JP2579705B2 - 成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents

成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた成形性を有し、特
に自動車用防錆鋼板として好適な成形性に優れた亜鉛系
めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車、家電、建材などに使用される鋼
板に対しては、需要家からの寿命に対する要求が強くな
っている。自動車用鋼板に関しては、寒冷地帯における
道路凍結防止用の岩塩散布に代表されるように、その腐
食環境は特に厳しい。そのため冷延鋼板を母材として、
亜鉛めっきや亜鉛系合金めっきを施した防錆鋼板が多量
に使用され、鋼板の寿命は大幅に改善されている。
【0003】しかしながら、岩塩散布量の増大により腐
食環境は一段と厳しくなり、また車体軽量化のために肉
厚の薄い鋼板の使用量も増加しており、母材に孔が開く
までの孔あき寿命という観点からは、めっき層だけで寿
命を延ばす方策にも限度があり、母材そのものの耐食性
が重要になってくる。
【0004】一方、自動車用鋼板の場合には、複雑な成
形加工を受けて自動車に組み込まれるため、優れた成形
性も当然具備されていなければならない。また、めっき
鋼板の場合には、機械的材質が母材よりも低下すること
は周知であり、そのため一層のこと母材の成形性を優れ
たものとする必要がある。このように、高成形性と高耐
食性を両立させた冷延鋼板を母材とする亜鉛めっき鋼板
が望まれている。
【0005】母材そのものの耐食性を高めるための技術
としては、特開昭63−186850号公報の如く高P
−高SとしTi硫化物と高Pにより高耐食性をもたらそ
うとするものがあるが、高Pのために硬質となり、成形
性が確保できず、また高Sは介在物の増加により鋼の熱
間脆性を誘起し成形性をさらに劣化させる。
【0006】特開昭63−203747号公報は熱延鋼
板であるが、Crを多量に含有させているために硬質と
なり、成形性が劣化する。特開平1−152241号公
報はPを高めNiを添加しているが、Pが高すぎて硬質
となり成形性の点で問題がある。このように、従来の技
術では母材の耐食性を高めえても高度の成形性を発揮さ
せることは困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明が課題とすると
ころは、高成形性かつ高耐食性を有する冷延鋼板を母材
とした亜鉛めっき鋼板の提供である。成形性の指標はr
(平均)値と伸びであり、従来の極低炭素鋼レベルが必
要である。すなわち、母材である冷延鋼板の機械的特性
は、r(平均)値≧2.0,El≧49%(板厚0.8
mm,Elは板厚に依存する)、めっき鋼板の場合にはめ
っき層の付与により多少低下するものの、r(平均)値
≧1.7,El≧46%を確保すれば、自動車のフェン
ダーなどに代表される複雑な形状のパネルでも十分成形
できる。
【0008】耐食性については、母材そのものの耐食性
と亜鉛めっき層の相乗効果により、めっき鋼板に孔あき
が生じるまでの時間をいかに長くするかが課題であり、
従来の極低炭素鋼を母材とするめっき鋼板の孔あき寿命
を30%以上延長できれば実用的である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、(1)質量割合で、C:0.0030%以下、
N:0.0025%以下、Si:0.02%以下、M
n:0.03〜0.15%、P:0.018〜0.04
5%、S:0.005%以下、Al:0.005〜0.
035%、Nb:0.005〜0.025%、Ti:
0.02%以下、Ti/N:2〜5を含有し、残部Fe
及び不可避的不純物からなる冷延鋼板の表面に、亜鉛を
70%以上含有するめっき層を設けたことを特徴とする
成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
【0010】(2)C:0.0030%以下、N:0.
0025%以下、Si:0.02%以下、Mn:0.0
3〜0.15%、P:0.018〜0.045%、S:
0.005%以下、Al:0.005〜0.035%、
Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.02%以
下、Ti/N:2〜5、Cu:0.05〜0.35%、
B:0.0001〜0.0010%を含有し、残部Fe
及び不可避的不純物からなる冷延鋼板の表面に、亜鉛を
70%以上含有するめっき層を設けたことを特徴とする
成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
【0011】(3)C:0.0030%以下、N:0.
0025%以下、Si:0.02%以下、Mn:0.0
3〜0.15%、P:0.018〜0.045%、S:
0.005%以下、Al:0.005〜0.035%、
Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.02%以
下、Ti/N:2〜5、Cu:0.05〜0.35%、
B:0.0001〜0.0010%、Ni:0.03〜
0.25%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物から
なる冷延鋼板の表面に、亜鉛を70%以上含有するめっ
き層を設けたことを特徴とする成形性に優れた亜鉛系め
っき鋼板である。
【0012】すなわち、CとNを極度に減少させ、さら
にMnとSを極限まで低下させた高純度鋼をベースと
し、耐食性を高めるために成形性を阻害しない範囲でP
を添加し、成形性のために耐食性を阻害しない範囲でT
iとNbを添加した冷延鋼板を母材とし、この表面に亜
鉛を70%以上含有するめっき層を形成させた成形性に
優れた亜鉛系めっき鋼板である。
【0013】
【作用】まず、母材である冷延鋼板の鋼成分の作用及び
数値限定理由について述べる。C,N:侵入型不純物元
素で熱延板中に存在すると冷延・焼鈍時にr(平均)値
に好ましい方位の発達を妨げる。また、製品板に残留す
るとひずみ時効により鋼の延性を劣化させる。さらに、
本鋼では低腐食速度とするためPを微量添加するがその
ための硬質化を補う必要がある。このため本鋼ではC,
Nは極力減少させる。それぞれ0.0030%,0.0
025%を上限とする。
【0014】Si:Siは鋼表層に存在すると安定な酸
化皮膜を形成し化成処理性、塗装性を劣化させる。その
ため不純物レベルである0.02%以下とする。
【0015】Mn,S:MnはSと化合して鋼中では主
としてMnSとなる。このMnSは腐食の核となり促進
させる。また、Mnは固溶体強化により鋼を硬質にし延
性を害する上に、r(平均)値にも悪影響を与える。そ
のため極力低減させ0.15%以下とする。そしてSは
0.005%以下、好ましくは0.002%以下の高純
レベルにする。Mnの下限は大量に製造する転炉溶製の
現状及びFeS脆性を防止する点を考慮して0.03%
とした。
【0016】P:Pは腐食進行中に錆層に取込まれて錆
を緻密化、安定化させる作用を有し、腐食速度を低減さ
せる。しかしながら、鋼を硬質にし成形性に悪影響を与
える。そのため0.045%以下の添加とする。下限
は、腐食速度低減の観点から上記MnS低下効果を合わ
せても0.018%は必要である。好ましくは0.03
0%必要である。
【0017】Al:Alは脱酸剤として必要であるが添
加量が増大しすぎると介在物が増加し鋼の延性・成形性
を劣化させる。そのため添加量は0.005〜0.03
5%とする。
【0018】Nb:NbはNbCとして熱延中に熱延板
結晶粒を制御するとともに有害なCを固定する役割をに
なう。しかし多すぎると微細析出物として作用しr(平
均)値を劣化させるとともに鋼を硬質化する。そのため
添加量は0.005〜0.025%とする。
【0019】Ti:Tiは主として有害なNをTiNと
して固定するため添加する。そのため0.02%以下添
加する。その割合はTi/Nで2〜5とする。これ以上
の添加はTiCを形成し成形性を少し悪くする。また、
固溶Tiも多くなり耐食性や化成処理性を劣化させる。
【0020】さらに安定して腐食速度を減じるにはCu
を0.05〜0.35%添加する。0.05%未満では
添加効果はなく、0.35%を超える添加はCuの固溶
体強化あるいはε−Cuの析出により鋼を硬質化して成
形性を減じる。
【0021】また、Cuを添加する場合、中間工程であ
る熱延で割れが生じる場合があり、その場合Niを0.
03〜0.25%添加することが好ましい。下限値未満
では割れ防止効果がなく、上限値付近で効果は飽和す
る。
【0022】また、さらに、この鋼を厳しく成形する場
合などに二次加工脆性、あるいは縦割れと呼ばれる成形
欠陥を呈することがある。これは本鋼のような高純鋼で
は粒界にも固溶炭素等粒界強化元素がなくなり、粒界強
度が低下するため生じるもので、これを補うためにはB
を0.0001〜0.0010%添加する。下限値未満
ではその効果がなく、0.0010%を超えるとr(平
均)値と延性が大幅に劣化する。
【0023】本鋼の溶製は転炉で行なわれる。転炉精錬
後、真空脱ガスにより脱炭される。そして造塊・分塊ま
たは連続鋳造にてスラブとした後熱延される。熱延条件
は加熱:1050〜1250℃、圧延終了温度:880
〜950℃、巻取温度:600〜780℃程度である
が、より一層成形性を高めるには加熱温度≦1120
℃、巻取温度≧690℃とすることが望ましい。
【0024】熱延後、酸洗され続いて冷延されるが冷延
率は通常70〜85%であるが、本発明鋼では78%以
上の高冷延率とすることが成形性確保の点で好ましい。
焼鈍は箱焼鈍または連続焼鈍にて行なわれる。箱焼鈍で
は650〜750℃,5〜20h程度の条件が普通であ
るが、成形性をさらに上げるという意味からは700℃
以上の高温、10h以上の長時間が好ましい。
【0025】また、連続焼鈍では720〜870℃,
0.5〜3min が通常の条件であるが、830℃以上、
1.5min 以上の条件が好ましい。本発明鋼においては
最終的に大きな結晶粒を得てr(平均)値、伸びなどの
成形性を付与させるが、この意味からはより高温焼鈍の
可能な連続焼鈍法が好ましい。焼鈍後、調質圧延を行な
うが本鋼においては調質圧延率は、0.5%以下の最小
値にとどめることが、材質確保の点で好ましい。
【0026】本発明においては、上述した鋼成分でなる
冷延鋼板を母材とし、その表面に亜鉛を70%(質量割
合)以上含有する亜鉛系めっき層を形成させる。ここで
亜鉛系めっき層とは、純Znめっきや、Ni,Fe,C
o,Cr,Al,Mn,Cu,Sn,Pb,Cd,Mg
などの金属;SiO2 ,TiO2 ,Al2 3 ,Si
C,SiN,BaCrO4 などの微粒子を1種もしくは
2種以上含有する亜鉛系合金めっきもしくは亜鉛系複合
めっきを指す。
【0027】亜鉛以外の成分を含有する場合、亜鉛の含
有率が低すぎるとめっき層の犠牲防食作用が低下して耐
食性が損なわれたり、めっき層の硬質化により成形性が
低下するため、亜鉛70%以上が必要である。
【0028】亜鉛系めっき層の付着量については特に限
定されるものではないが、耐食性と成形性の観点から
は、10〜100g/m2 が好ましい。また、目的に応
じて2種類以上の成分系の異なるめっき層を重ねあわせ
た複層めっきの様態としてもよい。
【0029】これら亜鉛系めっき層の形成方法について
は、特に限定されるものではなく、電気めっき法、溶融
めっき法、化学めっき法、蒸着に代表される気相めっき
法などいずれの方法が用いられても差し支えないが、電
気めっき法と溶融めっき法は、冷延鋼板に連続的に高速
かつ安定してめっきを施せる点でより好ましい方法であ
る。
【0030】
【実施例】表1に示す鋼を転炉で溶製し、RH脱ガスで
脱炭した。このうち、No.A,B,C,Dが本発明例に
従った鋼である。No.E,F,G,H,Iはいずれも比
較例であり、No.Eの鋼はMn,Sが高く、No.FはP
が低く、No.GはPが高い。No.H及びIは従来の極低
炭素鋼及び低炭素鋼である。
【0031】これらの鋼を以下の条件で熱間圧延、冷間
圧延、連続焼鈍し、母材の冷延鋼板(板厚0.8mm)と
した。母材の機械的材質をJIS5号試験片を用いて調
べ、表2にまとめた。No.A〜Fの機械的材質は、従来
の極低炭素鋼であるNo.Hに匹敵するレベルである。
【0032】 熱間圧延 加熱温度;1100〜1135℃ 仕上温度;895〜918℃ 巻取温度;705〜730℃ 熱延板厚;4mm 冷間圧延、連続焼鈍 冷延板厚;0.8mm 連続焼鈍;850℃,1.8分 調質圧延;伸び率0.2〜0.4% その後、電気めっき法もしくは溶融めっき法で各種のめ
っきを施した。こうして得られためっき鋼板の機械的材
質及び耐食性を以下の方法で評価し、表3にまとめた。
【0033】(1)機械的材質 ・JIS5号試験片を用いて実施 ・評価基準 r(平均)値≧1.7かつ El≧46
%:○ r(平均)値<1.7またはEl<46%:× (2)耐食性 ・りん酸塩処理、カチオン電着塗装(膜厚20μm)を
行ない、クロスカットを入れて、下記の複合サイクル腐
食試験を100サイクル行ない、クロスカット部の板厚
減少量を測定 塩水噴霧(JIS Z2371)→ 乾燥 → 湿潤 → 冷凍 35℃,4hr 70℃,2hr 50℃,2hr −20℃,1hr ・評価基準 No.Hの極低炭素鋼を母材とし同一めっき
層を有するめっき鋼板の板厚減少量との差異 30%以上向上 :○ 10〜30%向上:△ ±10%の差異 :×
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】表3において、No.1〜41は電気めっき
法、No.42〜52は溶融めっき法でめっきを行なっ
た。No.46〜49は合金化溶融めっきである。備考欄
には本発明例と比較例の区別を記した。母材がNo.Eで
ある比較例は母材中のMn,Sが高いために、また母材
がNo.Fである比較例は母材中のPが低いために、いず
れも機械的材質は目標レベルにあるものの耐食性向上代
は30%未満と不十分である。母材がNo.Gである比較
例は母材中のPが高いために、機械的材質が目標レベル
に達しない。母材がNo.Iである比較例は機械的材質、
耐食性共にレベルが低い。母材がNo.A〜Dである本発
明例はいずれも機械的材質は目標レベルにあり、耐食性
向上代も30%以上と良好である。但し、No.41のよ
うに良質の母材を用いても亜鉛系めっき層の亜鉛分が少
ないと良好な結果が得られず、亜鉛分として70%以上
が必要である。
【0039】
【発明の効果】本発明は高成形性を有しかつ耐食性の優
れた冷延鋼板を母材とする成形性に優れた亜鉛系めっき
鋼板であり、高度の孔あき寿命と複雑な成形加工性を要
求される自動車用途に好適な防錆鋼板を提供することが
できる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C23C 14/16 C23C 14/16 18/48 18/48 (72)発明者 小山 一夫 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平4−246128(JP,A) 特開 平4−168246(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量割合で、 C :0.0030%以下、 N :0.0025%以下、 Si:0.02%以下、 Mn:0.03〜0.15%、 P :0.018〜0.045%、 S :0.005%以下、 Al:0.005〜0.035%、 Nb:0.005〜0.025%、 Ti:0.02%以下、Ti/N:2〜5 を含有し、 残部Fe及び不可避的不純物からなる冷延鋼
    板の表面に、亜鉛を70%以上含有するめっき層を設け
    たことを特徴とする成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
  2. 【請求項2】Cu:0.05〜0.35%、 B :0.0001〜0.0010% を含有することを特徴とする請求項1記載の成形性に優
    れた亜鉛系めっき鋼板。
  3. 【請求項3】Cu:0.05〜0.35%、 B :0.0001〜0.0010%、 Ni:0.03〜0.25% を含有することを特徴とする請求項1記載の成形性に優
    れた亜鉛系めっき鋼板。
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