JP2008019465A - めっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.3〜2.5%、Mn:1.5〜2.8%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005〜0.5%、N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板、Al:0.05〜10質量%、Fe:0.05〜3質量%を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板において、高強度鋼板とめっき層との界面から5μm以下の鋼板側の結晶粒界と結晶粒内にSiを含む酸化物が平均含有率0.6〜10質量%で存在し、かつ、めっき側に平均粒径0.5〜3μmのFe−Zn合金が存在することを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
【選択図】なし
Description
(1)質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.3〜2.5%、Mn:1.5〜2.8%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005〜0.5%、N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板の表面に、Al:0.05〜10質量%、Fe:0.05〜3質量%を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板において、高強度鋼板とめっき層との界面から5μm以下の鋼板側の結晶粒界と結晶粒内にSiを含む酸化物が平均含有率0.6〜10質量%で存在し、かつめっき側に平均粒径0.5〜3μmのFe−Zn合金が存在することを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
−0.000034T2+0.105T−0.2〔Si%〕2+2.1〔Si%〕−98.8≦logPO2≦−0.000038T2+0.107T−90.4・・・・・(1式)
923≦T≦1173・・・・・(2式)
T:鋼板の最高到達温度(K)
〔Si%〕:鋼板中のSi含有量(wt%)
に制御した雰囲気で還元を行うことを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
−0.000034T2+0.105T−0.2〔Si%〕2+2.1〔Si%〕−98.8≦logPO2≦−0.000038T2+0.107T−90.4・・・・・(1式)
923≦T≦1173・・・・・(2式)
T:鋼板の最高到達温度(K)
〔Si%〕:鋼板中のSi含有量(wt%)
に制御した雰囲気の連続溶融亜鉛めっき設備を使用し、1023K以上1153K以下のフェライト、オーステナイトの二相共存温度域で焼鈍し、その最高到達温度から923Kまでを平均冷却速度0.5〜10度/秒で冷却し、引き続いて923Kから773Kまでを平均冷却速度3度/秒以上で冷却し、さらに773Kから平均冷却速度0.5度/秒以上で冷却し、溶融亜鉛めっき処理を行うことによって、前記冷延鋼板の表面上に溶融亜鉛めっき層を形成する製造方法において、773Kからめっき後623Kに到達するまでの時間を25秒以上240秒以下とすることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.3〜2.5%、Mn:1.5〜2.8%、Mn:1.5〜2.8%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005〜0.5%、N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板の上に、Al:0.05〜10質量%、Fe:0.05〜3質量%を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっきを施した鋼板である。
MnはCとともにオーステナイトの自由エネルギーを下げるため、めっき浴に鋼帯を浸漬するまでの間にオーステナイトを安定化する目的で1.5%以上添加する。しかし添加量が過大になるとスラブに割れが生じやすく、またスポット溶接性も劣化するため、2.8%を上限とする。
さらに、これら結晶粒界と結晶粒内の酸化物をEDXにより分析するとSi、Mn、Fe、Oのピークが観察されることから、観察される酸化物はSiO2、FeSiO3、Fe2SiO4、MnSiO3、Mn2SiO4であると考えられる。
H2O・H2+1/2O2 : K1=P(H2)・P(O2)1/2/P(H2O)
ただし、平衡定数K1は温度に依存する変数であるため、温度が変化した場合、PH2O/PH2とPO2は別々に変化する。即ち、ある温度域でSiの内部酸化領域の酸素ポテンシャルにあたる水分圧と水素分圧の比の領域であっても、別の温度域では鉄が酸化する領域の酸素ポテンシャルに対応したり、Siの外部酸化領域の酸素ポテンシャルに対応したりするためである。
CO2・CO+1/2O2 : K2=P(CO)・P(O2)1/2/P(CO2)
また、同時に下記平衡反応が起こるため、雰囲気中にH2Oが発生すると考えられる。
CO2+H2・CO+H2O : K3=P(CO)・P(H2O)/P(CO2)・P(H2)
従って、PO2は、PH2O、PH2、PCO2,PCOと温度が決まらないと決まらないため、本発明で規定した酸化物を生成させるためには、PO2を規定するか、上記値を全て規定するかのどちらかを行う必要がある。
−0.000034T2+0.105T−0.2〔Si%〕2+2.1〔Si%〕−98.8≦logPO2≦−0.000038T2+0.107T−90.4・・・・・(1式)
923≦T≦1173・・・・・(2式)
T:鋼板の最高到達板温(K)
〔Si%〕:鋼板中のSi含有量(wt%)
に制御した雰囲気で還元を行う。
ここで、本発明においては、対数は全て常用対数で示す。
[実施例1]
表1の組成からなるスラブを1423Kに加熱し、仕上温度1183〜1203Kで4.5mmの熱間圧延鋼帯とし、853〜953Kで巻き取った。酸洗後、冷間圧延を施して1.6mmの冷間圧延鋼帯とした後、ライン内焼鈍方式の連続溶融亜鉛めっき設備を用いて表2に示すような条件で通板し、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。連続溶融亜鉛めっき設備は、無酸化炉による加熱後、還元帯で還元・焼鈍を行う方式を使用した。還元帯はCOとH2を混合した気体を燃焼させ発生したH2O,CO2を導入する装置を取り付け、H2を10体積%含むN2ガスにH2OとCO2を導入した。
H2O・H2+1/2O2
CO2・CO+1/2O2
の平衡定数K1、K2を使用して求めた。
○:FeまたはMnとSi,Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板表面に観察されるもの
×:FeまたはMnとSi,Oが同じ位置に観察される酸化物が観察されないもの
SiO2の位置
○:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が、FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物より鋼板の内側に観察されるもの
△:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されるもの
×:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されないもの
めっき層に存在するFe−Zn系の金属間化合物は、めっき鋼板の圧延垂直方向断面を2cm埋め込み、研磨後、断面からSEM像で観察して評価した。Fe−Zn系の金属間化合物の粒径は、観察された結晶の長径と短径を測定しその平均値とした。平均粒径は、観察された結晶から、粒径の大きいものを4〜10個選び、その平均値を計算した。今回観察した発明品では、何れも4個以上の結晶が観察された。
3:不めっき面積率1%以上5%未満
2:不めっき面積率5%以上10%未満
1:不めっき面積率10%以上
パウダリング性は、めっき鋼板にテープを貼り付けた後、180度折り曲げ、曲げ戻してテープをはがし、テープに付着しためっきの巾を剥離巾とし、検査し、その剥離巾が3mm以下となった場合を○,剥離巾が3mm超となった場合を×とした。
表1の組成からなるスラブを1423Kに加熱し、仕上温度1183〜1203Kで4.5mmの熱間圧延鋼帯とし、853〜953Kで巻き取った。酸洗後、冷間圧延を施して1.6mmの冷間圧延鋼帯とした後、ライン内焼鈍方式の連続溶融亜鉛めっき設備を用いて表3に示すような条件のめっきを行い、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。連続溶融亜鉛めっき設備は、無酸化炉による加熱後、還元帯で還元・焼鈍を行う方式を使用した。還元帯はCOとH2を混合した気体を燃焼させ発生したH2O、CO2を導入する装置を取り付け、H2を10体積%含むN2ガスにH2OとCO2を導入し、炉内の酸素ポテンシャルの対数logPO2が表4、表5(表4のつづき)に示す値となるように調節した。
H2O・H2+1/2O2
CO2・CO+1/2O2
の平衡定数K1、K2を使用して求めた。
○:FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板表面に観察されるもの
×:FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物が観察されないもの
SiO2の位置
○:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が、FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物より鋼板の内側に観察されるもの
△:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されるもの
×:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されないもの
めっき層に存在するFe−Zn系の金属間化合物は、めっき鋼板の圧延垂直方向断面を2cm埋め込み、研磨後、断面からSEM像で観察して評価した。Fe−Zn系の金属間化合物の粒径は、観察された結晶の長径と短径を測定しその平均値とした。平均粒径は、観察された結晶から、粒径の大きいものを4〜10個選び、その平均値を計算した。今回観察した発明品では、何れも4個以上の結晶が観察された。また、番号11の比較例は、Fe−Zn系金属間化合物は観察されなかったが、厚いFe−Al系金属間化合物が観察された。
3:不めっき面積率1%以上5%未満
2:不めっき面積率5%以上10%未満
1:不めっき面積率10%以上
めっき密着性は、デュポン衝撃試験後の溶融めっき鋼板に粘着テープを貼り、その後引き剥がし、めっきが剥離しなかった場合を○、めっきが剥離した場合を×とした。デュポン試験は先端に1/2インチの丸みを持つ撃ち型を使用し、3kgの重りを1mの高さから落下させて行った。
表1の組成からなるスラブを1423Kに加熱し、仕上温度1183〜1203Kで4.5mmの熱間圧延鋼帯とし、853〜953Kで巻き取った。酸洗後、冷間圧延を施して1.6mmの冷間圧延鋼帯とした後、ライン内焼鈍方式の連続溶融亜鉛めっき設備を用いて表4に示すような条件のめっきを行い、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。連続溶融亜鉛めっき設備は、無酸化炉による加熱後、還元帯で還元・焼鈍を行う方式を使用した。還元帯はCOとH2を混合した気体を燃焼させ発生したH2O,CO2を導入する装置を取り付け、H2を10体積%含むN2ガスにH2OとCO2を導入し、炉内の酸素ポテンシャルの対数logPO2が表4に示す値となるように調節した。
H2O・H2+1/2O2
CO2・CO+1/2O2
の平衡定数K1、K2を使用して求めた。
鋼板の結晶粒界と結晶粒内に存在するSiを含む酸化物は、埋め込み研磨しためっき鋼板を断面からSEM像で観察して評価した。内部酸化層の状態は、SEM像で観察し、Siを含む酸化物が結晶粒界と結晶粒内に観察されたものを○、観察されなかったものを×とした。内部酸化層の厚みは、同様にSEM像で観察し、鋼板とめっき層との界面から結晶粒界と結晶粒内に酸化物が観察される部分の厚さを測定した。内部酸化層の組成は、SEMに取り付けたEDXを使用して解析し、Si、Oのピークが観察されたものを○、観察されなかったものを×とした。
○:FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板表面に観察されるもの
×:FeまたはMnとSi、Oが同じ位置に観察される酸化物が観察されないもの
SiO2の位置
○:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が,FeまたはMnとSi,Oが同じ位置に観察される酸化物より鋼板の内側に観察されるもの
△:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されるもの
×:Si、Oが同じ位置に観察される酸化物が鋼板の内側に観察されないもの
めっき層に存在するFe−Zn系の金属間化合物は、めっき鋼板の圧延垂直方向断面を2cm埋め込み、研磨後、断面からSEM像で観察して評価した。得られためっき鋼板のFe−Zn系の金属間化合物の平均粒径は、0.5〜3μmであった。また、今回観察した発明品では、何れも4個以上の結晶が観察された。
3:不めっき面積率1%以上5%未満
2:不めっき面積率5%以上10%未満
1:不めっき面積率10%以上
めっき密着性は、デュポン衝撃試験後の溶融めっき鋼板に粘着テープを貼り、その後引き剥がし、めっきが剥離しなかった場合を○、めっきが剥離した場合を×とした。デュポン試験は先端に1/2インチの丸みを持つ撃ち型を使用し、3kgの重りを1mの高さから落下させて行った。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.3〜2.5%、
Mn:1.5〜2.8%、
P:0.03%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.005〜0.5%、
N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板の表面に、Al:0.05〜10質量%、Fe:0.05〜3質量%を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板において、高強度鋼板とめっき層との界面から5μm以下の鋼板側の結晶粒界と結晶粒内にSiを含む酸化物が平均含有率0.6〜10質量%で存在し、かつめっき側に平均粒径0.5〜3μmのFe−Zn合金が存在することを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.3〜2.5%、
Mn:1.5〜2.8%、
P:0.03%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.005〜0.5%、
N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板の表面に、Al:0.05〜10質量%、Fe:0.05〜3質量%を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板において、高強度鋼板とめっき層との界面から5μm以下の鋼板側の結晶粒界と結晶粒内にSiを含む酸化物が平均含有率0.6〜10質量%で存在し、かつめっき側に平均粒径0.5〜3μmのFe−Zn合金が任意の断面において1個/500μm以上の割合で存在することを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 請求項1または2におけるSiを含む酸化物がSiO2、FeSiO3、Fe2SiO4、MnSiO3、Mn2SiO4から選ばれた1種以上であることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板において、鋼板表面または表面側にFeSiO3、Fe2SiO4、MnSiO3、Mn2SiO4から選ばれた1種以上のSi酸化物が存在し、かつ鋼板内面側にSiO2が存在することを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.3〜2.5%、
Mn:1.5〜2.8%、
P:0.03%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.005〜0.5%、
N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度鋼板に連続的に溶融亜鉛めっきを施す際、還元帯の雰囲気として、H2を1〜60体積%含有し、残部N2、H2O、O2、CO2、COの1種又は2種以上および不可避的不純物からなり、その雰囲気中の酸素分圧の対数logPO2を
−0.000034T2+0.105T−0.2〔Si%〕2+2.1〔Si%〕−98.8≦logPO2≦−0.000038T2+0.107T−90.4・・・・・(1式)
923≦T≦1173・・・・・(2式)
T:鋼板の最高到達温度(K)
〔Si%〕:鋼板中のSi含有量(wt%)
に制御した雰囲気で還元を行うことを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.3〜2.5%、
Mn:1.5〜2.8%、
P:0.03%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.005〜0.5%、
N:0.0060%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる組成のスラブをAr3 点以上の温度で仕上圧延を行い、50〜85%の冷間圧延を施し、引き続いて、溶融亜鉛めっきを施す際、還元帯の雰囲気として、H2を1〜60体積%含有し、残部N2、H2O、O2、CO2、COの1種又は2種以上および不可避的不純物からなり、その雰囲気中の酸素分圧の対数logPO2を
−0.000034T2+0.105T−0.2〔Si%〕2+2.1〔Si%〕−98.8≦logPO2≦−0.000038T2+0.107T−90.4・・・・・(1式)
923≦T≦1173・・・・・(2式)
T:鋼板の最高到達温度(K)
〔Si%〕:鋼板中のSi含有量(wt%)
に制御した雰囲気の連続溶融亜鉛めっき設備を使用し、1023K以上1153K以下のフェライト、オーステナイトの二相共存温度域で焼鈍し、その最高到達温度から923Kまでを平均冷却速度0.5〜10度/秒で冷却し、引き続いて923Kから773Kまでを平均冷却速度3度/秒以上で冷却し、さらに773Kから平均冷却速度0.5度/秒以上で冷却し、溶融亜鉛めっき処理を行うことによって、前記冷延鋼板の表面上に溶融亜鉛めっき層を形成する製造方法において、773Kからめっき後623Kに到達するまでの時間を25秒以上240秒以下とすることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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