JP4896868B2 - 溶融アルミ系めっき鋼板及びこれを用いた防爆バンド - Google Patents
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Description
本願は、2005年2月10日に日本に出願された特願2005−034357号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献2には、鋼成分としてOを一定量含有し、かつTi,Nb,V,B等を限定してsol-Nを安定的に残存させるような成分系とし、これに溶融アルミめっきを施すことで、合金化による黒変を防止した溶融アルミめっき鋼板が記載されている。
特許文献3には、Ti,P,Ni,Cuを添加することで、高温成形に適し高温成形後に高強度となるアルミめっき鋼板が記載されている。
特許文献4には、めっき後にフリー窒素を残して加熱時にめっき層と鋼板との境界に合金化を抑制するAlNのバリヤー層が形成され、使用温度が550℃近辺と高温であっても、めっき層が黒変色しない高温におけるめっき層光沢保持性に優れた溶融Alめっき鋼板の製造法が記載されている。しかし、SiとMnが低いので、Alが0.02%以下では連続鋳造時の鍋(レードル)交換時などで脱酸が不足することもある。
また、本発明の第2の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、第1の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板において、その組成うち、Cが0.003質量%以下、Nが0.004質量%以下、Pが0.05質量%以上0.08質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下であり、0.2質量%耐力PSが300MPa以上、引張強さTSが400MPa以上であることを特徴とする。
また、本発明の第3の態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Cが0.005質量%以下、Nが0.005質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、500℃以上700℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して10%以下であることを特徴とする。
また、本発明の参考態様に係る溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Cが0.2質量%以下、Nが0.007質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上2.0質量%以下、Nbが0.01質量%以上0.08質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、500℃以上700℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して10%以下であることを特徴とする。
また、本発明の第5の態様に係る防爆バンドは、その組成が質量比で、Cが0.005質量%以下、Nが0.005質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施された溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
また、本発明の参考態様に係る防爆バンドは、その組成が質量比で、Cが0.2質量%以下、Nが0.007質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上2.0質量%以下、Nbが0.01質量%以上0.08質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とする溶融アルミ系めっきが施されたアルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする。
1a…バンド本体、
2…ブラケット、
3…溶接部、
10…CRT
この第1の溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Cが0.005%以下、Nが0.005%以下、Siが0.1%以上0.5%以下、Pが0.1%以下、Sが0.02%以下、Mnが1.05%以上2.0%以下、solAlが1.0%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることを特徴とするものである。
鋼成分中のMnは、再加熱時の耐黒変性と常温および再加熱時の強度を確保するのに有効な元素であり、強度を確保する上で少なくとも1.05%(その公差の範囲を含む。)以上添加する。Mnが1.05%以上で再加熱時の耐黒変性と再加熱時の10%以上の強度低下を抑制できる。一方、2.0%を超えて添加すると、溶接性や溶接部の機械的特性のばらつきが大きくなり加工性が低下するため、その上限を2.0%(その公差の範囲を含む。)とする。なお、製造しやすさの点からはMnは1.3%以下であるのが好ましい。
MnやSiはメッキ前の加熱中およびメッキ中に、鉄に固溶した形態と酸化物の形態で鋼板の表面近傍に濃化して存在する。MnやSiは結晶粒内と結晶粒界に存在する。
しかし、アルミメッキの場合には、Alの方がSiやMnに比べて酸素との親和力が強い為にSiやMnの酸化物を還元することが出来る。したがって、MnやSiが多く含まれても、メッキ前の加熱中に生成した酸化物は還元されてメッキ性を阻害することが無いばかりでなく、メッキ後に界面に濃化した固溶Mnや固溶Siの形態で存在することになる。しかし、Siは酸化性がMnより強いので、酸化物が過剰に出来るとメッキ性を阻害する量の酸化物が界面に生成するので、前述したようにその上限がある。
したがって、再加熱時の黒変と強度の低下を併せて防止する為には、結晶粒内に固溶しているSiやMnが結晶粒界に移動しないように、既に結晶粒界にMnやSiが充分な量存在している必要があると考えられる。この為に、再加熱時の黒変と強度の低下を併せて防止する為に必要なMnとSi量の下限値はほぼ同様な量であることを発明者は見出した。
鋼成分中のPは、強度を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、鋼板の靱性を低下させると共に溶接性も劣化させるため、その上限を0.1%(その公差の範囲を含む。)とする。一方、Pの含有量の下限は0.01%であるのが好ましい。P含有量がこの値未満であると、十分な強度が得られないためである。
鋼成分中のsol(固溶)Alは、溶鋼の脱酸剤として添加されるものであり、その上限を1.0%(その公差の範囲を含む。)とする。一方、sol.Alの含有量の下限は0.005%であることが好ましい。Sol.Al含有量がこの値未満であると、十分な脱酸効果が得られないためである。
なお、ここで言う上限又は下限値とは、測定値の平均値で定義されるものであり、「その公差の範囲を含む」とは、分析値に誤差がある場合に、上記平均値で定義した上限又は下限値に公差の値をそれぞれ加算又は減算し、これらの値を新たな上限又は下限値にすることである。
この第2の溶融アルミ系めっき鋼板は、その組成が質量比で、Cが0.2%以下、Nが0.007%以下、Siが0.1%以上0.5%以下、Pが0.1%以下、Sが0.02%以下、Mnが1.05%以上2.0%以下、Nbが0.01%以上0.08%以下、solAlが1.0%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることを特徴とするものである。
鋼成分中のNは、不可避的に含有される元素であり、その含有量が高くなると、Ti、Nbを多量に添加しなければならず、コストアップの原因となる。また、透磁率等の磁気特性にも悪影響を及ぼすため、その上限を0.007%(その公差の範囲を含む。)とする。
鋼成分中のSiは、再加熱時の耐黒変性を確保するのに有効な元素であるが、その含有量が高くなると、めっきの濡れ性が悪くなり、不めっきの原因となるため、その上限を0.5%(その公差の範囲を含む。)とする。すなわち、鋼成分のMn,Siは、その含有量を高めると、Al−Si合金化を抑制するAlN(アルミナイトライド)と同様の効果を発揮する。一方、Siの下限は0.1%とする。Siの量がこの値を下回ると、再加熱時に合金化が進んで黒変が発生するためである。
鋼成分中のSは、不純物として不可避的に含有される元素であり、熱延時の割れや疵の原因となる。また、溶接性を低下させたり、磁気特性も低下させたりするので、極力低減する必要があるが、その上限を0.02%(その公差の範囲を含む。)とすることで、そのような問題を抑えることができる。
鋼成分中のNbは、炭窒化物を形成し、強度向上に寄与する元素であり、その強度向上を図る上で、少なくとも0.01%(その公差の範囲を含む。)以上添加する。一方、0.08%を超えて添加しても、その強度向上の効果が飽和するため、その上限を0.08%(その公差の範囲を含む。)とする。
鋼成分中のsol.Alは、溶鋼の脱酸剤として添加されるものであり、その上限を1.0%(その公差の範囲を含む。)とする。一方、sol(固溶)Alの下限は0.005%であることが好ましい。sol(固溶)Alの量がこの値を下回ると、十分な脱酸効果が得られないためである。
なお、ここで言う上限又は下限値とは、測定値の平均値で定義されるものであり、「その公差の範囲を含む」とは、分析値に誤差がある場合に、上記平均値で定義した上限又は下限値に公差の値をそれぞれ加算又は減算し、これらの値を新たな上限又は下限値にすることである。
先ず、第1の溶融アルミ系めっき鋼板の実施例及び比較例として、表1に示す各鋼成分の異なった鋼を鋳造し、再加熱後、熱延、酸洗、冷間圧延、焼鈍を行い、鋼板を得た。そして、各鋼板に対して無酸化炉(NOF:Non Oxygen Furnace)−還元炉(RF:Reduction Furnace)方式(NOF板温≧600℃、RF板温≧800℃)の溶融めっきラインでアルミめっき浴中の品種(Si濃度9%〜11%、めっき浴温度640℃〜670℃)を変えて溶融めっきを施した。還元炉中の露点は0℃〜−40℃の範囲に調整した。そして、調質圧延を行い、最終的に板厚1.7mmの各サンプル1〜17を作製した。なお、表1中において、サンプル3のCRは、冷延材を示し、サンプル4のGIは、溶融亜鉛めっきを示し、サンプル5のGLは、ガルバリウム(Al55%−Zn)を示す。
Claims (6)
- 組成が質量比で、Cが0.005質量%以下、Nが0.005質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、500℃以上700℃以下に再加熱したときに黒変しないことを特徴とする溶融アルミ系めっき鋼板。
- 前記組成のうち、Cが0.003質量%以下、Nが0.004質量%以下、Pが0.05質量%以上0.08質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下であり、0.2質量%耐力PSが300MPa以上、引張強さTSが400MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の溶融アルミ系めっき鋼板。
- 組成が質量比で、Cが0.005質量%以下、Nが0.005質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施されることによって、めっき後に500℃以上700℃以下に加熱(再加熱)したときの強度低下が加熱前と比較して10%以下であることを特徴とする溶融アルミ系めっき鋼板。
- 前記組成のうち、Cが0.003質量%以下、Nが0.004質量%以下、Pが0.05質量%以上0.08質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下であり、0.2質量%耐力PSが300MPa以上、引張強さTSが400MPa以上であることを特徴とする請求項3に記載の溶融アルミ系めっき鋼板。
- 組成が質量比で、Cが0.005質量%以下、Nが0.005質量%以下、Siが0.1質量%以上0.5質量%以下、Pが0.1質量%以下、Sが0.02質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下、solAlが1.0質量%以下、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板に、Alを主体とするアルミ系めっきが施された溶融アルミ系めっき鋼板を用いた防爆バンド。
- 前記組成のうち、Cが0.003質量%以下、Nが0.004質量%以下、Pが0.05質量%以上0.08質量%以下、Mnが1.05質量%以上1.3質量%以下であり、降伏点PSが300MPa以上、引張強さTSが400MPa以上である溶融アルミ系めっき鋼板を用いたことを特徴とする請求項5に記載の防爆バンド。
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