JP5513148B2 - めっき鋼板、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
などの易酸化性元素の酸化物(Si−Mn−O)が不適切に濃化する場合があり、その結果、めっき鋼板の加工時にめっきが剥離するなどの問題がある。
酸化物を含むように制御された合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。
雰囲気下で熱処理し、素地鋼板表面に酸化層を形成する酸化工程と、前記酸化工程の後、還元雰囲気下で熱処理して前記素地鋼板表面の酸化層を還元する還元工程と、前記還元工程の後、溶融亜鉛めっき処理するめっき工程と、を含み、前記酸化工程において、酸素分圧を0.00010体積%以上0.1体積%以下に制御すると共に、素地鋼板が650℃以上750℃以下の温度範囲になる時間を20秒以上70秒以下に制御するところに要旨を有するものである。
電解液:10%アセチルアセトン−1%テトラメチルアンモニウムクロリド−メタノール溶液(10%AA系電解液)
電解装置:北斗電工製のHA151
電流密度<20mA/cm2
Cは、鋼板の強度向上に必要な元素であり、そのため、C量を0.04%以上とする。好ましいC量は0.05%以上であり、より好ましくは0.10%以上である。しかし、Cを過剰に添加すると冷間加工性が低下するため、C量の上限を0.2%とする。C量の好ましい上限は0.15%であり、より好ましくは0.13%である。
Siは、延性や加工性を劣化させることなく強度を高めるのに有用な元素であり、このような作用を有効に発揮させるため、Si量を0.1%以上とする。Siは易酸化性元素であるため、従来では、Siを0.1%以上含有させると合金化溶融亜鉛めっき層の外観性状とめっき密着性が劣化するという問題があった。これに対し、本発明では、焼鈍炉内の雰囲気および加熱条件を適切に制御して酸化層を形成しているため、素地鋼板と合金化溶融亜鉛めっき層の間に形成される酸化物含有層にSiを濃化させることができ、素地鋼板にSiを0.1%以上含有させても良好な外観性状とめっき密着性を確保できる。好ましいSi量は、0.3%以上であり、より好ましくは0.5%以上、更に好ましくは1.0%以上である。しかしSi量が3%を超えると延性が劣化するため、上限を3%とする。Si量の好ましい上限は2.5%であり、より好ましくは2%である。
Mnは、強度と靭性を確保するために必要な元素であり、こうした作用を有効に発揮させるため、Mn量を0.1%以上とする。本発明によれば、後述するように焼鈍炉での酸化加熱条件を適切に制御しているため、Mnを0.1%以上添加してもめっき密着性の低下などを回避することができる。好ましいMn量は0.3%以上である。しかし、Mnの
過剰添加は延性低下を招くため、上限を3%とする。Mn量の好ましい上限は2.8%であり、より好ましくは2.5%以下である。
Alは、脱酸剤として作用するほか、焼鈍時におけるオーステナイト結晶粒粗大化の防止に有用な元素である。しかし、Alを過剰に添加しても上記作用は飽和するほか、結晶粒が不安定になって材質にムラが生じ易くなるため、Al量の上限を0.06%とする。Al量の好ましい上限は0.05%であり、より好ましくは0.04%である。
Pは、セメンタイトの析出を遅延して変態を抑制する作用があるが、過剰添加は、延性やめっき密着性の低下を招くため、0.02%以下に制御することが好ましい。より好ましいP量は0.01%以下であり、更に好ましくは0.005%以下である。
Sは、MnSなどの硫化物系介在物を形成し、熱間圧延時に偏析して鋼板の脆化を招くため、0.004%以下に制御することが好ましい。より好ましいS量は0.003%以下である。
Nは、粗大な窒化物を形成し、曲げ性や穴拡げ性を劣化させ、また溶接時のブローホールの原因となるため、0.01%以下に制御することが好ましい。より好ましいN量は0.005%以下である。
Crは、鋼板の強度向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Cr量を好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.04%以上、更に好ましくは0.08%以上とする。しかし、Crの過剰添加は延性の低下を招くため、Cr量の上限は0.3%とすることが好ましい。Cr量のより好ましい上限は0.25%であり、更に好ましくは0.2%である。
Tiは、脱酸剤として有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ti量を好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上とする。しかし、Tiの過剰添加は靱性の低下を招くため、Ti量の上限は0.05%とすることが好ましい。Ti量のより好ましい上限は0.04%である。
Niは、焼入れ性向上に有用な元素である。Niを適量を添加するとCAL焼鈍、冷却時にマルテンサイト比率が増大し、またマルテンサイトのラス構造が微細化され、次工程のCGL焼鈍時における2相域再加熱・冷却処理時の焼入れ性が良好となる。また冷却後の最終的な複合組織が良好なものとなるため、各種成形加工性を向上させることができる。このような作用を有効に発揮させるため、Ni量を好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上とする。しかし、Niは高価な元素であり、製造コストの上昇を招くため、Ni量の上限は2%とすることが好ましい。Ni量のより好ましい上限は1.5%、更に好ましくは1.0%である。
Cuは、Niと同様、焼入れ性向上に有用な元素である。CuもNiと同様の作用により各種成形加工性を向上させることができる。このような作用を有効に発揮させるため、Cu量を好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上とする。しかし、Cuは高価な元素であり、製造コストの上昇を招くため、Cu量の上限は2%とすることが好ましい。Cu量のより好ましい上限は1.5%、更に好ましくは1.0%である。
Moは、めっき性を損ねることなく、固溶強化を図る上で重要な元素である。またNiやCuと同様、焼入れ性向上に有用な元素である。MoもCuやNiと同様の作用により各種成形加工性を向上させることができる。このような作用を有効に発揮させるため、Mo量を好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上とする。しかし、Moは高価な元素であり、製造コストの上昇を招くため、Mo量の上限は2%とすることが好ましい。Mo量のより好ましい上限は1.5%、更に好ましくは1.0%である。
Bは、焼入れ性向上に有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、B量を好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0002%以上とする。しかし、Bを過剰に添加すると、めっき性が低下するため、B量の上限は0.01%とすることが好ましい。B量のより好ましい上限は0.005%、更に好ましくは0.001%である。
Nbは、微量の添加で微細組織を得ることができ、靱性を劣化させることなく強度を高めるのに有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Nb量を好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.005%以上とする。しかし、Nbを過剰に添加すると炭化物が過剰に生成し、マルテンサイトの体積率減少やその析出強化によって強度と加工性のバランスを失わせるため、Nb量の上限は1%とすることが好ましい。Nb量のより好ましい上限は0.5%、更に好ましくは0.1%である。
Vは、Nbと同様、強度を高めるのに有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、V量を好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.005%以上とする。しかし、Vを過剰に添加すると、製造コストの上昇を招くだけでなく、降伏点(降伏比)が上昇して加工性が低下するため、V量の上限は1%とすることが好ましい。V量のより好ましい上限は0.5%、更に好ましくは0.1%である。
Wは、析出物強化や、フェライト結晶粒の成長を抑制して細粒強化、および再結晶の抑制による転移強化によって、強度を高めるのに有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、W量を好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.005%以上とする。しかし、Wを過剰に添加すると、炭窒化物の析出が過剰となって成形性が低下するため、W量の上限は0.3%とすることが好ましい。W量のより好ましい上限は0.2%、更に好ましくは0.1%である。
Ca、Mg、REMは、脱酸剤として作用する元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Ca、Mg、REMよりなる群から選ばれる1種以上の元素を合計量で好ましくは0.002%以上、より好ましくは0.003%以上とする。しかし、これら元素を過剰に添加すると、成形性が低下するため、Ca、Mg、およびREMよりなる群から選ばれる1種以上の元素の合計量の上限は0.03%とすることが好ましく、より好ましくは0.02%、更に好ましくは0.01%である。
上記酸化工程では、まず、酸素分圧を0.00010体積%以上0.1体積%以下に制御する。本発明者らの基礎実験によれば、凹部の平均直径は、焼鈍炉での酸素分圧と密接に関連しており、酸素分圧を上記範囲に制御すれば、凹部の平均直径を、めっき密着性に有用な「3.0μm以上10.0μm以下」の範囲内に制御することができる。
鋼板温度が650℃から750℃の比較的低温度域に着目し、当該温度域での保持時間(在炉時間)を適切に制御することで、凸部の平均幅を調節できないか更に検討を行なった。その結果、当該温度域での保持時間を20秒以上70秒以下に制御すると、所望の凸部の平均幅が得られることが判明した。
上記めっき鋼板を縦100mm×横200mm×厚2mmの板形状試験片に加工し、V曲げ曲げ戻し試験を行ってめっき密着性を評価した。このV曲げ曲げ戻し試験は、実際のプレス成形よりも厳しい条件を模擬したものである。詳細には、V曲げ試験用の金型(曲げ角度60°)を用いて上記試験片をV曲げ加工した後、更にプレスで上記試験片を平坦に戻す曲げ戻し加工を行った。曲げ戻し加工を行ったときの内側の面(変形部)にセロハンテープ(ニチバン社製「セロテープ(登録商標)CT405AP−24」)を貼り付け、手で剥がした後、テープに付着しためっき層の剥離幅を測定した。本実例では、剥離幅が5mm以下のものを合格(めっき密着性に優れる)と評価した。
Claims (9)
- 素地鋼板に合金化されたまたは合金化されていない溶融亜鉛めっき層が形成されためっき鋼板であって、
前記素地鋼板は、質量%で(以下、鋼中成分について、全て同じ。)、
C:0.04%以上0.2%以下、
Si:0.1%以上3%以下、
Mn:0.1%以上3%以下、
Al:0.06%以下(0%は含まない)を含有すると共に、
前記素地鋼板と前記溶融亜鉛めっき層との界面に、Si−Mn−Oおよび鉄亜鉛合金を含む酸化物含有層を有し、
前記酸化物含有層の素地鋼板側の表面は、網目状の凸部と、該凸部によって分割された複数の凹部とを有し、
インターセプト法で算出した前記凹部の平均直径が3.0μm以上10.0μm以下であり、前記凸部の平均幅が0.20μm以上3.0μm以下であることを特徴とするめっき鋼板。 - 前記凹部の平均直径が4μm以上9μm以下であり、前記凸部の平均幅が0.8μm以上2.2μm以下である請求項1に記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、更にCr:0.3%以下(0%を含まない)を含有する請求項1または2に記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、更にTi:0.05%以下(0%を含まない)を含有する請求項3に記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、更にNi:2%以下(0%を含まない)、Cu:2%以下(0%を含まない)、Mo:2%以下(0%を含まない)、およびB:0.01%以下(0%を含まない)よりなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項3または4に記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、更にNb:1%以下(0%を含まない)、V:1%以下(0%を含まない)、およびW:0.3%以下(0%を含まない)よりなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項3〜5のいずれかに記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、更にCa、Mg、およびREMよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素:0.03%以下(0%を含まない)を含有する請求項3〜6のいずれかに記載のめっき鋼板。
- 前記素地鋼板は、残部:鉄および不可避不純物である請求項3〜7のいずれかに記載のめっき鋼板。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のめっき鋼板を製造する方法であって、
素地鋼板を酸化雰囲気下で熱処理し、素地鋼板表面に酸化層を形成する酸化工程と、
前記酸化工程の後、還元雰囲気下で熱処理して前記素地鋼板表面の酸化層を還元する還元工程と、
前記還元工程の後、溶融亜鉛めっき処理するめっき工程と、を含み、
前記酸化工程において、酸素分圧を0.00010体積%以上0.1体積%以下に制御すると共に、素地鋼板が650℃以上750℃以下の温度範囲になる時間を20秒以上70秒以下に制御することを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
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