JPH075971B2

JPH075971B2 - 塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH075971B2
Application number: JP62336615A
Authority: JP
Inventors: 和彦郡田; 秀則白沢; 隆房岩井; 良信大宮; 裕彦堺
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-12-31
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPH01177317A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合金電
気めっき鋼板の製造方法に関し、さらに詳しくは、自動
車用の鋼板として、防錆のためにZn−Ni系合金めっき或
いはZn−Fe系合金めっき等のめっきが施されている塗装
後の成形品に歪模様が発生することなく、かつ、めっき
の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の
製造方法に関する。

［従来技術］一般に、Zn−Ni系合金めっき、Zn−Fe系合金めっき等の
Zn系合金電気めっき鋼板は、その耐蝕性、塗装後の耐蝕
性、スポット溶接性等が従来の電気亜鉛めっき鋼板や溶
融亜鉛めっき鋼板に比べて優れているため、自動車防錆
鋼板を始めとして他の用途に広く使用されている。

しかしながら、この鋼板はプレス成形或いは使用に際し
て、以下説明するような従来技術と問題がある。

（１）電気めっき処理後に、さらに、耐蝕性を増加させ
るために有機皮膜処理が行なわれるが、有機皮膜処理温
度は150℃にも達するため、鋼中に自由な状態で存在す
る炭素原子により歪時効が発生し、プレス成形前の鋼板
の材質を劣化させるばかりでなく、成形品の表面に歪模
様が生じるため製品の外観を損なう。

（２）Zn系合金電気めっき鋼板の耐蝕性は、めっき層の
主成分が金属間化合物の場合に良好となるが、このめっ
き層は従来において広く使用されている亜鉛めっきに比
較して硬くて脆いために、めっき後の深絞り性（全伸
び、ｎ値、γ値）はめっき前の素地に比べ顕著に劣化す
るためにプレス成形が困難となる。

（３）上記（２）に関連して、Zn系合金電気めっき鋼板
に塗装を行なった後、衝撃的な力が加わった場合、めっ
き層自体が素地鋼板の界面から剥離し、この剥離面には
めっき層が残存していないため、ここを基点とするスキ
ャブ腐蝕また孔あき腐蝕が容易に発生し、そして、この
剥離現象は塗装が行なわれた場合のみ発生するものであ
り、塗膜が厚く硬い程さらに周囲の温度が低い程発生が
著しい。

このような従来技術の問題点の解決手段として（１）
（２）については、製鋼脱ガスによる極低ＣにTi、Nb等
の強力な炭窒化物形成元素を含有させた鋼板とすること
が知られている。しかし、この鋼板はTiを含有させるこ
とにより鋼板表面の化成処理性を悪くし、また、コスト
増加を招く。また、（３）については、例えば、鋼板上
にZnより貴な元素をめっき前に金属状態で被覆する方法
（特開昭60−128286号公報）、めっきの下層としてビッ
カース硬度300以上の金属状態のFeを被覆する方法（特
開昭61−019794号公報）等が提案されている。

しかし、これらの鋼板を製造するためには、Zn−Ni系合
金電気めっき槽以外に、これらの下地めっき用の設備が
必要となり、直ちに実施できるものではない。また、C
u、Sn、Cd、Pbの下地めっきはZn−Ni系合金電気めっき
層の耐蝕性に悪影響を及ぼし、さらに、Feめっきも耐蝕
性には寄与せず、1.5〜20g/m²のめっきは耐蝕性の点か
らは無駄である。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明したように、従来技術における塗装
後の耐衝撃剥離性については、めっき層中の含有成分や
含有割合の構成を変えることで対応していたが、これで
は塗装後の耐衝撃剥離性および深絞り性には充分満足で
きないという問題に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、
検討を重ねた結果、めっき前の素板の製造面に解決策を
見出し、塗装後の塗膜の耐衝撃剥離性が向上し、さら
に、歪時効性、深絞り性にも優れた塗装後の耐衝撃剥離
性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法を開
発したものである。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法の特徴とするところは、 C 0.02〜0.06wt％、Mn 0.10〜0.30wt％、P ≦0.005wt
％、 S ≦0.005wt％、Al 0.03〜0.07wt％、N 0.003〜0.008wt
％を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼片
を、1200℃以上の温度に均熱保持し、仕上温度Ar₃〜900
℃において連続熱間圧延した後、巻取りまでの冷却速度
を50〜120℃/secで冷却し、巻取り温度600℃以下で巻取
り、常法により冷間圧延し、再結晶温度以上の温度にお
いて箱焼鈍を行ない、次いで、合金電気めっき処理およ
び有機皮膜処理を行なうことにある。

本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法について、以下詳細に説明
する。

先ず、本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞
り用合金電気めっき鋼板の製造方法に使用する鋼の含有
成分および含有割合について説明する。

Ｃは深絞り性に影響を与える元素で、少ないほど好まし
いが、塗装後の成形時に鋼板表面に発生する歪模様を防
止するために素板に存在する自由なＣ含有量（固溶Ｃ含
有量）を可能な限り少なくする必要があり、含有量は0.
02wt％未満ではセメンタイトの析出が少ないため固溶Ｃ
含有量が多くなり、また、0.06wt％を越えて多く含有さ
れると深絞り性の劣化を招くばかりか、強度の増加と延
性を阻害する。よって、Ｃ含有量は0.02〜0.06wt％とす
る。

MnもＣと同様に多くなると硬質化させ、深絞り性や延性
の劣化を招き、軟鋼板においては低い程好ましいが、低
過ぎるとＳによる熱間脆性を生じるようになり、含有量
が0.10wt％未満では上記の効果が期待できず、また、0.
30wt％を越えて多く含有されると上記の好ましくない影
響を与える。よって、Mn含有量は0.10〜0.30wt％とす
る。

Ｐは重要な元素であり、Ｐ含有量が多くなると下記に説
明するように、鋼板表面に酸化物となって濃縮するため
耐衝撃剥離性を阻害するよになり、また、Ｐは微量でも
硬化能が高いことおよび粒界に偏析し易いため結晶の粒
成長性を阻害することになるという理由から深絞り性、
延性を阻害するので、Ｐ含有量は0.005wt％以下とす
る。

ＳはＰと同様に重要な元素であり、以下説明するよう
に、Ｓ含有量を増すと耐衝撃剥離性が劣化するので、Ｓ
含有量は、0.005wt％以下とする。

次に、このＰおよびＳの含有量について、以下さらに詳
細に説明する。

Ｐ、Ｓ以外の含有成分が、本は対に係る塗装後の耐衝撃
剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法
（本発明の製造方法ということがある。）において使用
する鋼の範囲外の真空溶製鋼を、実験室において30mm厚
のスラブとした後、本発明の製造方法の範囲内の熱間圧
延条件で3.2mm厚の熱間圧延鋼板を製作した。

この熱間圧延鋼板を酸洗、冷間圧延により、0.8mm厚と
し、690℃×３時間の箱焼鈍を行ない、Zn−Ni系合金電
気めっき、有機皮膜処理および自動車塗装（塗膜厚は合
計で100μｍ）を行ない、深絞り性（γ値）および自動
車塗装後の塗膜の耐衝撃剥離性と鋼中のＰ、Ｓ含有量と
の関係を第１図に示す。

なお、塗装条件、衝撃剥離性試験は以下の方法により行
なった。

製作された試験片は自動車塗装工程に従い、浸漬法燐酸
塩処理→カチオン電着塗装→中塗→上塗を行なった。

塗膜厚さは３コート合計で100μｍであった。これら塗
装した試験片は−20℃ に冷却した後、グラベロメータ
ーで塗装面に疵をつけた。

グラベロメーターの条件は次の通りである。

空気圧力 4kgf/cm² 石の種類みかげ石石の直径 7.4〜11.1mm 石の量 100g この試験後、粘着テープにより鋼板から遊離した塗膜を
除去し、塗膜がめっき層と素地鋼板の界面から剥離した
部分の最大径を測定した。

測定は径の大きいものから、10点を測定し、その平均値
で示した。

第１図から明らかであるが、Ｓ含有量が50ppm以下の場
合は、Ｐ含有量が50ppm以下、特に、40ppm以下になる
と、めっき剥離径が小さくなり、耐衝撃剥離性は向上す
るが、しかし、Ｐ含有量がＳ含有量が50ppm以上の場合
は、めっき剥離径は大きく、耐衝撃剥離性は向上しなか
った。また、深絞り性（γ値）はＳ含有量によらずＰ含
有量の減少と共に向上するが、Ｐ含有量が50ppm以下に
なると、Ｓ含有量の影響が現れ、Ｓ含有量50ppm以下に
おいて深絞り性（γ値）は顕著に向上する。また、合金
めっき処理を行なうと、行なわない原板に比べ深絞り性
（γ値）は劣化するが、本発明の製造方法に使用する含
有成分および含有割合の鋼では、合金めっき処理を行な
っても深絞り性（γ値）が1.8以上の高深絞り性を確保
することができる。

このように、鋼板に含有されるＰ含有量、Ｓ含有量を積
極的に微量とすることにより、耐衝撃剥離性と深絞り性
の優れた合金電気めっき鋼板が製造できることがわかっ
た。

そして、Ｐ含有量、Ｓ含有量を微量とすることにより、
これらの特性が向上する詳細な理由は現状明らかではな
いが、Ｐ含有量が多いと鋼板表面に酸化物となって濃縮
するため、また、Ｓ含有量が多いと鋼板中の非金属介在
物が増すことにより、何れも耐衝撃剥離性は劣化するも
のと考えられ、また、深絞り性はＰ含有量、Ｓ含有量と
共に熱間圧延条件による硬化が大きいのである。

Alは通常は脱酸剤として含有させるが、本発明の製造方
法においては、深絞り性を向上させるために含有させる
元素であり、含有量が0.03wt％未満ではこの効果が期待
できず、また、0.07wt％を越えて含有されると硬化が飽
和し、さらに、結晶粒の細粒化、硬質化して深絞り性を
劣化させる。よって、Al含有量は0.03〜0.07wt％とす
る。

Ｎは一般に歪時効性の問題から含有量が少ないほど好ま
しいことが知られているが、深絞り用アルミニウムキル
ド鋼板としての特性を得るためには、含有量が0.003未
満ではこのような効果は期待できず、また、0.008wt％
を越えて多量に含有されると固溶Ｎが多くなり、歪時効
による延性の劣化を招くようになる。よって、Ｎ含有量
は0.003〜0.008wt％とする。

しかして、上記に説明した本発明の製造方法に使用する
鋼の溶製法はどのような方法でもよく、制限はなく、転
炉、平炉、電気炉等の何れでもよい。

本発明の製造方法においては、上記の鋼を造塊−分塊
法、連続鋳造法によりスラブとし、このスラブを所定の
条件で下で熱間圧延を行ない、冷間圧延を行なった後、
箱焼鈍を行なう。

さらに、本発明の製造方法におては、合金電気めっき鋼
板の深絞り性をより高めるための、熱間圧延条件、冷間
圧延条件および焼鈍条件について、以下説明する。

連続熱間圧延に先立つスラブの加熱温度は、Al、Ｎを可
能な限り鋼中に固溶させるために、1200℃以上とする。
仕上温度はAr₃点未満では（200）結晶面が増し、また、
900℃越える温度では熱間圧延鋼板の結晶粒が大きくな
り、これらは何れも焼鈍板の深絞り性を劣化させるた
め、その温度範囲をAr₃〜900℃とする。

その後、コイルは巻取りまで冷却されるが、その間の冷
却速度は通常よりも速く50〜120/secとする必要があ
る。これは仕上圧延直後に得られた微量結晶粒の成長防
止と固溶Al、固溶Ｎ含有量を多く残すためであり、50℃
/sec未満では上記の現象が得られず、深絞り性が劣化
し、また、120℃/secを越える冷却速度を得るために
は、特別の設備が必要となる。

次に、コイル巻取温度は余り高いと固溶Al、固溶ＮがAl
Nとして析出し、焼鈍板の深絞り性を劣化させるので低
い方が好ましく、600℃以下とする。

本発明の製造方法における鋼の含有成分および含有割合
は、塗膜の耐衝撃剥離性を向上させるために、鋼中のＰ
含有量、Ｓ含有量を微量含有させているが、これは深絞
り性、延性の向上にも寄与している。しかし、これだけ
では、めっき鋼板の深絞り性を確保することは困難であ
り、Ｐ含有量、Ｓ含有量が少ないと熱間圧延板の結晶粒
が大きくなり易いため、本発明の製造方法の熱間圧延条
件は細粒化を目的としており、これによりさらに、深絞
り性の向上を図った。このようにして、得られたコイル
は酸洗後、冷間圧延される。冷間圧延率は深絞り性を得
るために70〜80％とするのが良い。

次いで、冷間圧延板はタイトコイルまたはオープンコイ
ルにより箱焼鈍される。加熱速度は、特に、限定はしな
いが通常の30〜60℃/hrであれば深絞り性は得られる。
この焼鈍温度は再結晶温度〜700℃とするが、再結晶温
度未満では深絞り性が得られず、また、700℃を越える
温度では焼鈍後の鋼板中に固溶Ｃが残存するため、塗装
処理により歪時効を生じ、延性を劣化させるばかりか、
製品表面の外観を損なう。

その後、鋼板表面にはZn−Ni系、Zn−Fe系、Zn−Co系等
のZn系合金電気めっき処理に引き続き、クロメート処
理、皮膜処理が行なわれるが、これらの条件には特に規
制するものではない。

［実施例］本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離性に優れた深絞り用合
金電気めっき鋼板の製造方法を説明する。

実施例第１表に示す含有成分および含有割合の本発明の製造方
法および比較例の方法に使用する鋼の小形溶製鋼を用
い、30mm厚とした。

これを加熱温度1050℃、1250℃で30分間保持後、仕上温
度800〜890℃で仕上げ、次いで、10〜95℃／秒でシャワ
ー冷却、500℃、680℃の温度で巻取った。

この熱間圧延鋼板を酸洗い後、圧下率75％で0.8mm厚ま
で冷間圧延し、加熱速度40℃／時で加熱した後、焼鈍温
度690℃、750℃で３時間の箱焼鈍を行ない、次いで、0.
8％の調質圧延を行なった。

このようにして製作された調質圧延鋼板について、合金
電気亜鉛めっき、有機皮膜処理を行ない、引張特性、深
絞り性の調査を、さらに、自動車用塗装を行なった鋼板
について、耐衝撃剥離性の調査を行なった。

第２表にその結果を示す。

鋼Ａ、Al、Ｂ〜Ｄは本発明の製造方法に使用した鋼であ
り、鋼Ｅ〜Ｊは比較例に使用した鋼である。

鋼ＥはＣ含有量、鋼ＦはMn含有量、鋼ＧはＳ含有量、鋼
Ｉおよび鋼ＪはAl含有量とＮ含有量がそれぞれ本発明の
製造方法に使用する鋼の含有割合の範囲外である。

第２表から、本発明の製造方法による有機皮膜は合金電
気めっき鋼板は、18kgf/mm²以下の低YS（降伏応力）、4
7％以上の高El（全伸び）、1.7以上の高γ値で、有機皮
膜処理によるYPEl（降伏点伸び）が発生せず、さらに、
衝撃試験後のめっき剥離径が3mm以下と小さいため孔あ
き腐蝕も小さくなることから、深絞り性、耐衝撃剥離性
ともに優れた特性であることがわかる。

これに対して、本発明の製造方法の鋼の範囲外で、製造
条件が本発明の製造方法の範囲内にある鋼Ｅではγ値、
剥離性は良好であるが、皮膜処理によっても歪時効を生
じ、YPElの発生と、YS、Elの劣化を生じる。鋼Ｆ、Ｉ、
Ｊは剥離径は良好であるが、深絞り性に劣り、鋼Ｇ、Ｈ
は剥離径が大きく耐蝕性に劣る。比較鋼板は何れも深絞
り性、耐火衝撃剥離性の何れかが劣り、両特性を兼ね備
えることができない。

次ぎに、鋼Ａを用い熱間圧延および焼鈍条件の影響につ
いて調べた。鋼A2はスラブ加熱温度、A3は仕上温度、鋼
A4は冷却速度、鋼A5は巻取り温度、鋼A6は焼鈍温度がそ
れぞれ本発明の製造方法の範囲外にあり、これらの比較
鋼は耐衝撃剥離性には優れているものの鋼A2〜A5はγ値
が低く、深絞り性に劣り、鋼A6は深絞り性、耐衝撃剥離
性には優れるが焼鈍が高いため固溶Ｃ含有量が多く残
り、有機皮膜処理により歪時効が起り、YS、El、ｎ値の
劣化とYPElを生じており、何れも必要な条件を満たさな
いことがわかる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る塗装後の耐衝撃剥離
性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方法は上
記の構成であるから、使用する鋼中に含有されている含
有成分および含有割合を調整することによって塗装後の
耐衝撃剥離性を向上させることができ、さらに、深絞り
性、耐歪時効性に優れた鋼板を製造することができると
いう効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金電気めっき、有機皮膜処理の後、自動車塗
装工程を行なった板の、深絞り性（γ値）、耐衝撃剥離
性（めっき剥離性）と鋼板中のＰ含有量、Ｓ含有量との
関係を示すグラフ出ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−13030（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−221526（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−19794（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−128286（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C 0.02〜0.06wt％、Mn 0.10〜0.30wt％、P
≦0.005wt％、 S ≦0.005wt％、Al 0.03〜0.07wt％、N 0.003〜0.008wt
％を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼片
を、1200℃以上の温度に均熱保持し、仕上温度Ar₃〜900
℃において連続熱間圧延した後、巻取りまでの冷却速度
を50〜120℃/secで冷却し、巻取り温度600℃以下で巻取
り、常法により冷間圧延し、再結晶温度以上の温度にお
いて箱焼鈍を行ない、次いで、合金電気めっき処理およ
び有機皮膜処理を行なうことを特徴とする塗装後の耐衝
撃剥離性に優れた深絞り用合金電気めっき鋼板の製造方
法。