JP2003277905A - 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−
Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法を提案する。 【解決手段】鋼板表面に形成するめっき被膜を、Alを30
〜70mass％、Siを0.1 〜1.0 mass％、Cr、Ｖ、Zrのうち
の１種または２種以上を合計で0.002 〜0.20mass％、Sr
をＡ＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 が0.5
〜4.0 を満たすように含有する組成と、少なくともデン
ドライト領域と、界面合金層とを有し、該界面合金層の
最上層部に存在する、長径が５μm 以上の界面合金層粒
子が1500個／mm² 以下である組織を有する溶融Al−Zn系
めっき被膜とする。これにより、表面外観および曲げ加
工性が顕著に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建材、家電などの
分野で広く利用されている溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
に係り、とくにインラインでも製造可能な表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】表面に、Alを25〜75質量％含有する溶融
Al−Zn系合金めっき被膜を有する溶融Al−Zn系合金めっ
き鋼板は、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べ耐食性に優
れるため、建材、家電等の分野で広く利用されている。
さらに溶融Al−Zn系合金めっき鋼板は、熱反射性やスパ
ングル外観に優れているため、住宅、倉庫、公共建築な
どの屋根、壁材として利用されることが多い。

【０００３】最近では、塩水噴霧試験での赤錆発生まで
の時間で評価した耐食性が、通常の溶融亜鉛めっき鋼板
や５％Al−Znめっき鋼板の３〜５倍と優れていることか
ら、とくに耐食性が要求される用途では、従来使用され
ていた溶融亜鉛めっき鋼板や５％Al−Znめっき鋼板に代
えて、これら溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が用いられる
傾向となっている。

【０００４】しかし、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板のめ
っき被膜は、溶融亜鉛めっき鋼板や５％Al−Znめっき鋼
板に比べ硬質であるため、とくに厳しい曲げ加工が付与
される箇所ではクラックを発生しやすいという問題があ
る。このため、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板を、商品価
値の高い意匠性に富む複雑な形状に成形加工することは
難しく、また、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板ではスパン
グルサイズや表面光沢性のムラが発生しやすいため、未
塗装で使用する場合には問題を残していた。

【０００５】このような問題に対し、例えば、特公昭61
-28748号公報には、めっき後、鋼板を、93〜427 ℃の温
度に加熱し、この温度で、logt＝7102.4/T−11.04 （こ
こで、ｔ: 時間（ｓ）、Ｔ：加熱温度（Ｋ））で算出さ
れる最小時間ｔにわたって保持し、ついで室温までゆっ
くり冷却する、いわゆる過時効処理を施し、めっきを軟
質化させ加工性を向上させる方法が提案されている。し
かし、特公昭61-28748号公報に記載された方法では、過
時効処理に長時間を要し、インラインでの製造が不可能
であるという問題があった。

【０００６】また、“Aluzinc Plus:A new continuous
hot-dip 55％Al−Zn protective coating ”（Roc.of G
alvatech 92,p412(AMSTERDAM) ）には、めっき被膜への
SrとＶ、Crの複合添加により、加工性が改善される可能
性があることが言及されている。しかし、この報告に
は、適正な組成範囲や加工性改善効果の程度等が明確に
されていない。

【０００７】また、Richard Ley は、"Theorized Effec
t of Strontium Addition on Al-SiAlloys"なる報告（I
nter ZAC 98 Conference, Los Angels, CA USA Septemb
er1998）で、めっき被膜へのSr添加により55％Al-Zn め
っき鋼板の加工性が改善される可能性があることを示し
た。しかし、厳しい加工に耐えられるほどの十分な加工
性改善ではなかった。

【０００８】また、特開平９−256132号公報には、めっ
き被膜にMo、Ｗ、Nb、Taを微量添加してめっき被膜を微
細化する方法、あるいはCr、Ｖを微量添加してめっき被
膜中の合金層でのクラック発生を抑制する方法が記載さ
れている。しかしながら、Mo、Ｗ、Nb、Taの微量添加に
よる第二相形成により組織の微細化を図る方法は、めっ
き条件によるスパングルサイズの変動などの外観不良を
生じやすいという問題がある。また、これら金属は、め
っき浴に溶けにくく、添加歩留が低いため、ドロスの発
生量が増加しめっき浴の管理に多大の労力を必要とする
という問題がある。

【０００９】また、特開平９−209109号公報には、Al：
40〜70％、Si：0.5 〜1.5 ％を含有し、さらにZr、Hf、
Ｖの１種または２種以上を各0.01〜0.4 ％、および／ま
たはTiを0.40％以下含有するスパングル粒径が0.7mm 以
下のZn-Al 系合金めっき被膜を有する溶融Zn-Al 系合金
めっき鋼板が開示されている。特開平９−209109号公報
に記載された技術では、Zr、Hf、Ｖ添加でスパングルサ
イズを微細化し、意匠性に優れた溶融Zn-Al 系合金めっ
き鋼板とすることを目的としている。本発明者らの検討
によれば、特開平９−209109号公報に記載された技術で
製造されためっき鋼板は、スパングルサイズの微細化に
より意匠性は向上するが、界面合金層の凹凸が増大し、
またインターデンドライト領域が増加して、加工性はむ
しろ低下する傾向となっているという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一般に、めっき被膜中
にAlを30質量％以上含む溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性が、溶融亜鉛めっき鋼板やAl濃度の低い５％
Al−Znめっき鋼板などに比べて劣るのは、鋼板地鉄との
界面側に生成するAl−Fe−Si系の合金層やめっき被膜中
に析出するSi析出物が基点となりクラックが発生し、こ
のクラックがSi析出物や、主相である初晶Al（デンドラ
イト領域）間（インターデンドライト）にめっき被膜の
厚み方向に晶出するAl−Zn共晶組織を伝播しやすいため
であると考えられている。このようなことから、前記し
た従来技術では、（１）初晶Al（デンドライト領域）を
軟質化し、インターデンドライトへの応力集中を緩和
し、クラックを伝播しにくくする、（２）合金元素を微
量めっき被膜へ添加し、めっき被膜の組織を微細化する
の２つの系統に大別できる、曲げ加工性改善方法が提案
されている。

【００１１】しかしながら、上記した２つの系統の曲げ
加工性改善方法のうち、（１）ではバッチ処理のため設
備が必要となり生産性が不十分となり、また（２）で
は、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の曲げ加工性を十分な
高いレベルまで向上させることができていないのが現状
である。本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解
決し、煩雑な浴管理を行なうことなく、またインライン
で生産性高く製造できる、表面外観および曲げ加工性に
優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板およびその製造方法
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するために、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の
曲げ加工性におよぼすめっき被膜組織の影響について調
査した。その結果、界面合金層の最上部層に存在する長
径が５μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子が曲げ加工
性を劣化させていることを突き止めた。そして、本発明
者らは、良好な曲げ加工性を具備させるためには、長径
が５μm 以上の粗大な凸状界面合金層粒子を1500個／mm
² 以下に低減することが必要であることを知見した。ま
た、本発明者らは、めっき被膜中に適正量のCr、Ｖ、Zr
をSrとともに含有させ、めっき後の540 ℃までの冷却を
20℃／Ｓ以上の冷却速度で行うことにより、Cr、Ｖ、Zr
が界面合金層に偏在し、凸状界面合金層粒子の成長が防
止または抑制され、５μm以上の粗大な凸状界面合金層
粒子を1500個／mm² 以下とすることができることを見出
した。

【００１３】また、めっき被膜中にSrを適量含有させる
ことにより、めっき鋼板の表面外観が顕著に改善するこ
とを見出した。まず、本発明者らが行った本発明の基礎
となった実験結果について説明する。めっき浴組成、め
っき条件を種々変化して製造した各種溶融Al-Zn 系合金
めっき鋼板について、JIS Z 2248の規定に準拠して２ｔ
曲げ試験を実施し、２ｔ曲げのクラック占有面積率を測
定した。２ｔ曲げのクラック占有面積率は、２ｔ曲げ加
工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を用いて50倍の反
射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅１mm長さ５mmの範囲
を画像処理してクラックの占有面積率を算出し、２ｔ曲
げクラック占有面積率とした。また、同じ溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板について、10％ヨウ素−エタノール溶液
でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出して、
界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡を用いて、20
00倍の倍率で各15視野撮像した。得られた組織写真から
画像解析装置を用いて、最上部層に存在する界面合金層
粒子の大きさ、単位面積当りの個数（存在頻度）を求め
た。

【００１４】得られた、２ｔ曲げクラック占有面積率
と、長径が５μm 以上の大きさの界面合金層粒子の存在
頻度との関係を図１に示す。図１から、５μm 以上の粗
大界面合金層粒子の存在頻度が1500個／mm² 以下の場合
に、２ｔ曲げクラック占有面積率が３％以下となり、曲
げ加工性が顕著に向上することがわかる。５μm 以上の
粗大界面合金層粒子の存在頻度を1500個／mm² 以下と低
減するには、めっき被膜にCr、Ｖ、Zrの１種または２種
以上を合計で0.002mass ％以上含有させることにより達
成できる。めっき被膜中にCr：0.033mass ％含有する溶
融Al-Zn 系合金めっき鋼板について走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）を用いて観察した、界面合金層最上部層組織
の一例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）に組織を示すめ
っき鋼板では、５μm 以上の粗大界面合金層粒子の存在
頻度が1305個／mm² と少なく、２ｔ曲げクラック占有面
積率が1.5 ％である。図２（ｂ）には、めっき被膜中に
Cr：0.002mass ％未満を含有する溶融Al-Zn 系合金めっ
き鋼板について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて
観察した界面合金層最上部層組織の一例を比較として示
す。図２（ｂ）に組織を示すめっき鋼板では、５μm 以
上の粗大界面合金層粒子の存在頻度が8524個／mm² と、
粗大界面合金層粒子の存在頻度が高く、２ｔ曲げクラッ
ク占有面積率が15.2％と曲げ加工性が劣化している。

【００１５】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明
の要旨はつぎのとおりである。 （１）表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜を形成してな
る溶融Al−Zn系合金めっき鋼板であって、前記溶融Al−
Zn系合金めっき被膜が、Alを30〜70mass％、Siを0.1 〜
1.0 mass％、Cr、Ｖ、Zrのうちの１種または２種以上を
合計で0.002 〜0.20mass％、SrをＡ＝〔Sr／｛Si＋10
（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 （ここで、Sr、Si、Cr、Ｖ、
Zr：各元素の含有量（mass％）) が0.5 〜4.0 を満たす
ように含有する組成と、少なくともデンドライト領域
と、界面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存
在する、長径が５μm 以上の界面合金層粒子が1500個／
mm² 以下である組織を有することを特徴とする表面外観
および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼
板。 （２）鋼板を溶融Al-Zn 系合金めっき浴に浸漬したのち
引き上げて冷却し、該鋼板表面に溶融Al−Zn系合金めっ
き被膜を形成する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方
法において、前記溶融Al−Zn系合金めっき浴を、前記溶
融Al−Zn系合金めっき被膜がAlを30〜70mass％、Siを0.
1 〜1.0 mass％、Cr、Ｖ、Zrのうちの１種または２種以
上を合計で0.002 〜0.20mass％、SrをＡ＝〔Sr／｛Si＋
10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 （ここで、Sr、Si、Cr、
Ｖ、Zr：各元素の含有量（mass％）)が0.5 〜4.0 を満
たすように含有する組成となるように調整し、かつ前記
冷却をめっき浴温度から 540℃までの冷却速度が20℃／
ｓ以上である冷却とすることを特徴とする表面外観およ
び曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製
造方法。 （３）（２）において、前記冷却途中に引続き、250 〜
170 ℃の温度範囲で滞留処理を施すことを特徴とする溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の溶融Al−Zn系合金めっき
鋼板は、鋼板 (めっき原板）表面に溶融Al−Zn系合金め
っき被膜を形成してなるめっき鋼板である。溶融Al−Zn
系合金めっき鋼板の表面に形成される溶融Al−Zn系合金
めっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、鋼板地
鉄との界面側に界面合金層とを含む組織を有する。この
デンドライト領域は、AlにZnが固溶したα相からなり、
めっき被膜の主たる構成相である。このデンドライト領
域の間に存在するインターデンドライト領域は、Al-Zn
共晶で構成され、Si含有量によってはAl-Zn 共晶の間に
Si析出物（Si結晶）が析出する場合もある。また、めっ
き被膜の鋼板地鉄との界面側に形成される界面合金層
は、Znをわずかに含有するFe-Si-Al系の金属間化合物、
FeAl₄Si_0.2（τ_5c）、FeAl₃ (θ）からなっている。

【００１７】本発明の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板表面
に形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜は、めっき被
膜全体の平均で、Alが30〜70mass％、Siが0.1 〜1.0 ma
ss％、Cr、Ｖ、Zrのうちの１種または２種以上を合計で
0.002 〜0.20mass％、SrをＡ＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ
＋Zr）｝〕×100 （ここに、Sr、Si、Cr、Ｖ、Zr：各元
素の含有量（mass％）) が0.5 〜4.0 を満たすように含
有し、残部が実質的にZnからなる組成のめっき被膜であ
る。

【００１８】めっき被膜中のAlが、30mass％未満では耐
食性が不十分である。一方、70mass％を超えると端面耐
食性が劣化するとともに、めっき被膜が硬質化し、めっ
き鋼板の曲げ加工性が著しく劣化する。なお、より好ま
しくは40〜60mass％である。めっき被膜中のSiが、0.1
mass％未満では、界面合金層がめつき被膜厚みの20％を
超えて厚く成長し、めっき鋼板の曲げ加工性が低下す
る。一方、1.0 mass％を超えると、たとえSrを複合的に
含有させてもめっき被膜中にSi析出物が粗大かつ多量に
析出し、曲げ加工性が大幅に低下する。なお、好ましく
は0.4 〜1.0 mass％である。

【００１９】Cr、Ｖ、Zrは、いずれも界面合金層最上層
部の界面合金層粒子を微細化するとともに、界面合金層
と上層めっき層との界面を平坦化し、曲げ加工性を顕著
に向上させる作用を有する。めっき被膜中にCr（0.045m
ass ％含有）またはＶ（0.031mass ％含有）を含有する
溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、二次イオン質量
分析装置（Secondary Ion Mass Spectroscopy:以下SIMS
と略す) を使用して高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図３に示す。図３（ａ）はめっき被膜断
面のSiとCr、図３（ｂ）はSiとＶの高感度元素マッピン
グ分析結果である。

【００２０】図３からCr（図３（ａ））またはＶ（図３
（ｂ））は、めっき被膜中の界面合金層内に偏在してい
ることがわかる。なお、ZrもCrおよびＶと同様な作用の
あることを本発明者らは確認している。このことから、
Cr、Ｖ、Zrは、めっき被膜の合金化反応に深く関与し
て、合金化反応の核発生頻度を高めることで界面合金層
最上層部の界面合金層粒子を微細化するものと考えられ
る。初晶Al相の凝固核の発生位置は必ずしも明らかでは
ないが、界面エネルギーの高いめっき被膜上層と界面合
金層との界面である可能性が高い。なかでも界面合金層
の最上層部に存在する凸状界面合金層粒子との界面であ
る可能性が高い。めっき被膜中にCr、Ｖ、Zrのいずれか
を含有することにより、この凸状界面合金層粒子が微細
化し、したがって、初晶Alの核発生頻度が増加し、その
ためクラックの伝播経路となるめっき層を貫通するイン
ターデンドライトの存在頻度も減少すると考えられる。

【００２１】めっき被膜中のCr、Ｖ、Zrのうちの１種ま
たは２種以上の合計量が0.002 mass％未満では、上記し
た効果が認められない。一方、めっき被膜中のCr、Ｖ、
Zrの１種または２種以上の合計量が0.2mass ％を超えて
含有させようとすると、めっき浴中にこれら元素を多量
に添加する必要があり、ドロスの多量発生の原因とな
り、鋼板へのドロスの付着や不めっきなど表面欠陥の原
因となる。このため、めっき被膜中のCr、Ｖ、Zrのうち
の１種または２種以上の合計量を0.002 〜0.20mass％の
範囲に限定した。なお、好ましくは0.01〜0.10mass％で
ある。

【００２２】さらに本発明では、めっき被膜中にSrをＡ
＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 が0.5 〜4.
0 を満たすように含有させる。めっき被膜中のSrは、め
っき被膜中のSi析出物の粗大成長を抑える効果に加え
て、めっき被膜の表面に濃化して表面欠陥の発生を防止
し、表面外観を改善する作用を有する元素である。ま
た、Srはスパングルのムラを低減する作用も有する。ま
た、本発明では、Cr、Ｖ、Zrの１種または２種以上を必
須含有としており、Cr、Ｖ、Zrの含有によりとくにSi析
出物の針状粗大化が顕著となることから、Si析出物の粗
大成長を抑制するSrの含有は重要となる。

【００２３】めっき被膜中にSr(0.012mass％含有）を含
有する溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板について、SIMSを用
いてめっき被膜断面の高感度元素マッピング分析を行っ
た。その結果を図４に示す。図４から、Srは、Si析出物
や、界面合金層とめっき被膜上層の界面、およびめっき
被膜の表面に強く濃化していることがわかる。これはSr
の界面エネルギーがAlやSiより低いためであると考えら
れ、この表面濃化層の存在により表面欠陥が抑制されて
いるものと推定される。

【００２４】めっき被膜中のSr含有量が少なくＡが0.5
未満では、SrがSiの表面濃化に消費されて、上記した効
果が期待できない。一方、めっき被膜中のSrが過剰にな
り、Ａが4.0 を超えると、めっき被膜中にSr/Si 系の粗
大な析出物が分布するようになり、めっき鋼板の曲げ加
工性が劣化する。また、本発明では、加工性を大幅に劣
化させない範囲で耐食性向上を図るために、めっき被膜
中に２mass％以下のMgを含有してもよい。

【００２５】また、本発明の溶融Al-Zn 系合金めっき鋼
板のめっき被膜は、少なくともデンドライト領域と、界
面合金層とを有し、該界面合金層の最上層部に存在す
る、長径が５μm 以上の界面合金層粒子が1500個／mm²
以下である組織を有する。溶融Al-Zn 系合金めっき鋼板
に形成されるめっき被膜中の界面合金層最上層部には、
図２に示すように、界面合金層粒子が分散している。こ
の界面合金層粒子は、Fe-Al-Si系金属間化合物、FeAl₄S
i_0.2（τ_5c）であり、このうち凸状で粗大な界面合金層
粒子が、初晶Al相の凝固核となる可能性が高い。この凸
状で粗大な界面合金層粒子の存在頻度を低減することに
より、初晶Al相の核発生頻度が減少し、クラックの伝播
経路となるインターデンドライトの存在頻度も減少する
ものと考えられ、それにより曲げ加工性が向上する。５
μm 以上の界面合金層粒子の存在頻度が1500個／mm² を
超えて多くなると、図１に示すように、曲げ加工性が劣
化する。このため、本発明では、界面合金層の最上層部
に存在する、長径が５μm 以上の界面合金層粒子の存在
頻度を1500個／mm² 以下と限定した。

【００２６】次に本発明の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
の製造方法について説明する。本発明では、めっき原板
とする鋼板は、通常の方法で製造された鋼板、例えば、
低炭素アルミキルド鋼板、極低炭素鋼板などの熱延板、
冷延板から用途に応じ適宜選択して利用できる。めっき
原板である鋼板は、好ましくは表面を電解脱脂、酸洗等
により洗浄され、再結晶を兼ねた熱処理を施されたの
ち、めっき浴に浸漬され、表面にめっき被膜を形成され
る。

【００２７】本発明では、鋼板を浸漬するめっき浴は、
溶融Al−Zn系合金めっき浴とする。溶融Al-Zn 系合金め
っき浴は、形成される溶融Al−Zn系合金めっき被膜がAl
を30〜70mass％、Siを0.1 〜1.0mass ％、Cr、Ｖ、Zrの
うちの１種または２種以上の合計量を0.002 〜0.20mass
％、Srを、Ａ＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×10
0 が0.5 〜4.0 を満たす組成となるように、めっき浴組
成を調整する。なお、めっき浴中にMgを含有しても何ら
問題はない。

【００２８】本発明では、めっき浴の温度 (浴温）およ
び鋼板がめっき浴へ侵入する際の板温（侵入板温）を、
600℃以下とすることが好ましい。上記した溶融Al−Zn
系合金めっき浴に、鋼板を浸漬したのち、鋼板は溶融Al
−Zn系合金めっき浴から引き上げられ、冷却され、鋼板
表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜が形成される。冷却
は、めっき浴温度から540 ℃までの冷却速度を20℃／ｓ
以上とする。 540℃までの冷却速度が20℃／ｓ未満で
は、界面合金層粒子が粗大成長し、曲げ加工性が劣化す
る。540 ℃までの冷却速度を20℃／ｓ以上とするには、
ガス冷却、ミスト冷却等の方法があり、いずれも好適に
利用できる。540 ℃以下の冷却条件はとくに限定する必
要はなく、空冷等通常の冷却方法で何ら問題はない。め
っき鋼板は、冷却後コイル状に巻き取られる。

【００２９】なお、めっき被膜を形成したのちコイル状
に巻き取る前の冷却途中で、滞留処理を施してもよい。
滞留処理は、冷却途中の、 170〜 250℃の温度範囲を60
ｓ以下の徐冷、または 170℃〜250 ℃の温度範囲で10〜
60ｓの短時間保持 (滞留）させる処理である。この滞留
処理により、曲げ加工性がさらに改善される。短時間保
持は、例えば、コイル巻き取り直前にオーブンを設置し
て、 170〜 250℃の温度範囲に60ｓ以下加熱する方法と
してもよい。

【００３０】上記した本発明の溶融Al-Zn 系合金めっき
鋼板の製造設備としては、従来から用いられている連続
焼鈍ライン、めっき浴、冷却設備、コイル巻き取り設備
があればよい。このようにして製造されためっき層を有
する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に化成処理を施し、化
成処理層を形成し、あるいはさらにその上にプライマー
処理を施しプライマー層を形成し、そのうえに有機塗装
処理を施し、有機塗膜層を形成することによって塗装溶
融Al−Zn系合金めっき鋼板とすることができる。これら
の手段は、通常の塗装鋼板、PCM を製造するのに採用さ
れているものを用いればよい。

【００３１】すなわち、化成処理としては通常のクロメ
ート処理、燐酸塩処理などを用いることができ、プライ
マー層は、エポキシ樹脂、ポリエステル、変性ポリエス
テル、変性エポキシ樹脂等に必要に応じて防錆顔料（た
とえばジンククロメート、クロム酸ストロンチウム、ク
ロム酸バリウム等）、硬化剤（メラミン、イソシアネー
ト樹脂等）を混じたもの（プライマー）を塗布すること
によって得ることができる。また、有機塗膜層として
は、一般に知られているポリエステル系塗料、フッ素樹
脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、塩化ビニル塩ビニル系
塗料、シリコーン系塗料等の上塗り塗料を適当量塗布・
焼き付けすることによって得ることができる。なお、プ
ライマーに着色顔料を適宜添加すること、あるいは上塗
り塗料に種々の着色顔料や体質顔料を添加して、高加工
性を持つ塗膜とすることも可能である。また、これら塗
料の塗布厚さ、塗布方法（スプレー塗装、ロールコーテ
ィング、はけ塗り等）も通常のPCM で採用されている程
度で十分である。

【００３２】なお、上記化成処理、プライマー処理、有
機塗装処理における焼付け（乾燥）条件は過時効処理に
必要な条件（130 〜260 ℃、30秒以上）を満足すること
が好ましく、かかる場合には、スキンパス圧延後、連続
して塗装工程に移行できる。また、このようにして製造
されためっき層を有するAl−Zn系合金めっき鋼板に潤滑
被覆を施し、潤滑被覆層を形成することができる。この
潤滑被覆層を構成する樹脂としては、公知の樹脂、ポリ
エステル系樹脂、アクリル系樹脂系、アクリル−スチレ
ン系樹脂、ウレタン系樹脂等を用いることができ、潤滑
剤としてはポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂、シリコ
ーン系樹脂のほかステアリン酸、オレフィン酸等の脂肪
酸やそれらのエステル類を利用できる。また、潤滑被覆
層には防錆顔料としてクロム酸系の防錆剤（ジンククロ
メート、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム
等）や燐酸塩系防錆剤、モリブデン酸系防錆剤、ホウ酸
塩系防錆剤等の非クロム酸系防錆剤を配合することもで
きる。

【００３３】これらの樹脂、潤滑剤及び防錆顔料を目的
に応じて配合し、溶融Al−Zn系合金めっき鋼板に塗布す
る。樹脂に対する潤滑剤の配合割合は、適正な潤滑性を
付与する観点から質量比で0.5 〜５％とするのがよい。
また、防錆顔料の配合割合は質量比で樹脂に対して0.2
〜５％とするのがよい。さらに潤滑被覆層の厚さは0.5
〜10μm とするのがよい。潤滑被覆層の厚さが薄すぎる
と耐食性が劣り、一方、厚すぎると潤滑被膜層そのもの
の加工性が劣化するからである。

【００３４】

【実施例】mass％で、Ｃ：0.043 ％、Si：0.01％、Mn：
0.14％、Ｐ：0.015 ％、Ｓ：0.006 ％、Al：0.022 ％を
含有する鋼板（低炭素Alキルド鋼板、板厚：0.5mm ）
に、連続焼鈍設備を用いて再結晶焼鈍を兼ねた熱処理
（最高到達温度： 780℃）を施したのち、該鋼板を600
℃以下の侵入板温で、600 ℃以下の浴温の溶融Al−Zn系
合金めっき浴に１秒間浸漬し、鋼板表面に溶融Al−Zn系
合金めっき被膜を形成した。ついで、めっき浴から引き
上げ、ガスワイピングにより両面付着量が 200g/m²とな
るよう調整した。ついで、冷却設備により、板温が 540
℃となるまでを表１に示す平均冷却速度で冷却した。な
お、 冷却速度は、冷却装置に取り付けた放射温度計で板
温を測定し、 調整した。

【００３５】なお、一部の鋼板には、冷却途中の 540℃
から 230℃までを平均冷却速度：30℃/sで冷却し、その
後 180℃までを平均冷却速度：約５℃／ｓで徐冷する滞
留処理を施した。滞留処理を行わない鋼板は 540℃から
50℃までを30℃／ｓで冷却した。冷却後、テンションレ
ベラーで平滑化し、コイル状に巻き取り、溶融Al-Zn 系
合金めっき鋼板とした。

【００３６】なお、溶融Al−Zn系合金めっき浴の成分調
整には、99.99 ％Zn、99.99 ％Al、15％Si−Al母合金お
よび10％Sr−Al合金、10％Cr−Al合金、２％Ｖ−Zn合
金、５％Zr−Zn合金を適宜使用し、表１に示すめっき被
膜組成 (平均）となるように浴組成を調整した。得られ
た溶融Al−Zn系合金めっき鋼板について、めっき被膜の
組成および最上部層に存在する界面合金層粒子の大きさ
および個数、表面性状、曲げ加工性を調査した。

【００３７】めっき被膜の組成は、めっき被膜を溶解し
ＩＣＰ発光分光分析法を用いて測定した。また、めっき
被膜中の界面合金層最上層部に存在する界面合金層粒子
の大きさおよび個数は、得られためっき鋼板について、
各10箇所から試料を採取し、10％ヨウ素−エタノール溶
液でめっき被膜の上層を溶解し、界面合金層を露出し
た。ついで、界面合金層の表面組織を走査型電子顕微鏡
を用いて、2000倍の倍率で各試料各15視野撮像し、得ら
れた組織写真から画像解析装置を用いて各視野における
界面合金層粒子の大きさ、個数を求め、各視野の平均値
を各鋼板の値とした。これらの測定値から、界面合金層
粒子のうち、大きさが長径：５μm 以上の界面合金層粒
子についてその存在頻度を算出した。

【００３８】また、得られためっき鋼板の表面外観を目
視により観察し、スパングルサイズのムラを評価した。
スパングルサイズのムラが全くない場合を◎、ほとんど
認められない場合を○、わずかに認められる場合を△、
明瞭に認められる場合を×として評価した。また、得ら
れためっき鋼板について、触針式粗さ計により、JISB 0
601の規定に準拠して表面粗さを測定し、Ｒa （μm
）、Ｒv （μm ）を求めた。なお、測定領域は15×15m
m² とした。

【００３９】また、得られためっき鋼板について、JIS
Z 2248の規定に準拠して２ｔ曲げ試験を実施し、２ｔ曲
げのクラック占有面積率を測定し、曲げ加工性を評価し
た。２ｔ曲げ加工部のクラックを、走査型電子顕微鏡を
用いて50倍の反射電子像を撮影し、曲げ線を挟む幅１mm
長さ５mmの範囲を画像処理して２ｔ曲げクラック占有面
積率を算出した。

【００４０】得られた結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から、本発明例は、いずれもＲａが0.
90μm 以下、Ｒ_V が9.00μm 以下で、めっき表面にスパ
ングルのサイズムラやドロス付着等の欠陥のない優れた
表面外観をもち、しかも２ｔ曲げクラック占有面積率は
３％以下と曲げ加工性も優れていることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、表面外観と曲げ加工性
に優れた溶融Al−Zn系合金めっき鋼板が、煩雑な浴管理
を行なう必要もなく容易にしかも、インラインで生産性
高く安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。本発
明では、特別な設備を必要とすることなく、従来の連続
めっき設備を利用して製造できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】２ｔ曲げクラック占有面積率と長径が５μm 以
上の界面合金層粒子の存在頻度との関係を示すグラフで
ある。

【図２】めっき被膜の界面合金層表面の組織を示す走査
型電子顕微鏡組織写真である。（ａ）は、めっき被膜中
にCrを含有する場合、（ｂ）はめっき被膜中にCrを含有
しない場合である。

【図３】ＳＩＭＳによるめっき被膜断面の元素マッピン
グ分析結果を示す元素分布図である。（ａ）はSiとCr、
（ｂ）はSiとＶの分布を示す。

【図４】ＳＩＭＳによるめっき被膜断面の元素マッピン
グ分析結果を示す元素分布図であり、SiとSrの分布を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 2/40 Ｃ２３Ｃ 2/40 (72)発明者 中村 紀彦 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 飛山 洋一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 高村 日出夫 千葉県千葉市中央区浜野町1025番地 川鉄 鋼板株式会社製品研究所内 Ｆターム(参考） 4K027 AA05 AA22 AB02 AB14 AB28 AB32 AB44 AB48 AC72 AC73 AE02 AE03 AE12 AE27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に溶融Al−Zn系合金めっき被膜を形
   成してなる溶融Al−Zn系合金めっき鋼板であって、前記
   溶融Al−Zn系合金めっき被膜が、Alを30〜70mass％、Si
   を0.1 〜1.0 mass％、Cr、Ｖ、Zrのうちの１種または２
   種以上を合計で0.002 〜0.20mass％、Srを下記Ａが0.5
   〜4.0 を満たすように含有する組成と、少なくともデン
   ドライト領域と、界面合金層とを有し、該界面合金層の
   最上層部に存在する、長径が５μm 以上の界面合金層粒
   子が1500個／mm² 以下である組織を有することを特徴と
   する表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合
   金めっき鋼板。 記 Ａ＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 ここに、Sr、Si、Cr、Ｖ：各元素の含有量（mass％）
2. 【請求項２】 鋼板を溶融Al-Zn 系合金めっき浴に浸漬
   したのち引き上げて冷却し、該鋼板表面に溶融Al−Zn系
   合金めっき被膜を形成する溶融Al−Zn系合金めっき鋼板
   の製造方法において、前記溶融Al−Zn系合金めっき浴
   を、前記溶融Al−Zn系合金めっき被膜がAlを30〜70mass
   ％、Siを0.1 〜1.0 mass％、Cr、Ｖ、Zrのうちの１種ま
   たは２種以上を合計で0.002 〜0.20mass％、Srを下記Ａ
   が0.5 〜4.0 を満たすように含有する組成となるように
   調整し、かつ前記冷却をめっき浴温度から 540℃までの
   冷却速度が20℃／ｓ以上である冷却とすることを特徴と
   する表面外観および曲げ加工性に優れた溶融Al−Zn系合
   金めっき鋼板の製造方法。 記 Ａ＝〔Sr／｛Si＋10（Cr＋Ｖ＋Zr）｝〕×100 ここに、Sr、Si、Cr、Ｖ：各元素の含有量（mass％）
3. 【請求項３】 前記冷却に引続き、250 〜170 ℃の温度
   範囲で滞留処理を施すことを特徴とする請求項２に記載
   の溶融Al−Zn系合金めっき鋼板の製造方法。