热镀Zn-Al系合金钢板及其制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200780034445. X(国际申请号为PCT/JP2007/072140)、申请日 为2007年11月8日、发明名称为"热镀Zn-Al系合金钢板及其制造方法"的发明专利申请 的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及在建筑、土木、家电等领域中使用的镀敷外观及耐黑变性优良的热镀 Zn-Al系合金钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0003] 以往的热镀Zn-Al系合金钢板，作为在其表面实施了涂装的所谓预涂钢板，在汽 车、建筑、土木、家电等领域中得到广泛利用。作为该热镀Zn-Al系合金钢板，主要使用的是 镀层中的Al含量为0. 2质量％以下的热镀Zn钢板（以下称为GI)、镀层中的Al含量约为 5质量％的Galfan(以下称为GF)、镀层中的Al含量约为55质量％的Galvalume钢板（以 下称为GL)。尤其是建筑、土木等领域，从比GL的成本低、比GI的耐腐蚀性优良等理由考 虑，往往使用GF。
[0004] 然而，GF -般存在以下的问题。
[0005] (i)镀敷外观
[0006] 虽然形成龟甲图案状的锌花（spangle)，但是该锌花因镀敷条件（例如镀敷前的 退火、镀液成分）、镀敷后的冷却条件（例如，冷却速度）等而形态有所不同，因此，在直接使 用时会损害外观。此外，实施涂装后而制成彩色钢板时，有时锌花也会浮现在涂装面上，损 害涂装后的外观。因此，近年来对于具有没有锌花的具有金属光泽的美丽的镀敷层的GF的 要求增加。
[0007] (ii)耐黑变性
[0008] 由于腐蚀环境，镀敷表面在局部变色成黑灰色，发生所谓的黑变现象，有时明显损 害商品价值。所谓黑变是在镀敷后放置于高温多湿等环境中时，镀敷表面的氧化锌变成缺 氧型氧化锌而产生的现象。镀敷后，立即进行化学转化处理并进行涂装时问题比较少，但是 实际情况是镀敷后以卷状态进行捆扎，往往会放一定时间再进行化学转化处理及涂装，因 此其间会发生黑变。此时，在之后产生化学转化处理不佳，结果是涂装后的涂膜的密合性、 加工性、耐腐蚀性等降低，有时会明显损害商品价值。
[0009] 以往，以改善GF组成的热镀Zn-Al系合金钢板的耐黑变性等为目的，提出了例如 以下的方案。
[0010] 在专利文献1中，以改善耐黑变性及化学转化处理性为目的，公开了在Al :0. 5? 20质量％的Zn-Al系合金镀层中添加 Mg :大于2质量％且在10质量％以下，并且使镀敷表 面的Zn-Al-Mg共晶+Zn单相的表面长度率为50 %以上，此外，为了改善化学转化处理性，还 公开了根据需要添加 Pb、Sn、Ni等中的一种以上。
[0011] 在专利文献2中，对于铬酸盐处理热镀Zn-Al系合金钢板，以改善耐黑变性及耐腐 蚀性为目的，公开了在Al: 2?15质量％的Zn-Al系合金镀层中添加0. 003?0. 15质量％ 的Ni和/或Ti，通过在特定的铬酸盐处理液中进行铬酸盐处理，从而使富集的Ni和/或 Ti存在于镀层最表面部，使该Ni和/或Ti富集部和铬酸盐层界面一体化。
[0012] 在专利文献3中，以改善耐黑变性为目的，公开了在Al: 4. 0?7. 0质量％的Zn-Al 系合金镀层中，使Pb :0.01质量％以下、Sn :0.005质量％以下，并且添加 Ni :0.005?3.0 质量％、Cu :0. 005?3. 0质量％，在镀敷后进行平整处理，然后进行络酸盐处理。
[0013] 此外，虽不以改善耐黑变性为目的，但是在专利文献4中，以改善加工性为目的， 公开了在A1:0. 1?40质量％的211-41系合金镀层中添加 Mg :0. 1?10质量％，并制成使 规定尺寸的Mg系金属间化合物分散的组织，而且，为了改善耐滑动性，还公开了根据需要 添加 Ni、Ti、Sb等中的一种以上。
[0014] 专利文献1 :日本特开2001-329354号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开2003-183800号公报
[0016] 专利文献3 :日本特开平4-297562号公报
[0017] 专利文献4 :日本特开2001-64759号公报
[0018] 然而，根据本发明人进行研宄的结果，明确了上述现有技术中存在以下的问题。
[0019] 专利文献1的镀敷钢板，假设耐黑变性能够得到某种程度的改善，也会因色调降 低、渣滓附着而容易产生镀敷外观不佳，而且镀层上容易产生裂纹，因此加工性也容易变 差。此外，Mg过多时，耐黑变性也差。
[0020] 专利文献2、3的铬酸盐处理镀敷钢板的耐黑变性的改善效果不充分，而且形成与 通常的GF同样的锌花，因此作为镀敷钢板、涂装钢板容易产生外观不佳。此外，在专利文献 2中，必须进行使用特定的铬酸盐处理液的铬酸盐处理。
[0021] 专利文献4的镀敷钢板产生耐黑变性降低、因色调降低、渣滓附着而导致的外观 不佳、因锌花的形成导致的外观不佳等中任意一个问题。
【发明内容】
[0022] 本发明的目的在于提供一种具有没有锌花或者形成非常微细的锌花的具有金属 光泽的美丽镀敷外观和优良的耐黑变性的热镀Zn-Al系合金钢板及其制造方法。
[0023] 本发明人为了解决上述课题，对最佳的镀敷组成、结构及镀敷处理工序进行了潜 心研宄，结果发现：作为熔融Zn-Al系合金镀覆组成，以普通GF的Al浓度为基础，通过使其 含有适量的Mg和Ni，能够得到具有没有锌花或者形成非常微细锌花的具有金属光泽的美 丽镀敷外观、且耐黑变性也优良的热镀Zn-Al系合金钢板。而且发现，通过将镀敷后的冷却 速度控制在特定的范围，从而利用Mg和Ni的协同效果促进Ni向镀层最表层部富集，因此 能得到更优良的耐黑变性。
[0024] 本发明基于这种见解而完成，以下为主旨。
[0025] [1] -种热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，钢板的至少一个表面具有热镀 Zn-Al系合金层，所述热镀Zn-Al系合金层含有Al: I. 0?10质量％、Mg:0. 2?I. 0质量％ 以及Ni:0. 005?0. 1质量％，且余量由Zn和不可避免的杂质构成。
[0026] [2]上述[1]的热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，在热镀Zn-Al系合金层的最 表层部富集有Ni。
[0027] [3]上述[1]或[2]的热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，热镀Zn-Al系合金层 含有Zn-Al的二兀共晶和Al-Zn-Mg金属间化合物的二兀共晶。
[0028] [4]上述[3]的热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，Mg金属间化合物是MgZn2。
[0029] [5]上述[3]或[4]的热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，热镀Zn-Al系合金层， 以镀层剖面计，含有10?30面积％的Al-Zn-Mg金属间化合物的三元共晶。
[0030] [6]上述[3]?[5]中任一项的热镀Zn-Al系合金钢板，其特征在于，Zn-Al的二 元共晶的平均长径为10 μπι以下。
[0031] [7] -种制造热镀Zn-Al系合金钢板的方法，是将钢板浸渍于熔融Zn-Al系合金 镀液中后，从该镀液中吊起、冷却，在钢板表面形成热镀Zn-Al系合金层，其特征在于，从所 述镀液中吊起的钢板冷却到250°C的冷却速度为1?15°C /秒，所述热镀Zn-Al系合金层 含有Al :1. 0?10质量％、Mg: 0.2?1.0质量％以及Ni :0.005?0. 1质量％，且余量由Zn 和不可避免的杂质构成。
[0032] 本发明的热镀Zn-Al系合金钢板不仅维持了 GF特有的优良的加工性，而且具有没 有锌花或者形成非常微细的锌花的具有金属光泽的美丽镀敷外观和优良的耐黑变性。
[0033] 此外，根据本发明的制造方法，能够制造具有没有锌花或者形成非常微细的锌花 的具有金属光泽的美丽镀敷外观和极其优良的耐黑变性的热镀Zn-Al系合金钢板。
【附图说明】
[0034] 图1是表示具有含适量Ni的GF组成的镀层的热镀Zn-Al系合金钢板的镀层中的 Mg含量与镀敷外观之间的关系的图。
[0035] 图2是表示作为GF组成的热镀Zn-Al系合金钢板的镀层中仅含Mg的镀敷钢板、 镀层中仅含Ni的镀敷钢板以及镀层中含Mg和Ni的镀敷钢板的镀层深度方向的成分分析 结果的图。
[0036] 图3是本发明的热镀Zn-Al系合金钢板的镀层的剖面SEM照片。
[0037] 图4是表示本发明的热镀Zn-Al系合金钢板的镀层的X射线衍射结果的图。
[0038]