TW201303077A - 耐蝕性與加工性優異之熔融Ｚｎ－Ａｌ系合金鍍覆鋼板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

在依質量%計，含有：Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，且將Fe調整至0.10%以下的熔融Zn-Al系合金鍍浴中，浸入鋼板，經拉起後施行冷卻，在鋼板表面上形成熔融Zn-Al系合金鍍覆層。此時，藉由將鍍浴浴溫調整為420~520℃，並將浸入該鍍浴中的鋼板板溫調整於420~600℃範圍的溫度，且達鍍浴浴溫以上，藉此可使鍍覆層中的Fe份在2.0g/m2以下，在鍍覆層與鋼板的界面處設有厚度：0.05~1.0μm的Ni濃化層，成為加工性與耐蝕性均優異的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板。

Description

耐蝕性與加工性優異之熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板及其製造方法

本發明係關於頗適用於諸如建築、土木、家電等用途的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板及其製造方法，特別係關於加工性提升、及加工部的耐蝕性提升。

自習知起在諸如建材、家電、汽車等領域，廣泛利用熔融Zn系鍍覆鋼板。在此種用途所使用的熔融Zn系鍍覆鋼板，主要係要求耐蝕性優異。但是，例如建築領域係使用經將熔融Zn系鍍覆鋼板施行成形加工成為既定形狀，再使用為諸如屋頂、牆壁或構造體等構件，針對此種用途的熔融Zn系鍍覆鋼板係除要求耐蝕性優異之外，亦要求加工性優異、以及加工部的耐蝕性優異。又，例如在建材、家電領域，亦多有依無塗裝使用，此情況將要求外觀均勻性與耐變黑性均優異。

針對此種要求，例如專利文獻1有提案具金屬光澤的美麗鍍覆外觀、及優異耐變黑性的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板。專利文獻1所記載的技術，在將鋼板浸漬於熔融Zn-Al系合金鍍浴中之後，便從該鍍浴中拉起，再依冷卻速度1~15℃/s範圍冷卻至250℃，而在鋼板表面上形成含有Al：1.0~10%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.005~0.1%，其餘為Zn及不可避免的雜質構成的熔融Zn-Al系合金鍍覆層，便獲得具金屬光澤的 美麗鍍覆外觀、與優異耐變黑性的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板。又，專利文獻1所記載的技術係藉由將鍍覆後的冷卻速度控制於上述特定範圍，便利用Mg與Ni的相乘作用，促進Ni對鍍覆最表層部的濃化。

再者，專利文獻2有記載相關耐蝕性優異的熔融Zn系鍍覆鋼板技術。專利文獻2所記載的鍍覆鋼板係鋼板表面具有依質量%計，含有：Al：1.0~10%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.005~0.2%，其餘由Zn及不可避免的雜質所構成之熔融Zn-Al系合金鍍覆層，更在鍍覆層與底層鋼板的界面處設有Ni濃化層的鍍覆鋼板。藉此便成為加工性優異的鍍覆層，而形成經抑制加工部的龜裂產生、並抑制底層鋼板的腐蝕，且具有優異加工部耐蝕性的鍍覆鋼板。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-138285號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-255084號公報

專利文獻1所記載的技術係藉由設為含有Ni的Zn-Al-Mg系組成鍍覆層，主要將提升耐變黑性。但是，專利文獻1卻相關鍍覆層中的Fe量均無任何蛛絲馬跡觸及。例如當在鍍浴中所含的Fe被過剩導入於鍍覆層中，而在鍍覆層與基 板間之界面處形成厚合金相的情況，在施行彎曲等加工之時，鍍覆層容易發生龜裂。判斷在出現龜裂的部位處會導致鍍覆層變薄，依情況會露出底層鋼板。所以，依照專利文獻1所記載技術製造的鍍覆鋼板，會有加工性降低、加工部的耐蝕性理所當然會低下的問題。

再者，根據專利文獻2所記載的技術，可獲得加工性優異、且加工部耐蝕性亦優異的鍍覆鋼板。但是，專利文獻2卻相關鍍覆層中的Fe量均無任何提及。所以，與依照專利文獻1所記載技術製造的鍍覆鋼板同樣，鍍浴中的Fe會過剩被導入鍍覆層中，例如施行彎曲等加工時，會有鍍覆層容易產生龜裂、加工性降低、且加工部耐蝕性降低的問題。

再者，專利文獻2僅記載在鋼板浸入於鍍浴中的板溫450~600℃、鍍浴溫度400~550℃範圍內，配合板厚、線速度，將該等控制於適當溫度而已，相關具體的製造方法並無明確記載，陷於混沌不明狀態。專利文獻2中就製造方法亦未進行效果確認。

本發明目的在於提供：兼備優異耐蝕性與優異加工性，且耐蝕性與加工性均優異的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板、及其製造方法。

本發明者等為達成上述目的，便就對熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板的耐蝕性、加工性造成影響的各種要因進行深入研 究。結果本發明者等構思：為提升鍍覆層的密接性、耐蝕性、以及加工後的耐蝕性，在將鍍浴組成設為含有適當量Ni的Zn-Al-Mg系合金鍍覆組成鍍浴之前提下，將該鍍浴的浴溫設為適當範圍溫度，且成為基板的鋼板浸入於該鍍浴中之時，只要將浸入的鋼板溫度(板溫)調整於適當範圍內、且在鍍浴的浴溫以上便可。藉此，本發明者等發現可在鍍覆層、與屬於基板的鋼板(底層鋼板)間之界面處，形成適當厚度的Ni濃化層。

再者，本發明者等發現為能安定地提升鍍覆層的加工性，必需將鍍覆層中所含的Fe量調整於鍍覆層每單位面積在2.0g/m²以下。而，本發明者等發現鍍覆層中所含的Fe係由鍍浴中的Fe凝固並被導入於鍍覆層中，在將鍍覆層中的Fe量調整於所需值以下時，只要將鍍浴的Fe濃度調整至適切(具體係依質量%計為0.05%以下)便可。

本發明係根據此種發現，更進一步進行檢討而完成。即，本發明主旨係如下。

(1)一種耐蝕性與加工性優異之熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板之製造方法，係將成為基板的鋼板，浸入於依質量%計含有Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，其餘由Zn及不可避免的雜質構成之組成的熔融Zn-Al系合金鍍浴中，經拉起後冷卻，而在上述鋼板的表面上形成熔融Zn-Al系合金鍍覆層的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板之製造方法；其 特徵為，上述熔融Zn-Al系合金鍍浴係在設為將Fe調整為0.10%以下的鍍浴之前提下，將該熔融Zn-Al系合金鍍浴的溫度調整為420~520℃範圍的溫度，並將浸入於該熔融Zn-Al系合金鍍浴中的上述鋼板溫度調整為420~600℃範圍溫度、且上述熔融Zn-Al系合金鍍浴的溫度以上。

(2)一種耐蝕性與加工性優異之熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板，係在屬於基板的鋼板至少其中一表面上，設有依質量%計含有Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，其餘由Zn及不可避免的雜質構成之組成的熔融Zn-Al系合金鍍覆層的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板；其中，上述熔融Zn-Al系合金鍍覆層係將Fe調整至2.0g/m²以下的鍍覆層；在上述熔融Zn-Al系合金鍍覆層與上述鋼板的界面處，設有厚度：0.05~1.0μm的Ni濃化層。

根據本發明，可達能容易且廉價地製造耐蝕性提升且加工性亦提升，兼備優異耐蝕性與優異加工性的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板之效果。又，根據本發明，亦具有提升鍍覆層密接性的效果。

首先，針對本發明熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板(以下亦稱「本發明鍍覆鋼板」)之製造方法進行說明。

將基板的鋼板，利用例如連續式熔融鍍鋅製造設備，浸入 於熔融Zn-Al系合金鍍浴中之後，經拉起再施行冷卻，便在鋼板表面上形成熔融Zn-Al系合金鍍覆層。

當作基板使用的鋼板係相關種類、組成並無特別的限定，可配合用途再從公知的熱軋鋼板、冷軋鋼板之中適當選擇。

首先，屬於基板的鋼板係使用例如連續式熔融鍍鋅製造設備，加熱至所需加熱溫度。加熱溫度係只要配合所使用的鋼板再適當決定便可，並無必要特別的限定。但，本發明係在將鋼板浸入於鍍浴中之時，必需將鋼板溫度(板溫)調整至所需溫度，必需設為至少在浸入鍍浴之時能確保所需鋼板溫度(板溫)的加熱溫度。

接著，經加熱至既定溫度的鋼板係浸入於經保持既定組成、浴溫的熔融Zn-Al系合金鍍浴中，便在表面上形成熔融Zn-Al系合金鍍覆層。

鋼板所浸入的熔融Zn-Al系合金鍍浴之組成，係設為依質量%計，含有：Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，其餘由Zn及不可避免的雜質構成的組成。另外，本發明係上述鍍浴設為更進一步將Fe調整至0.10%以下的鍍浴。

鍍浴的組成限定理由係如下述。另外，相關組成的「質量%」係簡單標記為「%」。

Al：3~6%

若鍍浴中所含的Al未滿3%，則在所獲得鍍覆層與底層鋼板(基板)間之界面處，容易形成較厚的Fe-Al系合金層，導 致鍍覆層的加工性降低。另一方面，若Al超過6%的多量含有時，則鍍覆層的Zn之犧牲防蝕作用會變小，導致鍍覆鋼板端面部等的耐蝕性降低。又，若鍍浴中的Al超過6%，則容易生成以Al為主體的上部浮渣(top dross)，導致所獲得鍍覆層的外觀性狀降低。又，所獲得鍍覆層的耐變黑性會降低，且Zn-Al-Mg三元共晶的形成會增加，導致鍍覆層的加工性降低。所以，鍍浴中的Al限定於3~6%範圍。

Mg：0.2~1.0%

為提升所形成鍍覆層的耐蝕性、特別係耐變黑性提升，便使鍍浴中含有Mg。若鍍浴中的Mg含有量未滿0.2%，則所獲得鍍覆層的耐蝕性提升效果較少。另一方面，若Mg超過1.0%，則所獲得鍍覆層中的Zn-Al-Mg系三元共晶形成會便會過多，導致鍍覆層的加工性降低。就從此情況觀之，鍍浴中的Mg係限定於0.2~1.0%範圍。

Ni：0.01~0.10%

Ni係為能提升所獲得鍍覆層的耐蝕性而含於鍍浴中，但若Ni未滿0.01%，則耐蝕性的提升效果較少。另一方面，若大量含有Ni超過0.10%，則所獲得鍍覆層的表面會被過剩活性化，導致容易腐蝕，造成初期容易出現白銹。所以，鍍浴中的Ni限定於0.01~0.10%範圍。

其上述之外，其餘係由Zn及不可避免的雜質構成。

另外，本發明所使用的鍍浴係更進一步將Fe依質量%計 調整於0.10%以下。在鍍浴中並未特別添加Fe份。但，浸漬於鍍浴中的鋼板，在鍍覆處理時會溶出Fe份，並存在於鍍浴中。鍍浴中所含的Fe份係當鋼板表面所附著的鍍浴凝固並形成鍍覆層時，會被導入於鍍覆層中。若鍍覆層中導入大量Fe，則會形成較厚的合金相，因而鍍覆層的加工性會降低。根據本發明者等的檢討，為抑制此種鍍覆層的加工性降低，必需將鍍覆層中所含的Fe量調整於既定值(2.0g/m²)以下。在將鍍覆層中所含Fe控制於此種既定值以下時，將鍍浴的Fe濃度適切管理於0.10%以下係屬重要。另外，因為鍍覆層中的Fe量係依存於鍍覆層厚度，因而此處依每單位面積的含有量(g/m²)表示。

本發明係將經調整為如上述組成的鍍浴浴溫，調整至420℃~520℃範圍的溫度。若鍍浴的浴溫未滿420℃，則浴溫過低、鍍浴的黏性增加，導致無法進行既定的鍍覆處理。另一方面，若超過520℃的高溫，則鍍浴的氧化趨於明顯，浮渣生成轉為明顯。所以，鍍浴的浴溫限定於420℃~520℃範圍的溫度。

在經調整於此種組成、浴溫的鍍浴中，浸入成為基板的鋼板。

本發明係將浸入鍍浴中的鋼板溫度(板溫)調整於420~600℃範圍，且在鍍浴浴溫以上的溫度。若所浸入的鋼板板溫未滿鍍浴浴溫，因為鍍浴浴溫會迅速降低，因而鍍浴 黏性會增加，導致阻礙操作。另一方面，若超過600℃，則鍍浴浴溫會迅速上升。因而浸入鍍浴中的鋼板溫度(板溫)限定於420~600℃範圍、且鍍浴浴溫以上的溫度。

本發明係將上述組成的鍍浴設為上述範圍的浴溫，更將浸入鍍浴中的鋼板溫度(板溫)調整為420~600℃範圍的溫度、且鍍浴浴溫以上。藉此，在鍍浴與鋼板表面的界面處會發生合金元素擴散，而促進在鍍覆層與鋼板(基板)間的界面處形成適切的Ni濃化層。藉由Ni濃化層的形成，當鍍覆層發生到達基板的傷痕的情況，或者因加工而導致鍍覆層發生龜裂的情況，均可提升耐蝕性。藉由在上述範圍內調整鍍浴組成、浴溫、及所浸入鋼板的板溫，便可將Ni濃化層厚度控制於適切的0.05~1μm範圍內。

浸入於鍍浴中的鋼板，接著便從鍍浴中拉起並施行冷卻。

依上述步驟所製造的本發明鍍覆鋼板，係在至少其中一表面上，設有依質量%計，含有：Al：3.0~6.0%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，且將Fe調整於2.0g/m²以下，其餘則由Zn及不可避免的雜質構成之組成的熔融Zn-Al系合金鍍覆層，並在鍍覆層與鋼板的界面處，設有厚度：0.05~1μm之Ni濃化層的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板。

熔融Zn-Al系合金鍍覆層的組成限定理由係與上述鍍浴組成的限定理由相同，因而在此便不再贅述。另外，熔融Zn-Al系合金鍍覆層附著量係如通常，只要配合使用用途設 定便可，並無必要特別的限定。但，熔融Zn-Al系合金鍍覆層的附著量較佳係設為每單面30~300g/m²左右。若鍍覆層的附著量未滿30g/m²，則鍍覆層厚度會不足，無法維持所需的耐蝕性。另一方面，若超過300g/m²，則鍍覆層厚度會變為過厚，導致鍍覆層容易剝離。

本發明鍍覆鋼板係在鍍覆層與底層鋼板(基板)的界面處設有Ni濃化層。藉此，當鍍覆層有出現到達底層鋼板(基板)之傷痕的情況、或因加工而在鍍覆層上發生龜裂的情況，均可維持鍍覆層的耐蝕性。Ni濃化層的厚度係設為0.05~1.0μm範圍。若Ni濃化層的厚度未滿0.05μm，則鍍覆層與底層鋼板(基板)間之反應不足，因而鍍覆密接性不足。另一方面，若成長超過1.0μm的較厚情況，鍍覆層的加工性會降低。由此現象觀之，在鍍覆層與底層鋼板(基板)的界面處，所形成Ni濃化層厚度限定於0.05~1.0μm範圍。

另外，Ni濃化層係藉由鍍浴中的Ni與鋼板表面的Fe間之合金化反應而形成者，藉由將鍍浴溫與鋼板及浸入板依如上述進行適切管理，便可將Ni濃化層的厚度調整於既定範圍內。

[實施例]

將冷軋鋼板(板厚：0.5mm、未退火)使用為基板，當將該基板浸入於鍍浴中之時，依成為表1所示浸入時的鋼板溫度(板溫)方式施行加熱後，使浸入於表1所示各種組成、浴溫 的熔融Zn-Al系合金鍍浴中，經拉起後施行冷卻，便在基板表面上形成表2所示附著量的熔融Zn-Al系合金鍍覆層。相關所獲得熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板，首先溶解鍍覆層，再依常法進行鍍覆層的成分分析。又，針對所獲得熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板，實施鍍覆層的截面組織觀察、加工性試驗、及加工部的耐蝕性試驗。試驗方法係如下。

(1)鍍覆層截面的組織觀察

從所獲得熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板中採取組織觀察用試驗片，研磨板厚方向截面，使用掃描式電子顯微鏡(倍率：2000倍)，依10視野以上觀察鍍覆層截面的組織，並分析Ni，測定有無Ni濃化層及其厚度，並計算出平均厚度。另外，所謂「Ni濃化層」係指利用掃描式電子顯微鏡的能量散佈式X射線分析裝置，有被檢測到Ni尖峰的區域。

(2)加工性試驗

從所獲得熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板中採取試驗片JIS5號拉伸試驗片，並實施拉伸試驗。試驗中，依目視觀察鍍覆層表面，求取在鍍覆層表面上能確認到龜裂的應變量(會產生龜裂的應變量)，而評價鍍覆鋼板的加工性。評價基準係如下述。

評價◎：會產生龜裂之應變量達20%以上

評價○：會產生龜裂之應變量係10%以上、且未滿20%

評價△：會產生龜裂之應變量係5%以上、且未滿10%

評價×：會產生龜裂之應變量係未滿5%

(3)加工部的耐蝕性試驗

對所獲得熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板賦予1R-180°彎曲後，根據JIS Z 2371規定實施鹽水噴霧試驗。鹽水噴霧條件係設為噴霧液：5%食鹽水、溫度：35℃、試驗時間：1000小時。經試驗後，依目視觀察試驗片表面，求取紅銹產生率(面積率)，而評價加工部的耐蝕性。評價基準係如下述。

評價○：沒有發生紅銹

評價△：紅銹產生率1~50%

評點×：紅銹產生率51%以上

所獲得結果如表2所示。

本發明例均成為加工性、加工部耐蝕性優異的熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板。另一方面，踰越本發明範圍外的比較例，加工性降低、或加工部耐蝕性降低、或二者均降低。

Claims (2)

1. 一種耐蝕性與加工性優異之熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板之製造方法，係將成為基板的鋼板，浸入於依質量%計含有Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，其餘由Zn及不可避免的雜質構成之組成的熔融Zn-Al系合金鍍浴中，拉起後冷卻，而在上述鋼板的表面上形成熔融Zn-Al系合金鍍覆層者；其特徵為，上述熔融Zn-Al系合金鍍浴係在設為將Fe調整為0.1%以下的鍍浴之前提下，將該熔融Zn-Al系合金鍍浴的溫度調整為420~520℃範圍的溫度，並將浸入於該熔融Zn-Al系合金鍍浴中的上述鋼板溫度調整為420~600℃範圍溫度、且上述熔融Zn-Al系合金鍍浴的溫度以上。
2. 一種耐蝕性與加工性優異之熔融Zn-Al系合金鍍覆鋼板，係在基板的鋼板至少其中一表面上，設有依質量%計含有Al：3~6%、Mg：0.2~1.0%、Ni：0.01~0.10%，其餘由Zn及不可避免的雜質構成之組成的熔融Zn-Al系合金鍍覆層者；其特徵為，上述熔融Zn-Al系合金鍍覆層係將Fe調整至2.0g/m²以下的鍍覆層，在上述熔融Zn-Al系合金鍍覆層與上述鋼板的界面處，設有厚度：0.05~1.0μm的Ni濃化層。