JP3440079B2 - 耐孔あき性に優れる深絞り用表面処理鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の外板パ
ネル等の使途に適した深絞り用材料に関し、特にプレス
加工性のほか、耐孔あき性に優れる冷延鋼板の表面に亜
鉛系のめっき層を施してなる表面処理鋼板に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】従来、自動車外板などのように良好な成
形性が要求される部位に用いられる鋼板としては、鋼中
Ｃ量を0.005 wt％程度の微少量に低減し、かつTi, Nbお
よびＢなどの炭化物成形元素を添加して鋼中Ｃを固定
し、これによって、プレス加工性を向上させた極低炭素
鋼板が一般に使用されることが多くなってきている。こ
のように極低炭素鋼板の使用量が増大した理由は、鋼板
自身が優れた成形特性を有していることのほか、特に最
近の極低炭素鋼の溶製技術の進歩と相まって、材質上の
制約から極低炭素鋼板を使用せざるを得ない連続焼鈍法
が普及したことなどの製造技術の進歩が挙げられる。一
方、耐食性が要求される部位に用いられる鋼板として
は、Cu, Ni, Ｐを添加した耐候性鋼板が一般的であり、
例えば、特公平５−30899 号公報には極低炭素鋼にCu,
Ｐを添加してリン酸塩化成処理性を向上させた鋼板が開
示されている。また、特公平１−53344 号公報には成形
性の優れた高耐食性鋼板が開示されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のうち、特公平５−30899 号公報に開示のもの
は、リン酸塩処理性は改善されているものの、耐孔あき
性は満足できる状態にはない。特にＳ含有量の高い組成
例ではこの傾向が顕著である。また、上記従来技術の特
公平１−53344 号公報は、Cr含有量が高いため、リン酸
塩化成処理性が悪く、塗装を施して使用される自動車用
鋼板としては不適当である。さらに、これらの従来技術
はいずれも、CuやCrなど高価な元素を多量に添加する必
要があるため、鋼板自体が高価である。また、CuやCrを
含有するとスクラップから除去することが困難となりリ
サイクル時に不利である。 【０００４】本発明の目的は、従来技術が抱えているこ
のような問題点に鑑み、プレス加工性やリサイクル性を
害することなく、耐孔あき性を改善した亜鉛系のめっき
層を施してなる表面処理鋼板を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上掲の目
的を実現すべく実験, 検討を重ねた結果、極低炭素鋼板
のＳ含有量を一定量以下に下げると共に、ＰをＳ含有量
の５倍以上添加すること、また、さらにSbを添加するこ
とによって、加工性を損なわずに耐孔あき性を、従来の
極低炭素鋼板よりも格段に向上させ得ることを見い出
し、この発明を完成するに至った。その要旨構成は下記
のとおりである。 【０００６】(1) Ｃ≦0.005 wt％、Si≦0.05wt％、Mn≦
0.3 wt％、Ｐ：0.01〜0.05wt％、Ｓ：0.001 〜0.01wt
％、Al≦0.05wt％、Sb：0.001 〜0.06wt％を含有し、か
つTi, NbおよびＢのうちから選ばれる１種または２種以
上を0.005 〜0.15wt％の範囲内で含有し、しかもＰとＳ
とはその比Ｐ(wt%)/Ｓ(wt%) が５以上を満足するように
含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼板の
少なくとも片面に亜鉛系のめっき層（電気めっき層また
は溶融めっき層）を形成してなることを特徴とする耐孔
あき性に優れる深絞り用表面処理鋼板。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明は、自動車外板などに供す
る深絞り用表面処理鋼板であり、鋼板自身のプレス加工
性, すなわち深絞り性を確保した上で、耐孔あき性を付
与することが必要であるという考え方に基づいて開発し
たものである。発明者らは、このような考え方に基づ
き、特にＳの量およびＳとＰの量的な関係（Ｐ(wt%)/Ｓ
(wt%) ) に着目した。すなわち、これらの関係を適正範
囲内に制御すれば、高価な添加元素を使うまでもなく、
優れた深絞り性（プレス加工性）のほか、耐孔あき性が
実現されることを知見した。 【０００８】以下に、本発明において、Ｐ(wt%)/Ｓ(wt
%) の比に着目した理由について説明する。Ｓは、硫化
物を形成し錆の起点を多くしたり、生成錆を粗雑にして
耐食性を劣化させる元素であり極力少なくする必要があ
るが、脱Ｓ技術にも限界があり費用もかかるので、実用
的には0.001 wt％が下限である。そこで、この条件下で
も耐食性の劣化を抑制するべく鋭意研究した結果、Ｐを
Ｓの５倍以上添加するとＳの悪影響を打ち消すことがで
きることがわかった。この理由は、生成する錆層が非常
に緻密になり、強固に鋼板表面に付着するため、錆層が
バリヤーとなり腐食促進物質（水, 酸素, 塩など）の侵
入を防ぐものと考えられる。 【０００９】次に、各成分の組成を限定した理由を以下
に説明する。 Ｃ：0.005 wt％以下 Ｃは、優れたプレス加工性（絞り加工性）を得るために
は、できるだけ少なくする必要があり、0.005 wt％以下
に規制するが、0.003 wt％以下にすることが好ましい。 【００１０】Si：0.05wt％以下、Mn：0.3 wt％以下 SiおよびMnは、製鋼上必要な成分であるが、あまり多量
に含まれると加工性の劣化を招くので、Siは0.05wt％以
下、好ましくは0.03wt％以下とし、一方、Mnは0.3 wt％
以下、好ましくは 0.2wt％以下に規制する。 【００１１】Ｐ：0.01〜0.05wt％ Ｐは、耐孔あき性を向上させる元素であって、上述した
ように、ＰとＳとの重量比Ｐ(wt%)/Ｓ(wt%) は５以上に
なるように成分調整をすることが必要である。このこと
に加えて、本発明では、このＰの含有量が0.05wt％を超
えると、脆性が劣化する。一方、0.01wt％未満では耐孔
あき性の向上に効果が認められない。なお、好ましい範
囲は0.02〜0.05wt％である。 【００１２】Ｓ：0.001 〜0.01wt％ Ｓは、耐孔あき性を劣化させるため、少ない方が好まし
い。すなわち、このＳが0.01wt％を超えると、Ｐの必要
添加量が増し、偏析等の問題が生じると共に、その改善
のためには高価なCuやNiなどの添加が必要となるので、
上限を0.01wt％とした。しかしながら、このＳを下げす
ぎても効果の向上にはつながらないばかりでなく、脱Ｓ
に要する費用が嵩み経済的に不利になるので、下限を0.
001 wt％とした。 【００１３】Al：0.05wt％以下 Alは、脱酸剤として鋼の清浄化に必要な元素であるが、
一方で鋼の耐食性を劣化させるので、上限を0.05wt％に
規制した。 【００１４】Ti, Nb, Ｂ：合計で0.005 〜0.15wt％ これらの成分はいずれも炭化物形成元素であって、鋼中
のＣを炭化物として固定し、これによって優れた絞り性
を得るために必要な元素である。これらの成分が合計で
0.005 wt％未満では上述の効果が得られず、一方、0.15
wt％を超えて添加してもそれ以上効果は向上せず、逆に
絞り成形性を劣化させてしまう。したがって、Ti, Nb,
Ｂの添加は合計で0.005 〜0.15wt％の範囲内とした。な
お、これらはいずれか１種のみを単独で添加しても良
い。好ましい範囲は0.01〜0.1 wt％である。 【００１５】Sb：0.001 〜0.06wt％ Sbは、焼鈍時にSiやMnが鋼板表面に濃化するのを抑制す
る効果を有する。その効果は、添加量が0.001 wt％未満
ではあらわれず、また0.06wt％を超えてもさらなる効果
が発揮されず、経済的に不利となる。したがって、Sbの
添加は0.001 〜0.06wt％とする。なお、好ましい範囲は
0.002 〜0.02wt％である。 【００１６】上述した成分組成の鋼板は、転炉等で溶製
したスラブを直接又は加熱後、熱間圧延し、酸洗、冷間
圧延および焼鈍の各工程を経る一般的な工程により製造
される。各工程の製造条件はとくに定める必要はなく、
常法にしたがって行えばよい。また、このようにして製
造した鋼板への亜鉛系めっき層の形成は、鋼板の少なく
とも一方の面に、電気めっき（１０〜６０ｇ／ｍ２程
度）または溶融めっき（３０〜９０ｇ／ｍ２程度）する
ことによって得られ、それらの製造条件もとくに定める
必要はなく、常法にしたがって行えばよい。 【００１７】 【実施例】表１に示す成分組成の鋼を、真空溶解により
溶製してスラブとし、1250℃に加熱して仕上温度 910℃
となるように熱間圧延して板厚3.5 mmの熱延板としたの
ち空冷した。次に、この熱延板を80℃の10％塩酸中で酸
洗して鋼板表面のスケールを除去した後、0.7 mmの板厚
にまで冷間圧延した。引き続き、電解脱脂により表面に
付着した圧延油を除去した後、5 ％水素の窒素雰囲気(
露点−30℃) 中にて800 ℃に加熱して１分間保持し、そ
の後窒素ガス雰囲気にて30℃／sec.で冷却する焼鈍を行
い、供試鋼板を作製した。また、上記方法で製造した鋼
板の両面に溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電
気亜鉛めっきおよびZn−12％Ni電気めっきのいずれかの
めっきを施し、表面処理鋼板を作製した。 【００１８】 【表１】 【００１９】上記の各表面処理鋼板について、耐孔あき
性の試験を行って、本発明の作用効果を確認した。ま
た、各鋼板にプレス加工性の試験を行った。 ａ．耐孔あき性については、各供試材を裸（無処理）の
状態で沖縄の海岸に18ヶ月曝露し、錆を除去した後の板
厚減少値（ｍｍ）を測定して評価した。亜鉛系のめっき
を施した鋼板については、リン酸塩化成処理（パルボン
ドＰＢ−３０２０）後、塗膜厚２０μｍの電着塗装（パ
ワートップ Ｕ−５２）を施し、次いで砂利を４気圧で
エアーショットし、塗膜面を傷つけた後、複合サイクル
腐食試験機で塩水噴霧（５％ＮａＣｌ，３５℃）６時
間、次いで乾燥（５０℃、相対湿度２０％以下）３時
間、さらに湿潤（５０℃、相対湿度９５％以上）１５時
間の１日１サイクルの条件で５０サイクル腐食させ、腐
食部の錆を除去したあとの板厚減少値（ｍｍ）を測定し
て評価した。 ｂ．プレス加工性については、エリクセン社の深絞り試
験機を用いて限界絞り比（ＬＤＲ＝絞り抜け可の最大ブ
ランク径／ポンチ径）を測定して評価した。その評価基
準は次のとおりである。 ＬＤＲ 1.8 未満 ＝ × 1.8 〜2.0 未満 ＝ △ 2.0 〜2.2 未満 ＝ ○ 2.2 以上 ＝ ◎ 測定条件は、ポンチ径：33mmφとし、しわ押さえ力：50
0 kgとし、通常の防錆油を塗油した状態で試験した。 【００２０】得られた試験結果を表１に併せて示す。上
掲の表１に示す結果から明らかなように、本発明に従う
表面処理鋼板（No.17 ）は、耐孔あき性およびプレス加
工性のいずれも良好な特性を示した。これに対し、比較
例の場合は、これらの特性のいずれか少なくとも１つが
悪く、いずれも改善の必要性があった。 【００２１】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の表面処
理鋼板は、プレス加工性のほか、耐孔あき性に優れてい
る。従って、自動車用の鋼板のように絞り加工が施され
て用いられる用途材として特に有利である。また、Cuや
Crを含有していないため、リサイクルに有利となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (72)発明者 薄田 茂 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 佐野 哲 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−254551（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65595（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−132740（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−41683（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C25D 5/26

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｃ≦0.005 wt％、 Si≦0.05wt％、 Mn≦0.3 wt％、 Ｐ：0.01〜0.05wt％、 Ｓ：0.001 〜0.01wt％、Al≦0.05wt％、 Sb：0.001 〜0.06wt％を含有し、かつTi, NbおよびＢの
   うちから選ばれる１種または２種以上を0.005 〜0.15wt
   ％の範囲内で含有し、しかもＰとＳとはその比Ｐ(wt%)/
   Ｓ(wt%) が５以上を満足するように含有し、残部がFeお
   よび不可避的不純物よりなる鋼板の少なくとも片面に亜
   鉛系のめっき層を形成してなることを特徴とする耐孔あ
   き性に優れる深絞り用表面処理鋼板。