JP2014169489A - めっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si、MnおよびBを含有する鋼に対して、下式を満足する出側温度Tで酸化処理を行い、次いで、還元焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行う。
T≧58.65×[Si]+29440×[B]−13.59×[O2]+548.1
[Si]:鋼中のSi質量%
[B]:鋼中のB質量%
[O2]:酸化炉内雰囲気のO2体積%
【選択図】なし
Description
[1]Si、MnおよびBを含有する鋼に対して、下式を満足する加熱到達温度T℃で酸化処理を行い、次いで、還元焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行うことを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
T≧58.65×[Si]+29440×[B]−13.59×[O2]+548.1
[Si]:鋼中のSi質量%
[B]:鋼中のB質量%
[O2]:酸化炉内雰囲気のO2体積%
[2]前記溶融亜鉛めっき処理後、更に460〜600℃の温度で10〜60秒間加熱する合金化処理を行うことを特徴とする前記[1]に記載のめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[3]前記鋼の成分組成が、質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.1〜2.0%、Mn:1.0〜3.0%、B:0.0005〜0.005%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする前記[1]または[2]に記載のめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[4]前記[1]または[3]に記載の製造方法によって製造される高強度溶融亜鉛めっき鋼板であり、めっき層下の鋼板表層から5μmの鋼板内に、Siの酸化物がSi量換算で0.05g/m2以上およびMnの酸化物がMn量換算で0.05g/m2以上含まれていることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
[5]前記[2]または[3]に記載の製造方法によって製造される高強度溶融亜鉛めっき鋼板であり、めっき層中に、Siの酸化物がSi量換算で0.05g/m2以上およびMnの酸化物がMn量換算で0.05g/m2以上含まれ、さらに、めっき層下の鋼板表層から5μmの鋼板内にSiの酸化物がSi量換算で0.01g/m2以下およびMnの酸化物がMn量換算で0.01g/m2以下であることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
先ず、焼鈍工程前の酸化処理について説明する。鋼板を高強度化するためには、上述したように鋼にSi、Mnなどを添加することが有効である。しかし、これらの元素を添加した鋼板は、溶融亜鉛めっき処理を施す前に実施する焼鈍過程において、鋼板表面に、Si、Mnの酸化物が生成され、Si、Mnの酸化物が鋼板表面に存在するとめっき性を確保することが困難になる。
T≧58.65×[Si]+29440×[B]−13.59×[O2]+548.1 式(1)
但し、T:酸化処理における加熱到達温度℃、[Si]:鋼中のSi質量%、[B]:鋼中のB質量%、[O2]:酸化炉内雰囲気のO2体積%である。
C:0.01〜0.20%
Cは、鋼組織として、マルテンサイトなどを形成させることで加工性を向上しやすくする。そのためには0.01%以上が好ましい。一方、0.20%を超えると溶接性が劣化する。したがって、C量は0.01%以上0.20%以下が好ましい。
Siは鋼を強化して良好な材質を得るのに有効な元素である。Siが0.1%未満では高強度を得るために高価な合金元素が必要になり、経済的に好ましくない。一方、2.0%を超えると上述した式(1)を満足する加熱到達温度が高温になるために操業上の問題が起きる場合がある。したがって、Si量は0.1%以上2.0%以下が好ましい。
Mnは鋼の高強度化に有効な元素である。機械特性や強度を確保するためは1.0%以上含有させることが好ましい。一方、3.0%を超えると溶接性や強度延性バランスの確保が困難になる場合がある。したがって、Mn量は1.0%以上3.0%以下が好ましい。
Bは鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。0.0005%未満では焼き入れ効果が得られにくく、0.005%を超えると上述した式(1)を満足する酸化炉出側温度が高温になるために操業上の問題が起きる場合がある。したがって、B量は0.0005%以上0.005%以下が好ましい。
Alは熱力学的に最も酸化しやすいため、Si、Mnに先だって酸化し、Si、Mnの鋼板表面での酸化を抑制し、鋼板内部での酸化を促進する効果がある。この効果は0.01%以上で得られる。0.1%を超えるとコストアップになる。したがって、Al量は0.01%以上0.1%以下が好ましい。
通常、溶融亜鉛めっき鋼板は、母材鋼板を連続焼鈍設備において還元雰囲気中で焼鈍した後、亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっき処理を施し、亜鉛めっき浴から引き上げてガスワイピングノズルでめっき付着量を調整して製造される。また、更に、必要に応じて合金化加熱炉でめっき層の合金化処理を施して製造される。そして、溶融亜鉛めっき鋼板を高強度化するためには、上述したように鋼にSi、MnおよびBなどを添加することが有効であるが、焼鈍過程において、鋼板表面に、添加したSi、Mnが酸化物として生成し、良好なめっき密着性を確保することが困難になる。これに対し、本発明では、SiおよびB含有量に応じた酸化条件で還元焼鈍前に酸化処理を行うことで、SiおよびMnを鋼板内部で酸化させ、鋼板表面での酸化を防ぐ。その結果、めっき性が向上し、更にはめっきと鋼板の反応性を高めることができ、めっき密着性を改善させることが出来る。合金化処理を行わない溶融亜鉛めっき鋼板では、還元焼鈍時に形成したSiおよびMnの酸化物から成る内部酸化物はめっき層下の鋼板内に留まるが、合金化処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板においては、めっき層と鋼板の界面からFe−Znの合金化反応が進行するために、内部酸化物は、めっき層中に分散する。よって、合金化処理を行わない溶融亜鉛めっき鋼板ではめっき層下の鋼板表層の内部酸化物量が、合金化処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板ではめっき層中に含まれる内部酸化物量がめっき密着性に関係してくると考えられる。
Siの酸化物およびMnの酸化物の定量
上記により得られた溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層をインヒビターを含んだ塩酸によって溶解させた後に、非水溶液中で鋼板表層から5μmを定電流電解によって溶解した。得られた酸化物の残渣を50nmの径を有するニュークリポアフィルターでろ過した後に、フィルターに捕捉された酸化物をアルカリ融解後にICP分析し、SiおよびMnの定量を行った。
不めっきなどの外観不良が無い場合は外観良好(記号○)、ある場合は外観不良(記号×)と判定した。
ボールインパクト試験を行い、加工部をテープ剥離し、めっき層の剥離有無を目視判定した。
○:めっき層の剥離無し
×:めっき層が剥離
引張特性
圧延方向を引張方向としてJIS5号試験片を用いてJISZ2241に準拠した方法で行った。
応力比R:0.05の条件で行い、繰り返し数107で疲労限(FL)を求め、耐久比(FL/TS)を求め、0.60以上の値が良好な耐疲労特性と判断した。なお、応力比Rとは、(最少繰り返し応力)/(最大繰り返し応力)で定義されている値である。
Fe含有量(Fe含有率)
上記により得られた溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層をインヒビターを含んだ塩酸によって溶解させ、溶解前後の質量差からめっき付着量を求め、さらに塩酸に含まれるFe量からめっき層中のFe含有率を求めた。
非水溶液中でめっき層を定電位電解によって溶解させ、更にその後、非水溶液中で鋼板表層から5μmを定電流電解によって溶解した。それぞれの溶解工程で得られた酸化物の残渣を50nmの径を有するニュークリポアフィルターでろ過した後に、フィルターに捕捉された酸化物をアルカリ融解後にICP分析によって、めっき層中、およびめっき層下の鋼板表層から5μmの鋼板内に含まれる酸化物中のSiおよびMnの定量を行った。
合金化処理後の外観を目視観察し、合金化ムラ、不めっきがないものを○、合金化ムラや不めっきがあるものは×とした。
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ときの単位長さ当たりの剥離量を蛍光X線によりZnカウント数を測定し、下記の基準に照らしてランク1〜3のものを良好(○)、4以上のものを不良(×)と評価した。
蛍光X線カウント数 ランク
0−500未満 :1(良)
500−1000未満 :2
1000−2000未満:3
2000−3000未満:4
3000以上 :5(劣)
引張り特性および耐疲労特性は実施例1と同様な方法で評価した。
Claims (5)
- Si、MnおよびBを含有する鋼に対して、下式を満足する加熱到達温度T℃で酸化処理を行い、次いで、還元焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行うことを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
T≧58.65×[Si]+29440×[B]−13.59×[O2]+548.1
[Si]:鋼中のSi質量%
[B]:鋼中のB質量%
[O2]:酸化炉内雰囲気のO2体積% - 前記溶融亜鉛めっき処理後、更に460〜600℃の温度で10〜60秒間加熱する合金化処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記鋼の成分組成が、質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.1〜2.0%、Mn:1.0〜3.0%、B:0.0005〜0.005%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1または2に記載のめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1または3に記載の製造方法によって製造される高強度溶融亜鉛めっき鋼板であり、
めっき層下の鋼板表層から5μmの鋼板内に、Siの酸化物がSi量換算で0.05g/m2以上およびMnの酸化物がMn量換算で0.05g/m2以上含まれていることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 請求項2または3に記載の製造方法によって製造される高強度溶融亜鉛めっき鋼板であり、
めっき層中に、Siの酸化物がSi量換算で0.05g/m2以上およびMnの酸化物がMn量換算で0.05g/m2以上含まれ、
さらに、めっき層下の鋼板表層から5μmの鋼板内にSiの酸化物がSi量換算で0.01g/m2以下およびMnの酸化物がMn量換算で0.01g/m2以下であることを特徴とするめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
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