溶融Ｚｎ系めっき鋼板
【課題】めっき層が優れた加工性（耐クラック性）を有するとともに、めっき下地の腐食が生じにくい溶融Ｚｎ系めっき鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有する。めっき層が優れた加工性を有し、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が抑制される優れた加工部耐食性を有する。
【解決手段】鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有する。めっき層が優れた加工性を有し、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が抑制される優れた加工部耐食性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、土木、家電等の分野で利用される耐食性に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築、土木、家電等の分野では、溶融Ｚｎ系めっき鋼板が広く利用されており、例えば、建築分野では、海岸部など飛来塩分が多い厳しい環境でも、耐食性が優れることから無塗装で使用されることも多い。このような厳しい環境を含め、溶融Ｚｎ系めっき鋼板を構造体や屋根、壁に成形加工して使用する場合、加工部の耐食性がその構造体等の耐久性を決定する重要な要素となる。
この溶融Ｚｎ系めっき鋼板では、近年の高耐久性要求により、さらに耐食性を高める技術が検討されており、例えば、特許文献１には、めっき層組成がＡｌ：４.０〜１０質量％、Ｍｇ：１.０〜４.０質量％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板が示されている。
また、特許文献２には、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｎｉめっき鋼板であって、めっき表面にＮｉを濃化させたものが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７９４０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のように、めっき層にＭｇを多く含有させるとめっき層が硬くなり、加工部にクラックが発生し、めっき層下地の腐食（赤錆）が進行するという欠点がある。
また、特許文献２の溶融Ｚｎ系めっき鋼板は、Ｎｉがめっき表面に濃化しているため耐黒変性の改善効果はあるが、めっき層の加工部における赤錆発生の抑制効果は小さい。
したがって本発明の目的は、めっき層が優れた加工性（耐クラック性）を有するとともに、めっき下地の腐食が生じにくい溶融Ｚｎ系めっき鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、適量のＡｌ、ＭｇおよびＮｉを含有する特定のめっき組成を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板において、めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を形成することにより、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が効果的に抑制されることを見出した。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有することを特徴とする溶融Ｚｎ系めっき鋼板である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板は、めっき層が優れた加工性を有し、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が効果的に抑制される優れた加工部耐食性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面の走査型電子顕微鏡写真
【図２】本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面のＥＰＭＡ分析によるＮｉ分析結果を示す図面
【図３】実施例における本発明例と比較例のサイクル腐食試験結果を示す図面
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板（以下、「本発明めっき鋼板」という）は、鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有するものである。
本発明めっき鋼板のめっき層中のＡｌ含有量が１．０質量％未満では、めっき層と下地鋼板界面にＦｅ−Ｚｎ系合金層が厚く形成し、加工性が低下する。一方、Ａｌ含有量が１０質量％を超えるとＺｎの犠牲防食作用が低下し、端面部等の耐食性が劣る。また、Ａｌが１０質量％を超えるめっき層を得ようとすると、めっき浴中にＡｌを主体としたトップドロスが発生しやすくなり、めっき外観を損なうという問題も生じる。以上の理由から、めっき層中のＡｌ含有量は１．０〜１０質量％、好ましくは３〜６質量％とする。
【０００９】
Ｍｇ含有量が０．２質量％未満では耐食性の向上効果が少なく、一方、Ｍｇが１．０質量％を超えるとめっき層の加工性が低下するという問題が生じる。以上の理由から、めっき層中のＭｇ含有量は０.２〜１．０質量％、好ましくは０.３〜０．８質量％とする。
Ｎｉ含有量が０．００５質量％未満では耐食性の向上効果が少なく、一方、Ｎｉが０．２質量％を超えるとめっき層の表面が過剰に活性化され、腐食しやすくなり、初期に白錆が出やすくなる。以上の理由から、めっき層中のＮｉ含有量は０.００５〜０．２質量％、好ましくは０.０２〜０．１質量％とする。
【００１０】
本発明めっき鋼板は、以上のようなめっき組成において、めっき層と下地鋼板との界面にＮｉ濃化層を有するものであり、このようなＮｉ濃化層を有することにより、めっき層に下地に到達するような傷が入った場合や、加工によってめっき層にクラックが生じた場合でも、優れた耐食性が得られる。これに対して、Ｎｉがめっき表面に濃化しているめっき鋼板では、耐黒変性の改善効果はあるが、めっき層にクラックが発生した場合の赤錆発生の抑制効果は小さい。
本発明めっき鋼板のめっき付着量は特に制限はないが、通常は片面当たり３０〜３００ｇ／ｍ２程度である。
【００１１】
本発明めっき鋼板において、めっき層と下地鋼板の界面に形成されるＮｉ濃化層は、合金成分がめっき組成よりもやや多めの含有率からなるめっき浴と鋼板表面との界面で生じる金属の相互拡散（合金化反応）によるものであり、基本的にめっき浴および鋼板表面の温度を高い方がＮｉ濃化層が形成されやすくなる。このため本発明めっき鋼板を得るには、めっき浴への鋼板の侵入板温４５０〜６００℃、めっき浴温度４００〜５５０℃の範囲で、板厚、ライン速度に応じてそれらを適正温度（通常よりも高めの温度）に制御するものである。
【実施例】
【００１２】
［実施例１］
めっき組成がＡｌ：４．５質量％、Ｍｇ：０．６質量％、Ｎｉ：０．０４質量％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物で、片面当たりのめっき付着量：９０ｇ／ｍ２のめっき層を有する本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板を製造した。この溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面の走査型電子顕微鏡写真を図１に、同じくめっき層断面のＥＰＭＡ分析によるＮｉ分析結果を図２に示す。
図１に示すように、本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層には、初晶Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ２元共晶、Ｚｎ−Ａｌ−ＭｇＺｎ２３元共晶が発生している。
図２の写真において明るい部分がＮｉ濃度が高い部分であり（なお、実際の写真はＮｉの濃度がカラーで示され、黒色→青色→緑色→黄色→オレンジ色→赤色の順でＮｉ濃度が高いことを示す）、めっき層と鋼板の界面部分にＮｉが濃化していることが判る。
【００１３】
［実施例２］
板厚０．５ｍｍの未焼鈍冷延鋼板を種々のめっき浴組成で溶融めっきし、片面めっき付着量：９０ｇ／ｍ２の溶融Ｚｎ系めっき鋼板を製造した。これらの溶融Ｚｎ系めっき鋼板について、めっき層−鋼板界面でのＮｉ濃化層の有無を調べるとともに、耐赤錆性を評価した。それらの結果を、めっき組成とともに表１に示す。Ｎｉ濃化層の有無の判定方法と耐赤錆性の評価方法を以下に示す。
（1）Ｎｉ濃化層の有無の判定
めっき層断面をＥＰＭＡ分析し、下記基準でＮｉ濃化層の有無を判定した。
あり：Ｎｉ濃化ピークが認められる。
なし：Ｎｉ濃化ピークが認められない。
【００１４】
（2）耐赤錆性（ＪＩＳ−Ｋ−５６００：サイクル腐食試験，サイクルＡ）
４辺をテープでシールし、カッターで下地鋼板まで到達するクロスカット傷を入れた平板試験片（７５ｍｍ×１５０ｍｍ）と内Ｒ：０．５ｍｍφで１８０度曲げ加工した試験片を用い、下記の腐食試験条件（合計８ｈ）を１サイクルとして、３５０サイクルのサイクル腐食試験を行い、試験後のクロスカット部および曲げ加工部の赤錆発生面積率をそれぞれ目視で判定し、下記の評価基準で評価した。
【００１５】
・腐食試験条件
ＳＳＴ（３５℃×２ｈ：５％食塩水）
↓
乾燥（６０℃×４ｈ：３０％ＲＨ）
↓
湿潤（５０℃×２ｈ：９５％ＲＨ）
・評価基準
評点５：赤錆発生無
評点４：赤錆発生面積率１〜１０％
評点３：赤錆発生面積率１１〜２５％
評点２：赤錆発生面積率２６〜５０％
評点１：赤錆発生面積率５１％以上
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１に示されるように、本発明のめっき組成を満足し、且つめっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有するめっき鋼板（本発明例）だけが、クロスカット部および曲げ加工部の耐食性に優れている。表１の本発明例１と比較例１のクロスカット部および曲げ加工部のサイクル腐食試験結果（平板部耐食性、加工部耐食性）を図３に示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、土木、家電等の分野で利用される耐食性に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築、土木、家電等の分野では、溶融Ｚｎ系めっき鋼板が広く利用されており、例えば、建築分野では、海岸部など飛来塩分が多い厳しい環境でも、耐食性が優れることから無塗装で使用されることも多い。このような厳しい環境を含め、溶融Ｚｎ系めっき鋼板を構造体や屋根、壁に成形加工して使用する場合、加工部の耐食性がその構造体等の耐久性を決定する重要な要素となる。
この溶融Ｚｎ系めっき鋼板では、近年の高耐久性要求により、さらに耐食性を高める技術が検討されており、例えば、特許文献１には、めっき層組成がＡｌ：４.０〜１０質量％、Ｍｇ：１.０〜４.０質量％、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板が示されている。
また、特許文献２には、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｎｉめっき鋼板であって、めっき表面にＮｉを濃化させたものが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７９４０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のように、めっき層にＭｇを多く含有させるとめっき層が硬くなり、加工部にクラックが発生し、めっき層下地の腐食（赤錆）が進行するという欠点がある。
また、特許文献２の溶融Ｚｎ系めっき鋼板は、Ｎｉがめっき表面に濃化しているため耐黒変性の改善効果はあるが、めっき層の加工部における赤錆発生の抑制効果は小さい。
したがって本発明の目的は、めっき層が優れた加工性（耐クラック性）を有するとともに、めっき下地の腐食が生じにくい溶融Ｚｎ系めっき鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、適量のＡｌ、ＭｇおよびＮｉを含有する特定のめっき組成を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板において、めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を形成することにより、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が効果的に抑制されることを見出した。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有することを特徴とする溶融Ｚｎ系めっき鋼板である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板は、めっき層が優れた加工性を有し、加工部でのクラック発生が抑えられるとともに、めっき下地の腐食が効果的に抑制される優れた加工部耐食性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面の走査型電子顕微鏡写真
【図２】本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面のＥＰＭＡ分析によるＮｉ分析結果を示す図面
【図３】実施例における本発明例と比較例のサイクル腐食試験結果を示す図面
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板（以下、「本発明めっき鋼板」という）は、鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有するものである。
本発明めっき鋼板のめっき層中のＡｌ含有量が１．０質量％未満では、めっき層と下地鋼板界面にＦｅ−Ｚｎ系合金層が厚く形成し、加工性が低下する。一方、Ａｌ含有量が１０質量％を超えるとＺｎの犠牲防食作用が低下し、端面部等の耐食性が劣る。また、Ａｌが１０質量％を超えるめっき層を得ようとすると、めっき浴中にＡｌを主体としたトップドロスが発生しやすくなり、めっき外観を損なうという問題も生じる。以上の理由から、めっき層中のＡｌ含有量は１．０〜１０質量％、好ましくは３〜６質量％とする。
【０００９】
Ｍｇ含有量が０．２質量％未満では耐食性の向上効果が少なく、一方、Ｍｇが１．０質量％を超えるとめっき層の加工性が低下するという問題が生じる。以上の理由から、めっき層中のＭｇ含有量は０.２〜１．０質量％、好ましくは０.３〜０．８質量％とする。
Ｎｉ含有量が０．００５質量％未満では耐食性の向上効果が少なく、一方、Ｎｉが０．２質量％を超えるとめっき層の表面が過剰に活性化され、腐食しやすくなり、初期に白錆が出やすくなる。以上の理由から、めっき層中のＮｉ含有量は０.００５〜０．２質量％、好ましくは０.０２〜０．１質量％とする。
【００１０】
本発明めっき鋼板は、以上のようなめっき組成において、めっき層と下地鋼板との界面にＮｉ濃化層を有するものであり、このようなＮｉ濃化層を有することにより、めっき層に下地に到達するような傷が入った場合や、加工によってめっき層にクラックが生じた場合でも、優れた耐食性が得られる。これに対して、Ｎｉがめっき表面に濃化しているめっき鋼板では、耐黒変性の改善効果はあるが、めっき層にクラックが発生した場合の赤錆発生の抑制効果は小さい。
本発明めっき鋼板のめっき付着量は特に制限はないが、通常は片面当たり３０〜３００ｇ／ｍ２程度である。
【００１１】
本発明めっき鋼板において、めっき層と下地鋼板の界面に形成されるＮｉ濃化層は、合金成分がめっき組成よりもやや多めの含有率からなるめっき浴と鋼板表面との界面で生じる金属の相互拡散（合金化反応）によるものであり、基本的にめっき浴および鋼板表面の温度を高い方がＮｉ濃化層が形成されやすくなる。このため本発明めっき鋼板を得るには、めっき浴への鋼板の侵入板温４５０〜６００℃、めっき浴温度４００〜５５０℃の範囲で、板厚、ライン速度に応じてそれらを適正温度（通常よりも高めの温度）に制御するものである。
【実施例】
【００１２】
［実施例１］
めっき組成がＡｌ：４．５質量％、Ｍｇ：０．６質量％、Ｎｉ：０．０４質量％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物で、片面当たりのめっき付着量：９０ｇ／ｍ２のめっき層を有する本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板を製造した。この溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層断面の走査型電子顕微鏡写真を図１に、同じくめっき層断面のＥＰＭＡ分析によるＮｉ分析結果を図２に示す。
図１に示すように、本発明の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層には、初晶Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ２元共晶、Ｚｎ−Ａｌ−ＭｇＺｎ２３元共晶が発生している。
図２の写真において明るい部分がＮｉ濃度が高い部分であり（なお、実際の写真はＮｉの濃度がカラーで示され、黒色→青色→緑色→黄色→オレンジ色→赤色の順でＮｉ濃度が高いことを示す）、めっき層と鋼板の界面部分にＮｉが濃化していることが判る。
【００１３】
［実施例２］
板厚０．５ｍｍの未焼鈍冷延鋼板を種々のめっき浴組成で溶融めっきし、片面めっき付着量：９０ｇ／ｍ２の溶融Ｚｎ系めっき鋼板を製造した。これらの溶融Ｚｎ系めっき鋼板について、めっき層−鋼板界面でのＮｉ濃化層の有無を調べるとともに、耐赤錆性を評価した。それらの結果を、めっき組成とともに表１に示す。Ｎｉ濃化層の有無の判定方法と耐赤錆性の評価方法を以下に示す。
（1）Ｎｉ濃化層の有無の判定
めっき層断面をＥＰＭＡ分析し、下記基準でＮｉ濃化層の有無を判定した。
あり：Ｎｉ濃化ピークが認められる。
なし：Ｎｉ濃化ピークが認められない。
【００１４】
（2）耐赤錆性（ＪＩＳ−Ｋ−５６００：サイクル腐食試験，サイクルＡ）
４辺をテープでシールし、カッターで下地鋼板まで到達するクロスカット傷を入れた平板試験片（７５ｍｍ×１５０ｍｍ）と内Ｒ：０．５ｍｍφで１８０度曲げ加工した試験片を用い、下記の腐食試験条件（合計８ｈ）を１サイクルとして、３５０サイクルのサイクル腐食試験を行い、試験後のクロスカット部および曲げ加工部の赤錆発生面積率をそれぞれ目視で判定し、下記の評価基準で評価した。
【００１５】
・腐食試験条件
ＳＳＴ（３５℃×２ｈ：５％食塩水）
↓
乾燥（６０℃×４ｈ：３０％ＲＨ）
↓
湿潤（５０℃×２ｈ：９５％ＲＨ）
・評価基準
評点５：赤錆発生無
評点４：赤錆発生面積率１〜１０％
評点３：赤錆発生面積率１１〜２５％
評点２：赤錆発生面積率２６〜５０％
評点１：赤錆発生面積率５１％以上
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１に示されるように、本発明のめっき組成を満足し、且つめっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有するめっき鋼板（本発明例）だけが、クロスカット部および曲げ加工部の耐食性に優れている。表１の本発明例１と比較例１のクロスカット部および曲げ加工部のサイクル腐食試験結果（平板部耐食性、加工部耐食性）を図３に示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、
前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有することを特徴とする溶融Ｚｎ系めっき鋼板。
【請求項１】
鋼板の少なくとも一方の表面に、Ａｌ：１．０〜１０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．０質量％、Ｎｉ：０．００５〜０．２質量％を含有し、残部がＺｎおよび不可避的不純物からなるめっき層を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板であって、
前記めっき層と下地鋼板の界面にＮｉ濃化層を有することを特徴とする溶融Ｚｎ系めっき鋼板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２５５０８４（Ｐ２０１０−２５５０８４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０９８７２（Ｐ２００９−１０９８７２）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００２００３２３）ＪＦＥ鋼板株式会社 (77)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００２００３２３）ＪＦＥ鋼板株式会社 (77)
【Ｆターム（参考）】
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