JPS60262982A - リン酸塩処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車、電気製品部品などに供される冷延鋼
板に関するものであり、該冷延鋼板の塗装下地処理とし
てのリン酸塩処理性が著しく改善された冷延鋼板の製造
方法に関するものである。

近年、冷延鋼板の製造プロセスにおいて、省エネルギー
、生産性改善を目的とし、連続焼鈍法が広く採用される
ようになった。このため、すぐれたプレス成形性を得る
ために鋼中のＣ量をＯ，０１ｗｔ％以下とした極低炭素
鋼に、Ｔｉ　、Ｗｂ、ＺｒおよびＡｉなどの炭窒化物形
成元素を添加した鋼が素材として用いられることが多く
なった。しかし、かかる元素を含有する鋼板では、塗装
下地処理として施されるリン酸亜鉛処理性が劣り、塗装
後の耐食性が劣化するといる欠点を有していた。

かかる欠点の改善方法として、焼鈍前あるいは焼鈍後、
Ｆｅ、Ｎ　ｉなどの金属を電気メッキあるいは無電解メ
ッキする。または焼鈍前あるいは焼鈍後に、リン酸塩核
形成促進作用を有する薬剤を塗布するなどの方法が提案
されている。しかし、メッキすることが鋼板の製造コス
トアップとなり、薬剤を塗布することは、その薬剤によ
り炉内を汚染し、その結果、かえって鋼板の表面を汚染
し、外観を著しく損なうなどの問題があった。

一方、連続焼鈍において、エメルギーコスト上有利な直
火式加熱を行う場合、加熱時に鋼板表面に酸化物層が形
成されるのが避は難く、この酸化物層を焼鈍中に還元す
る方法が特開昭５８−４４１３３号などに開示されてい
る。しかるに直火式加熱では雰囲気が微酸化性雰囲気で
あるため酸化物生成量が少なく１本発明のごときリン酸
塩処理性が改善されるという効果は得られず、むしろ劣
化する傾向すら認められる。

したがって、製品性能の上からは炭窒化物形成元素を含
有する極低炭素鋼板のリン酸塩処理性を低コストで改善
する方法がめられ、連続焼鈍の操業技術の点からは酸化
および還元反応を履歴した鋼板のリン酸塩処理性を含む
表面性状の改善が望まれていた。

本発明者等は上記の点に関し、鋭意研究を重ねた結果、
酸化−還元を履歴した鋼板のリン酸塩処理性は酸化処理
時に生成する酸化物層の厚さに依存し、一定の厚さ以上
で改善されることを見出すなわち１本発明は、Ｃ≦０．
０１ｗｔ％、Ｎ５０６０１ｗｔ％およびＴｉ　、Ｎｂ、
Ｚｒ、Ａ見からなる炭窒化物形成元素群のうち１種また
は２種以上を合計で０．０１ｗｔ％以上含有する冷間圧
延後の鋼板を連続焼鈍するに当り、７００℃までの加熱
を酸化雰囲気中で行うことにより、鋼板表面に０．１４
ｍ以上５７ｚｍ以下の厚さの酸化物層を形成し、しかる
後７００℃以上、ＡＣ３点以下の温度で、還元性雰囲気
により該酸化物層を還元し、冷却後、０．５％以上の調
質圧延を行うことを特徴とするリン酸塩処理性に優れた
冷延鋼板の製造方法を提供することにある。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

Ｃニリン酸塩処理性が劣化するのは、Ｃが０．０１ｗｔ
％以下の領域であり、この範囲のＣ量を含有する鋼板に
おいて、本発明のリン酸塩処理性改善の効果が顕著であ
る。　０．０１ｗｔ％を超えるＣを含有する鋼板に本発
明を適用した場合、十分良好なリン酸塩処理性が得られ
るが、この場合には従来法によっても、リン酸塩処理性
は良好なものが得られる。したがって、本発明の対象を
、Ｃ含有量が０゜０１ｖｔ％以下の鋼板に限定する。

Ｎ：炭窒化物形成元素を添加する鋼板において、Ｎ量が
多くなると良好なプレス成形性を得るために必要な炭窒
化物形成元素の添加量が多くなり、ひいては微細なスリ
ーパー状の欠陥が発生し、鋼板表面特性を著しく劣化す
る。このため、Ｎは０．０１ｗｔ％以下にする必要があ
る。

炭窒化物形成元素：　Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｌよりなる
群より選択された少なくとも１種を０．０１ｗｔ％以上
含有するのがよい、これが０．０１ｗｔ％未満では添加
する効果がなく良好な材質が得られない。

酸化処理二還元処理前の酸化は７００℃以下の温度域で
行う必要がある。７００℃を超える温度域で酸化すると
、酸化速度が大きくなり、酸化物層の生成量の制御が困
難となるばかりでなく、酸化物層の緻密性が低下し、焼
鈍炉内でスケール層が剥離し、炉内のハースロールのス
ケールピックアップを起すばかりでなく、還元処理後の
酸化物層がポーラスになり、鋼板表面の光沢が失われる
。鋼板表面の酸化物層の量は、鋼板のリン酸塩処理性に
最も影響を及ぼす要因である。すなわち、酸化物層厚さ
が０．２μｍ未満では、酸化処理を行わなかった鋼板よ
りむしろリン酸塩処理性が劣化する。しかし０．１　ｐ
ｍ以上の酸化物層を形成し、しかる後、該酸化物層を還
元した鋼板ではリン酸塩処理性が改善される。酸化−還
元処理によりリン酸塩処理性がこのように変化する理由
は明かではないが１次のように推定される。

酸化−還元処理された鋼板表面は、微細な凹凸に富み、
その凹部において、リン酸塩処理液のＰＨ上昇が大きく
、リン酸塩結晶核の生成サイトとなるため、リン酸塩結
晶が多数析出し、緻密なリン酸塩皮膜構造となる。一方
、０．１＃Ｌｍ未満の酸化被膜を還元した場合、このよ
うな凹凸が小さく、上述のような効果が期待できないだ
けでなく、酸化−還元処理により鋼板表面組成が変化し
、特にＳ、Ｐ等のリン酸塩処理性を改善する元素の濃度
低下が起こるため、リン酸塩処理性が低下する。

一方、生成するスケール層厚さが５＃Ｌｍを超えると、
還元に時間を要し、焼鈍時間を長くする必要が生じ、ま
た、還元ガスの消費量が多くなるため、コスト−ヒ昇の
原因となる０通常の連続焼鈍の焼鈍時間、焼鈍温度の場
合、３ｇｍ以下とすることが望ましい。

焼鈍中の雰囲気ガスは、酸化する加熱帯では空気、ある
いは０２を含有するＮ２．Ａｒなどの不活性ガス、ある
いは直火式加熱において、空燃比を高くした燃焼排ガス
など、Ｆｅに対して酸化性の雰囲気ガスであればよい、
また還元を行う７００℃以上の温度域では、Ｎ２を含有
する還元性であればよい。

焼鈍温度：焼鈍温度は７００℃以上、ＡＣ３点以下とす
れば、材質上、特に問題はない鋼板が製造できるが、特
に厳しくプレス成形性が必要とされる用途には、７５０
℃以上とすることが好ましい、酸化物層の還元も高温で
あれば早くなるため、７５０℃以上とすることにより、
鋼板の通板速度を大きくすることが可能である。

調質圧延二酸化還元処理した鋼板の表面の外観は、微細
な凹凸があるため、若干光沢が失われている。光沢を回
復するためには、０．５％以りの圧下率で調質圧延する
ことが必要である。

次に、本発明を実施例に基き具体的に説明する。

表１に示す組成の３種の冷延鋼板を７００℃に保持した
大気雰囲気および５％０２−Ｎ２雰囲気の炉内に３０秒
〜５分挿入し、種々の厚さの酸化物層を形成せしめた。

その後、該鋼板を加熱、焼鈍するに際し、７００℃まで
１０　’　ｍｍＨＨの真空中で加熱し、その後、Ｎ２ガ
ス雰囲気中で７００℃〜８００℃の加熱、８００℃にお
ける２０秒の均熱、および８００から１００までの冷却
を行い、表面酸化物層を還元した。焼鈍後、１％の調質
圧延を施し、化成処理試験に供した。なお、比較材とし
て、本発明の工程を経ない通常の工程で製造された鋼板
を共に化成処理試験に供した。

リン酸塩処理試験の条件は、市販のリン酸塩処理液（日
本パー力ライジング株式会社製）を用い、１０秒、およ
び１２０秒、化成処理した。処理液は遊離酸度を１．０
と高目に設定し、リン酸塩結晶が粗大化しやすくし、鋼
板による差が顕現するようにした。一般にリン酸塩皮膜
は、リン酸塩結晶が微細で緻密なものが良好とされる。

第１図に還元前の酸化皮膜厚さが、リン酸塩結晶数密度
に及ぼす影響を示す。

通常工程で製造された鋼板を比べて、酸化層を形成した
後、還元した鋼板は、酸化層の厚さが０゜１ｐｍ以下で
はリン酸塩結晶が粗大化し、結晶数密度が低くなるが、
０．１μｍを超える酸化物層を形成した場合には、結晶
が微細化し、結晶数密度が高くなっている。　また、リ
ン酸塩処理１０秒後と１２０秒後の結晶数密度を比較す
ると、結晶数密度が低い鋼は、特にリン酸塩処理１０秒
後における結晶数密度が少なく、リン酸塩の結晶核生成
が遅滞している。

また、リン酸塩皮膜の欠陥部を評価するために１２０秒
処理後の試片を用いて、酸化還元電流を測定した。酸素
還元電流として、ｐＨ１２のＮａ０）１水溶液中で試片
を自然電極電位により連続的にカソード分極し、−６０
０ｉ＋Ｖ　ｖｓ　Ｓ、Ｃ，Ｅ、に分極した時の電解電流
密度をめた。その電流密度によって、試片表面の有効電
極密度が評価し得る。すなわち、融化還元電流が低い方
が良好な皮膜であると評価し得る。

第２図に示すように、微細な結晶が形成された試片は、
酸素還元電流は低い。特に０．Ｉ　ＩＬ〜５＃Ｌの酸化
物層を形成した後、還元したものは良好な皮膜が形成さ
れている。しかし、５終をこえる酸化物層を形成した場
合には、本実験で施した還元焼鈍条件では酸化物が残存
し、リン酸塩結晶が被われなかった部分が存在するため
、高い酸素還元電流値となっており、好ましいリン酸塩
皮膜が形成されていない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、酸化物層厚さと、リン酸塩結晶数密度との関
係を示すグラフ、第２図は酸化物層厚さと酸素還元電流
値との関係を示すグラフである。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 ＦＩＧ、　１ ？ 暉　酸化物厚の厚さくｐｍ） ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ≦０．０１ｗｔ％、Ｎ≦０．０１ｗｔ％およびＴｉ、
   Ｎｂ。 ｚｒ、Ａｎからなる炭窒化物形成元素群のうち１種また
   は２種以上を合計で０．旧ｗｔ％以上含有する冷間圧延
   後の鋼板を連続焼鈍するに当り、７００℃までの加熱を
   酸化雰囲気中で行うことにより、鋼板表面に０．１　ｙ
   Ｌｍ以上５７ｚｍ以下の厚さの酸化物層を形成し、しか
   る後７００℃以上、ＡＣ３点以下の温度で、還元性雰囲
   気により該酸化物層を還元し、冷却後、０．５％以上の
   調質圧延を行うことを特徴とするリン酸塩処理性に優れ
   た冷延鋼板の製造方法。