耐腐蚀性优良的镀覆钢材和涂装钢板及其制造方法技术

提供了耐腐蚀性优良的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板及其制造方法，具体地是：一种耐腐蚀性优良的镀覆钢材及其制造方法，该镀覆钢材的特征在于，在其表面上具有一层含有Ｍｇ：１～１０重量％、Ａｌ：２～１９重量％、Ｓｉ：０．０１～２重量％，而且Ｍｇ＋Ａｌ符合Ｍｇ（％）＋Ａｌ（％）≤２０％，其余为Ｚｎ和不可避免的杂质构成的Ｚｎ合金镀层，并具有Ｍｇ金属间化合物等的镀层结构。作为基底处理，优选是具有Ｎｉ镀层。另外，一种耐腐蚀性优良的涂装钢板，其特征在于，在镀层之上，具有铬酸盐覆膜层作为中间层，并且具有１～１００μｍ厚的有机覆膜层作为顶层，或者，在镀层上具有通过涂布树脂铬酸盐浴并将其干燥而形成的铬酸盐覆膜作为顶层，并且该覆膜按金属铬换算具有１０～３００ｍｇ／ｍ＃＋［２］。另外，本发明专利技术的Ｚｎ合金镀层另外还可以含有Ｉｎ：０．０１～１重量％、Ｂｉ：０．０１～１重量％、Ｓｎ：１～１０重量％中的一种或两种以上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板，更详细地说，涉及具有优良耐腐蚀性，适合于各种用途，例如可用于家电和建材的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板，另外，本专利技术还涉及加工部的耐腐蚀性优良，并且不含给环境带来沉重负荷的铬，因此对地球生态有利的适合作为建材用或家电用的涂装钢板。
技术介绍
最适合作为耐腐蚀性优良的镀覆钢材使用的钢材是镀锌类钢板。这种镀锌类钢板适合在汽车、家电、建材领域等各种制造业中使用。特别是在建材领域中，在预浸渍的材料等的情况下，在将镀覆钢板加工后就直接投入使用，或者在屋顶、壁材等的情况下就在涂装后投入使用。人们对于在建材领域中使用的镀锌类钢板所提出的提高耐腐蚀性的要求有越来越高的倾向，因此，传统的镀锌钢板不能充分满足用户的要求。因此，作为建材用的高耐蚀性镀覆钢板，一般使用“Galvalume”钢板(镀覆55％Al-1.6％Si-Zn合金的钢板)。另外，在作为涉及这种“Galvalume”钢板的USP3,026,606的相关专利的日本特许公开3-21627号公报中提出了镀覆Mg3～20％、Si3～15％、Al/Zn＝1～1.5、作为金属间化合物的Mg2Si、MgZn2、SiO2、Mg32(Al，Zn)49的镀覆钢板，并公开了这种钢板具有优良的耐腐蚀性。然而，这种钢板与“Galvalume”钢板同样地在其主要镀层中，Al的含有率比Zn的高，因此其替代性防蚀能力低，特别是在涂装材料的情况下，在其端面等处基底金属露出的部分的耐腐蚀性差，这是存在的问题。另一方面，与首先将钢板加工成型，使其成为复杂形状的产品后再进行涂装的方式相比，涂装钢板(预涂钢板)具有涂装工序合理、质量均匀、涂料用量省等优点，因此目前已被广泛使用，可以预料今后的使用量将会增加。一般说来，涂装钢板是对冷轧钢板、镀锌钢板等预先进行涂装，然后将其成型加工成任意的形状以提供给最终的用途，例如用于家电制品(冰箱、洗衣机、微波炉等)、自动售货机、办公设备、汽车、空调室外机等。在如此多样的用途中，要求涂装钢板既具有美观性，同时还兼备加工性和耐腐蚀性。特别是在室外使用的家电用品或建材用品的情况下，由于是将涂装钢板加工后再提供使用，因此在加工部分和擦伤部分会产生腐蚀，从而使商品的价值降低。因此，就涂装钢板而言，迄今人们已提出了许多提高其耐腐蚀性的方案。例如在特开昭61-152444号公报上公开的方案是通过在镀Zn-Ni的钢板上形成铬酸盐涂层和富锌涂料来提高其加工部的耐腐蚀性。然而，上述的和其他已公开的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板仍不能确保满意的耐腐蚀性。另外，在特开平8-168723号公报中公开了一种通过规定覆膜的结构来获得具有优良加工性、耐污染性和硬度的涂装钢板的技术，而在特开平3-100180号公报中公开了一种通过使用特定的铬酸盐处理液来改善端面耐腐蚀性的涂装钢板。这些钢板是通过下述处理来获得的，也就是在耐腐蚀性优良的镀覆钢板上施加铬酸盐处理和能够获得优良耐腐蚀性和粘结性的基底处理，然后在其上面形成一层含有耐腐蚀性优良的铬系防锈颜料的底涂层，进而在该底涂层上形成带颜色的上涂层。在所说铬酸盐处理中使用的和在铬系防锈颜料中含有的六价铬是水溶性的，由于六价铬的溶出而抑制了对镀锌钢板的腐蚀。例如，即便在由于苛刻的机械加工而导致涂膜损伤的情况下，上述涂层仍能抑制损伤部分的腐蚀，这种性质非常优良，直至今日，铬酸盐处理和铬系防锈颜料仍被广泛地用于涂装钢板中。然而，六价铬有可能从铬酸盐处理工艺和铬系防锈颜料中溶解出来，而六价铬是一种会给环境带来沉重负荷的物质，因此在最近，人们对无铬的基底处理工艺和无铬防锈颜料的需求与日俱增。在建材、土木建筑领域中的护栏、隔音墙或河流护岸用的护垫等用途中，从延长寿命的观点考虑，在今后增加高耐蚀性镀覆钢材(钢板和钢丝等)用量的可能性很大。特别是在护栏支柱等的用途中，在其加工工序需要将其辊轧成型或车削成型，因此，对于常规的热浸镀Zn钢板来说，辊轧或车削的切屑很容易对其造成损伤。另外，对于护垫用的镀锌线材来说，在进行卷绕加工或编网加工时也容易造成镀层的损伤或龟裂，并因此成为耐腐蚀性劣化的原因，因此人们希望对其加以改进。另外，在PCT/JP97/04594号申请中公开了一种耐腐蚀性和表面外观良好的热浸镀覆Zn-Al-Mg的钢板及其制造方法，其中，作为热浸镀覆Zn-Al-Mg的钢板，可按下述方法制成，也就是在钢板的表面上形成Zn-Al-Mg的热浸镀层，该镀层含有Al4.0～10重量％、Mg1.0～4.0重量％，根据需要，还可以含有Ti和B，其余为Zn和不可避免的杂质，该镀层具有一种在Al/Zn/Zn2Mg的三元共晶组织的基质中夹杂有初晶Al相的金属组织。虽然该专利技术的目的是形成一种在结构上具有三元相图共晶点的镀层和获得具有优良耐腐蚀性的钢板，但是在钢板端面部分或加工部分的耐腐蚀性方面仍有改进的余地。本专利技术者们虽然已在特开平4-147955号公报中提出了一种在加工后的抗锈蚀性要比常规的热浸镀锌钢板好得多的镀Zn-Mg-Al钢板的制造方法，但是本专利技术现在又开发出一种在端面部分和加工部分的耐腐蚀性获得进一步改善的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板及其制造方法。也就是说，根据本专利技术，通过形成一层Zn-Al-Mg-Si四元体系，以Zn为主体，其中含有2～19％Al、1～10％Mg和0.01～2％Si的镀层，可以提高钢板的替代防蚀能力和提高钢板端面的耐腐蚀性。也就是说，通过控制镀层主体部分的结构和使Mg化合物分散，可以实现替代防蚀能力和腐蚀生成物的稳定化，并能大幅度地提高钢板端面和加工部位的耐腐蚀性，而这样的性能在过去是无法达到的。进而，本专利技术者们还发现，通过在钢材的表面上形成Zn-Mg-Al-Si合金镀层，然后在此基础上进行铬酸盐处理和涂装，便可以获得更优良的涂装后的耐腐蚀性，于是完成了本专利技术。另外，本专利技术者们还发现，当在钢材的表面上形成Zn-Mg-Al-Si合金镀层时，通过在该镀层的凝固组织中形成夹杂有的金属组织，便能获得优良的耐腐蚀性，于是完成了本专利技术。另外，本专利技术者们还在各种无铬基底处理和各种无铬底涂层的条件下对各种涂覆钢板在涂装后的加工部耐腐蚀性进行了种种研究。结果发现，通过在钢板表面上形成Zn-Mg-Al-Si合金镀层，然后，作为基底处理，采用单宁或单宁酸系处理来代替铬酸盐处理，或者，采用硅烷偶合剂系处理来代替铬酸盐处理，进而在其上面形成有机覆膜，这样便能制成一种具有优良涂膜粘结性和加工部的耐腐蚀性并对环境的负荷小的无铬涂装钢板，于是便完成了本专利技术。本专利技术者们通过改变镀浴的组成和冷却条件来制造各种镀覆的样品，然后对该样品的镀层组织和加工时的滑动性，也就是在用镀覆钢板进行滑动试验和用镀覆线材进行卷绕试验时的镀层的耐擦伤性，与加工部的耐腐蚀性之间的关系进行了详细的研究。结果发现，通过对镀层规定其应有的组成和组织，便能完成本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决上述存在的问题，提供一种耐腐蚀性优良的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板。本专利技术的另一个目的是提供一种加工部的耐腐蚀性优良，不需用铬，对环境的负荷小的涂装钢板。本专利技术的再一个目的是提供一种加工性优良的镀覆钢材，也就是在经受滑动或卷绕加工时的耐擦伤性和镀层粘结性以及加工部的耐腐蚀性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀性优良的镀覆钢材，其特征在于，在其钢材表面上具有一层含有Ａｌ：２～１９重量％、Ｍｇ：１～１０重量％、Ｓｉ：０．０１～２重量％，其余为Ｚｎ和不可避免的杂质构成的Ｚｎ合金镀层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本田和彦，田中晓，末宗义广，古川博康，西村一实，森本康秀，杉山昌章，黑崎将夫，野村广正，金井洋，植田浩平，真木纯，新头英俊，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]