熱鍍Zn-Al系合金鋼板及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請號為200780034445. X(國際申請號為PCT/JP2007/072140)、申請日 為2007年11月8日、發明名稱為"熱鍍Zn-Al系合金鋼板及其制造方法"的發明專利申請 的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及在建筑、土木、家電等領域中使用的鍍敷外觀及耐黑變性優良的熱鍍 Zn-Al系合金鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0003] 以往的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，作為在其表面實施了涂裝的所謂預涂鋼板，在汽 車、建筑、土木、家電等領域中得到廣泛利用。作為該熱鍍Zn-Al系合金鋼板，主要使用的是 鍍層中的Al含量為0. 2質量％以下的熱鍍Zn鋼板（以下稱為GI)、鍍層中的Al含量約為 5質量％的Galfan(以下稱為GF)、鍍層中的Al含量約為55質量％的Galvalume鋼板（以 下稱為GL)。尤其是建筑、土木等領域，從比GL的成本低、比GI的耐腐蝕性優良等理由考 慮，往往使用GF。
[0004] 然而，GF -般存在以下的問題。
[0005] (i)鍍敷外觀
[0006] 雖然形成龜甲圖案狀的鋅花（spangle)，但是該鋅花因鍍敷條件（例如鍍敷前的 退火、鍍液成分）、鍍敷后的冷卻條件（例如，冷卻速度）等而形態有所不同，因此，在直接使 用時會損害外觀。此外，實施涂裝后而制成彩色鋼板時，有時鋅花也會浮現在涂裝面上，損 害涂裝后的外觀。因此，近年來對于具有沒有鋅花的具有金屬光澤的美麗的鍍敷層的GF的 要求增加。
[0007] (ii)耐黑變性
[0008] 由于腐蝕環境，鍍敷表面在局部變色成黑灰色，發生所謂的黑變現象，有時明顯損 害商品價值。所謂黑變是在鍍敷后放置于高溫多濕等環境中時，鍍敷表面的氧化鋅變成缺 氧型氧化鋅而產生的現象。鍍敷后，立即進行化學轉化處理并進行涂裝時問題比較少，但是 實際情況是鍍敷后以卷狀態進行捆扎，往往會放一定時間再進行化學轉化處理及涂裝，因 此其間會發生黑變。此時，在之后產生化學轉化處理不佳，結果是涂裝后的涂膜的密合性、 加工性、耐腐蝕性等降低，有時會明顯損害商品價值。
[0009] 以往，以改善GF組成的熱鍍Zn-Al系合金鋼板的耐黑變性等為目的，提出了例如 以下的方案。
[0010] 在專利文獻1中，以改善耐黑變性及化學轉化處理性為目的，公開了在Al :0. 5? 20質量％的Zn-Al系合金鍍層中添加 Mg :大于2質量％且在10質量％以下，并且使鍍敷表 面的Zn-Al-Mg共晶+Zn單相的表面長度率為50 %以上，此外，為了改善化學轉化處理性，還 公開了根據需要添加 Pb、Sn、Ni等中的一種以上。
[0011] 在專利文獻2中，對于鉻酸鹽處理熱鍍Zn-Al系合金鋼板，以改善耐黑變性及耐腐 蝕性為目的，公開了在Al: 2?15質量％的Zn-Al系合金鍍層中添加0. 003?0. 15質量％ 的Ni和/或Ti，通過在特定的鉻酸鹽處理液中進行鉻酸鹽處理，從而使富集的Ni和/或 Ti存在于鍍層最表面部，使該Ni和/或Ti富集部和鉻酸鹽層界面一體化。
[0012] 在專利文獻3中，以改善耐黑變性為目的，公開了在Al: 4. 0?7. 0質量％的Zn-Al 系合金鍍層中，使Pb :0.01質量％以下、Sn :0.005質量％以下，并且添加 Ni :0.005?3.0 質量％、Cu :0. 005?3. 0質量％，在鍍敷后進行平整處理，然后進行絡酸鹽處理。
[0013] 此外，雖不以改善耐黑變性為目的，但是在專利文獻4中，以改善加工性為目的， 公開了在A1:0. 1?40質量％的211-41系合金鍍層中添加 Mg :0. 1?10質量％，并制成使 規定尺寸的Mg系金屬間化合物分散的組織，而且，為了改善耐滑動性，還公開了根據需要 添加 Ni、Ti、Sb等中的一種以上。
[0014] 專利文獻1 :日本特開2001-329354號公報
[0015] 專利文獻2 :日本特開2003-183800號公報
[0016] 專利文獻3 :日本特開平4-297562號公報
[0017] 專利文獻4 :日本特開2001-64759號公報
[0018] 然而，根據本發明人進行研宄的結果，明確了上述現有技術中存在以下的問題。
[0019] 專利文獻1的鍍敷鋼板，假設耐黑變性能夠得到某種程度的改善，也會因色調降 低、渣滓附著而容易產生鍍敷外觀不佳，而且鍍層上容易產生裂紋，因此加工性也容易變 差。此外，Mg過多時，耐黑變性也差。
[0020] 專利文獻2、3的鉻酸鹽處理鍍敷鋼板的耐黑變性的改善效果不充分，而且形成與 通常的GF同樣的鋅花，因此作為鍍敷鋼板、涂裝鋼板容易產生外觀不佳。此外，在專利文獻 2中，必須進行使用特定的鉻酸鹽處理液的鉻酸鹽處理。
[0021] 專利文獻4的鍍敷鋼板產生耐黑變性降低、因色調降低、渣滓附著而導致的外觀 不佳、因鋅花的形成導致的外觀不佳等中任意一個問題。
【發明內容】
[0022] 本發明的目的在于提供一種具有沒有鋅花或者形成非常微細的鋅花的具有金屬 光澤的美麗鍍敷外觀和優良的耐黑變性的熱鍍Zn-Al系合金鋼板及其制造方法。
[0023] 本發明人為了解決上述課題，對最佳的鍍敷組成、結構及鍍敷處理工序進行了潛 心研宄，結果發現：作為熔融Zn-Al系合金鍍覆組成，以普通GF的Al濃度為基礎，通過使其 含有適量的Mg和Ni，能夠得到具有沒有鋅花或者形成非常微細鋅花的具有金屬光澤的美 麗鍍敷外觀、且耐黑變性也優良的熱鍍Zn-Al系合金鋼板。而且發現，通過將鍍敷后的冷卻 速度控制在特定的范圍，從而利用Mg和Ni的協同效果促進Ni向鍍層最表層部富集，因此 能得到更優良的耐黑變性。
[0024] 本發明基于這種見解而完成，以下為主旨。
[0025] [1] -種熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，鋼板的至少一個表面具有熱鍍 Zn-Al系合金層，所述熱鍍Zn-Al系合金層含有Al: I. 0?10質量％、Mg:0. 2?I. 0質量％ 以及Ni:0. 005?0. 1質量％，且余量由Zn和不可避免的雜質構成。
[0026] [2]上述[1]的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，在熱鍍Zn-Al系合金層的最 表層部富集有Ni。
[0027] [3]上述[1]或[2]的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，熱鍍Zn-Al系合金層 含有Zn-Al的二兀共晶和Al-Zn-Mg金屬間化合物的二兀共晶。
[0028] [4]上述[3]的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，Mg金屬間化合物是MgZn2。
[0029] [5]上述[3]或[4]的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，熱鍍Zn-Al系合金層， 以鍍層剖面計，含有10?30面積％的Al-Zn-Mg金屬間化合物的三元共晶。
[0030] [6]上述[3]?[5]中任一項的熱鍍Zn-Al系合金鋼板，其特征在于，Zn-Al的二 元共晶的平均長徑為10 μπι以下。
[0031] [7] -種制造熱鍍Zn-Al系合金鋼板的方法，是將鋼板浸漬于熔融Zn-Al系合金 鍍液中后，從該鍍液中吊起、冷卻，在鋼板表面形成熱鍍Zn-Al系合金層，其特征在于，從所 述鍍液中吊起的鋼板冷卻到250°C的冷卻速度為1?15°C /秒，所述熱鍍Zn-Al系合金層 含有Al :1. 0?10質量％、Mg: 0.2?1.0質量％以及Ni :0.005?0. 1質量％，且余量由Zn 和不可避免的雜質構成。
[0032] 本發明的熱鍍Zn-Al系合金鋼板不僅維持了 GF特有的優良的加工性，而且具有沒 有鋅花或者形成非常微細的鋅花的具有金屬光澤的美麗鍍敷外觀和優良的耐黑變性。
[0033] 此外，根據本發明的制造方法，能夠制造具有沒有鋅花或者形成非常微細的鋅花 的具有金屬光澤的美麗鍍敷外觀和極其優良的耐黑變性的熱鍍Zn-Al系合金鋼板。
【附圖說明】
[0034] 圖1是表示具有含適量Ni的GF組成的鍍層的熱鍍Zn-Al系合金鋼板的鍍層中的 Mg含量與鍍敷外觀之間的關系的圖。
[0035] 圖2是表示作為GF組成的熱鍍Zn-Al系合金鋼板的鍍層中僅含Mg的鍍敷鋼板、 鍍層中僅含Ni的鍍敷鋼板以及鍍層中含Mg和Ni的鍍敷鋼板的鍍層深度方向的成分分析 結果的圖。
[0036] 圖3是本發明的熱鍍Zn-Al系合金鋼板的鍍層的剖面SEM照片。
[0037] 圖4是表示本發明的熱鍍Zn-Al系合金鋼板的鍍層的X射線衍射結果的圖。
[0038]