JP2003277905A - 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法Info
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- JP2003277905A JP2003277905A JP2002076495A JP2002076495A JP2003277905A JP 2003277905 A JP2003277905 A JP 2003277905A JP 2002076495 A JP2002076495 A JP 2002076495A JP 2002076495 A JP2002076495 A JP 2002076495A JP 2003277905 A JP2003277905 A JP 2003277905A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−
Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法を提案する。 【解決手段】鋼板表面に形成するめっき被膜を、Alを30
〜70mass%、Siを0.1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうち
の1種または2種以上を合計で0.002 〜0.20mass%、Sr
をA=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 が0.5
〜4.0 を満たすように含有する組成と、少なくともデン
ドライト領域と、界面合金層とを有し、該界面合金層の
最上層部に存在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒
子が1500個/mm2 以下である組織を有する溶融Al−Zn系
めっき被膜とする。これにより、表面外観および曲げ加
工性が顕著に向上する。
Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法を提案する。 【解決手段】鋼板表面に形成するめっき被膜を、Alを30
〜70mass%、Siを0.1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうち
の1種または2種以上を合計で0.002 〜0.20mass%、Sr
をA=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 が0.5
〜4.0 を満たすように含有する組成と、少なくともデン
ドライト領域と、界面合金層とを有し、該界面合金層の
最上層部に存在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒
子が1500個/mm2 以下である組織を有する溶融Al−Zn系
めっき被膜とする。これにより、表面外観および曲げ加
工性が顕著に向上する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建材、家電などの
分野で広く利用されている溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
に係り、とくにインラインでも製造可能な表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に関
する。
分野で広く利用されている溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
に係り、とくにインラインでも製造可能な表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に関
する。
【0002】
【従来の技術】表面に、Alを25〜75質量%含有する溶融
Al−Zn系合金めっき被膜を有する溶融Al−Zn系合金めっ
き鋼板は、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べ耐食性に優
れるため、建材、家電等の分野で広く利用されている。
さらに溶融Al−Zn系合金めっき鋼板は、熱反射性やスパ
ングル外観に優れているため、住宅、倉庫、公共建築な
どの屋根、壁材として利用されることが多い。
Al−Zn系合金めっき被膜を有する溶融Al−Zn系合金めっ
き鋼板は、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べ耐食性に優
れるため、建材、家電等の分野で広く利用されている。
さらに溶融Al−Zn系合金めっき鋼板は、熱反射性やスパ
ングル外観に優れているため、住宅、倉庫、公共建築な
どの屋根、壁材として利用されることが多い。
【0003】最近では、塩水噴霧試験での赤錆発生まで
の時間で評価した耐食性が、通常の溶融亜鉛めっき鋼板
や5%Al−Znめっき鋼板の3〜5倍と優れていることか
ら、とくに耐食性が要求される用途では、従来使用され
ていた溶融亜鉛めっき鋼板や5%Al−Znめっき鋼板に代
えて、これら溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が用いられる
傾向となっている。
の時間で評価した耐食性が、通常の溶融亜鉛めっき鋼板
や5%Al−Znめっき鋼板の3〜5倍と優れていることか
ら、とくに耐食性が要求される用途では、従来使用され
ていた溶融亜鉛めっき鋼板や5%Al−Znめっき鋼板に代
えて、これら溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が用いられる
傾向となっている。
【0004】しかし、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板のめ
っき被膜は、溶融亜鉛めっき鋼板や5%Al−Znめっき鋼
板に比べ硬質であるため、とくに厳しい曲げ加工が付与
される箇所ではクラックを発生しやすいという問題があ
る。このため、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板を、商品価
値の高い意匠性に富む複雑な形状に成形加工することは
難しく、また、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板ではスパン
グルサイズや表面光沢性のムラが発生しやすいため、未
塗装で使用する場合には問題を残していた。
っき被膜は、溶融亜鉛めっき鋼板や5%Al−Znめっき鋼
板に比べ硬質であるため、とくに厳しい曲げ加工が付与
される箇所ではクラックを発生しやすいという問題があ
る。このため、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板を、商品価
値の高い意匠性に富む複雑な形状に成形加工することは
難しく、また、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板ではスパン
グルサイズや表面光沢性のムラが発生しやすいため、未
塗装で使用する場合には問題を残していた。
【0005】このような問題に対し、例えば、特公昭61
-28748号公報には、めっき後、鋼板を、93〜427 ℃の温
度に加熱し、この温度で、logt=7102.4/T−11.04 (こ
こで、t: 時間(s)、T:加熱温度(K))で算出さ
れる最小時間tにわたって保持し、ついで室温までゆっ
くり冷却する、いわゆる過時効処理を施し、めっきを軟
質化させ加工性を向上させる方法が提案されている。し
かし、特公昭61-28748号公報に記載された方法では、過
時効処理に長時間を要し、インラインでの製造が不可能
であるという問題があった。
-28748号公報には、めっき後、鋼板を、93〜427 ℃の温
度に加熱し、この温度で、logt=7102.4/T−11.04 (こ
こで、t: 時間(s)、T:加熱温度(K))で算出さ
れる最小時間tにわたって保持し、ついで室温までゆっ
くり冷却する、いわゆる過時効処理を施し、めっきを軟
質化させ加工性を向上させる方法が提案されている。し
かし、特公昭61-28748号公報に記載された方法では、過
時効処理に長時間を要し、インラインでの製造が不可能
であるという問題があった。
【0006】また、“Aluzinc Plus:A new continuous
hot-dip 55%Al−Zn protective coating ”(Roc.of G
alvatech 92,p412(AMSTERDAM) )には、めっき被膜への
SrとV、Crの複合添加により、加工性が改善される可能
性があることが言及されている。しかし、この報告に
は、適正な組成範囲や加工性改善効果の程度等が明確に
されていない。
hot-dip 55%Al−Zn protective coating ”(Roc.of G
alvatech 92,p412(AMSTERDAM) )には、めっき被膜への
SrとV、Crの複合添加により、加工性が改善される可能
性があることが言及されている。しかし、この報告に
は、適正な組成範囲や加工性改善効果の程度等が明確に
されていない。
【0007】また、Richard Ley は、"Theorized Effec
t of Strontium Addition on Al-SiAlloys"なる報告(I
nter ZAC 98 Conference, Los Angels, CA USA Septemb
er1998)で、めっき被膜へのSr添加により55%Al-Zn め
っき鋼板の加工性が改善される可能性があることを示し
た。しかし、厳しい加工に耐えられるほどの十分な加工
性改善ではなかった。
t of Strontium Addition on Al-SiAlloys"なる報告(I
nter ZAC 98 Conference, Los Angels, CA USA Septemb
er1998)で、めっき被膜へのSr添加により55%Al-Zn め
っき鋼板の加工性が改善される可能性があることを示し
た。しかし、厳しい加工に耐えられるほどの十分な加工
性改善ではなかった。
【0008】また、特開平9−256132号公報には、めっ
き被膜にMo、W、Nb、Taを微量添加してめっき被膜を微
細化する方法、あるいはCr、Vを微量添加してめっき被
膜中の合金層でのクラック発生を抑制する方法が記載さ
れている。しかしながら、Mo、W、Nb、Taの微量添加に
よる第二相形成により組織の微細化を図る方法は、めっ
き条件によるスパングルサイズの変動などの外観不良を
生じやすいという問題がある。また、これら金属は、め
っき浴に溶けにくく、添加歩留が低いため、ドロスの発
生量が増加しめっき浴の管理に多大の労力を必要とする
という問題がある。
き被膜にMo、W、Nb、Taを微量添加してめっき被膜を微
細化する方法、あるいはCr、Vを微量添加してめっき被
膜中の合金層でのクラック発生を抑制する方法が記載さ
れている。しかしながら、Mo、W、Nb、Taの微量添加に
よる第二相形成により組織の微細化を図る方法は、めっ
き条件によるスパングルサイズの変動などの外観不良を
生じやすいという問題がある。また、これら金属は、め
っき浴に溶けにくく、添加歩留が低いため、ドロスの発
生量が増加しめっき浴の管理に多大の労力を必要とする
という問題がある。
【0009】また、特開平9−209109号公報には、Al:
40〜70%、Si:0.5 〜1.5 %を含有し、さらにZr、Hf、
Vの1種または2種以上を各0.01〜0.4 %、および/ま
たはTiを0.40%以下含有するスパングル粒径が0.7mm 以
下のZn-Al 系合金めっき被膜を有する溶融Zn-Al 系合金
めっき鋼板が開示されている。特開平9−209109号公報
に記載された技術では、Zr、Hf、V添加でスパングルサ
イズを微細化し、意匠性に優れた溶融Zn-Al 系合金めっ
き鋼板とすることを目的としている。本発明者らの検討
によれば、特開平9−209109号公報に記載された技術で
製造されためっき鋼板は、スパングルサイズの微細化に
より意匠性は向上するが、界面合金層の凹凸が増大し、
またインターデンドライト領域が増加して、加工性はむ
しろ低下する傾向となっているという問題がある。
40〜70%、Si:0.5 〜1.5 %を含有し、さらにZr、Hf、
Vの1種または2種以上を各0.01〜0.4 %、および/ま
たはTiを0.40%以下含有するスパングル粒径が0.7mm 以
下のZn-Al 系合金めっき被膜を有する溶融Zn-Al 系合金
めっき鋼板が開示されている。特開平9−209109号公報
に記載された技術では、Zr、Hf、V添加でスパングルサ
イズを微細化し、意匠性に優れた溶融Zn-Al 系合金めっ
き鋼板とすることを目的としている。本発明者らの検討
によれば、特開平9−209109号公報に記載された技術で
製造されためっき鋼板は、スパングルサイズの微細化に
より意匠性は向上するが、界面合金層の凹凸が増大し、
またインターデンドライト領域が増加して、加工性はむ
しろ低下する傾向となっているという問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】一般に、めっき被膜中
にAlを30質量%以上含む溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性が、溶融亜鉛めっき鋼板やAl濃度の低い5%
Al−Znめっき鋼板などに比べて劣るのは、鋼板地鉄との
界面側に生成するAl−Fe−Si系の合金層やめっき被膜中
に析出するSi析出物が基点となりクラックが発生し、こ
のクラックがSi析出物や、主相である初晶Al(デンドラ
イト領域)間(インターデンドライト)にめっき被膜の
厚み方向に晶出するAl−Zn共晶組織を伝播しやすいため
であると考えられている。このようなことから、前記し
た従来技術では、(1)初晶Al(デンドライト領域)を
軟質化し、インターデンドライトへの応力集中を緩和
し、クラックを伝播しにくくする、(2)合金元素を微
量めっき被膜へ添加し、めっき被膜の組織を微細化する
の2つの系統に大別できる、曲げ加工性改善方法が提案
されている。
にAlを30質量%以上含む溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性が、溶融亜鉛めっき鋼板やAl濃度の低い5%
Al−Znめっき鋼板などに比べて劣るのは、鋼板地鉄との
界面側に生成するAl−Fe−Si系の合金層やめっき被膜中
に析出するSi析出物が基点となりクラックが発生し、こ
のクラックがSi析出物や、主相である初晶Al(デンドラ
イト領域)間(インターデンドライト)にめっき被膜の
厚み方向に晶出するAl−Zn共晶組織を伝播しやすいため
であると考えられている。このようなことから、前記し
た従来技術では、(1)初晶Al(デンドライト領域)を
軟質化し、インターデンドライトへの応力集中を緩和
し、クラックを伝播しにくくする、(2)合金元素を微
量めっき被膜へ添加し、めっき被膜の組織を微細化する
の2つの系統に大別できる、曲げ加工性改善方法が提案
されている。
【0011】しかしながら、上記した2つの系統の曲げ
加工性改善方法のうち、(1)ではバッチ処理のため設
備が必要となり生産性が不十分となり、また(2)で
は、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の曲げ加工性を十分な
高いレベルまで向上させることができていないのが現状
である。本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解
決し、煩雑な浴管理を行なうことなく、またインライン
で生産性高く製造できる、表面外観および曲げ加工性に
優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法
を提供することを目的とする。
加工性改善方法のうち、(1)ではバッチ処理のため設
備が必要となり生産性が不十分となり、また(2)で
は、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の曲げ加工性を十分な
高いレベルまで向上させることができていないのが現状
である。本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解
決し、煩雑な浴管理を行なうことなく、またインライン
で生産性高く製造できる、表面外観および曲げ加工性に
優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するために、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性におよぼすめっき被膜組織の影響について調
査した。その結果、界面合金層の最上部層に存在する長
径が5μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子が曲げ加工
性を劣化させていることを突き止めた。そして、本発明
者らは、良好な曲げ加工性を具備させるためには、長径
が5μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子を1500個/mm
2 以下に低減することが必要であることを知見した。ま
た、本発明者らは、めっき被膜中に適正量のCr、V、Zr
をSrとともに含有させ、めっき後の540 ℃までの冷却を
20℃/S以上の冷却速度で行うことにより、Cr、V、Zr
が界面合金層に偏在し、凸状界面合金層粒子の成長が防
止または抑制され、5μm以上の粗大な凸状界面合金層
粒子を1500個/mm2 以下とすることができることを見出
した。
課題を達成するために、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性におよぼすめっき被膜組織の影響について調
査した。その結果、界面合金層の最上部層に存在する長
径が5μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子が曲げ加工
性を劣化させていることを突き止めた。そして、本発明
者らは、良好な曲げ加工性を具備させるためには、長径
が5μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子を1500個/mm
2 以下に低減することが必要であることを知見した。ま
た、本発明者らは、めっき被膜中に適正量のCr、V、Zr
をSrとともに含有させ、めっき後の540 ℃までの冷却を
20℃/S以上の冷却速度で行うことにより、Cr、V、Zr
が界面合金層に偏在し、凸状界面合金層粒子の成長が防
止または抑制され、5μm以上の粗大な凸状界面合金層
粒子を1500個/mm2 以下とすることができることを見出
した。
【0013】また、めっき被膜中にSrを適量含有させる
ことにより、めっき鋼板の表面外観が顕著に改善するこ
とを見出した。まず、本発明者らが行った本発明の基礎
となった実験結果について説明する。めっき浴組成、め
っき条件を種々変化して製造した各種溶融Al-Zn 系合金
めっき鋼板について、JIS Z 2248の規定に準拠して2t
曲げ試験を実施し、2t曲げのクラック占有面積率を測
定した。2t曲げのクラック占有面積率は、2t曲げ加
工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を用いて50倍の反
射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅1mm長さ5mmの範囲
を画像処理してクラックの占有面積率を算出し、2t曲
げクラック占有面積率とした。また、同じ溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板について、10%ヨウ素−エタノール溶液
でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出して、
界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡を用いて、20
00倍の倍率で各15視野撮像した。得られた組織写真から
画像解析装置を用いて、最上部層に存在する界面合金層
粒子の大きさ、単位面積当りの個数(存在頻度)を求め
た。
ことにより、めっき鋼板の表面外観が顕著に改善するこ
とを見出した。まず、本発明者らが行った本発明の基礎
となった実験結果について説明する。めっき浴組成、め
っき条件を種々変化して製造した各種溶融Al-Zn 系合金
めっき鋼板について、JIS Z 2248の規定に準拠して2t
曲げ試験を実施し、2t曲げのクラック占有面積率を測
定した。2t曲げのクラック占有面積率は、2t曲げ加
工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を用いて50倍の反
射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅1mm長さ5mmの範囲
を画像処理してクラックの占有面積率を算出し、2t曲
げクラック占有面積率とした。また、同じ溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板について、10%ヨウ素−エタノール溶液
でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出して、
界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡を用いて、20
00倍の倍率で各15視野撮像した。得られた組織写真から
画像解析装置を用いて、最上部層に存在する界面合金層
粒子の大きさ、単位面積当りの個数(存在頻度)を求め
た。
【0014】得られた、2t曲げクラック占有面積率
と、長径が5μm 以上の大きさの界面合金層粒子の存在
頻度との関係を図1に示す。図1から、5μm 以上の粗
大界面合金層粒子の存在頻度が1500個/mm2 以下の場合
に、2t曲げクラック占有面積率が3%以下となり、曲
げ加工性が顕著に向上することがわかる。5μm 以上の
粗大界面合金層粒子の存在頻度を1500個/mm2 以下と低
減するには、めっき被膜にCr、V、Zrの1種または2種
以上を合計で0.002mass %以上含有させることにより達
成できる。めっき被膜中にCr:0.033mass %含有する溶
融Al-Zn 系合金めっき鋼板について走査型電子顕微鏡
(SEM)を用いて観察した、界面合金層最上部層組織
の一例を図2(a)に示す。図2(a)に組織を示すめ
っき鋼板では、5μm 以上の粗大界面合金層粒子の存在
頻度が1305個/mm2 と少なく、2t曲げクラック占有面
積率が1.5 %である。図2(b)には、めっき被膜中に
Cr:0.002mass %未満を含有する溶融Al-Zn 系合金めっ
き鋼板について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて
観察した界面合金層最上部層組織の一例を比較として示
す。図2(b)に組織を示すめっき鋼板では、5μm 以
上の粗大界面合金層粒子の存在頻度が8524個/mm2 と、
粗大界面合金層粒子の存在頻度が高く、2t曲げクラッ
ク占有面積率が15.2%と曲げ加工性が劣化している。
と、長径が5μm 以上の大きさの界面合金層粒子の存在
頻度との関係を図1に示す。図1から、5μm 以上の粗
大界面合金層粒子の存在頻度が1500個/mm2 以下の場合
に、2t曲げクラック占有面積率が3%以下となり、曲
げ加工性が顕著に向上することがわかる。5μm 以上の
粗大界面合金層粒子の存在頻度を1500個/mm2 以下と低
減するには、めっき被膜にCr、V、Zrの1種または2種
以上を合計で0.002mass %以上含有させることにより達
成できる。めっき被膜中にCr:0.033mass %含有する溶
融Al-Zn 系合金めっき鋼板について走査型電子顕微鏡
(SEM)を用いて観察した、界面合金層最上部層組織
の一例を図2(a)に示す。図2(a)に組織を示すめ
っき鋼板では、5μm 以上の粗大界面合金層粒子の存在
頻度が1305個/mm2 と少なく、2t曲げクラック占有面
積率が1.5 %である。図2(b)には、めっき被膜中に
Cr:0.002mass %未満を含有する溶融Al-Zn 系合金めっ
き鋼板について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて
観察した界面合金層最上部層組織の一例を比較として示
す。図2(b)に組織を示すめっき鋼板では、5μm 以
上の粗大界面合金層粒子の存在頻度が8524個/mm2 と、
粗大界面合金層粒子の存在頻度が高く、2t曲げクラッ
ク占有面積率が15.2%と曲げ加工性が劣化している。
【0015】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明
の要旨はつぎのとおりである。 (1)表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜を形成してな
る溶融Al−Zn系合金めっき鋼板であって、前記溶融Al−
Zn系合金めっき被膜が、Alを30〜70mass%、Siを0.1 〜
1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以上を
合計で0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+10
(Cr+V+Zr)}〕×100 (ここで、Sr、Si、Cr、V、
Zr:各元素の含有量(mass%)) が0.5 〜4.0 を満たす
ように含有する組成と、少なくともデンドライト領域
と、界面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存
在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒子が1500個/
mm2 以下である組織を有することを特徴とする表面外観
および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼
板。 (2)鋼板を溶融Al-Zn 系合金めっき浴に浸漬したのち
引き上げて冷却し、該鋼板表面に溶融Al−Zn系合金めっ
き被膜を形成する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方
法において、前記溶融Al−Zn系合金めっき浴を、前記溶
融Al−Zn系合金めっき被膜がAlを30〜70mass%、Siを0.
1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以
上を合計で0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+
10(Cr+V+Zr)}〕×100 (ここで、Sr、Si、Cr、
V、Zr:各元素の含有量(mass%))が0.5 〜4.0 を満
たすように含有する組成となるように調整し、かつ前記
冷却をめっき浴温度から 540℃までの冷却速度が20℃/
s以上である冷却とすることを特徴とする表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製
造方法。 (3)(2)において、前記冷却途中に引続き、250 〜
170 ℃の温度範囲で滞留処理を施すことを特徴とする溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方法。
検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明
の要旨はつぎのとおりである。 (1)表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜を形成してな
る溶融Al−Zn系合金めっき鋼板であって、前記溶融Al−
Zn系合金めっき被膜が、Alを30〜70mass%、Siを0.1 〜
1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以上を
合計で0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+10
(Cr+V+Zr)}〕×100 (ここで、Sr、Si、Cr、V、
Zr:各元素の含有量(mass%)) が0.5 〜4.0 を満たす
ように含有する組成と、少なくともデンドライト領域
と、界面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存
在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒子が1500個/
mm2 以下である組織を有することを特徴とする表面外観
および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼
板。 (2)鋼板を溶融Al-Zn 系合金めっき浴に浸漬したのち
引き上げて冷却し、該鋼板表面に溶融Al−Zn系合金めっ
き被膜を形成する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方
法において、前記溶融Al−Zn系合金めっき浴を、前記溶
融Al−Zn系合金めっき被膜がAlを30〜70mass%、Siを0.
1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以
上を合計で0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+
10(Cr+V+Zr)}〕×100 (ここで、Sr、Si、Cr、
V、Zr:各元素の含有量(mass%))が0.5 〜4.0 を満
たすように含有する組成となるように調整し、かつ前記
冷却をめっき浴温度から 540℃までの冷却速度が20℃/
s以上である冷却とすることを特徴とする表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製
造方法。 (3)(2)において、前記冷却途中に引続き、250 〜
170 ℃の温度範囲で滞留処理を施すことを特徴とする溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方法。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の溶融Al−Zn系合金めっき
鋼板は、鋼板 (めっき原板)表面に溶融Al−Zn系合金め
っき被膜を形成してなるめっき鋼板である。溶融Al−Zn
系合金めっき鋼板の表面に形成される溶融Al−Zn系合金
めっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、鋼板地
鉄との界面側に界面合金層とを含む組織を有する。この
デンドライト領域は、AlにZnが固溶したα相からなり、
めっき被膜の主たる構成相である。このデンドライト領
域の間に存在するインターデンドライト領域は、Al-Zn
共晶で構成され、Si含有量によってはAl-Zn 共晶の間に
Si析出物(Si結晶)が析出する場合もある。また、めっ
き被膜の鋼板地鉄との界面側に形成される界面合金層
は、Znをわずかに含有するFe-Si-Al系の金属間化合物、
FeAl4Si0.2(τ5c)、FeAl3 (θ)からなっている。
鋼板は、鋼板 (めっき原板)表面に溶融Al−Zn系合金め
っき被膜を形成してなるめっき鋼板である。溶融Al−Zn
系合金めっき鋼板の表面に形成される溶融Al−Zn系合金
めっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、鋼板地
鉄との界面側に界面合金層とを含む組織を有する。この
デンドライト領域は、AlにZnが固溶したα相からなり、
めっき被膜の主たる構成相である。このデンドライト領
域の間に存在するインターデンドライト領域は、Al-Zn
共晶で構成され、Si含有量によってはAl-Zn 共晶の間に
Si析出物(Si結晶)が析出する場合もある。また、めっ
き被膜の鋼板地鉄との界面側に形成される界面合金層
は、Znをわずかに含有するFe-Si-Al系の金属間化合物、
FeAl4Si0.2(τ5c)、FeAl3 (θ)からなっている。
【0017】本発明の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板表面
に形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜は、めっき被
膜全体の平均で、Alが30〜70mass%、Siが0.1 〜1.0 ma
ss%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以上を合計で
0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+10(Cr+V
+Zr)}〕×100 (ここに、Sr、Si、Cr、V、Zr:各元
素の含有量(mass%)) が0.5 〜4.0 を満たすように含
有し、残部が実質的にZnからなる組成のめっき被膜であ
る。
に形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜は、めっき被
膜全体の平均で、Alが30〜70mass%、Siが0.1 〜1.0 ma
ss%、Cr、V、Zrのうちの1種または2種以上を合計で
0.002 〜0.20mass%、SrをA=〔Sr/{Si+10(Cr+V
+Zr)}〕×100 (ここに、Sr、Si、Cr、V、Zr:各元
素の含有量(mass%)) が0.5 〜4.0 を満たすように含
有し、残部が実質的にZnからなる組成のめっき被膜であ
る。
【0018】めっき被膜中のAlが、30mass%未満では耐
食性が不十分である。一方、70mass%を超えると端面耐
食性が劣化するとともに、めっき被膜が硬質化し、めっ
き鋼板の曲げ加工性が著しく劣化する。なお、より好ま
しくは40〜60mass%である。めっき被膜中のSiが、0.1
mass%未満では、界面合金層がめつき被膜厚みの20%を
超えて厚く成長し、めっき鋼板の曲げ加工性が低下す
る。一方、1.0 mass%を超えると、たとえSrを複合的に
含有させてもめっき被膜中にSi析出物が粗大かつ多量に
析出し、曲げ加工性が大幅に低下する。なお、好ましく
は0.4 〜1.0 mass%である。
食性が不十分である。一方、70mass%を超えると端面耐
食性が劣化するとともに、めっき被膜が硬質化し、めっ
き鋼板の曲げ加工性が著しく劣化する。なお、より好ま
しくは40〜60mass%である。めっき被膜中のSiが、0.1
mass%未満では、界面合金層がめつき被膜厚みの20%を
超えて厚く成長し、めっき鋼板の曲げ加工性が低下す
る。一方、1.0 mass%を超えると、たとえSrを複合的に
含有させてもめっき被膜中にSi析出物が粗大かつ多量に
析出し、曲げ加工性が大幅に低下する。なお、好ましく
は0.4 〜1.0 mass%である。
【0019】Cr、V、Zrは、いずれも界面合金層最上層
部の界面合金層粒子を微細化するとともに、界面合金層
と上層めっき層との界面を平坦化し、曲げ加工性を顕著
に向上させる作用を有する。めっき被膜中にCr(0.045m
ass %含有)またはV(0.031mass %含有)を含有する
溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、二次イオン質量
分析装置(Secondary Ion Mass Spectroscopy:以下SIMS
と略す) を使用して高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図3に示す。図3(a)はめっき被膜断
面のSiとCr、図3(b)はSiとVの高感度元素マッピン
グ分析結果である。
部の界面合金層粒子を微細化するとともに、界面合金層
と上層めっき層との界面を平坦化し、曲げ加工性を顕著
に向上させる作用を有する。めっき被膜中にCr(0.045m
ass %含有)またはV(0.031mass %含有)を含有する
溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、二次イオン質量
分析装置(Secondary Ion Mass Spectroscopy:以下SIMS
と略す) を使用して高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図3に示す。図3(a)はめっき被膜断
面のSiとCr、図3(b)はSiとVの高感度元素マッピン
グ分析結果である。
【0020】図3からCr(図3(a))またはV(図3
(b))は、めっき被膜中の界面合金層内に偏在してい
ることがわかる。なお、ZrもCrおよびVと同様な作用の
あることを本発明者らは確認している。このことから、
Cr、V、Zrは、めっき被膜の合金化反応に深く関与し
て、合金化反応の核発生頻度を高めることで界面合金層
最上層部の界面合金層粒子を微細化するものと考えられ
る。初晶Al相の凝固核の発生位置は必ずしも明らかでは
ないが、界面エネルギーの高いめっき被膜上層と界面合
金層との界面である可能性が高い。なかでも界面合金層
の最上層部に存在する凸状界面合金層粒子との界面であ
る可能性が高い。めっき被膜中にCr、V、Zrのいずれか
を含有することにより、この凸状界面合金層粒子が微細
化し、したがって、初晶Alの核発生頻度が増加し、その
ためクラックの伝播経路となるめっき層を貫通するイン
ターデンドライトの存在頻度も減少すると考えられる。
(b))は、めっき被膜中の界面合金層内に偏在してい
ることがわかる。なお、ZrもCrおよびVと同様な作用の
あることを本発明者らは確認している。このことから、
Cr、V、Zrは、めっき被膜の合金化反応に深く関与し
て、合金化反応の核発生頻度を高めることで界面合金層
最上層部の界面合金層粒子を微細化するものと考えられ
る。初晶Al相の凝固核の発生位置は必ずしも明らかでは
ないが、界面エネルギーの高いめっき被膜上層と界面合
金層との界面である可能性が高い。なかでも界面合金層
の最上層部に存在する凸状界面合金層粒子との界面であ
る可能性が高い。めっき被膜中にCr、V、Zrのいずれか
を含有することにより、この凸状界面合金層粒子が微細
化し、したがって、初晶Alの核発生頻度が増加し、その
ためクラックの伝播経路となるめっき層を貫通するイン
ターデンドライトの存在頻度も減少すると考えられる。
【0021】めっき被膜中のCr、V、Zrのうちの1種ま
たは2種以上の合計量が0.002 mass%未満では、上記し
た効果が認められない。一方、めっき被膜中のCr、V、
Zrの1種または2種以上の合計量が0.2mass %を超えて
含有させようとすると、めっき浴中にこれら元素を多量
に添加する必要があり、ドロスの多量発生の原因とな
り、鋼板へのドロスの付着や不めっきなど表面欠陥の原
因となる。このため、めっき被膜中のCr、V、Zrのうち
の1種または2種以上の合計量を0.002 〜0.20mass%の
範囲に限定した。なお、好ましくは0.01〜0.10mass%で
ある。
たは2種以上の合計量が0.002 mass%未満では、上記し
た効果が認められない。一方、めっき被膜中のCr、V、
Zrの1種または2種以上の合計量が0.2mass %を超えて
含有させようとすると、めっき浴中にこれら元素を多量
に添加する必要があり、ドロスの多量発生の原因とな
り、鋼板へのドロスの付着や不めっきなど表面欠陥の原
因となる。このため、めっき被膜中のCr、V、Zrのうち
の1種または2種以上の合計量を0.002 〜0.20mass%の
範囲に限定した。なお、好ましくは0.01〜0.10mass%で
ある。
【0022】さらに本発明では、めっき被膜中にSrをA
=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 が0.5 〜4.
0 を満たすように含有させる。めっき被膜中のSrは、め
っき被膜中のSi析出物の粗大成長を抑える効果に加え
て、めっき被膜の表面に濃化して表面欠陥の発生を防止
し、表面外観を改善する作用を有する元素である。ま
た、Srはスパングルのムラを低減する作用も有する。ま
た、本発明では、Cr、V、Zrの1種または2種以上を必
須含有としており、Cr、V、Zrの含有によりとくにSi析
出物の針状粗大化が顕著となることから、Si析出物の粗
大成長を抑制するSrの含有は重要となる。
=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 が0.5 〜4.
0 を満たすように含有させる。めっき被膜中のSrは、め
っき被膜中のSi析出物の粗大成長を抑える効果に加え
て、めっき被膜の表面に濃化して表面欠陥の発生を防止
し、表面外観を改善する作用を有する元素である。ま
た、Srはスパングルのムラを低減する作用も有する。ま
た、本発明では、Cr、V、Zrの1種または2種以上を必
須含有としており、Cr、V、Zrの含有によりとくにSi析
出物の針状粗大化が顕著となることから、Si析出物の粗
大成長を抑制するSrの含有は重要となる。
【0023】めっき被膜中にSr(0.012mass%含有)を含
有する溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、SIMSを用
いてめっき被膜断面の高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図4に示す。図4から、Srは、Si析出物
や、界面合金層とめっき被膜上層の界面、およびめっき
被膜の表面に強く濃化していることがわかる。これはSr
の界面エネルギーがAlやSiより低いためであると考えら
れ、この表面濃化層の存在により表面欠陥が抑制されて
いるものと推定される。
有する溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、SIMSを用
いてめっき被膜断面の高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図4に示す。図4から、Srは、Si析出物
や、界面合金層とめっき被膜上層の界面、およびめっき
被膜の表面に強く濃化していることがわかる。これはSr
の界面エネルギーがAlやSiより低いためであると考えら
れ、この表面濃化層の存在により表面欠陥が抑制されて
いるものと推定される。
【0024】めっき被膜中のSr含有量が少なくAが0.5
未満では、SrがSiの表面濃化に消費されて、上記した効
果が期待できない。一方、めっき被膜中のSrが過剰にな
り、Aが4.0 を超えると、めっき被膜中にSr/Si 系の粗
大な析出物が分布するようになり、めっき鋼板の曲げ加
工性が劣化する。また、本発明では、加工性を大幅に劣
化させない範囲で耐食性向上を図るために、めっき被膜
中に2mass%以下のMgを含有してもよい。
未満では、SrがSiの表面濃化に消費されて、上記した効
果が期待できない。一方、めっき被膜中のSrが過剰にな
り、Aが4.0 を超えると、めっき被膜中にSr/Si 系の粗
大な析出物が分布するようになり、めっき鋼板の曲げ加
工性が劣化する。また、本発明では、加工性を大幅に劣
化させない範囲で耐食性向上を図るために、めっき被膜
中に2mass%以下のMgを含有してもよい。
【0025】また、本発明の溶融Al-Zn 系合金めっき鋼
板のめっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、界
面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存在す
る、長径が5μm 以上の界面合金層粒子が1500個/mm2
以下である組織を有する。溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板
に形成されるめっき被膜中の界面合金層最上層部には、
図2に示すように、界面合金層粒子が分散している。こ
の界面合金層粒子は、Fe-Al-Si系金属間化合物、FeAl4S
i0.2(τ5c)であり、このうち凸状で粗大な界面合金層
粒子が、初晶Al相の凝固核となる可能性が高い。この凸
状で粗大な界面合金層粒子の存在頻度を低減することに
より、初晶Al相の核発生頻度が減少し、クラックの伝播
経路となるインターデンドライトの存在頻度も減少する
ものと考えられ、それにより曲げ加工性が向上する。5
μm 以上の界面合金層粒子の存在頻度が1500個/mm2 を
超えて多くなると、図1に示すように、曲げ加工性が劣
化する。このため、本発明では、界面合金層の最上層部
に存在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒子の存在
頻度を1500個/mm2 以下と限定した。
板のめっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、界
面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存在す
る、長径が5μm 以上の界面合金層粒子が1500個/mm2
以下である組織を有する。溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板
に形成されるめっき被膜中の界面合金層最上層部には、
図2に示すように、界面合金層粒子が分散している。こ
の界面合金層粒子は、Fe-Al-Si系金属間化合物、FeAl4S
i0.2(τ5c)であり、このうち凸状で粗大な界面合金層
粒子が、初晶Al相の凝固核となる可能性が高い。この凸
状で粗大な界面合金層粒子の存在頻度を低減することに
より、初晶Al相の核発生頻度が減少し、クラックの伝播
経路となるインターデンドライトの存在頻度も減少する
ものと考えられ、それにより曲げ加工性が向上する。5
μm 以上の界面合金層粒子の存在頻度が1500個/mm2 を
超えて多くなると、図1に示すように、曲げ加工性が劣
化する。このため、本発明では、界面合金層の最上層部
に存在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒子の存在
頻度を1500個/mm2 以下と限定した。
【0026】次に本発明の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
の製造方法について説明する。本発明では、めっき原板
とする鋼板は、通常の方法で製造された鋼板、例えば、
低炭素アルミキルド鋼板、極低炭素鋼板などの熱延板、
冷延板から用途に応じ適宜選択して利用できる。めっき
原板である鋼板は、好ましくは表面を電解脱脂、酸洗等
により洗浄され、再結晶を兼ねた熱処理を施されたの
ち、めっき浴に浸漬され、表面にめっき被膜を形成され
る。
の製造方法について説明する。本発明では、めっき原板
とする鋼板は、通常の方法で製造された鋼板、例えば、
低炭素アルミキルド鋼板、極低炭素鋼板などの熱延板、
冷延板から用途に応じ適宜選択して利用できる。めっき
原板である鋼板は、好ましくは表面を電解脱脂、酸洗等
により洗浄され、再結晶を兼ねた熱処理を施されたの
ち、めっき浴に浸漬され、表面にめっき被膜を形成され
る。
【0027】本発明では、鋼板を浸漬するめっき浴は、
溶融Al−Zn系合金めっき浴とする。溶融Al-Zn 系合金め
っき浴は、形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜がAl
を30〜70mass%、Siを0.1 〜1.0mass %、Cr、V、Zrの
うちの1種または2種以上の合計量を0.002 〜0.20mass
%、Srを、A=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×10
0 が0.5 〜4.0 を満たす組成となるように、めっき浴組
成を調整する。なお、めっき浴中にMgを含有しても何ら
問題はない。
溶融Al−Zn系合金めっき浴とする。溶融Al-Zn 系合金め
っき浴は、形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜がAl
を30〜70mass%、Siを0.1 〜1.0mass %、Cr、V、Zrの
うちの1種または2種以上の合計量を0.002 〜0.20mass
%、Srを、A=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×10
0 が0.5 〜4.0 を満たす組成となるように、めっき浴組
成を調整する。なお、めっき浴中にMgを含有しても何ら
問題はない。
【0028】本発明では、めっき浴の温度 (浴温)およ
び鋼板がめっき浴へ侵入する際の板温(侵入板温)を、
600℃以下とすることが好ましい。上記した溶融Al−Zn
系合金めっき浴に、鋼板を浸漬したのち、鋼板は溶融Al
−Zn系合金めっき浴から引き上げられ、冷却され、鋼板
表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜が形成される。冷却
は、めっき浴温度から540 ℃までの冷却速度を20℃/s
以上とする。 540℃までの冷却速度が20℃/s未満で
は、界面合金層粒子が粗大成長し、曲げ加工性が劣化す
る。540 ℃までの冷却速度を20℃/s以上とするには、
ガス冷却、ミスト冷却等の方法があり、いずれも好適に
利用できる。540 ℃以下の冷却条件はとくに限定する必
要はなく、空冷等通常の冷却方法で何ら問題はない。め
っき鋼板は、冷却後コイル状に巻き取られる。
び鋼板がめっき浴へ侵入する際の板温(侵入板温)を、
600℃以下とすることが好ましい。上記した溶融Al−Zn
系合金めっき浴に、鋼板を浸漬したのち、鋼板は溶融Al
−Zn系合金めっき浴から引き上げられ、冷却され、鋼板
表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜が形成される。冷却
は、めっき浴温度から540 ℃までの冷却速度を20℃/s
以上とする。 540℃までの冷却速度が20℃/s未満で
は、界面合金層粒子が粗大成長し、曲げ加工性が劣化す
る。540 ℃までの冷却速度を20℃/s以上とするには、
ガス冷却、ミスト冷却等の方法があり、いずれも好適に
利用できる。540 ℃以下の冷却条件はとくに限定する必
要はなく、空冷等通常の冷却方法で何ら問題はない。め
っき鋼板は、冷却後コイル状に巻き取られる。
【0029】なお、めっき被膜を形成したのちコイル状
に巻き取る前の冷却途中で、滞留処理を施してもよい。
滞留処理は、冷却途中の、 170〜 250℃の温度範囲を60
s以下の徐冷、または 170℃〜250 ℃の温度範囲で10〜
60sの短時間保持 (滞留)させる処理である。この滞留
処理により、曲げ加工性がさらに改善される。短時間保
持は、例えば、コイル巻き取り直前にオーブンを設置し
て、 170〜 250℃の温度範囲に60s以下加熱する方法と
してもよい。
に巻き取る前の冷却途中で、滞留処理を施してもよい。
滞留処理は、冷却途中の、 170〜 250℃の温度範囲を60
s以下の徐冷、または 170℃〜250 ℃の温度範囲で10〜
60sの短時間保持 (滞留)させる処理である。この滞留
処理により、曲げ加工性がさらに改善される。短時間保
持は、例えば、コイル巻き取り直前にオーブンを設置し
て、 170〜 250℃の温度範囲に60s以下加熱する方法と
してもよい。
【0030】上記した本発明の溶融Al-Zn 系合金めっき
鋼板の製造設備としては、従来から用いられている連続
焼鈍ライン、めっき浴、冷却設備、コイル巻き取り設備
があればよい。このようにして製造されためっき層を有
する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に化成処理を施し、化
成処理層を形成し、あるいはさらにその上にプライマー
処理を施しプライマー層を形成し、そのうえに有機塗装
処理を施し、有機塗膜層を形成することによって塗装溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板とすることができる。これら
の手段は、通常の塗装鋼板、PCM を製造するのに採用さ
れているものを用いればよい。
鋼板の製造設備としては、従来から用いられている連続
焼鈍ライン、めっき浴、冷却設備、コイル巻き取り設備
があればよい。このようにして製造されためっき層を有
する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に化成処理を施し、化
成処理層を形成し、あるいはさらにその上にプライマー
処理を施しプライマー層を形成し、そのうえに有機塗装
処理を施し、有機塗膜層を形成することによって塗装溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板とすることができる。これら
の手段は、通常の塗装鋼板、PCM を製造するのに採用さ
れているものを用いればよい。
【0031】すなわち、化成処理としては通常のクロメ
ート処理、燐酸塩処理などを用いることができ、プライ
マー層は、エポキシ樹脂、ポリエステル、変性ポリエス
テル、変性エポキシ樹脂等に必要に応じて防錆顔料(た
とえばジンククロメート、クロム酸ストロンチウム、ク
ロム酸バリウム等)、硬化剤(メラミン、イソシアネー
ト樹脂等)を混じたもの(プライマー)を塗布すること
によって得ることができる。また、有機塗膜層として
は、一般に知られているポリエステル系塗料、フッ素樹
脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、塩化ビニル塩ビニル系
塗料、シリコーン系塗料等の上塗り塗料を適当量塗布・
焼き付けすることによって得ることができる。なお、プ
ライマーに着色顔料を適宜添加すること、あるいは上塗
り塗料に種々の着色顔料や体質顔料を添加して、高加工
性を持つ塗膜とすることも可能である。また、これら塗
料の塗布厚さ、塗布方法(スプレー塗装、ロールコーテ
ィング、はけ塗り等)も通常のPCM で採用されている程
度で十分である。
ート処理、燐酸塩処理などを用いることができ、プライ
マー層は、エポキシ樹脂、ポリエステル、変性ポリエス
テル、変性エポキシ樹脂等に必要に応じて防錆顔料(た
とえばジンククロメート、クロム酸ストロンチウム、ク
ロム酸バリウム等)、硬化剤(メラミン、イソシアネー
ト樹脂等)を混じたもの(プライマー)を塗布すること
によって得ることができる。また、有機塗膜層として
は、一般に知られているポリエステル系塗料、フッ素樹
脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、塩化ビニル塩ビニル系
塗料、シリコーン系塗料等の上塗り塗料を適当量塗布・
焼き付けすることによって得ることができる。なお、プ
ライマーに着色顔料を適宜添加すること、あるいは上塗
り塗料に種々の着色顔料や体質顔料を添加して、高加工
性を持つ塗膜とすることも可能である。また、これら塗
料の塗布厚さ、塗布方法(スプレー塗装、ロールコーテ
ィング、はけ塗り等)も通常のPCM で採用されている程
度で十分である。
【0032】なお、上記化成処理、プライマー処理、有
機塗装処理における焼付け(乾燥)条件は過時効処理に
必要な条件(130 〜260 ℃、30秒以上)を満足すること
が好ましく、かかる場合には、スキンパス圧延後、連続
して塗装工程に移行できる。また、このようにして製造
されためっき層を有するAl−Zn系合金めっき鋼板に潤滑
被覆を施し、潤滑被覆層を形成することができる。この
潤滑被覆層を構成する樹脂としては、公知の樹脂、ポリ
エステル系樹脂、アクリル系樹脂系、アクリル−スチレ
ン系樹脂、ウレタン系樹脂等を用いることができ、潤滑
剤としてはポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂、シリコ
ーン系樹脂のほかステアリン酸、オレフィン酸等の脂肪
酸やそれらのエステル類を利用できる。また、潤滑被覆
層には防錆顔料としてクロム酸系の防錆剤(ジンククロ
メート、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム
等)や燐酸塩系防錆剤、モリブデン酸系防錆剤、ホウ酸
塩系防錆剤等の非クロム酸系防錆剤を配合することもで
きる。
機塗装処理における焼付け(乾燥)条件は過時効処理に
必要な条件(130 〜260 ℃、30秒以上)を満足すること
が好ましく、かかる場合には、スキンパス圧延後、連続
して塗装工程に移行できる。また、このようにして製造
されためっき層を有するAl−Zn系合金めっき鋼板に潤滑
被覆を施し、潤滑被覆層を形成することができる。この
潤滑被覆層を構成する樹脂としては、公知の樹脂、ポリ
エステル系樹脂、アクリル系樹脂系、アクリル−スチレ
ン系樹脂、ウレタン系樹脂等を用いることができ、潤滑
剤としてはポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂、シリコ
ーン系樹脂のほかステアリン酸、オレフィン酸等の脂肪
酸やそれらのエステル類を利用できる。また、潤滑被覆
層には防錆顔料としてクロム酸系の防錆剤(ジンククロ
メート、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム
等)や燐酸塩系防錆剤、モリブデン酸系防錆剤、ホウ酸
塩系防錆剤等の非クロム酸系防錆剤を配合することもで
きる。
【0033】これらの樹脂、潤滑剤及び防錆顔料を目的
に応じて配合し、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に塗布す
る。樹脂に対する潤滑剤の配合割合は、適正な潤滑性を
付与する観点から質量比で0.5 〜5%とするのがよい。
また、防錆顔料の配合割合は質量比で樹脂に対して0.2
〜5%とするのがよい。さらに潤滑被覆層の厚さは0.5
〜10μm とするのがよい。潤滑被覆層の厚さが薄すぎる
と耐食性が劣り、一方、厚すぎると潤滑被膜層そのもの
の加工性が劣化するからである。
に応じて配合し、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に塗布す
る。樹脂に対する潤滑剤の配合割合は、適正な潤滑性を
付与する観点から質量比で0.5 〜5%とするのがよい。
また、防錆顔料の配合割合は質量比で樹脂に対して0.2
〜5%とするのがよい。さらに潤滑被覆層の厚さは0.5
〜10μm とするのがよい。潤滑被覆層の厚さが薄すぎる
と耐食性が劣り、一方、厚すぎると潤滑被膜層そのもの
の加工性が劣化するからである。
【0034】
【実施例】mass%で、C:0.043 %、Si:0.01%、Mn:
0.14%、P:0.015 %、S:0.006 %、Al:0.022 %を
含有する鋼板(低炭素Alキルド鋼板、板厚:0.5mm )
に、連続焼鈍設備を用いて再結晶焼鈍を兼ねた熱処理
(最高到達温度: 780℃)を施したのち、該鋼板を600
℃以下の侵入板温で、600 ℃以下の浴温の溶融Al−Zn系
合金めっき浴に1秒間浸漬し、鋼板表面に溶融Al−Zn系
合金めっき被膜を形成した。ついで、めっき浴から引き
上げ、ガスワイピングにより両面付着量が 200g/m2とな
るよう調整した。ついで、冷却設備により、板温が 540
℃となるまでを表1に示す平均冷却速度で冷却した。な
お、 冷却速度は、冷却装置に取り付けた放射温度計で板
温を測定し、 調整した。
0.14%、P:0.015 %、S:0.006 %、Al:0.022 %を
含有する鋼板(低炭素Alキルド鋼板、板厚:0.5mm )
に、連続焼鈍設備を用いて再結晶焼鈍を兼ねた熱処理
(最高到達温度: 780℃)を施したのち、該鋼板を600
℃以下の侵入板温で、600 ℃以下の浴温の溶融Al−Zn系
合金めっき浴に1秒間浸漬し、鋼板表面に溶融Al−Zn系
合金めっき被膜を形成した。ついで、めっき浴から引き
上げ、ガスワイピングにより両面付着量が 200g/m2とな
るよう調整した。ついで、冷却設備により、板温が 540
℃となるまでを表1に示す平均冷却速度で冷却した。な
お、 冷却速度は、冷却装置に取り付けた放射温度計で板
温を測定し、 調整した。
【0035】なお、一部の鋼板には、冷却途中の 540℃
から 230℃までを平均冷却速度:30℃/sで冷却し、その
後 180℃までを平均冷却速度:約5℃/sで徐冷する滞
留処理を施した。滞留処理を行わない鋼板は 540℃から
50℃までを30℃/sで冷却した。冷却後、テンションレ
ベラーで平滑化し、コイル状に巻き取り、溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板とした。
から 230℃までを平均冷却速度:30℃/sで冷却し、その
後 180℃までを平均冷却速度:約5℃/sで徐冷する滞
留処理を施した。滞留処理を行わない鋼板は 540℃から
50℃までを30℃/sで冷却した。冷却後、テンションレ
ベラーで平滑化し、コイル状に巻き取り、溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板とした。
【0036】なお、溶融Al−Zn系合金めっき浴の成分調
整には、99.99 %Zn、99.99 %Al、15%Si−Al母合金お
よび10%Sr−Al合金、10%Cr−Al合金、2%V−Zn合
金、5%Zr−Zn合金を適宜使用し、表1に示すめっき被
膜組成 (平均)となるように浴組成を調整した。得られ
た溶融Al−Zn系合金めっき鋼板について、めっき被膜の
組成および最上部層に存在する界面合金層粒子の大きさ
および個数、表面性状、曲げ加工性を調査した。
整には、99.99 %Zn、99.99 %Al、15%Si−Al母合金お
よび10%Sr−Al合金、10%Cr−Al合金、2%V−Zn合
金、5%Zr−Zn合金を適宜使用し、表1に示すめっき被
膜組成 (平均)となるように浴組成を調整した。得られ
た溶融Al−Zn系合金めっき鋼板について、めっき被膜の
組成および最上部層に存在する界面合金層粒子の大きさ
および個数、表面性状、曲げ加工性を調査した。
【0037】めっき被膜の組成は、めっき被膜を溶解し
ICP発光分光分析法を用いて測定した。また、めっき
被膜中の界面合金層最上層部に存在する界面合金層粒子
の大きさおよび個数は、得られためっき鋼板について、
各10箇所から試料を採取し、10%ヨウ素−エタノール溶
液でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出し
た。ついで、界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡
を用いて、2000倍の倍率で各試料各15視野撮像し、得ら
れた組織写真から画像解析装置を用いて各視野における
界面合金層粒子の大きさ、個数を求め、各視野の平均値
を各鋼板の値とした。これらの測定値から、界面合金層
粒子のうち、大きさが長径:5μm 以上の界面合金層粒
子についてその存在頻度を算出した。
ICP発光分光分析法を用いて測定した。また、めっき
被膜中の界面合金層最上層部に存在する界面合金層粒子
の大きさおよび個数は、得られためっき鋼板について、
各10箇所から試料を採取し、10%ヨウ素−エタノール溶
液でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出し
た。ついで、界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡
を用いて、2000倍の倍率で各試料各15視野撮像し、得ら
れた組織写真から画像解析装置を用いて各視野における
界面合金層粒子の大きさ、個数を求め、各視野の平均値
を各鋼板の値とした。これらの測定値から、界面合金層
粒子のうち、大きさが長径:5μm 以上の界面合金層粒
子についてその存在頻度を算出した。
【0038】また、得られためっき鋼板の表面外観を目
視により観察し、スパングルサイズのムラを評価した。
スパングルサイズのムラが全くない場合を◎、ほとんど
認められない場合を○、わずかに認められる場合を△、
明瞭に認められる場合を×として評価した。また、得ら
れためっき鋼板について、触針式粗さ計により、JISB 0
601の規定に準拠して表面粗さを測定し、Ra (μm
)、Rv (μm )を求めた。なお、測定領域は15×15m
m2 とした。
視により観察し、スパングルサイズのムラを評価した。
スパングルサイズのムラが全くない場合を◎、ほとんど
認められない場合を○、わずかに認められる場合を△、
明瞭に認められる場合を×として評価した。また、得ら
れためっき鋼板について、触針式粗さ計により、JISB 0
601の規定に準拠して表面粗さを測定し、Ra (μm
)、Rv (μm )を求めた。なお、測定領域は15×15m
m2 とした。
【0039】また、得られためっき鋼板について、JIS
Z 2248の規定に準拠して2t曲げ試験を実施し、2t曲
げのクラック占有面積率を測定し、曲げ加工性を評価し
た。2t曲げ加工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を
用いて50倍の反射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅1mm
長さ5mmの範囲を画像処理して2t曲げクラック占有面
積率を算出した。
Z 2248の規定に準拠して2t曲げ試験を実施し、2t曲
げのクラック占有面積率を測定し、曲げ加工性を評価し
た。2t曲げ加工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を
用いて50倍の反射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅1mm
長さ5mmの範囲を画像処理して2t曲げクラック占有面
積率を算出した。
【0040】得られた結果を表1に示す。
【0041】
【表1】
【0042】表1から、本発明例は、いずれもRaが0.
90μm 以下、RV が9.00μm 以下で、めっき表面にスパ
ングルのサイズムラやドロス付着等の欠陥のない優れた
表面外観をもち、しかも2t曲げクラック占有面積率は
3%以下と曲げ加工性も優れていることがわかる。
90μm 以下、RV が9.00μm 以下で、めっき表面にスパ
ングルのサイズムラやドロス付着等の欠陥のない優れた
表面外観をもち、しかも2t曲げクラック占有面積率は
3%以下と曲げ加工性も優れていることがわかる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、表面外観と曲げ加工性
に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が、煩雑な浴管理
を行なう必要もなく容易にしかも、インラインで生産性
高く安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。本発
明では、特別な設備を必要とすることなく、従来の連続
めっき設備を利用して製造できるという効果もある。
に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が、煩雑な浴管理
を行なう必要もなく容易にしかも、インラインで生産性
高く安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。本発
明では、特別な設備を必要とすることなく、従来の連続
めっき設備を利用して製造できるという効果もある。
【図1】2t曲げクラック占有面積率と長径が5μm 以
上の界面合金層粒子の存在頻度との関係を示すグラフで
ある。
上の界面合金層粒子の存在頻度との関係を示すグラフで
ある。
【図2】めっき被膜の界面合金層表面の組織を示す走査
型電子顕微鏡組織写真である。(a)は、めっき被膜中
にCrを含有する場合、(b)はめっき被膜中にCrを含有
しない場合である。
型電子顕微鏡組織写真である。(a)は、めっき被膜中
にCrを含有する場合、(b)はめっき被膜中にCrを含有
しない場合である。
【図3】SIMSによるめっき被膜断面の元素マッピン
グ分析結果を示す元素分布図である。(a)はSiとCr、
(b)はSiとVの分布を示す。
グ分析結果を示す元素分布図である。(a)はSiとCr、
(b)はSiとVの分布を示す。
【図4】SIMSによるめっき被膜断面の元素マッピン
グ分析結果を示す元素分布図であり、SiとSrの分布を示
す。
グ分析結果を示す元素分布図であり、SiとSrの分布を示
す。
─────────────────────────────────────────────────────
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 2/40 C23C 2/40
(72)発明者 中村 紀彦
千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製
鉄株式会社技術研究所内
(72)発明者 飛山 洋一
千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製
鉄株式会社技術研究所内
(72)発明者 高村 日出夫
千葉県千葉市中央区浜野町1025番地 川鉄
鋼板株式会社製品研究所内
Fターム(参考) 4K027 AA05 AA22 AB02 AB14 AB28
AB32 AB44 AB48 AC72 AC73
AE02 AE03 AE12 AE27
Claims (3)
- 【請求項1】 表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜を形
成してなる溶融Al−Zn系合金めっき鋼板であって、前記
溶融Al−Zn系合金めっき被膜が、Alを30〜70mass%、Si
を0.1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種または2
種以上を合計で0.002 〜0.20mass%、Srを下記Aが0.5
〜4.0 を満たすように含有する組成と、少なくともデン
ドライト領域と、界面合金層とを有し、該界面合金層の
最上層部に存在する、長径が5μm 以上の界面合金層粒
子が1500個/mm2 以下である組織を有することを特徴と
する表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合
金めっき鋼板。 記 A=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 ここに、Sr、Si、Cr、V:各元素の含有量(mass%) - 【請求項2】 鋼板を溶融Al-Zn 系合金めっき浴に浸漬
したのち引き上げて冷却し、該鋼板表面に溶融Al−Zn系
合金めっき被膜を形成する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
の製造方法において、前記溶融Al−Zn系合金めっき浴
を、前記溶融Al−Zn系合金めっき被膜がAlを30〜70mass
%、Siを0.1 〜1.0 mass%、Cr、V、Zrのうちの1種ま
たは2種以上を合計で0.002 〜0.20mass%、Srを下記A
が0.5 〜4.0 を満たすように含有する組成となるように
調整し、かつ前記冷却をめっき浴温度から 540℃までの
冷却速度が20℃/s以上である冷却とすることを特徴と
する表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合
金めっき鋼板の製造方法。 記 A=〔Sr/{Si+10(Cr+V+Zr)}〕×100 ここに、Sr、Si、Cr、V:各元素の含有量(mass%) - 【請求項3】 前記冷却に引続き、250 〜170 ℃の温度
範囲で滞留処理を施すことを特徴とする請求項2に記載
の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002076495A JP2003277905A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003277905A true JP2003277905A (ja) | 2003-10-02 |
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ID=29227783
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JP2002076495A Pending JP2003277905A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005264188A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Nippon Steel Corp | 曲げ加工性に優れる溶融Zn−Al系合金めっき鋼材及びその製造方法 |
JP2006348332A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Nisshin Steel Co Ltd | 曲げ加工性に優れた溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の製造方法 |
WO2007029322A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Nippon Steel Corporation | 曲げ加工性に優れる溶融Zn-Al系合金めっき鋼材及びその製造方法 |
JP2007284718A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Jfe Galvanizing & Coating Co Ltd | 耐食性および加工性に優れた溶融Zn−Al合金めっき鋼板及びその製造方法 |
WO2010082678A1 (ja) | 2009-01-16 | 2010-07-22 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性に優れる溶融Zn-Al-Mg-Si-Cr合金めっき鋼材 |
JP2013516549A (ja) * | 2010-01-06 | 2013-05-13 | ブルースコープ・スティール・リミテッド | 金属被覆スチールストリップ |
CN114761602A (zh) * | 2019-12-20 | 2022-07-15 | Posco公司 | 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法 |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002076495A patent/JP2003277905A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101160612B1 (ko) * | 2005-09-01 | 2012-06-28 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 굽힘 가공성이 우수한 용융 Zn-Al계 합금 도금 강재 및그 제조 방법 |
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WO2010082678A1 (ja) | 2009-01-16 | 2010-07-22 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性に優れる溶融Zn-Al-Mg-Si-Cr合金めっき鋼材 |
US8911879B2 (en) | 2009-01-16 | 2014-12-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot-dip Zn—Al—Mg—Si—Cr alloy-coated steel material with excellent corrosion resistance |
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CN114761602A (zh) * | 2019-12-20 | 2022-07-15 | Posco公司 | 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法 |
CN114761602B (zh) * | 2019-12-20 | 2023-06-20 | Posco公司 | 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法 |
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