JPH01177317A - 塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合金電
気めっき鋼板の製造方法に関し、さらに詳しくは、自動
車用の鋼板として、防錆のためにＺｎ−Ｎｉ系合金めっ
き或いはＺｎ−Ｆｅ系合金めっき等のめっきが施されて
いる塗装後の成形品に歪模様が発生ずることなく、かつ
、めっきの耐衝撃剥離性に浸れた深絞り用合金電気めっ
き鋼板の製造方法に関する。

［従来技術］ 一般に、Ｚｎ−Ｎｉ系合金めっき、Ｚｎ−Ｐｃ系合金め
っき等のＺｎ系合金電気めっき鋼板は、その耐蝕性、塗
装後の耐蝕性、スポット溶接性等が従来の電気亜鉛めっ
き鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板に比べて優れているため、
自動車防錆鋼板を始めとして池の用途に広く使用されて
いる。

しかしながら、この鋼板はプレス成形成いは使用に際し
て、以下説明するような従来技術と問題がある。

（１）電気めっき処理後に、さらに、耐蝕性を増加させ
るために有機皮膜処理が行なわれるが、有機皮膜処理温
度は１５０℃にも達するため、鋼中に自由な状態で存在
する炭素原子により歪時効が発生し、プレス成形前の鋼
板の材質を劣化させるばかりでなく、成形品の表面に歪
模様が生じるため製品の外観を損なう。

（２）　Ｚ　ｎ系合金電気めっき鋼板の耐蝕性は、めっ
き層の主成分が金属間化合物の場合に良好となるが、こ
のめっき層は従来において広く使用されている亜鉛めっ
きに比較して硬くて脆いために、めっき後の深絞り性（
全伸び、ｎ値、γ値）はめっき前の素地に比べ顕著に劣
化するためにプレス成形が困難となる。

（３）上記（２）に関連して、Ｚｎ系合金電気めっき調
板に塗装を行なった後、衝撃的な力が加わった場合、め
っき層自体が素地鋼板の界面から剥離し、この剥離面に
はめっき層が残存していないため、ここを基点とするス
キャプ腐蝕また孔あき腐蝕が容易に発生し、そして、こ
の剥離現象は塗装が行なわれた場合のみ発生するもので
あり、塗膜が厚く硬い程さらに周囲の温度が低い程発生
が著しい。

このような従来技術の問題点の解決手段として（ｌＸ２
）については、製鋼脱ガスによる極低ＣにＴＩ、Ｎｂ等
の強力な炭窒化物形成元素を含有させた鋼板とすること
が知られている。しかし、この鋼板はＴ＋を含有させる
ことにより鋼板表面の化成処理性を悪＜シ、また、コス
ト増加を招く。また、（３）については、例えば、鋼板
上にＺｎより責な元素をめっき前に金属状態で被覆する
方法（特開昭６０−１２８２８６号公報）、めっきの下
層としてビッカース硬度３００以上の金属状態のＦｅを
被覆する方法（特開昭６１−０１９７９９４号公報）等
が提案されている。

しかし、これらの鋼板を製造するためには、Ｚｎ−Ｎｉ
系合金電気めっき検量外に、これらの下地めっき用の設
備が必要となり、直ちに実施できるものではない。また
、Ｃｕ、　Ｓｎ、　Ｃｄ、ｐｂの下地めっきはＺｎ−Ｎ
ｉ系合金電気めっき層の耐蝕性に悪影響を及ぼし、さら
に、Ｆｅめっきも耐蝕性には寄与せず、１．５〜２０ｇ
／ｎ”のめっきは耐蝕性の点からは無駄である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記に説明したように、従来技術における塗装
後の耐衝撃剥離性については、めっき層中の含を成分や
含有割合の構成を変えることで対応していたが、これで
は塗装後の耐衝撃剥離性および深絞り性には充分満足で
きないという問題に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、
検討を重ねた結果、めっき前の素板の製造面に解決策を
見出し、塗装後の塗膜の耐衝撃剥離性が向上し、さらに
、歪時効性、深絞り性にも優れた塗装後の耐衝撃剥離性
に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法を開発
したものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法の特徴とするところは、 Ｃ，０，０２〜０．０ｈｔ％、Ｍｎ　０．１０〜０．３
０ｗｔ％、Ｐ≦０．００５ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ
％、Ａ　Ｉ　０．０３〜０．０７ｗｔ％、Ｎ　０．００
３〜０．００８ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなる鋼片を、１２００℃以上の温度に均熱
保持し、仕上温度Ａｒ、〜９００℃において連続熱間圧
延した後、巻取りまでの冷却速度を５０〜ｂｓｅｃで冷
却し、巻取り温度６００℃以下で巻取り、常法により冷
間圧延し、再結晶温度以上の温度において箱焼鈍を行な
い、次いで、合金電気めっき処理および有機皮膜処理を
行なうことにある。

本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法について、以下詳細に説明
する。

先ず、本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞
り用合金電気めっき鋼板の製造方法に使用する鋼の含有
成分および含有割合について説明する。

Ｃは深絞り性に影響を与える元素で、少ないほど好まし
いが、塗装後の成形時に鋼板表面に発生ずる歪模様を防
止するために素仮に存在する自由なＣ含有量（固溶Ｃ含
有量）を可能な限り少なくする必要があり、含有量は０
．０２ｗｔ％未満ではセメンタイトの析出が少ないため
固溶Ｃ含有量が多くなり、また、０．０６ｗｔ％を越え
て多く含有されると深絞り性の劣化を招くばかりか１１
強度の増加と延性を阻害する。よって、Ｃ含有量は０．
０２〜０．０６ｗｔ％とする。

ＭｎもＣと同様に多くなると硬質化させ、深絞り性や延
性の劣化を招き、軟鋼板においては低い程好ましいが、
低過ぎるとＳによる熱間脆性を生じるようになり、含有
量が０．ｌ０ｗｔ％未満では上記の効果が期待できず、
また、０ＪＯｗｔ％を越えて多く含有されると上記の好
ましくない影響を与える。よって、Ｍｎ含有量は０．ｌ
Ｏ〜０．３０ｗｔ％とする。

Ｐは重要な元素であり、Ｐ含有量が多くなると下記に説
明するように、鋼板表面に酸化物となって濃縮するため
耐衝撃剥離性を阻害するよになり、また、Ｐは微量でも
硬化能が高いことおよび粒界に偏析し易いため結晶の粒
成長性を阻害することになるという理由から深絞り性、
延性を阻害するので、Ｐ含有量は０．００５ｗｔ％以下
とする。

ＳはＰと同様に重要な元素であり、以下説明するように
、Ｓ含有量を増すと耐衝撃剥離性が劣化するので、Ｓ含
有量は０．Ｏ０５ｗＬ％以下とする。

次（こ、このＰおよびＳの含有量について、以下さらに
詳細に説明する。

Ｐ、Ｓ以外の含有成分が、本発明に係る塗装後の耐衝撃
剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法
（本発明の製造方法ということがある。）において使用
する鋼の範囲外の真空溶製鋼を、実験室において３０ｍ
ｍ厚のスラブとした後、本発明の製造方法の範囲内の熱
間圧延条件で３．２ａ＋ｍ厚の熱間圧延鋼板を製作した
。

この熱間圧延鋼板を酸洗、冷間圧延により０　、８　ｎ
ｏａ厚とし、６９０℃×３時間の箱焼鈍を行ない、Ｚｎ
−Ｎｆ系合金電気めっき、有機皮膜処理および自動車塗
装（塗膜厚は合計で【００μｌ１１）を行ない、深絞り
性（γ値）および自動車塗装後の塗膜の耐衝撃剥離性と
鋼中のＰ、Ｓ含有量との関係を第１図に示す。

なお、塗装条件、衝撃剥離性試験は以下の方法により行
なった。

製作された試験片は自動車塗装工程に従い、浸漬法燐酸
塩処理−カチオン電着塗装−中塗→上塗を行なった。

塗膜厚さは３コ一ト合計で１００μｍであった。

これら塗装した試験片は一２０℃に冷却した後、グラベ
ロメーターで塗装面に疵をつけた。

グラベロメーターの条件は次の通りである。

空気圧力　　　　　　　　４ｋｇｒ／ｃｔｎ″石の種類
　　　　　　　　みかげ布 石の直径　　　　　　　７．４〜Ｉ１．１ｍｍ石のｆｆ
ｔ　　　　　　　　　　１００ｇこの試験後、粘着テー
プにより鋼板から遊離した塗膜を除去し、塗膜がめつき
層と素地鋼板の界面から剥離した部分の最大径を測定し
た。

測定は径の大きいものから、１０点を測定し、その平均
値で示した。

第１図から明らかであるが、Ｓ含有量が５０ｐｐｍ以下
の場合は、Ｐ含有量が５０ｐｐｍ以下、特に、４０ｐｐ
ｍ以下になると、めっき剥離径が小さくなり、耐衝撃剥
離性は向上するが、しかし、Ｐ含有量がＳ含有量が５０
ｐｐｍ以上の場合は、めっき剥離径は大きく、耐衝撃剥
離性は向上しなかった。

また、深絞り性（γ値）はＳ含有量によらずＰ含有量の
減少と共に向上するが、Ｐ含有量が５０ｐｐｍ以下にな
ると、Ｓ含有量の影響が現れ、Ｓ含有量５０ｐｐｍ以下
において深絞り性（γ値）は顕著に向上する。また、合
金めっき処理を行なうと、行なわない原板に比べ深絞り
性（γ値）は劣化するが、本発明の製造方法に使用する
含有成分および含有割合の鋼では、合金めっき処理を行
なっても深絞り性（γ値）が１．８以上の高深絞り性を
確保することができる。

このように、鋼板に含有されるＩ）含（Ｔｍ、Ｓ含を爪
を積極的に微量とすることにより、耐衝撃剥離性と深絞
り性の優れた合金電気めっき鋼板が製造できることがわ
かった。

そして、Ｐ含Ｋｍ、Ｓ含有量を微ｍとすることにより、
これらの特性が向上する詳細な理由は現状明らかではな
いが、Ｐ含１ｍが多いと鋼板表面に酸化物となって濃縮
するため、また、Ｓ含有量が多いと鋼板中の非金属介在
物が増すことにより、何れも耐衝撃剥離性は劣化するも
のと考えられ、また、深絞り性はＰ含有ｆｆｉ、　Ｓ含
有量と共に熱間圧延条件による硬化が大きいのである。

ＡＩは通常は脱酸剤として含有させるが、本発明の製造
方法においては、深絞り性を向上させるために含有させ
る元素であり、含有ｍが０．０３ｗＬ％未満ではこの効
果が期待できず、また、０．０７ｗｔ％を越えて含有さ
れると効果が飽和し、さらに、結晶粒の細粒化、硬質化
して深絞り性を劣化させる。

よって、ＡＩ含有全は０．０３〜Ｇ、０７ｗｔ％とする
。

Ｎは一般に歪時効性の問題から含有量が少ないほど好ま
しいことが知られているが、深絞り用アルミニウムキル
ド鋼板としての特性を得るためには、含有ｍが０．００
３未満ではこのような効果は期待できず、また、０．０
０８ｗｔ％を越えて多量に含有されると固溶Ｎが多くな
り、歪時効による延性の劣化を招くようになる。よって
、Ｎ含有量は０．００３〜０，００８ｗｔ％とする。

しかして、上記に説明した本発明の製造方法に使用する
鋼の溶製法はどのような方法でもよく、制限はなく、転
炉、平炉、電気炉等の何れでもよい。

本発明の製造方法においては、上記の鋼を造塊−分塊法
、連続鋳造法によりスラブとし、このスラブを所定の条
件で下で熱間圧延を行ない、冷間圧延を行なった後、箱
焼鈍を行なう。

さらに、本発明の製造方法におては、合金電気めっきｊ
ｌ１１１板の深絞り性をより高めるための、熱間圧延条
件、冷間圧延条件および焼鈍条件について、以下説明す
る。

連続熱間圧延に先立つスラブの加熱温度は、ＡＩ、Ｎを
可能な限り鋼中に固溶させるために、１２００℃以上と
する。仕上温度はＡｒ、点未満では（２００）結晶面が
増し、また、９００℃越える温度では熱間圧延鋼板の結
晶粒が大きくなり、これらは何れも焼鈍板の深絞り性を
劣化させるため、その温度範囲をＡｒｓ〜９００℃とす
る。

その後、コイルは巻取りまで冷却されるが、その間の冷
却速度は通常よりも速く５０〜１２０／ｓｅａとする必
要がある。これは仕上圧延直後に得られた微ｍ結晶粒の
成長防止と固溶Ａｌ、固溶Ｎ含有ｍを多く残すためであ
り、５０℃／ｓｅｃ未満では上記の現象が得られず、深
絞り性が劣化し、また、１２０℃／ｓｅｃを越える冷却
速度を得るためには、特別の設備が必要となる。

次に、コイル巻取温度は余り高いと固溶Ａｌ。

固溶Ｎが八１Ｎとして析出し、焼鈍板の深絞り性を劣化
させるので低い方が好ましく、６００℃以下とする。

本発明の製造方法における鋼の含有成分および含有割合
は、塗膜の耐衝撃剥離性を向上させるために、鋼中のＰ
含有ｍ％Ｓ含有量を微量含有させているが、これは深絞
り性、延性の向上にも寄与している。しかし、これだけ
では、めっき鋼板の深絞り性を確保することは困難であ
り、Ｐ含有量、Ｓ含有量が少ないと熱間圧延板の結晶粒
が大きくなり易いため、本発明の製造方法の熱間圧延条
件は細粒化を目的としており、これによりさらに、深絞
り性の向上を図った。このようにして、得られたコイル
は酸洗後、冷間圧延される。冷間圧延率は深絞り性を得
るために７０〜８０％とするのが良い。

次いで、冷間圧延板はタイトコイルまたはオープンコイ
ルにより箱焼鈍される。加熱速度は、特に、限定はしな
いが通常の３０〜ｂ れば深絞り性は得られる。この焼鈍温度は再結晶温度〜
７００℃とするが、再結晶温度未満では深絞り性が得ら
れず、また、７００℃を越える温度では焼鈍後の鋼板中
に固溶Ｃが残存するため、塗装処理により歪時効を生じ
、延性を劣化させるばかりか、製品表面の外観を損なう
。

その後、鋼板表面にはＺｎ−Ｎｉ系、Ｚｎ−Ｆｅ系、Ｚ
ｎ−Ｃｏ系等のＺｎ系合金電気めっき処理に引き；続き
、クロメート処理、皮膜処理が行なわれるが、これらの
条件には特に規制するものではない。

［実　施　例コ 本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法を説明する。

実施例 第１表に示ず含有成分および含有割合の本発明の製造方
法および比較例の方法に使用する鋼の小形溶製鋼を用い
、３０ｍｍ厚とした。

これを加熱温度１０５０℃、１２５０℃で３０分間保持
後、仕上温度８００〜８９０℃で仕上げ、次いで、ｌＯ
〜９５℃／秒でシャワー冷却、５００℃、６８０℃の温
度で巻取った。

この熱間圧延鋼板を酸洗い後、圧下率７５％で０　、８
　ｍｍ厚まで冷間圧延し、加熱速度４０℃／時で加熱し
た後、焼鈍温度６９０℃、７５０℃で３時間の箱焼鈍を
行ない、次いで、０．８％の調質圧延を行なった。

このようにして製作された調質圧延鋼板について、合金
電気亜鉛めっき、有機皮膜処理を行ない、引張特性、深
絞り性の調査を、さらに、自動車用塗装を行なった鋼板
について、耐衝撃剥離性の調査を行なった。

第２表にその結果を示す。

鋼Δ、Δｌ５Ｂ−Ｄは本発明の製造方法に使用した鋼で
あり、鋼Ｅ−Ｊは比較例に使用した鋼である。

鋼ＥはＣ含Ｎｍ、３１４　Ｆ　Ｌｊ　Ｍ　ｎ含有ｍ１鋼
ＧハＳ含有量、鋼！および鋼ＪはΔ１含育量とＮ含有量
がそれぞれ本発明の製造方法に使用する鋼の含有割合の
範囲外である。

第２表から、本発明の製造方法による有機皮膜は合金電
気めっき鋼板は、１８　ｋｇｒ／ｍｍ１以下の低ＹＳ（
降伏応力）、４７％以上の高Ｅｌ（全伸び）、１．７以
上の高γ値で、有機皮膜処理によるＹＰＥｌ（降伏点伸
び）が発生せず、さらに、衝撃試験後のめっき剥離径が
３ｎｍ以下と小さいため孔あき腐蝕も小さくなることか
ら、深絞り性、耐衝撃剥離性ともに浸れた特性であるこ
とがわかる。

これに対して、本発明の製造方法の鋼の範囲外で、製造
条件が本発明の製造方法の範囲内にあるＲＥではγ値、
剥離性は良好であるが、皮膜処理によっても歪時効を生
じ、ＹＰＥＩの発生と、ＹＳＳＥｌの劣化を生じる。鋼
Ｆ’、１．Ｊは剥離径は良好であるが、深絞り性に劣り
、ｎＧ、Ｈは剥離径が大きく耐蝕性に劣る。比較鋼板は
何れも深絞り性、耐衝撃剥離性の何れかが劣り、両特性
を兼ね備えることができない。

次ぎに、鋼へを用い熱間圧延および焼鈍条件の影響につ
いて調べた。鋼Ａ２はスラブ加熱温度、Δ３は仕上温度
、鋼Δ４は冷却速度、ＭＡ５は巻取り温度、鋼ΔＧは焼
鈍温度がそれぞれ本発明の製造方法の範囲外にあり、こ
れらの比較鋼は耐衝撃剥離性には優れているもののＭＡ
２〜Δ５はγ値が低く、深絞り性に劣り、！Ａ６は深絞
り性、耐衝撃剥離性には優れるが焼鈍が高いため固溶Ｃ
含有ｍが多く残り、有機皮膜処理により歪時効が起り、
ＹＳＳＥｌ、ｎ値の劣化とＹＰＥＩを生じており、何れ
も必要な条件を満たさないことがわか［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離
性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法は」
二足の構成であるから、使用する鋼中に含有されている
含有成分および含有割合を調整することによって塗装後
の耐衝撃剥離性を向上させることができ、さらに、深絞
り性、耐歪時効性に優れた鋼板を製造することがてきる
という効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金電気めっき、有機皮膜処理の後、自動車塗
装工程を行なった仮の、深絞り性（γ値）、耐衝撃剥離
性（めっき剥離性）と鋼板中のり含有量、Ｓ含有量との
関係を示すグラフ出ある。 矛１図 Ｐ　（ＰＰ筑）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｃ０．０２〜０．０６ｗｔ％、Ｍｎ０．１０〜０．３
   ０ｗｔ％、Ｐ≦０．００５ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ
   ％、Ａｌ０．０３〜０．０７ｗｔ％、Ｎ０．００３〜０
   ．００８ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純
   物からなる鋼片を、１２００℃以上の温度に均熱保持し
   、仕上温度Ａｒ＿３〜９００℃において連続熱間圧延し
   た後、巻取りまでの冷却速度を５０〜１２０℃／ｓｅｃ
   で冷却し、巻取り温度６００℃以下で巻取り、常法によ
   り冷間圧延し、再結晶温度以上の温度において箱焼鈍を
   行ない、次いで、合金電気めっき処理および有機皮膜処
   理を行なうことを特徴とする塗装後の耐衝撃剥離性に優
   れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法。