WO2016167304A1 - めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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plating
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steel sheet
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亜暢 小林
後藤　靖人
敬士 二葉
賢一郎 松村
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新日鐵住金株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plated steel sheet and a manufacturing method thereof.
  • stainless steel sheets have been used for a wide range of heat resistance applications.
  • stainless steel is used in an exhaust system of an automobile that requires corrosion resistance in a high temperature corrosive environment. Since stainless steel is expensive, replacement with aluminum plating, which is cheaper and excellent in heat resistance, has been attempted, but aluminum plating does not provide sufficient corrosion resistance in environments exposed to NOX and SOX such as mufflers. Most remain stainless.
  • the present inventors have proposed heat resistance using Ni or Cr that does not dissolve in nitric acid or sulfuric acid for the purpose of providing a replaceable material from stainless steel that is inexpensive and has high temperature corrosion resistance and excellent corrosion resistance in NOX and SOX environments. Worked on the development of Ni-Cr alloy plating.
  • Patent Document 1 discloses that 18-8 stainless steel is obtained by first heat-treating a steel plate in a non-oxidizing atmosphere at 600 ° C. to 910 ° C. for 60 seconds to 20 hours after Cr plating on the steel plate and Ni plating thereon. To obtain a component similar to In Patent Document 2, after applying Cr plating and Ni plating on a steel plate, the steel plate is heat-treated in a molten salt bath at 750 to 900 ° C. for 1 to 4 hours to obtain components similar to 18-8 stainless steel. It is described.
  • Patent Document 3 describes that a Cr-plating is first performed on a steel plate, and then Ni plating is performed thereon, and then the steel plate is heat-treated to form a Ni-Cr alloy and a Cr-Fe-Ni alloy layer. ing.
  • Patent Documents 1 and 2 have a problem that productivity is low because long-time heat treatment is required to obtain a target composition. Furthermore, since the thermal diffusion is performed for a long time, Fe diffuses to the surface of the plating, and therefore, when exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere, oxidation starts from the Fe diffused on the surface.
  • Patent Document 2 describes that Cr is first coated with a plating thickness of 4 to 15 ⁇ m by an electroplating method.
  • Cr is first coated with a plating thickness of 4 to 15 ⁇ m by an electroplating method.
  • the amount of Cr plating deposited by the method described in Patent Document 3 is as small as 0.01 to 0.2 g / m 2, and there is no problem of equipment cost or productivity.
  • the amount of Cr is small and it does not deposit uniformly on the steel sheet, Fe—Ni is generated at the plating interface in addition to Cr—Fe, and this Fe—Ni plated part is peeled off in a high temperature oxidizing atmosphere, or Fe It has the disadvantage that it diffuses on the plating surface and oxidation proceeds from there.
  • an object of the present invention is to provide a plated steel sheet excellent in heat resistance and productivity and a method for producing the same.
  • a steel plate and an alloy plating layer formed on the surface of the steel plate are provided, and the alloy plating layer is 5% by mass and Cr is 5 to 91. %, Fe 0.5 to 10%, the balance being Ni and inevitable impurities, the Ni concentration in the alloy plating layer gradually decreases from the outermost surface of the alloy plating layer toward the steel plate side, In the region of 300 nm or more from the surface, the ratio of Ni concentration to Cr concentration is Ni / Cr> 1, and the Fe concentration in the alloy plating layer gradually decreases from the steel plate side toward the outermost surface of the alloy plating layer, Fe concentration on the outermost surface is 0.5% or less, formed in the alloy plating layer, the total thickness of the alloy layer containing Cr and Fe is 500 to 2000 nm, and the total adhesion amount of the alloy plating layer to the steel sheet is 4 .5-55.5 g / m 2 A plated steel sheet is provided.
  • the Cr plating adhesion amount in the alloy plating layer is 3.5 to 28.8 g / m 2
  • the Ni plating adhesion amount in the alloy plating layer is 3.0 to 26.7 g / m 2.
  • the Cr / Ni plating adhesion ratio in the plating layer may be 0.9 to 5.0.
  • the Cr plating adhesion amount of the Cr plating layer is greater than 3.5 g / m 2 and not more than 28.8 g / m 2 .
  • the component in the region from the outermost surface of the alloy plating layer to the depth of 10 nm may be mass%, Cr may be 0 to 35%, Ni may be 65 to 100%, and Fe may be 0.5% or less.
  • the alloy plating layer may have a Ni—Cr alloy layer.
  • the alloy plating layer may have a Ni layer on top of the Ni—Cr alloy layer.
  • the total thickness of the Cr—Fe containing alloy layer may be 300 nm or more.
  • a method of manufacturing a plated steel sheet for manufacturing the above-described plated steel sheet wherein Cr plating is performed on one or both surfaces of the steel sheet with a surface density of 1.5 to 28.8 g / m 2.
  • Ni plating is performed on one or both surfaces of the steel sheet with a surface density of 1.5 to 28.8 g / m 2.
  • the Cr plating adhesion amount of the Cr plating layer is 3.5 to 28.8 g / m 2
  • the Ni plating adhesion amount of the Ni plating layer is 3.0 to 26.7 g / m 2
  • Cr / Ni The plating adhesion ratio may be 0.9 to 5.0.
  • the Cr plating adhesion amount of the Cr plating layer is greater than 3.5 g / m 2 and not more than 28.8 g / m 2 .
  • the plated steel sheet according to the present invention is excellent in heat resistance and productivity.
  • the plated steel plate according to the present embodiment includes a steel plate and an alloy plating layer formed on the steel plate.
  • the steel plates that can be used in the present embodiment are not particularly limited, and generally known steel plates such as hot rolled steel plates and cold rolled steel plates can be used.
  • the steel type may also be Al killed steel, ultra-low carbon steel added with Ti, Nb or the like, and high-tensile steel added with elements such as P, Si, or Mn.
  • the steel plate is preferably a cold rolled steel plate.
  • the alloy plating layer has the characteristic configuration described below. For this reason, the plated steel plate according to the present embodiment has high heat resistance and productivity.
  • the alloy plating layer contains 5 to 91% of Cr and 10% or less of Fe by mass%, and the balance is made of Ni and inevitable impurities.
  • concentration of each component means mass% unless otherwise specified. Further, the concentration of each component means the concentration of the component existing throughout the thickness direction of the alloy plating layer unless otherwise specified.
  • concentration of each component can be measured by a glow discharge analysis (GDS: Glow Discharge Spectroscopy).
  • the alloy plating layer has such components, a Ni—Cr alloy layer excellent in heat resistance and a Cr—Fe alloy layer excellent in adhesion to a steel plate are formed in the alloy plating layer.
  • the alloy plating layer has these alloy layers and further satisfies the conditions described later.
  • the plated steel plate which concerns on this embodiment expresses the outstanding heat resistance and corrosion resistance.
  • the plated steel sheet is excellent in productivity because the time required for heat treatment, that is, the holding time is short. The heat treatment will be described later.
  • the Cr concentration in the alloy plating layer is less than 5%, the Ni—Cr alloy layer is not sufficiently formed in the alloy plating layer. For this reason, the target heat resistance cannot be obtained. Further, if the Cr concentration exceeds 91%, it is difficult to secure a region where Ni / Cr> 1 is 300 nm or more, so that there is a possibility of causing problems described later. Further, when the Fe concentration in the alloy plating layer exceeds 10%, the oxidation of the alloy plating layer proceeds starting from Fe in the alloy plating layer, so that the heat resistance and corrosion resistance of the plated steel sheet are lowered.
  • the Ni concentration in the alloy plating layer gradually decreases from the outermost surface (exposed surface) of the alloy plating layer toward the steel plate side. Furthermore, in the region of 300 nm or more from the outermost surface of the alloy plating layer, the ratio of Ni concentration to Cr concentration is Ni / Cr> 1.
  • the alloy plating layer has the above-described configuration, oxidation of the plated steel sheet at a high temperature is suppressed. That is, heat resistance is improved.
  • the thickness of the region where Ni / Cr> 1 is less than 300 nm, Cr is likely to be exposed on the outermost surface of the alloy plating layer. Then, Cr exposed on the outermost surface can absorb oxygen and nitrogen in the atmosphere at high temperatures and become brittle. That is, Cr exposed on the outermost surface may impair the heat resistance of the plated steel sheet.
  • the thickness of the region where Ni / Cr> 1 is preferably 1000 nm or more, more preferably 2000 nm or more.
  • the thickness of the region where Ni / Cr> 1 is larger than 5000 nm, it is not economical because it is necessary to deposit a large amount of Ni plating in the manufacturing process or to require heating for a long time. .
  • the thickness of the region is preferably 5000 nm or less.
  • the Fe concentration (% by mass) in the alloy plating layer gradually decreases from the steel plate side toward the outermost surface of the alloy plating layer. Furthermore, the Fe concentration on the outermost surface of the alloy plating layer is 0.5% or less. Specifically, the Fe concentration in a depth range of 10 nm from the outermost surface of the alloy plating layer is 0.5% or less. If Fe exceeds 0.5% on the outermost surface of the alloy plating layer, the oxidation of the alloy plating layer proceeds starting from the outermost surface Fe, which may reduce the corrosion resistance and heat resistance of the plated steel sheet. is there.
  • the Fe concentration on the outermost plating surface is more preferably 0.1% or less.
  • an alloy layer containing Cr and Fe (hereinafter also referred to as “Cr—Fe-containing alloy layer”) is formed in the alloy plating layer.
  • the Cr—Fe containing alloy layer is formed in the vicinity of the interface between the alloy plating layer and the steel plate.
  • Examples of the Cr—Fe containing alloy layer include a Cr—Fe alloy layer and a Ni—Cr—Fe alloy layer. Any of these may be formed in the alloy plating layer, or both may be formed in the alloy plating layer.
  • the total thickness of the Cr—Fe containing alloy layer (when a plurality of types of Cr—Fe containing alloy layers are formed, the total thickness) is 500 nm or more and 2000 nm or less.
  • the Cr—Fe containing alloy layer can enhance the adhesion between the steel sheet and the alloy plating layer.
  • the thickness of the Cr—Fe-containing alloy layer is less than 500 nm, the adhesion between the alloy plating layer and the steel sheet is not sufficient.
  • the Cr—Fe-containing alloy layer is too thick, Fe in the alloy plating layer is likely to diffuse to the outermost surface of the alloy plating layer in a heat-resistant environment.
  • the diffusion of Fe is mitigated by increasing the Cr concentration in the alloy plating layer.
  • increasing the Cr concentration is economically and environmentally undesirable. Therefore, the total thickness of the Cr—Fe-containing alloy layer needs to be 2000 nm or less from the viewpoints of ensuring stable heat resistance performance, economy, and environment.
  • the total adhesion amount of the alloy plating layer to the steel sheet (hereinafter also referred to as “alloy plating adhesion amount”) is 4.5 to 55.5 g / m 2 .
  • the alloy plating adhesion amount is less than 4.5 g / m 2, it is difficult to ensure sufficient heat resistance.
  • the amount of alloy plating attached is more preferably 10 g / m 2 or more. If the amount of alloy plating deposition exceeds 55.5 g / m 2 , only a decrease in productivity and an increase in cost are observed, and no improvement in performance is observed. Further, it is preferable that Cr is contained at a concentration of 0 to 35%, Ni of 65 to 100%, and Fe of 0.5% or less in the region from the outermost surface of the alloy plating layer to a depth of 10 nm.
  • the concentration of each plating component in the above region is preferably 0 to 15% for Cr, 85 to 100% for Ni, and 0.1% for Fe, and more preferably 0 to Cr. 4%, Ni is 96-100%, and Fe is 0%.
  • Ni or Ni-Cr alloy is excellent in stability in a high temperature atmosphere, but when only Ni or Ni-Cr alloy is plated on a steel sheet, the plating layer is at the interface between the plating layer and the steel sheet in a high temperature oxidizing atmosphere. It peels off with the generated scale. For this reason, in this embodiment, a large amount of Cr is contained in the vicinity of the interface between the alloy plating layer and the steel plate. Thereby, the adhesiveness in the high temperature environment of an alloy plating layer and a steel plate is improved. From this viewpoint, it is preferable that a Cr—Fe alloy layer is formed with a thickness of 300 nm or more in the vicinity of the interface between the alloy plating layer and the steel plate.
  • the composition of the plating is in the order of a combination where heat resistance is preferable, 1.
  • Ni layer, Ni—Cr alloy layer, Cr layer, Cr—Fe alloy layer from the outermost surface of the alloy plating layer (see FIG. 1) 2.
  • Ni layer, Ni—Cr alloy layer, Ni—Cr—Fe alloy layer from the outermost surface of the alloy plating layer Ni—Cr alloy layer, Cr layer, Cr—Fe alloy layer from the outermost surface of the alloy plating layer, 6).
  • a Ni—Cr alloy layer is included. That is, in this embodiment, the presence of the Ni—Cr alloy layer is important, and desired heat resistance and the like are realized by the Ni—Cr alloy layer.
  • concentration of each component in an alloy plating layer can be measured by a glow discharge analysis (GDS: Glow Discharge Spectroscopy).
  • GDS Glow Discharge Spectroscopy
  • the concentration distribution of each component in the thickness direction can be specified.
  • An example of measurement data is shown in FIG.
  • the horizontal axis represents the distance (depth) ( ⁇ m) from the outermost surface of the alloy plating layer, and the vertical axis represents the concentration (mass%) of each component.
  • the plated steel sheet which shows the result of FIG. 2 is produced in the following steps. That is, Cr plating was performed on the cold-rolled steel sheet with an adhesion amount of 7.2 g / m 2 .
  • Ni plating was performed on the Cr plating layer with an adhesion amount of 10 g / m 2 .
  • the cold-rolled steel sheet on which the Cr plating layer and the Ni plating layer were formed was put into an annealing furnace.
  • the internal temperature of the annealing furnace was raised to 820 ° C. in 82 seconds, and the cold-rolled steel sheet was held for 20 seconds.
  • a plated steel sheet was obtained by the above process.
  • the measurement conditions are as shown in Table 1. Also in the Example mentioned later, the density
  • this inventor earnestly examined about the composition of the alloy plating layer required in order to improve the heat resistance in the long time of a plated steel plate.
  • the composition of the alloy plating layer required in order to improve the heat resistance in the long time of a plated steel plate.
  • it is necessary to form a Ni—Cr layer in the alloy plating layer.
  • the extent to which the Cr—Ni layer is formed in the alloy plating layer depends on the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ), the Ni plating adhesion amount (g / m 2 ), and the Cr / Ni plating in the alloy plating layer. Depends on the adhesion amount ratio.
  • the present inventors have found that the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ), the Ni plating adhesion amount (g / m 2 ), and the Cr / Ni plating adhesion amount ratio in the alloy plating layer are important.
  • the Cr plating adhesion amount means the mass of Cr contained in the entire unit area and thickness direction of the alloy plating layer
  • the Ni plating adhesion amount is the entire unit area and thickness direction of the alloy plating layer. It means the mass of Ni contained.
  • the Cr / Ni plating adhesion amount ratio is a value obtained by dividing the Cr plating adhesion amount by the Ni plating adhesion amount. The Cr plating adhesion amount and the Ni plating adhesion amount can be calculated based on the Cr concentration and the Ni concentration in the alloy plating layer.
  • the Cr plating adhesion amount in the alloy plating layer is 3.5 to 28.8 g / m 2
  • the Ni plating adhesion amount in the alloy plating layer is 3.0 to 26.7 g / m 2 .
  • the Cr / Ni plating adhesion ratio in the alloy plating layer is preferably 0.9 to 5.0. In this case, the heat resistance for a long time is further improved.
  • the Cr / Ni plating adhesion ratio exceeds 5.0, when the plated steel sheet is exposed to a high temperature for a long time, Cr absorbs nitrogen and oxygen and becomes brittle.
  • the Cr / Ni plating adhesion ratio is less than 0.9, a large amount of Ni is alloyed with Fe. The Ni—Fe alloy is easily peeled off from the steel sheet when oxidized. Therefore, the heat resistance of the alloy plating layer is lowered.
  • the Cr plating adhesion amount is preferably larger than 3.5 g / m 2 .
  • the Ni plating adhesion amount is more preferably 3.0 to 15.0 g / m 2 , and more preferably 5.0 to 10.0 g / m 2 .
  • the Cr / Ni plating adhesion ratio is more preferably 1.2 to 3.0. In this case, the heat resistance for a long time is further improved.
  • the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ), the Ni plating adhesion amount (g / m 2 ), and the Cr / Ni plating adhesion amount ratio satisfy the following conditions (a) and (b). .
  • the heat resistance for a long time is further improved.
  • Cr coating weight is greater 28.8 g / m 2 or less than 3.5 g / m 2.
  • condition (b) the condition that the Ni plating adhesion amount is 5.0 to 10.0 g / m 2 and the condition that the Cr / Ni plating adhesion ratio is 1.2 to 3.0. More preferably, both of these are satisfied.
  • the method for producing the plated steel sheet is as follows. First, Cr plating is formed on one or both surfaces of a steel sheet by performing Cr plating on one or both surfaces of the steel sheet with an adhesion amount of 1.5 to 28.8 g / m 2 . Next, the Ni plating layer is formed on the Cr plating layer by performing Ni plating on the Cr plating layer with an adhesion amount of 3 to 26.7 g / m 2 . Next, the steel sheet on which the Cr plating layer and the Ni plating layer are formed is held in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere at a temperature of 600 ° C. to 900 ° C. for a time longer than 0 seconds and not longer than 60 seconds. The plated steel sheet concerning this embodiment is produced according to the above process. The details of the manufacturing method are as follows.
  • the steel sheet is degreased and pickled.
  • Cr plating is performed on one or both surfaces of the steel plate with an adhesion amount of 1.5 to 28.8 g / m 2 .
  • a Cr plating layer is formed on the steel plate.
  • the method of Cr plating is not particularly limited, but may be an electrolytic method, for example.
  • manufacturing conditions such as plating bath conditions are not particularly limited.
  • the Cr plating adhesion amount is less than 1.5 g / m 2 , it is not possible to sufficiently form a Cr—Fe-containing alloy layer effective for adhesion of the alloy plating layer in a high temperature environment. For this reason, it becomes difficult to form the total thickness of the Cr—Fe-containing alloy layer to 300 nm or more. Further, when the Cr plating adhesion amount is more than 28.8 g / m 2 , the cost required for the Cr plating process increases due to the prolonged plating process. For this reason, it is not economical. In addition, workability such as bending also decreases.
  • the Cr plating adhesion amount is preferably 2.0 to 15.0 g / m 2 , and more preferably 3.5 to 6 g / m 2 .
  • the Cr plating adhesion amount is preferably larger than 3.5 g / m 2 .
  • the Ni plating layer is formed on the Cr plating layer by performing Ni plating on the Cr plating layer.
  • the Ni plating method is not particularly limited, but when a Ni plating layer is formed on the Cr plating layer, a Ni strike bath having a low pH may be used.
  • the conditions for the Ni strike bath are not particularly limited.
  • the underlying Cr cannot be sufficiently covered with the Ni plating layer.
  • the Ni—Cr alloy layer after heat treatment is thin and non-uniform.
  • a heat-resistant alloy plating layer cannot be obtained.
  • the purity of the Cr plating layer remains high even after firing.
  • the Cr plating layer is not sufficiently covered with the Ni plating layer.
  • the high purity Cr plating layer is not only easily embrittled at room temperature, but also absorbs oxygen and nitrogen at a higher temperature and is more likely to be embrittled. Also in this point, the heat resistance is lowered.
  • the Ni plating adhesion amount is larger than 26.7 g / m 2 , the cost required for the Ni plating process increases due to an increase in Ni plating process cost, a longer plating process, and the like. For this reason, it is not economical. Furthermore, the adhesion between the Ni plating layer and the Cr plating layer also decreases. For this reason, a part of the alloy plating layer easily peels off at the interface between these layers (specifically, the interface between Ni> Cr and Ni ⁇ Cr) by bending or the like. From the above viewpoint, the Ni plating adhesion amount is preferably 3.0 to 15.0 g / m 2 , and more preferably 5.0 to 10.0 g / m 2 .
  • the Cr plating adhesion amount and the Ni adhesion amount are adjusted so that the Cr concentration in the alloy plating layer is 5 to 91%. Then, the following heat processing is performed, and the alloy plating layer which satisfy
  • the steel sheet on which the Cr plating layer and the Ni plating layer are formed is heat treated. Specifically, the steel sheet is held in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere at a temperature of 600 ° C. to 900 ° C. for a time greater than 0 seconds and 60 seconds or less.
  • the heat treatment of the steel sheet on which the Cr plating layer and the Ni plating layer are formed is performed in a non-oxidizing atmosphere in order to prevent oxidation of the Cr plating layer from the end face of the Cr plating layer or the pinhole in the Ni plating layer.
  • it is performed in a reducing atmosphere.
  • examples of the non-oxidizing atmosphere or reducing atmosphere include N 2 gas, Ar gas, H 2 gas, or a mixed gas atmosphere thereof.
  • the heating method is not particularly limited, and furnace heating, energization heating, induction heating, etc. may be used.
  • each component in the steel plate, the Ni plating layer, and the Cr plating layer is diffused.
  • Cr in the Cr plating layer diffuses into the Ni plating layer
  • Ni in the Ni plating layer diffuses into the Cr plating layer.
  • Fe in the steel sheet diffuses into the Cr plating layer and the Ni plating layer.
  • the temperature increase rate is not particularly limited, and may be a temperature increase rate comparable to the heat treatment performed in the conventional plated steel plate production line. However, if a time longer than 120 seconds elapses until the target temperature is reached, the time for thermal diffusion becomes longer, which is not economical, and Fe may diffuse to the surface. For this reason, it is preferable that the time required to reach the target temperature is 120 seconds or less.
  • the diffusion rate of each component is proportional to the square root of the diffusion coefficient.
  • the diffusion coefficient of ⁇ Fe having a high temperature is smaller than that of ⁇ Fe having a low temperature.
  • the heat treatment temperature is 900 ° C. or lower, that is, Fe is diffused in the state of ⁇ Fe.
  • the heat treatment temperature is less than 600 ° C., the diffusion rate is slow even with ⁇ Fe. For this reason, a long time is required for diffusion, and productivity is inferior. Accordingly, the heat treatment temperature, that is, the holding temperature is 600 to 900 ° C.
  • the holding time after the temperature rise is greater than 0 seconds and not more than 60 seconds. Preferably, it is 1 to 30 seconds.
  • the concentration ratio of Ni and Cr on the outermost surface of the alloy plating layer may be Ni / Cr ⁇ 1. In particular, this possibility increases as the Ni plating deposition amount decreases. Further, since the Cr—Fe layer becomes thicker than 2000 nm and Fe diffuses to the outermost surface of the alloy plating layer, the heat resistance is lowered.
  • the holding temperature and holding time are adjusted within the above ranges according to the Cr plating adhesion amount and the Ni plating adhesion amount. That is, the holding temperature and the holding time are adjusted so that an alloy plating layer that satisfies the above-described requirements is formed on the steel plate.
  • the cooling rate is not particularly limited, and may be a cooling rate comparable to the cooling treatment performed in the conventional plated steel plate production line.
  • the present inventor has intensively studied heat treatment conditions necessary for improving the heat resistance (particularly, heat resistance for a long time) of the plated steel sheet. If Ni diffuses too much into the alloy plating layer during the heat treatment, the Ni—Fe layer peels from the steel sheet in a high-temperature oxidizing atmosphere. The extent to which Ni diffuses in the alloy plating layer depends not only on the holding temperature and holding time but also on the Cr plating adhesion amount. As a result, the present inventors have found that there is a strong correlation between the Cr plating adhesion amount and the holding temperature and holding time. Specific heat treatment conditions are as follows. In addition, when heat processing conditions satisfy
  • the holding temperature is preferably 600 ° C., and the holding time is preferably as short as possible (for example, less than 1 second).
  • the holding temperature is 600 ⁇ 800 ° C.
  • the lower limit of the holding time is preferably 10 seconds or longer.
  • T kT 0 (1)
  • T 0 ⁇ 0.15 * (H ⁇ 600) +50 (2)
  • T is a reference temperature
  • T 0 is a reference time when the Cr plating adhesion amount is 6 g / m 2 .
  • k is a correction coefficient, and is a value obtained by dividing the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ) of the Cr plating layer to be fired by 6 g / m 2 (that is, the maximum adhesion amount).
  • H is a holding temperature.
  • the holding temperature is 650 ⁇ 800 ° C.
  • the lower limit of the holding time is preferably 10 seconds or longer.
  • T kT 0 (3)
  • T 0 ⁇ 0.13 * (H ⁇ 600) +50 (4)
  • T is a reference temperature
  • T 0 is a reference time when the Cr plating adhesion amount is 15.0 g / m 2 .
  • k is a correction coefficient, and is a value obtained by dividing the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ) of the Cr plating layer to be fired by 15.0 g / m 2 (that is, the maximum adhesion amount).
  • H is a holding temperature.
  • the holding temperature is 700 ⁇ 900 ° C.
  • the lower limit of the holding time is preferably 10 seconds or longer.
  • T kT 0 (5)
  • T 0 ⁇ 0.12 * (H ⁇ 600) +60 (6)
  • T is a reference temperature
  • T 0 is a reference time when the Cr plating adhesion amount is 28.8 g / m 2 .
  • k is a correction coefficient, and is a value obtained by dividing the Cr plating adhesion amount (g / m 2 ) of the fired Cr plating layer by 28.8 g / m 2 (that is, the maximum adhesion amount).
  • H is a holding temperature.
  • the heat resistance is improved at least in a short time.
  • the Cr plating adhesion amount, Ni plating adhesion amount, and Cr / Ni plating adhesion ratio satisfy the above-mentioned requirements, not only the heat resistance in a short time but also the long time Heat resistance is improved.
  • the plated steel sheet according to this embodiment is excellent not only in heat resistance but also in corrosion resistance and adhesion. Furthermore, according to the manufacturing method of a plated steel plate, since holding time is short, the plated steel plate which concerns on this embodiment can be produced with high productivity.
  • Example 1 In Experimental Example 1, the following experiment was performed in order to confirm that the plated steel sheet according to the present embodiment has high heat resistance. First, a cold-rolled steel plate (thickness: 0.8 mm) was prepared as a steel plate. Next, the wet wettability of the cold-rolled steel sheet was sufficiently ensured by subjecting the cold-rolled steel sheet to alkaline degreasing and sulfuric acid pickling. Subsequently, Cr plating was formed on the cold-rolled steel sheet by performing Cr plating on the cold-rolled steel sheet. Cr plating was performed by an electrolytic method. The plating conditions are shown in (A) below. Table 2 shows the amount of Cr plating adhesion.
  • Ni plating was formed on the Cr plating layer by performing Ni plating on the Cr plating layer.
  • Ni plating was also performed by an electrolytic method, and a strike bath was used as a plating bath.
  • the plating conditions are shown in (B) below. Further, Table 2 shows the Ni plating adhesion amount.
  • Electrolytic Cr plating (1) Plating bath component-Sargent bath chromic acid-250 g / l Sulfuric acid-3g / l (2) Electrolysis condition temperature -50 °C Current density-30A / dm 2
  • Electrolytic Ni plating / Strike bath (1) Plating bath components Nickel chloride-240 g / l Hydrochloric acid 125ml / l (2) Electrolysis conditions pH -1.0 to 1.5 Temperature-Room temperature (25 ° C) Current density -4 A / dm 2 -Watt bath (1) Plating bath component Nickel sulfate-240 g / l Nickel chloride-45 g / l Boric acid-30g / l (2) Electrolysis conditions pH -3.5 to 4.5 Temperature-50 ° C Current density -5A / dm 2
  • the cold-rolled steel sheet on which the Cr plating layer and the Ni plating layer were formed was put into an annealing furnace.
  • the atmosphere inside the annealing furnace was 2% by volume H 2 -98% by volume N 2 .
  • the internal temperature of the annealing furnace was increased to a holding temperature shown in Table 2 at 10 ° C./sec.
  • the holding temperature was then maintained for the holding time shown in Table 2.
  • the plated steel sheet was rapidly cooled to 200 ° C. using N 2 gas.
  • the cooling rate at this time was 70 ° C./sec. Thereafter, the plated steel sheet was allowed to cool.
  • a plated steel sheet sample was prepared by the above process.
  • Example 1 a plurality of types of samples (levels) were prepared by variously changing the Cr plating adhesion amount, the Ni plating adhesion amount, and the heat treatment conditions.
  • the composition of each sample is summarized in Table 2.
  • concentration of each component in an alloy plating layer was measured by the glow discharge analysis (GDS: Glow Discharge Spectroscopy). The measurement conditions are shown in Table 1.
  • Table 2 also shows preferred ranges of the respective components. Numerical values outside the preferred range are underlined.
  • the “plating layer structure” shown in Table 2 indicates a classification of the layer structure of the alloy plating layer.
  • Table 3 shows the correspondence between each section and the layer structure.
  • Example 2 In Experimental Example 2, the effects of the Cr plating adhesion amount, the Ni plating adhesion amount, the Cr / Ni plating adhesion amount ratio, and the heat treatment conditions on heat resistance, particularly heat resistance over a long period of time were examined in more detail.
  • a plurality of types of samples (plated steel sheets) having different Cr plating adhesion amount, Ni plating adhesion amount, Cr / Ni plating adhesion amount ratio, and heat treatment conditions were produced.
  • Table 4 shows the plating adhesion amount and heat treatment conditions of each sample. Table 4 also shows preferred ranges such as the amount of plating adhesion. In the sample corresponding to the example, it was confirmed that the parameters shown in Table 2 satisfy the requirements of this embodiment.
  • the surface oxidation state in each heat test was evaluated according to the following criteria.
  • the generation area of Fe-derived red rust is 80% or more with respect to the entire surface of the alloy plating layer, or when the plating is peeled off during air cooling, the heat resistance is evaluated as B (Bad).
  • the red rust generation area is 30% or more and less than 80% with respect to the entire surface of the alloy plating layer (when the generation of red rust is at a level where there is no practical problem)
  • the heat resistance evaluation is G (Good).
  • region of red rust became less than 30% with respect to the whole surface of an alloy plating layer, or there was much roughness, evaluation of heat resistance was evaluated as VG (Very Good).
  • the plated steel sheet according to the present embodiment has high heat resistance.
  • the Cr plating adhesion amount, the Ni plating adhesion amount, the Cr / Ni plating adhesion amount ratio, and the heat treatment conditions satisfy the predetermined conditions, it has been clarified that the heat resistance in a long time is also improved.
  • the results in the bending test were slightly worse.
  • the heat treatment conditions include conditions for satisfying heat resistance for a long time. And when heat processing conditions satisfy
  • the preferable holding temperature is 650 to 800 ° C.
  • the reference time for the holding time is 50 seconds. For this reason, no. The holding temperature and holding time of 18 are both lower than the preferred range.
  • No. 2 in Experimental Example 2 was obtained. According to 20, 21, and 27, it was also found that when at least one of the holding temperature and the holding time is larger than the preferred range, the heat resistance in a long time decreases.
  • the plated steel sheet according to the present invention is excellent in heat resistance and adhesion after a high temperature test, and can be widely applied as a member in a high temperature environment.

Abstract

【課題】耐熱性と生産性に優れためっき鋼板及びその製造方法を提供する。 【解決手段】本発明のある観点によれば、鋼板と、鋼板の表面に形成された合金めっき層と、を有し、合金めっき層は、質量％で、Ｃｒを５～９１％、Ｆｅを０．５～１０％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物であり、合金めっき層中のＮｉ濃度が合金めっき層の最表面から鋼板側に向かって漸減し、合金めっき層の最表面から３００ｎｍ以上の領域においてＮｉ濃度とＣｒ濃度の比がＮｉ／Ｃｒ＞１であり、合金めっき層中のＦｅ濃度が鋼板側から合金めっき層の最表面に向かって漸減し、合金めっき層の最表面におけるＦｅ濃度が０．５％以下であり、合金めっき層中に形成され、Ｃｒ及びＦｅを含む合金層の総厚みが５００～２０００ｎｍとなり、合金めっき層の鋼板への全付着量が４．５～５５．５ｇ／ｍ２であることを特徴とするめっき鋼板が提供される。

Description

めっき鋼板およびその製造方法
　本発明は、めっき鋼板、およびその製造方法に関する。
　耐熱用途として、ステンレス鋼板が幅広い範囲で使用されてきた。例えば、高温腐食環境下での耐食性能が要求される自動車の排気系においてステンレスが使用されている。ステンレスが高価であることから、より安価で耐熱性に優れるアルミめっきへの置換えが図られているものの、マフラーなどのＮＯＸ、ＳＯＸにさらされる環境における耐食性がアルミめっきでは十分ではないために、その大半がステンレスのままである。
　そこで本発明者らは、安価で高温耐食性、ＮＯＸ、ＳＯＸ環境での耐食性に優れるステンレスからの置き換え可能な材料の提供を目的に、硝酸や硫酸に対して溶解しないＮｉやＣｒを用いた耐熱性Ｎｉ－Ｃｒ合金めっきの開発に取り組んだ。
　Ｎｉ－Ｃｒ合金めっきの製造方法として、ＣｒとＮｉの二層めっきを熱拡散処理する技術が種々開示されている。
　例えば、特許文献１には鋼板上にまずＣｒめっき、その上にＮｉめっきをした後に、６００℃～９１０℃の非酸化性雰囲気下で６０秒～２０時間鋼板を熱処理することで１８－８ステンレスに類似させた成分を得ることが記載されている。また特許文献２では鋼板上にＣｒめっきとＮｉめっきを施した後に、７５０～９００℃の溶融塩浴中で１～４時間鋼板を熱処理することで、１８－８ステンレスに類似させた成分を得ることが記載されている。更に特許文献３では鋼板上にまずＣｒめっき、その上にＮｉめっきをしたのちに、鋼板を熱処理することでＮｉ－Ｃｒ合金、およびＣｒ－Ｆｅ－Ｎｉ合金層を持つめっきとすることが記載されている。
特開平７－３１０１６６号公報 特開昭６１－４１７６０号公報 特開平４－７２０９１号公報
　しかし、前記特許文献１、２に記載されている技術では目的の組成を得るためには、長時間の熱処理を必要とするため生産性が低いという課題がある。さらに熱拡散を長時間行うことで、Ｆｅがめっきの表面にまで拡散するため、その後高温酸化雰囲気にさらされた際に表面に拡散したＦｅを起点に酸化が起きてしまう。
　また特許文献２では最初にＣｒをめっき厚で４～１５μｍ電気めっき法により被覆することが記載されている。しかし、Ｃｒめっきは陰極電流効率が低いことに起因して、このような厚めっきを電気めっき法で行うためには高い処理電流密度や長い電解槽を必要とすることから、設備費が高く生産性が低いという欠点も有する。
　一方、特許文献３に記載された方法でのＣｒめっき付着量は０．０１～０．２ｇ／ｍ２と少なく、設備費や生産性の問題は無い。しかしＣｒ量が少なく、鋼板上に均一に電析しないため、めっき界面にＣｒ－Ｆｅ以外にＦｅ－Ｎｉが生成し、高温酸化雰囲気においてこのＦｅ－Ｎｉめっき部が剥離してしまう、或いはＦｅがめっき表面に拡散して、そこを起点に酸化が進行するという欠点を有している。
　以上の様に、これまで開示された技術においては充分な耐熱性能は得られておらず、また、生産性が極めて低いという課題がある。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、耐熱性と生産性に優れためっき鋼板とその製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼板と、鋼板の表面に形成された合金めっき層と、を有し、合金めっき層は、質量％で、Ｃｒを５～９１％、Ｆｅを０．５～１０％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物であり、合金めっき層中のＮｉ濃度が合金めっき層の最表面から鋼板側に向かって漸減し、合金めっき層の最表面から３００ｎｍ以上の領域においてＮｉ濃度とＣｒ濃度の比がＮｉ／Ｃｒ＞１であり、合金めっき層中のＦｅ濃度が鋼板側から合金めっき層の最表面に向かって漸減し、合金めっき層の最表面におけるＦｅ濃度が０．５％以下であり、合金めっき層中に形成され、Ｃｒ及びＦｅを含む合金層の総厚みが５００～２０００ｎｍとなり、合金めっき層の鋼板への全付着量が４．５～５５．５ｇ／ｍ２であることを特徴とするめっき鋼板が提供される。
　ここで、合金めっき層中のＣｒめっき付着量は３．５～２８．８ｇ／ｍ２であり、合金めっき層中のＮｉめっき付着量は３．０～２６．７ｇ／ｍ２であり、合金めっき層中のＣｒ／Ｎｉめっき付着量比は、０．９～５．０であってもよい。
　また、以下の条件（ａ）、（ｂ）が満たされてもよい。
（ａ）前記Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下である。
（ｂ）Ｎｉめっき層のＮｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件のうち、少なくとも一方が満たされる。
　また、合金めっき層の最表面から深さ１０ｎｍまでの領域の成分が質量％でＣｒが０～３５％、Ｎｉが６５～１００％、Ｆｅが０．５％以下であってもよい。
　また、合金めっき層が、Ｎｉ－Ｃｒ合金層を有していてもよい。
　また、合金めっき層がＮｉ－Ｃｒ合金層の上層にＮｉ層を有していてもよい。
　また、Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の総厚みが３００ｎｍ以上であってもよい。
　本発明の他の観点によれば、上記のめっき鋼板を製造するめっき鋼板の製造方法であって、鋼板の片面若しくは両面に、１．５～２８．８ｇ／ｍ２の面密度でＣｒめっきを行うことで、鋼板の片面若しくは両面にＣｒめっき層を形成する工程と、Ｃｒめっき層の上に３～２６．７ｇ／ｍ２の面密度でＮｉめっきをすることで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成する工程と、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された鋼板を非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気中、６００℃～９００℃の温度で０秒より大きく６０秒以下の時間保持する工程と、を含むことを特徴とする、めっき鋼板の製造方法が提供される。
　ここで、Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５～２８．８ｇ／ｍ２であり、Ｎｉめっき層のＮｉめっき付着量は３．０～２６．７ｇ／ｍ２であり、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比は、０．９～５．０であってもよい。
　また、以下の条件（ａ）、（ｂ）が満たされてもよい。
（ａ）前記Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下である。
（ｂ）Ｎｉめっき層のＮｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件のうち、少なくとも一方が満たされる。
　本発明に係るめっき鋼板は耐熱性及び生産性に優れる。
本実施形態に係るＮｉ－Ｃｒめっき鋼板の皮膜断面の模式図の一例である。 本実施形態に係るめっき鋼板のグロー放電発光分析法による分析例である。
　＜１．めっき鋼板の全体構成＞
　本実施形態に係るめっき鋼板は、鋼板と、鋼板上に形成された合金めっき層とを備える。本実施形態で使用可能な鋼板は特に制限されず、熱延鋼板、冷延鋼板など一般に公知の鋼板を用いることができる。鋼種もＡｌキルド鋼、Ｔｉ、Ｎｂなどを添加した極低炭素鋼、及び、これらにＰ、Ｓｉ、Ｍｎなどの元素を添加した高張力鋼でもよい。なお、鋼板は冷延鋼板であることが好ましい。合金めっき層は、以下に説明する特徴構成を有する。このため、本実施形態に係るめっき鋼板は、高い耐熱性及び生産性を有する。
　＜２．合金めっき層の構成＞
　つぎに、本実施形態に係る合金めっき層の構成について詳細に説明する。合金めっき層は、質量％で、Ｃｒを５～９１％、Ｆｅを１０％以下含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物からなる。なお、以下の説明では、特に断りがない限り、各成分の濃度は質量％を意味するものとする。また、各成分の濃度は、特に断りがない限り、合金めっき層の厚み方向の全域に存在する成分の濃度を意味するものとする。また、各成分の濃度は、グロー放電分析（ＧＤＳ：Ｇｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定可能である。合金めっき層がこのような成分を有するので、合金めっき層内には、耐熱性に優れるＮｉ－Ｃｒ合金層、及び鋼板との密着性に優れるＣｒ－Ｆｅ合金層が形成される。合金めっき層は、これらの合金層を有し、さらに後述する条件を満足する。これにより、本実施形態に係るめっき鋼板は、優れた耐熱性と耐食性を発現する。さらに、めっき鋼板は、熱処理に要する時間、すなわち保持時間が短いので、生産性にも優れる。熱処理については後述する。
　合金めっき層中のＣｒ濃度が５％未満となる場合、合金めっき層中にＮｉ－Ｃｒ合金層が十分に形成されない。このため、目的の耐熱性を得ることが出来ない。また、Ｃｒ濃度が９１％を超えるとＮｉ／Ｃｒ＞１である領域を３００ｎｍ以上確保することが困難となるので、後述する不具合が生じる虞がある。また、合金めっき層中のＦｅ濃度が１０％を超える場合、合金めっき層中のＦｅを起点として合金めっき層の酸化が進行するので、めっき鋼板の耐熱性及び耐食性が低下する。
　合金めっき層中のＮｉ濃度は、合金めっき層の最表面（露出面）から鋼板側に向かって漸減する。さらに、合金めっき層の最表面から３００ｎｍ以上の領域において、Ｎｉ濃度とＣｒ濃度の比がＮｉ／Ｃｒ＞１となっている。
　合金めっき層が上記構成を有することによって、めっき鋼板の高温下での酸化が抑制される。すなわち、耐熱性が向上する。Ｎｉ／Ｃｒ＞１である領域の厚みが３００ｎｍ未満となる場合、Ｃｒが合金めっき層の最表面に露出しやすくなる。そして、最表面に露出したＣｒは、高温下で大気中の酸素及び窒素を吸収し、脆化しうる。すなわち、最表面に露出したＣｒは、めっき鋼板の耐熱性を損ねる可能性がある。Ｎｉ／Ｃｒ＞１である領域の厚みは、好ましくは１０００ｎｍ以上、さらに好ましくは２０００ｎｍ以上である。尚、Ｎｉ／Ｃｒ＞１である領域の厚みが５０００ｎｍより大きくなる場合は、製造工程においてＮｉめっきを大量に電析させる必要があったり、長時間の加熱を要したりするため経済的ではない。このため、領域の厚みは５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、合金めっき層中のＦｅ濃度（質量％）は、鋼板側から合金めっき層の最表面に向かって漸減する。さらに、合金めっき層の最表面におけるＦｅ濃度は０．５％以下となっている。具体的には、合金めっき層の最表面から１０ｎｍの深さ範囲におけるＦｅ濃度は０．５％以下となっている。Ｆｅが合金めっき層の最表面に０．５％を超えて存在すると、最表面のＦｅを起点に合金めっき層の酸化が進行するため、めっき鋼板の耐食性及び耐熱性を低下させてしまう虞がある。めっき最表面におけるＦｅ濃度は０．１％以下とすることがより好ましい。
　また、合金めっき層中には、Ｃｒ及びＦｅを含む合金層（以下、「Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層」とも称する）が形成される。Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層は、合金めっき層と鋼板との界面の近傍に形成される。Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層としては、例えば、Ｃｒ－Ｆｅ合金層及びＮｉ－Ｃｒ－Ｆｅ合金層が挙げられる。これらのうち、何れかが合金めっき層中に形成される場合もあるし、両方が合金めっき層中に形成される場合もある。そして、Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の総厚み（複数種類のＣｒ－Ｆｅ含有合金層が形成される場合には、これらの総厚み）は、５００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下である。Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層は、鋼板と合金めっき層との密着性を高めることができる。Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の厚みが５００ｎｍ未満となる場合、合金めっき層と鋼板との密着性が十分ではない。
　また、Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層が厚すぎる場合、耐熱環境において、合金めっき層中のＦｅが合金めっき層の最表面へ拡散され易くなる。合金めっき層中のＣｒ濃度を高くすることでＦｅの拡散は緩和される。しかし、Ｃｒ濃度を高くすることは経済上、環境上望ましくない。したがって、安定した耐熱性能の確保、経済性、及び環境上の観点から、Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の厚みの合計を２０００ｎｍ以下とする必要がある。
　合金めっき層の鋼板への全付着量（以下、「合金めっき付着量」とも称する）は４．５～５５．５ｇ／ｍ２である。合金めっき付着量が４．５ｇ／ｍ２未満となる場合、十分な耐熱性を確保することは困難である。めっき鋼板の耐熱性を高める観点からは、合金めっき付着量は１０ｇ／ｍ２以上とすることがより好ましい。合金めっき付着量が５５．５ｇ／ｍ２を超えると生産性の低下やコストが増加するだけで性能の向上が認められない。また、合金めっき層の最表面から深さ１０ｎｍまでの領域中に、Ｃｒが０～３５％、Ｎｉが６５～１００％、Ｆｅが０．５％以下の濃度で含まれることが好ましい。
　上記領域におけるＣｒ濃度が３５％超であると、合金めっき層の最表面に多くのＣｒが露出する可能性がある。これらのＣｒは、高温下で大気中の酸素及び窒素を吸収し、脆化しうる。したがって、めっき鋼板の耐熱性が損なわれる可能性がある。また、上記領域におけるＦｅ濃度が０．５％を超えると、合金めっき層の最表面に多くのＦｅが露出する可能性がある。これらのＦｅは、大気中の酸素により酸化する。このため、めっき鋼板の耐食性、耐熱性が低下する可能性がある。耐食性及び耐熱性の観点から、上記領域における各めっき成分の濃度は、好ましくはＣｒが０～１５％、Ｎｉが８５～１００％、Ｆｅが０．１％であり、さらに好ましくは、Ｃｒが０～４％、Ｎｉが９６～１００％、Ｆｅが０％である。
　Ｎｉ、或いはＮｉ－Ｃｒ合金は高温雰囲気での安定性にすぐれるが、Ｎｉ或いはＮｉ－Ｃｒ合金のみを鋼板にめっきした場合、めっき層は、高温酸化雰囲気で、めっき層と鋼板との界面に生成したスケールとともに剥離してしまう。このため、本実施形態では、合金めっき層と鋼板との界面の近傍にＣｒを多く含有させる。これにより、合金めっき層と鋼板との高温環境下での密着性を高めている。この観点から、合金めっき層と鋼板と界面の近傍には、Ｃｒ－Ｆｅ合金層が３００ｎｍ以上の厚さで形成されていることが好ましい。
　めっきの構成は耐熱性能が好ましい組み合わせの順に、
　１．合金めっき層の最表面からＮｉ層、Ｎｉ－Ｃｒ合金層、Ｃｒ層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層（図１参照）
　２．合金めっき層の最表面からＮｉ層、Ｎｉ－Ｃｒ合金層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層
　３．合金めっき層の最表面からＮｉ層、Ｎｉ－Ｃｒ合金層、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ合金層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層
　４．合金めっき層の最表面からＮｉ層、Ｎｉ－Ｃｒ合金層、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ合金層
　５．合金めっき層の最表面からＮｉ－Ｃｒ合金層、Ｃｒ層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層、
　６．合金めっき層の最表面からＮｉ－Ｃｒ合金層、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ合金層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層、
　７．合金めっき層の最表面からＮｉ－Ｃｒ合金層、Ｃｒ－Ｆｅ合金層
　８．合金めっき層の最表面からＮｉ－Ｃｒ合金層、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ合金層である。
　いずれの構成でも、Ｎｉ－Ｃｒ合金層が含まれる。すなわち、本実施形態では、Ｎｉ－Ｃｒ合金層の存在が重要であり、Ｎｉ－Ｃｒ合金層によって所望の耐熱性等が実現される。
　なお、合金めっき層中の各成分の濃度は、グロー放電分析（ＧＤＳ：Ｇｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定可能である。このグロー放電分析によって、各成分の板厚方向の濃度分布を特定することができる。測定データの一例を図２に示す。横軸は合金めっき層の最表面からの距離（深さ）（μｍ）であり、縦軸は各成分の濃度（質量％）である。図２の結果を示すめっき鋼板は、以下の工程で作製されたものである。すなわち、冷延鋼板上に７．２ｇ／ｍ２の付着量でＣｒめっきを行った。ついで、Ｃｒめっき層の上に付着量１０ｇ／ｍ２でＮｉめっきを行った。ついで、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された冷延鋼板を焼鈍炉に投入した。ついで、焼鈍炉の内部温度を８２０℃まで８２秒で昇温した、冷延鋼板を２０秒間保持した。以上の工程により、めっき鋼板を得た。また、測定条件は表１に示す通りである。後述する実施例でも、同様の測定条件で各成分の濃度を測定した。また厚み方向全域での濃度は、測定データを深さ方向で積分した積分値に基づいて算出可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらに、本発明者は、めっき鋼板の長時間での耐熱性を高めるために必要な合金めっき層の組成について鋭意検討した。上述したように、合金めっき層の耐熱性を高めるためには、合金めっき層中にＮｉ－Ｃｒ層を形成する必要がある。合金めっき層中にどの程度Ｃｒ－Ｎｉ層が形成されるかは、合金めっき層中のＣｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）、Ｎｉめっき付着量（ｇ／ｍ２）、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比に依存する。このため、本発明者は、合金めっき層中のＣｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）、Ｎｉめっき付着量（ｇ／ｍ２）、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が重要であることを見出した。ここで、Ｃｒめっき付着量は、合金めっき層の単位面積かつ厚さ方向の全域に含まれるＣｒの質量を意味し、Ｎｉめっき付着量は、合金めっき層の単位面積かつ厚さ方向の全域に含まれるＮｉの質量を意味する。また、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比は、Ｃｒめっき付着量をＮｉめっき付着量で除算した値である。Ｃｒめっき付着量及びＮｉめっき付着量は、合金めっき層中のＣｒ濃度及びＮｉ濃度に基づいて算出可能である。
　具体的には、合金めっき層中のＣｒめっき付着量は３．５～２８．８ｇ／ｍ２であり、合金めっき層中のＮｉめっき付着量は３．０～２６．７ｇ／ｍ２であり、合金めっき層中のＣｒ／Ｎｉめっき付着量比は、０．９～５．０であることが好ましい。この場合、長時間での耐熱性がさらに向上する。
　また、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比が５．０を超える場合、めっき鋼板を高温下に長時間曝露した際に、Ｃｒが窒素及び酸素を吸収し脆化してしまう。また、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比が０．９未満となる場合、大量のＮｉがＦｅと合金化してしまう。Ｎｉ－Ｆｅ合金は、酸化された際に鋼板から剥離しやすい。したがって、合金めっき層の耐熱性が低下する。
　ここで、Ｃｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きいことが好ましい。Ｎｉめっき付着量は、３．０～１５．０ｇ／ｍ２であることがより好ましく、５．０～１０．０ｇ／ｍ２であることがより好ましい。また、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比は、１．２～３．０であることがより好ましい。この場合、長時間での耐熱性がさらに向上する。
　さらに、Ｃｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）、Ｎｉめっき付着量（ｇ／ｍ２）、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比は、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たすことがより好ましい。この場合、長時間での耐熱性がさらに向上する。
（ａ）Ｃｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下である。
（ｂ）Ｎｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件のうち、少なくとも一方が満たされる。
　ここで、条件（ｂ）に関しては、Ｎｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件の両方が満たされることがより好ましい。
　＜めっき鋼板の製造方法＞
　次に、本実施形態に係るめっき鋼板の製造方法について述べる。めっき鋼板の製造方法は概略以下の通りである。まず、鋼板の片面若しくは両面に、１．５～２８．８ｇ／ｍ２の付着量でＣｒめっきを行うことで、鋼板の片面若しくは両面にＣｒめっき層を形成する。ついで、Ｃｒめっき層の上に３～２６．７ｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっきをすることで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成する。ついで、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された鋼板を非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気中、６００℃～９００℃の温度で０秒より大きく６０秒以下の時間保持する。以上の工程により、本実施形態に係るめっき鋼板を作製する。製造方法の詳細は以下の通りである。
　まず、鋼板を脱脂、及び酸洗処理する。ついで、鋼板の片面若しくは両面に１．５～２８．８ｇ／ｍ２の付着量でＣｒめっきを行う。これにより、鋼板上にＣｒめっき層を形成する。Ｃｒめっきの方法は特に制限されないが、例えば電解法であってもよい。Ｃｒめっきを電解法で行う場合、めっき浴条件等の製造条件は特に制限されるものではない。
　Ｃｒめっき付着量が１．５ｇ／ｍ２未満となる場合、高温環境下での合金めっき層の密着性に効果のあるＣｒ－Ｆｅ含有合金層を十分に形成できない。このため、Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の総厚さを３００ｎｍ以上形成するのが困難となる。またＣｒめっき付着量が２８．８ｇ／ｍ２よりも多い場合、めっき処理の長時間化等のためにＣｒめっき処理に要する経費が増大する。このため、経済的ではない。また、曲げなどの加工性も低下する。Ｃｒめっき付着量は、２．０～１５．０ｇ／ｍ２であることが好ましく、３．５～６ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。なお、めっき鋼板の長時間での耐熱性を向上させるという観点からは、Ｃｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きいことが好ましい。
　ついで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっきを行うことで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成する。Ｎｉめっきの方法は特に問われないが、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成する場合、ｐＨの低いＮｉストライク浴などを用いてもよい。なお、Ｎｉストライク浴の条件は特に制限されない。
　Ｎｉめっき付着量が３．０ｇ／ｍ２未満となる場合、下地のＣｒをＮｉめっき層で十分に被覆できない。このため、熱処理後のＮｉ－Ｃｒ合金層は薄く、不均一となる。さらに、Ｎｉ／Ｃｒ＞１となる領域の厚みを３００ｎｍ以上とするのが困難となる。このため、耐熱性のある合金めっき層が得られない。さらに、この場合、焼成を行ってもＣｒめっき層の純度は高いままである。さらに、Ｃｒめっき層はＮｉめっき層による被覆が不十分である。そして、純度の高いＣｒめっき層は、室温下で脆化しやすいだけでなく、高温下では酸素及び窒素を吸収してさらに脆化しやすい。この点でも耐熱性が低下してしまう。
　一方、Ｎｉめっき付着量が２６．７ｇ／ｍ２よりも多い場合、Ｎｉめっき処理経費の増大、めっき処理の長時間化等のためにＮｉめっき処理に要する経費が増大する。このため、経済的ではない。さらに、Ｎｉめっき層とＣｒめっき層との密着性も低下する。このため、曲げ加工などでこれらの層の界面（具体的には、Ｎｉ＞Ｃｒとなる層とＮｉ＜Ｃｒとなる層との界面）で合金めっき層の一部が剥離しやすくなる。上記の観点から、Ｎｉめっき付着量は、３．０～１５．０ｇ／ｍ２であることが好ましく、５．０～１０．０ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。
　さらに、Ｃｒめっき付着量及びＮｉ付着量は、合金めっき層中のＣｒ濃度が５～９１％となるように調整される。その後、以下の熱処理が行われることで、上述した要件が満たされる合金めっき層が鋼板上に形成される。
　ついで、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された鋼板を熱処理する。具体的には、当該鋼板を非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気中、６００℃～９００℃の温度で０秒より大きく６０秒以下の時間保持する。このように、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された鋼板の熱処理は、Ｃｒめっき層の端面またはＮｉめっき層中のピンホールからのＣｒめっき層の酸化を防止するために、非酸化性雰囲気または還元性雰囲気で行われる。ここで、非酸化性雰囲気または還元性雰囲気としては、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、あるいはこれらの混合ガス雰囲気等が挙げられる。加熱方法は、特に制限されず、炉加熱、通電加熱、誘導加熱等を問わない。当該熱処理により、鋼板、Ｎｉめっき層及びＣｒめっき層内の各成分が拡散する。例えば、Ｃｒめっき層内のＣｒがＮｉめっき層内に拡散し、Ｎｉめっき層中のＮｉがＣｒめっき層内に拡散する。また、鋼板中のＦｅがＣｒめっき層及びＮｉめっき層内に拡散する。なお、熱処理を行わない場合、上述した合金めっき層が得られないだけでなく、Ｎｉめっき層とＣｒめっき層との密着性が不十分になる。特に、ワット浴等を用いてＮｉめっき層を厚く形成した場合、密着性が特に不十分になる。
　昇温速度は特に制限されず、従来のめっき鋼板の製造ラインで行われる加熱処理と同程度の昇温速度であればよい。ただし、目標到達温度までに１２０秒より長い時間経過してしまうと、熱拡散の時間が長くなり経済的でない上、Ｆｅが表面まで拡散してきてしまう可能性がある。このため、目標到達温度までの所要時間は１２０秒以下であることが好ましい。
　各成分の拡散速度は拡散係数の平方根に比例する。Ｆｅに関しては、温度の高いγＦｅの拡散係数が、温度の低いαＦｅの拡散係数よりも小さい。またγＦｅが拡散すると、冷却に伴うＦｅの相変態により鋼板の変形が生じ易い。特に、鋼板が薄い場合、鋼板の変形が顕著に現れる。その一方、αＦｅは、粒界で速く拡散する傾向がある。このため、熱処理温度は９００℃以下であること、すなわち、ＦｅをαＦｅの状態で拡散させることが好ましい。一方、熱処理温度が６００℃未満となる場合、αＦｅであっても拡散速度が遅くなる。このため、拡散に長時間を要し生産性に劣る。したがって、熱処理温度、すなわち保持温度は６００～９００℃となる。
　また、昇温後の保持時間は、０秒より大きく６０秒以下とする。好ましくは１～３０秒とする。保持時間が６０秒より長い場合、合金めっき層の最表面のＮｉ及びＣｒの濃度比がＮｉ／Ｃｒ＜１となる可能性がある。特に、Ｎｉめっき付着量が小さいほど、この可能性が大きくなる。また、Ｃｒ－Ｆｅ層の厚さが２０００ｎｍよりも厚くなってしまい、Ｆｅが合金めっき層の最表面まで拡散してしまうため、耐熱性が低下してしまう。
　なお、保持温度及び保持時間は、Ｃｒめっき付着量及びＮｉめっき付着量に応じて上記範囲内で調整される。すなわち、上述した要件が満たされる合金めっき層が鋼板上に形成されるように、保持温度及び保持時間が調整される。
　熱処理後、めっき鋼板を冷却する。ここで、冷却速度は特に制限されず、従来のめっき鋼板の製造ラインで行われる冷却処理と同程度の冷却速度であれば良い。
　さらに、本発明者は、めっき鋼板の耐熱性（特に、長時間での耐熱性）を高めるために必要な熱処理条件について鋭意検討した。熱処理中にＮｉが合金めっき層中に熱拡散しすぎてしまうと、高温酸化雰囲気においてＮｉ－Ｆｅ層が鋼板から剥離してしまう。Ｎｉが合金めっき層中にどの程度拡散するかは、保持温度及び保持時間だけでなく、Ｃｒめっき付着量にも依存する。この結果、本発明者は、Ｃｒめっき付着量と保持温度及び保持時間との間に強い相関があることを見出した。具体的な熱処理条件は以下の通りである。なお、熱処理条件が以下の条件を満たす場合、めっき鋼板の曲げ加工性も向上する。
　Ｃｒめっき付着量が１．５～３．５ｇ／ｍ２となる場合、保持温度は６００℃であり、保持時間はなるべく短い（例えば、１秒未満である）ことが好ましい。
　Ｃｒめっき付着量が３．５ｇ／ｍ２より大きく６．０ｇ／ｍ２以下となる場合、保持温度は６００～８００℃であり、保持時間の上限値は以下の数式（１）、（２）で求められる基準時間の５倍以下であることが好ましい。保持時間の下限値は１０秒以上であることが好ましい。
　Ｔ＝ｋＴ０　　　（１）
　Ｔ０＝－０．１５＊（Ｈ－６００）＋５０　　　（２）
　ここで、数式（１）、（２）中、Ｔは基準温度であり、Ｔ０はＣｒめっき付着量が６ｇ／ｍ２となる際の基準時間である。ｋは補正係数であり、焼成対象のＣｒめっき層のＣｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）を６ｇ／ｍ２（すなわち、最大付着量）で除算した値である。Ｈは保持温度である。
　Ｃｒめっき付着量が６．０ｇ／ｍ２より大きく１５．０ｇ／ｍ２以下となる場合、保持温度は６５０～８００℃であり、保持時間の上限値は以下の数式（３）、（４）で求められる基準時間の５倍以下であることが好ましい。保持時間の下限値は１０秒以上であることが好ましい。
　Ｔ＝ｋＴ０　　　（３）
　Ｔ０＝－０．１３＊（Ｈ－６００）＋５０　　　（４）
　ここで、数式（３）、（４）中、Ｔは基準温度であり、Ｔ０はＣｒめっき付着量が１５．０ｇ／ｍ２となる際の基準時間である。ｋは補正係数であり、焼成対象のＣｒめっき層のＣｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）を１５．０ｇ／ｍ２（すなわち、最大付着量）で除算した値である。Ｈは保持温度である。
　Ｃｒめっき付着量が１５．０ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下となる場合、保持温度は７００～９００℃であり、保持時間の上限値は以下の数式（５）、（６）で求められる基準時間の５倍以下であることが好ましい。保持時間の下限値は１０秒以上であることが好ましい。
　Ｔ＝ｋＴ０　　　（５）
　Ｔ０＝－０．１２＊（Ｈ－６００）＋６０　　　（６）
　ここで、数式（５）、（６）中、Ｔは基準温度であり、Ｔ０はＣｒめっき付着量が２８．８ｇ／ｍ２となる際の基準時間である。ｋは補正係数であり、焼成対象のＣｒめっき層のＣｒめっき付着量（ｇ／ｍ２）を２８．８ｇ／ｍ２（すなわち、最大付着量）で除算した値である。Ｈは保持温度である。
　熱処理条件が上述した要件を満たす場合、少なくとも短時間での耐熱性が向上する。この熱処理条件が満たされることに加え、Ｃｒめっき付着量、Ｎｉめっき付着量、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が上述した要件を満たす場合、短時間での耐熱性のみならず、長時間での耐熱性が向上する。
　以上により、本実施形態に係るめっき鋼板は、耐熱性のみならず、耐食性及び密着性に優れる。さらに、めっき鋼板の製造方法によれば、保持時間が短いので、本実施形態に係るめっき鋼板を高い生産性で作製することができる。
　＜実験例１＞
　実験例１では、本実施形態に係るめっき鋼板が高い耐熱性を有することを確認するために、以下の実験を行った。まず、鋼板として、冷延鋼板（厚み：０．８ｍｍ）を準備した。ついで、冷延鋼板にアルカリ脱脂および硫酸酸洗を施すことで、冷延鋼板の水濡れ性を十分確保した。ついで、冷延鋼板にＣｒめっきを行うことで、冷延鋼板の上にＣｒめっき層を形成した。Ｃｒめっきは、電解法により行った。めっき条件は下記（Ａ）に示す。また、Ｃｒめっき付着量を表２に示す。ついで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっきを施すことで、Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成した。Ｎｉめっきも電解法によって行い、めっき浴としてストライク浴を使用した。めっき条件を下記（Ｂ）に示す。また、Ｎｉめっき付着量を表２に示す。
　（Ａ）電解Ｃｒめっき
　（１）めっきの浴成分―サージェント浴
クロム酸－２５０ｇ／ｌ
硫酸－３ｇ／ｌ
　（２）電解条件
温度－５０℃
電流密度－３０Ａ／ｄｍ２
　（Ｂ）電解Ｎｉめっき
・ストライク浴
　（１）めっき浴成分
　塩化ニッケル－２４０ｇ／ｌ
　塩酸　１２５ｍｌ／ｌ
　（２）電解条件
　ｐＨ－１．０～１．５
　温度－室温（２５℃）
　電流密度－４Ａ／ｄｍ２
・ワット浴
　（１）めっき浴成分
　硫酸ニッケル－２４０ｇ／ｌ
　塩化ニッケル－４５ｇ／ｌ
　ほう酸－３０ｇ／ｌ
　（２）電解条件
　ｐＨ－３．５～４．５
　温度－５０℃
　電流密度－５Ａ／ｄｍ２
　ついで、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された冷延鋼板を焼鈍炉に投入した。焼鈍炉内は２体積％Ｈ２－９８体積％Ｎ２雰囲気とした。次いで、焼鈍炉の内部温度を表２に示す保持温度まで１０℃／ｓｅｃで昇温した。ついで、保持温度を表２に示す保持時間だけ維持した。ついで、Ｎ２ガスを用いてめっき鋼板を２００℃まで急冷した。この際の冷却速度は７０℃／ｓｅｃとした。その後、めっき鋼板を放冷した。以上の工程により、めっき鋼板の試料を作製した。本実験例１では、Ｃｒめっき付着量、Ｎｉめっき付着量、及び熱処理条件を様々に変更することで、複数種類の試料（水準）を作製した。各試料の組成を表２にまとめて示す。合金めっき層中の各成分の濃度は、グロー放電分析（ＧＤＳ：Ｇｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定した。測定条件は表１に示される。また、表２には、各成分の好ましい範囲も併記した。好ましい範囲から外れる数値に下線を付した。また、表２に示される「めっき層構造」は、合金めっき層の層構造の区分を示す。各区分と層構造との対応関係を表３に示す。
　＜耐熱性の評価＞
　作製した試料（めっき鋼板）の耐熱性を評価するために、試料を６００℃の大気雰囲気中に１２０時間曝露した。その後、試料を大気中で放冷してその表面の酸化状態を調査した。
　試験後、試料にＦｅ由来の赤錆が発生していたり、大気放冷中にめっきが剥離したりした場合は、耐熱性をＢ（Ｂａｄ）と評価し、試料表面が酸化しざらつきが多い場合には、耐熱性をＧ（Ｇｏｏｄ）と評価し、ざらつきが少ない場合には、耐熱性をＶＧ（Ｖｅｒｙ　Ｇｏｏｄ）と評価した。ＶＧの試料に関しては、さらに耐熱試験を行った。そして、合計２５０時間の段階でざらつきの少ない場合には、耐熱性をＥ（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）と評価し、ざらつきが多い場合には、評価をＶＧのままとした。なお、ざらつきに関しては以下の方法で評価した。すなわち、試験前後の合金めっき層の表面を目視で対比することで、試験後の合金めっき層の表面に凹凸（すなわち、ざらつき）が形成されているか否かを判定した。さらに、ざらつきが形成された領域の大きさが合金めっき層の全表面に対して５０％未満となる場合、ざらつきが少ないと判定し、ざらつきが形成された領域の大きさが合金めっき層の全表面に対して５０％以上となる場合、ざらつきが多いと判定した。なお、ざらつきが多くても実用上問題ない。結果を表２に示す。
＜密着性の評価（曲げ試験）＞
　作製試料の加工性を評価するために、ＪＩＳＨ８５０４めっきの密着性試験法のうち（ｊ）曲げ試験法を行った。ただし、ＪＩＳ記載の曲げ戻しは行わず、曲げた状態のまま、その後さらに（ｇ）引きはがし試験方法のうち（１）テープ試験方法をＪＩＳＺ　１５２２粘着テープを用いて行い、試料のめっき密着性を評価した。
　試料を曲げた段階でめっきが剥離した場合、密着性をＢ（Ｂａｄ）と評価し、試料の曲げ部にテープを貼り、剥がした際に一部のめっきがテープに付着した場合は、密着性をＧ（Ｇｏｏｄ）と評価し、テープでめっきが剥離しなかった場合は、密着性をＶＧと評価した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　＜実験例２＞
　実験例２では、Ｃｒめっき付着量、Ｎｉめっき付着量、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比、及び熱処理条件が耐熱性、特に長時間での耐熱性に与える影響についてさらに詳細に検討した。まず、実施例１と同様の方法で、Ｃｒめっき付着量、Ｎｉめっき付着量、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比、及び熱処理条件が異なる複数種類の試料（めっき鋼板）を作製した。各試料のめっき付着量及び熱処理条件を表４に示す。表４には、めっき付着量等の好ましい範囲も併記した。なお、実施例に相当する試料では、表２に示すパラメータが本実施形態の要件を満たすことを確認できた。
　＜耐熱性の評価＞
　作製した試料の耐熱性を評価するために、試料を６００℃の大気雰囲気中に１２０時間暴露した。ついで、試料を大気中で放冷してその表面の酸化状態を調査した（耐熱試験　短）。なお、以下の評価基準でＧ（Ｇｏｏｄ）以上となる試料をさらに２８０時間（すなわち、合計４００時間）曝露した（耐熱試験　長）。ついで、試料を大気中で放冷してその表面の酸化状態を調査した。
　各耐熱試験での表面の酸化状態は、以下の基準で評価した。Ｆｅ由来の赤錆の発生領域が合金めっき層の全表面に対して８０％以上となるか、または大気放冷中にめっきが剥離した場合は、耐熱性の評価をＢ（Ｂａｄ）とした。また、赤錆の発生領域が合金めっき層の全表面に対して３０％以上８０％未満となる場合（赤錆の発生が実用上問題ないレベルにある場合）には、耐熱性の評価をＧ（Ｇｏｏｄ）とした。また、赤錆の発生領域が合金めっき層の全表面に対して３０％未満となるか、あるいはざらつきが多い場合には、耐熱性の評価をＶＧ（Ｖｅｒｙ　Ｇｏｏｄ）と評価した。また、赤錆の発生領域がＶＧと同程度であり、かつ、表面がざらつき少ない（あるいはざらつきがない）場合には、耐熱性の評価をＥ（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）とした。ざらつきの評価は実験例１と同様にして行った。評価結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実験例１、２によれば、本実施形態に係るめっき鋼板は高い耐熱性を有することが明らかとなった。また、Ｃｒめっき付着量、Ｎｉめっき付着量、Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比、及び熱処理条件が所定の条件を満たす場合、長時間での耐熱性も向上することが明らかとなった。
　なお、一部の実施例（例えば、実験例１のＮｏ．１８等）では、曲げ試験での結果が若干悪くなった。上述したように、熱処理条件には、長時間耐熱性を満たすための条件が存在する。そして、熱処理条件がこの条件を満たす場合、曲げ加工性も向上する。したがって、実験例１のＮｏ．１８等の熱処理条件は、この条件が満たされなかったために、曲げ加工性が若干低下したと考えられる。例えば、実験例１のＮｏ．１８では、Ｃｒめっき付着量が７．５ｇ／ｍ２となるので、好ましい保持温度は６５０～８００℃となる。また、保持時間の基準時間は５０秒となる。このため、Ｎｏ．１８の保持温度及び保持時間はいずれも好ましい範囲よりも低い値となる。また、実験例２のＮｏ．２０、２１、２７によれば、保持温度及び保持時間のうち、少なくとも一方が好ましい範囲よりも大きい場合、長時間での耐熱性が低下することもわかった。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　以上説明したごとく本発明に係るめっき鋼板は耐熱性、高温試験後の密着性に優れ、高温環境下での部材として広く適用できる。
 

Claims (10)

  1. 　鋼板と、
    　前記鋼板の表面に形成された合金めっき層と、を有し、
    　前記合金めっき層は、質量％で、Ｃｒを５～９１％、Ｆｅを０．５～１０％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物であり、
    　前記合金めっき層中のＮｉ濃度が前記合金めっき層の最表面から鋼板側に向かって漸減し、
    　前記合金めっき層の最表面から３００ｎｍ以上の領域においてＮｉ濃度とＣｒ濃度の比がＮｉ／Ｃｒ＞１であり、
    　前記合金めっき層中のＦｅ濃度が鋼板側から前記合金めっき層の最表面に向かって漸減し、
    　前記合金めっき層の最表面におけるＦｅ濃度が０．５％以下であり、
    　前記合金めっき層中に形成され、Ｃｒ及びＦｅを含むＣｒ－Ｆｅ含有合金層の総厚みが５００～２０００ｎｍとなり、
    　前記合金めっき層の前記鋼板への全付着量が４．５～５５．５ｇ／ｍ２であることを特徴とするめっき鋼板。
  2. 　前記合金めっき層中のＣｒめっき付着量は３．５～２８．８ｇ／ｍ２であり、
    　前記合金めっき層中のＮｉめっき付着量は３．０～２６．７ｇ／ｍ２であり、
    　前記合金めっき層中のＣｒ／Ｎｉめっき付着量比は、０．９～５．０であることを特徴とする、請求項１記載のめっき鋼板。
  3. 　以下の条件（ａ）、（ｂ）が満たされることを特徴とする、請求項２記載のめっき鋼板。
    （ａ）前記Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下である。
    （ｂ）前記合金めっき層中のＮｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及び前記合金めっき層中のＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件のうち、少なくとも一方が満たされる。
  4. 　前記合金めっき層の最表面から深さ１０ｎｍまでの領域に質量％でＣｒが０～３５％、Ｎｉが６５～１００％、Ｆｅが０．５％以下の濃度で含まれることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のめっき鋼板。
  5. 　前記合金めっき層が、Ｎｉ－Ｃｒ合金層を有していることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のめっき鋼板。
  6. 　前記合金めっき層がＮｉ－Ｃｒ合金層の上層にＮｉ層を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
  7. 　前記Ｃｒ－Ｆｅ含有合金層の総厚みが３００ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
  8. 　請求項１～７の何れか１項に記載のめっき鋼板を製造するめっき鋼板の製造方法であって、
    　鋼板の片面若しくは両面に、１．５～２８．８ｇ／ｍ２の付着量でＣｒめっきを行うことで、前記鋼板の片面若しくは両面にＣｒめっき層を形成する工程と、
    　前記Ｃｒめっき層の上に３～２６．７ｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっきをすることで、前記Ｃｒめっき層の上にＮｉめっき層を形成する工程と、
    　前記Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層が形成された前記鋼板を非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気中、６００℃～９００℃の温度で０秒より大きく６０秒以下の時間保持する工程と、を含むことを特徴とする、めっき鋼板の製造方法。
  9. 　前記Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５～２８．８ｇ／ｍ２であり、
    　前記Ｎｉめっき層のＮｉめっき付着量は３．０～２６．７ｇ／ｍ２であり、
    　Ｃｒ／Ｎｉめっき付着量比は、０．９～５．０であることを特徴とする、請求項８記載のめっき鋼板の製造方法。
  10. 　以下の条件（ａ）、（ｂ）が満たされることを特徴とする、請求項９記載のめっき鋼板の製造方法。
    （ａ）前記Ｃｒめっき層のＣｒめっき付着量は３．５ｇ／ｍ２より大きく２８．８ｇ／ｍ２以下である。
    （ｂ）前記Ｎｉめっき層のＮｉめっき付着量が５．０～１０．０ｇ／ｍ２であるという条件、及びＣｒ／Ｎｉめっき付着量比が１．２～３．０であるという条件のうち、少なくとも一方が満たされる。
     
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