JPH07118878A - 加工性と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼板 - Google Patents

加工性と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼板

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JPH07118878A
JPH07118878A JP28389793A JP28389793A JPH07118878A JP H07118878 A JPH07118878 A JP H07118878A JP 28389793 A JP28389793 A JP 28389793A JP 28389793 A JP28389793 A JP 28389793A JP H07118878 A JPH07118878 A JP H07118878A
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JP
Japan
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layer
steel sheet
less
corrosion resistance
alloy
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JP28389793A
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Kuniaki Maruoka
邦明 丸岡
Hiroshi Endo
紘 遠藤
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、自動車,建材をはじめとする一般
加工用,構造材料として利用される加工性,耐食性およ
び耐熱制振性に優れた複層鋼板を提供する。 【構成】 重量%でC:0.0005〜0.0800
%,Mn:0.05〜1.50%,P:0.003〜
0.2%,Al:0.1%以下,N:0.0010〜
0.0500%を含む鋼のA層と、双晶型制振合金のB
層とを、鋳込み時にA−B−A層の板厚方向構造になる
ように、また凝固後のB層の厚みの比が4〜60%とな
るようにして、鋳込み法により製造された複層構造を持
つ素地鋼板上に、Znの板厚方向平均含有量が10〜8
9%のZn−Ni合金被覆を有する制振鋼板である。 【効果】 耐食性,加工性,制振性と低コストを並立さ
せ得る金属材料として、自動車,構造材料,一般加工用
として広く利用し得る。

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,建材をはじめ
とする一般加工用,構造材料として利用される加工性,
耐食性および耐熱制振性に優れた複層鋼板に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】自動車,建材などに使用される鋼板は、
プレス加工や曲げ加工を受けるため、加工性に優れるこ
とが要求される。そのため、それらの鋼板の降伏強さは
低く、伸びは大きく、ランクフォード値は高いことが必
要であるとされている。
【0003】一方軽量化の観点から、引張強さはできる
だけ高いことが望ましい。また屋外などの腐食環境で使
用されることが多いため、優れた耐食性も要求される。
【0004】一方近年、交通機関の発達や住居の工場へ
の接近に伴って、騒音や振動が公害として社会問題化す
るようになり、また職場においてもその作業環境の改善
を目的として騒音や振動を規制する傾向にある。このよ
うな動向に対応して、騒音源や振動源である金属材料に
対して制振性能を付与することや、その制振性能の向上
を図ることが要請されている。
【0005】このような背景から、プレス加工性や曲げ
加工性に優れ、さらに耐食性に優れ、併せて制振性がよ
くて、強度も適宜に高い鋼板を開発する必要がある。
【0006】従来から、このような鋼板についていくつ
か提案されていた。例えば、特公昭45−35662号
公報などに見られるように、2つの金属層の中間に粘弾
性樹脂からなる粘弾性中間層を挟み込んだ3層構造を有
する複合型制振鋼板が提案されている。
【0007】この樹脂複合型制振鋼板は、自動車のオイ
ルパンやエンジン・カバー,ホッパーのシュート部,搬
送設備のストッパー,家電機器,その他金属加工機械の
振動低減部材や振動防止が望まれる精密機械の構造部材
において、検討され採用されている。
【0008】また「鉄と鋼」誌,第60年(1974)
第14号2203ページなどに紹介されているCu−A
l−Ni系合金は、高い制振性能を持ちながら強度も適
宜高い双晶型制振合金として従来から知られている。制
振合金は、一般に複合型,強磁性型,転位型,双晶型,
その他に分類されるが、双晶型制振合金はその中でも制
振性能と強度特性をあわせ持つ金属材料とされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】これらはそれぞれ相応
の作用効果が得られるが、樹脂複合型制振鋼板は、粘弾
性中間層が約100℃を越えると変質し始めるため、自
動車排気系部材のように耐熱性や強度が特に要求される
用途には適用できない。また耐食性が劣る。
【0010】双晶型制振合金はコストが著しく高く、し
かも加工がほとんどできないため、民生用工業製品には
実用化されていない。
【0011】樹脂複合型制振鋼板は、耐熱制振性、耐食
性が十分でなく、一方、双晶型制振合金はコストおよび
加工性に問題があった。本発明は、これらの総合性能を
同時に満たす複合鋼板を提供することを目的とするもの
である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記目
的を達成するために詳細な検討を行なった結果、鋼板表
面層と内層の成分組成を変え、また鋼板厚み方向におけ
る前記表面層の割合を特定し、また鋼板表面にめっきを
施し、表面層は低コストで耐食性および加工性がよく、
また内層は制振性に優れることによって、複層鋼板全体
として耐食性,加工性,制振性と低コストを両立させる
ことが可能であることを新規に知見した。
【0013】本発明はこの知見に基づいて構成したもの
であり、その要旨は以下の通りである。
【0014】第1の本発明は、重量%でC :0.00
05〜0.0800%,Mn:0.05〜1.50%,
P :0.003〜0.2%,Al:0.1%以下,N
:0.0010〜0.0500%を含み、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼のA層と、双晶型制振合
金のB層とを、鋳込み時にA−B−A層の板厚方向構造
になるように、かつまた凝固後の全板厚に対するB層の
厚みの比が4〜60%となるようにして、鋳込み法によ
り製造された複層構造を持つ素地鋼板上に、Znの板厚
方向平均含有量が10〜89%で、残部がNiおよび不
可避的不純物であるZn−Ni合金被覆を有することを
特徴とする加工性と耐食性に優れたZn−Ni合金複合
型めっき制振鋼板である。
【0015】また上記第1の発明において、鋼のA層の
成分に、さらにTi:0.4%以下,Nb:0.2%以
下,Zr:0.2%以下,B :0.0080%以下の
うちの1種以上の成分を加えた制振鋼板である。
【0016】第2の本発明は、重量%でC :0.00
05〜0.0800%,Mn:0.05〜1.50%,
P :0.003〜0.2%,Al:0.1%以下,N
:0.0010〜0.0500%を含み、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼のA層と、Al:9.0
〜16.0%,Ni:2.4〜5.5%を含み、残部が
Cuおよび不可避的不純物からなる合金のB層とを、鋳
込み時にA−B−A層の板厚方向構造になるように、か
つまた凝固後の全板厚に対するB層の厚みの比が4〜6
0%となるようにして、鋳込み法により製造された複層
構造を持つ素地鋼板上に、Znの板厚方向平均含有量が
10〜89%で、残部がNiおよび不可避的不純物であ
るZn−Ni合金被覆を有することを特徴とする加工性
と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼板
である。
【0017】また上記第2の発明において、鋼のA層の
成分に、さらに Ti:0.4%以下 Nb:0.2%以下 Zr:0.2%以下 B :0.0080%以下 のうちの1種以上の成分を加えた制振鋼板である。
【0018】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。成分はすべて
重量%である。まずA層(3層構造の表層となる部分)
の成分に関して述べる。
【0019】Cは、含有量が増えると加工性が劣化する
ため、上限を0.0800%に限定する。加工性を向上
させるためにはこの含有量は低いほど好ましいが、0.
0005%を下回ると製鋼コストが過大となり、本発明
の低コストという目的を達しないので、下限を0.00
05%に限定する。
【0020】Mnは、含有量が0.05%を下回ると熱
間脆性を生じ、鋼板を製造することができないので、
0.05%以上含有させる必要がある。またMnは鋼を
硬化させる元素であり、必要とされる強度特性に応じて
添加量を増してよいが、その量が1.50%を越えると
過度に硬質化し、加工性を損なうので、上限を1.50
%に限定する。
【0021】Pも鋼を硬化させる元素であり、必要とさ
れる強度特性に応じて添加量を増してよいが、その量が
0.2%を越えると過度に硬質化し、加工性を損なうの
で、上限を0.2%に限定する。また強度特性より加工
性が重視される用途に対してはPの含有量は低いほど好
ましいが、0.003%を下回ると製鋼コストが過大と
なり、本発明の低コストという目的を達しないので、下
限を0.003%に限定する。
【0022】Alは脱酸に必要であるが、含有量が0.
10%を越えると、Al2 3 系介在物が増えて成形加
工時にフランジ割れなどの原因となり、またコスト高と
もなるので、その上限を0.10%に限定する。
【0023】Nは敢えて添加する必要はないが、時効性
を生じる有害な不可避的不純物元素であり、0.050
0%を越えると時効性からストレッチャ・ストレインな
どの加工性劣化をきたし、また過度の硬質化から張出し
加工性の劣化をきたすので、その上限を0.0500%
に限定する。このNの含有量は低いほど好ましいが、
0.0010%を下回ると製鋼コストが過大となり、本
発明の低コストという目的を達しないので、下限を0.
0010%に限定する。
【0024】複雑なプレス加工性が要求される用途に
は、以上の成分に加えてさらにTi,Nb,Zr,Bの
うち1種以上を添加するのが有効である。
【0025】Ti,Nb,Zrはいずれも炭窒化物形成
元素であり、鋼中の固溶Cおよび固溶Nを固定して、加
工性および非時効性を向上させることができる。ただ
し、その添加量が多くなると合金コストが過大となり、
低コストという本発明の目的を達しないので、Tiは
0.4%,NbおよびZrは0.2%をそれぞれ上限と
する。
【0026】Bは二次加工性を向上させるのに有効であ
る。ただし、その添加量が多くなると合金コストが過大
となり、低コストという本発明の目的を達しないので、
0.0080%を上限とする。
【0027】次にB層(3層構造の内層となる部分)の
成分組成について述べる。
【0028】本発明者らの研究によれば、優れた制振性
能を得るためにB層は双晶型制振合金であることが必要
である。双晶型制振合金としては、Au−Cd合金,I
n−Tl合金,Cu−Al−Ni合金,TiNi合金な
ど現在知られているどの成分でもよいが、特に優れた制
振性能と強度特性を両立させたい用途には、次に述べる
Cu−Al−Ni合金を用いることが好ましい。
【0029】好ましいCu−Al−Ni合金の成分は、
Al:9.0〜16.0%,Ni:2.4〜5.5%を
含み、残部がCuおよび不可避的不純物からなる合金で
ある。学術的機構は明かでないが、この成分範囲におい
て、特に優れた制振性能と強度特性が得られる。
【0030】次にA層とB層の構成について述べる。
【0031】A層単独では、加工性はよくコストも通常
の薄鋼板なみに低いが、制振性に劣る。B層単独では、
制振性には優れるがコストが著しく高く、加工も困難で
ある。本発明の目的を達成するには、A層とB層をA−
B−Aの板厚方向構造となるように鋳込み法で製造する
ことが必要である。
【0032】B−A−B層およびA−B層の板厚方向構
造では、両層の比率をどのように組み合わせても、加工
性と制振性を両立させることができない。また、B−A
−Bの板厚方向構造の場合は、表層の組成が通常の鋼と
著しく異なるため、表面処理鋼板の原板として使用する
場合に、めっきの種類に制約を生ずるという欠点もあ
る。
【0033】これまで複層鋼板の製造法については、鋳
込み法,熱延圧着法,爆着法などが見出されている。本
発明者らは、これらの製法と、界面での特性変化の状態
および強加工時の界面からの破壊現象について検討した
結果、鋳込み法以外の製法による複層鋼板では、界面で
の特性変化,すなわち成分の分離が急激なため、強加工
時に界面からの破壊が起き易いことを見出した。従っ
て、本発明において目的とする優れた加工性を実現する
ためには、製法を鋳込み法に限定することが必須であ
る。
【0034】次にA層およびB層の厚み割合について述
べる。B層の厚みは、優れた制振性を確保するために、
全板厚に対する比率で4%以上とする必要がある。一方
B層厚みが厚くなると、加工性が劣化すると同時にコス
トが著しく高くなり、本発明の目的を損なうから、前記
60%以下とする必要がある。
【0035】次にA層の表面処理について述べる。屋外
などの腐食環境でも優れた耐食性を発揮するためには、
A層表面にZn−Ni合金被覆を施すことが必要であ
る。Znの板厚方向平均含有量が10%を下回ると十分
な耐食性が得られないので、Zn−Ni合金被覆中のZ
nの板厚方向平均含有量の下限を10%に限定する。ま
たZnの板厚方向平均含有量が89%を越えると、塗料
密着性,加工性,溶接性が劣化するので、その上限を8
9%に限定する。
【0036】このZn−Ni合金被覆は、Znの板厚方
向平均含有量がこの範囲にあれば本発明の目的を達する
ことができるのであって、Znの含有量が板厚方向に変
化する皮膜や、異なるZn含有量の層が積層された皮膜
であっても差し支えない。また結晶構造も問わない。ま
たZn−Ni合金被覆をA層表面に施す方法は、通常電
気めっきを用いる。
【0037】本発明においては、熱延,冷延,焼鈍条件
は特に限定されないが、熱延は800〜950℃を仕上
温度とすることが加工性や生産性の面から好ましい。ま
た捲取温度は500〜750℃とするが、加工性および
酸洗性の点から好ましい。
【0038】冷延は60〜93%の圧下率で行ない、焼
鈍は600〜900℃の温度で行なうのが加工性を確保
するのに好ましい。必要に応じて、Zn−Ni合金被覆
のさらに表面に有機被覆を付与してもよい。
【0039】
【実施例】A層及びB層用溶鋼を表1,表2に示す成分
に調整し、2本ノズル鋳込み法により被覆鋳片を得た。
一部は比較のため熱延圧着法により複層鋼片を得た(実
験番号7)。板厚方向の複層構造はA−B−A型とし、
A層の厚みは両表層同一とし、全厚に対するB層厚みの
比率を表3に示した。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】これらの鋳片および鋼片は、1200℃に
4時間加熱した後、連続熱間圧延機で仕上温度約930
℃で厚み4mmの鋼帯にし、約730℃で捲取り、酸洗
後80%の冷間圧延を行い、その後830℃で60秒の
連続焼鈍を行ない、さらに1%の調質圧延を施し、表3
に記載の組成のZn−Ni合金被覆をめっきを行い、そ
の後特性評価を行った。
【0044】引張特性は、圧延方向にJIS5号試験片
を採取し、降伏強さが280MPa以下,引張強さが2
60MPa以上,全伸びが10%以上の条件をすべて満
たすものを○と評価し、それ以外のものを×と評価し
た。
【0045】またエリクセン試験は、JIS規格Z22
47に準拠して行い、エリクセン値が8mm以上のもの
を○,それ未満のものを×と評価した。
【0046】曲げ試験は、JIS規格Z2248に準拠
して行い、最小曲げ半径を板厚で除した値が0.4以下
のものを○,それを越えるものを×と評価した。
【0047】耐界面破壊性については、引張変形時の破
断形態を観察し、界面からの割れの存在するものおよび
存在が疑わしいものを×,全く存在しないものを○と判
定した。
【0048】制振性は、幅10mm,長さ60mmの試
験片に曲げ振動を与え、自由減衰法で損失係数を測定
し、損失係数が0.005以上のものを○,それ未満の
ものを×と評価した。この制振性の測定は、試験片温度
が室温の場合と240±10℃の場合の2通りについて
行なった。
【0049】耐食性は、塗膜厚20μmの塗装後クロス
カットを入れた各試料について、塩水噴霧−湿潤−乾燥
のサイクル試験を行い、穴あき深さで評価した。その成
績を同時測定したSPCE−P10の電気亜鉛めっき鋼
板と比較し、穴あき深さが電気亜鉛めっき鋼板と同等以
下のものを○,それを越えるものを×と判定した。
【0050】これらの特性評価結果を表4に示す。
【0051】
【表4】
【0052】実験番号1ないし5は本発明鋼であり、加
工性,制振性,耐食性に優れる。一方実験番号6,7は
比較鋼であり、6はA層が本発明の条件を満たすので加
工性は確保されるが、B層および金属被覆が本発明を外
れるので制振性および耐食性が悪い。7はA層,B層,
金属被覆とも本発明から外れているので、耐食性,加工
性,制振性とも劣り、鋳込み法でなく熱延圧着法で製造
されているので耐界面破壊性も悪い。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、引張り,
エリクセン,曲げ等の加工性に優れるとともに、界面破
壊性,制振性,耐食性に優れ、社会問題化する騒音や振
動等の公害問題に対応し、複層鋼板全体として耐食性,
加工性,制振性と低コストを並立させ得る金属材料とし
て、自動車,建材をはじめとする一般加工用,構造材料
として広く利用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16F 15/02 Q 9138−3J

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC :0.0005〜0.08
    00%,Mn:0.05〜1.50%,P :0.00
    3〜0.2%,Al:0.1%以下,N :0.001
    0〜0.0500%を含み、残部が鉄および不可避的不
    純物からなる鋼のA層と、双晶型制振合金のB層とを、
    鋳込み時にA−B−A層の板厚方向構造になるように、
    かつまた凝固後の全板厚に対するB層の厚みの比が4〜
    60%となるようにして、鋳込み法により製造された複
    層構造を持つ素地鋼板上に、Znの板厚方向平均含有量
    が10〜89%で、残部がNiおよび不可避的不純物で
    あるZn−Ni合金被覆を有することを特徴とする加工
    性と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼
    板。
  2. 【請求項2】 鋼のA層の成分に、さらにTi:0.4
    %以下,Nb:0.2%以下,Zr:0.2%以下,B
    :0.0080%以下のうちの1種以上の成分を加え
    た請求項1記載の加工性と耐食性に優れたZn−Ni合
    金複合型めっき制振鋼板。
  3. 【請求項3】 重量%でC :0.0005〜0.08
    00%,Mn:0.05〜1.50%,P :0.00
    3〜0.2%,Al:0.1%以下,N :0.001
    0〜0.0500%を含み、残部が鉄および不可避的不
    純物からなる鋼のA層と、Al:9.0〜16.0%,
    Ni:2.4〜5.5%を含み、残部がCuおよび不可
    避的不純物からなる合金のB層とを、鋳込み時にA−B
    −A層の板厚方向構造になるように、かつまた凝固後の
    全板厚に対するB層の厚みの比が4〜60%となるよう
    にして、鋳込み法により製造された複層構造を持つ素地
    鋼板上に、Znの板厚方向平均含有量が10〜89%
    で、残部がNiおよび不可避的不純物であるZn−Ni
    合金被覆を有することを特徴とする加工性と耐食性に優
    れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼板。
  4. 【請求項4】 鋼のA層の成分に、さらに Ti:0.4%以下 Nb:0.2%以下 Zr:0.2%以下 B :0.0080%以下 のうちの1種以上の成分を加えた請求項3記載の加工性
    と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼
    板。
JP28389793A 1993-10-19 1993-10-19 加工性と耐食性に優れたZn−Ni合金複合型めっき制振鋼板 Withdrawn JPH07118878A (ja)

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