JP4729959B2

JP4729959B2 - 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Publication number: JP4729959B2
Application number: JP2005101688A
Authority: JP
Inventors: 典昭末藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006283069A

Description

本発明は、冷延鋼板を下地とする電気亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

電気亜鉛めっき鋼板は、外観が優れていることから、自動車の車体、家電製品等、広い分野で使用されている。

電気亜鉛めっき鋼板の製造方法には、めっき前の原板として、熱延鋼板を用いる場合（熱延下地）と、冷延鋼板を用いる場合（冷延下地）とがある。冷延下地の場合、その原板となる冷延鋼板は、熱間圧延された熱延鋼板に対して、酸洗−冷間圧延−電解清浄−焼鈍−調質圧延の各工程を経て製造される。その際、鋼板表面粗さの制御は、調質圧延工程で用いる圧延ロールの粗さにより調整される。

電気亜鉛めっき鋼板は、溶融した亜鉛浴に鋼板を浸漬させてめっきする溶融亜鉛めっき鋼板と比較して、めっき付着量（目付量）が少なく、２０ｇ／ｍ^２程度が一般的である。そして、このようにめっき付着量が少ない電気亜鉛めっき鋼板の場合、めっきの前後で鋼板の表面粗さはほとんど変化しない。また、一般に、製品として求められる表面粗さの管理項目としては中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳ−Ｂ０６１０で規程。以降、Ｒａと表記する）が用いられ、その仕様範囲は例えばＲａ０．６〜１．６μｍ程度と広範囲であった。それゆえ、従来、調質圧延工程では、圧延ロールの表面粗さや伸長率を調整するなどにより、調質圧延後の鋼板表面粗さが所望の製品粗さ（めっき後の鋼板表面粗さ）となるように製造しており、鋼板表面粗さに関する問題は特に認識されることはなかった。

ところで、電気亜鉛めっき前後での鋼板表面粗さ変化に関して言及したものとして、特開平６−２５６９７１号公報（特許文献１）がある。この文献は、塗装鮮映性に優れた高耐食性電気亜鉛めっき鋼板に関するものであり、その中で、「塗装鮮映性のために低粗度の鋼板を使用しても、めっき鋼板にした後は、所望の塗装鮮映性が得られない場合が多い」と記載されている。すなわち、めっき後に鋼板の表面粗度が高くなることが示唆されている。

しかし、特許文献１は、塗装後鮮映性に優れた表面粗度Ｒａが０．３５μｍ以下の非常に低粗度の電気亜鉛めっき鋼板を対象としたものである。表面粗度Ｒａが０．４〜１．６μｍ程度の一般的な電気亜鉛めっき鋼板については、前述したように、めっき前後で鋼板の表面粗さはほとんど変化しないというのが当業者の常識であり、このような粗さ範囲の一般的な電気亜鉛めっき鋼板の製造に関し、めっき前後での鋼板表面粗さ変化に言及した文献は見当たらない。
特開平６−２５６９７１号公報

近年、自動車用鋼板を中心として、プレス成形等の加工時の成形性のニーズが高まっており、特にプレス加工時の潤滑性を確保する観点から、高Ｒａ、高ＰＰＩであり、且つＲａ、ＰＰＩの許容範囲が狭い製品仕様の要求が増加している。ここで、ＰＰＩとは、ＳＡＥ９１１規格で定められるように１インチ当りのピークカウント数である。

一方、自動車用鋼板においては、長年に渡る防錆性能を確保する観点から、電気亜鉛めっき鋼板においても厚いめっき付着量（厚目付）の要求が増加してきている。例えば、めっき付着量が４０ｇ／ｍ^２以上といったこれまでの電気亜鉛めっき鋼板にはほとんどなかった厚目付の製品仕様の要求が出てきた。

こうした新たな製品仕様に対応するため、鋼板の表面粗さが高く且つめっき付着量が多い電気亜鉛めっき鋼板の製造を行ったところ、めっき前の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）に対してめっき後の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）が低下し、製品仕様の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）を外れるという問題が生じた。すなわち、厚目付の電気亜鉛めっき鋼板を製造する際には、めっき前後で鋼板表面粗さが変化するため、そのめっき前後での粗さ変化量を予測し、その変化量に応じてめっき前の鋼板表面粗さを調整しなければならないということになる。

上記の知見によれば、このようなめっき前後での鋼板表面粗さの変化は、めっき付着量や鋼板表面粗さレベルによってもその挙動が異なる。したがって、例えば新しい製品仕様の電気亜鉛めっき鋼板を製造する場合、めっき前の鋼板表面粗さを複数種類製造し、それらにめっきを施すことにより製品仕様の表面粗さに適しためっき前の鋼板表面粗さを定めなければならず、過度の試行錯誤が必要となり、製品化までの遅延、試作時の各製造設備の能力阻害、歩留り低下など、多くの問題を抱えることとなった。

そこで、本発明は、冷延鋼板を下地とする電気亜鉛めっき鋼板の製造において、めっき前後での鋼板表面粗さ変化を予測し、めっき前の鋼板表面粗さを適切に定め、調整することが可能な電気亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記鋼板の表面粗さが高く且つめっき付着量が多い電気亜鉛めっき鋼板の製造において、めっき前の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）に対してめっき後の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）が低下し、製品仕様の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）を外れるという問題の原因を解明すべく、めっき付着量（目付量）とめっき前後における鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）の変化率について、鋼板表面の粗さを種々変えながら実験を行った。

図１は、目付量を種々変化させた場合の、めっき後の鋼板表面粗さＲａと、めっき前後の粗さ変化率{（めっき後Ｒａ−めっき前Ｒａ）／めっき前Ｒａ}との関係を示した図である。変化率がマイナスとなっているのは、めっき後の粗さが低下していることを表している。

図１より、目付量が２０ｇ／ｍ^２の場合にはめっき前後で鋼板表面粗さはほとんど変化しないが、目付量が４５ｇ／ｍ^２以上の場合にはめっき後の鋼板表面粗さは目付量の増加とともに低下していることがわかる。また、それぞれの目付量において、めっき後の鋼板表面粗さＲａの値が１．１μｍを閾値として、その上下でめっき前後の粗さ変化率の値が大きく異なっていることがわかる。そして、前記閾値の上下それぞれでは、めっき後の鋼板表面粗さＲａの値に依らず、めっき前後の粗さ変化率はほぼ一定であることもわかる。

図２は、図１で示したデータを、目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＲａの変化率との関係として示した図である。図２より、図１で説明した目付量が多い場合に鋼板表面粗さが低下する現象は、目付量が約３５ｇ／ｍ^２以上の場合に顕著に現れること、また、図１で説明しためっき後の鋼板表面粗さＲａの値１．１μｍを閾値としためっき前後の粗さ変化率の挙動の違いは、図２における目付量３５ｇ／ｍ^２以上での２本の直線の傾きの違いとなって現れていることがわかった。

さらに、図３は、目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＰＰＩの変化率との関係を示した図であるが、図２に示す目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＲａ変化率の変化の挙動と、図３に示す目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＰＰＩ変化率の変化の挙動とは同様の挙動を示すことがわかった。

本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［１］冷延鋼板を下地とするめっき付着量が３５ｇ／ｍ ^２以上の電気亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
めっき後の鋼板表面における中心線平均粗さＲａの目標値が、１．１μｍ未満であるか、或いは１．１μｍ以上であるかに基づいて、異なるめっき前後での粗さ変化率を用いて、めっき前の鋼板表面における中心線平均粗さＲａ及び／又はピークカウントＰＰＩの目標値を決定することを特徴とする電気亜鉛めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、冷延鋼板を下地とする電気亜鉛めっき鋼板の製造において、めっき前後での鋼板表面粗さ変化を予測し、めっき前の鋼板表面粗さを適切に定め、調整することが可能な電気亜鉛めっき鋼板の製造方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

本発明において、電気亜鉛めっきが施される冷延鋼板は、熱間圧延された熱延鋼板に対して、酸洗−冷間圧延−電解清浄−焼鈍−調質圧延の各工程を経て製造される。ここで、鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）の制御は、調質圧延工程で用いる圧延ロールの粗さや調質圧延における伸長率を調整することで行われる。この鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）が調整された鋼板に電気亜鉛めっきが施され、電気亜鉛めっき鋼板が製造される。

そして、本発明に係る電気亜鉛めっき鋼板の製造方法は、めっき付着量が３５ｇ／ｍ^２以上の場合には、めっき後の鋼板表面粗さの目標値と、めっき付着量とに基づいて、予め求めためっき前後での粗さ変化率を用いてめっき前の鋼板表面粗さを決定するものである。

上述の図２及び図３に示すように、めっき付着量（目付量）が、３５ｇ／ｍ^２以上の範囲においては、めっき前後における鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）に変化が生じている。

このような事実に基づき、本発明は、めっき後の鋼板表面粗さの目標値と、めっき付着量とに基づいて、予め求めためっき前後での粗さ変化率を用いてめっき前後での粗さ変化を予測し、それに基づいてめっき前の鋼板表面粗さを決定し、調質圧延工程において鋼板表面粗さを調整するものである。これにより、めっき前後で鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）が変化するような、電気亜鉛めっきにおいては厚目付の条件となる目付量３５ｇ／ｍ^２以上の範囲においても、めっき前後での粗さの変化量が予測でき、めっき前の鋼板表面粗さを適切に定めることが可能となる。したがって、めっき後に所望の鋼板表面粗さを持つ厚目付の電気亜鉛めっき鋼板の製造ができる。

また、本発明は、めっき後の鋼板表面における中心線平均粗さＲａの目標値が、１．１μｍ未満であるか、或いは１．１μｍ以上であるかに基づいて、異なるめっき前後での粗さ変化率を用いて、めっき前の中心線平均粗さＲａ及び／又はピークカウントＰＰＩの目標値を決定することが好ましい。

図１に示した、目付量を種々変化させた場合の、めっき後の鋼板表面粗さＲａと、めっき前後の粗さ変化率との関係からわかるように、めっき後の鋼板表面粗さＲａの値が１．１μｍを閾値として、その上下で、目付量の変化に対するめっき前後の粗さ変化率の変化量が大きく異なっている。なお、これは、従来の電気亜鉛めっき鋼板のめっき量である２０ｇ／ｍ^２程度の目付量では見られない現象である。

ここで、前記目付量の変化に対するめっき前後の粗さ変化率の変化量は、図２及び図３における目付量３５ｇ／ｍ^２以上での２つの直線の傾きとして求めることができる。

本発明においては、前記閾値の存在、及び、その上下で変わる目付量に対応しためっき前後の粗さ変化率を予め把握しておくことで、電気亜鉛めっき鋼板の製造において、めっき前後での粗さ変化がより正確に予測でき、過度の試行錯誤、製品化までの遅延、試作時の各製造設備の能力阻害、歩留り低下の問題を起こすことなく、めっき前の鋼板表面粗さを適切に定めることが可能となる。

前記めっき前の鋼板表面粗さＲａの決定方法の一例を以下に説明する。なお、めっき前の鋼板表面粗さＰＰＩの決定も同様に行うことが可能である。
（１）図２に示すような、目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＲａの変化率との関係を、めっき後の鋼板表面粗さを種々変えて測定する。
（２）次に、目付量３５ｇ／ｍ^２以上の領域において、めっき後の鋼板表面粗さが１．１μｍ未満と、１．１μｍ以上との部分についてそれぞれ直線近似を行い、それぞれの直線の傾きα１及びα２を算出する。
（３）めっき後の鋼板表面粗さの目標値が１．１μｍ未満での、めっき前鋼板表面粗さ算出式と、めっき後の鋼板表面粗さの目標値が１．１μｍ以上での、めっき前鋼板表面粗さ算出式とを決定する。
（４）めっき後の鋼板表面粗さの目標値と、めっき付着量とに基づいて、前記算出式に基づき、めっき前の鋼板表面粗さを決定する。

以上の（１）〜（３）の手順により一度めっき前鋼板表面粗さ算出式を求めておけば、新たな製品仕様の鋼板を製造する際には、その算出式を用いて上記（４）の手順のみで簡単にめっき前の鋼板表面粗さを決定することができる。

また、上記の算出式に基づかなくとも、以下に説明するように、図２より直接的にめっき前の鋼板表面粗さを決定することもできる。
（１）目付量と鋼板表面粗さを種々変えてめっき前後の鋼板表面粗さを測定し、目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＲａの変化率との関係を求め、図２を作成する。
（２）目付量３５ｇ／ｍ^２以上の場合、図２を用いて、所望の目付量に対応するめっき前後における鋼板表面粗さＲａの変化率を求める。その際、めっき後の鋼板表面粗さが１．１μｍ未満か１．１μｍ以上かによって、対応する直線を選択する。
（３）上記（２）で求めた粗さ変化率に基づいて、めっき前の鋼板表面粗さを決定する。

なお、上述しためっき前後での鋼板表面粗さ変化の挙動は、鋼板表面粗さに異存するものであって、めっき前の鋼板表面粗さ調整に用いた調質圧延ロールの表面粗さや調質圧延ロールの加工方法などには関係しない。すなわち、めっき前の鋼板表面粗さが同じであれば、その表面粗さをどのようにして調整したものであっても、めっき後の鋼板表面粗さは同じになる。

また、電気亜鉛めっき鋼板には片面のみにめっきを施す製品があるが、そのような製品の場合であってもめっきを施す面については同様である。

下表１に示す製品仕様である冷延鋼板を下地とする電気亜鉛めっき鋼板の製造を行った。目付量が４５ｇ／ｍ^２と６５ｇ／ｍ^２の２種類について、下表１に示すめっき後の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）の製品仕様の目標値となるように、図２および図３を用いてめっき前後の粗さ変化率を求め、めっき前の鋼板表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）の目標値を決定した。そして、調質圧延における表面粗さの転写率を考慮して圧延ロールの表面粗さを決定し、その表面粗さを有する圧延ロールを用いて所望のめっき前の鋼板表面粗さになるように伸長率を調整して調質圧延を行った。引き続き、製品仕様の目付量となるように電気亜鉛めっきを施し、めっき後の表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）を測定した。その測定結果を、下表１に併せて示す。

表１に示すように、めっき後の表面粗さ（Ｒａ、ＰＰＩ）は、ほぼ目標値の製品仕様通りとなり、本発明の効果を確認できた。

目付量を種々変化させた場合の、めっき後の鋼板表面粗さＲａと、めっき前後の粗さ変化率との関係を示した図である。目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＲａの変化率との関係を示した図である。目付量とめっき前後における鋼板表面粗さＰＰＩの変化率との関係を示した図である。

Claims

冷延鋼板を下地とするめっき付着量が３５ｇ／ｍ ^２以上の電気亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
めっき後の鋼板表面における中心線平均粗さＲａの目標値が、１．１μｍ未満であるか、或いは１．１μｍ以上であるかに基づいて、異なるめっき前後での粗さ変化率を用いて、めっき前の鋼板表面における中心線平均粗さＲａ及び／又はピークカウントＰＰＩの目標値を決定することを特徴とする電気亜鉛めっき鋼板の製造方法。