JP6610421B2 - Steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、プレス成形時における摺動性、および自動車の製造工程におけるアルカリ脱脂性に優れた鋼板およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a steel sheet excellent in slidability during press molding and alkali degreasing in an automobile manufacturing process, and a method for manufacturing the steel sheet.
冷延鋼板および熱延鋼板(以下、単に鋼板と称する場合もある。)は、自動車車体用途を中心に広範な分野で広く利用されている。そのような用途での鋼板は、プレス成形、塗装を施されて使用に供される。特に、近年のCO2排出規制強化の観点から、自動車車体の軽量化の目的で使用される鋼板は、高強度鋼板の使用比率が増加傾向にある。 Cold-rolled steel sheets and hot-rolled steel sheets (hereinafter sometimes simply referred to as “steel sheets”) are widely used in a wide range of fields, mainly for automobile body applications. Steel plates for such applications are subjected to press forming and coating. In particular, from the viewpoint of strengthening CO 2 emission regulations in recent years, steel plates used for the purpose of reducing the weight of automobile bodies tend to increase the usage ratio of high-strength steel plates.
しかし、強度が440MPaを超える高強度鋼板は、型カジリが発生しやすいという欠点を有する。これは、鋼板の強度上昇に伴い、プレス成形時の金型と鋼板の面圧が上昇すること、鋼板の硬さが金型の硬さに近づくことが原因である。すなわち、強度が440MPaを超える高強度鋼板では、連続プレス成形時に金型の磨耗が激しくなり、成形品の外観を損なう等の自動車の生産性に深刻な悪影響を及ぼす。さらに、そのような高強度鋼板は、強度上昇に伴い鋼板の伸びが劣る傾向にあるため、プレス成形時に鋼板の破断が起こりやすい。一方、強度が440MPa以下の比較的強度の低い鋼板に対しても、部品の一体化や意匠性の向上のため、より複雑な成形を可能とする、更なるプレス成形性の向上が求められている。 However, a high-strength steel sheet having a strength exceeding 440 MPa has a drawback that mold galling is likely to occur. This is because the surface pressure between the mold and the steel plate during press forming increases as the strength of the steel plate increases, and the hardness of the steel plate approaches the hardness of the die. That is, in a high-strength steel sheet having a strength exceeding 440 MPa, the wear of the mold becomes severe at the time of continuous press forming, and seriously adversely affects the productivity of the automobile, such as deteriorating the appearance of the molded product. Furthermore, since such a high-strength steel sheet has a tendency that the elongation of the steel sheet is inferior as the strength increases, the steel sheet is likely to break during press forming. On the other hand, even for relatively low strength steel sheets with a strength of 440 MPa or less, there is a need for further press formability improvements that enable more complex forming in order to integrate parts and improve design. Yes.
鋼板のプレス成形性を向上させる方法として、金型に表面処理を施す方法が広く用いられる。しかし、この方法では、金型に表面処理を施した後、金型の調整を行えない等の問題がある。従って、鋼板自身のプレス成形性が改善されることが強く要請されている。 As a method for improving the press formability of a steel sheet, a method of performing surface treatment on a mold is widely used. However, this method has a problem that the mold cannot be adjusted after the surface treatment is performed on the mold. Therefore, there is a strong demand for improving the press formability of the steel sheet itself.
ところで、近年、生産工程の簡素化、生産工程における環境負荷物質の低減などが試みられている。特に、塗装工程の前処理である、アルカリ脱脂工程のライン長の短縮化、アルカリ脱脂工程における作業環境の低温化が進んでいる。このような過酷な条件でも、塗装工程に悪影響を及ぼさない、優れた脱脂性を有する鋼板が求められている。 By the way, in recent years, attempts have been made to simplify the production process and reduce environmentally hazardous substances in the production process. In particular, the shortening of the line length of the alkaline degreasing process, which is a pretreatment of the coating process, and the lowering of the working environment in the alkaline degreasing process are proceeding. There is a need for a steel sheet having excellent degreasing properties that does not adversely affect the coating process even under such severe conditions.
上記の通り、自動車用の鋼板として、優れたプレス成形性を有するとともに、従来よりも過酷なアルカリ脱脂条件下においても、優れた脱脂性を満足する鋼板が求められている。 As described above, there is a demand for a steel sheet that has excellent press formability and satisfies excellent degreasing properties even under severer alkaline degreasing conditions than before.
プレス成形性を改善させる方法としては、鋼板の表面に潤滑皮膜を形成する技術が知られている。 As a method for improving press formability, a technique of forming a lubricating film on the surface of a steel sheet is known.
特許文献1には、アルカリ金属ホウ酸塩と潤滑剤としてステアリン酸亜鉛とワックスの混成物を含有する潤滑皮膜を鋼板上に形成することにより、プレス成形性を向上させる技術を開示している。 Patent Document 1 discloses a technique for improving press formability by forming a lubricating film containing a mixture of an alkali metal borate and zinc stearate and a wax as a lubricant on a steel sheet.
特許文献2には、リチウムシリケートを皮膜成分とし、これに潤滑剤としてワックスと金属石鹸を加えた物を鋼板上に形成することにより、プレス成形性を向上させる技術を開示している。 Patent Document 2 discloses a technique for improving press formability by forming lithium silicate as a film component and adding a wax and metal soap as a lubricant to a steel sheet.
特許文献3には、シラノール基あるいは水酸基を有するポリウレタン樹脂を1〜15μmの厚さで形成することにより、高面圧加工による連続成形時に耐型カジリ性を向上させる技術を開示している。
特許文献4には、エポキシ樹脂中に潤滑剤を添加したアルカリ可溶型有機皮膜を鋼板上に形成することにより、潤滑性を向上させる技術を開示している。
脱脂性を改善させる方法としては、アルカリ性の溶液やP(リン)を含有する溶液で洗浄する技術が挙げられる。
Patent Document 3 discloses a technique for improving mold galling resistance during continuous molding by high surface pressure processing by forming a polyurethane resin having a silanol group or a hydroxyl group with a thickness of 1 to 15 μm.
Patent Document 4 discloses a technique for improving lubricity by forming an alkali-soluble organic film in which a lubricant is added in an epoxy resin on a steel plate.
As a method for improving the degreasing property, there is a technique of washing with an alkaline solution or a solution containing P (phosphorus).
特許文献5には、酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面を、アルカリ性の溶液で洗浄することで、脱脂性を向上させる技術を開示している。 Patent Document 5 discloses a technique for improving the degreasing property by washing the surface of an alloyed hot-dip galvanized steel sheet having an oxide layer with an alkaline solution.
特許文献6には、酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面を、Pを含有する溶液で洗浄することで、脱脂性を向上させる技術を開示している。 Patent Document 6 discloses a technique for improving the degreasing property by washing the surface of an alloyed hot-dip galvanized steel sheet having an oxide layer with a solution containing P.
特許文献7には、酸化物層を有する熱延および冷延鋼板の表面を、Pを含有する溶液で洗浄することで、脱脂性を向上させる技術を開示している。 Patent Document 7 discloses a technique for improving the degreasing property by washing the surfaces of hot-rolled and cold-rolled steel sheets having an oxide layer with a solution containing P.
従来の金型に表面処理を施す方法では、鋼板表面に被覆した皮膜が、鋼板と金型の接触を抑制することにより、摩擦抵抗を減少させていた。しかし、高強度鋼板のプレス成形における高面圧条件下では、皮膜の磨耗量が増加する。そのため、前記従来の方法を用いても、摺動距離が一定量を超えると要求特性を満足する効果を得られない。また、前記従来の方法は、比較的強度の低い鋼板に対しても、摺動性は要求特性を満足するものではない。そのため、プレス成形可能な部品形状に制限があった。 In a conventional method of performing surface treatment on a metal mold, a film coated on the surface of a steel sheet reduces frictional resistance by suppressing contact between the steel sheet and the mold. However, the amount of wear of the film increases under high surface pressure conditions in press forming of a high-strength steel plate. Therefore, even if the conventional method is used, the effect of satisfying the required characteristics cannot be obtained if the sliding distance exceeds a certain amount. Further, the conventional method does not satisfy the required characteristics of the sliding property even for a steel plate having a relatively low strength. Therefore, there is a limit to the shape of parts that can be press-molded.
特許文献1〜4に記載の技術では、含有する潤滑剤等による潤滑効果で、潤滑性が良くなる。しかし、これらの技術の脱脂性については要求特性を満足するものではない。特許文献5〜7に記載の技術では、脱脂性改善効果が認められる。しかし、近年の厳しい脱脂条件においては、その効果は要求特性を満足するものではない。 In the techniques described in Patent Documents 1 to 4, the lubricity is improved by the lubrication effect of the contained lubricant or the like. However, the degreasing properties of these technologies do not satisfy the required characteristics. In the techniques described in Patent Documents 5 to 7, a degreasing improvement effect is recognized. However, under the recent severe degreasing conditions, the effect does not satisfy the required characteristics.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、プレス成形時の摺動抵抗が小さく、過酷なアルカリ脱脂条件(作業環境の低温化、ライン長の短縮化の条件)においても優れた脱脂性を有する鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, has low sliding resistance during press molding, and is excellent even under severe alkaline degreasing conditions (conditions for lowering the working environment and shortening the line length). It aims at providing the steel plate which has degreasing property, and its manufacturing method.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、鋼板の表面に、下層として薄い金属亜鉛層を有し、その上層に酸化物層としてZn、O、S、C、Pを含有し、平均厚さが20nm以上であり、かつ固体潤滑剤を含有する酸化物層を形成することで、上記課題を解決できることを見出した。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, the surface of the steel sheet has a thin metal zinc layer as a lower layer, the upper layer contains Zn, O, S, C, P as an oxide layer, an average thickness of 20 nm or more, and solid lubrication It has been found that the above problems can be solved by forming an oxide layer containing an agent.
本発明は、以上の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
[1]鋼板表面に、下層として付着量が100mg/m2以上5000mg/m2以下の金属亜鉛層と、上層として酸化物からなる酸化物層とを有し、前記酸化物層は、Znを30mg/m2以上、Sを1.0mg/m2以上、Cを0.2mg/m2以上、Pを0.2mg/m2以上、Oおよび固体潤滑剤を含有し、さらに、平均厚さが20nm以上であることを特徴とする鋼板。
[2]前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンのうち少なくとも1種を合計で、50mg/m2以上1000mg/m2以下含有し、平均粒子径が50〜5000nmであることを特徴とする上記[1]に記載の鋼板。
[3]前記酸化物層に、硫酸基、炭酸基、水酸基及びリン酸基が存在することを特徴とする上記[1]または[2]に記載の鋼板。
[4]前記酸化物層にZn4(SO4)1−X(CO3)X(OH)6・nH2Oで表される結晶構造物が含まれることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれかに記載の鋼板。ここで、Xは0<X<1の実数であり、nは0≦n≦10の実数である。
[5]前記酸化物層には、下記(1)〜(3)から選択される1種以上を含有することを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれかに記載の鋼板。(1)PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−(2)PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−の無機酸(3)PO4 3−、P2O7 4−及びP3O9 5−から選択される1種以上と、ナトリウム及び亜鉛から選択される1種以上とを含む金属化合物
[6]上記[1]〜[5]のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、鋼板に付着量が100mg/m2以上5000mg/m2以下の電気亜鉛めっきを行う下層形成工程と、前記下層形成工程で形成された下層形成後の鋼板を、硫酸イオンを3g/L以上、Znイオンを3g/L以上および固体潤滑剤を0.1g/L以上含有する酸性溶液に接触させ、その後水洗を行う酸化物層形成工程と、前記酸化物層形成工程で形成された酸化物層形成後の鋼板を、アルカリ性水溶液に接触させた状態で0.5秒以上保持し、その後水洗、乾燥を行う中和処理工程と、を備え、前記アルカリ性水溶液は、PイオンをP濃度として0.01g/L以上、炭酸イオンを炭酸イオン濃度として0.1g/L以上含有することを特徴とする鋼板の製造方法。
[7]前記酸性溶液は、pHが2〜6であり、温度が20〜80℃であることを特徴とする上記[6]に記載の鋼板の製造方法。
[8]前記アルカリ性水溶液は、リン酸塩、ピロリン酸塩及びトリリン酸塩のうち1種類以上のリン化合物と、炭酸塩とを含有することを特徴とする上記[6]または[7]に記載の鋼板の製造方法。
[9]前記アルカリ性水溶液は、pHが9〜12であり、温度が20〜70℃であることを特徴とする上記[6]〜[8]のいずれかに記載の鋼板の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] The steel sheet has a metal zinc layer having an adhesion amount of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less as a lower layer and an oxide layer made of an oxide as an upper layer, and the oxide layer contains Zn. 30 mg / m 2 or more, S 1.0 mg / m 2 or more, C 0.2 mg / m 2 or more, P 0.2 mg / m 2 or more, containing O and a solid lubricant, and further having an average thickness Is a steel plate characterized by being 20 nm or more.
[2] The solid lubricant contains at least one of molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, graphite, polyethylene, and polytetrafluoroethylene in a total amount of 50 mg / m 2 or more and 1000 mg / m 2 or less. The steel sheet according to [1], wherein the average particle diameter is 50 to 5000 nm.
[3] The steel sheet according to [1] or [2], wherein a sulfate group, a carbonate group, a hydroxyl group, and a phosphate group are present in the oxide layer.
[4] The above-mentioned [1], wherein the oxide layer includes a crystal structure represented by Zn 4 (SO 4 ) 1-X (CO 3 ) X (OH) 6 .nH 2 O. The steel plate according to any one of [3]. Here, X is a real number of 0 <X <1, and n is a real number of 0 ≦ n ≦ 10.
[5] The steel sheet according to any one of [1] to [4], wherein the oxide layer contains one or more selected from the following (1) to (3). (1) PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5− (2) Inorganic acid of PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5− (3) PO 4 3- , a metal compound containing at least one selected from P 2 O 7 4- and P 3 O 9 5- and at least one selected from sodium and zinc [6] above [1] to [5 And a lower layer formed in the lower layer forming step, wherein the lower layer is formed by electrogalvanizing the steel sheet with an adhesion amount of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less. An oxide layer forming step of contacting the formed steel sheet with an acidic solution containing 3 g / L or more of sulfate ions, 3 g / L or more of Zn ions and 0.1 g / L or more of a solid lubricant, and then washing with water; The steel sheet after forming the oxide layer formed in the oxide layer forming step is A neutralization treatment step in which the alkaline aqueous solution is kept in contact with a caustic aqueous solution for 0.5 seconds or more and then washed with water and dried, and the alkaline aqueous solution has a P ion concentration of 0.01 g / L or more, The manufacturing method of the steel plate characterized by containing carbonate ion as carbonate ion concentration 0.1g / L or more.
[7] The method for producing a steel sheet according to the above [6], wherein the acidic solution has a pH of 2 to 6 and a temperature of 20 to 80 ° C.
[8] The above-mentioned [6] or [7], wherein the alkaline aqueous solution contains one or more phosphorus compounds among phosphate, pyrophosphate and triphosphate and carbonate. Steel plate manufacturing method.
[9] The method for producing a steel sheet according to any one of [6] to [8] above, wherein the alkaline aqueous solution has a pH of 9 to 12 and a temperature of 20 to 70 ° C.
なお、本発明において、鋼板とは、熱延鋼板、冷延鋼板である。 In addition, in this invention, a steel plate is a hot rolled steel plate and a cold rolled steel plate.
本発明によれば、プレス成形時の摺動抵抗が小さく、過酷なアリカリ脱脂条件においても優れた脱脂性を有する鋼板が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sliding resistance at the time of press molding is small, and the steel plate which has the outstanding degreasing property also in the severe arikari degreasing conditions is obtained.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
本発明では、鋼板表面に、下層として薄い金属亜鉛層と、上層として酸化物層とを有し、酸化物層は、Zn、O、S、C、Pおよび固体潤滑剤を含有し、Znが30mg/m2以上、Sが1.0mg/m2以上、Cが0.2mg/m2以上、Pが0.2mg/m2以上であり、酸化物層の平均厚さが20nm以上であることを特徴とする。 In the present invention, the steel sheet surface has a thin metal zinc layer as a lower layer and an oxide layer as an upper layer, the oxide layer contains Zn, O, S, C, P and a solid lubricant, 30 mg / m 2 or more, S 1.0 mg / m 2 or more, C 0.2 mg / m 2 or more, P 0.2 mg / m 2 or more, and the average thickness of the oxide layer is 20 nm or more It is characterized by that.
上記金属亜鉛層には優れたせん断変形能があり、高い面圧下における金型と鋼板の接触部の変形を容易にする効果がある。このため、金属亜鉛層が存在することにより、金型と鋼板との間の摺動抵抗が低下する。また、金属亜鉛層には、摺動時に、後述する酸化物層中の酸化物および固体潤滑剤とともに金型表面に付着する効果がある。このため、金型に金属亜鉛層および酸化物層成分が付着することにより、金型と鋼板の直接的な接触を抑制し、さらなる摩擦力の低減が可能と考えられる。 The metal zinc layer has an excellent shear deformability and has an effect of facilitating the deformation of the contact portion between the mold and the steel plate under high surface pressure. For this reason, the sliding resistance between a metal mold | die and a steel plate falls because a metal zinc layer exists. Further, the metal zinc layer has an effect of adhering to the mold surface together with an oxide in the oxide layer and a solid lubricant described later when sliding. For this reason, it is considered that the metal zinc layer and the oxide layer component adhere to the mold, thereby suppressing direct contact between the mold and the steel plate, and further reducing the frictional force.
上記酸化物層の潤滑メカニズムについては明確ではないが、以下のように考えることができる。摺動時には、金型と鋼板の間には高い面圧が生じ、潤滑油が排除され、金型と鋼板には直接的に接触する部分が生じる。さらに凝着力から鋼板の表面にはせん断応力が生じる。このような場合において、Zn、Oの元素には、金型と鋼板の直接的な接触を抑制する凝着抑制力がある。また、Sは極圧添加剤として使用される元素である。Sには、油が排除されるような高面圧状態においても、鋼板表面あるいは金型に吸着することで、鋼板と金型の凝着を抑制する凝着抑制力がある。さらに、固体潤滑剤を含むことにより、固体潤滑剤が金型と鋼板の間の摺動の一部を担い、摩擦係数は著しく低下する。これらの元素の相乗効果により、高強度鋼板のプレス成形時の高面圧条件や比較的強度の低い鋼板の複雑成形時においても、優れたプレス成形性を有することが可能と考えられる。 The lubrication mechanism of the oxide layer is not clear, but can be considered as follows. At the time of sliding, a high surface pressure is generated between the mold and the steel plate, the lubricating oil is eliminated, and a portion that directly contacts the mold and the steel plate is generated. Furthermore, a shear stress is generated on the surface of the steel sheet due to the adhesion force. In such a case, the Zn and O elements have an adhesion suppressing force that suppresses direct contact between the mold and the steel plate. S is an element used as an extreme pressure additive. S has an adhesion suppressing force that suppresses adhesion between the steel sheet and the mold by adsorbing to the surface of the steel sheet or the mold even in a high surface pressure state where oil is excluded. Furthermore, by including a solid lubricant, the solid lubricant bears part of the sliding between the mold and the steel plate, and the friction coefficient is significantly reduced. Due to the synergistic effect of these elements, it is considered possible to have excellent press formability even in high surface pressure conditions during press forming of high-strength steel sheets and complex forming of steel sheets having relatively low strength.
上記酸化物層の脱脂性について、次のように考えることができる。酸化物層にはミクロな凹凸が存在するため、油との親和性が強くなる。しかし、中和処理工程のアルカリ性水溶液中にPイオンを含むことで、形成された酸化物層表面にPイオンが付着する。Pイオンは従来合成洗剤に使用される等の洗浄作用を有するため、酸化物層表面に付着することで脱脂性が向上すると考えられる。一方で、酸化物層はPイオンと反応し、溶解するため、十分な酸化物層の厚さが得られない場合や処理ムラが発生する場合があり、プレス成形の安定性が低下する問題がある。しかし、アルカリ性水溶液中に炭酸イオンが存在すると、酸化物層内に炭酸イオンが取り込まれ、結晶構造を変化させる。これとともに、酸化物層は、物性も変化し、油との親和力が低下するため、脱脂性が向上する。さらに、この物性の変化により、Pイオンによる酸化物層の溶解反応が低下するため、形性した酸化物層の溶解量が大きく低下する。その結果、Pイオンと酸化物層の反応による、酸化物層の厚さに差が生じることで発生する、外観ムラ、プレス成形の安定性の低下等の問題を解決することができる。 The degreasing property of the oxide layer can be considered as follows. Since the oxide layer has micro unevenness, the affinity for oil is increased. However, by including P ions in the alkaline aqueous solution in the neutralization treatment step, P ions adhere to the surface of the formed oxide layer. Since P ions have a cleaning action such as conventionally used in synthetic detergents, it is considered that the degreasing property is improved by adhering to the surface of the oxide layer. On the other hand, since the oxide layer reacts with P ions and dissolves, there may be a case where a sufficient thickness of the oxide layer cannot be obtained or processing unevenness may occur, resulting in a problem that the stability of press molding is lowered. is there. However, if carbonate ions are present in the alkaline aqueous solution, the carbonate ions are taken into the oxide layer and change the crystal structure. At the same time, the physical properties of the oxide layer also change, and the affinity with oil decreases, so that the degreasing property is improved. Furthermore, the change in physical properties reduces the dissolution reaction of the oxide layer by P ions, so that the amount of dissolved oxide layer is greatly reduced. As a result, it is possible to solve problems such as uneven appearance and reduced press molding stability, which are caused by a difference in the thickness of the oxide layer due to the reaction between the P ions and the oxide layer.
金属亜鉛層のZn付着量は、100mg/m2以上5000mg/m2以下とする。100mg/m2未満では、十分な摺動特性を得ることが難しく、5000mg/m2を超えると自動車製造の際に重要となるスポット溶接性が低下する。 The amount of Zn deposited on the metal zinc layer is 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less. If it is less than 100 mg / m 2 , it is difficult to obtain sufficient sliding characteristics, and if it exceeds 5000 mg / m 2 , spot weldability that is important in automobile production is lowered.
酸化物層中のZn、S、C、Pの含有量は、Znが30mg/m2以上、Sが1.0mg/m2以上、Cが0.2mg/m2以上、Pが0.2mg/m2以上である。酸化物層のZn含有量が30mg/m2未満、S含有量が1.0mg/m2未満だと十分な摺動特性向上効果、すなわち、プレス成形性向上効果を得ることが難しい。一方、Zn含有量が1000mg/m2超え、S含有量が100mg/m2超えになると、自動車製造の際に重要となるスポット溶接性や化成処理性が低下する場合がある。Zn含有量は1000mg/m2以下、S含有量は100mg/m2以下が好ましい。 The contents of Zn, S, C, and P in the oxide layer are as follows: Zn is 30 mg / m 2 or more, S is 1.0 mg / m 2 or more, C is 0.2 mg / m 2 or more, and P is 0.2 mg. / M 2 or more. When the Zn content of the oxide layer is less than 30 mg / m 2 and the S content is less than 1.0 mg / m 2 , it is difficult to obtain a sufficient sliding property improving effect, that is, a press formability improving effect. On the other hand, when the Zn content exceeds 1000 mg / m 2 and the S content exceeds 100 mg / m 2 , spot weldability and chemical conversion treatment, which are important in automobile production, may be deteriorated. The Zn content is preferably 1000 mg / m 2 or less, and the S content is preferably 100 mg / m 2 or less.
また、P含有量が0.2mg/m2未満だと十分な脱脂性が得られない。C含有量が0.2mg/m2未満だと脱脂性、外観ムラ、プレス成型の安定性の観点で不十分である。一方、P含有量、C含有量が、それぞれ40mg/m2超えになると、自動車製造の際に重要となるスポット溶接性や化成処理性が低下する場合がある。P含有量、C含有量は、それぞれ40mg/m2以下が好ましい。 Further, if the P content is less than 0.2 mg / m 2 , sufficient degreasing properties cannot be obtained. If the C content is less than 0.2 mg / m 2 , it is insufficient in terms of degreasing properties, appearance irregularities, and press molding stability. On the other hand, when the P content and the C content exceed 40 mg / m 2 , spot weldability and chemical conversion treatment, which are important in automobile production, may be deteriorated. P content and C content are each preferably 40 mg / m 2 or less.
酸化物層の平均厚さは、20nm以上とする。20nm未満では十分なプレス成形性が得られない。一方、200nmを超えると表面の反応性が極端に低下し、化成処理皮膜を形成するのが困難になる場合がある。よって、200nm以下とするのが好ましい。 The average thickness of the oxide layer is 20 nm or more. If it is less than 20 nm, sufficient press formability cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 200 nm, the reactivity of the surface is extremely lowered, and it may be difficult to form a chemical conversion treatment film. Accordingly, the thickness is preferably 200 nm or less.
酸化物層中に固体潤滑剤を効率よく含有させるためには、平均粒子径が50nm〜5000nmである粒子状の固体潤滑剤を用いることが好ましい。平均粒子径が50nm未満でも摩擦係数を低減する効果は見込まれる。しかし、粒子の作製が困難であり、液中で凝集を起こしやすくなり、処理液の管理が困難となる。一方、平均粒子径が5000nmを超えると、酸化物層中に取り込まれ難くなり、また酸化物層との密着性が劣る傾向がある。さらに好ましい平均粒子径は、100nm〜500nmである。 In order to efficiently contain the solid lubricant in the oxide layer, it is preferable to use a particulate solid lubricant having an average particle diameter of 50 nm to 5000 nm. Even if the average particle size is less than 50 nm, the effect of reducing the friction coefficient is expected. However, it is difficult to produce particles, and it is easy to cause aggregation in the liquid, which makes it difficult to manage the processing liquid. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 5000 nm, it is difficult to be taken into the oxide layer, and the adhesion with the oxide layer tends to be inferior. A more preferable average particle diameter is 100 nm to 500 nm.
本発明における固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ポリエチレン(PE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のうち、少なくとも1種を含有することが好ましい。固体潤滑剤の含有量は、合計で50mg/m2以上1000mg/m2以下が好ましい。50mg/m2未満では十分な潤滑効果を発揮できない可能性がある。一方、1000mg/m2超えの場合には、スポット溶接性や化成処理性が低下する。 The solid lubricant in the present invention preferably contains at least one of molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, graphite, polyethylene (PE), and polytetrafluoroethylene (PTFE). The total content of the solid lubricant is preferably 50 mg / m 2 or more and 1000 mg / m 2 or less. If it is less than 50 mg / m 2 , there is a possibility that a sufficient lubricating effect cannot be exhibited. On the other hand, in the case of exceeding 1000 mg / m 2 , spot weldability and chemical conversion processability are lowered.
また、酸化物層中に、硫酸基、炭酸基、水酸基及びリン酸基が存在することが酸化物層安定性の観点で好ましい。また、酸化物層形成後の鋼板を、炭酸イオンを含有するアルカリ性水溶液と接触させるという製造条件を採用すれば、酸化物層中に硫酸基、炭酸基及び水酸基を存在させられる。 Moreover, it is preferable from a viewpoint of oxide layer stability that a sulfate group, a carbonate group, a hydroxyl group, and a phosphate group exist in an oxide layer. Moreover, if the manufacturing conditions of bringing the steel sheet after the oxide layer is formed into contact with an alkaline aqueous solution containing carbonate ions, sulfate groups, carbonate groups and hydroxyl groups can be present in the oxide layer.
また、酸化物層にZn4(SO4)1−X(CO3)X(OH)6・nH2Oで表される結晶構造物が含まれることが好ましい。ここで、Xは0<X<1の実数であり、nは0≦n≦10の実数である。上記結晶構造物が含まれることで層状結晶のすべり変形による摺動特性の向上という効果が得られる。また、上記効果を得る観点から、上記結晶構造物の含有量は、後述する実施例で確認できる程度であることが好ましい。なお、酸化物層形成後の鋼板を、炭酸イオンを含有するアルカリ性水溶液と接触させるという製造条件を採用すれば、酸化物層にZn4(SO4)1−X(CO3)X(OH)6・nH2Oで表される結晶構造物を含有させることができる。 The oxide layer preferably contains a crystal structure represented by Zn 4 (SO 4 ) 1-X (CO 3 ) X (OH) 6 .nH 2 O. Here, X is a real number of 0 <X <1, and n is a real number of 0 ≦ n ≦ 10. By including the crystal structure, the effect of improving the sliding characteristics due to the slip deformation of the layered crystal can be obtained. Further, from the viewpoint of obtaining the above effect, the content of the crystal structure is preferably such that it can be confirmed in the examples described later. Incidentally, the steel sheet after the oxide layer formed, by adopting the manufacturing conditions that are contacted with an alkaline aqueous solution containing carbonate ions, Zn 4 (SO 4) in the oxide layer 1-X (CO 3) X (OH) A crystal structure represented by 6 · nH 2 O can be contained.
また、酸化物層には、(1)PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−、(2)これらの無機酸(PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−の無機酸)、(3)これらの金属化合物(PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−の金属化合物)、から選択される1種以上を含有することが脱脂性の観点で好ましい。ここで、金属化合物とは、PO4 3−、P2O7 4−及びP3O9 5−から選択される1種以上と、ナトリウム及び亜鉛から選択される1種以上とを含む金属化合物である。また、上記効果を得る観点から、この成分の含有量は、後述する実施例で確認できる程度であることが好ましい。酸化物層形成後の鋼板を、Pイオンを含有するアルカリ性水溶液と接触させるという製造条件を採用すれば、酸化物層に、PO4 3−、P2O7 4−、P3O9 5−、これらの無機酸、及びこれらの金属化合物から選択される1種以上を含有させることができる。なお、上述の(1)〜(3)から選択される1種以上とは、例えば、(1)より1種以上が選択される場合、(2)より1種以上が選択される場合、(3)より1種以上が選択される場合、(1)および(2)よりそれぞれ1種以上が選択される場合、(1)、(2)および(3)よりそれぞれ1種以上が選択される場合、を意味する。 The oxide layer includes (1) PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5− , (2) these inorganic acids (PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5-inorganic acid), a (3) these metal compounds (PO 4 3-, P 2 O 7 4-, P 3 O 9 5- metal compound), one or more selected from It is preferable to contain from a viewpoint of degreasing. Here, the metal compound includes one or more selected from PO 4 3− , P 2 O 7 4− and P 3 O 9 5− and one or more selected from sodium and zinc. It is. In addition, from the viewpoint of obtaining the above effects, the content of this component is preferably such that it can be confirmed in the examples described later. If the manufacturing conditions of bringing the steel sheet after forming the oxide layer into contact with an alkaline aqueous solution containing P ions are employed, the oxide layer is made of PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5−. One or more selected from these inorganic acids and these metal compounds can be contained. The one or more types selected from the above (1) to (3) are, for example, when one or more types are selected from (1), when one or more types are selected from (2), When one or more types are selected from 3), when one or more types are selected from (1) and (2), one or more types are selected from (1), (2), and (3), respectively. If you mean.
本発明で形成した酸化物層は下記の方法で分析することが可能である。
酸化物層中のZn含有量、S含有量、P含有量については、重クロム酸アンモニウム2%+アンモニア水14%溶液(%は質量%を意味する)で、酸化物層を溶解した溶液を、ICP発光分析装置を用いて分析することで定量することが可能である。酸化物層に含まれる、Cについては、酸化物層を直径0.2mm以下、長さ40mm以上のステンレスブラシとエタノールを用いて表面をこすり、得られたエタノール液を吸引ろ過することで、酸化物層成分を粉末成分として抽出することが可能である。これを、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて昇温分析することで定量するこが可能である。
The oxide layer formed in the present invention can be analyzed by the following method.
Regarding the Zn content, S content, and P content in the oxide layer, a solution in which the oxide layer is dissolved with 2% ammonium dichromate + 14% ammonia water solution (% means mass%) It is possible to quantify by analyzing using an ICP emission analyzer. About C contained in the oxide layer, the oxide layer is oxidized by rubbing the surface with a stainless brush having a diameter of 0.2 mm or less and a length of 40 mm or more and ethanol, and suction-filtering the obtained ethanol solution. It is possible to extract the physical layer component as a powder component. This can be quantified by performing temperature rising analysis using a gas chromatograph mass spectrometer.
酸化物層の厚さについては、蛍光X線を用いて測定し、得られた酸素強度を、厚さが既知である酸化シリコン皮膜を形成したシリコンウエハーの値を基準として、シリカ膜厚に換算し測定することができる。これから測定した値の平均値を酸化物層の平均厚さとする。 The thickness of the oxide layer was measured using fluorescent X-rays, and the obtained oxygen intensity was converted to a silica film thickness based on the value of a silicon wafer on which a silicon oxide film with a known thickness was formed. Can be measured. Let the average value of the value measured from this be an average thickness of an oxide layer.
結晶水については、同様に粉末化した酸化物層成分を、示唆熱天秤を用いて分析することが可能であり100℃以下の重量減少が結晶水に相当する。 For crystal water, the powdered oxide layer components can be similarly analyzed using a suggested thermobalance, and a weight loss of 100 ° C. or less corresponds to crystal water.
Zn、S、Oの存在形態はX線光電子分光装置を用いて分析することが可能である。Pの存在形態については、X線吸収微細構造装置で分析することが可能である。 The presence forms of Zn, S, and O can be analyzed using an X-ray photoelectron spectrometer. The existence form of P can be analyzed with an X-ray absorption fine structure apparatus.
Cの存在形態については、上述の酸化物層成分を粉末成分として抽出する方法と同様に、粉末化した酸化物層成分を、ガスクロマトグラフ質量分析を用いて分析することが可能である。 About the presence form of C, it is possible to analyze the powdered oxide layer component using a gas chromatograph mass spectrometry similarly to the method of extracting the oxide layer component as a powder component described above.
さらに結晶構造については、X線回折から得られた酸化物層の回折ピークを基に結晶構造を特定することが可能である。 Further, the crystal structure can be specified based on the diffraction peak of the oxide layer obtained from the X-ray diffraction.
酸化物層中の固体潤滑剤の含有量は、SEM観察像から、任意の20個の固体潤滑剤粒子の粒径を測定し、平均することで固体潤滑剤の平均粒子径を求め、一定面積にある固体潤滑剤粒子の存在数を測定し、全体積に密度を積算することで算出することが可能である。 The content of the solid lubricant in the oxide layer is determined by measuring the average particle size of 20 solid lubricant particles from an SEM observation image and averaging the measured particle sizes, and determining the average particle size of the solid lubricant. It is possible to calculate by measuring the number of solid lubricant particles present in and then adding the density to the total volume.
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the steel plate of this invention is demonstrated.
本発明の鋼板の製造方法とは、鋼板表面に、下層として付着量が100mg/m2以上5000mg/m2以下の金属亜鉛層と、上層として酸化物層とを有し、酸化物層はZnを30mg/m2以上、Sを1.0mg/m2以上、Cを0.2mg/m2以上、Pを0.2mg/m2以上、Oおよび固体潤滑剤を含有し、さらに酸化物層の平均厚さが20nm以上である鋼板の製造方法であって、下層形成工程と、酸化物層形成工程と、中和処理工程とを備える。 The method for producing a steel sheet of the present invention includes a metal zinc layer having an adhesion amount of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less as a lower layer and an oxide layer as an upper layer on the surface of the steel sheet. 30 mg / m 2 or more, S 1.0 mg / m 2 or more, C 0.2 mg / m 2 or more, P 0.2 mg / m 2 or more, O and a solid lubricant, and an oxide layer Is a method for producing a steel sheet having an average thickness of 20 nm or more, comprising a lower layer forming step, an oxide layer forming step, and a neutralization treatment step.
先ず、下層形成工程について説明する。
下層形成工程とは、めっきを施す方法により、鋼板表面に、付着量が100mg/m2以上5000mg/m2以下の下層、すなわち金属亜鉛層を形成する工程である。母材鋼板は、熱延鋼板、冷延鋼板のいずれも用いることができる。
First, the lower layer forming process will be described.
The lower layer forming step is a step of forming a lower layer having an adhesion amount of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less, that is, a metal zinc layer, on the steel sheet surface by a plating method. As the base material steel plate, either a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate can be used.
下層形成工程において、めっきを施す方法は特に限定されず、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき等の一般的な方法を採用可能である。また、めっきの処理条件は特に限定されず、適宜好ましい条件を採用すればよい。一例として、亜鉛イオンを所定量含有する酸性のめっき液で満たされた亜鉛めっき浴中で、陰極としての鋼板及び不溶性陽極を用いて、めっき液を循環させながら電解することで鋼板表面に亜鉛めっきを形成する方法、すなわち電気亜鉛めっきを行う方法があげられる。さらに、めっき後に、合金化処理を施してもよい。なお、合金化処理の方法は特に限定されず、一般的な方法を採用可能である。 In the lower layer forming step, the method of performing plating is not particularly limited, and general methods such as hot dip galvanization and electrogalvanization can be employed. Further, the plating treatment conditions are not particularly limited, and preferable conditions may be adopted as appropriate. As an example, in a zinc plating bath filled with an acidic plating solution containing a predetermined amount of zinc ions, the surface of the steel plate is galvanized by electrolysis while circulating the plating solution using a steel plate as a cathode and an insoluble anode. The method of forming, ie, the method of performing electrogalvanization. Further, an alloying treatment may be performed after plating. The alloying method is not particularly limited, and a general method can be adopted.
次に、酸化物層形成工程について説明する。
酸化物層形成工程とは、前記下層形成工程で形成された下層形成後の鋼板を、硫酸イオンを3g/L以上、Znイオンを3g/L以上および固体潤滑剤を0.1g/L以上含有する酸性溶液に接触させ、その後水洗を行う工程である。上層のZn、O、S、固体潤滑剤を含有する酸化物層を鋼板上へ形成する一例として、鋼板を、硫酸イオン、Znイオン、固体潤滑剤を含有する酸性溶液に所定時間接触させ、その後水洗を行う方法が挙げられる。なお、必要に応じて、水洗後に乾燥を行ってもよい。具体的には、鋼板を、硫酸イオン:3g/L以上、Znイオン:3g/L以上および固体潤滑剤:0.1g/L以上含有する酸性溶液と接触させた後、水洗を行う。酸性溶液はpHが2〜6であることが好ましい。pHが2未満では下層に形成した金属亜鉛層の溶解が激しく、酸化物層の生成も抑制される。一方、pHが6超えの酸性溶液では溶液中のZnイオンが析出し、スラッジが発生してしまう場合があり、好ましくない。よって、酸性溶液のpHは2以上が好ましい。酸性溶液のpHは6以下が好ましい。
Next, the oxide layer forming step will be described.
The oxide layer forming step means that the steel sheet after the lower layer formation formed in the lower layer forming step contains 3 g / L or more of sulfate ions, 3 g / L or more of Zn ions and 0.1 g / L or more of solid lubricant. It is the process of making it contact with the acidic solution to perform, and washing with water after that. As an example of forming an oxide layer containing Zn, O, S, and a solid lubricant as an upper layer on a steel plate, the steel plate is brought into contact with an acidic solution containing sulfate ions, Zn ions, and a solid lubricant for a predetermined time, and thereafter The method of washing with water is mentioned. In addition, you may dry after water washing as needed. Specifically, the steel sheet is brought into contact with an acidic solution containing sulfate ions: 3 g / L or more, Zn ions: 3 g / L or more, and solid lubricant: 0.1 g / L or more, and then washed with water. The acidic solution preferably has a pH of 2-6. When the pH is less than 2, the dissolution of the metal zinc layer formed in the lower layer is severe and the formation of the oxide layer is also suppressed. On the other hand, an acidic solution having a pH exceeding 6 is not preferable because Zn ions in the solution may precipitate and sludge may be generated. Therefore, the pH of the acidic solution is preferably 2 or more. The pH of the acidic solution is preferably 6 or less.
酸性溶液の温度は20〜80℃が好ましい。温度が20℃未満では酸化物層形成速度が遅い。一方、温度が80℃を超えると溶液の蒸発量が増加し、液濃度の管理が困難になり、コスト増大に繋がるため好ましくない。 The temperature of the acidic solution is preferably 20 to 80 ° C. When the temperature is less than 20 ° C., the oxide layer formation rate is slow. On the other hand, when the temperature exceeds 80 ° C., the amount of evaporation of the solution increases, management of the liquid concentration becomes difficult, leading to an increase in cost, which is not preferable.
本工程で、Zn、S、Oおよび固体潤滑剤を含有する酸化物層の形成メカニズムについては明確ではないが、次のように考えることができる。金属亜鉛層を被覆した鋼板を硫酸イオン、Znイオンおよび固体潤滑剤を含有する酸性溶液に接触させると、鋼板側では亜鉛の溶解反応と水素イオンの還元による水素発生が生じ鋼板表面のpHが上昇する。このときpHが上昇した鋼板表面付近の溶液中に硫酸イオンとZnイオンが存在するとZn、O、Sが化合物として沈殿析出する。また、同時に鋼板付近の溶液中に固体潤滑剤が存在すると、Zn、O、Sの化合物にフッ素樹脂が取り込まれる。そして、上記酸化物層が形成すると考えられる。 In this step, the formation mechanism of the oxide layer containing Zn, S, O and a solid lubricant is not clear, but can be considered as follows. When a steel sheet coated with a metal zinc layer is brought into contact with an acidic solution containing sulfate ions, Zn ions, and a solid lubricant, hydrogen generation occurs due to zinc dissolution reaction and hydrogen ion reduction on the steel sheet side, and the pH of the steel sheet surface rises. To do. At this time, if sulfate ions and Zn ions are present in the solution near the surface of the steel plate whose pH has been increased, Zn, O and S are precipitated as compounds. At the same time, if a solid lubricant is present in the solution in the vicinity of the steel plate, the fluororesin is taken into the Zn, O, and S compounds. And it is thought that the said oxide layer forms.
上記形成メカニズムの観点から、鋼板を接触させる溶液中の硫酸イオンは3g/L以上、Znイオンは3g/L以上、固体潤滑剤は0.1g/L以上含有することが好ましい。硫酸イオンおよびZnイオンがそれぞれ3g/L未満の場合、析出速度が遅く、十分な厚さの酸化物層形成が困難となる場合がある。固体潤滑剤が0.1g/L未満の場合、酸化物層に取り込まれる量が少なくなる可能性がある。一方、硫酸イオンが170g/L以上、Znイオンが120g/L以上、固体潤滑剤が100g/L以上となると、それ以上の析出速度の増加は期待できない。そのため、コストとの兼ね合いから、硫酸イオンは170g/L未満、Znイオンは120g/L未満、固体潤滑剤は100g/L未満であることが好ましい。 From the viewpoint of the formation mechanism, it is preferable to contain 3 g / L or more of sulfate ions, 3 g / L or more of Zn ions, and 0.1 g / L or more of the solid lubricant in the solution in contact with the steel sheet. When each of sulfate ion and Zn ion is less than 3 g / L, the deposition rate is slow, and it may be difficult to form a sufficiently thick oxide layer. When the solid lubricant is less than 0.1 g / L, the amount taken into the oxide layer may be reduced. On the other hand, if the sulfate ion is 170 g / L or more, the Zn ion is 120 g / L or more, and the solid lubricant is 100 g / L or more, no further increase in the deposition rate can be expected. Therefore, from the viewpoint of cost, it is preferable that the sulfate ion is less than 170 g / L, the Zn ion is less than 120 g / L, and the solid lubricant is less than 100 g / L.
上記酸性溶液を上記鋼板に接触させる方法は特に限定されず、鋼板を酸性溶液に浸漬させて接触させる方法、鋼板に酸性溶液をスプレーして接触させる方法、塗布ロールを用いて鋼板上に酸性溶液を塗布する方法等がある。 The method of bringing the acidic solution into contact with the steel sheet is not particularly limited, the method of bringing the steel sheet into contact with the acidic solution, the method of bringing the steel sheet into contact with the acidic solution, and the acidic solution on the steel sheet using a coating roll There is a method of applying the coating.
酸化物層形成工程の最後に水洗を行う。なお、必要に応じて、その後、乾燥を行ってもよい。なお、水洗、乾燥の方法は特に限定されず、一般的な方法を採用可能である。 Washing with water is performed at the end of the oxide layer forming step. In addition, you may dry after that as needed. In addition, the method of water washing and drying is not specifically limited, A general method is employable.
次に、中和処理工程について説明する。
中和処理工程とは、前記酸化物層形成工程で形成された酸化物層の表面を、アルカリ性水溶液に接触させた状態で0.5秒以上保持し、その後水洗、乾燥を行う工程である。
Next, the neutralization treatment process will be described.
The neutralization treatment step is a step in which the surface of the oxide layer formed in the oxide layer formation step is held for 0.5 seconds or more in a state where it is in contact with an alkaline aqueous solution, and then washed with water and dried.
本発明においては、アルカリ性水溶液は、PイオンをP濃度として0.01g/L以上、炭酸イオンを炭酸イオン濃度として0.1g/L以上含有する。Pイオン及び炭酸イオンを含有するアルカリ性水溶液を酸化物層に接触させることで、温度が低く、ライン長が短いため処理時間が短い過酷なアルカリ脱脂条件においても、鋼板は優れた脱脂性を発現することが可能である。ここで、温度が低いとは、例えば35〜40℃であることを指す。ライン長が短く処理時間が短いとは、例えば60〜90秒であることを指す。 In the present invention, the alkaline aqueous solution contains 0.01 g / L or more of P ions as a P concentration and 0.1 g / L or more of carbonate ions as a carbonate ion concentration. By contacting an alkaline aqueous solution containing P ions and carbonate ions with the oxide layer, the steel sheet exhibits excellent degreasing properties even under severe alkaline degreasing conditions where the temperature is low and the processing time is short because the line length is short. It is possible. Here, low temperature means that it is 35-40 degreeC, for example. A short line length and a short processing time means, for example, 60 to 90 seconds.
アルカリ性水溶液に含まれるPイオンの濃度は、上記アルカリ性水溶液を用いることによる効果、すなわち、酸化物層表面にPイオンが付着し脱脂性に寄与させる効果を得る観点から、Pイオンとして0.01g/L以上とする。0.01g/L未満であると、酸化物層にPが十分に付着しない場合ある。一方、20g/Lを超えると形成した酸化物層が溶解する恐れがあるため、20g/L以下であることが好ましい。 The concentration of P ions contained in the alkaline aqueous solution is 0.01 g / in as P ions from the viewpoint of obtaining the effect of using the alkaline aqueous solution, that is, the effect of attaching P ions to the surface of the oxide layer and contributing to the degreasing property. L or more. If it is less than 0.01 g / L, P may not sufficiently adhere to the oxide layer. On the other hand, if it exceeds 20 g / L, the formed oxide layer may be dissolved, so that it is preferably 20 g / L or less.
アルカリ性溶液中にPイオンを供給するリン化合物の種類は特に限定されない。例えば、リン酸塩、ピロリン酸塩、トリリン酸塩のうちから選ばれる1種類以上であることが、コストおよび調達の観点から好ましい。 The kind of phosphorus compound which supplies P ion in an alkaline solution is not specifically limited. For example, it is preferable from a viewpoint of cost and procurement that it is 1 or more types chosen from phosphate, pyrophosphate, and a triphosphate.
アルカリ性水溶液中の炭酸イオンの濃度は、炭酸イオンを用いることによる効果、すなわち、酸化物層と油との親和力を低下させ更に脱脂性を向上させる、および、酸化物層の溶解反応を低下させ外観ムラを防ぎプレス成形の安定化をはかる効果を得る観点から、炭酸イオンとして0.1g/L以上とする。0.1g/L未満であると、酸化物層への炭酸イオンの取り込みが不十分となり、物性を十分に変化させることができない。一方、生産コストの観点から100g/L以下が好ましい。 The concentration of carbonate ions in the alkaline aqueous solution is the effect of using carbonate ions, that is, the affinity between the oxide layer and the oil is reduced and the degreasing property is further improved, and the dissolution reaction of the oxide layer is reduced and the appearance is reduced. From the viewpoint of preventing unevenness and obtaining the effect of stabilizing the press molding, the carbonate ion is set to 0.1 g / L or more. If it is less than 0.1 g / L, the incorporation of carbonate ions into the oxide layer becomes insufficient, and the physical properties cannot be changed sufficiently. On the other hand, 100 g / L or less is preferable from the viewpoint of production cost.
また、炭酸イオンのもととなる物質については特に限定されない。例えば、二酸化炭素の吹き込みや、炭酸ナトリウム、炭酸マンガン、炭酸ニッケル、炭酸カリウム及びその水和物を炭酸イオン源として用いることができる。上記例示される二酸化炭素及び炭酸塩の使用はコストおよび調達の観点から好ましい。 Moreover, it does not specifically limit about the substance which becomes a carbonate ion. For example, carbon dioxide blowing, sodium carbonate, manganese carbonate, nickel carbonate, potassium carbonate and hydrates thereof can be used as the carbonate ion source. The use of carbon dioxide and carbonate exemplified above is preferable from the viewpoint of cost and procurement.
上記アルカリ性水溶液のpHはアルカリ性であれば特に限定されない。本発明においては、pHは9〜12であることが好ましい。pHが9以上であれば充分に中和処理を行える。また、pHが12以下であれば金属亜鉛層の溶解を防止しやすい。 The pH of the alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as it is alkaline. In the present invention, the pH is preferably 9-12. If pH is 9 or more, it can fully neutralize. Moreover, if pH is 12 or less, it will be easy to prevent a metal zinc layer from melt | dissolving.
上記アルカリ性水溶液の液温は特に限定されない。本発明においては、溶液の温度は20〜70℃が好ましい。液温が20℃以上であれば反応速度が増加する。液温が70℃以下であれば酸化物層溶解が抑制される。 The liquid temperature of the alkaline aqueous solution is not particularly limited. In the present invention, the temperature of the solution is preferably 20 to 70 ° C. When the liquid temperature is 20 ° C. or higher, the reaction rate increases. If the liquid temperature is 70 ° C. or lower, dissolution of the oxide layer is suppressed.
アルカリ性水溶液を酸化物層に接触させる方法は特に限定されない。例えば、酸化物層が形成された鋼板をアルカリ性水溶液に浸漬させて接触させる方法、酸化物層が形成された鋼板にアルカリ性水溶液をスプレーして接触させる方法、塗布ロールを用いて酸化物層上にアルカリ性水溶液を塗布する方法等がある。 The method for bringing the alkaline aqueous solution into contact with the oxide layer is not particularly limited. For example, a method in which a steel sheet on which an oxide layer is formed is immersed in an alkaline aqueous solution to make contact, a method in which an aqueous alkaline solution is sprayed on a steel sheet on which an oxide layer is formed, and a method in which an aqueous solution is sprayed on the oxide layer using a coating roll There is a method of applying an alkaline aqueous solution.
本発明においては、アルカリ性水溶液を酸化物層に接触させる時間を0.5秒以上とする。0.5秒以上に設定することで、鋼板に優れた脱脂性を付与できる。 In the present invention, the time for contacting the alkaline aqueous solution with the oxide layer is 0.5 seconds or more. By setting it to 0.5 seconds or more, excellent degreasing properties can be imparted to the steel sheet.
なお、溶液中に不純物が含まれることによりN、Pb、Na、Mn、Ba、Sr、Si、Zr、Al、Sn、Cu、Be、B、F、Neなどが酸化物層中に取り込まれても、本発明の効果が損なわれるものではない。 Note that N, Pb, Na, Mn, Ba, Sr, Si, Zr, Al, Sn, Cu, Be, B, F, Ne, and the like are taken into the oxide layer due to impurities contained in the solution. However, the effect of the present invention is not impaired.
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples.
板厚1.2mmの冷延鋼板に対して、電気亜鉛めっきを施し、表1に示す付着量の金属亜鉛層を形成した。引き続き、表1に示す条件に調整した酸性溶液に鋼板を所定時間浸漬した。次に、水洗を行った後、引き続き、表1に示す条件で中和処理を行った。 Electro-galvanizing was performed on a cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.2 mm to form a metal zinc layer having an adhesion amount shown in Table 1. Subsequently, the steel sheet was immersed in an acidic solution adjusted to the conditions shown in Table 1 for a predetermined time. Next, after washing with water, a neutralization treatment was subsequently performed under the conditions shown in Table 1.
上記により得られた鋼板に対して、表面の酸化物層の厚み及び詳細を測定し、プレス成形性(摺動特性)、脱脂性および外観ムラを評価した。以下に示す。 The thickness and details of the oxide layer on the surface were measured for the steel plates obtained as described above, and press formability (sliding characteristics), degreasing properties, and appearance unevenness were evaluated. It is shown below.
(1)酸化物層の分析
酸化物層の厚さの測定
鋼板に形成された酸化物層の厚みの測定には蛍光X線分析装置を使用した。測定時の管球の電圧および電流は30kVおよび100mAとし、分光結晶はTAPに設定してO−Kα線を検出した。O−Kα線の測定に際しては、そのピーク位置に加えてバックグラウンド位置での強度も測定し、O−Kα線の正味の強度が算出できるようにした。なお、ピーク位置およびバックグラウンド位置での積分時間は、それぞれ20秒とした。
(1) Analysis of oxide layer Measurement of oxide layer thickness An X-ray fluorescence analyzer was used to measure the thickness of the oxide layer formed on the steel sheet. The tube voltage and current during the measurement were 30 kV and 100 mA, the spectroscopic crystal was set to TAP, and the O-Kα ray was detected. When measuring the O-Kα line, in addition to the peak position, the intensity at the background position was also measured so that the net intensity of the O-Kα line could be calculated. The integration time at the peak position and the background position was 20 seconds, respectively.
また、試料ステージには、これら一連の試料と一緒に、適当な大きさに劈開した膜厚96nm、54nm及び24nmの酸化シリコン皮膜を形成したシリコンウエハーをセットし、これらの酸化シリコン皮膜からもO−Kα線の強度を算出できるようにした。これらのデータを用いて酸化物層厚さとO−Kα線強度との検量線を作成し、供試材の酸化物層の厚さを酸化シリコン皮膜換算での酸化物層厚さとして算出した。これから測定した値の平均値を酸化物層の平均厚さとする。 A silicon wafer on which a silicon oxide film having a thickness of 96 nm, 54 nm, and 24 nm cleaved to an appropriate size is set on the sample stage together with these series of samples. The intensity of -Kα rays can be calculated. A calibration curve between the oxide layer thickness and the O—Kα ray intensity was created using these data, and the thickness of the oxide layer of the test material was calculated as the oxide layer thickness in terms of silicon oxide film. Let the average value of the value measured from this be an average thickness of an oxide layer.
酸化物層の組成分析
重クロム酸アンモニウム2%+アンモニア水14%溶液(%は質量%を意味する)を用いて、酸化物層のみを溶解し、その溶液を、ICP発光分析装置を用いて、Zn、S、Pの定量分析を実施した。
Composition analysis of oxide layer Using a solution of 2% ammonium dichromate + 14% aqueous ammonia (% means% by mass), only the oxide layer was dissolved, and the solution was analyzed using an ICP emission spectrometer. , Zn, S and P were quantitatively analyzed.
酸化物層を直径0.15mm、長さ45mmのステンレスブラシとエタノールを用いて表面をこすり、得られたエタノール液を吸引ろ過することで、酸化物層成分を粉末成分として抽出した。粉末として採取した酸化物層成分を、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて昇温分析することでCの定量分析を実施した。ガスクロマトグラフ質量分析計の前段に熱分解炉を接続した。熱分解炉内に採取した粉末試料を約2mg挿入し、熱分解炉の温度を30℃から500℃まで、昇温速度5℃/minで昇温させた、熱分解炉内で発生するガスをヘリウムでガスクロマトグラフ質量分析計内に搬送し、ガス組成を分析した。GC/MS測定時のカラム温度は300℃に設定した。 The oxide layer component was extracted as a powder component by rubbing the surface of the oxide layer with a stainless brush having a diameter of 0.15 mm and a length of 45 mm and ethanol, and suction-filtering the obtained ethanol solution. The oxide layer component collected as a powder was subjected to temperature analysis using a gas chromatograph mass spectrometer to perform quantitative analysis of C. A pyrolysis furnace was connected to the front stage of the gas chromatograph mass spectrometer. About 2 mg of the powder sample collected in the pyrolysis furnace was inserted, and the gas generated in the pyrolysis furnace was raised from 30 ° C to 500 ° C at a heating rate of 5 ° C / min. Helium was transported into a gas chromatograph mass spectrometer and analyzed for gas composition. The column temperature at the time of GC / MS measurement was set to 300 ° C.
固体潤滑剤含有量の分析
走査型電子顕微鏡を用いて、加速電圧5kV、作動距離8.5mm、倍率5000倍でランダムに抽出した5視野を観察し、固体潤滑剤の平均粒子径、個数を求めた。観察視野中の単位面積当たりの固体潤滑剤の合計体積を求め、密度と掛け合わせることで含有量を算出し、5視野の平均値を求めて固体潤滑剤の含有量とした。
Analysis of Solid Lubricant Content Using a scanning electron microscope, observe five randomly extracted visual fields at an acceleration voltage of 5 kV, a working distance of 8.5 mm, and a magnification of 5000 times to determine the average particle size and number of solid lubricants. It was. The total volume of the solid lubricant per unit area in the observation visual field was obtained, and the content was calculated by multiplying it by the density, and the average value of the five visual fields was obtained to obtain the solid lubricant content.
Cの存在形態
同様に粉末化し採取した酸化物層成分、ガスクロマトグラフ質量分析法を用いて分析しCの存在形態について分析を実施した。
Presence form of C Similarly, the oxide layer components collected by pulverization were analyzed using gas chromatography mass spectrometry, and the presence form of C was analyzed.
Zn、S、Oの存在形態
X線光電子分光装置を用いて、Zn、S、Oの存在形態について分析した。Al Ka モノクロ線源を使用し、Zn LMM、 S 2pに相当するスペクトルのナロー測定を実施した。
Presence form of Zn, S, O The presence form of Zn, S, O was analyzed using an X-ray photoelectron spectrometer. Using an Al Ka monochromatic radiation source, narrow measurement of the spectrum corresponding to Zn LMM, S 2p was performed.
Pの存在形態
X線吸収微細構造装置を用いてPの存在形態について分析した。高エネルギー加速器研究機構 Photon FactoryのビームラインBL27Aにて、XAFS(X線吸収端微細構造*)の測定を室温で実施した。脱脂した試料表面に単色化した放射光を照射し、P−K殻の吸収端XANES(X線吸収端近傍構造**)スペクトルを、試料吸収電流計測による全電子収量法(TEY)で測定した。
Presence form of P The presence form of P was analyzed using an X-ray absorption fine structure apparatus. XAFS (X-ray absorption edge fine structure *) was measured at room temperature at the beam line BL27A of Photon Factory, High Energy Accelerator Research Organization. The degreased sample surface was irradiated with monochromated synchrotron radiation, and the absorption edge XANES (X-ray absorption edge vicinity structure **) spectrum of the P-K shell was measured by the total electron yield method (TEY) based on the sample absorption current measurement. .
* X-ray Absorption Fine Structure
** X-ray Absorption Near-Edge Structure
結晶水の定量
示唆熱天秤を用いて100℃以下の重量減少量を測定した。測定には粉末試料は約15mgを用いた。試料を装置内に導入後、室温(約25度)から1000℃まで、昇温速度10℃/minで昇温させ、昇温時の熱重量変化を記録した。
* X-ray Absorption Fine Structure
** X-ray Absorption Near-Edge Structure
Determination of water of crystallization The weight loss of 100 ° C. or less was measured using a suggested thermobalance. About 15 mg of powder sample was used for the measurement. After introducing the sample into the apparatus, the temperature was raised from room temperature (about 25 ° C.) to 1000 ° C. at a rate of temperature rise of 10 ° C./min, and the thermogravimetric change during temperature rise was recorded.
結晶構造の特定
同様に粉末化し採取した酸化物層成分のX線回折を実施し、結晶構造を推定した。ターゲットにはCuを用い、加速電圧40kV、管電流50mA、スキャン速度4deg/min、スキャン範囲2〜90°の条件で測定を実施した。
(2)プレス成形性(摺動特性)の評価方法
プレス成形性を評価するために、各供試材の摩擦係数を以下のようにして測定した。
Identification of Crystal Structure X-ray diffraction of the oxide layer component obtained by pulverization was similarly performed to estimate the crystal structure. Cu was used as a target, and measurement was performed under the conditions of an acceleration voltage of 40 kV, a tube current of 50 mA, a scan speed of 4 deg / min, and a scan range of 2 to 90 °.
(2) Evaluation method of press formability (sliding characteristic) In order to evaluate press formability, the friction coefficient of each test material was measured as follows.
図1は、摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料1が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能なスライドテーブル3の上面に固定されている。スライドテーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これを押上げることにより、ビード6による摩擦係数測定用試料1への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7が、スライドテーブル支持台5に取付けられている。上記押し付け力を作用させた状態でスライドテーブル3を水平方向へ移動させるための摺動抵抗力Fを測定するための第2ロードセル8が、スライドテーブル3の一方の端部に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学工業(株)製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを試料1の表面に塗布して試験を行った。 FIG. 1 is a schematic front view showing a friction coefficient measuring apparatus. As shown in the figure, a friction coefficient measurement sample 1 collected from a test material is fixed to a sample table 2, and the sample table 2 is fixed to the upper surface of a slide table 3 that can move horizontally. A slide table support 5 having a roller 4 in contact with the slide table 3 is provided on the lower surface of the slide table 3, and when this is pushed up, a pressing load N applied to the friction coefficient measurement sample 1 by the bead 6. A first load cell 7 is attached to the slide table support 5. A second load cell 8 for measuring a sliding resistance force F for moving the slide table 3 in the horizontal direction in a state where the pressing force is applied is attached to one end of the slide table 3. In addition, the washing | cleaning oil Preton R352L for press made from Sugimura Chemical Industry Co., Ltd. was apply | coated to the surface of the sample 1 as lubricating oil, and the test was done.
図2、図3は使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。ビード6の下面が試料1の表面に押し付けられた状態で摺動する。図2に示すビード6の形状は幅10mm、試料の摺動方向長さ5mm、摺動方向両端の下部は曲率1.0mmRの曲面で構成され、試料が押し付けられるビード下面は幅10mm、摺動方向長さ3mmの平面を有する。図3に示すビード6の形状は幅10mm、試料の摺動方向長さ59mm、摺動方向両端の下部は曲率4.5mmRの曲面で構成され、試料が押し付けられるビード下面は幅10mm、摺動方向長さ50mmの平面を有する。 2 and 3 are schematic perspective views showing the shape and dimensions of the beads used. The bead 6 slides with its lower surface pressed against the surface of the sample 1. The shape of the bead 6 shown in FIG. 2 is 10 mm in width, 5 mm in the sliding direction length of the sample, the lower part at both ends in the sliding direction is formed by curved surfaces with a curvature of 1.0 mmR, and the bottom surface of the bead to which the sample is pressed is 10 mm in width and sliding It has a plane with a direction length of 3 mm. The bead 6 shown in FIG. 3 has a width of 10 mm, a length of 59 mm in the sliding direction of the sample, and a lower portion at both ends in the sliding direction is formed by a curved surface having a curvature of 4.5 mmR. It has a plane with a direction length of 50 mm.
摩擦係数測定試験は以下に示す2条件で行った。
[条件1]
図2に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):100cm/minとした。
[条件2]
図3に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):20cm/minとした。
The friction coefficient measurement test was performed under the following two conditions.
[Condition 1]
The bead shown in FIG. 2 was used, the pressing load N was 400 kgf, and the sample drawing speed (horizontal moving speed of the slide table 3) was 100 cm / min.
[Condition 2]
The bead shown in FIG. 3 was used, the pressing load N was 400 kgf, and the sample drawing speed (horizontal moving speed of the slide table 3) was 20 cm / min.
供試材とビードとの間の摩擦係数μは、式:μ=F/Nで算出した。
(3)脱脂性の評価方法
脱脂性の評価は、脱脂後の水濡れ率で評価を行った。作成した試験片に、スギムラ化学工業(株)製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを片面2.0g/m2塗油したのち、日本パーカライジング(株)製のFC−L4460のアルカリ脱脂液を用いてサンプルの脱脂を行った。脱脂液にスギムラ化学工業(株)製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを10g/Lを予め添加することで自動車生産ラインにおけるアルカリ脱脂液の劣化をシミュレートした。ここで、脱脂時間は60秒とし、温度は37℃とした。脱脂時は脱脂液を直径10cmのプロペラを150rpmの速度で攪拌した。脱脂完了から20秒後の試験片の水濡れ率を測定することで、脱脂性の評価を行った。
(4)外観ムラの評価
外観ムラには目視により評価した。図4に示す外観見本を基準として、評点を1〜5点を付与し評価した。なお4点以上が良好であることを示し、5点は更に良好であることを示している。
評点1:面積率が50%以上の明確なムラが存在する。
評点2:面積率は50%以上であるが、ムラは明確ではない。
評点3:面積率が20%以上の明確なムラが存在する。
評点4:面積率は20%以上であるが、明確ではないムラが存在する。
評点5:目視で確認できるムラは存在しない。
The friction coefficient μ between the test material and the bead was calculated by the formula: μ = F / N.
(3) Degreasing evaluation method Degreasing was evaluated by the water wettability after degreasing. After applying 2.0 g / m 2 of cleaning oil Preton R352L for press made by Sugimura Chemical Co., Ltd. to the prepared test piece, FC-L4460 alkaline degreasing solution made by Nihon Parkerizing Co., Ltd. was used. The sample was degreased. The deterioration of the alkaline degreasing liquid in the automobile production line was simulated by adding 10 g / L of pre-cleaning oil Preton R352L for press produced by Sugimura Chemical Co., Ltd. to the degreasing liquid. Here, the degreasing time was 60 seconds, and the temperature was 37 ° C. At the time of degreasing, the degreasing solution was stirred with a propeller having a diameter of 10 cm at a speed of 150 rpm. Degreasing was evaluated by measuring the water wetting rate of the test piece 20 seconds after the completion of degreasing.
(4) Evaluation of appearance unevenness The appearance unevenness was evaluated visually. Based on the appearance sample shown in FIG. 4, 1-5 points were assigned and evaluated. In addition, 4 points | pieces or more show that it is favorable, and 5 points | pieces show that it is still more favorable.
Score 1: Clear unevenness with an area ratio of 50% or more exists.
Rating 2: The area ratio is 50% or more, but unevenness is not clear.
Score 3: There is a clear unevenness with an area ratio of 20% or more.
Score 4: The area ratio is 20% or more, but there is unevenness that is not clear.
Rating 5: There is no unevenness that can be visually confirmed.
以上より得られた結果を表2、3に示す。 The results obtained from the above are shown in Tables 2 and 3.
表1、2、3より以下の事項がわかる。 From Tables 1, 2, and 3, the following matters can be understood.
酸化物層形成処理および中和処理を行わなかったNo.1〜6の比較例は、酸化物層にS、C、Pが含有しないという点で比較例であり、プレス成形性に劣る。No.7〜12、19〜21は酸化物層形成処理および中和処理を行っているが、酸性溶液中に固体潤滑剤を含有しないという点で比較例であり、プレス成形性に劣る。No.13、14は下層の金属亜鉛層の付着量が不十分な点で比較例であり、プレス成形性に劣る。No.30は酸性溶液中に硫酸イオンおよびZnイオンが十分に添加されていない比較例であり、酸化物層の厚みが不十分であり、プレス成形性に劣る。No.33は酸性溶液の温度が低い比較例であり、酸化物層の厚みが不十分であり、プレス成形性に劣る。No.37、41は酸性溶液のpHが好適範囲からはずれる比較例であり、酸化物層の厚みが不十分であり、プレス成形性に劣る。No.51、52はアルカリ性水溶液中に十分な炭酸イオンが炭化されない比較例であり、酸化物層中のC含有量が不十分であり、プレス成形性、脱脂性、外観が不十分である。No.58はアルカリ性水溶液中に十分なPイオンが存在しない比較例であり、酸化物層中に十分なPが含まれず、脱脂性が劣る。
No.15〜18、22〜29、31、32、34〜36、38〜40、42〜50、53〜57、59〜75は好適な範囲である発明例である。下層の金属亜鉛層が100mg/m2以上5000mg/m2以下の範囲にあり、上層の酸化物層に十分なZn、S、C、P、固体潤滑剤が含まれ、プレス成形性および脱脂性に優れ、外観も良好である。
No. No oxide layer formation treatment or neutralization treatment was performed. The comparative examples 1 to 6 are comparative examples in that S, C, and P are not contained in the oxide layer, and are inferior in press formability. No. 7 to 12 and 19 to 21 are subjected to oxide layer formation treatment and neutralization treatment, but are comparative examples in that they do not contain a solid lubricant in the acidic solution, and are inferior in press formability. No. Nos. 13 and 14 are comparative examples in that the adhesion amount of the lower metal zinc layer is insufficient, and the press formability is inferior. No. No. 30 is a comparative example in which sulfate ions and Zn ions are not sufficiently added to the acidic solution, and the thickness of the oxide layer is insufficient and the press formability is poor. No. 33 is a comparative example in which the temperature of the acidic solution is low, and the thickness of the oxide layer is insufficient, and the press formability is poor. No. 37 and 41 are comparative examples in which the pH of the acidic solution deviates from the preferred range, and the thickness of the oxide layer is insufficient and the press formability is poor. No. Nos. 51 and 52 are comparative examples in which sufficient carbonate ions are not carbonized in the alkaline aqueous solution, the C content in the oxide layer is insufficient, and the press formability, degreasing properties, and appearance are insufficient. No. 58 is a comparative example in which sufficient P ions do not exist in the alkaline aqueous solution, and sufficient P is not contained in the oxide layer, resulting in poor degreasing properties.
No. 15-18, 22-29, 31, 32, 34-36, 38-40, 42-50, 53-57, 59-75 are invention examples which are a suitable range. Lower metal zinc layer is in the range of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less, and the upper oxide layer contains sufficient Zn, S, C, P, solid lubricant, press formability and degreasing property Excellent appearance.
No.53について詳細な酸化物層の分析を行った。
ガスクロマトグラフ質量分析の結果、150℃〜500℃の間にCO2の放出が確認でき、Cは炭酸塩として存在することが分かった。
No. 53 was analyzed in detail.
As a result of gas chromatography mass spectrometry, it was confirmed that CO 2 was released between 150 ° C. and 500 ° C., and C was present as a carbonate.
X線光電子分光装置を用いて、分析した結果、Zn LMMに相当するピークが987eV付近に観察され、Znは水酸化亜鉛の状態として存在していることが分かった。同様に、S 2pに相当するピークが171eV付近に観察され、Sは硫酸塩として存在していることが分かった。 As a result of analysis using an X-ray photoelectron spectrometer, a peak corresponding to Zn LMM was observed in the vicinity of 987 eV, and it was found that Zn was present as zinc hydroxide. Similarly, a peak corresponding to S 2p was observed in the vicinity of 171 eV, indicating that S is present as a sulfate.
X線吸収微細構造装置を用いて分析した結果、2153、2158、2170eV付近にピークが観察され、Pはピロリン酸塩として存在することが分かった。 As a result of analysis using an X-ray absorption fine structure apparatus, peaks were observed in the vicinity of 2153, 2158, 2170 eV, and it was found that P was present as pyrophosphate.
示唆熱天秤の結果から、100℃以下に11.2%の重量減少が認められ、結晶水を含有していることが分かった。 From the result of the suggested thermobalance, it was found that a weight loss of 11.2% was observed at 100 ° C. or lower, and it contained crystal water.
X線回折の結果、2θが8.5°、15.0°、17.4°、21.3°、23.2°、26.3°、27.7°、28.7°、32.8°、34.1°、58.6°、59.4°付近に回折ピークが観察される。 As a result of X-ray diffraction, 2θ is 8.5 °, 15.0 °, 17.4 °, 21.3 °, 23.2 °, 26.3 °, 27.7 °, 28.7 °, 32. Diffraction peaks are observed around 8 °, 34.1 °, 58.6 °, and 59.4 °.
以上の結果と組成比率、電荷バランスから、Zn4(SO4)0.95(CO3)0.05(OH)6・3.3H2Oで示される結晶構造物質を含有していることが分かる。 To contain the above results and the composition ratio, the crystal structure material from a charge balance, represented by Zn 4 (SO 4) 0.95 ( CO 3) 0.05 (OH) 6 · 3.3H 2 O I understand.
他の、実施例についても、同様の手順で水酸化亜鉛、硫酸塩、炭酸塩、ピロリン酸塩、結晶水の存在の確認と、Zn4(SO4)1−X(CO3)X(OH)6・nH2Oで示される結晶構造物を含有するかどうかについて調査した。存在、及び含有が確認されたものについては○、確認されなかったものには×として、調査した結果を表2中に示した。本発明例は、No.53と同様に、水酸化亜鉛、硫酸塩、炭酸塩、ピロリン酸塩、結晶水が存在し、Zn4(SO4)1−X(CO3)X(OH)6・nH2Oで示される結晶構造物を含有していることがわかる。 For other examples, the same procedure was followed to confirm the presence of zinc hydroxide, sulfate, carbonate, pyrophosphate, crystal water and Zn 4 (SO 4 ) 1-X (CO 3 ) X (OH). It was investigated whether or not the crystal structure represented by 6 · nH 2 O was contained. The results of the investigation are shown in Table 2 as ◯ for those whose presence and content were confirmed, and x for those whose presence was not confirmed. Examples of the present invention are No. Similar to 53, zinc hydroxide, sulfate, carbonate, pyrophosphate, and water of crystallization are present and are represented by Zn 4 (SO 4 ) 1-X (CO 3 ) X (OH) 6 .nH 2 O It can be seen that it contains a crystal structure.
本発明の鋼板はプレス成形性に優れることから、自動車車体用途を中心に広範な分野で適用できる。 Since the steel sheet of the present invention is excellent in press formability, it can be applied in a wide range of fields mainly for automobile body applications.
1 摩擦係数測定用試料
2 試料台
3 スライドテーブル
4 ローラ
5 スライドテーブル支持台
6 ビード
7 第1ロードセル
8 第2ロードセル
9 レール
N 押付荷重
F 引き抜き荷重
1 Friction coefficient measurement sample 2 Sample table 3 Slide table 4 Roller 5 Slide table support table 6 Bead 7 First load cell 8 Second load cell 9 Rail N Pushing load F Pull-out load
Claims (9)
下層として付着量が100mg/m2以上5000mg/m2以下の金属亜鉛層と、
上層として酸化物からなる酸化物層とを有し、
前記酸化物層は、Znを30mg/m2以上、Sを1.0mg/m2以上、Cを0.2mg/m2以上、Pを0.2mg/m2以上、Oおよび固体潤滑剤を含有し、さらに、平均厚さが20nm以上であり、
前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンのうち少なくとも1種を合計で、50mg/m 2 以上1000mg/m 2 以下含有し、平均粒子径が50〜5000nmであることを特徴とする鋼板。 On the steel plate surface,
A metal zinc layer having an adhesion amount of 100 mg / m 2 or more and 5000 mg / m 2 or less as a lower layer;
It has an oxide layer made of an oxide as an upper layer,
The oxide layer, Zn and 30 mg / m 2 or more, S and 1.0 mg / m 2 or more, C and 0.2 mg / m 2 or more, a 0.2 mg / m 2 or more P, and O and solid lubricants contains further an average thickness of Ri der least 20 nm,
The solid lubricant contains at least one of molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, graphite, polyethylene, and polytetrafluoroethylene in a total amount of 50 mg / m 2 to 1000 mg / m 2, and has an average particle diameter steel plate but characterized by 50~5000nm der Rukoto.
ここで、Xは0<X<1の実数であり、nは0≦n≦10の実数である。 Claim 1, characterized in that includes the oxide layer on the Zn 4 (SO 4) 1- X (CO 3) X (OH) 6 · nH crystal structure represented by 2 O The steel plate according to item 1.
Here, X is a real number of 0 <X <1, and n is a real number of 0 ≦ n ≦ 10.
(1)PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-
(2)PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-の無機酸
(3)PO4 3-、P2O7 4-及びP3O9 5-から選択される1種以上と、ナトリウム及び亜鉛から選択される1種以上とを含む金属化合物 The steel sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxide layer contains one or more selected from the following (1) to (3).
(1) PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5−
(2) PO 4 3− , P 2 O 7 4− , P 3 O 9 5− inorganic acid (3) 1 selected from PO 4 3− , P 2 O 7 4− and P 3 O 9 5− Metal compound containing at least one species and at least one selected from sodium and zinc
前記下層形成工程で形成された下層形成後の鋼板を、硫酸イオンを3g/L以上、Znイオンを3g/L以上および固体潤滑材を0.1g/L以上含有する酸性溶液に接触させ、その後水洗を行う酸化物層形成工程と、
前記酸化物層形成工程で形成された酸化物層形成後の鋼板を、アルカリ性水溶液に接触させた状態で0.5秒以上保持し、その後水洗、乾燥を行う中和処理工程とを備え、
前記アルカリ性水溶液は、PイオンをP濃度として0.01g/L以上、炭酸イオンを炭酸イオン濃度として0.1g/L以上含有することを特徴とする鋼板の製造方法。 A method of manufacturing a steel sheet according to claim 1, a lower layer forming step amount adhering to the steel plate makes a 100 mg / m 2 or more 5000 mg / m 2 or less of electro-galvanized,
The steel sheet after the lower layer formation formed in the lower layer forming step is brought into contact with an acidic solution containing 3 g / L or more of sulfate ions, 3 g / L or more of Zn ions and 0.1 g / L or more of a solid lubricant, and thereafter An oxide layer forming step of washing with water;
The steel sheet after forming the oxide layer formed in the oxide layer forming step is held for 0.5 seconds or more in a state where it is in contact with an alkaline aqueous solution, and then washed with water and dried to provide a neutralization step,
The said alkaline aqueous solution contains 0.01 g / L or more of P ions as P concentration, and 0.1 g / L or more of carbonate ions as carbonate ion concentration, The manufacturing method of the steel plate characterized by the above-mentioned.
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