JP3282501B2 - 耐エッジクリープ性に優れた塗装Al−Zn系合金めっき鋼板 - Google Patents
耐エッジクリープ性に優れた塗装Al−Zn系合金めっき鋼板Info
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Description
性に優れた塗装Al−Zn系合金めっき鋼板に関するも
のである。
ルミニウムの有する耐熱性、耐食性や亜鉛の有する犠牲
防食性を合わせ持つ防錆鋼板で、従来の溶融亜鉛めっき
鋼板に比べて、無塗装で数倍から十数倍の耐食性を有す
ることは、例えば特公昭46−7161号公報に記載さ
れるAlを25〜70wt%含むAl−Zn系合金めっ
き鋼板に見られるように公知である。
耐食性に優れるという特徴を活かして、無塗装のまま、
あるいは、美観付与を目的として、さらに塗装を施した
後、建屋の屋根材や壁材を主体に加工されて使用されて
いる。
ターまたはカーテンフローコーターを用いて、乾燥膜厚
で約2〜10μmの下塗塗料を塗装・焼付乾燥後、乾燥
膜厚で5〜40μmの上塗塗料を塗装・焼付乾燥させた
2コート・2ベークの塗装系が用いられている。
亜鉛めっき鋼板と同様の塗装系によっている。しかし、
塗装されたAl−Zn系合金めっき鋼板は、腐食性雰囲
気下において、鋼板の切断部(以下、端面という)から
の塗膜ふくれ(以下、エッジクリープという)が、塗装
された溶融亜鉛めっき鋼板の場合に比較して著しく大き
く、Al−Zn系合金めっき鋼板の優れた耐食性を充分
に活かせないという問題がある。
みて成されたものであって、鋼板の切断部よりエッジク
リープが生じ難い、すなわち耐エッジクリープ性に優れ
た塗装Al−Zn系合金めっき鋼板を提供することを目
的とする。
っき鋼板が塗装亜鉛めっき鋼板よりエッジクリープが発
生しやすい理由は、以下のように考えられる。
気下においてめっき層の亜鉛と端面の鉄で電池を形成し
腐食し、生じた水素ガスや腐食生成物で塗膜が押し上げ
られるために生じると考えられる。
Zn系合金めっき層は、アルミニウムと亜鉛が均一に分
散せず、アルミニウムが亜鉛よりも多く含まれている部
分(アルミリッチ部)と、逆に亜鉛がアルミニウムより
も多く含まれている部分(亜鉛リッチ部)が偏在し、か
つ亜鉛リッチ部があたかも石垣状に積層したアルミリッ
チ部の間隙を埋める構造になっている。そのため、腐食
性雰囲気下では、亜鉛リッチ部がアルミリッチ部に優先
して局所的に腐食消失して、端面から内部に及ぶ比較的
広い範囲にわたって腐食が虫食い状に進み、腐食が進ん
だ領域で塗膜が押し上げられると考えられる。
層の腐食が端面から全面的かつ均一に進行するため、腐
食の起こる範囲が比較的狭い領域に限られるので、塗膜
が押し上げられることが少ないと考えられる。本発明者
らは、前記したように、めっき層の亜鉛リッチ部の存在
状態が塗装鋼板の端面の品質に大きく影響する点に着目
して、めっき層の亜鉛リッチ部の存在状態と塗装鋼板の
端面の品質との関係について鋭意検討した。
を防止してめっき層を均一化すること、すなわちめっき
層組織をα相(アルミニウムに亜鉛が固溶した相)マト
リックス中にβ相(亜鉛にアルミニウムが固溶した相)
を微細に分散させた組織にすることによって、耐エッジ
クリープ性に優れた塗装鋼板が得られることを知見し
た。
の要旨は、Alを20wt%以上75wt%以下含むA
l−Zn系合金めっき層を有する塗装Al−Zn系合金
めっき鋼板であって、めっき層中のβ相をα相マトリッ
クス中に微細分散したAl−Zn系合金めっき鋼板を基
板とした塗装鋼板である。
のめっき層組織およびその作用、限定理由について、以
下に説明する。先ず、本発明の塗装Al−Zn系合金め
っき鋼板のめっき層の状態および腐食性雰囲気下におけ
るめっき層の腐食挙動について、従来技術による塗装A
l−Zn系合金めっき鋼板のめっき層の場合と対比し
て、図1〜図3を用いて説明する。
き鋼板のめっき層の断面組織を示す走査型電子顕微鏡写
真(以下、SEM写真)である。めっき層の成分組成
は、Al:55wt%、Si:1.5wt%、残部がZ
nと不可避不純物である。図2において、1はAl−Z
n系合金めっき層、2はAl−Zn系合金めっき鋼板、
3はアルミリッチ部、4は亜鉛リッチ部、5はSi相、
6は界面合金相、7は母材鋼板である。
っき鋼板のめっき層の断面組織を示すSEM写真であ
る。めっき層の成分組成が、Al:55wt%、Si:
1.5wt%、残部はZnと不可避不純物からなるAl
−Zn系合金めっき鋼板を、バッチ焼鈍炉において大気
雰囲気中で350℃で24時間加熱保持後、200℃ま
で約1℃/秒で冷却し、熱処理して得られたものであ
る。図1において、8の黒または黒灰色部はα相、9の
白色部はβ相である。
装Al−Zn系合金めっき鋼板の腐食挙動を説明するた
めの図である。図3において、(A)は従来技術の塗装
Al−Zn系合金めっき鋼板の断面組織の模式図、
(B)はこの鋼板の腐食性雰囲気下における腐食状態を
示す模式図であり、また、(C)は本発明の塗装Al−
Zn系合金めっき鋼板の断面組織の模式図、(D)はこ
の鋼板の腐食性雰囲気下における腐食状態を示す模式図
である。図3の1〜9は、図1または図2の同じ符号に
対応しており、また10は化成処理層、11は塗膜層、
12は腐食生成物、13は端面である。
板のめっき層組織は、図2や図3(A)に見られるよう
に、アルミリッチ部3と亜鉛リッチ部4が偏在し、かつ
亜鉛リッチ部4があたかも石垣状に積層したアルミリッ
チ部3の間隙を埋めるような構造になっている。腐食性
雰囲気下では、図3(B)に示すように、端面13より
亜鉛リッチ部4が優先的に腐食し、端面より離れためっ
き層の内部まで腐食が進行する。鋼板の切断端部を犠牲
防食するので、端面からの赤錆の発生が抑制されるが、
腐食が進行した領域で発生した水素ガスや腐食生成物に
より塗膜が押し上げられるため、図に示すように塗膜が
凹凸状態になり、エッジクリープ幅が比較的広くなる。
き鋼板のめっき層組織は、図1や図3(C)に見られる
ように、β相9がα相マトリックス8中に微細に分散し
た組織を呈している。腐食性雰囲気下では、図3(D)
に示すように、端面13から全体的に均一に腐食が進行
するため、前記した従来技術の塗装鋼板に見られるよう
な端面より離れためっき層の内部で腐食が起こらないの
で、エッジクリープ幅が比較的狭くなる。また、鋼板の
切断端部は犠牲防食されるので、端面からの赤錆発生が
抑制される。
リッチ部をα相として、β相をα相マトリックス中に微
細に分散させることにより、従来技術の塗装Al−Zn
系合金めっき鋼板の問題点である端面からのエッジクリ
ープを抑制することができる。
であり、β相は出来るだけ均一に分散させるのが好まし
い。また、β相の粒径は0.01〜1μmが好ましい。
t%以下を含む必要がある。Alが75wt%を超える
場合は母材鋼板に対する犠牲防食性が不充分になり、端
面から赤錆が発生しやすく耐食性が低下する。また、A
lが20wt%未満の場合、Alの耐食性が充分に発揮
できなくなり、β相が短時間で腐食し消失してしまうた
め、端面に赤錆が発生しやすく長期にわたる耐食性が得
られない。
Al−Zn系合金めっきに、Si、Fe、Ti、Sr、
V、Mg、Cu、Sn、Cr等の成分元素を1種類以上
添加する場合がある。本発明のZn−Al系合金めっき
には、前記目的のための成分元素を10wt%を超えな
い範囲で添加したものを含む。
っき鋼板の母材となる鋼板に特に制限はなく、常法によ
り製造した鋼板を使用することができる。
は、常用される溶融亜鉛めっき設備を利用して、溶融め
っき浴成分をAlを20wt%以上75wt%以下含む
溶融Al−Zn系合金めっき浴により、常法により鋼板
に浸漬めっきを施した後、めっき層の均一化処理を行
い、めっき層のAlリッチ相からβ相を析出させて、め
っき層をα相のマトリックスとこの中にβ相を微細に分
散した組織とすることにより得られる。
鈍炉でめっき層を熱処理し、引き続いて炉内で徐冷する
方法によることができる。焼鈍炉はバッチ焼鈍炉でも連
続焼鈍炉でもよく、めっき鋼板を焼鈍できる炉であれば
その設備を特に限定するものではない。可能なら、めっ
きラインでめっきに引き続き行う均一化処理であっても
よい。また、熱処理の雰囲気も特に限定するものではな
い。
る。調質圧延は、熱処理前後の一方または両方で施して
もよい。なお、必要に応じて、めっき層の性状を調整す
るために、Si、Fe、Ti、Sr、V、Mg、Cu、
Sn、Cr等の成分元素を10wt%を超えない範囲で
めっき浴に添加してもよい。
より塗装を施して本発明の塗装鋼板を得る。通常、均一
化処理後のめっき鋼板に、脱脂処理、必要に応じて更に
酸洗を施し、次いでクロメート処理やリン酸塩処理など
の化成処理を施して化成処理層を形成した後、塗装を施
す。
接塗装することも可能であるが、耐食性や塗膜密着性を
向上させるために、塗装鋼板に通常用いられる下塗り塗
料、すなわちプライマーを塗装して焼き付けた上に上塗
り塗料を塗装することが望ましい。また、下塗り塗料に
は耐食性や耐磨耗性を向上させるために防錆顔料または
防錆顔料+骨材を含有させることが好ましい。
塗膜厚が5μm未満では、塗膜中の骨材の保持が困難に
なったり、塗膜の耐候性低下を招くので好ましくない。
一方、40μmを超えると、塗装作業時の低下や塗膜外
観の低下を招き、さらにコストの上昇を招くため好まし
くない。
ているロールコーター法、カーテンフローコーター法、
スプレー塗装、はけ塗り等の塗装方法を適用できるが、
塗装鋼板の塗装においてはロールコーター法が最も一般
的である。
0〜180秒間加熱して鋼板温度を200℃以上に到達
させることによって行われる。焼付時間30秒未満では
樹脂成分の溶融硬化が不十分であり、一方、180秒を
超えると下塗り塗料成分を含めた塗料の熱劣化が始ま
り、いずれの場合にも塗料本来の性能が発揮されなくな
るため好ましくない。焼付時の加熱方式については特別
な制限はなく、熱風加熱方式、高周波加熱方式等の方法
を適用できる。
母材鋼板として、溶融亜鉛めっき設備で、表1に記載し
たAl重量%、およびこのAl量の3%のSiと残部が
Zn及び不可避不純物からなるめっき浴で合金めっきを
行い、めっき付着量を片面で約75g/m2 のAl−Z
n系合金めっきを行った。
〜No.11については、バッチ焼鈍炉において大気雰
囲気中で350℃で24時間加熱保持後、200℃まで
約1℃/秒で冷却し、熱処理した。また、比較のため
に、No.6およびNo.12についてはめっき後の熱
処理を行わなかった。
処理を付着量が金属クロム換算で30mg/m2 になる
ように施し、次いで、下塗り塗料としてエポキシ樹脂系
塗料を乾燥塗膜厚は5μmになるように塗布した後、約
200℃で60秒間焼き付け、次いで、上塗り塗料のベ
ース塗料として、ポリエステル樹脂:メラミン樹脂=
8:2(重量比)のポリエステル系塗料(日本油脂
(株)製プレカラーNo.HD0030ブラウン)、ま
たはポリフッ化ビニリデン樹脂:アクリル樹脂=8:2
(重量比)のフッ素樹脂系塗料(日本油脂(株)製プレ
カラーNo.8800ブラウン)を用いて塗装を施し
た。
の任意の位置から長さ150mm、幅70mmの試験片
を採取し、この試験片の三辺のエッジと裏面をテープで
シールした後、JIS−Z2371に規定される塩水噴
霧試験を所定時間行った後、耐エッジクリープ性、端面
耐食性を調査した。
い端面からの塗膜のふくれ幅により、端面耐食性は、端
面の赤錆発生状況を目視観察して、赤錆発生の認められ
ないものを「○」、赤錆が発生したものを「×」と評価
した。
組織が、図1に見られるようにα相マトリックス中に微
細分散したβ相の組織となっているものを「○」、図2
に見られるようにアルミリッチ部と亜鉛リッチ部が偏在
した組織となっているものを「×」とした。耐エッジク
リープ性、端面耐食性、めっき層組織の調査結果を表1
に併せて示す。
プ性がともに優れている。β相が微細に分散していない
従来例のNo.6、No.12は、端面耐食性は良好で
あるが、耐エッジクリープ性が劣る。Al含有量が、本
発明範囲を外れる比較例のNo.1、No.5、No.
7、No.11は、耐エッジクリープ性は良好である
が、端面耐食性が劣る。
ば、従来の塗装Al−Zn系合金めっき鋼板の問題点で
あった耐エッジクリープ性を大幅に改善することができ
る。
層組織を示す図面代用写真。
き層組織を示す図面代用写真。
食挙動を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 Alを20wt%以上75wt%以下含
むAl−Zn系合金めっき層を有する塗装Al−Zn系
合金めっき鋼板であって、前記めっき層の組織がα相マ
トリックスとその中に微細分散したβ相からなることを
特徴とする耐エッジクリープ性に優れた塗装Al−Zn
系合金めっき鋼板。
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KR102153172B1 (ko) * | 2018-08-30 | 2020-09-07 | 주식회사 포스코 | 열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법 |
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