亜鉛メッキ鋼板の用途や特徴、SECCとSGCCの2種類について解説します。
目次
高い防錆効果を持つ亜鉛メッキ鋼板
亜鉛メッキ鋼板とは、文字の通り「鋼板」に「亜鉛メッキ」を施した材料です。まずは製造方法と基本について解説します。
製造方法
亜鉛メッキ鋼板は、SPCC（冷間圧延鋼板）に亜鉛メッキを施したものです。SPCCは比較的安価で入手しやすい鋼板で、加工性に富んでいるため、曲げや絞りなどの成形加工に多く使用されています。しかしSPCCは非常に錆びやすいため、基本的に表面処理が必要です。SPCCの表面処理には、塗装やメッキなどさまざまなものがありますが、その中でもこれは亜鉛でメッキを施されたものです。
特徴
メッキとは、金属や樹脂の表面に金属の薄い膜を成形する表面処理です。その中でも、亜鉛の膜を成形するものを亜鉛メッキとよびます。亜鉛は空気中の酸素と結びつき、不動態である酸化皮膜を形成します。そのため、非常に高い防錆効果を持つのが特徴です。
また、亜鉛は鉄よりもイオン化傾向が高いため、鉄よりも早く酸化するという特徴も持っています。そのため、鉄（鋼）に亜鉛メッキを施すと、仮にメッキ表面に小さな傷が生じて、中の鉄が露出してしまった場合でも、周囲の亜鉛が優先的に腐食し、鉄の腐食を防ぐ効果があります。この現象を犠牲防食とよびます。そのため亜鉛メッキは主に鉄（鋼）に施されます。
種類
亜鉛メッキは、メッキの方法と金属によって分類されます。
方法には、溶融亜鉛メッキと電気亜鉛メッキの2種類があります。
溶融亜鉛メッキとは、加熱して溶かした亜鉛に鋼板や部品を漬け込む方法です。チーズフォンデュやチョコレートフォンデュなどをイメージするといいでしょう。どぶ漬けメッキやてんぷらメッキともよばれています。厚めのメッキ層が得られるほか、メッキ層と地金層の間に亜鉛と地金の合金層が得られるため、非常に丈夫で長期間の耐食効果が得られるのが特徴です。一方で、高温にして融かした亜鉛の中に製品や部品を漬けるため、熱によるひずみなどが発生する場合もあります。
電気亜鉛メッキとは、溶液の中に亜鉛と被メッキ材を入れて電気を流すことで、溶液中に溶け出した亜鉛を、被メッキ材の表面に析出させる方法です。電気メッキにもさまざまな方法があり、酸性の溶液を使用する亜鉛アンモニウム浴や塩化亜鉛カリウム浴、アルカリ性の溶液を使用するシアン浴やジンゲート浴などがあります。厚みが均一であり、加飾性に富んでいるのが特徴です。一方で電気亜鉛メッキは、溶融亜鉛メッキとは異なり、メッキをそのまま使用できるわけではありません。耐食性の向上や腐食によって白い粉末が生じるのを防ぐ目的で、クロメート処理が行われるのが一般的です。クロメート処理とは、クロムメッキを施す際に使用する処理液と類似した成分の溶液を使用し、亜鉛メッキをさらに丈夫にする処理のことです。クロメート処理により、黄色（金色）に近い色や黒、光沢を追加するなどの加飾も行えます。
かつてクロメート処理には6価クロムが使われるのが主流でした。しかし6価クロムには毒性があることから、現在では3価クロムが使用されています。3価クロムには毒性はありませんが、クロムフリーの流れが世界的にあるため、3価クロムも使用せず、ニッケル合金やモリブデンを用いた処理も増えています。また近年では環境問題の観点から、製造段階で使用される金属にも規制が入るケースもあり、メッキの方法や処理などが変わっていく可能性もあります。最新の情報を、小まめにチェックするようにしましょう。
溶融亜鉛メッキと電気亜鉛メッキの特徴を比較すると次の表のようになります。
| 種類 | メッキ厚 | メリット | デメリット |
|---|---|---|---|
| 電気亜鉛メッキ | 約2〜25µm | メッキ厚が均一、加飾性に富む | クロメート処理が必要 |
| 溶融亜鉛メッキ | 約50〜100µm | 高い耐食性 | 熱によるひずみが発生する |
金属による分類では、亜鉛のみのメッキと、亜鉛合金のメッキがあります。亜鉛合金メッキでは、溶融亜鉛メッキと電気亜鉛メッキで添加される金属の種類が異なります。溶融亜鉛メッキでは鉛がよく使われていたほか、近年ではアルミニウムやマグネシウムが添加されるケースが増えています。一方で電気亜鉛メッキでは、ニッケルや鉄による合金亜鉛メッキが行われます。
電気亜鉛メッキを施された鋼板、SECC
SECCとはどのような性質を持つ材料なのでしょうか？ここではSECCの特徴や用途について解説していきます。
SECCの特徴
SECCは電気亜鉛メッキを施した鋼板です。英語ではSteel Electrolytic Cold Commercialと表記されます。ボンデ鋼板ともよばれ、これは新日本製鉄が最初にSECCを販売した際の商品名に由来しています。
SECCの末尾のCCはSECCのメッキ前の母材であるSPCC（冷間圧延鋼板）と同様に、冷間圧延された一般用素材であることを意味しています。
母材がSPCCであることから、SPCCと同じように、加工性に富んでいるのが特徴です。また電気メッキを施しているため美しく光沢のある外観を持っていますが、塗装性がよく、さまざまな色の塗装を施されます。
処理済みの鋼板としては最も多く流通している鋼板です。
一般に電気亜鉛メッキはクロメート処理が必要ですが、クロムを含んだ化学物質を使用することから、SECCではクロメート処理は行わず、クロムフリーの被膜で亜鉛メッキをコーティングしています。
またSECC以外の電気亜鉛メッキを施された材料でクロメート処理が必要な場合には、処理済のものが販売されているため、購入者が別途処理を行うのは稀です。
SECCの用途
一般用の鋼材であるため、あまり高い強度は期待できません。また亜鉛メッキの層も溶融亜鉛メッキに比べると薄いため、過酷な環境下での使用にも向きません。そのため、家電製品や屋内用電気機器の筐体などに多く使用されています。
SECCのメリットデメリット
SECCのメリットとデメリットは下記の通りです。
メリット
- 比較的安価で入手しやすい
- 美しい表面を持つ
- 加工性に富み成形しやすい
- 塗装性に優れている
処理済みの鋼板としては最も一般的な鋼板であるため、比較的安価に入手できます。加工性に富んでいるSPCCを母材にしており、またメッキも薄く均一であるため、プレスなどの加工がしやすいのが特徴です。
デメリット
- クロメート処理が必要
- SGCCに比べると耐食性が低い
SECCは電気亜鉛メッキが施されているため、クロメート処理が必要です。また溶融亜鉛メッキに比べてメッキ厚が薄いため、耐食性が劣ります。そのため屋外での使用や、水などがかかりやすい場所での使用には向きません。
SECCでよく使われる加工と表面処理
SECCに行われる加工のうち、代表的なものを紹介します。
曲げ加工と絞り加工
SECCの性質は基本的にはSPCCと同様ですから、SPCCと同じような加工が行われます。曲げ加工や絞り加工などに向いている材料です。
塗装
電気亜鉛メッキは塗料のなじみがいいため、SECCは高い塗装性を持っています。また家電製品など、見た目の品位や加飾性が求められる部位に使用されることも多いため、塗装を施されるケースが多いです。
溶融亜鉛メッキを施された鋼板、SGCC
次にSGCCの特徴や用途について解説していきます。
SGCCの特徴
SGCCとは溶融亜鉛メッキを施した鋼板です。英語ではSteel Galvanized Cold Commercialと表記されます。
SPCCに溶融亜鉛メッキを施しているため、基本的な性質はSPCCとほぼ同様です。いわゆるトタンともよばれます。SECCに比べてメッキ厚が厚いため、高い防食性を持っているのが特徴で、SECCの仲間には、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板やガルバリウム鋼板なども含まれています。
SGCCの用途
あまり高い強度を持つ素材ではありませんが、耐食性に優れるため、非常に多くの場所に使用されています。送電用の鉄塔の材料やガードレールのほか、車の足回りの部品にも使われています。建材としての用途も多く、シャッターや雨戸の材料として使われるほか、トタンとして建物の外壁や屋根にも使用されています。
SGCCのメリットデメリット
SGCCのメリットとデメリットは下記の通りです。
メリット
- 高い耐食効果が長期間持続する
- 比較的安価で入手しやすい
- 加工性に優れている
SGCCはSECCと同じようにSPCCを母材とした材料のため、加工のしやすさなどはSPCCに似ています。またSECCよりも高い耐食性を持っているのも大きなメリットです。
デメリット
- スパンクルとよばれる模様が析出する場合がある
- プレス加工などの際、金型に亜鉛メッキがついてしまう
亜鉛と空気中の不純物などが結晶になり、幾何学的な模様が浮かび上がることがあります。これをスパンクルといいます。スパンクルが生じていても、発生していなくても性質に変化はありませんが、外装材としても使われることが多いことから、デザイン性によって使い分けられるケースもあります。
またプレス加工の際には表面の亜鉛が微細に削れて金型に付着します。すると金型の摩擦抵抗が増加し、さまざまな成形不良の原因になります。
SGCCでよく使われる加工と表面処理
SGCCに行われる加工のうち、代表的なものを紹介します。
曲げ加工
SGCCは曲げ加工を施され、波板のトタンやダクトなどにも多く使用されます。基本的にはSPCCと同じように曲げやプレスに向いている素材です。
塗装
SGCCはガードレールやシャッターなど、見た目やデザイン性が求められる場所にも多く使用されます。そのため塗装を施されるケースも多いです。
SGCCの派生材
SGCCには、より耐食性を向上させたり、加工性を向上させた派生材があります。ここではSGCCの仲間のうち、特に有名な材料を紹介します。
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板
一般的なSGCCは、プレス加工をすると金型にメッキした亜鉛が付着するというデメリットがありました。そこで、この問題を解決するために作られたのが合金化溶融亜鉛メッキ鋼板です。元々SGCCでは、地金層とメッキ層の間に合金化層が存在していましたが、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板では、この区別をなくしてメッキ層全体を合金化させ、密着度を向上させています。通常の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板は、SGCCに熱処理を施して製造します。加工性だけでなく、塗装性や溶接性も向上します。
ガルバリウム鋼板
近年、建材として注目を集めているガルバリウム鋼板もSGCCの仲間です。ガルバリウムとは亜鉛にアルミとシリコンを添加した合金で、これを用いて溶融亜鉛メッキを施したものがガルバリウム鋼板とよばれ、ベスレヘム・スチール社が商品化しました。通常のSGCCは酸やアルカリにはあまり強くありません。そのためいわゆるトタンは酸性雨により本来の耐用年数よりも早い期間で腐食してしまいます。そこで開発されたのがガルバリウム鋼板です。ガルバリウム鋼板はメッキ鋼板の中でも非常に耐久性の高い素材として使用されています。
SECCとSCGGの機械的、物理的性質
SECCとSGCCについては、機械的性質や物理的性質として定められている数値はありません。ここでは、参考になる数値について紹介しますが、詳細は各材料メーカーのカタログなどから確認してください。
機械的性質
SECCのうち、末尾にTが付属するSECCTの機械的性質については、下記のように定められています。
| 降伏点または耐力(N/mm2) | 引張強さ(N/mm2) | 伸び(%) | 塗装焼付硬化量(N/mm2) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 表示厚さ(mm) | ||||||||
| 0.40以上 0.60未満 |
0.60以上 1.0未満 |
1.0以上 1.6未満 |
1.6以上 2.3未満 |
2.3以上 2.5未満 |
2.5以上 3.2以下 |
|||
| – | 270以上 | 34以上 | 36以上 | 37以上 | 38以上 | 38以上 | 39以上 | – |
※JIS G 3313:2015 より引用
これ以外のSECCやSGCCについては機械的性質の規定はありません。つまり、たとえば同じ厚さのSECC材でも、製造しているメーカーによって数値が異なる場合があります。強度などを計算したい場合には、JISの数値よりは、カタログなどを参考にするといいでしょう。
物理的性質と化学的性質
SECCとSGCCは物理的、化学的性質に対する規定もありません。これらも、メーカーのカタログやミルシートなどによって確認できます。
SECCとSGCCの標準寸法
SECCはメッキ前の板厚については標準寸法がありますが、メッキ厚によって板厚が変わるため、SECCとしての標準寸法はありません。SECCのメッキ前の鋼板の標準寸法はSPCCの標準寸法と同様に0.4mm以上3.2mm以下で、複数の板厚があります。
| 種類 | 材料記号 | 形状 | 単位 | 標準寸法 |
|---|---|---|---|---|
| 冷間圧延鋼鋼板 | SPCC | 鋼板 | t | 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1, 1.2, 1.6, 2, 2.3, 3.2 |
SGCCはメッキ後の、メッキも含んだ板厚について標準厚さが規定されています。SGCCの標準厚さは0.4mm以上6.0mm以下で、複数の板厚があります。
JISとして定められている標準の板厚はありますが、メーカーによって取り扱っている板厚が変わりますので、JISの標準寸法よりは、各メーカーのカタログを確認したほうがいいでしょう。
また板の大きさについても、JISの標準寸法よりも各メーカーの取り扱いサイズを確認することをおすすめします。
まとめ
メッキとは金属や樹脂の表面に薄い金属の膜を成形する加工で、中でも亜鉛メッキは高い耐食効果が特徴のため、鉄製品の表面処理によく使われています。
SECCはSPCC（冷間圧延鋼材）に電気亜鉛メッキを施したもの、SGCCはSPCCに溶融亜鉛メッキを施したものです。亜鉛メッキにより高い耐食性を持った加工しやすい鋼板なため、電気製品の筐体や建材などに広く使われています。
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