JP3461656B2 - 耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板 - Google Patents

耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板

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JP3461656B2 JP05896996A JP5896996A JP3461656B2 JP 3461656 B2 JP3461656 B2 JP 3461656B2 JP 05896996 A JP05896996 A JP 05896996A JP 5896996 A JP5896996 A JP 5896996A JP 3461656 B2 JP3461656 B2 JP 3461656B2
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英邦 村上
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐パウダリング性
に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛メッキ鋼板は塗装性、溶
接性が優れていることから家電、建材、自動車用材料に
多く利用されている。このような合金化溶融亜鉛メッキ
鋼板はたとえば特公昭61−11309号公報、特公昭
57−15665号公報で開示されているように、一般
にメッキ原板(熱延鋼板、又は冷延鋼板)を酸化炉又は
無酸化炉で表面汚れ、圧延油等を酸化燃焼させて除去し
続いて還元性雰囲気中で加熱して表面酸化被膜の還元、
焼鈍を施し、次いでメッキに適した温度に冷却してから
メッキ浴に浸漬してメッキを行い、上方に引き上げてメ
ッキ付着量の調整をし、続いて合金化炉に導き加熱によ
りメッキ層と地鉄とを相互拡散させてメッキ層を合金化
させて捲き取られる。
【0003】この合金化溶融亜鉛メッキ鋼板のメッキ層
はFe−Znの金属間化合物であり、地鉄近傍にはFe
濃度が高いΓ相の合金層が生成する。この合金層は硬く
て脆い性質を有するため深絞り加工等の過酷な加工を受
けると、この合金層にクラックが生じメッキ層が粉末状
に剥離する、いわゆるパウダリングが生じやすい。この
パウダリングは、メッキ原板に深絞り性に優れたTi添
加極低炭素鋼を使用した場合に顕著に生じ易くなり、プ
レス加工時に問題となる。
【0004】Ti添加極低炭素鋼が耐パウダリング性を
劣化させる原因は、未だ明確ではないが以下のように推
察されている。メッキ時に結晶粒界にZnが拡散侵入
し、合金化処理の加熱時に固溶Tiの影響のためにFe
−Znの金属間化合物が爆発的に生成して硬くて脆いΓ
相の合金層の厚さを増加させる。これより、プレス加工
時にΓ相の合金層厚さが増加した部位からクラックが生
じ、パウダリングが顕著に生じ易くなる。
【0005】このTi添加極低炭素鋼の耐パウダリング
性を向上させる技術としては、Nbの添加によりTi添
加量の低減を行い、耐パウダリング性を向上させる製造
方法が特開昭59−67319号公報、特公平3−54
186号公報に開示されている。しかし、この技術はN
b添加により鋼板の冷延後の再結晶温度を上昇させ、さ
らに製鋼での合金コストが上昇し、製造コストの上昇を
招いてしまう。
【0006】また、Ti,Nbの一方あるいは双方を添
加した極低炭素鋼のメッキ被膜の密着性を向上させる技
術として熱延、酸洗、冷延後に浸炭雰囲気中で再結晶焼
鈍して表面近傍に固溶Cを残留させ、その後連続溶融亜
鉛メッキを施す製造方法が特開平4−66647号公報
に開示されている。しかし、この技術は、浸炭により固
溶TiをTiCとして減少させるために、その効率が低
く浸炭処理に必要な時間が長くなり、また時効対策のた
めに過時効処理が必要となってしまう場合がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メッキ原板
の表面近傍の窒素量を最適化することにより、耐パウダ
リング性に優れたTi添加極低炭素鋼をメッキ原板とす
る合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、耐パウダリ
ング性に優れたTi添加極低炭素鋼をメッキ原板とする
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板について研究を重ね、耐パウ
ダリング性が表面近傍の窒素量に強く影響されることを
つきとめ、メッキ原板の表面から一定の深さまでの窒素
量を規定することにより上記特性を満足する合金化亜鉛
メッキ鋼板が得られることを見出した。すなわち、表面
から一定の深さまでの窒素量を規定することにより、表
面近傍の固溶Ti量を制御して地鉄近傍に生じるΓ相の
合金層厚さの増加を抑制し、耐パウダリング性を向上で
きることを明らかにした。
【0009】本発明の要旨とするところは、板厚中心部
の組成が量比で、 C:0.01%以下、 N:0.01%以下、 必要に応じてB:0.0002%以上、0.005%以
下を含み、Ti,Nbの一方あるいは双方を合計で0.
005質量%以上含有し、残部Feおよび不可避的不純
物からなり、1.2(Ti/48+Nb/93)>C/
12+N/14+S/32を満足し、かつ表面から深さ
10μmまでの平均N量が量比でN>11×(Ti/
48−C/12−S/32)なる関係を満たす鋼板を溶
融亜鉛メッキし、その後合金化処理することを特徴とす
る耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板
にある。
【0010】以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の成分の限定理由は次の通りである。メッキ原板
たる鋼板の表面から深さ10μmまでの窒素量を量比
でN>11×(Ti/48−C/12−S/32)なる
関係を満足するよう限定したのは、この条件を満足する
窒素添加により固溶TiをTiCの析出速度より迅速に
TiNとして析出させ、固溶Ti量をFe−Zn金属間
化合物の爆発的生成に影響しない量まで低減するためで
ある。これよりΓ相の合金層厚さの増加が抑制され、耐
パウダリング性を向上できる。またTiNの析出は速や
かに起こるため、時効性は問題とならない。
【0011】窒素量を規定する表面からの深さを10μ
mとしたのは、この深さまでの固溶Ti量が耐パウダリ
ング性に影響を及ぼすからである。表面から深さ10μ
m以上の窒素量分布については特に規制しないが、様々
な窒素分布をとっても本発明の趣旨に反することはな
い。板厚中心での平均C量と平均N量を0.01%以下
としたのは、これ以上の添加は加工性の劣化をもたらす
からである。また、Bの添加は2次加工性を更に高める
ので、必要に応じ0.0002%以上のBを添加するこ
とは効果的であるが、0.0050%以上になると加工
性の劣化が著しくなるので、上限は0.0050%とす
る。
【0012】本発明では特に規定しないが、強度向上の
ために他の成分としてSi,Mn,Pの添加は本発明の
趣旨に反するものではない。しかし、加工性の観点から
添加量をSi:1.5%以下、Mn:2.5%以下、
P:0.15%以下とするのが好ましい。また、Alの
添加も本発明の趣旨に反するものではないが、溶鋼での
確実な脱酸を可能とするために0.005%以上の添加
が好ましく、過度の添加は加工性を劣化するので0.2
%以下が好ましい。
【0013】深絞り性が必要とされる場合、本発明では
特に規定しないが表層近傍以外の部位においてC,N,
S,Ti,Nbについて量比で1.2(Ti/48+
Nb/93)>C/12+N/14+S/32なる関係
を満足するように限定することは、本発明の趣旨に反す
るものではない。この関係を満足することにより、鋼中
のCおよびNを析出物の形で固定し、固溶のC,Nを冷
延時にほとんど存在させずにスムースな結晶回転を可能
にすることにより、その後の再結晶焼鈍で製品の深絞り
性を良好ならしめるに有利な方位である(111)<1
12>,(554)<225>などの集積度の高い集合
組織を有する鋼板を得ることができる。
【0014】本発明鋼の特徴としては以上であるが、そ
の製造方法としては製造コストが低い連続焼鈍にて窒化
し、その後に通常の溶融亜鉛メッキと同様にメッキ浴に
浸漬し、その後に合金化処理を行う方法が望ましい。窒
化条件としては窒化温度、窒化時間、鋼表面における窒
素ポテンシャル等の多くの影響因子が関わるが、基本的
には本発明の範囲を満足する成分系、分布で実現すれ
ば、耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼
板が製造できる。
【0015】
【実施例】表1に示した成分組成を有する材料を用い
て、耐パウダリング性試験を行った結果を表2に示す。
表1に示した全ての材料は、無酸化炉法による溶融亜鉛
メッキラインにおいて、連続焼鈍の前半で800℃で3
0秒の焼鈍をし、その後連続焼鈍炉中で様々な条件で窒
化を行ったものである。窒化条件は、炉温600℃以上
800℃以下、時間は1分以内、雰囲気はアンモニア、
窒素および水素の混合雰囲気中とした。窒化終了後に直
ちに冷却され、量比でAl:0.113%,Pb:
0.08%,Cd:0.02%,Fe:0.02〜0.
06%、残部Znおよび不可避的不純物からなるメッキ
浴に浸漬し、メッキ付着量を片面あたり60g/m2
調整した。その後、合金化炉中で500〜530℃に加
熱して合金化処理を行いメッキ層中のFe濃度を10%
前後とした後、冷却して捲き取り性能評価を行った。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】耐パウダリング性はポンチ先端半径0.5
mmで曲げ加工後に平らに伸ばし、曲げ加工の内側部を
テーピングし、そのメッキ剥離状況を目視により判定し
た。実験番号1から4までは、同じ冷延板のメッキ原板
を窒化条件を変えて、表面から深さ5μmまでの窒化量
を変化させたものである。このメッキ原板は連続鋳造ス
ラブを1200℃で加熱し、約930℃で仕上げ圧延し
た4mm厚の熱延板を酸洗後に80%冷延した0.8m
m厚の冷延板である。実験番号1は窒化量が少なくN>
11×(Ti/48−C/12−S/32)なる関係を
満足していないために耐パウダリング性が向上しなかっ
た。実験番号2から4は窒化量が十分であり、N>11
×(Ti/48−C/12−S/32)なる関係を満足
しており、耐パウダリング性は向上した。窒化量が増加
すると耐パウダリング性は向上する傾向にあった。
【0019】実験番号5から7までは、同じ熱延板のメ
ッキ原板の窒化条件を変えて、表面から深さ5μmまで
の窒素量を変化させたものである。このメッキ原板は連
続鋳造スラブを1200℃で加熱し、約930℃で仕上
げ圧延した4mm厚の熱延板である。実験番号5は窒化
量が少なくN>11×(Ti/48−C/12−S/3
2)なる関係を満足していないために耐パウダリング性
が向上しなかった。実験番号6、7は窒化量が十分であ
り、N>11×(Ti/48−C/12−S/32)な
る関係を満足しており、耐パウダリング性は向上した。
【0020】実験番号8から11は、同じ冷延板の窒化
条件を変えて、表面から深さ5μmまでの窒素量を変化
させたものである。このメッキ原板は連続鋳造スラブを
1100℃で加熱し、Ar3 以下の約790℃で仕上げ
圧延した4mm厚の熱延板を、酸洗後に80%冷延した
0.8mm厚の冷延板である。実験番号8は窒化量が少
なくN>11×(Ti/48−C/12−S/32)な
る関係を満足していないために耐パウダリング性が向上
しなかった。実験番号9から11までは窒化量が十分で
あり、N>11×(Ti/48−C/12−S/32)
なる関係を満足しており、耐パウダリング性は向上し
た。
【0021】実験番号12は、メッキ原板に連続鋳造ス
ラブを1100℃で加熱し、Ar3以下の約790℃で
良潤滑条件で仕上げ圧延した4mm厚の熱延板を用い
た。また実験番号13は、連続鋳造スラブを1200℃
で加熱し、約930℃で仕上げ圧延した4mm厚の熱延
板を、酸洗後に80%冷延した0.8mm厚の冷延板を
用いた。実験番号12、13ともに窒化量が十分であ
り、N>11×(Ti/48−C/12−S/32)な
る関係を満足しており、耐パウダリング性は向上した。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、自動車、家電、建材等
に使用されるパネルのような耐パウダリング性が要求さ
れる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を低コストで供給でき、
工業的に価値の高い発明である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 英邦 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 片岡 毅晴 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平2−133560(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40 C22C 38/00 301 C22C 38/12 C22C 38/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板厚中心部の組成が量比で、 C:0.01%以下、 N:0.01%以下、 Ti,Nbの一方あるいは双方を合計で0.005質量
    %以上含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
    り、1.2(Ti/48+Nb/93)>C/12+N
    /14+S/32を満足し、かつ表面から深さ10μm
    までの平均N量が量比でN>11×(Ti/48−C
    /12−S/32)なる関係を満たす鋼板を溶融亜鉛メ
    ッキし、その後合金化処理することを特徴とする耐パウ
    ダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
  2. 【請求項2】 板厚中心部の組成が量比で、 C:0.01%以下、 N:0.01%以下、 B:0.0002%以上、0.005%以下で、 Ti,Nbの一方あるいは双方を合計で0.005質量
    %以上含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
    り、1.2(Ti/48+Nb/93)>C/12+N
    /14+S/32を満足し、かつ表面から深さ10μm
    までの平均N量が量比でN>11×(Ti/48−C
    /12−S/32)なる関係を満たす鋼板を溶融亜鉛メ
    ッキし、その後合金化処理することを特徴とする耐パウ
    ダリング性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
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