JPH0559513A - 耐パウダリング性めつき鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工時の耐パウダリング性およびスポット溶
接性の双方に優れた合金化処理めっき層を備えた高張力
鋼板を提供することである。 【構成】 高張力鋼板の表面上にあらかじめめっき目付
量0.1 〜5.0g/m² のNi−B フラッシュめっき層を設け、
さらにその上に溶融亜鉛めっきを施した後にこれを熱処
理し、Al:0.05 〜0.3 ％、Pb:0.2％以下を含有し、合金
化Znめっき層中に、ζ相を含有するFe:7〜15％の合金化
層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用鋼板、家電用
鋼板、あるいは建材用鋼板として特に優れた特性を有す
る、加工時の耐パウダリング性およびスポット溶接性の
双方に優れためっき鋼板の製造法に関する。以下、自動
車用鋼板を例にとって本発明を説明する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車メーカでは車体軽量化の要
望が大きい。これに対応すべく、鋼板の高張力化が進ん
でいる。鋼板を高張力化するには、一般に鋼板にSi、M
n、P 等の元素を微量添加する方法が取られるが、Si、M
n、P 等の添加にともなって、鋼板の焼鈍過程でSi、M
n、P が優先的に鋼板表面に濃化して酸化物となるた
め、溶融Znめっき時にハジキ、つまり不めっき部分が発
生する。さらに、このようなハジキを焼鈍炉雰囲気を非
酸化性とする等の手段で改善したとしても、めっき後の
合金化過程において鋼表面に存在するSi、Mn、P の影響
により合金化速度が低下する。したがって、目的とする
合金化度 (Fe％) の合金化めっき層を得るためには、合
金化処理温度をかなり高くする必要がある。

【０００３】また、特公昭61−9386号公報および特開昭
58−120771号公報に開示されているように、鋼板表面に
溶融めっきに先立ってNiフラッシュめっきを適用し、溶
融めっき後の合金化を促進する方法もあるが、これはス
ポット溶接性の改善効果はない。通常「Niフラッシュめ
っき」は、電気めっき、化学めっき等により行われる。

【０００４】このように従来技術においても幾つかの提
案はされていたが、いずれも耐パウダリング性、スポッ
ト溶接性の双方を同時に満足することはなかった。例え
ばSi、Mn、Ｐの優先酸化を防止するため還元条件下で焼
鈍する方法では、プロセス上の制約により非酸化性炉内
雰囲気とすることによりカバーできる範囲に限界があ
る。また、合金化度を上げる方法では高合金化温度(550
℃超) となると、合金化処理後のめっき層が変化し、同
じ合金化度(Fe ％) でも耐パウダリング性が極端に低下
するため、好ましくない。

【０００５】Niフラッシュめっきを行う方法はNiの存在
により、鋼板表面でのFe−Al反応を抑制するため、Fe−
Znの合金化反応を促進する上では有効な方法ではある
が、前述のごとく溶接性改善と言う観点では全く効果が
認められない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、加工時の耐パウダリング性およびスポット溶接性の
双方に優れた合金化処理めっき層を備えた高張力鋼板の
製造法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決しようとする手段】本発明者らは、かかる
課題を解決すべく種々検討を重ねたところ、次のような
知見を得て、本発明を完成した。 (1) 低温での合金化が可能になるためZn−Fe二元合金の
ζ相の存在する合金化層が実現され、耐パウダリング性
が著しく改善される。 (2) Niフラッシュめっき層にＢを配合することによりス
ポット溶接時のナゲット部の焼入れ性が向上するため、
ナゲット硬度が上昇するのでスポット溶接性が改善され
る。

【０００８】よって、本発明の特徴とするところは、高
張力鋼板の表面上に設けためっき目付量0.1 〜5.0g/m²
のNi−B フラッシュめっき層を、溶融亜鉛めっきに先立
ち鋼板表面に形成することによりAl:0.05 〜0.3 ％、P
b:0.2％以下を含有し、ζ相が残存するFe:7〜15％の合
金化層を備えた、耐パウダリング性およびスポット溶接
性に優れた合金化めっき鋼板を製造する方法である。別
の面からは、本発明は、前記Ni−B フラッシュめっき層
およびZnめっき層を備えた高張力鋼板を材料温度550 ℃
以下で熱処理して前記合金化層を形成する合金化めっき
鋼板の製造法である。

【０００９】本発明の処理対象は特に制限ないが、いわ
ゆる難めっき材としての高張力鋼板について本発明を適
用する場合にすぐれた利益が得られる。好ましくは、そ
のような難めっき材としての高張力鋼はSi:0.2％以上、
Mn:0.20 ％以上、Ｐ:0.03 〜0.12％の少なくとも１の組
成条件を満足する。また、前記Ni−Ｂめっき層はＢ:0.0
1 〜10％含有するのが好ましい。

【００１０】

【作用】次に、本発明においてめっき層の構造を上述の
ように限定した理由を説明する。本発明の好適態様にお
いては、Si:0.2％以上、Mn:0.20 ％以上、そしてP:0.03
〜0.12％の少なくとも一つの条件を満足する高張力鋼板
を使用するが、これは鋼板の高張力化をはかるために必
要な限定であり、この範囲を外れる鋼組成の鋼板はTS≧
35 kgf/mm²を満足することができない。特に、P が0.12
％超となると、二次加工脆性が見られるとともにスポッ
ト溶接時のナゲット脆化を引き起こす。

【００１１】特にそれにのみ制限されるものではない
が、本発明が適用される高張力鋼板の一般的組成例は次
の通りである。 Ｃ:0.07 ％以下、 Si:0.2〜1.5 ％、 Mn:0.2〜2.2 ％、 Ｐ:0.03 〜0.12％、 Ｓ:0.01 ％以下、 Al:0.10 ％以下、 Fe: 残部 Ni−B フラッシュめっきは、溶融亜鉛めっきの濡れ性向
上および合金化速度の向上のために行われる。目付け量
が0.1 〜5 g/m²の範囲内のときに所期の作用が発揮され
る。しかし、5g/m² 超となってもこれ以上の改善はみら
れず、むしろコスト上昇を招くため、好ましくない。

【００１２】Ni−B のフラッシュめっき層は、好ましく
は、B:0.01〜10％含有する。これはスポット溶接性を改
善するためのものであるが、あまり過剰に加えると均一
なフラッシュめっきができなくなる。また、B の効果は
スポット溶接時、溶融金属中にB が固溶し、この固溶B
の作用によって焼き入れ性向上効果によりナゲット形成
時にナゲットの硬度が増大する。これによりナゲット剥
離が生じにくくなる。なお、Ni−Ｂフラッシュめっき処
理操作それ自体はすでに公知であって、例えば電気めっ
きまたは無電解めっきによって行うが、本発明にあって
もそれを利用すればよい。

【００１３】本発明においてはさらに溶融Znめっき層を
設けるが、このめっき層のAl含有量は0.05〜0.3 ％に制
限される。これは溶融Znめっき浴中の金属器具の溶損防
止のためにめっき浴に添加されるAlに由来する分と通常
合金化溶融Znめっきを行う際に合金化速度を制御するた
めに予め配合する分との合計量であって、0.05％未満で
あっては効果はない。一方、0.3 ％超では合金化速度が
著しく抑制され、通常の合金化溶融Znめっきも製造がで
きなくなる。また、Alと鋼板との不均一反応も発生し易
くなるため、合金化ムラも発生し易くなる。

【００１４】Pb:0.2％以下に制限するのは、GIスパング
ル製造浴との兼用を考えているからであり、浴流動性改
善に効果がある。しかし、0.2 ％超では耐食性が低下
し、特に塗装後耐食性の劣化が著しい。溶融Znめっき後
に合金化処理を行うが、これはFeの拡散を図るのであっ
て、そのためには550 ℃以下で行うが、この温度を超え
ると合金化処理後の耐パウダリング性が著しく低下す
る。

【００１５】本発明によれば、Si、Mn、P を添加するこ
とによって高張力化した鋼板は、Si、Mn、P の含有量が
高いために、かえってSi、Mn、P の選択酸化によって
Znの濡れ性が低下し、溶融Znをハジキ易くなる。Si、
Mn、P が合金化速度を低下させるため、現状使用されて
いるプロセスでは合金化度をFe:7〜15wt％にしようとし
た場合、合金化処理温度を材料温度で550 ℃超とする必
要がある。しかし、550 ℃超とすると、合金化後のζ相
の残存率が極端に低下し、Γ₁ 相またはΓ相の比率が高
くなるため、耐パウダリング性が劣化する。これはZn−
Fe二元系平衡状態図で、530 ℃超ではζ相が現れなくな
るためと考えられる。但し、実際の製造においては非平
衡状態での拡散となるため、530 ℃ではなく、550 ℃近
辺で相の存在状態が変化するものと考えられる。

【００１６】したがって、耐パウダリング性を改善する
ためには、合金化処理温度( 材料温度) を550 ℃以下に
下げることが好ましい。鋼板にNi−B フラッシュめっき
をすることにより、合金化速度が速くなるため、550 °
C 以下の処理で目的とする合金化度(Fe ％) の合金化溶
融Znめっき鋼板を得ることが可能となる。これはNiの存
在により、Feの拡散を抑制するFe−Al系合金の生成が抑
えられるためであると考えられる。さらに、Ni−Ｂフラ
ッシュめっき層の存在によって鋼板表裏のSi、Mn、P の
選択酸化も抑制され、Znの濡れ性を改善する効果も有す
る。

【００１７】合金化処理の処理時間は特に制限なく、一
般には10〜40秒程度で十分である。かくして、本発明に
かかる合金化溶融亜鉛めっき層は好ましくは、ζ層を１
〜50％ (体積％) 含有する。以上のように、本発明によ
れば、鋼板の高張力化に伴って発生する合金化溶融亜鉛
めっきの耐パウダリング性、スポット溶接性の問題を効
果的に解決することができる。次に、本発明をその実施
例によってさらに具体的に説明する。

【００１８】

【実施例１】炭素含有量をC:0.003 〜0.004 ％に調整し
た表１に示す鋼組成の鋼板に片面当り各目付量のNi−B
フラッシュめっきを行った後、目付量60 g/m² で溶融Zn
めっきを行い、各指示温度で合金化処理を30秒間行っ
た。得られた合金化めっき鋼板について、耐パウダリン
グ性、めっき濡れ性、引張強さ、遷移温度、およびスポ
ット溶接性の各特性を評価した。

【００１９】耐パウダリング性はブランク直径90 mm 、
ポンチ直径50 mm 、ブランクホルダー圧１トンの条件下
で絞り抜いた後、外壁をセロテープ剥離し剥離量を測定
して評価した。遷移温度は、脆性割れを発生する境界温
度を意味し、耐パウダリング性評価のときの条件と同じ
条件で絞り比1.8 の円筒を絞り成形した後、これを円錐
台に被せ、衝撃を加えて押し込んで脆性割れを調べる方
法により測定した。

【００２０】スポット溶接性は、先端直径5mm のCF型電
極を用い、10KAの電流値でダイレクトスポット溶接を実
施して評価した。そのときの条件は、加圧力200kg 、通
電時間10サイクル、保持時間５サイクル、50Hzであっ
た。溶接後、試験片を「ねじり」、そのときの表面の剥
離状況を観察して、ボタン抜け破断 (○) 、一部ナゲッ
ト剥離 (△) 、そして全面ナゲット剥離 (×) の三段階
でスポット溶接性を評価した。結果は同じく表１にまと
めて示す。

【００２１】実施例２ 本例では、鋼組成(C:0.003％、Si:0.25 ％、Mn:0.21
％、P: 0.05 ％) を有する鋼板を使用し、Niフラッシュ
めっきを目付量2g/m² で施し、次いで表２に示すめっき
浴１およびめっき浴２のめっき浴を使用して、溶融Znめ
っきを60 g/m² 施してから530 °C の材料温度で合金化
処理を行った。合金化度はFe:9.5％となるように調整し
た。

【００２２】合金化処理後、りん酸亜鉛処理を行い、カ
チオン電着塗装を20μm だけ施し、その後、塗装面にク
ロスカットを入れて、SST 試験を24 hr 行った。試験終
了後、表面のクロスカット部をセロテープで剥離させ、
塗膜の剥離幅を測定した。めっき浴１では最大剥離幅５
mm、めっき浴２では25mmであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、特にSi、Mn、Ｐを配合
することで高張力化した鋼板に対しても効果的な溶融亜
鉛めっきを行うことができ、合金化処理後の耐パウダリ
ング性、スポット溶接性の双方にすぐれた特性を発揮で
き、かくして得られた合金化めっき鋼板は特に軽量化を
実現する自動車用鋼板として有用である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高張力鋼板を母材とした合金化溶融亜鉛
   めっき鋼板を製造するにあたり、高張力鋼板の表面に目
   付量 0.1〜5.0 g/m²のNi−Ｂフラッシュめっき層を形成
   した後に、この鋼板を溶融亜鉛めっきし、引きつづきこ
   れを熱処理して鋼板からFeを拡散させることによりAl:
   0.05〜0.3 ％、Pb:0.2％以下、Fe:7〜15％を含有する合
   金めっき層を形成することを特徴とする高張力鋼板の合
   金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造法。
2. 【請求項２】 前記高張力鋼板が重量％で、Si:0.2％以
   上、Mn:0.20 ％以上、そしてP:0.03〜0.12％の少なくと
   も一つの条件を満足する鋼組成を有する請求項１記載の
   合金化めっき鋼板の製造法。
3. 【請求項３】 Ni−B フラッシュめっき層がB:0.01〜10
   ％を含有することを特徴とする請求項１または２記載の
   合金化めっき鋼板の製造法。
4. 【請求項４】 前記Ni−B フラッシュめっき層およびZn
   めっき層を備えた高張力鋼板を材料温度550 ℃以下で熱
   処理して前記合金化層を形成する請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の合金化めっき鋼板の製造法。