JP6443599B1 - Galvanized steel sheet and heat treated steel - Google Patents

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Abstract

鋼板の表面に亜鉛系めっき層を有する基材と、基材の少なくとも片面に形成された表面処理層と、を備え、表面処理層が、片面当たりの含有量で、粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m、粒状のシリカ:0.5〜2.0g/m、および、粒状の酸化亜鉛:0.20〜2.0g/mを含有する、亜鉛系めっき鋼板。
A steel substrate having a zinc-based plating layer on the surface thereof, and a surface treatment layer formed on at least one surface of the substrate, the surface treatment layer having a content per one side and granular carbon black: 0. A zinc-based plated steel sheet containing 15 to 1.0 g / m 2 , granular silica: 0.5 to 2.0 g / m 2 , and granular zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2 .

Description

本発明は、亜鉛系めっき鋼板および熱処理鋼材に関する。   The present invention relates to a zinc-based plated steel sheet and a heat-treated steel material.

近年、化石燃料の消費を抑制する要請が、環境の保護と地球温暖化の防止のために、高まっている。この要請は様々な製造業に対して影響を与えている。例えば、移動手段として日々の生活や活動に欠かせない自動車についても例外ではなく、車体の軽量化などによる燃費の向上等が求められている。   In recent years, demands for reducing consumption of fossil fuels are increasing for environmental protection and prevention of global warming. This demand has affected various manufacturing industries. For example, an automobile that is indispensable for daily life and activities as a means of transportation is no exception, and there is a demand for improvement in fuel consumption by reducing the weight of the vehicle body.

自動車の構成部品の多くは、鉄系材料、特に鋼板により形成されている。このため、鋼板の重量を低減することが車体の軽量化に有効である。しかし、自動車では、単に車体の軽量化を実現することは許されず、適切な安全性を確保しなければならない。このため、鋼板の機械的強度を高めることが同時に求められる。   Many of the components of automobiles are made of ferrous materials, particularly steel plates. For this reason, reducing the weight of the steel plate is effective for reducing the weight of the vehicle body. However, in automobiles, it is not allowed to simply reduce the weight of the vehicle body, and appropriate safety must be ensured. For this reason, it is requested | required simultaneously to raise the mechanical strength of a steel plate.

このような鋼板に対する要請は、自動車製造業のみならず様々な製造業でも同様に強い。よって、鋼板の機械的強度を高めることにより、従来使用されていた鋼板より薄肉化しても、構成部品の剛性や強度を維持または向上できる鋼板の研究開発が推進されている。   The demand for such steel sheets is equally strong not only in the automobile manufacturing industry but also in various manufacturing industries. Therefore, research and development of steel sheets that can maintain or improve the rigidity and strength of the component parts is promoted by increasing the mechanical strength of the steel sheets even when the steel sheets are thinner than those conventionally used.

一般的に、高い機械的強度を有する材料は、曲げ加工等の成形加工において、形状凍結性が低下する傾向にあり、複雑な形状に成形加工することが困難になる。この成形性についての問題を解決する手段の一つとして、いわゆる熱間プレス法(ホットスタンプ法、ホットプレス法、または、ダイクエンチ法とも呼ばれる。)が知られている。熱間プレス法では、成形対象である材料を一旦高温に加熱し、加熱により軟化した鋼板にプレス加工を行って成形および冷却する。   In general, a material having high mechanical strength tends to have a low shape freezing property in a molding process such as a bending process, and it is difficult to mold the material into a complicated shape. As one of means for solving this formability problem, a so-called hot press method (also called a hot stamp method, a hot press method, or a die quench method) is known. In the hot pressing method, a material to be formed is once heated to a high temperature, and the steel sheet softened by heating is pressed and formed and cooled.

熱間プレス法によれば、材料を一旦高温に加熱して軟化させるため、対象とする材料を所望の形状に容易にプレス成形することができる。さらに、プレス成形後の冷却による焼入れにより、材料の機械的強度を高めることができる。したがって、熱間プレス法によれば、高い寸法精度および機械的強度を兼ね備える成形品(熱処理鋼材)を製造することができる。   According to the hot pressing method, the material is once heated to a high temperature and softened, so that the target material can be easily press-formed into a desired shape. Furthermore, the mechanical strength of the material can be increased by quenching by cooling after press molding. Therefore, according to the hot press method, a molded product (heat treated steel) having high dimensional accuracy and mechanical strength can be manufactured.

熱間プレス方法を鋼板に適用すると、800℃以上の高温に加熱されることにより鋼板の表面に酸化スケール(化合物)が生成する。このため、熱間プレスを行った後に酸化スケールを除去するデスケーリング工程が必要になり、製造コストが上昇する。また、耐食性を必要とする部材等では、部材の表面へ防錆処理または金属被覆処理を行う必要もある。このため、熱間プレス後に表面清浄化処理および表面処理をさらに行う必要もあり、製造コストが一層上昇する。   When the hot pressing method is applied to a steel plate, oxide scale (compound) is generated on the surface of the steel plate by being heated to a high temperature of 800 ° C. or higher. For this reason, a descaling process for removing the oxide scale after hot pressing is required, which increases the manufacturing cost. Moreover, in the member etc. which require corrosion resistance, it is necessary to perform a rust prevention process or a metal coating process to the surface of a member. For this reason, it is necessary to further perform surface cleaning treatment and surface treatment after hot pressing, which further increases the manufacturing cost.

製造コストの上昇を抑制する方法として、例えば、熱間プレス加工を行われる鋼板に予め被覆を施す方法がある。鋼板の被覆には、一般に、有機系材料または無機系材料などの様々な材料が使用される。なかでも、鋼板に対して犠牲防食作用のある亜鉛(Zn)系めっき鋼板が自動車用鋼板に広く使われている。   As a method for suppressing an increase in manufacturing cost, for example, there is a method in which a steel sheet that is subjected to hot pressing is previously coated. In general, various materials such as organic materials or inorganic materials are used for coating the steel plate. Among these, zinc (Zn) -based plated steel sheets that have a sacrificial anticorrosive action on steel sheets are widely used for automotive steel sheets.

亜鉛系の金属被覆を施すことにより、鋼板の表面への酸化スケールの生成を防止でき、熱間プレス後のデスケーリング工程が不要になる。また、亜鉛系の金属被覆は防錆効果も有するため、成形品の耐食性も向上する。特許文献1〜4には、所定の化学組成を有する鋼板に亜鉛系の金属被覆を施した熱間プレス用めっき鋼板が開示されている。   By applying the zinc-based metal coating, generation of oxide scale on the surface of the steel sheet can be prevented, and a descaling step after hot pressing is not necessary. Further, since the zinc-based metal coating also has a rust prevention effect, the corrosion resistance of the molded product is also improved. Patent Documents 1 to 4 disclose hot-press plated steel sheets in which a steel sheet having a predetermined chemical composition is coated with a zinc-based metal coating.

特許文献1〜3に開示された発明では、熱間プレス用鋼板として、溶融亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板を利用する。溶融亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板を熱間プレスに利用することにより、酸化スケール(鉄酸化物)が表面に形成されることなく、構造部材を熱間プレス成形できる。   In the invention disclosed in Patent Documents 1 to 3, a hot-dip galvanized steel sheet or an alloyed hot-dip galvanized steel sheet is used as a hot-press steel sheet. By using the hot dip galvanized steel sheet or the alloyed hot dip galvanized steel sheet for hot pressing, the structural member can be hot press formed without forming oxide scale (iron oxide) on the surface.

特許文献4には、亜鉛系めっき鋼板を熱間プレスした鋼材の表面に酸化亜鉛層が厚く形成されると、鋼材の塗膜密着性および塗装後耐食性に悪影響を及ぼすため、鋼材にショットブラストを行って酸化亜鉛層を除去するか、または、酸化亜鉛層の厚さを低減してから塗装する発明が開示されている。   In Patent Document 4, when a zinc oxide layer is formed thick on the surface of a steel material hot-pressed on a galvanized steel sheet, shot blasting is applied to the steel material. An invention is disclosed in which the zinc oxide layer is removed to perform or the thickness of the zinc oxide layer is reduced before coating.

また、特許文献5および6には、亜鉛系めっき鋼板を熱間プレスした鋼材の塗膜密着性および塗装後耐食性を改善する発明が開示されている。特許文献5には、シリコーン樹脂皮膜により表面を被覆された溶融亜鉛めっき鋼板を用いる発明が開示され、また、特許文献6には、リン(P)及びケイ素(Si)を含有するバリア層(Pとしてリン酸塩が例示され、Siとしてコロイダルシリカが例示される)により被覆された溶融亜鉛めっき鋼板を熱間プレス用鋼板として用いる発明が開示されている。   Patent Documents 5 and 6 disclose inventions that improve coating film adhesion and post-coating corrosion resistance of a steel material obtained by hot pressing a zinc-based plated steel sheet. Patent Document 5 discloses an invention using a hot-dip galvanized steel sheet whose surface is coated with a silicone resin film, and Patent Document 6 discloses a barrier layer (P) containing phosphorus (P) and silicon (Si). An invention is disclosed in which a hot-dip galvanized steel sheet coated with a phosphate is exemplified as Si and colloidal silica is exemplified as Si as a steel sheet for hot pressing.

さらに、特許文献7には、亜鉛めっき層中に亜鉛よりも酸化し易い元素(易酸化性元素)を添加し、熱間プレス時の昇温中にこれら易酸化性元素の酸化物層を亜鉛めっき層の表層に形成させることによって亜鉛の揮発を防止する発明が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 7, an element that is easier to oxidize than zinc (easily oxidizable element) is added to the galvanized layer, and the oxide layer of these easily oxidizable element is added to the zinc layer during temperature increase during hot pressing. An invention is disclosed in which volatilization of zinc is prevented by forming it on the surface layer of the plating layer.

特許文献5〜7により開示された発明によれば、亜鉛めっき層が前述のバリア層により被覆されるために亜鉛の蒸発が抑えられ、これにより、自動車車体の中塗り塗膜および上塗り塗膜の密着性ならびに塗装後耐食性が良好であるとされている。   According to the invention disclosed in Patent Documents 5 to 7, since the zinc plating layer is covered with the above-described barrier layer, the evaporation of zinc is suppressed. Adhesion and corrosion resistance after painting are said to be good.

また、特許文献8には、亜鉛系めっき層の上に粒状のシリカを含有する処理液から形成された表面処理層を備え、良好な耐食性を有する熱処理用表面処理鋼板が開示されている。さらに、特許文献9には、基材の表面に酸化チタン、酸化ニッケルおよび酸化スズ(IV)から選択される1種以上を含有する表面処理層を備え、熱間プレス後の塗膜密着性に優れた亜鉛系めっき鋼板が開示されている。   Patent Document 8 discloses a heat-treated surface-treated steel sheet that has a surface treatment layer formed from a treatment liquid containing granular silica on a zinc-based plating layer and has good corrosion resistance. Furthermore, Patent Document 9 is provided with a surface treatment layer containing at least one selected from titanium oxide, nickel oxide and tin (IV) oxide on the surface of the base material, and for coating film adhesion after hot pressing. An excellent galvanized steel sheet is disclosed.

特開2003−73774号公報JP 2003-73774 A 特開2003−129209号公報JP 2003-129209 A 特開2003−126921号公報JP 2003-126921 A 特開2004−323897号公報JP 2004-323897 A 特開2007−63578号公報JP 2007-63578 A 特開2007−291508号公報JP 2007-291508 A 特開2004−270029号公報JP 2004-270029 A 特開2013−1981号公報JP 2013-1981 国際公開第2016/159306号International Publication No. 2016/159306

熱間プレス方法を亜鉛系めっき鋼板に適用すると、亜鉛系めっき鋼板が800℃以上の高温に加熱されることにより、めっき皮膜中の亜鉛が蒸発してめっき表面で酸化するため酸化亜鉛皮膜が形成される。このため、耐食性に寄与する有効な亜鉛量が減少するために耐食性が低下するとともに、酸化亜鉛層の成長に伴って酸化亜鉛皮膜等が容易に剥離するために塗装後密着性が低下する。さらに、皮膜の表面抵抗が上昇するためにスポット溶接性も低下する。   When the hot pressing method is applied to a zinc-plated steel sheet, the zinc-plated steel sheet is heated to a high temperature of 800 ° C or higher, and the zinc in the plating film evaporates and oxidizes on the plating surface, forming a zinc oxide film. Is done. For this reason, since the effective zinc amount which contributes to corrosion resistance reduces, corrosion resistance falls, and since a zinc oxide film | membrane etc. peel easily with the growth of a zinc oxide layer, adhesiveness after coating falls. Furthermore, since the surface resistance of the film increases, spot weldability also decreases.

本発明者は、めっき皮膜中の亜鉛の蒸発を抑制するために、特許文献5により開示された、シリコーン樹脂皮膜により表面を被覆された溶融亜鉛めっき鋼板に熱間プレスを行って熱間プレス鋼材を製造する追試を行った。その結果、後述するように、乾湿環境を繰り返すサイクル腐食試験での熱間プレス鋼材の塗装後耐食性は良好であるものの、熱間プレス鋼材の塗装密着性が必ずしも良好でないことが判明した。   In order to suppress the evaporation of zinc in the plating film, the present inventor performs hot pressing on a hot-dip galvanized steel sheet whose surface is covered with a silicone resin film, disclosed in Patent Document 5, and A supplementary test was conducted to manufacture. As a result, as will be described later, it was found that although the corrosion resistance after coating of the hot pressed steel material in the cyclic corrosion test in which the wet and dry environment is repeated is good, the coating adhesion of the hot pressed steel material is not necessarily good.

このため、特許文献5により開示された発明によって得られる熱間プレス鋼材は、例えば、構造上水が溜まり易い部位や部材(例えば、ドアー下部の袋状構造部位やエンジンコンパートメント内の閉断面部材等)に用いることには適さない。   For this reason, the hot-pressed steel material obtained by the invention disclosed in Patent Document 5 is, for example, a part or member where water tends to accumulate due to its structure (for example, a bag-like structure part under the door, a closed cross-section member in the engine compartment, etc. ) Is not suitable for use.

一方、特許文献7に開示された亜鉛めっき層中に易酸化性元素を添加することは、例えばめっき浴の温度管理やめっき槽内のドロス対策等の操業上の新たな課題への対策が必要になる。   On the other hand, the addition of an easily oxidizable element to the galvanized layer disclosed in Patent Document 7 requires measures for new operational issues such as temperature management of the plating bath and measures against dross in the plating tank. become.

また、特許文献8に開示された熱処理用表面処理鋼板は、より厳しい腐食環境での耐食性については、やや劣る。また、Si含有皮膜に欠損部を設け、そこを通じて表面に現れる亜鉛酸化物により電着塗膜の密着性を改善しているが、必ずしも十分とはいえず、改善の余地が残されている。さらに、特許文献9に開示された亜鉛系めっき鋼板は、熱間プレス後の塗膜密着性には優れるものの、化成処理性の面において改善の余地が残されている。   Moreover, the surface-treated steel sheet for heat treatment disclosed in Patent Document 8 is slightly inferior in terms of corrosion resistance in a more severe corrosive environment. Moreover, although the defect | deletion part is provided in Si containing film and the adhesiveness of an electrodeposition coating film is improved with the zinc oxide which appears on the surface through there, it cannot necessarily be said to be sufficient, but the room for improvement is left. Furthermore, although the zinc-based plated steel sheet disclosed in Patent Document 9 is excellent in coating film adhesion after hot pressing, there remains room for improvement in terms of chemical conversion treatment.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱間プレス後の耐食性、塗装後密着性および化成処理性に加えてスポット溶接性にも優れる亜鉛系めっき鋼板および熱処理鋼材を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a galvanized steel sheet and a heat-treated steel material that are excellent in spot weldability in addition to corrosion resistance after hot pressing, adhesion after coating, and chemical conversion treatment. The purpose is to do.

本発明は、以下に列記のとおりである。   The present invention is listed below.

(1)鋼板の表面に亜鉛系めっき層を有する基材と、
前記基材の少なくとも片面に形成された表面処理層と、を備え、
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:0.5〜2.0g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.20〜2.0g/mを含有する、
亜鉛系めっき鋼板。
(1) a base material having a zinc-based plating layer on the surface of the steel sheet;
A surface treatment layer formed on at least one side of the base material,
The surface treatment layer is a content per one side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Granular silica: 0.5-2.0 g / m 2 , and
Containing granular zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2 ;
Galvanized steel sheet.

(2)前記表面処理層に含まれる前記粒状のカーボンブラック、前記粒状の酸化シリカおよび前記粒状の酸化亜鉛の含有量が、下記(i)式を満足する、
上記(1)に記載の亜鉛系めっき鋼板。
C+Z<S<2×(C+Z) ・・・(i)
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
C:粒状のカーボンブラックの含有量(g/m
S:粒状の酸化シリカの含有量(g/m
Z:粒状の酸化亜鉛の含有量(g/m
(2) The content of the granular carbon black, the granular silica and the granular zinc oxide contained in the surface treatment layer satisfy the following formula (i):
The galvanized steel sheet according to (1) above.
C + Z <S <2 × (C + Z) (i)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
C: Granular carbon black content (g / m 2 )
S: Content of granular silica oxide (g / m 2 )
Z: Content of granular zinc oxide (g / m 2 )

(3)前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:0.5〜1.5g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.50〜2.0g/mを含有する、
上記(1)または(2)に記載の亜鉛系めっき鋼板。
(3) The surface treatment layer is a content per side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Granular silica: 0.5-1.5 g / m 2 , and
Containing granular zinc oxide: 0.50 to 2.0 g / m 2 ;
The galvanized steel sheet according to (1) or (2) above.

(4)前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:1.0〜2.0g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.20〜1.0g/mを含有する、
上記(1)または(2)に記載の亜鉛系めっき鋼板。
(4) The surface treatment layer is a content per one side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Particulate silica: 1.0 to 2.0 g / m 2, and,
Containing granular zinc oxide: 0.20 to 1.0 g / m 2 ;
The galvanized steel sheet according to (1) or (2) above.

(5)前記粒状の酸化亜鉛の粒子が、粒状のドープ型の酸化亜鉛粒子である、
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
(5) The granular zinc oxide particles are granular doped zinc oxide particles.
The galvanized steel sheet according to any one of (1) to (4) above.

(6)前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、さらに、
チタン含有化合物:0.2〜2.0g/mを含有する、
上記(1)から(5)までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
(6) The surface treatment layer is a content per one side, and
Titanium-containing compound: containing 0.2 to 2.0 g / m 2
The galvanized steel sheet according to any one of (1) to (5) above.

(7)前記チタン含有化合物が、平均粒径が1〜200nmである酸化チタン、および/または、平均粒径が0.2〜5μmであるチタン含有の非酸化物セラミクスである、
上記(6)に記載の亜鉛系めっき鋼板。
(7) The titanium-containing compound is titanium oxide having an average particle diameter of 1 to 200 nm and / or titanium-containing non-oxide ceramics having an average particle diameter of 0.2 to 5 μm.
The galvanized steel sheet according to (6) above.

(8)前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、さらに、平均粒径が5〜500nmであるジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジムから選択される1種以上を、合計で0.2〜2.0g/m含有する、
上記(1)から(7)までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
(8) The surface treatment layer has a total content of at least one selected from zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, and neodymium oxide having a content per one side and an average particle size of 5 to 500 nm. Containing 2 to 2.0 g / m 2 ,
The galvanized steel sheet according to any one of (1) to (7) above.

(9)基材と、前記基材の少なくとも片面に形成された表面形成層とを備え、
前記表面形成層が、片面当たりの含有量で、
シリカ:0.5〜2.0g/m、および、
酸化亜鉛:0.20〜2.0g/mを含有し、かつ、
前記表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面における、0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛が占める面積率が10〜50%である、
熱処理鋼材。
(9) A base material and a surface forming layer formed on at least one surface of the base material,
The surface forming layer is a content per one side,
Silica: 0.5-2.0 g / m 2 , and
Containing zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2 , and
The area ratio occupied by zinc oxide having a particle diameter of 0.01 to 1 μm in the cross section perpendicular to the surface of the surface forming layer and from the surface to the center in the thickness direction is 10 to 50%.
Heat treated steel.

本発明によれば、熱間プレス後の耐食性、塗装後密着性および化成処理性に加えてスポット溶接性にも優れる亜鉛系めっき鋼板および熱処理鋼材が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in addition to the corrosion resistance after hot pressing, adhesiveness after coating, and chemical conversion property, the zinc-plated steel plate and heat-treated steel material which are excellent also in spot weldability are obtained.

図1は、本発明の一実施形態に係る熱処理鋼材の断面を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a heat-treated steel material according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明例に係る熱処理鋼板のリン酸塩処理後の表面におけるSEM写真である。FIG. 2 is an SEM photograph of the surface of the heat-treated steel sheet according to the present invention after the phosphate treatment. 図3は、比較例に係る熱処理鋼板のリン酸塩処理後の表面におけるSEM写真である。FIG. 3 is a SEM photograph of the surface after the phosphate treatment of the heat-treated steel sheet according to the comparative example. 図4は、比較例の熱処理鋼材の断面を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of the heat-treated steel material of the comparative example. 図5は、比較例の熱処理鋼材の断面を模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section of a heat-treated steel material of a comparative example.

本発明を説明する。本明細書においては化学組成または濃度に関する「%」は、特に断りがない限り、「質量%」を意味する。   The present invention will be described. In this specification, “%” related to chemical composition or concentration means “% by mass” unless otherwise specified.

1.亜鉛系めっき鋼板
本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、基材と、基材の少なくとも片面に形成された表面処理層とを備える。表面処理層は、片面当たりで、以下に示す量の粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛を含有する。本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、熱間プレス法に好適に用いられる。
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:0.5〜2.0g/m
粒状の酸化亜鉛:0.20〜2.0g/m
1. Zinc-based plated steel sheet The zinc-based plated steel sheet according to the present invention includes a base material and a surface treatment layer formed on at least one side of the base material. The surface treatment layer contains the following amounts of granular carbon black, granular silica, and granular zinc oxide per side. The galvanized steel sheet according to the present invention is suitably used for the hot pressing method.
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Granular silica: 0.5-2.0 g / m 2
Granular zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2

(1)基材
本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の基材は、鋼板(素地鋼板)の表面に亜鉛系めっき層を有するものである。
(1) Base material The base material of the zinc-based plated steel sheet according to the present invention has a zinc-based plating layer on the surface of a steel sheet (base steel sheet).

(1−1)素地鋼板
上記基材の素地鋼板は、特定の鋼板には限定されず、公知の特性および化学組成を有する各種の鋼板を用いることができる。素地鋼板の化学組成は、特に限定されないが、焼入れによって高強度を得られる化学組成であることが好ましい。
(1-1) Base Steel Plate The base steel plate of the base material is not limited to a specific steel plate, and various steel plates having known characteristics and chemical compositions can be used. Although the chemical composition of a base steel plate is not specifically limited, It is preferable that it is a chemical composition which can obtain high intensity | strength by hardening.

例えば、引張強度が980MPa以上の熱処理鋼材を得ようとする場合には、素地鋼板が、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜0.1%、Ni:0〜1.0%、およびMo:0〜0.5%を含有し、残部は、Feおよび不純物からなる化学組成を有する焼入用鋼からなることが例示される。   For example, when it is going to obtain the heat-treated steel materials whose tensile strength is 980 MPa or more, a base steel plate is C: 0.05-0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5-2. 5%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1 %, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, with the balance being made of a hardened steel having a chemical composition consisting of Fe and impurities.

焼入れ時に強度が980MPa未満となる比較的低強度の熱処理鋼材を得ようとする場合には、素地鋼板の化学組成は上記化学組成でなくてもよい。   When it is intended to obtain a relatively low strength heat treated steel material having a strength of less than 980 MPa during quenching, the chemical composition of the base steel sheet may not be the above chemical composition.

焼入れ時の焼入れ性、ならびに、加熱後の酸化亜鉛層中に含まれるMn酸化物およびCr酸化物の形成性から、MnおよびCrの合計含有量は、好ましくは0.5〜3.0%であり、より好ましくは0.7〜2.5%である。   From the hardenability at the time of quenching and the formability of the Mn oxide and Cr oxide contained in the heated zinc oxide layer, the total content of Mn and Cr is preferably 0.5 to 3.0%. Yes, more preferably 0.7 to 2.5%.

鋼板の化学組成としてMnおよびCrを含有すると、熱間プレス後に表層に形成される酸化亜鉛層の一部が、MnおよびCrを含有する複合酸化物となる。MnおよびCrを含有する複合酸化物が形成されることにより、リン酸塩系の化成処理後の塗装密着性がさらに向上する。この理由は、明らかではないが、これら複合酸化物が形成されることにより、酸化亜鉛と比較して、形成されるリン酸塩系の化成処理皮膜の耐アルカリ性が向上し、良好な塗装密着性が得られると推定される。   When Mn and Cr are contained as the chemical composition of the steel sheet, a part of the zinc oxide layer formed on the surface layer after hot pressing becomes a composite oxide containing Mn and Cr. By forming the composite oxide containing Mn and Cr, the coating adhesion after the phosphate chemical conversion treatment is further improved. The reason for this is not clear, but the formation of these composite oxides improves the alkali resistance of the phosphate-based chemical conversion coating formed compared to zinc oxide, and provides good paint adhesion. Is estimated to be obtained.

MnおよびCrの合計含有量が0.5%未満であると、熱間プレス後に表層に形成される複合酸化物の量が不十分となり、より良好な塗装密着性を得られないことがある。一方、MnおよびCrの合計含有量が、3.0%を超えると、塗装密着性は問題ないものの、コストが上昇し、また、スポット溶接部の靭性の低下が著しくなったり、めっきのぬれ性の劣化が著しくなったりすることがある。   If the total content of Mn and Cr is less than 0.5%, the amount of composite oxide formed on the surface layer after hot pressing becomes insufficient, and better coating adhesion may not be obtained. On the other hand, if the total content of Mn and Cr exceeds 3.0%, the coating adhesion is not a problem, but the cost is increased, and the toughness of the spot welded portion is significantly reduced, or the wettability of plating. Deterioration may be significant.

なお、素地鋼板に含まれる不純物としては、鉱石もしくはスクラップ等の原材料に含まれるもの、または製造工程において混入するものが例示される。   Examples of impurities contained in the base steel sheet include those contained in raw materials such as ore or scrap, or those mixed in the manufacturing process.

(1−2)亜鉛系めっき層
上記基材の亜鉛系めっき層は、特に限定されるものではなく、一般に知られている亜鉛系めっきを用いることができる。亜鉛系めっき層としては、例えば、溶融Znめっき、合金化溶融Znめっき、溶融Zn−55%Al−1.6%Siめっき、溶融Zn−11%Alめっき、溶融Zn−11%Al−3%Mgめっき、溶融Zn−6%Al−3%Mgめっき、溶融Zn−11%Al−3%Mg−0.2%Siめっき、電気Znめっき、電気Zn−Niめっき、電気Zn−Coめっき等が例示される。
(1-2) Zinc-based plating layer The zinc-based plating layer of the base material is not particularly limited, and generally known zinc-based plating can be used. Examples of the zinc-based plating layer include hot-dip Zn plating, alloyed hot-dip Zn plating, hot-dip Zn-55% Al-1.6% Si plating, hot-melt Zn-11% Al plating, hot-melt Zn-11% Al-3%. Mg plating, molten Zn-6% Al-3% Mg plating, molten Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si plating, electric Zn plating, electric Zn-Ni plating, electric Zn-Co plating, etc. Illustrated.

また、上記成分のめっきを蒸着等の方法により被覆することも有効であり、めっきの方法も特に限定されるものではない。   It is also effective to coat the above-described components by a method such as vapor deposition, and the plating method is not particularly limited.

具体的な溶融めっき処理は、溶融状態にあるZnまたはZn合金が保持されているめっき浴に鋼板を浸漬し、めっき浴から鋼板を引き上げることである。鋼板へのめっき付着量は、鋼板の引き上げ速度の調整、またはめっき浴の上方に設けられたワイピングノズルから噴出するワイピングガスの流量もしくは流速の調整などにより、制御される。めっき後の合金化処理は、溶融めっき処理後に、ガス炉もしくは誘導加熱炉、またはこれらを併用した加熱炉などで、追加的にめっき後の鋼板を加熱することにより、行われる。溶融めっきは、コイルの連続めっき法、または切板単体のめっき法のいずれによってもよい。   A specific hot dipping treatment is to immerse the steel plate in a plating bath in which Zn or a Zn alloy in a molten state is held, and to lift the steel plate from the plating bath. The amount of plating attached to the steel sheet is controlled by adjusting the pulling speed of the steel sheet or adjusting the flow rate or flow rate of the wiping gas ejected from the wiping nozzle provided above the plating bath. The alloying treatment after plating is performed by additionally heating the steel plate after plating in a gas furnace, an induction heating furnace, or a heating furnace using a combination thereof after the hot dipping treatment. The hot dipping may be performed by either a continuous coil plating method or a single plate cutting method.

具体的な電気めっき処理は、Znイオンを含有する電解液中で鋼板を負極として対極との間で電解処理を行うことである。また、鋼板へのめっき付着量は、電解液の組成、電流密度、または電解時間の調整により、制御される。   A specific electroplating process is performing an electrolysis process between a counter electrode with a steel plate as a negative electrode in the electrolyte solution containing Zn ion. Moreover, the amount of plating attached to the steel sheet is controlled by adjusting the composition of the electrolytic solution, the current density, or the electrolysis time.

亜鉛系めっき層の厚さ、すなわち亜鉛系めっき層の付着量は、片面当たり10〜100g/mであることが好ましい。亜鉛系めっき層の厚みが片面当たり10g/m未満であると、熱間プレス後の有効亜鉛量を確保できず、熱間プレス後の熱処理鋼材の耐食性が不十分になるおそれがある。一方、亜鉛系めっき層の厚さが片面当たり100g/mを超えると、亜鉛系めっき層の加工性および密着性が低下するおそれがある。亜鉛系めっき層の厚みは、より好ましくは片面当たり20〜80g/mである。The thickness of the zinc-based plating layer, that is, the adhesion amount of the zinc-based plating layer is preferably 10 to 100 g / m 2 per side. If the thickness of the zinc-based plating layer is less than 10 g / m 2 per side, the amount of effective zinc after hot pressing cannot be ensured, and the corrosion resistance of the heat-treated steel after hot pressing may be insufficient. On the other hand, if the thickness of the zinc-based plating layer exceeds 100 g / m 2 per side, the workability and adhesion of the zinc-based plating layer may be reduced. The thickness of the zinc-based plating layer is more preferably 20 to 80 g / m 2 per side.

さらに、めっきの蒸発を抑制するためには、熱間プレス時に亜鉛系めっきの融点が向上する電気Zn−Niめっき、合金化溶融Znめっき、または合金化溶融Znめっき上にNiめっきを施した亜鉛系めっき鋼板が好ましい。   Furthermore, in order to suppress the evaporation of the plating, the zinc which plated Ni on the electric Zn-Ni plating, the alloyed hot-dip Zn plating, or the alloyed hot-dip Zn plating that improves the melting point of the zinc-based plating during hot pressing A plated steel sheet is preferred.

(2)表面処理層
基材の上には、粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛を含有する表面処理層が形成される。それぞれの粒状化合物の熱間プレス時の効果および最適な形態を説明する。
(2) Surface treatment layer A surface treatment layer containing granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide is formed on the substrate. The effect and optimum form of each granular compound during hot pressing will be described.

(2−1)粒状のカーボンブラック
「粒状のカーボンブラック」とは、表面処理層中では、粒子の状態で存在するカーボンブラックを意味する。粒状のカーボンブラックを用いることにより、熱間プレスの加熱時に粒状のカーボンブラックの犠牲酸化により亜鉛系めっきの表面上の亜鉛の酸化を抑制できるとともに、表面処理層の放射率が向上することにより大気雰囲気での加熱または炉加熱における昇温速度を高めることができる。
(2-1) Granular Carbon Black “Granular carbon black” means carbon black that exists in the form of particles in the surface treatment layer. By using granular carbon black, it is possible to suppress the oxidation of zinc on the surface of the zinc-based plating by sacrificial oxidation of the granular carbon black during the heating of the hot press, and to improve the emissivity of the surface treatment layer, thereby improving the atmosphere. It is possible to increase the rate of temperature increase in heating in the atmosphere or furnace heating.

表面処理層中に含まれる粒状のカーボンブラックは、片面当たりの含有量として、0.15〜1.0g/mである。粒状のカーボンブラックの含有量が0.15g/m未満であると、カーボンブラックの絶対量が少ないために亜鉛の酸化を抑制する効果が得られない。一方、粒状のカーボンブラックの含有量が1.0g/mを超えると、亜鉛の酸化を抑制する効果が飽和するとともに、熱間プレス前の耐食性が低下する。The granular carbon black contained in the surface treatment layer is 0.15 to 1.0 g / m 2 as the content per one side. If the granular carbon black content is less than 0.15 g / m 2 , the effect of suppressing the oxidation of zinc cannot be obtained because the absolute amount of carbon black is small. On the other hand, when the content of the granular carbon black exceeds 1.0 g / m 2 , the effect of suppressing the oxidation of zinc is saturated and the corrosion resistance before hot pressing is lowered.

粒状のカーボンブラックの平均粒子径は、10〜100nmであることが好ましい。亜鉛の酸化を抑制するためには、粒状のカーボンブラックの粒径は小さいことが有利であるが、平均粒子径が10nm未満のカーボンブラックは入手し難く、コストの上昇につながる。一方、粒状のカーボンブラックの平均粒子径が100nmを超えると、粒状のカーボンブラックと亜鉛系めっき鋼板との接触面積が小さくなり、熱間プレス時の粒状のカーボンブラックの犠牲酸化が小さくなる。粒状のカーボンブラックの平均粒子径は、より好ましくは20〜50nmである。   The average particle size of the granular carbon black is preferably 10 to 100 nm. In order to suppress the oxidation of zinc, it is advantageous that the particle size of the granular carbon black is small, but carbon black having an average particle size of less than 10 nm is difficult to obtain, leading to an increase in cost. On the other hand, when the average particle diameter of the granular carbon black exceeds 100 nm, the contact area between the granular carbon black and the galvanized steel sheet is reduced, and the sacrificial oxidation of the granular carbon black during hot pressing is reduced. The average particle diameter of the granular carbon black is more preferably 20 to 50 nm.

粒状のカーボンブラックの平均粒子径(一次粒径)は、公知の方法により測定可能である。例えば、塗装後断面埋め込みサンプルを作製し、皮膜中の粒状のカーボンブラックの粒径を数点測定し、得られた測定結果を平均したものを平均粒子径とする方法により、測定可能である。   The average particle diameter (primary particle diameter) of the granular carbon black can be measured by a known method. For example, it can be measured by preparing a cross-section embedded sample after coating, measuring several particle sizes of granular carbon black in the film, and averaging the obtained measurement results to obtain an average particle size.

粒状のカーボンブラックとしては、着色顔料等で使用されるカーボンブラックまたは予めカーボンブラックを溶剤に分散したカーボンブラック分散液が例示される。具体的な市販製品としては、三菱化学(株)製のカーボンブラック、および東洋カラー(株)製の高濃度カーボンブラック分散液等が例示される。   Examples of the granular carbon black include carbon black used as a coloring pigment and the like, or a carbon black dispersion liquid in which carbon black is previously dispersed in a solvent. Specific commercial products include carbon black manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and high-concentration carbon black dispersion manufactured by Toyo Color Co., Ltd.

(2−2)粒状のシリカ
「粒状のシリカ」とは、シランカップリング剤などのように処理液中に溶解した状態で存在するのではなく、一次粒子径として数nm以上の粒子の状態で存在する、Siの酸化物を主体とする物質を意味する。粒状のシリカを用いることにより、熱間プレス加熱時に粒状のシリカがガラス状の皮膜を形成することにより亜鉛系めっき層からの亜鉛の蒸発を抑制できる。
(2-2) Granular silica “Granular silica” does not exist in a state of being dissolved in the treatment liquid such as a silane coupling agent, but in a state of particles having a primary particle diameter of several nm or more. It means a substance mainly composed of Si oxide. By using granular silica, it is possible to suppress the evaporation of zinc from the zinc-based plating layer by forming a glassy film during the hot press heating.

表面処理層中に含まれる粒状のシリカは、片面当たりの含有量として、0.5〜2.0g/mである。粒状のシリカの含有量が0.5g/m未満であると、亜鉛系めっき層の表面上に均一にガラス状の皮膜が形成されず、亜鉛の蒸発を十分に抑制できない。The granular silica contained in the surface treatment layer is 0.5 to 2.0 g / m 2 as the content per one side. When the content of the granular silica is less than 0.5 g / m 2 , a glassy film is not uniformly formed on the surface of the zinc-based plating layer, and zinc evaporation cannot be sufficiently suppressed.

一方、粒状のシリカの含有量が2.0g/m超であると、ガラス状のシリカ皮膜層の厚みが増大することにより皮膜表面の電気抵抗値が増大し、良好なスポット溶接性が得られない。On the other hand, when the content of the granular silica is more than 2.0 g / m 2 , the thickness of the glassy silica coating layer increases, so that the electrical resistance value of the coating surface increases and good spot weldability is obtained. I can't.

粒状シリカの平均粒子径は、2〜100nmであることが好ましい。亜鉛の蒸発を抑制するガラス状の皮膜を速やかに形成する面からは、粒状のシリカの粒径はより小さいほうが有利であるが、粒子径が2nm未満のものは入手し難く、コストが上昇する。一方、粒状のシリカの粒径が100nmを超えると、均一な皮膜になり難く、局所的に亜鉛の蒸発が起こり易くなる。粒状のシリカの粒径は、好ましくは7〜40nmである。   The average particle diameter of the granular silica is preferably 2 to 100 nm. From the viewpoint of promptly forming a glassy film that suppresses the evaporation of zinc, it is advantageous that the particle size of the granular silica is smaller, but those having a particle size of less than 2 nm are difficult to obtain and cost increases. . On the other hand, when the particle size of the granular silica exceeds 100 nm, it is difficult to form a uniform film, and local evaporation of zinc is likely to occur. The particle size of the granular silica is preferably 7 to 40 nm.

なお、粒状のシリカの平均粒子径(一次粒径)は、公知の方法により測定可能である。例えば、塗装後断面埋め込みサンプルを作製し、皮膜中の粒状のシリカの粒径を数点測定し、得られた測定結果を平均したものを平均粒子径とする方法により、測定可能である。   In addition, the average particle diameter (primary particle diameter) of granular silica can be measured by a known method. For example, it can be measured by preparing a cross-sectional embedded sample after coating, measuring several particle sizes of granular silica in the film, and averaging the obtained measurement results to obtain an average particle size.

粒状のシリカとしては、予め水溶液に分散されたコロイダルシリカが例示される。具体的な市販製品としては、日産化学(株)製のスノーテックス(登録商標)シリーズが例示される。   As the granular silica, colloidal silica previously dispersed in an aqueous solution is exemplified. Specific examples of commercially available products include the Snowtex (registered trademark) series manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.

(2−3)粒状の酸化亜鉛
「粒状の酸化亜鉛」とは、表面処理層中では、粒子の状態で存在する酸化亜鉛を意味する。粒状の酸化亜鉛により、熱間プレス加熱後に粒状の酸化亜鉛が皮膜の表面に存在するため、自動車用化成処理であるリン酸塩処理の際にリン酸亜鉛結晶が生成し易くなって、電着塗装後の塗膜密着性が向上する。
(2-3) Granular Zinc Oxide “Granular zinc oxide” means zinc oxide present in the form of particles in the surface treatment layer. Due to the granular zinc oxide, the granular zinc oxide is present on the surface of the film after hot press heating, so that zinc phosphate crystals are easily formed during the phosphate treatment, which is a chemical conversion treatment for automobiles. The coating film adhesion after coating is improved.

酸化亜鉛が存在することによりリン酸塩結晶が生成するメカニズムは、酸性の化成処理液による化成処理を施すと、酸性の化成処理液により樹脂塗膜の表面に露出する酸化亜鉛が溶解し、その付近のpHが上昇するため、化成処理液の成分(例えば、リン酸塩等の酸塩化物)が析出および成長する。   The mechanism of the formation of phosphate crystals due to the presence of zinc oxide is that when the chemical conversion treatment is performed with an acidic chemical conversion treatment solution, the zinc oxide exposed on the surface of the resin coating film is dissolved by the acidic chemical conversion treatment solution. Since the pH in the vicinity increases, components of the chemical conversion treatment liquid (for example, acid chlorides such as phosphates) precipitate and grow.

これにより、化成処理皮膜が形成される。このとき、樹脂塗膜の表層の内部に存在する酸化亜鉛も、酸性の化成処理液により溶解し、化成処理液の成分が樹脂塗膜の表層の内部に析出し、樹脂塗膜の表層の内部から表面に突出するように楔状に成長していくと考えられる。   Thereby, a chemical conversion treatment film is formed. At this time, the zinc oxide present in the surface layer of the resin coating film is also dissolved by the acidic chemical conversion treatment solution, and the components of the chemical conversion treatment solution are deposited inside the surface layer of the resin coating film. It is thought that it grows in a wedge shape so as to protrude from the surface.

表面処理層中に含まれる粒状の酸化亜鉛は、片面当たりの含有量として、0.20〜2.0g/mである。粒状の酸化亜鉛の含有量が0.20g/m未満であると、熱間プレスの加熱後に皮膜の表面に存在する酸化亜鉛の存在量が十分でなく、スケのある化成結晶となり、電着塗装後の塗膜密着性が劣る。The granular zinc oxide contained in the surface treatment layer is 0.20 to 2.0 g / m 2 as the content per one side. If the content of granular zinc oxide is less than 0.20 g / m 2 , the amount of zinc oxide present on the surface of the coating after heating in the hot press is not sufficient, resulting in a slaked chemical conversion crystal. The coating film adhesion after painting is poor.

一方、粒状の酸化亜鉛の含有量が2.0g/m超であると、酸化亜鉛を含有する皮膜層の厚みが増大することにより皮膜の凝集力が低下し、これにより、電着塗装後の塗膜密着性が低下するとともに、皮膜の表面の電気抵抗値が増大して良好なスポット溶接性を得られない。On the other hand, if the content of granular zinc oxide is more than 2.0 g / m 2 , the thickness of the coating layer containing zinc oxide increases, so that the cohesive strength of the coating is reduced. As a result, the adhesion of the coating film decreases and the electrical resistance value on the surface of the coating increases, and good spot weldability cannot be obtained.

粒状の酸化亜鉛の平均粒子径は、0.01〜1μmであることが好ましい。亜鉛の蒸発を抑制するガラス状の皮膜を速やかに形成するためには、粒状の酸化亜鉛の粒径はより小さいことが有利であるが、粒子径が0.01μm未満のものは入手し難く、コストが上昇する。   The average particle diameter of the granular zinc oxide is preferably 0.01 to 1 μm. In order to quickly form a glassy film that suppresses the evaporation of zinc, it is advantageous that the particle size of the granular zinc oxide is smaller, but those having a particle size of less than 0.01 μm are difficult to obtain, Cost increases.

一方、粒状の酸化亜鉛の粒径が1μmを超えると、皮膜の表面に酸化亜鉛が不均一に存在し、リン酸塩処理の際にスケのある化成処理皮膜となり、良好な電着塗装後の塗膜密着性を得られない。粒状の酸化亜鉛の平均粒子径は好ましくは0.05〜0.5μmである。   On the other hand, when the particle size of the granular zinc oxide exceeds 1 μm, zinc oxide is unevenly present on the surface of the coating, and a chemical conversion treatment coating with a scale is formed at the time of phosphate treatment. The film adhesion cannot be obtained. The average particle diameter of the granular zinc oxide is preferably 0.05 to 0.5 μm.

酸化亜鉛の平均粒子径(一次粒径)は、公知の方法により測定可能である。例えば、塗装後断面埋め込みサンプルを作製し、皮膜中の粒状の酸化亜鉛の粒径を数点測定し、得られた測定結果を平均したものを平均粒子径とする方法により、測定可能である。   The average particle diameter (primary particle diameter) of zinc oxide can be measured by a known method. For example, it can be measured by preparing a cross-sectional embedded sample after coating, measuring the particle size of granular zinc oxide in the film, and averaging the obtained measurement results to obtain the average particle size.

粒状の酸化亜鉛としては、市販の化学薬品である酸化亜鉛粉末が例示される。   Examples of the granular zinc oxide include zinc oxide powder, which is a commercially available chemical.

上述した粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛を上述した所定量含有することにより、上述したそれぞれの効果を得られる。具体的には、(a)熱間プレスの加熱時に粒状のカーボンブラックが犠牲酸化することにより亜鉛の酸化を抑制し、(b)粒状のシリカがガラス状の皮膜となって亜鉛の蒸発を抑制することにより優れた耐食性およびスポット溶接性を得られ、さらに、(c)熱間プレス後に皮膜表面に酸化亜鉛が存在することによりリン酸塩処理の際に均一なリン酸亜鉛皮膜を形成し、良好な電着塗装後の塗膜密着性を得られる。   By including the above-mentioned predetermined amounts of the above-described granular carbon black, granular silica, and granular zinc oxide, the above-described effects can be obtained. Specifically, (a) granular carbon black undergoes sacrificial oxidation during hot press heating to suppress zinc oxidation, and (b) granular silica forms a glassy film to suppress zinc evaporation. To obtain excellent corrosion resistance and spot weldability, and (c) the presence of zinc oxide on the coating surface after hot pressing to form a uniform zinc phosphate coating during phosphating, Good coating film adhesion after electrodeposition can be obtained.

(2−4)樹脂、架橋剤
表面処理層の形成には、粒状のカーボンブラック、粒状のシリカ、粒状の酸化亜鉛をそのまま亜鉛系めっき鋼板上に塗布してもよいが、処理液の安定性および表面処理層の密着性を改善するために、樹脂および架橋剤を混合した処理液としてから亜鉛系めっき鋼板に塗布することが好ましい。
(2-4) Resin, cross-linking agent For the formation of the surface treatment layer, granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide may be applied as they are on the zinc-based plated steel sheet, but the stability of the treatment liquid In order to improve the adhesion of the surface treatment layer, it is preferable to apply it to a galvanized steel sheet as a treatment liquid in which a resin and a crosslinking agent are mixed.

樹脂としては、粒状のカーボンブラックとしてカーボンブラック分散液を用いるとともに粒状のシリカとしてコロイダルシリカを用いる場合、水溶性または水分散性の樹脂を用いることが好ましい。樹脂の種類としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、または、これら樹脂の変性体等が例示される。粒状のカーボンブラック、粒状のシリカ、粒状の酸化亜鉛のそれぞれの粉末を用いる場合は、上述した水系樹脂に加え、各種溶剤を溶媒とする溶剤系樹脂を用いてもよい。   As the resin, when a carbon black dispersion is used as the granular carbon black and colloidal silica is used as the granular silica, it is preferable to use a water-soluble or water-dispersible resin. Examples of the resin include polyurethane resin, polyester resin, epoxy resin, (meth) acrylic resin, polyolefin resin, phenol resin, and modified products of these resins. When using granular carbon black, granular silica, and granular zinc oxide, in addition to the above-described aqueous resin, solvent-based resins using various solvents as solvents may be used.

架橋剤としては、シランカップリング剤、炭酸ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、オキサゾリンポリマー、水溶性エポキシ化合物、水溶性メラミン樹脂、水分散ブロックイソシアネート、水系アジリジン化合物等が例示される。   Examples of the crosslinking agent include silane coupling agents, zirconium carbonate compounds, organic titanium compounds, oxazoline polymers, water-soluble epoxy compounds, water-soluble melamine resins, water-dispersed blocked isocyanates, and water-based aziridine compounds.

(2−5)カーボンブラック、シリカおよび酸化亜鉛の含有比率
粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛の含有量は、下記(i)式を満足することが好ましい。下記(i)式を満足すると、熱間プレスの加熱時に形成される皮膜に占める粒状の酸化亜鉛が均一に存在し、これにより、上述した粒状のカーボンブラック、粒状のシリカの効果を阻害せずに、リン酸塩処理の際に均一なリン酸亜鉛皮膜を形成できる。そして、その結果、電着塗装後の塗膜密着性が向上する。
C+Z<S<2×(C+Z) ・・・(i)
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
C:粒状のカーボンブラックの含有量(g/m
S:粒状の酸化シリカの含有量(g/m
Z:粒状の酸化亜鉛の含有量(g/m
(2-5) Content Ratio of Carbon Black, Silica and Zinc Oxide The content of granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide preferably satisfies the following formula (i). When the following formula (i) is satisfied, the granular zinc oxide occupies the film formed during the heating of the hot press uniformly, and this does not hinder the effects of the above-described granular carbon black and granular silica. In addition, a uniform zinc phosphate coating can be formed during the phosphate treatment. As a result, coating film adhesion after electrodeposition coating is improved.
C + Z <S <2 × (C + Z) (i)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
C: Granular carbon black content (g / m 2 )
S: Content of granular silica oxide (g / m 2 )
Z: Content of granular zinc oxide (g / m 2 )

C+Z≧Sであると、熱間プレスの加熱の際に、粒状のシリカにより形成されるガラス状皮膜が不均一となり、亜鉛の蒸発が起こり、耐食性が劣るおそれがある。一方、S≧2×(C+Z)であると、熱間プレス時に形成される、酸化亜鉛の量が少なくなるため、リン酸塩処理の際に均一なリン酸亜鉛皮膜が形成し難くなり、電着塗装後の塗膜密着性が劣るおそれがある。   When C + Z ≧ S, a glassy film formed of granular silica becomes non-uniform during heating in a hot press, and zinc may evaporate, resulting in poor corrosion resistance. On the other hand, if S ≧ 2 × (C + Z), the amount of zinc oxide formed during hot pressing decreases, so that it becomes difficult to form a uniform zinc phosphate coating during phosphating. There is a possibility that the adhesion of the coating film after the coating is inferior.

(2−6)粒状のドープ型の酸化亜鉛
粒状の酸化亜鉛が粒状のドープ型の酸化亜鉛であると、熱間プレス後のスポット溶接性がより優れるため、好ましい。粒状のドープ型の酸化亜鉛としては、例えば、周期律表13族元素および周期律表15族元素よりなる群から選択される少なくとも1種の元素(以下「ドープ元素」とも称する)を、酸化亜鉛にドープして導電性を発現させる粒子が挙げられる。
(2-6) Granular Doped Zinc Oxide The granular zinc oxide is preferably a granular doped zinc oxide because the spot weldability after hot pressing is more excellent. As the granular doped zinc oxide, for example, at least one element selected from the group consisting of Group 13 elements of Periodic Table and Group 15 elements of Periodic Table (hereinafter also referred to as “doping elements”) is used. And particles that are doped to develop conductivity.

周期律表13族元素としては、B、Al、Ga、In等が例示される。周期律表15族元素としては、P、As等が例示される。これらの元素の中でも、導電性の向上のためには、ドープ元素としてはAl、Gaが好ましく、さらにコストの観点からAlがより好ましい。ドープ元素の含有量は、導電性の向上のために、未ドープの酸化亜鉛粒子に対して、0.05〜5atm%であることが好ましく、0.1〜5atm%であることがより好ましい。   Examples of group 13 elements of the periodic table include B, Al, Ga, In and the like. Examples of group 15 elements of the periodic table include P and As. Among these elements, Al and Ga are preferable as doping elements for improving conductivity, and Al is more preferable from the viewpoint of cost. The content of the doping element is preferably 0.05 to 5 atm% and more preferably 0.1 to 5 atm% with respect to the undoped zinc oxide particles in order to improve conductivity.

粒状のドープ型の酸化亜鉛も粒状の酸化亜鉛と同様に、化成処理液により溶解した後、化成処理皮膜の結晶(例えば、リン酸塩等の酸塩化物の結晶)の成長を促進するため、化成処理皮膜の結晶のアンカー効果により樹脂塗膜と塗装膜との密着性をさらに向上させることができる。ドープ型の酸化亜鉛粒子は、化成処理液により溶解した後、化成処理皮膜中に取り込まれる。さらに、ドープ型の酸化亜鉛粒子は、電着塗装後の塗膜密着性の向上に加え、導電性を有するために導電顔料としても作用して導電性を向上し、優れたスポット溶接性も得られる。   In the same manner as granular zinc oxide, granular dope-type zinc oxide is dissolved in a chemical conversion treatment solution, and then promotes the growth of crystals of the chemical conversion treatment film (for example, crystals of acid chlorides such as phosphates). The adhesion between the resin coating film and the coating film can be further improved by the crystal anchor effect of the chemical conversion film. The dope-type zinc oxide particles are dissolved in the chemical conversion treatment solution and then taken into the chemical conversion treatment film. In addition, the dope-type zinc oxide particles not only improve the adhesion of the coating film after electrodeposition coating, but also have conductivity, so that they also act as a conductive pigment to improve conductivity and provide excellent spot weldability. It is done.

表面処理層中に含まれる粒状のドープ型の酸化亜鉛は、粒状の酸化亜鉛と同様に片面当たりの含有量として、0.20〜2.0g/mである。粒状のドープ型の酸化亜鉛の含有量が0.20g/m未満であると、熱間プレスの加熱後に皮膜の表面に存在する酸化亜鉛の存在量が十分でなく、スケのある化成結晶となり、電着塗装後の塗膜密着性が劣るおそれがある。一方、粒状の酸化亜鉛の含有量が2.0g/m超であると、ドープ型の酸化亜鉛を含有する皮膜層の厚みが増大することにより皮膜の凝集力が低下し、電着塗装後の塗膜密着性が低下するおそれがある。The granular dope-type zinc oxide contained in the surface treatment layer has a content per side of 0.20 to 2.0 g / m 2 in the same manner as the granular zinc oxide. If the content of granular dope-type zinc oxide is less than 0.20 g / m 2 , the amount of zinc oxide present on the surface of the coating after heating in the hot press is not sufficient, resulting in a slaked chemical crystal. The film adhesion after electrodeposition coating may be inferior. On the other hand, if the content of the granular zinc oxide is more than 2.0 g / m 2 , the thickness of the coating layer containing the dope-type zinc oxide is increased, so that the cohesive strength of the coating is reduced, and after electrodeposition coating There is a risk that the adhesion of the coating film will be reduced.

粒状のドープ型の酸化亜鉛の平均粒子径は、0.1〜1μmであることが好ましい。粒子径が0.1μm未満であると、皮膜中にドーム型の酸化亜鉛が内在した場合、スポット電極との接触ができず、良好なスポット溶接性を得られない。一方、粒径が1μmを超えると、皮膜表面に酸化亜鉛が不均一に存在し、リン酸塩処理の際にスケのある化成処理皮膜となり、良好な電着塗装後の塗膜密着性を得られない。粒状の酸化亜鉛の平均粒子径は、好ましくは0.2〜0.5μmである。   The average particle diameter of the granular dope-type zinc oxide is preferably 0.1 to 1 μm. When the particle diameter is less than 0.1 μm, when dome-shaped zinc oxide is contained in the film, contact with the spot electrode cannot be made, and good spot weldability cannot be obtained. On the other hand, when the particle diameter exceeds 1 μm, zinc oxide is unevenly present on the surface of the film, and a chemical conversion treatment film with a scale is formed at the time of phosphating, resulting in good coating adhesion after electrodeposition coating. I can't. The average particle diameter of the granular zinc oxide is preferably 0.2 to 0.5 μm.

(2−7)チタン含有化合物
表面処理層中にさらに含有させることが好ましい他の成分として、チタン含有化合物が挙げられる。
(2-7) Titanium-containing compound As another component that is preferably further contained in the surface treatment layer, a titanium-containing compound is exemplified.

表面処理層中にチタン含有化合物を含有すると、熱間プレス後にこれらが酸化された酸化チタンが鋼板の表面に存在することにより、電着塗装時の電着塗膜の凝集析出に何らかの影響を与え、酸化物と電着塗膜とが強固に密着することにより、化成処理が十分でない場合であっても、強固な塗膜密着性を得られる。   When a titanium-containing compound is contained in the surface treatment layer, the presence of titanium oxide, which is oxidized after hot pressing, on the surface of the steel sheet has some influence on the agglomeration and precipitation of the electrodeposition coating during electrodeposition coating. Further, by firmly adhering the oxide and the electrodeposition coating film, even if the chemical conversion treatment is not sufficient, strong coating film adhesion can be obtained.

また、チタン含有化合物を含有することにより、上述したカーボンブラックと同様に表面処理層の放射率が向上するため、大気雰囲気での加熱または炉加熱での昇温速度を高めることができる。これらの効果をより効率的に得るには、チタン含有化合物の含有量は、好ましくは0.2〜2.0g/mである。Moreover, since the emissivity of a surface treatment layer improves like a carbon black mentioned above by containing a titanium containing compound, the temperature increase rate by the heating in an air atmosphere or a furnace heating can be raised. In order to obtain these effects more efficiently, the content of the titanium-containing compound is preferably 0.2 to 2.0 g / m 2 .

チタン含有化合物としては、平均粒径が0.2〜5μmであるチタン含有の非酸化物セラミクスを用いることが好ましい。   As the titanium-containing compound, it is preferable to use titanium-containing non-oxide ceramics having an average particle size of 0.2 to 5 μm.

平均粒子径が0.2〜5μmであるチタン含有の非酸化物セラミクスは、上記特徴に加え、熱間プレスの加熱時にその表面またはその一部が酸化チタンとなることにより、熱間プレス時に亜鉛の酸化および蒸発を抑制する。また、酸化せずに残ったチタン含有の非酸化物セラミクスは優れた導電性を発現するため、導電性が向上し、スポット溶接性が向上する。   In addition to the above features, titanium-containing non-oxide ceramics having an average particle size of 0.2 to 5 μm have zinc oxide at the time of hot pressing because the surface or a part thereof becomes titanium oxide when heated by hot pressing. Inhibits oxidation and evaporation. Moreover, since the titanium-containing non-oxide ceramic remaining without being oxidized exhibits excellent conductivity, conductivity is improved and spot weldability is improved.

ここで、「非酸化物セラミクス」とは、元素として酸素を含まない化合物からなるセラミクスを意味する。非酸化物セラミクスとしては、例えば、ホウ化物セラミクス、窒化物セラミクス、ケイ化物セラミクス等を挙げることができる。ホウ化物セラミクス、窒化物セラミクスおよびケイ化物セラミクスとは、それぞれ、ホウ素(B)、窒素(N)およびケイ素(Si)を主要な非金属構成元素とするチタンを含有する非酸化物セラミクス粒子のことである。   Here, “non-oxide ceramics” means ceramics composed of a compound not containing oxygen as an element. Examples of non-oxide ceramics include boride ceramics, nitride ceramics, silicide ceramics, and the like. Boride ceramics, nitride ceramics and silicide ceramics are non-oxide ceramic particles containing titanium having boron (B), nitrogen (N) and silicon (Si) as the main non-metallic constituent elements, respectively. It is.

また、チタン含有の非酸化物セラミクスとしては、例えば、TiB(25℃での電気抵抗率40×10−6Ωcm)、TiB(28℃での電気抵抗率10−6Ωcm)、TiC(180℃での電気抵抗率10−6Ωcm)、TiN(22℃での電気抵抗率10−6Ωcm)、TiSi(63℃での電気抵抗率10−6Ωcm)、TiSi(123℃での電気抵抗率10−6Ωcm)の粒子からなる群から選択される粒子の少なくとも1種が例示される。具体的な市販製品としては、日本新金属(株)製のチタン含有の非酸化物セラミクスが例示される。Examples of titanium-containing non-oxide ceramics include TiB (electric resistivity 40 × 10 −6 Ωcm at 25 ° C.), TiB 2 (electric resistivity 10 −6 Ωcm at 28 ° C.), TiC (180 Electrical resistivity at 10 ° C. at 10 −6 Ωcm), TiN (Electrical resistivity at 22 ° C. at 10 −6 Ωcm), TiSi (Electrical resistivity at 63 ° C. at 10 −6 Ωcm), TiSi 2 (Electricity at 123 ° C.) Examples thereof include at least one kind of particles selected from the group consisting of particles having a resistivity of 10 −6 Ωcm. Specific examples of commercially available products include titanium-containing non-oxide ceramics manufactured by Nippon Shin Metal Co., Ltd.

さらに、チタン含有化合物としては、平均粒子径が1〜200nmである酸化チタンを用いてもよいし、上記のチタン含有の非酸化物セラミクスと酸化チタンの混合物を用いてもよい。   Further, as the titanium-containing compound, titanium oxide having an average particle diameter of 1 to 200 nm may be used, or a mixture of the above titanium-containing non-oxide ceramics and titanium oxide may be used.

平均粒子径が1〜200nmである酸化チタンは、上記特徴に加え、熱間プレス時に、亜鉛の酸化および蒸発を抑制し、熱間プレス後の塗膜密着性に加え、熱間プレス後の耐食性を高めることができる。   In addition to the above features, titanium oxide having an average particle size of 1 to 200 nm suppresses zinc oxidation and evaporation during hot pressing, and in addition to coating adhesion after hot pressing, corrosion resistance after hot pressing. Can be increased.

酸化チタンは、通常、金属酸化物の状態で安定に存在するが、皮膜中に存在する酸化亜鉛と反応し、酸化亜鉛との複合酸化物を形成することにより、亜鉛の酸化および蒸発をより抑制すると推定される。この効果をより効率的に得るには、酸化チタンの平均粒子径は、2〜100nmであることが好ましい。   Titanium oxide usually exists stably in the form of a metal oxide, but it reacts with zinc oxide present in the film to form a complex oxide with zinc oxide, thereby further suppressing zinc oxidation and evaporation. It is estimated that. In order to obtain this effect more efficiently, the average particle diameter of titanium oxide is preferably 2 to 100 nm.

ただし、酸化チタンは、放射率が高く、同じ放射率が高いカーボンブラックとは異なり、900℃付近での加熱状態化でも酸化チタンとして存在するため、熱間プレス時に後述するような長時間加熱を行う場合には、より加熱雰囲気温度近くまで鋼板温度が上昇するため、めっき中のZnが母材鋼板により拡散するため耐食性が損なわれるおそれがある。そのため、熱間プレス時に長時間加熱を行う場合には、酸化チタンの含有量は0.2g/m未満であることが好ましく、0.1g/m以下であることがより好ましい。However, titanium oxide has a high emissivity, and unlike carbon black, which has the same emissivity, it exists as titanium oxide even in a heated state near 900 ° C., so that it is heated for a long time as described later during hot pressing. When performing, since the steel plate temperature rises to near the heating atmosphere temperature, Zn during plating is diffused by the base material steel plate, which may impair the corrosion resistance. Therefore, when performing prolonged heating during hot pressing, the titanium oxide content is preferably less than 0.2 g / m 2, and more preferably 0.1 g / m 2 or less.

酸化チタンとしては、予め水溶液に分散された酸化チタン分散液が例示される。具体的な市販製品としては、日産化学(株)製のスノーテックス(登録商標)シリーズが例示される。   An example of titanium oxide is a titanium oxide dispersion previously dispersed in an aqueous solution. Specific examples of commercially available products include the Snowtex (registered trademark) series manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.

(2−8)ジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジム
表面処理層中にさらに含有させることが好ましい他の成分として、ジルコニア(酸化ジルコニウム)、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジムが挙げられる。
(2-8) Zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, and neodymium oxide Other components that are preferably contained in the surface treatment layer include zirconia (zirconium oxide), lanthanum oxide, cerium oxide, and neodymium oxide.

表面処理層中に上記のジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジムから選ばれる1種以上を含有していると、熱間プレス前に存在し、かつ、熱間プレス時に形成されるAl酸化物を、加熱時の表面処理層中に存在するジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジムが無害化する。   When the surface treatment layer contains one or more selected from the above-mentioned zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide and neodymium oxide, Al oxide which exists before hot pressing and is formed during hot pressing The zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, and neodymium oxide present in the surface treatment layer during heating are rendered harmless.

これにより、熱間プレス時の酸化亜鉛の形成が促進されて、熱間プレス後のリン酸塩処理性が高まり、塗膜密着性が向上する。なお、ジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジムによる熱間プレスの際の加熱時のAl酸化物の無害化について、その無害化機構の詳細は不明である。   Thereby, formation of zinc oxide at the time of hot pressing is promoted, phosphate treatment property after hot pressing is enhanced, and coating film adhesion is improved. In addition, the details of the detoxification mechanism are unclear regarding the detoxification of Al oxide during heating during hot pressing with zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, or neodymium oxide.

しかしながら、鋼板表面に形成されたAl酸化物をジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジムが溶解させることで、Alの次に酸化されやすいZnが熱間プレス時に酸化されるようになり、その結果、化成性に優れる酸化亜鉛(ZnO)の生成を促進するものと考えられる。   However, by dissolving Al oxide formed on the steel sheet surface with zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, neodymium oxide, Zn, which is easily oxidized next to Al, is oxidized during hot pressing, and as a result It is considered that the production of zinc oxide (ZnO) excellent in chemical conversion is promoted.

これらの効果をより効率的に得るには、ジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジムから選択される1種以上を、合計で0.2〜2.0g/m含有することが好ましい。また、熱間プレス後にこれら酸化物が鋼板表面により均一に存在するようになり、より強固な電着塗膜との密着性を実現するためには、上記の酸化物の平均粒径は、5〜500nmであることが好ましい。In order to obtain these effects more efficiently, it is preferable to contain a total of 0.2 to 2.0 g / m 2 of one or more selected from zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide, and neodymium oxide. In addition, after the hot pressing, these oxides are present more uniformly on the surface of the steel sheet, and in order to realize adhesion with a stronger electrodeposition coating film, the average particle size of the above oxide is 5 It is preferably ˜500 nm.

(2−9)P含有化合物、V含有化合物
表面処理層は、上記のような化合物に加えて、P含有化合物、V含有化合物、Cu含有化合物の1種以上を所定の含有量で含有してもよい。
(2-9) P-containing compound, V-containing compound In addition to the above compounds, the surface treatment layer contains at least one of a P-containing compound, a V-containing compound, and a Cu-containing compound at a predetermined content. Also good.

P含有化合物は、リンを構成元素として含有する化合物である。P含有化合物としては、例えば、リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、亜ホスホン酸、ホスフィン酸、亜ホスフィン酸、ホスフィンオキシド、もしくはホスフィン等の化合物、またはこれらの化合物をアニオンとするイオン化合物等が例示される。   The P-containing compound is a compound containing phosphorus as a constituent element. Examples of the P-containing compound include phosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, phosphonous acid, phosphinic acid, phosphinic acid, phosphine oxide, and phosphine, or ionic compounds having these compounds as anions. Illustrated.

P含有化合物は、いずれも試薬または製品として市販されており、容易に入手することができる。P含有化合物は、処理液中に溶解した状態で、または、処理液中に粉末として分散した状態で、存在し、表面処理層中では、固体として分散した状態で存在する。   All of the P-containing compounds are commercially available as reagents or products and can be easily obtained. The P-containing compound exists in a state of being dissolved in the treatment liquid or dispersed as a powder in the treatment liquid, and is present in a state of being dispersed as a solid in the surface treatment layer.

V含有化合物は、バナジウムを構成元素として含有する化合物である。V含有化合物としては、例えば、五酸化バナジウムを含むバナジウム酸化物、メタバナジン酸アンモニウムを含むメタバナジン酸系化合物、バナジン酸ナトリウムを含むバナジウム化合物、および、その他のVを含有する化合物等が例示される。   The V-containing compound is a compound containing vanadium as a constituent element. Examples of V-containing compounds include vanadium oxides containing vanadium pentoxide, metavanadate compounds containing ammonium metavanadate, vanadium compounds containing sodium vanadate, and other V-containing compounds.

V含有化合物は、いずれも試薬または製品として市販されており、容易に入手することができる。V含有化合物は、処理液中に溶解した状態で、または、処理液中に粉末として分散した状態で、存在し、表面処理層中では、固体として分散した状態で存在する。   All of the V-containing compounds are commercially available as reagents or products and can be easily obtained. The V-containing compound exists in a state dissolved in the treatment liquid or dispersed as a powder in the treatment liquid, and exists in a state dispersed as a solid in the surface treatment layer.

表面処理層は、P含有化合物およびV含有化合物から選ばれる1種以上の化合物を、PおよびV換算で、それぞれ片面当たり0.0〜0.01g/m含有することが好ましい。The surface treatment layer preferably contains one or more compounds selected from P-containing compounds and V-containing compounds in an amount of 0.0 to 0.01 g / m 2 per side in terms of P and V, respectively.

P含有化合物およびV含有化合物から選ばれる1種以上の化合物は、熱間プレス時に酸化されて酸化物となり、亜鉛系めっき層と表面処理層との界面に偏在して、PまたはVの少なくともいずれかを含有する凝集力の弱い酸化物層を形成する。   One or more kinds of compounds selected from P-containing compounds and V-containing compounds are oxidized during hot pressing to become oxides, unevenly distributed at the interface between the zinc-based plating layer and the surface treatment layer, and at least either P or V An oxide layer having a weak cohesive force is formed.

P含有化合物およびV含有化合物から選ばれる1種以上の化合物の含有量が、PおよびV換算で、それぞれ片面当たり0.0〜0.01g/mであることにより、熱間プレス時に形成される凝集力の弱い酸化物層の厚さが薄くなり、熱間プレス後の亜鉛系めっき層と表面処理層との密着性がさらに向上する。It is formed during hot pressing because the content of one or more compounds selected from P-containing compounds and V-containing compounds is 0.0 to 0.01 g / m 2 per side in terms of P and V, respectively. The thickness of the weakly cohesive oxide layer is reduced, and the adhesion between the hot-pressed zinc-based plating layer and the surface treatment layer is further improved.

表面処理層中におけるP含有化合物およびV含有化合物から選ばれる1種以上の含有量が片面当たり0.01g/mを超えると、熱間プレス時に形成される凝集力の弱い酸化物層の厚さが厚くなり、亜鉛系めっき層と表面処理層との密着性が低下し、これにより、電着塗装後の塗膜密着性が低下する。When the content of one or more selected from the P-containing compound and the V-containing compound in the surface treatment layer exceeds 0.01 g / m 2 per side, the thickness of the oxide layer having a weak cohesive force formed during hot pressing The adhesion between the zinc-based plating layer and the surface treatment layer decreases, thereby decreasing the adhesion of the coating film after electrodeposition coating.

熱間プレス後の亜鉛系めっき層と表面処理層との密着性の観点から、表面処理層中のP含有化合物およびV含有化合物から選ばれる1種以上の化合物の含有量は、PおよびV換算で、それぞれ片面当たり0.0〜0.003g/mであることがより好ましい。From the viewpoint of adhesion between the zinc-based plating layer after hot pressing and the surface treatment layer, the content of one or more compounds selected from the P-containing compound and the V-containing compound in the surface treatment layer is P and V converted. And it is more preferable that it is 0.0-0.003 g / m < 2 > per one side, respectively.

(2−10)Cu含有化合物
Cu含有化合物は、銅を構成元素として含有する化合物である。Cu含有化合物としては、例えば、金属Cu、酸化銅、各種の有機銅化合物、各種の無機銅化合物、各種の銅錯体等が例示される。
(2-10) Cu-containing compound The Cu-containing compound is a compound containing copper as a constituent element. Examples of the Cu-containing compound include metal Cu, copper oxide, various organic copper compounds, various inorganic copper compounds, various copper complexes, and the like.

Cu含有化合物は、いずれも試薬または製品として市販されており、容易に入手することができる。これらCu含有化合物は、処理液中に溶解した状態で、または、処理液中に粉末として分散した状態で、存在し、表面処理層中では、固体として分散した状態で存在する。   All of the Cu-containing compounds are commercially available as reagents or products, and can be easily obtained. These Cu-containing compounds are present in a state dissolved in the treatment liquid or dispersed as a powder in the treatment liquid, and are present in a state dispersed as a solid in the surface treatment layer.

表面処理層は、Cu含有化合物から選ばれる1種以上の化合物を、Cu換算で、片面当たり0.0〜0.02g/m含有することが好ましい。The surface treatment layer preferably contains at least one compound selected from Cu-containing compounds in an amount of 0.0 to 0.02 g / m 2 per side in terms of Cu.

Cu含有化合物から選ばれる1種以上の化合物は、熱間プレス時に酸化されて酸化物となり、亜鉛系めっき層と表面処理層との界面に偏在して、Cuを含有する凝集力の弱い酸化物層を形成する。   One or more compounds selected from Cu-containing compounds are oxidized during hot pressing to become oxides, unevenly distributed at the interface between the zinc-based plating layer and the surface treatment layer, and containing Cu with weak cohesive force Form a layer.

Cu含有化合物から選ばれる1種以上の化合物の含有量が、Cu換算で、片面当たり0.0〜0.02g/mであることにより、熱間プレス時に形成される凝集力の弱い酸化物層の厚さが薄くなり、熱間プレス後の亜鉛系めっき層と表面処理層との密着性がさらに向上する。Oxide with weak cohesive force formed during hot pressing when the content of one or more compounds selected from Cu-containing compounds is 0.0 to 0.02 g / m 2 per side in terms of Cu The thickness of the layer is reduced, and the adhesion between the hot-pressed zinc-based plating layer and the surface treatment layer is further improved.

表面処理層中におけるCu含有化合物から選ばれる1種以上の含有量が片面当たり0.02g/mを超えると、熱間プレス時に形成される凝集力の弱い酸化物層の厚さが厚くなり、亜鉛系めっき層と表面処理層との界面の密着性が低下して、電着塗装後の塗膜密着性も低下する。加えて、Cuは、素地鋼板の主成分であるFeよりも貴な元素であるため、耐食性も低下する。If the content of one or more selected from Cu-containing compounds in the surface treatment layer exceeds 0.02 g / m 2 per side, the thickness of the oxide layer with weak cohesive force formed during hot pressing increases. Moreover, the adhesiveness of the interface of a zinc-type plating layer and a surface treatment layer falls, and the coating-film adhesiveness after electrodeposition coating also falls. In addition, since Cu is an element more noble than Fe, which is the main component of the base steel sheet, the corrosion resistance is also reduced.

熱間プレス後の亜鉛系めっき層と表面処理層との密着性の観点から、表面処理層中のCu含有化合物から選ばれる1種以上の化合物の含有量は、Cu換算で、片面当たり0.0〜0.005g/mであることがより好ましい。From the viewpoint of adhesion between the zinc-based plating layer after hot pressing and the surface treatment layer, the content of one or more compounds selected from Cu-containing compounds in the surface treatment layer is 0. It is more preferably 0 to 0.005 g / m 2 .

(2−11)その他
酸化ニッケルおよび酸化スズ(IV)は、表面処理層中に含まれることで皮膜の耐久性を向上させる。しかしながら、酸化ニッケルおよび酸化スズ(IV)も、酸化チタンと同様に、比較的放射率が高く、同じ放射率が高いカーボンブラックとは異なり、900℃付近での加熱状態化でも酸化ニッケルおよび酸化スズ(IV)として存在するため、熱間プレス時に後述するような長時間加熱を行う場合には、めっき中のZnが母材鋼板により拡散するため耐食性が損なわれるおそれがある。したがって、酸化チタン、酸化ニッケルおよび酸化スズ(IV)の合計含有量は0.2g/m未満であることが好ましく、0.1g/m以下であることがより好ましい。
(2-11) Others Nickel oxide and tin oxide (IV) improve the durability of the film by being contained in the surface treatment layer. However, nickel oxide and tin (IV) oxide, like titanium oxide, have a relatively high emissivity, and unlike carbon black having the same emissivity, nickel oxide and tin oxide are also heated in the vicinity of 900 ° C. Since it exists as (IV), when performing heating for a long time as will be described later at the time of hot pressing, corrosion resistance may be impaired because Zn during plating diffuses through the base steel plate. Therefore, titanium oxide, the total content of nickel oxide and tin (IV) oxide is preferably less than 0.2 g / m 2, and more preferably 0.1 g / m 2 or less.

2.熱処理鋼材
本発明に係る熱処理鋼材は、基材と、基材の少なくとも片面に形成された表面形成層とを備える。表面形成層は、片面当たりで、以下に示す量のシリカおよび酸化亜鉛を含有する。また、表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面における、0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛が占める面積率が10〜50%である。
シリカ:0.5〜2.0g/m
酸化亜鉛:0.20〜2.0g/m
2. Heat-treated steel material The heat-treated steel material according to the present invention includes a base material and a surface forming layer formed on at least one side of the base material. The surface forming layer contains the following amounts of silica and zinc oxide per side. Moreover, the area ratio which the zinc oxide which has a particle size of 0.01-1 micrometer in the cross section perpendicular | vertical to the surface of a surface formation layer and from the surface to the center of thickness direction occupies 10-50%.
Silica: 0.5-2.0 g / m 2
Zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2

本発明において、熱処理鋼材とは所定の鋼板に対して熱間プレス加工を施し得られる鋼材をいう。本発明に係る熱処理鋼材において、基材の種類については特に制限されないが、以下の説明においては、上述の亜鉛系めっき鋼板に熱間プレス加工を施すことで得られる熱処理鋼材を例に説明する。   In the present invention, the heat-treated steel material refers to a steel material that can be hot-pressed on a predetermined steel plate. In the heat-treated steel material according to the present invention, the type of the base material is not particularly limited, but in the following description, a heat-treated steel material obtained by subjecting the above-described zinc-based plated steel sheet to hot pressing will be described as an example.

(1)基材
図1は、本発明の一実施形態に係る熱処理鋼材の断面を模式的に示した図である。図1に示す構成において、熱処理鋼材100の基材10は、例えば、鋼板(素地鋼板)11の表面に亜鉛系めっき層12を有するものである。素地鋼板11および亜鉛系めっき層12の種類については、上述の亜鉛系めっき鋼板と同じであるため、説明は省略する。
(1) Substrate FIG. 1 is a view schematically showing a cross section of a heat-treated steel material according to an embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 1, the base material 10 of the heat-treated steel material 100 has, for example, a zinc-based plating layer 12 on the surface of a steel plate (base steel plate) 11. About the kind of the base steel plate 11 and the zinc-type plating layer 12, since it is the same as the above-mentioned zinc-type plating steel plate, description is abbreviate | omitted.

ただし、素地鋼板11と亜鉛系めっき層12との境界部分には、熱間プレス前の加熱により、図示しない境界層が形成される。後述するように、熱間プレス前の加熱方法には、短時間加熱と長時間加熱との2種類が存在し、加熱方法の違いにより、境界層の構成も異なる。   However, a boundary layer (not shown) is formed at the boundary portion between the base steel plate 11 and the zinc-based plating layer 12 by heating before hot pressing. As described later, there are two types of heating methods before hot pressing, short-time heating and long-time heating, and the configuration of the boundary layer varies depending on the heating method.

具体的には、短時間加熱を行った場合には、素地鋼材11側から亜鉛系めっき層12側に向かって順に、固溶層および金属間化合物層が形成される。固溶層は、めっき層中の亜鉛が素地鋼板11中に拡散することによって形成され、Feを質量%で50〜80%含有する鉄亜鉛固溶相からなる層である。また、金属間化合物層は、Feを質量%で9〜30%含有する亜鉛主体のΓ相からなる層である。一方、長時間加熱を行った場合には、素地鋼材11と亜鉛系めっき層12との間に、固溶層が形成される。   Specifically, when heating is performed for a short time, a solid solution layer and an intermetallic compound layer are sequentially formed from the base steel material 11 side toward the zinc-based plating layer 12 side. The solid solution layer is formed by diffusing zinc in the plating layer into the base steel plate 11, and is a layer composed of an iron zinc solid solution phase containing 50 to 80% by mass of Fe. The intermetallic compound layer is a layer made of a zinc-based Γ phase containing 9 to 30% by mass of Fe. On the other hand, when heating is performed for a long time, a solid solution layer is formed between the base steel material 11 and the zinc-based plating layer 12.

上記の鉄亜鉛固溶相はZnを含んでいるため、それを主体とする固溶層を有することにより、優れた耐食性を発揮する。また、Γ相は亜鉛主体の金属間化合物であるため、鉄亜鉛固溶相に比べて高い犠牲防食能を有する。そのため、金属間化合物層を有することにより、優れた犠牲防食能を発揮する。   Since the iron zinc solid solution phase contains Zn, it exhibits excellent corrosion resistance by having a solid solution layer mainly composed of it. Moreover, since the Γ phase is a zinc-based intermetallic compound, it has a higher sacrificial anticorrosive ability than the iron zinc solid solution phase. Therefore, the sacrificial anticorrosive ability which was excellent by having an intermetallic compound layer is exhibited.

なお、鉄亜鉛固溶相は素地鋼板と同じ結晶構造(体心立方格子)を有しているが、Znが固溶しているため格子定数が素地鋼板に比べて大きく、区別が可能である。   The iron-zinc solid solution phase has the same crystal structure (body-centered cubic lattice) as that of the base steel plate, but since Zn is dissolved, the lattice constant is larger than that of the base steel plate and can be distinguished. .

(2)表面形成層
図1に示すように、基材10の上には、シリカを主体とするマトリックス21中に酸化亜鉛22が分散した表面形成層20を備える。
(2) Surface Formation Layer As shown in FIG. 1, a surface formation layer 20 in which zinc oxide 22 is dispersed in a matrix 21 mainly composed of silica is provided on the substrate 10.

(2−1)シリカ
表面形成層20中のマトリックス21に含まれるシリカは、上述の表面処理層中に含まれる粒状のシリカが熱間プレス加熱時にガラス状に変化したものである。表面形成層20中にシリカを含有することで、亜鉛系めっき層からの亜鉛の蒸発を抑制できる。
(2-1) Silica The silica contained in the matrix 21 in the surface forming layer 20 is obtained by changing the granular silica contained in the above-described surface treatment layer into a glassy state during hot press heating. By containing silica in the surface forming layer 20, evaporation of zinc from the zinc-based plating layer can be suppressed.

なお、熱間プレス加熱時にシリカが失われることはほとんどないため、表面形成層20中に含まれるシリカの含有量は、表面処理層中に含まれる粒状のシリカの含有量に依存する。そのため、シリカは、片面当たりの含有量として、0.5〜2.0g/mである。In addition, since silica is hardly lost at the time of hot press heating, the content of silica contained in the surface forming layer 20 depends on the content of granular silica contained in the surface treatment layer. Therefore, silica is 0.5-2.0 g / m < 2 > as content per single side | surface.

(2−2)酸化亜鉛
表面形成層20中の酸化亜鉛22は、上述の表面処理層中に含まれる粒状の酸化亜鉛が分散したものである。上述のように、表面形成層20中に分散した酸化亜鉛22が含まれ、表面形成層20の表面に存在することで、自動車用化成処理であるリン酸塩処理の際にリン酸亜鉛結晶が生成し易くなって、電着塗装後の塗膜密着性が向上する。
(2-2) Zinc oxide The zinc oxide 22 in the surface forming layer 20 is obtained by dispersing granular zinc oxide contained in the surface treatment layer described above. As described above, the zinc oxide 22 dispersed in the surface forming layer 20 is included and is present on the surface of the surface forming layer 20, so that zinc phosphate crystals are formed during the phosphate treatment that is a chemical conversion treatment for automobiles. It becomes easy to produce | generate and the coating-film adhesiveness after electrodeposition coating improves.

酸化亜鉛もシリカと同様に、熱間プレス加熱時に失われることはほとんどないため、表面形成層20中に含まれる酸化亜鉛の含有量は、表面処理層中に含まれる粒状の酸化亜鉛の含有量に依存する。そのため、シリカは、片面当たりの含有量として、0.20〜2.0g/mである。Like zinc, zinc oxide is hardly lost during hot press heating, so the content of zinc oxide contained in the surface forming layer 20 is the content of granular zinc oxide contained in the surface treatment layer. Depends on. Therefore, silica is 0.20-2.0 g / m < 2 > as content per single side | surface.

また、塗膜密着性の向上効果を十分に得るためには、表面形成層20中の表面近傍において、十分な量の酸化亜鉛が分散していることが望ましい。具体的には、表面形成層20の表面20aに垂直でかつ表面20aから厚さ方向の中心20bまでの断面における、0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛が占める面積率が10〜50%であることが望ましい。   Further, in order to sufficiently obtain the effect of improving the adhesion of the coating film, it is desirable that a sufficient amount of zinc oxide is dispersed in the vicinity of the surface in the surface forming layer 20. Specifically, the area ratio occupied by zinc oxide having a particle diameter of 0.01 to 1 μm in a cross section perpendicular to the surface 20a of the surface forming layer 20 and from the surface 20a to the center 20b in the thickness direction is 10 to 50. % Is desirable.

なお、上記の酸化亜鉛の占有面積は、公知の方法により測定可能である。例えば、まず、熱処理鋼材の断面埋め込みサンプルを作製し、表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面について走査型顕微鏡で観察を行う。続いて、断面視野内における0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛を特定し、画像処理によって、酸化亜鉛の面積率を求めることが可能である。   In addition, the occupation area of said zinc oxide can be measured by a well-known method. For example, first, a cross-section embedded sample of a heat-treated steel material is prepared, and a cross section perpendicular to the surface of the surface forming layer and from the surface to the center in the thickness direction is observed with a scanning microscope. Subsequently, it is possible to specify zinc oxide having a particle diameter of 0.01 to 1 μm in the cross-sectional field of view and obtain the area ratio of zinc oxide by image processing.

(2−3)その他
その他、表面形成層中に含まれる各化合物の状態および含有量については、表面処理層と同じであるため、詳細な説明は省略する。例えば、表面形成層中の酸化亜鉛は、ドープ型の酸化亜鉛であってもよい。また、チタン含有化合物等が含まれていてもよい。好適な含有量については上述のとおりである。
(2-3) Others Since the state and content of each compound contained in the surface forming layer are the same as those of the surface treatment layer, detailed description thereof is omitted. For example, the zinc oxide in the surface forming layer may be a doped zinc oxide. Moreover, a titanium containing compound etc. may be contained. The preferred content is as described above.

3.製造方法
本発明に係る亜鉛系めっき鋼板および熱処理鋼材の製造方法については特に制限されない。例えば、以下に示す方法により基材の表面に表面処理層を形成することにより、亜鉛系めっき鋼板を製造できる。また、当該亜鉛系めっき鋼板に対して、以下に示す条件で熱間プレス加工を施すことで、熱処理鋼材を製造できる。
3. Manufacturing method The manufacturing method of the zinc-based plated steel sheet and the heat-treated steel material according to the present invention is not particularly limited. For example, a galvanized steel sheet can be produced by forming a surface treatment layer on the surface of the substrate by the method described below. Moreover, a heat-treated steel material can be produced by subjecting the zinc-based plated steel sheet to hot pressing under the following conditions.

(1)表面処理層の形成方法
表面処理層の形成方法は、粒状のカーボンブラック、粒状のシリカと粒状の酸化亜鉛を含有する処理液を基材の表面に塗布して、乾燥および焼付すればよい。
(1) Method for forming surface treatment layer The method for forming the surface treatment layer is as follows: a treatment liquid containing granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide is applied to the surface of the substrate, followed by drying and baking. Good.

塗布方法は、特定の方法には限定されず、基材を処理液に浸漬するか、または、基材の表面に処理液をスプレーしてから、所定の付着量となるようにロールもしくはガス吹き付けにより付着量を制御する方法、またはロールコータ、カーテンコーターもしくはバーコータで塗布する方法が例示される。   The coating method is not limited to a specific method, and the substrate is immersed in the treatment liquid, or the treatment liquid is sprayed on the surface of the substrate, and then a roll or a gas spray is applied so that a predetermined adhesion amount is obtained. Examples of the method for controlling the adhesion amount by the coating method, or the method of applying with a roll coater, curtain coater or bar coater.

乾燥方法および焼付方法も、分散媒(主として水)を揮発させることが可能な方法であればよく、特定の方法には限定されない。過度に高温で加熱すると表面処理層の均一性が低下することが懸念され、逆に、過度に低温で加熱すると生産性の低下が懸念される。このため、優れた特性を有する表面処理層を安定的かつ効率的に製造するためには、塗布後の表面処理層を、80〜150℃程度の温度で5〜20秒間程度加熱することが好ましい。   The drying method and baking method may be any method that can volatilize the dispersion medium (mainly water), and are not limited to a specific method. When heated at an excessively high temperature, there is a concern that the uniformity of the surface treatment layer is lowered, and conversely, when heated at an excessively low temperature, there is a concern about a decrease in productivity. For this reason, in order to stably and efficiently produce a surface treatment layer having excellent characteristics, it is preferable to heat the surface treatment layer after coating at a temperature of about 80 to 150 ° C. for about 5 to 20 seconds. .

表面処理層は、めっき鋼板の製造ラインにおいてインラインで形成されることが経済的であり好ましいが、別ラインで形成してもよいし、または、成形のためのブランキングをしてから形成するようにしてもよい。   It is economical and preferable that the surface treatment layer is formed in-line in the production line of the plated steel sheet, but it may be formed in a separate line or after blanking for forming. It may be.

表面処理層の形成方法としては、粒状のカーボンブラック、粒状のシリカを含有する処理液を亜鉛系めっき鋼板の表面に塗布した後、粒状の酸化亜鉛を含有する処理液を上層に塗布し、皮膜を形成することがより好ましい。この場合、酸化亜鉛を塗布する前に樹脂層を塗布して形成してもよい。   As a method for forming the surface treatment layer, a treatment liquid containing granular carbon black and granular silica is applied to the surface of a zinc-based plated steel sheet, and then a treatment liquid containing granular zinc oxide is applied to the upper layer to form a film. It is more preferable to form In this case, the resin layer may be applied and formed before applying zinc oxide.

皮膜の乾燥、焼付けは、皮膜塗布の都度行ってもよいし、多層カーテンコーターを用いて2層または3層を同時に塗布し、一度に焼き付けてもよい。上述の表面処理層の形成方法を用いることにより、それぞれの化合物が奏する効果がより得られ易くなり、より優れた熱間プレス後の耐食性、塗装後密着性に加えて、スポット溶接性を得られる。   The coating may be dried and baked each time the coating is applied, or two or three layers may be applied simultaneously using a multilayer curtain coater and baked at once. By using the method for forming the surface treatment layer described above, the effects of the respective compounds can be obtained more easily, and in addition to the excellent corrosion resistance after hot pressing and adhesion after coating, spot weldability can be obtained. .

表面処理層における粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛の含有量は、公知の方法により測定可能である。例えば、事前に各種化合物がシリカまたは酸化亜鉛であることを断面エネルギー分散型X線(Energy Dispersive X-ray:EDX)分析等で確認したうえで、皮膜を溶解してICP(Inductively Coupled Plasma、誘導結合プラズマ)発光分光分析法などを用いることにより測定可能である。また、表面処理層中におけるP含有化合物、V含有化合物およびCu含有化合物の含有量についても、同様の方法により測定が可能である。   The contents of granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide in the surface treatment layer can be measured by a known method. For example, after confirming that the various compounds are silica or zinc oxide by means of cross-sectional energy dispersive X-ray (EDX) analysis, etc., the film is dissolved and ICP (Inductively Coupled Plasma, induction) It can be measured by using a coupled plasma emission spectroscopy. Further, the contents of the P-containing compound, the V-containing compound, and the Cu-containing compound in the surface treatment layer can be measured by the same method.

(2)熱間プレス加工方法
以下に示す熱間加工方法においては、亜鉛系めっき鋼板を所定の温度まで加熱した後、プレス成形と冷却とが同時に行われる。それぞれについて詳しく説明する。
(2) Hot press working method In the hot working method shown below, after the zinc-based plated steel sheet is heated to a predetermined temperature, press forming and cooling are performed simultaneously. Each will be described in detail.

本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、熱間プレス成形に供されることから、通常、700〜1000℃に加熱されるが、急速冷却後にマルテンサイト単相としたり、マルテンサイトを体積率で90%以上としたりする場合には、加熱温度はAc点以上とする。本発明では、急速冷却後マルテンサイトおよびフェライトの2相域の場合も包含されるため、加熱温度は700〜1000℃とすることが好ましい。Since the galvanized steel sheet according to the present invention is subjected to hot press forming, it is usually heated to 700 to 1000 ° C., but after rapid cooling, it becomes a martensite single phase, or the martensite is 90% by volume. % Or higher, the heating temperature is Ac 3 points or higher. In the present invention, the case of a two-phase region of martensite and ferrite after rapid cooling is also included, and thus the heating temperature is preferably 700 to 1000 ° C.

熱間プレス前の加熱方法は、所定温度(900℃前後)到達後、加熱炉中への静置時間(在炉時間)に応じ、短時間加熱と長時間加熱との2種類に大別できる。短時間加熱においては、所定温度到達後、速やかに炉から取り出し、プレス加工を行う。一方、長時間加熱においては、所定温度到達後、めっき中の亜鉛が、素地鋼板に拡散することで形成される鉄亜鉛固溶相が十分に形成されるまで加熱炉中に保持し、その後、炉から取り出し、プレスを行う。   The heating method before hot pressing can be roughly divided into two types, short-time heating and long-time heating, after reaching a predetermined temperature (around 900 ° C.) and depending on the standing time in the heating furnace (in-furnace time). . In short-time heating, after reaching a predetermined temperature, it is quickly removed from the furnace and pressed. On the other hand, in the long-time heating, after reaching a predetermined temperature, the zinc in the plating is kept in the heating furnace until the iron zinc solid solution phase formed by diffusing into the base steel sheet is sufficiently formed, Remove from the furnace and press.

いずれの場合においても、用いる加熱方法としては、電気炉、ガス炉、火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等が例示される。また、加熱時の雰囲気も特に制限されるものではない。   In any case, examples of the heating method used include an electric furnace, a gas furnace, flame heating, energization heating, high-frequency heating, induction heating, and the like. Also, the atmosphere during heating is not particularly limited.

短時間加熱の場合には、亜鉛系めっき鋼板を所定温度に加熱した後、速やかに炉から取り出すか、またはごく短時間保持し、炉から取り出し、プレス成形を行い、その際に金型との接触により急冷する。このような加熱を行うことで、素地鋼材と亜鉛系めっき層との間に、固溶層および金属間化合物層が形成される。   In the case of heating for a short time, after heating the galvanized steel sheet to a predetermined temperature, immediately remove it from the furnace or hold it for a very short time, remove it from the furnace, perform press molding, Quench quickly by contact. By performing such heating, a solid solution layer and an intermetallic compound layer are formed between the base steel material and the zinc-based plating layer.

なお、Γ相からなる金属間化合物層は、炉から取り出した直後では、液相の状態で存在する。そのため、加工時における素地鋼板の粒界割れを抑制するためには、めっき層を冷却して固化した後、プレス成形を実施する必要がある。具体的には、730〜500℃の温度域でプレス成形を実施するのがよい。   Note that the intermetallic compound layer composed of the Γ phase exists in a liquid phase state immediately after being taken out of the furnace. Therefore, in order to suppress grain boundary cracking of the base steel sheet during processing, it is necessary to perform press molding after cooling and solidifying the plating layer. Specifically, the press molding is preferably performed in a temperature range of 730 to 500 ° C.

一方、長時間加熱の場合には、亜鉛系めっき鋼板を所定温度に加熱した後、一定時間保持してからプレス成形を行い、その際に金型との接触により急冷する。その際に、プレス金型を加熱しておいて、焼入れ温度または冷却速度を変化させ、熱間プレス後の製品特性を制御してもよい。所定温度に到達後、一定時間保持することで、めっき中の亜鉛が素地鋼板中に拡散し、素地鋼材と亜鉛系めっき層との間に、鉄亜鉛固溶相からなる固溶層が形成される。   On the other hand, in the case of heating for a long time, after the zinc-based plated steel sheet is heated to a predetermined temperature, it is held for a certain time and then press-molded, and at that time, it is rapidly cooled by contact with a mold. At that time, the product characteristics after hot pressing may be controlled by heating the press die and changing the quenching temperature or the cooling rate. By holding for a certain period of time after reaching a predetermined temperature, the zinc being plated diffuses into the base steel sheet, and a solid solution layer consisting of iron zinc solid solution phase is formed between the base steel material and the zinc-based plating layer. The

(3)他の加工方法
以上の説明とは異なり、冷間で本発明に係る亜鉛系めっき鋼板をプレス成形して冷間プレス成形体とし、この冷間プレス成形体を緩加熱でAc点以上に加熱し、金型を用いて冷却することにより熱処理鋼材とすることとしてもよい。
(3) Other processing methods Unlike the above description, the zinc-based plated steel sheet according to the present invention is cold-formed to form a cold press-formed body, and this cold press-formed body is subjected to Ac 3 points by gentle heating. It is good also as heating-processing steel materials by heating above and cooling using a metal mold | die.

本発明に係る亜鉛系めっき鋼板を用いて製造された熱処理鋼材は、優れた耐食性、電着塗装後の密着性、化成処理性およびスポット溶接性を有する。特に、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、緩加熱による熱間プレスにより亜鉛系めっき層中の溶融亜鉛がFeと結合して固相(鉄亜鉛固溶相)となるように保持時間を長時間とすることにより、効果が顕著に奏される。   The heat-treated steel manufactured using the zinc-based plated steel sheet according to the present invention has excellent corrosion resistance, adhesion after electrodeposition coating, chemical conversion treatment, and spot weldability. In particular, the galvanized steel sheet according to the present invention has a long holding time so that the molten zinc in the galvanized layer is bonded to Fe and becomes a solid phase (iron zinc solid solution phase) by hot pressing by gentle heating. By making time, the effect is remarkably produced.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

<1>素地鋼板
表1に示す化学組成を有する溶鋼を製造し、製造したそれぞれの溶鋼を用いて、連続鋳造法によりスラブを製造した。得られたスラブを熱間圧延し、熱延鋼板を製造した。続いて、熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を行って冷延鋼板を製造し、表1に示す化学組成を有する冷延鋼板#1〜#8を作製した。各冷延鋼板#1〜#8の板厚はいずれも1.6mmとした。
<1> Base steel plate The molten steel which has the chemical composition shown in Table 1 was manufactured, and the slab was manufactured by the continuous casting method using each manufactured molten steel. The obtained slab was hot rolled to produce a hot rolled steel sheet. Subsequently, after pickling the hot-rolled steel sheet, cold rolling was performed to produce a cold-rolled steel sheet, and cold-rolled steel sheets # 1 to # 8 having chemical compositions shown in Table 1 were produced. Each of the cold-rolled steel plates # 1 to # 8 has a thickness of 1.6 mm.

Figure 0006443599
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<2>亜鉛系めっき
冷延鋼板#1〜#8に溶融亜鉛めっき処理を行い、その後、合金化処理を行った。合金化処理での最高温度はいずれも530℃であり、約30秒間加熱した後に室温まで冷却し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板GA(0.2%Al含有)を製造した。
<2> Zinc-based plating Cold-rolled steel plates # 1 to # 8 were subjected to hot dip galvanizing treatment and then subjected to alloying treatment. The maximum temperature in the alloying treatment was 530 ° C., and after heating for about 30 seconds, the alloyed hot-dip galvanized steel sheet GA (containing 0.2% Al) was manufactured.

加えて、冷延鋼板#1に溶融亜鉛めっき処理を行い、合金化処理を行わずに、溶融亜鉛めっき鋼板GI(0.4%Al含有)を製造した。   In addition, the hot dip galvanized steel sheet GI (containing 0.4% Al) was manufactured without subjecting the cold rolled steel sheet # 1 to a hot dip galvanizing process.

また、冷延鋼板#1に、溶融Zn−55%Al、溶融Zn−6%Al−3%Mg、溶融Zn−11%Al−3%Mg−0.2%Siという3種類のめっき浴を用いて各種溶融亜鉛めっきを行い、溶融亜鉛系めっき鋼板A1〜A3を製造した。
A1:溶融Zn−55%Al
A2:溶融Zn−6%Al−3%Mg
A3:溶融Zn−11%Al−3%Mg−0.2%Si
In addition, three types of plating baths of molten Zn-55% Al, molten Zn-6% Al-3% Mg, and molten Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si are applied to the cold rolled steel plate # 1. Various hot dip galvanizations were carried out to produce hot dip galvanized steel sheets A1 to A3.
A1: Molten Zn-55% Al
A2: Molten Zn-6% Al-3% Mg
A3: Molten Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si

さらに、冷延鋼板#1に、電気Znめっき、電気Zn−Niめっきの各種の亜鉛系めっきを行った。電気めっきにおける具体的なめっき操作としては、Znイオンを含有する電解液中で鋼板を負極として対極との間で電解処理を行った。鋼板へのめっき付着量は、電解液の組成、電流密度、および電解時間により制御した。
A4:電気Znめっき
A5:電気Zn−12%Niめっき
Further, various types of zinc plating such as electric Zn plating and electric Zn—Ni plating were performed on the cold-rolled steel plate # 1. As a specific plating operation in electroplating, electrolytic treatment was performed between a counter electrode and a steel plate as a negative electrode in an electrolytic solution containing Zn ions. The amount of plating attached to the steel sheet was controlled by the composition of the electrolytic solution, current density, and electrolysis time.
A4: Electrical Zn plating A5: Electrical Zn-12% Ni plating

上記の7種類の亜鉛系めっき工程では、亜鉛系めっき層の付着量を片面当たり45g/mとした。In the above seven types of zinc-based plating processes, the adhesion amount of the zinc-based plating layer was 45 g / m 2 per side.

そして、上述したGA上に電気めっきを用いNiめっきを行った、溶融亜鉛系めっき鋼板A6、7も作製した。
A6:GA+Niめっき(片面当たりの付着量2g/m
A7:GA+Niめっき(片面当たりの付着量8g/m
And the hot dip galvanized steel plates A6 and 7 which electroplated Ni on the GA mentioned above and performed Ni plating were also produced.
A6: GA + Ni plating (attachment amount per side 2 g / m 2 )
A7: GA + Ni plating (adhesion amount per side 8 g / m 2 )

<3>表面処理
次いで、固形分比率で、表2および3の組成となる薬液を作製するため、下記化合物および薬剤を、水を用いてブレンドした。得られた処理液をバーコータで塗布し、最高到達温度100℃で8秒間保持されるような条件でオーブンを用いて乾燥することにより、亜鉛系めっき鋼板を製造した。
<3> Surface Treatment Next, in order to prepare chemical solutions having the compositions shown in Tables 2 and 3 in a solid content ratio, the following compounds and chemicals were blended using water. The obtained treatment liquid was applied with a bar coater, and dried using an oven under conditions such that it was held at a maximum temperature of 100 ° C. for 8 seconds to produce a zinc-based plated steel sheet.

また、表2の組成となる薬液を上述の条件で塗布、乾燥した後に、さらに表2の組成となる薬液を上述の条件で塗布、乾燥することにより2層以上の表面処理層を有する亜鉛系めっき鋼板を製造した。   Moreover, after apply | coating and drying the chemical | medical solution which becomes a composition of Table 2 on the above-mentioned conditions, the zinc type which has two or more surface treatment layers by apply | coating and drying the chemical | medical solution which becomes the composition of Table 2 on the above-mentioned conditions further A plated steel sheet was produced.

処理液の付着量は、処理液中の不揮発分の全付着量が表4〜8に示される数値になるように、液の希釈およびバーコータの番手により調整した。なお、表2および3において、各成分の固形分濃度は、処理液全体の不揮発分に対する「粒状のカーボンブラック」といった各成分の不揮発分の比率(単位:質量%)として記載した。   The adhesion amount of the treatment liquid was adjusted by dilution of the liquid and the number of the bar coater so that the total adhesion amount of the non-volatile content in the treatment liquid became the values shown in Tables 4-8. In Tables 2 and 3, the solid content concentration of each component is described as the ratio (unit: mass%) of the nonvolatile content of each component such as “granular carbon black” to the nonvolatile content of the entire treatment liquid.

用いた粒状のカーボンブラック、粒状のシリカおよび粒状の酸化亜鉛の銘柄を以下に示す。   The brands of granular carbon black, granular silica and granular zinc oxide used are shown below.

(i)粉状のカーボンブラック
C1:カーボンブラック粉末(三菱化学(株)#2650)、粒径13nm(カタログ値)
C2:カーボンブラック粉末(三菱化学(株)MA100)、粒径24nm(カタログ値)
C3:カーボンブラック粉末(三菱化学(株)MA220)、粒径55nm(カタログ値)
C4:カーボンブラック粉末(高純度化学(株)カーボン粉末)、粒径5μm(カタログ値)
(I) Powdered carbon black C1: Carbon black powder (Mitsubishi Chemical Corporation # 2650), particle size 13 nm (catalog value)
C2: carbon black powder (Mitsubishi Chemical Corporation MA100), particle size 24 nm (catalog value)
C3: Carbon black powder (Mitsubishi Chemical Corporation MA220), particle size 55 nm (catalog value)
C4: carbon black powder (carbon powder of high purity chemical), particle size 5 μm (catalog value)

(ii)粉状のシリカ
S1:コロイダルシリカ(日産化学(株)スノーテックス(登録商標)OXS)、粒径約4nm〜6nm(カタログ値)
S2:コロイダルシリカ(日産化学(株)スノーテックス(登録商標)O)、粒径約10nm〜15nm(カタログ値)
S3:コロイダルシリカ(日産化学(株)スノーテックス(登録商標)OYL)、粒径約50nm〜80nm(カタログ値)
S4:多孔質シリカ(富士シリシア化学(株)サイロマスク02)、粒径2μm
S5:シリコーン樹脂(信越化学工業(株)KR−300)
(Ii) Powdered silica S1: Colloidal silica (Nissan Chemical Co., Ltd. Snowtex (registered trademark) OXS), particle size of about 4 nm to 6 nm (catalog value)
S2: Colloidal silica (Nissan Chemical Co., Ltd. Snowtex (registered trademark) O), particle size of about 10 nm to 15 nm (catalog value)
S3: Colloidal silica (Nissan Chemical Co., Ltd. Snowtex (registered trademark) OYL), particle size of about 50 nm to 80 nm (catalog value)
S4: Porous silica (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd. silo mask 02), particle size 2 μm
S5: Silicone resin (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KR-300)

(iii)粉状の酸化亜鉛
Z1:酸化亜鉛粉末(ハクスイテック(株)微粒子酸化亜鉛F−1)、粒径0.1μm(カタログ値)
Z2:酸化亜鉛粉末(高純度化学(株)酸化亜鉛)、粒径1μm(カタログ値)
Z3:導電性酸化亜鉛粉末(ハクスイテック(株)導電性酸化亜鉛23−k)、粒径0.12μm〜0.25μm(カタログ値)
Z4:導電性酸化亜鉛粉末(ハクスイテック(株)導電性酸化亜鉛Pazet CK)、粒径0.02μm〜0.04μm(カタログ値)
(Iii) Powdered zinc oxide Z1: Zinc oxide powder (Huxitec Co., Ltd. fine particle zinc oxide F-1), particle size 0.1 μm (catalog value)
Z2: Zinc oxide powder (Zinc oxide, high purity chemical), particle size 1μm (catalog value)
Z3: Conductive zinc oxide powder (Huxitec Co., Ltd. conductive zinc oxide 23-k), particle size 0.12 μm to 0.25 μm (catalog value)
Z4: Conductive zinc oxide powder (Huxitec Co., Ltd. conductive zinc oxide Pazet CK), particle size 0.02 μm to 0.04 μm (catalog value)

(iv)樹脂
A:ウレタン系樹脂エマルション(第一工業製薬(株)スーパーフレックス(登録商標)150)
B:ウレタン系樹脂エマルション(第一工業製薬(株)スーパーフレックス(登録商標)E−2000)
C:ポリエステル樹脂エマルション(東洋紡(株)バイロナール(登録商標)MD1480)
(Iv) Resin A: Urethane resin emulsion (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Superflex (registered trademark) 150)
B: Urethane resin emulsion (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Superflex (registered trademark) E-2000)
C: Polyester resin emulsion (Toyobo Co., Ltd. Vylonal (registered trademark) MD1480)

(v)架橋剤
M:メラミン樹脂(三井サイテック(株)サイメル(登録商標)325)
Z:炭酸ジルコニウムアンモニウム(キシダ化学(株)炭酸ジルコニウムアンモニウム溶液)
CP:シランカップリング剤(日美商事(株)サイラエースS510)(Si含有化合物)
(V) Crosslinking agent M: Melamine resin (Mitsui Cytec Co., Ltd. Cymel (registered trademark) 325)
Z: Ammonium zirconium carbonate (Kishida Chemical Co., Ltd. Zirconium ammonium carbonate solution)
CP: Silane coupling agent (Nimi Shoji Co., Ltd. Sila Ace S510) (Si-containing compound)

(vi)チタン含有化合物
T1:チタニアゾル(テイカ(株)チタニアゾルTKS−203)、粒径6nm(カタログ値)
T2:チタニア粉末(イオリテック社製)、粒径10〜30nm(カタログ値)
T3:酸化チタン(石原産業(株)酸化チタンR−930)、粒径250nm(カタログ値)
T4:窒化チタン(日本新金属(株)TiN)、粒径700〜1190nm(カタログ値)
(Vi) Titanium-containing compound T1: Titania sol (Taika Co., Ltd. Titania sol TKS-203), particle size 6 nm (catalog value)
T2: Titania powder (Ioritech Co., Ltd.), particle size 10-30 nm (catalog value)
T3: Titanium oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd. titanium oxide R-930), particle size 250 nm (catalog value)
T4: Titanium nitride (NiShin Metals Co., Ltd. TiN), particle size 700-1190nm (catalog value)

(vii)その他化合物
Zr:ジルコニア(日産化学(株)ナノユースZR40BL)
P:亜リン酸カルシウム(一般試薬)(P含有化合物)
V:バナジン酸カリウム(一般試薬)(V含有化合物)
Cu:酸化銅(II)(一般試薬)(Cu含有化合物)
(Vii) Other compounds Zr: Zirconia (Nissan Chemical Co., Ltd. Nanouse ZR40BL)
P: Calcium phosphite (general reagent) (P-containing compound)
V: Potassium vanadate (general reagent) (V-containing compound)
Cu: Copper (II) oxide (general reagent) (Cu-containing compound)

なお、薬液No.45の薬液は、シリカ量が少なく、酸化チタンの量が過剰であったため、分散せずに基材の表面に均一に塗布することができなかった。そのため、以降の試験には用いていない。   The chemical solution No. The chemical solution No. 45 had a small amount of silica and an excessive amount of titanium oxide, so that it could not be uniformly applied to the surface of the substrate without being dispersed. Therefore, it is not used for subsequent tests.

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<4>熱間プレス
表面処理層を形成した後、各番号のめっき鋼板に対して、以下に示す2種類の方法のいずれかにより熱間プレス加工を施し、熱処理鋼材を製造した。
<4> Hot press After forming the surface treatment layer, the hot-pressed steel sheet of each number was hot-pressed by one of the following two methods to produce a heat-treated steel material.

方式1:短時間加熱
炉加熱方式により熱間プレスの加熱を行い、熱間プレスを行った。炉加熱では、炉内雰囲気:910℃、空燃比:1.1とし、鋼板温度が890℃に到達後速やかに炉内から取り出し、700℃になるまで空冷を行った。
Method 1: Heating for a short time Hot pressing was performed by a furnace heating method, and hot pressing was performed. In the furnace heating, the atmosphere in the furnace was 910 ° C., the air-fuel ratio was 1.1, and the steel sheet was quickly taken out of the furnace after reaching 890 ° C. and air-cooled until it reached 700 ° C.

700℃まで空冷後、速やかに水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んで板状の熱処理鋼材を製造した。熱間プレス時冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点である360℃程度まで、50℃/秒以上の冷却速度となるように冷却し、焼入れた。   After air-cooling to 700 ° C., a plate-shaped heat-treated steel material was produced by sandwiching the steel plate using a flat plate mold equipped with a water-cooling jacket. Even in a portion where the cooling rate during hot pressing was slow, the steel was cooled and quenched to a cooling rate of 50 ° C./second or more to about 360 ° C., which was the martensite transformation start point.

方式2:長時間加熱
炉加熱方式により熱間プレスの加熱を行い、熱間プレスを行った。炉加熱では、炉内雰囲気:910℃、空燃比:1.1とし、鋼板温度が890℃に到達後5分間炉内に静置し、その後速やかに炉内から取り出した。
Method 2: Long-time heating The hot press was heated by the furnace heating method, and the hot press was performed. In the furnace heating, the furnace atmosphere: 910 ° C., the air-fuel ratio: 1.1, the steel sheet temperature reached 890 ° C. and left in the furnace for 5 minutes, and then quickly removed from the furnace.

熱間プレス加熱後、速やかに水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んで板状の熱処理鋼材を製造した。熱間プレス時冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点である360℃程度まで、50℃/秒以上の冷却速度となるように冷却し、焼入れた。   After the hot press heating, a plate-shaped heat-treated steel material was produced by sandwiching the steel plate using a flat plate mold equipped with a water-cooled jacket. Even in a portion where the cooling rate during hot pressing was slow, the steel was cooled and quenched to a cooling rate of 50 ° C./second or more to about 360 ° C., which was the martensite transformation start point.

得られた熱処理鋼材について、断面埋め込みサンプルを作製し、表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面について0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛の占有面積を測定した。具体的には、各熱処理鋼材の断面埋め込みサンプルを作製し、走査型顕微鏡で5000倍の視野で表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面に含まれる0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛を特定し、画像処理によって、酸化亜鉛の面積率を求めた。この測定を10視野で実施し、平均値を各サンプルの占有面積率とした。   About the obtained heat-treated steel material, a cross-section embedded sample was prepared, and an area occupied by zinc oxide having a particle diameter of 0.01 to 1 μm was obtained with respect to a cross section perpendicular to the surface of the surface forming layer and from the surface to the center in the thickness direction. It was measured. Specifically, a cross-section embedded sample of each heat-treated steel material is prepared, and included in a cross-section from the surface to the center in the thickness direction perpendicular to the surface of the surface forming layer at a field of view of 5000 times with a scanning microscope. Zinc oxide having a particle diameter of ˜1 μm was specified, and the area ratio of zinc oxide was determined by image processing. This measurement was performed in 10 fields of view, and the average value was defined as the occupation area ratio of each sample.

表中の「占有面積」欄の「D」は面積率が5%未満を意味し、「C」は面積率が、5%以上10%未満を意味し、「B」は面積率が10%以上25%未満を意味し、「A」は面積率が25%以上50%以下を意味し、「E」は面積率が50%超を意味する。面積率評価において、「B」または「A」を、良好な熱処理鋼材の表面形成層とした。   “D” in the “occupied area” column in the table means an area ratio of less than 5%, “C” means an area ratio of 5% or more and less than 10%, and “B” means an area ratio of 10%. More than 25%, “A” means an area ratio of 25% or more and 50% or less, and “E” means an area ratio of more than 50%. In the area ratio evaluation, “B” or “A” was used as a surface forming layer of a good heat-treated steel material.

各試験番号の熱処理鋼材の表面形成層の組成および亜鉛酸化物の占有面積を、表9〜12に示す。   Tables 9 to 12 show the composition of the surface forming layer of the heat-treated steel material of each test number and the area occupied by zinc oxide.

<5>評価方法
得られた各試験番号の熱処理鋼材を用いて、以下に示す試験を実施することにより、リン酸塩処理性(化成処理性)、塗装後密着性、耐食性およびスポット溶接性の評価を行った。
<5> Evaluation method By using the heat-treated steel materials of the obtained test numbers, the following tests are conducted to improve phosphate treatment (chemical conversion treatment), post-coating adhesion, corrosion resistance, and spot weldability. Evaluation was performed.

[5−1]リン酸塩処理性評価試験
各試験番号の熱処理鋼材に対して、日本パーカライジング株式会社製の表面調整処理剤プレパレンX(商品名)を用いて、表面調整を室温で20秒間行った。
[5-1] Phosphate treatability evaluation test Surface treatment was performed at room temperature for 20 seconds using the surface conditioning treatment preparation Preparen X (trade name) manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd., for each heat-treated steel material of each test number. It was.

さらに、日本パーカライジング株式会社製のリン酸亜鉛処理液パルボンド3020(商品名)を用いて、リン酸塩処理を行った。処理液の温度は43℃とし、熱処理鋼材を処理液に120秒間浸漬後、水洗および乾燥を行った。   Furthermore, the phosphate treatment was performed using the zinc phosphate processing liquid Palbond 3020 (trade name) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. The temperature of the treatment liquid was 43 ° C., and the heat-treated steel was immersed in the treatment liquid for 120 seconds, and then washed and dried.

リン酸塩処理後の熱処理鋼材の表面の任意の5視野(125μm×90μm)を1000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、反射電子像(BSE像)を得た。反射電子像では、観察領域をグレースケールで画像表示した。反射電子像内において、化成皮膜であるリン酸塩皮膜が形成された部分と、リン酸塩皮膜が形成されていない部分とでは、コントラストが異なる。そこで、リン酸塩皮膜が形成されていない部分の明度(複数階調)の数値範囲X1を、SEMおよびEDS(エネルギ分散型X線分光器)により予め決定した。   Any five visual fields (125 μm × 90 μm) on the surface of the heat-treated steel material after the phosphate treatment were observed with a 1000 × scanning electron microscope (SEM) to obtain a reflected electron image (BSE image). In the reflected electron image, the observation area was displayed in gray scale. In the backscattered electron image, the contrast is different between the portion where the phosphate coating that is the chemical conversion coating is formed and the portion where the phosphate coating is not formed. Therefore, the numerical value range X1 of the brightness (multiple gradations) of the portion where the phosphate film is not formed was determined in advance by SEM and EDS (energy dispersive X-ray spectrometer).

各視野の反射電子像において、画像処理により、数値範囲X1内のコントラストを示す領域の面積A1を求めた。そして、以下の(1)式に基づいて、各視野の透け面積率TR(%)を求めた。   In the reflected electron image of each visual field, the area A1 of the region showing the contrast within the numerical value range X1 was obtained by image processing. And based on the following (1) Formula, transparent area ratio TR (%) of each visual field was calculated | required.

TR=(A1/A0)×100 ・・・・・(1)
(1)式において、A0は、視野の全面積(11250μm)である。5視野の透け面積率TR(%)の平均を、その試験番号の熱処理鋼材の透け面積率(%)と定義した。
TR = (A1 / A0) × 100 (1)
In the formula (1), A0 is the total area of the visual field (11250 μm 2 ). The average of the see-through area ratio TR (%) of the five visual fields was defined as the see-through area ratio (%) of the heat-treated steel material having the test number.

表9〜12中の「リン酸塩処理性」欄の「F」は透け面積率:30%以上を意味し、「E」は透け面積率:20%以上30%未満を意味し、「D」は透け面積率:15%以上20未満を意味し、「C」は透け面積率:10%以上15%未満を意味し、「B」は透け面積率:5%以上10%未満を意味し、さらに、「A」は透け面積率:5%未満を意味する。透け評価において、「C」、「B」または「A」を、リン酸塩処理性に優れるとした。   In Tables 9 to 12, “F” in the “phosphate treatment property” column means a transparent area ratio: 30% or more, “E” means a transparent area ratio: 20% or more and less than 30%, and “D "" Means transparent area ratio: 15% to less than 20, "C" means transparent area ratio: 10% to less than 15%, and "B" means transparent area ratio: 5% to less than 10%. Furthermore, “A” means a transparent area ratio: less than 5%. In the sheer evaluation, “C”, “B”, or “A” was considered to be excellent in phosphate treatment.

[5−2]塗装密着性評価試験
上述のリン酸塩処理を行った後、各試験番号の熱処理鋼材に対して、日本ペイント株式会社製のカチオン型電着塗料を、電圧160Vのスロープ通電により電着塗装し、さらに、焼き付け温度170℃で20分間焼き付けた。電着塗装後の塗料の膜厚の平均は、いずれの試験番号も10μmであった。
[5-2] Paint adhesion evaluation test After the above-described phosphate treatment, a cation-type electrodeposition paint manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. was applied to the heat-treated steel material of each test number by slope energization with a voltage of 160V. Electrodeposition coating was performed, and baking was further performed at a baking temperature of 170 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the paint after electrodeposition coating was 10 μm in any test number.

電着塗装後、熱処理鋼材を、50℃の5%NaCl水溶液に500時間浸漬した。浸漬後、試験面60mm×120mmの領域(面積A10=60mm×120mm=7200mm)全面に、ポリエステル製テープを貼り付けた。その後、テープを引き剥がした。テープの引き剥がしにより剥離した塗膜の面積A2(mm)を求め、(2)式に基づいて塗膜剥離率(%)を求めた。After electrodeposition coating, the heat-treated steel was immersed in a 5% NaCl aqueous solution at 50 ° C. for 500 hours. After immersion, a polyester tape was applied to the entire surface of the test surface 60 mm × 120 mm (area A10 = 60 mm × 120 mm = 7200 mm 2 ). Thereafter, the tape was peeled off. The area A2 (mm 2 ) of the coating film peeled off by peeling off the tape was determined, and the coating film peeling rate (%) was determined based on the formula (2).

塗膜剥離率=(A2/A10)×100 ・・・(2)   Coating film peeling rate = (A2 / A10) × 100 (2)

表9〜12中の「塗装密着性」欄の「F」は塗膜剥離率:30.0%以上を意味し、「E」は塗膜剥離率:20%以上30%未満を意味し、「D」は塗膜剥離率:10%以上20%未満を意味し、「C」は塗膜剥離率:5%以上10%未満を意味し、「B」は塗膜剥離率:2.5%以上5%未満を意味し、さらに、「A」は塗膜剥離率:2.5%未満を意味する。塗装密着性評価において、「C」、「B」または「A」を、塗装密着性に優れるとした。   “F” in the “Coating adhesion” column in Tables 9 to 12 means a coating film peeling rate: 30.0% or more, “E” means a coating film peeling rate: 20% or more and less than 30%, "D" means coating film peeling rate: 10% or more and less than 20%, "C" means coating film peeling rate: 5% or more and less than 10%, and "B" means coating film peeling rate: 2.5. % Means less than 5%, and “A” means coating film peeling rate: less than 2.5%. In the paint adhesion evaluation, “C”, “B” or “A” was considered excellent in paint adhesion.

[5−3]サイクル腐食試験
評価面の塗装に対し、カッターナイフ(荷重500gf、1gf≒9.8×10−3N)で切れ目を入れ、「塩水噴霧(SST、5%NaCl、35℃雰囲気)2時間→乾燥(60℃)2時間→湿潤(50℃、98%RH)4時間」を1サイクルとするサイクル条件のサイクル腐食試験を360サイクル行った。
[5-3] Cyclic corrosion test For the coating of the evaluation surface, a cut was made with a cutter knife (load 500 gf, 1 gf≈9.8 × 10 −3 N), and “salt water spray (SST, 5% NaCl, 35 ° C. atmosphere) ) 2 hours → dry (60 ° C.) 2 hours → wet (50 ° C., 98% RH) 4 hours ”A cycle corrosion test under a cycle condition of 1 cycle was performed 360 cycles.

その後、カット部から1cm幅程度の領域で発生する塗膜の膨れの有無を観察した。表9〜12の「耐食性」欄の「F」は4.0mm以上の塗膜膨れの発生を意味し、「E」は3.0mm以上4.0mm未満の塗膜膨れの発生を意味し、「D」は2.0mm以上3.0mm未満の塗膜膨れの発生を意味し、「C」は1.5mm以上2.0mm未満の塗膜膨れの発生を意味し、「B」は1.0以上1.5mm未満の微小な塗膜膨れを意味し、さらに、「A」は1.0mm未満の極微小な塗膜膨れがあったことを意味する。このサイクル腐食試験において、「C」、「B」または「A」を、耐食性に優れるとした。   Then, the presence or absence of the swelling of the coating film which generate | occur | produces in a 1 cm width area | region from a cut part was observed. "F" in the "Corrosion resistance" column of Tables 9 to 12 means the occurrence of film swelling of 4.0 mm or more, "E" means the occurrence of film swelling of 3.0 mm or more and less than 4.0 mm, “D” means the occurrence of a film swelling of 2.0 mm or more and less than 3.0 mm, “C” means the occurrence of a film swelling of 1.5 mm or more and less than 2.0 mm, and “B” is 1. It means a minute film swelling of 0 or more and less than 1.5 mm, and “A” means that there was an extremely minute film swelling of less than 1.0 mm. In this cyclic corrosion test, “C”, “B” or “A” was considered to be excellent in corrosion resistance.

[5−4]スポット溶接性試験
上記化成処理(リン酸塩処理)を行う前の表面処理金属板を、先端径5mm、R40のCF型Cr−Cu電極を用い、直流電源で、加圧力350kgfでスポット溶接を行った。種々の溶接電流で試験を行い、溶接部のナゲット径が4√t(tは試験片の板厚)を超えた値を下限値とし、適宜溶接電流の値を上げていき、溶接時にチリ発生した値を上限値とした。上限値と下限値の間の値を適正電流範囲と設定した。
[5-4] Spot weldability test The surface-treated metal plate before the chemical conversion treatment (phosphate treatment) was applied with a DC power supply using a CF type Cr—Cu electrode having a tip diameter of 5 mm and R40, and a pressure of 350 kgf. Spot welding was performed. Tests are performed with various welding currents, and the value where the nugget diameter of the weld exceeds 4√t (t is the thickness of the test piece) is set as the lower limit, and the value of the welding current is increased appropriately. The value obtained was taken as the upper limit. A value between the upper limit value and the lower limit value was set as an appropriate current range.

表9〜12中の「溶接性」欄の「F」はこの値がないことを意味し、「E」はこの値が0.00kA以上0.5kA未満であることを意味し、「D」はこの値が0.25kA以上0.5kA未満であることを意味し、「C」はこの値が0.5kA以上0.75kA未満であることを意味し、「B」はこの値が0.75kA以上1.0.A未満であることを意味し、さらに、「A」はこの値が1.0kA以上であることを意味する。このスポット溶接性試験において、「C」、「B」または「A」を、スポット溶接性に優れるとした。   “F” in the “Weldability” column in Tables 9 to 12 means that this value is not present, “E” means that this value is 0.00 kA or more and less than 0.5 kA, and “D”. Means that this value is 0.25 kA or more and less than 0.5 kA, “C” means that this value is 0.5 kA or more and less than 0.75 kA, and “B” means that this value is 0. 75 kA or more 1.0. It means that it is less than A, and “A” means that this value is 1.0 kA or more. In this spot weldability test, “C”, “B” or “A” was considered to be excellent in spot weldability.

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表9〜12における下線は、本発明の範囲外であること、または試験結果が良好でないことを示す。表9〜12から明らかなように、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板を用いて製造した熱処理鋼材は、優れた耐食性のみならず、優れた化成処理性、塗膜密着性、スポット溶接性を有していることが分かる。   Underlines in Tables 9-12 indicate that they are outside the scope of the present invention or that the test results are not good. As is apparent from Tables 9 to 12, the heat-treated steel material produced using the zinc-based plated steel sheet according to the present invention has not only excellent corrosion resistance but also excellent chemical conversion property, coating film adhesion, and spot weldability. You can see that

図2は、本発明例に係る熱処理鋼板のリン酸塩処理後の表面におけるSEM写真である。図2から分かるように、本発明の規定を満足する亜鉛系めっき鋼板から製造された熱処理鋼板では、表面形成層中に酸化亜鉛が均一に分散するため、リン酸塩処理によって、均一なリン酸亜鉛皮膜が形成されている。   FIG. 2 is an SEM photograph of the surface of the heat-treated steel sheet according to the present invention after the phosphate treatment. As can be seen from FIG. 2, in the heat-treated steel sheet manufactured from the zinc-based plated steel sheet that satisfies the provisions of the present invention, the zinc oxide is uniformly dispersed in the surface forming layer. A zinc film is formed.

一方、図3は、比較例に係る熱処理鋼板のリン酸塩処理後の表面におけるSEM写真である。図3(a)に示す、熱処理鋼板No.L7では、使用した亜鉛系めっき鋼板の表面処理層中のカーボンブラック量が少なく、粒状の酸化亜鉛が含まれていない。そのため、図4に断面を模式的に示すように、皮膜41に割れが発生し、めっき層32に由来する酸化亜鉛42が表面に現れるような構造となった。その結果、図3(a)に示すように、リン酸塩皮膜がわずかにしか形成されず、リン酸塩処理性が劣る結果となった。   On the other hand, FIG. 3 is a SEM photograph on the surface after the phosphate treatment of the heat-treated steel sheet according to the comparative example. As shown in FIG. In L7, the amount of carbon black in the surface treatment layer of the used zinc-based plated steel sheet is small, and granular zinc oxide is not included. Therefore, as shown in a schematic cross section in FIG. 4, the coating 41 was cracked and the zinc oxide 42 derived from the plating layer 32 appeared on the surface. As a result, as shown to Fig.3 (a), the phosphate membrane | film | coat was formed only slightly and became a result in which a phosphate processability is inferior.

また、図3(b)に示す、熱処理鋼板No.L32では、使用した亜鉛系めっき鋼板の表面処理層中に、粒状シリカの代わりにシリコーン樹脂を含有させた。その結果、表面形成層の表層付近に酸化亜鉛が分散せずに、リン酸塩皮膜がほとんど形成されず、リン酸塩処理性が著しく劣る結果となった。   In addition, as shown in FIG. In L32, a silicone resin was contained in the surface treatment layer of the used galvanized steel sheet instead of granular silica. As a result, zinc oxide was not dispersed in the vicinity of the surface layer of the surface forming layer, and a phosphate film was hardly formed, resulting in extremely poor phosphate treatment properties.

さらに、熱処理鋼板No.L121は、表面処理層を一切形成させていないめっき鋼板No.130を用いた比較例である。この例では、亜鉛系めっき鋼板が表面処理層を有しないため、図5に断面を模式的に示すように、熱間プレスによってめっき層32中の亜鉛が酸化亜鉛50となった。図5に模式的に示すように、酸化亜鉛50の密着性が悪いため剥離の原因となり、塗装後密着性が悪化するとともに、耐食性が劣る結果となった。   Furthermore, the heat-treated steel plate No. L121 is a plated steel plate No. in which no surface treatment layer is formed. It is a comparative example using 130. In this example, since the zinc-based plated steel sheet does not have a surface treatment layer, the zinc in the plating layer 32 becomes zinc oxide 50 by hot pressing, as schematically shown in cross section in FIG. As schematically shown in FIG. 5, the adhesion of the zinc oxide 50 was poor, causing peeling, resulting in poor adhesion after coating and poor corrosion resistance.

10.基材
11.鋼板(素地鋼板)
12.亜鉛系めっき層
20.表面形成層
20a.表面
20b.厚さ方向の中心
21.マトリックス
22.酸化亜鉛
10. Base material 11. Steel plate (base steel plate)
12 Zinc-based plating layer 20. Surface forming layer 20a. Surface 20b. Center in thickness direction 21. Matrix 22. Zinc oxide

Claims (9)

鋼板の表面に亜鉛系めっき層を有する基材と、
前記基材の少なくとも片面に形成された表面処理層と、を備え、
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:0.5〜2.0g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.20〜2.0g/mを含有する、
亜鉛系めっき鋼板。
A substrate having a zinc-based plating layer on the surface of the steel plate;
A surface treatment layer formed on at least one side of the base material,
The surface treatment layer is a content per one side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Granular silica: 0.5-2.0 g / m 2 , and
Containing granular zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2 ;
Galvanized steel sheet.
前記表面処理層に含まれる前記粒状のカーボンブラック、前記粒状の酸化シリカおよび前記粒状の酸化亜鉛の含有量が、下記(i)式を満足する、
請求項1に記載の亜鉛系めっき鋼板。
C+Z<S<2×(C+Z) ・・・(i)
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
C:粒状のカーボンブラックの含有量(g/m
S:粒状の酸化シリカの含有量(g/m
Z:粒状の酸化亜鉛の含有量(g/m
Content of the granular carbon black, the granular silica oxide and the granular zinc oxide contained in the surface treatment layer satisfies the following formula (i):
The galvanized steel sheet according to claim 1.
C + Z <S <2 × (C + Z) (i)
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
C: Granular carbon black content (g / m 2 )
S: Content of granular silica oxide (g / m 2 )
Z: Content of granular zinc oxide (g / m 2 )
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:0.5〜1.5g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.50〜2.0g/mを含有する、
請求項1または請求項2に記載の亜鉛系めっき鋼板。
The surface treatment layer is a content per one side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Granular silica: 0.5-1.5 g / m 2 , and
Containing granular zinc oxide: 0.50 to 2.0 g / m 2 ;
The galvanized steel sheet according to claim 1 or 2.
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、
粒状のカーボンブラック:0.15〜1.0g/m
粒状のシリカ:1.0〜2.0g/m、および、
粒状の酸化亜鉛:0.20〜1.0g/mを含有する、
請求項1または請求項2に記載の亜鉛系めっき鋼板。
The surface treatment layer is a content per one side,
Granular carbon black: 0.15 to 1.0 g / m 2
Particulate silica: 1.0 to 2.0 g / m 2, and,
Containing granular zinc oxide: 0.20 to 1.0 g / m 2 ;
The galvanized steel sheet according to claim 1 or 2.
前記粒状の酸化亜鉛の粒子が、粒状のドープ型の酸化亜鉛粒子である、
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
The granular zinc oxide particles are granular doped zinc oxide particles,
The galvanized steel sheet according to any one of claims 1 to 4.
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、さらに、
チタン含有化合物:0.2〜2.0g/mを含有する、
請求項1から請求項5までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
The surface treatment layer is a content per one side,
Titanium-containing compound: containing 0.2 to 2.0 g / m 2
The galvanized steel sheet according to any one of claims 1 to 5.
前記チタン含有化合物が、平均粒径が1〜200nmである酸化チタン、および/または、平均粒径が0.2〜5μmであるチタン含有の非酸化物セラミクスである、
請求項6に記載の亜鉛系めっき鋼板。
The titanium-containing compound is titanium oxide having an average particle diameter of 1 to 200 nm and / or titanium-containing non-oxide ceramics having an average particle diameter of 0.2 to 5 μm.
The galvanized steel sheet according to claim 6.
前記表面処理層が、片面当たりの含有量で、さらに、平均粒径が5〜500nmであるジルコニア、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化ネオジムから選択される1種以上を、合計で0.2〜2.0g/m含有する、
請求項1から請求項7までのいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。
The surface treatment layer has a total content of one or more selected from zirconia, lanthanum oxide, cerium oxide and neodymium oxide having a content per one side and an average particle size of 5 to 500 nm in a total amount of 0.2 to 2. Containing 0.0 g / m 2 ,
The galvanized steel sheet according to any one of claims 1 to 7.
基材と、前記基材の少なくとも片面に形成された表面形成層とを備え、
前記表面形成層が、片面当たりの含有量で、
シリカ:0.5〜2.0g/m、および、
酸化亜鉛:0.20〜2.0g/mを含有し、かつ、
前記表面形成層の表面に垂直でかつ表面から厚さ方向の中心までの断面における、0.01〜1μmの粒径を有する酸化亜鉛が占める面積率が10〜50%である、
熱処理鋼材。

A base material, and a surface forming layer formed on at least one side of the base material,
The surface forming layer is a content per one side,
Silica: 0.5-2.0 g / m 2 , and
Containing zinc oxide: 0.20 to 2.0 g / m 2 , and
The area ratio occupied by zinc oxide having a particle size of 0.01 to 1 μm in the cross section perpendicular to the surface of the surface forming layer and from the surface to the center in the thickness direction is 10 to 50%.
Heat treated steel.

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