JPWO2014181653A1 - 塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材およびその製造方法。 - Google Patents

Abstract

Ａｌ系合金めっき鋼材は、鋼材と前記鋼材の表面に形成された被覆層とからなり、前記被複層は、質量％で１０％以上５０％以下のＦｅと、３％以上１５％以下のＳｉとを含有し、前記鋼材の表面に形成されたＡｌ系合金めっき層と、前記Ａｌ合金めっき層の表面に形成されたＺｎＯを含む層と、前記Ａｌ合金めっき層と前記ＺｎＯを含む層との間に形成され、０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有するＺｎＡｌ２Ｏ４層と、を具備してなる。

Description

本発明は、塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材に関する。

環境負荷低減やライフサイクルコストの低減、さらに安全性の確保、といった面から、様々な分野において各種の防錆材料が広く使用されている。使用例としては、電子部品といった小さな部品から、家電製品、自動車、土木材料、更にはインフラ設備のような大型構造物にまで至っている。

防錆材料の一つにめっき鋼材があり、中でもＺｎめっき鋼材が多用されている。Ｚｎめっき鋼材が多用される大きな理由は、比較的安価かつ地鉄に対し犠牲防食作用を有すること、大気環境でのＺｎ自体の腐食速度が小さいこと、である。Ｚｎめっき鋼材の他のめっき鋼材としては、例えばＡｌめっき鋼材がある。ただし、Ａｌめっき鋼材は、Ａｌめっき層の表面に存在する酸化被膜のために地鉄に対する犠牲防食性を有さない、Ａｌめっき層の表面に存在する酸化被膜のため化成処理性が不十分であり塗装後耐食性が劣る、といった課題がある。その一方で、Ａｌ自体の腐食速度はＺｎよりも小さいため、Ａｌめっき層で犠牲防食性や塗装後耐食性を確保出来れば、用途が広がると考えられている。

このため、Ａｌめっき層の耐食性改善技術が提案されている。例えば、特開２００３−３４８４５号公報（特許文献１）では、Ａｌめっき中にＭｇを０．５〜１０％を含有させることで、十分な量の化成皮膜が生成して塗装後耐食性が向上するとされている。しかしながら、Ｍｇのような活性元素をＡｌめっきに添加すると、Ａｌめっき層自体の活性度が増してしまい、逆に裸耐食性（未塗装での耐食性）が劣化してしまう。

一方、特開２００７−３０２９８２号公報（特許文献２）では、Ａｌめっき層の表面にＺｎまたはその化合物等を付与させることで塗装後耐食性が改善するとされる。しかしながら、ＺｎあるいはＺｎ化合物とめっきの密着性が十分でないため、塗装後耐食性の向上効果は未だ不十分である。

特開２００３−３４８４５号公報 特開２００７−３０２９８２号公報

本発明は上記の問題に鑑み、犠牲防食性を有し、従来のＡｌめっき鋼材よりも塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記の課題を克服するために鋭意検討した結果、Ａｌ系合金めっき層の表面にＺｎＯを含む層を設け、Ａｌ系合金めっき層中にＦｅおよびＳｉを含有させ、さらにＺｎＯを含む層とＡｌ系合金めっき層との間にＺｎおよびＡｌからなる複合酸化物層を形成させることで、犠牲防食効果を有し、従来のＡｌ系めっき鋼材よりも塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材を実現出来ることを見出した。本発明の要旨は、次の通りである。

（１） 鋼材と前記鋼材の表面に形成された被覆層とからなり、
前記被複層は、
質量％で１０％以上５０％以下のＦｅと、３％以上１５％以下のＳｉとを含有し、
前記鋼材の表面に形成されたＡｌ系合金めっき層と、
前記Ａｌ合金めっき層の表面に形成されたＺｎＯを含む層と、
前記Ａｌ合金めっき層と前記ＺｎＯを含む層との間に形成され、０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有するＺｎＡｌ_２Ｏ_４層と、
を具備してなることを特徴とする塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。
（２） 前記被覆層の表面粗さＲａが、１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

以上記載の如く、本発明のＡｌ系合金めっき鋼材によれば、犠牲防食性を有し、従来のＡｌめっき鋼材よりも塗装後耐食性を格段に向上できる。したがって、家電製品、自動車、土木材料、更には、例えばインフラ設備のような大型構造物にも適用出来ることから、産業上の寄与は極めて大きいものである。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材は、鋼材とこの鋼材の表面に形成された被覆層とからなる。被覆層は、鋼材の表面に形成されたＡｌ系合金めっき層と、Ａｌ合金めっき層の表面に形成されたＺｎＯを含む層と、Ａｌ合金めっき層とＺｎＯを含む層との間に形成されたＺｎＡｌ_２Ｏ_４層と、を具備して構成されている。実施形態および実施例の説明では、ＺｎＯを含む層を「ＺｎＯ含有層」と記す。

Ａｌ系合金めっき層には、Ｆｅを含ませる必要がある。Ｆｅは、Ａｌ系合金めっき層自体に犠牲防食性を付与する効果と、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さを大きくしてアンカー効果を発現させて塗装後耐食性を向上させる効果とがある。Ａｌ系合金めっき層中のＦｅの含有率は、質量％で１０％以上５０％以下である必要がある。Ｆｅが１０％未満では犠牲防食性の付与効果およびＡｌ系合金めっき層の表面粗さを大きくする効果に乏しいので好ましくない。また、Ｆｅが５０％超であれば、Ａｌ系合金めっき層自体が脆くなりめっき密着性に劣るので好ましくない。

また、Ａｌ系合金めっき層には、Ｆｅの他に、めっき密着性をより向上させる観点から、Ｓｉを質量％で３％以上１５％以下の範囲で含有させる必要がある。ＳｉをＡｌ系合金めっき層中に含ませることで、Ｆｅ−Ａｌ合金層の成長を抑制し、めっき密着性を向上できる。なお、Ｓｉが３％未満ではその効果に乏しく、１５％を超えると逆にめっき密着性が劣化する。

また、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａは、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定された表面性状パラメータである。表面粗さＲａが１μｍ未満であれば、アンカー効果の不足により塗装後耐食性に劣る。表面粗さＲａが５μｍ超であれば、凹凸が大きくなり過ぎるために塗膜厚み差を生みだす要因となり、逆に耐食性を劣化させることになる。なお、本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材では、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａが被覆層の表面粗さに反映されることになる。従って、被覆層の表面粗さＲａは、１μｍ以上５μｍ以下の範囲になる。

また、被覆層においては、Ａｌ系合金めっき層の直上、つまり、ＺｎＯ含有層とＡｌ系合金めっき層の間に、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を有する必要がある。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層は、Ａｌ系合金めっき層及び鋼材とＺｎＯ含有層との密着性を強化し、塗装後耐食性を向上させる効果がある。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の厚みは、０．０５μｍ以上２μｍ以下である必要がある。厚みが０．０５μｍ未満では、密着性を高めて塗装後耐食性を向上させる効果に乏しくなる。また、厚みが２μｍ超では、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層自体が脆くなって剥離しやすくなる。なお、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の厚みは、本実施形態のＡｌ系合金めっき層の任意の断面を切り出した後、樹脂に埋め込んで研磨し、その任意断面を走査型電子顕微鏡で観察することで測定できる。

Ａｌ系合金めっき鋼材の最表面には、ＺｎＯ含有層を有する必要がある。ＺｎＯ含有層は化成処理性を付与する効果とともに、本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材の耐食性向上のために必要なＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を形成するためのＺｎ供給源となる。ＺｎＯ含有層の量は特に規定しないが、ＺｎＯ含有層のＺｎ量が０．４ｇ／ｍ^２未満では、十分な量のＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の形成が難しくなる。逆にＺｎ量が５ｇ／ｍ^２超では、Ａｌ系合金めっき層との密着性が劣って脱落したり、溶接性が劣化したりし易くなる。従って、ＺｎＯ含有層の量は、Ｚｎ量が０．４ｇ／ｍ^２以上５ｇ／ｍ^２以下となる量であることが好ましい。

Ａｌ系合金めっき鋼材の基材となる鋼材の成分や形態等については一切、制約しない。成分については、軟質鋼材であっても、ＳｉやＭｎ等の強化元素を含む鋼材であってもよい。また、形態については、薄板、厚板、鋼管、形鋼あるいは成形品であってもよい。

次に本実施形態の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材の製造方法について説明する。
本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材の製造方法は、鋼材にＡｌ系合金めっき層を形成する工程と、Ａｌ系合金めっき層の表面（直上）にＺｎＯ含有層を形成する工程と、Ａｌ系合金めっき層とＺｎＯ含有層との間にＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を形成する工程とから構成される。以下、各工程について説明する。

（Ａｌ系合金めっき層の形成工程）
Ａｌ系合金めっき層の形成方法については、従来から使用されている溶融めっきなどを適用出来る。また、溶融めっきの方式は、酸化還元バランス法、全還元法、内部酸化法、フラックス法、プレめっき法等のいずれであってもよい。Ａｌ系合金めっき層中にＦｅを含有させるには、Ｓｉを含むＡｌ系合金めっき浴にＦｅを予め混入させておいてもよいし、Ｓｉを含むＡｌ系合金めっきを行った後に、鋼材を加熱して鋼材に含まれるＦｅをＡｌ系合金めっき層中に拡散させてもよい。Ａｌ系合金めっき層の付着量としては、片面あたり３０ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。付着量が３０ｇ／ｍ^２未満では耐食性にやや劣り、２００ｇ／ｍ^２超ではめっき剥離の懸念がある。

Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを１μｍ以上５μｍ以下とするには、Ａｌ系合金めっき層が形成された鋼材を、６００℃以上１０００℃以下の領域を昇温速度１℃／秒以上５０℃／秒未満で、８５０℃以上１０００℃以下まで加熱すればよい。また、Ａｌ系合金めっき層の形成前の鋼材表面の表面粗さＲａを制御することで、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを１μｍ以上５μｍ以下にしてもよい。但し、鋼材表面の表面粗さＲａを制御する方法では、めっき付着量によってＡｌ系合金めっき層の表面粗さＲａが変動する可能性がある。このため、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを加熱によって制御する方法が好ましい。前述のとおり、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定された表面性状パラメータである。また、表面粗さＲａの測定および評価方法は特に規定するものでなく、従来から一般的に用いられている方法であればよく、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６３３で規定された方法を採用することが出来る。
また、表面粗さＲａを制御する際の加熱処理において、Ａｌ系合金めっき層へのＦｅの拡散を同時に行ってもよい。

（ＺｎＯ含有層の形成工程）
ＺｎＯ含有層の形成方法としては、例えば、ＺｎＯを含有する懸濁液に所定の有機性のバインダーを混合して塗布液を調製し、この塗布液をＡｌ系合金めっき層の表面に塗布する方法が挙げられる。ＺｎＯを含有する懸濁液としては、ＺｎＯ粉体を水等の分散媒に分散させたものを用いるとよい。また、所定の有機性バインダーとしては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、シランカップリング剤が挙げられる。更に有機系バインダー成分にシリカを含ませてもよい。これらの有機性バインダーは、ＺｎＯ懸濁液と混合できるように、水溶性とすることが好ましい。こうして得られた塗布液を、Ａｌ系合金めっき層の表面に塗布し、乾燥させればよい。

また、別の方法として、ＺｎＯ粉体や所定の有機性バインダー等の固形分を含む粉体を、粉体塗装法によって塗布する方法を用いてもよい。

上記の有機系バインダー成分の含有量は、ＺｎＯに対する質量比で、あわせて５〜３０％程度であることが望ましい。バインダー成分の含有量が質量比で５％より少ない場合には、バインダー効果が十分得られず、塗膜が剥がれやすくなる。バインダー効果を安定して得るためには、バインダー成分を質量比で１０％以上とすることがより好ましい。一方、バインダー成分の含有量が質量比で３０％を超えると、加熱時の匂い発生が顕著になるため好ましくない。

（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の形成工程）
ＺｎＯ含有層とＡｌ系合金めっき層との間にＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を形成するには、まず、Ａｌ系合金めっき層の表面上にＺｎＯ含有層を形成しておく。その後、大気雰囲気下で、６００℃以下の範囲を２５℃／秒超１００℃／秒以下の昇温速度で加熱し、６００℃超１０００℃以下の範囲を１℃／秒以上５０℃／秒未満の昇温速度で加熱し、到達温度を８５０℃以上１０００℃以下の範囲とする加熱を行う。すなわち、６００℃を境界として、昇温速度を異ならせる。その後、空冷または空冷以上の速度で冷却する工程を行う。

このように、６００℃を境界として、それ以下の温度範囲での昇温速度と、それを超える温度範囲での昇温速度とを変える。このような工程とすることにより、ＺｎＯと、Ａｌ系合金めっき層中のＡｌとが反応して、Ａｌ系合金めっき層中のＡｌとＺｎＯ含有層との間にＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が形成さる。さらに、このような工程によれば、形成されるＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の厚みを、狙いとする０．０５μｍ以上２μｍ以下とすることができる。なお、このような工程により所定の厚みのＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が形成される理由は定かではないが、次の理由が考えられる。つまり、６００℃以下の範囲では、昇温速度が２５℃／秒以下未満であるとＡｌ系合金めっき層自体が過剰に酸化し、昇温速度が１００℃／秒超であると有機バインダーの燃焼が不十分でＡｌ系合金めっき層の表面に残存する。このため、その後の加熱によるＺｎＯとの反応が不十分となりＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が十分に生成されない。一方、６００℃超の範囲では、昇温速度が１℃／秒未満であると、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が過剰に生成するため脆くなって剥離し易くなり、５０℃／秒以上であるとＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が十分に生成せず耐食性に劣る。このように６００℃が昇温速度の変化点となる理由は、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の形成が、６００℃までのＡｌ系合金めっき層の表面状態に影響されることや、６００℃超で特にＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の形成が進むことが関連するためと考えられる。また、６００℃で昇温速度を変えることで、適度に生成したＡｌ系合金めっき層の表面に微細なクラックが生じ、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層の形成が促されるためと考えられる。なお、本実施形態においては、６００℃以下の範囲と６００℃超１０００℃以下の範囲とで、昇温速度は２５℃／秒超５０℃未満の範囲が重複している。ただし、この重複する範囲の昇温速度で加熱する場合であっても、６００℃以下の範囲と６００℃超１０００℃以下の範囲とで昇温速度を異ならせる。この場合には、６００℃超１０００℃以下の範囲での昇温速度を、６００℃以下の範囲での昇温速度よりも低くすることが好ましい。また、この加熱処理は、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを制御するための加熱処理や、Ａｌ系合金めっき層へのＦｅの拡散のための加熱処理を兼ねてもよい。

なお、ＺｎＯ含有層の形成前に、Ａｌ系合金めっき層を大気中で加熱処理して酸化させておくことが好ましい。このような加熱処理として、例えば、大気雰囲気下で３００〜６００℃で３０秒から１０分間加熱させておく処理が適用できる。このような加熱処理を行っておくと、Ａｌ系合金めっき層の表面に十分な量のＡｌ_２Ｏ_３皮膜が形成され、Ａｌ_２Ｏ_３層＋ＺｎＯ含有層 → ＺｎＡｌ_２Ｏ_４の反応がより進みやすくなる。この加熱処理は、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを制御するための加熱処理や、Ａｌ系合金めっき層へのＦｅの拡散のための加熱処理を兼ねてもよい。

以上記載の如く、本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材によれば、Ｚｎによる犠牲防食効果によって、従来のＡｌめっき鋼材よりも塗装後耐食性を格段に向上させることができる。また、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を有することで、加工性を高めることができる。

次に本発明の実施例を詳細に記載する。
まず、表１に示す成分を有する板厚１．２ｍｍの冷延鋼材に、溶融めっき法によりＡｌ系合金めっき層を形成した。表１は、冷延鋼材のＦｅ以外の成分の質量％を示す表である。溶融めっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインで行った。そして、めっき後にガスワイピング法でめっき付着量を片面当たり４０ｇ／ｍ^２に調節した。その後冷却してゼロスパングル処理した。めっき浴組成はＡｌ−１０％Ｓｉとし、めっき浴の温度は６６０℃とした。

このように作製したＡｌ系合金めっき層の表面に、ＺｎＯの懸濁液とウレタン系樹脂からなるバインダーを混合してなる塗布液をロールコーターで塗布し、約８０℃で加熱乾燥させた。なおウレタン系樹脂はＺｎＯに対する質量比で２０％とした。この塗布液の塗布量は、Ｚｎ量が１．０ｇ／ｍ^２となる量とした。その後、大気雰囲気にて表２に示す条件で加熱、空冷して、Ａｌ系合金めっき層中にＦｅを拡散させるとともに、ＺｎＯ含有層とＡｌ系合金めっき層との間にＺｎＡｌ_２Ｏ_４層を形成させた。その後、以下の方法に従い、Ａｌ系合金めっき鋼材の性能の例として、塗装後耐食性と加工性を評価した。

（塗装後耐食性）
作製したＡｌ系合金めっき鋼材を７０×１５０ｍｍの大きさに切断して試料を作成した。そして、作成した試料をアルカリ脱脂後、パルボンドＳＸ３５（日本パーカーライジング社製）でメーカー処方にしたがって化成処理し、さらにカチオン電着塗装（パワーニクス１１０：日本ペイント社製）を１５μｍの厚みで実施し、クロスカットを施した。そしてこの試料を、日本自動車技術会（ＪＡＳＯ）規定のＭ６１０法にて３００サイクルの試験に供した。塗装後耐食性は、下記の指標に基づいて評価した。１が不合格であり、２および３が合格である。

（塗膜膨れ）
１：０．５ｍｍ超。
２：０．２〜０．５ｍｍ。
３：０．２ｍｍ未満。

（加工性）
作製したＡｌ系合金めっき鋼材を３０×７０ｍｍの大きさに切断し、曲げ半径１ｍｍで９０度折り曲げ試験をした。その後、曲げ戻しをし、曲げ部にテープを貼って、更に剥がした後の、めっき剥離幅を測定した。加工性は、下記の指標に基づいて評価した。１が不合格であり、２および３が合格である。

（めっきあるいは塗膜剥離幅）
１：５．０ｍｍ超。
２：２．０〜５．０ｍｍ。
３：２．０ｍｍ未満。

結果を表２に示す。本発明の範囲内である実施例の場合は、加工性および塗装後耐食性のいずれも良好であるが、本発明の範囲外となる比較例の場合、加工性または塗装後耐食性が劣る結果となった。

Ｎｏ．３０，３１の比較例に示すように、６００℃超１０００℃以下での昇温速度が１℃／ｓｅｃ以上５０℃／ｓｅｃ未満の範囲にないと、塗装後耐食性が低い。また、Ｎｏ．２８，２９の比較例に示すように、６００℃以下での昇温速度が２５℃／秒超１００℃／秒以下でないと、塗装後耐食性が低い。また、Ｎｏ．３２は昇温速度を変えずに加熱した場合の結果であり、塗装後耐食性に劣る。これらは、めっき後加熱条件が本発明の範囲から外れているため、ＺｎＯ含有層とＡｌ系合金めっき層との間に０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有するＺｎＡｌ_２Ｏ_４層が形成されないためと考えられる。

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以上記載の如く、本発明のＡｌ系合金めっき鋼材によれば、従来のＡｌめっき鋼材よりも塗装後耐食性を格段に向上させることができるので、家電製品、自動車、土木材料、更には、例えばインフラ設備のような大型構造物にも適用出来、産業上の寄与は極めて大きいものである。

（１） 鋼材と前記鋼材の表面に形成された被覆層とからなり、
前記被複層は、
Ａｌ系合金めっき層と、
前記Ａｌ系合金めっき層の直上に形成されたＺｎＡｌ₂Ｏ₄層と、
前記ＺｎＡｌ ₂ Ｏ ₄ 層の直上で、かつ最表面に形成されたＺｎＯを含む層と、
を有し、
前記Ａｌ系合金めっき層は、質量％で１０％以上５０％以下のＦｅと、３％以上１５％以下のＳｉとを含有し、
前記ＺｎＡｌ ₂ Ｏ ₄ 層は、０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有することを特徴とする塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。
（２） 前記被覆層の表面粗さＲａが、１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態のＡｌ系合金めっき鋼材は、鋼材とこの鋼材の表面に形成された被覆層とからなる。被覆層は、鋼材の表面に形成されたＡｌ系合金めっき層と、Ａｌ系合金めっき層の表面に形成されたＺｎＯを含む層と、Ａｌ系合金めっき層とＺｎＯを含む層との間に形成されたＺｎＡｌ₂Ｏ₄層と、を具備して構成されている。実施形態および実施例の説明では、ＺｎＯを含む層を「ＺｎＯ含有層」と記す。

このように、６００℃を境界として、それ以下の温度範囲での昇温速度と、それを超える温度範囲での昇温速度とを変える。このような工程とすることにより、ＺｎＯと、Ａｌ系合金めっき層中のＡｌとが反応して、Ａｌ系合金めっき層中のＡｌとＺｎＯ含有層との間にＺｎＡｌ₂Ｏ₄層が形成さる。さらに、このような工程によれば、形成されるＺｎＡｌ₂Ｏ₄層の厚みを、狙いとする０．０５μｍ以上２μｍ以下とすることができる。なお、このような工程により所定の厚みのＺｎＡｌ₂Ｏ₄層が形成される理由は定かではないが、次の理由が考えられる。つまり、６００℃以下の範囲では、昇温速度が２５℃／秒以下未満であるとＡｌ系合金めっき層自体が過剰に酸化し、昇温速度が１００℃／秒超であると有機バインダーの燃焼が不十分でＡｌ系合金めっき層の表面に残存する。このため、その後の加熱によるＺｎＯとの反応が不十分となりＺｎＡｌ₂Ｏ₄層が十分に生成されない。一方、６００℃超の範囲では、昇温速度が１℃／秒未満であると、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄層が過剰に生成するため脆くなって剥離し易くなり、５０℃／秒以上であるとＺｎＡｌ₂Ｏ₄層が十分に生成せず耐食性に劣る。このように６００℃が昇温速度の変化点となる理由は、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄層の形成が、６００℃までのＡｌ系合金めっき層の表面状態に影響されることや、６００℃超で特にＺｎＡｌ₂Ｏ₄層の形成が進むことが関連するためと考えられる。また、６００℃で昇温速度を変えることで、適度に生成したＡｌ系合金めっき層の表面に微細なクラックが生じ、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄層の形成が促されるためと考えられる。なお、本実施形態においては、６００℃以下の範囲と６００℃超１０００℃以下の範囲とで、昇温速度は２５℃／秒超５０℃／秒未満の範囲が重複している。ただし、この重複する範囲の昇温速度で加熱する場合であっても、６００℃以下の範囲と６００℃超１０００℃以下の範囲とで昇温速度を異ならせる。この場合には、６００℃超１０００℃以下の範囲での昇温速度を、６００℃以下の範囲での昇温速度よりも低くすることが好ましい。また、この加熱処理は、Ａｌ系合金めっき層の表面粗さＲａを制御するための加熱処理や、Ａｌ系合金めっき層へのＦｅの拡散のための加熱処理を兼ねてもよい。

本発明は、塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材およびその製造方法に関する。

本発明は上記の問題に鑑み、犠牲防食性を有し、従来のＡｌ系めっき鋼材よりも塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材およびその製造方法を提供することを課題とする。

（１） 鋼材と前記鋼材の表面に形成された被覆層とからなり、
前記被複層は、
Ａｌ系合金めっき層と、
前記Ａｌ系合金めっき層の直上に形成されたＺｎＡｌ₂Ｏ₄層と、
前記ＺｎＡｌ₂Ｏ₄層の直上で、かつ最表面に形成されたＺｎＯを含む層と、
を有し、
前記Ａｌ系合金めっき層は、質量％で１０％以上５０％以下のＦｅと、３％以上１５％以下のＳｉとを含有し、
前記ＺｎＡｌ₂Ｏ₄層は、０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有することを特徴とする塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

（２） 前記被覆層の表面粗さＲａが、１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることを特徴とする（１）に記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

（３） 前記ＺｎＯを含む層は、Ｚｎ量が０．４ｇ／ｍ ² 以上、５ｇ／ｍ ² 以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

（４） 前記Ａｌ系合金めっき層の付着量が、片面あたり３０ｇ／ｍ ² 以上、２００ｇ／ｍ ² 以下であることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。

（５） 鋼材にＡｌ系合金めっき層を形成する工程と、前記Ａｌ系合金めっき層の直上にＺｎＯ含有層を形成する工程と、前記Ａｌ系合金めっき層と前記ＺｎＯ含有層との間にＺｎＡｌ ₂ Ｏ ₄ 層を形成する工程とを有するＡｌ系合金めっき鋼材の製造方法において、
前記Ａｌ系合金めっき層と前記ＺｎＯ含有層との間に前記ＺｎＡｌ ₂ Ｏ ₄ 層を形成する工程は、６００℃以下の温度範囲を２５℃／秒超１００℃／秒以下の昇温速度で加熱し、６００℃超１０００℃以下の温度範囲を１℃／秒以上５０℃／秒未満の昇温速度で加熱し、到達温度を８５０℃以上１０００℃以下の温度範囲とする加熱を行い、冷却することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材の製造方法。

Claims (2)

1. 鋼材と前記鋼材の表面に形成された被覆層とからなり、
   前記被複層は、
   質量％で１０％以上５０％以下のＦｅと、３％以上１５％以下のＳｉとを含有し、
   前記鋼材の表面に形成されたＡｌ系合金めっき層と、
   前記Ａｌ合金めっき層の表面に形成されたＺｎＯを含む層と、
   前記Ａｌ合金めっき層と前記ＺｎＯを含む層との間に形成され、０．０５μｍ以上２μｍ以下の厚みを有するＺｎＡｌ_２Ｏ_４層と、
   を具備してなることを特徴とする塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。
2. 前記被覆層の表面粗さＲａが、１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の塗装後耐食性に優れるＡｌ系合金めっき鋼材。