JP5591414B1 - 加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融Ａｌ系めっき鋼板において、溶融Ａｌ系めっき層の耐カジリ性を改善する。
【解決手段】基材鋼板の表面にＳｉ含有量が１.０〜１２.０質量％、Ｂ含有量が０.００２〜０.０８０質量％である組成の溶融Ａｌ系めっき層を有し、めっき層最表面からのＧＤＳ（グロー放電発光分光分析）による深さ方向分析において、スパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上である、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【選択図】図２
【解決手段】基材鋼板の表面にＳｉ含有量が１.０〜１２.０質量％、Ｂ含有量が０.００２〜０.０８０質量％である組成の溶融Ａｌ系めっき層を有し、めっき層最表面からのＧＤＳ（グロー放電発光分光分析）による深さ方向分析において、スパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上である、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
【選択図】図２
Description
本発明は、めっき層中にＢを含有させて、加工時の金型との摺動に起因するめっき層のカジリに対する抵抗性を改善した、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板に関する。
溶融Ａｌ系めっき鋼板は、自動車排ガス部材、燃焼機器部材など、耐熱用途を中心に広く使用されている。溶融Ａｌ系めっき浴には必要に応じてＳｉが添加される。浴中へのＳｉ添加は鋼素地（めっき原板）と溶融Ａｌ系めっき層の間に生成する脆いＡｌ−Ｆｅ系合金層の成長を抑制する効果があり、曲げ加工性等の改善に有効である。その他、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ等の元素がＡｌめっき浴中に添加されることもある。溶融Ａｌ系めっき層の組成は、Ｓｉやその他の添加元素の浴中含有量をほぼ反映したものとなる。
溶融Ａｌ系めっき鋼板は、溶融亜鉛系めっき鋼板と比べ耐熱性に優れるという長所を有する。しかし、金型による加工を施した際、金型との摺動によって一般に溶融亜鉛系めっき鋼板よりもめっき層に「カジリ」が生じやすいという潜在的な問題がある。めっき鋼板のカジリは、金型にめっき層金属が凝着して円滑な摺動が妨げられ、めっき層に著しい摩耗疵が生じる現象である。
特許文献１、２にはＢ含有量が０.０６質量％の溶融Ａｌめっき組成が示されている（それぞれ表２のＮｏ.２９）。ただし、これらの文献に開示の技術は、溶融Ａｌ系めっき後に加熱処理（いわゆるポスト熱処理）を施すことにより溶融Ａｌ系めっき層の組織状態を改質し、その後に陽極酸化処理に供するものである。所定量のＢを含有する溶融Ａｌ系めっき浴に浸漬して得られためっき層を金型に摺動する加工に供することは記載されていない。
特許文献３にはＢ含有量が０.１２質量％および０.１０質量％である溶融Ａｌめっき組成が示されている（表２のＮｏ.８、１７）。しかし、発明者らの検討によれば、このように多量のＢをめっき層に含有させるとめっき層の耐食性（耐白錆性）が低下することがわかった。引用文献３に、耐カジリ性を改善することは記載されていない。
一方、特許文献４には耐カジリ性と耐白錆性に優れたアルミニウム系めっき鋼板が記載されている。ただし、この文献の技術はフッ化アルミニウムを主成分とする粒状物を表面に分散させる化成処理によって耐カジリ性等を改善するものである。
本発明は、溶融Ａｌ系めっき鋼板において、溶融Ａｌ系めっき層自体の耐カジリ性（以下これを「耐めっきカジリ性」という）を向上させるとともに、曲げ加工性、プレス加工性およびめっき層の耐食性（耐白錆性）についても良好に維持することを目的とする。
発明者らは詳細な検討の結果、適量のＢを添加した溶融Ａｌ系めっき浴を用いて溶融Ａｌ系めっき鋼板を得たとき、Ａｌ系めっき層の表層部にＢが濃化する現象が起こることを発見した。そして、表層部にＢが濃化した溶融Ａｌ系めっき層は金型との摺動性が良く、カジリが顕著に抑制されることがわかった。本発明はこのような知見に基づくものである。
上記目的は、基材鋼板の表面にＳｉ含有量が１.０〜１２.０質量％、Ｂ含有量が０.００２〜０.０８０質量％である組成の溶融Ａｌ系めっき層を有し、めっき層最表面からのＧＤＳ（グロー放電発光分光分析）による深さ方向分析において、スパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上である、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板によって達成される。特にめっき層中のＳｉ含有量が１.０質量％以上３.０質量％未満に調整されたものは、一層優れた曲げ加工性を呈する。溶融Ａｌ系めっき層（Ａｌ−Ｆｅ系合金層を除く部分）の平均厚さは例えば１０〜１５０μｍである。
上記スパッタ深さは、予め溶融Ａｌ系めっき鋼板の表面をＧＤＳの測定条件でスパッタリングした試料について、スパッタリング部を含む表面の凹凸プロフィールを実測することによってＧＤＳのスパッタ速度を求めておき、そのスパッタ速度に基づいて、スパッタ時間をスパッタ深さに換算することにより定めることができる。
溶融Ａｌ系めっき層の具体的な組成範囲としては、例えば質量％でＳｉ：１.０〜１２.０％好ましくは１.０％以上３.０％未満、Ｂ：０.００２〜０.０８０％、Ｆｅ：０.１〜３.０％、Ｓｒ：０〜０.２％、Ｎａ：０〜０.１％、Ｃａ：０〜０.１％、Ｓｂ：０〜０.６％、Ｐ：０〜０.２％、Ｍｇ：０〜５.０％、Ｃｒ：０〜１.０％、Ｍｎ：０〜２.０％、Ｔｉ：０〜０.５％、Ｚｒ：０〜０.５％、Ｖ：０〜０.５％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる組成を挙げることができる。Ｓｒ、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖの各元素は任意含有元素である。Ｆｅはめっき槽の装置部材や浸漬される鋼板からめっき浴中に混入する。
基材鋼板の鋼素地と溶融Ａｌ系めっき層の間に介在するＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さは８.０μｍ以下であることが好ましい。
上記の溶融Ａｌ系めっき鋼板は、めっき層と金型とが摺動する過程を有する加工用の溶融Ａｌ系めっき鋼板として好適である。そのような加工としては、例えば、絞りあるいは張出し要素を含むプレス加工、ドロービード加工、ロールフォーミング加工などが挙げられる。
上記の溶融Ａｌ系めっき鋼板は、めっき層と金型とが摺動する過程を有する加工用の溶融Ａｌ系めっき鋼板として好適である。そのような加工としては、例えば、絞りあるいは張出し要素を含むプレス加工、ドロービード加工、ロールフォーミング加工などが挙げられる。
本発明によれば、金型を用いた加工で問題となりやすい溶融Ａｌ系めっき鋼板の耐カジリ性を改善することができた。溶融Ａｌ系めっき層自体の耐カジリ性が向上するので、めっき後に必要に応じて施される化成処理に依存することなく耐カジリ性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板が提供される。曲げ加工性、めっき層の耐食性についても良好に維持できる。
〔めっき層中のＢ分布〕
図１に、Ｂ含有量が０.００１質量％であるＡｌ−９.２質量％Ｓｉめっき浴を用いて作製した溶融Ａｌ系めっき鋼板のめっき層について、ＧＤＳで最表面から深さ方向に分析した元素濃度プロフィールを例示する。Ｂについての測定強度は他の元素に対し１０倍の尺度で示してある（後述図２において同じ）。Ｂの濃度分布は最表面に近い深さ領域で若干増大しているが、目立った変動は観測されない。この溶融Ａｌ系めっき鋼板では、Ｂ無添加の溶融Ａｌ系めっき浴を用いた従来一般的なものに対して、耐めっきカジリ性の目立った改善効果は認められない。
図１に、Ｂ含有量が０.００１質量％であるＡｌ−９.２質量％Ｓｉめっき浴を用いて作製した溶融Ａｌ系めっき鋼板のめっき層について、ＧＤＳで最表面から深さ方向に分析した元素濃度プロフィールを例示する。Ｂについての測定強度は他の元素に対し１０倍の尺度で示してある（後述図２において同じ）。Ｂの濃度分布は最表面に近い深さ領域で若干増大しているが、目立った変動は観測されない。この溶融Ａｌ系めっき鋼板では、Ｂ無添加の溶融Ａｌ系めっき浴を用いた従来一般的なものに対して、耐めっきカジリ性の目立った改善効果は認められない。
図２に、Ｂ含有量が０.０３質量％であるＡｌ−９.２質量％Ｓｉめっき浴を用いて作製した溶融Ａｌ系めっき鋼板のめっき層について、ＧＤＳで最表面から深さ方向に分析した元素濃度プロフィールを図１と同様に例示する。この溶融Ａｌ系めっき層の最表面近傍にはＢが顕著に濃化していることがわかる。スパッタ深さが約１μｍ以上の領域では、Ｂの分布は図１と同様に概ね均等になる。この溶融Ａｌ系めっき鋼板では耐めっきカジリ性の顕著な改善効果が認められる。耐めっきカジリ性は例えば後述のドロービード試験により評価することができる。
発明者らの詳細な検討によると、溶融Ａｌ系めっき層の最表面からのＧＤＳによる深さ方向分析において、スパッタ深さ０（最表面）〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上となるようにめっき層表層部にＢが濃化しているとき、耐めっきカジリ性の改善効果が大きくなる。Ｂ含有量が０.００２質量％以上である溶融Ａｌ系めっき組成とした場合においてＩMAX／Ｉ0を２.０以上とすることができる。また、Ｂ含有量が０.０１０質量％以上である溶融Ａｌ系めっき組成とすることによりＩMAX／Ｉ0が３.０以上の溶融Ａｌ系めっき層を得ることができ、耐めっきカジリ性の改善効果はより増大する。
溶融Ａｌ系めっき浴に例えば０.００２質量％以上といった比較的多量のＢを含有させたときにめっき層の表層部にＢが濃化し、耐めっきカジリ性が向上する理由については、現時点で必ずしも明確ではないが、以下のようなことが考えられる。すなわち、基材鋼板からの抜熱によってめっき層の金属が凝固する過程で、Ａｌ相中での溶解度を失ったＢが表層部へと追いやられ、表層部に集まったＢはめっき層素地より硬質な化合物粒子を形成する。そのようなＢ化合物粒子がめっき層表層部に分散し、金型との摺動抵抗の低減に寄与しているのではないかと推察される。また、ＧＤＳの深さ方向元素プロフィールによると、Ｂ添加によって構造が変化するのはめっき層の表層部に限られるので、溶融Ａｌ系めっき層による鋼板の耐食性（耐赤錆性）改善効果やＡｌめっき層本来の加工性は、Ｂを添加しない場合と同様に維持される。
〔溶融Ａｌ系めっき層の組成〕
溶融Ａｌ系めっき層の化学組成は、めっき浴組成とほぼ同じになる。従って、めっき層組成は、めっき浴組成の調整によってコントロールできる。
Ｓｉは、溶融Ａｌ系めっき時に基材鋼板とめっき層の間に形成されるＡｌ−Ｆｅ系合金層の成長を抑制する作用を有する。Ａｌ−Ｆｅ系合金層は脆いので、その厚さが増大するとプレス加工性を低下させる要因となる。Ａｌ系めっき浴中のＳｉ含有量を１.０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の成長抑制効果が高まり、プレス加工用途において有利となる。また、Ａｌ系めっき浴にＳｉを添加するとめっき浴の融点が低下するので、めっき温度の低減に有効である。ただし、Ｓｉ含有量が過大になるとめっき層の硬質化によって曲げ加工性が低下しやすくなる。種々検討の結果、溶融Ａｌ系めっき層のＳｉ含有量は１２.０質量％以下とすることが好ましい。特に、Ｓｉ含有量を３.０質量％未満とすると、めっき層の凝固時に生成するＳｉ相の量が減少するとともに、初晶Ａｌ相が軟質化し、曲げ加工性を重視する用途ではより効果的である。
溶融Ａｌ系めっき層の化学組成は、めっき浴組成とほぼ同じになる。従って、めっき層組成は、めっき浴組成の調整によってコントロールできる。
Ｓｉは、溶融Ａｌ系めっき時に基材鋼板とめっき層の間に形成されるＡｌ−Ｆｅ系合金層の成長を抑制する作用を有する。Ａｌ−Ｆｅ系合金層は脆いので、その厚さが増大するとプレス加工性を低下させる要因となる。Ａｌ系めっき浴中のＳｉ含有量を１.０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の成長抑制効果が高まり、プレス加工用途において有利となる。また、Ａｌ系めっき浴にＳｉを添加するとめっき浴の融点が低下するので、めっき温度の低減に有効である。ただし、Ｓｉ含有量が過大になるとめっき層の硬質化によって曲げ加工性が低下しやすくなる。種々検討の結果、溶融Ａｌ系めっき層のＳｉ含有量は１２.０質量％以下とすることが好ましい。特に、Ｓｉ含有量を３.０質量％未満とすると、めっき層の凝固時に生成するＳｉ相の量が減少するとともに、初晶Ａｌ相が軟質化し、曲げ加工性を重視する用途ではより効果的である。
Ｂは、溶融Ａｌ系めっき層の耐めっきカジリ性を向上させるために重要な添加元素である。溶融Ａｌ系めっき層の表層部に耐めっきカジリ性を十分に改善するに足るＢの濃化を生じさせるためには、めっき層中のＢ含有量を０.００２質量％以上とすることが有効であり、０.０１０質量％以上とすることがより効果的である。ただし、過剰のＢ添加はめっき層の耐食性（耐白錆性）を低下させることがわかった。種々検討の結果、Ｂ含有量は０.０８０質量％以下に抑えることが好ましく、０.０６０質量％以下とすることがより好ましい。
溶融Ａｌ系めっき浴中には、基材鋼板（めっき原板）や溶融めっき槽の構成部材などからＦｅが混入し、通常、溶融Ａｌ系めっき層（Ａｌ−Ｆｅ系合金層を除く部分）のＦｅ含有量は０.０５質量％以上となる。Ｆｅ含有量は３.０質量％まで許容されるが、２.５質量％以下であることがより好ましい。
上記以外の元素として、溶融Ａｌ系めっき浴にはＳｒ、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ等の元素が必要に応じて意図的に添加されることがあり、また原料などから混入することもある。本発明で対象とする溶融Ａｌめっき鋼板においても、これら従来一般的に許容される元素を含有しても問題ない。具体的には例えば、質量％でＳｒ：０〜０.２％、Ｎａ：０〜０.１％、Ｃａ：０〜０.１％、Ｓｂ：０〜０.６％、Ｐ：０〜０.２％、Ｍｇ：０〜５.０％、Ｃｒ：０〜１.０％、Ｍｎ：０〜２.０％、Ｔｉ：０〜０.５％、Ｚｒ：０〜０.５％、Ｖ：０〜０.５％の含有量範囲を例示することができる。
以上の元素以外の残部は、Ａｌおよび不可避的不純物とすればよい。
以上の元素以外の残部は、Ａｌおよび不可避的不純物とすればよい。
〔Ａｌ−Ｆｅ系合金層〕
溶融Ａｌ系めっき鋼板の製造においては、基材鋼板の鋼素地とめっき層との間にＡｌ−Ｆｅ系合金層が形成される。この合金層はＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物を主体とするものである。Ｓｉを含有するＡｌ系めっき浴で形成される合金層中にはＳｉが多く含まれる。本明細書ではＳｉを含有しないＡｌ−Ｆｅ系合金層とＳｉを含有するいわゆるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を一括してＡｌ−Ｆｅ系合金層と呼んでいる。Ａｌ−Ｆｅ系合金層は脆い金属間化合物で構成されることから、その厚さが増大するとめっき層の密着性が低下し、プレス加工性を阻害する要因となる。種々検討の結果、プレス加工性を重視する場合、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを８.０μｍ以下とすることが好ましく、６.０μｍ以下とすることがより好ましい。溶融Ａｌ系めっき時におけるＡｌ−Ｆｅ系合金層の成長を抑制するためには、上述のようにＡｌ系めっき浴中にＳｉを添加することが有効である。浴温およびめっき浴浸漬時間によっても合金層の形成厚さは変動するが、一般的な工業的規模での連続溶融めっきラインの操業では、めっき浴中のＳｉ含有量を１.０質量％以上とすることによってＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを８.０μｍ以下にコントロールする条件設定が容易となる。プレス加工性の観点からはＡｌ−Ｆｅ系合金層の厚さは薄いほど好ましいが、過剰に薄くすることは工程負荷を増大させ不経済となる。通常、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さは０.５μｍ以上の範囲とすればよい。
溶融Ａｌ系めっき鋼板の製造においては、基材鋼板の鋼素地とめっき層との間にＡｌ−Ｆｅ系合金層が形成される。この合金層はＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物を主体とするものである。Ｓｉを含有するＡｌ系めっき浴で形成される合金層中にはＳｉが多く含まれる。本明細書ではＳｉを含有しないＡｌ−Ｆｅ系合金層とＳｉを含有するいわゆるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を一括してＡｌ−Ｆｅ系合金層と呼んでいる。Ａｌ−Ｆｅ系合金層は脆い金属間化合物で構成されることから、その厚さが増大するとめっき層の密着性が低下し、プレス加工性を阻害する要因となる。種々検討の結果、プレス加工性を重視する場合、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを８.０μｍ以下とすることが好ましく、６.０μｍ以下とすることがより好ましい。溶融Ａｌ系めっき時におけるＡｌ−Ｆｅ系合金層の成長を抑制するためには、上述のようにＡｌ系めっき浴中にＳｉを添加することが有効である。浴温およびめっき浴浸漬時間によっても合金層の形成厚さは変動するが、一般的な工業的規模での連続溶融めっきラインの操業では、めっき浴中のＳｉ含有量を１.０質量％以上とすることによってＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを８.０μｍ以下にコントロールする条件設定が容易となる。プレス加工性の観点からはＡｌ−Ｆｅ系合金層の厚さは薄いほど好ましいが、過剰に薄くすることは工程負荷を増大させ不経済となる。通常、Ａｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さは０.５μｍ以上の範囲とすればよい。
〔基材鋼板〕
めっき原板である基材鋼板は、用途に応じて従来一般的に使用されている各種基材鋼板の中から選択することができる。耐食性を重視する用途ではステンレス鋼板を適用すればよい。基材鋼板の板厚は例えば０.４〜２.０ｍｍとすることができる。
めっき原板である基材鋼板は、用途に応じて従来一般的に使用されている各種基材鋼板の中から選択することができる。耐食性を重視する用途ではステンレス鋼板を適用すればよい。基材鋼板の板厚は例えば０.４〜２.０ｍｍとすることができる。
表１に示す化学組成を有する板厚０.８ｍｍの冷延焼鈍鋼板をめっき原板として、実験ラインにて溶融Ａｌ系めっき鋼板（供試材）を作製した。めっき浴組成は、Ｓｉ：０〜１２.０質量％、Ｂ：０〜０.１２質量％の範囲とし、工業生産ラインでのＦｅの混入を考慮してＦｅ：２.０質量％を含有させ、残部はＡｌおよび不可避的不純物とした。Ｂ含有量はＡｌ−４質量％Ｂ母合金を所定量添加することによって調整した。めっき浴温は６５０〜６８０℃、めっき浴浸漬時間は２ｓｅｃ、冷却速度は１３℃／ｓｅｃとした。各例のＳｉおよびＢの含有量は表２中に示してある。片面当たりのめっき付着量（めっき後の平均板厚とめっき原板の板厚の差の１／２）は約２０μｍである。
得られためっき鋼板について以下の調査を行った。
〔ＧＤＳによる深さ方向元素分析〕
グロー放電発光分光分析装置（ＳＰＥＣＴＲＵＭＡ ＡＮＡＬＹＴＩＫ ＧｍｂＨ社製；ＧＤＡ７５０）により、予め溶融Ａｌ系めっき鋼板試料についてめっき層最表面から深さ方向へ一定条件で所定時間のスパッタリング試験を行い、試験後の試料表面の凹凸プロフィールを測定することによりスパッタ深さを求めた。この予備試験により、当該ＧＤＳスパッタ条件でのスパッタ速度を０.０７３μｍ／ｓｅｃと定めた。このＧＤＳスパッタ条件にて、各供試材の溶融Ａｌ系めっき層最表面から深さ方向のＧＤＳ分析を行い、図１、図２に示したような深さ方向の元素濃度プロフィールからスパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0を求めた。
〔ＧＤＳによる深さ方向元素分析〕
グロー放電発光分光分析装置（ＳＰＥＣＴＲＵＭＡ ＡＮＡＬＹＴＩＫ ＧｍｂＨ社製；ＧＤＡ７５０）により、予め溶融Ａｌ系めっき鋼板試料についてめっき層最表面から深さ方向へ一定条件で所定時間のスパッタリング試験を行い、試験後の試料表面の凹凸プロフィールを測定することによりスパッタ深さを求めた。この予備試験により、当該ＧＤＳスパッタ条件でのスパッタ速度を０.０７３μｍ／ｓｅｃと定めた。このＧＤＳスパッタ条件にて、各供試材の溶融Ａｌ系めっき層最表面から深さ方向のＧＤＳ分析を行い、図１、図２に示したような深さ方向の元素濃度プロフィールからスパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0を求めた。
〔Ａｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さ〕
供試材の板厚方向に平行な断面をＳＥＭにより観察し、基材鋼板の鋼素地と溶融Ａｌ系めっき層の間に介在するＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを求めた。その際、各供試材とも板厚方向に直角方向の測定距離を２００μｍ以上とした。
供試材の板厚方向に平行な断面をＳＥＭにより観察し、基材鋼板の鋼素地と溶融Ａｌ系めっき層の間に介在するＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さを求めた。その際、各供試材とも板厚方向に直角方向の測定距離を２００μｍ以上とした。
〔曲げ加工性〕
供試材から圧延直角方向を長手方向とする幅１０ｍｍの曲げ試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４８：２００６のＶブロック法にて曲げ角１８０°の２ｔ曲げ試験（ｔは板厚）を行った。この場合、曲げ軸方向が圧延方向に一致する。試験後の曲げ加工部外側のめっき層表面を観察し、試験片の全幅１０ｍｍの中に観測されるめっき層表面の割れ箇所の数を調べた。以下の基準で評価し、○評価以上を合格とした。
◎：割れなし
○：１〜２箇所の割れ発生
△：３〜６箇所の割れ発生
×：７箇所以上の割れ発生
供試材から圧延直角方向を長手方向とする幅１０ｍｍの曲げ試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４８：２００６のＶブロック法にて曲げ角１８０°の２ｔ曲げ試験（ｔは板厚）を行った。この場合、曲げ軸方向が圧延方向に一致する。試験後の曲げ加工部外側のめっき層表面を観察し、試験片の全幅１０ｍｍの中に観測されるめっき層表面の割れ箇所の数を調べた。以下の基準で評価し、○評価以上を合格とした。
◎：割れなし
○：１〜２箇所の割れ発生
△：３〜６箇所の割れ発生
×：７箇所以上の割れ発生
〔ドロービード試験〕
図３に、ドロービード試験における金型と供試材（めっき鋼板）の位置関係の概略を模式的に示す。各供試材について以下の条件でドロービード試験を行った。
・接触金型：ＳＫＤ１１製
・凸金型：ビード高さ＝４ｍｍ、ビード先端Ｒ＝０.５ｍｍ
・凹金型：肩Ｒ＝２ｍｍ
・引き抜き速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
・加圧力：１ｋＮ
・試験片の幅：３０ｍｍ
測定毎に金型表面を粒度Ｐ１０００（ＪＩＳ Ｒ６０１０）の研磨紙で研磨したのちアセトンを用いて洗浄した。
試験中の引き抜き力をロードセルで測定し、引き抜き力の最大値を当該供試材の引き抜き力（ｋＮ）として採用した。試験後のめっき層表面を観察してカジリの発生を調べた。以下の基準で耐めっきカジリ性を評価し、○評価を合格とした。
○：カジリなし
△：基材鋼板の鋼素地には達しない軽度のカジリ発生
×：基材鋼板の鋼素地に達するカジリ発生
図３に、ドロービード試験における金型と供試材（めっき鋼板）の位置関係の概略を模式的に示す。各供試材について以下の条件でドロービード試験を行った。
・接触金型：ＳＫＤ１１製
・凸金型：ビード高さ＝４ｍｍ、ビード先端Ｒ＝０.５ｍｍ
・凹金型：肩Ｒ＝２ｍｍ
・引き抜き速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
・加圧力：１ｋＮ
・試験片の幅：３０ｍｍ
測定毎に金型表面を粒度Ｐ１０００（ＪＩＳ Ｒ６０１０）の研磨紙で研磨したのちアセトンを用いて洗浄した。
試験中の引き抜き力をロードセルで測定し、引き抜き力の最大値を当該供試材の引き抜き力（ｋＮ）として採用した。試験後のめっき層表面を観察してカジリの発生を調べた。以下の基準で耐めっきカジリ性を評価し、○評価を合格とした。
○：カジリなし
△：基材鋼板の鋼素地には達しない軽度のカジリ発生
×：基材鋼板の鋼素地に達するカジリ発生
〔プレス加工性〕
各供試材について以下の条件で円筒絞り加工を施した。
・絞り比：２.０
・ブランク径：８０ｍｍ
・ダイス：径＝４２ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ
・ポンチ：径＝４０ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ
円筒絞り後の加工品の縦壁部外側におけるめっき層の剥離状態を観察することにより以下の基準でプレス加工性を評価し、○評価を合格と判定した。
○：めっき剥離なし
×：めっき剥離あり
各供試材について以下の条件で円筒絞り加工を施した。
・絞り比：２.０
・ブランク径：８０ｍｍ
・ダイス：径＝４２ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ
・ポンチ：径＝４０ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ
円筒絞り後の加工品の縦壁部外側におけるめっき層の剥離状態を観察することにより以下の基準でプレス加工性を評価し、○評価を合格と判定した。
○：めっき剥離なし
×：めっき剥離あり
〔めっき層の耐食性〕
各供試材の溶融Ａｌ系めっきのまま未処理のめっき層についてＪＩＳ Ｚ２３７１：２０００による方法で中性塩水噴霧試験（ＳＳＴ試験）を行い、白錆発生面積率を測定した。以下の基準でめっき層の耐食性を評価し、○評価を合格と判定した。
○：白錆発生面積率０％以上２０％未満
△：同２０％以上５０％未満
×：同５０％以上
以上の結果を表２に示す。
各供試材の溶融Ａｌ系めっきのまま未処理のめっき層についてＪＩＳ Ｚ２３７１：２０００による方法で中性塩水噴霧試験（ＳＳＴ試験）を行い、白錆発生面積率を測定した。以下の基準でめっき層の耐食性を評価し、○評価を合格と判定した。
○：白錆発生面積率０％以上２０％未満
△：同２０％以上５０％未満
×：同５０％以上
以上の結果を表２に示す。
Ｂがめっき層表層部に濃化しＢの検出強度比ＩMAX／Ｉ0が高い本発明例のものは、ドロービード試験による引き抜き力が低く、耐めっきカジリ性が良好である。曲げ加工性、プレス加工性、めっき層の耐食性も良好に維持されている。中でもＡｌ系めっき層のＳｉ含有量が１.０質量％以上３.０質量％未満のものは特に優れた曲げ加工性を呈する。
これに対し、比較例Ｎｏ.２１〜２３はＢ無添加の溶融Ａｌ系めっきを施したものであり、耐めっきカジリ性が悪い。Ｎｏ.２４はめっき層中のＢ含有量が不十分であるためめっき層表層部へのＢ濃化が少なく、耐めっきカジリ性の改善効果は顕在化していない。Ｎｏ.２５、２６はめっき層中のＢ含有量が高すぎたことによりめっきの耐食性に劣る。Ｎｏ.２１、２６、２７はめっき層中のＳｉ含有量が不足したことによりＡｌ−Ｆｅ系合金層の厚さが大きくなり、プレス成形性に劣る。このうちＮｏ.２６ではドロービード試験にてＡｌ−Ｆｅ系合金層の破壊に起因しためっき層の剥離が生じた。Ｎｏ.２８はめっき層中のＳｉ含有量が多すぎたのでめっき層が硬質となり、曲げ加工性に劣る。
Claims (6)
- 基材鋼板の表面にＳｉ含有量が１.０〜１２.０質量％、Ｂ含有量が０.００２〜０.０８０質量％である組成の溶融Ａｌ系めっき層を有し、めっき層最表面からのＧＤＳ（グロー放電発光分光分析）による深さ方向分析において、スパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上である、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
- 溶融Ａｌ系めっき層の組成が、質量％でＳｉ：１.０〜１２.０％、Ｂ：０.００２〜０.０８０％、Ｆｅ：０.０５〜３.０％、Ｓｒ：０〜０.２％、Ｎａ：０〜０.１％、Ｃａ：０〜０.１％、Ｓｂ：０〜０.６％、Ｐ：０〜０.２％、Ｍｇ：０〜５.０％、Ｃｒ：０〜１.０％、Ｍｎ：０〜２.０％、Ｔｉ：０〜０.５％、Ｚｒ：０〜０.５％、Ｖ：０〜０.５％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるものである請求項１に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
- 基材鋼板の表面にＳｉ含有量が１.０質量％以上３.０質量％未満、Ｂ含有量が０.００２〜０.０８０質量％である組成の溶融Ａｌ系めっき層を有し、めっき層最表面からのＧＤＳ（グロー放電発光分光分析）による深さ方向分析において、スパッタ深さ０〜１.０μｍの範囲におけるＢの最大検出強度ＩMAXとスパッタ深さ１.０〜５.０μｍにおけるＢの平均検出強度Ｉ0の比ＩMAX／Ｉ0が２.０以上である、加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板。
- 溶融Ａｌ系めっき層の組成が、質量％でＳｉ：１.０％以上３.０％未満、Ｂ：０.００２〜０.０８０％、Ｆｅ：０.０５〜３.０％、Ｓｒ：０〜０.２％、Ｎａ：０〜０.１％、Ｃａ：０〜０.１％、Ｓｂ：０〜０.６％、Ｐ：０〜０.２％、Ｍｇ：０〜５.０％、Ｃｒ：０〜１.０％、Ｍｎ：０〜２.０％、Ｔｉ：０〜０.５％、Ｚｒ：０〜０.５％、Ｖ：０〜０.５％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるものである請求項３に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
- 基材鋼板の鋼素地と溶融Ａｌ系めっき層の間に介在するＡｌ−Ｆｅ系合金層の平均厚さが８.０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融Ａｌ系めっき鋼板であって、前記めっき層と金型とが摺動する過程を有する加工用の溶融Ａｌ系めっき鋼板。
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