JP2014240505A - Cold rolled sheet steel excellent in chemical convertibility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化成処理性に優れた冷延鋼板に関し、特に、化成処理性に優れ極低炭素鋼からなる冷延鋼板に関する。 The present invention relates to a cold-rolled steel sheet excellent in chemical conversion treatment, and particularly relates to a cold-rolled steel sheet excellent in chemical conversion treatment and made of ultra-low carbon steel.
冷延鋼板は、自動車、家電製品、建材等の広い分野において様々な用途に使用されている。冷延鋼板は、多くの場合、その表面に塗装を施して使用される。この場合、冷延鋼板の表面には、通常、塗装のための下地処理である化成処理(代表的には、リン酸塩処理)が施される。化成処理により、化成結晶被膜が形成され、この化成結晶被膜により、耐食性、およびその上に形成される塗装被膜との密着性が得られる。このため、冷延鋼板には、化成処理性(リン酸塩処理性)が良好であること、すなわち、短時間に良好な化成結晶被膜を形成できることが求められる。 Cold-rolled steel sheets are used for various purposes in a wide range of fields such as automobiles, home appliances, and building materials. In many cases, a cold-rolled steel sheet is used by coating its surface. In this case, the surface of the cold-rolled steel sheet is usually subjected to a chemical conversion treatment (typically, a phosphate treatment) that is a base treatment for coating. By the chemical conversion treatment, a chemical conversion crystal film is formed, and this chemical conversion crystal film provides corrosion resistance and adhesion to the coating film formed thereon. For this reason, a cold-rolled steel sheet is required to have good chemical conversion treatment (phosphate treatment), that is, to form a good chemical conversion crystal film in a short time.
ところで、亜鉛めっき鋼板の適用範囲が拡大されるようになり、これに伴い、亜鉛めっき鋼板に対する化成処理速度に比較して、一部の冷延鋼板で化成結晶被膜の形成速度が劣ることが問題となっている。亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板との対比において、このような冷延鋼板を用いた場合、良好な化成結晶被膜を成長させようとすると、生産性が低下し、短時間で化成結晶被膜を成長させようとすると、所望の品質の化成結晶被膜を形成できず、耐食性、および塗装被膜との密着性が低下する。 By the way, the application range of galvanized steel sheets has been expanded, and accordingly, there is a problem that the formation rate of the chemical conversion film is inferior in some cold-rolled steel sheets compared to the chemical conversion rate for galvanized steel sheets. It has become. When such a cold-rolled steel sheet is used in comparison with a galvanized steel sheet and a cold-rolled steel sheet, if an attempt is made to grow a good conversion crystal film, the productivity is lowered and the conversion crystal film is grown in a short time. If it tries to do so, a chemical conversion crystal film having a desired quality cannot be formed, and the corrosion resistance and the adhesion to the coating film are lowered.
鋼板の化成処理性には、化成処理液の組成等の化成処理条件も影響するが、鋼板自体の性質が化成処理性に大きな影響を及ぼすことが多い。特に、C含有率を0.01質量%以下にまで低減した極低炭素鋼からなる冷延鋼板では、化成結晶の成長速度の遅さが問題になる場合が多い。 Although the chemical conversion treatment conditions such as the composition of the chemical conversion treatment liquid influence the chemical conversion treatment properties of the steel sheet, the properties of the steel sheet itself often have a great influence on the chemical conversion treatment performance. In particular, in the case of a cold-rolled steel sheet made of an ultra-low carbon steel having a C content reduced to 0.01% by mass or less, a slow growth rate of chemical crystals often becomes a problem.
冷延鋼板の化成処理性に関する従来技術として、下記のものがある。
たとえば、特許文献1には、鋼板の表層に残留歪みを有するとともに、鋼中に所定量のセメンタイトが析出してなる冷延鋼板は、化成処理性が良好であることが記載されている。しかしながら、この技術を適用可能な鋼板組成は限られており、特に、極低炭素鋼板に、この技術を適用することは難しい。
Examples of conventional techniques related to chemical conversion properties of cold-rolled steel sheets include the following.
For example,
また、特許文献2には、極低炭素冷延鋼板の製造方法として、焼鈍前に、酸基を有する界面活性有機化合物ならびにその金属塩およびエステル化誘導体からなる群から選ばれる少なくとの1種の有機化合物を含む溶液で、鋼板を浸漬処理することで、化成処理性に優れた極低炭素冷延鋼板が製造できることが記載されている。しかしながら、亜鉛めっき鋼板と同等の化成処理性を確保するという昨今の自動車メーカーの要望に応えるには、この方法は必ずしも充分に効果があるとは言えない。 Patent Document 2 discloses, as a method for producing an ultra-low carbon cold-rolled steel sheet, at least one selected from the group consisting of a surface-active organic compound having an acid group and a metal salt and an esterified derivative thereof before annealing. It is described that an extremely low carbon cold-rolled steel sheet excellent in chemical conversion property can be produced by immersing the steel sheet with a solution containing the organic compound. However, this method is not necessarily effective enough to meet the recent demands of automobile manufacturers for ensuring chemical conversion properties equivalent to those of galvanized steel sheets.
一方、特許文献3には、焼鈍後の冷延鋼板の表面に、薄くNiをめっきすることで、化成処理性を向上する技術が提案されており、この技術は、幅広く採用されている。しかしながら、極低炭素鋼板においては、Niをめっきしても、必ずしも充分な化成処理性を確保できない。また、Niをめっきすると、鋼板表面が、活性化して、防錆油に含まれる油性剤との親和力が強くなるために、化成処理前の脱脂洗浄工程で、鋼板表面が水をはじき、脱脂・洗浄不良が生じやすくなるという問題も指摘されている。さらに、箱焼鈍の場合は、焼鈍とNiめっきとをインラインで行うことができない。 On the other hand, Patent Document 3 proposes a technique for improving chemical conversion property by thinly plating Ni on the surface of a cold-rolled steel sheet after annealing, and this technique is widely adopted. However, in an ultra-low carbon steel plate, even if Ni is plated, sufficient chemical conversion property cannot always be secured. In addition, when Ni is plated, the surface of the steel sheet is activated and the affinity with the oily agent contained in the rust-preventing oil is increased, so that the surface of the steel sheet repels water in the degreasing and cleaning process before chemical conversion treatment. There has also been pointed out the problem of poor cleaning. Furthermore, in the case of box annealing, annealing and Ni plating cannot be performed in-line.
高張力鋼板を対象とする場合においては、特許文献4および5には、鋼中に含有されるSiやMnの表面濃化状態をコントロールして化成処理性を確保する技術が記載されている。これらの技術は、鋼中のSiおよびMnが表面に酸化物として濃化するのを抑制または防止することで、この酸化物の濃化による化成処理性の悪化を抑えるという技術的思想に基づく。しかしながら、特許文献4および5の技術には、適用可能な鋼板組成に制約がある。たとえば、鋼のC含有率は、特許文献4および5では、それぞれ、0.1質量%超、および0.01〜0.3質量%に限定される。 In the case of targeting high-tensile steel plates, Patent Documents 4 and 5 describe techniques for ensuring chemical conversion properties by controlling the surface concentration state of Si and Mn contained in steel. These techniques are based on the technical idea of suppressing deterioration of chemical conversion treatment due to the concentration of oxides by suppressing or preventing the concentration of Si and Mn in the steel as oxides on the surface. However, the techniques of Patent Documents 4 and 5 have limitations on applicable steel sheet compositions. For example, the C content of steel is limited to more than 0.1 mass% and 0.01 to 0.3 mass% in Patent Documents 4 and 5, respectively.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、鋼板の組成に制約されることなく、特に極低炭素鋼である場合においても、亜鉛系めっき鋼板と同等程度の良好な化成処理性を示す冷延鋼板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is not limited by the composition of the steel sheet, and even in the case of an extremely low carbon steel, in particular, good chemical conversion treatment property equivalent to that of a zinc-based plated steel sheet. It aims at providing the cold-rolled steel plate which shows.
上記課題を解決するために、本発明者らは、化成処理による被膜の形成過程を詳細に検討した。代表的な化成処理であるリン酸亜鉛処理では、以下の反応によりリン酸亜鉛被膜が析出すると考えられている。
[アノード反応]
Fe → Fe2+ + 2e-
[カソード反応]
10H+ + NO3 - +8e- → NH4 + + 3H2O
2H+ + 2e- → H2↑
[被膜析出反応]
2H2PO4 - + 2Zn2+ +Fe2+ +4H2O
→ Zn2Fe(PO4)2・4H2O (フォスフォフィライト) + 4H+
In order to solve the above problems, the present inventors have studied in detail the process of forming a film by chemical conversion treatment. In zinc phosphate treatment, which is a typical chemical conversion treatment, it is considered that a zinc phosphate coating is deposited by the following reaction.
[Anode reaction]
Fe → Fe 2+ + 2e -
[Cathode reaction]
10H + + NO 3 − + 8e − → NH 4 + + 3H 2 O
2H + + 2e - → H 2 ↑
[Film deposition reaction]
2H 2 PO 4 − + 2Zn 2+ + Fe 2+ + 4H 2 O
→ Zn 2 Fe (PO 4) 2 · 4H 2 O ( phosphophyllite) + 4H +
これらの反応では、鋼板の表面において金属Feが露出している部分で、エッチング反応が起こり、これに伴って、カソード反応としてH+が消費されて、化成処理液において鋼板との界面近傍の部分のpHが上昇する。これにより、その部分の化成処理液に対してリン酸塩が不溶性を有するようになり、リン酸塩の結晶(フォスフォフィライト)が固相として析出し、成長する。 In these reactions, the etching reaction occurs in the portion where the metal Fe is exposed on the surface of the steel sheet, and as a result, H + is consumed as a cathode reaction, and the portion near the interface with the steel plate in the chemical conversion treatment liquid. PH increases. As a result, the phosphate becomes insoluble in the chemical conversion treatment liquid of the portion, and phosphate crystals (phosphophyllite) precipitate as a solid phase and grow.
極低炭素鋼板は、添加元素の量が少ない点で純鉄に近く、添加元素をより多く含む低炭素鋼板や高張力鋼板に比較して、鋼板表面での金属Feの露出割合が大きいと考えられる。たとえば、高張力鋼板の場合は、鋼板表層にSi酸化物やMn酸化物が生成しているので、その分、金属Feの露出割合は小さくなり、Feのエッチングは妨げられる。このため、「鋼板表面での金属Feの露出割合が大きいほど、Feのエッチング反応(アノード反応)の速度が大きくなって、化成結晶の成長速度が大きくなる」のであれば、低炭素鋼板や高張力鋼板に比較して、極低炭素鋼板で、化成結晶の成長速度が大きくなると考えられる。 The ultra-low carbon steel sheet is close to pure iron in that the amount of additive elements is small, and the exposure rate of metal Fe on the steel sheet surface is considered to be large compared to low-carbon steel sheets and high-tensile steel sheets containing more additive elements. It is done. For example, in the case of a high-strength steel plate, Si oxide and Mn oxide are generated on the surface layer of the steel plate. Therefore, the exposure ratio of metal Fe is reduced accordingly, and etching of Fe is hindered. For this reason, if "the higher the exposure ratio of metallic Fe on the steel sheet surface, the higher the rate of Fe etching reaction (anode reaction) and the higher the growth rate of chemical conversion crystals", It is considered that the growth rate of chemical crystals increases with an ultra-low carbon steel plate as compared with a tensile steel plate.
しかしながら、実際には、化成結晶の成長速度は、低炭素鋼板や高張力鋼板に比較して、極低炭素鋼板において、遅くなる。一例として、標準的な化成処理条件で化成処理を実施し、処理時間に対して被膜付着量の増加が飽和したときに化成処理反応が完了したとすると、亜鉛めっき鋼板では約60秒で化成処理反応が完了するのに対して、極低炭素鋼板では約120秒で化成処理反応が完了する。 However, in reality, the growth rate of chemical crystals is slower in ultra-low carbon steel plates than in low-carbon steel plates and high-tensile steel plates. As an example, if the chemical conversion treatment is performed under standard chemical conversion treatment conditions and the chemical conversion treatment reaction is completed when the increase in the amount of coating adhered to the processing time is saturated, the chemical conversion treatment is performed in about 60 seconds for a galvanized steel sheet. Whereas the reaction is completed, the chemical conversion treatment reaction is completed in about 120 seconds for the ultra-low carbon steel sheet.
この理由について、本発明者らは、「極低炭素鋼板の場合は、純鉄に近いためにカソード反応のサイトが少なく、H+が消費されにくくなっていて、化成処理液において鋼板との界面近傍の部分のpHが上昇するのに時間がかかるため、化成結晶の成長反応が遅くなる」と考えた。このように、本発明者らのモデルによれば、極低炭素鋼板においては、鋼板表面での金属Feの露出割合が小さいためにリン酸亜鉛結晶の成長が遅いのではない。 For this reason, the present inventors have stated that, in the case of an ultra-low carbon steel sheet, since it is close to pure iron, there are few cathode reaction sites, and H + is not easily consumed. It takes time for the pH in the vicinity to increase, which slows the growth reaction of the chemical crystals. " Thus, according to the model of the present inventors, in the ultra-low carbon steel plate, the growth rate of the zinc phosphate crystal is not slow because the exposure rate of metal Fe on the steel plate surface is small.
そこで、本発明者らは、極低炭素鋼板の表面を、前記カソード反応が生じやすい状態とするべく検討を進めた。本発明は、このような検討により得られた知見に基づいて完成されたものであり、下記の冷延鋼板を要旨としている。 Therefore, the present inventors proceeded with investigations so that the surface of the ultra-low carbon steel sheet is in a state where the cathode reaction is likely to occur. The present invention has been completed based on the knowledge obtained by such studies, and the gist thereof is the following cold-rolled steel sheet.
表面に酸化物が分散して付着している冷延鋼板であって、
当該鋼板表面をSEM観察したときの単位面積あたりの前記酸化物の占める面積率をM(%)、前記酸化物の平均径をD(μm)とし、前記酸化物面積率Mおよび前記酸化物平均径Dが下記(1)式および(2)式の関係を満たすことを特徴とする、冷延鋼板。
5≦M≦50 ・・・(1)
0.005×M≦D≦0.35 ・・・(2)
A cold-rolled steel sheet with oxides dispersed and adhered to the surface,
The area ratio of the oxide per unit area when the steel sheet surface is observed by SEM is M (%), the average diameter of the oxide is D (μm), the oxide area ratio M and the oxide average A cold-rolled steel sheet, characterized in that the diameter D satisfies the relationship of the following formulas (1) and (2).
5 ≦ M ≦ 50 (1)
0.005 × M ≦ D ≦ 0.35 (2)
前記酸化物は、Siを含む酸化物であってもよい。
当該冷延鋼板に含有するSiの量は、質量%で、Si:0.1%以下であってもよい。
当該冷延鋼板に含有するCの量は、質量%で、C:0.01%以下であってもよく、当該冷延鋼板に含有するMnの量は、質量%で、Mn:0.5以下であってもよい。
The oxide may be an oxide containing Si.
The amount of Si contained in the cold-rolled steel sheet may be% by mass and Si: 0.1% or less.
The amount of C contained in the cold-rolled steel sheet may be% by mass, and C: 0.01% or less. The amount of Mn contained in the cold-rolled steel sheet is% by mass, and Mn: 0.5 It may be the following.
本発明の冷延鋼板は、良好な化成処理性を有する。
この冷延鋼板を製造する際に、ケイ酸系アルカリ脱脂剤を含有する洗浄液を用いて脱脂洗浄することにより、上記酸化物として、Siを含むものが得られる。このような製造方法は、低コストで実施することができる。換言すれば、本発明の冷延鋼板で、前記酸化物がSiを含む酸化物であるものは、低コストにすることができる。
The cold-rolled steel sheet of the present invention has good chemical conversion properties.
When this cold-rolled steel sheet is manufactured, a product containing Si as the oxide is obtained by degreasing and cleaning using a cleaning liquid containing a silicate alkali degreasing agent. Such a manufacturing method can be implemented at low cost. In other words, the cold-rolled steel sheet according to the present invention, in which the oxide is an oxide containing Si, can be reduced in cost.
冷延鋼板のSi含有率が0.1質量%以下であれば、表面が上記(1)式および(2)式の関係を満たす冷延鋼板が得やすくなる。 If the Si content of the cold-rolled steel sheet is 0.1% by mass or less, it is easy to obtain a cold-rolled steel sheet whose surface satisfies the relationship of the above formulas (1) and (2).
また、通常、質量%で、C含有率が0.01%以下、かつ、Mn含有率が0.5以下の冷延鋼板に対しては、良好に化成処理を施すことが困難である。本発明においては、このような組成の冷延鋼板に対しても、良好に化成処理を施すことができる。 In general, it is difficult to perform a chemical conversion treatment satisfactorily on a cold-rolled steel sheet having a mass%, a C content of 0.01% or less, and an Mn content of 0.5 or less. In the present invention, a chemical conversion treatment can be satisfactorily performed even on a cold-rolled steel sheet having such a composition.
1.本発明の冷延鋼板
上述のように、本発明の冷延鋼板は、表面に酸化物が分散して付着している冷延鋼板であって、
当該鋼板表面をSEM観察したときの単位面積あたりの前記酸化物の占める面積率をM(%)、前記酸化物の平均径をD(μm)とし、前記酸化物面積率Mおよび前記酸化物平均径Dが下記(1)式および(2)式の関係を満たすことを特徴とする、冷延鋼板である。
5≦M≦50 ・・・(1)
0.005×M≦D≦0.35 ・・・(2)
1. Cold-rolled steel sheet of the present invention As described above, the cold-rolled steel sheet of the present invention is a cold-rolled steel sheet in which oxides are dispersed and adhered to the surface,
The area ratio of the oxide per unit area when the steel sheet surface is observed by SEM is M (%), the average diameter of the oxide is D (μm), the oxide area ratio M and the oxide average The cold rolled steel sheet is characterized in that the diameter D satisfies the relationship of the following formulas (1) and (2).
5 ≦ M ≦ 50 (1)
0.005 × M ≦ D ≦ 0.35 (2)
酸化物面積率M、および酸化物平均径Dが上記(1)式および(2)式の関係を満たすことにより、冷延鋼板の表面は、前記アノード反応およびカソード反応が生じやすい状態となり、良好に化成処理できる。 When the oxide area ratio M and the average oxide diameter D satisfy the relations of the above formulas (1) and (2), the surface of the cold-rolled steel sheet is in a state in which the anode reaction and the cathode reaction are likely to occur and is favorable. It can be converted into a chemical.
1−1.冷延鋼板の表面に付着している酸化物について
酸化物面積率Mは、冷延鋼板表面に付着している酸化物が、下地となる冷延鋼板表面をどの程度の割合で覆っているかを示す指標となる。この酸化物は、カソードサイトを提供し、冷延鋼板表面は、主としてアノードサイトを提供する。酸化物面積率Mが小さくなると、カソードサイトが少なくなって、上述のカソード反応の速度が遅くなり、一方、酸化物面積率Mが大きくなると、アノードサイトが少なくなって、上述のアノード反応の速度が遅くなる。上述の被膜析出反応を迅速に進行させるためには、アノード反応、およびカソード反応のいずれもが、あるレベルより遅くならないようにする必要がある。このためには、酸化物面積率Mが、上記(1)式で規定される範囲内に入るようにする必要がある。
1-1. About the oxide adhering to the surface of the cold-rolled steel sheet The oxide area ratio M is the ratio of the oxide adhering to the surface of the cold-rolled steel sheet covering the surface of the cold-rolled steel sheet as a base. It becomes an indicator to show. This oxide provides the cathode site, and the cold-rolled steel sheet surface mainly provides the anode site. When the oxide area ratio M decreases, the cathode sites decrease and the rate of the cathode reaction described above decreases. On the other hand, when the oxide area ratio M increases, the anode sites decrease and the rate of the anode reaction described above decreases. Becomes slower. In order for the above-described film deposition reaction to proceed rapidly, it is necessary that neither the anodic reaction nor the cathodic reaction be slower than a certain level. For this purpose, it is necessary for the oxide area ratio M to fall within the range defined by the above equation (1).
また、酸化物面積率Mが上記(1)式の関係を満たす場合であっても、酸化物平均径Dが、上記(2)式で規定される範囲を外れる場合は、冷延鋼板の化成処理性は劣る。酸化物平均径Dが大きすぎる(0.35<D)場合は、酸化物が局所的に広い範囲にわたって鋼板表面を被覆している。一方、酸化物平均径Dが小さすぎる(D<0.005×M)場合は、粒子として認識可能な酸化物に対して認識できない微細な酸化物の割合が増え、そのような微細な酸化物によってアノードサイトが広く被覆されていると考えられる。いずれの場合においても、効率的な被膜析出反応が阻害されて、化成処理性が低下するものと推定される。 Even when the oxide area ratio M satisfies the relationship of the above formula (1), if the oxide average diameter D is outside the range defined by the above formula (2), the formation of the cold-rolled steel sheet is performed. The processability is inferior. When the average oxide diameter D is too large (0.35 <D), the oxide locally covers the steel sheet surface over a wide range. On the other hand, when the average oxide diameter D is too small (D <0.005 × M), the ratio of fine oxides that cannot be recognized to oxides that can be recognized as particles increases, and such fine oxides It is considered that the anode site is widely covered by. In any case, it is presumed that the efficient film deposition reaction is hindered and the chemical conversion property is lowered.
上記(1)式および(2)式の関係を満たすとき、多くの場合、大部分の酸化物は、粒状である。 When satisfy | filling the relationship of the said (1) Formula and (2) Formula, in many cases, most oxides are granular.
後述の実施例で示すように、酸化物がSiを含むものであるとき、本発明の上述の効果が得られることが確認された。このSiを含む酸化物は、実質的に、SiおよびOのみからなるものに限られず、たとえば、鋼の成分であるMnやAl、または脱脂剤に起因するアルカリ成分を含むものであってもよい。 As shown in the examples described later, it was confirmed that the above-described effects of the present invention can be obtained when the oxide contains Si. This Si-containing oxide is not limited to the one consisting essentially of Si and O. For example, Mn and Al, which are steel components, or an alkali component resulting from a degreasing agent may be included. .
本発明は、Siを含む酸化物が鋼板表面においてカソードサイトを提供するとの推定に基づいている。鋼板表面の酸化物は、Siを含まないものであっても、カソードサイトを提供すると考えられるので、本発明において、鋼板表面の酸化物は、Siを含むものに限られない。 The present invention is based on the assumption that Si-containing oxides provide cathode sites on the steel sheet surface. Even if the oxide on the surface of the steel plate does not contain Si, it is considered that the cathode site is provided. Therefore, in the present invention, the oxide on the surface of the steel plate is not limited to that containing Si.
次に、酸化物がSiを含むものである場合を例として、酸化物面積率M、および酸化物平均径Dの算出手順について説明する。酸化物面積率Mは、たとえば、下記1)〜3)の手順により求めることができる。 Next, the procedure for calculating the oxide area ratio M and the average oxide diameter D will be described by taking as an example the case where the oxide contains Si. The oxide area ratio M can be obtained, for example, by the following procedures 1) to 3).
1)AsB(Angle Selective Backscattered Electron;角度選択反射電子)検出器を付帯したFE−SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope;電界放出型電子顕微鏡)を用いて、鋼板表面の任意の領域について、たとえば、5000倍の倍率で、AsB検出器で撮影する。 1) Using an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) with an AsB (Angle Selective Backscattered Electron) detector, an arbitrary region on the surface of the steel sheet is, for example, 5000 Shoot with an AsB detector at double magnification.
必要に応じて、鋼板表面の付着物がSiを含むものであることを確認してもよい。たとえば、Fe−SEMが、EDX(Energy-Dispersive X-ray;エネルギー分散X線)分析装置を付帯しているものであれば、EDX分析装置により、鋼板上の付着物が、Siを含む酸化物であるか否かを確認することができる。 You may confirm that the deposit | attachment on the steel plate surface contains Si as needed. For example, if the Fe-SEM is equipped with an EDX (Energy-Dispersive X-ray) analyzer, the deposit on the steel plate is an oxide containing Si by the EDX analyzer. It can be confirmed whether or not.
2)上記1)で得られたAsB像において、任意の5つの領域を選択する。それぞれの領域について、AsB像を構成する各点の輝度を、Siを含む酸化物と当該酸化物の下地をなす冷延鋼板表面(以下、「鉄地」という。)とのいずれかに対応させるように二値化して表した像(以下、「二値化像」という。)を得る。各領域は、たとえば、面積が28μm2(7μm×4μm)の長方形の領域とする。 2) Select any five regions in the AsB image obtained in 1) above. For each region, the brightness of each point constituting the AsB image is made to correspond to either the oxide containing Si or the cold-rolled steel sheet surface (hereinafter referred to as “iron”) that forms the base of the oxide. Thus, an image represented by binarization (hereinafter referred to as “binarized image”) is obtained. Each region is, for example, a rectangular region having an area of 28 μm 2 (7 μm × 4 μm).
AsB像では、観察対象を構成する原子の原子番号が像の輝度に大きく影響するので、Siを含む酸化物とFeとは輝度が大きく異なり、Siを含む酸化物と鉄地とを、容易に識別できる。したがって、AsB像の各点の輝度に基づく二値化により、Siを含む酸化物の領域と鋼板が露出している領域とを識別することができる。 In the AsB image, since the atomic number of the atoms constituting the observation object greatly affects the luminance of the image, the luminance of Si-containing oxide and Fe are greatly different from each other. Can be identified. Therefore, by binarization based on the luminance of each point of the AsB image, an oxide region containing Si and a region where the steel plate is exposed can be identified.
ただし、AsB像において、Siを含む酸化物に相当する連続した領域内で輝度が大きく異なることや、鉄地の結晶粒界の輝度がSiを含む酸化物の輝度と同程度になることがある。これらの場合、特定の輝度を閾値として二値化しても、Siを含む酸化物と、鉄地とを、正確に識別することができない。正確な識別を行うために、目視判断により、Siを含む酸化物が占める領域を特定することとしてもよい。たとえば、AsB像に、透明なシートを重ね、目視により、このシート上でSiを含む酸化物に相当すると判断される領域を、油性マーキングペン等で塗りつぶして二値化像を得てもよい。 However, in the AsB image, the luminance may be greatly different in a continuous region corresponding to the oxide containing Si, or the luminance of the grain boundary of the iron base may be comparable to the luminance of the oxide containing Si. . In these cases, even if binarization is performed using a specific luminance as a threshold value, the oxide containing Si and the iron ground cannot be accurately identified. In order to perform accurate identification, the region occupied by the oxide containing Si may be specified by visual judgment. For example, a transparent sheet may be overlaid on the AsB image, and a binarized image may be obtained by painting a region that is determined to correspond to an oxide containing Si on the sheet with an oil-based marking pen or the like.
図1および図2に、AsB像および二値化像の例を示す。図1は、化成処理性が良好な冷延鋼板の表面について得た像であって、図1(a)は、AsB像であり、図1(b)は、図1(a)のAsB像に基づいて得た二値化像である。図2は、化成処理性が良好ではない冷延鋼板の表面について得た像であって、図2(a)は、AsB像であり、図2(b)は、図2(a)のAsB像に基づいて得た二値化像である。図1(b)および図2(b)の二値化像において、鉄地に相当する領域、およびSiを含む酸化物に相当する領域は、それぞれ、黒色、および白色で表わされている。 1 and 2 show examples of AsB images and binarized images. FIG. 1 is an image obtained on the surface of a cold-rolled steel sheet having a good chemical conversion treatment. FIG. 1 (a) is an AsB image, and FIG. 1 (b) is an AsB image of FIG. 1 (a). It is the binarized image obtained based on. FIG. 2 is an image obtained with respect to the surface of a cold-rolled steel sheet with poor chemical conversion treatment, FIG. 2 (a) is an AsB image, and FIG. 2 (b) is an AsB of FIG. 2 (a). It is the binarized image obtained based on the image. In the binarized images of FIG. 1B and FIG. 2B, the region corresponding to the iron ground and the region corresponding to the oxide containing Si are represented in black and white, respectively.
3)二値化像から、Siを含む酸化物に相当する領域であって互いに離隔した領域のそれぞれについて、当該領域の面積を算出する。また、算出された各領域の面積に基づき、各領域の円形相当の直径を算出する。 3) From the binarized image, the area of each region corresponding to the oxide containing Si and separated from each other is calculated. Further, based on the calculated area of each region, a diameter corresponding to a circle of each region is calculated.
上記面積および直径の算出は、上述のAsB像から選択された5つの領域のそれぞれについて行う。その領域毎に、Siを含む酸化物に相当する領域の面積を合計し、さらに、この合計面積を、当該5つの領域について合計した値を求め、この合計値の当該5つの領域の全面積に対する比率を、酸化物面積率M(%)とする。また、当該5つの領域内の全粒子の円相当径の平均値を、酸化物平均径D(μm)とする。 The calculation of the area and diameter is performed for each of the five regions selected from the above AsB image. For each region, the area of the region corresponding to the oxide containing Si is summed, and further, a value obtained by summing the total area for the five regions is obtained, and the total value with respect to the total area of the five regions is calculated. The ratio is an oxide area ratio M (%). Moreover, let the average value of the equivalent circle diameter of all the particles in the said 5 area | region be oxide average diameter D (micrometer).
二値化像からの酸化物面積率M、および酸化物平均径Dの算出は、市販の画像解析ソフトを用いて実施することができる。 Calculation of the oxide area ratio M and the average oxide diameter D from the binarized image can be performed using commercially available image analysis software.
ここで、面積が0.001μm2未満の微小領域については、輝度によりSiを含む領域に相当すると判断される場合であっても、そのような微小領域は、異物、または鉄地の微細なエッジでのハレーションによるものである可能性が高い。また、当該微小領域が、Siを含む酸化物であったとしても、その微小領域は、実質的にカソードサイトを提供する(脱ガス反応の起点として寄与する)ものではない可能性がある。このため、面積が0.001μm2未満の微小領域は、Siを含む酸化物に相当する領域の合計面積、および酸化物平均径Dを算出する際の対象外とする。 Here, even if it is determined that the micro area having an area of less than 0.001 μm 2 corresponds to the area containing Si due to the luminance, such a micro area is a foreign object or a fine edge of the iron ground. This is likely due to halation in Japan. Further, even if the minute region is an oxide containing Si, the minute region may not substantially provide a cathode site (contribute as a starting point of the degassing reaction). For this reason, a micro region having an area of less than 0.001 μm 2 is excluded from the calculation of the total area of the region corresponding to the oxide containing Si and the average oxide diameter D.
図1の冷延鋼板では、酸化物面積率Mが28.87%であり、酸化物平均径Dが0.164μmである。図2の冷延鋼板では、酸化物面積率Mが25.24%であり、酸化物平均径Dが0.113μmである。図1および図2の冷延鋼板は、いずれも、(1)式の関係を満たす。一方、(2)式の関係は、図1の冷延鋼板は満たすが、図2の冷延鋼板は満たさない。 In the cold rolled steel sheet of FIG. 1, the oxide area ratio M is 28.87%, and the average oxide diameter D is 0.164 μm. In the cold rolled steel sheet of FIG. 2, the oxide area ratio M is 25.24%, and the average oxide diameter D is 0.113 μm. Each of the cold-rolled steel sheets in FIGS. 1 and 2 satisfies the relationship of the expression (1). On the other hand, the relationship of the formula (2) satisfies the cold-rolled steel sheet of FIG. 1, but does not satisfy the cold-rolled steel sheet of FIG.
1−2.冷延鋼板の組成
本発明において、冷延鋼板の組成は特に限定されない。しかしながら、冷延鋼板のSi含有率が0.1質量%以下であると、後述の製造方法により、表面が上記(1)式および(2)式の関係を満たす冷延鋼板が得やすくなる。
1-2. Composition of Cold Rolled Steel Sheet In the present invention, the composition of the cold rolled steel sheet is not particularly limited. However, when the Si content of the cold-rolled steel sheet is 0.1% by mass or less, a cold-rolled steel sheet whose surface satisfies the relationship of the above formulas (1) and (2) is easily obtained by the manufacturing method described later.
また、従来の冷延鋼板は、質量%で、C含有率が0.01%以下、かつMn含有率が0.5%以下である場合は、良好な化成処理性を得ることができなかったが、本発明の冷延鋼板は、このような組成を有する場合(極低炭素鋼である場合)であっても、良好な化成処理性を得ることができる。冷延鋼板中のCおよびMnが、化成処理性に与える影響は、以下のとおりである。 Further, when the conventional cold-rolled steel sheet is mass%, the C content is 0.01% or less, and the Mn content is 0.5% or less, it was not possible to obtain good chemical conversion treatment properties. However, even if the cold-rolled steel sheet of the present invention has such a composition (when it is an extremely low carbon steel), good chemical conversion treatment can be obtained. The influence of C and Mn in the cold-rolled steel sheet on chemical conversion treatment is as follows.
冷延鋼板のC含有率が0.01%を超える場合、セメンタイトが析出し冷延鋼板表面に現れやすくなる。表面にセメンタイトが現れた冷延鋼板は、本発明によらない場合でも、良好な化成処理性を有することが多い。 When the C content of the cold-rolled steel sheet exceeds 0.01%, cementite precipitates and tends to appear on the surface of the cold-rolled steel sheet. Cold-rolled steel sheets with cementite appearing on the surface often have good chemical conversion properties even when not according to the present invention.
Mnは、焼鈍時に冷延鋼板表面に濃化しやすく、この場合、Feのエッチング反応を妨げる一方、冷延鋼板中でMnSを形成して、これが上述のセメンタイトと同様に作用すると考えられる。実際には、Mnの含有率が0.5質量%以上である場合は、Mnは、化成処理性の向上に寄与し得る。このように、Mnの含有率が高い場合は、本発明によらない場合でも、良好な化成処理性が得られることがある。 Mn is likely to be concentrated on the surface of the cold-rolled steel sheet during annealing. In this case, while preventing the etching reaction of Fe, MnS is formed in the cold-rolled steel sheet, and this is considered to act similarly to the above-mentioned cementite. Actually, when the content ratio of Mn is 0.5% by mass or more, Mn can contribute to the improvement of chemical conversion treatment. Thus, when the content rate of Mn is high, even if it is not based on this invention, favorable chemical conversion treatment property may be obtained.
したがって、本発明によらなければ良好な化成処理性が得難い場合として、冷延鋼板中のC、およびMnの含有率が、質量%で、それぞれ、0.01%以下、および0.5%以下である場合に、本発明は、特に有効である。 Therefore, if it is difficult to obtain good chemical conversion treatment properties according to the present invention, the contents of C and Mn in the cold-rolled steel sheet are 0.01% or less and 0.5% or less, respectively, in mass%. In this case, the present invention is particularly effective.
2.本発明の冷延鋼板の製造方法
本発明の冷延鋼板の製造方法は、特に限定されないが、以下、好適な製造方法を説明する。以下に説明する製造方法は、鋼板を冷間圧延して得られた冷延鋼板について、脱脂剤を用いて脱脂洗浄し、引き続きバッチ焼鈍(箱焼鈍)するものである。これによって、冷延鋼板の表面に粒状のSi酸化物が形成される。
2. The manufacturing method of the cold-rolled steel plate of this invention Although the manufacturing method of the cold-rolled steel plate of this invention is not specifically limited, Hereinafter, a suitable manufacturing method is demonstrated. In the manufacturing method described below, a cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling a steel sheet is degreased and cleaned using a degreasing agent, and then batch-annealed (box annealing). Thereby, granular Si oxide is formed on the surface of the cold rolled steel sheet.
2−1.脱脂工程
一般に、冷延鋼板の製造工程では、冷間圧延後、焼鈍前に、脱脂剤を含む洗浄液を用いて、鋼板表面を脱脂洗浄する。脱脂方法の例として、スプレーにより洗浄液を冷延鋼板表面に供給すること、冷延鋼板を洗浄液に浸漬すること、および洗浄液中での冷延鋼板の電解脱脂を挙げることができる。本発明の冷延鋼板を製造するための好適な方法においても、このような脱脂洗浄を行う。脱脂洗浄後は、冷延鋼板を、そのまま乾燥してもよいし、水洗した後に乾燥してもよい。
2-1. Degreasing process Generally, in the manufacturing process of a cold-rolled steel sheet, the surface of the steel sheet is degreased and cleaned using a cleaning liquid containing a degreasing agent after cold rolling and before annealing. Examples of the degreasing method include supplying the cleaning liquid to the surface of the cold rolled steel sheet by spraying, immersing the cold rolled steel sheet in the cleaning liquid, and electrolytic degreasing of the cold rolled steel sheet in the cleaning liquid. Such a degreasing cleaning is also performed in a preferred method for producing the cold-rolled steel sheet of the present invention. After the degreasing cleaning, the cold-rolled steel sheet may be dried as it is, or may be dried after being washed with water.
脱脂工程に用いる洗浄液として、ケイ酸系アルカリ脱脂剤の水溶液を用いる。後述するように、このような脱脂剤の成分が冷延鋼板の表面に残留することにより、表面にSiを含む酸化物が付着した冷延鋼板が得られる。脱脂剤としては、特に、オルトケイ酸ナトリウム(2Na2O・SiO2・xH2O)が好ましい。オルトケイ酸ナトリウムは、以下に説明する焼鈍工程の温度では、軟化、および流動化し、粒状化して、上記(2)式の関係を満たす酸化物を形成しやすい一方、低温(たとえば、60℃以下)での粘性が高いために、鋼板表面に残留してシリケート成分を提供しやすい。洗浄液としてオルトケイ酸ナトリウム水溶液を用いた場合、通常の電解洗浄ラインで、脱脂洗浄し水洗しても、オルトケイ酸ナトリウムに起因する成分が鋼板表面に、ある程度残存することが確認されている。 An aqueous solution of a silicic acid-based alkaline degreasing agent is used as the cleaning liquid used in the degreasing step. As will be described later, when such a degreasing component remains on the surface of the cold-rolled steel sheet, a cold-rolled steel sheet having an Si-containing oxide adhered to the surface is obtained. The degreasing agent, in particular, sodium orthosilicate (2Na 2 O · SiO 2 · xH 2 O) is preferred. Sodium orthosilicate is softened, fluidized, and granulated at the temperature of the annealing step described below, and easily forms an oxide that satisfies the relationship of the above formula (2), while low temperature (for example, 60 ° C. or lower). Due to its high viscosity, it easily remains on the steel sheet surface and provides a silicate component. In the case of using a sodium orthosilicate aqueous solution as the cleaning liquid, it has been confirmed that the components resulting from the sodium orthosilicate remain to some extent on the steel sheet surface even after degreasing and washing with a normal electrolytic cleaning line.
2−2.焼鈍工程
上述の脱脂工程を経た冷延鋼板を、還元雰囲気の焼鈍炉内で、均熱温度H(℃)と均熱時間T(hr)とが、下記(3)式の関係を満たすように、焼鈍する。
(H−650)×(T−10)≧200 ・・・(3)
2-2. Annealing process The cold-rolled steel sheet that has undergone the above degreasing process is set so that the soaking temperature H (° C.) and the soaking time T (hr) satisfy the relationship of the following formula (3) in an annealing furnace in a reducing atmosphere. , Anneal.
(H-650) × (T-10) ≧ 200 (3)
焼鈍炉の還元雰囲気ガスは、水素濃度が40%以下で、残部が当該冷延鋼板に対して実質的に不活性なガスである混合ガスとする。 The reducing atmosphere gas in the annealing furnace is a mixed gas having a hydrogen concentration of 40% or less and the balance being substantially inert to the cold-rolled steel sheet.
ここで、冷延鋼板の表面に、粒状化したSiを含む酸化物が形成される推定メカニズムについて説明する。以下、焼鈍時の雰囲気ガスの組成に関しては、水素濃度のみを記し、水素の残部は、当該冷延鋼板に対して不活性なガスであるものとする。このような不活性なガスの例として、窒素(N2)を挙げることができる。 Here, the presumed mechanism in which the oxide containing granulated Si is formed in the surface of a cold-rolled steel plate is demonstrated. Hereinafter, regarding the composition of the atmospheric gas during annealing, only the hydrogen concentration is described, and the remainder of hydrogen is assumed to be an inert gas with respect to the cold-rolled steel sheet. An example of such an inert gas is nitrogen (N 2 ).
ケイ酸系アルカリ脱脂剤は、600〜650℃以上の温度ではガラス状の流動体になる。均熱温度Hは、冷延鋼板の組成や、冷延鋼板に求められる機械特性によって異なるが、大半の場合は、650℃よりも高い温度(たとえば、700℃〜1000℃)に設定される。そのため、前述したような鋼板表面に付着したオルトケイ酸ナトリウムに起因する成分は、流動状態になると考えられる。 The silicate alkali degreasing agent becomes a glassy fluid at a temperature of 600 to 650 ° C. or higher. The soaking temperature H varies depending on the composition of the cold-rolled steel sheet and the mechanical properties required for the cold-rolled steel sheet, but in most cases, it is set to a temperature higher than 650 ° C. (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.). Therefore, it is thought that the component resulting from sodium orthosilicate adhering to the steel plate surface as described above is in a fluid state.
流動状態となった当該成分(流動体)は、鋼板表面に対する濡れ性が高い場合は、鋼板表面に濡れ広がり、一方、鋼板表面に対する濡れ性が低いと、粒状化するものと考えられる。流動体が濡れ広がった状態で焼鈍を完了すると、Siを含む酸化物が、膜状、すなわち、鋼板表面を広い領域にわたって連続して被覆した状態となり、これにより、化成処理時のアノード反応が阻害され、化成処理性が低下する。Siを含む酸化物が粒状になると、上述のように、良好な化成処理性が得られる。 The component (fluid) in a fluid state is considered to be granulated when the wettability with respect to the steel sheet surface is high when the wettability with respect to the steel sheet surface is high while the wettability with respect to the steel sheet surface is low. When annealing is completed in a state where the fluid is wet and spread, the oxide containing Si becomes a film, that is, a state in which the steel sheet surface is continuously covered over a wide area, thereby inhibiting the anode reaction during the chemical conversion treatment. As a result, the chemical conversion processability decreases. When the oxide containing Si becomes granular, as described above, good chemical conversion processability is obtained.
冷延鋼板を、還元性が強い雰囲気(たとえば、水素濃度が100%の雰囲気)中で焼鈍すると、その冷延鋼板は、酸化物が広い領域にわたって連続して付着したものとなり、良好な化成処理性を有さない。これに対して、冷延鋼板を、還元性が弱い雰囲気、すなわち、Feに対しては還元性であるが、SiおよびMnに対してはわずかに酸化性である雰囲気中で焼鈍すると、当該冷延鋼板の表面に対する流動体の濡れ性が低くなる。このような雰囲気では、SiやMnが鋼板表面に濃化することを抑制できる。SiやMnが鋼板表面に濃化して、鋼板表面にSiやMnによる酸化被膜が形成されると、かえって、鋼板の表面に対する流動体の濡れ性は高くなり、流動体は粒状化しないと考えられる。 When a cold-rolled steel sheet is annealed in a highly reducing atmosphere (for example, an atmosphere having a hydrogen concentration of 100%), the cold-rolled steel sheet becomes one in which oxide is continuously deposited over a wide area, and a good chemical conversion treatment is performed. Does not have sex. On the other hand, if a cold-rolled steel sheet is annealed in an atmosphere with a low reducibility, that is, an atmosphere that is reducible with respect to Fe but slightly oxidizing with respect to Si and Mn, The wettability of the fluid with respect to the surface of the rolled steel sheet is lowered. In such an atmosphere, it can suppress that Si and Mn concentrate on the steel plate surface. If Si or Mn is concentrated on the surface of the steel sheet and an oxide film of Si or Mn is formed on the surface of the steel sheet, the wettability of the fluid with respect to the surface of the steel sheet increases, and the fluid is considered not to be granulated. .
そこで、焼鈍雰囲気を、弱い還元性、具体的には、雰囲気中の水素濃度が40%以下とする。これにより、SiおよびMnの表面濃化を抑えることができる。水素濃度の下限に関しては、Feの酸化が進行しなければ足りるので、水素濃度は1%以上とする。 Therefore, the annealing atmosphere is weakly reducing, specifically, the hydrogen concentration in the atmosphere is 40% or less. Thereby, surface concentration of Si and Mn can be suppressed. Regarding the lower limit of the hydrogen concentration, it is sufficient that the oxidation of Fe does not proceed, so the hydrogen concentration is set to 1% or more.
流動体の粒状化が進行するためには、上述の要件、すなわち、
(i) 脱脂剤の成分が流動化する十分高い(650℃より高い)均熱温度、および
(ii) 流動体が過度に濡れ広がらない鋼板表面が得られる焼鈍雰囲気(還元性)
に加えて、均熱時間が十分長いこと、すなわち、上記(3)式に示すように、10時間より長いことが必要となる。後述する実験例で示すように、均熱温度が高い場合は、均熱時間が短くても、粒状のSiを含む酸化物が得られる。このような関係があるため、均熱温度Hと均熱時間Tとが上記(3)式の関係を満たせば、上記(1)式および(2)式の関係を満たすSiを含む酸化物が得られる。
In order for the granulation of the fluid to proceed, the above-mentioned requirements, ie,
(i) a soaking temperature sufficiently high (above 650 ° C.) that the components of the degreasing agent are fluidized, and
(ii) Annealing atmosphere (reducing property) that provides a steel sheet surface that does not wet and spread the fluid excessively
In addition, it is necessary that the soaking time is sufficiently long, that is, longer than 10 hours as shown in the above equation (3). As shown in an experimental example to be described later, when the soaking temperature is high, an oxide containing granular Si can be obtained even if the soaking time is short. Because of this relationship, if the soaking temperature H and the soaking time T satisfy the relationship of the above equation (3), an oxide containing Si that satisfies the relationship of the above equations (1) and (2) is obtained. can get.
上述のように、本発明者らの推定メカニズムによれば、本発明において、冷延鋼板の表面に付着した酸化物は、必ずしも、Siを含むものである必要はない。しかしながら、製造上の利便性やコスト低減の点から、ケイ酸系アルカリ脱脂剤を含む洗浄液を用いて脱脂洗浄をすることが好ましく、この場合、冷延鋼板の表面に付着した酸化物として、Siを含むものが得られる。 As described above, according to the presumed mechanism of the present inventors, in the present invention, the oxide attached to the surface of the cold-rolled steel sheet does not necessarily contain Si. However, from the viewpoint of manufacturing convenience and cost reduction, it is preferable to degrease and clean using a cleaning liquid containing a silicate-based alkaline degreasing agent. In this case, as an oxide attached to the surface of the cold-rolled steel sheet, Si Is obtained.
(実施例1)
供試材として、表1に記載の組成を有するとともに、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、冷間圧延後に電解洗浄ラインで脱脂した冷延鋼板を用いた。電解洗浄ラインでの脱脂は、冷延鋼板を3%オルトケイ酸ナトリウム水溶液(温度:90℃)中に2分間浸漬して行った。
Example 1
As a test material, a cold-rolled steel sheet having the composition shown in Table 1 and the balance consisting of Fe and inevitable impurities and degreased by an electrolytic cleaning line after cold rolling was used. Degreasing in the electrolytic cleaning line was performed by immersing the cold-rolled steel sheet in a 3% sodium orthosilicate aqueous solution (temperature: 90 ° C.) for 2 minutes.
この冷延鋼板を、試作機による箱焼鈍が可能な大きさに切り出し、切り出した2枚の鋼板を重ね合わせた状態で、表2に記載の条件(No.1〜4の各条件)で、箱焼鈍を行った。 This cold-rolled steel sheet is cut into a size that allows box annealing by a prototype machine, and the two steel sheets that have been cut are overlapped, with the conditions shown in Table 2 (each condition of No. 1 to 4), Box annealing was performed.
焼鈍後の鋼板の表面(焼鈍時に重ね合わせられていた面)を、前述の方法により、FE−SEM観察した。FE−SEM観察のための装置として、Carl Zeiss社製のSUPRA55VPを用いた。この装置は、AsB検出器を備えており、このAsB検出器により、加速電圧を5kV、作動距離(WD)を4.5mmとして、AsB像を撮影した。 FE-SEM observation was performed on the surface of the steel sheet after annealing (the surface overlapped during annealing) by the method described above. As an apparatus for FE-SEM observation, SUPRA55VP manufactured by Carl Zeiss was used. This apparatus was equipped with an AsB detector, and an AsB image was taken with this AsB detector at an acceleration voltage of 5 kV and a working distance (WD) of 4.5 mm.
図3〜図6に、それぞれ、表2のNo.1〜4の条件で焼鈍した冷延鋼板表面のAsB像を示す。このAsB像に基づいて、上述の方法で、酸化物面積率M、および酸化物平均径Dを求めた。 3 to 6 are respectively No. 1 in Table 2. The AsB image of the cold-rolled steel plate surface annealed on the conditions of 1-4 is shown. Based on this AsB image, the oxide area ratio M and the oxide average diameter D were determined by the above-described method.
次に、焼鈍した上記鋼板に対して、日本ペイント社製の市販の化成処理液を用いて、化成処理を施した。この化成処理液は、リン酸亜鉛処理を行うためのもので、全酸度が22ptであり、遊離酸度が0.7ptであり、トーナー値が3.0ptであった。この化成処理液を43℃に調整し、この化成処理液に上記鋼板を、90秒間浸漬することにより、化成処理を行った。 Next, chemical conversion treatment was performed on the annealed steel sheet using a commercial chemical conversion solution manufactured by Nippon Paint. This chemical conversion treatment liquid was for carrying out the zinc phosphate treatment. The total acidity was 22 pt, the free acidity was 0.7 pt, and the toner value was 3.0 pt. This chemical conversion treatment liquid was adjusted to 43 ° C., and the chemical conversion treatment was performed by immersing the steel sheet in this chemical conversion treatment solution for 90 seconds.
このような化成処理を施した後、冷延鋼板の表面について、目視により外観を観察するとともに、SEMにより1000倍の倍率で観察し、化成結晶被膜の良否を判断した。 After performing such a chemical conversion treatment, the appearance of the surface of the cold-rolled steel sheet was visually observed, and was observed with a SEM at a magnification of 1000 times, and the quality of the chemical conversion film was judged.
図7〜図10に、それぞれ、表2のNo.1〜4の条件で焼鈍した後化成処理を施した冷延鋼板のSEM像を示す。図11に、これらの冷延鋼板に対する化成処理と同じ時間で化成処理した亜鉛めっき鋼板のSEM像を示す。表3に、焼鈍条件毎に、酸化物面積率M、酸化物平均径D、および化成結晶被膜の良否を示す。 7 to 10, No. 1 in Table 2 is shown. The SEM image of the cold-rolled steel plate which annealed on the conditions of 1-4 and gave the chemical conversion treatment is shown. In FIG. 11, the SEM image of the galvanized steel plate which carried out the chemical conversion treatment in the same time as the chemical conversion treatment with respect to these cold-rolled steel plates is shown. Table 3 shows the oxide area ratio M, the oxide average diameter D, and the quality of the chemical conversion film for each annealing condition.
No.2および3の焼鈍条件は、焼鈍雰囲気の水素濃度が40%以下との要件を満たすとともに、均熱温度H、および均熱時間Tは、上記(3)式の関係を満たす。このような条件で焼鈍した冷延鋼板の表面には、粒状の酸化物が付着しており(図4および図5参照)、酸化物面積率M、および酸化物平均径D(表3参照)は、(1)式および(2)式の関係を満たす。すなわち、No.2および3の条件で焼鈍して得られた冷延鋼板は、本発明の実施例である。これらの冷延鋼板では、化成処理後、化成結晶被膜が下地をなす冷延鋼板をほぼ完全に覆っており(図8および図9参照)、化成処理性が良好であった。これらの化成結晶被膜は、亜鉛めっき鋼板に対して同じ条件で化成処理をしたときに得られる化成結晶被膜(図11参照)と同等の被覆性を有していた。 No. The annealing conditions of 2 and 3 satisfy the requirement that the hydrogen concentration in the annealing atmosphere is 40% or less, and the soaking temperature H and soaking time T satisfy the relationship of the above formula (3). On the surface of the cold-rolled steel sheet annealed under such conditions, granular oxide is adhered (see FIGS. 4 and 5), the oxide area ratio M, and the oxide average diameter D (see Table 3). Satisfies the relationship of the equations (1) and (2). That is, no. Cold-rolled steel sheets obtained by annealing under conditions 2 and 3 are examples of the present invention. In these cold-rolled steel sheets, after the chemical conversion treatment, the chemical-crystallized film almost completely covered the underlying cold-rolled steel sheet (see FIGS. 8 and 9), and the chemical conversion treatment property was good. These conversion crystal films had the same coverage as the conversion crystal film (see FIG. 11) obtained when the galvanized steel sheet was subjected to conversion treatment under the same conditions.
一方、No.1の焼鈍条件は、焼鈍雰囲気の水素濃度が40%以下との要件は満たすが、均熱時間Tが短いことにより、均熱温度H、および均熱時間Tが上記(3)式の関係を満たさなかった。また、No.4の焼鈍条件は、均熱温度H、および均熱時間Tは上記(3)式の関係を満たすが、焼鈍雰囲気の水素濃度が40%以下との要件は満たさなかった。 On the other hand, no. The annealing conditions of 1 satisfy the requirement that the hydrogen concentration in the annealing atmosphere is 40% or less, but the soaking temperature T and the soaking time T satisfy the relationship of the above formula (3) because the soaking time T is short. Did not meet. No. In the annealing conditions of No. 4, the soaking temperature H and the soaking time T satisfy the relationship of the above formula (3), but the requirement that the hydrogen concentration in the annealing atmosphere is 40% or less was not satisfied.
これらの条件で焼鈍した冷延鋼板の表面には、図4および図5の粒状の酸化物と比べて、大きな面積を有する膜状の酸化物、および小さな酸化物が付着していた(図3および図6参照)。いずれの冷延鋼板も、酸化物面積率Mは(1)式の関係を満たしたが、酸化物平均径Dは(2)式の関係を満たさなかった。すなわち、No.1および4の条件で焼鈍して得られた冷延鋼板は、本発明の実施例ではない。これらの冷延鋼板は、化成処理後、いずれも、化成処理性が良好ではなかった。具体的には、これらの冷延鋼板では、目視観察による外観は良好ではなく、SEM観察の結果、スケの発生、すなわち、化成結晶被膜が下地をなす冷延鋼板を覆っていない部分が見られた(図7および図10参照)。
Compared with the granular oxides of FIGS. 4 and 5, a film-like oxide having a large area and a small oxide adhered to the surface of the cold-rolled steel sheet annealed under these conditions (FIG. 3). And FIG. 6). In any of the cold-rolled steel sheets, the oxide area ratio M satisfied the relationship of the formula (1), but the average oxide diameter D did not satisfy the relationship of the formula (2). That is, no. Cold-rolled steel sheets obtained by annealing under
(実施例2)
表4に記載の組成を有する熱間圧延コイルを準備し、実機にて、このコイルに対して、冷間圧延、および電解洗浄による脱脂を実施し、その後、箱焼鈍を実施した。電解洗浄における脱脂条件は実施例1と同様とし、焼鈍は、表5に記載の範囲内の複数の条件で行った。焼鈍後の鋼板について、実施例1と同様の方法により、表面の観察、ならびに酸化物面積率M、および酸化物平均径Dの算出を行い、さらに、実施例1と同様の方法により、化成処理、およびその評価を実施した。
(Example 2)
A hot-rolled coil having the composition shown in Table 4 was prepared, and this coil was degreased by cold rolling and electrolytic cleaning with an actual machine, and then box annealing was performed. The degreasing conditions in the electrolytic cleaning were the same as those in Example 1, and the annealing was performed under a plurality of conditions within the range shown in Table 5. About the steel plate after annealing, surface observation and calculation of oxide area ratio M and oxide average diameter D are performed by the same method as in Example 1. Further, chemical conversion treatment is performed by the same method as in Example 1. , And its evaluation.
図12に、酸化物面積率、および酸化物平均径と、化成処理性の良否との関係を示す。図13に、均熱時間、および均熱温度と、化成処理性の良否との関係を示す。 FIG. 12 shows the relationship between the oxide area ratio, the average oxide diameter, and the chemical conversion treatment quality. FIG. 13 shows the relationship between the soaking time and soaking temperature and the chemical conversion treatment quality.
図12、および図13において、SEM観察により、観察視野内で、明らかなスケが全く認められなかったものを「○」で示し、一部でも、明らかなスケが認められたものを「×」で示している。「○」で示したものは、亜鉛めっき鋼板に対して同じ時間で化成処理をしたときに得られる化成結晶被膜と同等の被覆性を有していた。 In FIGS. 12 and 13, “O” indicates that no clear scale is observed in the observation field by SEM observation, and “×” indicates that some of the clear scale is observed. Is shown. What was shown by "(circle)" had the covering property equivalent to the chemical conversion crystal film obtained when a galvanized steel plate was subjected to chemical conversion treatment in the same time.
図12に示すように、酸化物面積率Mが、5%以上で50%以下、かつ、酸化物平均径Dが、0.005×Mμm以上で0.35μm以下である場合、すなわち、上記(1)式および(2)式の関係を満たす場合に、化成処理性が良好であった。 As shown in FIG. 12, when the oxide area ratio M is 5% or more and 50% or less and the oxide average diameter D is 0.005 × M μm or more and 0.35 μm or less, that is, ( When the relationship of the formulas (1) and (2) was satisfied, the chemical conversion treatment was good.
また、製造方法の面からは、図13に示すように、均熱温度が650℃以上で、均熱時間が10時間以上であり、かつ、上記(3)式の関係を満たす条件で、良好な化成処理性が得られた。 From the aspect of the manufacturing method, as shown in FIG. 13, the soaking temperature is 650 ° C. or higher, the soaking time is 10 hours or more, and the conditions satisfying the relationship of the above expression (3) are good. Chemical conversion processability was obtained.
本発明は、自動車、家電製品、建材等の分野において使用される冷延鋼板であって、化成処理が施されるものに適用することができる。この冷延鋼板が極低炭素鋼からなる場合でも、良好な化成処理性が得られる。 The present invention can be applied to cold-rolled steel sheets used in the fields of automobiles, home electric appliances, building materials, etc., which are subjected to chemical conversion treatment. Even when the cold-rolled steel sheet is made of an ultra-low carbon steel, good chemical conversion properties can be obtained.
Claims (4)
当該鋼板表面をSEM観察したときの単位面積あたりの前記酸化物の占める面積率をM(%)、前記酸化物の平均径をD(μm)とし、前記酸化物面積率Mおよび前記酸化物平均径Dが下記(1)式および(2)式の関係を満たすことを特徴とする、冷延鋼板。
5≦M≦50 ・・・(1)
0.005×M≦D≦0.35 ・・・(2) A cold-rolled steel sheet with oxides dispersed and adhered to the surface,
The area ratio of the oxide per unit area when the steel sheet surface is observed by SEM is M (%), the average diameter of the oxide is D (μm), the oxide area ratio M and the oxide average A cold-rolled steel sheet, characterized in that the diameter D satisfies the relationship of the following formulas (1) and (2).
5 ≦ M ≦ 50 (1)
0.005 × M ≦ D ≦ 0.35 (2)
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