JP5404126B2 - 耐食性に優れたZn−Al系めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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〔めっき要件〕
めっき層全体の平均組成においてAl、SiおよびMgの含有量が、質量%でAl:25〜75%、Si:1〜10%、Mg:0.5〜6%となるように、第1および第2の溶融めっきにおける浴組成およびめっき付着量をそれぞれ設定する。
めっき原板となる基材鋼板としては、従来一般的にZn系めっき鋼板、Al系めっき鋼板、Zn−Al系めっき鋼板などの溶融めっき鋼板の基材として使用されている各種鋼板が適用可能である。用途に応じて種々の鋼種が選択され、ステンレス鋼を適用することもできる。
第1の溶融めっきは、質量%でSi:1〜12%、Zn:0〜10%、残部Alおよび不可避的不純物からなる「Al系めっき」とする。ただし、第1の溶融めっきにおける浴組成およびめっき付着量は、第1のめっき層と第2のめっき層からなる重層めっき層における平均組成が後述の範囲となるように設定する必要がある。
第2の溶融めっきは、質量%でAl:3〜22%、Mg:1〜10%、Si:0〜2%、Ti:0〜0.1%、B:0〜0.05%、残部Znおよび不可避的不純物からなる「Zn−Al−Mg系めっき」とする。ただし、第2の溶融めっきにおける浴組成およびめっき付着量は、第1のめっき層と第2のめっき層からなる重層めっき層における平均組成が後述の範囲となるように設定する必要がある。
以上のようにして重層構造のめっき層を形成したのち、加熱による拡散処理を行う。この加熱処理は実際のめっきラインにおいては、第2の溶融めっき後に引き続き加熱炉を通過させることにより実施することが可能である。加熱温度は550〜650℃の範囲とする。この温度域は、第2めっき層を溶融させて第1めっき層と反応させることで、第1めっき層中に新たに溶融したZnリッチ部を生成させる温度域であり、Siリッチ部は溶融しない温度域である。本発明ではめっき層中に溶融したZnリッチ部を生成させて、厚さ方向におけるめっき層組織の均一化を図る。その際、重層めっき層中のAlリッチ部も溶融して構わない。ただし、未溶融のSiリッチ部と溶融状態となった液相中のMgが反応すると、Siリッチ部にMg2Siが形成される恐れがあるので、加熱時間はできるだけ短時間とすることが望ましい。
拡散処理によって得られる最終的なめっき層(目的とするめっき層)の平均組成は、Al、SiおよびMgの含有量が、質量%でAl:25〜75%、Si:1〜10%、Mg:0.5〜6%となるようにする。第2の溶融めっきでTi、Bの1種または2種を添加する場合は、Ti、Bの1種または2種を合計0.1%以下の範囲で含有して構わない。残部元素はZnおよび不可避的不純物である。
基材鋼板として板厚0.8mmの普通鋼冷延鋼板(C含有量:0.04質量%)を用意した。この基材鋼板をめっき原板として、溶融Al系めっきラインを用いて第1の溶融めっきを施し、片面あたりのめっき付着量75g/m2の溶融Al系めっき鋼板を得た。次いで、このめっき鋼板を原板として、溶融Zn−Al−Mg系めっきラインを用いて第2の溶融めっきを施し、片面あたりのめっき付着量60g/m2の第2めっき層を有する重層めっき鋼板を得た。めっき浴組成はそれぞれ以下のとおりである。
(第1めっき浴)
質量%でSi:9%、Zn:0%、残部Alおよび不可避的不純物
(第2めっき浴)
質量%でAl:6%、Mg:3%、Si:0.025%、Ti:0.02%、B:0.005%、残部Znおよび不可避的不純物
この場合、めっき層全体の平均組成においてAl、SiおよびMgの含有量は以下のようになる。
(平均組成)
質量%でAl:53.2%、Si:5.0%、Mg:1.3%
分析位置1; Zn:36.0%、Al:64.0%、Si:0%、Mg:0%
分析位置2; Zn:0%、Al:0%、Si:100%、Mg:0%
分析位置3; Zn:91.7%、Al:2.9%、Si:0%、Mg:5.4%
分析位置4; Zn:0%、Al:0%、Si:100%、Mg:0%
分析位置5; Zn:90.5%、Al:2.8%、Si:0%、Mg:6.7%
Znリッチ部(分析位置3、5)にはMg濃度4.5%以上の領域があり、Siリッチ部(分析箇所2、4)は金属Si相であると考えられる。
1浴めっきにて製造されためっき鋼板として、Si含有Zn−Al系めっき鋼板(Zn−55%Al−1.5%Si合金めっき鋼板)、およびMg・Si含有Zn−Al系めっき鋼板(Zn−55%Al−1.5%Si−2%Mg合金めっき鋼板)を用意した。図7に、これらについてのめっき層断面のSEM写真を示す。図7中にはアルファベットで示した位置のEDX分析結果(質量%)を併記した。いずれもめっき層の断面組織はZnリッチ部、Alリッチ部およびSiリッチ部で構成されている。ただし、Mgを含有するものにおいては、MgはSiリッチ部に最も多く存在しており、別途X線回折を行ったところ、Mg2Si相の存在が認められた。
上記の本発明例および従来例のめっき鋼板から耐食性試験片を切り出し、複合サイクル腐食試験(CCT)に供した。試験片の寸法は75mm×150mm×板厚であり、ここではめっき面の耐食性を比べるために、切断端面と裏面全面を絶縁性テープにより被覆した。CCT条件はJIS H8502の中性塩水噴霧サイクル試験に準拠したもので、「塩水噴霧(5%NaCl水溶液、35℃)2h→乾燥(60℃、25%RH)4h→湿潤(50℃、98%RH)2h」のサイクルを1サイクルとするものである。150サイクル終了後に腐食生成物を液温70℃の10%塩化アンモニウム水溶液にて除去し、試験前との質量差から腐食減量を求めた。
その結果、腐食減量は以下のとおりであった。
1浴めっきによるSi含有Zn−Al系めっき鋼板; 31g/m2
1浴めっきによるMg・Si含有Zn−Al系めっき鋼板; 23g/m2
本発明例のMg・Si含有Zn−Al系めっき鋼板; 12g/m2
本発明例のものは、従来の1浴めっきによるMg・Si含有Zn−Al系めっき鋼板に比べ、めっき面の耐食性が顕著に改善された。
Claims (4)
- 平均組成が質量%でAl:25〜75%、Si:1〜10%、Mg:0.5〜6%、残部Znおよび不可避的不純物であるZn−Al系めっき層を有するめっき鋼板であって、当該めっき層は、Znリッチ部、Alリッチ部およびSiリッチ部からなり、Znリッチ部にはMg濃度4.5質量%以上の領域があり、Alリッチ部およびSiリッチ部にはMg濃度4.5質量%以上の領域が観測されない組織状態を呈する耐食性に優れたZn−Al系めっき鋼板。
- Zn−Al系めっき層の平均組成が質量%でAl:25〜75%、Si:1〜10%、Mg:0.5〜5%であり、さらにTi、Bの1種または2種を合計0.1%以下の範囲で含有し、残部Znおよび不可避的不純物である請求項1に記載のZn−Al系めっき鋼板。
- 鋼板片面当たりのめっき付着量が30〜200g/m2である請求項1または2に記載のZn−Al系めっき鋼板。
- 鋼板を基材として、下記めっき要件を満たすように、質量%でSi:1〜12%、Zn:0〜10%、残部Alおよび不可避的不純物からなる第1の溶融めっきを施して第1めっき層を形成させ、その上に質量%でAl:3〜22%、Mg:1〜10%、Si:0〜2%、Ti:0〜0.1%、B:0〜0.05%、残部Znおよび不可避的不純物からなる第2の溶融めっきを施して第2めっき層を形成させることにより重層めっき鋼板を製造し、その後、当該重層めっき鋼板を、加熱温度:550〜650℃、加熱時間:均熱0〜5秒の条件で加熱し、第2めっき層を溶融させて第1めっき層と反応させることにより第1めっき層中に新たに溶融したZnリッチ部を生成させ、第2の溶融めっきに由来するZnおよびMgがめっき層の厚み全域に分布したのち冷却する耐食性に優れたZn−Al系めっき鋼板の製造方法。
〔めっき要件〕
めっき層全体の平均組成においてAl、SiおよびMgの含有量が、質量%でAl:25〜75%、Si:1〜10%、Mg:0.5〜6%となるように、第1および第2の溶融めっきにおける浴組成およびめっき付着量をそれぞれ設定する。
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