JP2745427B2 - X線回折法による合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性評価方法 - Google Patents

X線回折法による合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性評価方法

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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、亜鉛めつき後に加熱処理を施して製造する
合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性をX線回折法を用い
てめつき厚さに影響されることなく非破壊且つ連続的に
評価することの出来るX線回折法による合金化亜鉛めつ
き鋼板の絞り成形性評価方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より亜鉛めつき鋼板の耐食性に加えて、塗装性,
塗膜密着性,溶接性及び加工性を付与した合金化亜鉛め
つき鋼板が製造され、様々な分野に使用されている。こ
の合金化亜鉛めつき鋼板は鋼板に溶融亜鉛めつき,電気
亜鉛めつき又は真空蒸着亜鉛めつきを施した後に加熱処
理を施し、亜鉛めつき層と鋼板素地とを合金化させて製
造されたものである。
このように鋼板に亜鉛めつきを施した後に加熱処理を
施した場合、合金化が進むにつれてFeとZnとの相互拡散
によりζ相(FeZn13),δ相(FeZn7),Γ相(Fe5Zn
21)が順次生成してめつき層中を表面から内部に向かつ
て成長する。従来から合金化亜鉛めつき鋼板の製造に際
しては、めつき層中の平均Fe濃度によつて合金化の程度
の管理がなされているが、このめつき層中の平均Fe濃度
はまた同時に合金化亜鉛めつき鋼板の品質特性を管理す
る指標としても使用されている。これは品質特性に密接
に関連するめつき層の構造(各相の分布)が平均Fe濃度
に対応するという考え方を前提としたものである。
しかしながら、本発明者等のこれまでの研究によれ
ば、めつき層中の平均Fe濃度は必ずしもめつき層の構造
と対応せず、その結果上記のようにめつき層中の平均Fe
濃度を指標とするのでは常に適正な品質特性の管理が出
来ないことが判つてきた。例えば、真空蒸着亜鉛めつき
鋼板と溶融亜鉛めつき鋼板とを例に採ると、これらに加
熱による合金化処理を施した後のめつき層中の平均Fe濃
度が両者共10%であつても、溶融亜鉛めつき鋼板では主
層のδ相の他にζ相が少なくてΓ相が充分に成長して
いるのに対し、真空蒸着亜鉛めつき鋼板では主層のδ
相の他にΓ相は存在せず厚いζ相の存在が認められるの
である。更に別の例では、同じ平均Fe濃度を有する合金
化溶融亜鉛めつき鋼板であつても、めつき原板鋼種がTi
添加鋼とAlキルド鋼とではζ相やΓ相の厚さに差がある
という事実もある。
これらの現象は、加熱によるFe−Znの合金化が非平衡
状態下での拡散に基づいて進行するために生じると考え
られる。従つてめつき層中の平均Fe濃度が同じであつて
もζ相やΓ相の厚さ等のめつき層構造が異なるため、め
つき層中の平均Fe濃度を指標として管理するためにはめ
つき原板鋼種やめつき条件等の厳しい同一化の条件を必
要とし、広く合金化亜鉛めつき鋼板の品質を管理するこ
とは著しく困難である。更に、めつき層中の平均Fe濃度
を化学分析法により測定するには、サンプリングのため
にめつき鋼板を裁断する必要があり、また分析に長時間
を要することから合金化処理へのフイードバツクが遅れ
るという欠点を有している。
ところで近年自動車車体の高防錆化の要請により合金
化亜鉛めつき鋼板の使用が増加してきており、このよう
な用途においては絞り成形が多くなされている。合金化
亜鉛めつき鋼板の品質とめつき層構造に関する従来から
の研究の結果、めつき層表面にζ相が多量に存在するめ
つき層構造では、ζ相は亜鉛めつき鋼板の最上層に生成
して比較的軟らかいため絞り成形性に問題のあることが
判つてきた。すなわち、めつき層表面にζ相が多量に存
在するめつき層構造の合金化亜鉛めつき鋼板は、絞り成
形時に金型との摺動抵抗が大きくなり鋼板の金型(ダイ
ス)内への滑り込みが阻害されて鋼板の切断や金型への
めつき層の焼付けを招く恐れがあるから、ζ相は少ない
方が好ましいのである。しかしながら、塗装性や塗膜密
着性の点ではζ相は必要である。従つて、用途によつて
合金化処理後に適度のζ相が残存していることが好まし
いのである。
このように、めつき層中のζ相の量は合金化亜鉛めつ
き鋼板の品質特に絞り成形性と密接に関連しており、絞
り成形性に優れた合金化亜鉛めつき鋼板を得るためには
合金化処理後の絞り成形性を評価しながら適度のζ相が
表面に残存するように合金化処理条件を調節しなければ
ならないが、前記したように従来からのめつき層中の平
均Fe濃度を指標とするのではめつき層表面のζ相の残存
量が不明であり、絞り成形性を向上させるために合金化
処理条件の調節に役立てることが出来ない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記従来の技術で使用されてきた指標の問題
点を解決し、絞り成形性の適切な評価値を設定して測定
したこの評価値を直ちに製造ラインにフイードバツクし
て優れた絞り成形性の合金化亜鉛めつき鋼板の製造を可
能とさせるために、製造ラインで操業しながら非破壊且
つ連続的に測定出来るように上記評価値を定めこれを指
標として絞り成形性の評価をめつき付着量の大小に影響
されることなく可能ならしめることを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
亜鉛めつき鋼板を合金化処理すると、めつき層の表面
からのη相の消滅後、ζ相,δ相,Γ相が順次成長す
る。ζ相の生成割合は他の相と共に合金化処理の程度に
応じて異なる。本発明者等はこのように合金化処理の程
度によつて各相の生成割合が異なる種々な亜鉛めつき層
のζ相についてX線回折法によるX線回折強度を調べた
結果、ζ相の厚さすなわち量の多少がその全X線回折強
度I(ζ)の大小と対応していることが判つた。そして
更に研究を進めた結果、ζ相の全X線回折強度I(ζ)
からそのバツクグラウンドのX線回折強度IB(ζ)を差
し引いて求めた真のX線回折強度であるI(ζ)−I
B(ζ)が全X線回折強度I(ζ)中に占める割合、す
なわち はめつき付着量の大小に関係無く製品の品質、すなわち
カツプ絞り試験による絞り込み深さを一定とした際にお
ける絞り成形前の一定の円板径と絞り成形後のフランジ
径との比(外径比)と良い相関を持つことを見出した。
そしてこれによつて製造ラインでも測定可能なζ相のX
線回折強度から算出して得られる上記割合を指標として
絞り成形性を評価することが可能となり、前記課題を解
決出来ることを究明して本発明を完成したのである。
以下に本発明方法を図面によつて詳細に説明する。
第1図はめつき付着量が40.6g/m2でめつき層中の平均
Fe濃度が8.81%の合金化溶融亜鉛めつき鋼板のζ相のX
線回折強度I(ζ)及びそのときのバツクグラウンドの
X線回折強度IB(ζ)を回折角度2θと共に示した図、
第2図は絞り成形性の試験方法を示す図、第3図は絞り
成形性の試験における外径比と本発明における評価値と
の関係を示し評価値を示す横軸には下にX線源としてCr
管球を用いた場合を又上にCo管球を用いた場合を示す図
である。
先ず本発明方法による合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成
形性評価方法の原理を合金化溶融亜鉛めつき鋼板を例と
して説明する。
第1図に示すように合金化溶融亜鉛めつき鋼板の格子
面間隔(d)が約1.26Åのζ相のX線回折強度I(ζ)
及びそのときのバツクグラウンドのX線回折強度I
B(ζ)を測定し、評価値 と合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性との関係を調べる
と、めつき付着量がX線回折強度の測定可能な100g/m2
以下の範囲でめつき付着量の大小に関係無く上記評価値
の増加は絞り成形性の悪化と相関を示し、めつき前の原
板と同等な絞り成形性を示す評価値を設定することが出
来る。この評価値がめつき付着量と無関係な理由は、め
つき付着量が多くなる程ζ相のX線回折強度I(ζ)は
大きくなるが、そのときのバツクグラウンドのX線回折
強度IB(ζ)もめつき付着量と相関して直線的に大きく
なるためである。従つて従来から合金化度の指標として
用いられているめつき層中の平均Fe濃度を使用せず、I
(ζ)及びIB(ζ)をX線回折法により測定し、これか
ら評価値 を算出して前記のように設定した所定の範囲内に合金化
処理条件を調節することによつて目的とする絞り成形性
を有する合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造が可能となる
のである。この方法は他のめつき方法による亜鉛めつき
鋼板の合金化の場合にも適用可能である。
なお、ζ相のX線回折強度I(ζ)を測定するに際
し、格子面間隔(d)が約1.26Å以外のζ相の結晶格子
面を用いた場合、またX線源として通常使用するCr以外
の管球を用いた場合でも、例えば第3図に示すように上
記評価値は変化するものの絞り成形性との相関関係が成
立することも確認している。
〔実施例〕
次に、本発明方法の実施例1〜7及び比較例1〜3に
より更に具体的に説明する。
合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造ラインにおいて操業
しながら、本発明方法を用いた。
この製造ライン中のめつきラインは、センジマー型の
無酸化炉方式の連続溶融めつきラインであり、めつき原
板として0.8mm厚×1,000mm幅のTi添加鋼(C:0.003%,T
i:0.08%,Si:0.016%,Mo:0.14%)を使用して50〜150m/
分のラインスピードで通板した。また合金化処理には直
火型バーナを鋼板の表裏のエツジ部からセンター部の位
置に複数個設置した合金化処理炉を使用し、上記各バー
ナへのガス流量を独立して制御した。各実施例,比較例
のめつき付着量はめつき金属の溶解炉中から引き出され
た鋼板にガスを吹き付けるガスワイピング装置における
ガスの流量調節によつて行つた。
X線回折強度の測定は以下に示す条件で行つた。
X線管球:Cr(平行ビーム光学系) 管電圧,管電流:40KV,70mA ソーラースリツト:0.6゜ フイルター:V 検出器:比例計数カウンター 格子面間隔:約1.26Å X線回折強度の測定は合金化溶融亜鉛めつき鋼板の表
裏とも板幅方向にトラバースを1分に1往復の割合で繰
り返しながら、片道毎に3個所で各1秒間づつ測定し
た。このようにして測定したζ相のX線回折強度I
(ζ)とバツクグラウンドのX線回折強度IB(ζ)とか
ら評価値 を算出し、上記合金化処理にフイードバツクして合金化
処理炉の雰囲気温度を調整することにより、上記評価値
が実施例1〜7については予め絞り形成性の良い合金化
亜鉛めつき鋼板について測定して判つている評価値の範
囲である0.35以下となるようにし、比較例1〜3につい
ては上記範囲外となるようにした。
このようにして各実施例,比較例毎に合金化溶融亜鉛
めつき鋼板の長さ2,000mのコイルを100個づつ製造し、
各コイルのトツプ部,ミドル部,エンド部の両サイドと
センター部とから試験片を採取して、その絞り成形性を
カツプ絞り試験による外径比によつて評価した。このカ
ツプ絞り試験は同一防錆油を使用して以下の条件で行つ
た。その概略は第2図に示してある。
試験片 絞り成形前円板の直径(D0):75mm 絞り成形に使用する鋼板の板厚:tmm 金型 絞り成形に使用するポンチ直径(d):40mm 絞り成形に使用するポンチ先端半径:5mm 絞り成形に使用するダイス肩部半径:5tmm 絞り成形時のシワ押え力:1,000kgf 試験後の状態 絞り成形により絞り込む絞り深さ:20mm 絞り成形後のフランジ部の直径:D1mm 外径比=D1/D0 その結果を次表に示す。
上表から評価値を上記範囲内に制御して合金化処理を
施した実施例1〜7では全試験片の殆ど全部(詳細には
99.9%)が絞り成形性「良」であつた。逆に評価値を上
記範囲外に制御して製造した比較例1〜3では試験片の
殆ど全部(詳細には99.9%)が絞り成形性「不良」であ
つた。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明に係るX線回折法による合
金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性評価方法によれば、め
つき直後に加熱処理(合金化処理)を施して製造する合
金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性を、ζ相のX線回折強
度I(ζ)とバツクグラウンドのX線回折強度IB(ζ)
とを測定してそれらから得られる評価値を指標として評
価するように構成したことにより、製造ラインにおいて
操業しながら非破壊的且つ連続的に、そしてめつき付着
量の大小変動に無関係に絞り成形性を評価できるのであ
る。そのため評価値を速やかに合金化処理条件にフイー
ドバツクして適正範囲内に制御することにより鋼帯の長
手方向全体に亘つて変わり無く絞り成形性に優れた合金
化亜鉛めつき鋼板を安定して製造することが出来るよう
になり、このことから出荷試験を省略することが出来る
ので省力化や製造コストダウン等の利益も得られると共
に、既存の合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性も容易に
判定することが可能となり、本発明の工業的価値が非常
に大きなものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図はめつき付着量が40.6g/m2でめつき層中の平均Fe
濃度が8.81%の合金化溶融亜鉛めつき鋼板のζ相のX線
回折強度I(ζ)及びそのときのバツクグラウンドのX
線回折強度IB(ζ)を回折角度2θと共に示した図、第
2図は絞り成形性の試験方法を示す図、第3図は絞り成
形性の試験における外径比と本発明における評価値との
関係を示し評価値を示す横軸には下にX線源としてCr管
球を用いた場合を又上にCo管球を用いた場合を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橘高 敏晴 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所内 (72)発明者 永谷 武 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 平5−45305(JP,A) 特開 平3−170853(JP,A) 特開 昭52−123935(JP,A) 特開 昭62−43546(JP,A) 特開 昭58−190747(JP,A) 特開 昭62−59844(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】合金化亜鉛めっき鋼板のFe−Zn金属間化合
    物相のうちのζ相のX線回折強度I(ζ)とバックグラ
    ウンドのX線回折強度IB(ζ)とから算出される評価値 を指標として絞り成形性を評価することを特徴とするX
    線回折法による合金化亜鉛めっき鋼板の絞り成形性評価
    方法。
JP1308916A 1989-11-30 1989-11-30 X線回折法による合金化亜鉛めつき鋼板の絞り成形性評価方法 Expired - Lifetime JP2745427B2 (ja)

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