JPH06235076A - 高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板およびその
製造方法の提供。 【構成】Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ａｌ，Ｂ，Ｔｉ，Ｎｂ，
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏを特定した冷延鋼板において、
付着量が金属Ｃｒ換算で４０〜２００ｍｇ／ｍ^２でかつ
アルカリ溶出性Ｃｒ分が５ｍｇ／ｍ^２以下であるクロメ
ート処理層を形成したのち、その上層に無機潤滑粒子お
よび／または有機潤滑粒子をそれぞれ０．０５〜３０ｗ
ｔ％、０．０５〜２０ｗｔ％、合計で０．０５〜４０ｗ
ｔ％含有する防錆油層を付着量が０．１〜５．０ｇ／ｍ
^２となるように塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス、張り出し絞り
成形等に適し、かつ塗装後耐食性を要求される自動車外
板などの使途に有用な引っ張り強度３５〜７０kgf/mm²
クラスの高耐食性、高加工性冷延鋼板およびその製造法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形性の良好な高張力冷延鋼板と
して、Ｃ量を０．０２％以下の極低Ｃ領域とし、ＣやＮ
をＴｉやＮｂで固定した鋼にＳｉ、Ｍｎ、Ｐを強化した
成分系が知られている（例えば特公昭６１−９３６８号
参照）。一方、これらの高張力鋼板の耐食性を向上させ
るためにさらにＰの増量もしくはＣｕの添加により対応
する試みもなされている（例えば特開平３−１５０３１
５号参照）。

【０００３】しかしながら、前記高張力鋼板においては
合金成分の増加に伴って従来鋼に比較してめっき密着性
の低下あるいは化成処理性の劣化が大きく、塗装後の耐
食性を十分確保することができないとの新しい問題も生
じていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術で製造さ
れた鋼板は、耐食性の点でＴＳ＝３０kgf/mm² クラスの
軟鋼板に比べ優れており、また加工性の点でも同等であ
った。

【０００５】しかしながら、耐食性に関しては溶融亜鉛
めっき等のめっき鋼板に比べると劣ることと、さらに合
金元素が多量に添加されているため、特に溶融亜鉛めっ
きを施す場合めっき不良を生じ易く、これを補うために
はめっき前処理が必要とされ、高張力鋼の製造コストを
上昇させる原因となっていた。

【０００６】さらに、めっきを施さずに使用する場合、
塗装前処理の化成処理工程でむらを発生し、塗装後外観
が著しく劣るとの重大な欠点もあった。

【０００７】したがって、本発明は、上述した従来技術
の欠点を解消し、高耐食性で、加工性のよい高張力冷延
鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは極低Ｃ鋼に
ＴｉまたはＮｂを添加する成分系にＳｉ、Ｍｎなどを添
加して高強度化しつつ加工性低下を最小限に抑制し得る
こと、およびこれら合金元素のうちＣｕ、Ｐ、Ｃｒ、Ｍ
ｏを５×Ｃｕ＋１０×Ｐ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ≧１．５の関
係式を満足する範囲で添加することによって通常の亜鉛
めっきを施すことなく十分な裸耐食性および塗装後耐食
性が得られることを見出した。

【０００９】またさらに、高強度化に伴う加工性の低下
を補うのに粉末状潤滑剤を含む防錆油を塗布することが
有効で、かつ加工後の塗装工程での塗装性を確保するた
め、防錆油を塗装する前に、アルカリ可溶性のクロムが
５mg/m² 以下となるクロメート層を形成させることが有
効であることを見出した。

【００１０】本発明は上記の知見に基づきなされたもの
である。すなわち、本発明の第１の態様によれば、Ｃ：
０．０１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．５ｗｔ％以下、Ｍ
ｎ：０．１０〜２．０ｗｔ％、Ｐ：０．０３〜０．１５
ｗｔ％、Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｂ：０．
０００３〜０．００５０ｗｔ％、Ｔｉおよび／またはＮ
ｂ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｃｕ：０．１〜０．５
ｗｔ％、Ｎｉ：０．０５〜０．５ｗｔ％を含有し、好ま
しくはさらに、Ｃｒ：２．５ｗｔ％以下および／または
Ｍｏ：１．０ｗｔ％以下を含有し、残部鉄および不可避
的不純物よりなり、かつ、５×Ｃｕ＋１０×Ｐ＋Ｃｒ＋
２×Ｍｏ≧１．５を満足する組成の鋼板の表面に、付着
量が金属Ｃｒ換算で４０〜２００mg/m ² でかつアルカリ
溶出性Ｃｒ分が５mg/m² 以下であるクロメート処理層
と、その上層に付着量が０．１〜５．０g/m²でかつ無機
潤滑粒子および／または有機潤滑粒子をそれぞれ０．０
５〜３０ｗｔ％、０．０５〜２０ｗｔ％、合計で０．０
５〜４０ｗｔ％含有する防錆油層を形成してなる、高耐
食性、高加工性高張力冷延鋼板が提供される。

【００１１】ここで、クロメート処理層が電解型クロメ
ート処理層または塗布型クロメート処理層であるのが好
ましい。さらに、前記無機潤滑粒子が平均粒径５０μｍ
以下の二硫化モリブデンおよび／または窒化ホウ素粉末
であり、また前記有機潤滑粒子が平均粒径５０μｍ以下
でかつ融点が６０℃以上のワックスであるのが好まし
い。

【００１２】本発明の第２の態様によれば、上記組成の
鋼板に付着量が金属Ｃｒ換算で４０〜２００mg/m² でか
つアルカリ溶出性Ｃｒ分が５mg/m² 以下であるクロメー
ト処理層を形成したのち、その上層に無機潤滑粒子およ
び／または有機潤滑粒子をそれぞれ０．０５〜３０ｗｔ
％、０．０５〜２０ｗｔ％、合計で０．０５〜４０ｗｔ
％含有する防錆油層を付着量が０．１〜５．０g/m²とな
るように塗布することを特徴とする、高耐食性、高加工
性高張力冷延鋼板の製造方法が提供される。

【００１３】ここで、前記クロメート処理層の形成が、
電解型クロメート処理とそれに引き続く８０〜２５０℃
の乾燥によるものであるのが好ましく、あるいは塗布型
クロメート処理とそれに引き続く１００〜２５０℃の乾
燥とさらにクロメート安定化処理によるものであるのが
好ましい。

【００１４】

【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
における鋼中化学成分の限定範囲についてまず説明す
る。 〔Ｃ〕Ｃは強度を上昇させるために有効な元素である
が、ｒ値や伸び（Ｅｌ）などの加工性を著しく劣化させ
るので、その上限を０．０１５％とするが、好ましくは
０．００５％が望ましい。

【００１５】〔Ｓｉ、Ｍｎ〕これらの元素は鋼の高強度
化のために重要な元素であり、それぞれ１．５、２．０
％までの添加が可能であるが、これ以上の添加は加工性
を著しく劣化させる。また、Ｍｎは鋼中ＳをＭｎＳとし
て固定し熱間圧延時の割れを防止するのに必須な元素で
あり、０．１０％以上の添加が必要である。

【００１６】〔Ａｌ〕Ａｌは脱酸材として最低でも０．
００５％の添加が必要である。一方、０．１０％を超え
るとその効果は飽和する。

【００１７】〔Ｂ〕Ｂは２次加工脆性を防止するのに有
効な元素であり、最低でも０．０００３％必要である。
一方、０．００５０％を超えると加工性が劣化するので
好ましくない。

【００１８】〔Ｔｉ、Ｎｂ〕ＴｉやＮｂはＣまたはＮを
固定・析出させ、加工性を向上させるのに必要な元素で
ある。これらは単独もしくは複合のいずれでも加工性向
上に有効であり、その下限は合計で０．０１０％とす
る。下限未満では、その効果は小さい。上限について
は、加工性向上の効果が飽和するとともに連続鋳造時の
ノズル詰まりを防止するため０．１０％とする。

【００１９】〔Ｃｕ〕Ｃｕは強度の向上と耐食性向上に
有効であるが、０．１ｗｔ％未満ではその効果が十分で
なく、０．５ｗｔ％超では熱間割れを生じる危険性があ
るため、０．１〜０．５ｗｔ％の範囲に限定した。

【００２０】〔Ｐ〕上述したＣｕと同様のはたらきをす
る元素であるが、その効果を十分に発揮させるために、
０．０３％以上添加する必要がある。一方、過度の添加
は鋼の加工性や２次加工脆性を劣化させるため、上限を
０．１５％とする。

【００２１】〔Ｃｒ、Ｍｏ〕十分な耐食性をめっきを施
さずとも得るために、Ｃｒ２．５％以下、Ｍｏ１．０％
以下の範囲で添加できる。これらの上限を超えると、そ
の効果が飽和するとともにコストアップの要因となる。

【００２２】〔Ｎｉ〕Ｎｉは強度を加工性の劣化なしに
上昇させるために有効であるばかりでなく、Ｃｕ添加に
起因する表面の欠陥を防止するのに必須な元素であり、
０．０５％以上の添加が必要である。一方、０．５％を
超えるとその効果が飽和する。

【００２３】また、めっきを施さず十分な塗装後耐食性
を得るためには、 ５×Ｃｕ＋１０×Ｐ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ≧１．５ の関係式（ｗｔ％）を満足する範囲で上記合金元素を含
有する必要があり、それ以下の含有量では十分な耐食性
が得られない。

【００２４】これらの組成の冷延鋼板は溶鋼から連続鋳
造法によりスラブとし、熱間圧延、冷間圧延後焼鈍され
た後、クロメート処理および防錆油コーティングが施さ
れる。焼鈍までの工程は特に限定する必要はなく、箱焼
鈍、連続焼鈍のいずれの工程においても製造できる。

【００２５】次に、該鋼板上に形成されるクロメート層
および防錆油層の作用について述べる。

【００２６】クロメート層は、該鋼板と樹脂層の密着性
を確保しかつ耐食性を向上させる効果があるが、金属ク
ロム換算で４０mg/m² 未満の付着量ではその効果が十分
でなく、２００mg/m² を超える付着量ではそれらの効果
が飽和し経済的でないので４０〜２００mg/m² の範囲に
限定した。

【００２７】また、該クロム層中のアルカリ溶出性クロ
ムが５mg/m² を超えると、塗装前処理である化成処理液
へのクロム溶出によって化成処理液を劣化させる危険性
があるため、アルカリ溶出性クロムを５mg/m² 以下に限
定した。

【００２８】アルカリ溶出性クロムを上記範囲内とする
ためには、電解クロメート処理の場合はそれに引き続き
８０〜２５０℃の乾燥によるのが良く、塗布型クロメー
ト処理の場合はそれに引き続き１００〜２５０℃の乾燥
とその後のクロメート安定化処理によるのがよい。それ
ぞれの乾燥を下限温度以上とするは、クロメート皮膜中
のＣｒ⁶⁺をＣｒ³⁺に還元し固定するために必要だからで
あり、上限温度以下とするのは、それを超えてもクロム
固定率の向上に寄与せず、エネルギー的に不利となるか
らである。

【００２９】塗布型クロメート処理の乾燥後の安定化処
理としては例えばＨ₂ Ｏ₂ 水溶液やエタノール水溶液に
よる洗浄が挙げられるが、それらに限定するものではな
い。

【００３０】本発明において、クロメート皮膜上の第２
層は基油に無機潤滑粒子および／または有機潤滑粒子を
含む防錆油層である。

【００３１】無機潤滑粒子としては例えば二硫化モリブ
デン、窒化ホウ素粉末の１種または２種の混合物が用い
られる。

【００３２】これらの潤滑粒子はあまり過少では潤滑効
果が少なく過剰では油の粘度を上げ塗布作業に不都合を
生じるため０．０５〜３０ｗｔ％に限定した。

【００３３】また平均粒径が５０μｍを超える粒子では
分散性が悪く塗油後の均一性が低下し、加工性を低下さ
せるため平均粒径５０μｍ以下に限定した。

【００３４】有機潤滑粒子は、合成ワックス、天然ワッ
クスいずれを用いても良いが、融点６０℃未満のワック
スでは極圧状態での粘性が小さくなり過ぎて潤滑効果が
充分でないため融点６０℃以上に限定した。

【００３５】また添加量および平均粒径は前記無機潤滑
粒子と同様な理由によりそれぞれ０．０５〜２０ｗｔ
％、平均粒径５０μｍ以下に限定した。

【００３６】なお無機潤滑粒子と有機潤滑粒子を併用す
る場合は、添加量の限界４０ｗｔ％までに上昇するが、
それ以上では塗布作業に不都合を生じるため、０．０５
〜４０ｗｔ％までに限定した。

【００３７】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 （実施例）まず表１に示す化学成分の鋼を連続鋳造法に
てスラブとし、熱間圧延、冷間圧延ならびに８００℃×
４０秒の連続焼鈍法により０．８ｍｍ厚の冷延鋼板を得
た。該鋼板から１５０×２２０ｍｍのサンプル板を切り
出し、アルカリ脱脂、水洗乾燥→ロールコーターによる
塗布型クロメート塗布・乾燥→防錆油塗布（浸漬法）の
一連の処理を行ない、試料を作製した。

【００３８】表２には該鋼板試料の機械的性質、表３に
はクロメート処理条件およびクロメート安定化処理条
件、表４には防錆油、組成および塗布量をそれぞれ示し
た。使用したクロメート、無機潤滑剤、有機潤滑剤およ
び防錆油は以下の通りである。

【００３９】（クロメート） 電解クロメート：電解クロメート処理はすべて電解処理
後水洗乾燥する。 液組成：ＣｒＯ₃ ３０g/L 、Ｎａ₂ ＳｉＦ₆ １g/L 電解条件：電流密度 ５A/dm² 、電解時間 ８秒（ ４０mg/m² ）電解１ （ ）内目標 １０A/dm² 、 ８秒（ ８０mg/m² ）電解２ 目付着量 １０A/dm² 、 １２秒（１２０mg/m² ）電解３ １０A/dm² 、 １６秒（１６０mg/m² ）電解４ 塗布型クロメートＡ：シリカ無添加 ４５１３Ｈ（日本
パーカーライジング社製） 塗布型クロメートＢ：シリカ添加 コスマー１５０（関
西ペイント社製）

【００４０】（防錆油）基油は市販の防錆油である杉村
化学製プレトンＲ３０３Ｐおよび出光興産社製オイルコ
ートＺ５を用い、それぞれに無機潤滑粉および／または
有機潤滑粉を添加混合し、表４の割合に調合した油を浸
漬法により鋼板表面に塗布した。塗布量は塗布後の板の
重量とその板を脱脂、洗浄、乾燥した後の重量差から測
定した。

【００４１】また潤滑粉の粉砕、攪拌、混合は基油とと
もにボールミルで攪拌することによって行った。粒度の
測定は混合後の油を直接光学顕微鏡で観察する方法と光
散乱法によって測定した。

【００４２】なお表４に示すワックスは以下のものを用
いた ワックス１ サンノプコ社製 ＳＮワックスＳＳ−
ＳＦ ワックス２ サンノプコ社製 ＳＬ５０６ ワックス３ 安原油脂工業社製 アローワックス ワックス４ 同上ワックスの攪拌、粉砕時間を短くした
もの ワックス５ 日本石油社製 ＰＯワックスＨ−１
０（融点６７℃）

【００４３】（加工性の評価）該鋼板の加工性は、ポン
チ径３３ｍｍφの円筒絞り試験による限界絞り比で評価
した。

【００４４】（裸耐食性の評価）裸耐食性は製造された
鋼板を７０×１５０ｍｍに切断した各３枚を脱脂・洗浄
・乾燥した後、塩水噴霧試験（５％ＮａＣｌ、３５℃、
１０００時間）を行ない、試験片表面の最大侵食深さを
測定して評価した。 ◎：最大侵食深さで０．０５ｍｍ以下 ○：０．０５〜０．１ｍｍ △：０．１〜０．５ｍｍ ×：０．５ｍｍ以上

【００４５】（塗装性および塗装後耐食性）塗装性は該
鋼板７０×１５０ｍｍ各１０枚を脱脂、表面調整、化成
処理の標準条件での前処理を行なった後、日本ペイント
社製パワートップＵ−６００を塗装電圧２００Ｖで２０
μｍ電着塗装して外観を目視判定した。 脱脂液（日本パーカライジング社製 ＦＣ４４６０） 表面調整液（日本パーカライジング社製 ＰＬ４０４
０） 化成処理液（日本パーカライジング社製 ＰＢＬ３０２
０） また、上記塗装鋼板５枚にカッターナイフを用いてクロ
スカットを入れた後複合サイクル腐食試験を行なった
後、クロスカット部の塗膜ふくれ幅および最大侵食深さ
を測定して評価した。 腐食試験サイクル：塩水噴霧（５％ＮａＣｌ、３５℃、
６ｈｒ）→５０℃、２ｈｒ乾燥→ＲＨ９５％、５０℃、
１５ｈｒ（湿潤雰囲気）→自然乾燥１ｈｒ、本サイクル
を３０サイクル行なった。

【００４６】なおアルカリ可溶性クロムの測定は、アル
カリ脱脂液（ＦＣ４４６０）６０℃中にクロメート処理
後の試験片を５分間浸漬し、その前後のＣｒ付着量を蛍
光Ｘ線分析で測定して求めた。 ○：最大ふくれ幅１ｍｍ未満 △：１〜３ｍｍ ×：３ｍｍ以上 ◎：最大侵食深さ０．０５ｍｍ未満 ○：０．０５〜０．１ｍｍ △：０．１〜０．３ｍｍ ×：３ｍｍ以上 これらの評価試験結果を表５に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】

【表５】

【００５２】

【表６】

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】

【表９】

【００５６】

【表１０】

【００５７】

【表１１】

【００５８】表１〜５の結果から明らかなように、本発
明鋼はいずれも優れた機械的性質、加工性、耐食性、塗
装性を示す。これに対して比較例Ａ１３，Ｂ９はクロメ
ート付着量不足のため充分な耐食性塗装性が得られてい
ない。

【００５９】比較例Ａ１４〜Ａ１７は防錆油中の潤滑剤
が不足のため充分な加工性が得られていない。比較例Ｂ
８潤滑剤不足のため充分な加工性が得られず、かつクロ
メート層中のアルカリ可溶性クロムが多いため塗装性が
劣化している。比較例Ｂ１０〜Ｂ１６は潤滑剤が過剰ま
たは過大であるため均一塗布が出来ずまた加工中の脱落
等のため充分な加工性が得られず、かつ塗装前処理でも
均一にならないための塗装性も劣化している。比較例Ｂ
１７はワックスの融点が低いため充分な加工性が得られ
ない。

【００６０】比較例Ｃ１〜Ｆ３は化学成分はずれのため
充分な機械的性質が得られていないが、クロメート、樹
脂処理を施しても充分な加工性、耐食性、塗装性は得ら
れていない。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工性、耐食性に優れた高張力鋼板を簡便なクロメート
処理＋塗油処理によって製造できるため、より低コスト
で優れた材料を供給できる効果が有る。

【００６２】また従来、耐食性向上のために施すめっき
は鋼板のリサイクルを難しくする問題を有していたが、
本発明のようなクロメート＋塗油処理ではリサイクル性
を全く損なわないためリサイクルを促進する効果も有
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋 口 耕 一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 松 岡 才 二 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 坂 田 敬 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ：０．０１５ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．５ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．１０〜２．０ｗｔ％、 Ｐ：０．０３〜０．１５ｗｔ％、 Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％、 Ｂ：０．０００３〜０．００５０ｗｔ％、 Ｔｉおよび／またはＮｂ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、 Ｃｕ：０．１〜０．５ｗｔ％、 Ｎｉ：０．０５〜０．５ｗｔ％、 残部鉄および不可避的不純物よりなり、かつ、 ５×Ｃｕ＋１０×Ｐ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ≧１．５ を満足する組成の鋼板の表面に、付着量が金属Ｃｒ換算
   で４０〜２００mg/m²でかつアルカリ溶出性Ｃｒ分が５m
   g/m² 以下であるクロメート処理層と、その上層に付着
   量が０．１〜５．０g/m²でかつ無機潤滑粒子および／ま
   たは有機潤滑粒子をそれぞれ０．０５〜３０ｗｔ％、
   ０．０５〜２０ｗｔ％、合計で０．０５〜４０ｗｔ％含
   有する防錆油層を形成してなる、高耐食性、高加工性高
   張力冷延鋼板。
2. 【請求項２】鋼中成分として、さらに、２．５ｗｔ％以
   下のＣｒおよび／または１．０ｗｔ％以下のＭｏを含有
   する請求項１に記載の高耐食性、高加工性高張力冷延鋼
   板。
3. 【請求項３】クロメート処理層が電解型クロメート処理
   層または塗布型クロメート処理層である請求項１または
   ２に記載の高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板。
4. 【請求項４】前記無機潤滑粒子が平均粒径５０μｍ以下
   の二硫化モリブデンおよび／または窒化ホウ素粉末であ
   る請求項１〜３のいずれかに記載の高耐食性、高加工性
   高張力冷延鋼板。
5. 【請求項５】前記有機潤滑粒子が平均粒径５０μｍ以下
   でかつ融点が６０℃以上のワックスである請求項１〜４
   のいずれかに記載の高耐食性、高加工性高張力冷延鋼
   板。
6. 【請求項６】請求項１または２に記載した組成の溶鋼を
   連続鋳造法によりスラブとした後、熱間圧延、冷間圧
   延、焼鈍処理を施して冷延鋼板とし、さらに脱脂、洗
   浄、乾燥処理した冷延鋼板に、付着量が金属Ｃｒ換算で
   ４０〜２００mg/m² でかつアルカリ溶出性Ｃｒ分が５mg
   /m² 以下であるクロメート処理層を形成したのち、その
   上層に無機潤滑粒子および／または有機潤滑粒子をそれ
   ぞれ０．０５〜３０ｗｔ％、０．０５〜２０ｗｔ％、合
   計で０．０５〜４０ｗｔ％含有する防錆油層を付着量が
   ０．１〜５．０g/m²となるように塗布することを特徴と
   する、高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板の製造方法。
7. 【請求項７】前記クロメート処理層の形成が、電解型ク
   ロメート処理とそれに引き続く８０〜２５０℃の乾燥に
   よるものである請求項６に記載の高耐食性、高加工性高
   張力冷延鋼板の製造方法。
8. 【請求項８】前記クロメート処理層の形成が、塗布型ク
   ロメート処理とそれに引き続く１００〜２５０℃の乾燥
   とさらにクロメート安定化処理によるものである請求項
   ６に記載の高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板の製造方
   法。