JPH05263206A - 高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板

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JPH05263206A
JPH05263206A JP6261092A JP6261092A JPH05263206A JP H05263206 A JPH05263206 A JP H05263206A JP 6261092 A JP6261092 A JP 6261092A JP 6261092 A JP6261092 A JP 6261092A JP H05263206 A JPH05263206 A JP H05263206A
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JP
Japan
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steel sheet
layer
steel
galvanized steel
plating
Prior art date
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Pending
Application number
JP6261092A
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English (en)
Inventor
Nobukatsu Komatsu
延勝 小松
Takaharu Takahashi
隆治 高橋
Yoshitaka Kimura
義孝 木村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼
板に関するもので、特に亜鉛めっきの密着性を改善する
こと。 【構成】 鋼材(母材)の成分系及び重量濃度はC;
0.03〜0.20%,Si;0.3〜2.0%,M
n;0.5〜2.0%,P;0.03%以下,S;0.
01%以下,Ca;0.0003〜0.0060%,A
l;0.01〜0.10%,Cr;0/005〜0.0
15%から成る鋼材の表層にFe2 SiO4 ,SiO2
層0.001〜1μmを付与せしめ、Fe2 SiO4
SiO2 層の上部にFe層0.01〜1μmを付与せし
め、且つFe層の上部に亜鉛めっきを施した事を特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はめっき密着性の良好な高
Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する
もので、更に詳しくは、鋼中Si濃度が0.3%以上の
高Si含有鋼板に対して、亜鉛めっき外観の均一性、密
着性等を確保するための急速酸化による前焼鈍した後、
水素含有雰囲気中での焼鈍後溶融めっきする、特にめっ
き密着性の良好な高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板
にある。
【0002】
【従来の技術】従来、建材等での構造用部材として多様
される裸鋼材の高寿命化或いは意匠向上にあたっては、
一定の成形加工後に、めっきや塗装と言った何らかの後
処理が、需要家でなされていたが、工程省略による使用
鋼材の低コスト化から、供給鋼材の表面処理化が強く要
求される状況にある。このなかで最近では特に、高張力
鋼板の表面処理化要求が高まりつつある。この高張力鋼
板の防錆力向上を主目的とした表面処理方法としては、
生産性の点から容易に厚めっき化が可能なゼンジマー式
溶融亜鉛めっき法がある。このゼンジマー式溶融亜鉛め
っき法を用いて、酸素を含む酸化炉中で鋼板表面の圧延
油を除去し、適度な酸化膜を形成せしめた後、水素を含
む雰囲気中で還元焼鈍後、炉内で板温を調節し、めっき
する方法が既に特開昭55−122865号公報で知ら
れている。すなわち酸素を含まない無酸化炉方式では、
鋼表面の油を除去することが出来るが、酸化性雰囲気が
弱いため、酸化され易いSi,Mn,Alが表面に拡散
酸化されるため、これらの酸化物が鋼表面を形成する。
これらの酸化物は還元炉中では還元されずめっきの濡れ
不良、めっき密着不良の原因となる。そのために鋼板の
表面に酸化膜の厚み400〜10,000Åになるよう
に酸化した後、水素を含む雰囲気で焼鈍し、溶融めっき
するというものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は上記のように無酸化炉の空気比を高くして加熱し、
Fe酸化膜を生成した後、還元加熱すると、良好なめっ
き性が得られるという知見のみであって、実際の操業ラ
インにおけるラインスピード,炉温,ヒートサイクル等
が常に変化する連続ラインにおいては、一定の高空気比
においてもめっき性は安定せず、実用化には問題点があ
った。そこで、本発明は高生産性のラインにあって、従
来法とは異なる方法により、不めっきを伴うことなく、
安定した品位で均一外観の優れためっき密着性の良好な
高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板を得る方法を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決
し、その目的を達成するために、本発明の要旨とすると
ころは、鋼材(母材)の成分系及び重量濃度はC;0.
03〜0.20%,Si;0.3〜2.0%,Mn;
0.5〜3.0%,P;0.03%以下,S;0.01
%以下,Ca;0.0003〜0.0060%,Al;
0.01〜0.10%,Cr;0.005〜0.015
%から成る鋼材の表層にFe2 SiO4 ,SiO2
0.001〜1μmを付与せしめ、該Fe2 SiO4
SiO2 層の上部にFe層0.01〜1μmを付与せし
め、且つFe層の上部に亜鉛めっきを施した事を特徴と
する高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板である。以下本
発明を詳細に述べる。
【0005】本発明において、鋼中にSi濃度が0.3
%以上の高Si含有鋼の場合には、一般には難めっき材
と呼ばれ、鋼中のSi,Mn,Al,Pなどが、鋼板表
面の加熱によって、酸化物として鋼板表層に拡散される
ため、これら酸化物が濃化し、鋼表面を形成する。その
ため、これらの酸化物は、還元炉中でも還元されず、め
っきの濡れ性を阻害し、めっき密着性を悪くする。従っ
てこれら難めっき材を対象とした鋼材への溶融亜鉛めっ
きを高生産性のラインにおいて、不めっきのない、しか
も均一外観の優れためっきを可能としたことにある。そ
のための焼鈍条件として、めっき浴に浸漬する際に、め
っき性を阻害するFe,Si酸化膜が残存していないこ
とを示すものである。
【0006】図1は、本発明の鋼板を示す概要図であ
る。図1に示す(a)は亜鉛めっきを施す前の鋼材(母
材)である。この母材の成分系は表1に示す。本鋼材の
発明に必要な要件は、高防錆性である合金化溶融亜鉛め
っき鋼板において、経済性,点溶接性を損ねることな
く、自動車部材用熱延鋼板にとって重要になったバーリ
ング性と延性の向上を両立させた技術であり、本発明者
は鋭意検討の結果本発明に至らしめた。
【0007】
【表1】
【0008】以下本発明の各構成要件の限定理由につい
て詳述する。Cは強度確保のために必要であり、最小限
0.03%必要である。しかし、0.20%を超えると
点溶接性が劣化する。そのためCは0.03〜0.20
%とした。Siは本発明において最も重要な元素であ
る。本発明においては、延性とバーリング性の向上を意
図している。本発明において克服したのは、後で述べる
熱延条件との組合せにより組織を最適化すると共にこの
Siの含有により延性とバーリング性の両者を向上させ
たことである。この現象を発揮するためには最小限Si
は0.3%以上必要である。上限は、めっき濡れ性、め
っき密着性、経済性、点溶接性を考慮し、2.0%まで
とした。Mnは、強度確保のために必要な元素であり0.
5 %以上の含有が必要である。上限は、強度安定性、経
済性、点溶接性などを総合的に判断し3.0 %とした。
【0009】Pは、点溶接性を低下させると共にAr3
変態点を上昇させる元素であるために徹底的にその含有
量を下げる必要があり、0.03%以下とした。好まし
くは、0.02%以下に下げた方が良い。さらにこれ
は、合金化処理を施す際にも有効である。また、Sは点
溶接性,バーリング性の観点よりこれまた徹底的に下げ
る必要があり0.01%以下にする必要がある。好まし
くは0.005%以下に下げた方が良い。さらに硫化物
系介在物の形態制御のためにCaを添加する。0.00
03%未満の添加では形態制御の効果はなく0.006
%を超える添加は形態制御の効果が飽和するだけでな
く、逆にCa系の介在物が増加するために悪影響がでる
ので上限をここに定めた。Alは、脱酸剤として必要で
ある。0.01%未満ではその効果がなく0.10%を
超えるとアルミナ系介在物が増加し、鋼の延性を劣化さ
せる。Crは強度確保のために必要な元素であり、0.
005%以上必要である。上限は加工性、経済性を考慮
して0.015%までとした。
【0010】本発明が意図する製品段階の組織は、Si
を含有することにより延性が向上するベイナイトと場合
によっては熱延急冷中に生成する粒界の角ばったフェラ
イトからなる。鋼材の厚みは(母材)用途に応じて、
0.1〜6.0mmが一般的である。図1に示す(b)
は、鋼材(母材)(a)の表層部に0.001〜1μm
の厚さを持つFe2 SiO4 とSiO2 との混合層であ
る。(c)はFe2 SiO4 とSiO2 との混合層
(b)の表層部に0.01〜1μmの厚さを持つFe層
である。
【0011】図2は本発明に係る設備概略図であって、
冷間圧延後の鋼帯1を予熱炉2で予め加熱した後、鋼板
に対して垂直に火炎を噴射するバーナーを用いた加熱炉
3で鋼帯の表面生成酸化膜量を1000Åを超えない範
囲で制御しながら、加熱した後、次の還元帯である均熱
炉4及び焼鈍炉5に入る前に、加熱炉での、表面生成酸
化膜量を酸化膜厚計6を用いて実測し、この実測値に基
づいて、前記還元能力をヒートサイクル、ラインスピー
ド、還元帯水素濃度を用いて計算し、最適範囲(S領
域)になるように焼鈍炉5で還元をし、更に、入側酸化
膜厚を酸化膜厚計9による実測値を用いて、学習計算さ
せる。すなわち、前述の計算に基づいた値によって、入
側計算酸化膜厚+a(Å)≦還元能力(Å)≦入側計算
酸化膜厚+b×(酸化膜厚)2(Å)を満足すべき焼鈍条
件を制御するものである。Siの係数値等は計算機内に
鋼種ごとに計算を記憶させるものであるが、計算モデル
について、メインテナンスフリーとするために、学習計
算を行わせることが必要である。この学習計算は入側酸
化膜厚について酸化膜厚計の実測値を用いて、係数値等
は絶えず学習を行うことによって、精度アップを図って
いる。これによって計算によるフイード、フォワードの
制御精度を高めるものである。引続き徐冷帯7および急
冷帯8にて、800〜820℃の鋼帯温度を450〜5
00℃に急冷する。その後の鋼帯は、ホットブライド
ル、スナウトを経て、還元雰囲気状態で亜鉛浴10に浸
漬され、ワイピング装置で付着量が調整され、溶融亜鉛
めっき鋼板が得られる。
【0012】以上のことを模式的に説明したものが、図
1に示す模式図である。すなわち、図3は酸化、還元バ
ランスを時間の変化として表したもので、鉄酸化膜厚は
酸化帯において増加し、その後還元帯で、酸化膜は還元
され、t1 後にFeO還元は完了し、引続きSi濃化が
開始されt−t1 時間内でSiの濃化が進むと共に、還
元能力の許容範囲まで還元が行われる状態を示してい
る。また図4は酸化、還元バランスの軌跡を模式的に示
したもので、酸化・還元過程は亜鉛浴中に入る際、未
だ酸化膜が残っているため、合金化特性は不良状態を示
す。次に酸化・還元過程は鉄酸化膜が残存する限界を
示す。さらに酸化・還元過程は本発明に係るもので、
適正操業範囲に属する。またはSiの表面濃化の限界
点を示し、Si原子が純鉄層(酸化膜が還元された後の
鉄の層)の表層まで到達していない状態であり、は亜
鉛浴に入り合金化する際、SiOx皮膜が表面にあり、
鋼板と浴との反応を阻害するため、めっき密着性は不良
の結果を生ずる。従って,,は従来における酸化
・還元過程を経るものであり、本発明は及びに該当
するも、は本発明の限界点に当たる。
【0013】Fe2 SiO4 とSiO2 の混合層の厚み
は焼鈍前の厚みが0.001μmであり、これ以下には
成り得ない。また、1μmを越えるとこの部分からの剥
離が生じるので、これ以下に抑える必要がある。Fe層
の厚みはめっき密着性の確保の観点から、0.01μm
以上必要である。また1μmを越えると脆いFe−Zn
合金が生成し加工性が劣化するので、これ以下に抑える
必要がある。図1に示す(d)はFe層(c)の表層部
に3〜50μmの厚さを持つ亜鉛めっき層である。表2
に第2の発明である亜鉛めっきの成分を示す。この亜鉛
めっき鋼板は耐食性に優れ、建材、家電関係に主に用い
られる。
【0014】Pbは0.02%を越えると界面部が経時
剥離を引きおこすので、これ以下に抑える必要がある。
Sbはスパングル模様の核となるもので、最適なスパン
グル模様を生成する条件は0.10%以上でかつ0.3
0%以下である。これをはずすと生成しない。表3に第
3の発明である亜鉛めっきの成分を示す。この亜鉛めっ
き鋼板も主として、建材、家電関係に用いられる。Al
は0.05%未満であると、めっき界面に脆いFe−Z
n層が生成し、めっき密着性を損なう。0.35%を越
えると外観が損なわれるため、これ以下に抑える必要が
ある。Pbはスパングル模様の核となるもので、最適な
スパングル模様を生成する条件は0.10%以上でかつ
0.30%以下である。これをはずすと生成しない。
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【発明の効果】本発明において鋼中にSi濃度が0.3
%以上の高Si含有鋼の場合には、従来は表層部にFe
2 SiO4 ・SiO2 混合層が生じ密着性の良好な亜鉛
めっき鋼板が出来なかった課題を解決し、表層部にFe
層を生成させる事により、めっき密着性を改善すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼板を示す概要図、
【図2】本発明に係る設備概略図、
【図3】酸化、還元バランスを時間の変化として模式的
に示した図、
【図4】酸化、還元バランスの軌跡を模式的に示した図
である。
【符号の説明】
1 鋼帯 2 予熱炉 3 加熱炉 4 均熱炉 5 焼鈍炉 6,9 酸化膜厚計 7 徐冷帯 8 急冷帯 10 亜鉛浴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼材(母材)の成分系及び重量濃度は
    C;0.03〜0.20%,Si;0.3〜2.0%,
    Mn;0.5〜3.0%,P;0.03%以下,S;
    0.01%以下,Ca;0.0003〜0.0060
    %,Al;0.01〜0.10%,Cr;0.005〜
    0.015%から成る鋼材の表層にFe2 SiO4 ,S
    iO2 層0.001〜1μmを付与せしめ、該Fe2
    iO4 ,SiO2 層の上部にFe層0.01〜1μmを
    付与せしめ、且つFe層の上部に亜鉛めっきを施した事
    を特徴とする高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 亜鉛めっきの成分系及び重量濃度はA
    l;0.05〜0.35%,Pb;0.020%以下,
    Sb;0.10〜0.30%,残部はZnである事を特
    徴とする請求項1記載の高Si含有量高張力亜鉛めっき
    鋼板。
  3. 【請求項3】 亜鉛めっきの成分系及び重量濃度はA
    l;0.05〜0.35%,Pb;0.10〜0.30
    %,残部はZnである事を特徴とする請求項1記載の高
    Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板。
JP6261092A 1992-03-18 1992-03-18 高Si含有量高張力亜鉛めっき鋼板 Pending JPH05263206A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016031556A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 株式会社神戸製鋼所 溶融亜鉛めっき用または合金化溶融亜鉛めっき用原板、およびその製造方法、並びに溶融亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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WO2016031556A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 株式会社神戸製鋼所 溶融亜鉛めっき用または合金化溶融亜鉛めっき用原板、およびその製造方法、並びに溶融亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板
JP2016050356A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社神戸製鋼所 溶融亜鉛めっき用または合金化溶融亜鉛めっき用原板、およびその製造方法、並びに溶融亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板
US10597764B2 (en) 2014-08-29 2020-03-24 Kobe Steel, Ltd. Substrate for hot-dip galvanizing or hot-dip galvannealing, production method therefor, and hot-dip galvanized steel sheet or hot-dip galvannealed steel sheet

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Effective date: 19970114