亜鉛系２層めっき鋼材およびその製造方法
【課題】経済的なめっき手法であり、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性・抵抗溶接性に優れる鉄鋼材料を提供すること。
【解決手段】本発明に係る亜鉛系２層めっき鋼材は、２層からなるめっきを有し、下層側めっき層を、めっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきとし、上層側めっき層を、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきとした。
【解決手段】本発明に係る亜鉛系２層めっき鋼材は、２層からなるめっきを有し、下層側めっき層を、めっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきとし、上層側めっき層を、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材表面に複層からなるめっきを有する耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性に優れる鉄鋼材料とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、家電、建設、土木など分野を問わず、耐食性の向上を目的にＺｎやＡｌ、もしくはそれらの合金をめっきした鋼材の使用が一般化している。一方で、鋼材には、その使用目的に応じて、曲げや成形などの加工性、塗装性、耐疵付き性など耐食性以外の特性も求められている。
【０００３】
しかしながら、耐食性を高めるためにめっきの付着量を増やしたり、合金化させたりすることは、必ずしも加工性や塗装性、耐疵付き性などに有利に働くとは限らない。ＺｎやＡｌは疵付きやすく、また塗装性に優れるとは言いがたい。また、界面に生成するＦｅとの合金層は硬く、加工性に劣る。
【０００４】
このように相反する特性を満たすために、いくつかの複層めっき方法が提案されている。
【０００５】
例えば、以下の特許文献１では、耐食性と電着塗装性を両立する、内層にＺｎが４０％以上のＺｎ−Ｆｅ層、表面層にはＺｎが４０％以下のＺｎ−Ｆｅ層を有するめっき鋼材が、提案されている。他にも、以下の特許文献２のように、内層を防食めっきとし、表層に電気めっきでＦｅ系めっきを施すことで、電着塗装性を高めている方法がある。
【０００６】
また、以下の特許文献３および特許文献４のように、Ｆｅではなく、表層にＮｉを含む電気めっきを施すことで、加工性と耐食性を両立する方法も提案されている。Ｚｎ−Ｆｅ系以外では、内層がＡｌを０．１５％から３０％の範囲で含むＺｎ系めっきであり、表層にＴｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌを含むＺｎ系めっきを施すことで、耐食性と加工性を両立できることが、以下の特許文献５に示されている。
【０００７】
特性面からの必要性だけではなく、難製造性のめっきを施す方法としての複層めっきも存在する。例えば、以下の特許文献６には、溶融Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉめっきを溶融Ｚｎめっき上に施す方法が示されており、以下の特許文献７には、めっき層と地鉄層の界面に２０μｍ以下のＦｅ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金層を形成する方法が示されている。
【０００８】
また、以下の特許文献８のように、明確に複層ではないものの、電気Ｚｎ−Ｆｅめっき上に溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｉめっきをすることで、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金めっきとすることで耐食性と加工性を両立する方法があり、以下の特許文献９のように、電気Ｚｎ−Ｆｅめっき上にＡｌ−Ｓｉを拡散さえる方法で、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉめっきとして、耐食性と加工性を両立する方法もある。耐食性と加工性を両立させる方法としては、以下の特許文献１０のような、下層をＡｌ系合金、上層に高融点合金もしくは酸化物層を設けためっきも存在する。
【０００９】
これらの方法は、いずれも２回の被覆工程を経ることで複層もしくは合金層を形成することで特性の両立を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５６−１３３４８８号公報
【特許文献２】特開昭５６−１４２８８５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２０７５９７号公報
【特許文献４】特開昭６１−２１０１９８号公報
【特許文献５】特開昭６１−１７９８６１号公報
【特許文献６】特開平５−１４８６６８号公報
【特許文献７】特開２００２−０２０８５０号公報
【特許文献８】特開昭６３−１４３２６９号公報
【特許文献９】特開昭６３−１３４６９０号公報
【特許文献１０】特開２０００−３４５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
複数の特性を満足させるためには、複層めっきは有効なめっきであり、実現する手法としては複数回被覆する方法が現実的である。しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の方法は、カチオン電着などの塗装性の向上を目的としてＦｅ％の高いＦｅ−Ｚｎめっきを施すものであり、上下層の加工性や耐食性の差異は少なく、塗装終了後は単一層のＺｎ−Ｆｅめっきと大差ない。
【００１２】
また、開示されている電気めっきは、溶融めっきに比べてコストがかかる、表層の耐食性を上げるためにアルミニウムやマグネシウムなどの元素を添加できない等の欠点があり、製造面でも汎用性は低いという欠点がある。
【００１３】
特許文献３及び特許文献４の方法は、Ｎｉを電気めっきするものであって、加工性と耐食性の両立が図られているが、電気めっきではコストがかかり、特許文献１および特許文献２の方法と同じように元素の自由度は低い。Ｎｉそのものも、非常に高価な元素である。
【００１４】
特許文献５の方法は、二層とも溶融めっきで行うために、電気めっき法のような欠点は無い。しかしながら、溶融めっきを繰り返すために、後からめっきする上層側めっきの融点が下層側めっきの融点よりも高いめっきを施すことは容易ではない。特許文献５に記載されているような添加元素範囲ならば問題はないが、例えばＦｅの比率を高めることは難しく、耐食性を高めるだけならば記載の方法でよいが、他の特性、例えば耐疵付き性、塗装性などを上層側めっきが担保するめっきは、得られない。
【００１５】
特許文献６および特許文献７の方法は、二段めっきといわれる方法であり、上層側めっきで耐食性を向上させ、下層側めっきで密着性と上層めっきのめっき性を向上させためっきである。かかるめっきは、複数の機能を積極的に発揮するめっきではなく、また、一層めっきと特性は変わるところはなく、複数の機能を十分満足しためっきではない。
【００１６】
特許文献８および特許文献９の方法におけるめっきも、二回めっき後に拡散法で形成された難めっき材のめっきであり、その特性は、上層側めっきでのみで決まり、下層側めっきが重要な特性を担うめっきではなく、複層の特性を十分発揮するめっきではない。
【００１７】
特許文献１０の方法におけるめっきは、複数の機能を持たせた画期的なものといえるが、上層側めっきの組成は、塗装性、抵抗溶接性などに有効な機能を発揮する元素とは言えない。また、酸化物は抵抗溶接ができないという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、経済的なめっき手法であり、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性・抵抗溶接性に優れる鉄鋼材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、耐食性、加工性、塗装性、耐疵付き性に優れためっき層を持つ鉄鋼材料の製造技術に係り、種々の検討を行った。前述のように、耐食性と加工性、塗装性、疵付き性は相反する面が多く、両立しにくい特性である。
【００２０】
上記課題を解決するために、発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の（１）〜（８）を要旨とする発明に至った。これは、複層めっきとし、耐食性を維持しつつ、上層めっきに耐疵付き性を、下層めっきに加工性を付与するめっきを施す方法を見出したことによるものである。
【００２１】
（１）２層からなるめっきを有する鋼材であって、下層側めっき層がめっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきであり、上層側めっき層が、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきであることを特徴とする、亜鉛系２層めっき鋼材。
（２）前記下層側めっき層が、めっき成分として、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、（１）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
（３）前記下層側めっき層の融点が、前記上層側めっき層の融点未満であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
（４）鋼板上に、Ａｌを質量％で０．１〜１０％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物であるめっき層（第一めっき）を設けたのち、さらに、Ａｌを質量％で５〜２５％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融めっき浴に浸漬してめっき（第二めっき）を施すことを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（５）前記第一めっきを、溶融めっき法によって形成することを特徴とする、（４）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（６）前記第一めっきを形成した後に、加熱合金化処理を施すことを特徴とする、（４）または（５）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（７）前記第二めっきの溶融めっき浴の浴温が、前記第一めっきの融点未満であることを特徴とする、（４）〜（６）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（８）前記第二めっきのめっき浴は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、（４）〜（７）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性を同時に満足する鉄鋼材料を効率よく提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る亜鉛系２層めっき鋼材の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
なお、本発明で述べる融点とは、固相から液相が生じる温度である。単一元素から成るめっきの場合はその元素の融点であり、合金元素の場合には固相線の温度である。固相線を超えた場合には液相と固相が共存することになるが、本発明では、融点を超えた状態とみなす。
【００２６】
また、本発明で述べる上層めっきとは、表面に接するめっきを意味し、下層めっきとは、鋼材に接するめっきを意味する。
【００２７】
まず、本発明の実施形態に係る鋼材について説明する。本発明に供される鋼材は特に成分が規定されるものではなく、また形状も特に規定しない。本発明の実施形態では、鋼板、鋼管、形鋼、線材など、種々の形態をとることが可能である。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に係る二層めっきの効果について、説明する。
【００２９】
加工性に優れためっきとは、加工に追随して変形し、割れが発生しないことが望ましいが、そのようなめっきは柔らかく、耐疵付き性には不利である。耐疵付き性を上げるために硬くすると、めっきは割れやすく、加工部の耐食性が低下する。本発明に係る二層めっきは、これら相反する機能を、上層めっきの硬質で耐疵付き性に優れる亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきと、下層めっきの柔らかく加工追随性に優れる亜鉛−アルミニウム合金めっきとに分担させることで、同時に実現させることを可能としためっきである。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係るめっき中に存在する元素の機能について述べる。なお、本明細書において特に断りのない場合、％は質量％を表わす。
【００３１】
本発明の実施形態に係る上層側めっきは、めっき付着量の全量に対して、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきである。
【００３２】
上層側めっきは、耐食性を持ちつつ、耐疵付き性、溶接性、塗装性に優れることが必要であり、このことから、耐食性に優れるＺｎを基本組成とする。
【００３３】
そして、Ｆｅは、ＺｎとＦｅ−Ｚｎ合金を形成してめっき層の硬度を高くし、耐疵付き性を向上させる。また、めっきの融点が上昇し、スポット溶接などの溶接性も向上する。さらに、Ｆｅ−Ｚｎ合金は、純Ｚｎと比較して塗装との密着性もよく、加えて塗装後の耐食性も向上させる。そのため、上層めっき中にＦｅ−Ｚｎ合金が存在することで、塗装後耐食性に優れ、耐疵付き性、溶接性にも優れる表面を実現することが出来る。
【００３４】
これらの効果は、めっき層中のＦｅが２％未満では現れないため、上層側めっき中におけるＦｅの濃度は、２％以上であることが必要である。また、めっき層中のＦｅの濃度が３０％を超えると効果は飽和するため、上層側めっき中におけるＦｅの濃度は、３０％以下であることが必要である。
【００３５】
Ａｌは、耐食性向上のために必要な元素であり、耐食性向上効果を得るためには、めっき層中に０．１％以上含まれることが必要である。なお、めっき層中にＡｌが過度に存在すると加工性を悪化させるため、上層側めっき中におけるＡｌの濃度は、１０％以下であることが必要である。
【００３６】
下層側めっきは、めっき付着量の全量に対して、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきである。下層側めっきは、耐食性と加工性に優れるめっきであることが必要である。特に、硬質な上層側めっきに加工による割れが生じても、下層側めっきが加工に追従することで割れの成長を止め、かつ上層めっきの割れ部においても耐食性を維持できることが重要である。そのため、下層めっきには、耐食性に優れ、また延性にも優れる元素であるＺｎもしくはＺｎ合金を主成分とする。
【００３７】
そして、Ａｌは、耐食性を向上させる元素である。耐食性向上のためには、下層めっき中にＡｌを５％以上含有させることが必要である。しかし、Ａｌ濃度が高くなりすぎるとめっきの犠牲防食性が低下し、まためっきの融点が上昇することから、めっきの犠牲防食性を維持し、また融点上昇による取り扱いの不便さを考慮して、下層側めっき層のＡｌ濃度は２５％以下とすることが必要である。
【００３８】
さらに、耐食性を向上させる目的で、下層めっきには、Ｍｇ、Ｓｉを添加することが可能である。その場合には、Ｍｇの機能を発現するために、質量％で、少なくとも、０．０１％添加することが好ましい。Ｍｇの増加と共に耐食性は向上するが、加工性がやや低下する。必要な加工性を維持するためには、Ｍｇの上限濃度を５％とすることが好ましい。Ｓｉは、耐食性を向上させると共に、めっき層へのＦｅの拡散を抑制し、加工性の低下を防ぐ効果がある。Ｓｉの添加による効果を発現させるためには、少なくとも０．０１％添加することが好ましい。また、Ｓｉの濃度が３％を超えると効果が飽和するので、Ｓｉの上限濃度は、３％とすることが好ましい。
【００３９】
なお、めっき成分の分析方法は限定されるものではないが、例えば、定量ＧＤＳ（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：グロー放電発光分光分析）により上層めっきおよび下層めっきの成分を定量することができる。
【００４０】
本発明の実施形態に係るめっきの膜厚は、特に限定するものではないが、上層めっきの膜厚については、耐疵付き性、塗装性を担保する目的から、少なくとも１μｍ以上とすることが好ましい。また、上層めっきの膜厚の上限は、加工時の剥離を防ぐために３０μｍ以下とすることが好ましい。下層めっきの膜厚は、耐食性を維持する目的から、１μｍ以上とすることが好ましい。上限については特に必要とされる特性はないが、コスト、生産性の観点から、実質的に５０μｍ程度を上限とすることが好ましい。
【００４１】
本発明の実施形態に係るめっきの製造方法は、特に限定するものではなく、上層めっき、下層めっきともに、溶融めっき法、電気めっき法、気相めっき法など既存の方法で製造することができ、また、これらを組み合わせてめっきを製造することも可能である。特に、溶融めっき法によって製造することがコスト面で有利であり、望ましいといえる。
【００４２】
しかしながら、溶融めっき法で複層めっきを施す際、下層めっきが上層めっきよりも融点の低いめっきである場合には、下層めっきを施した後に、上層めっきを通常の溶融めっき法で施す方法では、上層めっきの融点が高く、下層めっきが再溶融してしまう、もしくは加工性を持たせるべき下層めっきが合金化し加工性が低下するなどの困難な問題があり、めっきの種類が自由に選定できない。
【００４３】
そこで、発明者は鋭意検討を行い、上層めっきとなる第一めっき層を形成した後に、下層めっきとなる第二めっきを溶融めっき法で行うことで、第二めっきの成分が第一めっき層の下部に浸透する現象により、目的とする亜鉛系２層めっきを製造することが可能であることを見出した。
【００４４】
例えば、まず、鋼材に、上層めっきとなる第一めっき層としてＺｎめっきを施す。このめっき方法は、電気めっき、溶融めっきいずれの方法でもよい。
【００４５】
電気めっきの場合には、めっき後加熱処理することで、第一めっき層中のＦｅ濃度を所定の範囲になるようにする。
【００４６】
溶融めっき法で行う場合には、めっき浴温を通常のＺｎめっき（例えば４５０℃程度）より高めに設定する、めっき時間（通常３〜５ｓｅｃ程度）を長めにする、もしくは、めっき後加熱処理する、または、これらを組み合わせて処理することで、鋼材からのＦｅの拡散による合金化反応を促進させて、第一めっき層中のＦｅ濃度を所定の範囲になるようにする。
【００４７】
その後、この鋼材を、Ｚｎ−Ａｌ合金、さらには必要に応じてＭｇやＳｉ等の添加元素を所定の割合で含有する第二めっき浴に浸漬して、めっきを施す。ここで、第二めっき浴の浴温は、第一めっき層の融点よりも低くなっている。このとき、第一めっき層の融点よりも低い融点（第１めっき層の融点未満の融点）を持つ第二めっき浴に第一めっき層が設けられた鋼板を浸漬させることで、第一めっき層に生じたクラックから第二めっき浴の成分が第一めっき層と鋼材の界面に侵入して下層めっき層を形成し、その結果、第一めっき層が上層めっきとなる。また、このとき、上層となる第一めっき層には第二めっき浴からＡｌが拡散して、上層は、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金めっきとなる。なお、各めっき層の融点は、示唆熱測定装置を使用して、目的組成の合金の昇温時の吸熱ピークを測定することで決定可能である。
【００４８】
ここで、第二めっき浴は、めっき浴中の溶融成分全体に対して、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物を含む。また、第二めっき浴は、必要に応じて、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含んでもよい。
【００４９】
図１は、このような方法で作成された２層めっきの断面写真である。上層は、第一めっきで形成されたＺｎ−Ｆｅ合金めっき中に第二めっきのＡｌ成分が拡散して生成したＺｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金層である。下層は、第二めっきで形成されたＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき層である。
【００５０】
最後に、最表層に残った第二めっき成分を凝固する前に除去する。めっき成分の除去は特に限定しないが、強力なガスワイピング、機械的にこすり落とすパッドワイピング、ロールによる絞り、もしくは遠心分離法によるたれ切り等の方法によって、行うことができる。
【００５１】
このような方法により、目的とする亜鉛系２層めっきを製造することができる。
【００５２】
なお、第一めっきが溶融めっき法で形成される場合、第一めっき後、急冷してクラックの発生を促進することで、本発明に係る亜鉛系２層めっきをより容易に製造することが可能である。また、下層めっきの厚みは、第二めっき浴への浸漬時間を調整することで制御できる。
【００５３】
本発明の実施形態に係る方法で製造された上層めっきの組織は、Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき組織にＡｌが浸透してできたものであり、元素分析を実施すると、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌが微細に入り組んだ構造をしている。
【００５４】
下層めっきの組織は、冷却速度が遅い場合はＡｌの含有率によるが、Ａｌの粒状組織がＺｎのマトリックス中に存在する形態をしている。
【００５５】
本発明に係る亜鉛系２層めっき鋼材は、耐食性、塗装後耐食性、耐疵付き性、溶接性、加工性を同時に満足する鋼材として、建材などに使用できる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明が以下に示す実施例に限定されるわけではない。
【００５７】
板厚１．６ｍｍのＳＰＣＣ（ＪＩＳ Ｇ３１４１）を脱脂、酸洗後、７ｍａｓｓ％ＮＨ４Ｃｌ水溶液（６０℃）に１０ｓｅｃ浸漬後、乾燥させた。その後、表１に示す条件で、溶融めっき法によりめっきを施し、めっき付着量を所定量に調整した。その後、直ちに表２に示す条件でめっきを施した。めっき後直ちにパッドの押し付けによるワイピングを行い、表層のめっきを除去した。
【００５８】
めっき層の成分分析は、ＧＤＳにより全厚の分析を行い、並行して、めっき全層をインヒビター入りの１０％塩酸で剥離し、ＩＣＰ発光分光分析によって全めっき成分を定量した。ＩＣＰ発光分光分析による各元素の成分比とＧＤＳの全厚での各元素の積分強度から検量線を作成し、その後、上層めっきと下層めっきの成分を定量する方法によって求めた。また、めっき層の融点は、目的組成の合金を、示唆熱測定装置（セイコウ電子工業ＴＧ／ＤＴＡ２００）を使用して、昇温時の吸熱ピークを測定することで決定した。
【００５９】
めっき後の試験片は、平面部と９０度曲げ部の耐食性については、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）を行い、赤錆発生までの時間を評価した。評価基準は、以下の通りである。
【００６０】
◎：赤錆発生までの時間が１４４０時間以上
○：赤錆発生までの時間が９６０時間以上、１４４０時間未満
×：赤錆発生までの時間が９６０時間未満
【００６１】
また、塗装後耐食性は、化成処理（日本ペイント：ＳＤ５３５０、膜厚２μｍ）後、電着塗装（日本ペイント：パワーニクス１１０、塗膜厚２０μｍ）を行い、カット傷を付与した後、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）を９６０時間行って、その後に、膨れ幅を測定した。評価基準は、以下の通りである。
【００６２】
◎：膨れ幅が１．０ｍｍ未満
○：膨れ幅が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満
×：膨れ幅が２．０ｍｍ以上
【００６３】
表層の硬度は、めっき表面のビッカース硬度（ＪＩＳ Ｚ２２４４）を測定することで決定した。
【００６４】
スポット溶接試験は、以下に示す溶接条件によりスポット溶接時の連続打点数を調査して行った。電極は、先端径４．５ｍｍφ、先端角１２０度、外径１３ｍｍφのＣｕ−Ｃｒ製電極を使用した。５０Ｈｚ電源により、１０サイクルの通電を行った。１．７ｋＮの加圧力で通電前３０サイクル、通電後１０サイクル、アップダウンスロープなしで加圧した。なお、連続打点性調査における溶接電流値は、板厚をｔ（ｍｍ）とした時の４（ｔ）０．５で示されるナゲット径が得られる電流値Ｉ１（ｋＡ）及び溶着電流値Ｉ２（ｋＡ）の平均値を用い、４（ｔ）０．５のナゲット径が維持された最大打点数を求めた。評価基準は、以下の通りである。
【００６５】
○：連続打点数＝２０００点以上
×：連続打点数＝２０００点未満
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
得られた結果を、表３に示す。表３より、本発明に従って複層めっきをすることで、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性を同時に満足する鉄鋼材料が製造できることがわかる。
【００６９】
【表３】
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材表面に複層からなるめっきを有する耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性に優れる鉄鋼材料とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、家電、建設、土木など分野を問わず、耐食性の向上を目的にＺｎやＡｌ、もしくはそれらの合金をめっきした鋼材の使用が一般化している。一方で、鋼材には、その使用目的に応じて、曲げや成形などの加工性、塗装性、耐疵付き性など耐食性以外の特性も求められている。
【０００３】
しかしながら、耐食性を高めるためにめっきの付着量を増やしたり、合金化させたりすることは、必ずしも加工性や塗装性、耐疵付き性などに有利に働くとは限らない。ＺｎやＡｌは疵付きやすく、また塗装性に優れるとは言いがたい。また、界面に生成するＦｅとの合金層は硬く、加工性に劣る。
【０００４】
このように相反する特性を満たすために、いくつかの複層めっき方法が提案されている。
【０００５】
例えば、以下の特許文献１では、耐食性と電着塗装性を両立する、内層にＺｎが４０％以上のＺｎ−Ｆｅ層、表面層にはＺｎが４０％以下のＺｎ−Ｆｅ層を有するめっき鋼材が、提案されている。他にも、以下の特許文献２のように、内層を防食めっきとし、表層に電気めっきでＦｅ系めっきを施すことで、電着塗装性を高めている方法がある。
【０００６】
また、以下の特許文献３および特許文献４のように、Ｆｅではなく、表層にＮｉを含む電気めっきを施すことで、加工性と耐食性を両立する方法も提案されている。Ｚｎ−Ｆｅ系以外では、内層がＡｌを０．１５％から３０％の範囲で含むＺｎ系めっきであり、表層にＴｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌを含むＺｎ系めっきを施すことで、耐食性と加工性を両立できることが、以下の特許文献５に示されている。
【０００７】
特性面からの必要性だけではなく、難製造性のめっきを施す方法としての複層めっきも存在する。例えば、以下の特許文献６には、溶融Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉめっきを溶融Ｚｎめっき上に施す方法が示されており、以下の特許文献７には、めっき層と地鉄層の界面に２０μｍ以下のＦｅ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金層を形成する方法が示されている。
【０００８】
また、以下の特許文献８のように、明確に複層ではないものの、電気Ｚｎ−Ｆｅめっき上に溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｉめっきをすることで、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金めっきとすることで耐食性と加工性を両立する方法があり、以下の特許文献９のように、電気Ｚｎ−Ｆｅめっき上にＡｌ−Ｓｉを拡散さえる方法で、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉめっきとして、耐食性と加工性を両立する方法もある。耐食性と加工性を両立させる方法としては、以下の特許文献１０のような、下層をＡｌ系合金、上層に高融点合金もしくは酸化物層を設けためっきも存在する。
【０００９】
これらの方法は、いずれも２回の被覆工程を経ることで複層もしくは合金層を形成することで特性の両立を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５６−１３３４８８号公報
【特許文献２】特開昭５６−１４２８８５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２０７５９７号公報
【特許文献４】特開昭６１−２１０１９８号公報
【特許文献５】特開昭６１−１７９８６１号公報
【特許文献６】特開平５−１４８６６８号公報
【特許文献７】特開２００２−０２０８５０号公報
【特許文献８】特開昭６３−１４３２６９号公報
【特許文献９】特開昭６３−１３４６９０号公報
【特許文献１０】特開２０００−３４５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
複数の特性を満足させるためには、複層めっきは有効なめっきであり、実現する手法としては複数回被覆する方法が現実的である。しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の方法は、カチオン電着などの塗装性の向上を目的としてＦｅ％の高いＦｅ−Ｚｎめっきを施すものであり、上下層の加工性や耐食性の差異は少なく、塗装終了後は単一層のＺｎ−Ｆｅめっきと大差ない。
【００１２】
また、開示されている電気めっきは、溶融めっきに比べてコストがかかる、表層の耐食性を上げるためにアルミニウムやマグネシウムなどの元素を添加できない等の欠点があり、製造面でも汎用性は低いという欠点がある。
【００１３】
特許文献３及び特許文献４の方法は、Ｎｉを電気めっきするものであって、加工性と耐食性の両立が図られているが、電気めっきではコストがかかり、特許文献１および特許文献２の方法と同じように元素の自由度は低い。Ｎｉそのものも、非常に高価な元素である。
【００１４】
特許文献５の方法は、二層とも溶融めっきで行うために、電気めっき法のような欠点は無い。しかしながら、溶融めっきを繰り返すために、後からめっきする上層側めっきの融点が下層側めっきの融点よりも高いめっきを施すことは容易ではない。特許文献５に記載されているような添加元素範囲ならば問題はないが、例えばＦｅの比率を高めることは難しく、耐食性を高めるだけならば記載の方法でよいが、他の特性、例えば耐疵付き性、塗装性などを上層側めっきが担保するめっきは、得られない。
【００１５】
特許文献６および特許文献７の方法は、二段めっきといわれる方法であり、上層側めっきで耐食性を向上させ、下層側めっきで密着性と上層めっきのめっき性を向上させためっきである。かかるめっきは、複数の機能を積極的に発揮するめっきではなく、また、一層めっきと特性は変わるところはなく、複数の機能を十分満足しためっきではない。
【００１６】
特許文献８および特許文献９の方法におけるめっきも、二回めっき後に拡散法で形成された難めっき材のめっきであり、その特性は、上層側めっきでのみで決まり、下層側めっきが重要な特性を担うめっきではなく、複層の特性を十分発揮するめっきではない。
【００１７】
特許文献１０の方法におけるめっきは、複数の機能を持たせた画期的なものといえるが、上層側めっきの組成は、塗装性、抵抗溶接性などに有効な機能を発揮する元素とは言えない。また、酸化物は抵抗溶接ができないという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、経済的なめっき手法であり、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性・抵抗溶接性に優れる鉄鋼材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、耐食性、加工性、塗装性、耐疵付き性に優れためっき層を持つ鉄鋼材料の製造技術に係り、種々の検討を行った。前述のように、耐食性と加工性、塗装性、疵付き性は相反する面が多く、両立しにくい特性である。
【００２０】
上記課題を解決するために、発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の（１）〜（８）を要旨とする発明に至った。これは、複層めっきとし、耐食性を維持しつつ、上層めっきに耐疵付き性を、下層めっきに加工性を付与するめっきを施す方法を見出したことによるものである。
【００２１】
（１）２層からなるめっきを有する鋼材であって、下層側めっき層がめっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきであり、上層側めっき層が、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきであることを特徴とする、亜鉛系２層めっき鋼材。
（２）前記下層側めっき層が、めっき成分として、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、（１）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
（３）前記下層側めっき層の融点が、前記上層側めっき層の融点未満であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
（４）鋼板上に、Ａｌを質量％で０．１〜１０％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物であるめっき層（第一めっき）を設けたのち、さらに、Ａｌを質量％で５〜２５％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融めっき浴に浸漬してめっき（第二めっき）を施すことを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（５）前記第一めっきを、溶融めっき法によって形成することを特徴とする、（４）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（６）前記第一めっきを形成した後に、加熱合金化処理を施すことを特徴とする、（４）または（５）に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（７）前記第二めっきの溶融めっき浴の浴温が、前記第一めっきの融点未満であることを特徴とする、（４）〜（６）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
（８）前記第二めっきのめっき浴は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、（４）〜（７）のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性を同時に満足する鉄鋼材料を効率よく提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る亜鉛系２層めっき鋼材の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
なお、本発明で述べる融点とは、固相から液相が生じる温度である。単一元素から成るめっきの場合はその元素の融点であり、合金元素の場合には固相線の温度である。固相線を超えた場合には液相と固相が共存することになるが、本発明では、融点を超えた状態とみなす。
【００２６】
また、本発明で述べる上層めっきとは、表面に接するめっきを意味し、下層めっきとは、鋼材に接するめっきを意味する。
【００２７】
まず、本発明の実施形態に係る鋼材について説明する。本発明に供される鋼材は特に成分が規定されるものではなく、また形状も特に規定しない。本発明の実施形態では、鋼板、鋼管、形鋼、線材など、種々の形態をとることが可能である。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に係る二層めっきの効果について、説明する。
【００２９】
加工性に優れためっきとは、加工に追随して変形し、割れが発生しないことが望ましいが、そのようなめっきは柔らかく、耐疵付き性には不利である。耐疵付き性を上げるために硬くすると、めっきは割れやすく、加工部の耐食性が低下する。本発明に係る二層めっきは、これら相反する機能を、上層めっきの硬質で耐疵付き性に優れる亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきと、下層めっきの柔らかく加工追随性に優れる亜鉛−アルミニウム合金めっきとに分担させることで、同時に実現させることを可能としためっきである。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係るめっき中に存在する元素の機能について述べる。なお、本明細書において特に断りのない場合、％は質量％を表わす。
【００３１】
本発明の実施形態に係る上層側めっきは、めっき付着量の全量に対して、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきである。
【００３２】
上層側めっきは、耐食性を持ちつつ、耐疵付き性、溶接性、塗装性に優れることが必要であり、このことから、耐食性に優れるＺｎを基本組成とする。
【００３３】
そして、Ｆｅは、ＺｎとＦｅ−Ｚｎ合金を形成してめっき層の硬度を高くし、耐疵付き性を向上させる。また、めっきの融点が上昇し、スポット溶接などの溶接性も向上する。さらに、Ｆｅ−Ｚｎ合金は、純Ｚｎと比較して塗装との密着性もよく、加えて塗装後の耐食性も向上させる。そのため、上層めっき中にＦｅ−Ｚｎ合金が存在することで、塗装後耐食性に優れ、耐疵付き性、溶接性にも優れる表面を実現することが出来る。
【００３４】
これらの効果は、めっき層中のＦｅが２％未満では現れないため、上層側めっき中におけるＦｅの濃度は、２％以上であることが必要である。また、めっき層中のＦｅの濃度が３０％を超えると効果は飽和するため、上層側めっき中におけるＦｅの濃度は、３０％以下であることが必要である。
【００３５】
Ａｌは、耐食性向上のために必要な元素であり、耐食性向上効果を得るためには、めっき層中に０．１％以上含まれることが必要である。なお、めっき層中にＡｌが過度に存在すると加工性を悪化させるため、上層側めっき中におけるＡｌの濃度は、１０％以下であることが必要である。
【００３６】
下層側めっきは、めっき付着量の全量に対して、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきである。下層側めっきは、耐食性と加工性に優れるめっきであることが必要である。特に、硬質な上層側めっきに加工による割れが生じても、下層側めっきが加工に追従することで割れの成長を止め、かつ上層めっきの割れ部においても耐食性を維持できることが重要である。そのため、下層めっきには、耐食性に優れ、また延性にも優れる元素であるＺｎもしくはＺｎ合金を主成分とする。
【００３７】
そして、Ａｌは、耐食性を向上させる元素である。耐食性向上のためには、下層めっき中にＡｌを５％以上含有させることが必要である。しかし、Ａｌ濃度が高くなりすぎるとめっきの犠牲防食性が低下し、まためっきの融点が上昇することから、めっきの犠牲防食性を維持し、また融点上昇による取り扱いの不便さを考慮して、下層側めっき層のＡｌ濃度は２５％以下とすることが必要である。
【００３８】
さらに、耐食性を向上させる目的で、下層めっきには、Ｍｇ、Ｓｉを添加することが可能である。その場合には、Ｍｇの機能を発現するために、質量％で、少なくとも、０．０１％添加することが好ましい。Ｍｇの増加と共に耐食性は向上するが、加工性がやや低下する。必要な加工性を維持するためには、Ｍｇの上限濃度を５％とすることが好ましい。Ｓｉは、耐食性を向上させると共に、めっき層へのＦｅの拡散を抑制し、加工性の低下を防ぐ効果がある。Ｓｉの添加による効果を発現させるためには、少なくとも０．０１％添加することが好ましい。また、Ｓｉの濃度が３％を超えると効果が飽和するので、Ｓｉの上限濃度は、３％とすることが好ましい。
【００３９】
なお、めっき成分の分析方法は限定されるものではないが、例えば、定量ＧＤＳ（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：グロー放電発光分光分析）により上層めっきおよび下層めっきの成分を定量することができる。
【００４０】
本発明の実施形態に係るめっきの膜厚は、特に限定するものではないが、上層めっきの膜厚については、耐疵付き性、塗装性を担保する目的から、少なくとも１μｍ以上とすることが好ましい。また、上層めっきの膜厚の上限は、加工時の剥離を防ぐために３０μｍ以下とすることが好ましい。下層めっきの膜厚は、耐食性を維持する目的から、１μｍ以上とすることが好ましい。上限については特に必要とされる特性はないが、コスト、生産性の観点から、実質的に５０μｍ程度を上限とすることが好ましい。
【００４１】
本発明の実施形態に係るめっきの製造方法は、特に限定するものではなく、上層めっき、下層めっきともに、溶融めっき法、電気めっき法、気相めっき法など既存の方法で製造することができ、また、これらを組み合わせてめっきを製造することも可能である。特に、溶融めっき法によって製造することがコスト面で有利であり、望ましいといえる。
【００４２】
しかしながら、溶融めっき法で複層めっきを施す際、下層めっきが上層めっきよりも融点の低いめっきである場合には、下層めっきを施した後に、上層めっきを通常の溶融めっき法で施す方法では、上層めっきの融点が高く、下層めっきが再溶融してしまう、もしくは加工性を持たせるべき下層めっきが合金化し加工性が低下するなどの困難な問題があり、めっきの種類が自由に選定できない。
【００４３】
そこで、発明者は鋭意検討を行い、上層めっきとなる第一めっき層を形成した後に、下層めっきとなる第二めっきを溶融めっき法で行うことで、第二めっきの成分が第一めっき層の下部に浸透する現象により、目的とする亜鉛系２層めっきを製造することが可能であることを見出した。
【００４４】
例えば、まず、鋼材に、上層めっきとなる第一めっき層としてＺｎめっきを施す。このめっき方法は、電気めっき、溶融めっきいずれの方法でもよい。
【００４５】
電気めっきの場合には、めっき後加熱処理することで、第一めっき層中のＦｅ濃度を所定の範囲になるようにする。
【００４６】
溶融めっき法で行う場合には、めっき浴温を通常のＺｎめっき（例えば４５０℃程度）より高めに設定する、めっき時間（通常３〜５ｓｅｃ程度）を長めにする、もしくは、めっき後加熱処理する、または、これらを組み合わせて処理することで、鋼材からのＦｅの拡散による合金化反応を促進させて、第一めっき層中のＦｅ濃度を所定の範囲になるようにする。
【００４７】
その後、この鋼材を、Ｚｎ−Ａｌ合金、さらには必要に応じてＭｇやＳｉ等の添加元素を所定の割合で含有する第二めっき浴に浸漬して、めっきを施す。ここで、第二めっき浴の浴温は、第一めっき層の融点よりも低くなっている。このとき、第一めっき層の融点よりも低い融点（第１めっき層の融点未満の融点）を持つ第二めっき浴に第一めっき層が設けられた鋼板を浸漬させることで、第一めっき層に生じたクラックから第二めっき浴の成分が第一めっき層と鋼材の界面に侵入して下層めっき層を形成し、その結果、第一めっき層が上層めっきとなる。また、このとき、上層となる第一めっき層には第二めっき浴からＡｌが拡散して、上層は、Ｚｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金めっきとなる。なお、各めっき層の融点は、示唆熱測定装置を使用して、目的組成の合金の昇温時の吸熱ピークを測定することで決定可能である。
【００４８】
ここで、第二めっき浴は、めっき浴中の溶融成分全体に対して、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物を含む。また、第二めっき浴は、必要に応じて、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含んでもよい。
【００４９】
図１は、このような方法で作成された２層めっきの断面写真である。上層は、第一めっきで形成されたＺｎ−Ｆｅ合金めっき中に第二めっきのＡｌ成分が拡散して生成したＺｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金層である。下層は、第二めっきで形成されたＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき層である。
【００５０】
最後に、最表層に残った第二めっき成分を凝固する前に除去する。めっき成分の除去は特に限定しないが、強力なガスワイピング、機械的にこすり落とすパッドワイピング、ロールによる絞り、もしくは遠心分離法によるたれ切り等の方法によって、行うことができる。
【００５１】
このような方法により、目的とする亜鉛系２層めっきを製造することができる。
【００５２】
なお、第一めっきが溶融めっき法で形成される場合、第一めっき後、急冷してクラックの発生を促進することで、本発明に係る亜鉛系２層めっきをより容易に製造することが可能である。また、下層めっきの厚みは、第二めっき浴への浸漬時間を調整することで制御できる。
【００５３】
本発明の実施形態に係る方法で製造された上層めっきの組織は、Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき組織にＡｌが浸透してできたものであり、元素分析を実施すると、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌが微細に入り組んだ構造をしている。
【００５４】
下層めっきの組織は、冷却速度が遅い場合はＡｌの含有率によるが、Ａｌの粒状組織がＺｎのマトリックス中に存在する形態をしている。
【００５５】
本発明に係る亜鉛系２層めっき鋼材は、耐食性、塗装後耐食性、耐疵付き性、溶接性、加工性を同時に満足する鋼材として、建材などに使用できる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明が以下に示す実施例に限定されるわけではない。
【００５７】
板厚１．６ｍｍのＳＰＣＣ（ＪＩＳ Ｇ３１４１）を脱脂、酸洗後、７ｍａｓｓ％ＮＨ４Ｃｌ水溶液（６０℃）に１０ｓｅｃ浸漬後、乾燥させた。その後、表１に示す条件で、溶融めっき法によりめっきを施し、めっき付着量を所定量に調整した。その後、直ちに表２に示す条件でめっきを施した。めっき後直ちにパッドの押し付けによるワイピングを行い、表層のめっきを除去した。
【００５８】
めっき層の成分分析は、ＧＤＳにより全厚の分析を行い、並行して、めっき全層をインヒビター入りの１０％塩酸で剥離し、ＩＣＰ発光分光分析によって全めっき成分を定量した。ＩＣＰ発光分光分析による各元素の成分比とＧＤＳの全厚での各元素の積分強度から検量線を作成し、その後、上層めっきと下層めっきの成分を定量する方法によって求めた。また、めっき層の融点は、目的組成の合金を、示唆熱測定装置（セイコウ電子工業ＴＧ／ＤＴＡ２００）を使用して、昇温時の吸熱ピークを測定することで決定した。
【００５９】
めっき後の試験片は、平面部と９０度曲げ部の耐食性については、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）を行い、赤錆発生までの時間を評価した。評価基準は、以下の通りである。
【００６０】
◎：赤錆発生までの時間が１４４０時間以上
○：赤錆発生までの時間が９６０時間以上、１４４０時間未満
×：赤錆発生までの時間が９６０時間未満
【００６１】
また、塗装後耐食性は、化成処理（日本ペイント：ＳＤ５３５０、膜厚２μｍ）後、電着塗装（日本ペイント：パワーニクス１１０、塗膜厚２０μｍ）を行い、カット傷を付与した後、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２３７１）を９６０時間行って、その後に、膨れ幅を測定した。評価基準は、以下の通りである。
【００６２】
◎：膨れ幅が１．０ｍｍ未満
○：膨れ幅が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満
×：膨れ幅が２．０ｍｍ以上
【００６３】
表層の硬度は、めっき表面のビッカース硬度（ＪＩＳ Ｚ２２４４）を測定することで決定した。
【００６４】
スポット溶接試験は、以下に示す溶接条件によりスポット溶接時の連続打点数を調査して行った。電極は、先端径４．５ｍｍφ、先端角１２０度、外径１３ｍｍφのＣｕ−Ｃｒ製電極を使用した。５０Ｈｚ電源により、１０サイクルの通電を行った。１．７ｋＮの加圧力で通電前３０サイクル、通電後１０サイクル、アップダウンスロープなしで加圧した。なお、連続打点性調査における溶接電流値は、板厚をｔ（ｍｍ）とした時の４（ｔ）０．５で示されるナゲット径が得られる電流値Ｉ１（ｋＡ）及び溶着電流値Ｉ２（ｋＡ）の平均値を用い、４（ｔ）０．５のナゲット径が維持された最大打点数を求めた。評価基準は、以下の通りである。
【００６５】
○：連続打点数＝２０００点以上
×：連続打点数＝２０００点未満
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
得られた結果を、表３に示す。表３より、本発明に従って複層めっきをすることで、耐食性と加工性・塗装性・耐疵付き性を同時に満足する鉄鋼材料が製造できることがわかる。
【００６９】
【表３】
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層からなるめっきを有する鋼材であって、
下層側めっき層がめっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきであり、
上層側めっき層が、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきであることを特徴とする、亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項２】
前記下層側めっき層が、めっき成分として、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項３】
前記下層側めっき層の融点が、前記上層側めっき層の融点未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項４】
鋼板上に、Ａｌを質量％で０．１〜１０％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物であるめっき層（第一めっき）を設けたのち、さらに、Ａｌを質量％で５〜２５％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融めっき浴に浸漬してめっき（第二めっき）を施すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記第一めっきを、溶融めっき法によって形成することを特徴とする、請求項４に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項６】
前記第一めっきを形成した後に、加熱合金化処理を施すことを特徴とする、請求項４または５に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項７】
前記第二めっきの溶融めっき浴の浴温が、前記第一めっきの融点未満であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項８】
前記第二めっきのめっき浴は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項１】
２層からなるめっきを有する鋼材であって、
下層側めっき層がめっき成分として、質量％で、Ａｌ：５〜２５％を含み、残部が亜鉛である亜鉛−アルミニウム合金めっきであり、
上層側めっき層が、めっき層成分として、質量％で、Ｆｅ：２％以上３０％以下、Ａｌ：０．１％以上１０％以下を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物である亜鉛−鉄−アルミニウム合金めっきであることを特徴とする、亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項２】
前記下層側めっき層が、めっき成分として、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項３】
前記下層側めっき層の融点が、前記上層側めっき層の融点未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の亜鉛系２層めっき鋼材。
【請求項４】
鋼板上に、Ａｌを質量％で０．１〜１０％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物であるめっき層（第一めっき）を設けたのち、さらに、Ａｌを質量％で５〜２５％含み、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融めっき浴に浸漬してめっき（第二めっき）を施すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記第一めっきを、溶融めっき法によって形成することを特徴とする、請求項４に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項６】
前記第一めっきを形成した後に、加熱合金化処理を施すことを特徴とする、請求項４または５に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項７】
前記第二めっきの溶融めっき浴の浴温が、前記第一めっきの融点未満であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【請求項８】
前記第二めっきのめっき浴は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１〜５％、Ｓｉ：０．０１〜３％の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の亜鉛系２層めっき鋼材の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２４１４５８（Ｐ２０１１−２４１４５８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６１４１（Ｐ２０１０−１１６１４１）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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