具有拉絲外觀的Al 系合金鍍覆鋼材的制作方法
【專利摘要】本發明的Al系合金鍍覆鋼材為在包含Si和剩余部分的Al及雜質的鍍覆層的表面上形成有拉絲的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材，其中，所述鍍覆層為：所述鍍覆層的每單面的附著量為20～100g/m2；所述鍍覆層整體的所述Si的含量為5～12質量％；所述鍍覆層的表層的厚度為2μm的區域中的所述Si的最大含量為12～24質量％，所述拉絲為：與所述拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0.3～2.0μm；標準水平300μin的PPI為0；標準水平200μin的PPI小于10；標準水平30μin的PPI為50以上。
【專利說明】具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材

【技術領域】
[0001] 本發明涉及可使用于電氣設備的表層材料、建筑物或車輛等的內裝飾材料或外裝 飾材料等的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材。
[0002] 本申請基于2012年05月23日在日本提出申請的日本特愿2012-117284號主張 優先權，在此引用其內容。

【背景技術】
[0003] 作為以往的具有拉絲外觀的鋼材，普遍已知不銹鋼材。也就是說，作為不銹鋼材的 表面精加工的一種，在JIS-G4305中規定了拉絲精加工（HL精加工）。在該規定中，拉絲精 加工如定義為"通過以帶有連續的研磨痕的方式用適當粒度的研磨劑研磨來進行精加工的 加工"那樣，是指研磨表面如頭發一樣長長地連續的表面精加工。圖1是表示拉絲精加工的 概要的圖。
[0004] 作為普通的拉絲精加工方法，普遍已知如下的加工方法：如圖1所示，通過使接觸 輪1旋轉，從而使架設在接觸輪1和惰棍2上的環形紙研磨帶3高速旋轉，用研磨帶研磨從 開卷機4向卷繞機5移動的金屬帶6的表面（例如參照專利文獻1及2)。經拉絲精加工后 的不銹鋼材在具有耐腐蝕性的同時還具有獨特的表面花紋，因此廣泛用于重視設計性的電 氣設備的表層材料、建筑材料的內裝飾材料或外裝飾材料等。
[0005] 但是，由于不銹鋼材價格高，因而希望在替代不銹鋼材的新的廉價的材料中具備 與不銹鋼材同樣的高設計性及高耐腐蝕性、具有適合用于電氣設備或建筑材料等的拉絲外 觀的鋼材。
[0006] 因而，本發明人著眼于與不銹鋼材同樣地耐腐蝕性優良且廉價的Al系合金鍍覆 鋼材，進行了對其實施拉絲精加工的研究。
[0007] 作為對鍍覆層實施拉絲精加工的以往的技術，提出了解決以下問題的技術：如果 要在輕量的Mg系部件的表面上形成鍍覆被覆層并通過拉絲精加工在鍍覆被覆層表面上形 成拉絲花紋，則鍍覆被覆層的基底會露出，耐腐蝕性變差，不能穩定地得到優質的部件。也 就是說，是對在Mg系零件表面具有利用干式鍍覆法形成的選自Cu、Cu合金、Au、Au合金、Al 及Al合金中的鍍覆被覆層（1)和在該鍍覆被覆層（1)上進一步利用濕式鍍覆法形成的選 自&1、附、411、0、211、？ &、？1詘、？6、(：〇、511、0(1、1?11及它們的合金中的鍍覆被覆層（2)的1% 系零件表面實施拉絲精加工的技術（例如參照專利文獻3)。但是，該技術必須雙層地設置 厚壁的鍍覆被覆層，此外，由于需要組合干式鍍覆法和濕式鍍覆法，因而將該技術直接應用 于Al系合金鍍覆鋼材是困難的。
[0008] 此外，還提出了針對高耐腐蝕性Zn系鍍覆鋼板的拉絲外觀的技術，但沒有達到可 得到具有不銹鋼材那樣的高級感的設計性（例如參照專利文獻4、5)。
[0009] 現有技術文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :日本特開平1-306162號公報
[0012] 專利文獻2 :日本專利第2055570號公報
[0013] 專利文獻3 :日本專利第3934810號公報
[0014] 專利文獻4 :日本專利第4546848號公報
[0015] 專利文獻5 :日本專利第4757608號公報


【發明內容】

[0016] 發明要解決的課題
[0017] 本發明的目的在于提供一種可同樣地應用于與具有拉絲外觀的不銹鋼材的用途 相同的用途的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材。
[0018] 用于解決課題的手段
[0019] 本發明為了解決上述課題、實現上述目的而采用以下手段。即：
[0020] (1)本發明的一個方式的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材是在包含Si和剩余 部分的Al及雜質的鍍覆層的表面上形成有拉絲的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材，其 中，上述鍍覆層為：上述鍍覆層的每單面的附著量為20?100g/m 2 ;上述鍍覆層整體的上 述Si的含量為5?12質量％ ;上述鍍覆層的表層的厚度為2 μ m的區域中的上述Si的最 大含量為12?24質量％，上述拉絲為：與上述拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0.3? 2. 0 μ m ;標準水平300 μ in的PPI為0 ;標準水平200 μ in的PPI小于10 ;標準水平30 μ in 的PPI為50以上。
[0021] (2)根據上述⑴所述的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材，其中，可以是：在與 上述拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0. 3?I. 0 μ m的情況下，標準水平300 μ in的PPI 為0 ;標準水平200 μ in的PPI為0 ;標準水平100 μ in的PPI小于10 ;標準水平30 μ in的 PPI為50以上。
[0022] (3)上述（1)或（2)所述的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材可以在上述鍍覆層 的表面上具有1?l〇〇〇mg/m 2的化學轉化處理層。
[0023] (4)上述（1)或（2)所述的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材可以在上述鍍覆層 的表面上具有厚度為0. 5?100 μ m的透明皮膜層。
[0024] (5)根據上述（3)所述的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材，其中，可以在上述化 學轉化處理層的表面上形成有厚度為〇. 5?100 μ m的透明皮膜層。
[0025] 發明效果
[0026] 上述方式的具有拉絲外觀的Al系合金鍍覆鋼材由于具備良好的拉絲外觀，且耐 腐蝕性及耐變色性也優良，因而能夠應用于與以往的具有拉絲外觀的不銹鋼材的用途同樣 的用途。而且，能夠以與高價的不銹鋼材相比更廉價的價格供給。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是表示拉絲精加工的概要的圖。
[0028] 圖2是表示距離鍍覆層表面的深度和Si濃度的關系的圖。
[0029] 符號說明
[0030] 1接觸輪
[0031] 2 惰輥
[0032] 3研磨帶
[0033] 4開卷機
[0034] 5卷繞機
[0035] 6金屬帶

【具體實施方式】
[0036] 以下，對本發明的一個實施方式詳細地進行說明。
[0037] 作為具有拉絲外觀的鋼材，有實施了拉絲精加工的不銹鋼材，但不銹鋼材是高價 的。因而，本發明人們從廉價地確保耐腐蝕性的觀點出發，著眼于鍍覆鋼材。此外，不銹鋼材 的金屬感一方面具有高級感，但另一方面亮度稍微降低。因而，作為鍍覆的種類，研究了 Al 系合金鍍覆。Al無彩色、不帶顏色，是反射率高的金屬。此外，雖然Al本身是活潑的金屬， 但由于形成極薄的氧化皮膜，因此也不會像例如Zn那樣立即產生白銹。因此，通過Al系合 金鍍覆鋼材的應用，可廉價地實現與不銹鋼材同樣的無彩色。另外，對不銹鋼材進行鏡面精 加工時的反射率為70%左右，但對Al系合金鍍覆鋼材進行鏡面精加工時的反射率為75? 90%，與不銹鋼材相比，Al系合金鍍覆鋼材更可得到明亮的無彩色。
[0038] 作為Al系合金鍍覆鋼材的表面處理的方法，有電鍍、熱浸鍍、蒸鍍等?？墒牵捎?Al只從非水溶劑產生電沉積，所以電鍍在工業上是不適合的。此外，蒸鍍有制膜速度慢的問 題，工業上也不適合。Al系合金鍍覆鋼材的表面處理的方法沒有特別的限定，但優選使用工 業上最適宜的方法即熱浸鍍。
[0039] 接著，示出限定Al系合金鍍覆鋼材的鍍覆層的組成的理由。
[0040] 如果對不含有Si的純Al鍍覆鋼材實施與不銹鋼材同等的拉絲精加工，則拉絲的 峰部塌邊或拉絲坍塌，不能得到具有良好外觀的拉絲，還有露出Al-Fe合金層的部分。此 夕卜，還有在拉絲精加工用研磨帶中發生網眼堵塞的問題。作為如此不能得到良好的拉絲的 理由，可列舉出在維氏硬度大約為120Hv左右下純Al鍍覆鋼材的為軟質，此外在純Al鍍覆 鋼材的情況下，硬且脆的金屬間化合物（Al-Fe合金層）在母材（鋼板）與鍍覆層之間顯著 地生長等。由于在維氏硬度大約為1050HV左右下Si為硬質，所以通過在鍍覆層中適度地 含有Si,會提高鍍覆層的硬度。此外，一直添加到共晶組成會使Al-Si系的液相線溫度降 低，對于抑制Al-Fe合金層生長是有效的。為了呈現該鍍覆層硬度提高和Al-Fe合金層生 長的抑制效果，優選鍍覆層整體中的Si含量的下限為5質量％。
[0041] 另一方面，如果在鍍覆層中添加 Si,則Al系合金鍍覆鋼材的色度及亮度產生變 化，伴隨著鍍覆層中的Si含量的提高逐漸地成為發暗的外觀。作為該理由，可列舉出如果 Al-Si為共晶合金，特別是如果超過共晶組成的A1-12. 6質量％ Si,則因反射率比Al低的 初晶Si結晶而亮度顯著地下降。進而，當超過共晶組成時液相線溫度增高，因而變得反而 可促進Al-Fe合金層生長。因此，鍍覆層整體中的Si含量的上限考慮到實際操作的變動優 選為12質量％。進而，由于從測色結果中發現因鍍覆層的Si含量增加而使色度向藍色方 向轉移的傾向，因此優選將鍍覆層整體中的Si含量規定為12質量％。
[0042] 作為適合進行拉絲精加工的鍍覆層的附著量，優選母材（鋼材）的每單面為20? 100g/m 2。特別是，鍍覆層的附著量更優選母材的每單面為40?80g/m2。在鍍覆層的附著 量小于20g/m 2的情況下，由于鍍覆層薄因而使耐腐蝕性變得不足，而且在拉絲精加工中鋼 材基體變得容易露出。在鍍覆層的附著量大于l〇〇g/m2的情況下，鍍覆層變得過厚，不僅不 能得到外觀均勻的鍍覆層，而且鍍覆層變得容易剝離，從成本的觀點出發也不是優選的。因 此，鍍覆層的附著量優選為20?100g/m 2。
[0043] 此外，鍍覆層表層的厚度為2μπι的區域中的Si的最大含量優選為12?24質 量％。以下，對其理由進行說明。
[0044] 為了在鍍覆層表面形成漂亮的拉絲，需要在鍍覆層的形成過程中將殘留在鍍覆層 表面的凝固花紋（即鋅花）除去。因此，在拉絲形成前，為了使鍍覆層的表面粗糙度Ra達 到0. 5 μ m以下，需要進行鍍覆層的平坦化處理。
[0045] 這里，本申請發明人在進行鍍覆層的平坦化處理時面對如下問題：在從表面將鍍 覆層表層磨削到2 μ m左右的深度后形成拉絲的情況下，隨著時間的經過，鍍覆層表面變色 (即耐變色性下降）。
[0046] 本申請發明人對該原因進行了銳意的調查，結果發現：如圖2所示，在鍍覆層的表 層（從表面到2μπι左右的深度的區域）中，相對于主體Si濃度（比距離表面2μπι更深的 區域的Si濃度），Si以最大值2倍左右的濃度存在。圖2中例示出主體Si濃度（基底Si 濃度）為10%時的Si濃度曲線。也就是說，認為在鍍覆層的平坦化處理時，由于將上述這 樣的Si濃化層（鍍覆層的表層的厚度為2 μ m的區域）除去，因而使耐變色性下降。
[0047] 因而，本申請發明人基于上述調查結果，以殘留Si濃化層的狀態形成了拉絲，結 果發現：只要Si濃化層中的Si的最大含量為12?24質量％，耐變色性就提高（詳細情況 參照后述的實施例）。
[0048] 因此，鍍覆層的表層的厚度為2μπι的區域（Si濃化層）中的Si的最大含量優選 為12?24質量％。另外，為了使Si濃化層殘留，作為鍍覆層的平坦化處理，優選采用預表 皮光軋（用粗糙度低的輥進行的輕度軋制）。
[0049] 為了在Al系合金鍍覆鋼材的表面（即鍍覆層的表面）上形成外觀優良的拉絲，優 選將與拉絲成直角方向的（C方向）的表面粗糙度Ra規定為0. 3?2. 0 μ m，更優選規定為 0. 3?I. 0 μ m。當C方向的表面粗糙度Ra小于下限時，拉絲變得不明顯，進行拉絲精加工 變得無用。此外，相反當表面粗糙度Ra大于上限時，拉絲變得過粗，不能成為漂亮的拉絲， 損害作為拉絲的設計性，失去商品價值。另外，關于表面粗糙度Ra,按照由JIS B060 (1997) 規定的測定法，采用〇. 8mm的標準長度進行了測定。
[0050] 此外，在與拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0. 3?2. Ομπι的情況下，優選將 標準水平300 μ in的峰數（ΡΡΙ :Peaks Per Inch)規定為0、將標準水平200 μ in的PPI規 定為小于10、將標準水平30 μ in的PPI規定為50以上。關于標準水平，采用了基于SAEJ 911、在超過負標準水平一 H后超過正標準水平+H時計數為1個波峰的方法。
[0051] 在標準水平為200 μ in以上的情況下，當PPI大于上述數值時，產生鋼材基體露出 或鍍覆層局部變薄的部位，有對耐腐蝕性帶來影響的可能性。另一方面，在標準水平30 μ in 的PPI小于50的情況下，拉絲變得不明顯。
[0052] 此外，在與拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0. 3?1. 0 μ m的情況下，優選將標 準水平300 μ in的PPI規定為0、將標準水平200 μ in的PPI規定為0、將標準水平100 μ in 的PPI規定為小于10、將標準水平30 μ in的PPI規定為50以上。這是基于與表面粗糙度 Ra為0.3?2. Ομπι時同樣的理由。也就是說，在標準水平為100μ in以上的情況下，當 PPI大于上述數值時，產生鋼材基體露出或鍍覆層局部變薄的部位，有對耐腐蝕性帶來影響 的可能性。另一方面，在標準水平30 μ in的PPI小于50的情況下，拉絲變得不明顯。由該 表面粗糙度Ra及PPI規定的拉絲具有賦予柔和印象的拉絲外觀。此外，由于拉絲的磨削 量減小，因而在研磨帶的網眼堵塞的緩和等連續作業性方面具有優勢。這里峰數PPI按照 SAEJ911-1986的規定、以測定長度為1英寸進行了測定。
[0053] 為了形成滿足上述的表面粗糙度Ra、峰數PPI的要件的拉絲，優選使用#150? #320左右的帶式打磨機（研磨帶）進行拉絲精加工?；蛘咭部梢圆捎脧谋砻嫘纬衫z花紋 的輥進行轉印的方法。從設計性的觀點出發，只要僅對成為加工制品的表面的一側進行拉 絲精加工就足夠，但也可以對兩面進行拉絲精加工。
[0054] 在進行了拉絲精加工后，優選通過對鍍覆層實施鉻酸鹽處理或無鉻酸鹽處理來進 行一次防銹處理。其目的是防止變色和改善后述的透明皮膜層的密合性，在對鍍覆層進行 了拉絲精加工后，進行通過鉻酸鹽處理或無鉻酸鹽處理形成防銹被膜層的一次防銹處理。 在進行鉻酸鹽處理的情況下，例如能夠應用利用作為主成分含有鉻酸和反應促進劑的鉻酸 鹽處理液進行的鉻酸鹽處理，將鉻酸鹽附著量規定為1?200mg/m 2。在鉻酸鹽附著量小于 lmg/m2的情況下，不能得到充分的防銹效果。此外，在鉻酸鹽附著量大于200mg/m2的情況 下，不僅拉絲精加工變得不明顯，而且防銹效果飽和，經濟上變得成本高。此外，即使利用無 鉻酸鹽處理（非鉻酸鹽處理），也能夠與鉻酸鹽處理同樣地進行一次防銹處理。
[0055] 作為可使用于無鉻酸鹽處理（非鉻酸鹽處理）的處理液，可列舉出不含環境上有 害的六價鉻的處理液，例如含有Zr、Ti的鹽等的處理液或含有硅烷偶聯劑的處理液等。在 這些無鉻酸鹽處理中，形成以Ti、Zr、P、Ce、Si、Al、Li等為主成分的不含鉻的無鉻酸鹽處理 層（化學轉化處理層）。優選將該無鉻酸鹽處理層的附著量規定為1?l〇〇〇mg/m 2。在無 鉻酸鹽處理層的附著量小于lmg/m2的情況下，不能得到充分的防銹效果。此外，在無鉻酸 鹽處理層的附著量大于l〇〇〇mg/m 2的情況下，不僅拉絲精加工變得不明顯，而且防銹效果飽 和，經濟上變得成本高。
[0056] 此外，當對Al系合金鍍覆鋼材實施拉絲精加工、在大氣中放置時，鍍覆層表面氧 化、變色。當變色時，拉絲精加工變得不明顯，損害拉絲的外觀。進而，如果Al系合金鍍覆 層與硬質的物體沖撞則容易損傷。因此，如果在實施了拉絲精加工的鍍覆表面上以〇. 5? 100 μ m的厚度形成透明樹脂被膜層，就能改善耐變色性及耐損傷性。透明樹脂被膜層可通 過使用有機透明涂料等的公知的涂裝方法來形成。作為這樣的有機透明涂料，可具體地列 舉出丙烯酸系燒結透明涂料、氨基甲酸酯系透明涂料、環氧系透明涂料、聚酯系透明涂料、 聚醚砜系透明涂料、三聚氰胺醇酸系透明涂料等。此外，也可以使用這些涂料的混合物。作 為有機透明涂料的涂裝方法，可具體地列舉出輥涂法、簾式涂布法、噴射槍法、靜電法等方 法。其中，優選棍涂法、簾式涂布法。
[0057] 另外，這樣的透明樹脂被膜層可以直接形成在鍍覆層表面上，或者可以形成在形 成于鍍覆層表面上的化學轉化處理層（例如無鉻酸鹽處理層等）的表面上。
[0058] 實施例
[0059] 以下，基于實施例對本發明詳細地進行說明。
[0060] 使用了板厚為0. 6mm的低碳鋼板作為鍍覆原板。用無氧化爐式的連續熱浸鍍生產 線，對上述鍍覆原板進行加熱處理、退火處理及鍍覆處理，從而在鍍覆原板上形成鍍覆層。 關于退火氣氛，形成含10%氫、剩余部分為90%氮氣的氣氛，將露點規定為-30°c。退火溫 度為730°C，退火時間為3分鐘。鍍覆浴組成通過在Al中添加 Si來進行調整。將鍍覆浴溫 度設定在各鍍覆組成的液相線溫度+20°C，在鍍覆浴中浸漬2秒后，利用氮氣摩擦接觸法控 制鍍覆層附著量。
[0061] 在形成鍍覆層后，進行采用預軋的平滑化處理，在使表面粗糙度Ra達到0. 5 μ m 后，采用砂紙粒度號不同的帶式打磨機，按照板材穿過速度為0. 25m/秒、研磨時間為3秒的 條件進行拉絲精加工。此外，關于砂紙粒度號為#120、#150,通過使按壓壓力變化調查了對 標準水平300 μ m、200 μ m的PPI的影響。關于與拉絲成直角方向的表面粗糙度（Ra)及峰數 (PPI)，采用粗糙度計進行了調查。另外，在PPI在某標準水平下沒有滿足本發明例時，沒有 以其它標準水平實施測定，在表中記為此外，根據JIS Z2331的鹽水噴霧試驗24小時 后的生銹狀況調查了鍍覆層的損傷狀態，將從拉絲凹部發現生銹的情況規定為不合格。其 結果不于表1。
[0062] 如表1所示，No. 4?7滿足表面粗糙度（Ra)、峰數（PPI)的條件，為具有漂亮的拉 絲外觀的高耐腐蝕性鍍覆鋼材。No. 4、5適合要求鮮明的清晰性的情況，No. 6、7適合要求稍 微柔和的外觀的情況。此外，關于No. 4、5,當板材穿過距離大于500m時逐漸地產生帶式打 磨機的網眼堵塞，成為在連續作業時需要略微注意的結果。
[0063] 與此相對，采用#120號的帶式打磨機進行了拉絲處理的No. 1?2和采用#150號 的帶式打磨機以高按壓壓力進行了拉絲處理的No. 3具有深的拉絲損傷，從拉絲凹部發現 了生銹。No. 8雖進行了拉絲精加工，但帶式打磨機為#500號的過細的粗度，沒有滿足本發 明規定的拉絲的要件，在外觀不能明確地觀察到拉絲。由以上的試驗結果得出，只有滿足本 發明規定的要件的鍍覆鋼板才能成為具有漂亮的拉絲外觀的鍍覆鋼板。
[0064]

【權利要求】
1. 一種具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其特征在于，其為在包含Si和剩余部分的 A1及雜質的鍍覆層的表面上形成有拉絲的具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其中， 所述鍍覆層為： 所述鍍覆層的每單面的附著量為20?100g/m2 ; 所述鍍覆層整體的所述Si的含量為5?12質量％ ; 所述鍍覆層的表層的厚度為2 y m的區域中的所述Si的最大含量為12?24質量％， 所述拉絲為： 與所述拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0. 3?2. 0 y m ; 標準水平300 ii in的PPI為0 ; 標準水平200 ii in的PPI小于10 ; 標準水平30 ii in的PPI為50以上。
2. 根據權利要求1所述的具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其特征在于， 在與所述拉絲成直角方向的表面粗糙度Ra為0. 3?1. 0 y m的情況下， 標準水平300 ii in的PPI為0 ; 標準水平200 ii in的PPI為0 ; 標準水平100 y in的PPI小于10 ; 標準水平30 ii in的PPI為50以上。
3. 根據權利要求1或2所述的具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其特征在于，在所 述鍍覆層的表面上具有1?l〇〇〇mg/m2的化學轉化處理層。
4. 根據權利要求1或2所述的具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其特征在于，在所 述鍍覆層的表面上具有厚度為〇. 5?100 y m的透明皮膜層。
5. 根據權利要求3所述的具有拉絲外觀的A1系合金鍍覆鋼材，其特征在于，在所述化 學轉化處理層的表面上形成有厚度為0. 5?100 y m的透明皮膜層。
【文檔編號】B24B21/04GK104334765SQ201380026337
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2012年5月23日
【發明者】后藤靖人, 黑崎將夫, 桑名達也, 須田秀昭 申請人:新日鐵住金株式會社