JPS6350447A - 自動車用耐食性鋼板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用耐食性鋼板に関するものである。

（従来の技術） 例えば、北米、欧州等において、冬期に道路凍結防止剤
（塩化す）　ＩＪウム、塩化カルシウム等）を使用する
地域においては、塩素イオン存在下で乾燥、湿潤が繰り
返されるため激しい腐食が起り、短期間で自動車車体の
孔開きに至ることがあり、又車体の中でも特に高耐食性
材料の要求が強いのは、足廻り部材、円板類である。

従来このような耐食性鋼材（板）としては、例えば、特
開昭５４−７５４２１号公報においては、Ｃｕ　：　０
．２６〜０．３５％、Ｐ　：　０．００５〜０．００５
、Ｎｉ：０．０３〜０．０９％を基本成分とする鋼板、
又特公昭５７−１４７４８号公報においては、Ｃｕ　：
　０．１〜０．２４係、Ｐ：０．０６〜０．１５％、Ｎ
ｉ　：　０．０３〜０．４８％を基本成分とする鋼板が
開示されている。

このような耐食性鋼板にお−・ては、連続湿潤状況を前
提とした塩水噴霧試験に対しては、好結果をもたらすが
、前記のごとき環境では、必ずしも好結果が得られない
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らが種々調査検討した結果、前記環境下におけ
る自動車の走行環境は、塩素イオン存在下で乾燥、湿潤
或は凍結が繰り返されることに特徴があり、このような
環境下において、満足すべき耐食性鋼板の開発が強く要
求されているところである。

本発明は、このような要求を有利に満足する耐食性鋼板
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、Ｃ：　０．００１〜０．
０２％、Ｍｎ　：　０．１〜０．５％、Ｓ　：　０．０
０１〜０．００５％、Ｃｕ　：　０．１〜１．０％、Ｔ
ｉ　：　０．００５〜０．１％、残Ｆｅ及び不可避的不
純物からなる鋼板表面層にＰを拡散し、該層上に非鉄金
属を被覆せしめた自動車用耐食性鋼板、及びＣ：０．０
０１〜０．０２％、地：　０．１〜０．５％、Ｓ　：　
０．００１〜０．００５％、Ｃｕ　：　０．１〜１．０
％、Ｔｉ　：　０．００５〜０．１％、Ｎｉ：Ｏ，００
１〜０．５％残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表
面層にＰを拡散し、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自
動車用耐食性鋼板及びＣ：Ｏ，００１〜０．０２％　　
、　　Ｍｎ　　：　　０．１〜０．５　　％　　、　　
Ｓ　　二　０．００１〜０．００５　　％　、Ｃｕ　：
　０．１〜１．０％、Ｔｉ　：　０．００５〜０．１％
、を基本成分とし、これにＭｏ　、　Ｎｂ　、　Ａｌ、
　Ｚｒ　％Ｖの１種又は２種以上を合量で０．００１〜
０．５％を含有せしめ、残Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる鋼板表面層にＰを拡散し、該層上に非鉄金属を被覆
せしめた自動車用耐食性鋼板及びＣ：Ｏ，００１〜０．
０２％、胤二　〇、１〜０．５　　％　、　　Ｓ　　：
　　０．００１〜０．００５　　％　、　　Ｃｕ　　：
　　　０．１〜１．０％、Ｔｉ　：　０．００５〜０．
１％、Ｎｉ：Ｏ，００１〜０．５％を基本成分とし、こ
れにＭｏ　、　Ｎｂ　、　Ａｌ、　Ｚｒ、りの１種又は
２種以上を合量で０００１〜０．５％を含有せしめ残Ｆ
ｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表面層にＰを拡散し
、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自動車用耐食性鋼板
に関するものである。

即ち、前記のごとき環境下における自動車用耐食性鋼板
の開発ポイントとして、鋼板自体の耐食性向上と、該鋼
板の表面処理層との双方の作用により、耐食性を飛躍的
に向上させろものである。

つまり、鋼板の孔食防止に最大の狙いを置き、かつ自動
車用鋼板としての特性として、例えば、加工性、浴接性
等を付与した耐食性鋼板を提供するものである。

孔食は、生成した錆層の微細な割れ目を水分子、酸素、
塩素イオン等が透過して、鋼素地に到達するときに生起
している。従って材料表面が常に濡れており、生成錆の
固着し難い塩水噴霧試験のごとき環境下では、全面腐食
となり易（、材料成分設計にあたっては、錆が表面に固
着し易いように、腐食試験サイクルに乾燥期を採り入れ
た試験方法で、好結果の得られる銅板が、耐食性（孔食
性）に優れている。

その特徴は、腐食環境下で初期に生成する錆が、鋼素地
から浴出した元素を、錆層中に濃縮し、安定な腐食生成
物皮膜を形成し、以後の腐食因子の鋼素地への到達を阻
害して、鎖拡大を防止して、耐食性を付与するものであ
る。

前記本発明のごと（、合金元素を含有させる基本的な考
え方としては、Ｃは腐食に際し、カソード部分となり、
カップル電流増の原因となろセメンタイト形成を、極力
防止するために、低炭素とした。

即ち、従来鋼は、Ｃ含有量を材質面からの要求を満足す
る観点から決定されているが、本発明においては、上記
のごとく、耐食性向上の点から、低炭素とする。

Ｓは、アノード部分となる微小な硫化物形成を阻害する
ために、極低硫黄とし、硫化物は、ＭｎＳとして存在し
易いので、胤も可能な限り、低い値にすることが望まし
いが、材質等信の特性への影響があり、低硫鋼の効果を
発揮させるため、必要に応じて、例えばＣａ、ＲＥＭ等
の不溶性の硫化物形成に寄与する元素添加を、併用する
こともできる。

Ｃｕは他の元素、特にＰの共存下で効果を発揮する。つ
まり、腐食進行中の鋼材の錆層を調査した結果、鋼表面
に近い部位にＣｕの濃縮が認められ、更に錆層断面を観
察すると、厚さが比較的均一で、亀裂の少ない錆層を形
成しており、耐錆性に薔与するものである。

Ｐは、不溶性燐酸塩として、孔の壁全面に付着し、−旦
生成した凹部が、更に深くなったり、広がるのを防止す
る。Ｃｕは、この燐酸塩生成の除核となり、微細で緻密
な結晶沈着を容易にする。特に凹部で溶出してきた燐酸
イオンを燐酸塩として、沈積させる際の触媒作用をはた
し、防食皮膜の形成を促進する機能をもつものである。

Ｎｉは、Ｃｕ含有燐酸塩皮膜形成時に核となる効果を発
揮するとともに、Ｃｕ添加による熱間圧延時のヘゲ発生
防止に効果を奏するものである。

Ｔｉは、上記Ｎｉと同様な機能を発揮する。

又ＣｕとＮｉ又はＴｉは、硫化物を塩基性の複合硫酸塩
とし、錆層の欠陥部を補修する効果があり、硫化物がＦ
ｖｌｎＳ０４等の硫酸塩として溶出することを、防止す
るものと認められる。

このようなことからＣｕ、Ｎｉ又はＴｉ、Ｐの元素は、
耐孔食性を確保するためには、必要な成分である。

次に各元素の添加量範囲とその理由を明らかにする。

Ｃは、添加量が０．０２％を超えると、鋼の伸びが低下
し、セメンタイトが認められ、前述の如（、腐食に際し
カソード部分となり、カップル電流増の原因となろセメ
ンタイト形成は、阻止しなければならな℃・０さらに炭
素量が増加すると、添加したＣｕが固溶するのではなく
、析出しやす（なる。

耐食性向上のためにはＣｕは固溶している事が必要で、
析出物となった場合、もはや耐食性向上に効果がなく、
本発明のＣｕ添加量域では、炭素量のｏ、ｏｏｉ％未満
では、強度が低下すると共に、精練時間が長（なって、
経済性および生理性を悪化する。

Ｓは、鋼中では硫化物として存在し、鋼板が腐食する過
程でアノード部分となり、腐食速度増の原因となる。微
小な硫化物形成を阻止するために、本発明では基本的に
極低硫黄域を検討したが、鋼中Ｓ量と硫化物形成の有無
を仔細に調査した結果、添加量が０．００５％以下では
、顕微鏡で硫化物が認められず、耐食性も良好であるこ
とが確認された。

一方０．００１％以下にするのは、既にその効果（家飽
和する上、経済的に不利が存在する。

凪は、鋼の製造上、脱酸元素として必要であり、その量
は０．１％以上必要であるが、過剰に添加すると鋼を脆
化したり、必要以上の強度になる事、硫化物形成防止に
は低い方が望まし℃・事より０．１〜０．５％とした。

Ｃｕは、他の元素、特にＰ、Ｎｉとの共存によって、塩
化物が付着する様な環境下での孔食の程度潤が繰り返さ
れる様な環境では、従来提案されて−・る成分濃度より
も、更に高めの含有量にする方がよい。

その理由は明らかではないが、湿潤のみ或いは、乾燥の
みの条件では生起しがたいが、湿潤〜乾燥の繰り返しで
は、生成する錆層に亀裂や欠陥部が発生しやす（、該部
位をＣｕの濃縮した新生錆で安定化する為には、より多
（のＣｕ添加が必要なのではないかと考えている。その
量は０．１％以下では効果が認められず、１．０％以上
では添加効果が飽和するうえ、Ｎｉ等の添加を併用して
も、ヘゲの防止が実用上困難である事による。

Ｐは、他の元素、特にＣｕ、Ｎｉとの共存によって、塩
化物が付着する様な環境下での孔食の程度を、著しく軽
減させる効果がある。前述の如（乾燥、湿潤が繰り返さ
れる環境では、Ｃｕ、Ｎｉと共に緻密な複合燐酸塩皮膜
を、安定錆層の亀裂や欠陥部に生成する事が必要である
。

その量としては、０．０３％以下では効果が少なく、０
．１５％以上では添加効果が飽和し、鋼板の強度が高く
なり、加工性に難点をきたす。

このＰは本発明においては、鋼中添加することなく、鋼
板表面に拡散させることにより、Ｐの含有にともなう鋼
板の強度向上による加工性劣化、溶接性劣化等を回避す
るものである。

即ち、鋼板表面層０．５〜５０μにＰを拡散することに
より、厚み方向で過半量はＰを含有していないので、Ｐ
含有による加工性の劣化を防止し、かつＰによる鋼板の
耐孔食性を向上させるものである。

Ｐ拡散方法としては、例えば、Ｆｅ−Ｐ、Ｎ１−Ｐ等の
Ｐ合金で、鋼板表面にＰ量として５〜５００　ｒｎ９／
ｍのメッキを施し、加熱して、Ｐ量として前記のごと（
鋼板表面層に拡散させる。

加熱の態様としては、例えば、鋼板に亜鉛等の溶融メッ
キを施す場合は、メツキラインの前処理炉で加熱拡散す
ることができ、又電気メッキによる場合は、鋼板製造上
工程の焼鈍工程において、加熱拡散させろことができ、
更に別工程で４００〜８００℃の加熱により拡散させる
ことができろ。

２合金メッキ量は、Ｐ量として５　”９／ｍ２以下では
、耐食性向上に有効な含Ｐ拡散層が十分に生成せず、従
って、錆生成物中のＰ含有量も少なく、十分な効果は発
揮できない。又５００　ｍｙ／ｒｒ？以上になると、効
果は既に飽和し、却って拡散層が厚くなりすぎる結果、
加工時に上層のＺｎ系メッキ層と、素地の密着性が損わ
れる不都合が生じることがあり、好ましくない。

Ｎｉは、他の元素、特にＣｕ％Ｐとの共存によって、複
合燐は塩皮膜を形成すると共に、熱延時のヘゲ防止に効
果を発揮する。その量は、０．００１％以下では効果が
認められず、０．５％以上では効果が飽和する。

本発明の特徴は、基本として腐食にさいして、カンード
部分となるセメンタイト形成防止のため、極低炭素とす
ると共に、アノード部分となる硫化物形成抑制のために
、低硫黄とした上で、孔食防止に効果のあろＣｕ　、　
Ｐ、　Ｎｉ又はＴｉを同時添加して、錆層中に緻密な複
合燐酸塩皮膜を形成して、鋼素地を保護することにある
。

又Ｔｉは、結晶粒の微細化によるカソードの分散及び結
晶粒度の差によるアノード・カソードカップルの生成抑
制、更にＭｎＳ介在物表面への吸着による該硫化物の溶
出防止効果を期待するものである。あるいは、別の実験
結果では、ＴｉがＮｉと同様の効果を有すると考える事
も可能である。

材質面では特に、自動車外板等に本発明の鋼板を使用す
る際には、時効劣化の防止に有効である。

添加量は通常０．００５〜０．１係程度が適当である。

０．００５％以下では効果がなく、０１％以上では効果
が飽和する上に経済的にも無意味である。

次に選択元素について述べる。

歯については、その効果はチタンとほぼ同様且つ同等で
ある。Ｍｏは、孔食成長防止に効果があり、蓋的には０
．１〜０．４％が適当である。Ａｔは、鋼の製造上、脱
酸元素その他の用途で添加する場合があるが、過剰に添
加すると、鋼中に疵発生の原因となる介在物が多く生成
する場合があるので、その上限を０．０８％とする。

Ｚｒ、Ｖは、ＣやＮを固定し、固溶炭、窒素を除去する
事により延性の増加、時効劣化性の減少を防止する目的
であるが、固溶に必要な置場上では、強度上昇、延性低
下環の弊害をもたらすので。

本発明鋼のＣ量０．０２％以上から考えて、添加量は０
．１％以下とする。

Ｂは２次加工割れ防止効果を期待して添加する。

添加量は０．０００１〜００５％が適当である。

０．０００１％以下では効果が認められず、０゜０５％
を超えると逆に脆化を引き起こすことがある。

希土類元素及びＣａは、微細且つ、不溶性の硫化物を形
成し、アノード部生成を抑制する効果がある。添加量は
０．０００１％以下では効果が認められず、０．０５％
を超えると逆に脆化を引き起こすことがある。

さて本発明鋼は、熱延材（厚板、中薄板）（１，６〜４
、Ｏ附）、冷延材（０，５〜２．５間）として、自動車
用に適用することができる。本発明鋼の添加元素が、そ
もそも表面処理性を阻害しないばかりか、ＣｕやＰは場
合によっては、むしろ鋼材の被めっき性を向上すること
ができる。

適用しうるめつき金属としては、例えば、Ｚｎ、Ａｌ、
　Ｃｒ、　Ｐｂ等の非鉄金属があり、これらの金属単独
又はＦｅ　、　Ｐ　、　Ｃｕ　、　？ｖｌｏ　、　Ｃｄ
　、　Ｎｉ系との合金めっきにより、被覆させることが
できろ。

次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。

注１．実、施例におし・ては、圧延後Ｆｅ−Ｐ（Ｐ量３
％）の合金電気めつき（４００ｍｇ７−ｘ　）を施し、
溶融めっきにおいては、めっき前処理炉で焼鈍するとき
の炉温により加熱して、鋼板表面層に拡散した。

又電気めっき鋼板においては、同様にＰめつきを施した
後、焼鈍工程へ移行し、焼鈍を施すときの炉温により、
電気亜鉛メッキ工程前に、鋼板表面層に拡散した。

注２：非鉄金属被覆の電気Ｚｎ−Ｆｅは、電気めっきに
より、Ｚｎ８０％、残Ｆｅの合金めつき、電気Ｚｎは電
気めっきにより、Ｚｎをめっき（何れも付着量２０　ｆ
／ｒｒｒ’　）　、電気Ｚｎ　−Ｆｅ　２層は、下層Ｚ
ｎ８０％、Ｆｅ残（２０Ｐ／ｍ２）１、上層Ｚｎ１５％
、残Ｆｅ　（５１７ｍ”）の２層めっき、溶融Ｚｎ合金
は、溶融Ｚｎめっき（４０？／イ）後、加熱によりめっ
き層中に、Ｆｅ９％拡散した合金めっき、溶融Ｚｎは、
溶融Ｚｎめつき（４０？　／　ｍ’　）を施した。

注３：１ｌＩＴｔ食性は、鋼板に浸漬型リン酸塩処理（
日本バーカー製ＢＴＬ３０８０）を施した後、カチオン
電着塗装（日本又インド製、パワートップＵ−３０，２
０μ）後、素地に達−ｒｂクロスカットを施し、塩水噴
ｙ＝　３５℃、６Ｈｒ−＋乾燥７０℃、ＲＨ６０％、４
　Ｈｒ→湿潤４９℃、ＲＨ９５％、４　Ｈｒ−＋冷却−
２０℃、４　Ｈｒを１サイクルとする腐食促進テストを
、８０サイクル実施した際のクロスカット部浸食深さを
、薗単位で表示した。

注５：溶接性は、下記条件にてスポット溶接を行ない、
ナゲツト形成（ナゲツト径３．６則下限）可能な連続打
点数にて評価した。

１）　加　圧　カニ２５０Ｋｑｆ（溶融めっき）２００
に９ｆ＜電気めっき） ２）　初期那圧時間：　２２　Ｈｚ ３）溶接時間：　　８Ｈｚ ４）保持時間：　　５Ｈｚ ５）溶接電流：１１ＫＡ ６）　チップ先端径：５．７ｍ（円錐せい類型）７）チ
ップ材質：クローム鋼 注６二本発明鋼の熱拡散Ｐ層の機械的性質に与える影響
を調貸したところ、鋼自体にＰを添加した場合には、０
．０１％Ｐで、ＴＳを約０、９　Ｋｖｆ　／酊２上昇さ
せ、Ｅｔを約０．８％悪化させるが、本発明鋼のごと２
合金メッキ量の範囲では、ＹＰ、ＴＳ、Ｅｔ、ｒ値への
悪影響は認められず、所期の目的が達せられ、薄鋼板に
要求される重要な特性を満足した。

（発明の効果） かくすることにより、耐食性、加工性、溶接性を向上し
、自動車用鋼板として、優れた鋼板が得られ、工業上大
きな効果を奏することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で Ｃ：０．００１〜０．０２％ Ｍｎ：０．１〜０．５％ Ｓ：０．００１〜０．００５％ Ｃｕ：０．１〜１．０％ Ｔｉ：０．００５〜０．１％ 残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表面層にＰを拡
   散し、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自動車用耐食性
   鋼板。 ２、重量％で Ｃ：０．００１〜０．０２％ Ｍｎ：０．１〜０．５％ Ｓ：０．００１〜０．００５％ Ｃｕ：０．１〜１．０％ Ｔｉ：０．００５〜０．１％ Ｎｉ：０．００１〜０．５％ 残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表面層にＰを拡
   散し、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自動車用耐食性
   鋼板。 ３、重量％で Ｃ：０．００１〜０．０２％ Ｍｎ：０．１〜０．５％ Ｓ：０．００１〜０．００５％ Ｃｕ：０．１〜１．０％ Ｔｉ：０．００５〜０．１％ を基本成分とし、これにＭｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｚｒ、りの
   １種又は２種以上を合量で０．００１〜０．５％を含有
   せしめ、残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表面層
   にＰを拡散し、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自動車
   用耐食性鋼板。 ４、重量％で Ｃ：０．００１〜０．０２％ Ｍｎ：０．１〜０．５％ Ｓ：０．００１〜０．００５％ Ｃｕ：０．１〜１．０％ Ｔｉ：０．００５〜０．１％ Ｎｉ：０．００１〜０．５％ を基本成分とし、これにＭｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｚｒ、りの
   １種又は２種以上を、合量で０．００１〜０．５％を含
   有せしめ、残Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板表面
   層にＰを拡散し、該層上に非鉄金属を被覆せしめた自動
   車用耐食性鋼板。