JPH0941086A

JPH0941086A - 黒化処理性に優れた鋼板

Info

Publication number: JPH0941086A
Application number: JP21285395A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nomura; 茂樹野村; Yoshiaki Nakazawa; 嘉明中澤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-10
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JP3146939B2

Abstract

(57)【要約】【目的】黒化膜の密着性が良好な上に黒化処理時にお
ける赤錆発生の懸念もないという優れた黒化処理性を有
し、例えばカラ−テレビジョン用の磁気シ−ルド材等と
しても優れた性能が発揮される鋼板を提供する。【構成】鋼板を、Ｃ：0.05％以下，Si： 0.5％以下，
Mn：0.04〜 1.0％，Ｐ：0.05％以下，Ｓ：0.02％以下，
sol.Al： 0.005％以下，Ｏ： 0.008〜 0.060％，Cu：0.
04％以下，Ｎ：0.01％以下を含むか、あるいは更に、
Ｂ：0.0005〜0.0050％，Ti：0.003 〜0.10％，Nb：0.00
3 〜0.10％の１種以上をも含有すると共に残部が実質的
にFeである化学組成で、かつ表面の平均粗さ（Ｒａ）が
1.1μｍ以上に調整されてなる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラ−テレビジョン
ブラウン管用の磁気シ−ルド材（マスクフレ−ム材，シ
ャドウマスクインナ−シ−ルド材，アウタ−シ−ルド材
等）として好適な、表面の黒化処理が施される鋼板に関
するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】カラ−テレビジョンのブラウン
管では、電子ビ−ムが地磁気によって偏向されるのを防
ぐためその内部が磁気シ−ルド材で覆われている。そし
て、一般に、この磁気シ−ルド材には“アルミキルド鋼
板を所望形状にプレス成形した後に酸化雰囲気ガス中で
黒化処理されたもの”が用いられている。

【０００３】なお、上述の如く鋼板表面に黒化処理を施
す目的は、 a) 錆を防止すること， b) 熱放射率を高くすること， c) 電子の乱反射を防止すること，にある。

【０００４】しかしながら、鋼板表面に生成する黒化膜
は Fe₃Ｏ₄を主体とした酸化膜であって、熱放射率の向
上や電子の乱反射防止には非常に有効であるものの、一
方で膜の剥離が生じやすいという問題があった。また、
上記黒化膜を形成させる際の問題として、黒化膜の生成
に伴ってブラウン管材料としての性能に悪影響を及ぼす
赤錆が発生しやすいことも指摘されていた。

【０００５】そこで、特開昭６１−１７４３６０号公報
には、鋼板のＣ含有量，Ｎ含有量を低減することで成形
時にストレッチャストレインが生じるのを抑制し、これ
により黒化膜が剥離するのを防止しようとの提案がなさ
れている。また、特開昭６０−６７６４０号公報には、
鋼板のＣ含有量を規制して赤錆発生を助長する Fe₃Ｃの
析出を抑制し、これにより赤錆の発生を防止する方法が
提案されている。更に、特開平４−３４１５４１号公報
には、鋼板の結晶粒径を制御することで形成される黒化
膜の密着性改善と透磁率の向上を図る方法が開示されて
いる。

【０００６】しかし、これらの方法を適用した場合で
も、形成される黒化膜の密着性は未だ十分ではなく、ま
た黒化処理条件のバラツキによって生じると思われる赤
錆発生の問題は依然として解決されなかった。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、黒化膜の密着性が良好な上に黒化処理時における
赤錆発生の懸念もないという優れた黒化処理性を有し、
例えばカラ−テレビジョン用の磁気シ−ルド材等として
も優れた性能が発揮される鋼板を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、まず「黒化処理時に発生する赤錆は黒化
膜表面で生成しやすい」との事実を踏まえて赤錆発生の
メカニズムにつき種々研究を行ったところ、次に示すよ
うな一連の事項を知見するに至った。

【０００９】a) 磁気シ−ルド用アルミキルド鋼板の黒
化処理時に生成する赤錆は、“鋼板面と黒化膜との界面
に生じる鋼板中合金元素の濃化”や“鋼板と黒化膜との
密着性劣化”により黒化膜表面へのFeの拡散が抑制ない
しは阻害され、その結果として黒化膜表面に酸素量の多
い Fe₂Ｏ₃が生成する現象に起因したものである。特
に、鋼板中に一般的に含有されている微量のCuは酸化さ
れにくいので黒化処理時に黒化膜と鋼板との界面に濃化
しやすく、赤錆発生の大きな原因の１つとなっている。 b) 従って、鋼板中に含まれるCuの含有量を規制するこ
とが赤錆抑制に顕著な効果を発揮する。

【００１０】c) また、上述のように赤錆発生に大きく
係わる“黒化膜の密着性”については、黒化処理時に鋼
板中へ吸収される水素が大きく影響しており、吸収され
た水素がその後の冷却過程でガスとなって鋼板と黒化膜
の界面に溜まることが黒化膜の密着性劣化の主因となっ
ている。

【００１１】d) このため、鋼板と黒化膜との密着性を
改善して赤錆の発生を抑えるには鋼板の水素吸蔵能を上
げることが有効と考えられるが、鋼板の水素吸蔵能の上
昇には、鋼板中の介在物、特に酸化物の量を増やすのが
非常に有効である。 e) 更に、鋼板と黒化膜との密着性の改善には“鋼板の
表面粗さを粗くすること”も極めて有効である。

【００１２】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたものであり、「熱延鋼板，冷延鋼板を問わず、鋼板
をＣ：0.05％以下（以降、成分割合を表す％は重量割合
とする),Si： 0.5％以下， Mn：0.04〜 1.0％，
Ｐ：0.05％以下，Ｓ：0.02％以下， sol.Al： 0.005
％以下，Ｏ： 0.008〜 0.060％，Cu：0.04％以下，
Ｎ：0.01％以下を含むか、あるいは更にＢ：0.0005〜
0.0050％， Ti：0.003 〜0.10％， Nb：0.003 〜0.10
％の１種以上をも含有すると共に残部が実質的にFeであ
る化学組成で、かつ表面の平均粗さ（Ｒａ）が 1.1μｍ
以上に調整されてなる構成とすることにより優れた黒化
処理性を付与した点」に大きな特徴を有している。

【００１３】

【作用】以下、本発明において、鋼板の化学組成並びに
表面粗さを前記の如くに限定した理由をその作用と共に
説明する。 [A] 化学組成 (a) ＣＣは、鋼板中にセメンタイトとして存在して黒化処理時
に赤錆発生の原因となったり、時効により降伏伸びを発
生させることで黒化処理後の成形時に黒化膜剥離を助長
したり、更には黒化処理時にガスとなって生成する黒化
膜の密着性を下げたりするので好ましくない元素であ
る。しかし、Ｃ含有量が0.05％にまで低減されれば上記
弊害は顕著化しなくなるので、Ｃ含有量は0.05％以下と
定めたが、好ましくは0.02％以下、更に好ましくは 0.0
05％以下に調整するのが良い。

【００１４】(b) Si Siは鋼板の強度を上昇させ加工性を低下させる成分であ
るが、 0.5％までの含有量であればその弊害を許容でき
ることから、Si含有量は 0.5％以下と定めた。

【００１５】(c) Mn Mnは、MnＳを形成して鋼中のＳを固定することで鋼板の
表面疵を防止する作用を有しているが、その含有量が0.
04％未満では害作用による所望の効果が得られず、一
方、 1.0％を超えて含有させてもその効果が飽和するば
かりか、鋼板の強度が上昇して加工性の低下を招く。従
って、Mn含有量は0.04〜 1.0％と定めた。

【００１６】(d) ＰＰは、鋼板の強度を上昇させて加工性を低下させるほ
か、黒化処理時に鋼板と黒化膜との界面に濃化してFeの
拡散を阻害し赤錆発生の原因となる好ましくない不可避
的不純物元素であり、許容限が0.05％であることからＰ
含有量を0.05％以下と定めたが、その含有量は少ない方
が良く、好ましくは 0.015％以下、更に好ましくは 0.0
10％以下に調整するのが良い。

【００１７】(e) ＳＳは、Feと低融点化合物を生成して鋼の熱間加工性を低
下させ、熱延鋼板製造時における疵発生の原因となる好
ましくない不可避的不純物元素であり、許容限が0.02％
であることからＳ含有量を0.02％以下と定めたが、その
含有量はできるだけ少ない方が良い。

【００１８】(f) sol.Al 本発明に係る鋼板は、黒化膜の密着性を上げるために水
素の吸蔵能を向上させた点を１つの大きな特徴としてい
る。そして、その目的を達成すべく鋼板中に酸化物を介
在物として多量に含有させるよう図っている。しかし、
鋼中に付随されるsol.Alの含有量が 0.005％よりも多く
なると脱酸されることにより酸化物の介在物量が十分で
なくなって所望の水素吸蔵能を確保できなくなることか
ら、sol.Al含有量は 0.005％以下と定めた。

【００１９】(g) Ｏ上述のように、本発明に係る鋼板は、酸化物を介在物と
して多量に含有させて水素の吸蔵能を向上させ、黒化膜
の密着性改善を図ったものであるが、そのためには鋼中
に 0.008％以上のＯを含有させる必要がある。しかし、
0.060％を超えてＯを含有させるとヘゲ疵等といった表
面疵の原因となったり、耐火物を溶損させる原因とな
る。従って、Ｏ含有量は 0.008〜 0.060％と定めたが、
好ましくは0.010 〜0.060 ％、更に好ましくは 0.035〜
0.060％、できれば 0.045〜 0.060％に調整するのが良
い。

【００２０】(h) Cu Cuは、黒化処理時に鋼板と黒化膜との界面に濃化してFe
の拡散を阻害するため赤錆発生の原因となる不純物元素
である。しかし、0.04％にまで低減されれば前記弊害は
顕著化しなくなるので、Cu含有量は0.04％以下と定めた
が、その含有量は少ない方が良く、好ましくは0.02％以
下、より好ましくは0.01％以下に調整するのが良い。

【００２１】(i) ＮＮは、時効により鋼板に降伏伸びを発生させるように作
用して黒化処理後の成形時に黒化膜剥離を助長したり、
更には時効により鋼板の成形性を低下させたりするので
好ましくない不可避的不純物元素である。しかし、Ｎ含
有量を0.01％以下にまで低減すれば前記弊害は許容範囲
に収まることから、Ｎ含有量は0.01％以下と定めた。

【００２２】(j) Ｂ，Ti及びNb Ｂ，TiあるいはNbには何れもＮを窒化物として固定して
時効劣化を防止する働きがあり、またTi及びNbはＣを炭
化物として固定することでＣの悪影響を軽減する効果を
発揮する。従って、本願発明では必要に応じてＢ，Tiあ
るいはNbの１種又は２種以上の添加を行うが、その含有
量がＢの場合には0.0005％を、Tiの場合には 0.003％
を、そしてNbの場合には 0.003％をそれぞれ下回ると前
記効果が十分に得られず、一方、Ｂが0.0050％を、Tiが
0.10％を、そしてNbが0.10％をそれぞれ超えて含有され
ると強度が上昇し加工性が低下すること、また前記効果
も飽和することから、Ｂ，Ti及びNbの含有量はそれぞれ
Ｂ：0.0005〜0.0050％，Ti：0.003 〜0.10％，Nb：0.00
3 〜0.10％と定めた。

【００２３】[B] 表面粗さ本発明に係る鋼板は熱延鋼板又は冷延鋼板の何れでも良
いが、その平均表面粗さ（Ｒａ）を 0.1μｍ以上に調整
する必要がある。その理由は、表面の凹凸によるアンカ
−効果で黒化膜と鋼板の密着性を上げ、黒化膜の剥離を
防止することにある。ただ、鋼板の表面粗度が平均表面
粗さ（Ｒａ）で 1.1μｍ未満であると所望する密着性を
確保することができないので、Ｒａ 1.1μｍ以上の粗さ
と定めたが、好ましくは 1.3μｍ以上、より好ましくは
1.8μｍ以上、できれば 2.0μｍ以上に調整するのが良
い。

【００２４】なお、鋼板への上記表面粗さの付与は、ス
キンパスにおいて“ロ−ルの表面粗さ”や“伸び率”を
変える手立てや、鋼板表面にショットピ−ニングを加え
る等の手立てで実現することができる。

【００２５】

【実施例】まず、転炉で溶製した種々の未脱酸のスラブ
からラボ熱延用の４５mm厚スラブを切り出し、１２００
℃に加熱後、 4.5mm厚まで熱間圧延を実施した。そし
て、スケ−ル除去のためにこれら各熱延鋼板を 4.0mm厚
にまで両面研削し、それから0.8mm まで冷間圧延を施し
た。続いて、得られた各冷延鋼板につき、７００℃で６
時間の箱焼鈍を実施した。なお、箱焼鈍時に、一部の鋼
種では露点を変えて脱炭を行った。この焼鈍後における
各冷延鋼板の化学組成を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】次に、上記各冷延鋼板に調質圧延を施して
表面粗さの調整を行った。ここで、鋼板の表面粗さは
“調質圧延で使用したロ−ルの表面粗さ”と“調質圧延
での伸び率”を変化させることで調整した。このように
して調整された各冷延鋼板表面の平均粗さ（Ｒａ）を表
２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】次いで、表面粗度調整された上記各冷延鋼
板につき、５８０℃で１５分間均熱してから空冷を施す
黒化処理を実施した。なお、黒化処理の均熱時において
は、空気に水蒸気を含ませ、これを１リットル／分の流量で
流すことにより酸化雰囲気とした。

【００３０】そして、黒化処理後の各鋼板について、黒
化処理性を評価するため「赤錆発生傾向」と「黒化膜の
密着性」を調査した。ここで、「赤錆発生傾向」は、薄
膜Ｘ線解析にて“ Fe₂Ｏ₃の（０１２）面強度”と“ F
e₃Ｏ₄の（２２０）面強度”とを調べ、その比率により
評価した。即ち、 Fe₂Ｏ₃の割合が Fe₃Ｏ₄のそれより
も高くなるほど赤錆発生率が高くなって黒化処理性に劣
るからである。また、「黒化膜の密着性」は 0.5ｔの曲
げ試験にて判定した。その結果を表２に併せて示す。

【００３１】なお、表２において、「黒化膜の密着性」
は ○ … 剥離なし， △ … ２０％未満の剥離あり， × … ２０％以上の剥離あり，で表示した。

【００３２】表２に示される結果から次のことを確認で
きる。即ち、本発明に係る規定条件を満たした鋼板は何
れも“ Fe₂Ｏ₃の（０１２）面強度”と“ Fe₃Ｏ₄の
（２２０）面強度”の比が 0.3以下という低い値となっ
ている（このため黒化処理後の目視観察によっても赤錆
の発生が認められなかった）。また、曲げ試験で判定さ
れる「黒化膜の密着性」も良好である。

【００３３】そして、Ｂ，Ti又はNbを添加した試験番号
４，７，８及び12に係る本発明鋼板は、１００℃で６０
分の加速時効を施した場合、他の試験材では伸びの低下
が４％程度であったのに対して伸びの低下は２％程度に
抑えられ、時効性の改善が見られた。

【００３４】これに対して、表面粗度の低い試験番号19
及び20に係る比較鋼板では黒化膜の密着性に劣ってお
り、そのため“ Fe₂Ｏ₃の（０１２）面強度”と“ Fe₃
Ｏ₄の（２２０）面強度”の比も多少高くなっている
（従って黒化処理後の目視観察によって赤錆が黒化膜表
面に薄く成長しているのが認められた）。

【００３５】また、酸素量の低い試験番号21及び22に係
る比較鋼板では黒化膜の密着性が更に劣っており、曲げ
試験によって黒化膜の大部分が剥離している。そして、
このように黒化膜の密着性が悪いため“ Fe₂Ｏ₃の（０
１２）面強度”と“ Fe₃Ｏ₄の（２２０）面強度”の比
も非常に高くなっている（このため黒化処理後の目視観
察によって過度の赤錆発生が認められた）。

【００３６】一方、Cu含有量の多い試験番号23に係る比
較鋼板では、密着性は良好であったものの、鋼板と黒化
膜の界面にCuの濃化が生じたためと見られるが“ Fe₂Ｏ
₃の（０１２）面強度”と“ Fe₃Ｏ₄の（２２０）面強
度”の比は非常に高くなっている（従って黒化処理後の
目視観察によってかなりの赤錆発生が認められた）。

【００３７】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、優れた黒化処理性を有し、カラ−テレビジョンのマ
スクフレ−ム用やシャドウマスクインナ−シ−ルド用等
の磁気シ−ルド材として好適な鋼板を提供することが可
能となるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合にてＣ：0.05％以下， Si：
0.5％以下， Mn：0.04〜 1.0％，Ｐ：0.05％以下，
Ｓ：0.02％以下， sol.Al： 0.005％以下，Ｏ：
0.008〜 0.060％， Cu：0.04％以下，Ｎ：0.01
％以下を含有すると共に残部が実質的にFeである化学組
成で、かつ表面の平均粗さ(Ra)が 1.1μｍ以上に調整さ
れてなることを特徴とする、黒化処理性に優れた鋼板。
【請求項２】重量割合にてＣ：0.05％以下， Si：
0.5％以下， Mn：0.04〜 1.0％，Ｐ：0.05％以下，
Ｓ：0.02％以下， sol.Al： 0.005％以下，Ｏ：
0.008〜 0.060％， Cu：0.04％以下，Ｎ：0.01
％以下を含み、更にＢ：0.0005〜0.0050％， Ti：0.00
3 〜0.10％， Nb：0.003 〜0.10％の１種以上をも含有
すると共に残部が実質的にFeである化学組成で、かつ表
面の平均粗さ(Ra)が 1.1μｍ以上に調整されてなること
を特徴とする、黒化処理性に優れた鋼板。