JPH01290780A - Ａｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、耐食性に優れていて、石油タンクの底板や
側板、海浜域の橋脚や橋桁、ペンストック等の素材とし
て好適なＰＪｌ　−Ｚｎ系合金被覆鋼板をコスト安く製
造する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 従来より強度部材として各方面で広く用いられてきた鋼
板も、一方では耐食性の面で十分に満足できるものでは
なく、そのため使用環境に応じて塗装、メツキ、溶射等
による表面被覆処理が施されるのが普通であって、特に
厳しい腐食性環境では耐食材料（例えば、ステンレス鋼
やＴｔ等）を合わせ材とした所謂“クラツド鋼板”とし
て使用されることが多くなってきている。ただ、メツキ
処理やクラツド化には少なからぬコスト高が伴うもので
あることから、これらの処理は格別に高い耐食性が要求
される部位に限って適用されるのが一般的であった。

これに対して、塗装処理の場合は比較的処理コストが安
く、従って石油タンクの底板や橋脚等と言った比較的緩
やかな腐食環境で使用されるものに重宝されているが、
“塗装”は他の防食手段に比して寿命が短かいので短期
サイクルの補修塗装を必要とする等の問題があり、この
ため補修作業が困難な環境（例えば、山奥の橋梁や海中
橋脚等）では塗装下地として寿命の長い“溶射”を適用
する傾向にある。そして、溶射処理では耐食性とコスト
の点からへ！溶射が広く用いられている。

ところが、上記“溶射”には次のような問題が指摘され
ている。

即ち、溶射膜は一般に多孔質（気孔率が１０％程度）で
あるので、鋼板を外気から完全に遮断して十分な耐食性
を確保するためには樹脂による封孔処理を施す必要があ
る。ところが、ＡＲ熔射膜では塗装性を確保するために
陽極酸化を施されるのが普通であるが（命装は、溶射膜
の寿命向上や意匠性の面で有効である）、樹脂による溶
射膜の封孔処理を行うと該陽極酸化が不十分となって塗
装ができなくなるとの欠点があった。つまり、陽極酸化
が不十分なＭ溶射膜の上に塗装を行うと、陽極酸化不十
分部位から溶出するＡｌが塗装膜を剥離させると言う不
都合を招く恐れがあった。

その上、海浜域（特に海水飛沫環境）の構造物では、Ａ
１溶射材よりも更に耐食性に優れ、しかもＡ１溶射材よ
りも低コストの防食鋼板に対する要望が高まってもいた
。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は、既知の防食鋼板に指摘される前記問題点を
解消し、Ａｌｌ溶射鋼板よりも耐食性の点で優れており
、かつ製造コスト面ではＡｐ溶射綱板よりも安価な防食
鋼板を提供すべく様々な観点から研究を行ったところ、
次に示されるような知見が得られたのである。

（８１＠仮貼食用の溶射金属としての使用も報告されて
いるＡｍ！−Ｚｎ合金は、Ｍ含有量が２２％前後（以降
、成分割合を示す％は重量％とする）の共析組成になる
と、共析点温度（約２７０℃）付近で引っ張り変形させ
た場合に極めて大きな伸びを示す所謂“超塑性”を示す
ことが知られている（特開昭６２−８９８５１号公＠）
。ところが、この超塑性は単にそれだけに止まるもので
はなく、該合金を特定粒径の粉末にした上で鋼板上に散
布し、これを超塑性が発現される温度に加熱してから圧
延すると、該合金粉末を鋼板表面に気孔の存在しないＡ
ｌ−Ｚｎ合金被覆層として密着させ得ること。

（ｂ）シかし、へｌ含有量が２２％前後のＡｌ−Ｚｎ合
金は共析組成であるがために耐食性に劣るものであり、
これを被覆層としたものでは防食用被覆鋼板として到底
使用できるものではないこと。

（Ｃ１ところが、このＡｌ−Ｚｎ合金は、Ａｌの含有量
４０％を境にして腐食傾向が急変し、へｌ含有量が４０
％を超えると大気中、清水環境中並びに海水飛散環境中
において純Ｍよりも優れた耐食性を示すようになる上、
Ａ１含有量を特に６５％以下に抑えさえすれば実用上十
分に満足できる塑性変形能（超塑性）が確保できるので
、上記化学組成範囲内のＡｌ−Ｚｎ合金粉末を鋼板上に
散布し特定温度に加熱してから圧延すると、耐食性並び
に密着性に優れたＡ１１−Ｚｎ合金被覆層を有する防食
鋼板がコスト安く得られること。

（ｄ）シかも、上記“良好な耐食性と超塑性とを示す成
分組成範囲のＡｌ−Ｚｎ合金に適量のＮｉ又はＭｇの１
種以上を含有させると、超塑性の発現が更に容易となる
ばかりか、耐食性も一段と改善されるので、より特性の
優れたＡｌ　−Ｚｎ合金被覆鋼板を得ることが可能とな
ること。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 ［例えば第１図で示すように、Ａ１：　４０超〜６５％
を含有するか或いは更にＮｉ　：　０．０５〜０．５０
％及びＭｇ　：　０．０２〜０．２０％のうちの１種以
上をも含むと共に、残部が実質的にＺｎから成る化学組
成であって、かつ粒径が２２超〜２５０μｍのＡｌ−Ｚ
ｎ系合金粉末（１）を鋼板（２）の表面へ層状に散布し
た後、該粉末層を１５０〜４００℃に加熱し、直ちに圧
延することによって、優れた耐食性と被覆膜密着性を示
すＡＪ！−Ｚｎ系合金被覆鋼板をコスト安く製造し得る
ようにした点」 に特徴を有するものである。

なお、第１図において、符号（３）はＡｌ　−Ｚｎ系合
金粉末供給用のホッパー、（４）は加熱装置、（５）は
圧延ロール、そして（６）は圧延後のＡｌ−Ｚｎ系合金
被覆層をそれぞれ示している。

次に、本発明においてＡｌ　−Ｚｎ系合金粉末の化学組
成及び粒径、並びにＡｌ−Ｚｎ系合金粉末層の加熱温度
を前記の如くに限定した理由を、その作用と共に説明す
る。

〈作用〉 ＾）Ａｌ−Ｚｎ系合金粉の化学組成 （ａ）　　ＡＪ Ａｌ−Ｚｎ系合金において、Ａｌ含有量が６５％を超え
ると、塑性変形能が極端に低下して超塑性を確保するこ
とができずに密着性に優れた緻密な耐食性被覆が得られ
なくなり、一方、Ａｌ含有量が４０％以下では純Ｍより
も優れた耐食性が得られない。

従って、Ａｌ含有量は「４０超〜６５％」と定めた。

なお、第２図は、粒径：２２超〜２５０μｍのＭ−Ｚｎ
合金粉末の１０００ｕｍ厚層を鋼板面に形成し、これを
２５０℃に誘導加熱した後Ａ１１−Ｚｎ合金層厚が３０
０ｎとなるように圧延したときの、Ａｌ−Ｚｎ合金被覆
層の密着強さに及ぼすＭ含有量の影響を示したグラフで
ある。この第２図からも、上記密着強さを１．０ｋｇｆ
／ｍｓ”以上とするためには、Ａｌ−Ｚｎ合金粉末のＭ
含有量を１１〜６５％とする必要のあることが分かる。

また、第３図は、Ａｌ−Ｚｎ合金の耐食性に及ぼすＡｌ
含有量の影響を示したグラフであり、種々の割合でＡＩ
を含有したＡｌ−Ｚｎ合金粉末を溶解し、鋳造圧延して
得た板材腐食試験片に、ＪＩＳ２３７１に準する塩水噴
霧試験を１０００ｈｒ行った際の腐食減量を測定して作
成したものである。この第３図からも、腐食減量が純Ａ
Ｉと同等以下となるためには、Ａｌ含有量が４０％を超
える必要のあることが分かる。

（ｂ）　　Ｎｉ及び？Ｉｇ 上記組成の＾１−Ｚｎ合金はＮｉ及びＭｇを適量添加す
ることにより超塑性の発現が更に容易となり、鋼板を被
覆した際の被覆膜の密着性を向上させるばかりか、該被
覆膜の耐食性改善効果も得ることができるので、必要に
よりＮｉ及びＭｇの１種又は２種の添加がなされるが、
この効果を得るためにはＮｉの場合には０．０５％以上
、Ｍｇの場合には０．０２％以上の添加を必要とする。

しかしながら、これらの成分は多量に添加しても超塑性
向上効果（被覆膜密着性向上効果）を増加しないばかり
か、かえって脆化を招くことから、Ｎｉは０．０５〜０
．５０％と、Ｍｇは０．０２〜０．２０％とそれぞれ定
めた。

Ｂ）　Ａｌ　−Ｚｎ系合金粉の粒径 Ａｌ−Ｚｎ系合金粉の粒径が２５０μｍを超えると圧延
による粉体の密着が不十分となって被覆膜の気孔率が高
くなる。一方、粒径が２２μｍ以下の微粉では、散布時
に飛散して作業性を害する。従って、Ａｌ−Ｚｎ系合金
粉の粒径を「２２超〜２５０μｍＪと定めた。

なお、このＡｌｆｉ−Ｚｎ系合金粉末層の厚さは、その
使用される環境等によって適宜決定されるものであるが
、あまりに薄いと他部材に接触した際に該粉末層が＠離
することが懸念され、一方、厚すぎると被覆鋼板の製造
時（圧延時）に上記粉末層の剥離を招くこともあり得る
ので、これらの事項を考慮してＡＪＩ−Ｚｎ系合金粉末
層の厚さを決定しなければならない。

Ｃ）圧延に際してのＡｌ−Ｚｎ系合金粉末層の加熱温度 本発明に係る化学組成のＡｌ−Ｚｎ系合金が超塑性を示
す温度範囲は「１５０〜４００℃」である。

そして、圧延ロールの直前におけるＡｌ−Ｚｎ系合金粉
末層の加熱温度が４００℃を超えても１５０℃未満であ
っても十分な被覆膜密着性が得られないことから、圧延
に際してのＰＪｌ−Ｚｎ系合金粉末層の加熱温度を「１
５０〜４００°Ｃ」と限定した。

第４図は、粒径：２２超〜２５０μＩｎの４４％Ａｌ−
Ｚｎ合金粉末の１００ＯＪ！Ｔｌ厚層を鋼板面に形成し
、これを種々温度に誘導加熱した後Ａｌ　−Ｚｎ合金層
厚が３００１となるように圧延したときの、Ａｎ−Ｚｎ
合金被覆層の密着強さに及ぼす上記加熱温度の影響を示
したグラフである。この第４図からも、上記密着強さを
１．０ｋｇｆ／ＩＩｖ”以上とするためには、Ａｌ−Ｚ
ｎ合金粉末の加熱温度を１５０〜４００℃とする必要の
あることが分かる。

なお、本発明は、「鋼板上に粉末を散布して形成したＡ
ｌ１−Ｚｎ系合金粉末層を上記温度に加熱し合金粉末が
超塑性を発現する条件を作った上で、直ちにこれをｗ４
板と共に圧延し、ＡＩ　−Ｚｎ系合金粉末層を緻密なＡ
ｌ−Ｚｎ系合金被覆層として鋼板面に密着させる点」を
大きな特徴の１つとしているが、この場合、ＡＲ−Ｚｎ
系合金粉末層と共に鋼板をも加熱すると鋼板の表面に生
成する錆によって被覆膜の密着性が低下する恐れがある
。従って、Ａｌ　−Ｚｎ系合金粉末層の加熱時には鋼板
の温度上昇を抑えることが望ましい。

このように、鋼板上のＡｌ　　Ｚｎ系合金粉末を所定温
度に加熱すると共に、鋼板の温度上昇を低く抑え得る加
熱手段としては、誘導加熱、電子ビームによる加熱、或
いはレーザーによる加熱等がある。

次いで、本発明あ効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例〉 実施例　工 前述の第１図で示した如き設備を準備すると共に、ホッ
パー（３）によって素材鋼板（２）上にＡＲ−Ｚｎ系合
金粉末（１）を一定の層厚となるように散布し、続いて
圧延ロール（５）の直前で加熱装置（４）を用いてへ！
−Ｚｎ系合金粉の層を加熱した後、直ちに圧延を行って
Ａｌ−Ｚｎ系合金粉末を緻密な被覆層となして鋼板表面
に密着せしめ、Ａｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板を製造した。

このとき使用した＾ｉ’−Ｚｎ系合金粉末の組成及び粒
径を第１表に示す。

なお、素材鋼板としては表面をショット・ブラスト処理
した板厚１２ｍのＪＩＳＳＳ４１相当鋼板を用い、前記
Ａｌ−Ｚｎ系合金粉末の層厚は１０００趨とした。

また、加熱装置としては、鋼板の昇温ができるだけ抑え
られてＡｉ’−Ｚｎ系合金粉末層のみが所定温度に加熱
されるよるに高周波誘導加熱装置を適用し、粉末層を２
５０℃に加熱して圧延を実施した。

圧延ロールとしては、外径が１０００ｎφで、Ａｌ−Ｚ
ｎ合金の密着を防止するためロールの表面にセラミック
（ＺｎＯ□）被覆を施したものを使用した。

そして、圧延ロールの回転速度はｌ　ｒｐｍとし、ロー
ル間隔は１２．３ｍに設定してＡｌ　−Ｚｎ系合金被覆
層の厚さの狙い値を３００犀として圧延を行った。

このようにして得られたＡｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板の被
覆層の密着強さ、被覆層の気孔率、並びに前記粉末を溶
解し鋳造及び圧延を行って作成した板材の腐食減量をそ
れぞれ測定し、第１表に併せて示した。

ここで、被覆層の密着強さは、同じ被覆鋼板から採取し
た２枚の試料の被覆層同士を接着材で接合し、この接合
面と平衡に付加を加えた際に剥離を生じた値で表示した
。

また、気孔率（Ｒ，）は下記の式を用いて求めたもので
ある。

腐食減量は、粉末を溶解、鋳造及び圧延して作成した板
材から腐食試験片（１０ｎ＋厚Ｘ７Ｑｍｍ幅×１５０１
［ｍ長）を採取し、ＪｒＳ２３７１に準じる塩水噴霧試
験を行ったときの重量減を測定して求めたものであり、
その値は重量法で表示した。なお、このときの試験時間
は１０００ｈｒであり、試験後の腐食生成物はＮＨ，Ｃ
Ｉを５％含む６０℃の溶液中で軽くブラッシングして除
去し、その後で重量を測定した。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造されたＩＶ　−Ｚｎ系合金被覆
鋼板は、被覆層の密着性に優れると共に、被覆膜の気孔
率が低くて優れた耐食性を示すのに対して、Ａｌ　−Ｚ
ｎ系合金粉末の化学組成や粒径が本発明の規定値から外
れたものでは、被覆層の密着性や気孔率、或いは耐食性
の点で劣るものとなることが分かる。

実施例　２ 実施例１において良好な結果が得られた「試験番号２で
のＡｌ−Ｚｎ合金粉末（Ａｌ含有量：４４％。

粒径：２２超〜２５（ｂｎ＋＋）Ｊを用いて、その加熱
温度及び加熱方法を変化させた以外は、実施例１の場合
と同様条件でＡｌ−Ｚｎ合金被覆鋼板を製造した。

第２表に、このときの被覆鋼板製造条件と、得られた被
覆鋼板の被覆層密着強さ及び被覆膜の気孔率を示す。

この第２表からも、本発明で規定する条件通りに製造さ
れたＡｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板は、被覆層の密着強度及
び気孔率がともに満足できる値を示すのに対して、Ａｌ
　−Ｚｎ系合金粉末の加熱温度が本発明で規定する条件
から外れている比較法では、所望の被覆層密着強度並び
に気孔率が得られないことが分かる。

更に、第２表からは、加熱温度が本発明の規定範囲内で
あっても、炉内全体加熱を行った場合には鋼板も同様に
昇温することから鋼板面に錆が発生し、そのため被覆層
の密着強さが低下する場合のあることも窺うことができ
る。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、耐食性並びに
被覆層密着性に優れたＡＪ！　−Ｚｎ系合金被覆鋼板を
低コストで安定生産することができ、石油タンクや海浜
域での橋脚に適用して格別なコストアップを伴うことな
くその性能を向上させることが可能となるなど、産業上
極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るＡｌ　−Ｚｎ系合金被覆鋼板の
製造方法例の説明図である。 第２図は、Ａｌ　−Ｚｎ系合金粉末のＭ含有量と被覆層
の密着強さとの関係を示すグラフである。 第３図は、Ａｌ−Ｚｎ系合金のへ！含有量と耐食性との
関係を示すグラフである。 第４図は、圧延に際してのＡｌ−Ｚｎ系合金粉末加熱温
度と被覆層の密着強さとの関係を示すグラフである。 図面において、 １・・・Ａｌ−Ｚｎ系合金粉末、　　２・・・鋼板。 ３・・・ホッパー、　　　　　　４・・・加熱装置。 ５・・・圧延ロール、　　６・・・Ａｌ−Ｚｎ系合金被
覆層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ａｌ：４０超〜６５％ を含有すると共に残部が実質的にＺｎから成る化学組成
   であって、かつ粒径が２２超〜２５０μｍのＡｌ−Ｚｎ
   系合金粉末を鋼板表面へ層状に散布した後、該粉末層を
   １５０〜４００℃に加熱し、直ちに圧延することを特徴
   とするＡｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板の製造方法。
2. （２）重量割合にて Ａｌ：４０超〜６５％ を含有し、更に Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、 Ｍｇ：０．０２〜０．２０％ のうちの１種以上をも含むと共に残部が実質的にＺｎか
   ら成る化学組成であって、かつ粒径が２２超〜２５０μ
   ｍのＡｌ−Ｚｎ系合金粉末を鋼板表面へ層状に散布した
   後、該粉末層を１５０〜４００℃に加熱し、直ちに圧延
   することを特徴とするＡｌ−Ｚｎ系合金被覆鋼板の製造
   方法。