JP3503426B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は合金化とめっき性に
優れた自動車車体用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっきは耐食性や溶接性
に優れ、また、安価に製造可能であることから自動車用
鋼板として多用されている。しかし、鋼板の量産に当っ
てはラインの合金化炉の能力がネックとなりライン速度
を上昇させることができず、またライン速度を上げたと
しても合金化が十分終了しない未合金材ができたりする
といった問題がある。特に、高強度化のために鋼中にP
を添加した鋼板では合金化の遅滞は顕著である(例えば
「鉄と鋼」:vol68、1400)。
【0003】これらの対策としては、ライン速度を低下
させ、合金化時間を長くする方法、炉温を上昇させる方
法、亜鉛浴中Al濃度を低下させる方法、亜鉛浴温度を
変更する方法、鋼中にTiを添加し、合金化を促進する
方法などが知られている。しかし、ライン速度の低下は
生産性を悪くし、炉温の上昇による方法では合金化の制
御が難しく反対に過合金になりやすい。過合金になると
めっきの密着性が低下するといった悪影響が問題とな
る。また、浴中Alや浴温を変更することは時間がかか
り、様々な鋼種をめっきする連続溶融亜鉛めっきライン
においては非効率的であること、また、ドロスと呼ばれ
るFe−ZnやFe−Alといった固形物が生成しやす
く鋼板に付着して欠陥となるため、亜鉛浴の状態はなる
べく一定に保った方がよい。また、鋼中に多量のTiを
添加することは目的とした強度が得られるかわからない
こと、耐2次加工脆性が劣化することが問題となり、ま
た、少量のTiでは合金化促進の効果は少ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決すべく、様々な条件を変更し実験を行ったところ、
溶融めっきを行う前の焼鈍時の条件が合金化速度に大き
く影響を与えていることがわかった。特に再結晶焼鈍時
の還元性雰囲気の露点を高くすることにより高速合金化
が可能であることがわかった。
【0005】本発明はこのような技術を提供することを
目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速合金化を
達成するためになされたもので、その技術手段は、連続
溶融亜鉛めっきラインにおいて、再結晶焼鈍時の600
℃から最高温度到達後さらに冷却段階700℃までにお
ける還元性雰囲気の露点を0℃以上+20℃以下とし、
溶融亜鉛めっき浴に浸漬する直前の雰囲気の露点を−2
0℃以下として、溶融亜鉛めっきを行い、さらに合金化
することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法である。この場合にPを0.01重量%以上含有す
る鋼を用いると、ライン速度の上昇は顕著であり、好適
である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者等は、焼鈍時の露点を変
更することによりMnやSiとPの表面濃化挙動が異な
り、特にPが表面濃化し易い領域で合金化が促進するこ
とを見出した。ここでいう表面濃化とは、鋼中成分が鋼
板表面に移動して鋼板表面の酸素と結合し、酸化物を形
成することである。
【0008】600℃から最高到達温度800℃を経て
700℃に至る間の露点を変更した鋼板の合金化速度を
図1に示した。図1は合金化温度と時間を一定にし、め
っき層中のFe量をプロットしたものであり、めっき層
中の鉄量が多いほど合金化速度が速いといえる。−10
℃以上では急激に速くなっていることがわかる。そこ
で、図2に露点と表面濃化の関係を示す。表面濃化量と
してはMn、Si、PともGDS(グロー放電発光分光
分析)による表層強度積算値を用いた。MnやSiは露
点が−30℃〜−40℃で表面濃化量が多く、それより
も低温側でも高温側でも表面濃化量は減少する。それに
対し、Pでは−10℃以下では表面濃化はほとんど見ら
れず、0℃以上の高温側で表面濃化が増加している。こ
のPの表面濃化物をESCA(X線光電子分光分析)に
て測定した結果を図3に示す。低温側では見られなかっ
たピークが+10℃では観察され、そのピーク位置から
リン酸であると考えられる。
【0009】表面濃化と合金化速度との関係は、Mnや
Siの表面濃化物は鉄の拡散を阻害する、つまり合金化
を遅くすると考えられているが、焼鈍時の露点0℃以上
での合金化速度の急激な変化はMnやSiの表面濃化量
の現象だけでは説明できない。そのため、AES(オー
ジェ電子分光)内で鋼板の脆性破断を行い、極表層粒界
のP量を測定した。結果を表1に示す。露点が0℃以上
の高温側では表層部の粒界P量が減少していることがわ
かる。これは、高露点で、Pが酸化して表面に濃化した
ため、表層部の固溶Pが減少したものと考えられる。
【0010】以上の結果より、表面に濃化したP酸化物
が合金化速度に及ぼす影響は少なく、反対に表面濃化す
ることによって表層部の固溶P量が減少したため、鉄の
拡散が速くなり、合金化速度が速くなったものと推定さ
れる。露点の上限は図1に示す合金化速度の飽和と、表
面における鉄酸化物の生成によるめっき密着性の劣化よ
り、+20℃とする。
【0011】次に、めっき直前の露点であるが、これは
種々の試験の結果、高露点であると亜鉛浴面の酸化膜の
発生が多く、スリキズなどの表面欠陥になりやすいた
め、−20℃以下とするのがよい。ここでいう、めっき
直前とは通常スナウトと呼ばれる部分を通過するときで
あり、冷却帯の後の鋼板が亜鉛浴に導かれる部分であ
る。
【0012】本発明は特にPを添加した鋼板においての
み効力を発揮するものではなく、意図的にPを添加して
いない鋼中P量が0.01重量%程度の鋼板においても
十分な効果が見られている。0.01重量%P鋼では高
露点にすることにより20〜30%程度のライン速度の
上昇が可能であり、0.04重量%のP添加鋼では30
〜60%程度合金化促進効果が観察されている。
【0013】本発明における焼鈍還元時の雰囲気は2%
以上のH2 を含むN2 雰囲気中が適当であり、焼鈍加熱
時の600℃以下の露点は特に規定するものではない。
また、焼鈍後冷却時の700℃以下の露点は、めっき直
前の雰囲気を−20℃以下とするため、700℃での露
点とめっき直前の露点との間であるのが通常である。た
だし、それを規定するものではない。
【0014】
【実施例】表2に示す供試材を転炉にて溶製した後、連
続鋳造によりスラブとした。このスラブをスラブ加熱温
度(SRT)1250℃に加熱し、熱延工程の最終仕上
げ温度を900℃とし、550℃にて巻き取り、3.2
mm厚の熱延板コイルを作成した。酸洗で黒皮を除去し
た後、冷間圧延を行い0.8mm厚の冷延鋼板とした。
この冷延鋼板を連続溶融亜鉛めっきラインにおいて焼鈍
条件を表3のように変化させ合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を作成した。合金化速度の評価は合金化が終了するため
の最高ライン速度を用いた。ここで合金化終了とはめっ
き層中Fe%が8.6%以上10.7%以下となったと
きをいう。
【0015】焼鈍時の雰囲気は3〜6%H2 −N2 とし
た。めっき浴条件は、浴中Al濃度を0.140重量
%、浴温460℃〜470℃、侵入板温度460℃〜4
80℃、合金化温度を530℃一定とした。また、亜鉛
付着量は45〜55g/m2 とした。品質試験としては
めっきの密着性を90度曲げ戻し試験で確認を行った。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法において、ライン速度を高めて生産性を
向上させることができると共に、めっきの品質劣化を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼鈍時の露点とめっき層中のFe量との関係を
示すグラフである。
【図2】焼鈍時の露点とめっき層中のMn、Si、Pの
表面濃化量との関係を示すグラフである。
【図3】結合エネルギーとPの表面濃化との関係を示す
ESCA分析チャートである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−316762(JP,A) 特開 平5−306448(JP,A) 特開 平8−170159(JP,A) 特開 平8−291379(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、再
    結晶焼鈍時の600℃から最高温度到達後さらに冷却段
    階700℃までにおける還元性雰囲気の露点を0℃以上
    +20℃以下とし、溶融亜鉛めっき浴に浸漬する直前の
    雰囲気の露点を−20℃以下として、溶融亜鉛めっきを
    行いさらに合金化することを特徴とする合金化溶融亜鉛
    めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 Pを0.01重量%以上含有する鋼を用
    いることを特徴とする請求項1記載の合金化溶融亜鉛め
    っき鋼板の製造方法。
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