JP5907055B2 - 溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の外板、内板用に好適に使用可能な溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

近年、自動車、家電、建材等の分野において素材鋼板に防錆性を付与した表面処理鋼板、中でも防錆性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が使用されている。特に欧米の自動車メーカーはめっき厚を簡単に増やせる溶融亜鉛めっき鋼板の適用により防錆性能を向上させることを考えており、経済成長著しい東アジア地区において大きな自動車用鋼板の需要が見込める状況である。

また良好な加工性が厳しく要求される自動車用鋼板の場合、プレス加工後におけるめっき密着性やプレス加工後の塗装後耐食性が良好でなければ、製品の耐久性が維持できない。

また、特に強度部材として使用されるいわゆる高強度鋼板についても厳しいプレス加工性やプレス加工後における加工部の防錆性が要求されるため、上記加工部のめっき密着性が極めて重要になる。

特許文献１には、めっき層中のＡｌ量、めっき／鋼板界面のＡｌ量を規定するプレス加工時の摺動性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。しかし、プレス加工後における加工部のめっき密着性、プレス加工後の耐食性等の製品の耐久性については充分に考慮されておらず、全く問題が無いとまではいえない。

以上の通り、従来、プレス加工後のめっき密着性やプレス加工後の塗装後耐食性を良好にして耐久性のある鋼板は存在しない。

また、自動車、家電、建材等の分野において使用されることから、溶融亜鉛めっき鋼板には優れた塗装後外観、スポット溶接性も求められる。

特開２００４−３１５９６５号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プレス加工後におけるめっき密着性、スポット溶接性、プレス加工後の塗装後耐食性に優れ、且つ優れた塗装後外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、従来技術の様に単に溶融亜鉛めっき処理するのではなく、溶融亜鉛めっき層の構造を制御し、金属間化合物を鋼板と溶融亜鉛めっき層間に所定の性状で形成させ、好ましくは溶融亜鉛めっき層の凝固組織と表面のテクスチャーを制御し、鋼板表面の地鉄表層部における内部酸化の状態を制御することで、プレス加工後のめっき密着性及びスポット溶接性、プレス加工後における加工部の塗装後耐食性に優れ、且つ優れた塗装後外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板になることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には本発明は以下のものを提供する。

本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０５％以上０．１％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、N：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成からなる鋼板と、前記鋼板の表面の少なくとも一部に形成された、Ａｌを０．３%以上０．６%以下含む溶融亜鉛めっき層と、前記鋼板と前記溶融亜鉛めっき層間に存在する、０．１２ｇ／ｍ^２以上０．２２ｇ／ｍ^２以下のＡｌを含み、かつ平均粒径1μｍ以下のＦｅ_２Ａｌ_５を含む金属間化合物と、を有し、降伏応力（ＹＳ）が２６０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下である。

本発明の溶融亜鉛めっき鋼板においては、前記溶融亜鉛めっき層の表面の表面粗さＲａが０．８μｍ以上１．６μｍ以下であり、前記溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）が５５０以上７５０以下であり、前記溶融亜鉛めっき層の表面における、Ｚｎ結晶の（００２）面の結晶配向性とＺｎ結晶の（００４）面の結晶配向性との比である亜鉛基底面配向率（Ｚｎ（００２）／（００４））が０．６０以上０．９０以下であり、前記鋼板の表面における、前記溶融亜鉛めっき層と接触する地鉄表層部の内部酸化量が０．０５ｇ／ｍ^２以下であるものが好ましい。

本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、プレス加工後のめっき密着性及びスポット溶接性、プレス加工後の塗装後耐食性に優れ、且つ優れた塗装後外観を有する。

以下、本発明について具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板と、鋼板の表面の少なくとも一部に形成された溶融亜鉛めっき層と、鋼板と溶融亜鉛めっき層間に存在する金属化合物とを有する。

＜鋼板＞
本発明で用いる鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０５％以上０．１％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、N：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成からなる。以下、上記成分組成について説明する。なお、本明細書において、成分組成における「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。

Ｃ：０．０５％以上０．１０％以下
Ｃの含有量が増えると鋼板の高強度化に寄与できる。この高強度化のためにはＣは０．０５％以上とする必要がある。一方、多量のＣは固溶Ｃの増大を招き、降伏強度、伸びを大きく上昇させるとともに、溶接性も大きく低下させることからＣの含有量は０．１０％以下とする必要がある。

Ｓｉ：０．１０％以下
Ｓｉは、多量に添加すると、焼鈍時のＳｉ酸化物の生成により、プレス加工後の鋼板のめっき密着性が阻害されてしまう。したがって、Ｓｉは０．１０％以下とする必要がある。好ましいＳｉの含有量は０．０３％以下である。

Ｍｎ：０．３０〜０．７０％
Ｍｎは固溶強化により高強度化に寄与するだけでなく、Cの拡散を抑制し、セメンタイトを微細化することで固溶Cを低減し、降伏強度、伸びを小さくすることができる。さらには有害な鋼中のＳをＭｎＳとして無害化する作用も有する。このような効果を得るためＭｎの含有量は０．３０％以上とする必要がある。一方、多量のＭｎの含有は、硬質化による延性の低下を招くだけでなく、焼鈍時にＭｎ酸化物の生成を引き起こし、プレス加工後の鋼板のめっき密着性を阻害する。そのため、Ｍｎの含有量は０．７０%以下とする必要がる。

P：０．０４０％以下
Pは固溶強化元素として高強度化に寄与するが、延性や靭性を劣化させることから、０．０４０％以下とする必要がある。好ましいＰの含有量は０．０１５％以下である。

Ｓ：０．０１０％以下
Ｓの含有量が多いと、溶接部の靭性が劣化する。このためＳの含有量の上限は０．０１０％とする。好ましいＳの含有量は０．００７％以下である。

N：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌ（ｓｏｌ．Ａｌ）とＮは、通常の鋼板が含有する量であれば本発明の効果を損なわない。また、Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮを形成したり、Ａｌと結合してＡｌＮを形成したりする。そこで、Ａｌの含有量を０．１０％以下、Ｎの含有量を０．００５％以下に規定する。なお、Ａｌの含有量が０．１０％を超えると、後述する金属間化合物の形成を阻害したり、核発生を抑制して鋼板組織中の１つ１つの結晶が粗大化することでプレス加工後のめっき密着性を劣化させたりする。また、Ｎの含有量が０．００５％を超える窒化物がフェライト粒内に分散して加工硬化率が低下する。好ましいＡｌの含有量は０．０４％以下であり、好ましいＮの含有量は０．００２％以下である。

＜溶融亜鉛めっき層＞
溶融亜鉛めっき層とは、通常の溶融亜鉛めっき処理によって形成される溶融亜鉛めっき層のことである。また、溶融亜鉛めっき層は、Ａｌを０．３％以上０．６％以下含む。本発明においては、溶融亜鉛めっき層にＺｎ、Ａｌ以外の成分を、本発明の効果を害さない範囲で含んでもよく、Ａｌ以外の成分としてはＦｅ、Ｍｇ、Ｃｒ等が挙げられる。

Ａｌの含有量が０．３％未満の場合、めっき浴中のＡｌ濃度を低くする必要があり、その結果Ｆｅの溶出があるため、ドロスが析出して外観性が悪化したり、硬質のドロスが溶融亜鉛めっき層中に分散したりする。ドロスが溶融亜鉛めっき層中に分散すると、これがプレス加工時に金型と接触することで、溶融亜鉛めっき鋼板のプレス加工性が劣化する。Ａｌの含有量が０．６％超えだと溶融亜鉛めっき層表面にＡｌの酸化皮膜が多量に形成されて、溶融亜鉛めっき鋼板のスポット溶接性が劣化する。

溶融亜鉛めっき層は、溶融亜鉛めっき層の表面の表面粗さＲａが０．８μｍ以上１．６μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが０．８未満だと溶融亜鉛めっき鋼板のプレス時に油が溶融亜鉛めっき層の表面に保持されずプレス加工性に劣る場合がある。１．６μｍ超えだと塗装後鮮鋭性やプレス加工後のめっき密着性が劣り優れた外観を塗装後の溶融亜鉛めっき鋼板に付与できない場合がある。なお、上記表面粗さＲａは、実施例に記載の方法で測定された表面粗さＲａを意味する。

溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）が５５０以上７５０以下であることが好ましい。上記光沢度（Ｇ値）が５５０未満であると塗装後鮮鋭性が劣り塗装後の溶融亜鉛めっき鋼板に優れた外観を付与できない場合がある。光沢度（Ｇ値）が７５０超えだと平滑すぎて、溶融亜鉛めっき鋼板のプレス時に油が溶融亜鉛めっき層の表面に保持されずに成形性に劣る場合がある。なお、上記光沢度（Ｇ値）は実施例に記載の通り、光沢度計を用いて測定された光沢度（Ｇ値）を意味する。

溶融亜鉛めっき層の表面における、Ｚｎ結晶の（００２）面の結晶配向性とＺｎ結晶の（００４）面の結晶配向性との比である亜鉛基底面配向率（Ｚｎ（００２）/（００４））が０．６０以上０．９０以下である事が好ましい。亜鉛基底面配向率が０．６０未満だと亜鉛結晶の配向が比較的ランダムであり、めっき直後に亜鉛が凝固する際の結晶サイズが細かくなるため、溶融亜鉛めっき層の表面が平滑すぎてプレス時に油が保持されずにプレス加工性に劣る場合がある。亜鉛基底面配向率が０．９０超えだとＺｎ結晶の基底面の配向が高すぎて結晶粒が成長しやすく、結果としてデンドライドアームが発達するため、塗装後鮮鋭性が劣り塗装後の溶融亜鉛めっき鋼板の外観が悪化する可能性があるだけでなく、耐食性も劣化する可能性がある。ここで亜鉛基底面配向率は以下の式で規定できる。

亜鉛基底面配向率（Ｚｎ（００２）／（００４））は｛（００２）面のＺｎ結晶配向性｝／｛（００４）面のＺｎ結晶配向性｝を表す。また、（Ｉ_(ｘｙｚ)はサンプルの(ｘｙｚ)面におけるＸ線で測定したＺｎ強度、Ｉ_{ｓｔｄ(ｘｙｚ)}は標準サンプル（純Ｚｎ粉末）の(ｘｙｚ)面におけるX線で測定したＺｎ強度、Σは全方位のＺｎ強度の合計を意味する）
上記のようにして亜鉛基底面配向率を規定すれば、Ｚｎはｈｃｐ構造をとり通常は基底面に配向し易いが、どの程度結晶がランダムに配向したかが分かる。この凝固組織の配向程度によって光沢、結晶サイズ、表面での粗度（表面粗さ）が影響されるため、亜鉛基底配向率を正確に制御することは溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状だけでなくプレス加工性を制御する際に重要である。

また、溶融亜鉛めっき層は、鋼板表面の少なくとも一部に形成されればよいが、溶融亜鉛めっき層は、鋼板をめっき浴に浸漬する方法で鋼板表面に形成されるため、通常、鋼板表面の全体に溶融亜鉛めっき層が形成される。

また、溶融亜鉛めっき層の厚みは特に限定されないが、溶融亜鉛めっき層の厚みは、溶融亜鉛めっき処理の際の付着量を制御することで調整することができる。

＜金属間化合物＞
金属間化合物は、平均粒径１μｍ以下のＦｅ_２Ａｌ_５を含む金属間化合物から構成され、鋼板と溶融亜鉛めっき層間に存在する。また、金属間化合物は、０．１２ｇ／ｍ^２以上０．２２ｇ／ｍ^２以下のＡｌを含む。Ｆｅ_２Ａｌ_５を含む金属間化合物が存在することでＦｅＺｎ合金相の形成を抑制して良好なめっき密着性が確保できるという効果が得られる。この効果はＦｅ_２Ａｌ_５を含む金属間化合物以外の場合、硬質で脆い場合が多いため得られない。これら以外では、硬くて脆いＦｅＺｎ金属間化合物が生成する場合があり、この場合めっき密着性が劣化する。また、Ｆｅ_２Ａｌ_５の含有量は本発明の効果が得られるように適宜調整すればよい。なお、金属間化合物が存在していることの確認は、溶融亜鉛めっき層の断面における鋼板との界面付近を透過電子顕微鏡中で電子線回折によって解析して検出する方法で行うことができる。

Ｆｅ_２Ａｌ_５の平均粒径が１μｍ超えだと硬質の金属間化合物が過剰成長していることになり、溶融亜鉛めっき鋼板の耐衝撃特性が劣化する。このため、上記平均粒径の上限は１μｍとする。

金属間化合物中のＡｌの含有量が０．１２ｇ／ｍ^２未満だと、めっきの溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度を低く設定する必要があり、ドロスが析出して溶融亜鉛めっき鋼板の外観性やプレス加工性、プレス加工後のめっき密着性、溶融亜鉛めっき鋼板の耐食性が劣化する。０．２２ｇ／ｍ^２超えだとめっき浴中のＡｌ濃度を高く設定する必要があり、溶融亜鉛めっき層表面にＡｌの酸化皮膜が多量に形成されてスポット溶接性が劣化する。

＜溶融亜鉛めっき鋼板の物性等＞
本発明の溶融亜鉛めっき鋼板はプレス加工後のめっき密着性、プレス加工後における加工部の塗装後耐食性に優れ、且つ優れた塗装後外観を有する。このため、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、バックドアやフードなどの非常に厳しい加工部位を有する製品にも適用可能である。

また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は降伏応力（ＹＳ）が２６０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下である。降伏応力が上記範囲にあれば、主に内板等の厳しい加工と形状凍結性を確保しなければならない用途にも溶融亜鉛めっき鋼板を好ましく適用できる。好ましい降伏応力は２７０ＭＰａ以上３１０ＭＰａ以下である。

また、さらなる良好なめっき密着性の確保のためには、めっき層除去後の地鉄表層部における内部酸化量が片面当たり０．０５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。内部酸化は鋼中に添加されたＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ等の易酸化性元素が熱延工程やＣＧＬでの焼鈍工程等で酸化されることで発生する。そのため熱延時の巻き取り温度を過剰に上げないとか、ＣＧＬでの焼鈍雰囲気中の露点を過剰に上げないことが必要である。内部酸化量が多いとプレス加工後の加工部に粒界が脆化し、プレス加工後のめっき密着性劣化し、さらにスポット溶接性も劣化する場合がある。なお、地鉄表層部とは、溶融亜鉛めっき層と鋼板の界面から鋼板の厚み方向に５０μｍまでの範囲を指す。

内部酸化量を測定するための、めっき層の除去方法は特に問わないが、酸、アルカリによる除去のいずれでも可能である。但しインヒビター（地鉄溶解抑制剤）の併用などにより、地鉄を除去しないことと、除去後の表面が酸化しないように注意する。一例として、２０質量％ＮａＯＨ−１０質量％トリエタノールアミン水溶液１９５ｃｃ＋３５質量％Ｈ_２Ｏ_２水溶液７ｃｃで実施可能である。他にもインヒビターを含有する希ＨＣｌ溶液でも可能である。

内部酸化量はめっき層除去後の地鉄表層部の酸素量を測定することで得られる。地鉄表層部の内部酸化物量は、例えば「インパルス炉溶融−赤外線級手法」で測定する。但し、めっき層直下の内部酸化量を正確に見積もるには、母材自体が含有する酸素量を差し引く必要がある。このため、同様にめっき層を除去した試料の表裏の表層部を１００μｍ以上機械研磨した試料についての鋼中酸素量を別途測定し、めっき層除去後の地鉄表層部での酸化物量から上記試料の酸素量を差し引くことで、表層部のみの酸化増量を算出し、単位面積あたりの量に換算して値を得る。

＜溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法＞
続いて、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。例えば、以下の方法で溶融亜鉛めっき鋼板を製造可能である。先ず、上記のような成分組成を有する鋼を連続鋳造によりスラブとし、該スラブを加熱し、スケール除去および粗圧延を施す。次いで、冷却した後、仕上げ圧延し、冷却し、巻取り、次いで、酸洗、冷間圧延を行う。次いで、連続式溶融亜鉛めっき設備において、鋼板の焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を行う。

スラブを加熱する際の加熱時間、加熱温度、粗圧延の条件、冷却条件、仕上げ圧延の条件、巻取りの条件等は、技術常識に基づいて適宜設定可能である。ただし、本発明において地鉄表層部での内部酸化量を上記の範囲に調整するためには、仕上げ圧延（熱間圧延）の条件や巻取り速度を調整することが好ましい。

また、鋼板の焼鈍の条件は、溶融亜鉛めっき鋼板の降伏応力に影響を与える。本発明においては、降伏応力を上記範囲に設定するために、焼鈍の際の加熱温度（焼鈍温度であり、鋼板最高到達温度を意味する）を７６０℃以上８４０℃以下に設定することが好ましい。

また、焼鈍雰囲気の調整も適宜行えばよいが、本発明においては露点を−５５℃以上０℃以下に調整することが好ましい。０℃を超えると炉体表面が脆化しやすいという理由で好ましくなく、−５５℃未満にすると気密性を確保することが技術的に困難という理由で好ましくない。

また、焼鈍雰囲気中の水素濃度は１ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。水素濃度が１ｖｏｌ以上であれば鋼板表面を活性化するという理由で好ましく、水素濃度が５０ｖｏｌ以上であれば経済的に不利という理由で好ましくない。

本発明においては、溶融亜鉛めっき層のＡｌ含有量を制御し、鋼板と溶融亜鉛めっき層との間に金属間化合物を存在させるために、溶融亜鉛めっき処理の条件を調整する必要がある。また、溶融亜鉛めっき層の表面状態（表面粗さＲａ、光沢度（Ｇ値）、亜鉛基底面配向率）を所望の状態にするためにも、溶融亜鉛めっき処理の条件を調整する必要がある。以下、溶融亜鉛めっき処理の条件について説明する。

焼鈍後の鋼板がめっき浴に浸入する際の鋼板の温度である浸入板温は、特に限定されないが、めっき浴の温度（浴温）−２０℃以上浴温＋２０℃以下であることが好ましい。浸入板温が上記範囲にあれば、浴温の変化が小さく、所望の溶融亜鉛めっき処理を連続して行いやすい。溶融亜鉛めっき層中のＡｌ含有量、金属間化合物中のＡｌ含有量は、浴温を上げることで、低下する傾向にある。また、溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度は浴温を上げると上昇する傾向にある。

焼鈍後の鋼板が浸入するめっき浴の組成はＺｎ以外にＡｌを含むものであればよく、必要に応じて他の成分が含まれていてもよい。めっき浴中のＡｌの濃度は特に限定されないが、０．１６質量％以上０．２５質量％以下であることが好ましい。Ａｌの濃度が上記範囲にあればＦｅＡｌ合金相が形成されてＦｅＺｎ合金相が抑制されるために好ましい。光沢度はめっき浴中のＡｌ濃度により調整可能である。めっき浴中のＡｌ濃度が低くなると界面にＦｅＡｌではなくＦｅＺｎ結晶が僅かに形成され、それがＺｎ凝固核発生サイトとなることで多数の亜鉛結晶が生成し、亜鉛結晶配向がランダム化することで配向率が低下する傾向にある。その結果、Ａｌ濃度が低いほど、デンドライド状のＺｎ結晶成長が抑制されて、表面の凹凸が低減して平滑化するため、光沢度が上昇する。より好ましいＡｌの濃度は０．１９質量％以上０．２２質量％以下である。なお、Ａｌ濃度は、溶融亜鉛めっき層中のＡｌ含有量、金属間化合物中のＡｌ含有量にも影響を与えるため、これらの含有量も考慮してＡｌ濃度を決定することが好ましい。

また、めっき浴の温度（浴温）は特に限定されないが、４３０℃以上４７０℃以下が好ましい。浴温が４３０℃以上であれば亜鉛浴が凝固せずに安定的に溶解するという理由で好ましく、浴温が４７０℃以下であればＦｅ溶出が少なくドロス欠陥が低減するという理由で好ましい。より好ましい浴温の範囲は４５０℃以上４６５℃以下である。

鋼板をめっき浴への浸漬させる際の浸漬時間は特に限定されないが、０．１秒以上５秒以下であることが好ましい。浸漬時間が上記範囲にあることで、鋼板の表面に所望の溶融亜鉛めっき層を形成しやすい。

鋼板をめっき浴から引き上げた直後にガスジェットワイピング等でめっき付着量を調整する。本発明においてめっき付着量は特に限定されないが、２０ｇ／ｍ^２以上１２０ｇ／ｍ^２以下の範囲であることが好ましい。２０ｇ／ｍ^２未満では耐食性の確保が困難になる場合がある。一方、１２０ｇ／ｍ^２を超えると耐めっき剥離性が劣化する場合がある。

上記のようにしてめっき付着量を調整後、調質圧延（ＳＫ処理）を行う。ＳＫ処理に用いるロールの種類は特に限定されず、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｔｅｘｔｕｒｅロール（ＥＤＴロール）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｔｅｘｔｕｒｅロール（ＥＢＴロール）、ショットダルロール、トポクロムロール等を使用可能である。

ＳＫ処理の際の圧下率（ＳＫ圧下率（％））も特に限定されないが、０．７〜０．９％であることが好ましい。ＳＫ圧下率が上記範囲にあれば、表面粗さを上記好ましい範囲に調整しやすい。また、上記範囲外であると、圧延油を保持するダル目がつかずに成形性が低下する場合があり、また、降伏強度も低下する場合がある。

鋼板をめっき浴から引き上げた後の冷却速度は、−５℃／秒以上−３０℃／秒以下であることが好ましい。

以上の通り、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板を説明したが、以下では本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の使用について説明する。

本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、プレス加工後の塗装後耐食性に優れるため、溶融亜鉛めっき層の表面に塗膜が形成される用途に使用されることが好ましい。また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、厳しい加工性が要求される用途に適用してもめっき密着性に優れ、耐食性や機械特性も大幅に低下することは無い。厳しい加工性が要求され且つ塗膜が形成される用途としては、自動車の外板、内板等の自動車用鋼板が挙げられる。塗膜の形成方法は特に限定されないが、溶融亜鉛めっき層の表面に化成処理を施し、化成皮膜を形成した後、この化成皮膜上に塗膜を形成することが好ましい。

化成処理液としては、塗布型、反応型のいずれも使用可能である。また、化成処理液に含まれる成分も特に限定されず、クロメート処理液を使用してもよいし、クロムフリー化成処理液を使用してもよい。また、化成皮膜は単層であってもよいし、複層であってもよい。

塗膜を形成するための塗装方法は特に限定しないが、塗装方法としては電着塗装、ロールコーター塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装等が挙げられる。また、塗料を乾燥させるために、熱風乾燥、赤外線加熱、誘導過熱等の手段を用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

表１に示したような鋼組成を有し、表２に示す仕上圧延温度、巻き取り温度６５０℃以下で巻き取って製造した熱延鋼板の黒皮スケールを酸洗で除去して、圧下率６５％で冷間圧延し、板厚は０．８ｍｍ、１．８ｍｍとした。その後表面をＣＧＬ（連続式溶融亜鉛めっきライン）の入側で脱脂処理して表２に示す条件で焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行い溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。浴温、浴中Ａｌ濃度は適宜変更した。ロールはＥＤＴ加工ロールを使用し適宜圧下率を変更した。付着量は片面当たり５５ｇ／ｍ^２とした。なお、めっき浴から鋼板を引き上げ、ガスジェットワイピングによりめっき付着量を調整した後、冷却前に表２に示す条件でＳＫ処理を行った。

以上により得られた溶融亜鉛めっき鋼板について、以下の測定を行った。

金属間化合物組成は亜鉛めっき層を発煙硝酸で除去した物の表面をX線回折法で同定した。量については同様にして作成したサンプル表面の金属間化合物表面を希塩酸で溶解してICPで定量した。めっき層中のＡｌ量についても同様に希塩酸で溶解してＩＣＰで定量した。

金属間化合物の粒径の測定を以下の方法で行った。鋼板から試験片を採取して、圧延方向に平行な断面の金属組織を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて５０００倍で観察し、金属間化合物の平均粒径を測定した。結果を表２に示した。

内部酸化量の測定は、先ず、２０質量％ＮａＯＨ−１０質量％トリエタノールアミン水溶液１９５ｃｃ＋３５質量％Ｈ_２Ｏ_２水溶液７ｃｃで溶融亜鉛めっき層を除去し、めっき層除去後の地鉄表層部の酸素量をインパルス炉溶融−赤外線級手法で測定した。但し、めっき層直下の内部酸化量を正確に見積もるには、母材自体が含有する酸素量を差し引く必要がある。このため、同様にめっき層を除去した試料の表裏の地鉄表層部を１００μｍ以上機械研磨した試料についての鋼中酸素量を別途測定し、めっき層除去後の地鉄表層部での酸化物量から上記試料の酸素量を差し引くことで、地鉄表層部のみの酸化増量を算出し、単位面積あたりの量に換算した。結果を表２に示した。

溶融亜鉛めっき層の表面粗さＲａの測定は以下の方法で行った。ＪＩＳ Ｂ ０６０１の規定に準拠し、触針式表面粗さ計を用いて、算術平均粗さＲａを測定した。測定結果を表２に示した。

光沢度（Ｇ値）の測定は、光沢度計を用いて行った。測定結果を表２に示した。

Ｘ線回折装置を用いて、溶融亜鉛めっき層表面のＺｎ結晶の（００２）面の結晶配向性とＺｎ結晶の（００４）面の結晶配向性を測定し、亜鉛基底面配向率（Ｚｎ（００２）／（００４））を導出した。亜鉛基底面配向率を表２に示した。

プレス加工後における加工部のめっき密着性は、板厚減少率１０%の条件で円錐台張り出し成形（プレス成形に相当する成形）した部分について、１８４３ｇで撃芯径５／８ｉｎｃｈのポンチを高さ１mから落下させる耐衝撃性試験を実施し、セロハンテープ剥離する方法で評価した。剥離があるものを密着不良（×）、無いものを密着良好（○）とした。評価結果を表２に示した。

溶融亜鉛めっき鋼板から、圧延方向に対して９０°方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠してクロスヘッド速度１０ｍｍ／ｍｉｎ一定で引張試験を行い、降伏応力（ＹＳ（ＭＰａ）を測定し、ＹＳが２６０〜３５０ＭＰａのものを良好とした。

スポット溶接性は、スポット溶接連続打点により評価した。具体的には、鋼板を脱脂後、先端径６ｍｍのＤＲ６電極を用い、加圧力２５０ｋｇｆ、初期加圧時間３５ｃｙ／６０Ｈｚ、通電時間１８ｃｙ／６０Ｈｚ、保持時間１ｃｙ／６０Ｈｚ、休止時間１６ｃｙ／６０Ｈｚ、溶接電流１０ｋＡでナゲット径≧４√ｔの溶接条件で、０．８ｍｍ材についてスポット溶接時の連続打点数の調査を行った。連続打点数≧２０００点を良好、２０００未満を不良とした。結果を表２に示した。

次いで、上記の方法で得られた溶融亜鉛めっき鋼板に対して、化成処理、電着塗装、中塗り、上塗りの総合塗装を実施し、目視にて塗装後外観性を評価した。めっきムラなどの外観不良がない場合は良好、ある場合には不良と評価した。評価結果を表２に示した。

円錐張り出し成型した部分を化成処理、電着塗装、中塗り、上塗りの総合塗装を実施し、塗装後耐食性を次の方法で評価した。ＪＩＳ Ｚ ２３７１（２０００年）に基づく塩水噴霧試験を１０日間行い、プレス加工後における加工部における膨れ有無を評価した。膨れが有るものを不良（×）、膨れが無いものを良好（○）とした。評価結果を表２に示した。

表２から明らかなように、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、外観、スポット溶接性、降伏応力が良好である。また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、プレス加工したにもかかわらず、めっき密着性に優れ、塗装後耐食性も良好である。

Claims (2)

1. 質量％で、Ｃ：０．０５％以上０．１０％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、N：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成からなる鋼板と、
   前記鋼板の表面の少なくとも一部に形成された、Ａｌを０．３%以上０．６%以下含む溶融亜鉛めっき層と、
   前記鋼板と前記溶融亜鉛めっき層間に存在する、０．１２ｇ／ｍ^２以上０．２２ｇ／ｍ^２以下のＡｌを含み、かつ平均粒径1μｍ以下のＦｅ_２Ａｌ_５を含む金属間化合物と、を有し、
   降伏応力（ＹＳ）が２６０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下であるプレス加工用溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 前記溶融亜鉛めっき層の表面の表面粗さＲａが０．８μｍ以上１．６μｍ以下であり、
   前記溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）が５５０以上７５０以下であり、
   前記溶融亜鉛めっき層の表面における、Ｚｎ結晶の（００２）面の結晶配向性とＺｎ結晶の（００４）面の結晶配向性との比である亜鉛基底面配向率（Ｚｎ（００２）／（００４））が０．６０以上０．９０以下であり、
   前記鋼板の表面における、前記溶融亜鉛めっき層と接触する地鉄表層部の内部酸化量が０．０５ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプレス加工用溶融亜鉛めっき鋼板。