特表 2024-519995 加工性および耐食性に優れためっき鋼材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】加工性および耐食性に優れためっき鋼材

(51)【国際特許分類】

   C23C 2/06 20060101AFI20240514BHJP

【ＦＩ】

C23C2/06

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572667

(86)(22)【出願日】2022-12-15

(85)【翻訳文提出日】2023-11-22

(86)【国際出願番号】 KR2022020446

(87)【国際公開番号】W WO2023191248

(87)【国際公開日】2023-10-05

(31)【優先権主張番号】10-2022-0040400

(32)【優先日】2022-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510307299

【氏名又は名称】ヒュンダイ スチール カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100210790

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大策

(72)【発明者】

【氏名】キム、ソンジン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジェミン

【テーマコード（参考）】

4K027

【Ｆターム（参考）】

4K027AA05

4K027AA22

4K027AB02

4K027AB05

(57)【要約】

本発明は、素地鉄；および前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含み、前記溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％であり、ＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％である、加工性および耐食性に優れためっき鋼材を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

素地鉄；および
前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、
前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含み、
前記溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％であり、ＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％であることを特徴とする、加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項2】

素地鉄；および
前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、
前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含み、
前記溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下であることを特徴とする、加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項3】

前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相は、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下であることを特徴とする、請求項２に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項4】

前記平均短軸長さ（ａ）は１～２０μｍであり、前記平均長軸長さ（ｂ）は２～２００μｍであることを特徴とする、請求項３に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項5】

前記溶融合金めっき層は、表面におけるＡｌ相およびＺｎ相で構成されるＡｌ－Ｚｎデンドライトの面積分率が３０％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項6】

前記溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の面積分率が３０％以上であることを特徴とする、請求項２に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項7】

前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の断面積と同一の面積を有する仮想の円の直径は１～５０μｍであることを特徴とする、請求項６に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【請求項8】

前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ｆｅ：０．０５％～１０％およびＳｉ：０超過１％未満をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の加工性および耐食性に優れためっき鋼材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は鋼材に関し、より詳しくは、加工性および耐食性に優れためっき鋼材に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融亜鉛めっき鋼板は、犠牲防食性に優れており、腐食環境にさらされる際に、電位の低い亜鉛が先に溶出され、鋼材の腐食を防止する特性を有する。このような優れた腐食特性により、溶融亜鉛めっき鋼板は、家電、建材、および自動車用鋼板として用いられている。しかし、技術の発展および品質の目安の向上により耐食性に対する期待要求が高くなるにつれ、従来の溶融亜鉛めっき鋼板よりも優れた耐食性を有する製品の開発に対する必要性が増大している。このような問題を解決するために、２０００年代の初めから、ヨーロッパおよび日本では、亜鉛（Ｚｎ）めっき浴にアルミニウム（Ａｌ）とマグネシウム（Ｍｇ）を添加して耐食性を向上させる高耐食性めっき鋼板を生産している。高耐食性めっき鋼板は、Ｚｎの犠牲防食性の他に、ＭｇとＡｌの添加により腐食環境で緻密な腐食生成物を形成させ、酸化雰囲気から鋼材を遮断して耐食性を向上させる。しかし、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき鋼板は、亜鉛めっき鋼板と比べて、耐食性には優れるものの、加工性に劣るという短所がある。Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇの金属間化合物は、硬度が高いためクラック抵抗性が低く、このようなクラックは、加工工程で外観を損傷させるか、または素地鋼材を露出させて耐食性が低下するという問題がある。関連の先行技術には日本の特開２００５－１０５３６７号公報がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明が達成しようとする技術的課題は、加工性および耐食性に優れためっき鋼材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するための本発明の一態様による加工性および耐食性に優れためっき鋼材は、素地鉄；および前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含み、前記溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％であり、前記溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％である。

【0005】

上記課題を解決するための本発明の他の態様による加工性および耐食性に優れためっき鋼材は、素地鉄；および前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含み、前記溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下である。

【0006】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相は、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下であってもよい。

【0007】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記平均短軸長さ（ａ）は１～２０μｍであり、前記平均長軸長さ（ｂ）は２～２００μｍであってもよい。

【0008】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記溶融合金めっき層は、表面におけるＡｌ相およびＺｎ相で構成されるＡｌ－Ｚｎデンドライトの面積分率が３０％以下であってもよい。

【0009】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の面積分率が３０％以上であってもよい。

【0010】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の断面積と同一の面積を有する仮想の円の直径は１～５０μｍであってもよい。

【0011】

前記加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ｆｅ：０．０５％～１０％およびＳｉ：０超過１％未満をさらに含んでもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、加工性および耐食性に優れためっき鋼材を実現することができる。

【0013】

このような効果により本発明の範囲が限定されるものではないことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層の表面を撮影した写真である。

【図2】第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層の断面をＦＥ－ＳＥＭで１０００倍の倍率で撮影した写真である。

【図3】第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層に対して１Ｔ曲げ加工性の評価後に加工部をＦＥ－ＳＥＭで５００倍の倍率で撮影した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態による加工性および耐食性に優れためっき鋼材について詳しく説明する。後述する用語は、本発明における機能を考慮して適宜選択された用語であり、当該用語に関する定義は、本明細書の全般にわたった内容に基づいて下されなければならない。以下では、延伸率に優れた超高強度・高耐食性めっき鋼板およびその製造方法の具体的な内容を提供しようとする。

【0016】

前述したように、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき鋼板は、亜鉛めっき鋼板と比べて、耐食性には優れるものの、加工性に劣るという短所がある。Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇの金属間化合物は、硬度が高いためクラック抵抗性が低く、このようなクラックは、加工時に外観を損傷させるか、または素地鋼材が露出して加工時に耐食性が低下する。金属間化合物中のＭｇＺｎ_２は硬度が最も高いため、ＭｇＺｎ_２相の形状および大きさを抑制する技術が重要である。

【0017】

本発明は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含むＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系の高耐食性めっき鋼材に関し、加工性および加工耐食性を改善するために硬度が高いＭｇＺｎ_２相の微細組織を制御することを目的とする。

【0018】

本発明の一実施形態による加工性および耐食性に優れためっき鋼材は、素地鉄；および前記素地鉄上に形成された溶融合金めっき層；を含み、前記溶融合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、およびその他の不可避不純物を含む。さらに、前記溶融合金めっき層は、重量％で、０．０５％～１０％のＦｅおよび０超過１％未満のＳｉをさらに含んでもよい。

【0019】

本発明の亜鉛合金めっき層は、初晶Ａｌ相（Ｚｎ固溶したＡｌ単相組織）、Ｚｎ固溶相、ＭｇＺｎ_２（Ａｌを含むＭｇＺｎ_２相、Ｍｇ_２Ｚｎ_１１相を含む）、Ａｌ／Ｚｎ／Ｍｇ共晶組織で構成されることができる。加工性および加工耐食性を改善するための微細組織の面で、前記Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき層の表面にＭｇＺｎ_２相およびＡｌを含むＭｇＺｎ_２相は、多角形（Ｐｏｌｙｇｏｎ）形状とロッド（Ｒｏｄ）および針状形状とからなることができる。

【0020】

前記亜鉛合金めっき層は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎ、および不可避不純物で構成されることができる。めっき層内のＭｇとＡｌは、耐食性を向上させる元素の一つであり、腐食生成物をさらに緻密に形成させて耐食性を向上させる。Ｍｇが１．０重量％未満である場合には耐食性に寄与するところが少なく、従来は、２．０重量％超過時にＭｇ酸化ドロスによる生産の難しさがあるため、Ｍｇを２．０重量％未満使用した。しかし、本発明においては、より優れた耐食性を実現するために、Ｍｇを２．０重量％以上添加する。前述したように、Ｍｇを２．０重量％超過添加時には酸化ドロスによる生産の難しさがあるが、Ａｌを５．０重量％以上添加時に溶湯中のＭｇ酸化によるドロスを減少させることができる。さらには、Ａｌの添加時に初晶Ａｌの生成とＺｎ－Ａｌ－Ｍｇの三元共晶相を形成して耐食性を向上させる役割を行うことができる。一方、Ｍｇを１０．０重量％超過添加時には、前述したロッド（Ｒｏｄ）および針状形状のＭｇＺｎ_２またはＡｌを含むＭｇＺｎ_２相が全ＭｇＺｎ_２の面積分率７０％を超過するように成長してめっき層の加工性に劣り、加工時にめっき層のクラック発生により鋼材もしくはＦｅ－Ａｌ－Ｚｎ界面合金化層の露出により耐食性が低下する。一方、Ａｌを３０重量％超過添加時には、めっき浴の融点上昇により鋼材とめっき層との間の不連続的なＦｅ－Ａｌ－Ｚｎ界面合金層が過剰成長して加工時に界面密着性が脆弱になり得る。

【0021】

本発明において、素地鉄上に溶融合金めっき層を形成する例示的な工程は次のとおりである。

【0022】

先ず、６８０～８５０℃で焼鈍した素地鉄は、４４０～５３０℃のめっき浴に浸漬した後、エアナイフを通過して片面基準に３０～３００ｇ／ｍ^２を満たすようにする。ただし、焼鈍後の素地鉄の進入温度は、めっき浴の温度と±２０℃以上の差が出ないように調節する。

【0023】

ＭｇＺｎ_２相の形状および分率は、冷却により綿密に制御することができる。めっき浴に浸漬してから２００℃に冷却される区間まで３～３０℃／ｓの冷却速度で冷却し、めっき層の凝固時に生成される相の形状を制御することができる。より好ましくは、５～２０℃／ｓの冷却速度で冷却することができる。冷却速度が５℃／ｓ未満である場合には、初晶ＭｇＺｎ_２相が粗大に成長して加工性に劣り、液相状態のめっき層が酸素と反応してめっき表面の外観を阻害する要素として作用し得る。これに対し、３０℃／ｓ超過の冷却速度で冷却する際には、不均一な凝固によりめっき層が均一に形成されず、板の振動により生産性が低下するという短所がある。

【0024】

本発明の一態様によるめっき鋼材は、前記溶融合金めっき層内の断面（例えば、縦断面）におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％であり、前記溶融合金めっき層内の断面（例えば、縦断面）におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％であることを特徴とする。ここで、前記Ａｌ含有相は、前記溶融合金めっき層内の断面において、ＭｇＺｎ_２相から離隔して存在するか、またはＭｇＺｎ_２相の内部に存在することができる。また、本実施形態において、前記Ａｌ含有相は、ｉ）Ａｌ単相、およびｉｉ）Ａｌを２０％以上含有し、不可避不純物が２％以内であり、残部がＺｎである相を意味する。

【0025】

例えば、溶融合金めっき層は、断面においてＭｇＺｎ_２相を面積分率として２０～７０％含む。すなわち、前記溶融合金めっき層の全断面積（Ａ１）中でＭｇＺｎ_２相が占める断面積（Ａ２）の割合が２０～７０％であり、（Ａ２／Ａ１）×１００の値が１０～６０の範囲を満たす。一方、溶融合金めっき層の断面において、ＭｇＺｎ_２相から離隔して存在するＡｌ含有相の断面積（Ｂ１）およびＭｇＺｎ_２相の内部に存在するＡｌ含有相の断面積（Ｂ２）の和が、全ＭｇＺｎ_２相の断面積（Ｂ３）に対して１～７０％の割合を有する。すなわち、［（Ｂ１＋Ｂ２）／Ｂ３］×１００の値が１～７０の範囲を満たす。このような組織によれば、クラック抵抗性に優れ、具体的には、曲げ評価（３Ｔ曲げ評価、１Ｔ曲げ評価）におけるクラック幅の平均が３０μｍ以下であってもよい。

【0026】

本発明のめっき鋼材の溶融合金めっき層は、表面においてＭｇＺｎ_２相の面積分率が１０～７０％であってもよく、前記面積分率が１０％未満のものは形成が不可能であり、７０％を超過すれば、耐クラック性が低下する。ここで、溶融合金めっき層の表面は、外部と接する上部表面を意味し得る。

【0027】

本発明の他の態様によるめっき鋼材において、前記めっき鋼材の溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下であってもよい。例えば、溶融合金めっき層の表面における全ＭｇＺｎ_２相中の７０％以下のＭｇＺｎ_２相は、平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１：２～１：１０であって０．５以下の値を有することができる。この場合、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相は、前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下であってもよい。前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５未満である場合には耐クラック性が低下する。前記平均短軸長さ（ａ）は１～２０μｍであり、前記平均長軸長さ（ｂ）は２～２００μｍであってもよい。１μｍ未満の平均短軸長さ（ａ）と２μｍ未満の平均長軸長さ（ｂ）は形成が不可能であり、前記平均短軸長さ（ａ）が２０μｍを超過するか、または前記平均長軸長さ（ｂ）が２００μｍを超過する場合には耐クラック性が低下する。

【0028】

一方、本発明の他の態様によるめっき鋼材の溶融合金めっき層は、表面におけるＡｌ相およびＺｎ相で構成されるＡｌ－Ｚｎデンドライトの面積分率が３０％以下であってもよい。Ａｌ－Ｚｎデンドライトは、化成処理性や耐ＬＭＥ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅｔａｌ Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）性に好ましくない影響を与えるため、その面積分率が低いことが好ましい。したがって、本実施形態によるめっき層においては、Ａｌ－Ｚｎデンドライトの面積分率を３０％以下とする。

【0029】

前述したように、本発明の一実施形態による加工性および耐食性に優れためっき鋼材において、前記Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき層の表面にＭｇＺｎ_２相およびＡｌを含むＭｇＺｎ_２相は、多角形（Ｐｏｌｙｇｏｎ）形状とロッド（Ｒｏｄ）および針状形状とからなり、ロッド（Ｒｏｄ）および針状形状の平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１：２≦ａ：ｂ≦１：１０であることを特徴とする。全ＭｇＺｎ_２中で、ロッドおよび針状形状のＭｇＺｎ_２相は、表面に７０％以下の面積分率で分布し、より好ましくは、５０％未満の面積分率で分布し、残部ＭｇＺｎ_２は、多角形（Ｐｏｌｙｇｏｎ）形状で分布している。

【0030】

前記溶融合金めっき層は、表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の面積分率が３０％以上であることを特徴とする。例えば、溶融合金めっき層は、表面における全ＭｇＺｎ_２相中の３０％以上のＭｇＺｎ_２相は、平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過する１：１．５、１：１．２などの値を有することを特徴とする。前記平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の断面積と同一の面積を有する仮想の円の直径（平均直径）は１～５０μｍであってもよい。前記平均直径が１μｍ未満のものは形成が不可能であり、５０μｍを超過する場合には耐クラック性が低下する。

【0031】

以下、本発明の理解を助けるために好ましい実験例を提示する。ただし、下記の実験例は、本発明の理解を助けるためのものにすぎず、本発明が下記の実験例により限定されるものではない。

【0032】

第１実験例
１．試験片の組成および工程条件
素地鋼板として１．２ｍｍの冷延素材を準備し、成分は、炭素（Ｃ）：０．１５重量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．０１重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．６重量％、リン（Ｐ）：０．０５重量％、硫黄（Ｓ）：０．０５重量％、および残りの鉄（Ｆｅ）の組成を有する。窒素－５～１０％水素雰囲気ガスで７６０℃の温度で焼鈍した後、焼鈍試験片をめっき浴と２０℃以上の差が出ない温度まで冷却した後、めっき浴に１～５秒間浸漬した。温度４８５℃のめっき浴に浸漬した後、窒素ワイピングでめっき厚さを２０μｍ内外に調節し、７℃／ｓの冷却速度で冷却してＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板を得た。前記めっき浴の組成は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎである範囲を満たす。

【0033】

２．めっき層の組成および微細組織の評価
表１は、本発明の第１実験例によるめっき鋼材において、溶融合金めっき層の組成（単位：重量％）と微細組織を評価した結果を示したものである。

【0034】

【表1】

【0035】

製造されたそれぞれのめっき鋼板に対し、ロッド（Ｒｏｄ）および針状型ＭｇＺｎ_２の面積は、ＦＥ－ＳＥＭで５００倍の倍率で表面観察後にイメージプログラムを用いて測定した。界面合金層の厚さは、断面を１０００倍に拡大して測定した。

【0036】

表１の実施例１～実施例３を参照すれば、ロッド（Ｒｏｄ）および針状型ＭｇＺｎ_２の面積比率が５０％未満と加工性に優れることを確認することができる。発明者は、実施例に対する比較例として、ロッド（Ｒｏｄ）および針状型ＭｇＺｎ_２相の面積が急激に増加することを確認し、めっき浴の温度上昇により界面合金層が１０μｍを超過して形成されて加工性に劣る場合を確認することができた。

【0037】

図１は、第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層の表面を撮影した写真である。図１を参照すれば、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき層の表面におけるロッド（Ｒｏｄ）および針状形状を示すＭｇＺｎ_２相は、平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１：２≦ａ：ｂ≦１：１０の範囲を満たすことを確認することができる。また、全ＭｇＺｎ_２中で、ロッドおよび針状形状のＭｇＺｎ_２相は、表面に７０％以下の面積分率で分布することを確認することができる。

【0038】

図２は、第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層の断面をＦＥ－ＳＥＭで１０００倍の倍率で撮影した写真である。図２を参照すれば、実施例２による溶融合金めっき層において、Ｆｅ－Ａｌ界面合金層の成長が１０μｍ以下であることを確認することができる。

【0039】

３．曲げ加工性の評価
表２は、本発明の第１実験例によるめっき鋼材に対する曲げ加工性の評価結果を示したものである。３Ｔ曲げ、１Ｔ曲げ後に、曲げ加工部をＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で２００倍、５００倍の倍率で観察した後、曲げクラックの幅を測定した後に平均化して評価した。３Ｔ（クラック幅）および１Ｔ（クラック幅）において、「◎」項目は、曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍ以下である場合を意味し、「○」項目は、曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍ超過３０μｍ以下である場合を意味し、「△」項目は、曲げ評価におけるクラック幅の平均が３０μｍ超過４０μｍ以下である場合を意味する。

【0040】

また、３Ｔ曲げ、１Ｔ曲げ後に、曲げ加工部をＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で１００倍の倍率で観察した後、イメージプログラムを用いてクラックの面積分率を計算して評価した。３Ｔ（クラック面積分率）および１Ｔ（クラック面積分率）において、「◎」項目は、曲げ評価におけるクラック面積分率が３０％以下である場合を意味し、「○」項目は、曲げ評価におけるクラック面積分率が３０％超過５０％以下である場合を意味し、「△」項目は、曲げ評価におけるクラック面積分率が５０％超過７０％以下である場合を意味する。

【0041】

【表2】

【0042】

表２の実施例１～実施例３を参照すれば、ロッドおよび針状型ＭｇＺｎ_２の形成が比較的に少なく発達し、クラックの幅が４０μｍ以内に構成されることを確認することができる。発明者は、実施例に対する比較例として、ロッド（Ｒｏｄ）および針状型ＭｇＺｎ_２の面積分率が７０％を超過する場合、硬度が高いＭｇＺｎ_２相におけるクラックだけでなく、粒界に沿ってクラックが進行し、クラックの幅が平均４０μｍを超過する場合を確認することができた。また、発明者は、実施例に対する比較例として、ＭｇＺｎ_２相がロッド（Ｒｏｄ）型に発達した場合、クラックの幅だけでなく、クラックの頻度数が増加し、クラックの面積が７０％を超過して劣ることを確認することができた。図３は、第１実験例における実施例２による溶融合金めっき層に対して１Ｔ曲げ加工性の評価後に加工部をＦＥ－ＳＥＭで５００倍の倍率で撮影した写真である。図３を参照すれば、実施例２による溶融合金めっき層において、ロッドおよび針状型ＭｇＺｎ_２の形成が比較的に少なく発達し、クラックの幅が４０μｍ以内に構成され、ロッド（Ｒｏｄ）および針状型ＭｇＺｎ_２の面積分率が７０％以下を示すことを確認することができる。

【0043】

上述した第１実験例の結果によれば、加工性に不利な硬度の高いＭｇＺｎ_２相が形成されても、ロッドおよび針状型ＭｇＺｎ_２相の成長を抑制し面積分率を調節して加工性に優れためっき鋼板を実現可能であることを確認することができる。

【0044】

第２実験例
１．試験片の組成および工程条件
素地鋼板として１．２ｍｍの冷延素材を準備し、成分は、炭素（Ｃ）：０．１５重量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．０１重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．６重量％、リン（Ｐ）：０．０５重量％、硫黄（Ｓ）：０．０５重量％、および残りの鉄（Ｆｅ）の組成を有する。窒素－５～１０％水素雰囲気ガスで７６０℃の温度で焼鈍した後、焼鈍試験片をめっき浴と２０℃以上の差が出ない温度まで冷却した後、めっき浴に１～５秒間浸漬した。温度４８５℃のめっき浴に浸漬した後、窒素ワイピングでめっき厚さを２０μｍ内外に調節し、７℃／ｓの冷却速度で冷却してＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき鋼板を得た。前記めっき浴の組成は、重量％で、Ａｌ：５％～３０％、Ｍｇ：２％～１０％、残部Ｚｎである範囲を満たす。溶融合金めっき層は、５重量％以上３０重量％以下のＡｌ、２重量％以上１０重量％以下のＭｇ、０．０５重量％以上１０重量％以下のＦｅ、０重量％超過１重量％未満のＳｉ、および残部のＺｎとその他の素地鉄から拡散された成分を含む。

【0045】

２．めっき層断面の微細組織および曲げ加工性の評価
表３は、本発明の第２実験例によるめっき鋼材において、溶融合金めっき層の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率（％）と、溶融合金めっき層の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ単相の面積比率（％）に応じた曲げ加工性の評価結果を示したものである。表３において、曲げ加工性の評価は、３Ｔ曲げ後に、曲げ加工部をＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で２００倍、５００倍の倍率で観察した後、曲げクラックの幅を測定した後に平均化して評価した。「○」項目は、曲げ評価におけるクラック幅の平均が０超過３０μｍ以下である場合を意味し、「Ｘ」項目は、曲げ評価におけるクラック幅の平均が３０μｍを超過する場合を意味する。

【0046】

【表3】

【0047】

表３を参照すれば、試験片１、２、３、４は、溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％の範囲を満たすとともに、ＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％の範囲を満たす場合に該当し、３Ｔ曲げ後の曲げ加工部におけるクラック幅の平均がいずれも３０μｍ以下を示すことを確認することができる。

【0048】

これに対し、試験片５は、溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率が２０～７０％の範囲を満たさず、試験片６、７、８は、溶融合金めっき層内の断面におけるＭｇＺｎ_２相の面積分率に対するＡｌ含有相の面積分率の割合が１～７０％の範囲を満たさない場合に該当し、この場合、Ｔ曲げ後の曲げ加工部におけるクラック幅の平均が３０μｍを超過することを確認することができる。

【0049】

【表4】

【0050】

表４は、本発明の第２実験例によるめっき鋼材において、溶融合金めっき層の表面においてＭｇＺｎ_２相の面積分率（％）と、平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比に応じた曲げ加工性の評価結果を示したものである。ＣＡＳＥ１は、めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２に関するものであり、ＣＡＳＥ２は、めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２に関するものである。表４における曲げ加工性の評価は、めっき層の断面におけるＭｇＺｎ_２面積分率が２０～７０％であり、前記ＭｇＺｎ_２相の内部に存在するかまたは前記ＭｇＺｎ_２相から離隔して存在するＡｌ含有相がＭｇＺｎ_２相の断面積に対して１～７０％の割合で存在するめっき鋼板を用いて曲げ加工性の評価を行うが、この際、曲げ加工性の評価は、３Ｔ曲げ後に、曲げ加工部をＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で２００倍、５００倍の倍率で観察した後、曲げクラックの幅を測定した後に平均化して評価し、「◎」項目は、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が０超過１５μｍ以下である場合を意味し、「○」項目は、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍ超過３０μｍ以下である場合を意味する。
表４を参照すれば、試験片Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２は、前記溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の面積分率が３０％以上であり、前記溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下であり、前記溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下であり、前記平均短軸長さ（ａ）が１～２０μｍであり、前記平均長軸長さ（ｂ）が２～２００μｍである場合を全て満たし、この場合、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍ以下であることを確認することができる。

【0051】

これに対し、試験片Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は、溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５を超過するＭｇＺｎ_２相の面積分率が３０％以上の範囲を満たさず、溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下の範囲を満たさない場合であり、この場合、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍを超過することを確認することができる。

【0052】

また、試験片Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ５は、溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下の範囲を満たさない場合であり、この場合、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍを超過することを確認することができる。

【0053】

また、試験片Ａ４、Ｂ４、Ｃ４は、溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下であり、前記溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下の範囲を満たしても前記平均短軸長さ（ａ）が１～２０μｍの範囲を満たさない場合であり、この場合、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍを超過することを確認することができる。

【0054】

また、試験片Ａ５、Ｂ５、Ｃ５は、溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が０．５以下のＭｇＺｎ_２相の面積分率が７０％以下であり、前記溶融合金めっき層の表面において全ＭｇＺｎ_２相中で平均短軸長さ（ａ）と平均長軸長さ（ｂ）の比が１／１０以上１／２以下の範囲を満たしても前記平均長軸長さ（ｂ）が２～２００μｍの範囲を満たさない場合であり、この場合、３Ｔ曲げ評価におけるクラック幅の平均が１５μｍを超過することを確認することができる。

【0055】

以上、本発明の実施例を中心に説明したが、当業者レベルで多様な変更や変形を加えることができる。このような変更および変形が本発明の範囲を逸脱しない限り、本発明に属するといえる。したがって、本発明の権利範囲は、後述する請求範囲により判断しなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】