JPWO2014021452A1 - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合においても、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、その製造方法を提供する。本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、Ｓｉ及びＭｎ及びその他の所定の成分を含有する素地鋼板と、該素地鋼板の少なくとも一方の表面の上に形成された溶融亜鉛めっき層とを含む。該素地鋼板は、当該素地鋼板と該溶融亜鉛めっき層の界面から深さ５０μｍまでの表面層における平均硬さを示すＨＡの値が、該界面から深さ５０μｍ超の深部における平均硬さを示すＨＢの値が、以下の３つの関係式の全てを満足する。５０ ≦ ＨＡ≦ ５００ ・・・（１）５０ ≦ ＨＢ≦ ５００ ・・・（２）０．５ ≦ ＨＡ／ＨＢ≦ ０．９・・・（３）

Description

本発明は、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り、より詳しくは、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れ、且つ、自動車分野、家電分野、又は建材分野において製品の部材として適用可能な溶融亜鉛めっき鋼板、並びにその製造方法に関する。

自動車分野、家電分野、又は建材分野における製品の部材としては、防錆性を付与した表面処理鋼板が使用されている。その中でも、溶融亜鉛めっき鋼板は、防錆性に優れているだけでなく安価であるため、多用されている。

一般に、溶融亜鉛めっき鋼板は、一般的には、以下の方法で製造される。

第１に、スラブに対して熱間熱延処理、冷間熱延処理、熱処理を施すことで得られた薄鋼板を素地鋼板（母材）として用意する。第２に、該素地鋼板の表面の洗浄を目的とした前処理工程において脱脂及び／又は酸洗を行うか、あるいは、当該前処理工程を行うことなく、予熱炉内に素地鋼板を導入することにより、当該素地鋼板の表面上にある油分を燃焼除去する。第３に、素地鋼板を加熱炉（焼鈍炉）中で高温に加熱することで再結晶焼鈍を行う。第４に、得られた素地鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬することで溶融亜鉛めっき処理を施す。なお、素地鋼板は、溶融亜鉛浴の浸漬に先だって、めっきに適した温度にまで冷却されている。

ここで、熱処理雰囲気について説明する。上述の再結晶焼鈍を行う際の処理雰囲気は、Ｆｅ還元性雰囲気に設定される。これにより、Ｆｅ酸化物が生じるのを抑制して、後続の溶融亜鉛めっき処理の際にＦｅの酸化物がめっきの濡れ性及びめっきの密着性を悪化させるのを防止又は抑止することができる。また、上記溶融亜鉛めっき処理の処理雰囲気もまた、再結晶焼鈍と同様にＦｅ還元性雰囲気に設定される。これにより、溶融亜鉛めっき鋼板を、大気等の酸化性雰囲気に曝すことなく連続的に製造することが可能となる。

なお、上述したような連続的な製造を可能にする連続式溶融亜鉛めっき設備において再結晶焼鈍を行うための加熱炉には、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）、炉内の処理雰囲気全体をＦｅ還元性雰囲気とすることが可能なオールラジアントチューブ型（全還元型）、及びそれらの組合せ等のタイプがある。現在では、操業がし易いという点、加熱炉内でロールピックアップが発生しにくいという点、及び、より低コストで高品質なめっき鋼板を製造出来るという点を理由として、加熱炉をオールラジアントチューブ型とした連続式溶融亜鉛めっき設備が主流となっている。

ところで、近年、特に自動車分野において、溶融亜鉛めっき鋼板のうちでも、素地鋼板の材料にＳｉ及びＭｎといった元素を含有させることで該素地鋼板を高強度化した溶融亜鉛めっき鋼板の使用が増加している。これは、自動車分野では、衝突時における乗員の保護を目的とした部材の高強度化と、燃費向上を目的とした部材の軽量化とを両立させるという需要を満たすためである。

しかし、Ｓｉ及びＭｎは、Ｆｅに比べて易酸化性の元素であるため、素地鋼板中に含まれているＳｉ及びＭｎは、オールラジアントチューブ型の加熱炉での再結晶焼鈍のための加熱により、処理雰囲気がＦｅ還元性雰囲気であるにもかかわらず、酸化してしまうという問題がある。具体的には、再結晶焼鈍の過程で、素地鋼板の表面上に存在するＳｉ及びＭｎは高い確率で酸化され、これに加えて、熱拡散したＳｉ及びＭｎもまた、素地鋼板の表面近傍で酸化されることとなり、その結果、徐々にＳｉ及びＭｎの酸化物が鋼板の表面層で濃化することとなる。そして、素地鋼板の表面層でＳｉ及びＭｎの酸化物が濃化した場合、後続の溶融亜鉛めっき処理において素地鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬したときに、当該素地鋼板の表面に露出しているＳｉの酸化物及びＭｎの酸化物が溶融亜鉛と素地鋼板との接触を妨げることとなるため、めっきの濡れ性が悪化する原因となると共に、めっきの素地鋼板への密着が阻害される原因となる。

上述したようなＳｉ及びＭｎの酸化物の濃化を抑制するための技術を開示する文献としては、以下に示すようなものが挙げられる。

特許文献１は、溶融亜鉛めっき処理に先立って、まず、表面に形成される酸化膜の厚みが４００〜１００００Åになるように素地鋼板に酸化処理を施し、続いて、水素を含む炉内雰囲気中でＦｅを還元することを開示している。また、特許文献２は、溶融亜鉛めっき処理に先立って、まず、素地鋼板の表面部分を酸化し、続いて、還元炉内の処理雰囲気を決める酸素ポテンシャルを調節することで、Ｆｅの還元とＳｉの鋼板内部における酸化（内部酸化）の双方を制御することを開示している。

これら２件の文献に開示されている技術は、再結晶焼鈍過程に着目してなされたものである。ここで、Ｆｅの還元のための時間（還元時間）が長過ぎれば、Ｆｅの酸化膜の除去を行うことができるものの、一方で、素地鋼板の表面層におけるＳｉの酸化物の濃化を引起こし、また、還元時間が短過ぎれば、素地鋼板の表面部にＦｅの酸化膜が残存することとなる。そして、現実的には、酸化処理によって素地鋼板の表面に形成される酸化膜の厚みが不均一であることを考慮すると、上述したような還元時間を調節する技術によってのみでは、めっきの密着性を改善するには不十分であるという課題がある。さらには、酸化処理によって形成されたＦｅ酸化膜が厚過ぎた場合、該酸化物が素地鋼板から剥離して、炉内に配置されているロールの表面に付着するといった事態（ロールピックアップ）が生じる。この場合、ロール表面に付着した酸化物の外形が後続の鋼板の表面に転写されて品質を損なうという課題（外観疵）もある。

また、特許文献３、４、及び５は、Ｆｅを酸化させることに起因した上記課題を解消し、且つ、前記Ｓｉ及びＭｎの酸化物の濃化を抑制することを目的として、溶融亜鉛めっき処理に先立って、オールラジアントチューブ型加熱炉における再結晶焼鈍において、処理雰囲気を決める酸素ポテンシャルをＳｉ及びＭｎが内部酸化する程度にまで高めるという技術を開示している。

同様に、特許文献６、７、８、及び９は、加熱炉のための処理雰囲気を調節するという技術を開示している。

しかしながら、特許文献３〜９に開示されている技術においては、酸素ポテンシャルを高め過ぎた場合、Ｓｉ及びＭｎの内部酸化することは可能であるものの、Ｆｅまでもが酸化してしまい、その結果、上述した課題と同等の課題が生じる。一方で、Ｆｅが酸化しない程度にまで酸素ポテンシャルを高めた場合においても、Ｓｉ及びＭｎの内部酸化が不十分となり、その結果、素地鋼板の表面層でＳｉ及びＭｎの酸化物が濃化することとなる。したがって、いずれの場合においても、処理雰囲気を決める酸素ポテンシャルを精度良く調節することができないという課題がある。そのため、これらの技術によっては、均一な品質を有する溶融亜鉛めっき鋼板を確実に製造することができない。

さらに、Ｓｉ及びＭｎの酸化物の濃化を抑制するための技術の別の例としては、上述したような一般的な溶融亜鉛めっきの製造方法に必要な工程をさらに増やすという手段を採るという技術が挙げられる。例えば、特許文献１０は、溶融亜鉛めっき処理に先立って、焼鈍を２回行う技術を開示している。このような技術によれば、１回目の焼鈍を行った後に、素地鋼板の表面上に生成したＳｉの酸化物（表面濃化物）を酸洗除去すれば、２回目の焼鈍時に、表面濃化物の生成を抑制することができるとされている。しかしながら、素地鋼板中のＳｉの濃度が高い場合、酸洗によっては、表面濃化物を十分に除去することができず、その結果、めっきの濡れ性及びめっきの密着性を十分に改善することができないという課題がある。さらには、Ｓｉの表面濃化物を除去するためには、２回にわたって焼鈍を行うための設備と、酸洗を行うための設備とが新たに必要とされることから、設備コストが増加し、ひいては、生産コストまでもが増加するという課題もある。

さらに、前記Ｓｉ及びＭｎの酸化物の濃化を抑制するための技術のさらに別の例としては、めっき工程に先立って熱延工程で内部酸化させるという技術が挙げられる。例えば、特許文献１１は、連続式溶融亜鉛めっき設備で溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際して、熱延工程で酸素ポテンシャルを調節することで薄鋼板（素地鋼板）中のＳｉを内部酸化させるという技術を開示している。しかしながら、このような技術においては、熱延工程に続く冷延工程で素地鋼板の圧延を行うと、内部酸化層も同時に圧延されて当該内部酸化層の厚み寸法が小さくなってしまうので、後続の再結晶焼鈍過程でＳｉの酸化物が素地鋼板の表面層で濃化してしまうという結果となる。したがって、当該技術によっても、めっきの濡れ性及びめっきの密着性を十分に改善することができないという課題がある。さらに、当該技術においては、熱延工程でＳｉを内部酸化させると同時にＦｅの酸化物が形成されることとなるが、先に述べたとおり、Ｆｅの酸化物の剥離に起因して、製造される鋼板の品質を損なうという課題もある。

なお、Ｓｉ及びＭｎを含有する溶融亜鉛めっき鋼板においては、上述した課題（特許文献１〜１１を例に挙げて説明した課題）に限られることなく、素地鋼板の強度（硬度）が高められているために、素地鋼板の加工性（例えば延性）が、Ｓｉ及びＭｎを含有していない溶融亜鉛めっき鋼板に比べて劣るという根本的な課題がある。ここで、素地鋼板の延性が低いと、例えば、溶融亜鉛めっき層と素地鋼板との接触が良好になされていたとしても、溶融亜鉛めっき鋼板に対して加工（例えばプレス成形）を施した場合に、素地鋼板そのもの又は素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面においてクラックが生じて溶融亜鉛めっき層が素地鋼板から剥離しやすくなる。すなわち、Ｓｉ及びＭｎを含有する溶融亜鉛めっき鋼板は、Ｓｉ及びＭｎを含有していない溶融亜鉛めっき鋼板に求められている以上にめっき密着性の改善が求められている。

特開昭５５−１２２８６５号公報 特開２００１−３２３３５５号公報 特開２００８−００７８４２号公報 特開２００１−２７９４１２号公報 特開２００９−２０９３９７号公報 特開２０１１−１１１６７０号公報 特開２００５−０６０７４３号公報 特開２００６−２３３３３３号公報 国際公開第２０１３／０４７８０４号公報 特開２０１０−１９６０８３号公報 特開２０００−３０９８４７号公報

本発明の主たる課題は、素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合においても、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、その製造方法を提供することにある。

ここで、用語「溶融亜鉛めっき鋼板」とは、亜鉛を主成分として含有する溶融物を用いためっき処理（以下、「溶融亜鉛めっき処理」という。）を経て形成されためっき層（以下、「溶融亜鉛めっき層」という。）を備えた表面処理鋼板をいう。

また、用語「めっき濡れ性」とは、溶融状態にあるめっき（溶融亜鉛）が素地鋼板（母材）の表面上で撥ねることなく広がろうとする性質を意味する。このめっき濡れ性は、詳細には、固−液界面の状態（接触角）を観察することによって評価することが可能であるが、本発明においては、溶融亜鉛めっき鋼板をプレス成形したときに、得られた鋼板が不めっき欠陥（外観不良、防錆性不良等）と評価される程度に、めっきの剥離が発生したかどうかによって評価される。例えば、プレス成形が施された溶融亜鉛めっき鋼板に外観不良が生じている場合には、「めっき濡れ性が悪い」と評価される。

用語「めっき密着性」とは、固化した状態にあるめっき（溶融亜鉛めっき層）と素地鋼板（母材）とが、面接触した状態で互いに付着した状態又はその状態を維持しようとする性質を意味する。このめっき密着性は、詳細には、固−固界面の状態を観察することによって評価することが可能であるが、本発明においては、溶融亜鉛めっき鋼板を、金型を用いてプレス成形したときに、当該鋼板から剥離した溶融亜鉛めっき層の一部が粉末となって該金型の表面に固着したこと（いわゆるパウダリング）が認められるかどうかによって評価される。例えば、パウダリングが認められた場合には、後続のプレス成形によって得られる鋼板に外観不良をもたらしたり、金型の摺動性の悪化をもたらしたりすることになるので、「めっき密着性が悪い」と評価される。なお、めっき密着性を、日本工業規格のＪＩＳ Ｈ ０４０１：２００７の「溶融亜鉛めっき試験方法」（国際規格のＩＳＯ １４６０：１９９２に相当）にしたがって評価してもよい。

なお、本発明のその他の課題は、当業者であれば、自らの技術常識をもって本明細書の記載を参照することによって把握することが可能である。例えば、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための方法を提供すること、並びに、加工性に優れた、Ｓｉ及びＭｎを含有する溶融亜鉛めっき鋼板を提供することといった課題も本発明の課題に含まれる。

本発明者らは、上述した課題を解決するために、溶融亜鉛めっき鋼板を構成する溶融亜鉛めっき層と素地鋼板の界面の近傍における素地鋼板の硬さが、めっき濡れ性及びめっき密着性に及ぼす影響に着目して鋭意研究した結果、該素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合であっても、素地鋼板の硬さを所定のパラメーターを用いて規定することで、加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができることを見出した。また、本発明者らは、そのような溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための製造条件に着目して鋭意研究した結果、溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための設備が備えるラジアントチューブ型の加熱炉と均熱炉の処理雰囲気（特には、それら炉内に供給される二酸化炭素と一酸化炭素の分圧比）が満たすべき条件を規定することで、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を均一な品質で連続製造するための方法を提供することができることを見出した。

即ち、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。

（Ａ１） 素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一方の表面の上に形成された溶融亜鉛めっき層とを含む溶融亜鉛めっき鋼板において、
前記素地鋼板は、質量％で、
Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、
前記素地鋼板は、当該素地鋼板と前記溶融亜鉛めっき層の界面から深さ５０μｍまでの表面層における平均硬さを示すＨ_Ａの値が、前記界面から深さ５０μｍ超の深部における平均硬さを示すＨ_Ｂの値が、以下の関係式（１）〜（３）：
５０ ≦ Ｈ_Ａ ≦ ５００ ・・・（１）
５０ ≦ Ｈ_Ｂ ≦ ５００ ・・・（２）
０．５ ≦ Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂ ≦ ０．９・・・（３）
の全てを満足する、
ことを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板。

（Ａ２） 前記素地鋼板の表面層におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ａ）}と、前記素地鋼板の深部におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}が、下記の関係式（４）〜（６）：
０．１ ≦ Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ） ≦ ０．５ ・・・（４）
０．１ ≦ Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（５）
０．１ ≦ Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（６）
の全てを満足する、
（Ａ１）の溶融亜鉛めっき鋼板。

（Ａ３） 前記素地鋼板は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素を、それぞれ０．０００１％以上１％以下で含有する、
（Ａ１）又は（Ａ２）の溶融亜鉛めっき鋼板。

（Ａ４） 前記溶融亜鉛めっき層は、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内の厚みを有し、かつ、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有するとともに、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる、
（Ａ１）から（Ａ３）までのいずれかの溶融亜鉛めっき鋼板。

（Ｂ１） 素地鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すことにより、溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための方法であって、
前記素地鋼板は、鋳造工程、熱間圧延工程、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、及び均熱保持工程を経て得られたものであり、かつ、質量％で、
Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記焼鈍工程及び前記均熱保持工程は、加熱炉としてのオールラジアントチューブ型の加熱炉と、均熱炉とを備えた連続式溶融亜鉛めっき設備において実施され、
前記焼鈍工程は、以下の加熱炉条件：
加熱温度：前記冷間圧延工程を経て得られた冷延鋼板を前記加熱炉内で加熱したときに当該冷延鋼板が到達する最高温度を示す板温Ｔ_０［℃］が、温度Ｔ_１［℃］以上温度Ｔ_２［℃］以下の範囲内であること；
加熱時間：前記加熱炉における加熱時間Ｓ_０［秒］が、時間Ｓ_１［秒］以上時間Ｓ_２［秒］以下の範囲内であること；並びに、
雰囲気ガス：前記加熱炉内の二酸化炭素の分圧値を一酸化炭素の分圧値で除した値の対数値であるｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）が−２以上１以下の範囲内の値を示す、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること
を満たすように実施され、
ここで、前記温度Ｔ_１及びＴ_２、並びに、前記時間Ｓ_１及びＳ_２は、以下：
Ｔ_１：前記冷延鋼板の表面から５０μｍ超の深部におけるＳｉ及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_{Ｓｉ（Ｂ）}及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}を用いた下記の関係式（７）：
Ｔ_１＝５００−５０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}−２０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（７）
を満足する温度［℃］；
Ｔ_２：前記冷延鋼板の変態点Ａ_ｃ３に対応する温度Ｔ_Ａｃ３［℃］を用いた下記の関係式（８）：
Ｔ_２＝Ｔ_Ａｃ３＋４０・・・（８）
を満足する温度［℃］；
Ｓ_１：前記冷延鋼板の前記深部におけるＳｉの含有率Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}［質量％］及びＭｎの含有率Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}［質量％］を用いた下記の関係式（９）：
Ｓ_１＝５０＋２０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}＋１０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（９）
を満足する時間［秒］；かつ、
Ｓ_２：前記冷延鋼板の前記深部におけるＣの含有率を示すＷ_Ｃ（Ｂ）［質量％］を用いた下記の関係式（１０）：
Ｓ_２＝２００＋１０００×Ｗ_Ｃ（Ｂ）・・・（１０）
を満足する時間［秒］
で定義され、かつ、
前記均熱保持工程は、以下の均熱炉条件：
均熱保持時間：前記均熱炉中に前記冷延鋼板が保持される時間が１００秒以上６００秒以下の範囲内であること；並びに
雰囲気ガス：前記均熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−５以上−２未満の範囲内を示す、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること
を満たすように実施され、かつ、
前記めっき工程において、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有し、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる溶融亜鉛めっき層を、前記素地鋼板の表面上に、厚みが１μｍ以上３０μｍ以下となるように形成する、
ことを特徴とする、方法。

（Ｂ２） 前記溶融亜鉛めっき処理を実施する際に、前記均熱保持工程を経て得られた素地鋼板は、０．０５質量％以上０．２０質量％以下のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴中に浸漬され、その後、４５０℃以上５６０℃以下の範囲内の加熱温度に加熱することによる合金化処理が施される、
（Ｂ１）に記載の方法。

本発明によれば、素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合においても、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、その製造方法を提供することができる。

本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（比較例Ｃ１〜Ｃ７、Ｃ１１、Ｃ２９〜Ｃ３５、Ｃ３８、Ｃ４０〜Ｃ５０、Ｃ５２、Ｃ５３、Ｃ５６）に関する、素地鋼板の表面部のビッカース硬度Ｈ_Ａと深部のビッカース硬度Ｈ_Ｂの関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（比較例Ｃ１〜Ｃ５６）に関する、素地鋼板の表面部のビッカース硬度Ｈ_Ａと、深部のビッカース硬度Ｈ_Ｂに対する表面部のビッカース硬度Ｈ_Ａの比（Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂ）関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）に関する、素地鋼板の表面部の深部に対する、Ｃの含有率比（Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ））の値と、Ｓｉの含有率比（Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}）の値の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）に関する、素地鋼板の表面部の深部に対する、Ｃの含有率比（Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ））の値と、Ｍｎの含有率比（Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}）の値の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）に関する、溶融亜鉛めっき層の厚み［μｍ］と、溶融亜鉛めっき層のＦｅ含有率［質量％］の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）に関する、溶融亜鉛めっき層の厚み［μｍ］と、溶融亜鉛めっき層のＡｌ含有率［質量％］の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法（比較例Ｃ１〜Ｃ８、Ｃ１７〜Ｃ２４）にしたがって溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板を加熱炉で加熱したときに素地鋼板が到達する最高温度を示す板温Ｔ_０［℃］と、該素地鋼板に含まれるＳｉの含有率Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}及びＭｎの含有率Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}［質量％］に関連付けられている温度Ｔ_１［℃］との差（Ｔ_０−Ｔ_１）の値と、該素地鋼板の変態点Ａ_ｃ３に対応する温度Ｔ_Ａｃ３［℃］に関連付けられている温度Ｔ_２［℃］と、前記板温Ｔ_０［℃］との差（Ｔ_２−Ｔ_０）の値との関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法（比較例Ｃ１１〜Ｃ２４）にしたがって、溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板を加熱炉で加熱したときの加熱時間Ｓ_０［秒］と、該素地鋼板のＳｉの含有率Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}［質量％］及びＭｎの含有率Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}［質量％］に関連付けられている時間Ｓ_１［秒］との差（Ｓ_０−Ｓ_１）の値と、該素地鋼板のＣの含有率Ｗ_Ｃ（Ｂ）［質量％］に関連付けられている時間Ｓ_２［秒］と、前記加熱時間Ｓ_０［秒］との差（Ｓ_２−Ｓ_０）の値との関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法（比較例Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ４１〜Ｃ５６）にしたがって、溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板を加熱炉で加熱したときの雰囲気ガス中のＣＯ_２のＣＯに対する分圧比の対数値と、均熱炉で均熱保持したときの雰囲気ガス中のＣＯ_２のＣＯに対する分圧比の対数値の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）及び別の製造方法（比較例Ｃ１７〜Ｃ４０）にしたがって、溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板を加熱炉で加熱したときの加熱時間［秒］と均熱炉で均熱保持したときの均熱保持時間［秒］の関係を示すグラフである。 本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法（実施例Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ３６）にしたがって、溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板に溶融亜鉛めっき処理を施したときの溶融亜鉛めっき浴中のＡｌ含有率［質量％］と、溶融亜鉛めっき処理後に合金化処理を行うために加熱したときの加熱温度［℃］の関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板と、当該素地鋼板の少なくとも一方の表面の上に設けられた溶融亜鉛めっき層を備える。本実施形態においては、素地鋼板は、ＳｉとＭｎを含有している。また、溶融亜鉛めっき層は、後述する溶融亜鉛めっき処理によって、素地鋼板の表面上に形成される。

続いて、上記素地鋼板を構成する成分とそれらの含有量について説明する。なお、本明細書において含有量に関して用いられる百分率［％］は、特別に説明がない限り、質量％である。

Ｃ：０．０５〜０．５０％
炭素（Ｃ）は、素地鋼板のオーステナイト相を安定化させることにより該素地鋼板の強度を高めるのに有用な元素であり、それ故、素地鋼板の必須の含有成分である。ここで、Ｃ含有率を０．０５％未満とすると、素地鋼板の強度が不十分となり、一方で、０．５０％超とすると素地鋼板の加工性が悪化する。したがって、Ｃ含有率は、０．０５％以上０．５０％以下の範囲内であり、好ましくは、０．１０％以上０．４０％以下の範囲内である。なお、素地鋼板は本発明で規定する脱炭雰囲気条件下に曝されても、Ｃ含有率はほとんど変動しない。

Ｓｉ：０．１〜３．０％
ケイ素（Ｓｉ）は、素地鋼板のフェライト相中に固溶しているＣ成分をオーステナイト相中に濃化させて、鋼の焼き戻し軟化抵抗を高めることにより、素地鋼板の強度を向上させるのに有用な元素であり、それ故、素地鋼板にとって必須の含有成分の１つである。ここで、Ｓｉ含有率を０．１％未満とすると素地鋼板の強度が不十分となり、一方で、３．０％超とすると素地鋼板の加工性が悪化するとともに、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき濡れ性及びめっき密着性を十分に改善することができない。したがって、Ｓｉ含有率は、０．１％以上３．０％以下の範囲内であり、好ましくは、０．５％以上２．０％以下の範囲内である。

Ｍｎ：０．５〜５．０％
マンガン（Ｍｎ）は、素地鋼板の焼入れ性を高めて素地鋼板の強度を高めるのに有用な元素であり、それ故、素地鋼板にとって必須の含有成分の１つである。ここで、Ｍｎ含有率を０．５％未満とすると素地鋼板の強度が不十分となり、一方で、５．０％超とすると素地鋼板の加工性が悪化するとともに、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき濡れ性やめっき密着性を十分に改善することができない。したがって、Ｍｎ含有率は、０．５％以上５．０％以下の範囲内であり、好ましくは、１．０％以上３．０％未満の範囲内である。

Ｐ：０．００１〜０．５％
リン（Ｐ）は、素地鋼板の強度の向上に寄与する元素であり、それ故、素地鋼板に求められる強度の高さに応じて、素地鋼板の原料に添加される成分である。ここで、Ｐ含有率が０．５％を超えると、粒界偏析に起因して素地鋼板の材質が劣化する。したがって、Ｐ含有率の上限は、０．５％である。一方で、製鋼段階において、Ｐ含有率を０．００１％未満とするためには多大なコストがかかるため、Ｐ含有率の下限は、０．００１％である。

Ｓ：０．００１〜０．０３％
硫黄（Ｓ）は、素地鋼板の原料中に不可避的に含有している不純物である。Ｓ成分は、冷間圧延された素地鋼板中に板状の介在物ＭｎＳをもたらして、素地鋼板の加工性を悪化させるので、Ｓ含有率は低い方が望ましい。ただし、Ｓ含有率を過度に低減させること（脱硫）は製鋼工程におけるコストの増大を伴う。したがって、Ｓ含有率は、０．００１％以上０．０３％以下の範囲内である。

Ａｌ：０．００５〜１．０％
アルミニウム（Ａｌ）は、素地鋼板中の窒素（Ｎ）との親和性が高いために、素地鋼板中で固溶しているＮを析出物として固定することが可能な元素であり、それ故、素地鋼板の加工性を向上させる成分として有用である。一方で、Ａｌを素地鋼板の原料に過剰量で添加すると、素地鋼板の加工性をかえって劣化させる。したがって、Ａｌ含有率は、０．００５％以上１．０％以下の範囲内である。

素地鋼板の上述した成分を除く成分（残部）は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。該不可避不純物の例としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素（ＲＥＭ）が挙げられる。不可避的不純物の各々の含有率は、０％以上１％以下の範囲内である。なお、製鋼段階において、素地鋼板に含まれる不可避的不純物の各々の含有率が０．０００１％以上１％以下の範囲内となるように調整を行ってもよい。これにより、製造される溶融亜鉛めっき鋼板のめっき濡れ性及びめっき密着性がさらに向上するという効果を奏する。なお、めっき密着性が向上する理由は、溶融亜鉛めっき処理の際に、それらの元素が溶融亜鉛と素地鋼板の反応性を向上させることにあると考えられる。ただし、反応性を向上させるためのメカニズムは明らかになっていない。上記効果は、各元素の含有率が０．０００１％未満であると十分に奏することができず、一方で、１％超であると飽和する。

なお、本実施形態の変形例においては、上記実施形態において不可避的不純物として挙げたＴｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素（ＲＥＭ）から選ばれる元素の１種又は２種以上を、それぞれ０．０００１％以上１％以下の範囲内となるように、素地鋼板の原料に意図的に添加してもよい。これにより、上記効果と同等の効果を奏することができる。なお、各元素を１％超の含有率となるように素地鋼板の原料に添加することは不経済である。

素地鋼板の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の製造方法であってよい。公知の製造方法の一例では、素地鋼板の原料の用意から出発して、鋳造、熱間圧延、酸洗、及び冷間圧延をこの順序で施すことにより、冷延鋼板（薄鋼板）を製造することができる。このようにして得られる冷延鋼板は、０．１ｍｍ以上３．５ｍｍの範囲内、好ましくは、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下の所定の板厚を有する。ただし、本発明の第１の実施形態及びその変形例においては、製造された素地鋼板は、以下に詳述するように、所定のパラメーターによってその硬さが規定されている必要がある。そのため、このような所定のパラメーターで規定された硬さを有する素地鋼板の製造に際しては、本発明の第２の実施形態として後述する製造方法の少なくとも一部を採用することが好ましい。

続いて、本発明の第１の実施形態及びその変形例において製造すべき素地鋼板の硬さについて、詳細に説明する。

本実施形態では、概略、上記素地鋼板は、その表面層の硬さが当該表面層とは異なる部分（深部）の任意の箇所における硬さよりも低くなっている。すなわち、素地鋼板には、表面層の硬さが深部の硬さよりも低くなるように処理が施されている。なお、当該処理の一例については、後述する本発明の第２の実施形態において説明する。

具体的には、本実施形態では、素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面から深さ５０μｍまでの表面層における平均硬さを示す第１の硬さと、該界面から深さ５０μｍ超の深部における平均硬さを示す第２の硬さを、それぞれ、平均ビッカース硬さＨ_Ａ及びＨ_Ｂで表した場合に、以下の関係式（１）〜（３）：
５０ ≦ Ｈ_Ａ ≦ ５００ ・・・（１）
５０ ≦ Ｈ_Ｂ ≦ ５００ ・・・（２）
０．５ ≦ Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂ ≦ ０．９・・・（３）
の全てを満足する。

ここで、平均ビッカース硬さ（Ｈ_Ａ）は、溶融亜鉛めっき鋼板から溶融亜鉛めっき層を取り除いて素地鋼板の露出させたときの側断面上の複数の測定点で測定したビッカース硬さを平均することで算出される。ここで、ビッカース硬さは、日本工業規格のＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９の「ビッカース硬さ試験−試験方法」（国際規格のＩＳＯ ６５０７−４：２００５に相当）に準拠して測定される。ビッカース硬さの測定のために、複数の測定点が、露出させた素地鋼板の側面（断面）側に設定される。そのため、素地鋼板は、該素地鋼板の側面（断面）がビッカース硬さ試験機の圧子の進行方向と垂直となるように、支持台上に載置される。ただし、本実施形態においては、ビッカース硬さの測定に用いる荷重を１０ｇｆ（０．００１０２Ｎ）とし、測定点の深度（素地鋼板の表面からの深さ）として、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、及び５０μｍを採用し、かつ、各深度につき３点測定（Ｎ３測定）を行うことで、平均ビッカース硬さＨ_Ａを算出している。また、測定点は、素地鋼板の側面（断面）側に設定され、一の測定点に形成される測定痕が他の測定点での測定に影響を与えないように、複数の測定点の間隔は、４０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で設定される。なお、ビッカース硬さの測定は、素地鋼板の表面上に溶融亜鉛めっき層を設ける前に行ってもよい。平均ビッカース硬さ（Ｈ_Ｂ）も、平均ビッカース硬さ（Ｈ_Ａ）と同様に算出され、本実施形態においては、測定点の深度として、６０μｍから１０μｍピッチで素地鋼板の板厚の４分の１の位置までの範囲を採用し、かつ、各深度につき３点測定（Ｎ３測定）を行うことで、平均ビッカース硬さＨ_Ｂを算出している。なお、素地鋼板の表面層以外の部分（深部）においては、硬さがほぼ一定であるといえるため、複数の測定点で測定した硬さの値の平均値を算出しなくてもよく、その場合には、深部における任意の測定点で測定された硬さが上記平均ビッカース硬さ（Ｈ_Ｂ）として参照される。

上述したように、Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂの値は、いずれも、５０以上５００以下である（上記の関係式（１）及び（２）参照）。このことは、図１に示すグラフ中にも反映されている。ここで、図１のグラフに結果が記載された実施例及び比較例の結果（後述の実施例の欄に掲載の表１，表２−１〜２−４，表３−１〜３−２，表４−１〜表４−２も参照）から、以下のことが判明している。Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂの値が５０未満であると、プレス加工する際に金型との接触で素地鋼板が容易に局部変形し、溶融亜鉛めっき層が変形に追従できずに素地鋼板から剥離することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がいずれも悪いと評価される。また、Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂの値が５００超であると、プレス加工する際に素地鋼板にクラックが生じ、それにともなって溶融亜鉛めっき層にも割れが生じて、素地基板が露出することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がいずれも悪いと評価される。なお、Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂの値のより好ましい値の範囲は、いずれも、１００以上５００以下である（図１参照）。

Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂの値は、本実施形態においては０．５以上０．９以下である（上記の関係式（３）参照）。このことは、図２に示すグラフにも反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂの値が０．５未満であると、プレス加工する際に素地鋼板の表面層（深度５０μｍ以下）で容易に局部変形し、溶融亜鉛めっき層が変形に追従出来ずに素地鋼板から剥離することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がいずれも悪いと評価される。また、Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂの値が０．９超ではプレス加工する際の変形力及びせん断応力が溶融亜鉛めっき層に集中することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がいずれも悪いと評価される。なお、Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂのより好ましい値の範囲は、０．６以上０．８以下である（図２参照）。

以上のことから、素地鋼板について上述の関係式（１）〜（３）の全てを満足することにより、溶融亜鉛めっき鋼板を加工性にも優れたものとすることができる。特に、本実施形態においては、素地鋼板は、Ｓｉ及びＭｎを含有しているためにその強度（硬さ）が高められているにもかかわらず、溶融亜鉛めっき鋼板が上述したような効果を奏することができる。

さらに、上述した素地鋼板における深部と表面層の硬さの相違は、素地鋼板に含まれている成分の含有率の相違によっても表現可能である。例えば、素地鋼板の表面層の形成を加熱炉及び均熱炉を用いて行う場合、Ｓｉ及びＭｎに着目するとともに、炉内の処理雰囲気が脱炭雰囲気であることを考慮すると、本実施形態は、以下のようにも表現される。なお、硬さの相違と、成分の含有率の相違との双方で素地鋼板を規定することにより、品質が均一な溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができるのはいうまでもない。

素地鋼板の表面層におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ａ）}と、該素地鋼板の深部におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}が、下記の関係式（４）〜（６）：
０．１ ≦ Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ） ≦ ０．５ ・・・（４）
０．１ ≦ Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（５）
０．１ ≦ Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（６）
の全てを満足する。

ここで、Ｗ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ａ）}の測定は、概略、素地鋼板の表面を出発点として深さ方向に分析を行うことによって行われる。具体的には、溶融亜鉛めっき鋼板の表面を１０μｍずつスパッタリングしながらＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）で分析する。本実施形態においては、Ｗ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ａ）}は、Ｚｎが実質検出されなくなった位置から深さ５０μｍにかけての各成分の分析値（Ｃ含有率、単体のＳｉ含有率、及び単体のＭｎ含有率）の平均値を意味する。同様に、Ｗ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}は、Ｚｎが実質検出されなくなる位置より深い位置での分析値であって、深さ１００μｍから２００μｍにかけての各成分の分析値（Ｃ含有率、単体のＳｉ含有率、及び単体のＭｎ含有率）の平均値を意味する。

上述した関係式（４）〜（６）は、図３及び図４に示すグラフにも反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及び、Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}の値が、いずれも、０．１以上０．５以下であると、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がいずれも優れていると評価される。一方で、それら比の値が、いずれも、０．１未満であると、素地鋼板に固溶しているＣ、Ｓｉ、及びＭｎが素地鋼板内部における深さ方向で偏析して濃度分布が生じて、素地鋼板の硬さや加工性（延性）が大きくばらつき、それに起因して、プレス加工時に局部変形しめっきが容易に素地鋼板から剥離することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。それら比の値が、いずれも、０．５超であると、素地鋼板に固溶しているＣ、Ｓｉ、及びＭｎが素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面での反応を阻害することとなるだけでなく、素地鋼板の硬さが均一であるため、プレス加工する際の変形力及びせん断応力が溶融亜鉛めっき層に集中することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及び、Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}の値のより好ましい値の範囲は、いずれも、０．１５以上０．４以下である（図３及び図４参照）。

また、本実施形態のより好ましい態様では、溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層は、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内の厚みを有する。加えて、当該溶融亜鉛めっき層は、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有し、かつ、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる。これらを満たすことにより、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性がさらに優れていると評価される。このことは、図５及び図６に示すグラフに反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。

溶融亜鉛めっき層の厚みが１μｍ未満であると、溶融亜鉛めっき鋼板の防錆性が不足することとなるだけでなく、素地鋼板の表面上に均一にめっきを付着させることが困難となって溶融亜鉛めっき鋼板の不めっき欠陥が生じる。すなわち、めっき濡れ性の悪化という問題が生じる。溶融亜鉛めっき層の厚みが３０μｍ超であると、耐食性向上の効果が飽和して経済的ではないだけでなく、溶融亜鉛めっき層内での残留応力が増加するためにかえってめっき密着性が悪化する。なお、本実施形態では、溶融亜鉛めっき層の厚みは、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で１００μｍ×１００μｍの領域を観察し、溶融亜鉛めっき層の厚みをＮ＝５で計測し、かつ、得られた計測結果の値を平均することにより算出される。

また、溶融亜鉛めっき層におけるＦｅ含有率が４％未満であると、溶融亜鉛めっき層と素地鋼板の反応性が乏しく、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方、Ｆｅ含有率が１４％超であると、溶融亜鉛めっき層と素地鋼板の界面に、硬質のＦｅ−Ｚｎ合金のΓ相又はΓ_１相が多量に形成され、その結果、そのような溶融亜鉛めっき鋼板はめっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

さらに、溶融亜鉛めっき層のＡｌ含有率が０．１％未満であると、めっき中にＡｌを含有させることでめっきの摺動性を向上させることができるという効果を十分に奏することができなくなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方、Ａｌ含有率が１％超であると、溶融亜鉛めっき層が硬質化することとなり、その結果、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

なお、溶融亜鉛めっき層におけるＦｅ含有率及びＡｌ含有率は、例えば、以下のようにして算出する。溶融亜鉛めっき鋼板から、３０ｍｍ×３０ｍｍを切り出したサンプルを、インヒビター（イビット７００Ａ、朝日化学工業株式会社製）を０．０２体積％添加した５％塩酸水溶液に浸漬することでめっき層だけを溶解させる。続いて、得られた溶液をＩＣＰ（発光分光分析装置）で分析し、その分析結果から、Ｆｅの質量、Ｚｎの質量、及びＡｌの質量を求める。そして、Ｆｅの質量を、（Ｆｅの質量＋Ｚｎの質量＋Ａｌの質量）で除し１００を乗じることで、Ｆｅ含有率が算出される。また、Ａｌの質量を、（Ｆｅの質量＋Ｚｎの質量＋Ａｌの質量）で除し１００を乗じることで、Ａｌ含有率が算出される。

次に、本発明の第２の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。

この第２実施形態においては、溶融亜鉛めっき鋼板は、基本的には、Ｓｉ及びＭｎを含有する素地鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すことにより、製造される。より具体的には、本実施形態に係る製造方法は、少なくとも以下の工程を含んでいる。
焼鈍工程：加熱炉の中で、前記素地鋼板に対して、加熱による焼鈍処理を、一酸化炭素及び二酸化炭素を含有する第１のガス混合物の存在下で、施す焼鈍工程；
均熱保持工程：前記加熱炉に接続された均熱炉の中で、前記焼鈍処理が施された素地鋼板を、一酸化炭素及び二酸化炭素を含有する第２のガス混合物の存在下で一定の温度で保持する均熱保持工程；及び
めっき工程：前記均熱保持工程を経て得られた素地鋼板に対して溶融亜鉛めっき処理を施すめっき工程

加えて、本実施形態に係る製造方法では、素地鋼板の製造方法、素地鋼板の成分及びその含有率、製造のための設備、焼鈍工程における加熱炉条件、均熱保持工程における均熱炉条件、並びに、めっき工程における処理条件等が以下のように設定される。

・素地鋼板の製造方法、並びに、素地鋼板の成分及びその含有率
素地鋼板については、基本的に、第１の実施形態及びその変形例で説明したとおりの成分を有する。具体的には、素地鋼板は、鋳造工程、熱間圧延工程、酸洗工程、冷間圧延工程、上記焼鈍工程、及び上記均熱保持工程を経て得られたものであり、かつ、質量％で、
Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
を含有し、かつ、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。

・製造のための設備
製造のための設備としては、背景技術の欄において説明したような連続式溶融亜鉛めっき設備が使用される。すなわち、焼鈍工程及び均熱保持工程は、加熱炉としてのオールラジアントチューブ型の加熱炉と、均熱炉とを備えた連続式溶融亜鉛めっき設備において実施される。これにより、素地鋼板（冷延鋼板）は、加熱炉内及び均熱炉内を大気等の酸化性雰囲気に曝されることなく通板することとなる。

・焼鈍工程における加熱炉条件
焼鈍工程は、以下の加熱炉条件を満たすように実施される。
加熱温度：冷間圧延工程を経て得られた冷延鋼板を加熱炉内で加熱したときに当該冷延鋼板が到達する最高温度を示す板温Ｔ_０［℃］が、温度Ｔ_１［℃］以上温度Ｔ_２［℃］以下の範囲内であること；
加熱時間：加熱炉における加熱時間Ｓ_０［秒］が、時間Ｓ_１［秒］以上時間Ｓ_２［秒］以下の範囲内であること；並びに、
雰囲気ガス：加熱炉内の二酸化炭素の分圧値を一酸化炭素の分圧値で除した値の対数値であるｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）が−２以上１以下の範囲内の値を示す、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること

ここで、上記の温度Ｔ_１及びＴ_２、並びに、時間Ｓ_１及びＳ_２は、以下のように定義される。
Ｔ_１：冷延鋼板の表面から５０μｍ超の深部におけるＳｉ及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_{Ｓｉ（Ｂ）}及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}を用いた下記の関係式（７）：
Ｔ_１＝５００−５０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}−２０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（７）
を満足する温度［℃］；
Ｔ_２：冷延鋼板の変態点Ａ_ｃ３に対応する温度Ｔ_Ａｃ３［℃］を用いた下記の関係式（８）：
Ｔ_２＝Ｔ_Ａｃ３＋４０・・・（８）
を満足する温度［℃］；
Ｓ_１：冷延鋼板の深部におけるＳｉの含有率Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}［質量％］及びＭｎの含有率Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}［質量％］を用いた下記の関係式（９）：
Ｓ_１＝５０＋２０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}＋１０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（９）
を満足する時間［秒］；かつ、
Ｓ_２：冷延鋼板の深部におけるＣの含有率を示すＷ_Ｃ（Ｂ）［質量％］を用いた下記の関係式（１０）：
Ｓ_２＝２００＋１０００×Ｗ_Ｃ（Ｂ）・・・（１０）
を満足する時間［秒］

・均熱保持工程における均熱炉条件
均熱保持工程は、以下の均熱炉条件を満たすように実施される。
均熱保持時間：均熱炉中に冷延鋼板が保持される時間が１００秒以上６００秒以下の範囲内であること；並びに
雰囲気ガス：均熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−５以上−２未満の範囲内を示す二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること

・めっき工程における処理条件
めっき工程においては、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有し、かつ、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる溶融亜鉛めっき層が、素地鋼板の表面上に、厚みが１μｍ以上３０μｍ以下となるように形成される。

続いて、上述した各条件についてより詳細に説明する。

・関係式（７）について
関係式（７）に示されるとおり、温度Ｔ_１は、Ｓｉ及びＭｎの含有率を変数とする関数であって、ここで、当該含有率は、素地鋼板の深部におけるＳｉ及びＭｎの含有率（なお、これらの含有率の値は、それぞれ、実質的には、素地鋼板に表面層を形成する前のＳｉ及びＭｎの含有率の値に等しい）である。図７に示すようなグラフと、元素の種類（Ｍｎ及びＳｉ）及びその数並びに各元素の含有率等から、各元素の含有率（関係式（７）右辺中の変数）に付すべき係数（重み付け）を決定することができる。なお、素地鋼板がＳｉ及びＭｎ以外の易酸化性元素としてＣｒ及び／又はＢをさらに含む場合に、それらの含有率に関する変数項を関係式（７）と同等の関係式中に設けることも可能であり、一方で、複数種類の易酸化性元素を１種類の易酸化性元素と見なすことで、関係式中に必要な変数項を１つにしてもよい。なお、第１の実施形態において説明したような溶融亜鉛めっき鋼板を製造するためには、図７のグラフ上に塗りつぶし部として示される範囲内となるように板温Ｔ_０が決定される。このように、加熱温度（Ｔ_０［℃］）がＴ_１［℃］以上Ｔ_２［℃］以下の範囲内であり、かつ、加熱時間Ｓ_０［秒］がＳ_１［秒］以上Ｓ_２［秒］以下の範囲内であれば、めっき濡れ性及びめっき密着性の向上が期待できる。

・関係式（８）について
関係式（８）に示すとおり、温度Ｔ_２は、変態点Ａ_ｃ３に対応する温度Ｔ_Ａｃ３の関数である。そして、図７を参照すれば分かるように、温度Ｔ_２は、板温Ｔ_０以上に高い温度であることが必要である。関係式（８）における右辺中の定数項は、例えば実験的に又は経験的に定められる。温度Ｔ_２が温度Ｔ_Ａｃ３の関数として表される理由の１つとしては、変態点Ａ_ｃ３前後で、素地鋼板中でフェライト相がオーステナイト相に変態して、素地鋼板中に固溶しているＣ、Ｓｉ及びＭｎの拡散速度が増加することが影響したためであると考えられる。なお、関係式（８）の右辺に示す定数項は、「＋４０」に限られることはないが、温度Ｔ_２が関係式（８）に示される場合に、良好な結果が得られる。

・板温Ｔ_０について
図７に示される（Ｔ_０−Ｔ_１）の値及び（Ｔ_２−Ｔ_０）の値の双方を０以上とするためには、冷延鋼板が到達する最高温度を示す板温Ｔ_０［℃］の値は、Ｔ_１以上Ｔ_２以下の範囲内である必要がある。ここで、板温Ｔ_０［℃］がＴ_１℃未満では、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が十分に進行しないだけでなく、素地鋼板中に固溶しているＣ、Ｓｉ、及びＭｎが素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面での反応を阻害することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方で、板温Ｔ_０［℃］がＴ_２℃超であると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が過度に進行して、素地鋼板の表面層の粒界で内部酸化物に起因した粒界割れが生じる原因となるだけでなく、素地鋼板の表面層にある炭素が過度に酸化して素地鋼板から脱離して素地鋼板の硬度が大幅に低くなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。板温Ｔ_０のより好ましい値の範囲は、（Ｔ_１＋５０）℃以上（Ｔ_２−２０）℃以下である。

加熱炉において加熱を行う際の昇温速度は、特に限定されるないが、低過ぎると素地鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の生産性が悪化し、一方で、高過ぎると加熱設備の維持コストがかかる。したがって、当該昇温速度は、０．５℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲内で選択されることが好ましい。

加熱炉内へ素地鋼板を導入するときの板温は、特に限定されないが、高過ぎると素地鋼板が酸化して、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪化し、一方、低過ぎれば冷却コストがかかる。したがって、当該板温は、０℃以上１００℃以下の範囲内が好ましい。

・関係式（９），（１０）について
関係式（９）に示されるとおり、時間Ｓ_１は、Ｓｉ及びＭｎの含有率を変数とする関数であり、また、時間Ｓ_２は、関係式（１０）に示されるとおり、Ｃ含有率を変数とする関数である。本実施形態においては、それらの関数における変数の係数（重み付け）は、例えば実験的に又は経験的に定められる。関係式（９）及び関係式（１０）を満たす場合に、良好な結果が得られる。

・加熱炉における加熱時間Ｓ_０［秒］について
図８に示される（Ｓ_０−Ｓ_１）の値及び（Ｓ_２−Ｓ_０）の値の双方を０以上とするためには、加熱炉における加熱時間Ｓ_０［秒］の値は、Ｓ_１以上Ｓ_２以下の範囲内である必要がある。ここで、加熱時間Ｓ_０［秒］がＳ_１秒未満であると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が十分に進行しないだけでなく、素地鋼板中に固溶しているＣ、Ｓｉ、及びＭｎが素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面での反応を阻害することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方で、加熱時間Ｓ_０［秒］がＳ_２秒超であると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が過度に進行して、素地鋼板の表面層の粒界で内部酸化物に起因した粒界割れが生じる原因となるだけでなく、素地鋼板の表面層にある炭素が過度に酸化して素地鋼板から脱離して素地鋼板の硬度が大幅に低くなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。加熱時間Ｓ_０のより好ましい値の範囲は、（Ｓ_１＋５０）秒以上（Ｓ_２−５０）秒以下である。

・焼鈍工程における雰囲気ガスについて
本実施形態では、Ｆｅ還元性雰囲気の窒素ガスの下で、加熱炉内の二酸化炭素の分圧値を一酸化炭素の分圧値で除した値の対数値であるｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）が−２以上１以下の範囲内の値を示すように調整される。このことは、図９にも反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。加熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−２未満であると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が十分に進行しないだけでなく、素地鋼板中に固溶しているＣ、Ｓｉ、及びＭｎが反応せずに素地鋼板中に残存し、かつ、残存したそれら元素は、後続の溶融亜鉛めっき処理を施した後に素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面での反応を阻害することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。加熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が１超であると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が過度に進行して、素地鋼板の表面層の粒界で内部酸化物に起因した粒界割れが生じる原因となるだけでなく、素地鋼板の表面層にある炭素が過度に酸化して素地鋼板から脱離して素地鋼板の硬度が大幅に低くなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。なお、加熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値の好ましい範囲は、−１．５以上０．５以下である。

本実施形態では、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気を利用することで、該雰囲気中の一酸化炭素の分圧が調整されるので、素地鋼板中に固溶しているＣの酸化反応による脱離（脱炭）が過度に起こることを抑制することができる。なお、加熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−２以上１以下の範囲内であるという条件を満たす限りにおいては、該雰囲気ガスは、水素、水蒸気、酸素、及び不可避的不純物の少なくとも１種を含んでいてもよく、また、窒素に代えて他の不活性ガスを使用してもよい。ただし、該雰囲気ガスが水素を含む場合、水素の濃度は、１体積％以上２０体積％以下の範囲内となるように調整される。これにより、得られる溶融亜鉛めっき鋼板におけるめっき濡れ性及びめっき密着性を優れたものとすることができる。一方、水素の濃度が１体積％未満であると、当該水素の濃度を工業的に調整することが困難となり、また、水素の濃度が２０体積％超であると、素地鋼板が水素によって脆化するので、結果として得られる溶融亜鉛めっき鋼板は、めっきの密着性及び濡れ性が悪いと評価される。

加熱炉内における二酸化炭素と一酸化炭素の分圧比を調節するための方法は、特に限定されることはないが、調節の容易さから、一定の分圧比に予め調節された二酸化炭素と一酸化炭素のガス混合物を、窒素雰囲気とされた炉内に供給することが好ましい。より好ましくは、当該ガス混合物の流量は、炉内の容積及び気流、並びに、炉内で処理されるべき素地鋼板の表面積の少なくとも１つのパラメーターを考慮して、決定される。なお、分圧比を調節するための方法として、炉内を一酸化炭素を含有する窒素雰囲気にした後で所定の流量で二酸化炭素を炉内に供給する第２の方法、又は、炉内を二酸化炭素を含有する窒素雰囲気にした後で所定の流量で一酸化炭素を炉内に供給する第３の方法を採用してもよい。炉内における一酸化炭素爆発及び炉外の作業環境における一酸化炭素中毒を防止する観点からは、上記第２の方法を採用することが工業的には好ましい。なお、均熱炉内における二酸化炭素と一酸化炭素の分圧比を調節するための方法も、上述した方法のいずれかが採用される。

また、炉内に供給される二酸化炭素は、市販の二酸化炭素ガスであってもよいし、一酸化炭素を燃焼することで発生させた二酸化炭素であってもよいし、また、ＣＯとＨ_２の混合ガス、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６等の気体の炭化水素、ＬＮＧ等の気体の炭化水素、ガソリン又は軽油等の液体の炭化水素、ＣＨ_３ＯＨ、又はＣ_２Ｈ_５ＯＨ等のアルコール類、市販の有機溶剤、並びにそれらの混合物から選択された物質を完全燃焼することで発生させた二酸化炭素であってもよい。また、炉内に供給される一酸化炭素は、市販の一酸化炭素ガスであってもよいし、上述したような方法で発生させた二酸化炭素を水素と混合することで発生させた一酸化炭素であってもよい。なお、二酸化炭素又は一酸化炭素を発生させる際に発生した水又は水蒸気は、シリカゲル、若しくは塩化カルシウム等の吸湿材により吸着してもよいし、排気装置を用いて排気されてもよいし、二酸化炭素を熱したコークスと接触させてもよい。

・均熱保持工程における保持時間について
本実施形態では、均熱炉内で実施される均熱保持工程における均熱保持時間は、１００秒以上６００秒以下の範囲内である。該均熱保持時間が１００秒未満であると、素地鋼板の再結晶化が十分に進行しないので、処理後に得られる素地鋼板の強度及び延性が低下し、溶融亜鉛めっき鋼板をプレス加工したときに素地鋼板にクラックが生じることとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方、該均熱保持時間が６００秒超であると、加熱によって形成された素地鋼板の表面層に向けて素地鋼板中で固溶していたＣ、Ｓｉ、及びＭｎが拡散して、素地鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面での反応を阻害することとなり、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

均熱炉内の処理温度は、加熱炉内の最高到達板温を示す板温Ｔ_０と同じ温度とすることが好ましい。なお、当該処理温度は、工業的には、±２０℃の範囲内での変動は許容される。

・均熱保持工程における雰囲気ガスについて
本実施形態では、均熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）は、−５以上−２未満の範囲内の値を示すように調整される。このことは、図９にも反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。加熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−５未満であると、内部酸化したＳｉとＭｎの一部が還元されるために、素地鋼板の表面層中に固溶するＣ、Ｓｉ、及びＭｎの量が増加することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方、均熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−２以上となると、ＳｉとＭｎの内部酸化反応が過度に進行して、素地鋼板の表面層の粒界で内部酸化物に起因した粒界割れが生じる原因となるだけでなく、素地鋼板の表面層にある炭素が過度に酸化して素地鋼板から脱離して素地鋼板の硬度が大幅に低くなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

なお、加熱炉における焼鈍工程及び均熱炉における均熱保持工程を実施した後であって、かつ、めっき工程を実施する前に、他の処理工程が実施されてもよい。そのような処理工程として、除冷工程、急冷工程、過時効工程、第２冷却工程、ウォータークエンチ工程、及び再加熱工程から選択された少なくとも１つの工程が実施される。同様に、めっき工程を実施した後の他の処理工程が実施されてもよい。

・めっき工程
さらに溶融亜鉛めっき浴の浴温は４４０℃以上５５０℃未満であることが好ましい。浴温が４４０℃未満では浴中で溶融亜鉛の凝固が起こる可能性があるため不適であり、５５０℃を超えると浴表面で溶融亜鉛の蒸発が激しく操業コストの点で、また、気化した亜鉛が炉内へ付着する点で、操業上問題がある。

・めっき工程における処理条件
めっき工程における処理条件を説明する。
概略的には、溶融亜鉛めっき層の成分とそれらの含有率が規定されるとともに、溶融亜鉛めっき層の厚みが規定される。本実施形態では、先に説明したように、溶融亜鉛めっき層は、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有し、かつ、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなることが規定されるとともに、素地鋼板の表面上に形成されたときの厚みが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に規定される。

本実施形態の好ましい態様においては、めっき工程において使用される溶融亜鉛めっき浴の中にある溶融物におけるＡｌ濃度を０．０５％以上０．２０％以下の範囲内とされる。これにより、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。このことは、図１１にも反映されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。該Ａｌ濃度が０．０５％未満となるとζ層が多量に生成することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき密着性が悪いと評価される。一方、該Ａｌ濃度が０．２％超となると、溶融亜鉛めっき浴中又は溶融亜鉛めっき浴上で酸化したＡｌの量が増えて、溶融亜鉛めっきと素地鋼板の反応性が悪化することとなり、結果として、そのような溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

また、本実施形態の別の好ましい態様においては、加熱炉における焼鈍工程及び均熱炉における均熱保持工程を実施した後であって、溶融亜鉛めっき処理を実施する前に、素地鋼板の冷却を実施するとともに、必要に応じて温度の保持を実施する。さらには、本態様においては、溶融亜鉛めっき処理を実施した後に、合金化処理を行う。

上記の合金化処理に際して、加熱するときの加熱温度は、４５０℃以上５６０℃以下の範囲内である。これにより、得られる溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れたものとすることができる。この加熱温度の範囲は、図１１にも示されている。また、対応する実施例（実施例及び比較例）の結果から、以下のことが判明している。合金化処理の加熱温度が４４０℃未満であると、合金化反応が十分に進行しないために、得られる溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。一方、合金化処理の加熱温度が５６０℃超であると、過合金により地鉄界面に、硬くて脆いＺｎ−Ｆｅ合金のΓ相又はΓ_１相が多量に生成して、めっき密着性が悪化又は劣化するだけでなく、Ｆｅの炭化物が生成するため、素地鋼板の強度と延性のバランスも悪化する。なお、このことは、素地鋼板がＤＰ鋼であってもＴＲＩＰ鋼であってもあてはまる。したがって、加熱温度が高すぎる場合においても、得られる溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性が悪いと評価される。

以下、本発明に係る実施例（実施例及び比較例）を具体的に説明する。

通常の鋳造、熱間圧延、酸洗、及び冷間圧延を施すことによって得られた１ｍｍ厚の冷延鋼板を供試材１〜７２とした（表１参照）。それら供試材に対して、オールラジアントチューブ型加熱炉を備えた連続式溶融亜鉛めっき設備において、焼鈍処理と溶融亜鉛めっき処理を施した。オールラジアントチューブ型の加熱炉を利用したので、ロールピックアップが起こりにくかっただけでなく、生産性も良好であった。表１中の変態点Ａ_ｃ３点に対応する温度Ｔ_Ａｃ３は、社団法人溶接協会溶接情報センターのウェブサイト（http://www-it.jwes.or.jp/weld_simulator/cal1.jsp）で提供されている変態温度の計算式を用いて算出した。

以下の表２−１〜４−２には、加熱炉及び均熱炉での処理条件、二酸化炭素分圧を一酸化炭素分圧で除した値の対数値ｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）を示す。比較例については表４−１及び表４−２に示されている。なお、炉内の処理雰囲気は、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素ガスとした。二酸化炭素と一酸化炭素は混合ガスとして炉内に供給した。

均熱炉の後は一般的な除冷工程、急冷工程、過時効工程、第２冷却工程を経て溶融亜鉛めっき浴に浸漬した。溶融亜鉛めっき浴及び合金化炉の条件についても、表２−１〜４−２に示されている。溶融亜鉛めっき層の厚みは、窒素ガスワイピングにより調整した。得られた溶融亜鉛めっき鋼板のめっき濡れ性及びめっき密着性を評価した。その結果も表２−１〜４−２に示されている。

得られた溶融亜鉛めっき鋼板のビッカース硬度Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ、並びに、Ｗ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}、Ｗ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}は前述の方法で求めた。さらに溶融亜鉛めっき層の厚み、Ｆｅ含有率、及びＡｌ含有率についても前述の方法で求めた。それぞれの結果を表２〜４に示す。

めっき密着性は、パウダリング試験で測定し、その剥離幅が２ｍｍ超となった場合を密着性不良で不合格（×）、２ｍｍ以下０．５ｍｍ超を密着性良好で合格（○）、０．５ｍｍ以下を密着性非常に良好で合格（◎）と評価した。パウダリング試験とは、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にセロテープ（登録商標）を貼り、テープ面を９０℃曲げ、曲げ戻しをした後、テープを剥離した時の剥離幅を測定する密着性検査方法である。

めっき濡れ性は、パウダリング試験でめっき密着性を測定した後、密着性測定部位におけるめっき表面２００μｍ×２００μｍのＺｎとＦｅをＥＰＭＡマッピングし、Ｚｎが無く且つＦｅが露出した箇所の面積率が２０％以上１００％以下である場合には濡れ性不良で不合格（×）、５％以上２０％未満である場合には濡れ性良好で合格（○）、５％未満である場合には濡れ性非常に良好で合格（◎）と評価した。

本発明の実施例及び比較例に関する、めっき濡れ性及びめっき密着性の調査結果から、◎を２点、○を１点、×を０点と点数評価した。そして、めっき濡れ性の点数とめっき密着性の点数の和を総合点とした。総合評価は、めっき濡れ性の評価が○又は◎、めっき密着性の評価が○又は◎で、総合点２点以上（２点〜４点）を合格とした。本発明の実施例である表２−１〜３−２の水準Ａ１〜Ａ７２、Ｂ１〜Ｂ７２、Ｃ１〜Ｃ７２は、比較例である表４−１〜４−２の水準Ｄ１〜Ｄ５６に比べて、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れることが判った。

本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れるので、例えば、自動車分野、家電分野、又は建材分野における製品の部材として利用可能である。

（Ａ１） 素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一方の表面の上に形成された溶融亜鉛めっき層とを含む溶融亜鉛めっき鋼板において、
前記素地鋼板は、質量％で、
Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、
前記素地鋼板は、前記溶融亜鉛めっき層側から深さ５０μｍまでの前記素地鋼板の表面層における平均ビッカース硬さを示すＨ_Ａの値と、前記溶融亜鉛めっき層側から深さ５０μｍ超の素地鋼板の深部における平均ビッカース硬さを示すＨ_Ｂの値が、以下の関係式（１）〜（３）：
５０ ≦ Ｈ_Ａ ≦ ５００ ・・・（１）
５０ ≦ Ｈ_Ｂ ≦ ５００ ・・・（２）
０．５ ≦ Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂ ≦ ０．９・・・（３）
の全てを満足する、
ことを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板。

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものであり、より詳しくは、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れ、且つ、自動車分野、家電分野、又は建材分野において製品の部材として適用可能な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

本発明の主たる課題は、素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合においても、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、素地鋼板がＳｉ及びＭｎを含有する場合においても、めっき濡れ性及びめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することができる。

Claims (6)

1. 素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一方の表面の上に形成された溶融亜鉛めっき層とを含む溶融亜鉛めっき鋼板において、
   前記素地鋼板は、質量％で、
   Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
   Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
   Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
   Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
   Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
   Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
   Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
   を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、
   前記素地鋼板は、当該素地鋼板と前記溶融亜鉛めっき層の界面から深さ５０μｍまでの表面層における平均硬さを示すＨ_Ａの値が、前記界面から深さ５０μｍ超の深部における平均硬さを示すＨ_Ｂの値が、以下の関係式（１）〜（３）：
   ５０ ≦ Ｈ_Ａ ≦ ５００ ・・・（１）
   ５０ ≦ Ｈ_Ｂ ≦ ５００ ・・・（２）
   ０．５ ≦ Ｈ_Ａ／Ｈ_Ｂ ≦ ０．９・・・（３）
   の全てを満足する、
   ことを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 前記素地鋼板の表面層におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ａ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ａ）}と、前記素地鋼板の深部におけるＣ、Ｓｉ、及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_Ｃ（Ｂ）、Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}、及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}が、下記の関係式（４）〜（６）：
   ０．１ ≦ Ｗ_Ｃ（Ａ）／Ｗ_Ｃ（Ｂ） ≦ ０．５ ・・・（４）
   ０．１ ≦ Ｗ_{Ｓｉ（Ａ）}／Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（５）
   ０．１ ≦ Ｗ_{Ｍｎ（Ａ）}／Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）} ≦ ０．５ ・・・（６）
   の全てを満足する、
   請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
3. 前記素地鋼板は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素を、それぞれ０．０００１％以上１％以下で含有する、
   請求項１又は２記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
4. 前記溶融亜鉛めっき層は、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内の厚みを有し、かつ、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有するとともに、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
5. 素地鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すことにより、溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための方法であって、
   前記素地鋼板は、鋳造工程、熱間圧延工程、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、及び均熱保持工程を経て得られたものであり、かつ、質量％で、
   Ｃ： ０．０５％以上０．５０％以下、
   Ｓｉ： ０．１％以上３．０％以下、
   Ｍｎ： ０．５％以上５．０％以下、
   Ｐ： ０．００１％以上０．５％以下、
   Ｓ： ０．００１％以上０．０３％以下、
   Ａｌ： ０．００５％以上１．０％以下、並びに
   Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｂ、Ｃａ、及び希土類元素ＲＥＭから選択された１種又は２種以上の元素：それぞれ０％以上１％以下
   を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
   前記焼鈍工程及び前記均熱保持工程は、加熱炉としてのオールラジアントチューブ型の加熱炉と、均熱炉とを備えた連続式溶融亜鉛めっき設備において実施され、
   前記焼鈍工程は、以下の加熱炉条件：
   加熱温度：前記冷間圧延工程を経て得られた冷延鋼板を前記加熱炉内で加熱したときに当該冷延鋼板が到達する最高温度を示す板温Ｔ_０［℃］が、温度Ｔ_１［℃］以上温度Ｔ_２［℃］以下の範囲内であること；
   加熱時間：前記加熱炉における加熱時間Ｓ_０［秒］が、時間Ｓ_１［秒］以上時間Ｓ_２［秒］以下の範囲内であること；並びに、
   雰囲気ガス：前記加熱炉内の二酸化炭素の分圧値を一酸化炭素の分圧値で除した値の対数値であるｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）が−２以上１以下の範囲内の値を示す、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること
   を満たすように実施され、
   ここで、前記温度Ｔ_１及びＴ_２、並びに、前記時間Ｓ_１及びＳ_２は、以下：
   Ｔ_１：前記冷延鋼板の表面から５０μｍ超の深部におけるＳｉ及びＭｎの質量％での含有率をそれぞれ示すＷ_{Ｓｉ（Ｂ）}及びＷ_{Ｍｎ（Ｂ）}を用いた下記の関係式（７）：
   Ｔ_１＝５００−５０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}−２０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（７）
   を満足する温度［℃］；
   Ｔ_２：前記冷延鋼板の変態点Ａ_ｃ３に対応する温度Ｔ_Ａｃ３［℃］を用いた下記の関係式（８）：
   Ｔ_２＝Ｔ_Ａｃ３＋４０・・・（８）
   を満足する温度［℃］；
   Ｓ_１：前記冷延鋼板の前記深部におけるＳｉの含有率Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}［質量％］及びＭｎの含有率Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}［質量％］を用いた下記の関係式（９）：
   Ｓ_１＝５０＋２０×Ｗ_{Ｓｉ（Ｂ）}＋１０×Ｗ_{Ｍｎ（Ｂ）}・・・（９）
   を満足する時間［秒］；かつ、
   Ｓ_２：前記冷延鋼板の前記深部におけるＣの含有率を示すＷ_Ｃ（Ｂ）［質量％］を用いた下記の関係式（１０）：
   Ｓ_２＝２００＋１０００×Ｗ_Ｃ（Ｂ）・・・（１０）
   を満足する時間［秒］
   で定義され、かつ、
   前記均熱保持工程は、以下の均熱炉条件：
   均熱保持時間：前記均熱炉中に前記冷延鋼板が保持される時間が１００秒以上６００秒以下の範囲内であること；並びに
   雰囲気ガス：前記均熱炉内についてのｌｏｇ（ＰＣＯ_２／ＰＣＯ）の値が−５以上−２未満の範囲内を示す、二酸化炭素と一酸化炭素を含む窒素雰囲気であること
   を満たすように実施され、かつ、
   前記めっき工程において、４質量％以上１４質量％以下のＦｅと、０．１質量％以上１質量％以下のＡｌとを含有し、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる溶融亜鉛めっき層を、前記素地鋼板の表面上に、厚みが１μｍ以上３０μｍ以下となるように形成する、
   ことを特徴とする、方法。
6. 前記溶融亜鉛めっき処理を実施する際に、前記均熱保持工程を経て得られた素地鋼板は、０．０５質量％以上０．２０質量％以下のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴中に浸漬され、その後、４５０℃以上５６０℃以下の範囲内の加熱温度に加熱することによる合金化処理が施される、
   請求項５に記載の方法。

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