用した化成処理剤の種類や、求められる生産性などに応じて適宜決定される。このようにして形成される保護層30は、めっき層20上で、連続状若しくは非連続状の皮膜となる。保護層30の厚みは、処理の種類、求められる性能などに応じて、適宜決定される。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(1)被覆めっき鋼板の作製
まず、鋼板上にめっき層(Al含有量55質量%、Mg含有量2質量%、Zn含有量43質量%)を有する、厚み0.5mm、幅900mmの長尺のめっき鋼板(日鉄住金鋼板株式会社製のSGL鋼板)を用意した。使用しためっき鋼板は、いずれもめっき層の明度が同程度に不均一である。
まず、鋼板上にめっき層(Al含有量55質量%、Mg含有量2質量%、Zn含有量43質量%)を有する、厚み0.5mm、幅900mmの長尺のめっき鋼板(日鉄住金鋼板株式会社製のSGL鋼板)を用意した。使用しためっき鋼板は、いずれもめっき層の明度が同程度に不均一である。
表1の「組成」の欄に示す組成を有する化成処理剤を、上記のめっき層の上にバーコーターにより塗布してから、最高到達温度が90℃で5秒乾燥させることで、保護層を形成した。最高到達温度とは、乾燥時に到達する鋼板の最高温度を意味する。保護層の付着量は、表1の「付着量」の欄に示す通りである。
これにより、実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板を得た。
なお、表1の「組成」欄に記載の各成分の詳細は、以下の通りである。
・樹脂:水系ウレタン樹脂、第一工業製薬株式会社製、品名スーパーフレックス210
・酸化チタン:石原産業株式会社製、品名タイペークCR−90、屈折率2.72、平均粒径0.25μm
・酸化亜鉛A:堺化学工業株式会社製、品名XZ−300F−LP、屈折率2.00、平均粒径0.10
・酸化亜鉛B:堺化学工業株式会社製、品名XZ−3000F−LP、屈折率2.00、平均粒径3.00
・シリカ:日産化学工業株式会社製、品名スノーテックスMP−4540M、屈折率1.47、平均粒径0.45μm
・Cr・Fe焼成顔料:東罐マテリアル・テクノロジー株式会社、品名42−707A
・カーボンブラック:三菱ケミカル株式会社製、品名MA100
・エポキシ化合物:ナガセケムテックス株式会社製、品名デナコールEX−614B
・界面活性剤:ビッグケミー・ジャパン株式会社製、品名BYK−348
・樹脂:水系ウレタン樹脂、第一工業製薬株式会社製、品名スーパーフレックス210
・酸化チタン:石原産業株式会社製、品名タイペークCR−90、屈折率2.72、平均粒径0.25μm
・酸化亜鉛A:堺化学工業株式会社製、品名XZ−300F−LP、屈折率2.00、平均粒径0.10
・酸化亜鉛B:堺化学工業株式会社製、品名XZ−3000F−LP、屈折率2.00、平均粒径3.00
・シリカ:日産化学工業株式会社製、品名スノーテックスMP−4540M、屈折率1.47、平均粒径0.45μm
・Cr・Fe焼成顔料:東罐マテリアル・テクノロジー株式会社、品名42−707A
・カーボンブラック:三菱ケミカル株式会社製、品名MA100
・エポキシ化合物:ナガセケムテックス株式会社製、品名デナコールEX−614B
・界面活性剤:ビッグケミー・ジャパン株式会社製、品名BYK−348
(2)被覆めっき鋼板の評価
(2−1)目視評価
実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板におけるめっき層の明度の不均一性を、目視によって観察し、以下の基準で評価した。その結果を表1の「目視」欄に示す。
A:めっき層の表面の明度は均一であった
B:めっき層の表面の明度はわずかに不均一であった C:めっき層の表面の明度は不均一であった
(2−1)目視評価
実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板におけるめっき層の明度の不均一性を、目視によって観察し、以下の基準で評価した。その結果を表1の「目視」欄に示す。
A:めっき層の表面の明度は均一であった
B:めっき層の表面の明度はわずかに不均一であった C:めっき層の表面の明度は不均一であった
(2−2)L*値の測定
変角色差計(X−Rite株式会社製、品番MA−68II)を用いて、透かし角度を110°に設定し、実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板の保護層上のL*値を、長さ方向に100mm間隔で5箇所の位置で測定した。このL*値の平均値を表1の「L*値」欄に示す。
変角色差計(X−Rite株式会社製、品番MA−68II)を用いて、透かし角度を110°に設定し、実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板の保護層上のL*値を、長さ方向に100mm間隔で5箇所の位置で測定した。このL*値の平均値を表1の「L*値」欄に示す。
(2−3)ΔLの測定
変角色差計(X−Rite株式会社製、品番MA−68II)を用いて、透かし角度を110°に設定し、実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板の保護層上のL*値を、長さ方向に100mm間隔で5箇所の位置で測定した。このL*値の最大値と最小値の差を絶対値で「ΔL」欄に示す。
変角色差計(X−Rite株式会社製、品番MA−68II)を用いて、透かし角度を110°に設定し、実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板の保護層上のL*値を、長さ方向に100mm間隔で5箇所の位置で測定した。このL*値の最大値と最小値の差を絶対値で「ΔL」欄に示す。
(2−4)金属光沢
実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板におけるめっき層の表面の金属光沢を、目視によって観察し、以下の基準で評価した。その結果を表1の「金属光沢」欄に示す。
A:めっき層の表面の金属光沢は、良好であった
B:めっき層の表面に金属光沢が良好ではない箇所がみられた
実施例1〜12及び比較例1の被覆めっき鋼板におけるめっき層の表面の金属光沢を、目視によって観察し、以下の基準で評価した。その結果を表1の「金属光沢」欄に示す。
A:めっき層の表面の金属光沢は、良好であった
B:めっき層の表面に金属光沢が良好ではない箇所がみられた
(2−5)遮熱性
紫外可視近赤外分光光度計(島津製作所株式会社製、品番UV−3600Plus)を用いて、実施例11及び12の被覆めっき鋼板のJIS K 5602で規定される780〜2500nmでの日射反射率を測定した。その結果を、以下の基準で評価し、表1の「遮熱性」欄に示す。
A:被覆めっき鋼板の日射反射率が、60%以上であった
B:被覆めっき鋼板の日射反射率が、60%未満であった
紫外可視近赤外分光光度計(島津製作所株式会社製、品番UV−3600Plus)を用いて、実施例11及び12の被覆めっき鋼板のJIS K 5602で規定される780〜2500nmでの日射反射率を測定した。その結果を、以下の基準で評価し、表1の「遮熱性」欄に示す。
A:被覆めっき鋼板の日射反射率が、60%以上であった
B:被覆めっき鋼板の日射反射率が、60%未満であった
1 被覆めっき鋼板
10 鋼板
20 めっき層
30 保護層
31 無機粒子
10 鋼板
20 めっき層
30 保護層
31 無機粒子
Claims (10)
- 鋼板と、めっき層と、保護層と、をこの順に積層して備え、
前記めっき層は、Al、Zn、及びMgを含有し、
前記保護層は、樹脂及び屈折率が1.5以上である無機粒子と濃色顔料とを含有し、
JIS K 5602で規定される780〜2500nmでの日射反射率が、60%以上である、
被覆めっき鋼板。 - 前記無機粒子の平均粒径は、0.1μm以上1.0μm以下である、
請求項1に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記無機粒子は、前記保護層に0.1質量%以上5.0質量%以下で含有される、
請求項1又は2に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記無機粒子は、白色顔料を含む、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記白色顔料は、前記保護層に0.1質量%以上5.0質量%以下で含有される、
請求項4に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記白色顔料は、酸化チタンを含む、
請求項4又は5に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記濃色顔料は、前記保護層に0.1質量%以上3.0質量%以下で含有される、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記保護層の付着量は、0.3g/m2以上5.0g/m2以下である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の被覆めっき鋼板。 - 前記めっき層の、Al含有量は1質量%以上75質量%以下であり、Mg含有量は6.0質量%以下である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の被覆めっき鋼板。 - 透かし角度110°でのL*値は、15以上30以下である、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の被覆めっき鋼板。
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