JP2003213396A - 加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板及びその製造方法 - Google Patents

加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板及びその製造方法

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隆文 山地
Toshihiko Oi
利彦 大居
Keiji Yoshida
啓二 吉田
Junichi Inagaki
淳一 稲垣
Masaaki Yamashita
正明 山下
Yasuhiro Majima
康弘 間島
Nobuyuki Ishida
信之 石田
Yuichi Fukushima
祐一 福島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき皮膜中のＡｌ量が２０〜９５％の溶融
Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を下地鋼板とし、優れた加工性
及び加工部耐食性を有するノンクロメート表面処理鋼板
を得る。 【解決手段】 めっき皮膜が、溶融めっきされためっき
金属が凝固した後、１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ
（℃）に昇温加熱され、その後、温度Ｔ（℃）から１０
０℃までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈ
ｒ）以下を満足する熱履歴、又は／及び、溶融めっきさ
れためっき金属が凝固した後の１３０〜３００℃の範囲
の温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が下記
(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴を経
て得られためっき皮膜であり、その表面に特定のノンク
ロメート被覆層を有する。 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、めっき皮膜中のＡ
ｌ含有量が２０〜９５mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき
鋼板を下地鋼板とする表面処理鋼板とその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】めっき皮膜中にＡｌを２０〜９５mass％
含有する溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は、特公昭４６−
７１６１号に示されるように溶融亜鉛めっき鋼板に比べ
て優れた耐食性を示すことから、近年、建材分野を中心
に需要が伸びている。このめっき鋼板は、酸洗脱スケー
ルした熱延鋼板又はこれをさらに冷間圧延して得られた
冷延鋼板を下地鋼板とし、連続式溶融めっき設備におい
て以下のようにして製造される。
【０００３】連続式溶融めっき設備では、下地鋼板は還
元性雰囲気に保持された焼鈍炉内で所定温度に加熱さ
れ、焼鈍と同時に鋼板表面に付着する圧延油等の除去、
酸化膜の還元除去が行われた後、下端がめっき浴に浸漬
されたスナウト内を通って所定濃度のＡｌを含有した溶
融亜鉛めっき浴中に浸漬される。めっき浴に浸漬された
鋼板はシンクロールを経由してめっき浴の上方に引き上
げられた後、めっき浴上に配置されたガスワイピングノ
ズルから鋼板の表面に向けて加圧した気体を噴射するこ
とによりめっき付着量が調整され、次いで冷却装置によ
り冷却され、所定のめっき皮膜が形成された溶融Ａｌ−
Ｚｎ系めっき鋼板が得られる。
【０００４】連続式溶融めっき設備における焼鈍炉の熱
処理条件及び雰囲気条件、めっき浴組成やめっき後の冷
却速度等の操業条件は、所望のめっき品質や材質を確保
するために所定の管理範囲で精度よく管理される。上記
のようにして製造されためっき鋼板のめっき皮膜は、主
としてＺｎを過飽和に含有したＡｌがデンドライト凝固
した部分と、残りのデンドライト間隙の部分からなって
おり、デンドライトはめっき皮膜の膜厚方向に積層して
いる。このような特徴的な皮膜構造により、溶融Ａｌ−
Ｚｎ系めっき鋼板は優れた耐食性を示す。
【０００５】また、めっき浴には通常１．５mass％程度
のＳｉが添加されているが、このＳｉの働きにより、溶
融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板はめっき皮膜／下地鋼板界面
の合金相成長が抑えられ、合金相厚さは約１〜２μｍ程
度である。この合金相が薄ければ薄いほど優れた耐食性
を示す特徴的な皮膜構造の部分が多くなるので、合金相
の成長抑制は耐食性の向上に寄与する。また、合金相は
めっき皮膜よりも固く加工時にクラックの起点として作
用するので、合金相の成長抑制はクラックの発生を減少
させ、加工性の向上効果をもたらす。また、クラック部
は下地鋼板が露出していて耐食性に劣るので、クラック
の発生を減じることは加工部耐食性をも向上させる。
【０００６】通常、めっき浴には不可避的不純物、鋼板
やめっき浴中の機器等から溶出するＦｅ、合金相抑制の
ためのＳｉが含まれるが、それら以外にも何らかの元素
が添加されている場合もあり、合金相やめっき皮膜中に
はそれら元素が合金或いは単体の形で存在している。ま
た、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は実用に供されるに当
たって溶融めっきままで使用されることは極く稀であ
り、通常はめっき鋼板表面に化成処理や塗装を施した表
面処理鋼板として使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっ
き鋼板は、折り曲げ等の加工を施すと加工の程度によっ
て被加工部のめっき皮膜にクラックが生じる。このめっ
き鋼板では、めっき皮膜／下地鋼板界面に存在する約１
〜２μｍ厚の合金相がクラックの起点となり、まためっ
き皮膜のデンドライト間隙部がクラックの伝播経路にな
ることから、同程度の加工を行った場合でも、同一めっ
き皮膜厚の溶融亜鉛めっき鋼板に比べてクラックが比較
的大きく開口する傾向がある。そのため加工の程度によ
ってはクラックが肉眼で視認され、外観を損ねるという
問題がある。さらに、上述のように溶融Ａｌ−Ｚｎ系め
っき鋼板は、同一めっき皮膜厚の溶融亜鉛めっき鋼板に
比べて優れた耐食性を発揮するが、下地鋼板の露出した
クラック部はクラックのない部分と比較して耐食性が顕
著に低下するという問題もある。
【０００８】このような問題に対して、例えば特公昭６
１−２８７４８号公報には、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼
板に所定の熱処理を施すことによって、めっき鋼板の延
性を改善する方法が示されている。しかしながら、上述
したように溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板は表面に化成処
理を施した化成処理鋼板や塗装を施した塗装鋼板として
使用されるのが通常である。そして、単に折り曲げ等の
加工による加工部でのクラック発生抑止の観点から、上
記従来技術のようにめっき皮膜の延性をある程度改善し
たとしても、必ずしも実用に供される製品としての性
能、すなわち化成処理や塗装を行った表面処理鋼板とし
ての加工性や加工部の耐食性が直ちに改善されるもので
はない。
【０００９】また、従来の表面処理鋼板の化成処理皮膜
や塗膜中には、耐食性を向上させる目的でクロム化合物
が添加されているが、近年、環境保護の観点からクロム
化合物を添加しないノンクロメート皮膜化が重要な課題
になっている。しかし、このようなノンクロメート皮膜
は耐食性が低く、特に溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の加
工部耐食性を満足するレベルにまで向上させることは困
難である。したがって本発明の目的は、めっき皮膜中の
Ａｌ含有量が２０〜９５mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっ
き鋼板を下地鋼板とし、従来にない優れた加工性及び加
工部耐食性が得られるノンクロメート表面処理鋼板及び
その製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決のために
本発明者らは、実用製品すなわち溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっ
き鋼板に化成処理などの被覆層を形成した表面処理鋼板
としての性能に視点を定め、加工性や加工部耐食性を向
上させるために最適なめっき皮膜と被覆層の構成につい
て鋭意検討を行った。その結果、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっ
き鋼板のめっき皮膜を特定の熱履歴を経たものとし、且
つこのめっき皮膜面に特定のノンクロメート被覆層を形
成することにより、従来では達成できなかった極めて優
れた加工性と加工部耐食性が得られることを見い出し
た。
【００１１】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、その特徴は以下のとおりである。 [1] めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５mass％の溶
融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の表面に被覆層を有する表面
処理鋼板であって、前記めっき皮膜が少なくとも下記
(a)の熱履歴を経て得られためっき皮膜であり、前記被
覆層は有機樹脂と無機成分を含有し且つクロムを含有し
ない単層又は複層の皮膜であって、皮膜付着量が０．１
ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２未満であることを特徴とする加
工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。 (a) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後、１３０
〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）に昇温加熱され、その
後、温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が下
記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴、
又は／及び、溶融めっきされためっき金属が凝固した後
の１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃
までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）
以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1)
【００１２】[2] 上記[1]の表面処理鋼板において、被
覆層が、無機成分としてリン酸、リン酸塩、シリカ、シ
ランカップリング剤、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃａ系化合物、Ｍｎ系化合物、Ｍｇ系化合物、Ｎ
ｉ系化合物、Ｃｏ系化合物、Ｆｅ系化合物の中から選ば
れる１種又は２種以上を含有することを特徴とする加工
性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。 [3] 上記[1]又は[2]の表面処理鋼板において、(a)の熱
履歴の温度Ｔ（℃）が１３０〜２００℃の範囲であるこ
とを特徴とする加工性と加工部耐食性に優れた表面処理
鋼板。 [4] 上記[1]〜[3]のいずれかの表面処理鋼板において、
めっき皮膜がＭｇ、Ｖ、Ｍｎの中から選ばれる１種又は
２種以上を合計で０．０１〜１０mass%含有することを
特徴とする加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼
板。
【００１３】[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの表面処理鋼
板において、被覆層が単層の皮膜であることを特徴とす
る加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。 [6] 上記[1]〜[4]のいずれかの表面処理鋼板において、
被覆層が複層の皮膜からなり、下層の皮膜が無機成分を
含有し、その上層の皮膜が有機樹脂を含有することを特
徴とする加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。 [7] 上記[1]〜[6]のいずれかの表面処理鋼板の表面に単
層又は複層の塗膜を形成したことを特徴とする塗装鋼
板。
【００１４】[8] めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９
５mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の表面に被覆層
を有する表面処理鋼板の製造方法であって、溶融めっき
浴を出た鋼板のめっき皮膜に対して、少なくとも下記
(a)の熱履歴を付与する工程と、(a) 溶融めっきされた
めっき金属が凝固した後、１３０〜３００℃の範囲の温
度Ｔ（℃）に昇温加熱され、その後、温度Ｔ（℃）から
１００℃までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃
／ｈｒ）以下を満足する熱履歴、又は／及び、溶融めっ
きされためっき金属が凝固した後の１３０〜３００℃の
範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が
下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1) めっき鋼板の表面に、有機樹脂と無機成分を含有し且つ
クロムを含有しない単層又は複層であって、皮膜付着量
が０．１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２未満の被覆層を形成す
る工程とを有することを特徴とする加工性と加工部耐食
性に優れた表面処理鋼板の製造方法。
【００１５】[9] 上記[8]の製造方法において、被覆層
が、無機成分としてリン酸、リン酸塩、シリカ、シラン
カップリング剤、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｃａ系化合物、Ｍｎ系化合物、Ｍｇ系化合物、Ｎｉ
系化合物、Ｃｏ系化合物、Ｆｅ系化合物の中から選ばれ
る１種又は２種以上を含有することを特徴とする加工性
と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法。 [10] 上記[8]又は[9]の製造方法において、(a)の熱履歴
の温度Ｔ（℃）が１３０〜２００℃の範囲であることを
特徴とする加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板
の製造方法。
【００１６】[11] 上記[8]〜[10]のいずれかの製造方法
において、めっき皮膜がＭｇ、Ｖ、Ｍｎの中から選ばれ
る１種又は２種以上を合計で０．０１〜１０mass含有す
ることを特徴とする加工性と加工部耐食性に優れた表面
処理鋼板の製造方法。 [12] 上記[8]〜[11]のいずれかの製造方法において、め
っき皮膜に対する(a)の熱履歴の付与を、下記(1)〜(4)
のうちの少なくとも１つの段階で行うことを特徴とする
加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方
法。 (1) 被覆層の形成前 (2) 被覆層の乾燥工程中 (3) 被覆層の形成後 (4) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後の冷却過
程
【００１７】[13] 上記[8]〜[12]のいずれかの製造方法
において、めっき皮膜の表面に被覆層を形成する工程
が、単層の皮膜を形成する工程からなることを特徴とす
る加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方
法。 [14] 上記[8]〜[12]のいずれかの製造方法において、め
っき皮膜の表面に被覆層を形成する工程が、少なくと
も、めっき皮膜の表面に無機成分を含有する皮膜を形成
する工程と、その上層に有機樹脂を含有する皮膜を形成
する工程とからなることを特徴とする加工性と加工部耐
食性に優れた表面処理鋼板の製造方法。 [15] 上記[8]〜[14]のいずれかの製造方法の工程に加え
て、さらに、被覆層面に１コート又は２コート以上の塗
装を施す工程を有することを特徴とする塗装鋼板の製造
方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の表面処理鋼板は、めっき
皮膜中にＡｌを２０〜９５mass％含有する溶融Ａｌ−Ｚ
ｎ系めっき鋼板を下地鋼板とする。また耐食性等の観点
から、めっき皮膜中のＡｌ量のより好ましい範囲は４５
〜６５mass％である。また、めっき皮膜の特に好ましい
成分組成は、Ａｌ：４５〜６５mass％、Ｓｉ：０．７〜
２．０mass％、Ｆｅ：１０mass％未満、残部が不可避的
不純物を含む実質的なＺｎであり、このような組成の場
合に特に優れた耐食性を発揮する。
【００１９】さらに、めっき皮膜中にＭｇ、Ｖ、Ｍｎの
中から選ばれる１種または２種以上を合計で０．０１〜
１０mass％含有させることによって、耐食性や加工性を
より向上させることができる。これら元素の含有量の合
計が０．０１mass％未満では十分な効果が得られず、一
方、１０mass％を超えると耐食性向上効果が飽和すると
ともに、皮膜が硬くなるので加工性が低下する。
【００２０】但し、以上のような溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっ
き鋼板は、そのめっき組成だけで高い加工部耐食性を得
ることは難しく、後述する熱履歴を経ること及び上層の
被覆層と組み合せることによってはじめて優れた加工部
耐食性が得られる。また、この溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき
鋼板のめっき付着量に特に制限はないが、一般には片面
当たり３０〜２００ｇ／ｍ２程度とすることが適当であ
る。
【００２１】さらに、この溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板
のめっき皮膜は、少なくとも下記(a)の熱履歴を経て得
られためっき皮膜であることが必要である。 (a) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後、１３０
〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）に昇温加熱され、その
後、温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が下
記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴、
又は／及び、溶融めっきされためっき金属が凝固した後
の１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃
までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）
以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1) また、上記(a)の熱履歴において、温度Ｔ（℃）のより
好ましい範囲は１３０〜２００℃である。ここで、上記
(1)式は本発明者らがめっき皮膜の昇温加熱及びその後
の冷却条件や溶融めっきされためっき金属凝固後の冷却
条件がめっき皮膜に与える影響を実験に基づき詳細に検
討し、その結果導かれた実験式である。
【００２２】めっき皮膜を上記(a)の熱履歴を経たもの
とすることにより、溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき皮膜であり
ながら、その加工性（耐クラック性など）が大きく向上
する。上記(a)の熱履歴を経ることによりめっき皮膜の
加工性が大きく改善されるのは、めっき皮膜が１３０〜
３００℃（好ましくは１３０〜２００℃）の温度範囲に
昇温加熱された後に特定の条件で徐冷される熱履歴、又
は／及びめっき皮膜凝固後の１３０〜３００℃（好まし
くは１３０〜２００℃）の温度範囲から特定の条件で徐
冷される熱履歴を経ることにより、凝固時点でめっき皮
膜に蓄積された歪が開放されるとともに、めっき皮膜中
で固体拡散が生じ、めっき皮膜中のＡｌとＺｎの二相分
離が効果的に促進される結果、めっき皮膜が軟質化する
ためであると考えられる。
【００２３】上記(a)の熱履歴では、めっき皮膜（溶融
めっきされためっき金属が凝固した後のめっき皮膜）を
１３０〜３００℃、好ましくは１３０〜２００℃の範囲
の温度Ｔ（℃）に昇温加熱し、その後、温度Ｔ（℃）か
ら１００℃までの平均冷却速度が上記(1)式に示すＣ
（℃／ｈｒ）以下を満足するように冷却するか、或いは
溶融めっきされためっき金属が凝固した後のめっき皮膜
をその冷却過程である１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ
（℃）から１００℃までの平均冷却速度が上記(1)式に
示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足するように冷却する。
【００２４】この(a)の熱履歴において、めっき皮膜の
昇温加熱温度Ｔが１３０℃未満では上記のような作用が
十分に得られず、一方、昇温加熱温度Ｔが３００℃超で
は下地鋼板とめっき皮膜との界面での合金相の成長を促
進させるため、却って加工性に悪影響を及ぼす。またこ
のような観点から、加工性の改善にとってより好ましい
昇温加熱温度Ｔの上限は２００℃である。また、溶融め
っきされためっき金属が凝固した後の冷却過程である１
３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から上記(a)の熱
履歴が付与される条件で冷却を行う場合についても、温
度Ｔが１３０℃未満では上記のような作用が十分に得ら
れない。
【００２５】図１(a)は、溶融めっきされためっき金属
が凝固した後のめっき鋼板を熱処理した際の、めっき皮
膜の昇温加熱温度が表面処理鋼板の加工性に及ぼす影響
を調べたもので、この結果が得られた供試材は、いずれ
も昇温加熱温度から１００℃までのめっき皮膜の平均冷
却速度が上記(a)の熱履歴の条件内であるめっき鋼板
に、本発明条件を満足する被覆層を形成した表面処理鋼
板である。なお、この試験における加工性の評価は、後
述する実施例の加工性の評価に準じて行った。
【００２６】また図１(b)は、溶融めっきされためっき
金属が凝固した後のめっき鋼板を熱処理した際の、めっ
き皮膜の平均冷却速度（昇温加熱温度から１００℃まで
の平均冷却速度）が表面処理鋼板の加工性に及ぼす影響
を調べたもので、この結果が得られた供試材は、いずれ
もめっき皮膜の昇温加熱温度が上記(a)の熱履歴の条件
内であるめっき鋼板に、本発明条件を満足する被覆層を
形成した表面処理鋼板である。なお、この試験における
加工性の評価は、後述する実施例の加工性の評価に準じ
て行った。
【００２７】図１(a)，(b)に示されるように、めっき皮
膜の昇温加熱温度が１３０〜３００℃の範囲では２Ｔ曲
げの加工性の評点が４点以上であり、また好ましい条件
である１３０〜２００℃の範囲では加工性の評点は４点
〜５点となっている。これに対して昇温加熱温度が１３
０〜３００℃の範囲外では加工性の評点は３点しか得ら
れていない。また、昇温加熱温度から１００℃までの平
均冷却速度と上記(1)式の“Ｃ”との差が零〜マイナス
（本発明範囲内）の場合には２Ｔ曲げの加工性の評点は
４〜５点であるのに対し、その差がプラス（本発明範囲
外）の場合には加工性の評点は３点しか得られていな
い。
【００２８】めっき皮膜を上記(a)の熱履歴を経たもの
とするには、連続式溶融めっき設備内に或いは同設備外
にめっき皮膜を熱処理又は保熱するための加熱又は保熱
装置を設け、所定の熱処理又は保熱を行う。例えば、連
続式溶融めっき設備内に加熱機構（例えば、インダクシ
ョンヒーター、ガス加熱炉、熱風炉など）を設けてイン
ラインで連続加熱して行ってもよいし、また、コイルに
巻取った後にオフラインでバッチ加熱して行ってもよ
い。また、めっきライン外の連続処理設備において加熱
機構（例えば、インダクションヒーター、ガス加熱炉、
熱風炉など）により連続加熱して行ってもよい。さらに
は、めっきライン内や上記連続処理設備で連続加熱され
ためっき鋼板をコイルに巻き取った後に適当な保熱又は
加熱保持を行ってもよい。また、溶融めっきされためっ
き金属が凝固した後の冷却過程においてめっき皮膜を保
熱して徐冷できるような保熱装置を設けてもよい。但
し、加熱又は保熱装置の方式、形状、規模等については
特別な制限はなく、要はめっき皮膜に上記(a)の熱履歴
を与え得るものであればよい。
【００２９】以上のような(a)の熱履歴を経ためっき皮
膜の表面に特定のノンクロメート被覆層を形成すること
により、この表面処理鋼板は優れた加工性と加工部耐食
性を示す。
【００３０】本発明の表面処理鋼板は、以上述べためっ
き皮膜の表面に特定の被覆層を有する。この被覆層は有
機樹脂と無機成分を含有し且つクロムを含有しない単層
又は複層の皮膜である。被覆層中に含まれる有機樹脂
は、加工性、加工部耐食性をともに向上させる効果があ
る。有機樹脂の種類は特に限定されないが、例えば、ア
クリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、エ
ポキシ系樹脂等を用いることができる。
【００３１】被覆層中に含まれる無機成分は耐食性を向
上させる効果がある。被覆層中に含まれるのが上記有機
樹脂だけでは耐食性が不十分であり、この無機成分を添
加することにより所望の耐食性を得ることができる。無
機成分としては、リン酸、リン酸塩（例えば、リン酸亜
鉛、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、リン酸
カルシウム等）、シリカ、シランカップリング剤（例え
ば、アミノシラン系、イソシアネート系、メルカプト
系、エポキシ系、ビニル系、メタクリロキシ系等のシラ
ンカップリング剤）、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃａ系化合物（例えば、ケイ酸カルシウム、炭酸
カルシウム等）、Ｍｎ系化合物（例えば、硝酸マンガン
等）、Ｍｇ系化合物（例えば、硝酸マグネシウム、酢酸
マグネシウム等）、Ｎｉ系化合物（例えば、酢酸ニッケ
ル、硝酸ニッケル等）、Ｃｏ系化合物（例えば、酢酸コ
バルト、硝酸コバルト等）、Ｆｅ系化合物（例えば、硝
酸鉄等）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用
いることができる。これらの無機成分は皮膜形成用の処
理液に溶解又は分散させる（金属については金属イオン
又は微粉末の形態で溶解又は分散させる）ことにより、
皮膜成分とすることができる。
【００３２】被覆層は単層又は複層（複数層）のいずれ
でもよいが、上記有機樹脂と無機成分は１つの皮膜
（層）中に含有させてもよいし、別々の皮膜（層）にそ
れぞれ含有させてもよい。すなわち、被覆層が単層の場
合にはこの皮膜中に上記有機樹脂と無機成分を含有させ
るが、被覆層が複層の場合には、例えば、下層の皮膜に
上記無機成分を含有させ（若しくは上記無機成分からな
る皮膜とする）、その上層の皮膜に有機樹脂を含有させ
る（若しくは上記有機樹脂からなる皮膜とする）ことも
できる。また、複層の皮膜の少なくとも１つに有機樹脂
と無機成分を含有させることもできる。
【００３３】被覆層の付着量（被覆層が複層である場合
はその合計付着量）は０．１ｇ／ｍ ２以上５ｇ／ｍ２未
満、好ましくは１．０ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２未満であ
る。付着量が０．１ｇ／ｍ２未満では十分な耐食性が得
られず、一方、５ｇ／ｍ２以上では加工により皮膜が剥
離しやすくなる。また、加工性、加工部耐食性を特に良
好にするには、被覆層中の有機樹脂と上記無機成分の固
形分の質量比を［有機樹脂］：［無機成分］＝１００：
１〜１００、より好ましくは１００：１〜５０とするの
がよい。有機樹脂１００部に対して無機成分の割合が１
部未満では十分な耐食性が得られない。また、有機樹脂
１００部に対して無機成分の割合が１００部を超えると
加工により皮膜が剥離しやすくなる。
【００３４】次に、本発明による上記表面処理鋼板の製
造方法について説明する。本発明の製造方法は、連続式
溶融めっき設備などで製造されるめっき皮膜中のＡｌ含
有量が２０〜９５mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板
を下地鋼板とし、その表面に被覆層を形成した表面処理
鋼板の製造方法であり、溶融めっき浴を出た鋼板のめっ
き皮膜に対して、少なくとも下記(a)の熱履歴を付与す
る工程と、めっき鋼板の表面に特定の被覆層を形成させ
る工程とを有する。 (a) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後、１３０
〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）に昇温加熱され、その
後、温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が下
記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴、
又は／及び、溶融めっきされためっき金属が凝固した後
の１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃
までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）
以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1)
【００３５】上記(a)の熱履歴の付与は、溶融めっきさ
れためっき金属が凝固した後のめっき鋼板に対して特定
の熱処理を施すか、或いは溶融めっきされためっき金属
が凝固した後のめっき皮膜の冷却を保熱などによって制
御することによりなされる。本発明の製造方法ではめっ
き鋼板のめっき皮膜面に特定の被覆層を形成させるが、
めっき皮膜に上記(a)の熱履歴を付与するための熱処理
は、被覆層の形成前、被覆層の乾燥工程中、被覆
層の形成後（処理液の塗布及びその乾燥工程による皮膜
の形成後）、のいずれの段階で行ってもよい。また、こ
れらのうちの２つ以上の段階で行ってもよい。
【００３６】したがって、めっき皮膜に対する(a)の熱
履歴の付与は、下記(1)〜(4)のうちの少なくとも１つの
段階で行うことができる。 (1) 被覆層の形成前 (2) 被覆層の乾燥工程中 (3) 被覆層の形成後 (4) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後の冷却過
程 なお、熱処理を行う上記方式うち、の方式は熱処理工
程と被覆層形成工程の各条件をそれぞれ独立に最適化で
きるという利点があり、また、，の方式は連続式溶
融めっき設備内で全ての処理を行うのに適している。ま
た、の方式は被覆層の形成のための乾燥工程における
加熱を利用して熱処理を行うので、特に経済性に優れて
いる。
【００３７】上記(a)の熱履歴を付与するための熱処理
又は保熱は、連続式溶融めっき設備内に或いは同設備外
に設けられた加熱又は保熱装置などにより行う。連続式
溶融めっき設備内に加熱機構（例えば、インダクション
ヒーター、熱風炉など）を設けてインラインで連続加熱
して行ってもよいし、また、コイルに巻取った後にオフ
ラインでバッチ加熱して行ってもよい。また、めっきラ
イン外の連続処理設備において加熱機構（例えば、イン
ダクションヒーター、熱風炉など）により連続加熱して
行ってもよい。さらには、めっきライン内や上記連続処
理設備で連続加熱されためっき鋼板をコイルに巻き取っ
た後に適当な保熱又は加熱保持を行ってもよい。また、
溶融めっきされためっき金属が凝固した後の冷却過程に
おいてめっき皮膜を保熱して徐冷できるような保熱装置
を設けてもよい。但し、加熱又は保熱装置の方式、形
状、規模等については特別な制限はなく、要はめっき皮
膜に上記(a)の熱履歴を与え得るものであればよい。な
お、製造される溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の好ましい
めっき組成、めっき付着量、上記(a)の熱履歴の限定理
由及び得られる作用効果などは先に述べた通りである。
【００３８】めっき鋼板の表面に特定の被覆層を形成さ
せる工程では、めっき鋼板の表面に、有機樹脂と無機成
分を含有し且つクロムを含有しない単層又は複層であっ
て、皮膜付着量が０．１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２未満の
被覆層を形成する。この被覆層を形成する工程と上記
(a)の熱履歴を付与する工程との前後関係は上述した通
りである。有機樹脂と無機成分の種類等は先に述べた通
りであり、これらを溶解又は分散（金属については金属
イオン又は微粉末の形態で溶解又は分散）させた処理液
をめっき鋼板面に塗布し、乾燥させることにより被覆層
を形成することができる。通常は処理液を塗布した後、
水洗することなく８０〜３００℃で乾燥処理する。
【００３９】先に述べたように被覆層は単層又は複層
（複数層）のいずれでもよい。したがって、めっき皮膜
表面に上記有機樹脂と無機成分を含有する単層の被覆層
を形成してもよいし、また、被覆層が複層の場合には、
めっき皮膜表面に上記無機成分を含有する皮膜（若しく
は上記無機成分からなる皮膜）を形成し、その上層に有
機樹脂を含有する皮膜（若しくは上記有機樹脂からなる
皮膜）を形成することもできる。また、複層の皮膜の少
なくとも１つに有機樹脂と無機成分を含有させることも
できる。
【００４０】以上述べた本発明の表面処理鋼板の表面に
は単層又は複層の塗膜を形成し、塗装鋼板とすることが
できる。この塗膜としては、例えば、ポリエステル樹脂
系塗膜、エポキシ樹脂系塗膜、アクリル樹脂系塗膜、ウ
レタン樹脂系塗膜、フッ素樹脂系塗膜等が挙げられる。
また、上記樹脂の一部を他の樹脂で変性した、例えばエ
ポキシ樹脂変性ポリエステル樹脂系塗膜等も適用でき
る。さらに上記樹脂には必要に応じて硬化剤、硬化触
媒、顔料、添加剤等を添加することができる。表面処理
鋼板の表面に塗膜を形成するための塗装方法は特に規定
しないが、塗装方法としてはロールコーター塗装、カー
テンフロー塗装、スプレー塗装等が挙げられる。塗料を
塗装後、一般に熱風乾燥、赤外線加熱、誘導過熱等の手
段により加熱乾燥して塗膜を形成させる。
【００４１】
【実施例】［実施例１］常法で製造した冷延鋼板（板厚
０．５ｍｍ）を連続式溶融めっき設備に通板し、表１〜
表６に示すめっき皮膜組成と同等の浴組成を有する各種
溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき浴を用いて溶融めっきを行っ
た。ラインスピードは１６０ｍ／secとし、片面めっき
付着量は鋼板間のバラツキが７５〜９０ｇ／ｍ２の範囲
に収まるようにした。
【００４２】このめっき鋼板の製造工程においてめっき
皮膜に表１〜表６に示す熱履歴を付与するとともに、め
っき皮膜面に被覆層を形成した。この被覆層の形成で
は、有機樹脂及び無機成分を溶解又は分散させた処理液
をめっき鋼板面に塗布し、１５０℃で加熱乾燥した。ま
た一部の実施例（Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２）について
は、めっき鋼板面に金属イオンを溶解させた処理液を塗
布し、１２０℃で加熱乾燥した後、その上層に有機樹脂
及び無機成分を溶解又は分散させた処理液を塗布し、１
５０℃で加熱乾燥した。このようにして製造した表面処
理鋼板について、以下の方法により加工部耐食性を評価
した。その結果を表１〜表６に示す。
【００４３】○加工部耐食性 表面処理鋼板を２Ｔ曲げした後、５０℃、９８％ＲＨ以
上の湿潤試験機に装入して５００時間経過後の曲げ部か
らの錆発生状態を観察し、以下の基準で評価した。 ５：異常無し ４：一部に軽度の白錆、黒錆の発生有り ３：全面に軽度の白錆、黒錆の発生有り ２：全面に著しい白錆、黒錆の発生有り １：赤錆発生あり
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
【発明の効果】以上述べたように本発明の表面処理鋼板
は、めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５mass％の溶
融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板を下地鋼板とし、しかもノン
クロメート被覆層を有する表面処理鋼板でありながら極
めて優れた加工性と加工部耐食性を有する。また、本発
明の製造方法によれば、このような表面処理鋼板を安定
して且つ高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a)は、溶融めっきされためっき金属が凝
固した後のめっき鋼板を熱処理した場合において、めっ
き皮膜の昇温加熱温度が表面処理鋼板の加工性に及ぼす
影響を示すグラフ、図１(b)は、溶融めっきされためっ
き金属が凝固した後のめっき鋼板を熱処理した場合にお
いて、めっき皮膜の平均冷却速度（昇温加熱温度から１
００℃までの平均冷却速度）が表面処理鋼板の加工性に
及ぼす影響を示すグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 22/22 Ｃ２３Ｃ 22/22 28/00 28/00 Ｃ (72)発明者 大居 利彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 吉田 啓二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 稲垣 淳一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山下 正明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 間島 康弘 神奈川県川崎市川崎区水江町６−１ エヌ ケーケー鋼板株式会社内 (72)発明者 石田 信之 神奈川県川崎市川崎区水江町６−１ エヌ ケーケー鋼板株式会社内 (72)発明者 福島 祐一 神奈川県川崎市川崎区水江町６−１ エヌ ケーケー鋼板株式会社内 Ｆターム(参考） 4K026 AA02 AA13 BA03 BA05 BA12 BB08 BB09 CA16 CA18 CA23 4K027 AA05 AA22 AB05 AB26 AB44 AB48 AC76 AE03 AE12 AE18 4K044 AA02 BA10 BA17 BA21 BC02 BC05 CA11 CA16 CA53

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５
    mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の表面に被覆層を
    有する表面処理鋼板であって、 前記めっき皮膜が少なくとも下記(a)の熱履歴を経て得
    られためっき皮膜であり、前記被覆層は有機樹脂と無機
    成分を含有し且つクロムを含有しない単層又は複層の皮
    膜であって、皮膜付着量が０．１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ
    ２未満であることを特徴とする加工性と加工部耐食性に
    優れた表面処理鋼板。(a) 溶融めっきされためっき金属
    が凝固した後、１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）
    に昇温加熱され、その後、温度Ｔ（℃）から１００℃ま
    での平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以
    下を満足する熱履歴、 又は／及び、溶融めっきされためっき金属が凝固した後
    の１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃
    までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）
    以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1)
  2. 【請求項２】 被覆層が、無機成分としてリン酸、リン
    酸塩、シリカ、シランカップリング剤、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍ
    ｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃａ系化合物、Ｍｎ系化合物、
    Ｍｇ系化合物、Ｎｉ系化合物、Ｃｏ系化合物、Ｆｅ系化
    合物の中から選ばれる１種又は２種以上を含有すること
    を特徴とする請求項１に記載の加工性と加工部耐食性に
    優れた表面処理鋼板。
  3. 【請求項３】 (a)の熱履歴の温度Ｔ（℃）が１３０〜
    ２００℃の範囲であることを特徴とする請求項１又は２
    に記載の加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。
  4. 【請求項４】 めっき皮膜がＭｇ、Ｖ、Ｍｎの中から選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０１〜１０mass%
    含有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の
    加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。
  5. 【請求項５】 被覆層が単層の皮膜であることを特徴と
    する請求項１、２、３又は４に記載の加工性と加工部耐
    食性に優れた表面処理鋼板。
  6. 【請求項６】 被覆層が複層の皮膜からなり、下層の皮
    膜が無機成分を含有し、その上層の皮膜が有機樹脂を含
    有することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載
    の加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板。
  7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６に記載
    の表面処理鋼板の表面に単層又は複層の塗膜を形成した
    ことを特徴とする塗装鋼板。
  8. 【請求項８】 めっき皮膜中のＡｌ含有量が２０〜９５
    mass％の溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板の表面に被覆層を
    有する表面処理鋼板の製造方法であって、 溶融めっき浴を出た鋼板のめっき皮膜に対して、少なく
    とも下記(a)の熱履歴を付与する工程と、 (a) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後、１３０
    〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）に昇温加熱され、その
    後、温度Ｔ（℃）から１００℃までの平均冷却速度が下
    記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）以下を満足する熱履歴、 又は／及び、溶融めっきされためっき金属が凝固した後
    の１３０〜３００℃の範囲の温度Ｔ（℃）から１００℃
    までの平均冷却速度が下記(1)式に示すＣ（℃／ｈｒ）
    以下を満足する熱履歴 Ｃ＝（Ｔ−１００）／２ …… (1) めっき鋼板の表面に、有機樹脂と無機成分を含有し且つ
    クロムを含有しない単層又は複層であって、皮膜付着量
    が０．１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２未満の被覆層を形成す
    る工程とを有することを特徴とする加工性と加工部耐食
    性に優れた表面処理鋼板の製造方法。
  9. 【請求項９】 被覆層が、無機成分としてリン酸、リン
    酸塩、シリカ、シランカップリング剤、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍ
    ｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃａ系化合物、Ｍｎ系化合物、
    Ｍｇ系化合物、Ｎｉ系化合物、Ｃｏ系化合物、Ｆｅ系化
    合物の中から選ばれる１種又は２種以上を含有すること
    を特徴とする請求項８に記載の加工性と加工部耐食性に
    優れた表面処理鋼板の製造方法。
  10. 【請求項１０】 (a)の熱履歴の温度Ｔ（℃）が１３０
    〜２００℃の範囲であることを特徴とする請求項８又は
    ９に記載の加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板
    の製造方法。
  11. 【請求項１１】めっき皮膜がＭｇ、Ｖ、Ｍｎの中から選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０１〜１０mass含
    有することを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の
    加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 めっき皮膜に対する(a)の熱履歴の付
    与を、下記(1)〜(4)のうちの少なくとも１つの段階で行
    うことを特徴とする請求項８、９、１０又は１１に記載
    の加工性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方
    法。 (1) 被覆層の形成前 (2) 被覆層の乾燥工程中 (3) 被覆層の形成後 (4) 溶融めっきされためっき金属が凝固した後の冷却過
    程
  13. 【請求項１３】 めっき皮膜の表面に被覆層を形成する
    工程が、単層の皮膜を形成する工程からなることを特徴
    とする請求項８、９、１０、１１又は１２に記載の加工
    性と加工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法。
  14. 【請求項１４】 めっき皮膜の表面に被覆層を形成する
    工程が、少なくとも、めっき皮膜の表面に無機成分を含
    有する皮膜を形成する工程と、その上層に有機樹脂を含
    有する皮膜を形成する工程とからなることを特徴とする
    請求項８、９、１０、１１又は１２に記載の加工性と加
    工部耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項８、９、１０、１１、１２、１
    ３、１４に記載の製造方法の工程に加えて、さらに、被
    覆層面に１コート又は２コート以上の塗装を施す工程を
    有することを特徴とする塗装鋼板の製造方法。
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