JP7440819B1 - 溶融めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 鋼板と、前記鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、
前記溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部がZnおよび不純物を含み、
前記溶融めっき層に、パターン部と、非パターン部とがあり、
前記パターン部は、17~40°の傾斜角度を有する傾斜面の割合が、60%以上であり、
前記鋼板の表面の法線方向に対して入射角度0°~90°未満の範囲の入射光に対する、前記法線方向への前記パターン部の反射光および前記法線方向への前記非パターン部の反射光の関係が、下記式(1)および式(2)を満足する、溶融めっき鋼板。
|IPH-IBH|/|IPM-IBM|<1.0 …(1)
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
但し、
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
である。
[2] 鋼板と、前記鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、
前記溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部がZnおよび不純物を含み、
更に、下記A群、B群からなる群から選択される1種または2種を含有し、
前記溶融めっき層に、パターン部と、非パターン部とがあり、
前記パターン部は、17~40°の傾斜角度を有する傾斜面の割合が、60%以上であり、
前記鋼板の表面の法線方向に対して入射角度0°~90°未満の範囲の入射光に対する、前記法線方向への前記パターン部の反射光および前記法線方向への前記非パターン部の反射光の関係が、下記式(1)および式(2)を満足する、溶融めっき鋼板。
|IPH-IBH|/|IPM-IBM|<1.0 …(1)
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
[A群]Si:0.0001~2質量%
[B群]Ni、Ti、Zr、Sr、Fe、Sb、Pb、Sn、Ca、Co、Mn、P、B、Bi、Cr、Sc、Y、REM、Hf、Cのいずれか1種または2種以上を、合計で0.0001~2質量%
但し、
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
である。
[3] 前記パターン部が、直線部、曲線部、ドット部、図形、数字、記号若しくは文字のいずれか1種またはこれらのうちの2種以上を組合せた形状となるように配置されていることを特徴とする[1]または[2]に記載の溶融めっき鋼板。
[4] 前記溶融めっき層の付着量が鋼板両面合計で30~600g/m2であることを特徴とする[1]または[2]に記載の溶融めっき鋼板。
[5] 前記溶融めっき層の付着量が鋼板両面合計で30~600g/m2であることを特徴とする[3]に記載の溶融めっき鋼板。
[6] 前記溶融めっき層が、質量%で、前記A群を含有する平均組成を有する[2]に記載の溶融めっき鋼板。
[7] 前記溶融めっき層が、質量%で、前記B群を含有する平均組成を有する[2]に記載の溶融めっき鋼板。
本実施形態の溶融めっき鋼板は、鋼板と、鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部がZnおよび不純物を含み、溶融めっき層に、平面視においてパターン部と、非パターン部とが形成されており、鋼板表面の法線方向に対して入射角度0°~90°未満の範囲の入射光に対する、法線方向へのパターン部の反射光および法線方向への非パターン部の反射光の関係が、下記式(1)および式(2)を満足する、溶融めっき鋼板である。
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部としてZnおよび不純物を含む。更に好ましくは、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部としてZnおよび不純物からなる。また、溶融めっき層は、平均組成で、Si:0.0001~2質量%を含有してもよい。
[A群]Si:0.0001~2質量%
[B群]Ni、Ti、Zr、Sr、Fe、Sb、Pb、Sn、Ca、Co、Mn、P、B、Bi、Cr、Sc、Y、REM、Hf、Cのいずれか1種または2種以上を、合計で0.0001~2質量%
〔Al/Zn/MgZn2の三元共晶組織〕とは、Al相と、Zn相と金属間化合物MgZn2相との三元共晶組織であり、この三元共晶組織を形成しているAl相は例えばAl-Zn-Mgの三元系平衡状態図における高温での「Al″相」(Znを固溶するAl固溶体であり、少量のMgを含む)に相当する。
この高温でのAl″相は、常温では通常は微細なAl相と微細なZn相とに分離して現れる。該三元共晶組織中のZn相は少量のAlを固溶し、場合によってはさらに少量のMgを固溶したZn固溶体である。該三元共晶組織中のMgZn2相は、Zn-Mgの二元系平衡状態図のZn:約84質量%の付近に存在する金属間化合物相である。
状態図で見る限りそれぞれの相にはその他の添加元素を固溶していないか、固溶していても極微量であると考えられる。しかしながら、その量は通常の分析では明確に区別できないため、この3つの相からなる三元共晶組織を本明細書では〔Al/Zn/MgZn2の三元共晶組織〕と表す。
〔Al相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、これは例えばAl-Zn-Mgの三元系平衡状態図における高温での「Al″相」(Znを固溶するAl固溶体であり、少量のMgを含む)に相当する。この高温でのAl″相は、めっき浴のAlやMg濃度に応じて、固溶するZn量やMg量が相違する。この高温でのAl″相は、常温では通常は微細なAl相と微細なZn相とに分離するが、常温で見られる島状の形状は高温でのAl″相の形状に起因すると考えられる。
状態図で見る限りこの相にはその他の添加元素を固溶していないか、固溶していても極微量であると考えられる。しかしながら、通常の分析では明確に区別できないため、この高温でのAl″相に由来し且つ形状的にはAl″相の形状に起因する相を本明細書では〔Al相〕と呼ぶ。
〔Al相〕は前記の三元共晶組織を形成しているAl相とは顕微鏡観察において明瞭に区別できる。
〔Zn相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、実際には少量のAlや少量のMgを固溶していることがある。状態図で見る限り、この相にはその他の添加元素を固溶していないか、固溶していても極微量であると考えられる。
〔Zn相〕は、前記の三元共晶組織を形成しているZn相とは顕微鏡観察において明瞭に区別できる。本実施形態に係る溶融めっき層には、製造条件により〔Zn相〕が含まれる場合が有るが、〔Zn相〕に起因する耐食性への影響はほとんど見られなかった。そのため、溶融めっき層に〔Zn相〕が含まれても、特に問題は無い。
〔MgZn2相〕とは、前記の三元共晶組織の素地中に明瞭な境界をもって島状に見える相であり、実際には少量のAlを固溶していることがある。状態図で見る限り、この相にはその他の添加元素を固溶していないか、固溶していても極微量であると考えられる。
〔MgZn2相〕と前記の三元共晶組織を形成しているMgZn2相とは、顕微鏡観察において明瞭に区別できる。本実施形態に係る溶融めっき層には、製造条件により〔MgZn2相〕が含まれない場合も有るが、ほとんどの製造条件では溶融めっき層中に含まれる。
〔Mg2Si相〕とは、Siを添加しためっき層の凝固組織中に、明瞭な境界を持って島状に見える相である。状態図で見る限り、〔Mg2Si相〕にはZn、Al、その他の添加元素は固溶していないか、固溶していても極微量であると考えられる。〔Mg2Si相〕は、溶融めっき層中では顕微鏡観察において明瞭に他の相と区別できる。
パターン部と非パターン部の境界は、肉眼で把握することができる。パターン部と非パターン部の境界は、光学顕微鏡や拡大鏡などによる拡大像から目視によって把握してもよい。
なお、パターン部の視認性を向上させる観点から、パターン部が溶融めっき層の表面に占める面積率が、非パターン部よりも大幅に小さいことが好ましい。例えば、パターン部が溶融めっき層の表面に占める面積率が、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下または5%以下であることが好ましい 。
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度。
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度。
図1(A)は、入射光の入射角度を説明する図であり、鋼板表面S、鋼板表面の法線H、法線Hに対する0~35°未満の入射角度の範囲、35°~80°の入射角度の範囲、80°超~90°未満の入射角度の範囲をそれぞれ示している。
図1(B)には、反射強度IPHを示す。反射強度IPHは、パターン部の反射強度であって、入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の反射強度である。また、図1(C)には、反射強度IPMを示す。反射強度IPMは、パターン部の反射強度であって、入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の反射強度である。更に、図1(D)には、反射強度IPLを示す。反射強度IPLは、パターン部の反射強度であって、入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の反射強度である。
図1(E)には、反射強度IBHを示す。反射強度IBHは、非パターン部の反射強度であって、入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の反射強度である。図1(F)には、反射強度IBMを示す。反射強度IBMは、非パターン部の反射強度であって、入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の反射強度である。図1(D)には、反射強度IBLを示す。反射強度IBLは、非パターン部の反射強度であって、入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の反射強度である。
また、図2の(B1)および(B2)には、入射角度35°~80°の入射光が入射した場合の、パターン部の反射強度IPMおよび非パターン部の反射強度IBMを示す。矢印の長さは、反射強度の大きさに対応する。図2の(B3)には、パターン部の反射強度IPMおよび非パターン部の反射強度IBMの強度差である|IPH-IBH|を示している。
また、図2の(C1)および(C2)には、入射角度80°未満~90°未満の入射光が入射した場合の、パターン部の反射強度IPLおよび非パターン部の反射強度IBLを示す。矢印の長さは、反射強度の大きさに対応する。図2の(C3)には、パターン部の反射強度IPLおよび非パターン部の反射強度IBLの強度差である|IPL-IBL|を示している。
本実施形態に係る溶融めっき鋼板は、溶融めっき層の表面に化成処理皮膜層や塗膜層を有してもよい。ここで、化成処理皮膜層や塗膜層の種類は特に限定されず、公知の化成処理皮膜層や塗膜層を用いることができる。
化成処理被膜の一例として、樹脂及び界面活性剤のうちの少なくともいずれかで被覆されたフタロシアニン顔料を含有する化成処理被膜を例示できる。このような化成処理被膜が設けられた溶融めっき層は、フタロシアニン顔料によって着色されることによりめっき層表面に好ましい意匠性を付与でき、また、パターン部の視認性がより高められる。更には、化成処理被膜の耐食性や耐候性等を向上できる。
傾斜角度は、パターン部の表面形状を測定することにより得られる。表面形状を測定する装置としては、白色光干渉型顕微鏡(Bruker製,Contour GT I Elite)が挙げられる。また、白色光干渉型顕微鏡を用いて、17°~40°の傾斜角度を有する微小な傾斜面の割合を算出するには、例えば、パターン部の表面の500μm×500μm以上の領域における各点の傾斜Δiを求め、傾斜Δiを下記式(3)により表面角度θiに換算して、表面角度θiの絶対値が17°~40°となる領域の割合を算出することで求められる。なお、傾斜Δiは、下記式(5)で算出される局部傾斜dZi/dXiと同じであるため、下記式(5)から求めることができる。
また、17°~40°の傾斜角度を有する微小な傾斜面においては、粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqが17°~40°である。粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqは、JIS-B0601:2001において、局部傾斜dZi/dXiの二乗平均平方根として定義されており、下記式(4)で表される。RΔqは、微小領域における傾斜の平均値である。
二乗平均平方根傾斜RΔqは、傾斜角度と同様に、パターン部の表面形状を測定することにより得られる。表面形状を測定する装置としては、白色光干渉型顕微鏡(Bruker製,Contour GT I Elite)が挙げられる。
次に、本実施形態の溶融めっき鋼板の製造方法を説明する。
本実施形態の溶融めっき鋼板は、製鋼、鋳造、熱間圧延を経て製造された鋼板に対して、溶融めっきを行う。また、上記の熱間圧延後に更に、酸洗、熱延板焼鈍、冷間圧延、冷延板焼鈍を行い、その後に溶融めっきを行ってもよい。また、溶融めっきは、鋼板を溶融めっき浴に連続通板させる連続式溶融めっき法とする。
また、溶融めっき層の付着量は、溶融めっき浴から引き上げられた鋼板に対してガスワイピング等の手段で調整すればよい。溶融めっき層の付着量は、鋼板両面の合計の付着量が30~600g/m2の範囲になるように調整することが好ましい。付着量が30g/m2未満の場合、溶融めっき鋼板の耐食性が低下するので好ましくない。付着量が600g/m2超の場合、鋼板に付着した溶融金属の垂れが発生して、溶融めっき層の表面を平滑にすることができなくなるため好ましくない。
また、溶融めっき層の表面や化成処理層の表面に塗膜層を形成する場合には、溶融めっき層を形成した後、又は、化成処理層を形成した後の溶融めっき鋼板に対して、塗装処理を行う。塗装処理の種類は特に限定されず、公知の塗装処理を用いることができる。
従来、インクをスタンプすることで文字やデザイン等をめっき層の表面に現す場合は、コストや時間は比較的抑えられるものの、インクと溶融めっき層との反応性を考慮する必要があった。更に、溶融めっき層の研削によって意匠等を現す場合は、意匠等の耐久性は優れるものの、研削する分の溶融めっき層の厚みを考慮する等の対応が必要であった。
正方形状のパターン部を施した試験板の、製造した直後の初期状態のものを対象に、下記の判定基準に基づいて目視評価した。初期状態において、観察時の光の入射方向として、入射角度0超~35°未満、35~80°、80°超~90°未満の入射角度の光を入射させた際のめっき表面の法線方向から視認した場合の識別性を評価した。A(Excellent)~C(Mediocre)を合格とした。
B(Good):入射角度0~35°未満、80°超~90°未満の入射角度の光では視認しにくいが、35~80°の入射角度の光では視認できる。
C(Mediocre):いずれの入射角度の光でも視認しにくいが、35~80°の入射角度の光ではかろうじて視認できる。
D(Bad):いずれの入射角度の光でも視認できない、あるいは、いずれの入射角度の光でも視認できる。
試験板を150×70mmに切断し、JASO-M609に準拠した腐食促進試験CCTを30サイクル試験した後、錆発生状況を調査し、下記の判定基準に基づいて評価した。A(Excellent)~C(Mediocre)を合格とした。
A(Excellent):錆発生がなく、美麗な意匠外観を維持している。
B(Good):錆発生はないが、わずかな外観変化が認められる。
C(Mediocre):錆発生はないが、ある程度の外観変化が認められる。
D(Bad):パターン部と非パターン部の外観品位が著しく低下しており、目視で区別できない。
No.43は、溶融めっき層の平均組成のうちAl含有量が過剰になった。このため、溶融めっき層の耐食性が不十分になった。
No.45は、溶融めっき層の平均組成のうちMg含有量が過剰になった。このため、めっき浴中にドロスが発生し、また、溶融めっき層の耐食性が不十分になった。
また、研削によって正方形状のパターンを形成したNo.49は、耐食性の評価基準で評価した限りでは問題ないレベルとされたものの、研削した箇所のめっき層の厚みが低下したために研削箇所での耐食性が局部的に低下し、好ましい外観ではなかった。
なお、No.1~41及び46~49のめっき層には、Al相と、Al/Zn/MgZn2の三元共晶組織とが含まれていた。
Claims (7)
- 鋼板と、前記鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、
前記溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部がZnおよび不純物を含み、
前記溶融めっき層に、パターン部と、非パターン部とがあり、
前記パターン部は、17~40°の傾斜角度を有する傾斜面の割合が、60%以上であり、
前記鋼板の表面の法線方向に対して入射角度0°~90°未満の範囲の入射光に対する、前記法線方向への前記パターン部の反射光および前記法線方向への前記非パターン部の反射光の関係が、下記式(1)および式(2)を満足する、溶融めっき鋼板。
|IPH-IBH|/|IPM-IBM|<1.0 …(1)
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
但し、
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
である。 - 鋼板と、前記鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、
前記溶融めっき層は、平均組成で、Al:4~22質量%、Mg:1.0~10質量%を含有し、残部がZnおよび不純物を含み、
更に、下記A群、B群からなる群から選択される1種または2種を含有し、
前記溶融めっき層に、パターン部と、非パターン部とがあり、
前記パターン部は、17~40°の傾斜角度を有する傾斜面の割合が、60%以上であり、
前記鋼板の表面の法線方向に対して入射角度0°~90°未満の範囲の入射光に対する、前記法線方向への前記パターン部の反射光および前記法線方向への前記非パターン部の反射光の関係が、下記式(1)および式(2)を満足する、溶融めっき鋼板。
|IPH-IBH|/|IPM-IBM|<1.0 …(1)
|IPL-IBL|/|IPM-IBM|<1.0 …(2)
[A群]Si:0.0001~2質量%
[B群]Ni、Ti、Zr、Sr、Fe、Sb、Pb、Sn、Ca、Co、Mn、P、B、Bi、Cr、Sc、Y、REM、Hf、Cのいずれか1種または2種以上を、合計で0.0001~2質量%
但し、
IPH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBH:入射角度0°~35°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBM:入射角度35°~80°の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
IPL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向のパターン部の反射強度、
IBL:入射角度80°超~90°未満の入射光に対する法線方向の非パターン部の反射強度、
である。 - 前記パターン部が、直線部、曲線部、ドット部、図形、数字、記号若しくは文字のいずれか1種またはこれらのうちの2種以上を組合せた形状となるように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融めっき鋼板。
- 前記溶融めっき層の付着量が鋼板両面合計で30~600g/m2であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融めっき鋼板。
- 前記溶融めっき層の付着量が鋼板両面合計で30~600g/m2であることを特徴とする請求項3に記載の溶融めっき鋼板。
- 前記溶融めっき層が、質量%で、前記A群を含有する平均組成を有する請求項2に記載の溶融めっき鋼板。
- 前記溶融めっき層が、質量%で、前記B群を含有する平均組成を有する請求項2に記載の溶融めっき鋼板。
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