JPH08260124A - 加工性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び製造方法 - Google Patents

加工性に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び製造方法

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JPH08260124A
JPH08260124A JP6661895A JP6661895A JPH08260124A JP H08260124 A JPH08260124 A JP H08260124A JP 6661895 A JP6661895 A JP 6661895A JP 6661895 A JP6661895 A JP 6661895A JP H08260124 A JPH08260124 A JP H08260124A
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JP
Japan
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steel sheet
concentration
plating layer
workability
plating
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JP6661895A
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Inventor
Shiro Fujii
史朗 藤井
Kosaku Shioda
浩作 潮田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ti−B添加極低炭素鋼を素地鋼板とする加
工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び製造方法を
提供する。 【構成】 素地鋼板の特定成分が重量%で、C及びN:
0.01%以下、Ti:0.02〜0.09%、B:
0.0005〜0.0030%である極低炭素Ti−B
添加鋼で、めっき層成分が重量%でFe:8〜13%、
Al:0.35〜0.6%、付着量が20〜90g/m
2 である鋼板。素地鋼板の成分がめっき層断面構造にお
いてめっき層−素地鋼板界面を中心とする2μmの範囲
内にAl濃度が0.5%以上含まれる合金相を局部的に
存在させる。Alの局在相の存在頻度が素地鋼板の結晶
粒界の大きさに等しくさせる。製造方法はめっき浴の有
効Al濃度を0.12〜0.20%範囲で行う。合金化
溶融めっき鋼板の加工性を低下原因となるΓ相を、Al
の局在相を存在させることで分断化し、変形を受けた際
のクラック発生・伝播を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛めっき後加熱
拡散処理によって該めっき層をFe−Zn系合金相化す
る、主に自動車、家電製品などの用途に使用される合金
化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱
合金化するいわゆる合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、その
優れた塗装性、溶接性のため自動車、家電製品などの用
途に広範に使用されその生産量は増加の傾向にある。
又、合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対する要求特性として
は、耐食性、加工性、溶接性、塗装性などがある。この
うち、加工性は、特に重要な特性の1つである。加工時
に、めっき層が剥離(フレーキング、パウダリング)す
ると加工性が低下する。この改善にあたって、鋼種、め
っき前処理、溶融めっき条件、合金化加熱条件等の適正
化が、現在盛んに研究開発されている。
【0003】従来より合金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工
性は、Fe−Zn系の合金相の中で、Fe含有率の高い
Γ相が堅くて脆い性質を有するため低下することが確か
められ、その対策を行なう技術が種々提案されている
が、合金相の形態そのものを改質して高加工性を達成す
る発想を具現化した技術は未だ見いだされていないのが
現状である。特に、極低炭素Ti添加鋼は材質特性に優
れ自動車、家電向けの深絞り用途に適しているが、Ti
はめっき後の合金化加熱過程でΓ相が厚く生成させる作
用を有するため、加工性が不良となる問題がある。
【0004】この対策として、鋼中へのTi添加量を低
減する代わりにNbを添加する極低炭素Ti−Nb添加
鋼を合金化溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板とすること
が広く行われているが、NbはTiに比べ添加コストが
高い問題がある。又、溶融亜鉛めっき浴中Alを微量に
抑えて亜鉛めっきした後合金化処理した特開昭56−1
3470号公報、亜鉛めっき前の鋼板にFeやNi等を
プレめっきして亜鉛めっきし、合金化処理した特開昭5
8−104163号公報、特開昭60−110859号
公報などが提示されているものの、これらの技術から得
られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板は全て加工性の改善効
果が十分でない。又はプレめっき等を行うことにより製
造コスト高となる欠点を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術にて製造され
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板はめっき層と素地鋼板界面
にΓ相が層状かつ連続状に形成している特徴を持つ。該
鋼板が加工された際、Γ相部でクラックの発生と伝播が
容易に行われ、根こそぎめっき層が剥離しフレーキン
グ、パウダリング等の実用上問題を生じる。本発明で
は、この様な従来技術が抱える課題に対し、Γ相の生成
形態を不連続層状とすることによりクラックの伝播を抑
止し、めっき層の剥離防止を図る。
【0006】
【課題を解決するための手段】これを実現するための方
法として、めっき層中のAl濃度を高めることによりF
e−Al系合金相を素地鋼板−めっき層界面に多く生成
させFe−Zn合金化反応の局部的な抑制作用を強化
し、Γ相の生成形態を不連続層状とする。本発明の構成
について以下に示す。 (1)素地鋼板がTi−B添加極低炭素鋼で、めっき層
成分が重量%でFe:8〜13%、Al:0.35〜
0.6%、付着量が20〜90g/m2 であることを特
徴とする加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 (2)素地鋼板であるTi−B添加極低炭素鋼の成分が
重量%で、 C :0.01%以下 N :0.01%以下 Mn:0.05〜1.0% S :0.03%以下 酸可溶Al:0.20%以下 Ti:0.02〜0.09% B :0.0005〜0.0030% 残部不可避的不純物であることを特徴とする請求項1記
載の加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【0007】(3)めっき層断面構造においてめっき層
−素地鋼板界面を中心とする2μmの範囲内にAl濃度
が0.5%以上含まれる合金相が局部的に存在すること
を特徴とする請求項1,2記載の加工性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板。 (4)(2)記載のAl濃度が0.5%以上含まれる合
金相の存在頻度が素地鋼板結晶粒界の大きさに対応する
ことを特徴とする(1),(2)及び(3)記載の加工
性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 (5)連続式溶融亜鉛めっき設備にてTi−B添加極低
炭素鋼を加熱焼鈍し、めっき浴成分として下記式で定義
される有効Al濃度が0.12〜0.20%であるめっ
き浴に浸漬した後、めっき付着量制御及び合金化加熱処
理を行う(1),(2),(3)及び(4)記載の加工
性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に
ある。 有効Al濃度(wt%) =めっき浴中 Total−Al濃度(wt%) −めっき浴中 Total−Fe濃度(wt%)
【0008】
【作用】次に、各要件の作用及び数値限定理由を述べ
る。素地鋼板としてTi−B添加極低炭素鋼を用いる。
Tiは鋼中の浸入型固溶元素であるC,Nを各々Ti
C,TiNの形で固定し鋼を深絞り成形に適した材質特
性に改善する。合金化溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板
として、現在、Ti−Nb添加極低炭素鋼が一般的に用
いられているが、Ti単独添加鋼を用いた方が素地鋼板
の製造コストが安くなる工業的メリットが得られる。こ
こでC,Nは各々0.01%以下とする。これ以上だと
Ti,Al添加等により固定化することが困難となり材
質特性が低下する。
【0009】Mnは置換型固溶体元素であり、多すぎる
と鋼を硬化して延性を害する。しかし、鋼中のSとMn
Sを形成してSによる熱間脆性を避ける役割も有り、そ
のため0.05〜1.0%とする。SはMnSとなり有
害介在物となるため極力低減した方が良い。そのため
0.03%以下とした。 酸溶解Al:Alは製鋼の精錬工程における脱酸に必要
でそのため鋼中に0.005〜0.20%残存させる。
下限値未満では十分な脱酸ができず、また上限値超では
介在物が増加し鋼の延性を害する。
【0010】Tiは0.02〜0.09%必要である。
下限値未満では鋼中C,Nの固定が行えず、上限値超で
は製造コスト高となるばかりでなく不純物増加による悪
影響がでる。Bは2次加工性向上のためと、Fe−Zn
合金化反応を適正化させるために添加する。Bは鋼中の
結晶粒界に濃化し粒界強度を強化する効果と、Fe−Z
nの合金化反応過程でFe−Znの粒界拡散を抑制し結
果的に加工性不良の原因となるΓ相の生成を抑制する。
【0011】めっき層成分としてFe:8〜13%とす
る。8%以下の場合、Znのη相がめっき表層に残存
し、塗装後耐食性、溶接性を低下させる。又、13%以
上ではめっき層の加工性が低下する。 めっき層成分としてAl:0.35〜0.6%とする。
0.35%以下の場合は、めっき層−素地鋼板界面にΓ
相が層状に連続的に生成しめっき鋼板が加工された際
に、クラックが伝播しめっきが剥離しやすくなる。0.
6%以上とするとFe−Znの合金化反応速度が大幅に
低下し生産性を阻害する。めっき付着量としては20〜
90g/m2 の範囲とする。20g/m2 未満では耐食
性能が不足し、90g/m2 を超える場合は加工性が大
幅に低下し、かつ合金化処理に時間が要り生産性を損な
う。
【0012】めっき層断面構造においてめっき層−素地
鋼板界面を中心とする2μmの範囲内にAl濃度が0.
5%以上含まれる合金相を局部的に存在させる。Alを
界面付近に局部的に存在させることで、Fe−Zn合金
化反応を局部的に抑制し、Γ相が層状に連続的に生成す
ることを防止する。この効果はAlが界面を中心とする
2μm以下及び0.5%以上ないと発揮されない。Al
の分布状況はめっき層断面のEPMA分析により測定す
る。Al濃度が0.5%以上含まれる合金相の存在頻度
が素地鋼板結晶粒界の大きさに対応させる。加工を受け
た際のクラック伝播を防止するためには、Γ相の連続性
を微細に断ち切る必要がある。又Al濃化領域が多すぎ
ると合金化反応が全体的に低下し生産性を阻害する。
【0013】製造方法においてめっき浴組成を有効Al
濃度で0.12〜0.20%の範囲とする。素地鋼板を
めっき浴に浸漬した際に生じるFe−Al系合金相の形
成反応によりめっき層中のAl濃度はめっき浴中のAl
濃度より増加する。現在、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
製造する際通常用いられているめっき有効Al濃度0.
10〜0.12%の範囲では、めっき層中のAl濃度が
本発明に規定する範囲とならない。又、Al濃度が高す
ぎると合金化反応が強く抑制され生産性を阻害する。
尚、めっき浴中への添加元素としてスパングル調整元素
としてしばしば用いられるPb,Cd及びSbが総量で
0.20重量%未満の範囲で添加されていても本発明の
効果に対し何ら支障を与えるものではない。
【0014】
【実施例】連続式溶融亜鉛めっきラインにて、板厚0.
8mmに冷間圧延した表1に示すTi−B添加極低炭素
鋼及びTi添加低炭素鋼を焼鈍した後、溶融亜鉛めっき
浴に浸漬しガスワイピング方式にてめっき付着量制御し
更に加熱合金化処理により合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
製造した。得られた鋼板について、めっき付着量、成分
及びめっき層断面のAl分布状況、加工性評価としてパ
ウダリング試験を行った。図1はめっき層組成と加工性
の関係を示す。素地鋼板として鋼A(Ti−B添加極低
炭素鋼)を用いかつめっき層中Al%が高い材料は、同
一Fe%で比較して加工性が良好である。図2は鋼Aに
おけるめっき付着量と加工性の関係を示す。付着量が高
いと加工性は低下する。図3は鋼Aにおけるめっき浴有
効Al濃度と加工性の関係を示す。有効Al濃度が0.
12%以上で本発明鋼板のめっき層Al成分が得られ
る。図4は本発明鋼板のめっき層断面構造を示す。めっ
き層−素地鋼板界面部にAlが局部的に分布しΓ相が層
状に連続的に生成するのを抑制しめっき層の加工性を改
善する。 パウダリング試験 鋼板を60度V曲げ−曲げ戻し後、加工部をセロテープ
剥離しめっき剥離幅(mm)を測定
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明は合金化溶
融亜鉛めっき鋼板のめっき層構造を変化させて加工性を
大幅に改善する。これにより、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の用途を拡大し、工業的に大きな効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】めっき層成分と加工性との関係を示す図、
【図2】めっき付着量と加工性との関係を示す図、
【図3】めっき浴中Al濃度とめっき層中Al濃度との
関係を示す図、
【図4】本発明鋼板のめっき層断面構造を示す図であ
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素地鋼板がTi−B添加極低炭素鋼で、
    めっき層成分が重量%でFe:8〜13%、Al:0.
    35〜0.6%、付着量が20〜90g/m 2 であるこ
    とを特徴とする加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 素地鋼板であるTi−B添加極低炭素鋼
    の成分が重量%で、 C :0.01%以下 N :0.01%以下 Mn:0.05〜1.0% S :0.03%以下 酸可溶Al:0.20%以下 Ti:0.02〜0.09% B :0.0005〜0.0030% 残部不可避的不純物であることを特徴とする請求項1記
    載の加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
  3. 【請求項3】 めっき層断面構造においてめっき層−素
    地鋼板界面を中心とする2μmの範囲内にAl濃度が
    0.5%以上含まれる合金相が局部的に存在することを
    特徴とする請求項1または2記載の加工性に優れた合金
    化溶融亜鉛めっき鋼板。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のAl濃度が0.5%以上
    含まれる合金相の存在頻度が素地鋼板結晶粒界の大きさ
    に対応することを特徴とする請求項1,2及び3記載の
    加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
  5. 【請求項5】 連続式溶融亜鉛めっき設備にてTi−B
    添加極低炭素鋼を加熱焼鈍し、めっき浴成分として下記
    式で定義される有効Al濃度が0.12〜0.20%で
    あるめっき浴に浸漬した後、めっき付着量制御及び合金
    化加熱処理を行う請求項1,2,3及び4記載の加工性
    に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法 有効Al濃度(wt%) =めっき浴中 Total-Al 濃度(wt%) −めっき浴中 Total-Fe濃度(wt%)
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