JP2010265525A - 外観、プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
外観、プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 質量%で少なくともSi:0.01〜2%、Mn:0.01〜3%、P:0.01〜0.2%を含有する、鋼板に、Ni、Co、Cu、Inの中から選ばれる元素の少なくとも1種の元素を含有するプレめっきを金属分換算値で下記式(1)に従う量付与した後、還元雰囲気中で焼鈍し、Alを0.10〜0.20%含有したZn浴を用いて合金化溶融亜鉛めっきをすることを特徴とする、外観、加工性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
0.1×Si+0.2×Mn+3×P≦プレめっき金属分換算値(g/m2)≦0.1×Si+0.2×Mn+3×P+0.5・・・式(1)
【選択図】 図4
Description
Si:0.01〜2%
Mn:0.01〜3%
P:0.01〜0.2%
を含有する鋼板に合金化溶融亜鉛めっきをする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、該鋼板にNi、Co、Cu、Inの中から選ばれる元素の少なくとも1種の元素を含有するプレめっきを金属分換算値で下記式(1)に従うプレめっき換算金属量付与量で付与した後、還元雰囲気中で焼鈍し、Alを0.10〜0.20質量%含有したZn浴を用いて合金化溶融亜鉛めっきをすることを特徴とする、外観、加工性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
0.1×Si+0.2×Mn+3×P≦プレめっき換算金属量付与量(g/m2)≦0.1×Si+0.2×Mn+3×P+0.5・・・・・式(1)
S=(T11−T0)×t1/2
+((T11−T0)+(T12−T0))×t2/2
+((T12−T0)+(T21−T0))×Δt/2
+((T21−T0)+(T22−T0))×t3/2
+(T22−T0)×t4/2 ・・・・・・・・・・・式(2)
ここで、T0:420(℃)、
T11:加熱炉出側の鋼板温度(℃)、
T12:保熱炉の冷却帯入側の鋼板温度(℃)、
T21:冷却帯出側の鋼板温度(℃)、
T22:保熱炉出側の鋼板温度(℃)、
t1:T0から加熱炉出側までの処理時間(sec)、
t2:加熱炉出側から保熱炉の冷却帯入側までの処理時間(sec)、
Δt:保熱炉の冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間(sec)、
t3:保熱炉の冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間(sec)、
t4:急冷帯入側からT0までの処理時間(sec)
を意味するものである。
Γ(2.59Å)≦100(cps)、
ζ(1.26Å)≦100(cps)
を満足することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の外観、加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
Siは、鋼板の延性、強度を確保するために必要な成分でその効果を得るためには0.01%以上が必要である。しかし、Siは合金化速度を低下し、合金化処理時間を長時間化させる成分であるので、低速加熱で合金化処理時間を短縮するために2%を上限とした。
Mnは、鋼板の強度を向上させるに有効な元素であり、0.01%未満ではその効果が得られない。一方、上限を3%としたのは、これを上回る添加は伸びに悪影響を及ぼすためである。
Pは、鋼板の強度を向上させるに有効な元素であり、0.02%未満ではその効果が得られない。しかし、PはSiと同様に合金化速度を低下し、合金化処理時間を長時間化させる成分であるので、低速加熱で合金化処理時間を短縮するために0.2%を上限とした。
d=√(D・ta) ・・・・式(A)
合金化加熱時間とめっき厚みの関係は、上記式(A)により図2のように示すことができる。即ち、合金化の加熱を行なうと、成分、結晶方位、粒径、拡散係数で定まる所定の潜伏時間で合金化が開始し、合金層のめっき厚みが厚くなる。しかし、地金の状態等により局所的な潜伏時間差が生じ合金化の開始時間が遅くなる部分がある。この潜伏時間差によって、めっき厚みに差が生じ、線状マーク(模様)となる。したがって、潜伏時間差を小さくすれば線状マーク(模様)の抑制が可能となる。
図3に示すように、プレめっき付着量が多くなると合金化潜伏時間が短縮し合金化が促進し、一定値(合金元素をあまり含まない鋼種Aレベル)に近づく。そして、鋼種により一定値に近づくために必要なプレめっき量が異なり、合金元素を多く含む鋼種ほどプレめっき付与量が多く必要となる。
プレめっき換算金属量付与量(g/m2)=0.1×Si+0.2×Mn+3×P であった。
0.1×Si+0.2×Mn+3×P≦プレめっき換算金属付与量(g/m2)≦0.1×Si+0.2×Mn+3×P+0.5 ・・・・式(1)
ここで、Si、Mn、Pは、夫々の含有量(質量%)を意味する。
Γ(2.59Å)≦100(cps)、
ζ(1.26Å)≦100(cps)
を満足する相構造とすることが重要である。
S=(T11−T0)×t1/2
+((T11−T0)+(T12−T0))×t2/2
+((T12−T0)+(T21−T0))×Δt/2
+((T21−T0)+(T22−T0))×t3/2
+(T22−T0)×t4/2 ・・・・・・・・・・・式(2)
ここで、T0:420(℃)、
T11:加熱炉出側の鋼板温度(℃)、
T12:冷却帯入側の鋼板温度(℃)、
T21:冷却帯出側の鋼板温度(℃)、
T22:保熱炉出側の鋼板温度(℃)、
t1:T0から加熱炉出側までの処理時間(sec)、
t2:加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間(sec)、
Δt:冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間(sec)、
t3:冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間(sec)、
t4:急冷帯入側からT0までの処理時間(sec)
を意味するものである。
図5は、本発明における合金化溶融亜鉛めっき鋼板のヒートパターンの実施形態を例示する図である。図5(a)に示すように、焼鈍炉6にて焼鈍された鋼板7は、溶融亜鉛浴(ポット)8に浸漬されて表面にめっきが施された後、加熱炉9にて最高到達温度まで加熱された後、保熱炉10にて徐冷され、急冷帯11にて急冷されて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が製造される。この場合、保熱炉で一時、強制的に冷却することもある。図6(a)の右側は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造プロセスにおけるヒートパターンを例示したもので、図5(b)に具体的ヒートパターンを示している。
なお、保熱炉の中に第1冷却帯を設けない場合には上記式(3)におけるΔt=0とすればよい。
Ni、Co、Cu、Inイオンを含有する硫酸浴あるいは塩化物浴を用い電解処理を行い種々元素を付与した。また置換めっきに関しては目的とするイオンを含有する50℃の水溶液を硫酸でpH=1.5に調整したのち鋼板を10秒間浸漬処理することで金属を置換析出させてプレめっきを実施した。
種々鋼を10%H2−N2雰囲気中800℃にて90秒間還元・焼鈍処理を行い、Al:0.13%、Fe:0.025%合有した460℃のZnめっき浴に3秒間浸漬することで溶融亜鉛めっきを行った。その後ガスワイピング法で付着量を45g/m2一定に制御した後、めっき鋼板を加熱炉で鋼板温度(T11)にて最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷し、かつ(2)式にて算出される温度積分値(S)が種々変化する条件で合金化処理を行った。
断面観察を行い平均最大厚みに対して1/2以下となる領域のめっき厚均一度の比率(%)を求めた。
目視で外観が均一なものを○、一部不均一なものを△、全体に不均一なものを×として評価した。
測定面:直径15mmの正円形状
θ/2θ法
X線管球:Cu管球
管電圧:50kv
管電流:250mA
Γ(2.59Å):結晶格子面間隔d=2.59ÅのΓ相の回折強度
ζ(1.26Å):結晶格子面間隔d=1.26Åのζ相の回折強度
クランクプレスを用い幅40mm×長さ250mmのGAを供試材とし、r=5mmの半丸ビードの金型にてパンチ肩半径5mm、ダイ肩半径5mmで成形高さ65mmに加工した。加工の際隔離しためっき層を測定し、以下の基準にて評価した。
評価基準
めっき剥離量:5g/m2未満:◎
5g/m2以上10g/m2未満:○
10g/m2以上15g/m2未満:△
15g/m2以上:×
2 地鉄(鋼板)
3 粒界
4 合金化開始
5 線状マーク部(線状斑部)
6 焼鈍炉
7 鋼板
8 溶融亜鉛浴(ポット)
9 加熱炉
10 保熱炉
11 急冷帯
Claims (4)
- 質量%で少なくとも、
Si:0.01〜2%
Mn:0.01〜3%
P:0.01〜0.2%
を含有する鋼板に合金化溶融亜鉛めっきをする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、該鋼板にNi、Co、Cu、Inの中から選ばれる元素の少なくとも1種の元素を含有するプレめっきを金属分換算値で下記式(1)に従うプレめっき換算金属量付与量で付与した後、還元雰囲気中で焼鈍し、Alを0.10〜0.20質量%含有したZn浴を用いて合金化溶融亜鉛めっきをすることを特徴とする、外観、加工性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
0.1×Si+0.2×Mn+3×P≦プレめっき換算金属量付与量(g/m2)≦0.1×Si+0.2×Mn+3×P+0.5・・・・・式(1) - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理を、加熱炉出側の鋼板温度(T11)にて最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷し、かつ下記式(2)にて算出される温度積分値(S)が800≦S≦1600を満足する条件で合金化処理を行うことを特徴とする、請求項1に記載の外観、加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
S=(T11−T0)×t1/2
+((T11−T0)+(T12−T0))×t2/2
+((T12−T0)+(T21−T0))×Δt/2
+((T21−T0)+(T22−T0))×t3/2
+(T22−T0)×t4/2 ・・・・・・・・・・・式(2)
ここで、T0:420(℃)、
T11:加熱炉出側の鋼板温度(℃)、
T12:保熱炉の冷却帯入側の鋼板温度(℃)、
T21:冷却帯出側の鋼板温度(℃)、
T22:保熱炉出側の鋼板温度(℃)、
t1:T0から加熱炉出側までの処理時間(sec)、
t2:加熱炉出側から保熱炉の冷却帯入側までの処理時間(sec)、
Δt:保熱炉の冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間(sec)、
t3:保熱炉の冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間(sec)、
t4:急冷帯入側からT0までの処理時間(sec)
を意味するものである。 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっきの断面で厚みを観察した際、最大めっき厚みの1/2以下となる領域が20%以下とすることを特徴とする、請求項1または2に記載の外観、加工性の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき結晶粒径が3μ以下で、合金化溶融亜鉛めっき層中のZn−Fe合金相のX線回折における、Γ相の回折強度、ζ相の回折強度が、それぞれ
Γ(2.59Å)≦100(cps)、
ζ(1.26Å)≦100(cps)
を満足することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外観、加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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