JP3132406B2

JP3132406B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法

Info

Publication number: JP3132406B2
Application number: JP09033419A
Authority: JP
Inventors: 雅彦堀; 俊夫中森; 啓司三木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH1081948A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、とくに自動車用の
高強度の鋼板として好適な、めっき層の密着性に優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、建材などの産業分野にお
いて合金化溶融亜鉛めっき鋼板が広く用いられている。
その理由は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は溶接性、塗装
性、耐食性、経済性等にすぐれているからである。自動
車用鋼板には、安全性や軽量化を推進するためにプレス
成形性のよい高強度鋼板も要望されている。このため、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板としてはこれらの諸性能を総
合的に満たせるものが望まれている。

【０００３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、通常、溶融
亜鉛めっきした鋼板を、合金化熱処理炉で５００〜６０
０℃に加熱して３〜６０秒間保持することによって製造
される。この合金化処理によって、めっき層であるＺｎ
層は、通常、８〜１２重量％のＦｅを含むＦｅ―Ｚｎ合
金層となる。このＦｅ−Ｚｎ合金層となっためっきの付
着量は、通常、鋼板の片面当たり２０〜７０ｇ／ｍ² で
ある。

【０００４】合金化溶融亜鉛めっき鋼板を自動車の車体
部品に用いる場合には、耐パウダリング性と耐チッピン
グ性が問題になる。パウダリングは、プレス加工時など
に鋼板が圧縮変形を受ける領域でめっき層が粉状になっ
て剥離する現象である。パウダリングが生じると、その
部分の耐食性が劣化するばかりでなく、剥離しプレス金
型に付着した粉末が成形品の表面疵の原因になる。パウ
ダリングが生じないようにするために、亜鉛付着量を少
なくしたり、めっき浴中のＡｌ濃度を制限したり、合金
化条件や合金化度を制限するなどの対策がとられてい
る。

【０００５】チッピングは、たとえば自動車が走行中に
石はねなどを起こした際、その石が持っている衝撃的な
力が車体の塗装面に加わり、母材の表面からめっき層が
剥離する現象である。チッピングは寒冷な環境で顕著に
なる現象である。

【０００６】パウダリングもチッピングもめっき層の密
着性に関わる問題である。このため従来は、耐パウダリ
ング性を向上させることによって耐チッピング性も改善
されると考えられてきた。しかしながら耐パウダリング
性を向上させても必ずしも耐チッピング性が改善される
とは限らない。

【０００７】従来の耐パウダリング性の改善は、上述し
たように、主としてめっき層の性質の改善に主体がおか
れていた。これに対し、チッピング性は主としてめっき
層と母材との界面に原因している。このため、耐チッピ
ング性を改善するには母材とめっき層との界面での密着
性を向上させる必要がある。

【０００８】めっき層と母材との境界層に着目して密着
性を改善しようとした例として特開平２―９７６５３号
公報に開示された方法がある。この公報には、合金めっ
き層との境界部の母材表面の結晶粒界に亜鉛が侵入し拡
散した組織を持つ鋼板の発明が提示されている。この鋼
板は、溶融亜鉛めっき浴のＡｌ濃度を通常よりもかなり
高く設定してめっきを行い、通常よりも高温で合金化処
理することによって製造される。一般的には、溶融亜鉛
めっき浴のＡｌはめっき層と母材との界面におけるＦｅ
―Ｚｎ合金の生成を抑制するために添加される。このた
め、Ａｌ濃度が高いめっき浴を用いると、通常に比べて
高温で長時間の合金化処理が必要になる。高温で合金化
すると耐パウダリング性が損なわれやすく、処理時間が
長くなると生産性が阻害される。また、耐パウダリング
性の向上には有効とされているが、耐チッピング性に対
する効果は明らかではない。

【０００９】安価に強度を向上できるので広く用いられ
ているＰは合金化溶融亜鉛めっき鋼板の耐チッピング性
を著しく損なう。Ｐ含有量が高い鋼では母材の結晶粒界
でのＺｎの反応性が乏しくなることが一般的に知られて
いる（例えば、鉄と鋼、１９８２年、第９号、ｐ．１３
９７〜１４０３）。このため、Ｐ含有量が高い鋼では母
材の結晶粒界へのＺｎの浸入によるめっき層の密着性の
向上は期待できない。特開平６―８１０９９号公報には
耐チッピング性に有害なＰ含有量を０．００７重量％以
下に制限し、かつ、めっき層との境界部の母材の表面粗
さを粗くして密着性を高めた鋼板の発明が提示されてい
る。しかし、この鋼板では、鋼板の強度を高めるために
Ｐの代りにＳｉとＭｎを用いている。Ｐの含有量を低く
制限し、ＳｉとＭｎの含有率を高めるのは母材を経済的
に高張力化する観点から好ましい手段とはいえない。

【００１０】GALVATECH '95 COFERENCE PROCEEDINGS
（１９９５年９月）、ｐ．３４３〜３５３およびｐ．７
５３〜７５９には、極低炭素Ｔｉ添加鋼にＳｉを含有さ
せると母材の結晶粒界へのＺｎの浸入が促進されてめっ
き層と母材の鋼との界面での密着性が向上することが述
べられている。しかしながらこの文献で開示されている
技術は軟質なＩＦ鋼を対象としたものであり、自動車外
装用に要望がある強度が高いＰ添加鋼については言及さ
れていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、とくに自動車用の高強度の鋼板として好適
な、めっき層の耐パウダリング性および耐チッピング性
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびその製造方
法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記の
（１）に記載の合金化亜鉛めっき鋼板、および（２）、
（３）に記載のその製造方法にある。

【００１３】（１）母材の化学組成が、重量％でＣ：
０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３〜０．３％、Ｍｎ：
０．０５〜２％、Ｐ：０．０２０〜０．１５％、Ａｌ：
０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、
Ｎｂ：０．１％以下、Ｂ：０．００５％以下、残部はＦ
ｅおよび不可避的不純物からなり、合金化しためっき層
との境界部の母材表面の平均結晶粒径が１２μｍ以下で
あることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

【００１４】（２）母材の鋼板を、水素を含む高温の雰
囲気中で還元処理し、還元後の冷却過程で、６００℃か
ら５００℃までの温度範囲に１０〜１２０秒間滞留させ
た後溶融亜鉛めっき浴に浸漬させ、さらに４２０℃から
４８０℃までを２０℃／秒以上で合金化温度に加熱して
合金化処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

【００１５】（３）還元処理する前の母材の表面を１〜
８ｇ／ｍ² 研削除去した母材を用いることを特徴とする
上記（２）に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法。

【００１６】本発明者らは、経済性に優れたＰ添加高張
力鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の密着性、
特に耐チッピング性を改善する方法を検討した。本発明
は、これらの検討の結果得られた、以下に述べるような
新たな知見を基にして完成されたものである。

【００１７】合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層に接
する母材表面の結晶粒径が小さいほど耐チッピング性が
優れる。目標とする耐チッピング性を得るには母材表面
の結晶粒径を平均値で１２μｍ以下の細粒にする必要が
ある。従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材表面の結
晶粒径は２０〜３０μｍの場合が多い。密着性を望まし
い水準にするには母材表面の結晶粒径を従来の製品の１
／２〜１／３程度以下に小さくしなければならない。結
晶粒の細粒化は焼鈍温度の低下や細粒化に効果がある他
の元素を添加することで可能である。しかし、母材全体
の結晶粒径を細かくすると成形性が損なわれる。このた
め、単純に母材全体の結晶粒を細かくする方法では耐チ
ッピング性と成形性を両立させるのは困難である。

【００１８】Ｐを含む極低炭素鋼にＳｉを含有させ、か
つ、めっき前に行う還元加熱後の冷却条件と、めっき後
に行なう合金化処理条件とをＳｉ含有量に合わせて管理
することにより、合金化後のめっき層の密着性、とくに
耐チッピング性が著しく向上する。この耐チッピング性
が著しく向上した鋼板の母材表面の結晶粒径は、母材内
部の結晶粒径に較べて極めて細かくなっている。

【００１９】還元処理する前に母材の表面を研削加工し
ておくと、合金化処理後の母材表面に局部的な細粒組織
が生じやすくなる。局部的にでも細粒の部分が有れば、
部分的に大きい結晶が残っていても密着性は良好であ
る。例えば、粒径が１〜５μｍ程度の細粒から２０μｍ
前後のものまで含む結晶組織であっても、これらの平均
粒径が１２μｍ以下であれば耐チッピング性が良い。ま
た、この研削加工によって密着性の良好な領域がこれま
でよりも低Ｓｉ域に拡大できる。Ｓｉを低減できること
は成形性や表面品質を向上させるのに有利である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成要件とその
作用効果について説明する。なお、鋼およびめっき層の
化学組成の％表示は重量％を意味する。

【００２１】（１）母材の化学組成Ｃ：鋼板の成形性を低下させるので、少ないほどよい。
特に高温から急速に冷却される工程を含む溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造工程では、Ｃは固溶Ｃとして残りやすい。
固溶Ｃが過剰に残った場合には、鋼板の歪み時効が促進
されたり機械的性質が悪くなる。このため、通常、Ｔｉ
やＮｂを添加して不要なＣを固定する。Ｃが多くなると
ＴｉやＮｂを多く添加しなければならないので製造コス
トが高くなる。また、これらの元素の添加によって生じ
る炭化物等は成形性を悪くする。このためＣ含有量は
０．０１％以下とする。

【００２２】Ｓｉ：めっき層に接する母材表面の結晶粒
を微細化する目的で添加する。Ｓｉ含有量が０．０３％
に満たない場合には十分に細粒化できない。Ｓｉ含有量
が０．３％を超えると、母材製造時の熱間圧延の際にス
ケール疵が生じやすく、めっき作業時に不めっきが生じ
やすい。このためＳｉ含有量は０．０３〜０．３％とす
る。好ましくは０．０３〜０．１８％である。

【００２３】Ｍｎ：不可避的不純物であるＳによる熱間
脆性を防ぐために０．０５％以上必要である。また、Ｍ
ｎは鋼板の強度を高める元素として有効であり高強度鋼
板製造時には添加されるが、その効果は２％を超えると
飽和する。大量に添加すると母材の表面性状や加工性を
悪くするうえ、経済性も損なう。このため、Ｍｎの含有
量は０．０５〜２％の範囲とする。

【００２４】Ｐ：少量の添加で鋼板の強度を高める働き
があるので強化元素として添加する。この効果を得るに
は０．０２０％以上必要である。多量に添加すると鋼が
脆くなるうえ、めっき層の密着性を損なう。このため、
Ｐの含有量は０．０２０〜０．１５％の範囲とする。好
ましくは、０．０２０〜０．０４％である。

【００２５】Ａｌ：溶鋼の脱酸および不可避的不純物と
してのＮをＡｌＮとして固定するために添加する。Ａｌ
含有量が０．００５％未満では上記の効果がない。０．
１％を超えるとその効果が飽和するうえ経済性も損な
う。このため、Ａｌ含有量は０．００５〜０．１％とす
る。

【００２６】Ｔｉ：鋼に固溶するＣを固定して鋼板の加
工性を改善するために用いる。Ｔｉ含有量が０．００５
％未満ではその効果が不十分である。Ｔｉの含有量が
０．１％を超えると上記の効果が飽和する。このため、
０．１％を超える添加は経済的でないうえ、Ｔｉを過剰
に添加すると加工性を阻害することもある。このためＴ
ｉの含有量は０．００５〜０．１％、好ましくは０．０
０５〜０．０５％とする。

【００２７】Ｎｂ：必須元素ではない。しかし、Ｎｂに
はＴｉと同様に固溶Ｃを固定する作用や、熱延鋼板の結
晶粒径を小さくして冷間圧延後のめっき鋼板の成形性を
改善する作用があるので、必要に応じて添加する。Ｎｂ
を用いる場合には、少なすぎると効果が小さいため０．
００３％以上含有させるのが望ましい。しかし、多すぎ
ると焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、かえって成形性を
悪くする。このため、Ｎｂ含有量の上限は０．１％とす
るのがよい。より好ましい上限は０．０５％である。

【００２８】Ｂ：必須元素ではない。しかし、極低炭素
鋼を加工した時に生じることがある脆化を抑止する作用
があるので必要により添加する。その効果を得るために
は０．０００５％以上添加することが望ましい。０．０
０５％を超えて含有させてもその効果が飽和するばかり
でなく母材の加工性が悪くなるので、上限は０．００５
％とするのが望ましい。

【００２９】母材の化学組成は、上記の他はＦｅおよび
不可避的不純物よりなる。

【００３０】（２）母材表面の平均結晶粒径合金化処理を施した後のめっき層が接している母材表面
の結晶粒が細粒であるほど、めっき皮膜の密着性が向上
する。鋼中に適量のＳｉを含有させて細粒にするとさら
に密着性が向上する。本発明はこれを実現するものであ
る。

【００３１】母材表面の結晶粒径は、耐チッピング性を
改善するために、その平均値で１２μｍ以下とする。母
材表面は均一に微細な結晶組織になっているのが最も好
ましい。しかし、微細な結晶と通常の大きさの結晶が混
在した組織であっても、これらを平均した結晶粒径が１
２μｍ以下であれば耐チッピング性は良好である。平均
結晶粒径が７μｍ以下になると密着性は更に優れる。し
かし、平均結晶粒径が１μｍより小さくなってもめっき
層の密着性はそれ以上は向上しない。また、平均結晶粒
径が１μｍ未満であるような鋼板を製造するのは現実に
は困難である。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材表面の
平均結晶粒径は以下の方法で測定する。鋼板のめっき層
は、過剰な溶解を抑制するためにインヒビターを０．５
重量％以上（以下、溶液の％表示は重量％を表す）加え
た２〜１２％の塩酸に浸漬して除去する。めっき層を除
去した母材を２〜５％の硝酸―アルコール液（いわゆる
ナイタール液）に１２０〜１８０秒間浸漬して母材の表
面を腐食する。この母材の表面を光学顕微鏡や電子顕微
鏡によって１０００倍の倍率で写真に撮影し、写真の中
央部近傍に引いた長さ１００ｍｍの直線で切断される結
晶粒の数を求める。１０視野以上について測定して得ら
れた結果を平均して平均結晶粒径とする。母材の内部の
結晶粒径はめっき皮膜との密着性に影響しないので任意
の大きさでよい。ただし、母材内部の結晶粒径は鋼板に
要求される成形性など密着性以外の性能を満たすのに必
要な粒径とするのが良い。製品の強度は特に規定しな
い。しかし、実用的には引張強度（抗張力）が４００Ｍ
Ｐａ程度以下の材料について本発明を適用するのが好適
である。また実用的には、鋼板の引張強度は２８０ＭＰ
ａ以上とするのが好ましい。

【００３２】（３）製造方法本発明のめっき鋼板の母材は、冷間圧延後の加工硬化し
ている冷延板を用いるのが経済性に優れるので好まし
い。しかし、冷間圧延後に焼鈍を施した鋼板やスケール
を除去した熱延鋼板を用いても構わない。本発明の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は、一般に使用されている溶融亜
鉛めっき設備および合金化処理を施す設備を用いて製造
することができる。その製造工程におけるめっきおよび
合金化処理条件は以下のような条件とするのが好まし
い。

【００３３】（ａ）母材表面の研削還元処理する前の母材表面は必ずしも研削する必要はな
い。しかし、還元処理する前にめっきすべき表面を研削
すると、合金化後の母材表面の結晶粒が微細になりやす
いので、研削することが望ましい。研削によって上記の
効果を得るには、研削面１ｍ² あたり１ｇ以上研削する
のがよい。研削量が１ｍ² あたり８ｇを超えると細粒化
を促進する効果が飽和する。また、研削設備を増強した
り研削により生じた鉄くずの処理が困難になるなど経済
性を損なう。このため、研削を行う場合には、その範囲
を１〜８ｇ／ｍ² とするのが好ましい。

【００３４】研削には、研削ブラシ、研削ベルト、ショ
ットブラストなど、どのような方法を用いても構わな
い。その中でも砥粒入りの回転ブラシを用いるのが効果
的である。また、研削は、溶融めっき設備の脱脂槽の前
または脱脂槽内で行うのが好適である。その理由は、研
削により生じる鉄くずの処理や表面に付着する油分の除
去などを容易に行うことができるからである。

【００３５】還元加熱前の母材の表面を研削加工するこ
とによって細粒化が促進される理由は明確ではない。研
削加工した時に母材の表面に生じる加工歪が還元焼鈍後
も残存し、この加工歪が母材への亜鉛の侵入や微細組織
の形成に影響するのではないかと推測される。

【００３６】（ｂ）還元焼鈍後の冷却母材を還元性雰囲気中で６００℃以上に加熱してその表
面を還元する。再結晶焼鈍が必要な場合には、この還元
時に再結晶温度以上に母材を加熱し、結晶成長に必要な
時間保持してて再結晶を完了させる。加熱温度は、再結
晶焼鈍が必要な場合には７００℃以上、９００℃以下の
範囲が好ましい。還元処理のみでよい場合には６００〜
７００℃の範囲が好適であるが、９００℃以下であれば
構わない。還元処理後、溶融亜鉛めっきを施すのに好適
な温度域まで冷却する。この時、冷却の途中で６００℃
から５００℃までの温度範囲に１０〜１２０秒間滞留さ
せるのが好ましい。この処理によって、合金化処理後の
母材表面に細粒組織が生じやすくなり、密着性が向上す
る。６００℃を超える温度、または、５００℃未満の温
度で滞留させても細粒化を促進する効果は得られない。
滞留時間は１０秒以上とするのがこのましい。１２０秒
を超えて滞留させても効果が飽和するうえ、冷却帯を長
くするなどの設備面での対応が必要になるなど、製造コ
ストの上昇を招く。

【００３７】その後めっき浴の温度近傍にまで冷却し、
溶融亜鉛浴に浸漬してめっきする。めっき浴の化学組成
は任意でよい。しかし、母材の鋼のＳｉ含有量が０．０
８％以上の場合には、めっき浴中に溶解しているＡｌの
量（全ＡｌからＦｅ等と合金を形成しているＡｌを除い
た値）を０．０８〜０．１２％程度に少なくするのが好
ましい。その理由は、母材のＳｉ含有量が増すにつれて
合金化速度が遅くなるからである。合金化溶融めっき鋼
板のめっき付着量は鋼板の片面当たり２０〜７０ｇ／ｍ
² が一般的であるが、本発明でのめっきの付着量は任意
でよい。

【００３８】（ｃ）合金化処理時の加熱速度溶融亜鉛めっき後に鋼板を加熱してめっき層を合金化す
る。合金化処理の際には、通常、合金化後のめっき層の
Ｆｅ含有量が７〜１８％、好ましくは８〜１２％になる
ように、亜鉛浴中のＡｌ濃度、合金化処理時のめっき鋼
板の最高到達温度および保持時間などが管理される。

【００３９】この合金化処理の際にめっき鋼板を加熱す
る速度が、母材表面での細粒組織の生成に影響する。加
熱速度が遅い場合には細粒組織の形成が不十分な場合が
ある。特に、Ｐ含有量が多い母材では密着性が不安定に
なりやすい。このため、４２０℃から４８０℃までの間
のめっき鋼板の平均の加熱速度を２０℃／秒以上とする
のが好ましい。

【００４０】４２０〜４８０℃の間を２０℃／秒以上で
加熱すると細粒組織が形成される理由は定かではない
が、以下のように推測される。母材表面の結晶粒径が細
粒になる要因の１つとして、母材へのＺｎの拡散が考え
られる。合金化処理を行う際に、４２０〜４８０℃の温
度域の加熱速度を遅くすると、Ｆｅが少量固溶したＺｎ
相であるη相が低温域で消失し、Ｆｅ含有量が高いΓ相
やΓ₁ 相等の合金相が生成しやすくなる。このΓ相やΓ
₁ 相にはＺｎの母材側への拡散を妨げる作用がある。合
金化時の低温域を急速加熱してやれば、η相の消失が遅
延し高温でも表面にη相が残存し、母材へのＺｎの浸入
が促進される。

【００４１】加熱速度は２０℃／秒以上であればいくら
速くてもかまわないが設備上または制御上の限界があ
る。実用上は７０℃／秒以下で十分である。４２０℃よ
りも低い温度域での加熱速度は細粒組織の生成にはあま
り影響しない。４８０℃を超えると合金化速度が早くな
り、細粒化は十分に進行する。このため、４８０℃を超
える温度域での加熱速度は任意でよい。

【００４２】合金化処理時の加熱温度は４８０〜６００
℃の範囲が好ましい。４８０℃に満たない温度域の場合
には合金化が不十分になり、めっき層の表面に軟質なζ
相が残存しやすい。めっき層の表面に軟質なζ相が残存
するとプレス加工時に金型に対する鋼板の摺動性が悪く
なり、パウダリングが生じやすく、鋼板の成形性も阻害
される。６００℃を超える温度域では、Γ相の生成速度
が速く、母材へのＺｎの浸入量が減少する。合金化処理
温度は、は４８０℃以上５５０℃以下がより好ましい。

【００４３】以上に述べた以外の製造条件は一般的に行
われている条件で構わない。上述の製造方法に従えばめ
っき層の密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が製
造できる。

【００４４】

【実施例】表１に示す１４種類の極低炭素鋼を実験室的
規模で溶製し、熱間圧延および冷間圧延を施して厚さ
０．８ｍｍの未焼鈍の冷延板を得た。

【００４５】

【表１】

【００４６】それぞれの冷延板から幅８０ｍｍ、長さ２
００ｍｍの試験材を数枚ずつ採取した。試験材の一部
は、その表面を砥粒入りのナイロン製ブラシロールにて
１パスから８パスの条件で研削した。研削前後の重量差
から求めた研削量は、母材の片面当たり１〜８ｇ／ｍ²
であった。

【００４７】表面を研削した冷延板と、研削しなかった
冷延板に、溶融亜鉛めっき試験装置を用いてめっきを施
した。

【００４８】まず、予備加熱として窒素雰囲気中で５５
０℃まで１５℃／秒で加熱した。その後、１０容積％水
素−９０容積％窒素雰囲気（露点−６０℃以下）中で８
００℃まで１５℃／秒で加熱して２０秒間保持した。こ
れにより、母材表面を還元し、同時に再結晶も完了させ
た。その後、６００℃まで同じ雰囲気の中で自然冷却
し、６００〜５００℃の温度範囲での滞留時間の影響を
確認するために、この間の冷却速度を変化させて冷却し
た。さらに、４６０〜４８０℃まで同じ雰囲気中で冷却
した後溶融亜鉛めっきを行った。

【００４９】溶融亜鉛めっきは、めっき浴中に溶解して
いるＡｌを０．０８〜０．１８重量％含有する４６０℃
の亜鉛めっき浴に１〜５秒間保持する条件で行った。め
っき後の試験片を、直接通電加熱方法により４８０〜６
００℃の合金化温度まで加熱して合金化させた。密着性
に対する昇温速度の影響を確認するために、この加熱時
の４２０〜４８０℃の間の加熱速度を種々変更した。そ
の後、４〜１０℃／秒の冷却速度で室温まで冷却した。
めっき皮膜中のＦｅ含有量は８〜１５重量％の範囲にあ
り、めっき付着量は２５〜７５ｇ／ｍ² であった。

【００５０】これらの合金化処理後の母材表面の結晶組
織は以下のような方法で観察した。０．０１％のインヒ
ビターを含む濃度６％の塩酸でめっき層を溶解除去し、
さらに、濃度３％の硝酸−アルコール液（ナイタール
液）で２分間母材の表面を腐食した。この表面を電子顕
微鏡により倍率１０００倍で１０視野について写真を撮
影し、写真の中央部に引いた長さ１００ｍｍの直線で切
断される結晶粒の数を求めて平均の結晶粒径を算出し
た。

【００５１】耐チッピング性は以下の試験方法で評価し
た。幅７０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの合金化溶融亜鉛めっ
きした試験片に、市販の浸漬式りん酸塩処理液を用いて
付着量３〜７ｇ／ｍ² のりん酸塩処理を施した。その
後、カチオン型電着塗料を用いて厚さ２０μｍの下塗
り、３５〜４０μｍの中塗りおよび３５〜４０μｍの上
塗りよりなる合計膜厚１００μｍ程度の３コート塗装を
施した。得られた塗装鋼板を−２０℃に冷却し、グラベ
ロ試験機を用いて直径４〜６ｍｍの砂利石１０個を空気
圧２．０Ｋｇ／ｃｍ² 、衝突速度１００〜１５０ｋｍ／
時の条件で衝突させた。各衝突点で剥離しためっき片の
直径を測定し、その平均値を求めた。耐チッピング性
は、得られた平均値を用いて下記の基準で評価した。

【００５２】 ◎＋：最良（２．０ｍｍ未満） ◎：より良好（２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満） ○：良好（３．０ｍｍ以上４．０ｍｍ未満） △：やや不良（４．０ｍｍ以上５．０ｍｍ未満） ×：不良（５．０ｍｍ以上）耐パウダリング性は以下の試験方法で評価した。合金化
溶融亜鉛めっきした試験片から直径６０ｍｍの円形の試
験片を打ち抜き、ポンチの直径が３０ｍｍ、ダイスの肩
半径が３ｍｍの金型を用いて円筒カップにプレス成形し
た。円筒カップの側壁の外面から粘着テープによって剥
離されるめっき片の総重量を測定した。耐パウダリング
性は、この結果を基に下記の基準に従って評価した。

【００５３】 ◎：より良好（１５ｍｇ未満） ○：良（１５ｍｍ以上２５ｍｇ未満） △：やや不良（２５ｍｇ以上３５ｍｇ未満） ×：不良（３５ｍｇ以上）めっき条件および各種の評価結果を表２に示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】なお、表２で“冷却時の滞留時間”とは、
還元焼鈍後の冷却時の６００〜５００℃の温度範囲に滞
留する時間である。また、合金化条件欄に記載した“昇
温速度”は４２０〜４８０℃の間の昇温速度を意味す
る。

【００５６】表１には、本実験で得られた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の引張強度（抗張力）の代表値を示した。
この引張強度は、ＪＩＳＺ２２０１に規定されてい
る５号引張試験片を用いて測定した。この結果からわか
るように、試作した１４種類の極低炭素鋼の引張強度
は、３３０〜４２０ＭＰａであり、自動車用鋼板として
好ましい強度範囲である。

【００５７】本発明の方法に従って製造された試番４〜
２４の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材表面の結晶組織
は細粒であった。また、これらのめっき皮膜の密着性は
耐チッピング性、耐パウダリング性共に良好であった。
なお、母材表面の平均粒径が７μｍ以下である試番１２
〜２４については低温チッピング試験での剥離径が２ｍ
ｍ未満であり、極めて優れた耐チッピング性を示した。

【００５８】これに対し、Ｓｉ含有量が少ない鋼Ｏ（試
番２５）、母材表面を研削せずに還元と焼鈍を施し、そ
の後の冷却時の滞留時間が短かった試番２７、還元と焼
鈍後の冷却時の滞留時間が短く、合金化処理時の加熱速
度が遅かった試番２８、２９、あるいは、合金化時の加
熱速度が遅かった試番３０ではいずれも母材表面の平均
結晶粒径が大きく、めっき皮膜の密着性が劣っていた。
Ｓｉを過剰に含有する鋼Ｐ（試番２６）では不めっきに
なったのでそれ以上の評価を中止した。

【００５９】

【発明の効果】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
鋼板の成形加工時の耐パウダリング性や、鋼板に塗装を
施した後の耐チッピング性に優れている。本発明の鋼板
は鋼の強化元素として安価なＰが使用できるので高張力
鋼板としても経済性に優れる。また、本発明の鋼板は極
低炭素鋼を基本にしているので、成形性も優れている。
さらに、この鋼板は、めっき前の母材の表面を研削し、
めっき工程の条件を調整することにより経済的に、かつ
容易に製造できる。

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−59489（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 C22C 38/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】母材の化学組成が、重量％でＣ：０．０１
％以下、Ｓｉ：０．０３〜０．３％、Ｍｎ：０．０５〜
２％、Ｐ：０．０２０〜０．１５％、Ａｌ：０．００５
〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．
１％以下、Ｂ：０．００５％以下、残部はＦｅおよび不
可避的不純物からなり、合金化しためっき層との境界部
の母材表面の平均結晶粒径が１２μｍ以下であることを
特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項２】母材の鋼板を、水素を含む高温の雰囲気中
で還元処理し、還元後の冷却過程で、６００℃から５０
０℃までの温度範囲に１０〜１２０秒間滞留させた後溶
融亜鉛めっき浴に浸漬させ、さらに４２０℃から４８０
℃までを２０℃／秒以上で合金化温度に加熱して合金化
処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】還元処理する前の母材の表面を１〜８ｇ／
ｍ² 研削除去した母材を用いることを特徴とする、請求
項２に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。