JPH08296019A - 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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JPH08296019A
JPH08296019A JP9891095A JP9891095A JPH08296019A JP H08296019 A JPH08296019 A JP H08296019A JP 9891095 A JP9891095 A JP 9891095A JP 9891095 A JP9891095 A JP 9891095A JP H08296019 A JPH08296019 A JP H08296019A
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JP
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steel sheet
layer
concentration
plating
workability
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JP9891095A
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Shiro Fujii
史朗 藤井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ti−Nb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】 素地鋼板がTi−Nb添加極低炭素鋼で、その鋼
板表面の第1層が焼鈍過程で鋼板表面を酸化還元するこ
とにより得られる純鉄層、第2層が合金化溶融亜鉛めっ
き層でその成分として重量%でFe:8〜13%、Al:0.35
〜 0.6%を含有し、付着量が20〜90g/m2 である鋼
板。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、その存在頻度を素
地鋼板の結晶粒界の大きさに等しくさせる。製造方法は
焼鈍工程で酸化還元により鋼板表面に純鉄層を形成した
後、めっき浴の有効Al濃度が0.12〜0.20%範囲で行う。
合金化溶融めっき鋼板の加工性の低下原因となる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
けた際のクラックの発生・伝搬を防止する。

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、合金化加熱条件などの適
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−Nb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、T
iはめっき後の合金化加熱過程でΓ相を厚く生成させる
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、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
56−13470号公報、亜鉛めっき前の鋼板にFeや
Niなどをプレめっきして亜鉛めっきし、合金化処理し
た特開昭58−104163号公報や特開昭60−11
0859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。又はプレめっきなどを行う
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搬が
容易に行われ、根こそぎめっき層が剥離しフレーキン
グ、パウダリングなどの実用上問題を生じる。このよう
な従来技術が抱える課題に対し、本発明ではTi−Nb
添加低炭素鋼について、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搬を抑止し、めっき層の剥
離防止を図ることを目的とする。
【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。
【0007】本発明の要旨を以下に示す。すなわち、 (1)素地鋼板がTi−Nb添加極低炭素鋼で、その鋼
板表面の第1層が焼鈍過程で鋼板表面を酸化還元するこ
とにより得られる純鉄層、第2層が合金化溶融亜鉛めっ
き層でその成分として重量%でFe:8〜13%、A
l:0.35〜0.6%を含有し、付着量が20〜90
g/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)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
する前項(1)記載の加工性に優れた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板。 (3)前項(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前項(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)連続式溶融亜鉛めっき設備でTi−Nb添加極低
炭素鋼を、焼鈍工程で酸化還元することにより表面に純
鉄層を形成し、次いで、めっき浴成分として下記式で定
義される有効Al濃度(wt%)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
金化加熱処理を行い前項各項に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=めっき浴中total-Al濃度−めっき浴中total-Fe濃度 (濃度はwt%) (5)焼鈍工程において、直火加熱の焼鈍空気比を0.
9〜1.2とすることを特徴とする前項(4)記載の加
工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であ
る。
【0008】
【作用】次に、各用件の作用及び数値限定理由を述べ
る。素地鋼板としてTi−Nb添加極低炭素鋼を用い
る。Ti,Nbは鋼中の浸入型固溶元素であるC,Nを
各々TiC,NbC,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。
【0009】めっき層成分としてFeを8〜13%含有
する。8%未満の場合、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%超
ではめっき層の加工性が低下する。又、めっき層成分と
してAlを0.35〜0.6%含有する。0.35%未
満の場合は、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
伝搬しめっきが剥離しやすくなる。0.6%超になると
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、9
0g/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。
【0010】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。
【0011】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搬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。
【0012】製造方法において連続式溶融亜鉛めっき設
備の焼鈍工程で鋼板を酸化、還元することにより表面に
純鉄層を形成させる。鋼中Ti,Nbの表層濃化を抑制
することにより、合金化過程でΓ相の生成を低減化し加
工性を改善する。条件は直火加熱帯の燃焼空気比を0.
9〜1.2の範囲とする。0.9未満では焼鈍後に純鉄
層を形成することが不可能であり、1.2を超えると生
成酸化鉄皮膜が厚すぎて続いての還元帯での鉄酸化皮膜
還元がしきれずに残存し、めっき密着性を阻害する。直
火加熱帯出側での鉄酸化皮膜厚は好ましくは200A〜
1000Aに調整すると良い。
【0013】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。なお、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に示す成分系のTi−Nb添加
極低炭素鋼を焼鈍工程で燃焼空気比を0.95(本発明
条件)及び0.85(従来技術条件)で直火加熱した
後、N2 −10%H2 雰囲気の還元帯で最高板温810
℃で加熱焼鈍した。次いで各種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、さらに
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。
【0015】
【表1】
【0016】図1はめっき層組成と加工性の関係を示
す。燃焼空気比0.95にて直火加熱焼鈍し鋼板表面第
1層に純鉄層を設け、かつ第2層の合金化溶融亜鉛めっ
き層中のAl%の高い本発明鋼板は同一Fe%で比較し
て加工性が良好である。図2は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
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。なお、パウダリング試験は鋼板を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)を測定した。
【0017】
【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の関係を示す図。
【図2】めっき付着量と加工性の関係を示す図。
【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。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素地鋼板がTi−Nb添加極低炭素鋼
    で、その鋼板表面の第1層が焼鈍過程で鋼板表面を酸化
    還元することにより得られる純鉄層、第2層が合金化溶
    融亜鉛めっき層でその成分として重量%でFe:8〜1
    3%、Al:0.35〜0.6%を含有し、付着量が2
    0〜90g/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. 【請求項2】 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】 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あるいは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】 連続式溶融亜鉛めっき設備でTi−Nb
    添加極低炭素鋼を焼鈍工程で酸化還元することにより表
    面に純鉄層を形成し、次いで、めっき浴成分として下記
    式で定義される有効Al濃度(wt%)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い請求項1,2あるいは3の何
    れかに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=めっき浴中total-Al濃度−めっき浴中total-Fe濃度 (濃度はwt%)
  5. 【請求項5】 焼鈍工程において、直火加熱の焼鈍空気
    比を0.9〜1.2とすることを特徴とする請求項4記
    載の加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
    法。
JP9891095A 1995-04-24 1995-04-24 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 Withdrawn JPH08296019A (ja)

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