TWI835607B - 熔融鍍敷鋼材 - Google Patents

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3月23日在日本申請之特願2022-046793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部耐蝕性與塗裝後耐蝕性；平面部耐蝕性是在不塗裝狀態下鍍敷層本身的耐蝕性，塗裝後耐蝕性則是塗裝後的耐蝕性。在先前技術中，幾乎不曾探討兼具平面部耐蝕性與塗裝後耐蝕性。

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，其並未檢討塗裝後耐蝕性。

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，其並未檢討塗裝後耐蝕性。

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部耐蝕性與塗裝後耐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： 0.3≦I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1a) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2a) 其中，式(1a)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)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： 0.6＜I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1b) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2b) 其中，式(1a)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)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，可提供一種平面部耐蝕性與塗裝後耐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 關於鍍敷層表面形成有塗膜的熔融鍍敷鋼材，有時腐蝕會沿著鍍敷層與塗膜之界面進行，此外，有時腐蝕會朝鍍敷層之深度方向進行。然後，由於鍍敷層與塗膜之界面先發生了腐蝕，因而有時會在鍍敷層因腐蝕而消失之前就發生塗膜膨起。據此，為了提高熔融鍍敷鋼材之塗裝後耐蝕性，必須控制鍍敷層與塗膜之界面中的腐蝕。又，透過提高塗裝後耐蝕性，可期待鍍敷層本身腐蝕也受到抑制而變得會提升平面部耐蝕性。

於是，本案發明人等為了提高含Al及Mg之熔融Zn鍍敷層其平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性兩者，進行了精心檢討。在鍍敷層所含MgZn ₂相及α相中，分別存在緊密堆積平面。具有六方晶結構的MgZn ₂相，其緊密堆積平面被認為是(002)面。又，含Al及少量Zn且具有面心立方晶結構的α相，其緊密堆積平面被認為是(111)面。然後，MgZn ₂相及α相分別具有下列性質：其等的緊密堆積平面所對應的結晶方位面之耐蝕性會比其他結晶方位面之耐蝕性還高。

於是，本案發明人等為了達成上述目的，嘗試使MgZn ₂相之緊密堆積平面即(002)面、以及α相之緊密堆積平面即(111)面配向成相對熔融鍍敷層表面呈平行。結果發現，這種熔融鍍敷層其塗裝後耐蝕性會大幅提升，進一步地，熔融鍍敷層之平面部耐蝕性會提升。

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相之結晶方位就會朝一定方向配向，這種熔融鍍敷層能提升平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性兩者，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。

0.3≦I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1a) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2)

其中，式(1a)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)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：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍，並且，滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%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：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%，並且，滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍時，宜符合上述式(1a)且進一步符合下述式(1b)。

0.6＜I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(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「塗裝後耐蝕性」則表示：鍍敷層表面施行塗裝後，熔融鍍敷層本身難以腐蝕之性質。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。

在本實施形態中，就鋼材11來說，雖不排除使用經預鍍敷過的預鍍敷鋼材，但宜使用未經預鍍敷的鋼材為佳。如後所述，對於未經預鍍敷的鋼材施予熔融鍍敷，並透過控制後續的冷卻條件，藉此就能容易地使MgZn ₂相及α相之結晶方位朝一定方向配向。

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Al-Fe合金層。也就是說，熔融鍍敷層12可為Zn-Al-Mg合金層之單層結構，亦可為含有Zn-Al-Mg合金層與Al-Fe合金層的積層結構。

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、塗裝後耐蝕性及加工性。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，平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性會劣化。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塗裝後耐蝕性所必須的元素。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及塗裝後耐蝕性會劣化。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、0.10%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，則平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性會劣化。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有助於提升平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性。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，則平面部耐蝕性及塗裝後耐蝕性會劣化。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亦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%。此等元素合計設為0%以上且5%以下。合計大於5%時，平面部耐蝕性或塗裝後耐蝕性有時會降低。

＜Sb、Pb：分別0~0.5%＞ Sb、Pb濃度亦可為0%。另一方面，Sb、Pb有助於提升塗裝後耐蝕性。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，其等有助於提升塗裝後耐蝕性。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塗裝後耐蝕性。據此，Sn濃度亦可設為0.05%以上、0.10%以上、0.20%以上、或0.30%以上。但是，Sn濃度若過量，則平面部耐蝕性會劣化。據此，Sn濃度設為2.0%以下。Sn濃度亦可設為0.8%以下、0.7%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有助於提升塗裝後耐蝕性。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有助於提升塗裝後耐蝕性。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塗裝後耐蝕性。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相朝一定方向配向，藉此熔融鍍敷鋼材之塗裝後耐蝕性會提升，還有平面部耐蝕性也會提升。

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5~60%。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，藉此熔融鍍敷層之塗裝後耐蝕性會更加提升。

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塗裝後耐蝕性，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，如後所述，MgZn ₂相及α相之結晶方位就會朝一定方向配向，塗裝後耐蝕性及平面部耐蝕性都會提升。

0.3≦I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1a) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2)

又，熔融鍍敷層之化學組成中，Al濃度及Mg濃度分別為Al：15.00~30.00%、Mg：5.00~10.00%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：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍，並且，滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%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：10.0~30.0%、Mg：3.0~15.0%之範圍，並且，滿足Al：15.0~30.0%、Mg：5.0~10.0%之範圍時，宜符合上述式(1a)且進一步符合下述式(1b)。

0.6＜I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1b)

其中，式(1a)、式(1b)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)的繞射強度，I(101) _MgZn2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0.3以上，藉此，MgZn ₂相之緊密堆積平面即(002)面會配向成相對熔融鍍敷層表面呈平行。適宜的是，15.0~30.0%之Al濃度及5.0~10.0%之Mg濃度時，宜如式(1b)所示大於0.6。I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}越高，則MgZn ₂相之緊密堆積平面即(002)面就越會相對熔融鍍敷層表面朝平行收攏。

另一方面，I(100) _MgZn2/{I(002) _MgZn2+I(101) _MgZn2}之上限設為3.0以下。MgZn ₂相之緊密堆積平面的配向性即使提高至最大限度，3.0仍會是上限。

又，式(2)中的I(111) _α/I(200) _α大於5.0，藉此，α相之緊密堆積平面即(111)面會配向成相對熔融鍍敷層表面呈平行。I(111) _α/I(200) _α越高，則α相之緊密堆積平面即(111)面就越會相對熔融鍍敷層表面朝平行收攏。

另一方面，I(111) _α/I(200) _α之上限設為40.0以下。α相之緊密堆積平面的配向性即使提高至最大限度，40.0仍會是上限。

符合上述式(1a)或(1b)及符合上述式(2)之熔融鍍敷層其塗裝後耐蝕性及平面部耐蝕性都會提升之理由，推測是如下理由。

具有六方晶結構的MgZn ₂相，其緊密堆積平面被認為是(002)面。又，含Al及少量Zn且具有面心立方晶結構的α相，其緊密堆積平面被認為是(111)面。MgZn ₂相及α相分別具有下列性質：其等的緊密堆積平面所對應的結晶方位面之耐蝕性會比其他結晶方位面之耐蝕性還高。符合上述式(1a)及(1b)至少一者及符合上述式(2)之熔融鍍敷層，其MgZn ₂相及α相各自之緊密堆積平面就會配向成平行於熔融鍍敷層表面。

可認為原因在於：在熔融鍍敷層表面形成有塗膜的熔融鍍敷鋼材中，有時腐蝕會沿著鍍敷層與塗膜之界面進行，但是，透過使熔融鍍敷層中MgZn ₂相及α相各自之緊密堆積平面配向成平行於熔融鍍敷層表面，藉此，熔融鍍敷層與塗膜之界面的耐蝕性會格外提升，塗裝後耐蝕性會大幅提升。

還可認為原因在於：在熔融鍍敷鋼材中，有時腐蝕會從熔融鍍敷層表面進行，但如上述這般，MgZn ₂相及α相各自之緊密堆積平面配向成平行於熔融鍍敷層表面，藉此，熔融鍍敷層表面之耐蝕性會格外提升，平面部耐蝕性也會大幅提升。

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(002) _MgZn2/{I(100) _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(002) _MgZn2/{I(100) _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部耐蝕性及塗裝後耐蝕性。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。

關於本實施形態的熔融鍍敷鋼材的製造方法，是將鋼材在還原氣體環境中進行退火，將退火後當下的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，在熔融鍍敷層之溫度從浴溫至達300℃以下之間吹送冷卻氣體而進行冷卻。

具體而言，對於作為鍍敷母板的鋼材在還原氣體環境中進行退火。還原氣體環境及退火條件並不特別限定。透過該退火來盡可能除去存在於鋼材表面的氧化物。

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吹送冷卻氣體的冷卻。吹送冷卻氣體所進行的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，可接著進行吹送冷卻氣體的冷卻，也可自然放涼。

冷卻開始溫度為：熔融鍍敷浴之溫度-40℃以上且熔融鍍敷浴之溫度以下。冷卻開始溫度若低於熔融鍍敷浴之溫度-40℃，則在冷卻開始之前鍍敷就會被放涼(例如，冷速2℃/s)。因此，在熔融鍍敷之冷卻前就會在熔融鍍敷中形成出多數個成核。因此，在後續步驟中就會變得難以控制熔融鍍敷層中α相及MgZn ₂相的方位。

在吹送冷卻氣體的冷卻中，是沿著鋼材搬送路線配置冷卻帶。冷卻帶具備複數個用於冷卻氣體的吹送噴嘴。流束設為5000L/分鐘/m ²以上，藉此能將熔融鍍敷層在較短時間之內就冷卻至300℃以下。流束小於5000L/分鐘/m ²時，由於就會一邊維持鋼材全體冷卻速度一邊降低冷卻氣體流速，因而就會降低冷卻氣體之溫度。結果，鍍敷層表面液相呈現過冷而形成凝固核，且晶析物會增加而變得無法控制配向性。又，流束設為25000L/分鐘/m ²以下，藉此就能在不帶給鋼材震動下進行冷卻。

所吹送的冷卻氣體並不特別限制，可為氮等非氧化性氣體、氬等非活性氣體或空氣，亦可為此等之混合氣體。

控制冷卻氣體流束時，噴出冷卻氣體之氣體噴嘴的形狀設定為例如直徑1~50mm之範圍。氣體噴嘴前端與鋼板表面所構成的角度設定為例如，70~110°之範圍，較宜為90°(直角)。氣體噴嘴前端與鋼板之距離設定為30~1000mm之範圍。另外，氣體噴嘴之形狀、角度、距離僅是舉例，並不受限於上述範圍。

以滿足上述條件之方式將熔融鍍敷層進行冷卻，藉此就能形成出符合上述式(1a)及(1b)至少一者且符合式(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，對於將要浸漬在熔融鍍敷浴當前的鋼材，在還原氣體環境中施行退火來除去鋼材表面之氧化物，藉此減少成核位置。對於此種鋼材施行了熔融鍍敷後，鋼材之Fe會與熔融鍍敷浴之Al發生反應，而在鋼材表面形成Al-Fe合金層。Al-Fe合金層就會是成核位置較少的層體。進一步地，在熔融鍍敷後，以5000L/分鐘/m ²以上且25000L/分鐘/m ²以下之流束吹送冷卻氣體來進行冷卻，藉此就能盡可能不帶給鋼材震動，從而能更加抑制成核位置的生成。可推測，因此熔融鍍敷層中之α相及MgZn ₂相就會配向於一定方向，並且會符合上述式(1a)或(1b)且符合式(2)。 [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。

N ₂-4%H ₂氣體環境中，以均熱溫度800℃、均熱時間2分鐘之條件對鋼材施行退火，並將退火過後的鋼材浸漬於各種熔融鍍敷浴再提起，藉此使熔融鍍敷層附著於鋼材表面，然後，熔融鍍敷浴提起後當下起至熔融鍍敷層達300℃為止透過吹送冷卻氣體來進行冷卻，藉此，製造出各種熔融鍍敷鋼材。冷卻氣體吹送時，如表2所示控制氣體流束。噴出冷卻氣體之氣體噴嘴的形狀設定為直徑6mm，氣體噴嘴前端與鋼板所構成之角度設定為直角，氣體噴嘴前端與鋼板之距離設定為35mm。

熔融鍍敷層之化學組成如表1所示。製造條件則設定如表2所示。又對鍍敷層之金屬組織進行評價，並將其結果列示於表2。更對熔融鍍敷鋼材表面耐蝕性及塗裝後耐蝕性進行評價，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。

平面部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，並供於平面部耐蝕性評價試驗。平面部耐蝕性之評價是以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；「AAA」、「AA」及「A」定為合格。

AAA：腐蝕失重小於40g/m ²AA：腐蝕失重40g/m ²以上且小於60g/m ²A：腐蝕失重60g/m ²以上且小於80g/m ²B：腐蝕失重80g/m ²以上

塗裝後耐蝕性(塗裝後塗膜剝離)之評價則定為如以下所述。將所獲得之熔融鍍敷鋼材裁切成100mm×50mm，並供於塗裝後耐蝕性試驗。對於試驗片形成膜厚1.2μm之化學轉化處理層，再形成出膜厚20μm的塗膜層，之後，對於正面以截切刀(cutter knife)賦予一深達基鐵的切痕，再施行120循環的CCT並進行評價；所述CCT是以SST4hr→乾燥2hr→濕潤2hr定為1循環。以試驗結束後切口傷痕單側最大膨起寬度來作判定。化學轉化處理層及塗膜層之細節則如以下所述。

＜化學轉化處理層＞ 混合矽烷偶合劑、單寧酸、氧化矽、及聚酯樹脂而獲得無鉻酸鹽化學轉化處理液，將該無鉻酸鹽化學轉化處理液塗佈於鍍敷層並使其乾燥而形成出化學轉化處理膜。

＜塗膜層＞ 在化學轉化處理膜上塗佈下述記載的底塗塗料樹脂及表塗塗料樹脂，藉此形成出塗膜層。底塗塗料樹脂所構成的層體厚度設定為5μm，表塗塗料樹脂所構成的層體厚度設定為15μm，合計設定為20μm。

＜塗膜層之製膜成分＞ (1)正面、背面之底塗塗料樹脂 聚酯/三聚氰胺+異氰酸酯併用硬化型(日本FINE COATINGS公司製FLC687塗料樹脂) (2)正面之表塗塗料樹脂 高分子聚酯/三聚氰胺硬化型(日本FINE COATINGS公司製FLC7000塗料樹脂) (3)背面之表塗塗料樹脂 聚酯/三聚氰胺硬化型(日本FINE COATINGS公司製FLC100HQ塗料樹脂)

塗裝後耐蝕性之評價基準列示於以下。透過以下所示評分進行了判定。「AAA」、「AA」及「A」定為合格。

AAA：最大膨起寬度小於5mm AA：最大膨起寬度5mm以上且小於8mm A：最大膨起寬度8mm以上且小於10mm B：最大膨起寬度10mm以上

本發明之No.1~25(實施例)適切控制了熔融鍍敷層之化學組成及金屬組織，其等之平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆優異。另外，實施例的熔融鍍敷層之附著量為20~150g/m ²之範圍。

在比較例之No.26中，熔融鍍敷層之Al量不足。因此，在No.26中，平面部耐蝕性不足。 在比較例之No.27中，熔融鍍敷層之Al量過多。因此，在No.27中，塗裝後耐蝕性不足。

在比較例之No.28中，熔融鍍敷層之Mg量不足。因此，在No.28中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。 在比較例之No.29中，熔融鍍敷層之Mg量過多。因此，在No.29中，平面部耐蝕性不足。

在比較例之No.30中，熔融鍍敷層之Si量過多。因此，在No.30中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。 在比較例之No.31中，熔融鍍敷層之Sn量過多。因此，在No.31中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。

在比較例之No.32中，熔融鍍敷層之Ca量過多。因此，在No.30中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。

在比較例之No.33中，冷卻氣體的氣體流束量不足。因此，在No.33中，α相及MgZn ₂相沒有朝一定方向配向。所以在No.33中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。

在比較例之No.34中，冷卻氣體的氣體流束過多。因此，在No.34中，α相及MgZn ₂相沒有朝一定方向配向。所以在No.34中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。比較例之No.34與實施例之No.12、22、23相比之後，儘管兩者之冷卻速度較為接近，但由於No.34之氣體流束過多，因而無法滿足發明範圍。

在比較例之No.35及No.36中，冷卻氣體的氣體流束不足，冷卻氣體溫度過低而鍍敷層表面液相呈現過冷且形成有多數個凝固核。因此，在No.35及No.36中，α相及MgZn ₂相沒有朝一定方向配向。所以在No.35及No.36中，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。

在比較例之No.37中，冷卻開始溫度過低而生成多數個核。因此，在No.37中，α相及MgZn ₂相沒有朝一定方向配向。所以在No.37，平面部耐蝕性、塗裝後耐蝕性兩者皆不足。

[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 (3)

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： 0.3≦I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1a) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2a) 其中，式(1a)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)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： 0.6＜I(002) _MgZn2/{I(100) _MgZn2+I(101) _MgZn2}≦3.0…(1b) 5.0＜I(111) _α/I(200) _α≦40.0…(2b) 其中，式(1a)中的I(002) _MgZn2是MgZn ₂相之(002)的繞射強度，I(100) _MgZn2是MgZn ₂相之(100)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。

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