WO2023182398A1 - 溶融めっき鋼材 - Google Patents

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WO2023182398A1
WO2023182398A1 PCT/JP2023/011387 JP2023011387W WO2023182398A1 WO 2023182398 A1 WO2023182398 A1 WO 2023182398A1 JP 2023011387 W JP2023011387 W JP 2023011387W WO 2023182398 A1 WO2023182398 A1 WO 2023182398A1
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phase
dip
plating layer
corrosion resistance
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卓哉 光延
公平 ▲徳▼田
浩史 竹林
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日本製鉄株式会社
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    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Definitions

  • the present invention relates to hot-dip galvanized steel materials. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-046793 filed in Japan on March 23, 2022, the contents of which are incorporated herein.
  • hot-dip Zn-Al-Mg plated steel material A steel material with a hot-dip Zn plating layer containing Al and Mg formed on the surface (hot-dip Zn-Al-Mg plated steel material) has excellent corrosion resistance. Therefore, hot-dip Zn--Al--Mg-based plated steel materials are widely used as materials for structural members that require corrosion resistance, such as building materials.
  • Patent Document 1 includes a steel plate and a hot-dip coating layer formed on the surface of the steel plate, and the hot-dip coating layer has an average composition of Al: 0 to 90% by mass and Mg: 0 to 10% by mass.
  • a pattern portion and a non-pattern portion are formed in the hot-dip plating layer. and one or two types of the second area, and the absolute value of the difference between the area ratio of the first area in the pattern part and the area ratio of the first area in the non-pattern part is 30% or more.
  • a hot-dip plated steel sheet is described in which the first region is a region where the orientation ratio is 3.5 or more, and the second region is a region where the orientation ratio is less than 3.5.
  • Patent Document 2 describes a steel plate and a hot-dip plated layer containing 4% by mass to 22% by mass of Al, 1% by mass to 5% by mass of Mg, and the balance containing Zn and unavoidable impurities.
  • a Zn-Al-Mg hot-dip galvanized steel sheet is described in which the diffraction intensity ratio I(200)/I(111), which is the ratio of
  • hot-dip galvanized steel materials for building materials such as roofs and wall materials have two types of corrosion resistance: one is the corrosion resistance of the coating layer itself without coating, and the other is the corrosion resistance after coating, which is the corrosion resistance when coated. A high level of both is required.
  • Patent Document 1 defines a first region as a region in which the intensity ratio between the diffraction peak intensity I 0002 of the (0002) plane and the diffraction peak intensity I 10-11 of the (10-11) plane of the Zn phase is 3.5 or more,
  • the area where the intensity ratio is less than 3.5 is defined as the second area, by setting the difference between the area ratio of the first area in the pattern part and the area ratio of the first area in the non-pattern part to 30% or more, It is said that letters and designs can be intentionally displayed on the surface of the plating layer, but corrosion resistance after painting has not been investigated.
  • Patent Document 2 by controlling the orientation of the Al phase in the plating layer, the appearance of the plating layer is made to have a pear-like appearance with fine texture and many smooth glossy areas, but the corrosion resistance after coating has not been studied. Not yet.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hot-dip plated steel material that is superior in both flat section corrosion resistance and post-painting corrosion resistance.
  • the present invention employs the following configuration.
  • Steel materials and a hot-dip plating layer arranged on the surface of the steel material The chemical composition of the hot-dip plating layer is in mass%, Al: 10.0-30.0%, Mg: 3.0 to 15.0%, Fe: 0.01-15.0%, Si: 0 to 10.0%, Ni: 0-1.0%, Contains Ca: 0 to 4.0%, Furthermore, Sb: 0 to 0.5%, Pb: 0 to 0.5%, Cu: 0 to 1.0%, Sn: 0 to 2.0%, Ti: 0 to 1.0%, Cr: 0 ⁇ 1.0%, Nb: 0-1.0%, Zr: 0-1.0%, Mn: 0-1.0%, Mo: 0-1.0%, Ag: 0-1.0% , Li: 0-1.0%, La: 0-0.5%, Ce: 0-0.5%, B: 0-0.5%, Y: 0-0.5%, P: 0- 0.5%, Sr: 0-0.5%, Co: 0-0
  • I(002) MgZn2 in formula (1a) is the (002) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(100) MgZn2 is the (100) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(101) MgZn2 is the (101) diffraction intensity of the MgZn two- phase
  • I(111) ⁇ in equation (2a) is the (111) diffraction intensity of the ⁇ phase
  • I(200) ⁇ is the (200) diffraction intensity of the ⁇ phase.
  • I(002) MgZn2 in formula (1a) is the (002) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(100) MgZn2 is the (100) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(101) MgZn2 is the (101) diffraction intensity of the MgZn two- phase
  • I(111) ⁇ in equation (2b) is the (111) diffraction intensity of the ⁇ phase
  • I(200) ⁇ is the (200) diffraction intensity of the ⁇ phase.
  • Sn in the chemical composition of the hot-dip plating layer is Sn: 0.05 to 0.5% in mass %,
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a hot-dip plated steel material according to an embodiment of the present invention.
  • the present inventors conducted extensive studies to improve both the flat surface corrosion resistance and the post-painting corrosion resistance of the hot-dip Zn plating layer containing Al and Mg.
  • a dense plane exists in each of the MgZn 2 phase and the ⁇ phase contained in the plating layer.
  • the MgZn two- phase having a hexagonal crystal structure has a (002) close-packed plane.
  • the ⁇ phase containing Al and a small amount of Zn and having a face-centered cubic structure has a (111) dense plane.
  • the MgZn 2 phase and the ⁇ phase each have a property that the corrosion resistance of the crystal orientation plane corresponding to these dense planes is higher than that of the other crystal orientation planes.
  • the present inventors set the (002) plane, which is a dense plane of two MgZn phases, and the (111) plane, which is a dense plane of ⁇ phase, to the surface of a hot-dip plating layer. I tried to orient them so that they were parallel to each other. As a result, it was found that such a hot-dip plated layer has significantly improved corrosion resistance after coating, and furthermore, that the corrosion resistance of the flat surface of the hot-dip plated layer is improved.
  • the hot-dip plated steel material of the present embodiment includes a steel material and a hot-dip plating layer disposed on the surface of the steel material, and the chemical composition of the hot-dip plating layer is, in mass%, Al: 10.0 to 30.0%; Contains Mg: 3.0-15.0%, Fe: 0.01-15.0%, Si: 0-10.0%, Ni: 0-1.0%, Ca: 0-4.0% Furthermore, Sb: 0 to 0.5%, Pb: 0 to 0.5%, Cu: 0 to 1.0%, Sn: 0 to 2.0%, Ti: 0 to 1.0%, Cr : 0-1.0%, Nb: 0-1.0%, Zr: 0-1.0%, Mn: 0-1.0%, Mo: 0-1.0%, Ag: 0-1.0%.
  • the hot-dip plated steel material has a diffraction intensity obtained from an X-ray diffraction measurement result of the plating layer that satisfies the relationships of the following formulas (1a) and (2).
  • I(002) MgZn2 in formula (1a) is the (002) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(100) MgZn2 is the (100) diffraction intensity of the MgZn two phase
  • I(101) MgZn2 is the (101) diffraction intensity of the MgZn two- phase
  • I(111) ⁇ in equation (2) is the (111) diffraction intensity of the ⁇ phase
  • I(200) ⁇ is the (200) diffraction intensity of the ⁇ phase. This is the diffraction intensity.
  • the Al concentration and Mg concentration are in the range of Al: 15.0 to 30.0% and Mg: 5.0 to 10.0%, respectively, the above formula ( In place of 1a), it is preferable that the following equation (1b) is satisfied in addition to the above equation (2).
  • the Al concentration and Mg concentration satisfy the ranges of Al: 10.0 to 30.0%, Mg: 3.0 to 15.0%, and Al: When satisfying the ranges of 15.0 to 30.0% and Mg: 5.0 to 10.0%, it is sufficient to satisfy the above formula (1a).
  • the Al concentration and Mg concentration satisfy the ranges of Al: 10.0 to 30.0%, Mg: 3.0 to 15.0%, and Al: 15.0%.
  • the ranges of 0 to 30.0% and Mg: 5.0 to 10.0% it is preferable to satisfy the above formula (1a) and further satisfy the following formula (1b).
  • the content of each element in the chemical composition expressed as “%” means “mass%”.
  • the content of elements in a chemical composition is sometimes expressed as element concentration (for example, Zn concentration, Mg concentration, etc.).
  • Plant corrosion resistance refers to the property of the hot-dip plating layer (specifically, the Zn--Al--Mg alloy layer) itself being resistant to corrosion.
  • Post-painting corrosion resistance refers to the property of the hot-dip plating layer itself being resistant to corrosion when the surface of the plating layer is coated.
  • Hot-dip plating layer means a plating film produced by so-called hot-dip galvanizing.
  • the hot-dip plated steel material 1 has a steel material 11.
  • the shape of the steel material 11 is not particularly limited, and an example of the steel material 11 is a steel plate.
  • the steel material 11 is, for example, a steel pipe, a civil engineering construction material (fence culvert, corrugated pipe, drain cover, sand prevention plate, bolt, wire mesh, guardrail, water-stop wall, etc.), a home appliance member (a casing of an outdoor unit of an air conditioner, etc.). etc.), automobile parts (suspension members, etc.), and may also be formed base steel materials.
  • the forming process is, for example, various plastic working methods such as press working, roll forming, and bending.
  • the steel material 11 is, for example, various steel materials such as general steel, Al-killed steel, ultra-low carbon steel, high carbon steel, various high-strength steels, and some high-alloy steels (such as steel containing reinforcing elements such as Ni and Cr). It can be done.
  • the steel material 11 may be a hot rolled steel plate, hot rolled steel strip, cold rolled steel plate, cold rolled steel strip, etc. described in JIS G 3302:2010. There are no particular limitations on the method of manufacturing the steel plate (hot rolling method, pickling method, cold rolling method, etc.) and the specific manufacturing conditions.
  • the use of a pre-plated steel material as the steel material 11 is not excluded, but it is preferable to use a steel material that is not pre-plated.
  • a steel material that is not pre-plated As will be described later, by applying hot-dip plating to a steel material that has not been pre-plated and controlling the subsequent cooling conditions, it becomes easier to orient the crystal orientations of the MgZn two- phase and ⁇ -phase in a certain direction.
  • the hot-dip plated steel material 1 according to this embodiment has a hot-dip plating layer 12 arranged on the surface of the steel material 11.
  • the hot-dip plated layer 12 of the hot-dip plated steel material 1 according to the present embodiment is mainly composed of a Zn--Al--Mg alloy layer due to the chemical composition described below. Further, the hot-dip plated layer 12 of the hot-dip plated steel material 1 according to the present embodiment may include an Al--Fe alloy layer between the steel material 11 and the Zn--Al--Mg alloy layer.
  • the hot-dip plating layer 12 may have a single layer structure of a Zn--Al--Mg alloy layer, or may have a laminated structure including a Zn--Al--Mg alloy layer and an Al--Fe alloy layer.
  • the chemical composition of the hot-dip plating layer according to this embodiment is composed of Zn and other alloying elements.
  • the chemical composition of the hot-dip plating layer will be explained in detail below. Note that elements whose lower limit concentration is 0% are not essential to solving the problems of the hot-dip plated steel material according to this embodiment, but may be included in the hot-dip plated layer for the purpose of improving properties. It is an arbitrary element that is allowed to be included.
  • Al forms an ⁇ phase, which is a solid solution with Zn, and contributes to improving the corrosion resistance of the flat part, the corrosion resistance after painting, and the workability. Therefore, the Al concentration is set to 10.0% or more.
  • the Al concentration may be 11.0% or more, 12.0% or more, or 15.0% or more.
  • the Al concentration is set to 30.0% or less.
  • the Al concentration may be 28.0% or less, 25.0% or less, or 20.0% or less.
  • Mg is an essential element for ensuring corrosion resistance on flat surfaces and corrosion resistance after painting. Therefore, the Mg concentration is set to 3.0% or more.
  • the Mg concentration may be 4.0% or more, 5.0% or more, or 6.0% or more.
  • the Mg concentration is set to 15.0% or less.
  • the Mg concentration may be 12.0% or less, 10.0% or less, or 8.0% or less.
  • the concentration of Fe may be 0%.
  • the hot-dip plating layer may contain 0.01% or more of Fe. It has been confirmed that when the Fe concentration is 15.0% or less, there is no adverse effect on the performance of the hot-dip plating layer.
  • the Fe concentration may be, for example, 0.05% or more, 0.10% or more, 0.5% or more, or 1.0% or more.
  • the Fe concentration may be, for example, 10.0% or less, 8.0% or less, or 6.0% or less. Since Fe may be mixed in from the base steel plate, the Fe concentration may be 0.05% or more.
  • the Si concentration may be 0%.
  • Si contributes to improving the corrosion resistance of the flat surface. Therefore, the Si concentration may be set to 0.05% or more, 0.1% or more, 0.2% or more, or 0.5% or more.
  • the Si concentration is set to 10.0% or less.
  • the Si concentration may be 8.0% or less, 7.0% or less, or 6.0% or less.
  • Ni 0-100%
  • Ni contributes to improving the corrosion resistance of the flat surface and the corrosion resistance after painting. Therefore, the Ni concentration may be set to 0.05% or more, 0.08% or more, or 0.1% or more.
  • the Ni concentration is set to 1.0% or less.
  • the Ni concentration may be 0.8% or less, 0.6% or less, or 0.5% or less.
  • the Ca concentration may be 0%.
  • Ca is an element that can adjust the optimal amount of Mg elution to impart corrosion resistance to flat surfaces. Therefore, the Ca concentration may be 0.05% or more, 0.1% or more, or 0.5% or more.
  • the Ca concentration is set to 4.0% or less.
  • the Ca concentration may be 3.5% or less, 3.0% or less, or 2.8% or less.
  • the hot-dip plating layer according to this embodiment includes Sb: 0 to 0.5%, Pb: 0 to 0.5%, Cu: 0 to 1.0%, Sn: 0 to 2.0%, and Ti. : 0-1.0%, Cr: 0-1.0%, Nb: 0-1.0%, Zr: 0-1.0%, Mn: 0-1.0%, Mo: 0-1.0%.
  • the concentrations of Sb and Pb may be 0%.
  • Sb and Pb contribute to improving the corrosion resistance after painting. Therefore, the respective concentrations of Sb and Pb may be set to 0.05% or more, 0.10% or more, or 0.15% or more.
  • each concentration of Sb and Pb is set to 0.5% or less.
  • the respective concentrations of Sb and Pb may be 0.4% or less, 0.3% or less, or 0.25% or less.
  • ⁇ Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag and Li 0 to 1.0% each>
  • the concentrations of Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag, and Li may each be 0%.
  • these contribute to improving corrosion resistance after painting. Therefore, the respective concentrations of Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag, and Li may be set to 0.05% or more, 0.08% or more, or 0.10% or more.
  • the concentrations of Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag, and Li are excessive, the corrosion resistance of the flat surface deteriorates.
  • the respective concentrations of Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag, and Li are 1.0% or less.
  • the respective concentrations of Cu, Ti, Cr, Nb, Zr, Mn, Mo, Ag, and Li may be 0.8% or less, 0.7% or less, or 0.6% or less.
  • the Sn concentration may be 0%.
  • Sn is an element that forms an intermetallic compound with Mg and improves the corrosion resistance of the hot-dip plating layer after coating. Therefore, the Sn concentration may be set to 0.05% or more, 0.10% or more, 0.20% or more, or 0.30% or more. However, if the Sn concentration is excessive, the corrosion resistance of the flat surface will deteriorate. Therefore, the Sn concentration is set to 2.0% or less. The Sn concentration may be 0.8% or less, 0.7% or less, 0.6% or less, or 0.5% or less.
  • the respective concentrations of La, Ce, B, Y, P and Sr may be 0%.
  • La, Ce, B, Y, P and Sr contribute to improving the corrosion resistance after painting. Therefore, each of the concentrations of La, Ce, B, Y, P, and Sr may be set to 0.10% or more, 0.15% or more, or 0.20% or more.
  • the concentrations of La, Ce, B, Y, P, and Sr are each set to 0.5% or less.
  • the concentrations of La, Ce, B, Y, P, and Sr may be 0.4% or less and 0.3% or less, respectively.
  • the respective concentrations of Co, Bi, In, V, and W may be 0%.
  • Co, Bi, In, V, and W contribute to improving the corrosion resistance after painting. Therefore, each of the concentrations of Co, Bi, In, V, and W may be set to 0.10% or more, 0.15% or more, or 0.20% or more.
  • each of the concentrations of Co, Bi, In, V, and W is set to 0.5% or less.
  • the concentrations of Co, Bi, In, V, and W may be 0.4% or less and 0.3% or less, respectively.
  • Zn and impurities The remaining components of the hot-dip plating layer according to this embodiment are Zn and impurities.
  • Zn is an element that provides the hot-dip plating layer with corrosion resistance on a flat surface and corrosion resistance after painting.
  • Impurities refer to components contained in raw materials or components mixed in during the manufacturing process, but not intentionally included. For example, trace amounts of components other than Fe may be mixed into the hot-dip plating layer as impurities due to mutual atomic diffusion between the steel material and the plating bath.
  • the chemical components of the hot-dip plating layer are measured by the following method. First, an acid solution containing an inhibitor that suppresses corrosion of steel is used to peel off and dissolve the hot-dip plating layer. Next, the obtained acid solution is analyzed by inductively coupled plasma (ICP). Thereby, the chemical composition of the hot-dip plating layer can be obtained.
  • the acid species is not particularly limited as long as it can dissolve the hot-dip plating layer. Note that the chemical composition measured by the above-mentioned means is the average chemical composition of the entire hot-dip plating layer.
  • the metal structure of the hot-dip plated layer contains an ⁇ phase and two MgZn phases.
  • the ⁇ phase and the MgZn two phases improve the flat surface corrosion resistance of the hot-dip plated layer. Further, as will be described later, by orienting the ⁇ phase and the MgZn two phases in a certain direction, the corrosion resistance of the hot-dip plated steel material after painting is improved, and the corrosion resistance of the flat surface is also improved.
  • the area ratio of the ⁇ phase in the hot-dip plating layer is preferably 15 to 80%. Further, the area ratio of the MgZn two- phase is preferably 5 to 60%. The total area ratio of the ⁇ phase and the two MgZn phases is preferably 20% or more and 100% or less. However, this area ratio range is just an example, and the area fraction of the structure of the hot-dip plated layer according to the present invention is not limited to this range at all, and the hot-dip plated layer satisfies the following formula (1a) and It is sufficient if at least one of formula (1b) and formula (2) are satisfied.
  • the hot-dip plating layer contains 0.05 to 0.5% Sn
  • the Mg 2 Sn phase is definitely included in the hot-dip plating layer. Since the Mg 2 Sn phase is present in a small amount, its presence is confirmed by X-ray diffraction measurement. By containing the Mg 2 Sn phase in the hot-dip plating layer, the post-painting corrosion resistance of the hot-dip plating layer is further improved.
  • the hot-dip plating layer may contain a phase other than the ⁇ phase and the MgZn two phases as the remainder.
  • the hot-dip plated layer having the above chemical composition may include an ⁇ -Zn phase, an Al-Ca-Si phase, and the like.
  • the contents of the ⁇ phase and the MgZn 2 phases are within the above-mentioned ranges, it is possible to ensure corrosion resistance on the flat surface and corrosion resistance after coating, so the structure of phases or structures other than the ⁇ phase and the MgZn 2 phases is not particularly limited.
  • the Al concentration and Mg concentration are in the range of Al: 15.00 to 30.00% and Mg: 5.00 to 10.00%, respectively, the above formula ( In place of 1a), it is preferable that the following equation (1b) is satisfied in addition to the above equation (2).
  • the Al concentration and Mg concentration satisfy the ranges of Al: 10.0 to 30.0%, Mg: 3.0 to 15.0%, and Al: When satisfying the ranges of 15.0 to 30.0% and Mg: 5.0 to 10.0%, it is sufficient to satisfy the above formula (1a).
  • the Al concentration and Mg concentration satisfy the ranges of Al: 10.0 to 30.0%, Mg: 3.0 to 15.0%, and Al: 15.0%.
  • the ranges of 0 to 30.0% and Mg: 5.0 to 10.0% it is preferable to satisfy the above formula (1a) and further satisfy the following formula (1b).
  • I(002) MgZn2 is the (002) diffraction intensity of the MgZn two- phase
  • I(100) MgZn2 is the (100) diffraction intensity of the MgZn two- phase
  • I(101) MgZn2 is the (101) diffraction intensity of MgZn two- phase
  • I(111) ⁇ in formula (2) is the (111) diffraction intensity of the ⁇ phase
  • I(200) ⁇ is the (200) diffraction intensity of the ⁇ phase.
  • the (002) plane which is the dense plane of the MgZn two phases, becomes , oriented parallel to the surface of the hot-dip plating layer.
  • the Al concentration is 15.0 to 30.0% and the Mg concentration is 5.0 to 10.0%, it is more than 0.6 as shown in formula (1b).
  • the upper limit of I(100) MgZn2 / ⁇ I(002) MgZn2 +I(101) MgZn2 ⁇ is 3.0 or less. Even if the orientation of the dense plane of the MgZn two- phase is maximized, the upper limit is 3.0.
  • the upper limit of I(111) ⁇ /I(200) ⁇ is 40.0 or less. Even if the orientation of the dense plane of the ⁇ phase is maximized, the upper limit is 40.0.
  • the MgZn two- phase having a hexagonal crystal structure has a (002) close-packed plane.
  • the ⁇ phase containing Al and a small amount of Zn and having a face-centered cubic structure has a (111) dense plane.
  • the MgZn 2 phase and the ⁇ phase each have a property that the corrosion resistance of the crystal orientation plane corresponding to these close-packed planes is higher than that of the other crystal orientation planes.
  • the hot-dip plated layer that satisfies at least one of the above formulas (1a) and (1b) and (2) is such that the dense planes of the MgZn two phase and ⁇ phase are oriented parallel to the surface of the hot-dip plated layer. Become.
  • the method for measuring the area ratio of MgZn two phases is as follows.
  • the surface of the hot-dip plating layer of the sample cut to 30 mm x 30 mm is adjusted to be flat by mechanical polishing (for example, polishing with #2000 emery paper).
  • the surface of the plating layer is chemically polished by colloidal polishing until the surface becomes mirror-like.
  • the surface of the plated layer after polishing is observed using a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • SEM-EDS scanning electron microscope-Energy Dispersive spectroscopy
  • a region where Mg: 20 to 40 at% and Zn: 50 to 80 at% is determined to be a phase in which Mg and Zn coexist (MgZn two phases).
  • MgZn two phases the area ratio of the ⁇ phase and the MgZn two phases contained in the field of view is calculated by binarization using image analysis software.
  • the method for measuring the area ratio of the ⁇ phase is as follows.
  • the surface of the hot-dip plating layer of the sample cut to 30 mm x 30 mm is adjusted to be flat by mechanical polishing.
  • the surface of the plating layer is chemically polished by colloidal polishing until the surface becomes mirror-like.
  • the surface of the plating layer after polishing is observed by SEM. Specifically, an elemental distribution image is photographed using SEM-EDS at a magnification of 5000 times.
  • a phase in which Al and Zn coexist is identified as an ⁇ phase.
  • a region where Al: 40 to 95 at% and Zn: 0.5 to 50 at% is determined to be a phase in which Al and Zn coexist ( ⁇ phase).
  • the area ratio of the ⁇ phase contained in the field of view is calculated by binarization using image analysis software.
  • the method for measuring I(002) MgZn2 / ⁇ I(100) MgZn2 +I(101) MgZn2 ⁇ in formulas (1a) and (1b) is as follows. First, the surface of the hot-dip plating layer is mirror polished and, if necessary, chemically polished.
  • an X-ray diffraction measurement was carried out with a limit slit width of 2 mm, a light receiving slit width of 8 mm, and a light receiving slit 2 open, and the measurement conditions were a scan speed of 5 deg./min, a step width of 0.01 deg, and a scan axis of 2 ⁇ (5 to 90 degrees).
  • the diffraction intensity of the (100) plane (maximum intensity in the range of 19.67 ⁇ 0.2°) and the diffraction intensity of the (002) plane (in the range of 20.78 ⁇ 0.2°) of the MgZn two- phase.
  • the diffraction intensity is the intensity excluding the background intensity.From the obtained diffraction intensity , I(002) MgZn2 / ⁇ I(100) MgZn2 +I(101) MgZn2 ⁇ .
  • the method for measuring I(111) ⁇ /I(200) ⁇ in formula (2) is as follows. First, the surface of the hot-dip plating layer is mirror polished and, if necessary, chemically polished. Next, for example, X-ray diffraction measurement is performed using the same X-ray diffraction apparatus and measurement conditions as above. Then, the diffraction intensity of the (111) plane of the ⁇ phase (maximum intensity in the range of 38.47 ⁇ 0.2°), and the diffraction intensity of the (200) plane (maximum intensity in the range of 44.74 ⁇ 0.2°) Measure each. The diffraction intensity is the intensity excluding the background intensity. I(111) ⁇ /I(200) ⁇ is determined from the obtained diffraction intensity.
  • whether or not the Mg 2 Sn phase is contained in the hot-dip plating layer is determined by whether or not a diffraction peak specific to Mg 2 Sn appears when performing the above-mentioned X-ray diffraction measurement.
  • the amount of hot-dip plating layer deposited on one side may be, for example, within the range of 20 to 150 g/m 2 .
  • the adhesion amount per side may be, for example, within the range of 20 to 150 g/m 2 .
  • the adhesion amount per side By setting the adhesion amount per side to 20 g/m 2 or more, the flat surface corrosion resistance and post-painting corrosion resistance of the hot-dip plated steel material can be further improved.
  • the amount of coating per side to 150 g/m 2 or less, the workability of the hot-dip plated steel material can be further improved.
  • the method for manufacturing a hot-dip plated steel material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the hot-dip plated steel material according to this embodiment can be obtained.
  • the method for producing hot-dip plated steel materials of the present embodiment includes annealing the steel material in a reducing atmosphere, immersing the steel material immediately after annealing in a hot-dip plating bath, and then pulling it out, thereby forming a hot-dip plating layer on the surface of the steel material. Next, cooling is performed by spraying cooling gas until the temperature of the hot-dip plating layer falls from the bath temperature to 300° C. or less.
  • the steel material serving as the original plate is annealed in a reducing atmosphere.
  • the reducing atmosphere and annealing conditions are not particularly limited. By this annealing, as much as possible of oxides existing on the surface of the steel material is removed.
  • the steel material immediately after annealing is immersed in a hot-dip plating bath.
  • the chemical composition of the hot-dip plating bath may be adjusted as appropriate so that the chemical composition of the hot-dip plating layer described above can be obtained.
  • the temperature of the hot-dip plating bath is not particularly limited, and a temperature at which hot-dip plating can be performed can be appropriately selected.
  • the plating bath temperature may be about 20° C. or more higher than the melting point of the plating bath.
  • the steel material is pulled up from the hot-dip plating bath.
  • the amount of the hot-dip coating layer can be controlled.
  • the amount of adhesion of the hot-dip plating layer may be controlled by wiping the steel material to which the hot-dip plating layer has adhered.
  • the amount of the hot-dip plating layer to be deposited is not particularly limited, and may be within the above-mentioned range, for example.
  • the hot-dip plating layer is cooled. Cooling is performed by spraying cooling gas onto the steel material immediately after it has been pulled out of the hot-dip plating bath. Cooling by spraying cooling gas is performed continuously until the temperature of the hot-dip plating layer reaches 300° C. from the bath temperature.
  • the cooling conditions below 300° C. are not particularly limited, and cooling may be performed by subsequently blowing cooling gas, or cooling may be performed naturally.
  • the cooling start temperature is the temperature of the hot-dip plating bath -40°C or more and the temperature of the hot-dip plating bath or less.
  • the cooling start temperature is lower than the temperature of the hot-dip plating bath -40°C, the plating is allowed to cool (for example, at a cooling rate of 2°C/s) before cooling starts. For this reason, many nucleations are formed during the hot-dip plating before the hot-dip plating is cooled down. This makes it difficult to control the orientation of the ⁇ phase and the MgZn two phases in the hot-dip plating layer in subsequent steps.
  • a cooling zone For cooling by spraying cooling gas, a cooling zone is placed along the conveyance path of the steel material.
  • the cooling zone is equipped with a plurality of blowing nozzles for cooling gas.
  • the flux By setting the flux to 5000 L/min/m 2 or more, the hot-dip plating layer can be cooled to 300° C. or less in a relatively short time.
  • the flow rate of the cooling gas is lowered while maintaining the cooling rate of the entire steel material, and thus the temperature of the cooling gas is lowered.
  • the liquid phase on the surface of the plating layer is supercooled and becomes solidification nuclei, and crystallized substances increase, making it impossible to control orientation.
  • the flux by setting the flux to 25,000 L/min/m 2 or less, cooling can be performed without imparting vibration to the steel material.
  • the cooling gas to be sprayed is not particularly limited, and may be a non-oxidizing gas such as nitrogen, an inert gas such as argon, or air, or a mixed gas thereof.
  • the shape of the gas nozzle from which the cooling gas is spouted is, for example, in the range of 1 to 50 mm in diameter.
  • the angle between the tip of the gas nozzle and the surface of the steel plate is, for example, in the range of 70 to 110°, more preferably 90° (right angle).
  • the distance between the tip of the gas nozzle and the steel plate shall be in the range of 30 to 1000 mm. Note that the shape, angle, and distance of the gas nozzle are merely examples, and are not limited to the above ranges.
  • the number of nucleation sites is reduced by annealing the steel material in a reducing atmosphere immediately before immersing it in a hot-dip plating bath to remove oxides on the surface of the steel material.
  • hot-dip plating is performed on such a steel material
  • Fe in the steel material and Al in the hot-dip plating bath react to form an Al--Fe alloy layer on the surface of the steel material.
  • the Al--Fe alloy layer has relatively few nucleation sites.
  • cooling gas is sprayed at a flux of 5,000 L/min/m 2 to 25,000 L/min/m 2 to avoid vibrations on the steel material as much as possible, thereby reducing the nucleation site. further suppresses production. It is presumed that as a result, the ⁇ phase and the MgZn two phases in the hot-dip plating layer are oriented in a certain direction, and the above formula (1a) or (1b) and formula (2) are satisfied.
  • the shape of the gas nozzle from which the cooling gas was ejected was 6 mm in diameter, the angle between the tip of the gas nozzle and the steel plate was a right angle, and the distance between the tip of the gas nozzle and the steel plate was 35 mm.
  • the chemical composition of the hot-dip plating layer was as shown in Table 1.
  • the manufacturing conditions were as shown in Table 2.
  • the metal structure of the plating layer was evaluated, and the results are shown in Table 2.
  • the surface corrosion resistance and post-painting corrosion resistance of the hot-dip plated steel materials were evaluated, and the results are shown in Table 3.
  • the chemical composition of the hot-dip plated layer and the metal structure of the hot-dip plated layer were evaluated by the means described above.
  • the evaluation of corrosion resistance of the flat part was as follows.
  • the obtained hot-dip plated steel material was cut into pieces of 100 mm x 50 mm and subjected to a flat part corrosion resistance evaluation test.
  • the flat part corrosion resistance was evaluated by an accelerated corrosion test specified by JASO-CCT-M609, and after 120 cycles, the corrosion weight loss was compared.
  • the evaluation criteria were as follows, and "AAA”, "AA”, and "A" were regarded as passing.
  • AAA Corrosion weight loss 40 g/m 2 or less AA: Corrosion weight loss 40 g/m 2 or more and 60 g/m 2 or less A: Corrosion weight loss 60 g/m 2 or more and 80 g/m 2 or less B: Corrosion weight loss 80 g/m 2 or more
  • the evaluation of post-painting corrosion resistance was as follows.
  • the obtained hot-dip plated steel material was cut into 100 mm x 50 mm and subjected to a corrosion resistance test after painting.
  • a chemical conversion treatment layer with a thickness of 1.2 ⁇ m and a coating layer with a thickness of 20 ⁇ m on the test piece
  • cut flaws reaching the base metal with a cutter knife were applied to the front surface.
  • 120 cycles of CCT were performed, with one cycle consisting of 4 hours of SST ⁇ 2 hours of drying ⁇ 2 hours of wetness, and evaluation was performed.
  • Judgment was made based on the maximum swelling width on one side of the cut wound after the test was completed. Details of the chemical conversion treatment layer and the coating layer were as follows.
  • ⁇ Chemical conversion treatment layer> A chromate-free chemical conversion treatment solution containing a silane coupling agent, tannic acid, silica, and polyester resin was applied to the plating layer and dried to form a chemical conversion treatment film.
  • a paint film layer was formed by applying a primer paint resin and a top coat paint resin described below on the chemical conversion treatment film.
  • the thickness of the layer made of primer paint resin was 5 ⁇ m, and the thickness of the layer made of top coat paint resin was 15 ⁇ m, for a total of 20 ⁇ m.
  • ⁇ Film-forming components of the coating layer> (1) Primer paint resin for front and back surfaces Polyester/melamine + isocyanate combination curing type (FLC687 paint resin manufactured by Nippon Fine Coatings Co., Ltd.) (2) Top coat paint resin on the front surface High molecular polyester/melamine curing type (FLC7000 paint resin manufactured by Nippon Fine Coatings Co., Ltd.) (3) Back top coat paint resin Polyester/melamine curing type (FLC100HQ paint resin manufactured by Nippon Fine Coatings)
  • AAA Maximum swelling width less than 5mm AA: Maximum swelling width 5mm or more and less than 8mm A: Maximum swelling width 8mm or more and less than 10mm B: Maximum swelling width 10mm or more
  • No. 1 according to the present invention in which the chemical composition and metal structure of the hot-dip plated layer were appropriately controlled.
  • Examples 1 to 25 were excellent in both flat surface corrosion resistance and post-painting corrosion resistance.
  • the adhesion amount of the hot-dip plating layer in the example was in the range of 20 to 150 g/m 2 .
  • Comparative example No. 26 the amount of Al in the hot-dip plating layer was insufficient. Therefore, No. In No. 26, the flat surface corrosion resistance was insufficient. Comparative example No. In No. 27, the amount of Al in the hot-dip plating layer was excessive. Therefore, No. In No. 27, the corrosion resistance after painting was insufficient.
  • Comparative example No. 28 the amount of Mg in the hot-dip plating layer was insufficient. Therefore, No. In No. 28, both the flat part corrosion resistance and the post-painting corrosion resistance were insufficient. Comparative example No. In No. 29, the amount of Mg in the hot-dip plating layer was excessive. Therefore, No. In No. 29, the corrosion resistance of the flat part was insufficient.
  • Comparative example No. 34 the gas flux of the cooling gas was excessive. Therefore, No. In No. 34, the ⁇ phase and the MgZn two phases were not oriented in a certain direction. As a result, No. In No. 34, both the flat surface corrosion resistance and the post-painting corrosion resistance were insufficient. Comparative example No. 34 and Example No. Comparing No. 12, 22, and 23, even though their cooling rates are relatively similar, No. No. 34 could not satisfy the scope of the invention because the gas flux was excessive.
  • both planar corrosion resistance and sacrificial corrosion resistance are excellent, so industrial applicability is high.

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Abstract

この溶融めっき鋼材は、鋼材と、前記鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、前記溶融めっき層の所定の化学組成を有し、前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、所定の関係を満足する。

Description

溶融めっき鋼材
　本発明は、溶融めっき鋼材に関する。
　本願は、２０２２年３月２３日に、日本に出願された特願２０２２－０４６７９３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　Ａｌ及びＭｇを含有する溶融Ｚｎめっき層が表面に形成された鋼材（溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼材）は、優れた耐食性を有する。そのため、例えば建材などの耐食性を求められる構造部材の材料として、溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼材は幅広く用いられている。
　例えば特許文献１には、鋼板と、鋼板の表面に形成された溶融めっき層と、を備え、溶融めっき層は、平均組成で、Ａｌ：０～９０質量％、Ｍｇ：０～１０質量％を含有し、残部がＺｎおよび不純物を含み、溶融めっき層に、所定の形状となるように配置されたパターン部と、非パターン部とが形成され、パターン部及び非パターン部は、それぞれ、第１領域、第２領域のうちの１種または２種を含み、パターン部における第１領域の面積率と、非パターン部における第１領域の面積率との差の絶対値が、３０％以上であり、第１領域は、配向率が３．５以上の領域であり、第２領域は、配向率が３．５未満の領域である溶融めっき鋼板が記載されている。
　特許文献２には、鋼板と、４質量％以上２２質量％以下のＡｌと、１質量％以上５質量％以下のＭｇとを含有し、残部がＺｎ及び不可避的不純物を含む溶融めっき層とを備え、溶融めっき層の表面に平行な溶融めっき層の断面における、Ａｌ相の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）とＡｌ相の（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）との比である回折強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が、０．８以上であるＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系溶融めっき鋼板が記載されている。
　近年、屋根や壁材などに使用される建材用途の溶融めっき鋼材には、塗装がない状態でめっき層そのものの耐食性である平面部耐食性と、塗装がされた場合の耐食性である塗装後耐食性との両立が高いレベルで求められている。先行技術において、平面部耐食性と塗装後耐食性の両立についてはほとんど検討されていない。
　特許文献１は、Ｚｎ相の（０００２）面の回折ピーク強度Ｉ０００２と（１０－１１）面の回折ピーク強度Ｉ１０－１１との強度比が３．５以上の領域を第１領域とし、強度比が３．５未満の領域を第２領域とした場合に、パターン部における第１領域の面積率と非パターン部における第１領域の面積率との差を３０％以上とすることで、めっき層の表面に文字やデザイン等を意図的に現すことができるとしているが、塗装後耐食性は検討されていない。
　特許文献２では、めっき層中のＡｌ相の方位を制御することで、めっき層の外観を、キメが細かく、かつ平滑な光沢部が多い梨肌の外観としているが、塗装後耐食性は検討されていない。
日本国特開２０２１－８５０８６号公報 国際公開第２０１１／００１６６２号
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、平面部耐食性と塗装後耐食性の両方がより優れる溶融めっき鋼材を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］　鋼材と、
　前記鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、
　前記溶融めっき層の化学組成が、質量％で、
Ａｌ：１０．０～３０．０％、
Ｍｇ：３．０～１５．０％、
Ｆｅ：０．０１～１５．０％、
Ｓｉ：０～１０．０％、
Ｎｉ：０～１．０％、
Ｃａ：０～４．０％を含有し、
　更に、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素を含有するとともに、これらの元素の合計が５％以下とされ、
残部：Ｚｎ及び不純物からなり、
　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、下記式（１ａ）および式（２ａ）の関係を満足する、溶融めっき鋼材。
　０．３≦Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ａ）
　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２ａ）
　ただし、式（１ａ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度であり、式（２ａ）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
［２］　鋼材と、
　前記鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、
　前記溶融めっき層の化学組成が、質量％で、
Ａｌ：１５．０～３０．０％、
Ｍｇ：５．０～１０．０％、
Ｆｅ：０．０１～１５．０％、
Ｓｉ：０～１０．０％、
Ｎｉ：０～１．０％、
Ｃａ：０～４．０％を含有し、
　更に、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素を含有するとともに、これらの元素の合計が５％以下とされ、
残部：Ｚｎ及び不純物からなり、
　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、下記式（１ｂ）および式（２ｂ）の関係を満足する、溶融めっき鋼材。
　０．６＜Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ｂ）
　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２ｂ）
　ただし、式（１ａ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度であり、式（２ｂ）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
［３］　前記溶融めっき層の化学組成のうちのＳｎが、質量％で、Ｓｎ：０．０５～０．５％とされ、
　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果によってＭｇ２Ｓｎ相が検出される、［１］または［２］に記載の溶融めっき鋼材。
　本発明によれば、平面部耐食性と塗装後耐食性の両方がより優れる溶融めっき鋼材を提供できる。
本発明の実施形態である溶融めっき鋼材の断面模式図である。
　めっき層の表面に塗膜が形成された溶融めっき鋼材は、めっき層と塗膜との界面に沿って腐食が進行し、更に、めっき層の深さ方向に向けて腐食が進行する場合がある。そして、めっき層と塗膜の界面において腐食が先行することで、めっき層が腐食により失われるよりも前に、塗膜膨れが発生する場合がある。従って、溶融めっき鋼材の塗装後耐食性を高めるためには、めっき層と塗膜との界面における腐食を抑制する必要がある。また、塗装後耐食性を高めることによって、めっき層自体の腐食も抑制されて平面部耐食性が向上するようになることが期待される。
　そこで、本発明者らは、Ａｌ及びＭｇを含有する溶融Ｚｎめっき層の平面部耐食性および塗装後耐食性の両方を向上させるために鋭意検討した。めっき層に含まれるＭｇＺｎ２相およびα相にはそれぞれ、稠密面が存在する。六方晶構造を持つＭｇＺｎ２相は、稠密面が（００２）面とされる。また、Ａｌと少量のＺｎとを含有して面心立方晶構造を持つα相は、稠密面が（１１１）面とされる。そして、ＭｇＺｎ２相およびα相はそれぞれ、これらの稠密面に対応する結晶方位面の耐食性が、他の結晶方位面の耐食性に比べて高い性質をもつ。
　そこで、本発明者らは、上記目的を達成するために、ＭｇＺｎ２相の稠密面である（００２）面とα相の稠密面である（１１１）面とを、溶融めっき層の表面に対して平行になるように、配向させることを試みた。その結果、このような溶融めっき層は、塗装後耐食性が大幅に向上し、更には溶融めっき層の平面部耐食性が向上することが見出された。
　そして、めっき層の表面に対するＸ線回折測定結果から得られるＸ線回折強度が、下記式（１ａ）および下記式（２）の関係を満足する場合に、ＭｇＺｎ２相およびα相の結晶方位が一定の方向に配向するものとなり、このような溶融めっき層が平面部耐食性および塗装後耐食性の両方を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　以下、本発明の実施形態である溶融めっき鋼材について説明する。
　本実施形態の溶融めっき鋼材は、鋼材と、鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、溶融めっき層の化学組成が、質量％で、Ａｌ：１０．０～３０．０％、Ｍｇ：３．０～１５．０％、Ｆｅ：０．０１～１５．０％、Ｓｉ：０～１０．０％、Ｎｉ：０～１．０％、Ｃａ：０～４．０％を含有し、更に、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素を含有するとともに、これらの元素の合計が５％以下とされ、残部：Ｚｎ及び不純物からなり、溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、下記式（１ａ）および式（２）の関係を満足する溶融めっき鋼材である。
　０．３≦Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ａ）
　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２）
　ただし、式（１ａ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度であり、式（２）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
　また、溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度がそれぞれ、Ａｌ：１５．０～３０．０％、Ｍｇ：５．０～１０．０％の範囲になる場合は、上記式（１ａ）に代えて、上記（２）式とともに下記（１ｂ）式を満足することが好ましい。なお、溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度がそれぞれ、Ａｌ：１０．０～３０．０％、Ｍｇ：３．０～１５．０％の範囲を満足し、かつ、Ａｌ：１５．０～３０．０％、Ｍｇ：５．０～１０．０％の範囲を満足する場合は、上記式（１ａ）を満たしていればよい。溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度がそれぞれ、Ａｌ：１０．０～３０．０％、Ｍｇ：３．０～１５．０％の範囲を満足し、かつ、Ａｌ：１５．０～３０．０％、Ｍｇ：５．０～１０．０％の範囲を満足する場合、上記式（１ａ）を満たし、さらに、下記式（１ｂ）を満たすことが好ましい。
　０．６＜Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ｂ）
　以下の説明において、化学組成の各元素の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。化学組成の元素の含有量は、元素濃度（例えば、Ｚｎ濃度、Ｍｇ濃度等）と表記することがある。「平面部耐食性」とは、溶融めっき層（具体的にはＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金層）自体の腐食し難い性質を示す。「塗装後耐食性」とは、めっき層表面に塗装が施された場合の溶融めっき層自体の腐食し難い性質を示す。「溶融めっき層」とは、いわゆる溶融亜鉛めっき処理によって製造されためっき皮膜を意味する。
　図１に示すように、本実施形態に係る溶融めっき鋼材１は、鋼材１１を有する。鋼材１１の形状には、特に制限はない、鋼材１１の一例は鋼板である。また、鋼材１１は例えば、鋼管、土木建築材（柵渠、コルゲートパイプ、排水溝蓋、飛砂防止板、ボルト、金網、ガードレール、止水壁等）、家電部材（エアコンの室外機の筐体等）、自動車部品（足回り部材等）などの、成形加工された素地鋼材であってもよい。成形加工は、例えば、プレス加工、ロールフォーミング、曲げ加工などの種々の塑性加工手法である。
　鋼材１１の材質には、特に制限はない。鋼材１１は、例えば、一般鋼、Ａｌキルド鋼、極低炭素鋼、高炭素鋼、各種高張力鋼、一部の高合金鋼（Ｎｉ、Ｃｒ等の強化元素含有鋼等）などの各種の鋼材とすることができる。鋼材１１を、ＪＩＳ　Ｇ　３３０２：２０１０に記載されている熱延鋼板、熱延鋼帯、冷延鋼板、及び冷延鋼帯などとしてもよい。鋼板の製造方法（熱間圧延方法、酸洗方法、冷延方法等）、及びその具体的な製造条件等についても、特に制限されない。
　本実施形態では、鋼材１１として、プレめっきされたプレめっき鋼材の使用を排除しないが、好ましくはプレめっきされていない鋼材を用いるとよい。後述するように、プレめっきされていない鋼材に対して溶融めっきを施し、その後の冷却条件を制御することにより、ＭｇＺｎ２相およびα相の結晶方位を一定の方向に配向させやすくなる。
　本実施形態に係る溶融めっき鋼材１は、鋼材１１の表面に配された溶融めっき層１２を有する。本実施形態に係る溶融めっき鋼材１の溶融めっき層１２は、後述する化学組成に起因して、主にＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金層から構成される。また、本実施形態に係る溶融めっき鋼材１の溶融めっき層１２は、鋼材１１とＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金層との間にＡｌ－Ｆｅ合金層を含んでもよい。 つまり、溶融めっき層１２は、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金層の単層構造であってもよく、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金層とＡｌ－Ｆｅ合金層とを含む積層構造であってもよい。
　本実施形態に係る溶融めっき層の化学組成は、Ｚｎと、その他の合金元素とから構成される。溶融めっき層の化学組成について、以下に詳細に説明する。なお、濃度の下限値が０％であると説明される元素は、本実施形態に係る溶融めっき鋼材の課題を解決するために必須ではないが、特性の向上などを目的として溶融めっき層に含まれることが許容される任意元素である。
＜Ａｌ：１０．０～３０．０％＞
　Ａｌは、Ｚｎとの固溶体であるα相を形成し、平面部耐食性、塗装後耐食性及び加工性の向上に寄与する。従って、Ａｌ濃度は１０．０％以上とする。Ａｌ濃度を１１．０％以上、１２．０％以上、又は１５．０％以上としてもよい。一方、Ａｌが過剰である場合、Ｍｇ濃度およびＺｎ濃度が相対的に低下して、平面部耐食性および塗装後耐食性が劣化する。よって、Ａｌ濃度は３０．０％以下とする。Ａｌ濃度を２８．０％以下、２５．０％以下、又は２０．０％以下としてもよい。
＜Ｍｇ：３．０～１５．０％＞
　Ｍｇは、平面部耐食性および塗装後耐食性を確保するために必須の元素である。従って、Ｍｇ濃度は、３．０％以上とする。Ｍｇ濃度を４．０％以上、５．０％以上、又は６．０％以上としてもよい。一方、Ｍｇ濃度が過剰であると、加工性、特にパウダリング性が劣化し、更に平面部耐食性および塗装後耐食性が劣化する場合がある。よって、Ｍｇ濃度は１５．０％以下とする。Ｍｇ濃度を１２．０％以下、１０．０％以下、８．０％以下としてもよい。
＜Ｆｅ：０．０１％～１５．０％＞
　Ｆｅの濃度は０％でもよい。一方、Ｆｅが溶融めっき層に０．０１％以上含有されてもよい。Ｆｅ濃度が１５．０％以下であれば、溶融めっき層の性能に悪影響がないことが確認されている。Ｆｅ濃度を例えば０．０５％以上、０．１０％以上、０．５％以上、又は１．０％以上としてもよい。Ｆｅ濃度を例えば１０．０％以下、８．０％以下、又は６．０％以下としてもよい。Ｆｅは、母材鋼板から混入する場合があるため、Ｆｅ濃度は０．０５％以上でもよい。
＜Ｓｉ：０％～１０．０％＞
　Ｓｉ濃度は０％であってもよい。一方、Ｓｉは、平面部耐食性の向上に寄与する。従って、Ｓｉ濃度を０．０５％以上、０．１％以上、０．２％以上、又は０．５％以上としてもよい。一方、Ｓｉ濃度が過剰であると、平面部耐食性および塗装後耐食性が劣化する。従って、Ｓｉ濃度は１０．０％以下とする。Ｓｉ濃度を８．０％以下、７．０％以下、又は６．０％以下としてもよい。
＜Ｎｉ：０～１．０％＞
　Ｎｉの濃度は０％でもよい。一方、Ｎｉは平面部耐食性および塗装後耐食性の向上に寄与する。従って、Ｎｉ濃度を０．０５％以上、０．０８％以上、又は０．１％以上としてもよい。一方、Ｎｉ濃度が過剰であると、平面部耐食性および塗装後耐食性が劣化する。従って、Ｎｉ濃度は、１．０％以下とする。Ｎｉ濃度を０．８％以下、０．６％以下、又は０．５％以下としてもよい。
＜Ｃａ：０％～４．０％＞
　Ｃａ濃度は０％であってもよい。一方、Ｃａは、平面部耐食性を付与するのに最適なＭｇ溶出量を調整することができる元素である。従って、Ｃａ濃度は０．０５％以上、０．１％以上、又は０．５％以上であってもよい。一方、Ｃａ濃度が過剰であると、平面部耐食性及び加工性が劣化する。従って、Ｃａ濃度は４．０％以下とする。Ｃａ濃度を３．５％以下、３．０％以下、又は２．８％以下としてもよい。
　更に、本実施形態に係る溶融めっき層には、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素が含有されていてもよい。これらの元素の合計は０％以上５％以下とされる。合計が５％を超えると、平面部耐食性または塗装後耐食性が低下する場合がある。
＜Ｓｂ、Ｐｂ：それぞれ０～０．５％＞
　Ｓｂ、Ｐｂの濃度は０％でもよい。一方、Ｓｂ、Ｐｂは、塗装後耐食性の向上に寄与する。従って、Ｓｂ、Ｐｂそれぞれの濃度を０．０５％以上、０．１０％以上、又は０．１５％以上としてもよい。一方、Ｓｂ、Ｐｂの濃度が過剰であると、平面部耐食性が劣化する。従って、Ｓｂ、Ｐｂそれぞれの濃度は０．５％以下とする。Ｓｂ、Ｐｂそれぞれの濃度を０．４％以下、０．３％以下、又は０．２５％以下としてもよい。
＜Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉ：それぞれ０～１．０％＞
　Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉの濃度はそれぞれ０％でもよい。一方、これらは塗装後耐食性の向上に寄与する。従って、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉそれぞれの濃度を０．０５％以上、０．０８％以上、又は０．１０％以上としてもよい。一方、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉの濃度が過剰であると、平面部耐食性が劣化する。従って、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉそれぞれの濃度は、１．０％以下とする。Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、ＡｇおよびＬｉそれぞれの濃度を０．８％以下、０．７％以下、又は０．６％以下としてもよい。
＜Ｓｎ：０～２．０％＞
　Ｓｎ濃度は０％であってもよい。一方、Ｓｎは、Ｍｇと金属間化合物を形成し、溶融めっき層の塗装後耐食性を向上させる元素である。従って、Ｓｎ濃度を０．０５％以上、０．１０％以上、０．２０％以上、又は０．３０％以上としてもよい。ただし、Ｓｎ濃度が過剰であると、平面部耐食性が劣化する。従って、Ｓｎ濃度は２．０％以下とする。Ｓｎ濃度を０．８％以下、０．７％以下、０．６％以下、又は０．５％以下としてもよい。
＜Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒ：それぞれ０～０．５％＞
　Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒそれぞれの濃度は０％でもよい。一方、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒは、塗装後耐食性の向上に寄与する。従って、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒの濃度それぞれを０．１０％以上、０．１５％以上、又は０．２０％以上としてもよい。一方、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒの濃度が過剰であると、平面部耐食性が劣化する。従って、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒの濃度それぞれを、０．５％以下とする。Ｌａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｙ、ＰおよびＳｒの濃度それぞれを０．４％以下、０．３％以下としてもよい。
＜Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗ：それぞれ０～０．５％＞
　Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗそれぞれの濃度は０％でもよい。一方、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗは、塗装後耐食性の向上に寄与する。従って、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗの濃度それぞれを０．１０％以上、０．１５％以上、又は０．２０％以上としてもよい。一方、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗの濃度が過剰であると、平面部耐食性が劣化する。従って、Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗの濃度それぞれを、０．５％以下とする。Ｃｏ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｖ、Ｗの濃度それぞれを０．４％以下、０．３％以下としてもよい。
＜残部：Ｚｎ及び不純物＞
　本実施形態に係る溶融めっき層の成分の残部は、Ｚｎ及び不純物である。Ｚｎは、平面部耐食性及び塗装後耐食性を溶融めっき層にもたらす元素である。不純物は、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に含有させたものではない成分を指す。例えば、溶融めっき層には、鋼材とめっき浴との相互の原子拡散によって、不純物として、Ｆｅ以外の成分も微量混入することがある。
　溶融めっき層の化学成分は、次の方法により測定する。まず、鋼材の腐食を抑制するインヒビターを含有した酸を用いて、溶融めっき層を剥離溶解した酸液を得る。次に、得られた酸液を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析する。これにより、溶融めっき層の化学組成を得ることができる。酸種は、溶融めっき層を溶解できる酸であれば、特に制限はない。なお、上述の手段により測定される化学組成は、溶融めっき層全体の平均化学組成である。
　次に、溶融めっき層の金属組織について説明する。
　溶融めっき層の金属組織は、α相およびＭｇＺｎ２相を含有する。α相およびＭｇＺｎ２相は、溶融めっき層の平面部耐食性を向上させる。また、後述するように、α相およびＭｇＺｎ２相が一定の方向に配向することによって、溶融めっき鋼材の塗装後耐食性が向上し、更に平面部耐食性も向上する。
　溶融めっき層中のα相の面積率は、１５～８０％であることが好ましい。また、ＭｇＺｎ２相の面積率は、５～６０％であることが好ましい。α相およびＭｇＺｎ２相の合計の面積率は、２０％以上１００％以下であることが好ましい。但し、この面積率の範囲は一例であり、本発明に係る溶融めっき層の組織の面積分率はこの範囲に何ら限定されるものではなく、溶融めっき層が以下に説明する式（１ａ）および式（１ｂ）の少なくとも一方と、式（２）と、を満たせばよい。
　また、溶融めっき層に０．０５～０．５％のＳｎが含有される場合、溶融めっき層中にはＭｇ２Ｓｎ相が確実に含まれるようになる。Ｍｇ２Ｓｎ相は少量であるため、Ｘ線回折測定によってその存在が確認される。溶融めっき層中にＭｇ２Ｓｎ相が含有されることにより、溶融めっき層の塗装後耐食性がより向上する。
　溶融めっき層は、α相及びＭｇＺｎ２相以外の相を残部として含有してもよい。例えば、上述の化学組成の溶融めっき層には、η－Ｚｎ相、Ａｌ－Ｃａ－Ｓｉ相などが含まれうる。α相及びＭｇＺｎ２相の含有量が上述の範囲内であれば、平面部耐食性および塗装後耐食性を確保可能であるので、α相及びＭｇＺｎ２相以外の相または組織の構成は特に限定されない。
　次に、α相及びＭｇＺｎ２相の結晶方位について説明する。
　本実施形態の溶融めっき層では、溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られるＸ線回折強度が、下記式（１ａ）および式（２）の関係を満足する場合に、後述するように、ＭｇＺｎ２相およびα相の結晶方位が一定の方向に配向するようになり、塗装後耐食性および平面部耐食性がともに向上する。
　０．３≦Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ａ）
　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２）
　また、溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度をそれぞれ、Ａｌ：１５．００～３０．００％、Ｍｇ：５．００～１０．００％の範囲になる場合は、上記式（１ａ）に代えて、上記（２）式とともに下記（１ｂ）式を満足することが好ましい。なお、溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度がそれぞれ、Ａｌ：１０．０～３０．０％、Ｍｇ：３．０～１５．０％の範囲を満足し、かつ、Ａｌ：１５．０～３０．０％、Ｍｇ：５．０～１０．０％の範囲を満足する場合は、上記式（１ａ）を満たしていればよい。溶融めっき層の化学組成のうち、Ａｌ濃度およびＭｇ濃度がそれぞれ、Ａｌ：１０．０～３０．０％、Ｍｇ：３．０～１５．０％の範囲を満足し、かつ、Ａｌ：１５．０～３０．０％、Ｍｇ：５．０～１０．０％の範囲を満足する場合、上記式（１ａ）を満たし、さらに、下記式（１ｂ）を満たすことが好ましい。
　０．６＜Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ｂ）
　ただし、式（１ａ）、式（１ｂ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度である。また、式（２）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
　式（１ａ）に示すように、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝が０．３以上になることにより、ＭｇＺｎ２相の稠密面である（００２）面が、溶融めっき層の表面に対して平行になるように配向する。好ましくは、１５．０～３０．０％のＡｌ濃度および５．０～１０．０％のＭｇ濃度の場合に、式（１ｂ）に示すように０．６超になるとよい。Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝が高いほど、ＭｇＺｎ２相の稠密面である（００２）面が、溶融めっき層の表面に対して平行に揃うようになる。
　一方、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝の上限は、３．０以下とする。ＭｇＺｎ２相の稠密面の配向性を最大限に高めたとしても、３．０が上限になる。
　また、式（２）におけるＩ（１１１）α／Ｉ（２００）αが、５．０超になることにより、α相の稠密面である（１１１）面が、溶融めっき層の表面に対して平行になるように配向する。Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）αが高いほど、α相の稠密面である（１１１）面が、溶融めっき層の表面に対して平行に揃うようになる。
　一方、Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）αの上限は、４０．０以下とする。α相の稠密面の配向性を最大限に高めたとしても、４０．０が上限になる。
　上記式（１ａ）または（１ｂ）および（２）を満たす溶融めっき層の塗装後耐食性および平面部耐食性が、ともに向上する理由は、次の理由によるものと推測される。
　六方晶構造を持つＭｇＺｎ２相は、稠密面が（００２）面とされる。また、Ａｌと少量のＺｎとを含有して面心立方晶構造を持つα相は、稠密面が（１１１）面とされる。ＭｇＺｎ２相およびα相はそれぞれ、これらの稠密面に対応する結晶方位面の耐食性が、他の結晶方位面の耐食性に比べて高い性質をもつ。上記式（１ａ）および（１ｂ）の少なくとも一方と、（２）と、を満たす溶融めっき層は、ＭｇＺｎ２相およびα相のそれぞれの稠密面が溶融めっき層の表面と平行に配向するようになる。
　溶融めっき層の表面に塗膜が形成された溶融めっき鋼材においては、めっき層と塗膜との界面に沿って腐食が進行する場合があるが、溶融めっき層中のＭｇＺｎ２相およびα相のそれぞれの稠密面が溶融めっき層の表面と平行になるように配向することで、溶融めっき層と塗膜との界面の耐食性が格段に高まり、塗装後耐食性が大幅に向上するものと考えられる。
　また、溶融めっき鋼材においては、溶融めっき層の表面から腐食が進行する場合があるが、上述のようにＭｇＺｎ２相およびα相のそれぞれの稠密面が溶融めっき層の表面と平行に配向することで、溶融めっき層の表面の耐食性が格段に高まり、平面部耐食性も大幅に向上するものと考えられる。
　ＭｇＺｎ２相の面積率の測定方法は以下の通りである。３０ｍｍ×３０ｍｍに切断したサンプルの溶融めっき層の表面を、機械研磨（例えばエメリー紙＃２０００で研磨）により平坦に調整する。次に、コロイダル研磨により、めっき層の表面に化学研磨を施し、この表面が鏡面状態になるまで研磨する。研磨後のめっき層の表面をＳｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）観察する。具体的には、倍率５０００倍で、Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ－Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ－ＥＤＳ）を用いて元素分布像を撮影する。この元素分布像において、ＭｇとＺｎとが共存する相をＭｇＺｎ２相と特定する。なお、本明細書において、Ｍｇ：２０～４０ａｔ％、Ｚｎ：５０～８０ａｔ％となる領域をＭｇとＺｎとが共存する相（ＭｇＺｎ２相）と判断する。ＭｇＺｎ２相を特定した後、視野中に含有されるα相およびＭｇＺｎ２相の面積率を、画像解析ソフトを用いた二値化により算出する。
　α相の面積率の測定方法は以下の通りである。３０ｍｍ×３０ｍｍに切断したサンプルの溶融めっき層の表面を、機械研磨により平坦に調整する。次に、コロイダル研磨により、めっき層の表面に化学研磨を施し、この表面が鏡面状態になるまで研磨する。研磨後のめっき層の表面をＳＥＭ観察する。具体的には、倍率５０００倍で、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて元素分布像を撮影する。この元素分布像において、ＡｌとＺｎとが共存する相をα相と特定する。なお、本明細書において、Ａｌ：４０～９５ａｔ％、Ｚｎ：０．５～５０ａｔ％となる領域をＡｌとＺｎとが共存する相（α相）と判断する。α相を特定した後、視野中に含有されるα相の面積率を、画像解析ソフトを用いた二値化により算出する。
　式（１ａ）および式（１ｂ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝の測定方法は以下の通りである。まず、溶融めっき層の表面を鏡面研磨し、必要に応じて化学研磨する。次いで、例えば、Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製（型番ＲＩＮＴ－ＴＴＲ　ＩＩＩ）を用い、Ｘ線出力５０ｋＶ、３００ｍＡ、銅ターゲット、ゴニオメーターＴＴＲ（水平ゴニオメータ）、Ｋβフィルターのスリット幅０．０５ｍｍ、長手制限スリット幅２ｍｍ、受光スリット幅８ｍｍ、受光スリット２開放、をとし、測定条件としてスキャンスピード５ｄｅｇ．／ｍｉｎ、ステップ幅０．０１ｄｅｇ、スキャン軸２θ（５～９０°）としてＸ線回折測定を実施する。そして、ＭｇＺｎ２相の（１００）面の回折強度（１９．６７±０．２°の範囲における最大強度）、（００２）面の回折強度（２０．７８±０．２°の範囲における最大強度）、（１０１）面の回折強度（２０．７８±０．２°の範囲における最大強度）をそれぞれ計測する。回折強度はバックグラウンド強度を除いた強度とする。得られた回折強度から、Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝を求める。
　式（２）におけるＩ（１１１）α／Ｉ（２００）αの測定方法は以下の通りである。まず、溶融めっき層の表面を鏡面研磨し、必要に応じて化学研磨する。次いで、例えば、Ｘ線回折装置および測定条件を上記と同様として、Ｘ線回折測定を実施する。そして、α相の（１１１）面の回折強度（３８．４７±０．２°の範囲における最大強度）、（２００）面の回折強度（４４．７４±０．２°の範囲における最大強度）をそれぞれ計測する。回折強度はバックグラウンド強度を除いた強度とする。得られた回折強度から、Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）αを求める。
　また、溶融めっき層中にＭｇ２Ｓｎ相が含まれるかどうかは、上記のＸ線回折測定を行う際に、Ｍｇ２Ｓｎに特有の回折ピークが現れるかどうかで判断する。
　溶融めっき層の片面当たりの付着量は、例えば２０～１５０ｇ／ｍ２の範囲内とすればよい。片面当たりの付着量を２０ｇ／ｍ２以上とすることにより、溶融めっき鋼材の平面部耐食性および塗装後耐食性を一層高めることができる。一方、片面当たりの付着量を１５０ｇ／ｍ２以下とすることにより、溶融めっき鋼材の加工性を一層高めることができる。
　次に、本実施形態の溶融めっき鋼材の製造方法を説明するが、本実施形態に係る溶融めっき鋼材の製造方法は特に限定されない。例えば以下に説明する製造条件によれば、本実施形態に係る溶融めっき鋼材を得ることができる。
　本実施形態の溶融めっき鋼材の製造方法は、鋼材を還元雰囲気中で焼鈍し、焼鈍直後の鋼材を溶融めっき浴に浸漬してから引き上げることで、鋼材の表面に溶融めっき層を形成する。次いで、溶融めっき層の温度が浴温から３００℃以下になるまでの間に冷却ガスを吹き付けて冷却を行う。
　具体的には、めっき原板となる鋼材に対して還元雰囲気中で焼鈍を行う。還元雰囲気および焼鈍条件は特に限定されない。この焼鈍によって、鋼材表面に存在する酸化物をできる限り除去する。
　次いで、焼鈍直後の鋼材を、溶融めっき浴に浸漬する。溶融めっき浴の化学組成は、上述した溶融めっき層の化学組成が得られるように、適宜調整すればよい。また、溶融めっき浴の温度も特に限定されず、溶融めっきを実施可能な温度を適宜選択することができる。例えば、めっき浴温を、めっき浴の融点より約２０℃以上高い値としてもよい。
　次に、鋼材を溶融めっき浴から引き上げる。鋼材の引き上げ速度の制御を介して、溶融めっき層の付着量を制御することができる。必要に応じて、溶融めっき層が付着した鋼材にワイピングを行って、溶融めっき層の付着量を制御してもよい。溶融めっき層の付着量は特に制限されず、例えば上述した範囲内とすることができる。
　次いで、溶融めっき層を冷却する。冷却は、溶融めっき浴から引き上げた直後の鋼材に対して、冷却ガスを吹き付ける冷却を行う。冷却ガスの吹き付けによる冷却は、溶融めっき層の温度が浴温から３００℃になるまでの間を、連続して行う。３００℃未満の冷却条件は特に限定されず、引き続き冷却ガスを吹き付ける冷却を行ってもよく、自然放冷してもよい。
　冷却開始温度は、溶融めっき浴の温度－４０℃以上、溶融めっき浴の温度以下である。冷却開始温度が溶融めっき浴の温度－４０℃よりも低いと、冷却開始までにめっきが放冷(例えば、冷速2℃/s)される。このため溶融めっきの冷却前に、溶融めっき中に多数の核生成が形成されてしまう。このため、その後の工程において溶融めっき層中のα相およびＭｇＺｎ２相の方位制御困難になる。
　冷却ガスを吹き付ける冷却では、鋼材の搬送路に沿って冷却帯を配置する。冷却帯は、冷却ガス用の吹付ノズルが複数備えられる。流束を５０００Ｌ／分／ｍ２以上とすることで、溶融めっき層を比較的短時間のうちに３００℃以下まで冷却できる。流束が５０００Ｌ／分／ｍ２未満の場合、鋼材全体の冷却速度を維持しつつ冷却ガスの流速を下げることになるため、冷却ガスの温度を下げることとなる。その結果、めっき層表面の液相が過冷されて凝固核となり、晶出物が増加して配向性制御が不可となる。また、流束を２５０００Ｌ／分／ｍ２以下とすることで、鋼材に振動を与えることなく冷却できる。
　吹き付ける冷却ガスは特に制限はなく、窒素などの非酸化性ガス、アルゴン等の不活性ガスまたは空気であってもよく、これらの混合ガスであってもよい。
　冷却ガスの流束を制御する場合、冷却ガスが噴き出すガスノズルの形状は、例えば、直径１～５０ｍｍの範囲とする。ガスノズル先端と鋼板表面の成す角度は、例えば、７０～１１０°の範囲、より好ましくは９０°（直角）とする。ガスノズル先端と鋼板の距離は３０～１０００ｍｍの範囲とする。なお、ガスノズルの形状、角度、距離は、単なる一例であって、上記の範囲に限定されるものではない。
　上述の条件を満たすように溶融めっき層を冷却することにより、上記式（１ａ）および（１ｂ）の少なくとも一方と、式（２）とを満たす溶融めっき層を形成できる。その理由は、以下のようなものであると推定される。
　上記の製造方法では、溶融めっき浴に浸漬する直前の鋼材に対して還元雰囲気中で焼鈍を行うことにより、鋼材表面の酸化物を除去することで、核生成サイトを減少させる。このような鋼材に対して溶融めっきを行った場合、鋼材のＦｅと溶融めっき浴のＡｌとが反応して、鋼材の表面にＡｌ－Ｆｅ合金層が形成される。Ａｌ－Ｆｅ合金層は、比較的核生成サイトが少ないものとなる。更に、溶融めっき後に、５０００Ｌ／分／ｍ２以上２５０００Ｌ／分／ｍ２以下の流束で冷却ガスを吹き付けて冷却することによって鋼材に振動をできるだけ与えないようにすることで、核生成サイトの生成を更に抑制させる。これにより、溶融めっき層中のα相およびＭｇＺｎ２相が一定方向に配向し、上記式（１ａ）または（１ｂ）と、式（２）とを満たすようになると推測される。
　以下、本発明の実施例を説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。
　Ｎ２－４％Ｈ２雰囲気中、均熱温度８００℃、均熱時間２分の条件で焼鈍した鋼材を、種々の溶融めっき浴に浸漬し、引き上げることにより、溶融めっき層を鋼材の表面に付着させ、次いで、溶融めっき浴の引き上げ直後から溶融めっき層が３００℃になるまで冷却ガスの吹き付けによって冷却することにより、種々の溶融めっき鋼材を製造した。冷却ガス吹き付け時、表２の通りガス流束を制御した。冷却ガスが噴き出すガスノズルの形状は、直径６ｍｍであり、ガスノズル先端と鋼板の成す角度は直角、ガスノズル先端と鋼板の距離は３５ｍｍとした。
　溶融めっき層の化学組成は、表１の通りであった。製造条件は表２の通りとした。また、めっき層の金属組織を評価し、その結果を表２に示した。さらに、溶融めっき鋼材の表面耐食性及び塗装後耐食性を評価し、その結果を表３に示した。
　溶融めっき層の化学組成、及び溶融めっき層の金属組織の評価は、上述した手段により行った。
　平面部耐食性の評価は、以下の通りとした。得られた溶融めっき鋼材を、１００ｍｍ×５０ｍｍに切断し、平面部耐食性評価試験に供した。平面部耐食性の評価はＪＡＳＯ－ＣＣＴ－Ｍ６０９で規定された腐食促進試験で行い、１２０サイクル後、腐食減量を比較することで行った。評価基準は下記の通りとし、「ＡＡＡ」、「ＡＡ」および「Ａ」を合格とした。
　ＡＡＡ：腐食減量　４０ｇ／ｍ２未満
　ＡＡ　：腐食減量　４０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満
　Ａ　　：腐食減量　６０ｇ／ｍ２以上８０ｇ／ｍ２未満
　Ｂ　　：腐食減量　８０ｇ／ｍ２以上
　塗装後耐食性（塗装後の塗膜剥がれ）の評価は以下の通りとした。得られた溶融めっき鋼材を、１００ｍｍ×５０ｍｍに切断して、塗装後耐食性試験に供した。試験片に対して、膜厚１．２μｍの化成処理層を形成し、膜厚２０μｍの塗膜層を形成した後、おもて面に対して、カッターナイフで地鉄に達するカット疵を付与し、ＳＳＴ４ｈｒ→乾燥２ｈｒ→湿潤２ｈｒを１サイクルとするＣＣＴを１２０サイクル行い、評価した。試験終了後のカット傷の片側の最大膨れ幅にて判定した。化成処理層及び塗膜層の詳細は以下の通りであった。
＜化成処理層＞
　シランカップリング剤、タンニン酸、シリカ、及びポリエステル樹脂を混合したクロメートフリー化成処理液をめっき層に塗布し、乾燥することで化成処理膜を形成した。
＜塗膜層＞
　化成処理膜の上に、下記に記載のプライマー塗料樹脂及びトップコート塗料樹脂を塗布することで、塗膜層を形成した。プライマー塗料樹脂からなる層の厚みは５μｍとし、トップコート塗料樹脂からなる層の厚みは１５μｍとし、合計で２０μｍとした。
＜塗膜層の造膜成分＞
　（１）おもて面・裏面のプライマー塗料樹脂
　ポリエステル／メラミン＋イソシアネート併用硬化型（日本ファインコーティングス社製ＦＬＣ６８７塗料樹脂）
　（２）おもて面のトップコート塗料樹脂
　高分子ポリエステル／メラミン硬化型（日本ファインコーティングス社製ＦＬＣ７０００塗料樹脂）
　（３）裏面のトップコート塗料樹脂
　ポリエステル／メラミン硬化型（日本ファインコーティングス社製ＦＬＣ１００ＨＱ塗料樹脂）
塗装後耐食性の評価基準を以下に示す。以下に示す評点づけで判定した。「ＡＡＡ」、「ＡＡ」および「Ａ」を合格とした。
　ＡＡＡ：最大膨れ幅　５ｍｍ未満
　ＡＡ　：最大膨れ幅　５ｍｍ以上８ｍｍ未満
　Ａ　　：最大膨れ幅　８ｍｍ以上１０ｍｍ未満
　Ｂ　　：最大膨れ幅　１０ｍｍ以上
　溶融めっき層の化学組成及び金属組織が適切に制御されていた、本発明に係るＮｏ．１～２５（実施例）は、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が優れていた。なお、実施例の溶融めっき層の付着量は、２０～１５０ｇ／ｍ２の範囲だった。
　比較例のＮｏ．２６では、溶融めっき層のＡｌ量が不足していた。そのため、Ｎｏ．２６では、平面部耐食性が不足した。
　比較例のＮｏ．２７では、溶融めっき層のＡｌ量が過剰であった。そのため、Ｎｏ．２７では、塗装後耐食性が不足した。
　比較例のＮｏ．２８では、溶融めっき層のＭｇ量が不足していた。そのため、Ｎｏ．２８では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．２９では、溶融めっき層のＭｇ量が過剰であった。そのため、Ｎｏ．２９では平面部耐食性が不足した。
　比較例のＮｏ．３０では、溶融めっき層のＳｉ量が過剰であった。そのため、Ｎｏ．３０では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．３１では、溶融めっき層のＳｎ量が過剰であった。そのため、Ｎｏ．３１では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．３２では、溶融めっき層のＣａ量が過剰であった。そのため、Ｎｏ．３０では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．３３では、冷却ガスのガス流束量が不足した。そのため、Ｎｏ．３３では、α相およびＭｇＺｎ２相が一定の方向に配向しなかった。これにより、Ｎｏ．３３では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．３４では、冷却ガスのガス流束が過剰であった。そのため、Ｎｏ．３４では、α相およびＭｇＺｎ２相が一定の方向に配向しなかった。これにより、Ｎｏ．３４では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。比較例のＮｏ．３４と実施例のＮｏ．１２、２２、２３とを比べると、両者は冷却速度が比較的近いにもかかわらず、Ｎｏ．３４はガス流束が過剰であったため、発明範囲を満足できなかった。
　比較例のＮｏ．３５およびＮｏ．３６では、冷却ガスのガス流束が不足し、冷却ガス温度が低すぎてめっき層表面の液相が過冷されて多数凝固核が形成された。そのため、Ｎｏ．３５およびＮｏ．３６では、α相およびＭｇＺｎ２相が一定の方向に配向しなかった。これにより、Ｎｏ．３５およびＮｏ．３６では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
　比較例のＮｏ．３７では、冷却開始温度が低すぎて多数核生成された。そのため、Ｎｏ．３７では、α相およびＭｇＺｎ２相が一定の方向に配向しなかった。これにより、Ｎｏ．３７では、平面部耐食性、塗装後耐食性の両方が不足した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本発明に係る上記態様によれば、平面耐食性と犠牲防食性の両方に優れるので、産業上の利用可能性が高い。

Claims (3)

  1. 　鋼材と、
    　前記鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、
    　前記溶融めっき層の化学組成が、質量％で、
    Ａｌ：１０．０～３０．０％、
    Ｍｇ：３．０～１５．０％、
    Ｆｅ：０．０１～１５．０％、
    Ｓｉ：０～１０．０％、
    Ｎｉ：０～１．０％、
    Ｃａ：０～４．０％を含有し、
    　更に、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素を含有するとともに、これらの元素の合計が５％以下とされ、
    残部：Ｚｎ及び不純物からなり、
    　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、下記式（１ａ）および式（２ａ）の関係を満足する、溶融めっき鋼材。
    　０．３≦Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ａ）
    　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２ａ）
    　ただし、式（１ａ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度であり、式（２ａ）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
  2. 　鋼材と、
    　前記鋼材の表面に配された溶融めっき層と、を備え、
    　前記溶融めっき層の化学組成が、質量％で、
    Ａｌ：１５．０～３０．０％、
    Ｍｇ：５．０～１０．０％、
    Ｆｅ：０．０１～１５．０％、
    Ｓｉ：０～１０．０％、
    Ｎｉ：０～１．０％、
    Ｃａ：０～４．０％を含有し、
    　更に、Ｓｂ：０～０．５％、Ｐｂ：０～０．５％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～２．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｚｒ：０～１．０％、Ｍｎ：０～１．０％、Ｍｏ：０～１．０％、Ａｇ：０～１．０％、Ｌｉ：０～１．０％、Ｌａ：０～０．５％、Ｃｅ：０～０．５％、Ｂ：０～０．５％、Ｙ：０～０．５％、Ｐ：０～０．５％、Ｓｒ：０～０．５％、Ｃｏ：０～０．５％、Ｂｉ：０～０．５％、Ｉｎ：０～０．５％、Ｖ：０～０．５％、Ｗ：０～０．５％の元素群のうちの１種または２種以上の元素を含有するとともに、これらの元素の合計が５％以下とされ、
    　残部：Ｚｎ及び不純物からなり、
    　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果から得られる回折強度が、下記式（１ｂ）および式（２ｂ）の関係を満足する、溶融めっき鋼材。
    　０．６＜Ｉ（００２）ＭｇＺｎ２／｛Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２＋Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２｝≦３．０　…（１ｂ）
    　５．０＜Ｉ（１１１）α／Ｉ（２００）α≦４０．０　…（２ｂ）
    　ただし、式（１ａ）におけるＩ（００２）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（００２）の回折強度であり、Ｉ（１００）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１００）の回折強度であり、Ｉ（１０１）ＭｇＺｎ２はＭｇＺｎ２相の（１０１）の回折強度であり、式（２ｂ）におけるＩ（１１１）αはα相の（１１１）の回折強度であり、Ｉ（２００）αはα相の（２００）の回折強度である。
  3. 　前記溶融めっき層の化学組成のうちのＳｎが、質量％で、Ｓｎ：０．０５～０．５％とされ、
    　前記溶融めっき層のＸ線回折測定結果によってＭｇ２Ｓｎ相が検出される、請求項１または請求項２に記載の溶融めっき鋼材。
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