TWI829576B

TWI829576B - 熔融鍍敷鋼材

Info

Publication number: TWI829576B
Application number: TW112113434A
Authority: TW
Inventors: 光延卓哉; 德田公平; 竹林浩史
Original assignee: 日商日本製鐵股份有限公司
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2023-04-11
Publication date: 2024-01-11
Also published as: US20240093340A1; KR20230150884A; EP4296400A1; JP7436945B1; TW202346616A; KR102678185B1; CN117280069A; JPWO2023203997A1; WO2023203997A1

Abstract

本案的熔融鍍敷鋼材具備：鋼材、及配置於前述鋼材表面的熔融鍍敷層；前述熔融鍍敷層具有預定化學組成；從前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足預定關係。

Description

熔融鍍敷鋼材

發明領域本發明有關於熔融鍍敷鋼材。本案基於2022年4月20日在日本申請之特願2022-069530號主張優先權，並在此援引其內容。

發明背景表面形成有含Al及Mg之熔融Zn鍍敷層的鋼材(熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼材)具有優異的耐蝕性。因此，熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼材被廣泛用作例如建材等要求耐蝕性之結構構件材料。

例如專利文獻1記載一種熔融鍍敷鋼板，具備：鋼板、及形成於鋼板表面的熔融鍍敷層；熔融鍍敷層以平均組成計含有Al：0~90質量%、Mg：0~10質量%，剩餘部分包含Zn及不純物；在熔融鍍敷層形成有配置成預定形狀的圖樣部與非圖樣部，圖樣部及非圖樣部分別含有第1區域、第2區域中之1種或2種，圖樣部中的第1區域面積率與非圖樣部中的第1區域面積率之差值的絕對值為30%以上，第1區域是配向率為3.5以上之區域，第2區域則是配向率小於3.5之區域。

專利文獻2記載一種Zn-Al-Mg系熔融鍍敷鋼板，具備鋼板及熔融鍍敷層，該熔融鍍敷層含有：4質量%以上22質量%以下之Al、1質量%以上且5質量%以下之Mg，剩餘部分包含Zn及不可避免的不純物；在平行於熔融鍍敷層表面的熔融鍍敷層剖面中，Al相之(200)面的X射線繞射強度I(200)與Al相之(111)面的X射線繞射強度I(111)兩者的比即繞射強度比I(200)/I(111)為0.8以上。

近年來，對於用在屋頂、壁材等建材用途的熔融鍍敷鋼材，要求以高水準來兼具平面耐蝕性與犧牲防蝕性；平面耐蝕性是鍍敷層本身的耐蝕性，犧牲防蝕性則是在基鐵露出時防止基鐵腐蝕。在先前技術中，幾乎不曾探討兼具平面耐蝕性與犧牲防蝕性。

關於專利文獻1，將Zn相之(0002)面的繞射峰強度I ₀₀₀₂、與(10-11)面的繞射峰強度I _10-11之強度比為3.5以上之區域定為第1區域，強度比小於3.5之區域定為第2區域，此時，圖樣部中的第1區域面積率與非圖樣部中的第1區域面積率之差值定為30%以上，藉此能在鍍敷層之表面刻意展現出文字、設計等；不過，其並未檢討犧牲防蝕性。

在專利文獻2中，透過控制鍍敷層中Al相之方位，使鍍敷層外觀為質地細膩且多為平滑光澤部的梨皮外觀；不過，其並未檢討犧牲防蝕性。

先前技術文獻專利文獻 [專利文獻1]日本國特開2021-85086號公報 [專利文獻2]國際公開第2011/001662號

發明概要發明所欲解決之課題本發明是有鑑於上述事由所完成者，課題在於提供一種平面耐蝕性與犧牲防蝕性兩者更加優異的熔融鍍敷鋼材。

用以解決課題之手段為了解決上述課題，本發明採用以下構成。 [1]一種熔融鍍敷鋼材，具備：鋼材、及配置於前述鋼材表面的熔融鍍敷層；前述熔融鍍敷層之化學組成以質量%計含有： Al：10.0~30.0%、 Mg：3.0~15.0%、 Fe：0.01~15.0%、 Si：0~10.0%、 Ni：0~1.0%、 Ca：0~4.0%，更含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%，同時將此等元素的合計設為5%以下，剩餘部分：由Zn及不純物所構成；從前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足下述式(1a)及式(2a)之關係： 0.5≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.5…(1a) 0.2≦I(111) _α/I(200) _α≦5.0…(2a) 其中，式(1a)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101) _MgZn2是MgZn ₂相之(101)的繞射強度，式(2a)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。 [2]一種熔融鍍敷鋼材，具備：鋼材、及配置於前述鋼材表面的熔融鍍敷層；前述熔融鍍敷層之化學組成以質量%計含有： Al：15.0~30.0%、 Mg：5.0~10.0%、 Fe：0.01~15.0%、 Si：0~10.0%、 Ni：0~1.0%、 Ca：0~4.0%，更含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%，同時將此等元素的合計設為5%以下，剩餘部分：由Zn及不純物所構成；從前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足下述式(1b)及式(2b)之關係： 1.0≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.0…(1b) 0.2≦I(111) _α/I(200) _α≦5.0…(2b) 其中，式(1b)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101) _MgZn2是MgZn ₂相之(101)的繞射強度，式(2b)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。 [3]如[1]或[2]所記載的熔融鍍敷鋼材，其中，前述熔融鍍敷層之化學組成中的Sn以質量%計定為Sn：0.05~0.5%，且透過前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果會檢測出Mg ₂Sn相。

發明效果依照本發明，可提供一種平面耐蝕性與犧牲防蝕性兩者更加優異的熔融鍍敷鋼材。

本發明的實施形態用以實施發明之形態關於鍍敷層之犧牲防蝕性，是在鋼材表面形成鍍敷層且該鍍敷層含有離子化傾向比基鐵還高的元素(例如Zn、Mg等)，使鍍敷層相對基鐵更優先腐蝕，藉此達成鍍敷層之犧牲防蝕性。據此，提升鍍敷層所帶來的犧牲防蝕性、以及提升鍍敷層本身耐蝕性即平面耐蝕性，兩者是處於不會並存的關係。

於是，本案發明人等為了提升含Al及Mg之熔融Zn鍍敷層其平面耐蝕性及犧牲防蝕性兩者，進行了精心檢討。在鍍敷層所含MgZn ₂相及α相中，分別含有各種結晶方位面。這些結晶方位面之耐蝕性並非在全部的方位面中都一樣，例如，緊密堆積平面的結晶方位面之耐蝕性較高，另一方面，在緊密堆積平面以外之結晶方位面中耐蝕性就較低。

於是，本案發明人等為了達成上述目的，嘗試使鍍敷層所含之MgZn ₂相及α相的結晶方位，就每個結晶粒配向於隨機(random)方向上。這種鍍敷層在其表面上就會混合存在耐蝕性不同的各種方位之結晶方位面。當這種鍍敷層被腐蝕時，具有較低耐蝕性的結晶方位面就會優先腐蝕，接著才是具有較高耐蝕性的結晶方位面進展腐蝕。結果發現，就會均衡地進展MgZn ₂相及α相之腐蝕，Zn離子及Mg離子的溶解就會長期間持續進行，就能確保犧牲防蝕性。又，透過均衡地進展MgZn ₂相及α相之腐蝕，藉此在鍍敷層表面會比較均一地生成腐蝕生成物，同時會適度殘留α相而保有障壁功能，藉此也會提升平面耐蝕性。

然後發現，從針對鍍敷層表面之X射線繞射測定結果所得之X射線繞射強度滿足下述式(1a)及下述式(2)之關係時，MgZn ₂相及α相之結晶方位就會是每個結晶粒配向於隨機方向上，能提升平面耐蝕性及犧牲防蝕性兩者，進而完成本發明。

以下說明本發明實施形態之熔融鍍敷鋼材。本實施形態之熔融鍍敷鋼材是一種如下的熔融鍍敷鋼材，其具備：鋼材、及配置於鋼材表面的熔融鍍敷層；熔融鍍敷層之化學組成以質量%計含有：Al：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%、Fe：0.01~15.0%、Si：0~10.0%、Ni：0~1.0%、Ca：0~4.0%，更含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%，同時將此等元素的合計設為5%以下，剩餘部分：由Zn及不純物所構成；從熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足下述式(1a)及式(2)之關係。

0.5≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.5…(1a) 0.2≦I(111) _α/I(200) _α≦5.0…(2)

其中，式(1a)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101) _MgZn2是MgZn ₂相之(101)的繞射強度，式(2)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。

又，熔融鍍敷層之化學組成中，Al濃度及Mg濃度分別達Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍時，宜符合上述(2)式，同時符合下述(1b)來替代上述式(1a)。另外，熔融鍍敷層之化學組成中Al濃度及Mg濃度分別滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍，並且，滿足Al：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍時，符合上述式(1a)即可。熔融鍍敷層之化學組成中Al濃度及Mg濃度分別滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍，並且，滿足Al：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍時，宜符合上述式(1a)且進一步符合下述式(1b)。

1.0≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.0…(1b)

在以下說明中，化學組成之各元素含量的「%」標示意指：「質量%」。化學組成之元素含量有時會標記為元素濃度(例如，Zn濃度、Mg濃度等)。所謂「平面部耐蝕性」是表示：熔融鍍敷層(具體而言，是Zn-Al-Mg合金層)本身難以腐蝕之性質。所謂「犧牲防蝕性」是表示：抑制鋼材露出部(例如因為鍍敷鋼材之切斷端面部、加工時之熔融鍍敷層裂紋部、及熔融鍍敷層之剝離而露出鋼材的部位)中的鋼材腐蝕之性質。所謂「熔融鍍敷層」意指：透過所謂熔融鍍鋅處理所製造出的鍍敷皮膜。

如圖1所示，本實施形態之熔融鍍敷鋼材1具有鋼材11。鋼材11形狀並無特別限制，鋼材11之一例為鋼板。又，鋼材11亦可為例如：鋼管、土木建築材(柵渠、波紋鋼管、排水溝蓋、防飛砂板、螺栓、鐵絲網、護欄、截水牆等)、家電構件(空調室外機之殼體等)、汽車零件(底盤構件等)等經過成形加工的基底鋼材。成形加工為例如壓製加工、輥壓成形、彎曲加工等各種塑性加工手法。

鋼材11材質並無特別限制。鋼材11可選例如：一般鋼、鋁脫氧鋼(Al killed steel)、極低碳鋼、高碳鋼、各種高張力鋼、一部分的高合金鋼(含Ni、Cr等強化元素的鋼等)等各種鋼材。亦可選JIS G 3302：2010所記載之熱軋鋼板、熱軋鋼帶、冷軋鋼板、及冷軋鋼帶等作為鋼材11。鋼板的製造方法(熱輥軋方法、酸洗方法、冷軋方法等)、及其具體製造條件等也不特別限制。

如後所述，作為鍍敷母板之鋼材是使用鋼材11表面經過預鍍敷的預鍍敷鋼材。預鍍敷鋼材之舉例為在鋼材11表面形成有Ni鍍敷的預鍍Ni鋼材。預鍍敷鋼材可透過例如電解處理或置換析鍍來獲得。電解處理是將基底鋼材浸漬於含有各種預鍍敷成分之金屬離子的硫酸浴或氯化物浴中並進行電解處理來實施。置換析鍍則是將基底鋼材浸漬於含有各種預鍍敷成分之金屬離子且以硫酸調整過pH的水溶液中，並使其金屬置換析出來實施。

本實施形態之熔融鍍敷鋼材1具有配置於鋼材11表面的熔融鍍敷層12。本實施形態之熔融鍍敷鋼材1的熔融鍍敷層12因為後述化學組成，其主要是由Zn-Al-Mg合金層所構成。又，本實施形態之熔融鍍敷鋼材1的熔融鍍敷層12亦可在鋼材11與Zn-Al-Mg合金層之間含有界面合金層。也就是說，熔融鍍敷層12可為Zn-Al-Mg合金層之單層構造，亦可為含有Zn-Al-Mg合金層與界面合金層的積層構造。界面合金層可含有Al-Ni合金相。如後所述，Al-Ni合金相是源自預鍍敷鋼材之Ni鍍敷的Ni與熔融鍍敷浴之Al發生反應所形成的Al-Ni化合物。在熔融鍍敷鋼材1中，亦可在鋼材1與熔融鍍敷層12之界面整面形成含Al-Ni合金相的界面合金層。又，亦可在界面之一部分形成含Al-Ni合金相的界面合金層，並在此以外之部分形成含Fe-Al合金相的界面合金層。

本實施形態之熔融鍍敷層之化學組成是由Zn與其他合金元素所構成。關於熔融鍍敷層之化學組成，以下詳細說明。另外，濃度下限值說明為0%的元素，其並不是用以解決本實施形態之熔融鍍敷鋼材之課題所必須者，不過是以提升特性等為目的而容許含於熔融鍍敷層中的任意元素。

＜Al：10.0~30.0%＞ Al會形成出其與Zn的固溶體即α相，有助於提升平面部耐蝕性、犧牲防蝕性及加工性。據此，Al濃度設為10.0%以上。Al濃度亦可設為11.0%以上、12.0%以上、或15.0%以上。另一方面，Al過量時，Mg濃度及Zn濃度會相對降低，犧牲防蝕性會劣化。據此，Al濃度設為30.0%以下。Al濃度亦可設為28.0%以下、25.0%以下、或20.0%以下。

＜Mg：3.0~15.0%＞ Mg是用以確保平面部耐蝕性及犧牲防蝕性所必須的元素。據此，Mg濃度設為3.0%以上。Mg濃度亦設為4.0%以上、5.0%以上、或6.0%以上。另一方面，Mg濃度若過量，則加工性、尤其是粉化性會劣化，甚至有時平面部耐蝕性會劣化。據此，Mg濃度設為15.0%以下。Mg濃度亦可設為12.0%以下、10.0%以下、8.0%以下。

＜Fe：0.01%~15.0%＞ Fe濃度亦可為0%。另一方面，熔融鍍敷層中亦可含有Fe為0.01%以上。Fe濃度若為15.0%以下，則可確認對熔融鍍敷層之性能沒有不良影響。Fe濃度亦可設為例如0.05%以上、0.1%以上、0.5%以上、或1.0%以上。Fe濃度亦可設為例如10.0%以下、8.0%以下、或6.0%以下。Fe由於有時會從母材鋼板混入，故Fe濃度亦可為0.05%以上。

＜Si：0%~10.0%＞ Si濃度亦可為0%。另一方面，Si有助於提升平面部耐蝕性。據此，Si濃度亦可設為0.05%以上、0.1%以上、0.2%以上、或0.5%以上。另一方面，Si濃度若過量，則平面部耐蝕性及犧牲防蝕性會劣化。據此，Si濃度設為10.0%以下。Si濃度亦可設為8.0%以下、7.0%以下、或6.0%以下。

＜Ni：0~1.0%＞ Ni濃度亦可為0%。另一方面，Ni有助於提升犧牲防蝕性。據此，Ni濃度亦可設為0.05%以上、0.08%以上、或0.1%以上。另一方面，Ni濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，Ni濃度設為1.0%以下。Ni濃度亦可設為0.8%以下、0.6%以下、或0.5%以下。

＜Ca：0%~4.0%＞ Ca濃度亦可為0%。另一方面，Ca這種元素能調整出賦予平面部耐蝕性最佳的Mg溶出量。據此，Ca濃度亦可為0.05%以上、0.1%以上、或0.5%以上。另一方面，Ca濃度若過量，則平面部耐蝕性及加工性會劣化。據此，Ca濃度設為4.0%以下。Ca濃度亦可設為3.5%以下、3.0%以下、或2.8%以下。

進一步地，本實施形態之熔融鍍敷層可含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%。此等元素的合計設為5%以下。合計大於5%時，平面耐蝕性或犧牲防蝕性有時會降低。

＜Sb、Pb：分別0~0.5%＞ Sb、Pb濃度亦可為0%。另一方面，Sb、Pb有助於提升犧牲防蝕性。據此，Sb、Pb各自的濃度亦可設為0.05%以上、0.10%以上、或0.15%以上。另一方面，Sb、Pb濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，Sb、Pb各自的濃度設為0.5%以下。Sb、Pb各自的濃度亦可設為0.4%以下、0.3%以下、或0.25%以下。

＜Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li：分別0~1.0%＞ Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li之濃度分別可為0%。另一方面，其等有助於提升犧牲防蝕性。據此，Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的濃度亦可設為0.05%以上、0.08%以上、或0.10%以上。另一方面，Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li之濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的濃度設為1.0%以下。Cu、Ti、Cr、Nb、Zr、Mn、Mo、Ag及Li各自的濃度亦可設為0.8%以下、0.7%以下、或0.6%以下。

＜Sn：0~2.0%＞ Sn濃度亦可為0%。另一方面，Sn這種元素會與Mg形成金屬間化合物，而提升熔融鍍敷層之犧牲防蝕性。據此，Sn濃度亦可設為0.05%以上、0.1%以上、或0.2%以上。但是，Sn濃度若過量，則平面耐蝕性會劣化。據此，Sn濃度設為2.0%以下。Sn濃度亦可設為1.5%以下、1.0%以下、0.6%以下、或0.5%以下。

＜La、Ce、B、Y、P及Sr：分別0~0.5%＞ La、Ce、B、Y、P及Sr各自的濃度亦可為0%。另一方面，La、Ce、B、Y、P及Sr有助於提升犧牲防蝕性。據此，La、Ce、B、Y、P及Sr之濃度亦可分別設為0.10%以上、0.15%以上、或0.20%以上。另一方面，La、Ce、B、Y、P及Sr之濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，La、Ce、B、Y、P及Sr之濃度分別設為0.5%以下。La、Ce、B、Y、P及Sr之濃度亦可分別設為0.4%以下、0.3%以下。

＜Co、Bi、In、V、W：分別0~0.5%＞ Co、Bi、In、V、W各自的濃度亦可為0%。另一方面，Co、Bi、In、V、W有助於提升犧牲防蝕性。據此，Co、Bi、In、V、W之濃度亦可分別設為0.10%以上、0.15%以上、或0.20%以上。另一方面，Co、Bi、In、V、W之濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，Co、Bi、In、V、W之濃度分別設0.5%以下。Co、Bi、In、V、W之濃度亦可分別設為0.4%以下、0.3%以下。

＜剩餘部分：Zn及不純物＞本實施形態之熔融鍍敷層其成分之剩餘部分為Zn及不純物。Zn這種元素會給熔融鍍敷層帶來平面部耐蝕性及犧牲防蝕性。不純物是原材料所含成分、或者製造步驟中混入之成分，且是指非刻意含有之成分。例如，在熔融鍍敷層中，由於基底鋼材與鍍敷浴相互原子擴散，有時也會微量混入Fe以外之成分作為不純物。

熔融鍍敷層之化學成分是透過如下的方法進行測定。首先，使用含有抑制劑的酸，獲得一已將熔融鍍敷層剝離溶解的酸液；該抑制劑會抑制鋼材腐蝕。接著，將所得酸液進行感應耦合電漿(ICP)分析。藉此就能獲得熔融鍍敷層之化學組成。關於酸種類，若為可溶解熔融鍍敷層的酸則無特別限制。另外，透過上述手段所測出的化學組成是熔融鍍敷層全體的平均化學組成。

接著，說明熔融鍍敷層之金屬組織。

熔融鍍敷層之金屬組織含有α相及MgZn ₂相。α相及MgZn ₂相會提升熔融鍍敷層之平面部耐蝕性。又，如後所述，透過α相及MgZn ₂相分別隨機配向，藉此熔融鍍敷鋼材之犧牲防蝕性會提升。

熔融鍍敷層中之α相面積率宜為15~80%。又，MgZn ₂相面積率宜為5~55%。α相及MgZn ₂相合計面積率宜為20%以上且100%以下。但是，該面積率範圍是舉例，本發明之熔融鍍敷層的組織面積分率並不受此範圍的任何限定，熔融鍍敷層符合以下說明之式(1a)及式(1b)至少一者以及符合式(2)即可。

又，熔融鍍敷層含有0.05~0.5%之Sn時，在熔融鍍敷層中就會確實含有Mg ₂Sn相。Mg ₂Sn相由於為少量，是透過X射線繞射測定來確認其存在。透過熔融鍍敷層中含有Mg ₂Sn相，藉此熔融鍍敷鋼材之犧牲防蝕性會更加提升。

熔融鍍敷層亦可含有α相及MgZn ₂相以外的相作為剩餘部分。例如，上述之化學組成的熔融鍍敷層可含有η-Zn相、Al-Ca-Si相等。α相及MgZn ₂相含量若在上述範圍內，就能確保平面部耐蝕性及犧牲防蝕性，故α相及MgZn ₂相以外之相或組織的構成並不特別限定。

接著，說明α相及MgZn ₂相之結晶方位。在本實施形態的熔融鍍敷層中，從熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得之X射線繞射強度符合下述式(1a)及式(2)之關係時，MgZn ₂相及α相之結晶方位就會是每個結晶粒配向於隨機方向上，犧牲防蝕性及平面耐蝕性都會提升。

又，熔融鍍敷層之化學組成中，Al濃度及Mg濃度分別為Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍時，宜符合上述(2)式，同時符合下述(1b)式來替代上述式(1a)。另外，熔融鍍敷層之化學組成中，Al濃度及Mg濃度分別滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍，並且，滿足Al：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%時，符合上述式(1a)即可。熔融鍍敷層之化學組成中，Al濃度及Mg濃度分別滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍，並且，滿足Al：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍時，宜符合上述式(1a)且進一步符合下述式(1b)。

1.0≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.0…(1b)

其中，式(1a)、式(1b)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101)MgZn ₂是MgZn ₂相之(101)的繞射強度。又，式(2)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。

如式(1a)所示，I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}達0.5~2.5之範圍，藉此MgZn ₂相之結晶方位就會是每個結晶粒配向於隨機方向上。適宜的是，15.00~30.00%之Al濃度及5.00~10.00%之Mg濃度時，宜如式(1b)所示達1.0~2.0之範圍。進一步地，I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}達1.06時，MgZn ₂相就會最隨機配向，因此I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}較佳為1.0~1.2之範圍。

又，式(2)中的I(111) _α/I(200) _α達0.2~5.0之範圍，藉此α相之結晶方位就會是每個結晶粒配向於隨機方向上。又，I(111) _α/I(200) _α達2.1時，α相就會最隨機配向，因此I(111) _α/I(200) _α較佳為2.0~2.2之範圍。

MgZn ₂相面積率之測定方法如以下所述。裁切成30mm×30mm獲得樣品，透過機械研磨(例如透過剛砂紙(emery paper)＃2000研磨)將該樣品的熔融鍍敷層表面調整成平坦。接著，透過膠體研磨對鍍敷層表面施予化學研磨，並研磨至該表面達鏡面狀態。將研磨後之鍍敷層表面進行Scanning Electron Microscope(SEM)觀察。具體而言，使用Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy(SEM-EDS)以倍率5000倍來拍攝元素分布影像。在該元素分布影像中，Mg與Zn共存之相鑑定為MgZn ₂相。另外，在本說明書中，Mg：20~40at%、Zn：50~80at%之區域判斷為Mg與Zn共存之相(MgZn ₂相)。鑑定出MgZn ₂相後，使用影像分析軟體進行二值化來算出視野中所含α相及MgZn ₂相之面積率。

α相面積率之測定方法如以下所述。裁切成30mm×30mm獲得樣品，以機械研磨將該樣品的熔融鍍敷層表面調整成平坦。接著，透過膠體研磨對鍍敷層表面施予化學研磨，並研磨至該表面達鏡面狀態。將研磨後之鍍敷層表面進行SEM觀察。具體而言，使用SEM-EDS以倍率5000倍來拍攝元素分布影像。在該元素分布影像中，Al與Zn共存之相鑑定為α相。另外，在本說明書中，Al：40~95at%、Zn：0.5~50at%之區域判斷為Al與Zn共存之相(α相)。鑑別出α相後，使用影像分析軟體進行二值化來算出視野中所含α相之面積率。

式(1a)及式(1b)中的I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}之測定方法如以下所述。首先，將熔融鍍敷層表面研磨成鏡面，並因應所需而進行化學研磨。然後，使用例如X射線繞射裝置(Rigaku公司製(型號RINT-TTR III)，設定：X射線輸出50kV、300mA、銅靶材、測角儀TTR(水平測角儀)、Kβ濾波器之狹縫寬度0.05mm、長邊限制狹縫寬度2mm、受光狹縫寬度8mm、受光狹縫2開放，並設定：掃描速度5deg./min、間距寬度0.01deg、掃描軸2θ(5~90°)作為測定條件，實施X射線繞射測定。接著，分別測量MgZn ₂相之(100)面的繞射強度(19.67±0.2°之範圍中的最大強度)、(002)面的繞射強度(20.78±0.2°之範圍中的最大強度)、(101)面的繞射強度(20.78±0.2°之範圍中的最大強度)。繞射強度是定為：扣除背景強度後的強度。從所得之繞射強度求出I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}。

式(2)中的I(111) _α/I(200) _α之測定方法如以下所述。首先，將熔融鍍敷層表面研磨成鏡面，並因應所需而進行化學研磨。然後，例如將X射線繞射裝置及測定條件設定成與上述相同，並實施X射線繞射測定。接著，分別測量α相之(111)面的繞射強度(38.47±0.2°之範圍中的最大強度)、(200)面的繞射強度(44.74±0.2°之範圍中的最大強度)。繞射強度是定為：扣除背景強度後的強度。從所得之繞射強度求出I(111) _α/I(200) _α。

又，關於熔融鍍敷層中是否含有Mg ₂Sn相，是在進行上述X射線繞射測定時判斷是否出現Mg ₂Sn特有之繞射峰。

熔融鍍敷層每單面附著量設為例如20~150g/m ²之範圍內即可。每單面附著量設為20g/m ²以上，藉此能更加提升熔融鍍敷鋼材之平面耐蝕性及犧牲防蝕性。另一方面，每單面附著量設為150g/m ²以下，藉此能更加提升熔融鍍敷鋼材之加工性。

接著，說明本實施形態的熔融鍍敷鋼材的製造方法，但本實施形態之熔融鍍敷鋼材的製造方法並不特別限定。例如根據以下說明之製造條件，就能獲得本實施形態之熔融鍍敷鋼材。

在本實施形態之熔融鍍敷鋼材的製造方法中，是使用對鋼材11預鍍Ni後的預鍍Ni鋼材作為鍍敷母板。在預鍍Ni之前，先對鋼材11表面進行賦予應變的處理。接著，將預鍍Ni鋼材在還原氣體環境中進行退火，將退火後當下的預鍍Ni鋼材浸漬於熔融鍍敷浴再提起，藉此在鋼材表面形成熔融鍍敷層。然後，在熔融鍍敷層溫度從浴溫至達300℃以下為止之間進行水霧冷卻。

開頭先描述鍍敷母板的調製方法。首先，對鋼材11表面施行賦予應變的處理。具體而言，對鋼材11表面進行磨削處理或研磨處理。磨削處理時之磨削量並不特別限定，例如至少0.1mm以上即可。另一方面，關於研磨處理，為了除去鋼材11表面所附著之污垢或油性成分會進行例如鹼洗淨，不過此時會透過金屬刷(磨削刷)來研磨鋼材表面。藉此，會在鋼材表面形成許多的刮痕而賦予應變。磨削時之磨削刷的軋縮量為0.5~10.0mm。磨削刷之軋縮量小於0.5mm時，無法賦予充分的應變，在後述使熔融鍍敷凝固之步驟時α相及MgZn ₂相不會隨機配向。又，磨削鋼材表面時，宜在鋼板表面塗佈NaOH 1.0~5.0%水溶液。藉此可充分除去鋼材11表面所附著之污垢或油性成分。為了對鋼板賦予充分的應變，磨削所使用之磨削刷的軋縮量為0.5~10.0mm。磨削刷之旋轉數為100~1000rpm即可。然後，對鋼材11表面進行鍍Ni。Ni鍍敷的附著量設為例如0.05~5.0mg/m ²。以此方式準備預鍍Ni鋼材。

接著，對於預鍍Ni鋼材在還原氣體環境中進行退火。退火條件是將均熱溫度設為小於600℃。均熱溫度為600℃以上時，Ni與Fe會發生合金化，因此並不會形成Al-Ni化合物，成核位置數量會減少而α相及MgZn ₂相變得不會隨機配向。均熱溫度之下限並不特別限制，不過亦可為例如500℃以上。較宜的均熱溫度為550℃以上。又，均熱時間並不特別限制，例如將均熱時間設為0~2分鐘即可。退火氣體環境若為還原氣體環境則不特別限定。例如可為氫及氮之混合氣體環境。

然後，將退火後當下的鋼材浸漬於熔融鍍敷浴。熔融鍍敷浴之化學組成適宜調整成能獲得上述熔融鍍敷層之化學組成即可。又，熔融鍍敷浴之溫度也不特別限定，可適宜選擇能夠實施熔融鍍敷的溫度。例如，將鍍敷浴溫設為比鍍敷浴熔點高約20℃以上之數值。

接著，將附著熔融金屬的鋼材從熔融鍍敷浴提起。藉由控制鋼材提起速度，就能控制熔融鍍敷層之附著量。亦可因應所需，對於附著有熔融鍍敷層之鋼材施行抹拭(wiping)來控制熔融鍍敷層之附著量。熔融鍍敷層之附著量並不特別限制，可設為例如上述範圍內。

然後，將熔融鍍敷層進行冷卻。關於冷卻，是對於從熔融鍍敷浴提起後當下的鋼材進行水霧冷卻。水霧冷卻是在熔融鍍敷層之溫度從浴溫至達300℃之間連續施行。小於300℃之冷卻條件並不特別限定，可接著進行水霧冷卻，亦可空冷或自然放涼。

水霧冷卻是透過將霧狀的水噴射在熔融鍍敷層表面來執行。透過將霧狀的水噴射在鍍敷層表面，藉此對熔融鍍敷層賦予震動。水霧之噴霧量設為例如1.0~30[L/(mm ²・分鐘)]，噴霧時間設為1~60秒。

若水霧之噴霧量小於1.0[L/(mm ²・分鐘)]，則無法對鋼材賦予充分的震動，在熔融鍍敷層之凝固時α相及MgZn ₂相會變得難以隨機配向。又，若水霧之噴霧量大於30[L/(mm ²・分鐘)]，則鍍敷層表面會過度氧化而成為外觀不良之原因。若噴霧時間小於1秒，則無法對鋼材賦予充分的震動，在熔融鍍敷層之凝固時α相及MgZn ₂相會變得難以隨機配向。噴霧時間之上限並無限制，不過即使大於60秒而水霧噴霧效果仍達飽和，故設為60秒以下。

以滿足上述條件之方式來冷卻熔融鍍敷層，藉此就能形成一種符合上述式(1a)及式(1b)至少一者以及符合式(2)的熔融鍍敷層。其理由則推定如以下所述。

在上述製造方法中，是使用預先對鋼材表面賦予應變過後的預鍍Ni鋼材作為鍍敷母板。對於這種預鍍Ni鋼材施行熔融鍍敷時，預鍍Ni鋼材之Ni與熔融鍍敷浴之Al會發生反應而在鋼材表面形成Al-Ni化合物。再者，透過鋼材表面所賦予之應變，Al-Ni化合物形成的數量就會更多。Al-Ni化合物會成為鍍敷層凝固時之成核位置。更甚者，透過熔融鍍敷後之水霧冷卻來對鋼材賦予震動，藉此就會更進一步增加成核位置。可推測，以此方式會形成許多的成核位置，藉此在熔融鍍敷層之凝固時，α相及MgZn ₂相就會隨機配向。 [實施例]

以下，說明本發明之實施例。但是，實施例中的條件僅是用以說明本發明之可實施性及效果所採用的一條件例。本發明並不受限於此一條件例。只要不脫離本發明之要點且會達成本發明之目的，本發明可採用各種條件。

使用穗谷(HOTANI)公司製之D-100作為磨削刷，在磨削時對鋼板表面塗佈NaOH 1.0~5.0%水溶液，並以表1所示條件進行磨削。另外，表1中的應變處理條件欄位的AA意指：刷的軋縮量為10mm，A意指：刷的軋縮量為0.5mm，B意指：刷的軋縮量為0.4mm。磨削是以旋轉數100~1000rpm來執行。

將賦予應變過後的預鍍Ni鋼材進行退火，之後將其浸漬於各種熔融鍍敷浴再提起，藉此讓熔融鍍敷層附著在鋼材表面，接著，從熔融鍍敷浴提起後當下起至熔融鍍敷層達300℃為止透過水霧冷卻進行冷卻，藉此製造出各種熔融鍍敷鋼材。水霧之噴霧量設為0.7~32[L/(mm ²・分鐘)]，噴霧時間設為5秒。

預鍍Ni鋼材是使用鋼材表面形成有Ni鍍敷者。Ni鍍敷之附著量設為0.8mg/m ²。又，對於形成Ni鍍敷前的鋼材進行鹼洗淨，藉此除去鋼材表面附著的污垢或油性成分，此時，透過金屬刷來研磨鋼材表面而使其形成許多的刮痕，藉此對鋼材表面賦予了應變。

進一步地，對於賦予應變過後的預鍍Ni鋼材在還原氣體環境中施行退火。退火條件是將均熱溫度設為580~800℃，將均熱時間設為10秒。退火氣體環境則是設為由氫及氮的混合氣體所構成的還原氣體環境。然後，將退火後當下鋼材浸漬於熔融鍍敷浴。

熔融鍍敷層之化學組成如表1所示。另外，在表1中，剩餘部分為Zn及不純物。預鍍Ni之成分是含於表1記載之熔融鍍敷層的化學成分中。製造條件則設定如表2所示。還對鍍敷層之金屬組織進行評價，並將其結果列示於表3。更對熔融鍍敷鋼材表面之耐蝕性及犧牲防蝕性進行評價，並將其結果列示於表3。

熔融鍍敷層之化學組成及熔融鍍敷層之金屬組織的評價是透過上述手段來執行。

平面耐蝕性之評價是定為如以下所述。將所獲得之熔融鍍敷鋼材裁切成100mm×50mm，並供於平面耐蝕性評價試驗。平面耐蝕性之評價是以JASO-CCT-M609所規定之腐蝕促進試驗來執行，120循環後，將腐蝕失重(weight loss)作一比較。評價基準定為如下所述；「AA」及「A」定為合格。

AA：腐蝕失重小於40g/m ²A：腐蝕失重為40g/m ²以上且小於60g/m ²B：60g/m ²以上

犧牲防蝕性之評價是定為如以下所述。從所獲得之熔融鍍敷鋼材切出70×150mm之四角形試驗片，在試驗片之4個端面維持開放狀態下實施JASO試驗(M609-91)，並評價30循環後在端面部之左右側面部的紅鏽面積率。以下，列示紅鏽面積率之評價基準。「AA」及「A」定為合格。

AA：紅鏽面積率小於10% A：紅鏽面積率為10%以上且小於20% B：紅鏽面積率為20%以上

本發明之實施例1~25、39~41適切控制了熔融鍍敷層之化學組成及金屬組織，其等之平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆優異。另外，實施例之熔融鍍敷層每單之附著量為例如20~150g/m ²之範圍。

在比較例26中，熔融鍍敷層之Al量不足。因此，在比較例26中，平面耐蝕性不足。在比較例27中，熔融鍍敷層之Al量過多。因此，在比較例27中，犧牲防蝕性不足。

在比較例28中，熔融鍍敷層之Mg量不足。因此，在比較例28中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。在比較例29中，熔融鍍敷層之Mg量過多。因此，在比較例29中，平面耐蝕性不足。

在比較例30中，熔融鍍敷層之Si量過多。因此，在比較例30中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。在比較例31中，熔融鍍敷層之Ca量過多。因此，在比較例31中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例32中，熔融鍍敷層之Ni量過多。因此，在比較例32中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例33中，不進行水霧冷卻而透過非活性氣體進行空冷。因此，在比較例33中，α相及MgZn ₂相沒有隨機配向。所以，在比較例33中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例34中，並未對鋼材施行Ni鍍敷。因此，在比較例34中，α相及MgZn ₂相沒有隨機配向。所以，在比較例34中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例35中，水霧冷卻時之水霧的噴霧量小於1.0[L/(mm ²・分鐘)]。因此，在比較例35中，α相及MgZn ₂相沒有隨機配向。所以，在比較例33中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例36中，水霧冷卻時之水霧的噴霧量大於30[L/(mm ²・分鐘)]。因此，在比較例36中，鍍敷外觀變得不良。因此，在比較例36中，並未實施鍍敷層組織之評價及平面耐蝕性、犧牲防蝕性之評價。

在比較例37、38、及42中，退火時之均熱溫度為600℃以上。因此，在比較例37、38、及42中，Ni與Fe發生合金化而喪失作為Ni鍍敷的成核位置之功能，α相及MgZn ₂相沒有隨機配向。所以，在比較例37、38及42中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

在比較例43中，磨削時之軋縮量低，因而無法充分施加應變。因此，α相及MgZn ₂相沒有隨機配向。所以，在比較例43中，平面耐蝕性、犧牲防蝕性兩者皆不足。

[表1]

[表2]

[表3]

產業上之可利用性根據本發明之上述態樣，由於平面耐蝕性與犧牲防蝕性兩者都優異，故在產業上的可利用性是高的。

1：熔融鍍敷鋼材 11：鋼材 12：熔融鍍敷層

圖1是本發明實施形態之熔融鍍敷鋼材的剖面示意圖。

(無)

Claims

一種熔融鍍敷鋼材，具備：鋼材、及配置於前述鋼材表面的熔融鍍敷層；前述熔融鍍敷層之化學組成以質量%計含有： Al：10.0~30.0%、 Mg：3.0~15.0%、 Fe：0.01~15.0%、 Si：0~10.0%、 Ni：0~1.0%、 Ca：0~4.0%，更含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%，同時將此等元素的合計設為5%以下，剩餘部分：由Zn及不純物所構成；從前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足下述式(1a)及式(2a)之關係： 0.5≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.5…(1a) 0.2≦I(111) _α/I(200) _α≦5.0…(2a) 其中，式(1a)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101) _MgZn2是MgZn ₂相之(101)的繞射強度，式(2a)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。
一種熔融鍍敷鋼材，具備：鋼材、及配置於前述鋼材表面的熔融鍍敷層；前述熔融鍍敷層之化學組成以質量%計含有： Al：15.0~30.0%、 Mg：5.0~10.0%、 Fe：0.01~15.0%、 Si：0~10.0%、 Ni：0~1.0%、 Ca：0~4.0%，更含有下述元素群中1種或2種以上的元素：Sb：0~0.5%、Pb：0~0.5%、Cu：0~1.0%、Sn：0~2.0%、Ti：0~1.0%、Cr：0~1.0%、Nb：0~1.0%、Zr：0~1.0%、Mn：0~1.0%、Mo：0~1.0%、Ag：0~1.0%、Li：0~1.0%、La：0~0.5%、Ce：0~0.5%、B：0~0.5%、Y：0~0.5%、P：0~0.5%、Sr：0~0.5%、Co：0~0.5%、Bi：0~0.5%、In：0~0.5%、V：0~0.5%、W：0~0.5%，同時將此等元素的合計設為5%以下，剩餘部分：由Zn及不純物所構成；從前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果所獲得的繞射強度滿足下述式(1b)及式(2b)之關係： 1.0≦I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦2.0…(1b) 0.2≦I(111) _α/I(200) _α≦5.0…(2b) 其中，式(1b)中的I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(101) _MgZn2是MgZn ₂相之(101)的繞射強度，式(2b)中的I(111) _α是α相之(111)的繞射強度，I(200) _α是α相之(200)的繞射強度。
如請求項1或請求項2之熔融鍍敷鋼材，其中，前述熔融鍍敷層之化學組成中的Sn以質量%計定為Sn：0.05~0.5%，且透過前述熔融鍍敷層之X射線繞射測定結果會檢測出Mg ₂Sn相。