JP2012188676A - 合金化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】所定の化学組成を有し特にSiを0.02〜0.1%含む母材鋼の表面に、Feを7.5〜11%、Alを0.1〜0.3%含むめっき層を有し、めっき−母材界面にレッジ構造部を面積率にして60%以上有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板とし、上記組成を有する鋼スラブの熱間圧延の最後に900〜950℃で熱間仕上げ圧延を行い、得られた熱延鋼板を冷間圧延し、790〜900℃で焼鈍し、めっき浴温Tp(℃)と侵入鋼板温度Ts(℃)とが、450≦Tp≦470かつ0≦Ts−Tp≦30を満足する条件下で溶融亜鉛めっきを施し、次いで460〜600℃で合金化処理を施した後、調質圧延を行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法とする。
【選択図】図7
Description
450≦Tp≦470 (1)
かつ
0≦Ts−Tp≦30 (2)
を満足することを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。
本発明の第1の態様に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)について説明する。
母材鋼板の化学組成について説明する。
容易になる。
不純物のうち、Nは0.004%以下、Niは0.2%以下、より好ましくは0.02%以下、Cuは0.2%以下、より好ましくは0.01%以下、Crは0.1%以下、より好ましくは0.02%以下がよい。
めっき層について説明する。
本発明のGAは、めっき層−母材鋼界面に、レッジ構造部を面積率として60%以上備える。
図1で観察しためっき層−母材界面を2000倍の倍率で観察すると、図2のようになる。ここで、図1は、図2中のAの部分に概ね相当する。図2に示される通り、めっき層−母材鋼界面の結晶粒は、見え方の異なる2種類に大別される。このうち、低く見える結晶粒は、拡大すると、その結晶粒のほぼ全体にわたって図1のようにレッジ構造が観察される。これに対し、図2中のBの部分のように高く平坦部分を有する結晶粒では、この平坦な部分ではレッジ構造が観察されず、その周辺の結晶粒界近傍のみでレッジ構造が観察される(図3)。そこで、レッジ構造が発現しない部分、すなわち、高く平滑な部分がその結晶粒に占める割合が5割より大きい結晶粒を除外し、その残りを「レッジ構造型結晶粒」として、レッジ構造が観察される結晶粒が視野全体に占める割合を算出することで、1視野における面積率が算出される。図2では65%であった。
すなわち、まず、高く平滑部が5割より大きな割合で存在する結晶粒を除外し、その後、残りの低く見える結晶粒を粒毎に確認し、レッジ構造を5割以上有する結晶粒を「レッジ構造型結晶粒」としてカウントすることにより、レッジ構造部の面積率の算定を行う。
本発明の第2の態様に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
図7に示すように、製造方法S100は熱間圧延工程S1と、酸洗工程S2と、冷間圧延工程S3と、焼鈍工程S4と、溶融亜鉛めっき処理工程S5と、合金化処理工程S6と、調質圧延工程S7と、後処理工程S8とをこの順に有する。なお、S4〜S8は、一般的にはCGLを用いてインラインで連続的に行われる。以下、各工程について説明する。
なお、以下において、特に言及のない処理条件については、従来のGAの製造方法における処理条件と同様とする。
したがって、熱間仕上げ圧延の温度は、上述のスケール押込みがない範囲で高いほど好ましい。
450≦Tp≦470 (1)
とする。Tpを450℃以上とすることにより、ガスワイピングによるめっき付着量の調整を容易にすることが可能となる。また、Tpを470℃以下とすることにより、後述するめっき浴中への侵入鋼板温度の適正化と併せて、母材鋼板の結晶粒界からFeが異常拡散し、異常なZn−Fe化合物が生成するアウトバースト反応を抑制することができるので、均一なFe−Al合金相を形成することが可能となる。これにより、GAに良好な耐フレーキング性及び耐パウダリング性を安定して付与することが可能となる。
0≦Ts−Tp≦30 (2)
とする。Tsをめっき浴温(Tp)以上とすることにより、Fe−Al合金相の形成を容易にすることが可能となる。また、TsがTp+30℃を上回ると、めっき浴浸漬中に、上述した母材結晶粒界からFeが異常拡散し、Fe−Al合金相を破壊するアウトバースト反応が起こるとともに、結晶粒内からもζ相が生成し始め、均一なFe−Al合金相の破壊が起こる虞がある。Tsを上記範囲内とすることにより、緻密で均一なFe−Al合金相を形成した後に、後述する合金化処理を行うことが可能となるため、めっき層−母材界面におけるレッジ構造の形成が容易になる。よって、昨今の実プレスに即した過酷なプレス条件下においても良好な耐フレーキング性及び耐パウダリング性を発揮可能なGAを製造することが可能となる。
GAのめっき層の付着量、めっき層中のFe含有量(重量%)(合金化度)、及び、めっき層中のAl含有量(重量%)を以下の手順で測定した。結果を表2に示す。
GAのめっき層を、インヒビター(朝日化学工業株式会社製700BK、0.3%)を添加した10%塩酸で溶解除去し、露出させた母材鋼板の表面を電界放射型走査電子顕微鏡(Carl Zeiss/SUPRA 55VP)を用い加速電圧5kVで観察した。観察倍率は2000倍として、上述した「レッジ構造部が観察される結晶粒」と「観察されない結晶粒」とを識別した。コンピュータによる画像処理を行い、画面上で観察される「レッジ構造部が観察される結晶粒」を塗りつぶした。画像解析により、この塗りつぶした部分が視野全体に占める割合を算出した。1サンプルにつき10視野についてこの操作を行い、平均値をレッジ構造部の面積率とした。結果を表2に示す。
それぞれの試験片(板厚0.7mm)から直径100mmの円盤状のブランク1を打ち抜き、ダイス径52mm、肩半径5mmのダイス2と、ポンチ径50mmのポンチ3とを用いて円筒絞り成型を行なった。模式図を図8に示す。その後、円筒部の外周部全体から粘着テープ(ニチバン株式会社製セロテープCT−24;24mm幅)により剥離されるめっき層の重量を測定し、その結果を以下の区分で評価した。評価結果を表2に示す。ここに、「mg/P」とは円筒絞り成型したサンプル1個あたりのめっき層の剥離量(mg)を表す単位である。
5mg/P未満:◎
5mg/P以上10mg/P未満:○
10mg/P以上20mg/P未満:△
20mg/P以上:×
上記4段階評価において○以上が、自動車外装用途のGAとして合格レベルである。
防錆油(パーカー興産株式会社製ノックスラスト550HN)を片面当たり3g/m2塗布した幅30mm、長さ133mmの試験片4(板厚0.7mm)をダイス5の上に設置し、クランクプレスを用いて、平均加工速度170mm/秒でポンチ6を圧入し、試験片をコの字に成形する。ポンチとダイスの間の幅(クリアランス)は片側0.56mmとした。すなわちしごき率は20%である。模式図を図9に示す。成形後の試験片の側壁部に粘着テープ(ニチバン株式会社製セロテープCT−24;24mm幅)を貼ってはがし、テープに付着するめっき層の剥離面積がテープ全体の面積に占める割合を、コンピュータを用いた画像解析により求めた。その結果は以下の区分で評価した。
3%未満:◎
3%以上5%未満:○
5%以上10%未満:△
10%以上:×
上記4段階評価において○以上が、自動車外装用途のGAとして合格レベルである。
また、プレス加工においては通常板厚の減少(減肉)が発生する。プレス加工において発生する減肉は、材料に負荷される引張力による伸びに起因する減肉と、しごき加工に起因する減肉とを含むものと考えられる。GAを実際に自動車外装用途向けにプレス加工するにあたっては、加工後の製品に求められる安定性の観点から、プレス後においてもプレス前の板厚に対して60%以上の板厚を確保することが必要とされている。上記耐フレーキング試験は、プレス加工のモデルとして、プレス加工時に発生する減肉に対するしごき加工の寄与を減肉全体の1/2と近似し、許容され得る最大の減肉(40%=100%−60%)の1/2、すなわち20%のしごき率でプレスを行ったものである。上記した減肉の要因のうち、しごき加工が表面の摺動に及ぼす影響は大きい。すなわち、しごき率が大きいほど表面の摺動にとっては厳しい条件となり、フレーキングを防ぐ上で不利な条件となる。したがって、上記耐フレーキング試験は、プレス速度だけでなく、しごき率の観点からも実プレスに近い、厳しい条件で耐フレーキング性を評価するものである。
2 ダイス
3 ポンチ
4 試験片
5 ダイス
6 ポンチ
Claims (4)
- 母材鋼板の少なくとも片面にめっき層を有するめっき鋼板であって、
前記母材鋼板の化学組成が、重量%で、C:0.007%以下、Si:0.02%以上0.1%以下、Mn:0.05%以上0.8%以下、P:0.03%以下、S:0.015%以下、sol.Al:0.01%以上0.08%以下、Ti:0.005%以上0.05%以下、残部がFe及び不純物であり、
前記めっき層のFe及びAlの含有量が、重量%で、それぞれ7.5%以上11%以下、0.1%以上0.3%以下であって、
前記めっき層の付着量が、片面あたり25g/m2以上60g/m2以下であり、
前記めっき層と前記母材鋼板との界面に、レッジ構造部を面積率にして60%以上有する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記母材鋼板の化学組成が、重量%で、0.08%以下のNbをさらに含有する、請求項1に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 母材鋼板の少なくとも片面にめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
前記母材鋼板の化学組成が、重量%で、C:0.007%以下、Si:0.02%以上0.1%以下、Mn:0.05%以上0.8%以下、P:0.03%以下、S:0.015%以下、sol.Al:0.01%以上0.08%以下、Ti:0.005%以上0.05%以下、残部がFe及び不純物であり、
前記化学組成を有する鋼スラブを熱間圧延して、前記母材鋼板を得る、熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた前記母材鋼板を冷間圧延する、冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程後の前記母材鋼板を790℃以上900℃以下の温度で焼鈍する、焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後の前記母材鋼板を溶融亜鉛めっき処理することにより、めっき鋼板を得る、溶融亜鉛めっき処理工程と、
前記溶融亜鉛めっき処理工程後の前記めっき鋼板に、460℃以上600℃以下の温度で合金化処理を施す、合金化処理工程と、
前記合金化処理工程後の前記めっき鋼板に調質圧延を施す、調質圧延工程とを含み、
前記熱間圧延工程における仕上げ圧延が、900℃以上950℃以下の温度で行われ、
前記溶融亜鉛めっき処理工程において、溶融亜鉛めっき浴温Tp(℃)と侵入鋼板温度Ts(℃)とが、
450≦Tp≦470 (1)
かつ
0≦Ts−Tp≦30 (2)
を満足することを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記母材鋼板の化学組成が、重量%で、0.08%以下のNbをさらに含有する、請求項3に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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