JP2695260B2

JP2695260B2 - プレス成形性に優れた合金化溶融Ｚｎめっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2695260B2
Application number: JP32720389A
Authority: JP
Inventors: 日出夫高村; 顕安田; 肇木村
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH03191047A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、自動車車体用表面処理鋼板として使用され
る、めっき外観が美麗でかつプレス成形性に優れた合金
化溶融Znめっき鋼板に関するものである。

＜従来の技術＞一般的に、合金化溶融Znめっき鋼板は、溶融Znめっき
を施した後、合金化炉でZnの融点以上に加熱してめっき
層をFeとZnの合金、即ち鋼板側からΓ、δ_１、ζの各相
からなる合金層としたものである。この合金化溶融Znめ
っき鋼板は、優れた塗装後耐食性及び溶接性を兼備して
いるため、自動車、家電、建材用素材として多用されて
いる。家電、建材等では比較的軽度の加工で使用される
が、自動車等では厳しい絞り加工が行われる。また、車
体の安全性向上、車体重量軽減等から、この絞り加工性
と共に高強度を兼ね備えた鋼板の要求が強まっている。
このため、自動車用として高強度、高加工性を必要とす
るものについては、低炭素鋼に高強度をもちプレス成形
性を付与する目的で、Ti及びNb等、更に、これにＰを添
加した冷延鋼板で対処しているのが一般的である。

しかし、このＰ添加鋼板は、一般の冷延鋼板に比べめ
っき条件（鋼板表面の酸化状態や露点、浴中Al、浸入板
温等）の影響も受けやすく、合金化処理で合金化の進行
が遅滞し、パウダリング不良や焼けむらが発生しやす
い。

溶融Znめっき鋼板の製造においては、生産性の向上あ
るいは設備のコンパクト化が可能なこと等の点から、無
酸化炉又は酸化炉（以下NOFと呼ぶ）を具えたゼンジマ
ー方式が主流である。この方式は無酸化炉あるいは酸化
炉で鋼板表面を弱酸化し、その後還元焼鈍してZnめっき
することを特徴としているが、上記に述べたＰ添加鋼板
は、このNOFを具えたゼンジマー方式では、一層めっき
条件の影響を受けやすく、高品質な合金化溶融Znめっき
鋼板を得るための合金処理範囲が狭い。

Ｐ添加鋼板の合金化溶融Znめっき鋼板の製造に関し、
例えば特公昭64−11111号公報に開示してあるように、
浴中Al濃度と浴温を鋼中Ｐ、Si量によって規制し、合金
化速度をコントロールする方法や特公平１−28097号公
報のように、浴中Al濃度と鋼中Ｐ濃度の関係式を求め、
得られた係数がある値以下となるように、Al濃度を調整
してめっきし、１次、２次の合金化処理をしてめっき加
工性、化成処理性を改善する方法等が提案されている。

＜発明が解決しようとする課題＞上記のように、Ｐ添加鋼板は、一般の冷延鋼板に比べ
めっき条件（鋼表面の酸化状態や雰囲気ガスの露点、浴
中Al、浸入板温等）の影響を受けやすく、合金化処理で
合金化の進行が遅滞し、パウダリング不良や焼けむらが
発生しやすい。即ち、自動車用として高品質な合金化溶
融Znめっき鋼板を得るための合金化処理範囲が狭いとい
う問題点がある。

また、前記の特公昭64−11111号公報、特公平１−280
97号公報に提案されている対策によって、ある程度めっ
き特性は改善されるものの、浴温の制御あるいは１次、
２次の合金化処理は、実ライン操業において生産性が劣
るという欠点がある。

本発明は、このような問題を解決した合金化溶融Znめ
っき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞Ｐ添加鋼を素材とした合金化溶融Znめっき鋼板は、め
っき外観が劣り、安定したパウダリング性が得られにく
い。これはＰ添加鋼板は鋼中Ｐが高いこと、まためっき
時の焼鈍過程で鋼板表面にＰが濃化することに起因する
と推定された。本発明は、この知見に基づいて完成した
ものである。

即ち本発明は、C:0.02wt％以下、Si:0.1wt％以下、M
n:0.7wt％以下、P:0.2wt％以下、N:0.01wt％以下、Al:
0.10wt％以下、Tiを単独又はTiとNbを合計で0.1wt％以
下を含有する冷延鋼板表面に溶融Znめっき後、合金化処
理を行う合金化溶融Znめっき鋼板の製造方法において、
鋼板を酸化炉又は無酸化炉を経ることなく、H₂15％以
上、露点＋５℃以下の還元性雰囲気中で、700〜900℃の
温度で焼鈍後、0.10〜0.14wt％のAlを含有する溶融Znめ
っき浴中で、鋼中Ｐ含有量に応じた下式の浸入板温Ｔで
溶融Znめっき後、合金化処理を行うことを特徴とするプ
レス成形性に優れた合金化溶融Znめっき鋼板の製造方法
である。

（500P＋480）−20≦Ｔ≦（500P＋480）＋20 但し、T:浸入板温 ℃ P:鋼板中Ｐ含有量 wt％＜作用＞以下に本発明を具体的に説明する。まず、素材成分の
限定理由について詳述する。

C:Cは鋼中に不可避的不純物元素として含有され、鋼
板のプレス成形性を阻害する元素である。Tiを添加しTi
Cとして鋼中に固定されれば、その害は著しく軽減され
るものの0.02wt％超では、TiCとしてＣをを固定するの
に必要なTi量が増し、かつ多量にTiCが鋼中に分離する
ことによる材質劣化が著しいため0.02wt％以下とする。

Si:一般に鋼中Siは溶融金属との濡れ性を阻害し、不
めっき欠陥の発生を助長する。0.1wt％超含有すると不
めっき欠陥が発生しやすくなるので、Siの上限は0.1wt
％とする。

Mn:Mnは鋼板の強度を確保する固溶強化元素とし添加
するが、Ｐと共存する場合、Mnを0.7wt％超えて添加す
ると、伸びの減少が著しくなるので0.7wt％以下に限定
した。

P:PもMnと同様、固溶強化元素として添加するが、0.2
wt％を超えると鋼板の脆化（加工性の劣化）が起こるの
で、上限を0.2wt％とした。

N:NもＣと同様、鋼中に不可避的不純物として含有さ
れ、かつ鋼板のプレス成形性を阻害する。Ti及びTi＋Nb
添加鋼ではTiNとして固定されており、プレス成形性を
阻害することはないが、ＮをTiNとして固定するために
必要なTi添加量が増大しコストアップとなる。したがっ
てＮを0.1wt％以下とする。

Al:Alは鋼中にTi又はNbを添加する際に脱酸剤として
使用することにより、Ti、Nbの歩留り向上と清浄な表面
を得るため有効である。しかし、Alが0.1wt％超では鋼
板の延性が劣化するため0.1wt％以下とする。

Ti:Tiを鋼中に添加することにより、Ｃ、Ｎをそれぞ
れTiC、TiNとして固定し、これら不純物元素が鋼板のプ
レス成形性に及ぼす悪影響を消滅せしめ、高い延性と高
値を有する鋼板を製造することが可能である。しか
し、0.1wt％超のTiを添加すると、合金化処理における
焼けむら発生の原因となるので上限を0.1wt％とする。

Nb:NbもTiと同様な働きをし、高い延性と高値を得
るのに必要な元素である。Nbの添加量は特に規制しない
が、Nb＋Tiが0.1wt％超になると、常温で鋼板の延性が
低下しプレス成形性を阻害するので、Nb＋Ti添加量とし
て0.1wt％以下に限定する。

以上述べたＰ添加鋼板を素材に、H₂15％以上、露点＋
５℃以下の還元性雰囲気中で700〜900℃の温度で焼鈍
後、0.10〜0.14wt％のAlを含むZnめっき浴で、鋼中Ｐ量
に応じて、（500P＋480）−20≦Ｔ≦（500P＋480）＋20
（T:浸入板温℃、Ｐ＝鋼中Pwt％）の浸入板温でめっき
し、合金化処理すれば、めっき外観ならびに耐パウダリ
ング性の優れた合金化溶融Znめっき鋼板が得られる。

既に述べたように、Ｐ添加鋼板は一般の冷延鋼板に比
べ合金化の進行が遅滞し、パウダリング不良や焼けむら
が発生しやすい。

これらの現象が起こる理由についてはまだ十分解明さ
れていないが、めっき層を調べると、鋼板表面にＰが濃
化し、しかも健全なAl富化層が形成されていないことが
わかった。Ｐ添加鋼板を素材にした合金化溶融Znめっき
鋼板が安定製造できないのは、直接的にはＰ濃化に起因
したAl富化層の形成不全によると推定された。これか
ら、Ｐ添加鋼板をNOFを保有するゼンジマー方式でZnめ
っきすると、NOFおよび続く還元焼鈍の露点によって
は、Ｐは鋼板より酸化雰囲気である鋼板表面に濃化し、
結果的に不健全なAl富化層の形成に至ったと考えられ
る。そこでＰ添加鋼板は、鋼板素面に酸化膜をできるだ
け形成しないことが有利と考え、NOFを経ることなく、H
₂15％以上、露点＋５℃以下の還元雰囲気中で700〜900
℃の温度で焼鈍し、0.10〜0.14wt％を含有するZnめっき
浴で鋼中Ｐ量によって管理した浸入板温でめっきし、合
金化処理すれば、めっき外観、耐パウダリング性の優れ
た合金化溶融Znめっき鋼板が安定して製造できる。

還元焼鈍の雰囲気がH₂15％未満、露点＋５℃超の低H₂
濃度高露点では鋼中Ｐにとっては酸化領域になりやすい
こと、また、焼鈍温度を700〜900℃に限定したのは、70
0℃未満では再結晶が不充分となり、900℃超では、相変
態し、値の劣化、延性の低下が起こるためである。

浴中Alは、一般の冷延鋼板と同じ0.10〜0.14wt％、即
ち、浴中Al濃度は変えずに、鋼中Ｐ量によって浸入板温
を調整することでＰ添加鋼板の合金化条件を見出したも
のである。浴中Alを下限0.10wt％としたのは、この濃度
未満ではめっき時にГが形成しやすく、合金化溶融Znめ
っき鋼板とした時にパウダリング性が著しく劣るためで
ある。

また、浸入板温Ｔが（500P＋480）−20℃（P:鋼中Pwt
％）未満では、Al富化層が必要以上に厚く形成しやす
く、また（500P＋480）＋20℃超では、逆にAl富化層が
不均一に形成しやすく、結果的にめっき外観、耐パウダ
リング性の優れた合金化処理範囲が著しく狭くなる。

以上述べたように、Ｐ添加鋼板を素材に合金化溶融Zn
めっき鋼板を製造するには、還元焼鈍温度、雰囲気ガス
を管理し、浴中Al濃度を変えずに鋼中Ｐ量に応じて浸入
板温を調整すれば、めっき外観及び耐パウダリング性に
優れた製品が得られる。

＜実施例＞本発明の実施例を以下に説明する。

第１表に示す素材組成のＰ添加鋼板を用いて、還元性
雰囲気中で鋼中Ｐ量に応じて浸入板温を変えてZnめっき
した場合のAl富化層及びめっき密着性の調査結果を第２
表に、また第２表と同一条件でめっき後合金化処理して
同様にめっき特性（めっき層構造、Fe％、パウダリング
性）を調べた結果を第３表に示した。

＜発明の効果＞近年、自動車用表面処理鋼板として塗装後耐食性及び
溶接性等が優れている合金化溶融Znめっき鋼板の使用が
増大しており、Ｐ添加鋼板は、合金化処理溶融Znめっき
鋼板としてめっき外観が損なわれ、安定したプレス成形
性が得られにくいが、以上説明したように、本発明によ
るめっき条件でめっきし合金化処理すれば、自動車用表
面処理鋼板として高品質合金化溶融Znめっき鋼板の製造
が可能であり、これによって益々需要拡大が期待でき
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.02wt％以下、Si:0.1wt％以下、Mn:0.7
wt％以下、P:0.2wt％以下、N:0.01wt％以下、Al:0.10wt
％以下、Tiを単独又はTiとNbを合計で0.1wt％以下を含
有する冷延鋼板表面に溶融Znめっき後、合金化処理を行
う合金化溶融Znめっき鋼板の製造方法において、鋼板を
酸化炉又は無酸化炉を経ることなく、H₂15％以上、露点
＋５℃以下の還元性雰囲気中で、700〜900℃の温度で焼
鈍後、0.10〜0.14wt％のAlを含有する溶融Znめっき浴中
で、鋼板中Ｐ含有量に応じた下式の浸入板温Ｔで溶融Zn
めっき後、合金化処理を行うことを特徴とするプレス成
形性に優れた合金化溶融Znめっき鋼板の製造方法。（500P＋480）−20≦Ｔ≦（500P＋480）＋20 但し、T:浸入板温 ℃ P:鋼板中Ｐ含有量 wt％