JP7460945B1 - 切断加工品、及びガードレール - Google Patents
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- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
ただし、切断断面の全面をめっき層で被覆することは困難であり、一部露出した切断端面は暴露初期などでは赤錆が発生するなどの課題がある。
さらに、補修塗膜のカソード剥離が起きることで長期的な耐食性も期待されているほどは得られなかった。
<1>
母鋼材と前記母鋼材の表面に被覆されたZn-Al-Mg系めっき層とを有するZn-Al-Mg系めっき鋼材の切断加工品であって、
前記切断加工品の切断端面が、前記切断端面に対して50~99%の被覆率で前記Zn
-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面における、前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、補修塗膜で被覆され、
前記補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値R1が10~1000Ω/cm2であり、且つ5質量%塩水に前記切断加工品を3時間浸漬した浸漬後の塗膜抵抗値R2が5~50Ω/cm2であり、
前記補修塗膜の膜厚が、10μm以上である、
切断加工品。
<2>
前記補修塗膜がZn系金属粉及びバインダー樹脂を含む<1>に記載の切断加工品。
<3>
前記切断加工品の切断端面は、
前記切断加工品の第1表面から連続した第1ダレ面及び前記第1ダレ面から連続した第1剪断面を含み、板厚方向に前記切断加工品の第1表面から中央に向かって傾斜する第1傾斜面と、
前記切断加工品の第2表面から連続した第2ダレ面及び前記第2ダレ面から連続した第2剪断面を含み、板厚方向に前記切断加工品の第2表面から中央に向かって傾斜する第2傾斜面と、
前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との間に形成される破断面と、
を有し、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面に位置する前記母鋼材の少なくとも一部が、前記Zn-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記破断面を含む前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、前記補修塗膜で被覆されている、
<1>又は<2>に記載の切断加工品。
<4>
前記切断加工品の切断端面は、
前記切断加工品の第1表面から連続したダレ面及び前記ダレ面から連続した剪断面を含み、板厚方向に沿った又は前記切断加工品の第1表面から中央に向かって傾斜する側面と、
前記側面から連続し、前記切断加工品の第2表面側に至る破断面と、
を有し、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記側面に位置する前記母鋼材の少なくとも一部が、前記Zn-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記破断面を含む前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、前記補修塗膜で被覆されている、
<1>又は<2>に記載の切断加工品。
<5>
前記補修塗膜における初期の塗膜抵抗値R1が、300~500Ω/cm2である<1>~<4>のいずれか1項に記載の切断加工品。
<6>
前記補修塗膜における浸漬後の塗膜抵抗値R2が、10~45Ω/cm2である<1>~<5>のいずれか1項に記載の切断加工品。
<7> 前記Zn系金属粉は、ZnおよびAlを含む<2>に記載の切断加工品。
<8>
前記ZnおよびAlを含むZn系金属粉における、Znに対するAlの含有量が、20~45質量%である<7>に記載の切断加工品。
<9>
前記ZnおよびAlを含むZn系金属粉における、Znに対するAlの含有量が、28~34質量%である<7>に記載の切断加工品。
<10>
前記補修塗膜全体に対する前記Zn系金属粉の含有比率は、金属粉60~80質量%である<2>、<7>、<8>又は<9>に記載の切断加工品。
<11>
前記バインダー樹脂は、ポリスチレン樹脂、及びエポキシ樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種である<2>、又は<7>~<10>のいずれか1項に記載の切断加工品。
<12>
<1>~<11>のいずれか1項に記載の切断加工品を有するガードレール。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
「好ましい態様の組み合わせ」は、より好ましい態様である。
「Zn-Al-Mg系めっき鋼材」を「めっき鋼材」とも称する。
「非めっき面」とは、Zn-Al-Mg系めっき層が被覆されていない、めっき鋼材の母鋼材の表面を示す。
切断加工品の切断端面は、切断端面に対して50~99%の被覆率でZn-Al-Mg系めっき層で被覆され、切断加工品の切断端面における、母鋼材の非めっき面と非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、補修塗膜で被覆されている。
補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値が10~1000Ω/cm2であり、且つ5質量%塩水に切断加工品を3時間浸漬した浸漬後の塗膜抵抗値(以下「塩水浸漬後の塗膜抵抗値」とも称する。)が5~50Ω/cm2である。
そして、補修塗膜の膜厚は、10μm以上である。
このような構成とする事で補修塗膜のカソード剥離が抑制され、腐食初期の耐食性の低下が抑制される。
それに加え、Zn-Al-Mg系めっき層の成分及び補修塗膜の成分の犠牲防食作用により、腐食初期から腐食長期にかけて、高い耐食性が維持される。
そのため、開示の切断加工品は、補修塗膜のカソード剥離を抑制し、初期から長期にかけて優れた切断端面の耐食性を有する。
めっき鋼材は、切断加工の可能の対象の鋼材である。
めっき鋼材は、母鋼材と母鋼材の表面に被覆されためっき層とを有するZn-Al-Mg系めっき鋼材である。具体的には、めっき鋼材は、母鋼材の両面にめっき層に有することがよい。
母鋼材は、特に限定されるものではない。母鋼材としては、例えば、極低C型(フェライト主体組織)、Al-k型(フェライト中にパーライトを含む組織)、2相組織型(例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織)、加工誘起変態型(フェライト中に残留オーステナイトを含む組織)、微細結晶型(フェライト主体組織)等の鋼板が挙げられる。
めっき層としては、亜鉛-アルミニウム-マグネシウムめっき層の他、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム-スズめっき層、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム-シリコンめっき層、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム-スズ-シリコンめっき層等の周知のZn-Al-Mg系めっき層が挙げられる。
具体的には、めっき層は、質量比で、Zn:65.0%、Al:5.0%~25.0%、及びMg:2.0%~12.5%を含むめっき層が例示できる。
より具体的には、めっき層は、質量%で、
Zn:65.0%、
Al:5.0%~25.0%、
Mg:2.0%~12.5%、
Sn:0%~20.0%、
Bi:0%~5.0%、
In:0%~2.0%、
Ca:0%~3.00%、
Y :0%~0.5%、
La:0%~0.5%、
Ce:0%~0.5%、
Si:0%~2.5%、
Cr:0%~0.25%、
Ti:0%~0.25%、
Zr:0%~0.25%、
Mo:0%~0.25%、
W :0%~0.25%、
Ag:0%~0.25%、
P :0%~0.25%、
Ni:0%~0.25%、
Co:0%~0.25%、
V :0%~0.25%、
Nb:0%~0.25%、
Cu:0%~0.25%、
Mn:0%~0.25%、
Li:0%~0.25%、
Na:0%~0.25%、
K :0%~0.25%、
Fe:0%~5.0%、
Sr:0%~0.5%、
Sb:0%~0.5%、
Pb:0%~0.5%、
B :0%~0.5%、及び
不純物からなる化学組成を有するめっき層が例示される。
めっき層の付着量が、15g・m-2以上であると、付着量が小さすぎて不めっき部分が発生するのが抑制される。また、めっき層の付着量が140g・m-2以下であると、耐食性が高く、かつめっき層が黒く変色する現象が抑制される。
-めっき層の被覆率-
本開示に係る切断加工品は、切断端面の一部がZn-Al-Mg系めっき層で被覆されている。Znめっき層又はAlめっき層に比べ、Al及びMgの含有により、高い耐食性を有するZn-Al-Mg系めっき層で、切断端面の一部が被覆されていることで、切断端面にも高い耐食性が付与される。
めっき層の被覆率が50%未満となると、切断端面のめっき層の被覆率が低すぎるため、耐食性が低下する。一方、めっき鋼材を切断すると、切断端面の一部には、めっき鋼材の表面のめっき層が切断端面にめっき層に回り込む。しかし、切断端面の全面に、めっき層を回り込ませるのは困難である。
よって、めっき層の被覆率は上記範囲とする。めっき層の被覆率は、70~99%が好ましく、90~99%がより好ましい。
測定対象の切断加工部品の切断端面から、補修塗膜(つまり、バインダー樹脂)を溶解する溶剤に浸漬し、1分間以上超音波洗浄機で洗浄することによって、補修塗膜を完全に除去する。
次に、切断端面に10nm程度の厚みで金蒸着して、試料を作製する。
試料の切断端面に対して、板厚の直交方向から、電子プローブマイクロアナライザー
(Electron Probe Micro Analyzer; EPMA)により、めっき層の成分のうち、Zn、Al及びMgの元素分布を測定する。そして、切断断面に対する、Zn、Al及びMgいずれかが検出された領域の割合を、めっき層の被覆率として求める。
ここで、EPMAによるめっき層の成分の元素分布の測定において、めっき層の成分と母鋼材の成分との識別は、Zn、Al及びMgいずれかのめっき成分がEPMA定量で1atm%以上存在するか否かで判断する。そして、Zn、Al及びMgいずれかのめっき成分がEPMA定量で1atm%以上存在することが確認できた領域をめっき層が被覆された領域とする。
この操作を3回実施し、平均値を算出する。
なお、EPMAの測定条件は、測定領域=切断断面幅(つまり板厚)×10mm、加速電圧=25kV、電子ビーム径=10μmφとする。
本開示に係る切断加工品の切断端面における、母鋼材の非めっき面と非めっき面の周囲のZn-Al-Mg系めっき層とは、補修塗膜で被覆されている。
具体的には、例えば、補修塗膜は、母鋼材の非めっき面と共に、めっき層の縁(つまり母鋼材の非めっき面とめっき層との境界)から、少なくとも100μm以上のめっき層上に被覆されていればよい。好ましくは、補修塗膜は、ダレ面及び切断端面全体を覆うように被覆されていることがよい。
測定対象の切断加工部品を、切断端面に直交し、かつ板厚方向に平行な方向に沿って切断する。
次に、測定対象の鋼板を包埋硬化剤と所定の割合で混合させた包埋樹脂で包埋処理を施し、包埋処理したサンプルを機械研磨することで、切断加工部品を切断した切断面を露出させ、切断面を観察面とする試料を作製する。
試料の観察面に対して、EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)付きSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)により、倍率50~100で観察する。また、めっき層の成分のうち、Zn、Al及びMgの元素分布も測定する。そして、Zn、Al及びMgのいずれかが検出された領域により、めっき層の縁を確定する。そして、SEMによる観察画像から、めっき層の縁と補修塗膜の縁との距離を求める。ただし、めっき層の縁と補修塗膜の縁との距離は、めっき層の表面に沿った距離とする。
この操作により、補修塗膜の形成状態が確認できる。
なお、EDSの測定条件は、測定領域=切断断面幅(つまり板厚)×切断方向200μm、加速電圧=15V、電子ビーム径=10μmとする。
補修塗膜は、犠牲防食作用を有する成分を含む。
具体的には、補修塗膜は、Zn系金属粉及びバインダー樹脂を含むことが好ましい。補修塗膜は、必要に応じて、その他添加剤を含んでもよい。
Zn系金属粉は、Zn単独で含む金属粉でもよいし、ZnとZn以外の金属とを含む金属粉でもよい。
ZnとZn以外の金属とを含む金属粉は、Zn単独で含む金属粉とZn以外の金属単独で含む金属粉との混合金属粉であってもよいし、ZnとZn以外の金属とを含む合金金属粉であってよい。
これらの中でも、Zn以外の金属としては、Alが好ましい。つまり、Zn系金属粉は、ZnおよびAlを含むことが好ましい。金属粉にAlを含むと、ZnとAlとで母鋼材に対し優れた防食性を有するとされるZn6 Al2(OH)16CO3・4H2Oが生成されやすくなるため、耐食性が向上する。
Alの含有量を20質量%以上にすると、初期及び塩水浸漬後の塗膜抵抗値R1,R2の過度な低下が抑制され、耐食性が向上する。
Alの含有量を45質量%以下にすると、塩水浸漬後R2の塗膜抵抗値の過度な上昇が抑えられ、補修塗膜のカソード剥離が生じ難くなる。
ZnおよびAlを含むZn系金属粉における、ZnおよびAlの合計含有量は、Zn系金属粉に対して、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
つまり、ZnおよびAl以外の金属の合計含有量(特に、Vの含有量)は、Zn系金属粉に対して、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、0質量%が特に好ましい。
なお、「平均粒径」は、動的光散乱法により求めた個数基準の粒度分布において小径側から累積50%となる粒径である。
なお、Zn系金属粉の粒径は補修塗膜(つまり、バインダー樹脂)を溶剤で溶解させ、Zn系金属粉を遠心分離法により回収し、粒径を測定する。
Zn系金属粉の含有量を60質量%以上にすると、初期及び塩水浸漬後の塗膜抵抗値の過度な上昇が抑えられ、補修塗膜のカソード剥離が生じ難くなる。
Zn系金属粉の含有量を80質量%以下にすると、初期及び塩水浸漬後の塗膜抵抗値の過度な低下が抑制され、耐食性が向上する。
よって、Zn系金属粉の含有量は、上記範囲が好ましい。
これらの中でも、バインダー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、及びエポキシ樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これら樹脂を適用すると、塩水浸漬後の塗膜抵抗値を好ましい範囲に制御することが容易となり、耐食性を向上させやすい。
なお、架橋樹脂とするための架橋剤としては、架橋対象樹脂の種類に応じて、メラミン、イソシアネート、シラン化合物、ジルコニウム化合物、チタン化合物等の周知の架橋剤が使用できる。
バインダー樹脂の含有量を20質量%以上にすると、初期及び塩水浸漬後の塗膜抵抗値の過度な低下が抑制され、耐食性が向上する。
バインダー樹脂の含有量を40質量%以下にすると、初期及び塩水浸漬後の塗膜抵抗値の過度な上昇が抑えられ、補修塗膜のカソード剥離が生じ難くなる。
よって、バインダー樹脂の含有量は、上記範囲が好ましい。
補修塗膜の膜厚が低すぎると、耐食性が低下する。補修塗膜厚の上限値については、特に限定されないが、膜厚が厚くなり過ぎると切断端面当たりの塗膜コストが高くなるばかりでなく、補修塗料塗布後の乾燥時間も長くなる。
よって、補修塗膜の膜厚は、10μm以上である。補修塗膜の膜厚は、10~100μmが好ましく、20~30μmがより好ましい。
測定対象の切断加工部品を、切断端面に直交し、かつ板厚方向に平行な方向に沿って切断する。
次に、測定対象の切断加工部品を包埋硬化剤と所定の割合で混合させた包埋樹脂で包埋処理を施し、包埋処理したサンプルを機械研磨することで、切断加工部品を切断した切断面を露出させ、切断端面の直交方向の面を観察面とする試料を作製する。
試料の観察面に対して、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)により、倍率50~100で観察し、母鋼材の非めっき面に形成された任意箇所の補修塗膜の膜厚を測定する。
この膜厚測定を3つの包埋サンプルで実施し、3つの測定値の平均値を算出する。
補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値R1が10Ω/cm2より低いと、補修塗膜中の金属粉が徐々に酸化してしまい、補修塗膜の犠牲防食性が早期に失活するため、耐食性が低下する。
補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値R1が1000Ω/cm2より高いと、補修塗膜の犠牲防食性が全く作用せず、大気中の水上等の影響で補修塗膜下の鋼素地に赤錆等が生じることがあり、耐食性が低下する。
よって、初期の塗膜抵抗値R1は10~1000Ω/cm2とする。
なお、補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値R1は、補修塗膜中の金属粉全量のうち腐食していない割合が80%以上の状態における塗膜抵抗値を示す。補修塗膜中の金属粉全量のうち腐食していない割合が80%以上の状態であれば、その状態での塗膜抵抗値R1は10~1000Ω/cm2となる。上記観点から初期の塗膜抵抗値R1は、300~500Ω/cm2が好ましい。
具体的には、切断加工品を作製後、切断加工品が用途に供されるまで(例えば、切断加工品がガードレールのビームとして設置されるまで)の期間、かつ非腐食環境下で保管されていた切断加工品の補修塗膜における塗膜抵抗値は、「初期の塗膜抵抗値R1」に該当する。
また、補修塗膜中の金属粉全量のうち腐食していない割合が80%以上の状態であれば、ガードレールのビームとして腐食環境下で使用されていた切断加工品の補修塗膜における塗膜抵抗値も、「初期の塗膜抵抗値R1」に該当する。
次に、測定対象の切断加工部品を包埋硬化剤と所定の割合で混合させた包埋樹脂で包埋処理を施し、包埋処理したサンプルを機械研磨することで、切断加工部品と補修塗膜とを切断した切断面を露出させ、切断端面の直交方向の面を観察面とする試料を作製する。
試料の観察面に対して、EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy:エネルギー分散型X線分光)搭載のSEM(Scanning Electron Microsscope:走査型電子顕微鏡)によるマッピング分析を行う。観察倍率は、補修塗膜と母鋼材界面から塗膜表面までの膜厚方向で補修塗膜全体が観察でき、且つ補修塗膜と母鋼材の界面が100μm以上観察できる視野になる倍率とする。
この視野観察を1つの包埋サンプルにつき3箇所、3つの包埋サンプルにつき合計9箇所で実施し、それぞれの視野における金属粉の腐食割合を算出する。
金属粉の腐食割合(%)は、視野中における「(腐食した金属粉の個数/金属粉全体の個数)×100」で算出する。
腐食した金属粉は、EDS搭載のSEMのマッピング分析により、Znなどの金属元素と酸素の検出位置が一致していることで判別できる。
ただし、この腐食した金属粉には、塗料に最初から酸化した状態で添加されている、MgO、Al2O3などの添加物は含まない。腐食した金属粉全体から、これら添加物を除外した割合は、以下のようにして算出する。
まず、視野観察により金属粉の腐食割合を算出したのち、原料となる塗料に添加している添加物(MgO、Al2O3など)の割合を引く。具体的には視野観察により得られた金属粉の腐食割合(%)から、塗料材料に含まれる金属粒子全体のうちMgO、Al2O3など最初から添加されている添加物割合(%)を引く。
つまり、金属粉の腐食割合(%)は、視野中における「(腐食した金属粉の個数-添加物の個数)/金属粉全体の個数×100」で算出する。
このように、上述の9つの視野における、腐食割合の測定値から添加物割合の測定値を引き、得られた割合の平均値を算出する、
そして、100%から得られた割合の平均値(%)を引いた値(=100-得られた割合の平均値)を「補修塗膜中の金属粉全量のうち腐食していない割合」とする。
なお、塗料に酸化した状態で含まれている、MgO、Al2O3などの添加物については、塗料中の添加物由来の酸化物から、補修塗膜中の酸化物の増加分を算出することで、腐食した金属粉と判別することができる。
早期に失活するとなるため、耐食性が低下する。
補修塗膜における、塩水浸漬後の塗膜抵抗値R2が50Ω/cm2より高いと、腐食環境下において酸素の還元反応が補修塗膜直下の鋼素地露出部に集中し、塩基性環境に変化することで水素結合などの分子間力が働きにくくなるとなるため、補修塗膜のカソード剥離が生じ、結果的に耐食性が低下する。
補修塗膜における、塩水浸漬後の塗膜抵抗値R2は、10~45Ω/cm2が好ましく、25~40Ω/cm2が更に好ましい。
測定対象の切断加工品を10mm角で切り出し、補修塗膜が形成された切断端面を有する切出し片を得る。得られた切出し片の切断端面を測定面とし、測定面以外の部位に導線をスポット溶接又はハンダ処理など導通を妨げない方法で結合させる。測定対象の切断端面を一定面積のみ露出させ、その他部位を絶縁シールして、補修塗膜の試料を得る(図7参照)。
得られた試料に対して、露出させた切断端面における補修塗膜の交流インピーダンス計測をすることで、塗膜抵抗値を測定する。
この操作を2回実施し、塗膜抵抗値の平均値を算出する。
なお、図7中、400は試料、402は切断加工品の切出し片、404は導線、404Aは導線の結合部、406は絶縁シール、408は露出させた切断端面における補修塗膜を示す。
本開示の断加工品の切断端面の具体的形態として、本開示の第一~第三の実施形態に係る切断加工品を、図面を参照しつつ説明する。
ただし、以下の説明において、「切断加工品の第1表面と第2表面」とは、板厚方向に対向する面である。
「ダレ面」とは、めっき鋼材を切断加工した際、めっき鋼材の表面に作用した引張応力により生じた湾曲状に塑性変形した面である。
「剪断面」とは、めっき鋼材を切断加工した際、剪断力により切断された面である。
「破断面」とは、切断加工時にめっき鋼材に生じたクラックが起点となって、めっき鋼材が破断して形成される。
そして、「ダレ面」、「剪断面」及び「破断面」は、連続する面であり、切断加工品の切断端面を構成している。
図1~図6において、同じ部材又は部位を示すものは、同じ符号を付与する。
本開示の第一実施形態に係る切断加工品101の切断端面101Cは、図1に示すように、第1傾斜面102と、第2傾斜面104と、破断面106と、を有する。
02Aと、第1ダレ面102Aから連続した第1剪断面102Bと、を含む。
第1傾斜面102は、板厚方向に切断加工品101の第1表面101Aから中央に向かって傾斜している。つまり、第1剪断面102Bは、めっき鋼材10の板厚方向に対して所定の傾斜角度を有する面である。
第2傾斜面104は、板厚方向に切断加工品101の第2表面101Bから中央に向かって傾斜している。つまり、めっき鋼材10の板厚方向に対して所定の傾斜角度を有する面である。
破断面106は、めっき鋼材を切断加工した際、めっき鋼材10が破断して形成される。このため、破断面106には、めっき層14が被覆され難く、母鋼材12の非めっき面となる。
具体的には、第1傾斜面102は、めっき鋼材10を切断加工した際、第1表面101Aに位置する母鋼材12を覆う、めっき層14により被覆されている。第2傾斜面104は、めっき鋼材10を切断加工した際、第2表面101Bに位置する母鋼材を覆う、めっき層14により被覆されている。
つまり、第1傾斜面102及び第2傾斜面104は、切断加工品101のめっき層14から連続する、めっき層14によりそれぞれ被覆されている。
なお、第1傾斜面102及び第2傾斜面104に位置する母鋼材12の全面に、めっき層14で被覆されてもよい。
き層14で覆われるようにする。すなわち、パンチ122をダイ124に押し込んだときのめっき鋼材10に対する第1刃部122B及び第2刃部124Bの動きに、めっき鋼材10の表面のめっき層14を追従させ、めっき層14を切断端面101Cへ入り込ませる。これにより、めっき鋼材10を切断加工して、切断加工品101の切断端面101Cのうち、第1傾斜面102及び第2傾斜面104の少なくとも一部をめっき層14で被覆させることができる。
そして、第1剪断面102B及び第2剪断面104Bの傾斜角度を調整することで、切断加工品101の切断端面101Cに対するめっき層14の被覆率を調整できる。具体的には、めっき鋼材10の板厚方向に対し、第1刃部122B及び第2刃部124Bの楔形状の斜面の角度を大きくすることで、めっき被覆率が高くなる。
本開示の第二実施形態に係る切断加工品201の切断端面201Cは、図3に示すように、側面202と、破断面206と、を有する。
側面202は、板厚方向に切断加工品201の第1表面201Aから中央に向かって傾斜している。つまり、側面202は、めっき鋼材10の板厚方向に対して所定の傾斜角度を有する面である。
破断面206には、切断加工品201の第2表面201B側に、当該第2表面201Bよりも突出した返し部206A(つまりバリ)を有していてもよい。
具体的には、側面202は、めっき鋼材10を切断加工した際、第1表面201Aに位置する母鋼材12を覆う、めっき層14により被覆されている。
つまり、側面202は、切断加工品201のめっき層14から連続する、めっき層14により被覆されている。
なお、側面に位置する母鋼材12の全面に、めっき層14で被覆されてもよい。
切断加工工具221は、上スリット刃222及び下スリット刃224を有する。
上スリット刃222及び下スリット刃224は、図4に示すように、板幅方向(Y方向)から見て、めっき鋼材10を切断加工したとき、切断端面201Cと対向する面に、めっき鋼材10の板厚方向に沿った第1面226Aと、第1面226Aに対して外側に傾斜したデーパー面226Bと、を有する。
上スリット刃222及び下スリット刃224は、板幅方向(Y方向)に延びており、上スリット刃222及び下スリット刃224の延びる方向に沿ってめっき鋼材10は切断される。
そして、上スリット刃222及び下スリット刃224の、めっき鋼材10の板厚方向に沿った第1面226Aの幅を調整することで、切断加工品201の切断端面201Cに対するめっき層14の被覆率を調整できる。
本開示の第三実施形態に係る切断加工品301の切断端面301Cは、図5に示すように、側面302と、破断面306と、を有する。
レ面302Aから連続した剪断面302Bと、を含む。
側面302は、板厚方向に沿っている。
破断面306には、切断加工品301の第2表面301B側に、当該第2表面301Bよりも突出した返し部306A(つまりバリ)を有していてもよい。
具体的には、側面302は、めっき鋼材10を切断加工した際、第1表面301Aに位置する母鋼材12を覆う、めっき層14により被覆されている。
つまり、側面302は、切断加工品301のめっき層14から連続する、めっき層14により被覆されている。
なお、側面に位置する母鋼材12の全面に、めっき層14で被覆されてもよい。
切断加工工具321は、上スリット刃322及び下スリット刃324を有する。
上スリット刃322及び下スリット刃324は、図6に示すように、板幅方向(Y方向)から見て、めっき鋼材10と対向し、めっき鋼材10を切断加工したとき切断端面301Cと対向する角部に、湾曲部326Aを有する。
上スリット刃322及び下スリット刃324は、板幅方向(Y方向)に延びており、上スリット刃322及び下スリット刃324の延びる方向に沿ってめっき鋼材10は切断される。
切断端面301Cのダレ面302Aだけでなく、剪断面302Bまで追従させることができる。
そして、上スリット刃322及び下スリット刃324の、湾曲部326Aの曲率半径を調整することで、切断加工品301の切断端面301Cに対するめっき層14の被覆率を調整できる。
本開示の切断加工品は、ガードレール(具体的には、ガードレール部品、特に、ガードレールのビーム)、ビニールハウスまたは農業ハウス用の形鋼、支柱、梁、遮音壁、防音壁、電気設備用部材、安全環境用部材、構造用部材、太陽光架台などに使用する鋼板等の用途に適用される。
本開示の切断加工品は、めっき鋼材を、切断加工後、上記用途に応じて、例えば、プレス成形等の加工が施されて、利用される。
次の鋼種のめっき鋼材を準備した。
Zn-6%Al-3%Mg:Zn-Al-Mg系めっき鋼板(板厚=4.5mm、めっき組成=Al:6質量%、Mg:3質量%、残部:Zn、片面めっき付着量=120g/m2)
Zn-11%Al-3%Mg:Zn-Al-Mg系めっき鋼板(板厚=4.5mm、めっき組成=Al:11質量%、Mg:3質量%、残部:Zn、片面めっき付着量=120g/m2)
Zn-19%Al-6%Mg:Zn-Al-Mg系めっき鋼板(板厚=4.5mm、めっき組成=Al:19質量%、Mg:6質量%、残部:Zn、片面めっき付着量=120g/m2)
Zn:溶融亜鉛めっき鋼板(板厚=4.5mm、めっき付着量=120g/m2)
表1に示す組成の補修用塗料を準備した。
表2の条件に従って、めっき鋼板に対して、切断加工工具を使用して、切断加工を行い、図1、図3又は図5に示す切断端面を有する試料を得た。なお、切断加工工具の形状を調整し、切断端面に対するめっき層の被覆率を、表2に示す通りにした。
次に、表2に示す条件に従って、試料の切断端面のうち、めっき鋼板の母鋼材の非めっき面と、非めっき面の周囲のめっき層とに、補修用塗料を塗装し、補修塗膜を形成した。
なお、補修塗膜の膜厚は表2に示す通りにした。また、初期の塗膜抵抗値、塩水浸漬後の塗膜抵抗値(つまり質量%塩水に切断加工品を3時間浸漬した浸漬後の塗膜抵抗値)は、表2に示す通りであった。
得られた切断加工品の試料の切断端面に対して、次の評価を実施した。
CCT-JASO M609に準拠した複合サイクル腐食試験を30サイクル実施した。
その後、切断加工品の試料の切断端面における、補修塗膜形成面にテープ(「商品名セロテープ(登録商標)」ニチバン株式会社製)を貼り合わせた後、剥離した。
そして、剥離したテープを観察し、テープと張り合わせた補修塗膜の面積に対する、テープに剥離された補修塗膜の面積(以下「剥離面積率」)の割合を求め、下記基準で評価した。なお、合格は「A」、「B」とした。
A:剥離面積率0%
B:剥離面積率0%超~5%
D:剥離面積率5%超
CCT-JASO M609に準拠した複合サイクル腐食試験を120サイクル実施した。
切断加工品の試料の切断端面における、赤錆発生面積を計測し、下記基準で評価した。なお、合格は「A」、「B」とした。
A:赤錆面積率0%
B:赤錆面積率0%超~10%
C:赤錆面積率10%超~20%
D:赤錆面積率20%超
B以上合格
CCT-JASO M609に準拠した複合サイクル腐食試験を180サイクル実施した。
切断加工品の試料の切断端面における、赤錆発生面積を計測し、下記基準で評価した。なお、合格は「A」、「B」とした。
A:赤錆面積率0%
B:赤錆面積率0%超~20%
D:赤錆面積率20%超
B以上合格
10 めっき鋼材
12 母鋼材
14 Zn-Al-Mg系めっき層
16 補修塗膜
101 切断加工品
101A 切断加工品の第1表面
101B 切断加工品の第2表面
101C 切断加工品の切断端面
102 第1傾斜面
102A ダレ面
102B 剪断面
104 第2傾斜面
104A 第2ダレ面
104B 第2剪断面
106 破断面
201 切断加工品
201A 切断加工品の第1表面
201B 切断加工品の第2表面
201C 切断加工品の切断端面
202 側面
202A ダレ面
202B 剪断面
206 破断面
301 切断加工品
301A 切断加工品の第1表面
301B 切断加工品の第2表面
301C 切断加工品の切断端面
302 側面
302A ダレ面
302B 剪断面
306 破断面
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 母鋼材と前記母鋼材の表面に被覆されたZn-Al-Mg系めっき層とを有するZn-Al-Mg系めっき鋼材の切断加工品であって、
前記切断加工品の切断端面が、前記切断端面に対して50~99%の被覆率で前記Zn-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面における、前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、補修塗膜で被覆され、
前記補修塗膜における、初期の塗膜抵抗値R1が10~1000Ω/cm2であり、且つ5質量%塩水に前記切断加工品を3時間浸漬した浸漬後の塗膜抵抗値R2が5~50Ω/cm2であり、
前記補修塗膜の膜厚が、10μm以上である、
切断加工品。 - 前記補修塗膜がZn系金属粉及びバインダー樹脂を含む請求項1に記載の切断加工品。
- 前記切断加工品の切断端面は、
前記切断加工品の第1表面から連続した第1ダレ面及び前記第1ダレ面から連続した第1剪断面を含み、板厚方向に前記切断加工品の第1表面から中央に向かって傾斜する第1傾斜面と、
前記切断加工品の第2表面から連続した第2ダレ面及び前記第2ダレ面から連続した第2剪断面を含み、板厚方向に前記切断加工品の第2表面から中央に向かって傾斜する第2傾斜面と、
前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との間に形成される破断面と、
を有し、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面に位置する前記母鋼材の少なくとも一部が、前記Zn-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記破断面を含む前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、前記補修塗膜で被覆されている、
請求項1に記載の切断加工品。 - 前記切断加工品の切断端面は、
前記切断加工品の第1表面から連続したダレ面及び前記ダレ面から連続した剪断面を含み、板厚方向に沿った又は前記切断加工品の第1表面から中央に向かって傾斜する側面と、
前記側面から連続し、前記切断加工品の第2表面側に至る破断面と、
を有し、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記側面に位置する前記母鋼材の少なくとも一部が、前記Zn-Al-Mg系めっき層で被覆され、
前記切断加工品の切断端面のうち、前記破断面を含む前記母鋼材の非めっき面と前記非めっき面の周囲の前記Zn-Al-Mg系めっき層とが、前記補修塗膜で被覆されている、
請求項1に記載の切断加工品。 - 前記補修塗膜における初期の塗膜抵抗値R1が、300~500Ω/cm2である請求項1に記載の切断加工品。
- 前記補修塗膜における浸漬後の塗膜抵抗値R2が、10~45Ω/cm2である請求項1に記載の切断加工品。
- 前記Zn系金属粉は、ZnおよびAlを含む請求項2に記載の切断加工品。
- 前記ZnおよびAlを含むZn系金属粉における、Znに対するAlの含有量が、20~45質量%である請求項7に記載の切断加工品。
- 前記ZnおよびAlを含むZn系金属粉における、Znに対するAlの含有量が、28~34質量%である請求項7に記載の切断加工品。
- 前記補修塗膜全体に対する前記Zn系金属粉の含有比率は、金属粉60~80質量%である請求項2に記載の切断加工品。
- 前記バインダー樹脂は、ポリスチレン樹脂、及びエポキシ樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種である請求項2に記載の切断加工品。
- 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の切断加工品を有するガードレール。
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