TWI670379B - 合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法 - Google Patents

合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法 Download PDF

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Abstract

[課題]提供一種可更加促進鍍鋅與鋼板之合金化之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法。
[解決手段]一種合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其包含以下步驟：
對熱軋酸洗後之鋼板，於鋼板表面以20μm以上且500μm以下之間隔，形成開口面寬度為10μm以上且25μm以下、深度為10μm以上且30μm以下的溝槽之步驟，並且前述熱軋酸洗後之鋼板以質量%計含有C：0.001%以上且0.350%以下、且含有Si：0.001%以上且2.500%以下及P：0.001%以上且0.100%以下之至少一者、Mn：0.10%以上且3.00%以下、S：0.001%以上且0.010%以下、N：0.0010以上且0.0065%以下及sol.Al：0.001%以上且0.800%以下，並且剩餘部分為Fe及不純物；以30%以上之軋延率將前述鋼板進行冷軋延之步驟；將冷軋延後的前述鋼板進行還原退火之步驟；將鋼板浸漬於熔融鍍鋅浴中，使熔融鍍鋅層附著於前述鋼板表面之步驟，其中該熔融鍍鋅浴含有0.10質量%以上且0.20質量%以下之Al，且剩餘部分為Zn及任意成分；及，加熱附著有前述熔融鍍鋅層之前述鋼板，以將前述鋼板與前述熔融鍍鋅層進行合金化處理之步驟。

Description

合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法
本發明有關一種合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法。
背景技術
近年來，持續追求減少全球二氧化碳排放量。特別在大量消耗化石燃料的汽車領域中，為了減少排氣量並提高燃耗，而追求將車體重量輕量化。另一方面，自以前開始，汽車領域就一直追求著提升汽車的安全性。
為了滿足這些訴求，在汽車領域中，對於可兼顧車體輕量化及提升安全性之輕量且高強度鋼板的需求持續高漲。
在例如汽車的橫樑及邊樑等結構構件中，採用即使薄壁化仍能確保強度的高張力鋼板的情形正在增加。作為上述高張力鋼板，係以例如藉由提高屬廉價元素之Si及P之至少一者的含量來提升強度及延展性的鋼板備受矚目。
另一方面，為了提升耐蝕性及外觀，在汽車車體上常使用經施行合金化熔融鍍鋅等之鍍敷鋼板。然而，與Fe相較之下，Si係易氧化性元素，故於退火步驟中容易在鋼板表面濃化。因此，對Si含量高的高張力鋼板施行鍍敷時，會有因濃化後之Si導致鍍敷密著性下降、或在壓製成形等後加工步驟中發生鍍敷剝離的情形。
並且，Si及P在合金化熔融鍍鋅鋼板的製造步驟中，因會涉及Fe之擴散及Fe-Zn反應，而有延遲鍍鋅與鋼板之合金化的作用。因此，以Si含量高的高張力鋼板為母材之合金化熔融鍍鋅鋼板，會因合金化速度降低而導致生產效率降低。
因此，就合金化熔融鍍鋅鋼板而言，正研討各種促進鍍鋅與鋼板的反應性之方法。
例如，下述專利文獻1中揭示一種技術，其利用一種經在軋輥軸方向上賦予研磨條痕後的工作軋輥，來對含Si之鋼板進行冷軋延，藉此可於含Si鋼板之表面賦予殘留應力，進而提升鍍鋅與鋼板的反應性。
然而，上述專利文獻1揭示的技術中，係以在用以軋延鋼板之面上設有凹凸的軋輥來進行冷軋延，因此難以提高冷軋延中的軋延率。因此，專利文獻1所揭示的技術有以下問題：無法賦予鋼板表面充分的殘留應力，而無法充分提升鋼板與鍍鋅的合金化速度。
另外，P也具有與Si同樣的特性。亦即，藉由提高P含量，可提升強度及延展性。但是，P也容易在退火步驟中於鋼板表面濃化。因此，對P含量高的高張力鋼板施行鍍敷時，會有因濃化後的P導致鍍敷密著性下降、或在壓製成形等後加工步驟中發生鍍敷剝離的情形。
因此，開始研討藉由使鋼板表面結晶晶粒微細化，使原子容易擴散之結晶晶界多數存在於鋼板表面，以提升合金化熔融鍍鋅鋼板的合金化速度。藉由上述，於合金化處理時，透過結晶晶界可促進鋼板中之Fe及鍍敷層中之Zn的擴散，因此可提升合金化熔融鍍鋅鋼板1的合金化速度。
為了使鋼板表面的結晶晶粒微細化，對鋼板表面賦予可將差排等晶格缺陷導入結晶組織中之塑性應變是很重要的。例如，對鋼板賦予了等效塑性應變7左右之巨大應變的情況下，鋼板的結晶組織中，為了接受所賦予的應變，被稱為「grain subdivision」的機制會作用，因而使結晶晶粒分裂，生成奈米級的微細結晶晶粒。
為了賦予鋼板如上述之巨大塑性應變，可考慮例如：對熱軋酸洗後(亦即，冷軋延前)的鋼板，利用滾刷等來平均磨削鋼板表面。但是，以上述磨削並無法在鋼板表面形成充分深度的凹凸。因此，利用上述滾刷等的進行磨削，係難以對冷軋延後的鋼板表面賦予足以形成微細結晶晶粒的應變。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開平7-90529號公報
發明概要
發明欲解決之課題
因此，本發明係有鑑於上述問題而作成者，本發明之目的在於提供一種新穎且經改良之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，該合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法可更加提升鍍鋅與鋼板的合金化速度。
用以解決課題之手段
為解決上述課題，依據本發明之某一觀點，提供一種合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其包含以下步驟：對熱軋酸洗後之鋼板，於鋼板表面以20μm以上且500μm以下之間隔，形成開口面寬度為10μm以上且25μm以下、深度為10μm以上且30μm以下的溝槽之步驟，並且前述熱軋酸洗後之鋼板以質量%計含有C：0.001%以上且0.350%以下、且含有Si：0.001%以上且2.500%以下及P：0.001%以上且0.100%以下的至少一者、Mn：0.10%以上且3.00%以下、S：0.001%以上且0.010%以下、N：0.0010以上且0.0065%以下及sol.Al：0.001%以上且0.800%以下，並且剩餘部分為Fe及不純物；以30%以上之軋延率將鋼板進行冷軋延之步驟；將冷軋延後的鋼板進行還原退火之步驟；將鋼板浸漬於熔融鍍鋅浴中，使熔融鍍鋅層附著於鋼板表面之步驟，其中該熔融鍍鋅浴含有0.10質量%以上且0.20質量%以下之Al，且剩餘部分為Zn及任意成分；及，加熱附著有熔融鍍鋅層之鋼板，以將鋼板與熔融鍍鋅層進行合金化處理之步驟。
鋼板以質量%計亦可含有以下元素之一種或二種以上元素：
Cr：0.01%以上且0.50%以下、
Ti：0.01%以上且0.10%以下、
V：0.01%以上且0.10%以下、
Nb：0.01%以上且0.10%以下、
Ni：0.01%以上且1.00%以下、
Cu：0.01%以上且1.00%以下、
Mo：0.01%以上且1.00%以下及
B：0.003%以上且0.0050%以下。
溝槽的形成圖案亦可為往鋼板的送板方向或板寬方向延伸之線狀圖案。
溝槽亦可藉由對鋼板表面照射雷射而形成。
溝槽亦可藉由利用軋輥來軋延鋼板而形成，且該軋輥於外周面形成有對應於溝槽之突起。
發明效果
如以上說明，根據本發明，可在冷軋延後的鋼板表面局部性地蓄積巨大應變，因此能夠將蓄積有該應變之區域的結晶晶粒作成合金化速度快之超微細結晶晶粒。
發明實施形態
以下，參照所附圖式並且詳細說明本發明之較佳實施形態。再者，在本說明書及圖式中，針對實質上具有同樣之機能結構的結構要素，附加相同符號以省略重複說明。
＜1.本發明概要＞
首先，參照圖1，針對本發明一實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法之概要進行說明。圖1係顯示在厚度方向上截斷以本實施形態之方法製出之合金化熔融鍍鋅鋼板之部分截斷面的示意圖。
在本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板1的製造方法中，係以下述步驟間隔來形成：
於熱軋酸洗後的鋼板10表面，以20μm以上且500μm以下的間隔，形成開口面寬度為10μm以上且25μm以下、深度為10μm以上且30μm以下的溝槽。
在經以高密度於表面形成具有如上述之巨大起伏的凹凸後之鋼板10中，由於在冷軋延中為使凹凸平坦化，鋼會大幅流動，故在流動的鋼中會蓄積巨大應變。藉此，藉由冷軋延之步驟本身，可對鋼板10表面賦予局部性的巨大應變，而可使蓄積有應變之區域的鋼板10之結晶晶粒分裂，使其更加微細化。因此，根據本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板1的製造方法，藉由結晶晶粒的微細化，能夠形成更多可促進Fe及Zn之相互擴散的結晶晶界。而且，各個結晶晶粒的方位為隨機。因此，可提升鍍敷層20與鋼板10的合金化速度。
以下，針對已於上述說明概要的本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板1之結構及製造方法，進行具體說明。
＜2.溝槽的表面加工步驟＞
此處，參照圖2~圖6，具體說明在鋼板10的表面10a形成溝槽的情況。
圖2A~圖2C係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板10表面之溝槽的截面圖。圖2A~圖2C的截面圖係顯示經由圖7之截斷線a-a´進行截斷而得之截斷面的圖。
如圖2A所示，於鋼板10的表面上，隔出預定間隔G，形成深度D及開口面寬度W之溝槽11。另外，溝槽11底部的截面形狀可如圖2B為曲線狀，亦可如圖2C為具有1或2個以上頂點之折線狀。
溝槽11的深度D係例如對應溝槽11底面與鋼板10表面在鋼板10的厚度方向上之距離。此處，溝槽11的深度D可利用例如具有尺寸測定功能之市售顯微鏡來測定。例如，可利用基恩斯公司製之顯微鏡VR-3000，以倍率40倍分別在將鋼板寬度方向分為4等分的位置上進行測定，並將溝槽深度的平均值設為深度D。
溝槽11所鄰接之開口面的間隔G，係鄰接之溝槽11的開口部之端部間距離。此處，溝槽11的間隔G可利用例如具有尺寸測定功能之市售顯微鏡來測定。例如，可利用基恩斯公司製之顯微鏡VR-3000，以倍率40倍分別在鋼板之溝槽11的長度方向任意位置上測定間隔G，並將該等之平均值設為間隔G。
溝槽11的寬度W係與溝槽11的開口寬度相對應。亦即，溝槽11的寬度W為開口面之寬度方向長度。此處，寬度方向係與溝槽11的延伸方向(長度方向)成垂直之面方向(平行於鋼板10表面的方向)。在溝槽11的面方向長度大致相同的情況下(亦即，當無法定義延伸方向時。例如，當溝槽11的開口面為圓形時)，亦可以任意面方向作為寬度方向。溝槽11的寬度W可利用例如具有尺寸測定功能之市售顯微鏡來測定。例如，可利用基恩斯公司製之顯微鏡VR-3000，以倍率40倍分別在鋼板長度方向的任意位置上測定寬度W，並將該等之平均值設為寬度W。
表面加工步驟中，係以20μm以上且500μm以下的間隔(亦即，以相較於以往利用滾刷等來平均磨削鋼板表面之製法來說更高的密度，形成開口面寬度為10μm以上且25μm以下、深度為10μm以上且30μm以下的溝槽。藉此，可促進後段之冷軋步驟中鋼板10表面上之鋼的流動，並對鋼板10表面賦予巨大應變(塑性應變)。如此一來，便能使經賦予巨大應變後之區域的結晶晶粒分裂，使其更加微細化，而能夠形成更多可促進Fe及Zn之相互擴散的結晶晶界。並且，根據本實施形態之製造方法，藉由在冷軋前設置上述溝槽，而可較以往的製造方法在冷軋延後對具有溝槽的區域賦予更為巨大的應變。藉此，若為以往的製造方法，鋼板表面之經磨削後區域中結晶晶粒會具有[001]面，相對於此，本實施形態之具有溝槽的區域中各個結晶晶粒方位則為隨機。因此，可提升鍍敷層20與鋼板10的合金化速度。
圖3係顯示形成於熱軋酸洗後之鋼板10表面之溝槽其深度與合金化完成時間及外觀之關係的圖表。依據鋼板10的組成不同，合金化時間也會有所差異，因此此處係使用後述之表1A的鋼種A。合金化完成時間係定義為：於520℃下進行合金化處理，到鍍敷層中的Fe濃度達4g/m2 為止之時間。將經施行表面加工後之鋼板其合金化完成時間相對於未施行凹凸之表面加工之相同成分鋼板其合金化完成時間的縮短比率設為合金化時間縮短率，並以20%以上為合格。外觀以5分為滿分，並設為5分：完全沒有條痕圖樣、4分：雖極少有輕微條痕圖樣存在，但外觀上沒有問題、3分：有明確的條痕圖樣存在，且外觀上有問題、2分：以相當之頻率存在著明確的條痕圖樣、1分：幾乎整面都有條痕圖樣存在，且以4分以上為合格。當深度小於10μm時，外觀雖良好，但合金化時間未充分縮短。可推斷這是因為無法對冷軋步驟後的鋼板10表面賦予充分應變之故。深度為10μm以上且30μm以下時，外觀合格且合金化時間縮短率亦合格。而當深度大於30μm時，合金化時間縮短率雖合格，但外觀不合格。可認為這是因為冷軋延負荷變大，且變得無法使形成於鋼板10表面之溝槽充分平坦化之故。根據以上，本實施形態中，形成於鋼板10表面之溝槽深度為10μm以上且30μm以下，且宜為15μm以上且25μm以下。
圖4係顯示形成於鋼板10表面之溝槽其間隔與合金化完成時間及外觀之關係的圖表，且該鋼板10係後述表1A中鋼種A之熱軋酸洗後之鋼板。當溝槽之間隔G小於20μm時，外觀及合金化時間縮短率皆不合格。可推斷這是因為變得無法藉由冷軋延使形成於鋼板10表面之溝槽充分平坦化，且變得無法於鋼板10表面形成充分應變之故。溝槽之間隔G若為20μm以上且500μm以下，則外觀、合金化時間縮短率皆合格。而當溝槽之間隔G大於500μm時，外觀雖合格，但合金化時間縮短率並不充分。可認為這是因為溝槽於鋼板10表面所佔面積率小，冷軋延後蓄積有應變之區域變少之故。根據以上，本實施形態中，形成於鋼板10表面之溝槽其間隔的下限值為20μm以上，且宜為50μm以上，更宜為100μm以上。溝槽之間隔的上限值為500μm以下，且宜為300μm以下，更宜為200μm以下。
圖5係顯示形成於鋼板10表面之溝槽其開口面寬度W(以下亦簡稱為「寬度」)與合金化完成時間及外觀之關係的圖表，且該鋼板10係後述表1A中鋼種A之熱軋酸洗後之鋼板。當溝槽之寬度W小於10μm時，外觀雖然合格，但合金化時間縮短率不充分。可推斷這是因為於後段的冷軋步驟時鋼的流動變得不充分，而無法對冷軋步驟後的鋼板10表面賦予充分應變之故。溝槽之寬度W若為10μm以上且25μm以下，則外觀、合金化時間縮短率皆合格。而當溝槽之寬度W大於25μm時，合金化時間縮短率及外觀都不合格。這是因為變得無法藉由冷軋延使溝槽充分平坦化，蓄積之應變小，且合金化熔融鍍鋅鋼板1表面的平坦性及均一性亦降低之故。根據以上，本實施形態中，形成於熱軋酸洗後之鋼板10表面之溝槽寬度W為10μm以上且25μm以下。並且，下限値宜為10μm以上，上限值宜為20μm以下。
圖6~圖10係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案之一例的平面圖。另外，圖6~圖10中，X方向為鋼板10的送板方向，Y方向為鋼板10的板寬方向。
如圖6所示，形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案亦可為：往相對於鋼板10的軋延方向傾斜角度θ之方向延伸的線狀圖案。如上述之溝槽11，可藉由例如利用具有螺旋狀之凸形狀的軋輥來軋延鋼板10而輕易形成。但是，為避免在連續熔融鍍鋅產線中鋼板10的蛇行， 則亦可是往鋼板的送板方向或板寬方向延伸之線狀圖案。
如圖7所示，形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案，亦可為往鋼板10的送板方向延伸之線狀圖案。如上述之溝槽11，可藉由例如對於被以固定速度搬送的鋼板10之預定位置持續照射雷射，而輕易形成。
如圖8所示，形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案，亦可為呈往鋼板10的送板方向延伸且以每預定延伸距離分開之圖案。如上述之溝槽11，可藉由例如對於被以固定速度搬送的鋼板10之預定位置間歇性地照射雷射，而輕易形成。
如圖9所示，形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案，亦可為往鋼板10的板寬方向延伸的線狀圖案。如上述之溝槽11，可藉由例如利用齒輪形狀的軋輥來軋延鋼板10而輕易形成。
如圖10所示，形成於鋼板10表面之溝槽11的平面圖案，亦可為被配置成相互交錯之圓形或楕圓形之二維向圖案。如上述之溝槽11，因容易使形成有溝槽11之面積變大，故可對鋼板10之較廣區域賦予應變。
＜3.鋼板之組成＞
首先，針對合金化熔融鍍鋅鋼板1之母材的鋼板10其組成進行說明。以下若無特別指明，則「%」表示「質量%」，鋼板10的各成分比率則以相對於鋼板10總質量之比率來表示。在以下說明之各成分中，鋼板10含有C、且含有Si及P中至少一種、Mn、S、N及sol.Al，並含有其他成分作為任意成分。任意成分之較佳含量將於後述，而任意成分之含量亦可為0%。可含於鋼板10之以下成分以外的剩餘部分，係鐵 (Fe)及無法避免之不純物。
(C：0.001%以上且0.350%以下)
C(碳)係鋼中必然含有之元素。以添加了Ti(鈦)及Nb(鈮)等之極低碳鋼板而言，因重視加工性，故C含量愈少愈好。但是，若過度減少C含量，鋼中的夾雜物便會增加，而會對鋼板10的延伸性帶來不良影響，故鋼板10中的C含量下限係設為0.001%。另外，C係有助於增加鋼板10強度的元素。例如，為了使鋼板之拉伸強度在340MPa以上，C含量宜設為0.010%以上。然而，C含量若大於0.350%，則鋼板10的熔接性會劣化，故C含量上限係設為0.350%。因此，鋼板10中的C含量為0.001%以上且在0.350%以下。下限値宜為0.010%以上，上限値則宜為0.250%以下。
(Si：0.001%以上且2.500%以下)
Si(矽)係一種可維持或增加鋼板10的延展性，並且可提升鋼板10強度的元素。Si含量若小於0.001%，便難以對鋼板10實現所要求的拉伸強度，故鋼板10中的Si含量下限宜為0.001%以上。另外，Si含量若大於2.500%，即使應用本發明，仍有可能變得無法獲得充分的合金化速度之提升，故鋼板中的Si含量上限宜為2.500%以下。另外，為了利用TRIP(Transformation Induced Plasticity)效果使延展性進一步增加，鋼板10中的Si含量宜設為0.300%以上，更宜設為0.600%以上。因此，鋼板10中的Si含量為0.001%以上且2.500%以下，且宜為0.300%以上且2.500%以下，更宜為0.600%以上且2.500%以下。
(P：0.001%以上且0.100%以下)
P(磷)係固溶強化元素，可有效增加鋼板10的強度，但其係與Si同樣可延遲鍍鋅與鋼板10之合金化的元素。鋼板10中的P含量若小於0.001%，會有難以對鋼板10實現所要求的拉伸強度之情況，故不佳。另外，鋼板10中的P含量若大於0.100%，即使應用本發明，仍有可能變得無法獲得充分的合金化速度之提升，故不佳。因此，鋼板10中的P含量宜為0.001%以上且在0.100%以下。
(Mn：0.10%以上且3.00%以下)
Mn(錳)係有助於增加鋼板10強度的元素。例如，為了使鋼板10的拉伸強度在340MPa以上，鋼板10中的Mn含量宜設為0.10%以上。但是，Mn含量若大於3.00%，則轉爐中鋼之熔解及精煉可能會變困難，且鋼板10的熔接性可能會劣化，故鋼板10中的Mn含量宜設為3.00%以下。因此，為了抑制鋼板10的彎曲性下降且增加鋼板10的強度，鋼板10中的Mn含量宜設為0.10%以上且在3.0%以下。另外，為了使鋼板10的拉伸強度在980MPa以上，鋼板10中的Mn含量宜設為譬如1.80%以上且在3.00%以下。
(S：0.001%以上且0.010%以下)
S(硫)係鋼中所含之不純物元素。從維持鋼板10的彎曲性及熔接性之觀點來看，鋼板10中的S含量愈少愈理想。鋼板10中的S含量宜為0.010%以下，且較宜為0.005%以下，更宜為0.003%以下。但是，由於將屬不純物之硫除去到必要以上之程度會致使鋼板10的製造成本增加，故鋼板10中的P含量下限宜為0.001%以上。
(N：0.0010%以上且0.0065%以下)
N(氮)係鋼中所含之不純物元素。從維持鋼板10的彎曲性之觀點來看，鋼板10中的N含量愈少愈理想。鋼板10中的N含量宜為0.0065%以下，更宜為0.0040%以下。但是，由於將屬不純物之硫除去到必要以上之程度會致使鋼板10的製造成本增加，故鋼板10中的P含量下限宜為0.0010%以上。
(sol.Al：0.001%以上且0.800%以下)
Al(鋁)係在鋼之脫氧步驟中添加之元素，且係作為sol.Al(酸溶性鋁)被含於鋼板10中。Al係可有效提升會形成碳氮化物之Ti等元素的產率的元素，當鋼板10中的Si含量在0.2%以上時，則不一定要含有。這是因為為了使鋼板10中的Si充分地內部氧化，會消耗氧之sol.Al含量宜較少之故。鋼板10中的sol.Al含量宜為0.800%以下，且較宜為0.500%以下，更宜為小於0.010%。然而，由於將被添加以作為脫氧材之Al除去到必要以上之程度會致使鋼板10的製造成本增加，故鋼板10中的P含量下限宜為0.001%以上。
(其他任意成分)
Cr(鉻)、Ti(鈦)、V(釩)、Nb(鈮)、Ni(鎳)、Cu(銅)、Mo(鉬)以及B(硼)，可視需要而在鋼板10中含有1種或2種以上。藉由使鋼板10中含有該等元素，可提升例如鋼板10的強度、擴孔性或延伸性等各種特性。
但是，該等元素在預定量其提升特性之效果就會飽和，因此於鋼板10中含有超過預定量會致使鋼板10的製造成本增加。因此，理想為：Cr含量亦可設為0.50%以下、Ti含量亦可設為0.10%以下、V含量亦可設為0.10%以下、Nb含量亦可設為0.10%以下、Ni含量亦可設為1.00%以下、Cu含量亦可設為1.00%以下、Mo含量亦可設為1.00%以下且B含量亦可設為0.0050%以下。另外，為了確實獲得提升上述鋼板10的強度、擴孔性或延伸性等各種特性之效果，理想為： Cr含量亦可設為0.01%以上、Ti含量亦可設為0.01%以上、V含量亦可設為0.01%以上、Nb含量亦可設為0.01%以上、Ni含量亦可設為0.01%以上、Cu含量亦可設為0.01%以上、Mo含量亦可設為0.01%以上且B含量亦可設為0.0003%以上。
＜4. 製造方法＞
接著，說明本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法。
首先，準備具有上述組成之鋼胚，利用熱軋延將所準備之鋼胚作成鋼板10。接著，將經熱軋延後的鋼板10進行酸洗，並對經除去氧化物等後之熱軋酸洗後的鋼板10依序施行以下步驟，藉此便可製造本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板1。另外，關於熱軋延及酸洗之條件，可採用周知之一般條件，故此處省略說明。
表面加工步驟：於鋼板10表面形成溝槽之步驟
冷軋步驟：將形成溝槽之鋼板10進行冷軋延之步驟
退火步驟：將經冷軋延後之鋼板10進行退火之步驟
鍍敷步驟：將經退火後之鋼板10浸漬於熔融鍍鋅浴，以於鋼板10表面形成鍍敷層20之步驟
合金化步驟：加熱已形成有鍍敷層20之鋼板10，使鋼板10與鍍敷層20合金化之步驟
(表面加工步驟)
因已於前述記載，故在此省略說明。
(冷軋步驟)
冷軋步驟中，將藉由表面加工步驟而在表面形成有溝槽之鋼板10進行冷軋延。具體而言，在比熱軋延低的溫度下軋延已形成有溝槽之鋼板10，藉此使鋼板10進一步薄板化。藉此，形成於鋼板10表面的溝槽會因軋延而平坦化，並會對因鋼板10之平坦化而流動的鋼局部性地賦予巨大的應變， 因此，經賦予應變後之區域的鋼板10之結晶晶粒分裂，而更加微細化。
本實施形態中，冷軋延中之鋼板10的軋延率為30%以上。若於冷軋延中鋼板10的軋延率小於30%，便無法藉由冷軋延來將已形成於鋼板10表面之溝槽充分平坦化，而會導致合金化熔融鍍鋅鋼板1表面的平坦性及均一性降低，故不佳。為提升合金化熔融鍍鋅鋼板1表面的平坦性及均一性，冷軋延中之鋼板10的軋延率亦宜設為50%以上。
(退火步驟)
在退火步驟中，係在還原氣體環境下將經冷軋延後的鋼板10退火。退火時的氣體環境亦可設為例如氫濃度為3體積%以上且在12體積%以下、露點為-40℃以上且在20℃以下之氮-氫混合之環原氣體環境。藉由使退火時氣體環境的氫濃度變低，可緩和露點的上升，因此氣體環境的氫濃度宜設為3體積%以上且12體積%以下，更宜設為8體積%以下。另外，退火時的氣體環境的露點下限值宜為-30℃以上，更宜為-20℃以上。露點的上限值則宜為10℃以下。另外，退火時的氣體環境中，亦可進一步微量含有H2 O、CO2 、CO、CH4 等作為不純物氣體。
退火時的溫度只要是退火步驟中一般的溫度即可，例如亦可設為700℃以上且850℃以下的溫度。退火時的溫度之保持時間只要係退火步驟中一般的時間即可，例如亦可設為30秒以上且150秒以下。藉由經歷如上述的退火步驟，在經賦予巨大應變後的鋼板10表面的區域中，結晶晶粒會微細化，且可形成許多原子的擴散速度快之結晶晶界。據此，於後段的合金化步驟中，由於會促進在鋼板10與鍍敷層20之界面中Fe及Zn之擴散，故可提升合金化熔融鍍鋅鋼板1的合金化速度。
(鍍敷步驟)
在鍍敷步驟中，將還原退火後的鋼板10浸漬到熔融鍍鋅浴中，藉此於鋼板10表面(例如，兩個主面)形成鍍敷層20，並且該熔融鍍鋅浴至少含有相對於鍍敷浴的總質量為0.10%以上且0.20%以下之Al，且剩餘部分為Zn。
但是，鍍敷浴中的Al濃度若小於0.10%，則因在鋼板10浸漬於鍍敷浴的期間中，鋼板10與鍍敷層20的合金化會進行，而可能變得難以控制鍍敷附著量。另外，鍍敷浴中的Al濃度若小於0.10%，會變得容易於保持鍍敷浴之鍋槽底部形成底部熔渣(例如，FeZn7 等)。在這種情況下，形成的熔渣會附著於鋼板10，而變得容易在鍍敷層20中產生缺陷，故會使得合金化熔融鍍鋅鋼板1的產率大幅降低。因此，鍍敷浴中的Al濃度係設為0.10%以上，且宜設為0.15%以上。另一方面，鍍敷浴中的Al濃度若大於0.20%，鋼板10與鍍敷層20的合金化速度會大幅降低，而導致鍍敷步驟的作業效率降低。因此，鍍敷浴中的Al濃度係設為0.20%以下。
另外，除上述Al以外，在鍍敷浴中亦可以0.1%以下分別含有屬不純物之Fe以及屬任意成分之Pb、Cd、Sb、Cr、Ni、W、Ti、Mg或Si。另外，該等各成分並不影響本發明效果。
鍍敷浴的浴溫可設為例如440℃以上且在470℃以下。另外，從使鍍敷浴溫度穩定之觀點來看，亦可加熱浸漬於鍍敷浴之鋼板10，使其成為浴溫±20℃以內之溫度。
(合金化步驟)
合金化步驟中，係在例如450℃以上且600℃以下的溫度下加熱經形成鍍敷層20後之鋼板10，以使鋼板10與鍍敷層20的合金化進行。但是，在高溫下使鋼板10及鍍敷層20合金化的情況下，容易形成硬度高之FeZn合金之Γ相及Γ1 相，故有抗粉化性降低的可能性。因此，鋼板10的加熱溫度宜為600℃以下，且較宜為550℃以下，更宜為530℃以下。鋼板10的加熱溫度下限並未特別限定，設為例如450℃亦可。合金化步驟中，加熱鋼板10之手段並無特別限制，可利用輻射加熱、高頻感應加熱或通電加熱等之任一種。鍍敷層20中雖含有從鋼板10擴散而來之Fe，但鍍敷層20中的平均Fe濃度宜為8%以上且15%以下。
另外，上述鍍敷層20中的各成分平均濃度，係各成分相對於鍍敷層20之總質量之比率。各成分的平均濃度可藉由例如：利用ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry，感應耦合電漿原子發射光譜儀)分析以酸等溶解鍍敷層20後之溶液而算出。
另外，合金化熔融鍍鋅鋼板1之鍍敷層20的附著量並未特別限定，宜設為能以既有設備輕易調整之每單面30g/m2 以上。此外，為了使抗粉化性不會大幅下降，鍍敷層20的附著量宜設為每單面70g/m2 以下。因此，合金化熔融鍍鋅鋼板1之鍍敷層20的附著量，宜為每單面30g/m2 以上且在70g/m2 以下。且附著量的下限值以每單面40g/m2 以上為佳，附著量的上限值則以60g/m2 以下。
藉由歷經以上步驟，便可製造合金化熔融鍍鋅鋼板1。在合金化熔融鍍鋅鋼板1中，於鋼板10表面存在著許多原子擴散速度快之結晶晶界，故可藉由促進Fe及Zn的擴散，使鋼板10及鍍敷層20的合金化速度提升。
根據本實施形態，藉由提升鋼板10及鍍敷層20的合金化速度，可提升合金化熔融鍍鋅鋼板1的生產性，而可削減製造產線上的消耗能源。另外，根據本實施形態，可降低鋼板10與鍍敷層20之間未合金化之區域，故可改善合金化熔融鍍鋅鋼板1的產率，並且可提升鋼板10與鍍敷層20的密著性。
另外，在合金化熔融鍍鋅鋼板1的鍍敷層20上，亦可施行鉻酸處理、磷酸鹽處理或塗佈樹脂皮膜等周知的後處理。此外，合金化熔融鍍鋅鋼板1的最表面(亦即，合金化熔融鍍鋅鋼板1的鍍敷層20表面、或後處理被膜之表面)上亦可塗附防鏽油。於合金化熔融鍍鋅鋼板1的最表面上塗附之防鏽油，可使用市售之一般防鏽油，亦可使用含S或Ca之高潤滑性防鏽油。
實施例
以下，參照實施例及比較例，更為具體地說明本發明一實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法。另外，以下所示實施例僅為一條件例，本發明並非限定於以下實施例。
首先，鑄造含有以下表1A~表1B所示各成分且剩餘部分係Fe及無法避免之不純物之鋼，並將其加工為板厚30mm的鋼胚。接著，將製出之鋼胚在大氣中於1250℃保持1小時後，進行包含粗軋延及精整軋延之熱軋延。另外，精整軋延係以950℃進行，且熱軋延後之鋼板完工厚度係設為2.5mm。接著，酸洗經熱軋延之鋼板後，利用雷射加工於熱軋酸洗鋼板之表面形成以下表2A~表2B所示圖案之溝槽後，以使板厚成為1.2mm之方式進行冷軋延。溝槽之深度、間隔及寬度係利用上述方法測定。
接著，以75℃之NaOH溶液將經冷軋延之鋼板脫脂洗淨後，在N2 +3體積%~8體積%H2 、且露點-40℃之還原氣體環境中，於800℃進行還原退火60秒。退火後，將鋼板以15℃/s冷卻至熔融鍍鋅浴的浴溫 (455℃)附近為止後，將鋼板浸漬於含有0.135%之Al之熔融鍍鋅浴。在將鋼板浸漬於鍍敷浴中3.0秒後，以抹拭方式將鍍敷附著量調整為每單面50g/m2 。
接著，利用通電加熱裝置以520℃對鍍敷鋼板進行合金化處理，量測鍍敷層中的Fe濃度達4g/m2 為止的標準時間，以測定合金化時間。另外，冷卻係使用空氣冷卻方式。於表2A~表2B顯示各個實施例及比較例的合金化時間之測定結果。
接著，以目視評估合金化熔融鍍鋅鋼板的外觀。具體而言，係以5分為滿分，並設為5分：完全沒有條痕圖樣、4分：雖極少有輕微條痕圖樣存在，但外觀上沒有問題、3分：有明確的條痕圖樣存在，且外觀上有問題、2分：以相當之頻率存在著明確的條痕圖樣、1分：幾乎整面都有條痕圖樣存在，且以4分以上為合格。
於以下表2A~表2B顯示各個實施例及比較例的製造條件與評估結果。
[表1A]
[表1B]
[表2A]
[表2B]
從表2A~表2B所示結果可得知：使用了本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法的實施例1~24中，與未施行表面加工的比較例1、8~21相較之下，合金化完成時間縮短20%以上，合金化速度有提升。若比較鋼板組成為共通的實施例1~10，則深度及間隔皆為較佳範圍內之值的實施例5、6中，合金化時間特別短，外觀最為良好。
具體來說，可得知：未於熱軋酸洗後的鋼板上形成溝槽之比較例1及8~21，與實施例1~24相較之下，合金化時間並未縮短。另外，溝槽之深度、間隔或開口部寬度的任一個係不同於本實施形態之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法之比較例2~7，與實施例1~24相較之下，合金化時間並未縮短20%以上。
此外，在比較例4中，相對於溝槽深度，其間隔較狹窄，故在冷軋延後會殘留著溝槽。因此，形成了會使熔融鍍鋅鋼板的外觀變得不良之程度的條紋圖樣。並且，亦未蓄積充分的應變，促進合金化之效果亦降低，合金化時間變長。在比較例5中，溝槽之間隔過寬，故形成了會使外觀變得不良之程度的條紋圖樣。並且，因溝槽之間隔過寬，導致經賦予有充分塑性應變之區域的面積比率過小，合金化時間變長。比較例2中，因溝槽過淺，而未賦予充分的塑性應變，合金化時間變長。比較例3中，溝槽過深而在冷軋延後會殘留著溝槽。因此，形成了會使熔融鍍鋅鋼板的外觀變得不良之程度的條紋圖樣。比較例6中，溝槽之開口面寬度過於狹窄，故無法對表面賦予充分的應變，合金化時間變長。比較例7中，溝槽之開口面寬度過寬，故冷軋延後難以產生較大的應變且冷軋延後殘留著溝槽。因此，形成了會使熔融鍍鋅鋼板之外觀變得不良之程度的條紋圖樣，合金化時間亦未縮短。
以上，已參照所附圖式詳細說明本發明的適當實施形態，惟本發明不受該等示例限定。顯而易見地，只要是具有本發明所屬技術領域之通識人士，皆可在申請專利範圍中所記載之技術思想範疇內思及各種變更例或修正例，並知悉該等亦理當歸屬本發明之技術範圍。
1‧‧‧合金化熔融鍍鋅鋼板
10‧‧‧鋼板
11‧‧‧溝槽
20‧‧‧鍍敷層
10a‧‧‧表面
G‧‧‧間隔
W‧‧‧寬度
D‧‧‧深度
θ‧‧‧角度
X‧‧‧送板方向
Y‧‧‧板寬方向
圖1係顯示在厚度方向上截斷以本揭示之一實施形態之製造方法製出之合金化熔融鍍鋅鋼板之部分截面的示意圖。
圖2A係示意顯示在表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的截面圖。
圖2B係示意顯示在表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的截面圖。
圖2C係示意顯示在表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的截面圖。
圖3係顯示形成於鋼板表面之溝槽的深度與完成合金化所需時間之關係的圖表。
圖4係顯示形成於鋼板表面之溝槽的間隔與完成合金化所需時間之關係的圖表。
圖5係顯示形成於鋼板表面之溝槽的寬度與完成合金化所需時間之關係的圖表。
圖6係示意顯示在表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的平面圖案之一例的平面圖。
圖7係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的平面圖案之其他例的平面圖。
圖8係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的平面圖案之其他例的平面圖。
圖9係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的平面圖案之其他例的平面圖。
圖10係示意顯示於表面加工步驟中形成於鋼板表面之溝槽的平面圖案之其他例的平面圖。

Claims (7)

  1. 一種合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其包含以下步驟：對熱軋酸洗後之鋼板，於鋼板表面以20μm以上且500μm以下之間隔，形成開口面寬度為10μm以上且25μm以下、深度為10μm以上且30μm以下的溝槽之步驟，並且前述熱軋酸洗後之鋼板以質量%計含有C：0.001%以上且0.350%以下、且含有Si：0.001%以上且2.500%以下及P：0.001%以上且0.100%以下的至少一者、Mn：0.10%以上且3.00%以下、S：0.001%以上且0.010%以下、N：0.0010以上且0.0065%以下、sol.Al：0.001%以上且0.800%以下，並且剩餘部分為Fe及不純物；以30%以上之軋延率將前述鋼板進行冷軋延之步驟；將冷軋延後的前述鋼板進行還原退火之步驟；將鋼板浸漬於熔融鍍鋅浴中，使熔融鍍鋅層附著於前述鋼板表面之步驟，其中該熔融鍍鋅浴含有0.10質量%以上且0.20質量%以下之Al，且剩餘部分為Zn及任意成分；及加熱附著有前述熔融鍍鋅層之前述鋼板，以將前述鋼板與前述熔融鍍鋅層進行合金化處理之步驟。
  2. 如請求項1之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述鋼板以質量%計含有以下元素中之一種或二種以上元素：Cr：0.01%以上且0.50%以下、 Ti：0.01%以上且0.10%以下、V：0.01%以上且0.10%以下、Nb：0.01%以上且0.10%以下、Ni：0.01%以上且1.00%以下、Cu：0.01%以上且1.00%以下、Mo：0.01%以上且1.00%以下及B：0.0003%以上且0.0050%以下，且剩餘部分為Fe及無法避免之不純物。
  3. 如請求項1或2之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述溝槽的形成圖案為往前述鋼板的送板方向或板寬方向延伸之線狀圖案。
  4. 如請求項1或2之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述溝槽係藉由對前述鋼板表面照射雷射而形成。
  5. 如請求項3之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述溝槽係藉由對前述鋼板表面照射雷射而形成。
  6. 如請求項1或2之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述溝槽係藉由利用軋輥來軋延前述鋼板而形成，且該軋輥於外周面形成有對應於溝槽之突起。
  7. 如請求項3之合金化熔融鍍鋅鋼板的製造方法，其中前述溝槽係藉由利用軋輥來軋延前述鋼板而形成，且該軋輥於外周面形成有對應於溝槽之突起。
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