161 The Corrosion Resistance of Zn-11% Si Hot-dip Galvanized Steel Sheet Yasuhide MORIMOTO, Masao KUROSAKI, Kazuhiko HONDA, Kazumi NISHIMURA, Satoru TANAKA, Akira TAKAHASHI and Hidetoshi SHINDO Synopsis : For the improvement on corrosion resistance of Zn-5mass%-0.1mass%Mg hot-dip galvanized steel sheet, it was investigated that the influence of Al and Mg contents and Si addition in coating on the corrosion resistance of the coating. It was found that the corrosion resistance of Zn-11mass%A1-3mass%Mg-0.2mass%Si galvanized steel sheet is more than 5 times superior to Zn-5mass%Al-0.1mass%Mg galvanized steel sheet in the corrosion loss the SST, and also superior to that in the outdoor exposure test. According to the polarization measurements in the 5mass% NaCl solution, further additions of Al, Mg and Si in the Zn-5mass % Al- 0.1mass%Mg coating decreased the both anode and cathode currents. This effect is regarded as one of reasons of enhancement of corrosion resistance in the SST. It is supposed that the increased polarization is related to the thickness and stability of basic zinc chloride as the corrosion product formed on the Zn-11%Si coating. Key word : hot-dip galvanized steel sheet; corrosion; Mg; Si. 161
162 Fig. 1. Effect of Al addition to the coating on corrosion resistance. (After the 500 h SST) Fig. 2. Effect of Mg addition to the coating oncorrosion resistance. (After the 500 h SST) Fig. 3. Effect of Si addition to the coating oncorrosion resistance. (After the 500 h SST) 162
Znｰ11% B A Fig. 4. The appearance 0.2%Si. of specimens the 500h Al お よ び Mg 含 有 率 を 高 め,さ ア ノ ー ド電 流,カ Si め っ き 鋼 板 の 耐 食 性 B: Zn-11%Mg, C: Zn-11%Mg- Si ら に Si を 添 加 す る こ と で, Fig. 6. Polarization curves of the specimens mersion in 5% NaCl solution for 3 h. ソ ー ド電 流 が と も に 低下 し て い る つ ま り, ア ノ ー ド反 応 で あ る め っ き皮 膜 の 溶 解 反 応, C SST. A: Zn-5%A1-0.1%Mg, Fig. 5. Cross-sectional image of Zn-11% coating. a: SE image, b: Zn c: Mg d: Al. the im- カ ソー ド 反 応 で あ る酸 素 の 還 元 反 応 の 両 者 が 抑 制 され て い る こ とが わ か る. Fig. 7 に, Zn-11% 物 に 覆 わ れ て い る こ と が わ か る Zn-5% 霧 試 験 24 時 間 後 の GDS Si め っ き 鋼 板 の 塩 水 噴 11% 濃 化 が み ら れ る そ の下 層 に は 主 と し て Al が 存 在 す る こ 0.2% Siめ と が わ か る こ の こ と か ら, Si を 含 有 す る 腐 食 生 成 物 が 緻 密 で あ り, 含 有 し た 腐 食 生 成 物 で 覆 わ れ て お り, と Si を そ の下 層 に Alリ っ si め っ き の 腐 食 生 成 物 は 緻 密 な 形 態 を し て い る こ と が わ か る こ の こ と か ら,Zn-11% は Mg, Si お よ び O の め っ き の 最 表 層 は Mg Mgめ き の 腐 食 生 成 物 が 粒 状 で 粗 な 外 観 で あ る の に 対 し, Zn - に よ る 深 さ 方 向 の 分 析 結 果 を 示 す 図 よ り, め っ き の 表 層 か ら 深 さ 1μm Al-0.1% っ き は 腐 食 初 期 に め っ き 表 層 に 生 成 す る,Mg 護 作 用 を 有 す る た め, ッ Zn-5% チ 層 が 存 在 す る も の と 考 え ら れ る. め っ き 皮 膜 の 塩 水 噴 霧 試 験 24 時 間 後 に お け る 表 面 の Al-0.1% Mg Mgと め っ き に 対 す る保 塩 水 噴 霧 環 境 に お け る耐 食 性 が め っ き に比 べ て 向 上 して い る と 考 え ら れ る. 3 3 SEM 観 察 結 果 を Fig. 8 に 示 す い ず れ の め っ き も塩 水 噴 霧 試験 前 の 外 観 は平 坦 で あ るが,試 験 後 の 表 面 は 凹 凸 が 存 在 屋 外 曝 露 試験 に お け る め っ き の腐 食 挙 動 Fig. す る外 観 と な っ て お り,い ず れ の め っ き も全 面 が 腐 食 生 成 0.1% 163 Mg 9 に, 鋼 板, 沖 縄 に て Zn-11% 1.5 年 問 屋 外 曝 露 さ れ た Zn-5% Si Al- め っ き 鋼 板 の 外 163
1164 鉄 と鋼 Tetsu-to-Hagane Vol.89 (2003)No. 1 Fig. 7. GDS depth profile of Zn-11%Mg-0 of the specimens C the 24 h SST. a: Zn-5%A1-0.1%Mg, b: Zn-11%Mg, c: Zn-11%Al B A Fig. 9. The appearance of outdoors exposed specimens Okinawa for 1.5 years. A: Zn-5%Al-0.1%Mg, Zn-11%A1-3% Si. 観 に つ い て 示 す 図 よ り, 11%Al-3 the 24 h SST. b a Fig. 8. Surface SE images 3% Si..2%Si % Mg-0.2 at B: 屋 外 曝 露 環 境 に お い て もZnｰ % Si め っ き 鋼 板 はZn-5 % Al0.1%Mg 鋼 Fig. 10. XRD doors 板 に 比 べ て 白 錆 の 発 生 が 少 な く, 良 好 な 耐 食 性 を 示 す こ と intensity of corrosion products exposed at Okinawa for 1.5 years. out- が わ か る. Fig.10に, 曝 露 試 験 片 の 腐 食 生 成 物 をx線 回 折 に よ っ て 分 析 した 結 果 を示 す Zn-5 % Al-0.1%Mg 徴 で あ る Zn の 溶 解 に よ っ て 生 成 す る腐 食 生 成 物 は 初 期 鋼板 につ い て は は塩 基 性 塩 化 亜鉛 で あ り, 塩 基 性 塩 化 亜 鉛 が 導電 性 を有 す 塩 基 性 塩 化 亜 鉛 お よ び 塩 基 性 炭 酸 亜 鉛 の 他 に酸 化 亜 鉛 が 腐 る 酸 化 亜 鉛 に 変 化 す る こ とで 腐 食 生 成 物 の 保 護 性 が 弱 ま 食 生 成 物 と して 存 在 す る が,Zn-11 る6) この 結 果 か ら, Zn-11%Mg-0.2 % Al-3 % Si に お い て は 腐 食 生 成 物 中 に 酸 化 亜 鉛 が検 出 され な い こ と が特 に お い て は 塩 基 性 塩 化 亜 鉛 がZn-5%Al-0,1 164 % Si め っ き鋼 板 % Mg 鋼 板 に比
165 1 ) U.S.Patent No.4029478, (1977). 2 ) K.Tano and S.Higuchi: Seitetsu Kenkyu, 315 (1984), 34. 3 ) J.Pelerin, B.Bramaud, D.Coutsouradis and S.Radtke: J. Met. Finish. Soc. Jpn., 33 (1982), 474. 4 ) A.Komatsu, H.Izutani, T.Tsujimura, A.Andou and T.Kittaka: Tetsuto-Hagane, 86 (2000), 534. 5 ) D.J.Blrickwede: Tetsu-to-Hagane, 66 (1980), 821. 6 ) Y.Miyoshi, J.Oka and S.Maeda: Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 23 (1983), 574. 165