JP2619550B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関
し、特に、Tiを含有する極低炭素冷延鋼板を母材として
使用して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する時に生ず
る特有の白筋状表面欠陥を効果的に防止することができ
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するもので
ある。
<従来の技術> 溶融亜鉛めっき鋼板は、その優れた耐食性により、各
方面で広く使用されている。特に、溶融亜鉛めっき後の
鋼板を引き続き加熱合金化処理によって母材鋼板のFeを
めっき層に拡散させてZnと合金化せしめた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板は、合金化処理を行わない溶融亜鉛めっき
鋼板に比べ、スポット溶接性や化成処理性が良好であ
り、塗装後の耐食性がすぐれることから、近年、自動車
車体の内・外板向け等に用途が著しく拡大しつつある。
ところで、自動車車体等のように厳しい成形加工を受
ける部材には、従来から、深絞性の優れた極低炭素冷延
鋼板が使用されている。この極低炭素冷延鋼板は、鋼板
の深絞性を阻害する鋼中のCを可及的に低減したうえ
に、さらに、微量のTiを添加して、固溶Cを固定した成
分系を基本とし必要に応じて他の添加成分を加えて強度
や溶接性などの性質を改善した成分系が知られている。
このような極低炭素冷延鋼板を前述した合金化溶融め
っき鋼板の母材として使用し、深絞性と耐食性がともに
優れた表面処理鋼板を生産する試みがなされてきた(例
えば特開平1−184227号公報)。
<発明が解決しようとする課題> 従来より、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造にはゼン
ジマー式のめっき設備が用いられており、母材鋼板の加
熱処理にあたっては、まず無酸化炉で鋼板上の油分を燃
焼除去したのちにH2とH2等の不活性ガスよりなる循環雰
囲気中で加熱還元されめっき浴に導かれる。めっき後に
はガスワイピングにより目付量が調整され、その後カッ
プバーナー等により加熱合金化され、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板が製造されていた。
この方法によれば、加熱還元処理に先立って予熱炉と
して無酸化炉を用い鋼板表面の油分を燃焼除去するの
で、鋼板予熱が鋼板のクリーニングを兼ね経済的にすぐ
れている。
しかし、上記の無酸化炉を有するめっき設備で前述し
たTi添加した極低炭素冷延鋼板を処理したところ、得ら
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面に、白筋状の表面
欠陥が発生し、製品の外観品質が著しく損なわれるにい
たった。
したがって、本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造にさいし、特にTiを含有する極低炭素冷延鋼板を母
材として使用して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造すと
きに生ずる特有の白筋状表面欠陥を効果的に防止するこ
とができる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供
することを目的とする。
<発明の構成> 本発明者らは、Ti添加した極低炭素冷延鋼板を合金化
溶融亜鉛めっきした場合に、何故、前述の白筋状の表面
欠陥が発生するのかを詳細に調査した結果、以下の知見
を得るに到った。
すなわち、鋼中Tiが酸化によって鋼板表面に濃化し易
い元素であるために、冷間圧延仕上がりまでの間ならび
に溶融亜鉛めっき設備の無酸化炉内での加熱により、表
面に筋状の濃化むらを起こし、溶融亜鉛めっき時にはめ
っき浴中のAlと鋼板との反応に影響を及ぼし、Zn層とFe
との界面に生成するFe−Zn−Al合金相に筋状のむらを生
じる。このため、めっき後の合金化時に、FeのZn層内へ
の拡散速度が異なり、筋状の合金化むらを起こし、外観
上筋状の模様となる。
本発明は、かかる現象の解明に基づいてなされたもの
であって、その要点とするところは、 Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有する極低炭素
冷延鋼板を、連続式溶融亜鉛めっき設備を用いて加熱処
理し、溶融亜鉛めっきを行い、引き続き加熱合金化を行
って合金化溶融亜鉛めっきを鋼板を製造するに際し、 (a)母材鋼板を加熱処理前に、脱脂および酸洗減量0.
2g/m2以上の酸洗を行うこと、 (b)加熱処理は、還元性ガス雰囲気内で行うこと、 (c)溶融亜鉛めっきを行うめっき浴に侵入する際の鋼
板温度を380℃以上、めっき浴温度以下とすること、 (d)溶融亜鉛めっきを行うめっき浴が0.12重量%以上
0.20重量%以下のAlを含有すること、 (e)めっき後の加熱合金化処理時のめっき層中へのFe
の拡散量を7重量%以上重12重量%以下とすること 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。
ここに、Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有する
極低炭素冷延鋼板は具体的には下記組成からなるもので
あるのが好ましい。
(I)C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
(II)C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
(III)C:0.05重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
(IV)C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
(V)C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 P:0.02重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
(VI)C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 P:0.02重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の対象とする母材鋼板はTiを0.01重量%以上0.
1重量%以下含有する極低炭素冷延鋼板である。その理
由は、本発明が、この成分系の鋼板を合金化溶融亜鉛め
っきしたときに発生する特有の白筋状表面欠陥の発生の
防止を目的とするものだからである。
その組成の具体的な例は前述した6通りのものが好ま
しい。全成分系に共通するC、Al、Tiの組成限定理由は
以下の通りである。
Cは鋼板の絞り加工性(伸び、r値)を阻害するので
極力低減するのが好ましく、0.005重量%以下で良好な
絞り加工性が得られる。
AlはTiを溶鋼中に添加する際、これらの酸化損失を防
止するために0.01重量%以上必要であるが、0.1重量%
を超えて添加しても効果は飽和し経済的でない。
Tiは鋼の絞り性に悪影響を及ぼすCおよびNをTiC、T
iNとして固定するために添加するものである。Ti:0.01
重量%未満ではその効果が不十分であり、0.1重量%を
超えて添加しても効果が飽和し経済的でない。
前述の(II)〜(VI)の成分系で添加するNb、B、P
の添加理由とその組成限定理由を述べる。
Nbは鋼板の伸びおよびr値の面内異方性をなくし、絞
り加工に一層適した材質にするために添加する。Nb:0.0
01重量%未満では、その効果が不十分であり、0.05重量
%を超えて添加すると効果は飽和し、むしろ伸びが減少
し経済上また性能上好ましくない。
Bは鋼板の脆性改善効果と高温強度アップによる溶接
性改善効果を付与するために添加する。また、BはPの
粒界偏析を防止し、P添加時の鋼板の脆性劣化を防止す
るはたらきをも有する。0.0002重量%未満ではその効果
が不十分であり、0.003重量%を超えて添加すると鋼板
の伸びとr値が減少し性能上好ましくはい。
Pは絞り性を阻害せずに鋼板の強度を向上するはたら
きをもつ。Pは0.02重量未満ではその効果は不十分であ
り、0.1重量%を超えて添加すると鋼板の脆性を著しく
損なうので好ましくない。
上記成分の冷延鋼板を加熱処理−めっき−加熱合金化
処理を経て合金化溶融亜鉛めっき鋼板とするが、先ず母
材鋼板を加熱処理する前に、脱脂および酸洗減量0.2g/m
2以上の酸洗を行う。脱脂は鋼板表面をクリーンにし次
の酸洗を効率良く行うために必要であり、その方法はア
ルカリ脱脂、電解脱脂、トリクレン等の溶融脱脂のいず
れを用いてもよい。また酸洗は鋼板表面の錆等を除去
し、同時に、Ti等の元素の表面濃化層も除去するために
行うものであり、これらの除去を十分ならしめるため
に、酸洗減量0.2g/m2以上の酸洗を行うことが必須であ
る。酸洗浴としては、硫酸浴、塩酸浴のいずれを用いて
も良い。
脱脂、酸洗した鋼板を加熱処理するにあたっては、無
酸化炉を使用せず、還元性ガス雰囲気内で行う。この理
由は、無酸化炉の様な非還元性雰囲気で加熱処理する
と、鋼板表面の酸化が起こり、Tiが鋼板表面に濃化し、
酸洗の効果を滅却してしまうためである。
加熱処理を行った母材鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬
してめっきするにあたり、めっき浴に侵入する際の鋼板
温度を380℃以上でかつ、めっき浴温度以下とする。め
っき浴の温度はワイピングによる目付け量調整の容易さ
とZnの蒸散防止の観点から通常の溶融亜鉛めっき浴と同
様の440〜500℃とするので、鋼板温度が380℃未満で
は、鋼板と亜鉛めっき浴のなじみが悪く不めっきを起こ
しやすく、また、鋼板付近の浴温が下がりすぎワイピン
グ不良となりやすい。また、侵入板温を浴温以下とする
ことによって、鋼板付近のFe−Alの飽和溶解度を下げ過
飽和状態に維持し、鋼板とめっき浴の反応以前に均一な
Fe−Al−Zn層を析出させ、めっき時点のFe−Al−Zn層に
おける筋状のむらを生成させにくくすることができる。
溶融亜鉛めっきを行うめっき浴には0.12重量%以上0.
20重量%以下のAlを含有させることが必要である。浴中
Alを0.12重量%以上とすることにより、溶融めっき時な
らびに加熱合金化処理時に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
のパウダリング性を劣化させるΓ相の生成を最小にする
ことができるが、一方、0.20重量%を超えてAlを含有さ
せると、めっき層と鋼板の合金化が著しく遅くなるの
で、生産性を損ない好ましくない。
めっき後の加熱合金化処理においてはめっき層中への
Feの拡散量を7重量%以上12重量%以下とする。Fe:7重
量%未満ではめっき層の耐食性が不足したり、溶接性が
損なわれる。またFe:12重量%を超えるまで合金化をお
こなうとめっきと鋼板界面のΓ相の生成量が過大となる
ため合金化溶融亜鉛めっき鋼板のパウダリング性を劣化
させ好ましくない。
<実施例> 以下に本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明す
る。
(実施例1) 表1に示したA〜Fの各組成の冷延鋼板(板厚0.7m
m)を表2に示す条件で脱脂、酸洗後、引き続き、還元
焼鈍処理したのち、溶融めっき浴に浸漬し、ガスワイピ
ングして目付け量調整し、さらに加熱合金化処理して合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。得られた鋼板のめ
っき外観、耐食性、溶接性、プレス加工性を下記によっ
て評価した。
めっき外観 製造されためっき鋼板をライン出側で目視検査し、白
筋模様の検出された部分のコイル全長に占める割合が1
%未満のものを○、1%以上、3%未満のものを△、3
%以上のもの、不めっきが検出されるものもしくは合金
化不十分でη相(純亜鉛相)がめっき表面に観察される
ものを×と判定した。
塗装後耐食性 製造されためっき鋼板にリン酸塩化成処理し、さらに
カチオン電着塗装を20μm行った後にクロスカットを入
れ塩水噴霧試験を480時間行いクロスカット部からのブ
リスター発生幅によって下記のように判定した。
2mm未満のもの ○ 2mm以上、4mm未満のもの △ 4mm以上のもの × 溶接性 Cu−Cr合金製のDR型先端5mmφの電極を用い、初期加
圧15cycle、通電12cycle、保持3cycle、加圧力230kgf、
溶接電流10kA、打点速度1.5秒/打でスポット溶接を行
い、100打点ごとに3枚溶接部を剥がし、形成ナゲット
径が (ただしtは板厚)を切る打点数によって下記のように
判定した。
2000点以上のもの ○ 1200点以上、2000点未満のもの △ 1200点以上のもの × プレス加工製 33mmφポンチを用いて平底円筒試験を行い、絞り比2.
0で絞り、その際の1カップあたりのめっきの剥離量に
よって、下記のように判定した。
20mg未満のもの ○ 20mg以上、60mg未満のもの △ 60mg以上のものまたは絞りぬけなかったもの × 本発明の方法によって製造した合金化溶融亜鉛めっき
鋼板は、比較例に比べて、白筋模様もなくかつ耐食性、
溶接性ならびにプレス加工性のいずれにおいてもすぐれ
た性能を具備したものであった。
<発明の効果> 以上、詳述したように、本発明方法によれば、Tiを含
有する極低炭素冷延鋼板に合金化溶融亜鉛めっきを施し
た際に問題となっていた白筋状の表面欠陥をなくすこと
が可能となった。したがって、深絞性の優れた上記鋼板
を、高度の耐食性を要求される用途に広く適用すること
が可能となり、その、産業上の有用性は絶大である。
フロントページの続き (72)発明者 大和 康二 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (72)発明者 花沢 利健 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平2−11745(JP,A) 特開 昭61−56245(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板を、連続式溶融亜鉛めっき設備を用
    いて加熱処理し、溶融亜鉛めっきを行い、引き続き加熱
    合金化を行って合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに
    際し、 (a)母材鋼板を加熱処理前に、脱脂および酸洗減量0.
    2g/m2以上の酸洗を行うこと、 (b)加熱処理は、還元性ガス雰囲気内で行うこと、 (c)溶融亜鉛めっきを行うめっき浴に侵入する際の鋼
    板温度を380℃以上、めっき浴温度以下とすること、 (d)溶融亜鉛めっきを行うめっき浴が0.12重量%以上
    0.20重量%以下のAlを含有すること、 (e)めっき後の加熱合金化処理時のめっき層中へのFe
    の拡散量を7重量%以上12重量%以下とすること を特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
  3. 【請求項3】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
  4. 【請求項4】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.05重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
  5. 【請求項5】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
  6. 【請求項6】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 P:0.02重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
  7. 【請求項7】Tiを0.01重量%以上0.1重量%以下含有す
    る極低炭素冷延鋼板が、下記組成からなるものである、
    請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 C:0.005重量%以下 Al:0.01重量%以上0.1重量%以下 Ti:0.01重量%以上0.1重量%以下 Nb:0.001重量%以上0.05重量%以下 P:0.02重量%以上0.1重量%以下 B:0.0002重量%以上0.003重量%以下 その他不可避的不純物およびFe。
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