JP2013167020A

JP2013167020A - 表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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Publication number: JP2013167020A
Application number: JP2013042323A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yasui; 健志安井; Masato Nakazawa; 眞人仲澤
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP5673708B2

Abstract

【課題】鋼板母材にSi、Mnを含んでいても、表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板母材が質量%で、C:0.001〜0.3%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.5〜3.0%、Al:0.001〜0.1%、P、S、Nを含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、質量%で、Fe:5.0〜20.0%、Al:0.01〜1.0%を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、鋼板母材がさらにTi、Nbの1種又は2種を含有し、めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径が10μm以下であり、GDSで測定した、鋼板母材のSi強度(I_Si)と、鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)の比、I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上であることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車の外板や構造部材等に適する表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。

合金化溶融亜鉛めっきは、鋼板の防食を目的として施され、自動車の外板や構造部材等、広範囲に使用されている。その製造方法としては、連続式溶融亜鉛めっきライン(以下、CGLと称する)に於いて、脱脂洗浄後、H₂及びN₂を含む還元雰囲気にて、ラジアントチューブによる間接加熱により焼鈍し、めっき浴温度近傍まで冷却した後に、溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、めっき浴を出た後に再加熱して合金化すると言う全還元炉方式がある。

めっき前の焼鈍については、無酸化炉を有したCGLにおいて、脱脂洗浄後、無酸化炉中で非酸化性雰囲気にて加熱し、その後、H₂及びN₂を含む還元雰囲気にて焼鈍すると言う無酸化炉方式も行われる場合がある。

近年、自動車業界においては、車体の軽量化及び衝突安全性の向上を目的として、使用される鋼材の高強度化が求められている。しかし、一般に、鋼材の強度が上昇すると延性が低下するため、鋼中にSi、Mn等の元素を多量に添加し、延性を劣化させずに強度を上昇させた鋼材が採用されている。

車体の防錆能力向上のために、これらの高強度鋼板に対しても合金化溶融亜鉛めっきすることが求められるが、高強度鋼板では、溶融亜鉛めっき浴に浸漬時、不めっきが発生すると言う問題がある。不めっきは合金化しても残存するため表面外観に劣る。また、不めっきが発生しなくてもめっき密着性が低下すると言う問題がある。

不めっきやめっき密着性の低下の原因としては、高強度化するために添加している鋼中のSi、Mn等の易酸化性の元素が、Feに対する還元雰囲気においても容易に酸化するため、CGLの焼鈍工程において選択酸化し、鋼板表面に外部酸化膜を形成することにあると考えられてきた。

外部酸化膜とは、鋼中の易酸化性元素が鋼板表面まで外方拡散して酸化し、形成した酸化膜のことを指す。外部酸化現象は、易酸化性元素の外方拡散速度が、焼鈍雰囲気中の酸素が鋼中へ内方拡散する速度よりも早い場合に起こる。

鋼板がめっき浴から出る際に、鋼板表面に易酸化性元素の外部酸化膜が存在していると、溶融亜鉛との濡れ性が悪いために、不めっきが発生する。不めっきが発生しない場合でも、めっき後に鋼板とめっき層の界面に残存する外部酸化膜が多ければ、プレス成型等の加工時に、外部酸化膜を起点としてめっき層が剥離するために、めっき密着性が低下する。

これらの問題を解決する手段として、CGLの焼鈍工程において、易酸化性元素の選択酸化を抑制し、鋼板表面への外部酸化膜の形成を防止する手段が採用されてきた。

例えば、特許文献1には、焼鈍前に特定の電気めっきを付与することで、易酸化性元素が外方拡散して鋼板表面まで到達する時間を稼ぎ、鋼板表面への外部酸化膜の形成を防止する方法が開示されている。

特許文献2には、鋼板を熱延後高温で巻取り、鋼板表面の黒皮直下に粒界酸化層を形成させ、溶融亜鉛めっきラインでの還元焼鈍時に易酸化性元素の外方拡散を粒界酸化層が阻害することによって、鋼板表面への外部酸化膜の形成を防止する方法が開示されている。

非特許文献1には、黒皮付きの熱延鋼板を熱処理して粒界酸化層を形成させ、鋼板表層に固溶Si、Mnの欠乏域を形成させることによって、溶融亜鉛めっきラインでの還元焼鈍時に外方拡散するSi、Mnの量を減少させて、鋼板表面への外部酸化膜の形成を防止する方法が開示されている。

特許文献3には、鋼板を還元焼鈍した後、鋼板表面に形成した易酸化性元素の外部酸化膜を酸洗除去し、再度過熱して溶融亜鉛めっきすることによって、不めっきを防止する方法が開示されている。

特開平3-28359号公報特開平9-41110号公報特開2003-277902号公報

鈴木善継、表面技術、第55巻、第1号、p.48 (2004)

しかし、前記特許文献1に開示される技術では、CGLの焼鈍炉前段に新たにめっき設備を設けるか、もしくは、予め電気めっきラインにおいてめっき処理を行わなければならず、大幅なコストアップとなる。特許文献2では、巻取り温度を高温にするために鋼板の延性が低下し、目的とする特性が得られなくなる。また、過度に粒界酸化層を形成させると粒界が脆化する恐れがある。非特許文献1では、熱延鋼板を加熱する工程を新たに設ける必要があり、生産性が低下したり、コストアップとなる。また、過度に粒界酸化層を形成させると粒界が脆化する恐れがある。さらに、鋼板表層の固溶Si、Mn濃度が低下するため、鋼板表層と鋼板内部で材質が異なり、材質の異なる界面を基点として、プレス加工時に割れが生じる可能性がある。特許文献3では、還元焼鈍後に酸洗ラインを通過させる必要があり、大幅な工程増となりコストアップにつながる。

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、還元焼鈍時に外部酸化膜が形成するような条件であっても、めっき層に接する鋼板表層の結晶粒を微細にすることで不めっきを抑制すると共に、加工時のめっき密着性も大幅に改善されることを見出した。本発明によれば、新たな設備の導入や新たな工程を追加する必要がないのでコストアップや生産性低下の恐れがない。また、鋼板表層に粒界酸化層を形成させる必要がないので、粒界脆化の恐れがない。さらに、鋼板母材表層の固溶Si、Mn濃度が低下しないので、鋼板表層の固溶Si濃度を鋼板内部と同程度まで高く保つことが可能となり、厚さ方向への材質が一定しており強加工時にも割れる心配がない。

不めっきが抑制されたり、めっき密着性が向上する理由の詳細については不明であるが、鋼板を上記の構造とすることで不めっきが抑制されめっき密着性に優れることを見出したのである。

本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
(1) 鋼板母材が、質量%で、
C:0.001〜0.3%、
Si:0.1〜3.0%、
Mn:0.5〜3.0%、
Al:0.001〜0.1%、
P:0.0001〜0.3%、
S:0.0001〜0.1%、
N:0.0001〜0.1%を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、質量%で、
Fe:5.0〜20.0%、
Al:0.01〜1.0%を含有し、
残部がZn及び不可避的不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
鋼板母材がさらに質量%で、
Ti:0.001〜0.2%、
Nb:0.001〜0.2%の1種又は2種を含有し、
めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径が10μm以下であり、グロー放電発光分析法(GDS)で測定した、鋼板母材のSi強度(I_Si)と、鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)の比、I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上であることを特徴とする、
表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(2) 鋼板母材が、さらに質量%で、Mo:0.001〜1.0%を含有する上記(1)に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(3) 鋼板母材が、さらに質量%で、Cr、Ni、Cuの1種又は2種以上を合計で0.001〜5.0%含有する上記(1)又は(2)に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(4) 鋼板母材が、さらに質量%で、V、Zr、Hf、Taの1種又は2種以上を、合計で0.001〜0.5%含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(5) 鋼板母材が、さらに質量%で、Ca、Mg、Y、La、Ceの1種又は2種以上を、合計で0.0001〜0.1%含有する上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(6) 鋼板母材が、さらに質量%で、B:0.0001〜0.005%を含有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板母材が易酸化性元素を大量に含有していても不めっきや、めっき密着性の低下を防止できる。また、鋼板表層のSi濃度が鋼板内部と同程度まで高いので、厚さ方向への材質変化が小さく強加工時にも割れる恐れがない。

めっき層に接する鋼板母材の結晶粒の断面模式図。 GDSの測定結果から、I_Si/I_bulkを計算したデータ。

本発明(1)において、めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径を10μm以下に限定したのは、10μm以下とすることで不めっきを抑制する効果及びめっき密着性を向上させる効果が現れるからである。強加工時のめっき密着性の観点から好ましくは8μm以下とすることであり、さらに好ましくは5μm以下とすることである。めっき層に接する鋼板母材の結晶粒とは、図1に断面模式図を示したように、めっき層直下の結晶粒のことを指す。

めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径を10μm以下にするには、本発明(1)に記載したように、鋼板母材にTiやNbを特定量含有させる必要がある。TiやNbの効果としては、微細な炭窒化物を形成して粒界をピン止めする効果、固溶Ti、Nbが粒界移動を抑制する効果があるが、いずれも鋼板母材の結晶粒を微細化する。

TiやNbの含有効果をさらに高める方法としては、特に限定されるものではないが、以下のような方法がある。即ち、(i)熱間圧延時の仕上げ温度を900℃以下にする、(ii)熱間圧延後、巻取り温度を600℃以下にする、(iii)溶融めっきラインにおいての通板速度を150m/min以上にする、等が挙げられるが、いずれも鋼板母材の結晶粒を微細化する効果がある。

めっき層に接する、鋼板母材の結晶粒径を測定するには以下の方法を用いればよい。鋼板を10mm×10mmのサイズに切出し、アルゴンイオン照射型断面研磨装置を用いて、断面研磨した後、電界放出型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で、断面の反射電子像観察を行う。加速電圧5kV、倍率1万倍で反射電子像を撮影し、粒の長径と短径の平均を一つの粒の粒径とし、めっき/鋼板界面に接している粒の平均粒径を求める。一試料につき少なくとも5視野撮影し、全ての平均値を、めっき層に接する、鋼板母材の結晶粒径とした。

めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径を10μm以下とすることで、不めっきが抑制され、めっき密着性が向上する原因としては、以下のように考えられる。不めっきは、鋼板母材表面に外部酸化膜が存在することにより、鋼板と溶融亜鉛との反応が阻害され、溶融亜鉛浸漬中に反応できない領域が生じて起こる現象であると考えられる。結晶粒界は粒内に比べて元素の拡散速度が著しく早いため、本発明のように鋼板表面の結晶粒径を細かくすることにより鋼板と溶融亜鉛の反応性が向上し、鋼板表面に外部酸化膜が存在するか否かに関わらず不めっきが抑制されたと考えられる。

めっき密着性は、めっき層と鋼板の界面に外部酸化膜が残存するか否か、あるいは加工時にめっき層中に亀裂が発生伝播するか否かに左右されると考えられる。本発明のようにめっき層に接する鋼板母材の結晶粒径を細かくすると、(I)上述したように、鋼板と溶融亜鉛との反応性が向上するために、めっき層と鋼板の界面に外部酸化膜が残存しないこと、(II)結晶粒が微細であるので、加工時の鋼板からの亀裂の発生が抑制され、めっき層中の亀裂が少なくなること、の2点によりめっき密着性が向上すると考えられる。

本発明(1)において、GDSで測定した、鋼板母材のSi強度(I_Si)とは、GDSで鋼板を最表層から深さ3.6μmまで分析した時の、各測定深さにおけるSi発光強度である。鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)とは、鋼板最表層からの深さが3.2μm〜3.6μmの間でのI_Siの平均値である。本発明(1)において鋼板母材のSi強度(I_Si)を、鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)で割った値、I_Si/I_bulkの最小値を0.8以上に限定したのは、0.8以上とすることで強加工時の鋼板表層割れを抑制する効果が現れるからである。

I_Si/I_bulkの最小値を測定するには以下の方法を用いればよい。即ち、鋼板を20mm×30mmのサイズに切出し、10%HCl水溶液にインヒビタを0.2%添加した溶液に浸漬して、めっき層のみを溶解除去する。その後、GDSにより鋼板の最表層から3.6μmの深さまで分析し、I_Si/I_bulkを計算する。スパッタ速度がSiO₂換算で40nm/sec、フォトマル感度が650Vの条件で測定して得られたI_Si/I_bulkと、最表層からの深さの関係を示したデータの例を、図2に示す。図中に3で示した位置の値が、I_Si/I_bulkの最小値である。

I_Si/I_bulkの最小値を0.8以上とすることで、強加工時の鋼板表層割れが抑制される原因は、以下のように考えられる。鋼板表層と内部でSi濃度が異なると、強度や延性等の材質が表層と鋼板内部で異なる。強加工時には、鋼板表層と内部で強度が低い方が主に変形するため、Si濃度の異なる境界に応力が集中し、割れが発生すると考えられる。I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上であれば、鋼板表層と内部のSi濃度差が低く、厚さ方向への材質の変動が小さいため、強加工時にも割れの発生が抑制されると考えられる。

I_Si/I_bulkの最小値を0.8以上にするには、連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、再結晶焼鈍中に、鋼板母材中のSiがより外部酸化し易いように、雰囲気を適正な範囲に制御する必要がある。雰囲気中のH₂濃度がより高く、露点がより低いほど、鋼板母材中のSiは外部酸化し易いので、O₂濃度が10ppm以下の雰囲気において、H₂濃度は5%以上、露点は-40℃以下とする必要がある。

一般的に、再結晶焼鈍中に鋼板母材中のSiが外部酸化すると、めっき浴浸漬時に不めっきが発生し易いと考えられてきた。しかし、本発明では、前述したように鋼板母材の結晶粒を微細化することにより、鋼板表面に外部酸化膜が存在していてもめっきが可能であるため、I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上である合金化溶融亜鉛めっき鋼板の提供を可能にした。

上記の方法に加えて、本発明者らは、不めっきをさらに安定的に防ぐためには、めっき浴面で鋼板に付着するスカムを、めっき浴中で除去することが有効であることを見出した。スカムは、ZnやAlの酸化膜であり、めっき浴表面に浮遊している。本発明者らは、鋼板表面に多量に外部酸化膜が存在している場合、鋼板の浴への浸漬時にスカムが付着し易いため、不めっきが発生し易いことを見出した。また、スカムが一旦付着しても、浴中で鋼板に対して噴流を与えることでスカムが除去でき、不めっきを防止できることを見出した。噴流の流速を10ｍ/min以上50ｍ/min以下に制御し、浴面から下方に10cm以上50cm以下の位置で、めっき浴の噴流を与えることによりスカムを容易に除去でき、不めっきを安定的に防止できる。

本発明(1)において、鋼板母材中の各元素を限定している理由を説明する。

鋼板母材中のC含有量を質量%で0.001〜0.3%の範囲に限定しているのは、強度を確保するために必要な下限が0.001%であり、0.3%を超える添加は溶接性の悪化を招くためである。

鋼板母材中のSi含有量を質量%で0.1〜3.0%の範囲に限定しているのは、強度を確保するために必要な下限が0.1%であり、3.0%を超える添加は溶接性の悪化を招くためである。

鋼板母材中のMn含有量を質量%で0.5〜3.0%の範囲に限定しているのは、強度を確保するために必要な下限が0.5%であり、3.0%を超える添加は延性に悪影響を及ぼすためである。

鋼板母材中のAl含有量を質量%で0.001〜3.0%の範囲に限定しているのは、0.001%未満とするのはコスト的に不利となるからであり、3.0%を超えると溶接性を悪化させるためである。

鋼板母材中のP含有量を質量%で0.0001〜0.3%の範囲に限定しているのは、0.0001%未満とするのはコスト的に不利となるからであり、0.3%を超えると溶接性を悪化させるためである。

鋼板母材中のS含有量を質量%で0.0001〜0.1%の範囲に限定しているのは、0.0001%未満とするのはコスト的に不利となるからであり、0.1%を超えると溶接性を悪化させるためである。

鋼板母在中のN含有量を質量%で0.0001〜0.1%の範囲に限定しているのは、0.0001%未満とするのはコスト的に不利となるからであり、0.1%を超えると加工性が低下するからである。

鋼板母材中のTi、Nbの含有量が質量%で、Ti:0.001〜0.2%、Nb:0.001〜0.2%の1種又は2種であると限定しているのは、Ti:0.001%以上、Nb:0.001%以上の1種又は2種含有させることで、鋼板母材の結晶粒が微細化して、不めっきを抑制する効果やめっき密着性を向上させる効果が現れるからであり、Ti:0.2%超、Nb:0.2%超の1種又は2種を含有させると、不めっきを抑制する効果やめっき密着性を向上させる効果が飽和するばかりでなく、鋼板母材の延性の低下を招くからである。めっき密着性の観点から、好ましくはTi:0.005〜0.1%、Nb:0.005〜0.1%の1種又は2種とすることであり、より好ましくはTi:0.01〜0.06%、Nb:0.01〜0.06%の1種又は2種とすることである。

次に、本発明(1)において、めっき層の構造について限定した理由を説明する。

めっき層中のFe含有量を質量%で5.0〜20.0%の範囲に限定しているのは、5.0%以下ではスポット溶接性が劣るからであり、20.0%を超えると、めっき層自体の密着性を損ない、加工の際めっき層が破壊・脱落し、金型に付着することで、成形時の疵の原因となるからである。

めっき層中のAl含有量を質量%で0.01〜1.0%の範囲に限定しているのは、0.01%未満では、ドロス発生が顕著で、良好な外観が得られないからであり、1.0%を超えてAlを添加すると、合金化反応を著しく抑制してしまい、合金化溶融亜鉛めっき層を形成することが困難となるためである。

めっき層中のFe及びAlの含有量を測定するには、めっき層を酸で溶解し、溶解液を化学分析する方法を用いればよい。例えば、30mm×40mmに切断した合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、インヒビタを添加した5%HCl水溶液で、鋼板母材の溶出を抑制しながらめっき層のみを溶解し、溶解液をICP発光して得られた信号強度と、濃度既知溶液から作成した検量線からFe及びAlの含有量を定量する方法を用いればよい。また、各試料間の測定ばらつきを考慮して、同じ合金化溶融亜鉛めっき鋼板から切出した、少なくとも3つの試料を測定した平均値を採用すればよい。

めっき付着量については、特に制約は設けないが、耐食性の観点から片面付着量で5g/m²以上であることが望ましい。また、めっき密着性を確保すると言う観点からは、片面付着量で100g/m²を超えないことが望ましい。本発明の溶融亜鉛めっき鋼板上に、塗装性、溶接性を改善する目的で、上層めっきを施すことや、各種の処理、例えば、クロメート処理、非クロメート処理、りん酸塩処理、潤滑性向上処理、溶接性向上処理等を施しても、本発明を逸脱するものではない。

本発明(2)で、鋼板母材中のMoの含有量を質量%で0.001〜1.0%の範囲に限定しているのは、Moは強化元素であり、0.001%以上の添加で鋼板の強度-延性バランスの改善に寄与するからである。しかし、1.0%を超える添加は逆に強度-延性バランスを悪化させる恐れがあり、コスト高にもなることから、上限を1.0%とすることが好ましい。

本発明(3)で、鋼板母材中のCr、Ni、Cuの1種又は2種以上の合計の含有量を質量%で0.001〜5.0%の範囲に限定しているのは、Cr、Ni、Cuが強化元素であり、合計で0.001%以上の添加で強度がより上昇するからである。しかし、合計で5.0%を超える添加は延性に悪影響を及ぼす恐れがあると共に、コスト高を招いて経済的に不利となることから、上限を5.0%することが好ましい。

本発明(4)で、鋼板母材中のV、Zr、Hf、Taの1種又は2種以上の合計の含有量を質量%で0.001〜5.0%の範囲に限定しているのは、0.001%以上の添加で、これらの元素が微細な炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成して鋼板の強度がより上昇するからであり、0.5%を超える添加は過度の強度上昇により延性の低下を招く恐れがあるためである。

本発明(5)で、鋼板母材中のCa、Mg、Y、La、Ceの1種又は2種以上の合計の含有量を質量%で0.0001〜0.1%の範囲に限定しているのは、これらの元素が介在物制御や脱酸に有効な元素であり、0.001%以上の添加でその効果が現れるからである。0.1%を超える添加は溶接性を低下させる恐れがあるため、上限を0.1%とすることが好ましい。

本発明(6)で、鋼板母材中のBの含有量を0.0001〜0.005質量%の範囲に限定しているのは、0.0001%以上の添加で粒界の強化や鋼板の高強度化の効果が現れるからであり、0.005%を超えると加工性が低下するからである。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。

表1に示す組成からなるスラブを1200℃で加熱した後、表2に示すような条件で仕上げ熱間圧延、巻取りし、厚さ4mmの熱間圧延鋼帯とした。酸洗後、冷間圧延を施して、厚さ1.0mmの冷間圧延鋼帯とした後、ライン内焼鈍方式のCGLを用いて、合金化溶融亜鉛めっきを行った。通板速度は150m/minとした。表3に示す条件で、800℃で60秒間焼鈍し、485℃まで冷却した後、浴温を460℃としたZn-0.13mass%Al-0.03mass%Feの組成のめっき浴に3秒間浸漬して引き上げた後、460〜580℃で5秒〜2分間合金化した。めっき浴の噴流条件は表4に示した通りである。噴流は、めっき浴中に設置した液体金属用ポンプによって与えた。

めっき層に接する、鋼板母材の結晶粒径は、前述したように、アルゴンイオン照射型断面研磨装置で研磨した断面について、FE-SEMの加速電圧5kV、倍率1万倍の反射電子像で撮影した写真から測定した。また、I_Si/I_bulkの最小値は、インヒビタを0.2%添加した10%HCl水溶液でめっき層のみを溶解除去した鋼板について、GDSを用いてフォトマル感度が650Vの条件で測定した。

表面外観の評価は、不めっきの発生状況を目視判断することにより、行った。不めっきなしを◎、直径0.5mm以下の微小不めっきが発生したが、外観上の許容範囲であるものを○、直径2mm以下の不めっきが発生したものを△、直径2mmを超える不めっきが発生したものを×とし、◎、○を合格レベルとした。

圧縮応力が加わる加工時の、めっき密着性を評価するため、60°V曲げ試験後、曲げ部内側にテープを貼り、テープを引き剥がした。テープと共に剥離しためっき層の剥離状況から、めっき密着性を評価した。◎はめっき剥離が殆どないもの(剥離幅3mm未満)、○は実用上差し支えない程度の軽微な剥離(剥離幅3mm以上7mm未満)、△は相当量の剥離が見られるもの(剥離幅7mm以上10mm未満)、×は剥離が激しいもの(剥離幅10mm以上)とし、◎、○を合格とした。

加工時の、鋼板表層割れの有無を評価するため、ビード引抜き試験後の鋼板の鋼板表層割れの有無を確認した。ビード先端部の曲率半径を2mm、押し付け荷重を3.9×10³N、引抜き速度を200mm/minとして引抜き試験した。試験後の鋼板の、引抜き方向に平行な断面を観察し、引抜き方向に沿った鋼板母材中の割れの有無を確認した。割れが無いものを合格とした。

評価結果を表5に示す。表5より、本発明例は全て、表面外観、めっき密着性、ビード引抜き後の鋼板割れの評価が合格レベルを満たしている。本発明の範囲を満たさない比較例は、いずれも表面外観、めっき密着性、ビード引抜き後の鋼板割れの評価が低い。

1 めっき層
2 めっき層に接する鋼板母材の結晶粒
3 I_Si/I_bulkの最小値

本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
(1) 鋼板母材が、質量%で、
C:0.001〜0.3%、
Si:0.1〜3.0%、
Mn:0.5〜3.0%、
Al:0.001〜0.1%、
P:0.0001〜0.3%、
S:0.0001〜0.1%、
N:0.0001〜0.1%、
さらに、
Ti:0.001〜0.2%、
Nb:0.001〜0.2%の1種又は2種を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、質量%で、
Fe:5.0〜20.0%、
Al:0.01〜1.0%を含有し、
残部がZn及び不可避的不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径が10μm以下、グロー放電発光分析法(GDS)で測定した、鋼板母材のSi強度(I_Si)と、鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)の比、I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上であり、鋼板に対して、めっき浴の浴面から深さ方向に10〜50cmの位置で流速として10〜50ｍ/minのめっき浴の噴流を与えて製造されることを特徴とする表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
但し、I _Si ：ＧＤＳで鋼板を最表層から深さ３．６μｍまで分析した時の、各測定深さにおけるＳｉ発光強度、
I _bulk ：鋼板最表層からの深さが３．２〜３．６μｍの間でのI _Si の平均値、
である。
(2) 鋼板母材が、さらに質量%で、Mo:0.001〜1.0%を含有する上記(1)に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(3) 鋼板母材が、さらに質量%で、Cr、Ni、Cuの1種又は2種以上を合計で0.001〜5.0%含有する上記(1)又は(2)に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(4) 鋼板母材が、さらに質量%で、V、Zr、Hf、Taの1種又は2種以上を、合計で0.001〜0.5%含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(5) 鋼板母材が、さらに質量%で、Ca、Mg、Y、La、Ceの1種又は2種以上を、合計で0.0001〜0.1%含有する上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(6) 鋼板母材が、さらに質量%で、B:0.0001〜0.005%を含有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

Claims

鋼板母材が、質量%で、
C:0.001〜0.3%、
Si:0.1〜3.0%、
Mn:0.5〜3.0%、
Al:0.001〜0.1%、
P:0.0001〜0.3%、
S:0.0001〜0.1%、
N:0.0001〜0.1%を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、質量%で、
Fe:5.0〜20.0%、
Al:0.01〜1.0%を含有し、
残部がZn及び不可避的不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
鋼板母材がさらに質量%で、
Ti:0.001〜0.2%、
Nb:0.001〜0.2%の1種又は2種を含有し、
めっき層に接する鋼板母材の結晶粒径が10μm以下であり、グロー放電発光分析法(GDS)で測定した、鋼板母材のSi強度(I_Si)と、鋼板母材内部の平均Si強度(I_bulk)の比、I_Si/I_bulkの最小値が0.8以上であることを特徴とする表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
鋼板母材が、さらに質量%で、Mo:0.001〜1.0%を含有する請求項1に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
鋼板母材が、さらに質量%で、Cr、Ni、Cuの1種又は2種以上を合計で0.001〜5.0%含有する請求項1又は2に記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
鋼板母材が、さらに質量%で、V、Zr、Hf、Taの1種又は2種以上を、合計で0.001〜0.5%含有する請求項1〜3のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
鋼板母材が、さらに質量%で、Ca、Mg、Y、La、Ceの1種又は2種以上を、合計で0.0001〜0.1%含有する請求項1〜4のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
鋼板母材が、さらに質量%で、B:0.0001〜0.005%を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の表面外観及びめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。