JP2006265614A

JP2006265614A - 塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JP2006265614A
Application number: JP2005084337A
Authority: JP
Inventors: Masaya Morita; 正哉森田; Shinji Otsuka; 真司大塚; Yoshinori Daimatsu; 義典大松; Jun Uryu; 順瓜生
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP4843973B2

Abstract

【課題】自動車車体の外板等に用いられるプレス成形等の加工後においても塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【解決手段】溶融亜鉛めっき後、放電ダル加工ロールを用いて調質圧延した溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、亜鉛めっき層中には、PbおよびSnが、Pb≦６massppmかつ(２Pb＋５Sn)≦20massppmの関係式を満たすよう含有すると共に、表面うねりＷcaが0.25〜0.5μmであり、４％の成形歪を付与したときの表面うねりの変動ΔＷcaが0.1μm以下であることを特徴とする成形後の塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車車体の外板等に用いられるプレス成形等の加工後においても塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

自動車車体に対する防錆性向上への要求から、溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＩ)やそれを合金化処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＡ)、電気亜鉛めっき鋼板(ＥＧ)等の表面処理鋼板が使用され始めて久しい。日本および海外の日系自動車メーカーにおいては、従来、自動車車体の外板に用いる表面処理鋼板として、溶接性と加工性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板が多く使用されてきた。しかし、近年では、防錆性をさらに向上する観点から、より厚目付けが可能な溶融亜鉛めっき鋼板が使用される傾向にある。

自動車車体の外板に用いられる鋼板には、プレス成形性に優れること、塗装後の鮮映性に優れることが求められる。鋼板の表面粗さが、プレス成形等の加工性に及ぼす影響としては、型かじり性があり、潤滑油を保持し加工性を向上する観点から、表面粗さの指標の１つである算術平均粗さＲaが、ある程度以上の値であることが必要とされている。一方、塗装後鮮映性は、塗膜に写った像の鮮映度を示すもので、自動車外観の美麗性だけでなく、塗装作業性や塗装コストの面からも重要視されている特性である。この塗装後鮮映性は、鋼板の算術平均粗さＲaよりはむしろ、他の表面粗さの指標である表面うねりＷcaと相関があり、塗装後鮮映性を改善するためには、表面うねりＷcaを所定値以下に制御する必要があることが知られている。したがって、自動車車体の外板に用いられる鋼板は、算術平均粗さＲaだけでなく、表面うねりＷcaも適正範囲に制御されたものであることが必要である。

上記観点から、塗装後鮮映性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造技術が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、溶融亜鉛めっき鋼板の調質圧延におけるワークロールの平均粗さＲaおよびうねりＷcaを制御することによって、プレス成形性および鮮映性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を得る方法が開示されている。また、特許文献２には、溶融亜鉛めっき鋼板の表面に、固体粒子を混合した液体を噴射して、鋼板表面の平均粗さＲa、ＰＰＩおよびうねりＷcaを制御することにより、塗装後の鮮映性に優れる亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、めっき素材の表面粗さＲz、亜鉛めっき浴中のAl濃度およびガスワイピング条件あるいはめっき後の冷却条件を制御することによりプレス成形性と外観に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。
特開２００２−０６０９１７号公報特開２００３−３０６７５９号公報特開２００４−１２４１１８号公報

ところで、一般冷延鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＡ)の場合には、鋼板表面の表面うねりＷcaが、プレス成形等の加工を施す前の素材段階で所定の基準を満たしていれば、加工後もその傾向が引き継がれて、塗装後鮮映性が優れているのが一般的である。しかしながら、自動車用外板に、溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＩ)を使用するようになると、ＧＩは、加工前の素材段階で表面うねりＷcaが基準を満たしていても、プレス成形後にはＷcaが基準を外れて塗装後鮮映性が大きく劣化することがあり、加工に伴う鮮映性の変化挙動が、一般冷延鋼板やＧＡとは異なることが次第に明らかとなってきた。

しかしながら、上記特許文献１〜３の従来技術においては、このような加工に伴う溶融亜鉛めっき鋼板の塗装後鮮映性の変化については、何らの考慮もされておらず、未解決の問題として残されていた。そのため、ＧＩを自動車用外板として安定して用いるためには、上記鮮映性の改善が強く望まれていた。

そこで、本発明の目的は、プレス成形等の加工後においても鋼板の表面うねりＷcaが小さく、塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を提供することにある。

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点の改善を目的として、溶融亜鉛めっき鋼板の製造条件に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、プレス成形等の加工後の塗装後鮮映性を良好に維持する、すなわち、加工による表面うねりの変動ΔＷcaを小さく抑制するには、めっき後に行われる調質圧延(スキンパス)に、放電ダル加工を施したをロールを用いること、さらには、溶融亜鉛めっき層中に含まれる不純物成分を制御してスパングルを小さく制御することが有効であることを知見し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、溶融亜鉛めっき後、放電ダル加工ロールを用いて調質圧延した溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、表面うねりＷcaが0.25〜0.5μm、４％の成形歪を付与したときの表面うねりの変動ΔＷcaが0.1μm以下であり、亜鉛めっき層中のPbおよびSnが、
Pb≦６massppmかつ(２Pb＋５Sn)≦20massppm
の関係式を満たすよう含有することを特徴とする成形後の塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板である。

本発明によれば、プレス成形後においても優れた塗装後鮮映性を有する溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができるので、防錆性と美麗性が強く求められる自動車車体の外板にも好適に用いることができる。

本発明を開発する契機となった実験について説明する。
Ｃ：0.0008〜0.0022mass％の極低炭素Ti，Nb，Ｂ添加鋼の鋼スラブを素材とし、通常公知の方法で熱間圧延、酸洗した後、冷間圧延して板厚：0.7mmの冷延鋼帯とした。その後、連続溶融亜鉛めっきライン(ＣＧＬ)に通板して、目付量が(100ｇ/m²／100ｇ/m²)と(60ｇ/m²／60ｇ/m²)の２種の溶融亜鉛めっきを施した後、それぞれについてショットダル(ＳＤロール：目標Ｒa 0.7μm)と放電ダル加工したロール(ＥＤＴロール：目標Ｒa 2.3μm)の２種のロールを用いて、圧下率1.0％の調質圧延を行い、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。この溶融亜鉛めっき鋼板から供試材を採取し、そのままの原板と、その供試材に対して、圧延方向に４％、圧延方向に直角方向に２％のプレス歪を付与した後の鋼板について、算術平均粗さＲaおよび表面うねりＷcaを測定した。また、比較材として、目付量(45ｇ/m²／45ｇ/m²)の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に、ショットダル(ＳＤロール：目標Ｒa 2.3μm)で圧下率1.0％の調質圧延を行った鋼板についても同様の調査を行った。

結果を、図１に示した。図１から、溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＩ)の場合には、調質圧延ロールの種類により、プレス歪付与による算術平均粗さＲaおよび表面うねりＷcaの変化挙動が異なり、ＳＤロールを用いた場合には、算術平均粗さＲa、表面うねりＷcaとも増大し、特に、表面うねりＷcaが大きく増加する傾向がある。これに対して、ＥＤＴロールを用いた場合には、いずれも変動が小さく、特に表面うねりＷcaの変動ΔＷcaは0.1μm以下に抑えられていることがわかる。一方、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＡ)では、歪付与による表面粗さＲa、表面うねりＷcaはほとんど認められず、従来の知見があらためて確認された。

上記の結果から、成形後の塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板(ＧＩ)を製造するためには、調質圧延ロールとして、放電ダル加工したＥＤＴロールを用いる必要があることがわかった。ＥＤＴロールを用いることにより、成形歪付与による表面うねりＷcaの増大が抑制される原因については、まだ、十分に解明されているわけではないが、ＥＤＴロール特有のロール面全体の均一な粗さ(ロール面の微視的山および谷)の実現により、鋼板に転写されるテクスチャ(山および谷)が均一となり、その結果、プレス成形が施されても、鋼板表面の均一なテクスチャが維持されるためと考えられる。つまり、ＳＤロールの場合は、鋼板に転写されるテクスチャが不均一であるため、プレス成形されると山と谷の落差がより拡大し、Ｗcaの増大に繋がるものと考えられる。また、成形歪付与によるＧＩとＧＡの表面粗さ変化の違いは、ＧＡは、鋼板表面に存在するFe−Zn合金層が硬質で脆弱であるため、歪が付与された場合には、合金層に多数のミクロクラックが導入される結果、表面粗さの変化が小さく抑えられるのに対して、ＧＩでは、鋼板表面に存在するZn層が軟質でかつ厚いため、歪付与によって、Zn層が塑性流動を起こす結果、算術平均粗さＲa、表面うねりＷcaがともに増大するものと考えている。

上記知見から、調質圧延ロールとして、ＥＤＴロールを用いれば、成形加工による表面うねりＷcaの変動を小さく抑制できることが判明した。しかし、目標とする塗装後鮮映性を達成するためには、表面うねりＷca自体をも小さくする制御する必要がある。そこで、表面うねりＷcaの値を小さくする方策について検討した結果、亜鉛めっき層の結晶粒の大きさ、いわゆるスパングルを小さく制御することが有効であり、そのためには、不純物として溶融亜鉛めっき層中に含まれるPbおよびSnの含有量を、適正範囲に制御する必要があることを見出した。本発明は、上記知見に基き開発したものである。

次に、本発明の鋼板について説明する。
本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき後、放電ダル加工ロール(ＥＤＴロール)を用いて調質圧延を施したものであることが必要である。上記に説明したように、従来のショットダルロール(ＳＤロール)では、成形加工後の表面うねりＷcaが増大し、良好な塗装後鮮映性を確保できないのに対して、放電ダル加工ロールを用いて調質圧延を施した場合には、成形加工後の表面うねりの変動ΔＷcaを0.1μm以下に抑制することができるからである。なお、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の原板となる冷延鋼板は、通常公知の方法で製造されたものであればよく、成分組成や製造条件については問わない。

調質圧延を施した後の溶融亜鉛めっき鋼板は、表面うねりＷcaが0.25〜0.5μmの範囲に制御されたものであることが必要である。それは、塗装後鮮映性が良好であるためには、表面うねりＷcaが0.6μm以下であることが好ましく、上述した成形歪による表面うねりの変動ΔＷca(≦0.1μm)を考慮した場合には、成形前の素材の段階で、Ｗca：0.5μm以下であることが必要となる。一方、表面うねりＷcaを小さくするには、使用する調質圧延ロールの表面粗さを低減させる必要があり、そのためには、放電ダル加工速度を低くする必要があり、ロール加工時間が長時間化する。一方、たとえそのロールを実現したとしても、ＣＧＬの調質圧延に適用した場合には、比較的早期に鋼板表面の平均粗さが低下し、自動車外板として所望されるＲaスペックの下限割れを起こすため、ロール寿命が短くなる。すなわち、ロール加工時間の長時間化とロール寿命の短時間化という両方のデメリットがある。これらの問題を回避するためには、現実的に得られる鋼板うねりＷcaは、0.25μm以上であること必要である。好ましくは、Ｗcaは、0.3〜0.45μmの範囲である。

なお、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、表面うねりＷcaのほかに、成形性を確保するために、算術平均粗さＲaを適正な範囲に制御することが好ましく、例えば、Ｒa：0.4〜1.4μm程度に規制することが好ましい。算術平均粗さＲaが0.4μm未満では、成形に用いる潤滑油の保油性が小さいため型かじりが発生しやすく、また、鋼板どうしの摩擦により表面疵が発生し易いからである。一方、算術平均粗さＲaが1.4μmを超えると、Ｒaそのものが高いために、塗装面の荒れが目立ち、自動車外板に用いる素材鋼板として適さなくなるからである。より好ましい表面粗さＲaの範囲は、0.5〜1.2μmである。

本発明の鋼板は、上述したように、調質圧延後の表面うねりＷcaを小さく制御する必要があり、そのためには、亜鉛めっき層の結晶粒の大きさ(スパングル)を小さく制御することが好ましい。特に、表面うねりＷcaの値を0.5μm以下とするためには、スパングルの大きさは1.2mm以下、さらにＷcaの値を0.3μm以下とするためには、スパングルの大きさは1.0mm以下に制御することが好ましい。

上述したように、スパングルの大きさは、亜鉛めっき層中に不純物として含まれるPbおよびSnによって大きく影響され、上記1.0mm以下のスパングルを得るためには、亜鉛めっき層中に含まれるPbおよびSnは、Pb≦６massppm以下かつ(２Pb＋５Sn)≦20massppmの関係式を満たすよう含有することが好ましい。というのは、上記関係式のいずれかを満たさない場合には、スパングルが粗大化し、表面うねりＷcaの値を0.3μm以下に制御することができなくなる虞があるからである。なお、亜鉛めっき層中のPbおよびSnの含有量を、上記範囲に制御するためには、溶融亜鉛めっき浴中のPbおよびSnの濃度を、それぞれPb：10massppm以下、Sn：５massppm以下に管理することが好ましい。

表１に示す成分組成を有する鋼スラブを連続鋳造して製造し、その後、通常公知の方法で熱間圧延、酸洗した後、冷間圧延して板厚：0.7mmの冷延鋼帯とした。この冷延鋼帯を、表２に示す条件で、溶融亜鉛めっきした後、調質圧延を行い、各種の溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。これらの溶融亜鉛めっき鋼板から供試材を採取して、調質圧延ままの状態における表面粗さ(算術平均粗さＲa、表面うねりＷca)を測定した。さらに、上記供試材に圧延方向に対して４％、圧延直角方向に２％のプレス成形を行って歪を付与した後、再度、表面粗さ(算術平均粗さＲa、表面うねりＷca)を測定すると共に、Ｗcaの成形歪付与前後の変動(ΔＷca)を求めた。また、上記プレス成形歪を付与した後の鋼板に、ＥＤ塗装を行い、この鋼板上にセロハンテープを貼り付けた後、テープ上から鮮明度光沢度計(ＰＧＤ計、日本色彩研究所製)を用いて、塗装後鮮映性を評価し、ＰＧＤ測定値が0.3以上を「合格」、0.3未満を「不合格」とした。

上記測定の結果を、表２中に併記して示した。この結果から、本発明に適合する溶融亜鉛めっき鋼板は、プレス成形後においても、優れた塗装後鮮映性を維持していることがわかる。

調質圧延ロールの種類が、成形歪を付与したときの算術平均粗さＲa、表面うねりＷcaの変動に及ぼす影響を示すグラフである。

Claims

溶融亜鉛めっき後、放電ダル加工ロールを用いて調質圧延した溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、表面うねりＷcaが0.25〜0.5μm、４％の成形歪を付与したときの表面うねりの変動ΔＷcaが0.1μm以下であり、亜鉛めっき層中のPbおよびSnが、
Pb≦６massppmかつ(２Pb＋５Sn)≦20massppm
の関係式を満たすよう含有することを特徴とする成形後の塗装後鮮映性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板。