JPH0127147B2

JPH0127147B2 -

Info

Publication number: JPH0127147B2
Application number: JP56011202A
Authority: JP
Inventors: Yukio Uchida; Kiichiro Katayama; Ichiu Takagi; Hisao Kawase
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1989-05-26
Also published as: EP0057103A1; CA1187120A; JPS57126960A; EP0057103B1; US4450948A; DE3261869D1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、板厚が薄く、加工性および耐食性に
優れたアルミめつき鋼板ならびにその製造法に関
するものである。アルミめつき鋼板はAlのもつ優れた耐食性・
耐熱性・表面光沢度と鋼板の強度とを併せもつ複
合材料として広い分野に使用されている。ところ
で近年、アルミニウムの価格高騰に併ない薄いア
ルミニウム板の代替として、板厚の薄いアルミめ
つき鋼板のニーズが高まつている。しかし、アル
ミクラツド鋼板やAl粉末コーテイング鋼板では、
製造価格が非常に高くなつてこのような要望には
必ずしも沿えないのが現状である。このような背景から、製造原価の安い溶融アル
ミめつき鋼板の薄板化が切望されている。しか
し、例えば全板厚が0.6mm以下の如き極薄アルミ
めつき鋼板の製造は従来きわめて困難であつた。
すなわち、通常の溶融アルミめつき鋼板はライン
内焼鈍法あるいはフラツクス法によつて製造され
ているが、鋼板の板厚が薄くなるとアルミめつき
浴浸漬時に熱ひずみを受け形状が非常に粗悪とな
り、調質圧延などによる形状修正が困難となるの
で板厚の薄いアルミめつき鋼板の製造は不可能と
なつている。さらに、ライン内焼鈍法では鋼板の
板厚が薄くなると鋼板の高温強度の低下により、
無酸化炉や加熱炉内での稼動に必要な張力付与し
た場合に鋼板が破断するという問題もある。このため、0.6mm以下のアルミめつき鋼板を製
造する方法として、あらかじめ板厚の厚い鋼板に
溶融アルミめつきを施した後、所望の寸法まで圧
延する方法がまず考えられる。しかし、圧延した
ままのアルミめつき鋼板では鋼板およびAl−Si
被覆層が圧延組織となるため鋼板自身の加工性が
失なわれ、またAl−Si被覆層に付与された応力
のためにめつき材としての耐食性が低下するとい
う問題が伴う。さらに、圧延圧下率が高くする
と、Al−Si被覆層にミクロクラツクが多数発生
して実用に供し得なくなる。したがつて、適正な
圧下率範囲で圧延した後、圧延組織の鋼板および
Al−Si被覆層を再結晶化する必要がある。ところが、圧延した溶融アルミめつき鋼板に再
結晶焼鈍処理を施すと、鋼板とAl−Si被覆層の
界面におけるAl−Feの相互拡散によつて、
Al₃Fe、Al₅Fe₂などの二元系の金属間化合物が形
成される。この金属間化合物は非常に硬く、かつ
脆いためにこれが生成すると加工の際に容易に
Al−Si被覆層の剥離を生じさせる。したがつて、再結晶焼鈍処理においては、圧延
組織の鋼板の再結晶開始温度を上記金属間化合物
の生成温度より低くすることが必要条件となる。
しかし、低炭素リムド鋼を母材とする従来のアル
ミめつき鋼板では再結晶開始温度が金属間化合物
の生成温度範囲と重なるため、どうしても金属間
化合物の生成を防止することはできなかつた。このようなことから、厚での溶融アルミめつき
鋼板を圧延して極薄のアルミめつき鋼板を得ても
耐食性および加工性が損なわれる結果となり、ま
たこの圧延が省略できる程の極薄のアルミめつき
鋼板の製造は前述の如き事実上不可能であるの
で、耐食性および加工性の兼備した極薄のアルミ
めつき鋼板の出現は不可能視されていた。本発明の目的はこれを克服することであり、こ
の目的において本発明者らは総合的な見地にたつ
て鋭意研究を重ねた結果、新しい組織状態および
構造を有する耐食性と加工性に優れたニユータイ
プの極薄アルミめつき鋼板の開発に成功した。本
発明に従う極薄アルミめつき鋼板は、圧延再結晶
組織の鋼板の表面に圧延再結晶組織のAl−Si被
覆層を有し、この鋼板とAl−Si被覆層の界面に
分断状態のAl−Fe−Si金属間化合物が存在する
ことを特徴とし、また鋼板層における鋼中成分の
うち、Ｎ含有量は0.0050〜0.0200wt％、Ｃ含有量
は0.02wt％以下とすることによつて前述の如き金
属間化合物の生成に基づく諸問題を解決して加工
性を良好とすると同時に耐食性にも優れた例えば
0.6mm以下の厚さの極薄アルミめつき鋼板を提供
するものである。そして、この加工性と耐食性に
優れた極薄アルミめつき鋼板は、溶融アルミめつ
き鋼板を所定の板厚まで圧延する圧延工程と、鋼
板とAl−Si被覆層の界面でAl−Fe相互拡散を起
こさずに圧延組織の鋼板ならびにAl−Si被覆層
を再結晶化する再結晶焼鈍工程とによつて有利に
製造できることがわかつた。そのさい、圧延工程
においては圧下率20〜60％の範囲で実施し、また
再結晶焼鈍工程においては500〜600℃の温度範囲
で実施するのがよい。また、アルミめつき層にお
けるSi含有量は１〜15重量％とするのがよい。以下に本発明の詳細を試験結果に基づき具体的
に説明しよう。従来の低炭素リムド鋼（代表例として、Ｃ；
0.07、Mn；0.21、Si；tr.、Ｐ；0.009、Ｓ；
0.013、Ｎ；0.0024残部Fe、いずれもwt％）をめ
つき原板とした溶融アルミめつき鋼板を、50％の
圧下率で圧延後、約480℃の温度で再結晶焼鈍処
理すると、鋼板が再結晶することなくAl−Fe二
元系金属間化合物が生成し成長し、数時間で表面
が灰黒色に変色する。そして、圧延組織のこのめ
つき原板を再結晶させるためには、500℃以上の
温度で焼鈍することが必要であつた。一方、鋼中のＣが0.02wt％、Ｎが0.0074wt％の
めつき原板を溶融アルミめつきした後、圧下率50
％で圧延したアルミめつき鋼板は原板が再結晶す
る温度範囲内の、例えば530℃の温度で10時間焼
鈍してもAl−Fe二元系金属間化合物の生成、成
長が起らず母材の軟化が認められた。第１表は鋼成分のＣ、Nwt％を種々変化させ
たリムド鋼帯（板厚；0.8mm）をSiを10wt％含有
した溶融アルミ浴中に浸漬して溶融アルミめつき
した後、10〜80％の範囲の種々の圧下率で段付圧
延し、表示の各温度で10時間、再結晶焼鈍した時
のAl−Fe二元系金属間化合物の生成の有無とめ
つき原板の再結晶有無を調査した結果である。た
だし、第１表中の表示記号は次のとおりのもので
ある。〇…金属間化合物の生成なく、めつき母材が再結
晶する。 ×…金属間化合物の生成はないが、めつき母材は
再結晶しない。 △…めつき母材は再結晶するが、金属間化合物が
生成し、表面が灰黒色になる。 □…金属間化合物が生成し、めつき母材は再結晶
しない。

【表】

【表】第１表より明らからごとく、鋼中のＮ含有量が
0.0050wt％以上になると、Al−Fe二元系金属間
化合物の生成なくめつき原板を再結晶できること
がわかる。なお、鋼中のＮ含有量は多いほどAl
−Fe金属間化合物の生成を抑制する効果は高く
なるが、多すぎても鋼板自身が硬化するので、鋼
中のＮ含有量は0.0200wt％以下が好ましい。鋼中
のＮがAl−Fe金属間化合物の生成を抑制する理
由はかならずしも明確ではないが、鉄中にＮが侵
入型に入ることによつて、AlがFe中に拡散する
活性化エネルギーを高め、金属間化合物の生成を
阻害するためと考えられる。また、鋼中のＣについては、第１表から明らか
なようにその含有量が少ないほど金属間化合物の
生成温度が高くなる。特に、0.02wt％以下ではそ
れ以上の含有量のものと比較して著しく高い金属
間化合物の生成温度を示す。この理由は次のよう
に考えられる。Ｃ；0.02wt％はα鉄の最大Ｃ溶解
度とほぼ一致する。このため、これ以上のＣは
Fe₃Cとして存在する。このFe₃CはＮの溶解度を
有し、その存在は金属間化合物の生成温度を高く
するFe中の固溶Ｎ量を減少させる働きを有して
いる。一方、Ｃ；0.02wt％以下ではFe₃Cは極め
て微量であり、有効Ｎ量は減少しない。以上の結
果から、鋼中のＣ量は0.02wt％以下にすることが
好ましいが、Ｃ量が0.02wt％以上であつても、鋼
中のＮ量が多ければ金属間化合物の生成温度を高
くすることができる。このように、鋼中のＣとＮ
は相互に影響を及ぼしているので、鋼板の再結晶
温度範囲が広くなるようにそれぞれの含有量を選
定する方が有利である。なお、第１表より明らかなように、再結晶温度
を500℃以上にとれば、圧延された鋼板の再結晶
を起させることができるが、焼鈍温度が600℃以
上になると、Al−Si被覆層の融点を越えてしま
うので、焼鈍温度範囲を500〜600℃に設定するこ
とが必要である。次に、圧延条件については、第１表に示される
ように、溶融アルミめつき鋼板を20％未満の圧下
率で圧延した場合には、再結晶開始温度が上昇す
る。このため、Al−Fe二元系金属間化合物を生
成させずに再結晶化できる焼鈍温度範囲が狭くな
るので、製造上注意を要する。また、圧延圧下率
が20％未満になると溶融アルミめつき鋼板のFe
−Al界面に連続的に存在する２〜4μｍ程度の合
金層（Al−Fe−Si金属間化合物層）を完全に分
断しきれなくなる。本発明品では、合金層を圧延
して分断し、Fe−Al界面に断続的に存在させる
ことによつてAl−Si被覆層の加工性、耐剥離性
を向上させる点が１つの特徴であるが、圧延圧下
率が20％未満になると上述した現象によりAl−
Si被覆層の加工性、耐剥離性が若干低下すること
はいなめない。一方、圧延圧下率が60％を越える
と、Al−Si被覆層にミクロ・クラツクが多数発
生し、製品として供し得なくなる。したがつて、
圧延圧下率は20〜60％の範囲に設定することが望
ましい。他方、Al−Si被覆層中のSi濃度が溶融アルミ
めつき鋼板の圧延工程に与える影響も非常に大き
い。第２表は、Ｃ；0.015wt％、Ｎ；0.0115wt％の
鋼帯（板厚1.2mm）をSi含有量を変化させた溶融
アルミ浴中に浸漬して溶融アルミめつきした後、
10〜80％の範囲の種々の圧下率で段付圧延した時
のAl−Si被覆層および合金層の断面検鏡にて観
察した結果である。

【表】

【表】第２表から明らかなごとく、浴中Si濃度が1wt
％以下、すなわちAl−Si被覆層中のSi濃度が1wt
％以下の溶融アルミめつき鋼板は合金層が15〜
20μｍ程度になり、低圧下率で圧延しても、合金
層中に大きなクラツクが入り、Al−Si被覆層が
容易に剥離してしまう。また、浴中のSi濃度が
15wt％以上すなわちAl−Si被覆層中のSi濃度が
15wt％以上の溶融アルミめつき鋼板はAl−Si被
覆層中に硬くて脆い板状Siが点在するようにな
り、低圧下率で圧延してもAl−Si被覆層中に大
きなクラツクが発生する。このため、めつき層中
のSi濃度を1.0〜15wt％にする必要がある。なお、本発明品を製造する場合の当初の溶融ア
ルミめつき鋼板に対する付着量および板厚は必ず
しも限定されない。溶融アルミめつき鋼板のめつ
き付着量は圧延処理、再結晶焼鈍処理後のアルミ
めつき付着量をどの程度にするかによつて決定さ
れるからである。また、所定の板厚を得るまで圧延工程→再結晶
焼鈍工程を何回繰り返しても、本発明品の特性は
何ら変わるものではない。以上述べたごとく、本発明に従うアルミめつき
鋼板は第１図のごとき断面組織を有する。但し、
第１図において１は圧延後、再結晶しためつき母
材であり、Ｃ0.02wt％、Ｎ；0.005〜0.0200wt
％を含有する。２は圧延後、再結晶したAl−Si
被覆層であり、被覆層中のSi含有量は1.0〜15wt
％である。３は溶融アルミめつき時に生成した
Al−Fe−Si合金層で、圧延時に分断されている。
このように、本発明品の極薄アルミめつき鋼板は
圧延再結晶組織の鉄板層１、圧延再結晶組織の
Al−Si被覆層２およびこの両界面の分断状態の
Al−Fe−Si合層３とからなる３層構造を有して
いる。次に、この本発明に従うアルミめつき鋼板の優
れた特性を実施例より明らかにする。実施例１ (1) 鋼板転炉により溶製したＣ；0.063wt％、Si；tr.、
Mn；0.30wt％、Ｐ；0.018wt％、Ｓ；0.011wt
％、Ｎ；0.0018wt％、残部Feの成分を有する
低炭素鋼の造塊時に鋳型内にMnNを適当量添
加し、種々のＮ含有量を有する鋼塊を製造す
る。次に、この鋼塊を通常の方法で分塊、疵
取、熱延、酸洗、冷延し、めつき原板を製造す
る。さらに、これらの冷延鋼板を湿水素雰囲気
中で脱炭焼鈍し、第３表に示すごとき種々の
Ｃ、Ｎ含有量を有するめつき原板を製造した。

【表】 (2) 極薄アルミめつき鋼板の製造前記鋼板（0.8mm厚）を常法にしたがつて脱
脂、酸洗した後、670℃のAl−9.5％Si浴に５秒
間浸漬して溶融アルミめつきを行ない、めつき
付着量が片面80ｇ／m²の溶融アルミめつき鋼板
とした。この溶融アルミめつき鋼板を50％の圧下率で
圧延後、530℃の温度で10時間加熱して再結晶
焼鈍を行ない、片面付着量40ｇ／m²、全板厚
0.4mmの極薄アルミめつき鋼板とした。 (3) 加工性試験得られた極薄アルミめつき鋼板をJISZ2248
に基づいて密着曲げ試験を行ない、その曲げ部
の表面外観および断面組織を下記第４表の基準
により判定しその結果を後記第５表に示した。

【表】 (4) 耐食性試験極薄アルミめつき鋼板をJIS2371に基づく塩
水噴霧試験に供し、白サビ発生までの時間およ
び赤サビ発生までの時間を測定しその結果を後
記第５表に示した。なお、この加工性試験ならびに耐食性試験に
おいて、比較材として、片面付着量40ｇ／m²、
板厚0.8mmの通常の溶融アルミめつき鋼板（母
材成分として、Ｃ；0.045wt％、Si；tr.、
Mn；0.30wt％、Ｐ；0.018wt％、Ｓ；0.011wt
％、Ｎ；0.0023wt％、残部Fe、）ならびに片面
付着量80ｇ／m²、板厚0.8mmの通常の溶融アル
ミめつき鋼板を50％の圧下率で圧延したままの
材料を用いた。

【表】

【表】本発明材（試料番号２、３、５、７、８）は密
着曲げ加工してもAl−Si被覆層にクラツクを発
生せず、また、白サビ、赤サビの発生日数も通常
の同付着量の溶融アルミめつき鋼板に比べて著し
く高い値を示す。一方、従来の低炭素リムド鋼板に溶融アルミめ
つきを行ない、圧延後、530℃の温度で10時間加
熱して焼鈍した供試材（試料番号１、４、６）は
硬くて脆いAl−Fe金属間化合物が表面まで成長
し、加工性、耐食性が著しく低下することが認め
られる。また、通常の溶融アルミめつき鋼板を50％の圧
下率で圧延したままの供試材（試料番号10）で
は、耐食性の向上は認められるが、密着曲げでめ
つき母材が破断する。実施例２ (1) 鋼板実施例１と同様な方法により製造したＣ；
0.015wt％、Ｎ；0.0083wt％の化学成分を有す
る鋼板（板厚0.7mm）を使用した。 (2) 極薄アルミめつき鋼板の製造鋼板（板厚0.7mm）を常法にしたがつて脱脂、
酸洗した後、680℃のAl−4.8wt％Si浴に５秒
間浸漬して溶融アルミめつきを行ない、めつき
付着量が片面80ｇ／m²の溶融アルミめつき鋼板
とした。この溶融アルミめつき鋼板を50％の圧下率で
圧延後、550℃の温度で６時間加熱して再結晶
焼鈍を行ない、片面付着量40ｇ／m²、全板厚
0.35mmの極薄アルミめつき鋼板とした。 (3) 加工性試験実施例１と同様 (4) 耐食性試験実施例１と同様なお、比較材として、片面付着量40ｇ／m²、60
ｇ／m²、80ｇ／m²板厚0.9mmの従来のアルミめつ
き鋼板（母材成分として、Ｃ；0.054wt％、Si；
tr.、Mn；0.30％、Ｐ；0.013wt％、Ｓ；0.010wt
％、Ｎ；0.0021wt％、残部Fe）を用いた。第６表にこの加工性試験ならびに耐食性試験の
結果を併せて示した。この第６表の結果から明らからように、本発明
材（試料番号１）は通常の溶融アルミめつき鋼板
に比べて優れた加工性を示すことが認められる。また、耐食性についても、本発明材が通常の溶
融アルミめつき鋼板より、1.5〜２倍耐食性が良
くなつていることが認められる。

【表】実施例３ (1) 鋼板実施例１と同様な方法により製造したところ
のＣ；0.018wt％、Ｎ；0.064wt％の化学成分を
有する鋼板を使用した。 (2) 極薄アルミめつき鋼板の製造鋼板（板厚0.7mm）を常法にしたがつて、脱
脂、酸洗した後、650℃のAl−6.7wt％Si浴に
５秒間浸漬して、めつき付着量が片面80ｇ／m²
の溶融アルミめつき鋼板とした。この溶融アルミめつき鋼板を10〜80％の範囲
の種々の圧下率で圧延後、530℃の温度で10時
間加熱して再結晶焼鈍を行ない、種々の極薄ア
ルミめつき鋼板を得た。 (3) 加工性試験実施例１同じ。 (4) 耐食性試験実施例１と同じ。両試験結果を第７表に示した。第７表から示されるように、圧延圧下率が10％
のものでは合金層が完全に分断状態とならないた
め、密着曲げ試験において軽度がクラツクを発生
する。また、圧延圧下率が70％のものでは、Al−Si
被覆層に微細なクラツクが発生し、塩水噴霧試験
において、短時間でたたみじわ状の赤サビを発生
する。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は本発明材の構造を示す断面図である。１は圧延後、再結晶した母材、２は圧延後、再
結晶したAl−Si被覆層、３は分断状態のAl−Fe
−Si合金層。

Claims

【特許請求の範囲】１鋼板の表面にアルミめつき層を有する極薄ア
ルミめつき鋼板であつて、鋼板が圧延再結晶組織
を有しており、アルミめつき層が圧延再結晶組織
を有するAl−Si被覆層であり、かつ鋼板とアル
ミめつき層の界面に分断状態のAl−Fe−Si金属
間化合物を存在させてなる加工性および耐食性に
優れた極薄アルミめつき鋼板。２全板厚が0.6mm以下である特許請求の範囲第
１項記載の極薄アルミめつき鋼板。３鋼板における鋼成分中のＮ含有量が0.0050〜
0.0200重量％である特許請求の範囲第１項または
第２項記載の極薄アルミめつき鋼板。４鋼板における鋼成分中のＣ含有量が0.02重量
％以下である特許請求の範囲第１項、第２項また
は第３項記載の極薄アルミめつき鋼板。５アルミめつき層中のSi含有量が１〜15重量％
である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
たは第４項記載の極薄アルミめつき鋼板。６Ｎ含有量が0.0050〜0.0200重量％でかつＣ含
有量が0.02重量％以下である鋼板の表面に、Si含
有量が１〜15重量％の溶融アルミめつきを施して
なる溶融アルミめつき鋼板を、圧下率20〜60％の
範囲のもとで圧延してその合金層を分断する圧延
行程と、次いで500〜600℃の焼鈍温度で焼鈍処理
して鋼板とアルミめつき層の両者を再結晶させる
再結晶焼鈍行程と、からなる加工性および耐食性
に優れた極薄アルミめつき鋼板の製造法。