WO2023132327A1 - 溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法、表面処理鋼板及びその製造方法、並びに、塗装鋼板及びその製造方法 - Google Patents

溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法、表面処理鋼板及びその製造方法、並びに、塗装鋼板及びその製造方法 Download PDF

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film
steel sheet
resin
compound
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昌浩 吉田
章一郎 平
純久 岩野
洋平 佐藤
史嵩 菅野
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Jfeスチール株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
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    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

Definitions

  • the present invention relates to a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet and manufacturing method thereof, a surface-treated steel sheet and manufacturing method thereof, and a coated steel sheet and manufacturing method thereof, which have stably excellent corrosion resistance.
  • Hot-dip Al-Zn coated steel sheets represented by 55% Al-Zn, are known to exhibit high corrosion resistance among hot-dip galvanized steel sheets because they have both the sacrificial corrosion resistance of Zn and the high corrosion resistance of Al. It is Therefore, due to its excellent corrosion resistance, hot-dip Al-Zn coated steel sheets are mainly used in the field of building materials such as roofs and walls that are exposed to the outdoors for a long period of time, and in the field of civil engineering and construction such as guardrails, wiring and piping, and soundproof walls. .
  • the demand for materials with excellent corrosion resistance and maintenance-free materials is increasing in harsher usage environments such as acid rain due to air pollution, spraying of snow-melting agents to prevent road freezing in snowy areas, and development of coastal areas. Therefore, the demand for hot-dip Al-Zn coated steel sheets is increasing in recent years.
  • the coating film of the hot-dip Al-Zn coated steel sheet consists of a part ( ⁇ -Al phase) where Al containing supersaturated Zn has solidified into a dendrite, and a Zn-Al eutectic structure existing in the dendrite gap (interdendrite). It is characterized by having a structure in which a plurality of ⁇ -Al phases are laminated in the film thickness direction of the plating film. This characteristic film structure complicates the path of progression of corrosion from the surface, making it difficult for corrosion to progress easily. It is also known that it is possible to achieve superior corrosion resistance.
  • Patent Document 1 includes an Al-Zn-Si alloy containing Mg in the plating film, and the Al-Zn-Si alloy has a Molten Al-Zn-Si- alloy containing 60% by weight elemental aluminum, 37-46% by weight elemental zinc and 1.2-2.3% by weight Si, the concentration of Mg being 1-5% by weight
  • a Mg-based plated steel sheet is disclosed.
  • Patent Document 2 by including one or more of 2 to 10% Mg and 0.01 to 10% Ca in the plating film, corrosion resistance is improved, and the protective effect after the base steel plate is exposed A hot-dip Al-Zn-Si-Mg coated steel sheet is disclosed for the purpose of increasing the Furthermore, in Patent Document 3, a coating layer containing Mg: 1 to 15%, Si: 2 to 15%, Zn: 11 to 25% by mass, and the balance being Al and unavoidable impurities is formed. , A molten Al-Zn-Si-Mg system that improves the corrosion resistance of flat plates and end faces by reducing the size of intermetallic compounds such as Mg 2 Si phase and MgZn 2 phase in the plating film to 10 ⁇ m or less. A plated steel sheet is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet in which wrinkle-like irregularities are suppressed by containing 0.01 to 10% Sr in the plated film.
  • Patent Document 5 also discloses a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet in which 500 to 3000 ppm of Sr is contained in the plated film to suppress mottling defects.
  • the hot-dip Al-Zn-coated steel sheet described above has a problem that when used in a severely corrosive environment, white rust occurs due to corrosion of the coating film. Since this white rust causes deterioration of the appearance of steel sheets, development of plated steel sheets with improved white rust resistance is underway.
  • Patent Document 6 for the purpose of improving the white rust resistance of the processed part, the mass ratio of Mg in the Si-Mg phase to the total amount of Mg in the coating layer is optimized.
  • a -Mg-based plated steel sheet is disclosed.
  • Patent Document 7 blackening resistance and white rust resistance are improved by forming a chemical conversion film containing a urethane resin on the plating film of a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet. Techniques are disclosed.
  • coated steel sheets with a chemical conversion film, primer coating film, top coating film, etc. formed on the surface of the hot-dip Al-Zn coated steel sheet are subjected to bending such as 90-degree bending and 180-degree bending by press forming, roll forming, or embossing. Various processing is applied, and long-term coating film durability is required.
  • hot-dip Al-Zn coated steel sheets form a chemical conversion film containing chromate, and the primer coating also contains a chromate-based rust preventive pigment.
  • BACKGROUND ART Painted steel sheets are known which are coated with a topcoat film having excellent weather resistance such as a resin coating film or a fluororesin coating film.
  • Patent Document 8 discloses an aluminum-zinc alloy plating containing Al, Zn, Si and Mg on the surface of a steel material and adjusting the content of these elements.
  • the layer ( ⁇ ) is plated, and as an upper layer, a film ( ⁇ ) containing at least one compound (A) selected from titanium compounds and zirconium compounds as a film-forming component is formed, and an aluminum / zinc alloy plating layer ( A surface-treated hot-dip plated steel material is disclosed in which the mass ratio of the Si—Mg phase in ⁇ ) to the total amount of Mg in the coating layer is adjusted to 3% or more.
  • Patent Documents 1 to 3 the technique of incorporating Mg into the plating film as disclosed in Patent Documents 1 to 3 does not necessarily uniquely improve corrosion resistance.
  • corrosion resistance is improved only by including Mg in the coating components, but the above four elements (Al, Zn, The effects of components other than Si and Mg) and the characteristics of the metallic phase and intermetallic compound phase that make up the plating film were not taken into account, and it was not possible to speak uniformly about the superiority or inferiority of corrosion resistance.
  • Mg is an element that is easily oxidized
  • the Mg contained in the plating bath since Mg is an element that is easily oxidized, the Mg contained in the plating bath generates oxides (top dross) near the bath surface. FeAl-based compounds (bottom dross) containing iron unevenly distributed in the middle or bottom may occur, and these dross adhere to the surface of the plating film, causing convex defects and spoiling the appearance of the plating film surface. There was also fear.
  • the Mg 2 Si phase, MgZn 2 phase, and Si phase precipitate in the plating film. It is known. However, the effect of the precipitation amount and existence ratio of each phase on corrosion resistance has not been clarified.
  • the coated steel sheet As described above, it has been subjected to various processing such as 90-degree bending and 180-degree bending by press forming, roll forming, embossing, etc., and the long-term durability of the coating film is improved.
  • Patent Document 8 it was not always possible to stably obtain corrosion resistance and surface appearance after processing. It goes without saying that the corrosion resistance of a coated steel sheet is affected by the corrosion resistance of the underlying coated steel sheet. As for the surface appearance, the height difference of wrinkle-like defects is several tens of ⁇ m. Even if the surface is smoothed, the unevenness cannot be completely eliminated, and it is considered that the appearance improvement as a coated steel sheet cannot be expected.
  • the coating film becomes thin on the convex portions, there is a concern that the corrosion resistance may be locally lowered. Therefore, in order to obtain a coated steel sheet with excellent corrosion resistance and surface appearance, it is important to improve the corrosion resistance and surface appearance of the underlying plated steel sheet.
  • the inventors of the present invention conducted studies to solve the above problems, and found that the composition of the plating film of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg-coated steel sheet can be obtained only by controlling the concentrations of Al, Zn, Si and Mg. Not only that, but it is also important to control the concentration of elements contained as impurities, and among them, it was found that the deterioration of corrosion resistance can be effectively suppressed by appropriately controlling the Co content.
  • the Mg 2 Si phase and Si phase formed in the plating film of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet the amount of precipitation increases or decreases depending on the balance of each component in the plating film and the conditions for forming the plating film.
  • one of the phases may not be precipitated, and the corrosion resistance of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg coated steel sheet changes depending on the abundance ratio of these phases. 2
  • the corrosion resistance is stably improved when the Si phase is less than the Si phase or Si phase.
  • general techniques such as scanning electron microscopy are used to observe secondary electron images or backscattered electron images of the plating film from the surface or cross section. It is known that it is very difficult to distinguish between different phases, and it is possible to obtain microscopic information by observation using a transmission electron microscope, but macroscopic information such as corrosion resistance and appearance is known.
  • the present inventors focused on the X-ray diffraction method and used the intensity ratio of specific diffraction peaks of the Mg 2 Si phase and the Si phase to quantify the existence ratio of the phases. Furthermore, when the Mg 2 Si phase and Si phase satisfy a specific existence ratio in the plating film, it has been found that excellent corrosion resistance can be stably achieved. In addition, the present inventors controlled the Co content and the abundance ratio of the Mg 2 Si phase and Si phase in the plating film described above, and then controlled the Sr concentration in the plating bath to reduce wrinkles. It has also been found that the occurrence of unevenness defects can be reliably suppressed, and a plated steel sheet with excellent surface appearance can be obtained.
  • the present inventors also studied the chemical conversion film formed on the plating film, and found that the chemical conversion film is composed of a specific resin and a specific metal compound, thereby forming a chemical conversion film and a plating film. It has also been found that the affinity for and the antirust effect are enhanced, and the stable improvement of white rust resistance is improved. Furthermore, the present inventors also studied the chemical conversion film and the primer coating film formed on the plating film, and formed the chemical conversion film from a specific resin and a specific inorganic compound while forming the primer coating film. The inventors have also found that the composition of a specific polyester resin and an inorganic compound can improve the barrier properties and adhesion of the coating film, and can achieve excellent post-processing corrosion resistance even in the absence of chromate.
  • a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet comprising a plating film,
  • the plating film has a composition containing 45 to 65% by mass of Al, 1.0 to 4.0% by mass of Si, and 1.0 to 10.0% by mass of Mg, with the balance being Zn and unavoidable impurities,
  • the Co content in the unavoidable impurities is 0.080% by mass or less with respect to the total mass of the plating film
  • the diffraction intensity of Si and Mg Si in the plating film by an X-ray diffraction method has the following relationship:
  • a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet which satisfies (1).
  • Si (111): Diffraction intensity of the (111) plane of Si (plane spacing d 0.3135 nm)
  • Mg 2 Si (111): Diffraction intensity of the (111) plane of Mg 2 Si (d 0.3668 nm)
  • a method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet having a plating film The plating film is formed in a plating bath containing 45 to 65% by mass of Al, 1.0 to 4.0% by mass of Si, and 1.0 to 10.0% by mass of Mg, with the balance being Zn and unavoidable impurities. , comprising a hot-dip plating process in which the base steel plate is immersed, A method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet, characterized in that the Co content in the inevitable impurities of the plating bath is controlled to 0.080% by mass or less with respect to the total mass of the plating bath. .
  • a surface-treated steel sheet comprising a plating film of the hot dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet according to any one of 1 to 6 above and a chemical conversion film formed on the plating film,
  • the chemical conversion film includes at least one resin selected from epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, acrylic silicone resin, alkyd resin, polyester resin, polyalkylene resin, amino resin and fluorine resin, P compound, and Si compound.
  • a method for producing a surface-treated steel sheet comprising a plating film formed by the method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet according to 7 or 8 above, and a chemical conversion film formed on the plating film.
  • the chemical conversion film includes at least one resin selected from epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, acrylic silicone resin, alkyd resin, polyester resin, polyalkylene resin, amino resin and fluorine resin, P compound, and Si compound. , and at least one metal compound selected from Co compounds, Ni compounds, Zn compounds, Al compounds, Mg compounds, V compounds, Mo compounds, Zr compounds, Ti compounds, and Ca compounds.
  • the chemical conversion film contains (a): an anionic polyurethane resin having an ester bond and (b): an epoxy resin having a bisphenol skeleton in a total of 30 to 50% by mass, and containing (a) and (b) A resin component whose ratio ((a):(b)) is in the range of 3:97 to 60:40 by mass, 2 to 10% by mass of a vanadium compound, 40 to 60% by mass of a zirconium compound, and 0.5 to and an inorganic compound containing 5% by weight of a fluorine compound,
  • the coating film has at least a primer coating film, and the primer coating film contains a polyester resin having a urethane bond and an inorganic compound containing a vanadium compound, a phosphoric acid compound and magnesium oxide.
  • a method for producing a coated steel sheet in which a coating film is formed directly or via a chemical conversion film on the plating film formed by the method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet according to 7 or 8 above.
  • the chemical conversion film contains (a): an anionic polyurethane resin having an ester bond and (b): an epoxy resin having a bisphenol skeleton in a total of 30 to 50% by mass, and containing (a) and (b) A resin component whose ratio ((a):(b)) is in the range of 3:97 to 60:40 by mass, 2 to 10% by mass of a vanadium compound, 40 to 60% by mass of a zirconium compound, and 0.5 to an inorganic compound containing 5% by weight of a fluorine compound,
  • the coating film has at least a primer coating film, and the primer coating film contains a polyester resin having a urethane bond and an inorganic compound containing a vanadium compound, a phosphoric acid compound and magnesium oxide.
  • the present invention it is possible to provide a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet that stably has excellent corrosion resistance. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a surface-treated steel sheet having stably excellent corrosion resistance and white rust resistance, and a method for producing the same. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a coated steel sheet having stably excellent corrosion resistance and corrosion resistance of worked parts, and a method for producing the same.
  • the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet of the present invention has a plated film on the surface of the steel sheet.
  • the plating film has a composition containing 45 to 65% by mass of Al, 1.0 to 4.0% by mass of Si, and 1.0 to 10.0% by mass of Mg, with the balance being Zn and unavoidable impurities.
  • the Al content in the plating film is 45-65% by mass, preferably 50-60% by mass, in terms of the balance between corrosion resistance and operational aspects. This is because when the Al content in the plating film is at least 45% by mass, dendrite solidification of Al occurs, and a plating film structure mainly composed of a dendritic solidification structure of the ⁇ -Al phase can be obtained. Since the dendrite solidification structure is laminated in the film thickness direction of the plated film, the corrosion progression path becomes complicated, and the corrosion resistance of the plated film itself is improved.
  • the Al content in the plating film should be 65% by mass or less, preferably 60% by mass or less.
  • Si in the plating film mainly suppresses the growth of Fe-Al and/or Fe-Al-Si interfacial alloy layers generated at the interface with the base steel sheet, and does not deteriorate the adhesion between the plating film and the steel sheet. added for a purpose.
  • the Si content in the plating film exceeds 4.0% by mass, not only does the effect of suppressing the growth of the interfacial alloy layer saturate, but the excessive Si phase in the plating film promotes corrosion. Therefore, the Si content should be 4.0% by mass or less. Furthermore, the Si content in the plating film is preferably 3.0% by mass or less from the viewpoint of suppressing the existence of excessive Si phases. The Si content is preferably 1.0 to 3.0% by mass from the viewpoint of easily satisfying the relational expression (1) described later in relation to the Mg content described later.
  • the plating film contains 1.0 to 10.0% by mass of Mg.
  • Mg in the plated film, the above-mentioned Si can be present in the form of an intermetallic compound of the Mg 2 Si phase, and promotion of corrosion can be suppressed.
  • an MgZn 2 phase which is an intermetallic compound, is also formed in the plating film, resulting in the effect of further improving the corrosion resistance.
  • Mg content in the plating film is less than 1.0% by mass, Mg is used for solid solution in the ⁇ -Al phase, which is the main phase, rather than for forming the intermetallic compounds (Mg 2 Si, MgZn 2 ). Therefore, sufficient corrosion resistance cannot be secured.
  • the Mg content in the plating film is preferably 5.0% by mass or less from the viewpoint of suppressing dross generation during plating formation and facilitating plating bath management.
  • the content of Mg is preferably 3.0% by mass from the viewpoint of easily satisfying the relational expression (1) described later, considering compatibility with dross suppression. Therefore, it is more preferable to set the content of Mg to 3.0 to 5.0% by mass.
  • the plating film contains Zn and unavoidable impurities.
  • the unavoidable impurities contain Fe. This Fe is inevitably included in the plating bath due to elution of the steel sheet and bath equipment into the plating bath, and as a result of being supplied by diffusion from the base steel sheet during the formation of the interfacial alloy layer. to be included.
  • the Fe content in the plating film is usually about 0.3 to 2.0% by mass.
  • Other unavoidable impurities include Cr, Ni, Cu, Co, W and the like. These components are due to the elution of the WC-based and Co-Cr-W-based thermal spray coatings applied to the substrate steel plate, stainless steel equipment in the bath, and the equipment in the bath.
  • it is unavoidably included in the plating film by using the pot or bath equipment used in the production of the plated steel sheet to which these ingredients are intentionally added. will be
  • the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet of the present invention is characterized in that the content of Co in the unavoidable impurities is 0.080% by mass or less with respect to the total mass of the plating film. Since Co contained in the plating film may deteriorate the corrosion resistance of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet, the contents of Al, Zn, Si and Mg in the plating film described above are Deterioration of corrosion resistance can be suppressed by appropriately controlling Co content and suppressing the content of Co as an unavoidable impurity. From the same point of view, the Co content in the unavoidable impurities is preferably 0.020% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or less, and 0% by mass with respect to the total mass of the plating film. most preferably.
  • Co contained in the plating film mainly exists as a solid solution element in ⁇ -Al.
  • Co When Co is contained in a concentration exceeding the solid solubility limit, it may precipitate as an Fe-Co-Al-based compound or an Fe-Co-Al-Si-based compound in the alloy layer formed at the substrate iron-plating interface.
  • the total content of unavoidable impurities in the plating film is not particularly limited, but if it is contained excessively, it may affect various characteristics of the plated steel sheet, so the total content is 5.0% by mass or less. It is preferable to
  • the existence ratio of the Mg 2 Si phase and the Si phase generated in the plating film due to the inclusion of Mg and Si is set to a specific ratio. Control is important. The effects of these factors on corrosion resistance are currently being investigated, and there are many unclear points, but the following mechanism is presumed.
  • the existence ratio of Si and Mg 2 Si in the plating film is determined by using the diffraction peak intensity obtained by the X-ray diffraction method, and the relationship (1): Si (111) / Mg 2 Si (111) ⁇ 0.8.
  • Si (111) / Mg 2 Si (111) 0.8
  • the abundance ratio of Si to Mg 2 Si (Si (111)/Mg 2 Si (111)) is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, and preferably 0.2 or less. Especially preferred.
  • a method for measuring Si (111) and Mg 2 Si (111) by X-ray diffraction a part of the plating film is mechanically scraped off and powdered, and X-ray diffraction is performed (powder X line diffraction measurement method).
  • the amount of plating film required when performing powder X-ray diffraction measurement is 0.1 g or more from the viewpoint of measuring Si (111) and Mg 2 Si (111) with high accuracy. Any amount is sufficient, preferably 0.3 g or more.
  • the powder when the plating film is cut out, the powder may contain steel sheet components other than the plating film, but these intermetallic compound phases are contained only in the plating film, and the above-mentioned peak strength No effect.
  • the reason why the plating film is powdered and subjected to X-ray diffraction is that when X-ray diffraction is performed on the plating film formed on the plated steel sheet, the correct phase ratio is affected by the plane orientation of the solidification structure of the plating film. This is because it is difficult to calculate.
  • the concentrations of Al, Zn, Si, Mg and Co as an unavoidable impurity are controlled, and the corrosion resistance is improved more stably.
  • the diffraction intensity of Si in the plating film by the X-ray diffraction method satisfies the following relationship (2).
  • Si (111) 0
  • Si (111): Diffraction intensity of the (111) plane of Si (d 0.3135 nm) Since it is known to promote the dissolution of the ⁇ -Al phase, reducing the Si phase is also effective from the viewpoint of suppressing the dissolution of the ⁇ -Al phase.
  • the Si(111) diffraction peak intensity is set to zero.
  • the method for measuring the diffraction peak intensity of the (111) plane of Si by X-ray diffraction is as described above.
  • the method for satisfying the relationship (1) and relationship (2) described above is not particularly limited.
  • the balance of the Si content, the Mg content and the Al content in the plating film, Si and Mg 2 Si The existence ratio (diffraction intensity of Si (111) and Mg 2 Si (111)) can be controlled.
  • the balance of the Si content, the Mg content, and the Al content in the plating film does not necessarily satisfy the relationship (1) or the relationship (2) if it is set to a constant content ratio. It is necessary to change the content ratio of Mg and Al depending on the content (% by mass).
  • the diffraction intensity of Si (111) and Mg 2 Si (111) can be controlled so as to satisfy relations (1) and (2).
  • the plating film preferably contains 0.01 to 1.0% by mass of Sr.
  • Sr in the plating film, it is possible to more reliably suppress the occurrence of surface defects such as wrinkle-like irregularities, and to realize good surface appearance.
  • the wrinkle-like defects are wrinkle-like irregularities formed on the surface of the plating film, and are observed as whitish streaks on the surface of the plating film. Such wrinkle-like defects tend to occur when a large amount of Mg is added to the plating film.
  • the hot-dip plated steel sheet by including Sr in the plating film, Sr is preferentially oxidized over Mg in the surface layer of the plating film, and the oxidation reaction of Mg is suppressed, so that the wrinkle-like defects It is possible to suppress the occurrence of
  • the plating film has the effect of improving the stability of corrosion products and delaying the progress of corrosion in the same way as Mg described above, so that the total content of Cr, Mn , V, Mo, Ti, Ca, Sb and B are preferably further contained.
  • the reason why the total content of the above components is set to 0.01 to 10% by mass is that a sufficient corrosion retarding effect can be obtained and the effect will not be saturated.
  • the coating weight of the plating film is preferably 45 to 120 g/m 2 per side.
  • the coating weight of the plating film is 45 g/m 2 or more, sufficient corrosion resistance can be obtained even for applications that require long-term corrosion resistance, such as building materials. This is because, when it is m 2 or less, it is possible to achieve excellent corrosion resistance while suppressing the occurrence of plating cracks and the like during processing. From the same point of view, it is more preferable that the coating amount of the plating film is 45 to 100 g/m 2 .
  • a specific area of the plating film is dissolved and peeled with a mixed solution of hydrochloric acid and hexamethylenetetramine shown in JIS H 0401: 2013, and a method of calculating from the difference in steel sheet weight before and after peeling. can be derived.
  • a method of calculating from the difference in steel sheet weight before and after peeling. can be derived.
  • it can be determined by performing the above-described dissolution after sealing with a tape so that the plated surface of the non-target surface is not exposed.
  • the component composition of the plating film can be confirmed by immersing the plating film in hydrochloric acid or the like to dissolve it, and confirming the solution by ICP emission spectrometry, atomic absorption spectrometry, etc., as with the Co content described above.
  • This method is merely an example, and any method may be used as long as it can accurately quantify the component composition of the plating film, and is not particularly limited.
  • the plating film of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet obtained by the present invention has almost the same composition as the plating bath as a whole. Therefore, the composition of the plating film can be accurately controlled by controlling the composition of the plating bath.
  • the base steel sheet constituting the hot-dip Al-Zn-Si-Mg-coated steel sheet of the present invention is not particularly limited, and cold-rolled steel sheets, hot-rolled steel sheets, etc. are appropriately selected according to the required performance and standards. can be used.
  • the method for obtaining the base steel plate is not particularly limited.
  • a hot-rolled steel sheet and a pickling process may be used, and in the case of the cold-rolled steel sheet, a cold-rolling process may be further added.
  • a recrystallization annealing process or the like it is also possible to undergo a recrystallization annealing process or the like before the hot dip plating process.
  • a method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet according to the present invention is a method for producing a hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet having a plating film, wherein the plating film is formed by Al:
  • the hot-dip plating process is not particularly limited, except for the conditions of the plating bath, which will be described later.
  • it can be produced by washing, heating, and immersing the base steel sheet in a plating bath in a continuous hot-dip plating facility.
  • recrystallization annealing is performed to control the structure of the base steel sheet itself, and a nitrogen-hydrogen atmosphere or the like is applied to prevent oxidation of the steel sheet and reduce a small amount of oxide film existing on the surface. Heating in a reducing atmosphere is effective.
  • the composition of the plating film as a whole is almost the same as the composition of the plating bath, so Al: 45 to 65% by mass, Si: A composition containing 1.0 to 4.0% by mass and 1.0 to 10.0% by mass of Mg, with the balance being Zn and unavoidable impurities can be used.
  • the Co content in the inevitable impurities of the plating bath is controlled to 0.080% by mass or less with respect to the total mass of the plating bath. characterized by As described above, Co contained in the plating film may deteriorate the corrosion resistance of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet. Deterioration of corrosion resistance can be suppressed by appropriately controlling the content and further suppressing the content of Co as an unavoidable impurity.
  • the content of Co as an unavoidable impurity in the plating bath should be controlled to 0.080% by mass or less with respect to the total mass of the plating bath, and more preferably 0.020% by mass or less. It is more preferable to make it 0.001% by mass or less. If the Co content in the plating bath is 0.080% by mass or less, the produced hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet can have sufficiently excellent corrosion resistance. Further, when the Co content in the plating bath is 0.020% by mass or less, more excellent corrosion resistance can be obtained, and when it is 0.001% by mass or less, particularly excellent corrosion resistance can be obtained. Thus, the lower the Co content in the plating bath, the better the corrosion resistance of the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet. The Co content of is most preferably 0%.
  • the means for reducing the Co content in the plating bath is not particularly limited.
  • it is effective to suppress the elution of a Co--Cr--W-based thermal spray coating applied to equipment in a bath into the plating bath, so it is preferable to apply a thermal spray coating that does not contain Co.
  • a metal ingot with a low content of Co among impurities as a raw material of the plating bath.
  • the bath temperature of the plating bath is not particularly limited, it is preferably in the temperature range of (melting point +20°C) to 650°C.
  • the reason why the lower limit of the bath temperature is the melting point +20°C is that the bath temperature must be higher than the freezing point in order to perform the hot-dip plating process. This is to prevent coagulation due to a local temperature drop in the bath.
  • the upper limit of the bath temperature is set to 650°C because if it exceeds 650°C, rapid cooling of the plating film becomes difficult, and the interfacial alloy layer formed between the plating film and the steel sheet may become thick. Because.
  • the temperature of the substrate steel sheet that enters the plating bath is not particularly limited. It is preferable to control the temperature within ⁇ 20°C.
  • the immersion time of the base steel sheet in the plating bath is preferably 0.5 seconds or more. This is because if the time is less than 0.5 seconds, a sufficient plating film may not be formed on the surface of the base steel sheet.
  • the upper limit of the immersion time is not particularly limited, but if the immersion time is long, the interfacial alloy layer formed between the plating film and the steel sheet may become thicker, so it is more preferably 8 seconds or less.
  • the hot-dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet can also have a coating film formed on the plating film directly or via an intermediate layer, depending on the required performance.
  • the method for forming the coating film is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required performance. For example, forming methods such as roll coater coating, curtain flow coating, and spray coating can be used. After applying the coating material containing the organic resin, it is possible to form a coating film by heating and drying by means of hot air drying, infrared heating, induction heating, or the like.
  • the intermediate layer is not particularly limited as long as it is a layer formed between the plating film of the hot-dip plated steel sheet and the coating film.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention includes a plating film on the surface of the steel sheet and a chemical conversion film formed on the plating film.
  • the structure of the plating film is the same as that of the plating film of the hot dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet of the present invention described above.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention has a chemical conversion coating formed on the coating.
  • the chemical conversion coating may be formed on at least one side of the surface-treated steel sheet, and may be formed on both sides of the surface-treated steel sheet depending on the application and required performance.
  • the chemical conversion coating is at least selected from epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, acrylic silicon resins, alkyd resins, polyester resins, polyalkylene resins, amino resins and fluorine resins.
  • One kind of resin and at least one kind of metal selected from P compound, Si compound, Co compound, Ni compound, Zn compound, Al compound, Mg compound, V compound, Mo compound, Zr compound, Ti compound and Ca compound and a compound.
  • the resin constituting the chemical conversion film is selected from among epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, acrylic silicon resin, alkyd resin, polyester resin, polyalkylene resin, amino resin and fluororesin. At least one selected is used. From the same point of view, the resin preferably contains at least one of urethane resin and acrylic resin. In addition, addition polymers of the resins described above are also included in the resin constituting the chemical conversion film.
  • epoxy resin for example, bisphenol A type, bisphenol F type, novolak type epoxy resin, etc. are glycidyl etherified, bisphenol A type epoxy resin is added with propylene oxide, ethylene oxide or polyalkylene glycol, Glycidyl-etherified ones, aliphatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins, polyether epoxy resins, and the like can be used.
  • urethane resin for example, an oil-modified polyurethane resin, an alkyd-based polyurethane resin, a polyester-based polyurethane resin, a polyether-based polyurethane resin, a polycarbonate-based polyurethane resin, or the like can be used.
  • acrylic resin for example, polyacrylic acid and its copolymer, polyacrylic acid ester and its copolymer, polymethacrylic acid and its copolymer, polymethacrylic acid ester and its copolymer, urethane-acrylic acid
  • examples thereof include copolymers (or urethane-modified acrylic resins), styrene-acrylic acid copolymers, and the like, and those obtained by modifying these resins with other alkyd resins, epoxy resins, phenol resins, etc. can also be used.
  • acrylic silicone resin examples include those obtained by adding a curing agent to a resin having a hydrolyzable alkoxysilyl group at the side chain or terminal of an acrylic copolymer as a main agent. Moreover, when an acrylic silicon resin is used, excellent weather resistance can be expected in addition to corrosion resistance.
  • alkyd resins examples include oil-modified alkyd resins, rosin-modified alkyd resins, phenol-modified alkyd resins, styrenated alkyd resins, silicon-modified alkyd resins, acrylic-modified alkyd resins, oil-free alkyd resins, and high molecular weight oil-free alkyd resins. can be mentioned.
  • the polyester resin is a polycondensate synthesized by dehydrating and condensing a polycarboxylic acid and a polyalcohol to form an ester bond.
  • the polycarboxylic acid include terephthalic acid, 2, 6-naphthalenedicarboxylic acid and the like are used, and polyalcohols include, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like.
  • the polyester includes polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, and the like.
  • acrylic-modified polyester resins can also be used.
  • polyalkylene resin examples include ethylene-based copolymers such as ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, and carboxyl-modified polyolefin resins, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymers, and ethylene-based ionomers. and the like, and those obtained by modifying these resins with other alkyd resins, epoxy resins, phenol resins or the like can also be used.
  • ethylene-based copolymers such as ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, and carboxyl-modified polyolefin resins, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymers, and ethylene-based ionomers. and the like, and those obtained by modifying these resins with other alkyd resins, epoxy resins, phenol resins or the like can also be used.
  • the amino resin is a thermosetting resin produced by a reaction between an amine or an amide compound and an aldehyde, and includes melamine resin, guanamine resin, thiourea resin and the like. , it is preferable to use a melamine resin.
  • the melamine resin is not particularly limited, and examples thereof include butylated melamine resin, methylated melamine resin, aqueous melamine resin and the like.
  • fluororesin examples include fluoroolefin polymers and copolymers of fluoroolefins with alkyl vinyl ethers, synchroalkyl vinyl ethers, carboxylic acid-modified vinyl esters, hydroxyalkyl allyl ethers, tetrafluoropropyl vinyl ethers, and the like. When these fluororesins are used, not only corrosion resistance but also excellent weather resistance and excellent hydrophobicity can be expected.
  • Curing agents include urea resins (butylated urea resins, etc.), melamine resins (butylated melamine resins, butyl-etherified melamine resins, etc.), butylated urea/melamine resins, amino resins such as benzoguanamine resins, blocked isocyanates, oxazoline compounds, A phenol resin or the like can be used as appropriate.
  • the metal compounds constituting the chemical conversion film among P compounds, Si compounds, Co compounds, Ni compounds, Zn compounds, Al compounds, Mg compounds, V compounds, Mo compounds, Zr compounds, Ti compounds and Ca compounds, At least one selected from is used. From the same point of view, the metal compound preferably contains at least one of P compound, Si compound and V compound.
  • the P compound can improve corrosion resistance and sweat resistance by being contained in the chemical conversion film.
  • the P compound is a compound containing P, and may contain, for example, one or more selected from inorganic phosphoric acid, organic phosphoric acid, and salts thereof.
  • the inorganic phosphoric acid includes phosphoric acid, primary phosphate, secondary phosphate, tertiary phosphate, pyrophosphate, pyrophosphate, tripolyphosphoric acid, tripolyphosphate, phosphorous acid, phosphorous It is preferable to use one or more selected from acid salt, hypophosphorous acid, and hypophosphite.
  • Phosphonic acid phosphonic acid compound is preferably used as the organic phosphoric acid.
  • the phosphonic acid it is preferable to use one or more selected from nitrilotrismethylene phosphonic acid, phosphonobutanetricarboxylic acid, methyldiphosphonic acid, methylenephosphonic acid, and ethylidenediphosphonic acid.
  • the salt is preferably a salt of an element of Groups 1 to 13 in the periodic table, more preferably a metal salt, an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt. It is preferably one or more selected from metal salts.
  • the surface of the plating film is etched by the action of the P compound, and the constituent elements of the plating film, Al, Zn, Si and Mg, are incorporated and enriched.
  • a layer is formed on the plating film side of the conversion coating. By forming the thickened layer, the bond between the chemical conversion film and the surface of the plating film is strengthened, and the adhesion of the chemical conversion film is improved.
  • the concentration of the P compound in the chemical conversion treatment solution is not particularly limited, but can be 0.25% by mass to 5% by mass.
  • the concentration of the P compound is preferably 0.35% by mass or more, more preferably 0.50% by mass or more.
  • concentration of the P compound exceeds 5% by mass, not only will the life of the chemical conversion treatment solution be shortened, but also the appearance of the formed film will tend to be uneven, and the amount of P elution from the chemical conversion film will be reduced. increases, and there is a possibility that blackening resistance may decrease.
  • the concentration of the P compound is preferably 3.5% by mass or less, more preferably 2.5% by mass or less.
  • a chemical conversion treatment solution with a P compound concentration of 0.25% by mass to 5% by mass is applied and dried to reduce the adhesion of P in the chemical conversion film after drying.
  • Amounts can be from 5 to 100 mg/m 2 .
  • the Si compound is a component that serves as a skeleton for forming a chemical conversion film together with the resin, and can increase affinity with the plating film and form a uniform chemical conversion film.
  • the Si compound is a compound containing Si, and preferably contains, for example, one or more selected from silica, trialkoxysilane, tetraalkoxysilane, and a silane coupling agent.
  • silica can be used without particular limitation.
  • silica for example, at least one of wet silica and dry silica can be used.
  • colloidal silica which is a type of wet silica, for example, Snowtex O, C, N, S, 20, OS, OXS, NS manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. can be suitably used.
  • dry silica for example, AEROSIL 50, 130, 200, 300, 380 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. can be preferably used.
  • trialkoxysilane can be used without particular limitation.
  • the general formula: R 1 Si(OR 2 ) 3 (wherein R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and R 2 is the same or different alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) ) is preferably used.
  • Such trialkoxysilanes include, for example, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltriethoxysilane, and the like.
  • any tetraalkoxysilane can be used without particular limitation.
  • R is the same or different alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • examples of such tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and the like.
  • any agent can be used as the silane coupling agent without any particular limitation.
  • the Si compound undergoes dehydration condensation to form an amorphous chemical conversion film having a siloxane bond with a high barrier effect to shield corrosion factors. Also, by combining with the above-mentioned resin, a chemical conversion film having higher barrier properties is formed. Furthermore, in a corrosive environment, dense and stable corrosion products are formed in defective parts and damaged parts of the plating and film caused by processing, etc., and the combined effect with the above-mentioned plating film has the effect of suppressing corrosion of the base steel plate. be. At least one of colloidal silica and dry silica is preferably used as the Si compound from the viewpoint of being highly effective in forming stable corrosion products.
  • the concentration of the Si compound in the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film is 0.2% by mass to 9.5% by mass. If the concentration of the Si compound in the chemical conversion treatment solution is 0.2% by mass or more, a barrier effect due to the siloxane bond can be obtained. Corrosion resistance and perspiration resistance in the part are improved. Moreover, if the concentration of the Si compound is 9.5% by mass or less, the life of the chemical conversion treatment solution can be extended. By applying and drying a chemical conversion treatment solution with a Si compound concentration of 0.2 mass % to 9.5 mass %, the amount of Si attached to the chemical conversion film after drying can be 2 to 95 mg/m 2 .
  • the Co compound and the Ni compound can improve resistance to blackening. This is probably because Co and Ni have the effect of delaying the elution of water-soluble components from the film under corrosive environments.
  • Co and Ni are elements that are less likely to be oxidized than Al, Zn, Si, Mg, and the like. Therefore, by concentrating at least one of the Co compound and the Ni compound at the interface between the chemical conversion film and the plating film (forming a thickened layer), the thickened layer serves as a barrier against corrosion. As a result, blackening resistance can be improved.
  • Co By using the chemical conversion treatment liquid containing the Co compound, Co can be contained in the chemical conversion film and incorporated into the concentrated layer.
  • a cobalt salt is preferably used as the Co compound.
  • the cobalt salt it is more preferable to use one or more selected from cobalt sulfate, cobalt carbonate and cobalt chloride.
  • Ni can be contained in the chemical conversion film and incorporated into the concentrated layer.
  • a nickel salt is preferably used as the Ni compound. As the nickel salt, it is more preferable to use one or more selected from nickel sulfate, nickel carbonate and nickel chloride.
  • the concentration of the Co compound and/or Ni compound in the chemical conversion treatment solution is not particularly limited, but can be 0.25% by mass to 5% by mass in total. If the concentration of the Co compound and/or Ni compound is less than 0.25% by mass, the interfacial thickened layer becomes non-uniform, and not only does the corrosion resistance of the flat portion decrease, but also plating caused by defects, cut edges, processing, etc. There is also a risk that the corrosion resistance of the damaged part of the coating will also decrease. From the same point of view, it is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.75% by mass or more.
  • the concentration of the Co compound and/or Ni compound exceeds 5% by mass, the appearance of the formed film tends to be non-uniform, and corrosion resistance may decrease. From the same point of view, it is preferably 4.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less.
  • the total concentration of the Co compound and/or Ni compound is 0.25% by mass to 5% by mass, the total amount of Co and Ni deposited in the chemical conversion film after drying is 5 to 100 mg. / m2 .
  • a concentrated layer containing at least one of Al, Zn, and Mg can be formed on the plating film side of the chemical conversion film. .
  • the formed thickened layer can improve corrosion resistance.
  • the Al compound, the Zn compound, and the Mg compound are not particularly limited as long as they are compounds containing Al, Zn, and Mg, respectively, but are preferably inorganic compounds, such as salts, chlorides, It is preferably an oxide or hydroxide.
  • Examples of the Al compound include one or more selected from aluminum sulfate, aluminum carbonate, aluminum chloride, aluminum oxide and aluminum hydroxide.
  • Examples of the Zn compound include one or more selected from zinc sulfate, zinc carbonate, zinc chloride, zinc oxide, and zinc hydroxide.
  • Examples of the Mg compound include one or more selected from magnesium sulfate, magnesium carbonate, magnesium chloride, magnesium oxide and magnesium hydroxide.
  • the total concentration of the Al compound, Zn compound and/or Mg compound in the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film is preferably 0.25% by mass to 5% by mass.
  • the total concentration is 0.25% by mass or more, the concentrated layer can be formed more effectively, and as a result, the corrosion resistance can be further improved.
  • the total concentration is 5% by mass or less, the appearance of the chemical conversion film becomes more uniform, and the corrosion resistance of flat portions, defective portions, and damaged portions of the plating and film caused by processing is further improved.
  • V When the V compound is contained in the chemical conversion film, V moderately elutes in a corrosive environment, and likewise bonds with zinc ions, which are plating components that elute in a corrosive environment, to form a dense protective film.
  • the formed protective film can further improve corrosion resistance not only on the flat surface of the steel sheet, but also against defects, damaged parts of the plating film caused by processing, corrosion progressing from the cut end surface to the flat surface, and the like.
  • the V compound is a compound containing V, and includes, for example, one or more selected from sodium metavanadate, vanadyl sulfate, and vanadium acetylacetonate.
  • the V compound in the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film is preferably 0.05% by mass to 4% by mass. If the concentration of the V compound is 0.05% by mass or more, it is likely to dissolve in a corrosive environment and form a protective film, and the corrosion resistance of defective parts, cut edges, and damaged parts of the plating film caused by processing is improved. improves. On the other hand, when the concentration of the V compound exceeds 4% by mass, the appearance of the formed chemical film tends to be non-uniform, and the resistance to blackening is lowered.
  • the Mo compound By being contained in the chemical conversion film, the Mo compound can enhance the blackening resistance of the surface-treated steel sheet.
  • the Mo compound is a compound containing Mo, and can be obtained by adding one or both of molybdic acid and molybdate to a chemical conversion treatment solution.
  • the molybdate includes, for example, one or more selected from sodium molybdate, potassium molybdate, magnesium molybdate, and zinc molybdate.
  • the concentration of the Mo compound in the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film is preferably 0.01% by mass to 3% by mass.
  • concentration of the Mo compound is 0.01% by mass or more, the formation of oxygen-deficient zinc oxide is further suppressed, and blackening resistance can be further improved.
  • concentration of the Mo compound is 3% by mass or less, the life of the chemical conversion treatment solution can be further extended, and the corrosion resistance can be further improved.
  • the Zr compound and the Ti compound can prevent the chemical conversion film from becoming porous and densify the film. As a result, it becomes difficult for corrosive factors to permeate the chemical conversion coating, and the corrosion resistance can be enhanced.
  • the Zr compound is a compound containing Zr, and for example, one or more selected from zirconyl acetate, zirconyl sulfate, potassium zirconyl carbonate, sodium zirconyl carbonate, and ammonium zirconyl carbonate can be used.
  • the organic titanium chelate compound is preferable because it densifies the film when the chemical conversion treatment solution is dried to form the film, thereby obtaining more excellent corrosion resistance.
  • the Ti compound is a compound containing Ti, for example, one or more selected from titanium sulfate, titanium chloride, titanium hydroxide, titanium acetylacetonate, titanium octylene glycolate, and titanium ethylacetoacetate. can be used.
  • the total concentration of the Zr compound and/or Ti compound in the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film is preferably 0.2% by mass to 20% by mass. If the total concentration of the Zr compound and/or Ti compound is 0.2% by mass or more, the effect of suppressing permeation of corrosion factors is enhanced, and not only the corrosion resistance of the flat surface but also the plating film damage caused by defects, cut edges, and processing. The corrosion resistance of the part can be further improved. On the other hand, if the total concentration of the Zr compound and/or Ti compound is 20% by mass or less, the life of the chemical conversion treatment solution can be further extended.
  • the Ca compound By being contained in the chemical conversion film, the Ca compound can exhibit the effect of reducing the corrosion rate.
  • the Ca compound is a compound containing Ca, and examples thereof include oxides of Ca, nitrates of Ca, sulfates of Ca, and intermetallic compounds containing Ca. More specifically, the Ca compound includes CaO, CaCO 3 , Ca(OH) 2 , Ca(NO 3 ) 2.4H 2 O, CaSO 4.2H 2 O, and the like.
  • the content of the Ca compound in the chemical conversion coating is not particularly limited.
  • the chemical conversion film can contain various known components that are commonly used in the paint field, if necessary.
  • various surface conditioners such as leveling agents and antifoaming agents, dispersants, anti-settling agents, UV absorbers, light stabilizers, silane coupling agents, various additives such as titanate coupling agents, coloring pigments, and extender pigments.
  • various pigments such as glittering agents, curing catalysts, organic solvents, lubricants, and the like.
  • the chemical conversion coating preferably does not contain harmful components such as hexavalent chromium, trivalent chromium, and fluorine. This is because the chemical conversion treatment liquid for forming the chemical conversion film does not contain these harmful components, so that the safety is high and the environment is small.
  • the adhesion amount of the chemical conversion film is not particularly limited.
  • the adhesion amount of the chemical conversion film is preferably 0.1 to 3.0 g/m 2 , more preferably 0.5 to 2.5 g/m 2 . is more preferable.
  • the chemical conversion coating amount may be obtained by a method appropriately selected from existing methods, such as a method of measuring the amount of an element whose content in the coating is known in advance by fluorescent X-ray analysis of the coating. .
  • the method for forming the chemical conversion film is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required performance, manufacturing equipment, and the like.
  • the chemical conversion treatment solution is continuously applied by a roll coater or the like, and then hot air or induction heating is used to achieve a peak metal temperature (PMT) of about 60 to 200 ° C. It can be formed by drying.
  • PMT peak metal temperature
  • known methods such as an airless spray, an electrostatic spray, and a curtain flow coater can be appropriately employed in addition to the roll coater.
  • the chemical conversion film may be either a single layer film or a multilayer film as long as it contains the resin and the metal compound, and is not particularly limited.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention can form a coating film on the chemical conversion film, if necessary.
  • a method for producing a surface-treated steel sheet according to the present invention is a method for producing a surface-treated steel sheet including a plating film and a chemical conversion film formed on the plating film.
  • the chemical conversion film is at least one selected from epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, acrylic silicone resins, alkyd resins, polyester resins, polyalkylene resins, amino resins and fluorine resins. and at least one metal compound selected from P compounds, Si compounds, Co compounds, Ni compounds, Zn compounds, Al compounds, Mg compounds, V compounds, Mo compounds, Zr compounds, Ti compounds and Ca compounds.
  • the plating film is formed in a plating bath containing 45 to 65% by mass of Al, 1.0 to 4.0% by mass of Si, and 1.0 to 10.0% by mass of Mg, with the balance being Zn and unavoidable impurities. and a hot-dip plating step of immersing the base steel sheet, and controlling the Co content in the unavoidable impurities in the plating bath to 0.080% by mass or less.
  • Co contained in the plating film may deteriorate the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet. Furthermore, by suppressing the Co content as an unavoidable impurity, deterioration of corrosion resistance can be suppressed.
  • the conditions of the hot-dip plating process are the same as those described in the plating film of the surface-treated steel sheet of the present invention. Also, the structure of the chemical conversion coating is the same as the content of the chemical conversion coating of the surface-treated steel sheet of the present invention.
  • the coated steel sheet of the present invention is a coated steel sheet in which a coating film is formed on a plating film directly or via a chemical conversion film.
  • the structure of the plating film is the same as that of the plating film of the hot dip Al-Zn-Si-Mg plated steel sheet of the present invention described above.
  • the coated steel sheet of the present invention can form a chemical conversion film on the plating film.
  • the chemical conversion coating may be formed on at least one side of the coated steel sheet, and may be formed on both sides of the coated steel sheet depending on the application and required performance.
  • the chemical conversion film contains (a): an anionic polyurethane resin having an ester bond and (b): an epoxy resin having a bisphenol skeleton in a total of 30 to 50% by mass. , a resin component in which the content ratio of (a) and (b) ((a):(b)) is in the range of 3:97 to 60:40 by mass, and 2 to 10% by mass of a vanadium compound , and an inorganic compound containing 40 to 60% by mass of a zirconium compound and 0.5 to 5% by mass of a fluorine compound.
  • the resin components constituting the chemical conversion film contain (a): an anionic polyurethane resin having an ester bond and (b): an epoxy resin having a bisphenol skeleton.
  • the (a) anionic polyurethane resin having an ester bond includes a resin obtained by copolymerizing a reaction product of a polyester polyol and a diisocyanate or polyisocyanate having two or more isocyanate groups with dimethylolalkyl acid. mentioned. Moreover, a chemical conversion treatment liquid can be obtained by dispersing it in a liquid such as water by a known method.
  • polyester polyol examples include a polyester obtained by a dehydration condensation reaction from a glycol component and an acid component such as an ester-forming derivative of hydroxylcarboxylic acid, a polyester obtained by a ring-opening polymerization reaction of a cyclic ester compound such as ⁇ -caprolactone, and the like. and a copolymerized polyester of Examples of the polyisocyanate include aromatic polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate, and alicyclic polyisocyanate.
  • aromatic polyisocyanate examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-xylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 2,2-diphenylmethane diisocyanate, triphenyl methane triisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, naphthalene diisocyanate, and derivatives thereof (e.g., prepolymers obtained by reaction with polyols, modified polyisocyanates such as carbodiimide compounds of diphenylmethane diisocyanate, etc.), and the like. .
  • the dimethylolalkyl acid includes, for example, dimethylolalkyl acids having 2 to 6 carbon atoms, more specifically dimethylolethanoic acid, dimethylolpropanoic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolheptane acid and dimethylolhexanoic acid, and the like.
  • a known epoxy resin can be used for the (b) epoxy resin having a bisphenol skeleton.
  • a known epoxy resin examples thereof include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin and the like.
  • These epoxy resins can be obtained by reacting bisphenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD and bisphenol S with epichlorohydrin in the presence of an alkali catalyst.
  • component [A] preferably contains a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin, and more preferably contains a bisphenol A type epoxy resin.
  • the (b) epoxy resin having a bisphenol skeleton can be dispersed in a liquid such as water by a known method to obtain a chemical conversion treatment liquid.
  • the resin component acts as a binder for the chemical conversion film, and the (a) anionic polyurethane resin having an ester bond, which constitutes the binder, is flexible and thus the chemical conversion film is destroyed (
  • the (b) epoxy resin having a bisphenol skeleton has the effect of improving the adhesion between the underlying zinc-based plated steel sheet and the upper primer coating film.
  • the resin component is contained in the chemical conversion film in a total amount of 30 to 50% by mass. If the content of the resin component is less than 30% by mass, the binder effect of the chemical conversion film is reduced, and if it exceeds 50% by mass, the function of the inorganic component shown below, such as inhibitor action, is reduced. From the same point of view, the content of the resin component in the chemical conversion film is preferably 35 to 45% by mass.
  • the content ratio ((a):(b)) of the (a) anionic polyurethane resin having an ester bond and the (b) epoxy resin having a bisphenol skeleton is 3:97 by mass.
  • the ratio (a):(b) is preferably 10:90 to 55:45.
  • the resin component includes resins (other resin components) other than (a) the anionic polyurethane resin having an ester bond and (b) the epoxy resin having a bisphenol skeleton, depending on the performance required. be able to.
  • the other resin components are not particularly limited. For example, at least one or more selected from acrylic resins, acrylic silicone resins, alkyd resins, polyester resins, polyalkylene resins, amino resins and fluorine resins. can be used in combination.
  • the total content of the (a) anionic polyurethane resin having an ester bond and the (b) epoxy resin having a bisphenol skeleton is preferably 50% by mass or more, It is more preferably 75% by mass or more. This is in order to more reliably obtain reduced flexibility and adhesion as a post-treatment film.
  • the chemical conversion film contains, as inorganic compounds, 2 to 10% by mass of a vanadium compound, 40 to 60% by mass of a zirconium compound, and 0.5 to 5% by mass of a fluorine compound. By including these compounds, the corrosion resistance of the chemical conversion film can be enhanced.
  • the vanadium compound is added to the chemical conversion treatment solution and acts as a rust preventive (inhibitor).
  • the vanadium compound By containing the vanadium compound in the chemical conversion film, the vanadium compound is moderately eluted in a corrosive environment, and likewise bonds with zinc ions, etc., which are plating components eluted in the corrosive environment, to form a dense protective film.
  • the formed protective film can further improve corrosion resistance not only on the flat surface of the steel sheet, but also against defects, damaged portions of the plating film caused by processing, corrosion progressing from the cut end surface to the flat surface, and the like.
  • vanadium compounds examples include vanadium pentoxide, metavanadic acid, ammonium metavanadate, vanadium oxytrichloride, vanadium trioxide, vanadium dioxide, magnesium vanadate, vanadyl acetylacetonate, and vanadium acetylacetonate.
  • vanadium pentoxide metavanadic acid
  • ammonium metavanadate vanadium oxytrichloride
  • vanadium trioxide vanadium dioxide
  • magnesium vanadate vanadyl acetylacetonate
  • vanadium acetylacetonate vanadium acetylacetonate
  • the content of the vanadium compound in the chemical conversion coating is 2 to 10% by mass. If the content of the vanadium compound in the chemical conversion treatment film is less than 2% by mass, the inhibitor effect is not sufficient, resulting in a decrease in corrosion resistance. This is because it causes a decrease in
  • the zirconium compound is contained in the chemical conversion coating, and is expected to improve the strength and corrosion resistance of the chemical conversion coating by reacting with the plating metal and coexisting with the resin component. It contributes to the formation of and can be expected to have a barrier effect due to its high coverage.
  • the zirconium compound include neutralized salts of zirconium sulfate, zirconium carbonate, zirconium nitrate, zirconium lactate, zirconium acetate, and zirconium chloride.
  • the content of the zirconium compound in the chemical conversion coating is 40 to 60% by mass. If the content of the zirconium compound in the chemical conversion treatment film is less than 40% by mass, the strength and corrosion resistance of the chemical conversion treatment film are reduced. This is because the chemical conversion film is broken or peeled off when subjected to severe processing.
  • the fluorine compound is contained in the chemical conversion film and acts as an agent for imparting adhesion to the plating film. As a result, it becomes possible to improve the corrosion resistance of the chemical conversion film.
  • fluorine compound for example, fluoride salts such as ammonium salts, sodium salts, and potassium salts, or fluorine compounds such as ferrous fluoride and ferric fluoride can be used. Among these, ammonium fluoride and fluoride salts such as sodium fluoride and potassium fluoride are preferably used.
  • the content of the fluorine compound in the chemical conversion coating is 0.5 to 5% by mass. If the content of the fluorine compound in the chemical conversion treatment film is less than 0.5% by mass, sufficient adhesion cannot be obtained at the processed part, and if the content of the fluorine compound exceeds 5% by mass, the moisture resistance of the chemical conversion treatment film is reduced. because it will decrease.
  • the adhesion amount of the chemical conversion film is not particularly limited.
  • the deposition amount of the chemical conversion coating is preferably 0.025 to 0.5 g/m 2 .
  • the chemical conversion coating amount may be obtained by a method appropriately selected from existing methods, such as a method of measuring the amount of an element whose content in the coating is known in advance by fluorescent X-ray analysis of the coating. .
  • the method for forming the chemical conversion film is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required performance, manufacturing equipment, and the like.
  • the chemical conversion treatment solution is continuously applied by a roll coater or the like, and then hot air or induction heating is used to achieve a peak metal temperature (PMT) of about 60 to 200 ° C. It can be formed by drying.
  • PMT peak metal temperature
  • known methods such as an airless spray, an electrostatic spray, and a curtain flow coater can be appropriately employed in addition to the roll coater.
  • the chemical conversion film may be either a single layer film or a multilayer film as long as it contains the resin and the metal compound, and is not particularly limited.
  • the coated steel sheet of the present invention has a coating film formed on the plating film directly or via a chemical conversion film, and the coating film has at least a primer coating film.
  • the primer coating film contains a polyester resin having a urethane bond and an inorganic compound containing a vanadium compound, a phosphoric acid compound and magnesium oxide.
  • the primer coating film contains a polyester resin having a urethane bond as a main component. Since the polyester resin having the urethane bond has both flexibility and strength, it is effective in preventing the occurrence of cracks in the primer coating film when processed. Since it has a high affinity with, it can contribute to improving the corrosion resistance of the processed part in particular.
  • the term "main component" as used herein means the component with the highest content among the components in the primer coating film.
  • polyester resin having a urethane bond a known resin such as a resin obtained by reacting a polyester polyol with a diisocyanate or polyisocyanate having two or more isocyanate groups can be used.
  • a resin (urethane-modified polyester resin) obtained by reacting the polyester polyol with the diisocyanate or the polyisocyanate in an excess hydroxyl group state and curing with blocked polyisocyanate can also be used.
  • the polyester polyol can be obtained by a known method using a dehydration condensation reaction between a polyhydric alcohol component and a polybasic acid component.
  • the polyhydric alcohol include glycols and trihydric or higher polyhydric alcohols.
  • the glycols are, for example, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, neopentyl glycol, hexylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4 -butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, methylpropanediol, cyclohexanedimethanol, 3,3-diethyl-1,5 - pentanediol and the like.
  • polyhydric alcohol having a valence of 3 or more examples include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, and dipentaerythritol. These polyhydric alcohols can be used alone or in combination of two or more.
  • polybasic acid a polyvalent carboxylic acid is usually used, but a monovalent fatty acid or the like can be used together if necessary.
  • polyvalent carboxylic acid examples include phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, bicyclo[2,2,1]heptane-2,3-dicarboxylic acid, trimellitic acid, Adipic acid, sebacic acid, succinic acid, azelaic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, pyromellitic acid, dimer acid, etc.
  • 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid isophthalic acid, tetrahydroisophthalic acid acid, hexahydroisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, and the like.
  • These polybasic acids can be used alone or in combination of two or more.
  • polyisocyanates for example, aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, and xylylene diisocyanate (XDI), meta-xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), 4,4 -Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate (MDI), further, isophorone diisocyanate, hydrogenated XDI, hydrogenated TDI, cycloaliphatic diisocyanates such as hydrogenated MDI, and their adducts, biurets, isocyanurates, etc. be done.
  • aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, and xylylene diisocyanate (XDI), meta-xyly
  • the hydroxyl value of the polyester resin having a urethane bond is not particularly limited, but from the viewpoint of solvent resistance, workability, etc., it is preferably 5 to 120 mgKOH/g, more preferably 7 to 100 mgKOH/g. g, more preferably 10-80 mgKOH/g.
  • the number average molecular weight of the polyester resin having a urethane bond is preferably 500 to 15,000, more preferably 700 to 12,000, and still more preferably 800 to 10,000, from the viewpoint of solvent resistance, workability, etc. is.
  • the content of the polyester resin having the urethane bond in the primer coating film is preferably 40 to 88% by mass. If the content of the polyester resin having a urethane bond is less than 40% by mass, the binder function as a primer coating film may deteriorate. There is a risk that the functions of the inorganic substances shown below, such as the inhibitory action, may be reduced.
  • vanadium compound acts as an inhibitor.
  • the vanadium compounds include vanadium pentoxide, metavanadic acid, ammonium metavanadate, vanadium oxytrichloride, vanadium trioxide, vanadium dioxide, magnesium vanadate, vanadyl acetylacetonate, and vanadium acetylacetonate.
  • the vanadium compound added to the primer coating film may be the same as or different from the vanadium compound added to the chemical conversion film.
  • the vanadate compound reacts with the vanadate ions that are gradually eluted in the water that enters from the outside and the ions on the surface of the zinc-based plated steel sheet, forming a passive film with good adhesion to protect and prevent the exposed metal parts. It is believed that a rusting effect appears.
  • the content of the vanadium compound in the primer coating film is not particularly limited, it is preferably 4 to 20% by mass from the viewpoint of achieving both corrosion resistance and moisture resistance. If the content of the vanadium compound is less than 4% by mass, the inhibitor effect may decrease and corrosion resistance may decrease, and if the content of the vanadium compound exceeds 20% by mass, the moisture resistance of the primer coating may decrease. There is a risk.
  • the phosphate compound which is one of the inorganic compounds, also acts as an inhibitor.
  • the phosphoric acid compound that can be used include phosphoric acid, an ammonium salt of phosphoric acid, an alkali metal salt of phosphoric acid, and an alkaline earth metal salt of phosphoric acid.
  • alkali metal salts of phosphoric acid such as calcium phosphate, can be preferably used.
  • the content of the phosphoric acid compound in the primer coating film is not particularly limited, it is preferably 4 to 20% by mass from the viewpoint of achieving both corrosion resistance and moisture resistance. If the content of the phosphoric acid compound is less than 4% by mass, the inhibitor effect may decrease and corrosion resistance may decrease, and if the content of the phosphoric acid compound exceeds 20% by mass, the moisture resistance of the primer coating will decrease may lead to
  • Magnesium oxide which is one of the inorganic compounds, produces a product containing Mg in the initial corrosion, and as a poorly soluble magnesium salt, it has the effect of stabilizing and improving corrosion resistance.
  • the content of the magnesium oxide in the primer coating film is not particularly limited, it is preferably 4 to 20% by mass from the viewpoint of achieving both corrosion resistance and corrosion resistance of processed parts. If the content of the magnesium oxide is less than 4% by mass, the above effects may be reduced and corrosion resistance may be reduced. A decrease in the corrosion resistance of the processed part may decrease.
  • the primer coating film may also contain components other than the polyester resin and the inorganic compound having the urethane bond described above.
  • examples thereof include cross-linking agents used in forming a primer coating film.
  • the cross-linking agent forms a cross-linked coating film by reacting with the polyester resin having a urethane bond. It is also possible to use two or more cross-linking agents in combination. Among them, a blocked polyisocyanate compound or the like can be preferably used from the viewpoint of the corrosion resistance of the processed part of the coated steel sheet to be obtained.
  • blocked polyisocyanate examples include isocyanate groups of polyisocyanate compounds, for example, alcohols such as butanol, oximes such as methyl ethyl ketoxime, lactams such as ⁇ -caprolactams, diketones such as acetoacetic acid diesters, Examples include those blocked with imidazoles such as imidazole and 2-ethylimidazole, or phenols such as m-cresol.
  • alcohols such as butanol
  • oximes such as methyl ethyl ketoxime
  • lactams such as ⁇ -caprolactams
  • diketones such as acetoacetic acid diesters
  • examples include those blocked with imidazoles such as imidazole and 2-ethylimidazole, or phenols such as m-cresol.
  • the primer coating film can also contain various known components that are commonly used in the paint field, if necessary.
  • various additives such as various surface conditioners such as leveling agents and antifoaming agents, dispersants, anti-settling agents, UV absorbers, light stabilizers, silane coupling agents, and titanate coupling agents
  • various pigments such as coloring pigments and extender pigments, glittering materials, curing catalysts, organic solvents, and the like.
  • the thickness of the primer coating film is preferably 1.5 ⁇ m or more.
  • the method for forming the primer coating film is not particularly limited.
  • the coating method of the coating composition that constitutes the primer coating film the coating composition can be preferably applied by a method such as roll coater coating or curtain flow coating. After coating the coating composition, it can be baked by a heating means such as hot air heating, infrared heating, or induction heating to obtain a primer coating film. The baking treatment can be carried out at a maximum plate temperature of about 180 to 270° C. for about 30 seconds to 3 minutes.
  • the coating film constituting the coated steel sheet of the present invention has a top coating film further formed on the primer coating film.
  • the topcoat film has various properties such as workability, weather resistance, chemical resistance, stain resistance, water resistance, and corrosion resistance. can be enhanced.
  • the composition of the topcoat film is not particularly limited, and the material, thickness, etc. can be appropriately selected according to the required performance.
  • the top coat film can be formed using a polyester resin-based paint, a silicone polyester resin-based paint, a polyurethane resin-based paint, an acrylic resin-based paint, a fluororesin-based paint, or the like.
  • the topcoat film includes titanium oxide, red iron oxide, mica, carbon black or other various colored pigments; metallic pigments such as aluminum powder and mica; extender pigments such as carbonates and sulfates; silica fine particles and nylon resin Various fine particles such as beads and acrylic resin beads; curing catalysts such as p-toluenesulfonic acid and dibutyltin dilaurate; waxes; and other additives in appropriate amounts.
  • the thickness of the topcoat film is preferably 5 to 30 ⁇ m from the viewpoint of achieving both good appearance and workability.
  • the thickness of the topcoat film is 5 ⁇ m or more, it is possible to more reliably stabilize the appearance of the color tone, and when the thickness of the topcoat film is 30 ⁇ m or less, the workability decreases (topcoat film cracking) can be suppressed more reliably.
  • the coating method of the coating composition for forming the top coat film is not particularly limited.
  • the coating composition can be applied by a method such as roll coater coating or curtain flow coating. After coating the coating composition, it can be baked by a heating means such as hot air heating, infrared heating, or induction heating to form a top coating film.
  • the baking treatment can be carried out at a maximum plate temperature of about 180 to 270° C. for about 30 seconds to 3 minutes.
  • the method for producing a coated steel sheet of the present invention is a method for producing a coated steel sheet in which a coating film is formed on a plating film directly or via a chemical conversion film.
  • the chemical conversion film contains (a): an anionic polyurethane resin having an ester bond and (b): an epoxy resin having a bisphenol skeleton in a total of 30 to 50% by mass, and the ( A resin component in which the content ratio of a) and said (b) ((a):(b)) is in the range of 3:97 to 60:40 by mass, 2 to 10% by mass of a vanadium compound, and 40 to an inorganic compound containing 60% by mass of a zirconium compound and 0.5 to 5% by mass of a fluorine compound,
  • the coating film has at least a primer coating film, and the primer coating film contains a polyester resin having a urethane bond and an inorganic compound containing a vana
  • Co contained in the plating film may deteriorate the corrosion resistance of the coated steel sheet. Therefore, after appropriately controlling the contents of Al, Zn, Si and Mg in the plating bath Furthermore, deterioration of corrosion resistance can be suppressed by suppressing the Co content as an unavoidable impurity.
  • the conditions of the hot-dip plating process are the same as those described in the plating film of the coated steel sheet of the present invention. Also, the structures of the chemical conversion coating and the coating film are the same as those described for the chemical conversion coating of the coated steel sheet of the present invention.
  • Example 1 Samples 1 to 55
  • a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.8 mm manufactured by a conventional method was used as the base steel sheet.
  • Samples 1-55 were made.
  • the composition of the plating bath used in the production of the hot dip plated steel sheet was adjusted to Al: 5 to 75% by mass and Si: 0.0 to 4.5 so that the composition of the plating film of each sample shown in Table 1 was obtained.
  • the bath temperature of the plating bath is 450°C for Al: 5% by mass, 480°C for Al: 15% by mass, 590°C for Al: 30 to 60% by mass, and more than 60% by mass for Al.
  • the temperature was set to 630° C., and the temperature of the base steel sheet in which the plating penetrated was controlled to be the same temperature as the plating bath temperature.
  • plating was performed under the condition that the sheet temperature was cooled to a temperature range of 520 to 500°C in 3 seconds.
  • the amount of plating film deposited was 85 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 1 to 52, 50 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 53, 100 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 54, and 100 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 55. It was controlled to be 125 ⁇ 5 g/m 2 per side.
  • Plating film composition, adhesion amount, X-ray diffraction intensity
  • a 100 mm diameter piece was punched out, and after sealing the non-measurement surface with tape, the plating was dissolved and peeled off with a mixed solution of hydrochloric acid and hexamethylenetetramine specified in JIS H 0401:2013. From the difference, the adhesion amount of the plating film was calculated. Table 1 shows the adhesion amount of the plating film obtained as a result of the calculation. After that, the stripping liquid was filtered, and the filtrate and the solid content were analyzed. Specifically, components other than insoluble Si were quantified by subjecting the filtrate to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the solid content was dried and incinerated in a heating furnace at 650°C, and then melted by adding sodium carbonate and sodium tetraborate. Furthermore, insoluble Si was quantified by dissolving the melt with hydrochloric acid and subjecting the solution to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the Si concentration in the plating film was obtained by adding the insoluble Si concentration obtained by solid content analysis to the soluble Si concentration obtained by filtrate analysis. Table 1 shows the composition of the plating film obtained as a result of the calculation.
  • Corrosion weight loss of all 3 samples is 45 g/m 2 or less
  • Corrosion weight loss of all 3 samples is 70 g/m 2 or less
  • Corrosion weight loss of 1 or more samples exceeds 70 g/m 2
  • Example 2 Samples 1 to 134
  • a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.8 mm manufactured by a conventional method was used as the base steel sheet, and the plating shown in Tables 3 and 3 was performed by performing annealing and plating using a hot-dip plating simulator manufactured by Resca Co., Ltd.
  • a sample of a hot-dip plated steel sheet was prepared under coating conditions.
  • the composition of the plating bath used in the production of the hot dip plated steel sheet the composition of the plating bath was adjusted to Al: 5 to 75% by mass and Si: 0.0 so that the composition of the plating film of each sample shown in Tables 3 and 3 was obtained.
  • the bath temperature of the plating bath is 450°C for Al: 5% by mass, 480°C for Al: 15% by mass, 590°C for Al: 30 to 60% by mass, and more than 60% by mass for Al.
  • the temperature was set to 630° C., and the temperature of the base steel sheet in which the plating penetrated was controlled to be the same temperature as the plating bath temperature.
  • plating was performed under the condition that the sheet temperature was cooled to a temperature range of 520 to 500°C in 3 seconds.
  • the amount of plating film deposited was 85 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 1-104 and 117-134, 50 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 105-106, and 100 ⁇ 5 g per side for samples 107-108. /m 2 , 125 g/m 2 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 109-110, and 70 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 111-116.
  • Plating film composition, adhesion amount, X-ray diffraction intensity
  • 100mm ⁇ was punched out, and after sealing the non-measurement surface with tape, the plating was dissolved and peeled with a mixed solution of hydrochloric acid and hexamethylenetetramine shown in JIS H 0401: 2013, and the sample before and after peeling.
  • the adhesion amount of the plating film was calculated from the mass difference.
  • Tables 3 and 4 show the adhesion amount of the plating film obtained as a result of the calculation. After that, the stripping liquid was filtered, and the filtrate and the solid content were analyzed.
  • components other than insoluble Si were quantified by subjecting the filtrate to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the solid content was dried and incinerated in a heating furnace at 650°C, and then melted by adding sodium carbonate and sodium tetraborate.
  • insoluble Si was quantified by dissolving the melt with hydrochloric acid and subjecting the solution to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the Si concentration in the plating film is obtained by adding the insoluble Si concentration obtained by the solid content analysis to the soluble Si concentration obtained by the filtrate analysis.
  • Tables 3 and 4 show the compositions of the plating films obtained as a result of the calculation.
  • Example 3 Samples 1 to 55
  • a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.8 mm manufactured by a conventional method was used as the base steel sheet, and the hot-dip plated steel sheet under the conditions shown in Table 5 was obtained by performing annealing and plating using a hot-dip plating simulator manufactured by Lesca Co., Ltd.
  • Samples 1-55 were made.
  • the composition of the plating bath used in the production of the hot dip plated steel sheet the composition of the plating bath was adjusted to Al: 5 to 75% by mass and Si: 0.0 to 4.5 so that the composition of the plating film of each sample shown in Table 6 was obtained.
  • Co 0.000 to 0.120% by mass.
  • the bath temperature of the plating bath is 450°C for Al: 5% by mass, 480°C for Al: 15% by mass, 590°C for Al: 30 to 60% by mass, and more than 60% by mass for Al.
  • the temperature was set to 630° C., and the temperature of the base steel plate infiltrating the coating was controlled to be the same as the temperature of the coating bath.
  • plating was performed under the condition that the sheet temperature was cooled to a temperature range of 520 to 500°C in 3 seconds.
  • the amount of plating film deposited was 85 ⁇ 5 g/m 2 per side for samples 1 to 52, 50 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 53, 100 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 54, and 100 ⁇ 5 g/m 2 per side for sample 55. It was controlled to be 125 ⁇ 5 g/m 2 per side.
  • the chemical conversion treatment liquid used was a chemical conversion treatment liquid having a pH of 8 to 10 prepared by dissolving each component in water as a solvent.
  • the types of each component (resin component, inorganic compound) contained in the chemical conversion treatment liquid are as follows.
  • Resin B acrylic resin (manufactured by DIC Corporation "Boncoat EC-740EF”)
  • Inorganic compound Vanadium compound: Organic vanadium compound chelated with acetylacetone Zirconium compound: Ammonium zirconium carbonate Fluorine compound: Ammonium fluoride
  • a primer paint is applied with a bar coater and baked under the conditions of a steel plate reaching temperature of 230 ° C and a baking time of 35 seconds.
  • the top coating composition was applied with a bar coater and baked under the conditions of a steel plate reaching a temperature of 230 ° C to 260 ° C and a baking time of 40 seconds.
  • a topcoat film having the resin conditions and film thickness shown was formed to prepare a coated steel plate for each sample.
  • the primer paint was obtained by mixing each component and then stirring the mixture with a ball mill for about 1 hour. The following resin components and inorganic compounds were used to form the primer coating film.
  • Resin component Resin component: urethane-modified polyester resin (obtained by reacting 455 parts by mass of polyester resin and 45 parts by mass of isophorone diisocyanate; resin acid value is 3, number average molecular weight is 5,600, and hydroxyl value is 36); , cured with blocked isocyanate.
  • the polyester resin to be urethane-modified was prepared under the following conditions.
  • 320 parts by mass of isophthalic acid, 200 parts by mass of adipic acid, 60 parts by mass of trimethylolpropane, and 420 parts by mass of cyclohexanedimethanol are charged into a flask equipped with a stirrer, a rectifying column, a water separator, a condenser and a thermometer, The system was heated and stirred, and the temperature was raised from 160°C to 230°C at a constant rate over 4 hours while distilling out the resulting condensed water. The condensation reaction was continued while the temperature was maintained at 230°C, and the reaction was terminated when the acid value became 5 or less.
  • a polyester resin solution was obtained by adding 120 parts by mass of boiling point aromatic hydrocarbon solvent) and 100 parts by mass of butyl cellosolve.
  • Resin ⁇ Urethane-cured polyester resin ("Evaclad 4900" manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) (Inorganic compound) Vanadium compound: Magnesium vanadate Phosphate compound: Calcium phosphate Magnesium oxide compound: Magnesium oxide As for the resins used in the top coat films shown in Table 5, the following paints were used.
  • Resin I Melamine-cured polyester paint ("Precolor HD0030HR” manufactured by BASF Japan Ltd.)
  • Resin II Organosol-based baking-type fluororesin-based paint (BASF Japan Co., Ltd. "Precolor No. 8800HR") in which polyvinylidene fluoride and acrylic resin are in a mass ratio of 80:20
  • Plating film composition, adhesion amount, X-ray diffraction intensity
  • 100mm ⁇ was punched out, and after sealing the non-measurement surface with tape, the plating was dissolved and peeled with a mixed solution of hydrochloric acid and hexamethylenetetramine shown in JIS H 0401: 2013, and the sample before and after peeling.
  • the adhesion amount of the plating film was calculated from the mass difference.
  • Table 6 shows the adhesion amount of the plating film obtained as a result of the calculation. After that, the stripping liquid was filtered, and the filtrate and the solid content were analyzed.
  • components other than insoluble Si were quantified by subjecting the filtrate to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the solid content was dried and incinerated in a heating furnace at 650°C, and then melted by adding sodium carbonate and sodium tetraborate.
  • insoluble Si was quantified by dissolving the melt with hydrochloric acid and subjecting the solution to ICP emission spectroscopic analysis.
  • the Si concentration in the plating film is obtained by adding the insoluble Si concentration obtained by the solid content analysis to the soluble Si concentration obtained by the filtrate analysis.
  • Table 6 shows the composition of the plating film obtained as a result of the calculation.

Abstract

安定的に優れた耐食性を有する溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板を提供する。 上記目的を達成するべく、本発明は、めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板であって、前記めっき皮膜は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記不可避的不純物中のCo含有量が、前記めっき皮膜の総質量に対して0.080質量%以下であり、前記めっき皮膜中のSi 及びMg2SiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(1)を満足することを特徴とする。 Si (111)/Mg2Si (111)≦0.8 ・・・(1) Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度、 Mg2Si (111):Mg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度

Description

溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法、表面処理鋼板及びその製造方法、並びに、塗装鋼板及びその製造方法
 本発明は、安定的に優れた耐食性を有する溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法、表面処理鋼板及びその製造方法、並びに、塗装鋼板及びその製造方法に関するものである。
 55%Al-Zn系に代表される溶融Al-Zn系めっき鋼板は、Znの犠牲防食性とAlの高い耐食性とが両立できているため、溶融亜鉛めっき鋼板の中でも高い耐食性を示すことが知られている。そのため、溶融Al-Znめっき鋼板は、その優れた耐食性から、長期間屋外に曝される屋根や壁等の建材分野、ガードレール、配線配管、防音壁等の土木建築分野を中心に使用されている。特に、大気汚染による酸性雨や、積雪地帯での道路凍結防止用融雪剤の散布、海岸地域開発等の、より厳しい使用環境下での、耐食性に優れる材料や、メンテナンスフリー材料への要求が高まっていることから、近年、溶融Al-Zn系めっき鋼板の需要は増加している。
 溶融Al-Zn系めっき鋼板のめっき皮膜は、Znを過飽和に含有したAlがデンドライト状に凝固した部分(α-Al相)と、デンドライト間隙(インターデンドライト)に存在するZn-Al共晶組織とから構成され、α-Al相がめっき皮膜の膜厚方向に複数積層した構造を有することが特徴である。このような特徴的な皮膜構造により、表面からの腐食進行経路が複雑になるため、腐食が容易に進行しにくくなり、溶融Al-Zn系めっき鋼板はめっき皮膜厚が同一の溶融亜鉛めっき鋼板に比べ優れた耐食性を実現できることも知られている。
 このような溶融Al-Zn系めっき鋼板に対して、さらに長寿命化を図ろうとする試みがなされており、Mgを添加した溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が実用化されている。
 このような溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板としては、例えば特許文献1に、めっき皮膜中にMgを含むAl-Zn-Si合金を含み、該Al-Zn-Si合金が、45~60重量%の元素アルミニウム、37~46重量%の元素亜鉛及び1.2~2.3重量%のSiを含有する合金であり、該Mgの濃度が1~5重量%である、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 また、特許文献2には、めっき皮膜中に2~10%のMg、0.01~10%のCaの1種以上を含有させることで耐食性の向上を図るとともに、下地鋼板が露出した後の保護作用を高めることを目的とした溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 さらに、特許文献3には、質量%で、Mg:1~15%、Si:2~15%、Zn:11~25%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる被覆層を形成し、めっき皮膜中に存在するMg2Si相やMgZn2相などの金属間化合物の大きさを10μm以下とすることで、平板及び端面の耐食性の改善を図った溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 上述した溶融Al-Zn系めっき鋼板は、白い金属光沢のスパングル模様を有する美麗な外観であることから、塗装を施さない状態で使用されることも多く、その外観に対する要求も強いのが実状である。そのため、溶融Al-Zn系めっき鋼板の外観を改善するような技術も開発されている。
 例えば特許文献4には、めっき皮膜中に0.01~10%のSrを含有させることで、しわ状の凹凸欠陥を抑制した溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 また、特許文献5にも、めっき皮膜中に500~3000ppmのSrを含有させることで、まだら欠陥を抑制した溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 なお、上述した溶融Al-Zn系めっき鋼板については、厳しい腐食環境で使用された場合、めっき皮膜の腐食に伴う白錆が発生するという問題があった。この白錆は、鋼板の外観性低下を招くため、耐白錆性の改善を図っためっき鋼板の開発が行われている。
 例えば特許文献6には、加工部の耐白錆性を改善させることを目的として、Si-Mg相中のMgの、めっき層中のMg全量に対する質量比率を適正化した溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が開示されている。
 また、特許文献7には、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜上にウレタン樹脂を含有する化成皮膜を形成することで、耐黒変性や耐白錆性の改善を図った技術が開示されている。
 また、溶融Al-Zn系めっき鋼板の表面に、化成皮膜、プライマー塗膜、上塗塗膜等を形成した塗装鋼板は、プレス成形、ロール成形若しくはエンボス成形によって、90度曲げや180度曲げのような様々な加工が施され、さらに、長期の塗膜耐久性能が要求されている。これらの要求に応えるため、溶融Al-Zn系めっき鋼板は、クロメートを含有する化成皮膜を形成し、プライマー塗膜にもクロメート系防錆顔料を含有させ、その上に、熱硬化型のポリエステル系樹脂塗膜やフッ素系樹脂塗膜等の耐候性に優れた上塗塗膜を形成した塗装鋼板が知られている。
 しかし、昨今このような塗装鋼板について、環境負荷物質であるクロメートを使用することが問題視されており、クロメートフリーであっても耐食性や表面外観を改善できる塗装鋼板の開発が強く望まれている。
 これらの要求に対応した技術として、例えば特許文献8には、鋼材の表面上に、Al、Zn、Si及びMgを含み、且つ、これらの元素の含有量について調整を図ったアルミニウム・亜鉛合金めっき層(α)をめっきし、更にその上層として、チタン化合物およびジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(A)を造膜成分とする皮膜(β)を形成し、アルミニウム・亜鉛合金めっき層(α)中のSi-Mg相の、めっき層中のMg全量に対する質量比率を3%以上に調整した表面処理溶融めっき鋼材が開示されている。
特許第5020228号公報 特許第5000039号公報 特開2002-12959号公報 特許第3983932号公報 特表2011-514934号公報 特許第5751093号公報 特開2019-155872号公報 特開2005-169765号公報
 しかしながら、特許文献1~3に開示されたような、めっき皮膜中へMgを含有させる技術が、一意的に耐食性の向上をもたらすとは限らない。
 特許文献1~3に開示された溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板では、めっき成分にMgを含有させることのみで耐食性の向上を図っているが、上記の4元素(Al、Zn、Si、Mg)以外の成分による影響や、めっき皮膜を構成する金属相・金属間化合物相の特徴について考慮されておらず、耐食性の優劣について一律に語ることができなかった。そのため、上記の4元素成分の含有量が同等であるめっき浴組成を用いて溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板を製造した場合でも、腐食促進試験を実施するとその耐食性にばらつきがあり、Mgを添加しないAl-Zn系めっき鋼板に対して必ずしも優位にはならない、という問題があった。
 同様に、めっき外観性の改善においても、めっき皮膜中にSrを添加したのみでは、必ずしもシワ状の凹凸欠陥を消滅させることができる訳ではなく、特許文献4及び5に開示された溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板についても、耐食性と外観を両立できていない場合があった。加えて、Mgが酸化しやすい元素であるため、めっき浴中に含有されるMgが浴面近傍に酸化物(トップドロス)を発生させたり、溶融めっきの場合、時間の経過とともにめっき浴の浴中又は底部に偏在する鉄を含んだFeAl系化合物(ボトムドロス)が発生することがあり、これらのドロスが、めっき皮膜の表面に付着して凸形状の欠陥を引き起こし、めっき皮膜表面の外観を損ねるおそれもあった。
 また、溶融Al-Zn-Si浴にMgを添加した浴で鋼板にめっきを施した場合、めっき皮膜中にはα-Al相に加え、Mg2Si相、MgZn2相、Si相が析出することが知られている。しかしながら、各相の析出量や存在比率が耐食性に及ぼす影響についても明らかにはされていなかった。
 さらに、耐白錆性については、いずれの技術についても十分に改善を図ることができなかった。特許文献6の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板については、加工部及び加熱後の平板部における耐白錆性の改善が述べられているものの、未加熱の平板部における耐白錆性については考慮されておらず、安定した耐白錆性の実現は依然として課題であった。また、特許文献7の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板についても、安定的に優れた耐食性や耐白錆性が得られるとは限られず、さらなる改善が望まれていた。
 さらにまた、塗装鋼板については、上述したように、プレス成形、ロール成形、エンボス成形等によって、90度曲げや180度曲げのような様々な加工を施された状態で、長期の塗膜耐久性能が要求されるが、特許文献8の技術では、加工後の耐食性や表面外観性が必ずしも安定して得られるとはいえなかった。
 塗装鋼板の耐食性は、下地とするめっき鋼板の耐食性に影響されることはいうまでもなく、表面外観についても、しわ状欠陥の凹凸の高低差は数十μmにも及ぶことから、塗膜により表面が平滑化しても凹凸の完全解消には至らず、塗装鋼板としての外観改善は望めないと考えられる。さらに、凸部では塗膜が薄くなるため、局部的に耐食性が低下する懸念もある。そのため、耐食性と表面外観に優れた塗装鋼板を得るには、下地であるめっき鋼板の耐食性と表面外観を改善することが重要である。
 本発明は、かかる事情に鑑み、安定的に優れた耐食性を有する溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、安定的に優れた耐食性及び耐白錆性を有する表面処理鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
 さらに、本発明は、安定的に優れた耐食性及び加工部耐食性を有する塗装鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を行った結果、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜の組成は、Al、Zn、Si及びMgの濃度を制御するだけでなく、不純物として含まれる元素の濃度も制御することが重要であることに着目し、その中でもCoの含有量について適正な制御を行うことで耐食性の劣化を効果的に抑制できることを見出した。
 また、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜中に形成するMg2Si相及びSi相について、めっき皮膜における各成分のバランスや、めっき皮膜の形成条件によって析出量が増減し、その存在比率が変化し、組成のバランスによってはいずれかの相が析出しない場合があり、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の耐食性が、これらの相の存在比率によって変化し、特にMg2Si相やSi相に比べ、Si相が少ない場合に耐食性が安定的に向上することを究明した。ただし、これらのMg2Si相およびSi相については、一般的な手法、例えば走査型電子顕微鏡を活用し、めっき皮膜を表面または断面から二次電子像あるいは反射電子像などの観察を実施しても相の違いを判別することは非常に困難であることが知られており、透過型電子顕微鏡を用いて観察を行うことでミクロな情報を得ることは可能であるが、耐食性や外観といったマクロな情報を左右するMg2Si及びSi相の存在比率まで把握することはできなかった。
 そのため、本発明者らはさらに鋭意研究を重ねた結果、X線回折法に着目し、Mg2Si相とSi相の特定の回折ピークの強度比を利用することによって、相の存在比率を定量的に規定できること、さらに、めっき皮膜中にMg2Si相とSi相が特定の存在比率を満足すると、安定的に優れた耐食性を実現できることを見出した。
 加えて、本発明者らは、上述しためっき皮膜中のCo含有量やMg2Si相とSi相の存在比率を制御した上で、めっき浴中のSr濃度を制御することによって、シワ状の凹凸欠陥の発生を確実に抑え、表面外観性に優れためっき鋼板が得られることも知見した。
 また、本発明者らは、前記めっき皮膜上に形成された化成皮膜についても検討を行い、化成皮膜を、特定の樹脂と、特定の金属化合物とから構成することによって、化成皮膜のめっき皮膜との親和性や、防錆効果等を高め、耐白錆性の安定的な改善が向上になることも見出した。
 さらに、本発明者らは、前記めっき皮膜上に形成された化成皮膜及びプライマー塗膜についても検討を行い、化成皮膜を、特定の樹脂及び特定の無機化合物とから構成しつつ、プライマー塗膜を、特定のポリエステル樹脂及び無機化合物から構成することによって、塗膜のバリア性や密着性を高めることができ、クロメートフリーであっても優れた加工後耐食性を実現できることも見出した。
 本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
1.めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板であって、
 前記めっき皮膜は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有し、
 前記不可避的不純物中のCo含有量が、前記めっき皮膜の総質量に対して0.080質量%以下であり、前記めっき皮膜中のSi 及びMg2SiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(1)を満足することを特徴とする、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
 Si (111)/Mg2Si (111)≦0.8 ・・・(1)
 Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度、
 Mg2Si (111):Mg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度
 
2.前記めっき皮膜中のSiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(2)を満足することを特徴とする、前記1に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
 Si (111)=0 ・・・(2)
 Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度
3.前記めっき皮膜が、さらにSr:0.01~1.0質量%を含有することを特徴とする、前記1又は2に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
4.前記めっき皮膜中のAlの含有量が、50~60質量%であることを特徴とする、前記1~3のいずれかに記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
5.前記めっき皮膜中のSiの含有量が、1.0~3.0質量%であることを特徴とする、前記1~4のいずれかに記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
6.前記めっき皮膜中のMgの含有量が、1.0~5.0質量%であることを特徴とする、前記1~5のいずれかに記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
7.めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法であって、
 前記めっき皮膜の形成は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するめっき浴中に、下地鋼板を浸漬させる溶融めっき処理工程を具え、
 前記めっき浴の不可避的不純物中のCo含有量を、前記めっき浴の総質量に対して0.080質量%以下に制御することを特徴とする、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法。
8.前記めっき浴が、さらにSr:0.01~1.0質量%を含有することを特徴とする、前記7に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法。
9.前記1~6のいずれか1項に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える表面処理鋼板であって、
 前記化成皮膜は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有することを特徴とする、表面処理鋼板。
10.前記7又は8に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法によって形成されためっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える表面処理鋼板の製造方法であって、
 前記化成皮膜は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有することを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
15.前記1~6のいずれか1項に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板であって、
 前記化成皮膜は、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有し、
 前記塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有し、該プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有することを特徴とする、塗装鋼板。
16.前記7又は8に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法によって形成されためっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板の製造方法であって、
 前記化成皮膜は、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有し、
 前記塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有し、該プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有することを特徴とする塗装鋼板の製造方法。
 本発明によれば、安定的に優れた耐食性を有する溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板を提供できる。
 また、本発明によれば、安定的に優れた耐食性及び耐白錆性を有する表面処理鋼板及びその製造方法を提供できる。
 さらに、本発明によれば、安定的に優れた耐食性及び加工部耐食性を有する塗装鋼板及びその製造方法を提供できる。
日本自動車規格の複合サイクル試験(JASO-CCT)の流れを説明するための図である。
(溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板)
 本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板は、鋼板表面にめっき皮膜を備える。そして、該めっき皮膜は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有する。
 前記めっき皮膜中のAl含有量は、耐食性と操業面のバランスから、45~65質量%であり、好ましくは50~60質量%である。これは、前記めっき皮膜中のAl含有量が少なくとも45質量%あれば、Alのデンドライト凝固が生じ、α-Al相のデンドライト凝固組織を主体にするめっき皮膜構造を得ることができるためである。該デンドライト凝固組織がめっき皮膜の膜厚方向に積層する構造を取ることで、腐食進行経路が複雑になり、めっき皮膜自体の耐食性が向上する。またこのα-Al相のデンドライト部分が、多く積層するほど、腐食進行経路が複雑になり、腐食が容易に下地鋼板に到達しにくくなるので、耐食性が向上するため、Alの含有量を50質量%以上とすることが好ましい。一方、前記めっき皮膜中のAl含有量が65質量%を超えると、Znの殆どがα-Al中に固溶した組織に変化し、α-Al相の溶解反応が抑制できず、Al-Zn-Si-Mg系めっきの耐食性が劣化する。このため、前記めっき皮膜中のAl含有量は65質量%以下であることを要し、好ましくは60質量%以下である。
 前記めっき皮膜中のSiは主に下地鋼板との界面に生成するFe-Al系及び/又はFe-Al-Si系の界面合金層の成長を抑制し、めっき皮膜と鋼板の密着性を劣化させない目的で添加される。実際に、Siを含有したAl-Zn系めっき浴に鋼板を浸漬させると、鋼板表面のFeと浴中のAlやSiが合金化反応し、Fe-Al系及び/又はFe-Al-Si系の金属間化合物層が下地鋼板/めっき皮膜界面に生成するが、このときFe-Al-Si系合金はFe-Al系合金よりも成長速度が遅いので、Fe-Al-Si系合金の比率が高いほど、界面合金層全体の成長が抑制される。そのため、前記めっき皮膜中のSi含有量は1.0質量%以上とすることを要する。一方、前記めっき皮膜中のSi含有量が4.0質量%を超えると、前述した界面合金層の成長抑制効果が飽和するだけでなく、めっき皮膜中に過剰なSi相が存在することで腐食が促進されるため、Si含有量は4.0質量%以下とする。さらに、前記めっき皮膜中のSiの含有量は、過剰なSi相の存在抑制の観点から、好ましくは3.0質量%以下とする。なお、後述するMgの含有量との関係で、後述の(1)の関係式を満たしやすい観点からも、前記Siの含有量を1.0~3.0質量%とすることが好ましい。
 前記めっき皮膜は、Mgを1.0~10.0質量%含有する。前記めっき皮膜中にMgを含有することで、上述したSiをMg2Si相の金属間化合物の形で存在させることができ、腐食の促進を抑制することができる。
 また、前記めっき皮膜中にMgを含有すると、めっき皮膜中に金属間化合物であるMgZn2相も形成され、より耐食性を向上させる効果が得られる。前記めっき皮膜中のMg含有量が1.0質量%未満の場合、前記金属間化合物(Mg2Si、MgZn2)の生成よりも、主要相であるα-Al相への固溶にMgが使用されるため、十分な耐食性が確保できない。一方、前記めっき皮膜中のMg含有量が多くなると、耐食性の向上効果が飽和することに加え、α-Al相の脆弱化に伴い加工性が低下するため、含有量は10.0質量%以下とする。さらに、前記めっき皮膜中のMg含有量は、めっき形成時のドロス発生を抑制し、めっき浴管理を容易にする観点から、5.0質量%以下とすることが好ましい。なお、前記Siの含有量との関係で、後述の(1)の関係式を満たしやすい観点からは、前記Mgの含有量を3.0質量%とすることが好ましく、ドロス抑制との両立性を考慮すると、前記Mgの含有量を3.0~5.0質量%とすることがより好ましい。
 また、前記めっき皮膜は、Zn及び不可避不純物を含有する。このうち、前記不可避的不純物はFeを含有する。このFeは、鋼板や浴中機器がめっき浴中に溶出することで不可避的に含まれるものと界面合金層の形成時に下地鋼板からの拡散によって供給される結果、前記めっき皮膜中に不可避的に含まれることとなる。前記めっき皮膜中のFe含有量は、通常0.3~2.0質量%程度である。
 その他の不可避的不純物としては、Cr、Ni、Cu、Co、W等が挙げられる。これらの成分は、下地鋼板やステンレス製の浴中機器や浴中機器に施したW-C系やCo-Cr-W系の溶射皮膜がめっき浴中に溶出すること、めっき浴の原料となる金属塊中に不純物として含まれていること、さらに、これらの成分を意図的に添加しためっき鋼板の製造で使用したポットや浴中機器を用いて製造することで、前記めっき皮膜中に不可避的に含まれることとなる。
 そして、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板は、前記不可避的不純物中のCo含有量が、前記めっき皮膜の総質量に対して0.080質量%以下であることを特徴とする。前記めっき皮膜中に含有されたCoは、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の耐食性を劣化させる場合があることから、上述しためっき皮膜中のAl、Zn、Si及びMgの含有量を適切に制御した上で、さらに不可避的不純物としてのCo含有量を抑えることで、耐食性の劣化を抑えることができる。同様の観点から、前記不可避的不純物中のCo含有量は、前記めっき皮膜の総質量に対して0.020質量%以下とすることが好ましく、0.001質量%以下とすることがより好ましく、0質量%とすることが最も好ましい。
 なお、前記めっき皮膜中に含有されたCoは、主にα-Al中への固溶元素として存在する。固溶限界を超えた濃度でCoを含む場合、地鉄-めっき界面に形成する合金層にFe-Co-Al系化合物やFe-Co-Al-Si系化合物として析出する場合もある。
 また、不純物としてのCoが含有することで耐食性が劣化する機構については不確定ではあるが、Coが固溶したα-Al相のバリア性が低下することで腐食速度が増加する機構や、Coを含有した化合物が腐食環境下でカソードとして機能し、周囲に存在する凝固組織と局部電池を形成することで、腐食速度が増加する機構を推定している。
 さらに、前記めっき皮膜中の不可避的不純物の総含有量については、特に限定はされないが、過剰に含有した場合、めっき鋼板の各種特性に影響を及ぼす可能性があるため、合計で5.0質量%以下とすることが好ましい。
 そして、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板では、前記めっき皮膜中のSi 及びMg2SiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(1)を満足することを要する。
 Si (111)/Mg2Si (111)≦0.8 ・・・(1)
 Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度、Mg2Si (111):Mg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度
 上述したように、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板では、前記MgとSiの含有によってめっき皮膜中に生成するMg2Si相とSi相の存在比率を、特定の割合に制御することが重要である。これらが耐食性に及ぼす影響については現在調査を継続しており不明な点も多いが、以下のようなメカニズムが推定される。
 溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板が腐食環境に曝された場合、上記の金属間化合物は、α-Al相よりも優先的に溶解する結果、形成される腐食生成物の近傍はMgが豊富な環境となる。このようなMgリッチの環境下においては、形成される腐食生成物が分解されにくく、その結果としてめっき皮膜の保護作用効果が高まると推定している。また、このめっき皮膜の保護作用向上効果は、めっき皮膜中のSiがSi相ではなくMg2Si相として存在する場合により確実に発現することから、Mg2Si相に対するSi相の存在比率を下げることが有効であると考えられる。
 前記めっき皮膜中のSiとMg2Siとの存在比率は、X線回折法により得られた回折ピーク強度を用いて、関係(1):Si (111)/Mg2Si (111)≦0.8を満たすことを要するが、前記めっき皮膜中のSiとMg2Siとの存在比率が関係(1)を満たさない、つまり、Si (111)/Mg2Si (111)>0.8の場合には、前記めっき皮膜中に存在するSi相が多くなるため、前述したMgが豊富な環境を、腐食生成物の近傍で得ることができず、前記めっき皮膜の保護作用向上効果が得られにくくなる。同様の観点から、Mg2Siに対するSiの存在比率(Si (111)/Mg2Si (111))は、0.5以下であることが好ましく、0.3以下であるがより好ましく、0.2以下であることが特に好ましい。
 ここで、前記関係(1)において、Si (111)は、Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度であり、Mg2Si (111)は、Mg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度である。
 前記X線回折によりSi (111)とMg2Si (111)を測定する方法としては、前記めっき皮膜の一部を機械的に削り出し、粉末にした状態でX線回折を行うこと(粉末X線回折測定法)で算出することができる。回折強度の測定については、面間隔d=0.3135nmに相当するSiの回折ピーク強度、面間隔d=0.3668nmに相当するMg2Siの回折ピーク強度、を測定し、これらの比率を算出することでSi (111)/Mg2Si (111)を得ることができる。
 なお、粉末X線回折測定を実施する際に必要なめっき皮膜の量(めっき皮膜を削り出す量)は、精度良くSi (111)とMg2Si (111)を測定する観点から、0.1g以上あればよく、0.3g以上あることが好ましい。また、前記めっき皮膜を削り出す際に、めっき皮膜以外の鋼板成分が粉末に含まれる場合もあるが、これらの金属間化合物相はめっき皮膜のみに含まれるものであり、また前述したピーク強度に影響することはない。さらに、前記めっき皮膜を粉末にしてX線回折を行うのは、めっき鋼板に形成されためっき皮膜に対してX線回折を行うと、めっき皮膜凝固組織の面方位の影響を受け正しい相比率の計算を行うことが困難なためである。
 また、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板では、上述したAl、Zn、Si、Mg、及び不可避的不純物としてのCoの濃度を制御した上で、より安定的に耐食性を向上させることができる点から、前記めっき皮膜中のSiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(2)を満たすことが好ましい。
 Si (111)=0 ・・・(2)
 Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度
 一般的に、Al合金の水溶液中への溶解反応においては、Si相がカソードサイトとして存在することで周辺のα-Al相の溶解を促進することが知られていることから、Si相を少なくすることはα-Al相の溶解を抑制する観点でも有効であり、その中でも関係(2)のようにSi相が存在しない皮膜とすること(前記Si(111)の回折ピーク強度をゼロとすること)が耐食性の安定化のために最も優れている。
 なお、X線回折によりSiの(111)面の回折ピーク強度の測定方法は、上述した通りである。
 ここで、上述した関係(1)や関係(2)を満たすための方法については、特に限定はされない。例えば、関係(1)や関係(2)を満たすためには、前記めっき皮膜中のSiの含有量、Mgの含有量及びAlの含有量のバランスを調整することによって、SiとMg2Siの存在比率(Si (111)とMg2Si (111)の回折強度)を制御できる。前記めっき皮膜中のSiの含有量、Mgの含有量及びAlの含有量のバランスは、必ずしも一定の含有割合に設定すれば関係(1)や関係(2)を満たせる訳ではなく、例えばSiの含有量(質量%)によってMg及びAlの含有比率を変える必要がある。
 また、前記めっき皮膜中のSiの含有量、Mgの含有量及びAlの含有量のバランスを調整する他にも、めっき皮膜形成時の条件(例えば、めっき後の冷却条件)を調整することによって、関係(1)や関係(2)を満たすように、Si (111)とMg2Si (111)の回折強度を制御できる。
 また、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系鋼板では、前記めっき皮膜が、0.01~1.0質量%のSrを含有することが好ましい。前記めっき皮膜がSrを含有することで、シワ状の凹凸欠陥等の表面欠陥の発生をより確実に抑制することができ、良好な表面外観性を実現できる。
 なお、前記シワ状欠陥とは、前記めっき皮膜の表面に形成されたシワ状の凹凸になった欠陥であり、前記めっき皮膜表面において白っぽい筋として観察される。このようなシワ状欠陥は、前記めっき皮膜中にMgを多く添加した場合に、発生しやすくなる。そのため、前記溶融めっき鋼板では、前記めっき皮膜中にSrを含有させることによって、前記めっき皮膜表層においてSrをMgよりも優先的に酸化させ、Mgの酸化反応を抑制することで、前記シワ状欠陥の発生を抑えることが可能となる。
 また、前記めっき皮膜は、上述したMgと同様に腐食生成物の安定性を向上させ、腐食の進行を遅延させる効果を奏することができる点から、合計で0.01~10質量%の、Cr、Mn、V、Mo、Ti、Ca、Sb及びBのうちから選択される一種又は二種以上を、さらに含有することが好ましい。上述した成分の合計含有量を0.01~10質量%としたのは、十分な腐食遅延効果を得ることができるとともに、効果が飽和することもないためである。
 なお、前記めっき皮膜の付着量は、各種特性を満足する観点から、片面あたり45~120 g/m2であることが好ましい。前記めっき皮膜の付着量が45g/m2以上の場合には、建材などの長期間耐食性が必要となる用途に対しても十分な耐食性が得られ、また、前記めっき皮膜の付着量が120g/m2以下の場合には、加工時のめっき割れ等の発生を抑えつつ、優れた耐食性を実現できるためである。同様の観点から、前記めっき皮膜の付着量は、45~100g/m2であることがより好ましい。
 前記めっき皮膜の付着量については、例えば、JIS H 0401:2013年に示される塩酸とヘキサメチレンテトラミンの混合液で特定面積のめっき皮膜を溶解剥離し、剥離前後の鋼板重量差から算出する方法で導出することができる。この方法で片面あたりのめっき付着量を求めるには、非対象面のめっき表面が露出しないようにテープでシーリングしてから前述した溶解を実施することで求めることができる。
 また、前記めっき皮膜の成分組成は、上述したCoの含有量と同じく、めっき皮膜を塩酸等に浸漬して溶解させ、その溶液をICP発光分光分析や原子吸光分析等で確認することができる。この方法はあくまでも一例であり、めっき皮膜の成分組成を正確に定量できる方法であればどのような方法でも良く、特に限定するものではない。
 なお、本発明により得られた溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜は、全体としてはめっき浴の組成とほぼ同等となる。そのため、前記めっき皮膜の組成の制御は、めっき浴組成を制御することにより精度良く行うことができる。
 また、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板を構成する下地鋼板については、特に限定はされず、要求される性能や規格に応じて、冷延鋼板や熱延鋼板等を適宜使用することができる。
 さらに、前記下地鋼板を得る方法についても、特に限定はされない。例えば、前記熱延鋼板の場合、熱間圧延工程、酸洗工程を経たものを使用することができ、前記冷延鋼板の場合には、さらに冷間圧延工程を加えて製造できる。さらに、鋼板の特性を得るために溶融めっき工程の前に、再結晶焼鈍工程等を経ることも可能である。
(溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法)
 本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法は、めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法であって、前記めっき皮膜の形成は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するめっき浴中に、下地鋼板を浸漬させる溶融めっき処理工程を具える。
 なお、前記溶融めっき処理工程については、後述するめっき浴の条件以外、特に限定はされない。例えば、連続式溶融めっき設備で、前記下地鋼板を、洗浄、加熱、めっき浴浸漬することによって製造できる。鋼板の加熱工程においては、前記下地鋼板自身の組織制御のために再結晶焼鈍などを施すとともに、鋼板の酸化を防止し且つ表面に存在する微量な酸化膜を還元するため、窒素-水素雰囲気等の還元雰囲気での加熱が有効である。
 また、前記溶融めっき処理工程に用いるめっき浴については、上述したように、前記めっき皮膜の組成が全体としてはめっき浴の組成とほぼ同等となることから、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するものを用いることができる。
 そして、本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法では、前記めっき浴の不可避的不純物中のCo含有量を、前記めっき浴の総質量に対して0.080質量%以下に制御することを特徴とする。前記めっき皮膜中に含有されるCoは、上述したように、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の耐食性を劣化させる場合があることから、めっき浴中のAl、Zn、Si及びMgの含有量を適切に制御した上で、さらに不可避的不純物としてのCo含有量を抑えることで、耐食性の劣化を抑えることができる。
 また、前記めっき浴中の不可避的不純物としてのCoの含有量は、前記めっき浴の総質量に対して0.080質量%以下に制御することを要し、0.020質量%以下にすることがより好ましく、0.001質量%以下とすることがさらに好ましい。前記めっき浴中のCo含有量が0.080質量%以下であれば、製造した溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板は十分に優れた耐食性を有することができる。また、前記めっき浴中のCo含有量が0.020質量%以下であれば、より優れた耐食性を有することができ、0.001質量%以下であれば、特に優れた耐食性を有することができる。
 このように、前記めっき浴中のCo含有量が少ないほど溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の耐食性が優れるため、Coの含有量について、特に下限値の限定はなく、前記めっき浴中のCo含有量は0%であることが最も好ましい。
 ここで、前記めっき浴中のCoの含有量を低減させる手段は、特に限定はされない。
 例えば浴中機器に施したCo-Cr-W系の溶射皮膜の前記めっき浴中への溶出を抑制することが有効であることから、Coを含まない溶射皮膜を適用することが好ましい。
 また、前記めっき浴中のCoの含有量を低減させる他の手段としては、不純物中のCoの含有量が少ない金属塊をめっき浴の原料として用いることが好ましい。
 さらに、Coを意図的に添加するめっき鋼板の製造に使用したポットや浴中機器を溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造に用いないことも有効である。前記ポットや前記浴中機器に付着したCoを含有した金属塊が溶解し、めっき浴中へ混入することを抑制できるためである。
 さらに、前記めっき浴の浴温は、特に限定はされないが、(融点+20℃)~650℃の温度範囲とすることが好ましい。
 前記浴温の下限を、融点+20℃としたのは、溶融めっき処理を行うためには、前記浴温を凝固点以上にすることが必要であり、融点+20℃とすることで、前記めっき浴の局所的な浴温低下による凝固を防止するためである。一方、前記浴温の上限を650℃としたのは、650℃を超えると、前記めっき皮膜の急速冷却が難しくなり,めっき皮膜と鋼板との間に形成する界面合金層が厚くなるおそれがあるためである。
 また、めっき浴に浸入する下地鋼板の温度(浸入板温)についても、特に限定はされないが、連前記続式溶融めっき操業におけるめっき特性の確保や浴温度の変化を防ぐ観点から、前記めっき浴の温度に対して±20℃以内に制御することが好ましい。
 さらにまた、前記下地鋼板の前記めっき浴中の浸漬時間については、0.5秒以上であることが好ましい。これは0.5秒未満の場合、前記下地鋼板の表面に十分なめっき皮膜を形成できないおそれがあるためである。浸漬時間の上限については特に限定はされないが、浸漬時間を長くするとめっき皮膜と鋼板との間に形成する界面合金層が厚くなるおそれもあることから、8秒以内とすることがより好ましい。
 なお、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板は、要求される性能に応じて、前記めっき皮膜の上に、直接又は中間層を介して、塗膜を形成することもできる。
 なお、前記塗膜を形成する方法については、特に限定はされず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。例えば、ロールコーター塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装等の形成方法が挙げられる。有機樹脂を含有する塗料を塗装した後、熱風乾燥、赤外線加熱、誘導加熱等の手段により加熱乾燥して塗膜を形成することが可能である。
 また、前記中間層についても、溶融めっき鋼板のめっき皮膜と前記塗膜との間に形成される層であれば特に限定はされない。
(表面処理鋼板)
 本発明の表面処理鋼板は、鋼板表面にめっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える。
 このうち、前記めっき皮膜の構成は、上述した本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜と同様である。
 本発明の表面処理鋼板は、前記皮膜上に化成皮膜が形成されている。
 なお、前記化成皮膜は、表面処理鋼板の少なくとも片面に形成されればよく、用途や要求される性能に応じて、表面処理鋼板の両面に形成することもできる。
 そして、本発明の表面処理鋼板では、前記化成皮膜は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有することを特徴とする。
 上述した化成皮膜をめっき皮膜上に形成することよって、めっき皮膜との親和性を高め、前記めっき皮膜上に化成皮膜を均一に形成することが可能になることに加え、化成皮膜の防錆効果やバリア効果を高めることができる。その結果、本発明の表面処理鋼板の安定的な耐食性及び耐白錆性の実現が可能となる。
 ここで、前記化成皮膜を構成する樹脂については、耐食性向上の観点から、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種が用いられる。同様の観点から、前記樹脂は、ウレタン樹脂及びアクリル樹脂のうちの少なくとも一種を含有することが好ましい。なお、前記化成皮膜を構成する樹脂については、上述した樹脂の付加重合物も含まれる。
 前記エポキシ樹脂については、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型等のエポキシ樹脂をグリシジルエーテル化したもの、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂に、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド若しくはポリアルキレングリコールを付加し、グリシジルエーテル化したもの、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ポリエーテル系エポキシ樹脂等を用いることができる。
 前記ウレタン樹脂については、例えば、油変性ポリウレタン樹脂、アルキド系ポリウレタン樹脂、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂等を用いることができる。
 前記アクリル樹脂については、例えば、ポリアクリル酸及びその共重合体、ポリアクリル酸エステル及びその共重合体、ポリメタクリル酸及びその共重合体、ポリメタクリル酸エステル及びその共重合体、ウレタン-アクリル酸共重合体(またはウレタン変性アクリル樹脂)、スチレン-アクリル酸共重合体等が挙げられ、さらにこれらの樹脂を他のアルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等によって変性させたものを用いることができる。
 前記アクリルシリコン樹脂としては、例えば、主剤としてのアクリル系共重合体の側鎖又は末端に加水分解性アルコキシシリル基を有する樹脂に、硬化剤を添加したもの等が挙げられる。また、アクリルシリコン樹脂を用いた場合には、耐食性に加えて、優れた耐候性が期待できる。
 前記アルキド樹脂については、例えば、油変性アルキド樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、フェノール変性アルキド樹脂、スチレン化アルキド樹脂、シリコン変性アルキド樹脂、アクリル変性アルキド樹脂、オイルフリーアルキド樹脂、高分子量オイルフリーアルキド樹脂等を挙げることができる。
 前記ポリエステル樹脂については、多価カルボン酸とポリアルコールとを、脱水縮合してエステル結合を形成させることによって合成された重縮合体であり、多価カルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸等が用いられ、ポリアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。具体的には、前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。また、これらのポリエステル樹脂をアクリル変性したものを用いることもできる。
 前記ポリアルキレン樹脂については、例えば、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、カルボキシル変性ポリオレフィン樹脂などのエチレン系共重合体、エチレン-不飽和カルボン酸共重合体、エチレン系アイオノマー等が挙げられ、さらに、これらの樹脂を他のアルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等によって変性させたものを用いることができる。
 前記アミノ樹脂については、アミンあるいはアミド化合物とアルデヒドの反応によって生成する熱硬化性樹脂であり、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、チオ尿素樹脂等が挙げられるが、耐食性や耐侯性、密着性等の観点から、メラミン樹脂を用いることが好ましい。メラミン樹脂としては、特に限定はされないが、例えば、ブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、水性メラミン樹脂等が挙げられる。
 前記フッ素樹脂については、フルオロオレフィン系重合体や、フルオロオレフィンと、アルキルビニルエーテル、シンクロアルキルビニルエーテル、カルボン酸変性ビニルエステル、ヒドロキシアルキルアリルエーテル、テトラフルオロプロピルビニルエーテル等との共重合体が挙げられる。これらのフッ素樹脂を用いた場合には、耐食性だけでなく、優れた耐候性と優れた疎水性も期待できる。
 さらに、前記化成皮膜を構成する樹脂は、耐食性や加工性の向上を狙いとして、特に硬化剤を用いることが好ましい。硬化剤としては、尿素樹脂(ブチル化尿素樹脂等)、メラミン樹脂(ブチル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂等)、ブチル化尿素・メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等のアミノ樹脂、ブロックイソシアネート、オキサゾリン化合物、フェノール樹脂等を適宜用いることができる。
 また、前記化成皮膜を構成する金属化合物については、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種が用いられる。同様の観点から、前記金属化合物は、P化合物、Si化合物及びV化合物のうちの少なくとも一種を含有することが好ましい。
 ここで、前記P化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、耐食性や、耐汗性を向上させることができる。前記P化合物とは、Pを含有する化合物であり、例えば、無機リン酸、有機リン酸及びこれらの塩、のうちから選択される1又は2以上を含有することができる。
 前記無機リン酸、有機リン酸及びこれらの塩としては、特に限定されることなく任意の化合物を用いることができる。例えば、前記無機リン酸としては、リン酸、第一リン酸塩、第二リン酸塩、第三リン酸塩、ピロリン酸、ピロリン酸塩、トリポリリン酸、トリポリリン酸塩、亜リン酸、亜リン酸塩、次亜リン酸、次亜リン酸塩のうちから選択される1つ以上を用いることが好ましい。また、前記有機リン酸としては、ホスホン酸(ホスホン酸化合物)を用いることが好ましい。さらに、前記ホスホン酸としては、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、ホスフォノブタントリカルボン酸、メチルジホスホン酸、メチレンホスホン酸、およびエチリデンジホスホン酸のうちから選択される1つ以上を用いることが好ましい。
 なお、前記P化合物が塩である場合、当該塩は、周期表における第1族~第13族元素の塩であることが好ましく、金属塩であることがより好ましく、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩のうちから選択される1つ以上であることが好ましい。
 上記P化合物を含む化成処理液を、めっき鋼板に塗付すると、該P化合物の作用によりめっき皮膜表面がエッチングされ、めっき皮膜の構成元素であるAl、Zn、Si及びMgが取り込まれた濃化層が化成皮膜の前記めっき皮膜側に形成される。前記濃化層が形成されることにより、化成皮膜とめっき皮膜表面との結合が強固となり、化成皮膜の密着性が向上する。
 前記化成処理液中のP化合物の濃度は、特に限定はされないが、0.25質量%~5質量%とすることができる。前記P化合物の濃度が0.25質量%未満では、エッチング効果が不足してめっき界面との密着力が低下し、平面部耐食性が低下するだけでなく、欠陥部、切断端面部、加工などで生じるめっきや皮膜の損傷部の耐食性、耐汗性も低下するおそれがある。同様の観点から、P化合物の濃度は、好ましくは0.35質量%以上、より好ましくは0.50質量%以上である。一方、前記P化合物の濃度が5質量%を超えると化成処理液の寿命が短くなるだけでなく、皮膜を形成した際の外観が不均一になりやすく、また、化成皮膜からのPの溶出量が多くなり、耐黒変性が低下するおそれもある。同様の観点から、P化合物の濃度は、好ましくは3.5質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下である。前記化成皮膜中のP化合物の含有量については、例えば、P化合物の濃度を0.25質量%~5質量%とした化成処理液を、塗布、乾燥することにより、乾燥後の化成皮膜におけるPの付着量を5~100mg/m2とすることができる。
 前記Si化合物は、前記樹脂とともに化成皮膜を形成する骨格となる成分であり、前記めっき皮膜との親和性を高め、化成皮膜を均一に形成することができる。前記Si化合物は、Siを含有する化合物であり、例えば、シリカ、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン、及びシランカップリング剤のうちから選択される1つ以上を含有することが好ましい。
 前記シリカとしては、とくに限定されず任意のものを用いることができる。前記シリカとしては、例えば、湿式シリカ及び乾式シリカのうちの少なくとも1つを用いることができる。前記湿式シリカの一種であるコロイダルシリカとしては、例えば、日産化学(株)製のスノーテックスO、C、N、S、20、OS、OXS、NS等を好適に用いることができる。また、前記乾式シリカとしては、例えば、日本アエロジル(株)製のAEROSIL50、130、200、300、380等を好適に用いることができる。
 前記トリアルコキシシランとしては、とくに限定されることなく任意のものを用いることができる。例えば、一般式:R1Si(OR2)3(式中、R1は水素又は炭素数1~5のアルキル基であり、R2は同一のまたは異なる炭素数1~5のアルキル基である)で表されるトリアルコキシシランを用いることが好ましい。このようなトリアルコキシシランとしては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
 前記テトラアルコキシシランとしては、とくに限定されることなく任意のものを用いることができる。例えば、一般式:Si(OR)4(式中、Rは同一のまたは異なる炭素数1~5のアルキル基である)で表されるテトラアルコキシシランを用いることが好ましい。このようなテトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等が挙げられる。
 前記シランカップリング剤としては、とくに限定されることなく任意のものを用いることができる。例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、およびγ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
 なお、前記Si化合物を化成皮膜に含有させることにより、該Si化合物が脱水縮合して、腐食因子を遮蔽するバリア効果の高いシロキサン結合を有する非晶質の化成皮膜が形成される。また、上述した樹脂と結合することで、より高いバリア性を有する化成皮膜が形成される。さらに、腐食環境下において、欠陥部や加工などで生じるめっきや皮膜の損傷部には緻密で安定な腐食生成物が形成され、前記めっき皮膜との複合効果によって下地鋼板の腐食を抑制する効果もある。安定な腐食生成物を形成する効果が高いという観点からは、前記Si化合物として、コロイダルシリカ及び乾式シリカのうちの少なくとも1つを用いることが好ましい。
 前記化成皮膜を形成するための化成処理液における前記Si化合物の濃度は、0.2質量%~9.5質量%とする。前記化成処理液におけるSi化合物の濃度が0.2質量%以上であれば、シロキサン結合によるバリア効果を得ることができ、その結果、平面部耐食性に加え、欠陥部、切断部及び加工等に起因した損傷部における耐食性、並びに、耐汗性が向上する。また、前記Si化合物の濃度が9.5質量%以下であれば、化成処理液の寿命を長くすることができる。Si化合物の濃度を0.2質量%~9.5質量%とした化成処理液を、塗布、乾燥することにより、乾燥後の化成皮膜におけるSi付着量を2~95mg/m2とすることができる。
 前記Co化合物及び前記Ni化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、耐黒変性を向上させることができる。これは、CoやNiが、腐食環境下における水溶性成分の皮膜からの溶出を遅らせる効果を有するためであると考えられる。また、前記Co及び前記Niは、Al、Zn、Si及びMg等に比べて酸化されにくい元素である。そのため、前記Co化合物及び前記Ni化合物のうちの少なくとも一方を、前記化成皮膜と前記めっき皮膜との界面に濃化させる(濃化層を形成する)ことにより、濃化層が腐食に対するバリアとなる結果、耐黒変性を改善することができる。
 前記Co化合物を含んだ化成処理液を用いることにより、Coを、前記化成皮膜中に含有させ、前記濃化層中に取り込ませることができる。前記Co化合物としては、コバルト塩を用いることが好ましい。前記コバルト塩としては、硫酸コバルト、炭酸コバルト及び塩化コバルトのうちから選択される1又は2以上を用いることがより好ましい。
 また、前記Ni化合物を含む化成処理液を用いることにより、Niを、前記化成皮膜中に含有させ、前記濃化層中に取り込ませることができる。前記Ni化合物としては、ニッケル塩を用いることが好ましい。前記ニッケル塩としては、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル及び塩化ニッケルのうちから選択される1又は2以上を用いることがより好ましい。
 前記化成処理液中のCo化合物及び/又はNi化合物の濃度は、特に限定はされないが、合計で0.25質量%~5質量%とすることができる。前記Co化合物及び/又はNi化合物の濃度が0.25質量%未満では界面濃化層が不均一になり、平面部の耐食性が低下するだけでなく、欠陥部、切断端面部、加工等に起因しためっきや皮膜損傷部の耐食性も低下するおそれがある。同様の観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.75質量%以上である。一方、前記Co化合物及び/又はNi化合物の濃度が5質量%を超えると皮膜を形成した際の外観が不均一になりやすく、耐食性が低下するおそれがある。同様の観点から、好ましくは4.0質量%以下、より好ましくは3.0質量%以下である。前記Co化合物及び/又はNi化合物の濃度の合計が0.25質量%~5質量%である化成処理液を塗布、乾燥することにより、乾燥後の化成皮膜におけるCo及びNiの合計付着量を5~100mg/m2とすることができる。
 前記Al化合物、前記Zn化合物及び前記Mg化合物については、化成処理液に含有させることで、前記化成皮膜のめっき皮膜側に、Al、Zn及びMgのうちの少なくとも一種を含む濃化層を形成できる。形成された濃化層は、耐食性を向上させることができる。
 なお、前記Al化合物、前記Zn化合物及び前記Mg化合物は、それぞれ、Al、Zn及びMgを含有する化合物のことであれば、特に限定されないが、無機化合物であることが好ましく、塩、塩化物、酸化物又は水酸化物であることが好ましい。
 前記Al化合物としては、例えば、硫酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちから選択される1つ以上が挙げられる。
 前記Zn化合物としては、例えば、硫酸亜鉛、炭酸亜鉛、塩化亜鉛、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛のうちから選択される1つ以上が挙げられる。
 前記Mg化合物としては、例えば、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムのうちから選択される1つ以上が挙げられる。
 前記化成皮膜を形成するための化成処理液中のAl化合物、Zn化合物及び/又はMg化合物の濃度は、合計で0.25質量%~5質量%であることが好ましい。前記合計濃度が0.25質量%以上であれば、前記濃化層をより効果的に形成することができ、その結果、耐食性をさらに向上させることができる。一方、前記合計濃度が5質量%以下であれば、化成皮膜の外観がより均一となり、平面部や欠陥部、加工などで生じるめっきや皮膜の損傷部の耐食性がさらに向上する。
 前記V化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、腐食環境下においてVが適度に溶出し、同じく腐食環境下で溶出するめっき成分の亜鉛イオン等と結合し、緻密な保護皮膜を形成する。形成された保護皮膜によって、鋼板の平面部だけでなく、欠陥部、加工に起因して生じるめっき皮膜の損傷部、切断端面から平面部に進行する腐食、等に対する耐食性をさらに高めることができる。
 前記V化合物については、Vを含有する化合物であり、例えば、メタバナジン酸ナトリウム、硫酸バナジル及びバナジウムアセチルアセトネートのうちから選択される1つ以上が挙げられる。
 前記化成皮膜を形成するための化成処理液中のV化合物は、0.05質量%~4質量%であることが好ましい。前記V化合物の濃度が0.05質量%以上であれば、腐食環境下で溶出して保護皮膜を形成しやすくなり、欠陥部、切断端面部、加工に起因して生じるめっき皮膜の損傷部の耐食性が向上する。一方、前記V化合物の濃度が4質量%を超えると化成皮膜を形成した際の外観が不均一になりやすく、耐黒変性も低下する。
 前記Mo化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、表面処理鋼板の耐黒変性を高めることができる。前記Mo化合物は、Moを含有する化合物であり、化成処理液にモリブデン酸及びモリブデン酸塩の一方または両方を添加することにより得ることができる。
 なお、前記モリブデン酸塩としては、例えば、モリブテン酸ナトリウム、モリブテン酸カリウム、モリブテン酸マグネシウム及びモリブテン酸亜鉛のうちから選択される1つ以上が挙げられる。
 前記化成皮膜を形成するための化成処理液中のMo化合物の濃度は、0.01質量%~3質量%であることが好ましい。前記Mo化合物の濃度が0.01質量%以上であれば、酸素欠乏型酸化亜鉛の生成がさらに抑制され、耐黒変性を一層向上できる。一方、前記Mo化合物の濃度が3質量%以下であれば、化成処理液の寿命がさらに長くなることに加え、耐食性を一層向上できる。
 前記Zr化合物及び前記Ti化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、化成皮膜がポーラスになるのを防ぎ、皮膜を緻密化させることができる。その結果、腐食因子が前記化成皮膜を透過しにくくなり、耐食性を高めることができる。
 前記Zr化合物については、Zrを含有する化合物であり、例えば、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、炭酸ジルコニルカリウム、炭酸ジルコニルナトリウム及び炭酸ジルコニルアンモニウムのうちから選択される1つ以上を用いることができる。これらの中でも、有機チタンキレート化合物は、化成処理液を乾燥して皮膜を形成する際、皮膜を緻密化し、より優れた耐食性が得られるため、好適である。
 前記Ti化合物については、Tiを含有する化合物であり、例えば、硫酸チタン、塩化チタン、水酸化チタン、チタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート及びチタンエチルアセトアセテートのうちから選択される1つ以上を用いることができる。
 前記化成皮膜を形成するための化成処理液中のZr化合物及び/又はTi化合物の濃度は、合計で0.2量%~20質量%であることが好ましい。前記Zr化合物及び/又はTi化合物の合計濃度が0.2質量%以上であれば、腐食因子の透過抑制効果が高まり、平面部耐食性だけでなく、欠陥部、切断端面部、加工に起因しためっき皮膜損傷部の耐食性をより向上させることができる。一方、前記Zr化合物及び/又はTi化合物の合計濃度が20質量%以下であれば、前記化成処理液寿命をさらに延ばすことができる。
 前記Ca化合物は、前記化成皮膜中に含まれることで、腐食速度を低下させる効果を発現させることができる。
 前記Ca化合物については、Caを含有する化合物であり、例えば、Caの酸化物、Caの硝酸塩、Caの硫酸塩、Caを含有する金属間化合物等が挙げられる。より具体的には、前記Ca化合物として、CaO、CaCO3、Ca(OH)2、Ca(NO3)2・4H2O、CaSO4・2H2O等が挙げられる。前記化成皮膜中の前記Ca化合物の含有量は、特に限定はされない。
 なお、前記化成皮膜は、必要に応じて、塗料分野で通常使用されている公知の各種成分を含有することができる。例えば、レベリング剤、消泡剤等の各種表面調整剤、分散剤、沈降防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等の各種添加剤、着色顔料、体質顔料、光輝材等の各種顔料、硬化触媒、有機溶剤、潤滑剤などが挙げられる。
 なお、本発明の表面処理鋼板では、前記化成皮膜が6価クロム、3価クロム、フッ素等の有害な成分を含有しないことが好ましい。前記化成皮膜を形成するための化成処理液中に、これらの有害成分が含有しないため、安全性が高くや環境への小さくなるためである。
 また、前記化成皮膜の付着量は、特に限定はされない。例えば、より確実に耐食性を確保しつつ、化成皮膜の剥離等を防ぐ観点からは、前記化成皮膜の付着量を0.1~3.0g/m2とすることが好ましく、0.5~2.5g/m2とすることがより好ましい。前記化成皮膜の付着量を0.1 g/m2以上とすることで、より確実に耐食性を確保でき、前記化成皮膜の付着量を3.0g/m2以下とすることで、化成皮膜の割れや剥離を防ぐことができる。
 前記化成皮膜付着量は、皮膜を蛍光X 線分析して予め皮膜中の含有量が分かっている元素の存在量を測定する方法のような、既存の手法から適切に選択した方法で求めればよい。
 なお、前記化成皮膜を形成するための方法は、特に限定はされず、要求される性能や、製造設備等に応じて適宜選択することができる。例えば、前記めっき皮膜上に、化成処理液をロールコーター等により連続的に塗布し、その後、熱風や誘導加熱等を用いて、60~200℃程度の到達板温(Peak Metal Temperature:PMT)で乾燥させることで形成することができる。前記化成処理液の塗布には、ロールコーター以外にも、エアレススプレー、静電スプレー、カーテンフローコーター等の公知の手法を適宜採用することができる。さらに、前記化成皮膜は、前記樹脂及び前記金属化合物を含むものであれば、単層膜又は複層膜のいずれであってもよく、特に限定されるものではない。
 また、本発明の表面処理鋼板は、必要に応じて、前記化成皮膜上に塗膜を形成することもできる。
(表面処理鋼板の製造方法)
 本発明の表面処理鋼板の製造方法は、めっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える表面処理鋼板の製造方法である。
 そして、本発明の製造方法では、前記化成皮膜が、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有し、
 前記めっき皮膜の形成は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するめっき浴中に、下地鋼板を浸漬させる溶融めっき処理工程を具え、前記めっき浴の不可避的不純物中のCo含有量を、0.080質量%以下に制御する。
 前記めっき皮膜中に含有されるCoは、上述したように、表面処理鋼板の耐食性を劣化させる場合があることから、めっき浴中のAl、Zn、Si及びMgの含有量を適切に制御した上で、さらに不可避的不純物としてのCo含有量を抑えることで、耐食性の劣化を抑えることができる。
 なお、前記溶融めっき処理工程の条件については、本発明の表面処理鋼板のめっき皮膜の中で説明した内容と同様である。
 また、前記化成皮膜の構成についても、本発明の表面処理鋼板の化成皮膜について説明した内容と同様である。
(塗装鋼板)
 本発明の塗装鋼板は、めっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板である。
 このうち、前記めっき皮膜の構成は、上述した本発明の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板のめっき皮膜と同様である。
 本発明の塗装鋼板は、前記めっき皮膜上に、化成皮膜を形成することができる。
 なお、前記化成皮膜は、塗装鋼板の少なくとも片面に形成されればよく、用途や要求される性能に応じて、塗装鋼板の両面に形成することもできる。
・化成皮膜
 そして、本発明の塗装鋼板では、前記化成皮膜が、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有することを特徴とする。
 上述した化成皮膜をめっき皮膜上に形成することよって、化成皮膜の強度及び密着性を高めつつ、耐食性も向上させることができる。
 ここで、前記化成皮膜を構成する樹脂成分については、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を含有する。
 前記(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂については、ポリエステルポリオールと、イソシアネート基を2個以上もつ、ジイソシアネート又はポリイソシアネートとの反応物に、ジメチロールアルキル酸を共重合して得られる樹脂が挙げられる。また、公知の方法により水等の液中に分散させることにより、化成処理液を得ることができる。
 前記ポリエステルポリオールとしては、グリコール成分と、ヒドロキシルカルボン酸のエステル形成誘導体などの酸成分とから脱水縮合反応によって得られるポリエステル、ε-カプロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステル及びこれらの共重合ポリエステルが挙げられる。
 前記ポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等が挙げられる。前記芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2-ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、およびこれらの誘導体(例えばポリオール類との反応により得られたプレポリマー類、ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド化合物等の変性ポリイソシアネート類等)等が挙げられる。
 なお、前記ポリエステルポリオールと、前記ジイソシアネート又はポリイソシアネートとを反応させてウレタンを合成する際、例えば、ジメチロールアルキル酸を共重合し、自己乳化させて水溶化(水分散)させることで、前記(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂を得ることができる。この場合、ジメチロールアルキル酸としては、例えば、炭素数2~6のジメチロールアルキル酸が挙げられ、より具体的には、ジメチロールエタン酸、ジメチロールプロパン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールヘプタン酸およびジメチロールヘキサン酸等が挙げられる。
 また、前記(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂については、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS等のビスフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとをアルカリ触媒の存在下で反応して得ることができる。中でも、成分〔A〕は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂又はビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むことが好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。該(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂は、公知の方法で水等の液に分散させることにより化成処理液を得ることができる。
 前記樹脂成分は、前記化成皮膜のバインダーとして作用するが、バインダーを構成する前記(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂は、可撓性があるので加工を受けた際に化成皮膜が破壊(剥離)しにくくなる効果を奏することができ、前記(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂は、下地の亜鉛系めっき鋼板及び上層のプライマー塗膜との密着性を向上する効果を奏することができる。
 前記樹脂成分は、前記化成皮膜中に合計で30~50質量%含まれる。前記樹脂成分の含有量が30質量%未満では化成皮膜のバインダー効果が低下し、50質量%を超えると、下記に示す無機成分による機能、例えばインヒビター作用が低下する。同様の観点から、前記化成皮膜における前記樹脂成分の含有量は、35~45質量%であることが好ましい。
 さらに、前記樹脂成分は、前記(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂と前記(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲であることを要する。前記(a):(b)が、上記範囲外の場合、化成処理皮膜としての可撓性の低下や密着性が低下に伴い、十分な耐食性が得られないためである。同様の観点から、前記(a):(b)は、10:90~55:45であることが好ましい。
 なお、前記樹脂成分については、要求される性能に応じて、上述した(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂以外の樹脂(その他の樹脂成分)を含むことができる。前記その他の樹脂成分については、特に限定はされず、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 前記樹脂成分がその他の樹脂を含む場合、前記(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び前記(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の合計含有量が、50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましい。成処理皮膜としての可撓性の低下や密着性をより確実に得るためである。
 また、前記化成皮膜は、無機化合物として、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む。
 これらの化合物を含むことによって、化成皮膜の耐食性を高めることができる。
 前記バナジウム化合物は、化成処理液中に添加して防錆剤(インヒビター)として作用する。前記バナジウム化合物が前記化成皮膜中に含まれることで、腐食環境下においてバナジウム化合物が適度に溶出し、同じく腐食環境下で溶出するめっき成分の亜鉛イオン等と結合し、緻密な保護皮膜を形成する。形成された保護皮膜によって、鋼板の平面部だけでなく、欠陥部、加工に起因して生じるめっき皮膜の損傷部、切断端面から平面部に進行する腐食、等に対する耐食性をさらに高めることができる。
 前記バナジウム化合物については、例えば、五酸化バナジウム、メタバナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、オキシ三塩化バナジウム、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、バナジン酸マグネシウム、バナジルアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート等が挙げられる。特に、これらの中でも、4価のバナジウム化合物又は還元若しくは酸化することによって得られる4価のバナジウム化合物を用いることが望ましい。
 また、前記化成処理皮膜中のバナジウム化合物の含有量は、2~10質量%である。前記化成処理皮膜中のバナジウム化合物の含有量が2質量%未満ではインヒビター効果が十分でないため耐食性の低下を招き、一方、前記バナジウム化合物の含有量が10質量%を超えると化成処理皮膜の耐湿性の低下を招くためである。
 ジルコニウム化合物は、前記化成皮膜中に含有され、めっき金属との反応や樹脂成分との共存により、化成処理皮膜としての強度向上及び耐食性向上が期待でき、さらにはジルコニウム化合物自体が緻密な化成処理皮膜の形成に寄与し、被覆性に富むことからバリア効果を期待できる。
 前記ジルコニウム化合物としては、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、乳酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、塩化ジルコニウムなどの中和塩等が挙げられる。
 また、前記化成処理皮膜中のジルコニウム化合物の含有量は、40~60質量%である。前記化成処理皮膜中のジルコニウム化合物の含有量が40質量%未満では、化成処理皮膜としての強度や耐食性の低下を招き、前記ジルコニウム化合物の含有量が60質量%を超えると、化成処理皮膜が脆化して、厳しい加工を受けた場合に化成処理皮膜の破壊や剥離が生じるためである。
 前記フッ素化合物は、前記化成皮膜中に含有され、めっき皮膜との密着性付与剤として作用する。その結果、前記化成皮膜の耐食性を高めることが可能となる。
 前記フッ素化合物としては、例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのフッ化物塩、又は、フッ化第一鉄、フッ化第二鉄等のフッ素化合物を用いることができる。これらの中でも、フッ化アンモニウムや、フッ化ナトリウム及びフッ化カリウム等のフッ化物塩を用いることが好ましい。
 また、前記化成処理皮膜中のフッ素化合物の含有量は、0.5~5質量%である。前記化成処理皮膜中のフッ素化合物の含有量が0.5質量%未満では加工部での密着性が充分に得られず、前記フッ素化合物の含有量が5質量%を超えると化成処理皮膜の耐湿性が低下するからである。
 また、前記化成皮膜の付着量は、特に限定はされない。例えば、より確実に耐食性を確保しつつ、化成皮膜の密着性等を向上させる観点から、前記化成皮膜の付着量を0.025~0.5g/m2とすることが好ましい。前記化成皮膜の付着量を0.025g/m2以上とすることで、より確実に耐食性を確保でき、前記化成皮膜の付着量を0.5g/m2以下とすることで、化成皮膜の剥離を抑えることができる。
 前記化成皮膜付着量は、皮膜を蛍光X 線分析して予め皮膜中の含有量が分かっている元素の存在量を測定する方法のような、既存の手法から適切に選択した方法で求めればよい。
 なお、前記化成皮膜を形成するための方法は、特に限定はされず、要求される性能や、製造設備等に応じて適宜選択することができる。例えば、前記めっき皮膜上に、化成処理液をロールコーター等により連続的に塗布し、その後、熱風や誘導加熱等を用いて、60~200℃程度の到達板温(Peak Metal Temperature:PMT)で乾燥させることで形成することができる。前記化成処理液の塗布には、ロールコーター以外にも、エアレススプレー、静電スプレー、カーテンフローコーター等の公知の手法を適宜採用することができる。さらに、前記化成皮膜は、前記樹脂及び前記金属化合物を含むものであれば、単層膜又は複層膜のいずれであってもよく、特に限定されるものではない。
・塗膜
 本発明の塗装鋼板は、上述したように、めっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成されており、該塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有する。
 そして、本発明は、前記プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有する。
 前記プライマー塗膜が、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と前記無機化合物を含有することによって、塗膜の密着性を高めつつ、耐食性を向上させることができる。
 前記プライマー塗膜は、主成分として、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂を含有する。前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂は、可撓性と強度を兼ね備えているため、加工を受けた際にプライマー塗膜にクラックが発生しにくい等の効果が得られ、ウレタン樹脂を含有する化成処理皮膜との親和性が高いことから、特に加工部の耐食性向上に寄与することができる。
 なお、ここでいう「主成分」とは、プライマー塗膜中の各成分中最も含有量が多い成分であることを意味する。
 前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂としては、ポリエステルポリオールと、イソシアネート基を2個以上もつ、ジイソシアネート又はポリイソシアネートとの反応によって得られる樹脂等、公知の樹脂を使用できる。また、前記ポリエステルポリオールと、前記ジイソシアネート又は前記ポリイソシアネートとを水酸基過剰な状態で反応させた樹脂(ウレタン変性ポリエステル樹脂)を、ブロック化ポリイソシアネートで硬化させた樹脂も使用できる。
 なお、前記ポリエステルポリオールは、多価アルコール成分と多塩基酸成分との脱水縮合反応を利用した、公知の方法により得ることができる。
 前記多価アルコールとしては、グリコール及び3価以上の多価アルコールが挙げられる。前記グリコールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキシレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、メチルプロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、3,3-ジエチル-1,5-ペンタンジオール等が挙げられる。また、前記3価以上の多価アルコールは、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。これらの多価アルコールは、単独で使用することもでき、2種以上組み合わせて使用することもできる。
 前記多塩基酸は、通常は多価カルボン酸が使用されるが、必要に応じて1価の脂肪酸などを併用することができる。前記多価カルボン酸として、例えば、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、4-メチルヘキサヒドロフタル酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸、トリメリット酸、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ピロメリット酸、ダイマー酸など、及びこれらの酸無水物、並びに1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、テトラヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等が挙げられる。これらの多塩基酸は、単独で使用することもでき、2種以上組み合わせて使用することもできる。
 前記ポリイソシアネートについては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、そして、キシリレンジイソシアネート(XDI)、メタキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などの芳香族ジイソシアネート、さらに、イソホロンジイソシアネート、水素化XDI、水素化TDI、水素化MDIなどの環状脂肪族ジイソシアネート、及びこれらのアダクト体、ビウレット体、イソシアヌレート体等が挙げられる。これらのポリイソシアネートは、単独で使用することもでき、2種以上組み合わせて使用することもできる。
 また、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂の水酸基価は、特に限定はされないが、耐溶剤性、加工性等の観点から、好ましくは5~120mgKOH/gであり、より好ましくは、7~100 mgKOH/gであり、さらに好ましくは10~80 mgKOH/gである。
 さらに、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂の数平均分子量は、耐溶剤性、加工性などの点から、好ましくは500~15,000であり、より好ましくは、700~12,000であり、さらに好ましくは800~10,000である。
 前記プライマー塗膜における、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂の含有量は40~88質量%であることが好ましい。前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂の含有量が40質量%未満では、プライマー塗膜としてのバインダー機能が低下するおそれがり、一方、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂の含有量が88質量%を超えると、下記に示す無機物による機能、例えばインヒビター作用が低下するおそれがある。
 前記無機化合物の1つであるバナジウム化合物は、インヒビターとして作用する。前記バナジウム化合物としては、例えば、五酸化バナジウム、メタバナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、オキシ三塩化バナジウム、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、バナジン酸マグネシウム、バナジルアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート等が挙げられる。特に、これらの中でも、4価のバナジウム化合物又は還元若しくは酸化することによって得られる4価のバナジウム化合物を用いることが望ましい。
 前記プライマー塗膜中に添加するバナジウム化合物は、前記化成処理皮膜に添加するバナジウム化合物と同種であっても異種であってもよい。バナジン酸化合物は、外部から侵入してくる水分に徐々に溶出するバナジン酸イオンと亜鉛系めっき鋼板表面のイオンが反応し、密着性の良い不働態皮膜を形成し、金属露出部を保護し防錆作用が現れると考えられている。
 前記プライマー塗膜中の前記バナジウム化合物の含有量は、特に限定はされないが、耐食性と耐湿性との両立の観点から、4~20質量%であることが好ましい。前記バナジウム化合物の含有量が4量%未満ではインヒビター効果が低下して耐食性の低下を招くおそれがあり、前記バナジウム化合物の含有量が20質量%を超えるとプライマー塗膜の耐湿性の低下を招くおそれがある。
 前記無機化合物の1つであるリン酸化合物についても、インヒビターとして作用する。前記リン酸化合物としては、例えばリン酸、リン酸のアンモニウム塩、リン酸のアルカリ金属塩、リン酸のアルカリ土類金属塩などが使用できる。特に、リン酸カルシウムなど、リン酸のアルカリ金属塩を好適に使用できる。
 前記プライマー塗膜中の前記リン酸化合物の含有量は、特に限定はされないが、耐食性と耐湿性との両立の観点から、4~20質量%であることが好ましい。前記リン酸化合物の含有量が4質量%未満ではインヒビター効果が低下して耐食性の低下を招くおそれがあり、前記リン酸化合物の含有量が20質量%を超えるとプライマー塗膜の耐湿性の低下を招くおそれがある。
 前記無機化合物の1つである酸化マグネシウムは、初期の腐食によってMgを含有する生成物を生成し、難溶性のマグネシウム塩として、安定化を図り、耐食性を向上させる効果がある。
 前記プライマー塗膜中の前記酸化マグネシウムの含有量は、特に限定はされないが、耐食性と加工部耐食性との両立の観点から、4~20質量%であることが好ましい。前記酸化マグネシウムの含有量が4質量%未満では、上記効果が低下して耐食性の低下を招くおそれがあり、前記酸化マグネシウムの含有量が20質量%を超えると、前記プライマー塗膜の可撓性が低下することにより加工部の耐食性が低下することがある。
 また、前記プライマー塗膜は、上述したウレタン結合を有するポリエステル樹脂及び無機化合物以外の成分を含有することもできる。
 例えば、プライマー塗膜を形成する際に用いられる架橋剤が挙げられる。前記架橋剤は、前記ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と反応して架橋塗膜を形成するものであり、例えば、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、メラミン化合物、イソシアネート系化合物、カルボジイミド系化合物、シランカップリング化合物等が挙げられ、2種類以上の架橋剤を併用することも可能である。なかでも得られる塗装鋼板の加工部耐食性の観点から、好ましくはブロック化ポリイソシアネート化合物等を用いることができる。該ブロック化ポリイソシアネートとしては、例えば、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を、例えば、ブタノールなどのアルコール類、メチルエチルケトオキシムなどのオキシム類、ε-カプロラクタム類などのラクタム類、アセト酢酸ジエステルなどのジケトン類、イミダゾール、2-エチルイミダゾールなどのイミダゾール類、又は、m-クレゾールなどのフェノール類などによりブロックしたものが挙げられる。
 さらに、前記プライマー塗膜は、必要に応じて、塗料分野で通常使用されている公知の各種成分を含有させることもできる。具体的には、例えば、レベリング剤、消泡剤などの各種表面調整剤、分散剤、沈降防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などの各種添加剤、着色顔料、体質顔料などの各種顔料、光輝材、硬化触媒、有機溶剤などが挙げられる。
 前記プライマー塗膜の厚さは、1.5μm以上であることが好ましい。前記プライマー塗膜の厚さを1.5μm以上とすることで、耐食性の向上効果や、化成処理皮膜やプライマー塗膜の上に形成される上塗塗膜との密着性向上効果をより確実に得ることができるからである。
 前記プライマー塗膜を形成するための方法については、特に限定はされない。また、前記プライマー塗膜を構成する塗料組成物の塗装方法については、好ましくは塗料組成物をロールコーター塗装、カーテンフロー塗装等の方法で塗布することができる。前記塗料組成物を塗装後、熱風加熱、赤外線加熱、誘導加熱などの加熱手段により焼き付け、プライマー塗膜を得ることができる。前記焼付処理は、通常、最高到達板温を180~270℃程度とし、この温度範囲で約30秒~3分行うことができる。
 また、本発明の塗装鋼板を構成する塗膜については、前記プライマー塗膜上に、さらに上塗塗膜が形成されていることが好ましい。
 前記上塗塗膜は、塗装鋼板に色彩や光沢、表面状態等の美観を付与することができることに加え、加工性、耐候性、耐薬品性、耐汚染性、耐水性、耐食性等の各種性能を高めることができる。
 前記上塗塗膜の構成については、特に限定はされず、要求される性能に応じて材料や厚さ等を適宜選択することができる。
 例えば、前記上塗塗膜を、ポリエステル樹脂系塗料、シリコンポリエステル樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料等を用いて形成することができる。
 さらに、前記上塗塗膜は、酸化チタン、弁柄、マイカ、カーボンブラック又はその他の各種着色顔料;アルミニウム粉やマイカなどのメタリック顔料;炭酸塩や硫酸塩等からなる体質顔料;シリカ微粒子、ナイロン樹脂ビーズ、アクリル樹脂ビーズ等の各種微粒子;p-トルエンスルホン酸、ジブチル錫ジラウレート等の硬化触媒;ワックス;その他の添加剤を適量含有することができる。
 また、前記上塗塗膜の厚さは、外観性及び加工性の両立の観点からは、5~30μmであることが好ましい。前記上塗塗膜の厚さが5μm以上の場合には、色調外観をより確実に安定させることが可能となり、前記上塗塗膜の厚さが30μm以下の場合には、加工性の低下(上塗塗膜のクラック発生)をより確実に抑制できる。
 前記上塗塗膜を形成するための塗料組成物の塗装方法は特に限定はされない。例えば、前記塗料組成物を、ロールコーター塗装、カーテンフロー塗装などの方法で塗布することができる。前記塗料組成物を塗装後、熱風加熱、赤外線加熱、誘導加熱などの加熱手段により焼き付け、上塗塗膜を形成できる。前記焼付処理は、通常、最高到達板温を180~270℃程度とし、この温度範囲で約30秒~3分行うことができる。
(塗装鋼板の製造方法)
 本発明の塗装鋼板の製造方法は、めっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板の製造方法である。
 そして、本発明の製造方法では、前記化成皮膜は、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有し、
 前記塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有し、該プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有し、
 前記めっき皮膜の形成は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するめっき浴中に、下地鋼板を浸漬させる溶融めっき処理工程を具え、前記めっき浴の不可避的不純物中のCo含有量を、0.080質量%以下に制御する。
 前記めっき皮膜中に含有されるCoは、上述したように、塗装鋼板の耐食性を劣化させる場合があることから、めっき浴中のAl、Zn、Si及びMgの含有量を適切に制御した上で、さらに不可避的不純物としてのCo含有量を抑えることで、耐食性の劣化を抑えることができる。
 なお、前記溶融めっき処理工程の条件については、本発明の塗装鋼板のめっき皮膜の中で説明した内容と同様である。
 また、前記化成皮膜及び前記塗膜の構成についても、本発明の塗装鋼板の化成皮膜について説明した内容と同様である。
[実施例1:サンプル1~55]
 常法で製造した板厚0.8mmの冷延鋼板を下地鋼板として用い、(株)レスカ製の溶融めっきシミュレーターで、焼鈍処理、めっき処理を行うことで、表1に示す条件の溶融めっき鋼板のサンプル1~55を作製した。
 なお、溶融めっき鋼板製造に用いためっき浴の組成については、表1に示す各サンプルのめっき皮膜の組成となるように、めっき浴の組成をAl:5~75質量%、Si:0.0~4.5質量%、Mg:0~10質量%、Co:0.000~0.120質量%の範囲で種々変化させた。また、めっき浴の浴温は、Al:5質量%の場合は450℃、Al:15質量%の場合は480℃、Al:30~60質量%の場合は590℃、Al:60質量%超の場合は630℃とし、下地鋼板のめっき浸入板温がめっき浴温と同温度となるように制御した。さらに、Al:30~60質量%の場合は、板温が520~500℃の温度域に3秒で冷却する条件でめっき処理を実施した。
 また、めっき皮膜の付着量は、サンプル1~52では片面あたり85±5g/m2、サンプル53では片面あたり50±5g/m2、サンプル54では片面あたり100±5g/m2、サンプル55では片面あたり125±5g/m2となるように制御した。
(評価)
 上記のように得られた溶融めっき鋼板の各サンプルについて、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)めっき皮膜(組成、付着量、X線回折強度)
 めっき後の各サンプルについて、100mmφを打ち抜き、非測定面をテープでシーリングした後、JIS H 0401:2013に示される塩酸とヘキサメチレンテトラミンの混合液でめっきを溶解剥離し、剥離前後のサンプルの質量差から、めっき皮膜の付着量を算出した。算出の結果、得られためっき皮膜の付着量を表1に示す。
 その後、剥離液をろ過し、ろ液と固形分をそれぞれ分析した。具体的に、ろ液をICP発光分光分析することで、不溶Si以外の成分を定量化した。
 また、固形分は650℃の加熱炉内で乾燥・灰化した後、炭酸ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムを添加することで融解させた。さらに、塩酸で融解物を溶解し、溶解液をICP発光分光分析することで、不溶Siを定量化した。めっき皮膜中のSi濃度は、ろ液分析によって得た可溶Si濃度に、固形分分析によって得た不溶Si濃度を加算したものである。算出の結果、得られためっき皮膜の組成を表1に示す。
  加えて、各サンプルについて、100mm×100mmのサイズに剪断後、評価対象面のめっき皮膜を下地鋼板が現れるまで機械的に削り出し、得られた粉末をよく混ぜ合わせた後、0.3gを取出し、X線回折線装置(株式会社リガク製「SmartLab」)を用いて、使用X線:Cu-Kα(波長=1.54178Å)、Kβ線の除去:Niフィルター、管電圧:40kV、管電流:30mA、スキャニング・スピード:4°/min、サンプリング・インターバル:0.020°、発散スリット:2/3°、ソーラースリット:5°、検出器:高速一次元検出器(D/teX Ultra)の条件で、上記粉末の定性分析を行った。各ピーク強度からベース強度を差し引いた強度を各回折強度(cps)とし、Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度とMg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度を測定した。測定結果を、表1に示す。
(2)耐食性評価
 得られた溶融めっき鋼板の各サンプルについて、120mm×120mmのサイズに剪断後、評価対象面の各エッジから10mmの範囲、及び、サンプルの端面と評価非対象面をテープでシーリングし、評価対象面を100mm×100mmのサイズで露出させた状態のものを、評価用サンプルとして用いた。なお、該評価用サンプルは同じものを3つ作製した。
 上記のように作製した3つの評価用サンプルに対して、いずれも図1に示すサイクルで腐食促進試験を実施した。腐食促進試験を湿潤からスタートし、300サイクル後まで行った後、各サンプルの腐食減量をJIS Z 2383及びISO8407に記載の方法で測定し、下記の基準で評価した。評価結果を表1に示す。
◎:サンプル3個の腐食減量が全て45g/m2以下
○:サンプル3個の腐食減量が全て70g/m2以下
×:サンプル1個以上の腐食減量が70g/m2越え
(3)表面外観性
 得られた溶融めっき鋼板の各サンプルについて、目視によって、めっき皮膜の表面を観察した。
 そして、観察結果を、以下の基準に従って評価した。評価結果を表1に示す。
◎:シワ状欠陥が全く観察されなかった
○:エッジから50mmの範囲のみにシワ状欠陥が観察された
×:エッジから50mmの範囲以外でシワ状欠陥が観察された
(4)加工性
 得られた溶融めっき鋼板の各サンプルについて、70mm×150mmのサイズに剪断後、同板厚の板を内側に8枚挟んで180°曲げの加工(8T曲げ)を施した。折り曲げ後の曲げ部外面にセロテープ(登録商標)を強く貼りつけた後、引き剥がした。曲げ部外面のめっき皮膜の表面状態、及び、使用したテープの表面におけるめっき皮膜の付着(剥離)の有無を目視で観察し、下記の基準で加工性を評価した。評価結果を表1に示す。
〇:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められない
△:めっき皮膜にクラックがあるが、剥離が認められない
×:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められる
(5)浴安定性
 溶融めっき鋼板の各サンプルの製造時、めっき浴の浴面の状態を目視で確認し、溶融Al-Zn系めっき鋼板を製造する際に用いるめっき浴の浴面(Mg含有酸化物のない浴面)と比較した。評価は、以下の基準で行い、評価結果を表1に示す。
〇:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)と同程度
△:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)に比べて白色酸化物が多い
×:めっき浴中に黒色酸化物の形成が認められる
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の結果から、本発明例の各サンプルは、比較例の各サンプルに比べて、耐食性、表面外観性、加工性及び浴安定性のいずれについてもバランスよく優れていることがわかる。
[実施例2:サンプル1~134]
(1)常法で製造した板厚0.8mmの冷延鋼板を下地鋼板として用い、(株)レスカ製の溶融めっきシミュレーターで、焼鈍処理、めっき処理を行うことで、表3及び3に示すめっき皮膜条件の溶融めっき鋼板のサンプルを作製した。
 なお、溶融めっき鋼板製造に用いためっき浴の組成については、表3及び3に示す各サンプルのめっき皮膜の組成となるように、めっき浴の組成をAl:5~75質量%、Si:0.0~4.5質量%、Mg:0~10質量%、Co:0.000~0.120質量%の範囲で種々変化させた。また、めっき浴の浴温は、Al:5質量%の場合は450℃、Al:15質量%の場合は480℃、Al:30~60質量%の場合は590℃、Al:60質量%超の場合は630℃とし、下地鋼板のめっき浸入板温がめっき浴温と同温度となるように制御した。さらに、Al:30~60質量%の場合は、板温が520~500℃の温度域に3秒で冷却する条件でめっき処理を実施した。
 また、めっき皮膜の付着量は、サンプル1~104、117~134では片面85±5g/m2、サンプル105~106では片面あたり50±5g/m2、サンプル107~108では片面あたり100±5g/m2、サンプル109~110では片面あたり125g/m2±5g/m2、サンプル111~116では片面あたり70±5g/m2、となるように制御した。
(2)その後、作製した溶融めっき鋼板の各サンプルのめっき皮膜上に、バーコーターで化成処理液を塗布し、熱風炉で乾燥(昇温速度:60℃/s、PMT:120℃)させることで化成皮膜を形成し、表3及び3に示す表面処理鋼板の各サンプルを作製した。
 なお、化成処理液は、各成分を溶媒としての水に溶解させた表面処理液A~Fを調製した。表面処理液に含有する各成分(樹脂、金属化合物)の種類については、以下の通りである。
(樹脂)
ウレタン樹脂:スーパーフレックス130、スーパーフレックス126(第一工業製薬株式会社)
アクリル樹脂:ボンコートEC-740EF(DIC株式会社)
(金属化合物)
P化合物:トリポリリン酸二水素アルミニウム
Si化合物:シリカ
V化合物:メタバナジン酸ナトリウム
Mo化合物:モリブデン酸
Zr化合物:炭酸ジルコニルカリウム
 調製した化成処理液A~Fの組成及び形成された化成皮膜の付着量を表2に示す。なお、本明細書の表2における各成分の濃度は、固形分の濃度(質量%)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(評価)
 上記のように得られた溶融めっき鋼板及び表面処理鋼板の各サンプルについて、以下の評価を行った。評価結果を表3及び表4に示す。
(1)めっき皮膜(組成、付着量、X線回折強度)
 溶融めっき鋼板の各サンプルについて、100mmφを打ち抜き、非測定面をテープでシーリングした後、JIS H 0401:2013に示される塩酸とヘキサメチレンテトラミンの混合液でめっきを溶解剥離し、剥離前後のサンプルの質量差から、めっき皮膜の付着量を算出した。算出の結果、得られためっき皮膜の付着量を表3及び4に示す。
 その後、剥離液をろ過し、ろ液と固形分をそれぞれ分析した。具体的に、ろ液をICP発光分光分析することで、不溶Si以外の成分を定量化した。
 また、固形分は650℃の加熱炉内で乾燥・灰化した後、炭酸ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムを添加することで融解させた。さらに、塩酸で融解物を溶解し、溶解液をICP発光分光分析することで、不溶Siを定量化した。めっき皮膜中のSi濃度は、ろ液分析によって得た可溶Si濃度に、固形分分析によって得た不溶Si濃度を加算したものである。算出の結果、得られためっき皮膜の組成を表3及び4に示す。
 加えて、各サンプルについて、100mm×100mmのサイズに剪断後、評価対象面のめっき皮膜を下地鋼板が現れるまで機械的に削り出し、得られた粉末をよく混ぜ合わせた後、0.3gを取出し、X線回折線装置(株式会社リガク製「SmartLab」)を用いて、使用X線:Cu-Kα(波長=1.54178Å)、Kβ線の除去:Niフィルター、管電圧:40kV、管電流:30mA、スキャニング・スピード:4°/min、サンプリング・インターバル:0.020°、発散スリット:2/3°、ソーラースリット:5°、検出器:高速一次元検出器(D/teX Ultra)の条件で、上記粉末の定性分析を行った。各ピーク強度からベース強度を差し引いた強度を各回折強度(cps)とし、Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度とMg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度を測定した。測定結果を、表3及び表4に示す。
(2)耐食性評価
 溶融めっき鋼板及び表面処理鋼板の各サンプルについて、120mm×120mmのサイズに剪断後、評価対象面の各エッジから10mmの範囲、及び、サンプルの端面と評価非対象面をテープでシーリングし、評価対象面を100mm×100mmのサイズで露出させた状態のものを、評価用サンプルとして用いた。なお、該評価用サンプルは同じものを3つ作製した。
 上記のように作製した3つの評価用サンプルに対して、いずれも図1に示すサイクルで腐食促進試験を実施した。腐食促進試験を湿潤からスタートし、300サイクル後まで行った後、各サンプルの腐食減量をJIS Z 2383及びISO8407に記載の方法で測定し、下記の基準で評価した。評価結果を表3及び4に示す。
◎:サンプル3個の腐食減量が全て30g/m2以下
○:サンプル3個の腐食減量が全て50g/m2以下
×:サンプル1個以上の腐食減量が50g/m2越え
(3)耐白錆性
 溶融めっき鋼板及び表面処理鋼板の各サンプルについて、120mm×120mmのサイズに剪断後、評価対象面の各エッジから10mmの範囲、及び、サンプルの端面と評価非対象面をテープでシーリングし、評価対象面を100mm×100mmのサイズで露出させた状態のものを、評価用サンプルとして用いた。
 上記評価用サンプルを用いて、JIS Z 2371に記載の塩水噴霧試験を90時間実施し、下記の基準で評価した。評価結果を表3及び表4に示す。
◎:平板部に白錆なし
○:平板部の白錆発生面積10%未満
×:平板部の白錆発生面積10%以上
(4)表面外観性
 溶融めっき鋼板の各サンプルについて、目視によって、めっき皮膜の表面を観察した。
 そして、観察結果を、以下の基準に従って評価した。評価結果を表3及び表4に示す。
◎:シワ状欠陥が全く観察されなかった
○:エッジから50mmの範囲のみにシワ状欠陥が観察された
×:エッジから50mmの範囲以外でシワ状欠陥が観察された
(5)加工性
 溶融めっき鋼板の各サンプルについて、70mm×150mmのサイズに剪断後、同板厚の板を内側に8枚挟んで180°曲げの加工(8T曲げ)を施した。折り曲げ後の曲げ部外面にセロテープ(登録商標)を強く貼りつけた後、引き剥がした。曲げ部外面のめっき皮膜の表面状態、及び、使用したテープの表面におけるめっき皮膜の付着(剥離)の有無を目視で観察し、下記の基準で加工性を評価した。評価結果を表3及び表4に示す。
〇:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められない
△:めっき皮膜にクラックがあるが、剥離が認められない
×:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められる
(5)浴安定性
 溶融めっき時、めっき浴の浴面の状態を目視で確認し、溶融Al-Zn系めっき鋼板を製造する際に用いるめっき浴の浴面(Mg含有酸化物のない浴面)と比較した。評価は、以下の基準で行い、評価結果を表3及び表4に示す。
〇:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)と同程度
△:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)に比べて白色酸化物が多い
×:めっき浴中に黒色酸化物の形成が認められる
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3及び表4の結果から、本発明例の各サンプルは、比較例の各サンプルに比べて、耐食性、耐白錆性、表面外観性、加工性及び浴安定性のいずれについてもバランスよく優れていることがわかる。
 また、表4の結果から、化成処理A~Dを実施した各サンプルの耐白錆性が特に優れた結果を示すことがわかる。
[実施例3:サンプル1~55]
 常法で製造した板厚0.8mmの冷延鋼板を下地鋼板として用い、(株)レスカ製の溶融めっきシミュレーターで、焼鈍処理、めっき処理を行うことで、表5に示す条件の溶融めっき鋼板のサンプル1~55を作製した。
 なお、溶融めっき鋼板製造に用いためっき浴の組成については、表6に示す各サンプルのめっき皮膜の組成となるように、めっき浴の組成をAl:5~75質量%、Si:0.0~4.5質量%、Mg:0~10質量%、Co:0.000~0.120質量%の範囲で種々変化させた。また、めっき浴の浴温は、Al:5質量%の場合は450℃、Al:15質量%の場合は480℃、Al:30~60質量%の場合は590℃、Al:60質量%超の場合は630℃とし、下地鋼板のめっき浸入板温がめっき浴温と同温度となるように制御した。さらに、Al:30~60質量%の場合は、板温が520~500℃の温度域に3秒で冷却する条件でめっき処理を実施した。
 また、めっき皮膜の付着量は、サンプル1~52では片面あたり85±5g/m2、サンプル53では片面あたり50±5g/m2、サンプル54では片面あたり100±5g/m2、サンプル55では片面あたり125±5g/m2となるように制御した。
(2)その後、作製した溶融めっき鋼板の各サンプルのめっき皮膜上に、バーコーターで表5に示す化成処理液を塗布し、熱風乾燥炉で乾燥(到達板温:90℃)させることで、付着量が0.1g/m2の化成処理皮膜を形成した。
 なお、用いた化成処理液は、各成分を溶媒としての水に溶解させて調製したpHが8~10の化成処理液を用いた。化成処理液に含有する各成分(樹脂成分、無機化合物)の種類については、以下のとおりである。
(樹脂成分)
樹脂A:(a)エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂(第一工業製薬(株)製「スーパーフレックス210」と、(b)ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂(吉村油化学(株)製「ユカレジンRE-1050」)とを、含有質量比(a):(b)=50:50で混合したもの
樹脂B:アクリル樹脂(DIC(株)製「ボンコートEC-740EF」)
(無機化合物)
バナジウム化合物:アセチルアセトンでキレート化した有機バナジウム化合物
ジルコニウム化合物:炭酸ジルコニウムアンモニウム
フッ素化合物:フッ化アンモニウム
(3)そして、上記の通り形成した化成皮膜上に、プライマー塗料をバーコーターで塗布し、鋼板の到達温度230℃ 、焼き付け時間35秒の条件で焼き付けを行うことで、表5に示す成分組成を有するプライマー塗膜を形成した。その後、上記の通り形成したプライマー塗膜上に、上塗り塗料組成物をバーコーターで塗布し、鋼板の到達温度230℃~260℃、焼き付け時間40秒の条件で焼き付けを行うことで、表5に示す樹脂条件及び膜厚を有する上塗り塗膜を形成し、各サンプルの塗装鋼板を作製した。
 なお、プライマー塗料については、各成分を混合した後、ボールミルで約1時間攪拌することにより得た。プライマー塗膜を構成する樹脂成分及び無機化合物は、以下のものを用いた。
(樹脂成分)
樹脂α:ウレタン変性ポリエステル樹脂(ポリエステル樹脂455質量部、イソホロンジイソシアネート45質量部を反応させて得たものであり、樹脂酸価は3、数平均分子量は5,600、水酸基価は36である。)を、ブロック化イソシアネートで硬化させたものを用いた。
 なお、ウレタン変性させるポリエステル樹脂については、次の条件で作製した。攪拌機、精留塔、水分離器、冷却管及び温度計を備えたフラスコに、イソフタル酸320質量部、アジピン酸200量部、トリメチロールプロパン60質量部、シクロヘキサンジメタンノール420質量部を仕込み、加熱、攪拌し、生成する縮合水を系外へ留去させながら、160℃ から230℃ まで一定速度で4時間かけて昇温させ、温度230℃ に到達した後、キシレン20質量部を徐々に添加し、温度を230℃ に維持した状態で縮合反応を続け、酸価が5以下になった時に反応を終了させ、100℃まで冷却した後、ソルベッソ100(エクソンモービル社製、商品名、高沸点芳香族炭化水素系溶剤) 120質量部、ブチルセロソルブ100質量部を加えることで、ポリエステル樹脂溶液を得た。
樹脂β:ウレタン硬化ポリエステル樹脂(関西ペイント(株)製「エバクラッド4900」)
(無機化合物)
バナジウム化合物:バナジン酸マグネシウム
リン酸化合物:リン酸カルシウム
酸化マグネシウム化合物:酸化マグネシウム
 また、表5に示す上塗塗膜に用いた樹脂については、以下の塗料を用いた。
樹脂I: メラミン硬化ポリエステル塗料(BASFジャパン(株)製「プレカラーHD0030HR」)
樹脂II: ポリフッ化ビニリデンとアクリル樹脂が質量比で80:20であるオルガノゾル系焼付型フッ素樹脂系塗料(BASFジャパン(株)製「プレカラーNo.8800HR」)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(評価)
 上記のように得られた塗装鋼板の各サンプルについて、以下の評価を行った。評価結果を表6に示す。
(1)めっき皮膜(組成、付着量、X線回折強度)
 溶融めっき鋼板の各サンプルについて、100mmφを打ち抜き、非測定面をテープでシーリングした後、JIS H 0401:2013に示される塩酸とヘキサメチレンテトラミンの混合液でめっきを溶解剥離し、剥離前後のサンプルの質量差から、めっき皮膜の付着量を算出した。算出の結果、得られためっき皮膜の付着量を表6に示す。
 その後、剥離液をろ過し、ろ液と固形分をそれぞれ分析した。具体的に、ろ液をICP発光分光分析することで、不溶Si以外の成分を定量化した。
 また、固形分は650℃の加熱炉内で乾燥・灰化した後、炭酸ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムを添加することで融解させた。さらに、塩酸で融解物を溶解し、溶解液をICP発光分光分析することで、不溶Siを定量化した。めっき皮膜中のSi濃度は、ろ液分析によって得た可溶Si濃度に、固形分分析によって得た不溶Si濃度を加算したものである。算出の結果、得られためっき皮膜の組成を表6に示す。
 加えて、各サンプルについて、100mm×100mmのサイズに剪断後、評価対称面のめっき皮膜を下地鋼板が現れるまで機械的に削り出し、得られた粉末をよく混ぜ合わせた後、0.3gを取出し、X線回折線装置(株式会社リガク製「SmartLab」)を用いて、使用X線:Cu-Kα(波長=1.54178Å)、Kβ線の除去:Niフィルター、管電圧:40kV、管電流:30mA、スキャニング・スピード:4°/min、サンプリング・インターバル:0.020°、発散スリット:2/3°、ソーラースリット:5°、検出器:高速一次元検出器(D/teX Ultra)の条件で、上記粉末の定性分析を行った。各ピーク強度からベース強度を差し引いた強度を各回折強度(cps)とし、Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度とMg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度を測定した。測定結果を、表6に示す。
(2)耐食性評価
 塗装鋼板の各サンプルについて、120mm×120mmのサイズに剪断後、評価対象面の各エッジから10mmの範囲、及び、サンプルの端面と評価非対象面をテープでシーリングし、評価対象面を100mm×100mmのサイズで露出させた状態のものを、評価用サンプルとして用いた。なお、該評価用サンプルは同じものを3つ作製した。
 上記のように作製した3つの評価用サンプルに対して、いずれも図1に示すサイクルで腐食促進試験を実施した。腐食促進試験を湿潤からスタートし、20サイクル毎にサンプルを取出し、水洗及び乾燥させた後に目視により観察し、テープシールしていない1辺の剪断端面に赤錆の発生について確認を行った。
 そして、赤錆が確認されたときのサイクル数を、下記の基準に従って評価した。評価結果を表6に示す。
◎:サンプル3個の赤錆発生サイクル数≧600サイクル
○:600サイクル>サンプル3個の赤錆発生サイクル数≧500サイクル
×:少なくとも1個のサンプルの赤錆発生サイクル数<500サイクル
(3)塗装後の外観性
 塗装鋼板の各サンプルについて、目視によって表面を観察した。
 そして、観察結果を、以下の基準に従って評価した。評価結果を表6に示す。
◎:シワ状欠陥が全く観察されなかった
○:エッジから50mmの範囲のみにシワ状欠陥が観察された
×:エッジから50mmの範囲以外でシワ状欠陥が観察された
(4)塗装後の加工性
 塗装鋼板の各サンプルについて、70mm×150mmのサイズに剪断後、同板厚の板を内側に8枚挟んで180°曲げの加工(8T曲げ)を施した。折り曲げ後の曲げ部外面にセロテープ(登録商標)を強く貼りつけた後、引き剥がした。曲げ部外面の塗膜の表面状態、及び、使用したテープの表面における塗膜の付着(剥離)の有無を目視で観察し、下記の基準で加工性を評価した。評価結果を表6に示す。
〇:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められない
△:めっき皮膜にクラックがあるが、剥離が認められない
×:めっき皮膜にクラックと剥離が共に認められる
(5)浴安定性
 溶融めっき時、めっき浴の浴面の状態を目視で確認し、溶融Al-Zn系めっき鋼板を製造する際に用いるめっき浴の浴面(Mg含有酸化物のない浴面)と比較した。評価は、以下の基準で行い、評価結果を表6に示す。
〇:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)と同程度
△:溶融Al-Zn系めっき浴(55質量%Al-残部Zn-1.6質量%浴)に比べて白色酸化物が多い
×:めっき浴中に黒色酸化物の形成が認められる
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6の結果から、本発明例の各サンプルは、比較例の各サンプルに比べて、耐食性、塗装後の外観性、塗装後の加工性及び浴安定性のいずれについてもバランスよく優れていることがわかる。
 本発明によれば、安定的に優れた耐食性を有する溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板及びその製造方法を提供できる。

Claims (12)

  1.  めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板であって、
     前記めっき皮膜は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有し、
     前記不可避的不純物中のCo含有量が、前記めっき皮膜の総質量に対して0.080質量%以下であり、
     前記めっき皮膜中のSi 及びMg2SiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(1)を満足することを特徴とする、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
     Si (111)/Mg2Si (111)≦0.8 ・・・(1)
     Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度、
     Mg2Si (111):Mg2Siの(111)面(面間隔d=0.3668nm)の回折強度
  2.  前記めっき皮膜中のSiのX線回折法による回折強度が、以下の関係(2)を満足することを特徴とする、請求項1に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
     Si (111)=0 ・・・(2)
     Si (111):Siの(111)面(面間隔d=0.3135nm)の回折強度
  3.  前記めっき皮膜が、さらにSr:0.01~1.0質量%を含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
  4.  前記めっき皮膜中のAlの含有量が、50~60質量%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
  5.  前記めっき皮膜中のSiの含有量が、1.0~3.0質量%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
  6.  前記めっき皮膜中のMgの含有量が、1.0~5.0質量%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板。
  7.  めっき皮膜を備える溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法であって、
     前記めっき皮膜の形成は、Al:45~65質量%、Si:1.0~4.0質量%及びMg:1.0~10.0質量%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる組成を有するめっき浴中に、下地鋼板を浸漬させる溶融めっき処理工程を具え、
     前記めっき浴の不可避的不純物中のCo含有量を、前記めっき浴の総質量に対して0.080質量%以下に制御することを特徴とする、溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法。
  8.  前記めっき浴が、さらにSr:0.01~1.0質量%を含有することを特徴とする、請求項7に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法。
  9.  請求項1又は2に記載のめっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える表面処理鋼板であって、
     前記化成皮膜は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有することを特徴とする、表面処理鋼板。
  10.  請求項7又は8に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法によって形成されためっき皮膜と、該めっき皮膜上に形成された化成皮膜と、を備える表面処理鋼板の製造方法であって、
     前記化成皮膜は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、アミノ樹脂及びフッ素樹脂のうちから選択される少なくとも一種の樹脂と、P化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、Zn化合物、Al化合物、Mg化合物、V化合物、Mo化合物、Zr化合物、Ti化合物及びCa化合物のうちから選択される少なくとも一種の金属化合物と、を含有することを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
  11.  請求項1又は2に記載のめっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板であって、
     前記化成皮膜は、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有し、
     前記塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有し、該プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有することを特徴とする、塗装鋼板。
  12.  請求項7又は8に記載の溶融Al-Zn-Si-Mg系めっき鋼板の製造方法によって形成されためっき皮膜上に、直接又は化成皮膜を介して、塗膜が形成された塗装鋼板の製造方法であって、
     前記化成皮膜は、(a):エステル結合を有するアニオン性ポリウレタン樹脂及び(b):ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を合計で30~50質量%含有し、該(a)と該(b)の含有比率((a):(b))が、質量比で3:97 ~60:40の範囲である樹脂成分と、2~10質量%のバナジウム化合物、40~60質量%のジルコニウム化合物及び0.5~5量%のフッ素化合物を含む無機化合物と、を含有し、
     前記塗膜は、プライマー塗膜を少なくとも有し、該プライマー塗膜が、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂と、バナジウム化合物、リン酸化合物及び酸化マグネシウムを含む無機化合物と、を含有することを特徴とする塗装鋼板の製造方法。
     
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