JPH09316618A - 耐エッジクリープ性に優れた塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっ き鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼板の切断部よりエッジクリープが生じ難い、
すなわち耐エッジクリープ性に優れた塗装Ａｌ−Ｚｎ系
合金めっき鋼板を提供する。 【解決手段】Ａｌを２０ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下を含
むＡｌ−Ｚｎ系合金めっき層を有する塗装Ａｌ−Ｚｎ系
合金めっき鋼板であって、前記めっき層の組織がα相マ
トリックスとその中に微細分散したβ相からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐エッジクリープ
性に優れた塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板は、ア
ルミニウムの有する耐熱性、耐食性や亜鉛の有する犠牲
防食性を合わせ持つ防錆鋼板で、従来の溶融亜鉛めっき
鋼板に比べて、無塗装で数倍から十数倍の耐食性を有す
ることは、例えば特公昭４６−７１６１号公報に記載さ
れるＡｌを２５〜７０ｗｔ％含むＡｌ−Ｚｎ系合金めっ
き鋼板に見られるように公知である。

【０００３】従って、Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板は、
耐食性に優れるという特徴を活かして、無塗装のまま、
あるいは、美観付与を目的として、さらに塗装を施した
後、建屋の屋根材や壁材を主体に加工されて使用されて
いる。

【０００４】通常、亜鉛めっき鋼板の塗装はロールコー
ターまたはカーテンフローコーターを用いて、乾燥膜厚
で約２〜１０μｍの下塗塗料を塗装・焼付乾燥後、乾燥
膜厚で５〜４０μｍの上塗塗料を塗装・焼付乾燥させた
２コート・２ベークの塗装系が用いられている。

【０００５】Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板についても、
亜鉛めっき鋼板と同様の塗装系によっている。しかし、
塗装されたＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板は、腐食性雰囲
気下において、鋼板の切断部（以下、端面という）から
の塗膜ふくれ（以下、エッジクリープという）が、塗装
された溶融亜鉛めっき鋼板の場合に比較して著しく大き
く、Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板の優れた耐食性を充分
に活かせないという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みて成されたものであって、鋼板の切断部よりエッジク
リープが生じ難い、すなわち耐エッジクリープ性に優れ
た塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金め
っき鋼板が塗装亜鉛めっき鋼板よりエッジクリープが発
生しやすい理由は、以下のように考えられる。

【０００８】塗装鋼板のエッジクリープは、腐食性雰囲
気下においてめっき層の亜鉛と端面の鉄で電池を形成し
腐食し、生じた水素ガスや腐食生成物で塗膜が押し上げ
られるために生じると考えられる。

【０００９】塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板のＡｌ−
Ｚｎ系合金めっき層は、アルミニウムと亜鉛が均一に分
散せず、アルミニウムが亜鉛よりも多く含まれている部
分（アルミリッチ部）と、逆に亜鉛がアルミニウムより
も多く含まれている部分（亜鉛リッチ部）が偏在し、か
つ亜鉛リッチ部があたかも石垣状に積層したアルミリッ
チ部の間隙を埋める構造になっている。そのため、腐食
性雰囲気下では、亜鉛リッチ部がアルミリッチ部に優先
して局所的に腐食消失して、端面から内部に及ぶ比較的
広い範囲にわたって腐食が虫食い状に進み、腐食が進ん
だ領域で塗膜が押し上げられると考えられる。

【００１０】一方、塗装亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき
層の腐食が端面から全面的かつ均一に進行するため、腐
食の起こる範囲が比較的狭い領域に限られるので、塗膜
が押し上げられることが少ないと考えられる。本発明者
らは、前記したように、めっき層の亜鉛リッチ部の存在
状態が塗装鋼板の端面の品質に大きく影響する点に着目
して、めっき層の亜鉛リッチ部の存在状態と塗装鋼板の
端面の品質との関係について鋭意検討した。

【００１１】その結果、めっき層の亜鉛リッチ部の偏析
を防止してめっき層を均一化すること、すなわちめっき
層組織をα相（アルミニウムに亜鉛が固溶した相）マト
リックス中にβ相（亜鉛にアルミニウムが固溶した相）
を微細に分散させた組織にすることによって、耐エッジ
クリープ性に優れた塗装鋼板が得られることを知見し
た。

【００１２】本発明はこの知見に基づくものであり、そ
の要旨は、Ａｌを２０ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下を含む
Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき層を有する塗装Ａｌ−Ｚｎ系合
金めっき鋼板であって、めっき層中のβ相をα相マトリ
ックス中に微細分散したＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板を
基板とした塗装鋼板である。

【００１３】本発明の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板
のめっき層組織およびその作用、限定理由について、以
下に説明する。先ず、本発明の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金め
っき鋼板のめっき層の状態および腐食性雰囲気下におけ
るめっき層の腐食挙動について、従来技術による塗装Ａ
ｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板のめっき層の場合と対比し
て、図１〜図３を用いて説明する。

【００１４】図２は、従来技術のＡｌ−Ｚｎ系合金めっ
き鋼板のめっき層の断面組織を示す走査型電子顕微鏡写
真（以下、ＳＥＭ写真）である。めっき層の成分組成
は、Ａｌ：５５ｗｔ％、Ｓｉ：１．５ｗｔ％、残部がＺ
ｎと不可避不純物である。図２において、１はＡｌ−Ｚ
ｎ系合金めっき層、２はＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板、
３はアルミリッチ部、４は亜鉛リッチ部、５はＳｉ相、
６は界面合金相、７は母材鋼板である。

【００１５】また、図１は本発明のＡｌ−Ｚｎ系合金め
っき鋼板のめっき層の断面組織を示すＳＥＭ写真であ
る。めっき層の成分組成が、Ａｌ：５５ｗｔ％、Ｓｉ：
１．５ｗｔ％、残部はＺｎと不可避不純物からなるＡｌ
−Ｚｎ系合金めっき鋼板を、バッチ焼鈍炉において大気
雰囲気中で３５０℃で２４時間加熱保持後、２００℃ま
で約１℃／秒で冷却し、熱処理して得られたものであ
る。図１において、８の黒または黒灰色部はα相、９の
白色部はβ相である。

【００１６】また、図３は、腐食性雰囲気下における塗
装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板の腐食挙動を説明するた
めの図である。図３において、（Ａ）は従来技術の塗装
Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板の断面組織の模式図、
（Ｂ）はこの鋼板の腐食性雰囲気下における腐食状態を
示す模式図であり、また、（Ｃ）は本発明の塗装Ａｌ−
Ｚｎ系合金めっき鋼板の断面組織の模式図、（Ｄ）はこ
の鋼板の腐食性雰囲気下における腐食状態を示す模式図
である。図３の１〜７は、図１または図２の同じ符号に
対応しており、また１０は化成処理層、１１は塗膜層、
１２は腐食生成物、１３は端面である。

【００１７】従来技術の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼
板のめっき層組織は、図２や図３（Ａ）に見られるよう
に、アルミリッチ部３と亜鉛リッチ部４が偏在し、かつ
亜鉛リッチ部４があたかも石垣状に積層したアルミリッ
チ部３の間隙を埋めるような構造になっている。腐食性
雰囲気下では、図３（Ｂ）に示すように、端面１３より
亜鉛リッチ部４が優先的に腐食し、端面より離れためっ
き層の内部まで腐食が進行する。鋼板の切断端部を犠牲
防食するので、端面からの赤錆の発生が抑制されるが、
腐食が進行した領域で発生した水素ガスや腐食生成物に
より塗膜が押し上げられるため、図に示すように塗膜が
凹凸状態になり、エッジクリープ幅が比較的広くなる。

【００１８】一方、本発明の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっ
き鋼板のめっき層組織は、図１や図３（Ｃ）に見られる
ように、β相９がα相マトリックス８中に微細に分散し
た組織を呈している。腐食性雰囲気下では、図３（Ｄ）
に示すように、端面１３から全体的に均一に腐食が進行
するため、前記した従来技術の塗装鋼板に見られるよう
な端面より離れためっき層の内部で腐食が起こらないの
で、エッジクリープ幅が比較的狭くなる。また、鋼板の
切断端部は犠牲防食されるので、端面からの赤錆発生が
抑制される。

【００１９】このように、亜鉛リッチ部をβ相、アルミ
リッチ部をα相として、β相をα相マトリックス中に微
細に分散させることにより、従来技術の塗装Ａｌ−Ｚｎ
系合金めっき鋼板の問題点である端面からのエッジクリ
ープを抑制することができる。

【００２０】β相の分散状態は図１に観察されるとおり
であり、β相は出来るだけ均一に分散させるのが好まし
い。また、β相の粒径は０．０１〜１μｍが好ましい。

【００２１】めっき層中にＡｌを２０ｗｔ％以上７５ｗ
ｔ％以下を含む必要がある。Ａｌが７５ｗｔ％を超える
場合は母材鋼板に対する犠牲防食性が不充分になり、端
面から赤錆が発生しやすく耐食性が低下する。また、Ａ
ｌが２０ｗｔ％未満の場合、Ａｌの耐食性が充分に発揮
できなくなり、β相が短時間で腐食し消失してしまうた
め、端面に赤錆が発生しやすく長期にわたる耐食性が得
られない。

【００２２】なお、めっき層の性状を調整するために、
Ａｌ−Ｚｎ系合金めっきに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｒ、
Ｖ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｒ等の成分元素を１種類以上
添加する場合がある。本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき
には、前記目的のための成分元素を１０ｗｔ％を超えな
い範囲で添加したものを含む。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金め
っき鋼板の母材となる鋼板に特に制限はなく、常法によ
り製造した鋼板を使用することができる。

【００２４】本発明の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板
は、常用される溶融亜鉛めっき設備を利用して、溶融め
っき浴成分をＡｌを２０ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下含む
溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき浴により、常法により鋼板
に浸漬めっきを施した後、めっき層の均一化処理を行
い、めっき層のＡｌリッチ相からβ相を析出させて、め
っき層をα相のマトリックスとこの中にβ相を微細に分
散した組織とすることにより得られる。

【００２５】めっき層の均一化処理としては、例えば焼
鈍炉でめっき層を熱処理し、引き続いて炉内で徐冷する
方法によることができる。焼鈍炉はバッチ焼鈍炉でも連
続焼鈍炉でもよく、めっき鋼板を焼鈍できる炉であれば
その設備を特に限定するものではない。可能なら、めっ
きラインでめっきに引き続き行う均一化処理であっても
よい。また、熱処理の雰囲気も特に限定するものではな
い。

【００２６】必要に応じて調質圧延を施すことができ
る。調質圧延は、熱処理前後の一方または両方で施して
もよい。なお、必要に応じて、めっき層の性状を調整す
るために、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃｕ、
Ｓｎ、Ｃｒ等の成分元素を１０ｗｔ％を超えない範囲で
めっき浴に添加してもよい。

【００２７】次いで、均一化処理を行った鋼板に常法に
より塗装を施して本発明の塗装鋼板を得る。通常、均一
化処理後のめっき鋼板に、脱脂処理、必要に応じて更に
酸洗を施し、次いでクロメート処理やリン酸塩処理など
の化成処理を施して化成処理層を形成した後、塗装を施
す。

【００２８】塗料は前記で形成した化成処理層の上に直
接塗装することも可能であるが、耐食性や塗膜密着性を
向上させるために、塗装鋼板に通常用いられる下塗り塗
料、すなわちプライマーを塗装して焼き付けた上に上塗
り塗料を塗装することが望ましい。また、下塗り塗料に
は耐食性や耐磨耗性を向上させるために防錆顔料または
防錆顔料＋骨材を含有させることが好ましい。

【００２９】乾燥塗膜厚は、通常５〜４０μｍである。
塗膜厚が５μｍ未満では、塗膜中の骨材の保持が困難に
なったり、塗膜の耐候性低下を招くので好ましくない。
一方、４０μｍを超えると、塗装作業時の低下や塗膜外
観の低下を招き、さらにコストの上昇を招くため好まし
くない。

【００３０】塗装方法に特に制限はなく、一般に行われ
ているロールコーター法、カーテンフローコーター法、
スプレー塗装、はけ塗り等の塗装方法を適用できるが、
塗装鋼板の塗装においてはロールコーター法が最も一般
的である。

【００３１】塗料組成物を塗布した後の焼付処理は、３
０〜１８０秒間加熱して鋼板温度を２００℃以上に到達
させることによって行われる。焼付時間３０秒未満では
樹脂成分の溶融硬化が不十分であり、一方、１８０秒を
超えると下塗り塗料成分を含めた塗料の熱劣化が始ま
り、いずれの場合にも塗料本来の性能が発揮されなくな
るため好ましくない。焼付時の加熱方式については特別
な制限はなく、熱風加熱方式、高周波加熱方式等の方法
を適用できる。

【００３２】

【実施例】板厚０．５ｍｍの低炭素アルミキルド鋼板を
母材鋼板として、溶融亜鉛めっき設備で、表１に記載し
たＡｌ重量％、およびこのＡｌ量の３％のＳｉと残部が
Ｚｎ及び不可避不純物からなるめっき浴で合金めっきを
行い、めっき付着量を片面で約７５ｇ／ｍ² のＡｌ−Ｚ
ｎ系合金めっきを行った。

【００３３】めっき後、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５、Ｎｏ．７
〜Ｎｏ．１１については、バッチ焼鈍炉において大気雰
囲気中で３５０℃で２４時間加熱保持後、２００℃まで
約１℃／秒で冷却し、熱処理した。また、比較のため
に、Ｎｏ．６およびＮｏ．１２についてはめっき後の熱
処理を行わなかった。

【００３４】前記で得ためっき鋼板に塗布型クロメート
処理を付着量が金属クロム換算で３０ｍｇ／ｍ² になる
ように施し、次いで、下塗り塗料としてエポキシ樹脂系
塗料を乾燥塗膜厚は５μｍになるように塗布した後、約
２００℃で６０秒間焼き付け、次いで、上塗り塗料のベ
ース塗料として、ポリエステル樹脂：メラミン樹脂＝
８：２（重量比）のポリエステル系塗料（日本油脂
（株）製プレカラーＮｏ．ＨＤ００３０ブラウン）、ま
たはポリフッ化ビニリデン樹脂：アクリル樹脂＝８：２
（重量比）のフッ素樹脂系塗料（日本油脂（株）製プレ
カラーＮｏ．８８００ブラウン）を用いて塗装を施し
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】得られた塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板
の任意の位置から長さ１５０ｍｍ、幅７０ｍｍの試験片
を採取し、この試験片の三辺のエッジと裏面をテープで
シールした後、ＪＩＳ−Ｚ２３７１に規定される塩水噴
霧試験を所定時間行った後、耐エッジクリープ性、端面
耐食性を調査した。

【００３７】耐エッジクリープ性は、シールをしていな
い端面からの塗膜のふくれ幅により、端面耐食性は、端
面の赤錆発生状況を目視観察して、赤錆発生の認められ
ないものを「○」、赤錆が発生したものを「×」と評価
した。

【００３８】また、めっき層組織を調査して、めっき層
組織が、図１に見られるようにα相マトリックス中に微
細分散したβ相の組織となっているものを「○」、図２
に見られるようにアルミリッチ部と亜鉛リッチ部が偏在
した組織となっているものを「×」とした。耐エッジク
リープ性、端面耐食性、めっき層組織の調査結果を表１
に併せて示す。

【００３９】本発明例は、端面耐食性、耐エッジクリー
プ性がともに優れている。β相が微細に分散していない
従来例のＮｏ．６、Ｎｏ．１２は、端面耐食性は良好で
あるが、耐エッジクリープ性が劣る。Ａｌ含有量が、本
発明範囲を外れる比較例のＮｏ．１、Ｎｏ．５、Ｎｏ．
７、Ｎｏ．１１は、耐エッジクリープ性は良好である
が、端面耐食性が劣る。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来の塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板の問題点で
あった耐エッジクリープ性を大幅に改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板のめっき
層組織を示す図面代用写真。

【図２】従来技術のＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板のめっ
き層組織を示す図面代用写真。

【図３】塗装Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板の端面での腐
食挙動を示す図。

【符号の説明】

１ Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき層 ２ Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板 ３ アルミリッチ部 ４ 亜鉛リッチ部 ５ Ｓｉ相 ６ 界面合金相 ７ 母材鋼板 ８ α相 ９ β相 １０ 化成処理層 １１ 塗膜層（下塗り塗膜層＋上塗り塗膜層） １２ 腐食生成物 １３ 端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 安秀 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 鷺山 勝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌを２０ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下を
   含むＡｌ−Ｚｎ系合金めっき層を有する塗装Ａｌ−Ｚｎ
   系合金めっき鋼板であって、前記めっき層の組織がα相
   マトリックスとその中に微細分散したβ相からなること
   を特徴とする耐エッジクリープ性に優れた塗装Ａｌ−Ｚ
   ｎ系合金めっき鋼板。