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JP2017039974A - 被覆鋼材及びその製造方法 - Google Patents

被覆鋼材及びその製造方法 Download PDF

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真司 阪下
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Abstract

【課題】優れた耐塩水性が比較的長期間維持される被覆鋼材の提供を目的とする。【解決手段】本発明の被覆鋼材は、素地鋼材と、この素地鋼材の表面に形成される被覆層とを備える被覆鋼材であって、被覆層が８μｍ以上１０５μｍ以下の平均厚さを有し、かつＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物を含有し、上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせであることを特徴とする。被覆層がＡｌ酸化物、Ａｌオキシ水酸化物又はこれらの組み合わせを０．０８質量％以上１０．５質量％以下、Ｃｒ酸化物を０．０８質量％以上１０．５質量％以下、Ｃｕ酸化物を０．０８質量％以上１０．５質量％以下、並びにＦｅ酸化物及びＦｅオキシ水酸化物としてのＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨを合計で２９．５質量％以上含有するとよい。また、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの平均粒径としては、それぞれ４．５ｎｍ以上２２ｎｍ以下が好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、被覆鋼材及びその製造方法に関する。
鋼材は、各種構造物の部材として多用されているが、海水及び／又は飛来海塩粒子が主因となる腐食環境下で使用される船舶、海洋構造物、橋梁等の海浜や海水中の構造物に使用した場合、板厚の減少や腐食孔の形成等を生じることで強度が低下することがある。特に、船舶のバラストタンクは、厳しい腐食環境に曝されることが知られている。また、近年、地球環境保全の観点から、温室効果ガスである二酸化炭素を排出しないクリーンエネルギー生成技術として、海洋上での風力発電、波浪発電、潮流発電、海流発電、温度差発電、太陽光発電等の発電技術が注目されている。このような海洋上の構造物も、従来の海浜や海水中の構造物より厳しい腐食環境に曝される可能性が想定される。そのため、これらの鋼材には、防食技術によって耐塩水性を向上することが要求される。
防食技術としては、例えば電気防食、表面処理等が挙げられる。上記表面処理としては、塗装により被覆を形成する防食塗装、溶射により被覆を形成する防食溶射等が挙げられる。また、鋼材の表面に形成される錆は、耐塩水性を向上する保護皮膜として作用することが公知であるため、鋼材の表面処理に錆を利用する方法も考えられる。さらに、鋼材自身の改良や、鋼材自身の改良と表面処理とを組み合わせる方法も提案されている。
防食技術の一つである電気防食は、電極電位の操作で腐食を抑制する方法であり、海水に常時浸漬される鋼材の耐塩水性の向上には有効であるが、海水に常時浸漬されるわけではない鋼材の耐塩水性の向上にはあまり有効ではない。電気防食による耐塩水性の向上が有効でない鋼材の具体例としては、例えば海水の飛沫等による腐食環境に曝される海洋上構造物の海上部の鋼材、特に海面近傍領域の鋼材、船舶の積載荷重に応じて海水の注入及び排水を繰り返すバラストタンクの内表面の鋼材等が挙げられる。また、別の具体例として、海水に由来する塩分からなる微粒子である海塩粒子の飛来に曝され、かつ乾燥環境及び湿潤環境を繰り返す海岸に近い鉄橋梁等の構造物の鋼材なども挙げられる。このように、電気防食は、船舶のバラストタンクや海洋上の構造物に用いられる鋼材にはあまり有効ではない。
また、別の防食技術である防食塗装は、エポキシ樹脂、塩化ゴム、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の様々な樹脂を主成分とする防食塗料を環境に応じて使用し、鋼材に単層又は複層の塗膜を形成することで耐塩水性を向上する方法である。しかし、上記塗膜は、紫外線による経時劣化、何らかの外的な機械的作用による損傷等によって容易に疵や剥離を生じ、その結果、鋼材が露出して腐食が進展するおそれがある。例えば、船舶のバラストタンクの塗膜が剥離した箇所では、１年間の腐食摩耗量が１ｍｍにも及ぶこともある。そのため、防食塗装は、塗装後に定期的な検査や再塗装等のメンテナンスが必要となるが、再塗装にはかなりのコストや工期を要する。また、船舶、海洋構造物、橋梁等の構造物には、海中、足場がないと近づけない高所、構造的に入り組んだ箇所等の接近が困難で上述の検査やメンテナンスが容易でない箇所も多い。そのため、防食塗装は、耐塩水性が維持される期間の短さの観点から、船舶のバラストタンクや海洋上の構造物に用いられる鋼材に対しては実用的でない場合もある。
さらに別の防食技術である防食溶射は、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の鋼よりも卑な金属又は合金を溶射材料に用いて鋼材表面に溶射被膜を形成し、この溶射被膜の犠牲陽極作用により防食作用を得る。しかし、この防食溶射は、溶射被膜の消費によって防食作用を発揮するため、定期的な再溶射で溶射被膜の平均厚さを維持する必要があるが、上述のように構造物には接近が困難で再溶射が容易でない箇所も多い。そのため、防食溶射は、防食塗装と同様に、耐塩水性が維持される期間の短さの観点から、船舶のバラストタンクや海洋上の構造物に用いられる鋼材に対しては実用的でない場合もある。
一方、海水腐食環境で鋼材の表面に形成されるα―ＦｅＯＯＨ、β―ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ３Ｏ４等のＦｅ化合物からなる錆は、腐食性物質の侵入を抑制する保護被膜として作用し、鋼材の腐食をやや抑制することが公知である。しかしながら、通常の鋼材に形成される錆は、Ｆｅ化合物の粒径が比較的大きく緻密さに欠けるため、腐食性物質の侵入抑制効果が小さく、耐塩水性を大幅に向上するものではない。また、上記錆は、鋼材との密着性が比較的低いため、容易に剥離及び脱落する。そのため、鋼材の表面処理に錆を利用する方法は、あまり実用的とはいえない。
さらに、上述の鋼材への表面処理に加え、鋼材自身の改良や、鋼材自身の改良と表面処理とを組み合わせる防食技術も提案されている。具体的には、例えば特定の組成を有する塗装用鋼材を用いる方法（特開２０１２−１２２１１７号公報参照）、特定の金属を含有する保護性錆層で覆われた特定の化学組成を有する鋼材を用いる方法（特開２０１４−５４９９号公報参照）等が提案されている。しかし、上記従来の方法によっても、優れた耐塩水性が維持される期間が不十分である。
特開２０１２−１２２１１７号公報 特開２０１４−５４９９号公報
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、優れた耐塩水性が比較的長期間維持される被覆鋼材及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、海水腐食環境における鋼材の腐食進展機構を精査し、従来の防食塗装等の表面処理によらない新たな防食技術について研究を行った。その結果、上述のように、海水腐食環境で鋼材の表面に形成されるＦｅ化合物からなる錆は、耐塩水性を大幅に向上するものではなく、また鋼材から容易に剥離及び脱落するため、鋼材の表面処理として実用的とはいえない。しかしながら、Ｆｅ化合物を含有し、かつ適切な平均厚さを有する被覆層が素地鋼材の表面に形成された被覆鋼材は、耐塩水性を比較的長期間維持できることを見出した。また、上記被覆層がＣｕ化合物を含有することで上記被覆層の緻密さが向上し、さらにＡｌ化合物及びＣｒ化合物を含有することで腐食性物質を無害化でき、これらの結果、素地鋼材への腐食性物質の侵入を著しく抑制して耐塩水性を向上できることを見出した。
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、素地鋼材と、この素地鋼材の表面に形成される被覆層とを備える被覆鋼材であって、上記被覆層が、８μｍ以上１０５μｍ以下の平均厚さを有し、かつＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物を含有し、上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせであることを特徴とする。
当該被覆鋼材は、被覆層が素地鋼材との密着性に優れるＦｅ化合物を含有することで被覆層及び素地鋼材の密着性を向上できる。また、被覆層が上記範囲の平均厚さを有することで腐食性物質の素地鋼材への侵入を抑制できる。その結果、優れた耐塩水性を長期間維持できる。また、当該被覆鋼材は、被覆層の含有するＡｌ化合物が腐食性の塩化物を固定して無害化し、Ｃｒ化合物が腐食性の硫酸塩を固定して無害化し、さらにＣｕ化合物が被覆層の緻密さを向上することで、腐食性物質の素地鋼材への侵入を著しく抑制するため、耐塩水性を向上できる。
上記被覆層が、Ａｌ酸化物、Ａｌオキシ水酸化物又はこれらの組み合わせ、Ｃｒ酸化物、Ｃｕ酸化物、並びに上記Ｆｅ酸化物及びＦｅオキシ水酸化物としてのＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨを含有するとよい。この場合、Ａｌ酸化物、Ａｌオキシ水酸化物又はこれらの組み合わせの含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。また、Ｃｒ酸化物の含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。さらに、Ｃｕ酸化物の含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。さらに、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの合計含有量としては、２９．５質量％以上が好ましい。さらに、上記Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの平均粒径としては、それぞれ４．５ｎｍ以上２２ｎｍ以下が好ましい。
被覆層がＡｌ化合物としてＡｌ酸化物及び／又はＡｌオキシ水酸化物を含有することで、腐食性の塩化物の固定をより促進できる。また、被覆層がＣｒ化合物としてＣｒ酸化物を含有することで、腐食性の硫酸塩の固定をより促進できる。さらに、被覆層がＣｕ化合物としてＣｕ酸化物を含有することで、被覆層をより緻密にできる。これらの結果、耐塩水性をより向上できる。さらに、被覆層における上記化合物の含有量が特定量であることで、耐塩水性を向上しつつ、使用時の温度変化に起因する被覆層でのクラック形成を抑制できる。さらに、被覆層がＦｅ酸化物及びＦｅオキシ水酸化物としてＦｅ化合物の中でも素地鋼材との密着性に特に優れるＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨを含有し、かつこれらの平均粒径を上記範囲とすることで、被覆層の緻密さと素地鋼材との密着性とをより向上できる。その結果、耐塩水性とこの耐塩水性の持続性とをより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｃ：０．００８質量％以上０．３２質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｍｎ：０．０８質量％以上３．０質量％以下、Ｐ：０．００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下、Ａｌ：０．００１質量％以上１．６質量％以下、Ｎ：０．００１質量％以上０．０１５質量％以下、及び残部：Ｆｅ及び不可避的不純物である組成を有するとよい。このように、上記素地鋼材が上記組成を有することで、耐塩水性をより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｐ：０．００４質量％以上０．０５質量％以下、及びＡｌ：０．００８質量％以上１．６質量％以下である組成を有し、Ｃｕ：０．０８質量％以上２．２質量％以下、及びＣｒ：０．０８質量％以上３．０質量％以下をさらに含有し、かつＭｏ：０．００８質量％以上２．２質量％以下、及びＷ：０．００８質量％以上２．２質量％以下のうち少なくとも１種をさらに含有するとよい。このように、上記素地鋼材のＰの含有量を特定量とすることで、上記被覆層の保護性が向上する。また、上記素地鋼材のＰ及びＡｌの含有量を特定量とすることで、耐塩水性をより向上できる。さらに、上記素地鋼材がＣｕ及びＣｒを特定量含有することで、被覆層の緻密さがより向上する。さらに、上記素地鋼材がＭｏ及びＷのうち少なくとも１種を特定量含有することで、Ｍｏ及び／又はＷがフェライトに固溶して溶解反応の活性度が低下する。これらの結果、耐塩水性をより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｎｉ：０．００８質量％以上５．２質量％以下、及びＣｏ：０．００８質量％以上５．０質量％以下のうち少なくとも１種をさらに含有するとよい。このように、素地鋼材がＮｉ及びＣｏのうち少なくとも１種をさらに特定量含有することで、耐塩水性及び強度をより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｍｇ：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下、Ｃａ：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下、及び希土類金属：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下のうち少なくとも１種をさらに含有するとよい。このように、素地鋼材がＭｇ、Ｃａ及び希土類金属のうち少なくとも１種をさらに特定量含有することで、素地鋼材の表面近傍のｐＨ低下を抑制でき、その結果、耐塩水性をより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｓｎ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下、Ｓｂ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下、及びＳｅ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下のうち少なくとも１種をさらに含有するとよい。このように、素地鋼材がＳｎ、Ｓｂ及びＳｅのうち少なくとも１種をさらに特定量含有することで、耐塩水性をより向上できる。
上記素地鋼材が、Ｔｉ：０質量％超０．２質量％以下、Ｎｂ：０質量％超０．２質量％以下、Ｚｒ：０質量％超０．２質量％以下、Ｖ：０質量％超０．２質量％以下、及びＢ：０質量％超０．０１質量％以下のうち少なくとも１種をさらに含有するとよい。このように、素地鋼材がＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及びＢのうち少なくとも１種をさらに特定量含有することで、強度をより向上できる。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、素地鋼材を用意する工程と、Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物が溶媒に分散した被覆層形成用組成物を調製する工程と、上記被覆層形成用組成物を上記素地鋼材の表面に塗工する工程とを備え、上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせであり、上記塗工工程において、平均厚さが８μｍ以上１０５μｍ以下の被覆層を形成する被覆鋼材の製造方法である。
ここで「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。「平均粒径」とは、電界放射型透過型電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）を用いて被覆層の断面のＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの粒子を適当な倍率で観察し、任意の１０の粒子の断面積と等面積の真円の直径の平均値を意味する。
当該被覆鋼材及びその製造方法は、優れた耐塩水性が比較的長期間維持される被覆鋼材を提供できる。
本発明の実施例で用いるテストピースの試験面を示す模式的平面図である。
＜被覆鋼材＞
以下、本発明に係る被覆鋼材及びその製造方法の実施形態について説明する。当該被覆鋼材は、素地鋼材と、この素地鋼材の表面に形成される被覆層とを備える。
（素地鋼材）
素地鋼材としては、特に限定されず、従来公知の鋼材を用いることができる。素地鋼材としては、Ｃ（炭素）：０．００８質量％以上０．３２質量％以下、Ｓｉ（ケイ素）：０．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｍｎ：０．０８質量％以上３．０質量％以下、Ｐ（リン）：０．００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ（硫黄）：０．０５質量％以下、Ａｌ（アルミニウム）：０．００１質量％以上１．６質量％以下、Ｎ（窒素）：０．００１質量％以上０．０１５質量％以下、残部：Ｆｅ（鉄）及び不可避的不純物である組成を有するものが好ましい。当該被覆鋼材は、素地鋼材がＰ、Ａｌ及びＮを特定量含有することで、被覆層との相乗作用により優れた耐塩水性を容易かつ確実に長時間維持できる。また、当該被覆鋼材は、素地鋼材がＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ及びＮを特定量含有することで、構造物の材料として要求される機械的特性や溶接のし易さも容易かつ確実に満足できる。以下、各成分について説明する。
［Ｃ（炭素）］
素地鋼材におけるＣは、当該被覆鋼材の強度確保のために有効な元素である。素地鋼材におけるＣの含有量の下限としては、０．００８質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０３質量％がさらに好ましい。一方、Ｃの含有量の上限としては、０．３２質量％が好ましく、０．２９質量％がより好ましく、０．２８質量％がさらに好ましい。Ｃの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｃの含有量が上記上限を超える場合、腐食環境においてカソードサイトとして作用するセメンタイトの生成量が多くなることで腐食反応が促進され、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれや、併せて靭性も低下するおそれがある。
［Ｓｉ（ケイ素）］
素地鋼材におけるＳｉは、素地鋼材の脱酸と当該被覆鋼材の強度確保とのために有効な元素である。素地鋼材におけるＳｉの含有量の下限としては、０．０５質量％が好ましく、０．０８質量％がより好ましく、０．１０質量％がさらに好ましい。一方、Ｓｉの含有量の上限としては、２．０質量％が好ましく、１．９５質量％がより好ましく、１．９０質量％がさらに好ましい。Ｓｉの含有量が上記下限より小さい場合、上述の素地鋼材の脱酸と当該被覆鋼材の強度確保とが不十分となるおそれがある。逆に、Ｓｉの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
［Ｍｎ（マンガン）］
素地鋼材におけるＭｎは、Ｓｉと同様に、素地鋼材の脱酸と当該被覆鋼材の強度確保とのために有効な元素である。素地鋼材におけるＭｎの含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．１５質量％がより好ましく、０．２質量％がさらに好ましい。一方、Ｍｎの含有量の上限としては、３．０質量％が好ましく、２．９質量％がより好ましく、２．８質量％がさらに好ましい。Ｍｎの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材が構造物に要求される強度を確保できないおそれがある。逆に、Ｍｎの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の靭性が低下するおそれがある。
［Ｐ（リン）］
素地鋼材におけるＰは、上記被覆層の保護性を高め、当該被覆鋼材の耐塩水性をより向上するために有効な元素である。素地鋼材におけるＰの含有量の下限としては、０．００１質量％が好ましく、０．００４質量％がより好ましく、０．００８質量％がさらに好ましく、０．０１７質量％が特に好ましい。一方、Ｐの含有量の上限としては、０．０５質量％が好ましく、０．０４５質量％がより好ましく、０．０４質量％がさらに好ましい。Ｐの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｐの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の靭性が低下するおそれや溶接が困難となるおそれがある。
［Ｓ（硫黄）］
素地鋼材におけるＳは、当該被覆鋼材の靭性を低下させ、また溶接を困難にする元素である。そのため、素地鋼材におけるＳの含有量は、少ないほど好ましいが、工業的にＳの含有量を０質量％にすることは困難である。そのため、素地鋼材におけるＳの含有量の上限としては、０．０５質量％が好ましく、０．０４５質量％がより好ましく、０．０４質量％がさらに好ましい。一方、Ｓの含有量の下限としては、特に限定されないが、例えば０．０００１質量％である。
［Ａｌ（アルミニウム）］
素地鋼材におけるＡｌは、海水腐食環境において安定な酸化物を形成し、当該被覆鋼材の耐塩水性をより向上するために有効な元素である。また、Ａｌは、上述のＳｉ及びＭｎと同様に、素地鋼材の脱酸と当該被覆鋼材の強度確保とのために有効な元素でもある。素地鋼材におけるＡｌの含有量の下限としては、０．００１質量％が好ましく、０．００８質量％がより好ましく、０．０１０質量％がさらに好ましい。一方、Ａｌの含有量の上限としては、１．６質量％が好ましく、１．４５質量％がより好ましく、１．４質量％がさらに好ましい。Ａｌの含有量が上記下限より小さい場合、上述した当該被覆鋼材の耐塩水性の向上及び強度確保と、素地鋼材の脱酸との効果が十分に得られないおそれがある。逆に、Ａｌの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
［Ｎ（窒素）］
素地鋼材におけるＮは、素地鋼材中に窒化物の微細分散粒子を形成することで当該被覆鋼材の耐塩水性及び強度を向上するのに有効な元素である。素地鋼材におけるＮの含有量の下限としては、０．００１質量％が好ましく、０．００１５質量％がより好ましく、０．００２質量％がさらに好ましい。一方、Ｎの含有量の上限としては、０．０１５質量％が好ましく、０．０１４質量％がより好ましく、０．０１３質量％がさらに好ましい。Ｎの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性及び強度が低下するおそれがある。逆に、Ｎの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の靭性が低下するおそれや、溶接が困難となるおそれがある。
［残部］
素地鋼材の組成のうち、上述した成分以外の残部は、Ｆｅ（鉄）及び不可避的不純物であるとよい。この不可避的不純物としては、例えばＯ（酸素）、Ｈ（水素）等が挙げられる。素地鋼材における不可避的不純物の合計含有量は、当該被覆鋼材の諸特性を損なわない限り、特に限定されない。具体的な素地鋼材における不可避的不純物の合計含有量の上限としては、０．１質量％が好ましく、０．０９質量％がより好ましく、０．０５質量％がさらに好ましく、０．０１質量％が特に好ましい。不可避的不純物の合計含有量を上記範囲とすることで、当該被覆鋼材の耐塩水性をより向上できる。
素地鋼材は、以下に示す元素をさらに含有することがより好ましい。以下、各元素について説明する。
［Ｃｕ（銅）］
素地鋼材におけるＣｕは、被覆層の緻密さを向上することで当該被覆鋼材の耐塩水性を向上するのに有効な元素である。素地鋼材におけるＣｕの含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．１２質量％がより好ましく、０．１５質量％がさらに好ましい。一方、Ｃｕの含有量の上限としては、２．２質量％が好ましく、１．９５質量％がより好ましく、１．９０質量％がさらに好ましい。Ｃｕの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｃｕの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｃｒ（クロム）］
素地鋼材におけるＣｒは、Ｃｕと同様に、被覆層をより緻密にすることで当該被覆鋼材の耐塩水性を向上するのに有効な元素である。素地鋼材におけるＣｒの含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．１２質量％がより好ましく、０．１５質量％がさらに好ましい。一方、Ｃｒの含有量の上限としては、３．０質量％が好ましく、２．９質量％がより好ましく、２．８質量％がさらに好ましい。Ｃｒの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｃｒの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｍｏ（モリブデン）及びＷ（タングステン）］
素地鋼材におけるＭｏ及びＷは、それぞれフェライトに固溶することで溶解反応の活性度を低下させる作用を有する元素である。そのため、素地鋼材がＭｏ及び／又はＷを含有することで、当該被覆鋼材の耐塩水性がより向上する。また、素地鋼材がＭｏ及び／又はＷを適量含有することで、当該被覆鋼材の強度も向上する。
素地鋼材におけるＭｏの含有量の下限としては、０．００８質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０３質量％がさらに好ましい。一方、Ｍｏの含有量の上限としては、２．２質量％が好ましく、１．９質量％がより好ましく、１．８質量％がさらに好ましい。Ｍｏの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性や強度が低下するおそれがある。逆に、Ｍｏの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＷの含有量の下限としては、０．００８質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０３質量％がさらに好ましい。一方、Ｗの含有量の上限としては、２．２質量％が好ましく、１．９質量％がより好ましく、１．８質量％がさらに好ましい。Ｗの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性や強度が低下するおそれがある。逆に、Ｗの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｎｉ（ニッケル）及びＣｏ（コバルト）］
素地鋼材は、Ｎｉ及びＣｏのうち少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。素地鋼材におけるＮｉ及びＣｏは、それぞれ当該被覆鋼材の耐塩水性及び強度をより向上する元素である。
素地鋼材におけるＮｉの含有量の下限としては、０．００８質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０３質量％がさらに好ましく、０．０８質量％が特に好ましい。一方、Ｎｉの含有量の上限としては、５．２質量％が好ましく、４．９質量％がより好ましく、４．８質量％がさらに好ましく、１質量％が特に好ましい。Ｎｉの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性や強度が低下するおそれがある。逆に、Ｎｉの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＣｏの含有量の下限としては、０．００８質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０３質量％がさらに好ましく、０．０４質量％が特に好ましい。一方、Ｃｏの含有量の上限としては、５．０質量％が好ましく、４．９質量％がより好ましく、４．８質量％がさらに好ましく、１質量％が特に好ましい。Ｃｏの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性や強度が低下するおそれがある。逆に、Ｃｏの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）及び希土類金属（ＲＥＭ）］
素地鋼材は、Ｍｇ、Ｃａ及び希土類金属のうち少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。素地鋼材におけるＭｇ、Ｃａ及び希土類金属は、それぞれ自身が腐食溶解して水素イオンと反応することで素地鋼材の表面近傍のｐＨ低下を抑制し、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性をより向上する元素である。
素地鋼材におけるＭｇの含有量の下限としては、０．０００４質量％が好ましく、０．００６質量％がより好ましく、０．０００７質量％がさらに好ましく、０．０００９質量％が特に好ましい。一方、Ｍｇの含有量の上限としては、０．０１質量％が好ましく、０．００９５質量％がより好ましく、０．００９質量％がさらに好ましく、０．００３質量％が特に好ましい。Ｍｇの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｍｇの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＣａの含有量の下限としては、０．０００４質量％が好ましく、０．０００６質量％がより好ましく、０．０００７質量％がさらに好ましく、０．００１３質量％が特に好ましい。一方、Ｃａの含有量の上限としては、０．０１質量％が好ましく、０．００９５質量％がより好ましく、０．００９質量％がさらに好ましく、０．００４質量％が特に好ましい。Ｃａの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｃａの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材における希土類金属の含有量の下限としては、０．０００４質量％が好ましく、０．０００６質量％がより好ましく、０．０００７質量％がさらに好ましく、０．００１質量％が特に好ましい。一方、希土類金属の含有量の上限としては、０．０１質量％が好ましく、０．００９５質量％がより好ましく、０．００９質量％がさらに好ましく、０．００３質量％が特に好ましい。希土類金属の含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、希土類金属の含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）及びＳｅ（セレン）］
素地鋼材は、Ｓｎ、Ｓｂ及びＳｅのうち少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。素地鋼材におけるＳｎ、Ｓｂ及びＳｅは、それぞれ当該被覆鋼材の耐塩水性をより向上する元素である。
素地鋼材におけるＳｎの含有量の下限としては、０．０００８質量％が好ましく、０．００２質量％がより好ましく、０．００３質量％がさらに好ましく、０．００８質量％が特に好ましい。一方、Ｓｎの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１質量％が特に好ましい。Ｓｎの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｓｎの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＳｂの含有量の下限としては、０．０００８質量％が好ましく、０．００２質量％がより好ましく、０．００３質量％がさらに好ましく、０．００８質量％が特に好ましい。一方、Ｓｂの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｓｂの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｓｂの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＳｅの含有量の下限としては、０．０００８質量％が好ましく、０．００２質量％がより好ましく、０．００３質量％がさらに好ましく、０．００８質量％が特に好ましい。一方、Ｓｅの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｓｅの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｓｅの含有量が上記上限を超える場合、当該被覆鋼材の溶接や熱間加工が困難となるおそれがある。
［Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｖ（バナジウム）及びＢ（ホウ素）］
素地鋼材は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及びＢのうち少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。素地鋼材におけるＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及びＢは、それぞれ当該被覆鋼材の強度をより向上する元素である。
素地鋼材におけるＴｉの含有量としては、０質量％超が好ましい。Ｔｉの含有量の下限としては、０．００１質量％がより好ましく、０．００８質量％がさらに好ましい。一方、Ｔｉの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｔｉの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｔｉの含有量が上記上限を超える場合、素地鋼材の靭性が低下するおそれや、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＮｂの含有量としては、０質量％超が好ましい。Ｎｂの含有量の下限としては、０．００１質量％がより好ましく、０．００８質量％がさらに好ましい。一方、Ｎｂの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｎｂの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｎｂの含有量が上記上限を超える場合、素地鋼材の靭性が低下するおそれや、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＺｒの含有量としては、０質量％超が好ましい。Ｚｒの含有量の下限としては、０．００１質量％がより好ましく、０．０６質量％がさらに好ましい。一方、Ｚｒの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｚｒの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｚｒの含有量が上記上限を超える場合、素地鋼材の靭性が低下するおそれや、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＶの含有量としては、０質量％超が好ましい。Ｖの含有量の下限としては、０．００１質量％がより好ましく、０．０２質量％がさらに好ましい。一方、Ｖの含有量の上限としては、０．２質量％が好ましく、０．１９質量％がより好ましく、０．１８質量％がさらに好ましく、０．１０質量％が特に好ましい。Ｖの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｖの含有量が上記上限を超える場合、素地鋼材の靭性が低下するおそれや、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
素地鋼材におけるＢの含有量としては、０質量％超が好ましい。Ｂの含有量の下限としては、０．０００１質量％がより好ましく、０．０００１５質量％がさらに好ましい。一方、Ｂの含有量の上限としては、０．０１質量％が好ましく、０．００９５質量％がより好ましく、０．００９質量％がさらに好ましく、０．００１質量％が特に好ましい。Ｂの含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の強度が低下するおそれがある。逆に、Ｂの含有量が上記上限を超える場合、素地鋼材の靭性が低下するおそれや、当該被覆鋼材の溶接が困難となるおそれがある。
特に、素地鋼材は、Ｃ：０．００８質量％以上０．３２質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上２．０質量％以下、Ｍｎ：０．０８質量％以上３．０質量％以下、Ｐ：０．００４質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下、Ａｌ：０．００８質量％以上１．６質量％以下、Ｃｕ：０．０８質量％以上２．２質量％以下、Ｃｒ：０．０８質量％以上３．０質量％以下、Ｎ：０．００１質量％以上０．０１５質量％以下、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物である組成を有し、Ｍｏ：０．００８質量％以上２．２質量％以下、及びＷ：０．００８質量％以上２．２質量％以下のうち少なくとも１種を含有するとことが好ましい。また、素地鋼材は、上述の元素に加え、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃａ、希土類金属、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｂ、Ｓｅ、又はこれらの組み合わせをさらに含有することがより好ましい。素地鋼材は、上述のＮｉ等として、Ｎｉ及びＣｏのうち少なくとも１種を含有し、かつＳｎ、Ｓｂ及びＳｅのうち少なくとも１種を含有することが特に好ましい。また、素地鋼材は、上述のＮｉ等として、Ｍｇ、Ｃａ及び希土類金属のうち少なくとも１種を含有し、かつＳｎ、Ｓｂ及びＳｅのうち少なくとも１種を含有することも特に好ましい。
（被覆層）
被覆層は、Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物を含有し、上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせである。つまり、被覆層は、Ａｌ酸化物及び／又はＡｌオキシ水酸化物と、Ｃｒ酸化物及び／又はＣｒオキシ水酸化物と、Ｃｕ酸化物及び／又はＣｕオキシ水酸化物と、Ｆｅ酸化物及び／又はＦｅオキシ水酸化物とを含有する。
被覆層の平均厚さの下限としては、８μｍであり、１４μｍが好ましく、２１．５μｍがより好ましい。一方、被覆層の平均厚さの上限としては、１０５μｍであり、８０μｍが好ましく、６０μｍがより好ましい。被覆層の平均厚さが上記下限より小さい場合、腐食性物質の素地鋼材への侵入を十分に抑制できず、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、被覆層の平均厚さが上記上限を超える場合、使用時の温度変化に起因して被覆層にクラックが形成され易くなり、上記クラックで表面に露出した素地鋼材の局所的腐食が進行するおそれがある。
［Ａｌ化合物］
被覆層が含有するＡｌ化合物は、腐食性の塩化物を固定して無害化することで素地鋼材への侵入を抑制し、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性を向上する。被覆層が含有するＡｌ化合物のうち、Ａｌオキシ水酸化物としてはＡｌＯＯＨ等が挙げられ、Ａｌ酸化物としてはＡｌ２Ｏ３等が挙げられる。
被覆層におけるＡｌ化合物の含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．４質量％がより好ましく、０．８質量％がさらに好ましい。一方、Ａｌ化合物の含有量の上限としては、１０．５質量％が好ましく、６．０質量％がより好ましく、２．５質量％がさらに好ましく、１．２質量％が特に好ましい。Ａｌ化合物の含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ａｌ化合物の含有量が上記上限を超える場合、使用時の温度変化に起因して被覆層にクラックが形成され易くなり、その結果、素地鋼材の局所的腐食が生じるおそれがある。
［Ｃｒ化合物］
被覆層が含有するＣｒ化合物は、腐食性の硫酸塩を固定して無害化することで素地鋼材への侵入を抑制し、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性を向上する。被覆層が含有するＣｒ化合物のうち、Ｃｒオキシ水酸化物としてはＣｒＯＯＨ等が挙げられ、Ｃｒ酸化物としてはＣｒＯ２、ＣｒＯ３、Ｃｒ２Ｏ３等が挙げられる。Ｃｒ化合物としては、Ｃｒ酸化物が好ましく、Ｃｒ２Ｏ３がより好ましい。
被覆層がＣｒ酸化物を含有する場合、被覆層におけるＣｒ酸化物の含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．４質量％がより好ましく、０．８質量％がさらに好ましい。一方、Ｃｒ酸化物の含有量の上限としては、１０．５質量％が好ましく、３．５質量％がより好ましく、１．２質量％がさらに好ましい。Ｃｒ酸化物の含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｃｒ酸化物の含有量が上記上限を超える場合、使用時の温度変化に起因して被覆層にクラックが形成され、局所的な腐食が進行するおそれがある。
［Ｃｕ化合物］
被覆層が含有するＣｕ化合物は、被覆層を緻密にすることで腐食性物質の素地鋼材への侵入を抑制し、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性を向上する。被覆層が含有するＣｕ化合物のうち、Ｃｕ酸化物としてはＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ等が挙げられる。
被覆層がＣｕ酸化物を含有する場合、被覆層におけるＣｕ酸化物の含有量の下限としては、０．０８質量％が好ましく、０．４質量％がより好ましく、０．８質量％がさらに好ましい。一方、Ｃｕ酸化物の含有量の上限としては、１０．５質量％が好ましく、３．５質量％がより好ましく、１．２質量％がさらに好ましい。Ｃｕ酸化物の含有量が上記下限より小さい場合、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。逆に、Ｃｕ酸化物の含有量が上記上限を超える場合、使用時の温度変化に起因して被覆層にクラックが形成され易くなり、その結果、素地鋼材の局所的腐食が生じるおそれがある。
［Ｆｅ化合物］
被覆層が含有するＦｅ化合物は、被覆層及び素地鋼材の密着性を向上する。被覆層が含有するＦｅ化合物のうち、Ｆｅオキシ水酸化物としてはα−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ等が挙げられ、Ｆｅ酸化物としてはＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等が挙げられる。Ｆｅ化合物としては、これらの中でＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨが好ましく、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの組み合わせがより好ましい。
被覆層がα−ＦｅＯＯＨ及び／又はＦｅ３Ｏ４を含有する場合、被覆層におけるＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの合計含有量の下限としては、２９．５質量％が好ましく、３５質量％が好ましく、４０質量％がより好ましい。一方、上記合計含有量の上限としては、特に限定されないが、例えば９９．５質量％であり、９７．５質量％が好ましく、９５．５質量％がさらに好ましい。上記合計含有量が上記下限より小さい場合、被覆層及び素地鋼材の密着性が低下し、当該被覆鋼材の耐塩水性が長期間維持されないおそれがある。逆に、上記合計含有量が上記上限を超える場合、被覆層におけるＡｌ化合物、Ｃｒ化合物及びＣｕ化合物の含有量が不十分となり、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。
被覆層がα−ＦｅＯＯＨを含有する場合、被覆層におけるα−ＦｅＯＯＨの含有量の下限としては、８質量％が好ましく、２８質量％がより好ましい。一方、α−ＦｅＯＯＨの含有量の上限としては、９０質量％が好ましく、６５質量％がより好ましく、５５質量％がさらに好ましい。また、被覆層がＦｅ３Ｏ４を含有する場合、被覆層におけるＦｅ３Ｏ４の含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、２８質量％がより好ましく、３８質量％がさらに好ましい。一方、Ｆｅ３Ｏ４の含有量の上限としては、９５質量％が好ましく、７５質量％がより好ましく、５２質量％がさらに好ましい。Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの含有量がいずれも上記下限より小さい場合、被覆層及び素地鋼材の密着性が低下し、当該被覆鋼材の耐塩水性が長期間維持されないおそれがある。逆に、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの少なくとも一方の含有量が上記上限を超える場合、被覆層におけるＡｌ化合物、Ｃｒ化合物及びＣｕ化合物の含有量が不十分となり、その結果、当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。
被覆層がα−ＦｅＯＯＨを含有する場合、α−ＦｅＯＯＨの平均粒径の下限としては、４．５ｎｍが好ましく、１２ｎｍがより好ましく、１５．５ｎｍがさらに好ましい。一方、α−ＦｅＯＯＨの平均粒径の上限としては、２２ｎｍが好ましく、１９ｎｍがより好ましい。また、被覆層がＦｅ３Ｏ４を含有する場合、Ｆｅ３Ｏ４の平均粒径の下限としては、４．５ｎｍが好ましく、８ｎｍがより好ましく、１３ｎｍがさらに好ましい。一方、Ｆｅ３Ｏ４の平均粒径の上限としては、２２ｎｍが好ましく、１８ｎｍがより好ましい。Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの少なくとも一方の平均粒径が上記下限より小さい場合、被覆層の形成時、粒子間の溶媒の蒸発によって被覆層の体積が大きく収縮することでクラック等の欠陥が生じるおそれがある。その結果、被覆層による腐食性物質の素地鋼材への侵入の抑制が不十分となり、上記クラックで表面に露出した素地鋼材の局所的腐食が進行するおそれや、被覆層との界面近傍で素地鋼材の腐食が生じるおそれがある。また、上述の素地鋼材の腐食に起因して被覆層が剥離及び脱落し、さらに腐食が進行するおそれもある。逆に、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの少なくとも一方の平均粒径が上記上限を超える場合、粒子間に隙間が生じ易くなることで被覆層の緻密さが低下し、その結果、上記粒子間から腐食性物質が素地鋼材へ侵入し易くなることで当該被覆鋼材の耐塩水性が低下するおそれがある。
特に、被覆層が、Ａｌ酸化物及び／又はＡｌオキシ水酸化物と、Ｃｒ酸化物と、Ｃｕ酸化物と、上記Ｆｅ酸化物及びＦｅオキシ水酸化物としてのＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨとを含有するとよい。この場合、Ａｌ酸化物及び／又はＡｌオキシ水酸化物の含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。また、Ｃｒ酸化物の含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。さらに、Ｃｕ酸化物の含有量としては、０．０８質量％以上１０．５質量％以下が好ましい。さらに、Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの合計含有量としては、２９．５質量％以上が好ましい。さらに、上記Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの平均粒径としては、それぞれ４．５ｎｍ以上２２ｎｍ以下が好ましい。被覆層がこれらの条件を満たすことで、当該被覆鋼材の耐塩水性とこの耐塩水性の持続性とをより向上できる。
被覆層は、素地鋼材との密着性向上や当該被覆鋼材の耐塩水性向上の観点から、上述のＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物以外の他の金属オキシ水酸化物及び／又は他の金属酸化物を含有することが好ましい。上記他の金属酸化物としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３等が挙げられる。但し、被覆層は、Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物のみを含有し、上記他の金属酸化物及び他の金属オキシ水酸化物の含有量が実質的に０質量％であってもよい。また、被覆層は、上述のＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物、Ｆｅ化合物、上記金属酸化物及び金属オキシ水酸化物以外の成分を含有してもよい。
（被覆鋼材の形態及び用途）
当該被覆鋼材の形態としては、例えば鋼板、鋼管、棒鋼、線材、形鋼等が挙げられる。また、当該被覆鋼材は、海水に常時浸漬される腐食環境下においても、海水に常時浸漬されるわけではない腐食環境下、特に飛来海塩粒子や飛沫が主因となる腐食環境下においても、海水等による腐食を抑制できる。そのため、当該被覆鋼材の用途としては、例えば船舶、海洋構造物、橋梁等が挙げられる。上記船舶としては、例えばタンカー、コンテナ船、バルカー等の貨物船、貨客船、客船、軍艦などが挙げられる。当該被覆鋼材を船舶に用いる場合、バラストタンクや、上甲板、船橋、ハッチカバー、クレーン、各種配管、階段、手すり等の様々な上部鋼構造等に好適に用いることができる。また、上記海洋構造物としては、例えば海洋上で石油や天然ガスを掘削する掘削施設、海洋で石油及び天然ガスの生産、貯蔵、積出等を行う浮体式施設、海洋での風力発電、波浪発電、潮流発電、海流発電、温度差発電、太陽光発電等を行う発電関連施設などが挙げられる。さらに、当該被覆鋼材を橋梁に用いる場合、飛来塩分量が０．１ｍｄｄ超の飛来塩分量の多い環境の橋梁用鋼材として好適に用いることができる。
＜被覆鋼材の製造方法＞
当該被覆鋼材の製造方法は、素地鋼材を用意する工程（素地鋼材用意工程）と、Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物が溶媒に分散した被覆層形成用組成物を調製する工程（調製工程）と、上記被覆層形成用組成物を上記素地鋼材の表面に塗工する工程（塗工工程）とを備える。以下、各工程について説明する。
（素地鋼材用意工程）
本工程では、所望の組成を有する素地鋼材を用意する。素地鋼材の製造方法としては、特に限定されず、転炉製鋼法や電気炉製鋼法等に代表される通常の製鋼方法を採用できる。以下に素地鋼材の具体的な製造方法を説明する。まず、転炉又は電気炉から取鍋に出鋼した溶鋼に対して、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ−Ｈｅｒａｅｕｓ）真空脱ガス装置を用いて所望の組成となるように調整すると共に、温度調整により二次精錬を行う。その後、連続鋳造法、造塊法等の通常の鋳造方法で鋼塊とすることで素地鋼材が得られる。なお、素地鋼材の脱酸形式による分類としては、機械的特性、溶接のし易さ等の構造物に用いる鋼材に要求される基本的特性を確保する観点から、キルド鋼が好ましく、Ａｌキルド鋼がより好ましい。
（調製工程）
本工程では、Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物を溶媒に分散させて被覆層形成用組成物を調製する。本工程では、上述の他の金属オキシ水酸化物及び／又は他の金属酸化物をさらに溶媒に分散させてもよい。上記溶媒としては、特に限定されないが、例えばアルキルシリケート等の有機溶媒、水などが挙げられ、これらの中で有機溶媒が好ましく、アルキルシリケートがより好ましい。被覆層形成用組成物の固形分濃度としては、特に限定されないが、例えば１０質量％以上６０質量％以下である。被覆層形成用組成物は、溶媒中に分散する各成分が安定で化学反応を起こし難いため、通常は溶媒以外の組成がそのまま被覆層の組成となる。そのため、被覆層形成用組成物の各成分の組成や粒径の調整により、所望の組成の被覆層を容易かつ確実に形成できる。
（塗工工程）
本工程では、被覆層形成用組成物を素地鋼材の表面に塗工し、素地鋼材の表面に被覆層を形成する。被覆層形成用組成物を素地鋼材の表面に塗工する方法としては、特に限定されないが、例えばスプレー塗布等で塗布した後に例えば７０℃以上１５０℃以下で乾燥させる方法などが挙げられる。なお、本工程で用いる被覆層形成用組成物の固形分濃度や塗布量を調整することで、所望の平均厚さの被覆層を容易かつ確実に形成できる。
本工程の前に、素地鋼材の表面を前処理しておくことが好ましい。上記前処理としては、例えば研削、ショットブラスト等によるスケールや塩分などの表面付着物の除去などが挙げられる。本工程においては、特に素地鋼材表面の塩分付着量をできる限り少なくすることが好ましく、具体的には例えばＮａＣｌ換算で０．１ｇ／ｍ２未満とすることが好ましい。
また、上記前処理としては、被覆層及び素地鋼材の密着性確保の観点から、素地鋼材に適度な表面粗さを付与する処理も好ましい。素地鋼材に適度な表面粗さを付与する方法としては、従来公知の方法を採用でき、例えばショットブラスト処理やグリッドブラスト処理等が挙げられる。具体的な素地鋼材の表面粗さの下限としては、１０μｍが好ましい。一方、素地鋼材の表面粗さの上限としては、８０μｍが好ましい。素地鋼材の表面粗さが上記下限より小さい場合、被覆層及び素地鋼材の密着性が低下するおそれがある。逆に、素地鋼材の表面粗さが上記上限を超える場合、被覆層形成用組成物の塗布後に素地鋼材の凹部に気泡が入り、その結果、被覆層及び素地鋼材が密着しない部分が形成されることで密着性が低下するおそれがある。ここで「表面粗さ」とは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１：２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」に準拠して測定した十点平均粗さ（Ｒｚ）をいい、評価長さを１２．５ｍｍとし、カットオフ値であるλｃを２．５ｍｍとした値である。
以下、実施例を挙げて本発明の被覆鋼材及びその製造方法をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、上述及び後述の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含されるものである。
［被覆鋼材の作製］
表１及び表２に示す組成を有する鋼材を真空溶解炉により溶製し、それぞれ５０ｋｇの鋼塊として得た。得られた各鋼塊を１，１５０℃に加熱した後、熱間圧延を行ってそれぞれ平均厚さ１０ｍｍの鋼素材とした。各鋼素材から１５０×７０×５［ｍｍ］のテストピースを切り出し、これらを素地鋼材Ｂ１〜Ｂ５４とした。テストピースの一方の面を試験面とし、この試験面をＲｚが３０μｍの仕上がりとなるようショットブラストを施し、その後、水洗及びアセトン洗浄を行った。洗浄後、テストピースの質量測定及び厚さを測定し、これを試験前の素地鋼材の質量及び厚さとした。テストピースの厚さの測定は、図１に示すように、試験面の各片から５ｍｍ以上内側の１４０×６０［ｍｍ］の領域を試験領域Ａとし、この試験領域Ａ内の縦横１０ｍｍ間隔の５×１３＝６５点の格子点Ｘで行った。また、上記厚さの測定は、試験面の裏面から超音波板厚計を用いて行った。その後、以下の方法でテストピースに被覆層を形成した。
Figure 2017039974
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所望の平均粒径に調整したＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの粉末と、その他の金属オキシ水酸化物及びその他の金属酸化物の粉末とを混合し、溶媒としてのアルキルシリケートに分散させ、被覆層形成用組成物を調製した。被覆層形成用組成物の固形分濃度は、４０質量％とした。テストピースの表面に被覆層形成用組成物をスプレー塗布により塗布し、その後１００℃の乾燥器で乾燥させることで被覆層を備えるテストピースを得た。このテストピースを被覆鋼材Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６５とした。なお、被覆層の組成は、被覆層形成用組成物の各成分の混合比により調整し、被覆層形成用組成物における溶媒以外の固形分の組成を被覆層の組成と見做すことができる。また、被覆層の平均厚さは、被覆層形成用組成物の塗布量により調整し、電磁膜厚計により測定した。被覆層の形成後、テストピースの試験面の試験領域以外の領域Ｂと、試験面以外の面とをテフロン（登録商標）テープで被覆した。なお、試験領域以外の領域Ｂとは、各辺からの距離が５ｍｍ未満の領域である。その後、下記の腐食試験を行った。表３及び表４に、被覆鋼材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６５の素地鋼材と被覆層の組成とを示す。なお、被覆鋼材Ｎｏ．１には、被覆層を形成していない。また、表３及び表４の「他の成分」とは、上記他の金属酸化物及び他の金属オキシ水酸化物を示す。
Figure 2017039974
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［腐食試験］
海水による腐食環境を模擬する腐食試験として、人工海水を用いた複合サイクル腐食試験（Ｃｙｃｌｉｃ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ：ＣＣＴ）を実施した。具体的には、テストピースの試験面に対し、（Ｉ）３５℃の人工海水噴霧を１．５時間、（ＩＩ）温度６０℃、湿度２０％ＲＨで２．５時間、（ＩＩＩ）温度５０℃、湿度９５％ＲＨで２．５時間の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を繰り返した。なお、（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で温度及び湿度を変化させる際、条件の安定に必要な移行時間は０．５時間とした。また、試験期間は８４日間とした。さらに、テストピースは、３枚ずつ用いてＮ＝３とした。
ＣＣＴ終了後、テストピースの質量変化及び腐食深さを測定した。まず、ＣＣＴ終了後、テストピースの被覆層及び腐食生成物を１０％クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法により除去し、その後、水洗及びアセトン洗浄を行った。洗浄後、テストピースの質量を測定し、これを試験後の素地鋼材の質量とした。試験後の素地鋼材の質量と、試験前の素地鋼材の質量との差異を腐食による腐食量とし、３枚のテストピースの平均値を平均腐食量とした。また、図１に示す６５の格子点Ｘで、テストピースの試験面の裏面から超音波板厚計で厚さを計測した。各格子点Ｘの試験前の素地鋼材の厚さと、試験後の素地鋼材の厚さとの差異を求め、これをその格子点Ｘの腐食深さとした。３枚のテストピースの６５の格子点Ｘのそれぞれの腐食深さを測定し、１９５点の格子点Ｘの腐食深さの最大値を最大腐食深さとした。
被覆鋼材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６５について、被覆鋼材Ｎｏ．１の平均腐食量及び最大腐食深さをそれぞれ１００としたときの相対値を求め、下記基準によってＡ〜Ｅに区分した。平均腐食量及び最大腐食深さの相対値は、いずれも数値が小さいほど耐塩水性に優れることを示す。
Ａ：Ｎｏ．１に対する相対値が５５未満
Ｂ：Ｎｏ．１に対する相対値が５５以上、７０未満
Ｃ：Ｎｏ．１に対する相対値が７０以上、８５未満
Ｄ：Ｎｏ．１に対する相対値が８５以上、９５未満
Ｅ：Ｎｏ．１に対する相対値が９５以上
また、被覆鋼材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６５について、下記基準によって耐塩水性に優れる順にＡ〜Ｆに区分し、これを総合評価とした。総合評価は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦを「合格」、Ｇを「不合格」と評価できる。評価結果を表５に示す。
Ａ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価がいずれもＡ
Ｂ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価の一方がＡで他方がＢ
Ｃ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価がいずれもＢ
Ｄ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価の一方がＣで他方がＢ以上
Ｅ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価がいずれもＣ
Ｆ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価のいずれかがＤ以下。但し、平均腐食量及び最大腐食深さの評価がいずれもＥの場合を除く
Ｇ：平均腐食量及び最大腐食深さの評価がいずれもＥ
Figure 2017039974
被覆鋼材Ｎｏ．１、Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１は、本発明の比較例に相当し、総合評価がＧであり、耐塩水性が不合格であった。以下、各比較例について検討する。
被覆鋼材Ｎｏ．１は、被覆層を備えない通常の鋼材を想定したものである。被覆鋼材Ｎｏ．１は、腐食試験で表面に錆の被膜が形成されたが、十分な耐塩水性は得られなかった。
被覆鋼材Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１は、被覆層の平均厚さが小さすぎる比較例、及び大きすぎる比較例であり、いずれも十分な耐塩水性は得られなかった。
一方、本発明の構成を満たす実施例に相当する被覆鋼材Ｎｏ．２〜９及びＮｏ．１２〜Ｎｏ．６５は、平均腐食量及び最大腐食深さの相対値がいずれも９５未満であり、優れた耐塩水性を発揮した。以下、各実施例について検討する。
被覆鋼材Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１７は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｆｅ及び不可避的不純物を含有する素地鋼材Ｂ１〜６を用いた実施例である。以下、素地鋼材の上述の組成を基本組成１ともいう。被覆鋼材Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１７の耐塩水性は、比較例の被覆鋼材よりは優れていたが、実施例の中では最も低かった。
被覆鋼材Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９は、基本組成１のＰ及びＡｌの含有量を特定量とし、かつＣｕ及びＣｒとＭｏ及び／又はＷとを含有する素地鋼材Ｂ７を用いた実施例である。以下、素地鋼材の上述の組成を基本組成２ともいう。被覆鋼材Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９の耐塩水性は、比較例の被覆鋼材よりは優れていたが、基本組成２を有する素地鋼材を用いた実施例の中では最も低かった。
被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．６５は、基本組成２を有する素地鋼材Ｂ７〜Ｂ６４を用い、かつ被覆層におけるＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物並びにＦｅ化合物の種類、含有量及び平均粒径を適度な範囲に調整した実施例である。具体的には、Ａｌ化合物としてＡｌ酸化物及び／又はＡｌオキシ水酸化物を特定量含有し、Ｃｒ化合物としてＣｒ酸化物を特定量含有し、Ｃｕ化合物としてＣｕ酸化物を特定量含有する。また、Ｆｅ化合物としてＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨを合計で特定量含有し、上記Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの平均粒径がそれぞれ４．５ｎｍ以上２２ｎｍ以下である。被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．６５は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さのうち少なくとも平均腐食量が優れていた。以下、被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．６５について検討する。
被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０は、基本組成２のみを有する素地鋼材Ｂ７〜Ｂ９を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９と比較し、平均腐食量をさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２３は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ１０〜Ｂ１２を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２３は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．２９は、基本組成２に加え、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ１３〜Ｂ１８を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．２９は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．３４は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ１９〜Ｂ２３を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．３４は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．３５〜Ｎｏ．４０は、基本組成２に加え、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ２４〜Ｂ２９を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．３５〜Ｎｏ．４０は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．４１〜Ｎｏ．４４は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ３０〜Ｂ３３を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．４１〜Ｎｏ．４４は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．４５〜Ｎｏ．４８は、基本組成２に加え、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ３４〜Ｂ３７を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．４５〜Ｎｏ．４８は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さを顕著に低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５３は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ３８〜Ｂ４２を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５３は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減でき、特に最大腐食深さを顕著に低減できた。被覆鋼材Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５３は、後述する被覆鋼材Ｎｏ．６３及びＮｏ．６５に次ぐ優れた耐塩水性を発揮した。
被覆鋼材Ｎｏ．５４〜Ｎｏ．５５は、基本組成２に加え、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ４３〜Ｂ４４を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．５４〜Ｎｏ．５５は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをやや低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．５６〜Ｎｏ．５７は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ４５〜Ｂ４６を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．５６〜Ｎｏ．５７は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．５８及びＮｏ．６４は、基本組成２に加え、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ４７及びＢ５３を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．５８及びＮｏ．６４は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。また、素地鋼材がＶを特定量含有する被覆鋼材Ｎｏ．６４は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量もさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．５９〜Ｎｏ．６０は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ４８〜Ｂ４９を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．５９〜Ｎｏ．６０は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．６１は、基本組成２に加え、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ５０を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．６１は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．６２は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ５１を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．６２は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減できた。
被覆鋼材Ｎｏ．６３及びＮｏ．６５は、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとをさらに特定量含有する素地鋼材Ｂ５２及びＢ５４を用いた実施例である。被覆鋼材Ｎｏ．６３及びＮｏ．６５は、上述の被覆鋼材Ｎｏ．１８〜Ｎｏ．２０と比較し、平均腐食量及び最大腐食深さをさらに低減でき、特に最大腐食深さを顕著に低減できた。被覆鋼材Ｎｏ．６３及びＮｏ．６５は、実施例の中で最も優れた耐塩水性を発揮した。
このように、本発明の構成を満たす被覆層を備えることで耐塩水性を向上できると判断できる。また、素地鋼材が、基本組成１を含有することで耐塩水性をより向上でき、基本組成２を含有することで耐塩水性をさらに向上できると判断される。さらに、素地鋼材が、基本組成２に加え、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｍｇ、Ｃａ及び／又はＲＥＭと、Ｓｎ、Ｓｂ及び／又はＳｅと、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及び／又はＢとのうち少なくともいずれかを特定量含有することで耐塩水性をより向上でき、特にこれら全てを特定量含有することで耐塩水性を顕著に向上できると判断される。
以上の結果から、本発明の被覆鋼材は、海水環境において優れた耐塩水性を発揮し、海水や飛来海塩粒子に曝される構造物に好適に用いることができると判断される。また、本発明の被覆鋼材の製造方法は、この被覆鋼材を提供できる。
当該被覆鋼材及びその製造方法は、優れた耐塩水性が比較的長期間維持される被覆鋼材を提供できる。
Ａ 試験領域
Ｂ 試験領域以外の領域
Ｘ 格子点

Claims (9)

  1. 素地鋼材と、この素地鋼材の表面に形成される被覆層とを備える被覆鋼材であって、
    上記被覆層が、８μｍ以上１０５μｍ以下の平均厚さを有し、かつＡｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物を含有し、
    上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせであることを特徴とする被覆鋼材。
  2. 上記被覆層が、
    Ａｌ酸化物、Ａｌオキシ水酸化物又はこれらの組み合わせを０．０８質量％以上１０．５質量％以下、
    Ｃｒ酸化物を０．０８質量％以上１０．５質量％以下、
    Ｃｕ酸化物を０．０８質量％以上１０．５質量％以下、並びに
    上記Ｆｅ酸化物及びＦｅオキシ水酸化物としてのＦｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨを合計で２９．５質量％以上含有し、
    上記Ｆｅ３Ｏ４及びα−ＦｅＯＯＨの平均粒径がそれぞれ４．５ｎｍ以上２２ｎｍ以下である請求項１に記載の被覆鋼材。
  3. 上記素地鋼材が、
    Ｃ：０．００８質量％以上０．３２質量％以下、
    Ｓｉ：０．０５質量％以上２．０質量％以下、
    Ｍｎ：０．０８質量％以上３．０質量％以下、
    Ｐ：０．００１質量％以上０．０５質量％以下、
    Ｓ：０．０５質量％以下、
    Ａｌ：０．００１質量％以上１．６質量％以下、
    Ｎ：０．００１質量％以上０．０１５質量％以下、及び
    残部：Ｆｅ及び不可避的不純物
    である組成を有する請求項１又は請求項２に記載の被覆鋼材。
  4. 上記素地鋼材が、
    Ｐ：０．００４質量％以上０．０５質量％以下、及び
    Ａｌ：０．００８質量％以上１．６質量％以下
    である組成を有し、
    Ｃｕ：０．０８質量％以上２．２質量％以下、及び
    Ｃｒ：０．０８質量％以上３．０質量％以下
    をさらに含有し、かつ
    Ｍｏ：０．００８質量％以上２．２質量％以下、及び
    Ｗ：０．００８質量％以上２．２質量％以下
    のうち少なくとも１種をさらに含有する請求項３に記載の被覆鋼材。
  5. 上記素地鋼材が、
    Ｎｉ：０．００８質量％以上５．２質量％以下、及び
    Ｃｏ：０．００８質量％以上５．０質量％以下
    のうち少なくとも１種をさらに含有する請求項３又は請求項４に記載の被覆鋼材。
  6. 上記素地鋼材が、
    Ｍｇ：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下、
    Ｃａ：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下、及び
    希土類金属：０．０００４質量％以上０．０１質量％以下
    のうち少なくとも１種をさらに含有する請求項３、請求項４又は請求項５に記載の被覆鋼材。
  7. 上記素地鋼材が、
    Ｓｎ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下、
    Ｓｂ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下、及び
    Ｓｅ：０．０００８質量％以上０．２質量％以下
    のうち少なくとも１種をさらに含有する請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の被覆鋼材。
  8. 上記素地鋼材が、
    Ｔｉ：０質量％超０．２質量％以下、
    Ｎｂ：０質量％超０．２質量％以下、
    Ｚｒ：０質量％超０．２質量％以下、
    Ｖ：０質量％超０．２質量％以下、及び
    Ｂ：０質量％超０．０１質量％以下
    のうち少なくとも１種をさらに含有する請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の被覆鋼材。
  9. 素地鋼材を用意する工程と、
    Ａｌ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｕ化合物及びＦｅ化合物が溶媒に分散した被覆層形成用組成物を調製する工程と、
    上記被覆層形成用組成物を上記素地鋼材の表面に塗工する工程と
    を備え、
    上記化合物が、酸化物、オキシ水酸化物又はこれらの組み合わせであり、
    上記塗工工程において、平均厚さが８μｍ以上１０５μｍ以下の被覆層を形成する被覆鋼材の製造方法。
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