JP6376310B1 - 高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法

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Abstract

表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法を提供する。成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｓｉ：０．０１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．３％以上３．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板上に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有する。鋼板表面の比表面積率ｒ が２．５以下であり、さらに、亜鉛めっき層に含まれるＳｉ量(ｇ／ｍ２)及びＭｎ量(ｇ／ｍ２)が、Ｓｉ量×ｒ ≦ 0.06、Ｍｎ量×ｒ ≦ 0.10を満たす。

Description

本発明は、Ｓｉ、Ｍｎを含有する高強度熱延鋼板を母材とする、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。
従来、自動車用鋼板の分野を中心に、素材鋼板（以下、母材と称することもある）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、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が使用されてきた。また、素材鋼板としては、製造コストが安価な熱延鋼板が使用される場合があった。
一般的に、溶融亜鉛めっき鋼板は、スラブを熱間圧延や冷間圧延した鋼板を素材鋼板として用い、素材鋼板をＣＧＬの焼鈍炉で再結晶焼鈍し、その後、溶融亜鉛めっき処理を行い製造される。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき後、さらに合金化処理を行い製造される。
上記のような用途に使用される溶融亜鉛めっき鋼板は、表面外観やめっき密着性がよいことに加え、穴広げ加工を初めとした加工を施された部分の耐食性が極めて重要である。しかしながら、Ｓｉを含有する溶融亜鉛めっき鋼板は、酸洗後の表面に局所的なスケール残りや過酸洗による局所的なスマッド生成がある場合が多く、不めっきや合金化未処理などの欠陥が生じやすい。不めっきは、溶融亜鉛めっき処理でめっきが鋼板表面の一部に付着せず、鋼板表面が露出する現象であり、そのサイズは通常ｍｍオーダーのため、その存在を目視することができる。
上記問題を解決するためにいくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、Ｓi 、Ｍn 、Ｐなどを含有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際の合金化不良などのめっき欠陥防止対策として、母材の熱延鋼板の酸洗脱スケールに際してショットブラスト処理やブラシ研削を施す方法が提案されている。
特許文献２には、母材表面を研削した後に還元性雰囲気中で６００℃以上に加熱し、冷却して溶融亜鉛めっき処理し、次いで合金化処理するめっき皮膜の密着性改善方法が提案されている。
特許文献３では、熱間圧延工程において鋼表層に内部酸化層を形成させることに加え、圧延後の鋼板に高圧水噴射によるデスケーリングを施すことで、めっき密着性を改善する方法が提案されている。
特許文献４には、熱間鋼板または焼鈍済みの冷延鋼板に、圧下率が１．０〜２０％の軽圧下を施し、５２０〜６５０℃で５秒以上保持する低温加熱処理を施し、質量％でＡｌ：０．０１〜０．１８％を含有する溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、次いで合金化処理する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提案されている。
しかしながら、特許文献１で提案されている方法は、めっき前の母材に対してショットブラストやブラシ研削を必要とする。特許文献２で提案されている方法は研削処理を必要とする。このように、特許文献１、特許文献２のいずれもコストと手間がかかる処理を必要とするため、生産性の低下を招くという問題があった。
特許文献３では、めっき密着性は改善するものの、加工時に内部酸化を基点として鋼板表層部及びめっき層に微細なクラックが生じ、加工部の耐食性が劣化するという問題があった。
また、特許文献４で提案されている方法では、現在の高強度鋼板において要求される高い強度、加工性に対応できる、十分に高いレベルのめっき密着性は得られておらず、加工部の耐食性に必ずしも寄与するものではなかった。
特開平６−１５８２５４号公報 特開平１０−８１９４８号公報 特開２０１３−１０８１０７号公報 特開２００２−３１７２５７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、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意検討した。その結果、鋼板表面形状やめっき前の焼鈍後の素材鋼板表面の酸化物量を制御することにより、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板が得られることを見出した。
本発明は上記知見に基づくものであり、要旨は以下の通りである。
［１］成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｓｉ：０．０１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．３％以上３．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板上に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有し、前記鋼板表面の比表面積率ｒ が２．５以下であり、さらに、前記亜鉛めっき層に含まれるＳｉ量(ｇ／ｍ２)及びＭｎ量(ｇ／ｍ２)が、Ｓｉ量×ｒ ≦ 0.06、Ｍｎ量×ｒ ≦ 0.10を満たす高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板。
［２］成分組成として、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０１％以上０．４０％以下、Ｎｂ：０．００１％以上０．２００％以下、Ｖ：０．００１％以上０．５００％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｗ：０．００１％以上０．２００％以下のうち１種または２種以上を含有する上記［１］に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板。
［３］上記［１］または［２］に記載の成分組成を有する鋼スラブに対して、熱間圧延、酸洗し、次いで、表面粗度(Ｒａ)０．３〜１．０を有するロールを用いて圧下率１〜１０％で圧延し、次いで、溶融亜鉛めっき処理を行う高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
［４］前記熱間圧延において、粗圧延後、仕上げ圧延前に、衝突圧０．３ＭＰａ以上１．８ＭＰａ未満で高圧水噴射によるデスケーリングを行い、仕上げ圧延温度８００℃以上で仕上げ圧延し、巻取温度４００〜６５０℃で巻き取る上記［３］に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
［５］前記溶融亜鉛めっき処理前に、炉内雰囲気を水素濃度２〜３０ｖｏｌ％かつ露点−６０〜−１０℃とし、鋼板到達温度６００〜９５０℃で連続焼鈍する上記［３］または［４］に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
［６］前記溶融亜鉛めっき処理後、さらに、合金化処理を行う上記［３］〜［５］のいずれかに記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
なお、本発明において、高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板とは、引張強度（TS）が５９０ＭＰａ以上の溶融亜鉛めっき熱延鋼板である。
本発明によれば、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板が得られる。加工後にも高い耐食性を有することから、複雑な成型を有する部材として効果的であり、本発明により得られる工業上の効果は大きい。
以下、本発明について具体的に説明する。
なお、以下の説明において、鋼成分組成の各元素の含有量の単位およびめっきの成分組成の各元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であり、特に断らない限り単に「％」で示す。また、水素濃度の単位は「ｖｏｌ％」であり、特に断らない限り単に「％」で示す。
本発明の表面外観及びめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２％以上０．３０％以下、Ｓｉ：０．０１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．３％以上３．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板上に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有し、前記鋼板表面の比表面積率ｒ が２．５以下であり、さらに、前記亜鉛めっき層に含まれるＳｉ量(ｇ／ｍ２)及びＭｎ量(ｇ／ｍ２)が、Ｓｉ量×ｒ ≦ 0.06、Ｍｎ量×ｒ ≦ 0.10を満たすことが重要である。
ここで比表面積率ｒとは、鋼板表面の微小凹凸を考慮した実表面積と鋼板表面の凹凸を考慮しない二次元平面の面積の比率（実表面積／面積）に相当する。比表面積率の測定法は特に限定せず、例えばレーザー顕微鏡を用いて求めることができる。他にも３次元ＳＥＭ観察や断面ＴＥＭによる評価も考えられるが、ｎｍオーダーの微細な凹凸を広範囲に評価可能な点から、レーザー顕微鏡が最も適していると考えられる。また、亜鉛めっき層に含まれるＳｉ量及びＭｎ量とは、めっき浴と鋼板が反応し、ＦｅＡｌあるいはＦｅＺｎ合金相が形成されることで、亜鉛めっき層中に取り込まれる熱処理工程で形成されたＳｉ及びＭｎ酸化物に相当する。なお、Ｓｉ量及びＭｎ量に比表面積率ｒを掛けるのは、表面粗さと濡れ性の関係を示すモデルの一つ「Ｗｅｎｚｅｌモデル」に基づく。これは、微小凹凸によって固液界面の表面積がr倍に増えると、鋼鈑表面のＳｉ及びＭｎ酸化物がめっき性に与える影響がより顕在化するためである。
以上のように、本発明は、鋼板表面形状及び焼鈍後の酸化物量を制御することで、反応ムラを抑制する。さらに、加工部の局所的な耐食性劣化を防ぐ。その結果、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板が得られることになる。
まず、本発明の対象とする表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の鋼成分組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０２％以上０．３０％以下
Ｃは少ないほど母材の成形性が良好となるが、Ｃを含有させることで鋼板の強度を安価に高めることができる。従って、Ｃ含有量は０．０２％以上とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．０４％以上である。より好ましくは、Ｃ含有量は０．０６％以上である。一方、Ｃを過剰に含有させると鋼板の靱性や溶接性が低下する。従って、Ｃ含有量は０．３０％以下とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．２０％以下である。
Ｓi：０．０１％以上２．５％以下
Ｓi は固溶強化元素として有効であり、鋼板の強度を高めるためにも０．０１％以上が必要である。しかしながら、Ｓi を過度に含有させると溶融亜鉛めっき時の濡れ性を損ない、合金化反応性を損なうため、合金化の調整が困難となって、めっき外観やめっき密着性の低下を招く。以上より、Ｓｉ含有量は０．０１％以上２．５％以下とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．０３％以上であり、２．００％以下である。
Ｍn：０．３％以上３．０％以下
Ｍn は鋼の強度を高めるのに有用な元素である。この効果を得るには、Ｍn を０．３％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｍnを過度に含有させると溶融亜鉛めっき時の濡れ性を損ない、合金化反応性を損なうため、合金化の調整が困難となって、めっき外観やめっき密着性の低下を招く。以上より、Ｍn含有量は０．３％以上３．０％以下とする。好ましくは、Ｍn含有量は０．３％以上２．６％以下である。より好ましくは、Ｍn含有量は１．０％以上であり、２．２％以下である。
Ｐ：０．０８％以下
Ｐが０．０８％を超えて含有すると溶接性が劣化すると共に表面品質が劣化する。また、合金化処理時には合金化処理温度をより高くしないと所望の合金化度とすることができない。しかし、合金化処理温度を上昇させると母材鋼板の延性が劣化すると同時に合金化溶融めっき層の密着性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．０８％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０３％以下である。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されないが、必要以上の低減によりコストの増大が懸念される。そのため、Ｐ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは粒界に偏析またはＭｎＳが多量に生成した場合、靭性を低下させるため、含有量を０．０２％以下とする必要がある。好ましくは、Ｓ含有量は０．００５％以下である。Ｓ含有量の下限は特に限定されず、不純物程度であってもよい。
Ａｌ：０．００１％以上０．２０％以下
Ａｌは溶鋼の脱酸を目的に含有されるが、その含有量が０．００１％未満の場合、その目的が達成されない。一方、Ａｌは０．２０％を超えて含有すると、介在物が多量に発生し、鋼板の疵の原因となる。そのため、Ａｌ含有量は０．００１％以上０．２０％以下とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．００５％以上であり、０．１％以下である。
残部はＦe および不可避的不純物である。
本発明では、下記を目的として、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０１％以上０．４０％以下、Ｎｂ：０．００１％以上０．２００％以下、Ｖ：０．００１％以上０．５００％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｗ：０．００１％以上０．２００％以下のうち１種または２種以上を含有することができる。
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＭｏおよびＷは、素材鋼板中に析出物（特に、炭化物）を析出させるために必要な元素であり、これらの元素からなる群から選ばれる１種または２種以上を添加することが好ましい。通常、これらの元素は、素材鋼板中でこれらの元素を含む析出物の形で含有される場合が多い。
これらの元素のなかで、特にＴｉは析出強化能が高く、コストの観点からも有効な元素である。しかしながら、Ｔｉの含有量が０．０１％未満では、合金化溶融めっき層中に析出物（特に、炭化物）を含有させるために必要な素材鋼板中の析出物量が不十分な場合がある。Ｔｉの含有量が０．４０％を超えるとその効果は飽和し、コストアップとなる。そのため、Ｔｉを含有する場合は、Ｔｉ含有量は、０．０１％以上０．４０％以下である。より好ましくは、Ｔｉ含有量は０．０２％以上である。
なお、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗについても上記Ｔｉの含有範囲の上限および下限に関する同様の理由から、含有する場合は、Ｎｂ含有量は０．００１〜０．２００％、Ｖ含有量は０．００１〜０．５００％、Ｍｏ含有量は０．０１〜０．５０％、Ｗ含有量は０．００１〜０．２００％である。
次に、亜鉛めっき層及び素材鋼板の形状について説明する。
本発明において、亜鉛めっき層は、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２である。付着量が２０ｇ／ｍ２未満では耐食性の確保が困難になる。好ましくは、付着量は３０ｇ／ｍ２以上である。一方、付着量は１２０ｇ／ｍ２を超えると耐めっき剥離性が劣化する。好ましくは、付着量は９０ｇ／ｍ２以下である。
素材鋼板表面の比表面積率ｒは、２．５以下である。比表面積率は低い程好ましく、比表面積率が高いと焼鈍後に形成されるＳｉ酸化物量及びＭｎ酸化物量が少量であっても、めっき濡れ性を大きく損なう。さらに、比表面積率が高い場合にはめっき付着量ムラも大きくなりやすい傾向にあり、比表面積率ｒは２．５を超えると耐パウダリング性・加工後耐食性が著しく劣化する。好ましくは、比表面積率ｒは２．３以下である。なお、比表面積率ｒの下限は特に限定されないが、粗度を付与したロールで圧延した場合、鋼鈑表面を完全な平滑状態（ｒ＝１）にすることは理論上不可能である。そのため、比表面積率ｒは１．１以上とすることが好ましい。
めっき前の熱処理工程で形成されたＳｉ酸化物、Ｍｎ酸化物は、めっき浴と素材鋼板が反応しＦｅＡｌあるいはＦｅＺｎ合金相が形成される際に亜鉛めっき層中にとりこまれる。Ｓｉ酸化物量及びＭｎ酸化物量が過剰な場合は、めっきと地鉄界面にＳｉ酸化物量およびＭｎ酸化物量が残留し、めっき密着性を劣化させる。そのため、亜鉛めっき層中に含まれるＳｉ酸化物量及びＭｎ酸化物量に下限はなく、低いほど好ましい。具体的には、亜鉛めっき層中のＳｉ及びＭｎ量がＳｉ量×ｒ ≦ 0.06、Ｍｎ量×ｒ ≦ 0.10を満たす必要がある。亜鉛めっき層中のＳｉ及びＭｎ量が、それぞれ０．０６ｇ／ｍ２超、０．１０ｇ／ｍ２超ではＦｅＡｌあるいはＦｅＺｎ合金相の形成反応が不十分となり、不めっきの発生や耐めっき剥離性の低下を招く。なお、亜鉛めっき層中のＳｉ及びＭｎ量の測定は実施例に記載の方法で行う。
次に、表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性に優れた高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法について、説明する。
上記成分組成を有する鋼スラブに対して、熱間圧延、酸洗し、次いで、表面粗度(Ｒａ)が０．３〜１．０を有するロールを用いて圧下率１〜１０％で圧延し、次いで、溶融亜鉛めっき処理を行う。熱間圧延において、粗圧延後、仕上げ圧延前に、衝突圧０．３ＭＰａ以上１．８ＭＰａ未満で高圧水噴射によるデスケーリングを行い、仕上げ圧延温度８００℃以上で仕上げ圧延し、巻取温度４００〜６５０℃で巻き取ることが好ましい。また、溶融亜鉛めっき処理前に、炉内雰囲気を水素濃度２〜３０ｖｏｌ％かつ露点−６０〜−１０℃とし、鋼板到達温度６００〜９５０℃で連続焼鈍することが好ましい。また、溶融亜鉛めっき処理後、さらに、合金化処理を行ってもよい。
熱間圧延
熱間圧延開始温度（スラブ加熱温度）（好適条件）
ＴｉやＮｂ等の微細析出の分散を行うためには、熱間圧延を行う前にＴｉやＮｂ等を一旦鋼板中に溶解させる必要がある。そのため、熱間圧延する前の加熱温度（スラブ加熱温度）は１１００℃以上が好ましい。一方で、１３００℃を超えて加熱した場合には、鋼表層での内部酸化が促進され、表面性状が劣化する恐れがある。よって、熱間圧延前のスラブ加熱温度は１１００℃以上１３００℃以下が好ましい。
高圧水噴射によるデスケーリング（好適条件）
粗圧延後、仕上げ圧延前に、衝突圧０．３ＭＰａ以上１．８ＭＰａ未満で高圧水噴射によるデスケーリングを行うことが好ましい。高圧水噴射によるデスケーリングでの高圧水の衝突圧が０．３ＭＰａ未満ではスケールが多量に残存するため、スケール性欠陥の原因となる場合がある。高圧水噴射によるデスケーリングの衝突圧はスケール剥離の観点から一般的には大きい方が好ましい。特にＳｉを含有する鋼板では、スケールの剥離性が劣化するため高圧のデスケーリングが一般的である。しかし、衝突圧はノズルからの距離および隣り合うデスケーリングノズルからの高圧水の干渉により鋼板幅方向で差が生じるためスケール剥離に差が生じる場合がある。スケールの剥離ムラが生じた領域では、付着量および合金化度がムラにならない場合でも、表面性状が異なるため合金化後にスジ状の模様となる場合がある。これらの鋼板幅方向のムラが生じる傾向は、衝突圧が１．８ＭＰａ以上で顕著になる。このため、衝突圧は０．３ＭＰａ以上１．８ＭＰａ未満が好ましい。より好ましくは、衝突圧は０．５ＭＰａ以上であり、１．６ＭＰａ以下である。
仕上げ圧延温度（好適条件）
熱間圧延時の変形抵抗を小さくし、操業を容易にするために、仕上げ圧延温度を８００℃以上とすることが好ましい。一方、１０００℃を超えて仕上げ圧延した場合には、スケール疵が発生しやすくなり、表面性状が劣化することがある。よって、仕上げ圧延温度は好ましくは８００℃以上とする。好ましくは１０００℃以下とする。より好ましくは、仕上げ圧延温度は８５０℃以上であり、９５０℃以下である。
熱延巻取温度（好適条件）
本発明にかかる鋼板は、ＳｉやＭｎ、Ｔｉを初めとした易酸化性元素を含有する。そのため、鋼板の過度な酸化を抑制し、良好な表面性状を確保するためには、巻取温度は６５０℃以下であることが好ましい。一方、巻取り温度が４００℃未満の場合には、冷却ムラに起因したコイル性状不良が生じやすくなるために、生産性を損なう恐れがある。よって、熱延巻取温度は４００℃以上６５０℃以下が好ましい。
酸洗
熱間圧延によって得られた熱延鋼板は、酸洗によって脱スケールを施し、その後、軽度の圧延を実施する。酸洗は特に限定せず、常法でよい。なお、酸洗の前段階で５％以下の圧延を施しても良く、この軽度の圧延によって脱スケール性が向上し、表面性状の改善に繋がる。
圧延
表面粗度(Ｒａ)０．３〜１．０を有するロールで圧下率１〜１０％で圧延する。鋼板表面のめっき性を改善するために、熱延、酸洗後に圧延を実施する。この際、表面粗度を有するロールで圧延することで、スケール部をはじめとした凹凸を有する熱延板表面形状を、効率的に矯正することができる。ロール表面の粗度(Ｒａ)は、０．３以上とすることで熱延板での凹み部を効率的に圧延することができ、めっき性の改善につながる。一方、粗度(Ｒａ)が１．０超えになると、めっき付着量ムラや曲げ加工時局部応力集中を誘発し、めっき外観不良や耐パウダリング性・加工後耐食性低下の要因となりうる。より好ましくは、粗度(Ｒａ)は０．８以下である。
圧延の際の圧下率は、１％以上１０％以下とする。圧下を加えることで表面形状の制御と母材表面に残留応力の導入を行う。圧下率を１％以上とすることで残留応力の導入が充分となり、鋼板表面のめっき密着性が改善される。圧下率が１０％超えでは、めっき密着性の改善効果が飽和することに加え、鋼板表層に多量の転位が導入されることでめっき処理前の焼鈍中に表層組織が粗大化し、強度の低下につながる。
焼鈍（好適条件）
溶融亜鉛めっき処理前に、炉内雰囲気を水素濃度２〜３０％かつ露点−６０〜−１０℃とし、鋼板到達温度６００〜９５０℃で連続焼鈍することが好ましい。鋼板到達温度すなわち焼鈍温度が６００℃より低い温度の場合、酸洗後の酸化皮膜が完全には還元されず、所望するめっき特性を得ることができない場合がある。また、９５０℃より高い温度では、Ｓｉ、Ｍｎなどが表面濃化してめっき性が劣化する恐れがある。より好ましくは、焼鈍温度は６５０℃以上であり、９００℃以下である。
炉内雰囲気は水素濃度２〜３０％かつ露点−６０〜−１０℃とすることが好ましい。炉内雰囲気は還元性であれば良く、水素濃度２〜３０％、露点−６０〜−１０℃、残部が不活性ガスからなる雰囲気が好適である。露点が−１０℃より高いと、鋼板表面に生成するＳｉ酸化物の形態が膜状となり易い。一方、−６０℃より低い露点は工業的に実現が困難である。水素濃度が２％より低い場合は、還元性が弱い。３０％以下であれば十分な還元能力が得られる。より好ましくは、露点は−５５℃以上であり、―２０℃以下である。より好ましくは、水素濃度は５％以上であり、２０％以下である。
溶融亜鉛めっき処理
溶融めっき処理は連続溶融めっきラインにて、前記鋼板を還元焼鈍したのち、溶融亜鉛めっき浴を用いて実施する。
溶融亜鉛めっき浴の組成は、例えば、Ａｌ濃度０．０１〜０．２５％の範囲とし、残部をＺｎおよび不可避的不純物とする。Ａｌ濃度が０．０１％未満の場合、めっき処理時にＺｎ−Ｆｅ合金化反応が起こり、めっきと鋼板の界面に脆い合金層が発達し、めっき密着性が劣化する場合がある。Ａｌ濃度が０．２５％を超えるとＦｅ−Ａｌ合金層の成長が顕著となり、めっき密着性を阻害する。めっき浴温度は特に限定する必要はなく、通常の操業範囲である４４０℃以上、４８０℃以下でよい。
合金化処理
合金化処理温度が５５０℃を超えると、合金化処理時に、（素材）鋼板とめっき皮膜の界面に硬質で脆いΓ相の生成が著しく、表面粗さが大きくなると共に耐パウダリング性が劣化する場合がある。そのため、合金化処理温度は５５０℃以下が好ましい。さらに好ましくは合金化処理温度は５３０℃以下である。
合金化処理時間は、コストや制御上の問題点から、１０秒以上６０秒以下とするのが好ましい。より好ましくは合金化処理時間は４０秒以内である。
合金化処理における加熱方法は特に限定する必要がなく、輻射加熱、通電加熱、高周波誘導加熱など、公知のいずれの方法でもよい。合金化処理を施した後は常温まで冷却する。めっき後の後処理は特に限定する必要はなく、調質圧延による材質の調整やレベリング等による平坦形状の調整、さらには必要に応じてクロメート処理等通常行われる後処理を施しても構わない。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
表１に示す成分を有する鋼スラブを用い、通常の鋳造後、表２に示す条件で熱間圧延、軽圧延、連続焼鈍、溶融亜鉛めっき処理、さらに一部については合金化処理を行った。
溶融亜鉛めっき処理を施すに際し、亜鉛めっき浴温度は４６０℃で行い、ワイピングで付着量を５０ｇ／ｍ2に調整した。合金化処理は、合金化温度５３０℃で実施した。
以上により得られた溶融亜鉛めっき鋼板について、下記に示す試験を行い、めっき表面外観、めっき密着性及び加工後耐食性を評価した。測定方法および評価基準を下記に示す。
亜鉛めっき層中のＳｉ量及びＭｎ量
亜鉛めっき層中のＳｉ量及びＭｎ量については、めっき層を、インヒビターを添加したフッ酸で溶解し、ＩＣＰ発光分光分析法を使用して測定した。
鋼板表面の比表面積率ｒ
上記、めっき層の溶解を行った後の鋼板表面について、レーザー顕微鏡(Ｋｅｙｅｎｃｅ製:ＶＫ-Ｘ２５０)を用いて表面形状を走査した。観察倍率を３０００倍とし、ｚ軸の分解能０．５ｎｍ、ｘ軸及びｙ軸の分解能０．１μｍの条件下で観察・解析を行った。また面積率の導出に当たり、鋼板毎に任意の視野を５箇所選択し、その平均値を比表面積率ｒとした。
引張強度（ＴＳ）
溶融亜鉛めっき鋼板（GI）もしくは合金化溶融亜鉛めっき鋼板（GA）より圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片（JIS Z2201）を採取し、歪速度が10-3/sとするJIS Z 2241の規定に準拠した引張試験を行い、TSを求めた。
外観性
外観性は、溶融亜鉛めっき後及び合金化処理後の外観を目視観察し、次の基準に照らして記号（○、×）を付した。
○ 不めっき、合金ムラがないもの
× 不めっきや合金ムラがあるもの
めっき密着性
溶融亜鉛めっき鋼板のめっき密着性は、ボールインパクト試験で評価した。ボール重量2.8ｋｇ、落下高さ1ｍの条件で、ボールインパクト試験を行い、加工部をテープ剥離し、めっき層の剥離有無を目視判定し、下記の基準に照らして記号（○、×）を付した。
○ めっき層の剥離なし
× めっき層が剥離
耐パウダリング性
合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき密着性は、耐パウダリング性を試験することで評価した。合金化溶融めっき鋼板にセロハンテープを貼り、テープ面に９０度曲げ、曲げ戻しを施し、テープを剥がす。剥がしたテープに付着した鋼板から、曲げ戻し部１０ｍｍ×４０ｍｍ当たりの剥離しためっきの量を、蛍光Ｘ線によるＺｎカウント数として測定し、下記基準に照らして評価し、記号（◎、○、×）を付した。蛍光Ｘ線によるＺｎカウント数が大きいほど劣る。
蛍光Ｘ線カウント数 ランク
３０００未満 ： ◎（良）
３０００以上６０００未満 ： ○
６０００以上 ： ×（劣）
加工後耐食性
耐めっき剥離性試験と同様の加工を行い、テープ剥離をしない試験片を用意し、日本パーカライジング社製の脱脂剤：ＦＣ−Ｅ２０１１、表面調整剤：ＰＬ−Ｘおよび化成処理剤：パルボンドＰＢ−Ｌ３０６５を用いて、下記の標準条件で化成処理皮膜付着量が１．７〜３．０ｇ／ｍ２となるよう化成処理を施した。
＜標準条件＞
・脱脂工程：処理温度が４０℃、処理時間が１２０秒
・スプレー脱脂、表面調整工程；ｐＨが９．５、処理温度が室温、処理時間が２０秒
・化成処理工程；化成処理液の温度が３５℃、処理時間が１２０秒
上記化成処理を施した試験片の表面に、日本ペイント社製の電着塗料：Ｖ−５０を用いて、膜厚が２５μｍとなるように電着塗装を施し、下記の腐食試験に供した。
＜塩水噴霧試験（ＳＳＴ）＞
化成処理、電着塗装を施した上記試験片の合金化溶融亜鉛めっき鋼板では曲げ加工部表面及び溶融亜鉛めっき鋼板ではボールインパクト部分に、カッターでめっきに到達するカット疵を付与した後、この試験片を、５ｍａｓｓ％ＮａＣｌ水溶液を使用して、ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０００に規定される中性塩水噴霧試験に準拠して２４０時間の塩水噴霧試験を行った後、クロスカット疵部についてテープ剥離試験し、カット疵部左右を合わせた最大剥離全幅を測定した。下記の基準に照らして記号（○、×）を付した。この最大剥離全幅が２．０ｍｍ以下であれば、塩水噴霧試験における耐食性は良好と評価することができる。
○：カット疵からの最大膨れ全幅２．０ｍｍ以下
×：カット疵からの最大膨れ全幅２．０ｍｍ超え
以上の結果を条件と併せて、表２に示す。
表２より、本発明例は、表面外観、めっき密着性（耐パウダリング性）、加工後耐食性のいずれも良好である。一方、比較例では、表面外観、めっき密着性（耐パウダリング性）、加工後耐食性のいずれか一つ以上が劣る。
本発明の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板は、近年急速に高強度化・薄肉化が進んできている自動車部品として好適に用いられる。

Claims (6)

  1. 成分組成として、質量％で、
    Ｃ：０．０２％以上０．３０％以下、
    Ｓｉ：０．０１％以上２．５％以下、
    Ｍｎ：０．３％以上３．０％以下、
    Ｐ：０．０８％以下、
    Ｓ：０．０２％以下、および、
    Ａｌ：０．００１％以上０．２０％以下
    を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板上に、
    片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有し、
    前記鋼板表面の比表面積率ｒ が１．１８以上２．５以下であり、
    さらに、前記亜鉛めっき層に含まれるＳｉ量(ｇ／ｍ２)及びＭｎ量(ｇ／ｍ２)が、
    Ｓｉ量×ｒ ≦ 0.06
    Ｍｎ量×ｒ ≦ 0.10
    を満たす高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板。
  2. 成分組成として、さらに、質量％で、
    Ｔｉ：０．０１％以上０．４０％以下、
    Ｎｂ：０．００１％以上０．２００％以下、
    Ｖ：０．００１％以上０．５００％以下、
    Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、
    Ｗ：０．００１％以上０．２００％以下
    のうち１種または２種以上を含有する請求項１に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板。
  3. 請求項１または２に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法であって、
    前記成分組成を有する鋼スラブに対して、熱間圧延、酸洗し、
    次いで、表面粗度(Ｒａ)０．３〜１．０を有するロールを用いて圧下率１〜１０％で圧延し、
    次いで、溶融亜鉛めっき処理を行う高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
  4. 前記熱間圧延において、粗圧延後、仕上げ圧延前に、衝突圧０．３ＭＰａ以上１．８ＭＰａ未満で高圧水噴射によるデスケーリングを行い、
    仕上げ圧延温度８００℃以上で仕上げ圧延し、
    巻取温度４００〜６５０℃で巻き取る請求項３に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
  5. 前記溶融亜鉛めっき処理前に、
    炉内雰囲気を水素濃度２〜３０ｖｏｌ％かつ露点−６０〜−１０℃とし、鋼板到達温度６００〜９５０℃で連続焼鈍する請求項３または４に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
  6. 前記溶融亜鉛めっき処理後、さらに、合金化処理を行う請求項３〜５のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。
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