JPH0499845A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造用母材冷延鋼板及び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］ 本発明は合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造用母材冷延鋼板
及びめっき鋼板の製造方法に関する。

ここで、本発明の製造方法によって製造されるめっき鋼
板とは溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化亜鉛めっき鋼板を
総称して云うものとする。

本発明の冷延鋼板は例えば自動車用外板等に使用される
ものであって、延性に優れたＣ量の極めて低い鋼に、Ｔ
ｉ、Ｎｂ等の炭素及び窒素固定元素を添加して時効性や
深絞り性能の向上を目的とした冷延鋼板である。このよ
うな鋼板は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造時の合金化
速度を高めるのである。本発明方法はこの冷延鋼板を使
用して溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の何れかを一つの装置で製造する方法に関するもので
ある。

〔従来の技術］ 鋼板或は銅帯に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱合金化
するいわゆる合金化亜鉛めっき鋼板は、その優れた塗装
性、溶接性のため、自動車、家電製品等の用途に広範に
使用され、その生産量は増加の傾向にある。

しかし、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は専用の生産設備で
製造されることは少なく、一般には通常の合金化を施さ
ない溶融亜鉛めっき鋼板（以下非合金化溶融亜鉛めっき
鋼板と称する。）との兼用設備が用いられている。

非合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場合、ＺｎＦｅ合金層の
発達をできるだけ抑制してめっき密着性を向上させるた
め溶融亜鉛めっき浴中に０．１４〜０．１８重量％のＡ
ｌ２が添加される。一方合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場
合は良好な耐食性、化成処理性、スポット溶接性を達成
するためにめっき中に適正な量のＦｅを合金化させなけ
ればならない。

適正な合金化状態に到達させるには第１図及び第２図に
示すように、洛中のＡβ濃度が高いほど、合金化加熱時
間を長（するか或は加熱温度高くする必要がある。この
ため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造時には、生産性
向上のため、浴中Ａｌ２濃度を０．１０〜０．１２％ま
で低下させるのが通例である。したがって合金化溶融亜
鉛めっき鋼板製造から、非合金化溶融亜鉛めっき鋼板製
造へ移行する場合、通常、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製
造を優先させるので、浴中Ａβ濃度の高い条件から低い
条件に希釈し、浴中Ａｌ２濃度が低位に安定するまでは
ダミーの非合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することに
なる。すなわち、この間に製造される非合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の鋼板とめっき層との界面におけるＡｎ富化
層の形成が不十分になるので、Ｚｎ−Ｆｅ合金層が発達
し、めっき密着性が問題となるので商品価値はな（、切
り捨てざるを得ない。

また非合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造から合金化溶融亜
鉛めっき鋼板製造に移行するとき、浴中ＡＩ２を積極的
に減少させる方法としては、特開昭５３−１３８９３１
号公報に開示されているように、めっき浴へ塩化物を添
加するか、又は、特開昭５３−１３８９３２号公報に開
示されているように、めっき浴へ空気又は酸素ガスを吹
き込む等の方法がある。

しかしながら、これらの方法においては、浴中ＡβがＡ
ｌ２（，４２３として失われるため、Ａｌ２の原単位が
上昇するという欠点がある。

一方、特開昭５８−１０４１６３号公報では、鋼板を還
元焼鈍する工程前に鋼板の表面に予め厚さ０．１〜２．
０ＬＬｍの鉄めっきを施す方法を提案している。この場
合、合金化反応の著しい促進効果を得ることができ、し
かも生成したＺｎ−Ｆｅ合金は、非常に微細で緻密な結
晶になり、めっき層中の鉄も９〜１１重量％でめっきの
耐剥離性が著しく改良されるとしている。しかしながら
この方法では、別ライン又は連続溶融亜鉛めっきライン
内の前工程で前めっきを行うことが必要となるので、コ
スト上不利になる欠点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、溶融亜
鉛めっき洛中のへρ濃度を低下させることな（、効果的
に合金化することができる合金化溶融亜鉛めっき鋼板製
造用の母材冷延鋼板を提供することにある。またこの鋼
板を用いて非合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の何れも、溶融亜鉛めっき洛中のＡ℃濃
度を変更することな〈実施することができる製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、溶融亜鉛めっき洛中のＡｌ２濃度を低下
させることなく、Ｚｎ−Ｆｅ合金化反応を促進する方法
を種々検討した結果、特定の成分を有する冷延鋼板を合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材調板として使用すること
により、溶融亜鉛めっき洛中のＡｌ濃度を特に変更する
ことなく溶融亜鉛めっき鋼板と合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を作り分けることが可能であることを見出し本発明を
なすに到ったものである。

すなわち本発明は、第１に、次の冷延鋼板を提供するも
のである。すなわち、 Ｃ：０．００５０重量％以下、 Ｓｉ：０．０４０重量％以下、 Ｐ　：　０．１５重量％以下、 ｓｏ１．Ａｌ：０．０１０〜０．１００重量％、Ｎｉを
０．０１〜０．３０重量％を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．００５〜０１００重量％およびＮｂ：０．０
０５〜０．１００重量％ から選択される少なくとも一種を合計で０．０１０〜０
．１００重量％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる合
金化溶融亜鉛めっき鋼板製造用の母材冷延鋼板を提供す
る。

本発明は第２に、上記母材冷延鋼板を用いて、非合金化
溶融亜鉛めっき鋼板も、合金化溶融亜鉛めっき鋼板も、
その両者を溶融亜鉛めっき浴中のへβ濃度を変更するこ
となく製造することができる方法を提供する。すなわち
、めっき用母材鋼板の連続焼鈍装置と、連続焼鈍後の鋼
板を引続き溶融亜鉛めっき浴に接触させるめっき装置と
、めっき後の鋼板に必要に応じ加熱合金化処理可能な合
金化処理炉を有する一つの連続溶融亜鉛めっき装置を用
いて、非合金化溶融亜鉛めっき鋼板と合金化溶融亜鉛め
っき鋼板を製造する方法において、前記組成の母材冷延
鋼板を使用することにより、溶融亜鉛めっき浴中のＡｊ
２濃度を実質的に変更することなく、非合金化溶融亜鉛
めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造を任意
に切替え実施することを特徴とするめっき鋼板の製造方
法を提供する。

［イ乍用］ 本発明の冷延鋼板では、特にＮｉをある程度含有すると
、合金化反応を著しく促進するという知見をもとに、前
記したＣ、Ｓｉ、Ｐの極めて低い極低炭素鋼において、
Ｎｉの濃度範囲を限定し、その下限を合金化反応が充分
に促進する濃度とし、その上限は深絞り性を維持し得る
濃度に抑えることを特徴としている。

このような冷延鋼板を合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下
ＧＡ材と称す）製造に用い、非合金化溶融亜鉛めっき鋼
板（以下ＧＩ材と称す）製造時の浴中Ａｌ条件でＧＡ材
を効率的に製造することに成功したものである。

ＧＡ材を効率よく製造するには、合金化反応時の加熱温
度低下及び加熱時間短縮が大きな要素となる。このため
従来のＧＡ材製造時には、ＧＩ材製造時に合金化を抑制
するために添加した溶融亜鉛めっき洛中のＡＲを低下さ
せ、合金化反応の加熱温度低下及び加熱時間短縮を図っ
ていた。これに対し、本発明の冷延鋼板をＧＡ材製造時
に母材鋼板とした場合はＦｅ−Ｚｎ合金化反応が速いた
め、ＧＩ材製造時の洛中Ａｆｆ濃度をもつ溶融亜鉛めっ
き浴をＡ℃濃度の低減処理を行うことなく使用すること
ができる。したがって、浴中へでの調整を省略すること
ができＧＡ材及びＧＩ材製造の効率化を図ることができ
る。

ただし本発明のＧＡ材製造用冷延鋼板をＧＩ材製造時の
溶融亜鉛めっき浴に浸漬した場合のＦｅ−Ｚｎ合金層発
達速さは、通常材を通常のＧＡ材製造時の溶融亜鉛めっ
き浴に浸漬した場合のＦｅ−Ｚｎ合金層発達速さに比し
て、同等或はそれ以上の速さをもっている。

第１図は溶融亜鉛めっき洛中のＡｆｆ濃度と、めっき中
Ｆｅ濃度が９重量％に達するに必要な合金化加熱処理時
間との関係を示す線図で、Ｎｉ無添加鋼板とＮ　ｉ　０
．１０重量％添加鋼板の場合について示したものである
。Ｎｉ量に関わらず洛中ＡＪＺ量の増加とともに合金化
に必要な時間が増加するが、全体にＮｉ０．０１重量％
添加鋼板では合金化時間が短く、合金化反応の促進がみ
られる。

例えばＮｉ無添加鋼板では浴中Ａ℃が０．１６重量％（
ＧＩ材製造時の浴中Ａ２条件）において合金化に約２７
秒かかるところ、Ｎｉを０，０１重量％添加した鋼板で
は約１３秒で合金化が完了する。

この合金化所要時間はＮｉ無添加鋼板における浴中Ａで
約０．１２重量％（本発明の冷延鋼板を使用しない場合
のＧＡ材製造時の浴中Ａ、ｆ２条件）時に相当する。比
較的簡単な操作であるＮｉを零から０．０１重量％添加
することにより、比較的困難な浴中Ａｆ２を０．１６重
量％から０．１２重量％に低減する操作を省略すること
ができた。

次に、本発明の母材鋼板の成分組成限定理由について述
べる。

ＣがＯ，ＯＯ５０重量％超、Ｓｉも０．０４０重量％超
となるといずれも伸び値が劣化するため、Ｃ：０．００
５０重量％、Ｓｉ：０．０４０重量％を上限値とした。

Ａｌは脱酸剤として用いるが、ｓｏｌ、Ａｌが０．０１
０重量％未満では、脱酸能力不足で、０、１００重量％
超になると伸び値、ｒ値が低下する。

Ｔｉ、Ｎｂは鋼中の炭素及び窒素を固定させる働きがあ
り、時効劣化を防止するために添加する元素で、各元素
の下限値未満では効果がなく、上限値はコスト的に高価
であるほか、析出硬化して硬質となる。なおＴｉ及びＮ
ｂの合計量も材質に与える影響が大きく、下限値は時効
防止劣化効果がなく、上限値は析出硬化するため０．０
１０〜０、１００重量％の限定範囲を設けたものである
。

次に本発明の鋼中Ｎｉを０．０１〜０．３０重量％に限
定した理由について述べる。Ｎｉ量が０．０１重量％未
滴においては、Ｚｎ−Ｆｅ合金化反応の促進効果がほと
んど認められないので、下限を０．０１重量％に限定し
た。Ｚｎ−Ｆｅ合金化反応促進効果は、鋼中Ｎｉ量が０
．ｏ１〜０．３０重量％において比例して増大傾向を示
す。ところが、Ｎｉを０．３０重量％より多く添加する
とｒ値が１．５を下回る。ｒ値が１．５より小さいと自
動車用外板等に必要な加工性が確保できない。このため
、Ｎｉの上限を０．３０重量％とじた。

本発明において鋼中にＮｉを添加することにより亜鉛め
っき層と素地鋼板の合金化反応が促進される原因は明確
ではないが、次のように推定される。

一般に溶融亜鉛めっき浴には通常、０．１〜０．２重量
％のＡｌ１が添加され、これが素地鋼板と亜鉛めっき層
の界面に緻密なＦｅ−Ａｌ２合金層を形成し、Ｚｎ−Ｆ
ｅ合金層の発達を抑制することが知られている。このＦ
ｅ−Ａβ合金層は、合金化熱処理に際しても、素地鋼−
亜鉛めっき間の相互拡散を抑制すると考えられるが、Ｎ
ｉを鋼板中に含有させておくと、Ａｌ１とＮｉの親和力
がＡｌ１とＦｅの間の親和力より大きいため、溶融亜鉛
めっき洛中のＡｌ１とＮｉが優先的に結び付くことによ
り、緻密なＺｎ−Ｆｅ−Ａ２合金層の生成が妨げられ、
合金化反応が促進されるものと考えられる。

〔実施例］ 第１表に示す成分範囲の鋼及び比較鋼を出鋼後、連続鋳
造によってスラブとし、加熱温度９５０℃、仕上げ温度
９００℃、巻取温度６１０℃、板厚２．８　ｍ　ｍに熱
延し、酸洗後、板厚０、７　ｍ　ｍに冷延し、その後、
８３０℃で焼鈍を行い、ついで圧下率０．２〜３０％程
度の調質圧延な施してめっき用鋼板を製造した。

この鋼板を０．１６重量％のＡｌ１を含む溶融亜鉛浴に
浸漬し、片面当り１００ｇ／ｍ”の亜鉛めっきを施した
試片について、５００℃、２０ｓｅｃの合金化処理を施
し、この試片のめつき層中Ｆｅ含有量、耐剥離性、ｒ値
を調べ、第１表及び第３図に示した。

第１表の耐剥離性は、曲げ半径１．５　ｍ　ｍで内側に
角度９０°の曲げ戻しを行った後、セロテープ剥離によ
るめっき剥離程度で評価し、○印は従来の一般的な合金
化溶融亜鉛めっき鋼板と同等、Δ印は一般材より劣るも
のを示す。

第３図に示す如く鋼中Ｎｉが０．０１重量％以上で合金
化反応促進効果があり、Ｎｉ量の増大と共に促進効果は
大きくなるが、第１表に示すように、添加量が０．３０
重量％より多くなると、ｒ値が１．５を下回り、自動車
用鋼板として加工性が不十分であり、耐剥離性も劣る。

さらに同じ亜鉛浴を用いてＧＩ材も製造し、耐剥離性を
調べたが、その評価は良好であった。

Ａｌ２Ｏ，１６重量％の亜鉛浴を用いて耐剥離性の良好
なＧＩ材が製造できることはよく知られているが今回も
それを確認できた。

［発明の効果］ 本発明は上記実施例からも明かなどとく、鋼中に０．０
１〜０．３０重量％のＮｉを添加することにより、０．
１４重量％以上のＡｊ２を含有する溶融亜鉛めっき浴に
おいても合金化加熱工程の効率を低下させることなく、
優れた耐剥離性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融亜鉛めっき洛中のＡＩ２濃度と、めっき中
Ｆｅ濃度が９重量％に達するに必要な合金化加熱処理時
間との関係を示す線図、第２図は溶融亜鉛めっき洛中の
Ａβ濃度と、加熱時間２０秒でめっき層中Ｆｅが９重量
％に達するのに必要な鋼板加熱温度との関係を示す線図
、第３図は各熱処理温度における、Ｎｉ添加量と、めっ
き層中Ｆｅが９重量％に達するのに必要な熱処理時間と
の関係を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃ：０．００５０重量％以下、 Ｓｉ：０．０４０重量％以下、 Ｐ：０．１５重量％以下、 ｓｏ１．Ａｌ：０．０１０〜０．１００重量％、 Ｎｉ：０．０１〜０．３０重量％ を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．００５〜０．１００重量％およびＮｂ：０．
   ００５〜０．１００重量％ から選択される少なくとも一種を合計で０．０１０〜０
   ．１００重量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物か
   らなることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造
   用母材冷延鋼板。 ２　溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融物亜鉛めっき鋼
   板を製造するに当り、連続焼鈍装置と、溶融亜鉛めっき
   浴に接触させる装置と、加熱合金化処理処理炉を有する
   一つの連続溶融亜鉛めっき装置を用いて、請求項１記載
   の母材冷延鋼板を用い、溶融亜鉛めっき浴中Ａｌ濃度を
   実質的に同一に保ちつつ、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金
   化溶融亜鉛めっき鋼板のいずれかを切替え製造すること
   を特徴とするめっき鋼板の製造方法。