JP7464849B2 - めっき鋼材、およびめっき鋼材の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、素地鋼材の性状に依存せず、常時、同等の外観のめっき鋼材を提供することは、長年のめっき鋼材における課題である。
Al-Zn系めっき鋼材では、Al濃度が十分に高い状態で、めっき層中でAl相を粗大に成長させたときに、スパングルが初めて形成される。
Zn系めっき鋼材は、Zn濃度が十分に高い状態で、めっき層中でZn相を粗大に成長させたときに初めて形成される。
素地鋼材と、前記素地鋼材の表面に配されたZn-Al-Mg合金層を含むめっき層と、を有するめっき鋼材であって、
前記めっき層が、質量%で、
Zn:65.0%超、
Al:5.0%超~25.0%未満、
Mg:3.0%超~12.5%未満、
Sn:0%~3.00%、
Bi:0%~5.0%未満、
In:0%~2.0%未満、
Ca:0%~3.0%、
Y :0%~0.5%、
La:0%~0.5%未満、
Ce:0%~0.5%未満、
Si:0%~2.5%未満、
Cr:0%~0.25%、
Ti: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%、
Fe:0%~5.0%、
Sr:0%~0.5%未満、
Sb:0%~0.5%未満、
Pb:0%~0.5%未満、
B :0%~0.5%未満、及び
不純物からなる化学組成を有し、
前記Zn-Al-Mg合金層の表面に、デンドライト状MgZn2相を有し、前記デンドライト状MgZn2相のうち、表面粗度Saが50nm以下、1次アーム長さが300μm以上、2次アーム長さが100μm以上であるデンドライト状MgZn2相を、観察視野25mm2の範囲内に10個~140個有する、
めっき鋼材。
<2>
前記めっき層における、Snの含有量が、質量%で、0.05%~3.00%である<1>に記載のめっき鋼材。
<3>
<1>又は<2>に記載のめっき鋼材の製造方法であって、
めっき浴から前記素地鋼材を、引き上げ後、めっき浴温から410℃までの温度域の平均冷却速度をA、
410℃から380℃までの温度域の平均冷却速度をB、
380℃から300℃までの温度域の平均冷却速度をC、
としたとき、
式(1):A≧1.5×B、
式(2):0.5℃/s≦B≦9℃/s、
式(3):C≧4×B
を満たす三段階冷却する条件で、前記素地鋼材に対して溶融めっき処理を行う、
めっき鋼材の製造方法。
なお、本開示において、化学組成の各元素の含有量の「%」表示は、「質量%」を意味する。
「~」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。
「~」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
化学組成の元素の含有量は、元素濃度(例えば、Zn濃度、Mg濃度等)と表記することがある。
「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
「平面部耐食性」とは、めっき層(具体的にはZn-Al-Mg合金層)自体の腐食し難い性質を示す。
「犠牲防食性」とは、素地鋼材むき出し部(例えばめっき鋼材の切断端面部、加工時のめっき層割れ部、およびめっき層の剥離により、素地鋼材が露出する箇所)での素地鋼材の腐食を抑制する性質を示す。
「層の断面」とは、層を厚さ方向に沿って切断した断面を示す。
「層の表面」とは、層の厚さ方向に対向する面であって、めっき鋼材の外側に向いている面を示す。
本開示のめっき鋼材は、めっき層が所定の化学組成を有する。
そして、本開示のめっき鋼材は、Zn-Al-Mg合金層の表面に、デンドライト状MgZn2相を有し、デンドライト状MgZn2相のうち、表面粗度Saが50nm以下、1次アーム長さが300μm以上、2次アーム長さが100μm以上であるデンドライト状MgZn2相(以下、「粗大デンドライト状MgZn2相」とも称する)を、25mm2の範囲内に10個~140個有する。
MgZn2相は、低粗度(表面粗度Saが50nm以下)であると、周囲の高粗度(表面粗度Saが100~300nm程度)の組織に比べ、正反射率が高く、拡散反射率が低い。そして、正反射率が高いMgZn2相は、白く見えるのに対し、正反射率が低く拡散反射率が高い組織は黒く見える(図1参照)。
そのため、犠牲防食性が高いZn-Al-Mg合金層に、MgZn2相を粗大なデンドライト状に発達させると、スパングル模様を形成する。
このように、通常、溶融亜鉛めっき層、後めっき層等におけるスパングル模様はZnの結晶粒により形成されるが、本開示では、Zn-Al-Mg合金層におけるスパングル模様は、MgZn2相の光の反射率の違いによる色の差で形成される。
そして、本開示のめっき鋼材は、犠牲防食性に優れるため、端面補修省略によるコスト低減も実現できる。
めっきの対象となる素地鋼材について説明する。
素地鋼材の形状には、特に制限はない。素地鋼材は、鋼板の他、鋼管、土木建築材(柵渠、コルゲートパイプ、排水溝蓋、飛砂防止板、ボルト、金網、ガードレール、止水壁等)、家電部材(エアコンの室外機の筐体等)、自動車部品(足回り部材等)など、成形加工された素地鋼材が挙げられる。成形加工は、例えば、プレス加工、ロールフォーミング、曲げ加工などの種々の塑性加工手法が利用できる。
素地鋼材は、素地鋼材の製造方法、素地鋼板の製造方法(熱間圧延方法、酸洗方法、冷延方法等)等の条件についても、特に制限されるものではない。
なお、素地鋼材としては、JIS G 3302(2010年)に記載されている熱延鋼板、熱延鋼帯、冷延鋼板、冷延鋼帯も適用できる。
プレめっき鋼材としては、プレNiめっき鋼材が代表例として挙げられる。
次に、めっき層について説明する。
めっき層は、Zn-Al-Mg合金層を含む。めっき層は、Zn-Al-Mg合金層に加え、Al-Fe合金層を含んでもよい。Al-Fe合金層は、素地鋼材とZn-Al-Mg合金層との間に有する。
ただし、めっき層の表面にめっき層構成元素の酸化被膜が50nm程度形成しているが、めっき層全体の厚さに対して厚さが薄くめっき層の主体を構成していないと見なす。
めっき層の付着量を20g/m2以上にすると、平面部耐食性および犠牲防食性が確保できる。一方、めっき層の付着量を300g/m2以下にすると、めっき層の垂れ模様等の外観不良が抑制できる。
一方、めっき金属の自重および均一性により、溶融めっき法で作製できる、めっき層の厚さの上限はおよそ95μmである。
めっき浴からの引抜速度とワイピング条件によって、めっき層の厚みは自在に変更できるため、厚さ2~95μmのめっき層の形成は特に製造が難しいものではない。
つまり、Al-Fe合金層は、形成されていなくてもよい。Al-Fe合金層の厚さは、めっき層(具体的にはZn-Al-Mg合金層)の密着性を高め、加工性を確保する観点から、0.05μm以上5μm以下が好ましい。
なお、Al-Fe合金層は、Al濃度およびSn濃度に関しても密接な関連があり、一般的にAl濃度およびSn濃度が高い方が、成長速度が速い傾向にある。
試料を樹脂埋め込み後、研磨してめっき層断面(めっき層の厚さ方向に沿った切断面)のSEMの反射電子像(ただし、倍率5000倍、視野の大きさ:縦50μm×横200μmで、Al-Fe合金層が視認される視野とする。)において、同定されたAl-Fe合金層の任意の5箇所について、厚さを測定する。そして、5箇所の算術平均を界面合金層の厚さとする。
次にAl-Fe合金層について説明する。
なお、Al-Fe-Si合金層もZn-Al-Mg合金層に対し、厚みは小さいため、めっき層全体における耐食性において与える影響は小さい。
次に、めっき層の化学組成について説明する。
めっき層に含まれるZn-Al-Mg合金層の成分組成は、めっき浴の成分組成比率がZn-Al-Mg合金層でもほぼ保たれる。溶融めっき法における、Al-Fe合金層の形成はめっき浴内で反応が完了しているため、Al-Fe合金層形成によるZn-Al-Mg合金層のAl成分、Zn成分の減少は通常、僅かである。
Zn:65.0%超、
Al:5.0%超~25.0%未満、
Mg:3.0%超~12.5%未満、
Sn:0%~3.00%、
Bi:0%~5.0%未満、
In:0%~2.0%未満、
Ca:0%~3.0%、
Y :0%~0.5%、
La:0%~0.5%未満、
Ce:0%~0.5%未満、
Si:0%~2.5%未満、
Cr:0%~0.25%、
Ti: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%、
Fe:0%~5.0%、
Sr:0%~0.5%未満、
Sb:0%~0.5%未満、
Pb:0%~0.5%未満、
B :0%~0.5%未満、及び
不純物からなる化学組成とする。
したがって、めっき後、加熱合金化処理等、特別な熱処理をしない限りは、めっき層全体の平均化学組成は、Zn-Al-Mg合金層の化学組成と実質的に等しく、Al-Fe合金層の成分を無視することができる。
Znは、平面部耐食性に加え、犠牲防食性を得るために必要な元素である。Zn濃度は、原子組成比で考慮した場合、Al、Mg等の低比重の元素と共に構成されるめっき層であることから、原子組成比率でもZn主体とする必要がある。
よって、Zn濃度は、65.0%超とする。Zn濃度は、70%以上が好ましい。なお、Zn濃度の上限は、Znを除く元素及び不純物以外の残部となる濃度である。
Alは、Al晶を形成し、平面部耐食性および犠牲防食性を共に確保するために必須の元素である。そして、Alは、めっき層の密着性を高め、加工性を確保するためにも、必須の元素である。よって、Al濃度の下限値は、5.0%超え(好ましくは10.0%以上)とする。
一方、Al濃度が増加すると、犠牲防食性が劣化する傾向となる。よって、Al濃度の上限値は、25.0%未満(好ましくは23.0%以下)とする。
Mgは、平面部耐食性および犠牲防食性を共に確保するために必須の元素である。また、Mgは、発達した粗大デンドライト状MgZn2相を析出させるために必須の元素である。よって、Mg濃度の下限値は、3.0%超え(好ましくは5.0%超え)とする。
一方、Mg濃度が増加すると、加工性が劣化する傾向となる。よって、Mg濃度の上限は、12.5%未満(好ましくは10.0%以下)とする。
Snは、水溶性組織であるMg2Sn相を生成し、高い犠牲防食性を付与する元素である。よって、Sn濃度の下限値は、0%超え(好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.10%以上)が好ましい。
一方、Sn濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、Sn濃度の上限値は、3.00%以下(好ましくは、2.50%以下)とする。
Biは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、Bi濃度の下限値は、0%超え(好ましくは0.1%以上、より好ましくは3.0%以上)が好ましい。
一方、Bi濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、Bi濃度の上限値は5.0%未満(好ましくは4.8%以下)とする。
Inは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、In濃度の下限値は、0%超え(好ましくは0.1%以上、より好ましくは1.0%以上)が好ましい。
一方、In濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、In濃度の上限値は2.0%未満(好ましくは1.8%以下)とする。
Caは、平面部耐食性及び犠牲防食性を付与するのに最適なMg溶出量を調整することができる元素である。よって、Ca濃度の下限値は、0%超え(好ましくは0.05%以上)が好ましい。
一方、Ca濃度が増加すると、平面部耐食性および加工性が劣化する傾向となる。よって、Ca濃度の上限値は3.0%以下(好ましくは1.0%以下)とする。
Yは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、Y濃度の下限値は、0%超え(好ましくは0.1%以上)が好ましい。
一方、Y濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、Y濃度の上限値は0.5%以下(好ましくは0.3%以下)とする。
LaおよびCeは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、La濃度およびCe濃度の下限値は、各々、0%超え(好ましくは0.1%以上)が好ましい。
一方、La濃度およびCe濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、La濃度およびCe濃度の上限値は、各々、0.5%未満(好ましくは0.4%以下)とする。
Siは、Al-Fe合金層の成長を抑制して耐食性向上に寄与する元素である。よって、Si濃度は0%超え(好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.1%以上)が好ましい。特に、Snを含まない場合(つまり、Sn濃度が0%である場合)、犠牲防食性の確保の観点から、Si濃度は0.10%以上(好ましくは0.20%以上)が好ましい。
一方、Si濃度が増加すると、平面部耐食性、犠牲防食性および加工性が劣化する傾向となる。よって、Si濃度の上限値は、2.5%未満とする。特に、平面部耐食性および犠牲防食性の観点からは、Si濃度は、好ましくは2.4%以下、より好ましくは1.8%以下、さらに好ましくは1.2%以下である。
Cr、Ti、Ni、Co、V、Nb、CuおよびMnは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、Cr、Ti、Ni、Co、V、Nb、CuおよびMnの濃度の下限値は、各々、0%超え(好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.1%以上)が好ましい。
一方、Cr、Ti、Ni、Co、V、Nb、CuおよびMnの濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、Cr、Ti、Ni、Co、V、Nb、CuおよびMnの濃度の上限値は、各々、0.25%以下とする。Cr、Ti、Ni、Co、V、Nb、CuおよびMnの濃度の上限値は、好ましくは0.22%以下である。
溶融めっき法によって、めっき層を形成する場合、Zn-Al-Mg合金層およびAl-Fe合金層に一定のFe濃度が含有される。
Fe濃度が5.0%までは、めっき層(特にZn-Al-Mg合金層)に含まれても性能に悪影響がないことが確認されている。Feの多くは、Al-Fe合金層に含まれていることが多いため、この層の厚みが大きいと一般的にFe濃度は大きくなる。
Sr、Sb、PbおよびBは、犠牲防食性に寄与する元素である。よって、Sr、Sb、PbおよびBの濃度の下限値は、各々、0%超え(好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.1%以上)が好ましい。
一方、Sr、Sb、PbおよびBの濃度が増加すると、平面部耐食性が劣化する傾向となる。よって、Sr、Sb、PbおよびBの濃度の上限値は、各々、0.5%未満とする。
不純物は、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に含有させたものではない成分を指す。例えば、めっき層には、素地鋼材とめっき浴との相互の原子拡散によって、不純物として、Fe以外の成分も微量混入することがある。
まず、素地鋼材の腐食を抑制するインヒビターを含有した酸でめっき層を剥離溶解した酸液を得る。次に、得られた酸液をICP分析で測定することで、めっき層の化学組成(めっき層がZn-Al-Mg合金層の単層構造の場合、Zn-Al-Mg合金層の化学組成、めっき層がAl-Fe合金層及びZn-Al-Mg合金層の積層構造の場合、Al-Fe合金層及びZn-Al-Mg合金層の合計の化学組成)を得ることができる。酸種は、めっき層を溶解できる酸であれば、特に制限はない。なお、化学組成は、平均化学組成として測定される。また、ICP分析でZn濃度は、「式:Zn濃度=100%-他の元素濃度(%)」で求める。
ここで、素地鋼材として、プレめっき鋼材を用いた場合、そのプレめっきの成分も検出される。
例えば、プレNiめっき鋼材を用いた場合、ICP分析では、めっき層中のNiだけでなく、プレNiめっき中のNiも検出される。具体的には、例えば、Ni付着量が1g/m2~3g/m2のプレめっき鋼材を素地鋼材として使用したとき、仮にめっき層に含まれるNi濃度が0%であっても、Ni濃度が0.1~15%として検出される。一方、プレNiめっき鋼材を素地鋼材として用いた場合、素地鋼材をめっき浴に浸漬した際に、プレNiめっき層中のNiがめっき浴中に微量に溶解する。そのため、めっき浴中のNi濃度が、建浴しためっき浴中のNi濃度と比べて0.02~0.03%高くなる。したがって、プレNiめっき鋼材を用いた場合には、めっき層中のNi濃度は最大で0.03%高くなる。
そこで、本開示においては、プレNiめっき鋼材を用いた場合、ICP分析により、Ni濃度が0.28(0.25%(めっき層中のNi濃度の上限値)+0.03%)%超え15%以下で検出されたとき、めっき層のNi濃度は、0%と見なす。このときのZn濃度は、「式;Zn濃度=100%-Ni以外の他の元素濃度(%)」で求める。
一方で、プレNiめっき鋼材を用いた場合において、ICP分析により、Ni濃度が15%超えで検出されたとき、めっき層には、Niを0.25%(めっき層中のNi濃度の上限値)超えで含むと見なす。なお、本開示においては、ICP分析方法だけを用いてめっき層の成分を測定したが、ICP分析方法と併せて、グロー放電発光分析法(定量GDS)を用いることで、めっき層中のNi濃度を分析することが可能である。
次に、Zn-Al-Mg合金層の金属組織について説明する。
そして、Zn-Al-Mg合金層の表面において、デンドライト状MgZn2相のうち、粗大デンドライト状MgZn2相を、観察視野25mm2の範囲内に10個~140個有する。
表面粗度Saが50nm超えのMgZn2相は、正反射率が低く、スパングル外観付与に寄与しない。1次アーム長さが300μm未満、又は、2次アーム長さが100μm未満のデンドライト状MgZn2相は、サイズが小さいため、スパングル外観付与に寄与しない。そして、デンドライト状MgZn2相が、少なすぎると正反射率が高い領域も少なく、多すぎると正反射率が高い領域も多くなるため、正反射率差によるスパングル外観として認識できない。
美麗なスパングル外観付与の観点から、粗大デンドライト状MgZn2相の個数は、15個~105個が好ましく、20個~70個がより好ましい。
なお、粗大デンドライト状MgZn2相は、2次アームから枝状に成長した3次アーム、4次アームが存在してもよい。
観察視野において、デンドライト状MgZn2相の1次アーム長さ及び2次アーム長さを測定する(図1参照)。1次アーム長さ及び2次アーム長さは、画像解析ソフト(例えば三谷商事製WinROOF2015)を利用して測定する。
そして、1次アーム長さが300μm以上、2次アーム長さが100μm以上であるデンドライト状MgZn2相を特定する。
具体的には、特定したデンドライト状MgZn2相の1次アーム及び2次アームにおける、任意の5か所の表面粗度Saを、各々、原子間力顕微鏡(AFM)により測定する。そして、計10個所の表面粗度Saの算術平均値を求める。
ここで、原子間力顕微鏡(AFM)の測定条件は、次の通りである。
・走査モード:ダイナミック フォース モード(DFM)
・測定範囲:15μm×15μm四方
次に、本開示のめっき鋼材の製造方法の一例について説明する。
めっき浴から素地鋼材を、引き上げ後、めっき浴温から410℃までの温度域を、410℃から380℃までの温度域の平均冷却速度の1.5倍以上の平均冷却速度で冷却する。
次に、410℃から380℃までの温度域を、0.5℃/s以上、9℃/s以下の平均冷却速度で冷却する。
次に、380℃から300℃までの温度域を、410℃から380℃までの温度域の平均冷却速度の4倍以上の平均冷却速度で冷却する。
ただし、めっき浴温から410℃までの温度域の平均冷却速度Aの上限は、風紋等の外観不良抑制の観点から、平均冷却速度Bの5倍以下とすることがよい。
また、380℃から300℃までの温度域の平均冷却速度Cの上限は、凹凸模様等の外観不良抑制の観点から、平均冷却速度Bの15倍以下とすることがよい。
410℃から380℃までの温度域(特に390℃から380℃までの温度域)を、0.5℃/s以上の平均冷却速度で二次冷却することで、製造時冷却不足によるトップロールへのめっき層の巻き込みが抑制される。その結果、めっき層の外観不良によって、所定の表面粗度を持つデンドライト状MgZn2相の個数が少なくなり、パングル模様が見え難くなることが抑制される。
410℃から380℃までの温度域(特に390℃から380℃までの温度域)を、9℃/s以下の平均冷却速度で二次冷却することで、発達したデンドライト状のAl相の周囲に、十分にMgZn2相が析出する。その結果、Zn-Al-Mg合金層の表面に粗大デンドライト状MgZn2相が現れ、上記粗大デンドライト状MgZn2相の個数を満たす組織(つまり、美麗なスパングル外観)が得られる。式(2)を満たす平均冷却速度は、例えば、風速が小さい空冷により実施する。
380℃から300℃までの温度域を、式(3)を満たす平均冷却速度で三次冷却することで、トップロール等へのめっき層の巻つきや風紋等が抑制される。めっき層の外観不良によって、所定の表面粗度を持つデンドライト状MgZn2相の個数が少なくなり、スパングル模様が見え難くなることが抑制される。式(3)を満たす平均冷却速度は、例えば、ミスト冷却により実施する。
表1~表2に示す化学組成のめっき層が得られるように、所定量の純金属インゴットを使用して、真空溶解炉で、インゴットを溶解した後、大気中でめっき浴を建浴した。めっき鋼板の作製には、バッチ式溶融めっき装置を使用した。
素地鋼材としては、板厚2.3mmの一般材熱延炭素鋼板(C濃度<0.1%未満)を使用し、めっき工程直前に、脱脂、酸洗を実施した。
また、いくつかの例では、素地鋼材としては、板厚2.3mmの一般材熱延炭素鋼板にプレNiめっきを施したプレNiめっき鋼板を使用した。Ni付着量は1~3g/m2とした。なお、素地鋼材として、プレNiめっき鋼板を使用した例は、表中の「素地鋼材」の欄に「プレNi」と表記し、Ni濃度の欄には、かっこ書きでめっき浴中のNi濃度を表記した。
なお、いずれのめっき鋼板も、めっき浴への浸漬時間は表中の時間とした。N2ガスワイピング圧力を調整し、めっき厚みが30μm(±1μm)となるようにめっき鋼板を作製した。
・1段目平均冷却速度:めっき浴温から410℃までの温度域の平均冷却速度
・2段目平均冷却速度:410℃から380℃までの温度域の平均冷却速度
・3段目平均冷却速度:380℃から300℃までの温度域の平均冷却速度
得られためっき鋼板から試料を切り出した。そして、既述の方法にしたがって、下記事項を測定した。
・観察視野25mm2の範囲内に存在する粗大デンドライト状MgZn2相(表面粗度Saが50nm以下、1次アーム長さが300μm以上、2次アーム長さが100μm以上であるデンドライト状MgZn2相)の個数(表中、「D-MgZn2個数」と表記)
・Al-Fe合金層の厚さ(ただし、素地鋼材としてプレNiめっき鋼板を使用した例では、Al-Ni-Fe合金層の厚さを示す。)
平面部耐食性を比較するため、製造サンプルを腐食促進試験(SST JIS Z 2371:2015)に2000時間供して、平面部の赤錆発生面積率の平均値を評価した。平均赤錆発生面積率が3%以下で、かつn=5中の赤錆発生面積率の最大値と最小値が平均値の±100%以内である場合を「A+」評価、平均赤錆発生面積率が5%以下で、かつn=5中の赤錆発生面積率の最大値と最小値が平均値の±100%以内である場合を「A」評価、それ以外を「NG」評価とした。
犠牲防食性(切断部端面耐食性)を比較するため、試料を50mm×100mmにシャー切断し、上下端面をシールして腐食促進試験(SST JIS Z2371:2015)に500時間供して、側面部の端面露出部の赤錆発生面積率の平均値を評価した。赤錆発生面積率が50%以下を「A+」評価、70%以下を「A」評価、70%超を「NG」評価とした。
めっき層の加工性を評価するために、めっき鋼板をエリクセン試験機(しわ押さえ内径40mm、パンチ端の球状の直径15mm)で張り出し高さ7mmに押し出し加工した後、エリクセン加工部に幅24mmのセロハンテープを押し当てて引き離し、目視でパウダリングを評価した。テープにパウダリング剥離粉が付着しなかったものを「A」評価、わずかに付着したものを「A-」評価、付着したものを「NG」評価とした。
スパングル外観について、次の評価を実施した。
試料を水平から45°~60°の方向から目視したときに、明確に大きなスパングル模様が見えるものを「A+」評価、小さいながらスパングル模様と認識できるものを「A」評価、スパングル模様を認識できないものを「NG」評価とした。
特に、本開示のめっき層の化学組成を満たしても、式(1):A≧1.5×Bを満たさない平均冷却速度で一次冷却した比較例(試験No.74)は、ミスト冷却によってめっき層の表面性状が悪化したため、所定の表面粗度を持つデンドライト状MgZn2相の個数が少なくなり、スパングル模様が見えにくいことがわかる。
本開示のめっき層の化学組成を満たしても、式(2):0.5℃/s≦B≦9℃/sを満たさない平均冷却速度で二次冷却した比較例(試験No.75及びNo.78)は、デンドライト状MgZn2相の成長が不十分でスパングル模様が見えにくいことがわかる。
本開示のめっき層の化学組成を満たしても、式(3):C≧4×Bを満たさない平均冷却速度で三次冷却した比較例(試験No.76)は、トップロールへのめっき層巻き込みによるめっき外観不良で、所定の表面粗度を持つデンドライト状MgZn2相の個数が少なくなり、スパングル模様が見えにくいことがわかる。
本開示のめっき層の化学組成を満たしても、式(1):A≧1.5×Bを満たさない平均冷却速度で一次冷却し、かつ、式(3):C≧4×Bを満たさない平均冷却速度で三次冷却した比較例(試験No.77)は、ミスト冷却によってめっき層の表面性状が悪化したため、所定の表面粗度を持つデンドライト状MgZn2相の個数が少なくなり、スパングル模様が見えにくいことがわかる。
Claims (3)
- 素地鋼材と、前記素地鋼材の表面に配されたZn-Al-Mg合金層を含むめっき層と、を有するめっき鋼材であって、
前記めっき層が、質量%で、
Zn:65.0%超、
Al:5.0%超~25.0%未満、
Mg:3.0%超~12.5%未満、
Sn:0%~3.00%、
Bi:0%~5.0%未満、
In:0%~2.0%未満、
Ca:0%~3.0%、
Y :0%~0.5%、
La:0%~0.5%未満、
Ce:0%~0.5%未満、
Si:0%~2.5%未満、
Cr:0%~0.25%、
Ti: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%、
Fe:0%~5.0%、
Sr:0%~0.5%未満、
Sb:0%~0.5%未満、
Pb:0%~0.5%未満、
B :0%~0.5%未満、及び
不純物からなる化学組成を有し、
前記Zn-Al-Mg合金層の表面に、デンドライト状MgZn2相を有し、前記デンドライト状MgZn2相のうち、表面粗度Saが50nm以下、1次アーム長さが300μm以上、2次アーム長さが100μm以上であるデンドライト状MgZn2相を、観察視野25mm2の範囲内に10個~140個有する、
めっき鋼材。 - 前記めっき層における、Snの含有量が、質量%で、0.05%~3.00%である請求項1に記載のめっき鋼材。
- 請求項1又は請求項2に記載のめっき鋼材の製造方法であって、
めっき浴から前記素地鋼材を、引き上げ後、めっき浴温から410℃までの温度域の平均冷却速度をA、
410℃から380℃までの温度域の平均冷却速度をB、
380℃から300℃までの温度域の平均冷却速度をC、
としたとき、
式(1):A≧1.5×B、
式(2):0.5℃/s≦B≦9℃/s、
式(3):C≧4×B
を満たす三段階冷却する条件で、前記素地鋼材に対して溶融めっき処理を行う、
めっき鋼材の製造方法。
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