[发明专利]耐腐蚀性优异的Zn－Al－Mg－Si合金镀覆钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐腐蚀性优异的Zn-Al-Mg-Si系合金镀覆钢材及其制造方法。

现有技术

传统上通过在钢材表面上镀Zn来改善其耐腐蚀性已是众所周知的，即便到现在，镀锌的材料仍在大量地生产。另外，作为进一步地提高耐腐蚀性的手段，有人提出了镀覆Zn-Al合金的方案。关于这类Zn-Al合金的镀覆，有人将其作为日本专利文件特许第617971号提出。其内容是镀覆一层由25-75％的Al、相当于Al含量的0.5％以上的Si及其余基本上为Zn构成的合金，这样便能获得一种耐腐蚀性优异同时镀层在钢板上的结合性良好而且其外观美丽的Zn-Al合金。与传统的Zn镀层相比，这样的Zn-Al合金镀层显示出特别优异的耐腐蚀性。

然而在另一方面，在对按上述方法制成的Zn-Al镀覆钢材进行剪切加工时，在切断的端缘部就不能充分地发挥其耐腐蚀性，这是目前的现状。其原因如下，虽然在切断的端面处露出的钢材部分的腐蚀由于Zn的替代腐蚀作用而得以防止，但是与此同时，Zn会从Zn-Al合金镀层中偏析出来，导致在Zn偏析部分中的Zn成分消失，从而使其耐腐蚀性降低。另外，通过在镀层上进一步施加涂装，覆盖一层塑料薄膜的情况下，由于Zn的选择腐蚀而导致生成的腐蚀物积蓄起来，引起了涂膜膨胀，产生了所谓边缘蠕变的现象，这就成为商品价值大大降低的原因。

作为用于使涂装的Zn-Al合金镀层的切断端缘部分的耐腐蚀性提高的方法，在日本专利第1330504号公报中公开了一种在Zn-Al合金层中含有0.01-1.0％Mg的合金镀层，这种方法虽然能够发挥一定的效果，但它并不是从根本上解决端部腐蚀问题的技术。另外在特公平3-21627号公报中也公开了同样的技术，该技术是一种合金镀层，其特征在于，它由3-20％的Mg、3-15％的Si，其余为Al和Zn构成，并且Al/Zn之比为1-1.5，而且在其合金组织中具有由富含Al的树枝状晶和富含Zn的树枝状晶以及Mg₂Si、MgZn₂、SiO₂、Mg₃₂(Al、Zn)₄₉构成的金属间化合物相。

根据本发明者们的试验结果得知，使用在该现有技术中公开的镀覆方法的镀覆钢材，虽然与不添加Mg、Si的Zn-Al镀覆钢材钢板相比，其耐腐蚀性有明显提高，但是，随着Mg和Si的含有率和析出的Mg₂Si相的比率的不同以及析出的Mg₂Si相的形态和大小的不同，镀层的加工性也各异，结果使得其耐腐蚀性有很大变化。特别是在关于Mg₂Si相的大小方面，根据对组织观察方法的不同，特别是在对断面组织进行观察时随着样品埋入角度的不同，所观察到的Mg₂Si相的大小都有所差异，因此，很重要的一点是采用比较正确的方法来测定Mg₂Si相的大小并同时控制其大小。

另外还已探明，即便镀层的组成处于上述现有技术的例子所公开的组成范围之外，只要能保证析出的Mg₂Si相的含有率在一定值以上，就能使其在与传统的Zn-Al镀覆钢材比较时存在耐腐蚀性大幅度地提高的范围。

关于其他的现有技术，作为控制镀层相中的Mg₂Si相含量的例子，可以举出美国专利US3026606号，其中公开的技术是把Al镀层相中的Mg₂Si相控制在4～25％的范围内，并使在镀层相与基底金属之间的界面处生成的合金相的厚度变得极小，但是该技术没有利用Mg₂Si相作为提高耐腐蚀性的手段。

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性优异的Zn-Al-Mg-Si合金镀覆钢材及其制造方法，该方法是对添加到Zn-Al类镀层中的Mg和Si的含量进行控制，并对具有提高耐腐蚀性作用的Mg₂Si相的析出量和析出形态进行控制。

本发明的描述

本发明者为了解决上述各种问题而进行了深入研究，结果发现，通过向Zn-Al合金中添加适当含量范围的Mg和Si，来控制该合金的组织形态，这样不但能解决裸露金属的耐腐蚀性问题，而且能够解决为现有技术所不能解决的在涂装后的切断面部的耐边缘蠕变性的问题，从而能够提供一种性能特别优异的合金镀层，基于这一发现，便完成了本发明。

也就是说，本发明的技术要点如下：

(1)一种耐腐蚀性优异的Zn-Al-Mg-Si合金镀覆钢材，其特征在于，其中按质量％计含有