JP7230448B2

JP7230448B2 - 溶融Ａｌ系めっき鋼板

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Publication number: JP7230448B2
Application number: JP2018215995A
Authority: JP
Inventors: 康太郎石井; 智啓栗山; 保徳服部
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: JP2020084224A

Description

本発明は、耐疵付き性に優れる溶融Ａｌ系めっき鋼板に関する。

めっき鋼板をプレス加工などにより加工して得られた加工品を運搬する場合、一般的には複数の加工品が積み重ねられて運搬されることが多い。そのため、運搬時にめっき鋼板のエッジ部が加工品のめっき面と接触することにより、鋼素地に達するような疵がめっき面に入ることがある。また、めっき鋼板が屋根や壁などに用いられる場合、施工現場においてめっき鋼板が工具や資材と接触して擦れることもある。このような場合にも、鋼素地に達するような疵がめっき面に入ることがある。

めっき面に鋼素地に達するような疵が入った場合、めっき鋼板がＺｎ（亜鉛）系めっき鋼板であれば、めっき層のＺｎの犠牲防食作用により鋼素地が直ちに腐食することはない。しかしながら、めっき鋼板がＡｌ（アルミニウム）系めっき鋼板である場合には、めっき層のＡｌによる鋼素地に対する犠牲防食作用がＺｎ系めっき鋼板と比較して小さいため、鋼素地が腐食して意匠面、耐久性の観点から問題になることがある。

このような問題を解決するために、めっき層を硬質化する手法、または、めっき面に塗装を施す手法が知られている。

特許文献１には、溶融Ａｌ－Ｚｎ－Ｓｉ合金めっき鋼板のめっき層にＭｇを添加することにより、めっき層に曲げ加工を行った場合にめっき層のクラック率評定が大きくなる、すなわちめっき層の延性が小さくなることが開示されている。言い換えれば、めっき層が硬化していることが示されている。

特許文献２には、基材鋼材の表面にアルミニウム・亜鉛合金めっき層が施され、その上層に架橋性官能基を有する有機ケイ化化合物を造膜成分とする塗膜が被覆されている表面処理溶融めっき鋼材が開示されている。当該技術では、アルミニウム・亜鉛合金めっき層の上層に塗膜を被覆することにより、加工部耐食性、耐疵付き性、および耐汚染性に優れた表面処理溶融めっき鋼材を実現している。

特表２００８－５３４７８６号公報特開２０１３－０４４０２５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、塗装を施した後のエッジアンダーカット長さが増大し、耐食性が低下することが開示されている。すなわち、めっき層を硬質化する代わりに他の性能が低下してしまう。また、特許文献２の技術では、塗膜を形成するためにコストアップになってしまう。

本発明の一態様は、耐疵付き性以外の性能が低下せず、かつ、コストをかけずに製造することができる、耐疵付き性に優れる溶融Ａｌ系めっき鋼板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る溶融Ａｌ系めっき鋼板は、鋼板の表面に、Ａｌ系合金の被覆層を有する溶融Ａｌ系めっき鋼板であって、前記被覆層は、前記鋼板の表面に形成されたＡｌを主体とするめっき層と、前記めっき層と前記鋼板との間に形成された、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなる合金層とを有し、前記表面に平行な方向における基準となる長さを基準長さとし、前記表面に垂直な平面によって前記溶融Ａｌ系めっき鋼板を切断したときの断面において、前記平行な方向における幅であって前記基準長さに相当する幅を有する領域における前記めっき層と前記合金層との境界線の全長が、前記基準長さの１．３倍以上である。

本発明の一態様によれば、耐疵付き性以外の性能が低下せず、かつ、コストをかけずに製造することができる、耐疵付き性に優れる溶融Ａｌ系めっき鋼板を実現できる。

実施形態１に係る溶融Ａｌ系めっき鋼板の、基材鋼板の表面に対して垂直な断面の模式図である。（ａ）は、断面観察長さを説明するための模式図であり、（ｂ）は、めっき層と合金層との界面の長さを説明するための図である。実施形態２に係る溶融Ａｌ系めっき鋼板の、基材鋼板の表面に対して垂直な断面の模式図である。本発明の実施例および比較例としての溶融Ａｌ系めっき鋼板における合金層の模式図である。

以下、本発明について、詳細に説明する。なお、本明細書中の「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」を意味する。例えば、明細書中で「１％～５％」または「１～５％」と記載されていれば、「１％以上、５％以下」を示す。また、本明細書中では、特に明記しない限り、組成を示す際に用いる「％」は、「質量％」を意味するものとする。

（本発明の概要）
本発明の溶融Ａｌ系めっき鋼板は、基材鋼板の表面に、Ａｌ系合金の被覆層を有する溶融Ａｌ系めっき鋼板であって、被覆層は、基材鋼板の表面に形成されたＡｌを主体とするめっき層（以下では、Ａｌめっき層とも称する）と、めっき層と基材鋼板との間に形成された、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなる合金層とを有している。

ここで、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金は、Ａｌめっき層および基材鋼板よりも硬いため、Ａｌめっき層の表面から疵が入ろうとしたときに、硬い合金層で疵の進行が止まり、基材鋼板まで達しないことがある。しかしながら、硬い合金層がＡｌめっき層と基材鋼板の界面に存在するだけでは、疵が基材鋼板に到達することを阻止するために十分ではない。

本発明者らは、鋭意研究の結果、溶融Ａｌ系めっき鋼板の断面において、Ａｌめっき層と合金層との界面の長さが断面観察長さに対して１．３倍以上の長さを有するように、溶融Ａｌ系めっき鋼板の構造を設計することにより、疵が基材鋼板に到達することを抑制することができることを見出した。

溶融Ａｌ系めっき鋼板の断面において、Ａｌめっき層と合金層との界面の長さが断面観察長さに対して１．３倍以上の長さを有するという条件を満たすための具体的な手段の例について、以下の実施形態１および実施形態２において詳細に説明する。

〔実施形態１〕
（溶融Ａｌ系めっき鋼板１の構造）
図１の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における溶融Ａｌ系めっき鋼板１の、基材鋼板１０の表面に対して垂直な断面の模式図である。なお、後述するように、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の構造が、図１の（ａ）に示す構造となるか、図１の（ｂ）に示す構造となるかは、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の合金層２２に含まれるＣｒの量による。

図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、溶融Ａｌ系めっき鋼板１は、基材鋼板１０（鋼板）と、被覆層２０とを有している。

基材鋼板１０は、特に制限されるものではなく、従来から溶融Ａｌ系めっき鋼板のめっき原板として適用されている鋼種をはじめ、用途に応じて種々の鋼種の中から選択することができる。例えば、耐食性を重視する用途ではステンレス鋼板を基材鋼板１０として適用すればよい。基材鋼板１０の板厚は、限定されないが、例えば０.４～３．２ｍｍとすることができる。

被覆層２０は、Ａｌを主体とするめっき層２１と、合金層２２とを含んでいる。被覆層２０は、質量％で、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉを含む。本明細書中では、これらの層の基材鋼板１０への付着量に関して、被覆層２０の付着量を被覆材料付着量、めっき層２１の付着量をめっき付着量、合金層２２の付着量を合金付着量と、それぞれ称する。

被覆層２０中のＡｌの濃度範囲は特に定めないが、７５％よりも大きいことが好ましい。これは、溶融Ａｌ系めっき鋼板において、めっき層中のＡｌの濃度が高いほど長期耐久性が優れるためである。

合金付着量は、めっき浴の温度、めっき浴の組成などの条件によって変化する。被覆層２０中のＦｅの濃度は、めっき付着量と合金付着量との比が変動するため濃度範囲を設定しない。

合金層２２は、めっき層２１と基材鋼板１０の表面との間に形成されている層である。合金層２２は、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３（第１合金部）と、Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４（第２合金部）とを含む。

なお、以降における合金層２２の組成の分析は、合金層断面組織のＥＤＳ（Energy Dispersive X-ray Spectrometry）測定による結果であるが、ＥＤＳ測定以外の分析手法を否定するものではない。

Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、めっき層２１とＡｌ－Ｆｅ系合金層２４と間に位置しており、めっき層２１と接している。Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、２％以上１０％以下のＣｒを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物からなる。Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３の代表的な組成は、Ａｌ：６０～７０％、Ｆｅ：２０％～３０％、Ｓｉ：５％～１２％、Ｃｒ：２％～１０％である。Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物は、その組成より恐らくＡｌ_８Ｆｅ_２Ｓｉから構成されると考えられる。

Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、粒状の、Ｃｒを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物（以下では、単にＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物と称する）が、めっき層２１とＡｌ－Ｆｅ系合金層２４の間に集合することで形成される。

被覆層２０におけるＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物の割合は、被覆層２０中のＣｒの濃度に比例して増加する。そのため、被覆層２０中のＣｒの濃度が低い（具体的には、０．５％以下）と、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物は、Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４上に互いに離散した粒状（塊状）に形成される（図１の（ｂ）参照）。この場合、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、層状にならず不連続となる。一方で、被覆層２０中のＣｒの濃度が高い（具体的には、０．５％よりも多い）と、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が多量に形成されるため、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、層状（連続）となる（図１の（ａ）参照）。

Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４は、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３と、基材鋼板１０との間に位置しており、基材鋼板１０と接している。Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４は、第１層２５と第２層２６とを含む。Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４は、Ｃｒの含有量が１％以下となっている。

第１層２５は、Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４における、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の表層側に位置している。第１層２５の代表的な組成は、Ａｌ：５５％～７０％、Ｆｅ：３０％～４０％、Ｓｉ：０．５％～４％、Ｃｒ：０．１％～１．０％である。第１層２５は、その組成より恐らくＡｌ_１３Ｆｅ_４から構成されると考えられる。

第２層２６は、Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４における、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の鋼板側に位置している。第２層２６の代表的な組成は、Ａｌ：４５～６０％、Ｆｅ：４０％～５０％、Ｓｉ：０．５％～５％、Ｃｒ：０．０５％～０．７％である。第２層２６は、その組成より恐らくＡｌ_５Ｆｅ_２から構成されると考えられる。

（溶融Ａｌ系めっき鋼板の製造方法）
溶融Ａｌ系めっき鋼板１の製造方法は、浸漬工程と、冷却工程とを含む。

浸漬工程は、質量％で、溶融Ａｌ系めっき浴（以下では、単にめっき浴と呼称する）に基材鋼板１０を浸漬する工程である。

本実施形態におけるめっき浴は、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉを含む。なお、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の成分組成は、めっき浴の組成とほぼ同一となる。

めっき浴中のＦｅ濃度は、実操業における、基材鋼板１０またはめっき設備（具体的には、めっき釜、浸漬ロール）などからのめっき浴中への鉄の溶出と、浸漬工程後に鋼板により持ち出されるめっき浴を補充するために供給される新浴(Ｆｅをほとんど含まない)による希釈とのバランスで決まる。めっき浴中のＦｅ濃度は、めっき浴温度などの操業条件によるが、通常は１．５％～３．０％の範囲に収まる。

めっき浴中には必要に応じて、製造性や耐食性向上を目的にアルカリ土類金属、または、スパングルの微細化を目的にＴｉおよび／またはＢの添加をしてもよい。この場合、被覆層２０中におけるそれぞれの濃度は１％以下まで添加してもよい。

また、めっき浴中には、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎなどをそれぞれの目的に応じて含ませてもよい。また、これらの元素は、原料などから不可避的に混入する場合もある。これらの元素は、被覆層２０中にそれぞれ最大で１％程度含まれていてもよい。

めっき浴の融点は、その浴組成により変化するが、おおむね６００～６４０℃である。そのため、当該融点に合わせてめっき浴の温度を６５０℃～７００℃に設定すればよい。

浸漬工程において、めっき浴浸漬直前の基材鋼板１０の温度は、６２０℃～７００℃であることが好ましい。これは、基材鋼板１０の温度が６２０℃未満では、めっき浴と基材鋼板１０との反応が十分に進行せず、被覆層２０と基材鋼板１０とを十分に密着させることができない虞があるためである。一方で、基材鋼板の温度が７００℃を超えると、過剰な厚さの合金層２２が形成される虞がある。また、めっき浴温度から１００℃以上異なるような、極端に離れた温度の基材鋼板１０を連続的にめっき浴に浸漬・通過させることは、めっき浴温度の管理上、大きな困難を伴う。

基材鋼板１０のめっき浴への浸漬時間は、１秒～５秒とすることが好ましい。浸漬時間が１秒未満では、めっき浴と基材鋼板１０の反応時間が十分に確保されず、被覆層２０と基材鋼板１０とを十分に密着させることができない虞がある。また、浸漬時間が５秒を超えると、過剰な厚さの合金層２２を形成する虞がある。

基材鋼板１０へのめっき付着量は、特に限定されるものでは無いが、例えば、片面付着量で２０ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下の範囲を挙げることができる。

冷却工程は、前記溶融Ａｌ系めっき浴から引き上げられた基材鋼板１０を冷却する工程である。冷却工程において、めっき浴から基材鋼板１０を引き上げた時点から凝固までの冷却速度を５℃／秒～３０℃／秒（より好ましくは、１０℃／秒～２０℃／秒）とすることにより、溶融Ａｌ系めっき鋼板１を製造することができる。

以上のように、溶融Ａｌ系めっき鋼板１は、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉを含むめっき浴を用いて製造される。換言すれば、溶融Ａｌ系めっき鋼板１の被覆層２０は、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉを含む。

上記の製造方法で製造された溶融Ａｌ系めっき鋼板１の合金層２２は、（１）めっき層２１と接する、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなるＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３と、（２）基材鋼板１０に接するＡｌ－Ｆｅ系合金からなる、連続層であるＡｌ－Ｆｅ系合金層２４と、を含む。

ここで、上述したように、被覆層２０中のＣｒの濃度が低い（具体的には、０．５％以下）と、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物は、Ａｌ－Ｆｅ系合金層２４上に互いに離散した粒状（塊状）に形成される。そのため、めっき層２０と合金層２２との界面の長さが、断面観察長さの１．３倍以上となる。

また、被覆層２０中のＣｒの濃度が高い（具体的には、０．５％よりも多い）と、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が多量に形成されるため、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、層状（連続）となる。この場合には、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３は、粒状のＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が凝集することによって層状に形成される。そのため、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部２３の表面に凹凸が形成される。その結果、めっき層２０と合金層２２との界面の長さが、断面観察長さの１．３倍以上となる。

ここで、本明細書における「断面観察長さ」および「めっき層２０と合金層２２との界面の長さ」について、図２を参照しながら説明する。図２の（ａ）は、断面観察長さを説明するための模式図であり、図２の（ｂ）は、めっき層２０と合金層２２との界面の長さを説明するための図である。

本明細書における断面観察長さＬ１は、図２の（ａ）に示すように、例えば、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡により溶融Ａｌ系めっき鋼板１を観察する場合において、基材鋼板１０の表面に平行な線分であって、観察画面の一方の端から他方の端までの線分の長さを意味する。

本明細書におけるめっき層２０と合金層２２との界面の長さＬ２は、図２の（ｂ）に示すように、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡により溶融Ａｌ系めっき鋼板１を観察する場合において、観察画面における、めっき層２１と合金層２２との境界線の全長を意味する。

換言すれば、「めっき層２０と合金層２２との界面の長さが、断面観察長さの１．３倍以上である」とは、基材鋼板１０の表面に平行な方向における基準となる長さを基準長さとしたときに、基材鋼板１０の表面に垂直な平面によって溶融Ａｌ系めっき鋼板１を切断したときの断面において、基材鋼板１０の表面に平行な方向における幅であって上記基準長さに相当する幅を有する領域におけるめっき層２１と合金層２２との境界線の全長が、上記基準長さの１．３倍以上であることを意味する。

なお、本願発明の特徴点である「めっき層２０と合金層２２との界面の長さが、断面観察長さの１．３倍以上である」ことを特定するためには、上記基準長さとしての観察画面の幅（すなわち、観察画面における基材鋼板１０の表面に平行な方向における長さ）が少なくとも１００μｍである必要がある。

上記のように、本実施形態の溶融Ａｌ系めっき鋼板１は、めっき層２０と合金層２２との界面の長さが、断面観察長さの１．３倍以上となっている。当該構造を有する溶融Ａｌ系めっき鋼板１は、Ａｌめっき層の表面から疵が入ろうとしたときに、従来の溶融Ａｌ系めっき鋼板と比べて、疵が基材鋼板に到達することをより抑制することができる。これは、鋼板のエッジ部など鋭利なものがめっき層２１と接触して疵が入る場合に、めっき層２１と合金層２２との界面において疵を進展させようとする力の方向が変わることにより、疵が合金層２２の内部で止まり、基材鋼板１０まで到達しないためであると考えられる。

以上のように、本実施形態の溶融Ａｌ系めっき鋼板１は、耐疵付性に優れ、耐食性の低下がなく、かつ、コストをかけずに製造することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａの構造）
図３は、本実施形態における溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａの、基材鋼板１０の表面に対して垂直な断面の模式図である。

図３に示すように、溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａは、実施形態１における被覆層２０に代えて被覆層２０Ａを有している。

被覆層２０Ａは、めっき層２１と、合金層２２Ａとを含んでいる。

合金層２２Ａは、めっき層２１と基材鋼板１０の表面との間に形成されている層である。合金層２２Ａは、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなっている。

溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａでは、合金層２２ＡがＣｒを実質的に含まない。このため、溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａでは、実施形態１における溶融Ａｌ系めっき鋼板１とは異なり、合金層２２Ａにおいて、粒状の、Ｃｒを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が形成されない。そのため、従来のように基材鋼板１０に対して単にめっきを施すだけでは、めっき層と合金層との界面の長さを断面観察長さの１．３倍以上とすることができない。

そこで、溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａでは、めっきを施す前に、基材鋼板１０に対して所定の表面粗さを付与する処理（以降では、高粗度化処理と称する）を行う。高粗度化処理は、特に限定されるものではないが、例えば、所定の粒度を有する粒子（例えば、アルミナ粒子）を用いたブラスト処理によって行うことができる。

次に、溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａの製造方法について説明する。溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａの製造方法は、基材鋼板１０の表面に対して所定の表面粗さを付与する高粗度化処理工程と、浸漬工程と、冷却工程とを含む。冷却工程は、実施形態１と同様である。また、浸漬工程は、めっき浴にＣｒを含ませないこと以外は、実施形態１と同様である。

溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａは、基材鋼板１０に対して予め高粗度化処理を行うことにより、めっき層と合金層との界面の長さが断面観察長さの１．３倍以上となっている。その結果、従来の溶融Ａｌ系めっき鋼板と比べて、疵が基材鋼板に到達することをより抑制することができる。また、溶融Ａｌ系めっき鋼板１Ａは、耐食性の低下がなく、かつ、コストをかけずに製造することができる。

本発明の発明例および比較例として、表１に示す化学組成を有する冷延焼鈍鋼板（寸法：１３０ｍｍ×４０ｍｍ、板厚：０．８ｍｍ、表面粗さＲａ：０．５０μｍ（ＪＩＳＢ０６０１「線粗さ」に基づく））を基材鋼板として、溶融Ａｌ系めっき鋼板を作製した。なお、表１に示す数値は、質量％の値である。

溶融Ａｌ系めっき鋼板は、以下のようにして作製した。まず、めっき試験シミュレータ（レスカ製）を用いて、基材鋼板を５０ｖｏｌ％Ｈ_２－Ｎ_２雰囲気下にて７２０℃に昇温し、１５秒保持することにより還元加熱を施した後、表２に示す組成となるよう建浴した溶融Ａｌ系めっき浴に基材鋼板を浸漬した。なお、Ｎｏ．２の溶融Ａｌ系めっき鋼板の作成に用いた冷延焼鈍鋼板については、溶融Ａｌめっきを施す前に、高粗度化処理を行った。具体的には、冷延焼鈍鋼板に粒度＃１００のアルミナ粒子によるブラスト処理を行うことにより、表面粗さＲａを１．２μｍに調整した。

次に、基材鋼板を溶融Ａｌ系めっき浴から引き上げ、冷却することにより溶融Ａｌ系めっき鋼板を作製した。溶融Ａｌ系めっき浴のデータ、および、冷却条件を表３に示す。各実施例としての溶融Ａｌ系めっき鋼板は、それぞれ７枚ずつ作製した。

(合金層の構造の特定)
作製した溶融Ａｌ系めっき鋼板におけるめっきが施された部分のほぼ中央部から４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさに切断した。次に、切り出した鋼板を樹脂埋めした後研磨を施して断面観察用のサンプルとした。

上記断面観察用のサンプルを４８％のＨＦ溶液２ｍｌおよびグリセリン２０ｍｌを混合した溶液に２ｓ～１０ｓ浸漬しエッチングを施した後、光学顕微鏡または電子顕微鏡にて観察することにより、合金層の構造を調査した。また、必要に応じて、合金層の組成を特定するためにＥＤＳによる成分分析を行った。

各溶融Ａｌ系めっき鋼板の合金層の構造を表４に示す。なお、表４におけるＡ～Ｄは、以下のとおりである。また、Ａ～Ｄの合金層の構造の模式図を図４に示す。
Ａ：連続したＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金層の単層構造
Ｂ：２層のＡｌ－Ｆｅ系合金層からなる複層構造
Ｃ：Ａｌめっき層と接する連続なＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部、および２層のＡｌ－Ｆｅ系合金層からなる複層構造
Ｄ：Ａｌめっき層と接する不連続なＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部、および２層のＡｌ－Ｆｅ系合金層からなる複層構造。

（めっき層と合金層の界面の長さの測定方法）
光学顕微鏡を用いて倍率２００倍で上記断面観察用のサンプルの断面観察を行い、断面観察写真を撮影した。撮影した断面観察写真を用いて、サンプルごとに、断面観察長さＬ１、および、めっき層と合金層の界面の長さＬ２を測定した（図２参照）。測定した断面観察長さＬ１、および、めっき層と合金層の界面の長さＬ２を用いて、断面観察長さＬ１に対するめっき層と合金層の界面の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）を算出した。算出した結果を表４に示す。

（耐疵付き試験方法）
製造した溶融Ａｌ系めっき鋼板について、めっき鋼板の表面から入る疵を模擬するため、自動クロスカット試験機（Ｎｏ．５５１－ＡＵＴＯ２、株式会社安田精機製作所製）を用いて、めっき表面から切り込み（クロスカット）を入れた。具体的には、ＮＴカッターの刃を用いて、クロスカット試験機の荷重最大の条件でめっき表面に切り込みを入れた。

クロスカットを入れた溶融Ａｌ系めっき鋼板各７枚のうち４枚は、切り込みの到達箇所を評価するために用い、残りの３枚を耐食性評価に用いた。

クロスカットを入れた溶融Ａｌ系めっき鋼板を、切り込み部を含むように切断した後、樹脂に埋め込んだ。次に、樹脂を研磨して溶融Ａｌ系めっき鋼板の断面を観察できるサンプルを調製した。光学顕微鏡を用いて溶融Ａｌ系めっき鋼板の断面を観察することにより、切り込みの到達箇所を特定した。特定した結果を表４に示す。表４に示す＜１＞、および＜２＞は、以下のとおりである。
＜１＞切り込みの到達箇所が被覆層の内部であったもの。すなわち、めっき層、合金層の内部であったもの。
＜２＞切り込みの到達箇所が、基材鋼板の内部であったもの。

製造した溶融Ａｌ系めっき鋼板のそれぞれについて各４枚ずつ調査し、＜２＞に分類された供試材が４枚のうち１枚でもあれば、当該溶融Ａｌ系めっき鋼板の切り込み到達箇所が＜２＞であると判定した。

また、クロスカットを入れた溶融Ａｌ系めっき鋼板各３枚ずつに、ＪＩＳＺ２３７１：２０１５「塩水噴霧試験方法」に準じて塩水噴霧試験を行い、切り込み部から赤錆が発生するまでの時間を評価した。当該試験結果を表４に示す。

塩水噴霧試験による赤錆が発生するまでの時間が４００時間以上であれば、溶融Ａｌ系めっき鋼板の表面からの疵付きによっても疵が鋼板にまで到達することがなく、実用上、十分な耐疵付き性を有すると判断される。

表４に示すように、Ｎｏ．１およびＮｏ．３の溶融Ａｌ系めっき鋼板では、めっき前の基材鋼板が冷延焼鈍済み鋼板であったので、めっき層と合金層との界面は特に凹凸を有しておらず、Ｌ２／Ｌ１は１．０であった。そのため、切り込みは基材鋼板の内部にまで達していた。また、早期に赤錆が発生してしまい、耐疵付き性は不良であった。

これに対して、Ｎｏ．２の溶融Ａｌ系めっき鋼板は、めっきを行う前に基材鋼板に高粗度化処理を行い、Ｎｏ．１と同じ条件によって作製したものである。その結果、めっき層と合金層との界面に凹凸が形成されており、Ｌ２／Ｌ１は１．３であった。そのため、切り込みは、めっき層または合金層の内部に留まっており、基材鋼板の内部に達していなかった。また、赤錆発生時間は４００時間を越え、耐疵付き性は良好であった。

Ｎｏ．４～Ｎｏ．１０の溶融Ａｌ系めっき鋼板では、作製に用いためっき浴の組成が、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉのうち少なくとも一方を満たさない組成であった。その結果、粒状の、Ｃｒを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が形成されなかったため、めっき層と合金層との界面は特に凹凸を有しておらず、Ｌ２／Ｌ１は１．１であった。そのため、切り込みは基材鋼板の内部にまで達していた。また、赤錆発生時間は４００時間未満であり、耐疵付き性は不良であった。

Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１６の溶融Ａｌ系めっき鋼板では、めっき前において基材鋼板に高粗度化処理を行っていない冷延焼鈍済み鋼板を用いていたが、作製に用いためっき浴の組成が、０．１５％以上５％以下のＣｒ、および、１．０％以上７．０％以下のＳｉであったため、粒状の、Ｃｒを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系金属間化合物が形成した。そのため、めっき層と合金層との界面に凹凸が形成され、Ｌ２／Ｌ１は１．４～１．９であった。その結果、切り込みはめっき層または合金層の内部に留まっており、基材鋼板の内部に達していなかった。また、赤錆発生時間は４００時間を越え、耐疵付き性は良好であった。

１、１Ａ溶融Ａｌ系めっき鋼板
１０基材鋼板（鋼板）
２０、２０Ａ被覆層
２１めっき層
２２、２２Ａ合金層
２３Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金部（第１合金部）
２４Ａｌ－Ｆｅ系合金層（第２合金部）

Claims

鋼板の表面に、Ａｌ系合金の被覆層を有する溶融Ａｌ系めっき鋼板であって、
前記被覆層は、
ＳｉおよびＣｒをそれぞれ不可避量以上含有し、Ｔｉ、Ｂ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、およびＺｎをそれぞれ不可避量から１質量％以下の範囲で含み、
前記鋼板の表面に形成されたＡｌを主体とするめっき層と、
前記めっき層と前記鋼板との間に形成された、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなる合金層とを有し、
前記鋼板へのめっき付着量は、片面付着量が２０ｇ／ｍ ^２以上４００ｇ／ｍ ^２以下であり、
前記表面に平行な方向における基準となる長さを基準長さとし、
前記表面に垂直な平面によって前記溶融Ａｌ系めっき鋼板を切断したときの断面において、前記平行な方向における幅であって前記基準長さに相当する幅を有する領域における前記めっき層と前記合金層との境界線の全長が、前記基準長さの１．３倍以上であることを特徴とする溶融Ａｌ系めっき鋼板。
前記合金層は、
前記めっき層と接する、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなる第１合金部と、
前記鋼板に接するＡｌ－Ｆｅ系合金からなる、連続層である第２合金部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
前記被覆層は、質量％で、１．０％以上７．０％以下のＳｉを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
前記被覆層は、質量％で、さらに、０．１５％以上５％以下のＣｒを含むことを特徴とする請求項３に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。