JP2018044183A - めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性およびめっき性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、前記焼鈍処理が、鋼板を７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間滞在させ、さらに雰囲気を所定のガス雰囲気となるように制御する均熱工程と、前記均熱工程の後に、鋼板を３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間滞在させ、さらに雰囲気が所定のガス雰囲気となるように制御する過時効工程とを含む、製造方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車部品等に用いられる溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。

近年、自動車軽量化と衝突安全性の両立のため、高強度鋼の適用が進み、引張強度が５９０ＭＰａを超える鋼板の適用が拡大している。また、耐食性が要求されるアンダーボディーに使用される亜鉛めっき鋼板においても、さらなる高強度化が求められている。

ところで、高強度鋼板の自動車部品への適用に際しては、強度と成形性の両立が課題とされている。高強度鋼板では成形荷重が大きくなるため、成形時に割れが発生し易いという問題があるためである。そこで、鋼板において、強度と成形性を両立する技術が求められている。

この点、母材鋼板（素地鋼板）成分としてＳｉを添加することで、成形性が向上することが知られている。しかし、Ｓｉ添加鋼の溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合に、不めっきが発生し易いことが知られており、そのための対策が必要となる。

これまでに、Ｓｉ添加鋼の不めっきを抑制する技術として、焼鈍工程の雰囲気制御により、Ｓｉ酸化物の生成を抑制する技術が知られている。例えば、特許文献１では、めっき性を良好にするために、Ｓｉ含有量：０．４〜２．０質量％を含む高強度鋼板に連続溶融亜鉛めっきを施す際に、鋼板を予熱し、次いで、直火還元炉で直火還元バーナーの空気比を０．６以上０．９未満とした還元雰囲気で鋼板を還元し、その後、水素還元を行う間接加熱炉で水分圧と水素分圧の対数ｌｏｇ（ＰＨ₂Ｏ／ＰＨ₂）が所定の条件を満たす雰囲気で鋼板を還元し、間接加熱炉からめっき設備入側のスナウト部まで間では別途所定の条件を満たす雰囲気として還元及び冷却を行い、連続溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が報告されている。

一方、近年、均熱処理の後に均熱処理よりも低温で過時効処理を行うことで、鋼板の成形性を向上させる技術が開発されている。しかし、特許文献１では焼鈍工程で過時効帯を持つような加熱パターンは考慮されていない。

特許４９１２６８４号公報

本発明は、上記の様な問題点に着目してなされたものであって、その目的は、Ｓｉを含む鋼板において過時効帯を有する加熱パターンを行っても、不めっきを発生しにくい鋼板を製造する方法を提供することである。

本発明者らは鋭意検討を重ね、下記構成によって上記課題が解決できることを見出した。

すなわち、本発明の一局面に係る鋼板の製造方法は、Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍処理が、
鋼板を７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間滞在させ、さらに雰囲気が７００℃以上では水素を３体積％以上含有し、かつ、初めて７００℃以上に達してから最初の４０秒間以上（最大で均熱工程の最後まで）において、ｐＯ_２を酸素分圧（Ｐａ）、｛Ｓｉ｝をＳｉ含有量（質量％）とした場合に、式１：
（｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
を満たすガス雰囲気となるように制御する均熱工程と、
前記均熱工程の後に、鋼板を３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間滞在させ、雰囲気が前記均熱工程以降であって６７０℃以下の範囲において水素を３体積％以上含有し、露点が、ＤＰを露点（℃）、Ｔを保持温度（℃）とした場合に、下記式２：
ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ^２−０．４１×Ｔ＋３８
を満たすガス雰囲気となるように制御する過時効工程とを含むことを特徴とする。

また、前記製造方法において、前記素地鋼板のＳｉ含有量が０．３〜２．７％（質量％の意味。以下、特に言及しない限り、成分組成において同じ）であることが好ましい。

さらに、前記製造方法において、前記均熱工程の後であって、前記過時効工程の前に、冷却工程をさらに含むことが好ましい。

本発明によれば、成形性に優れつつ、かつ、めっき性にも優れた鋼板の製造方法を提供することができる。

図１は、実施例における加熱パターンの一例を示す概略図である。 図２は、実施例における不めっき面積率を計算するための説明図である。

発明者らは、過時効帯を持つ加熱パターンの場合には、従来のように雰囲気において露点を一定以上に制御するだけでは不めっきの発生を十分に抑制できないことを把握し、鋭意検討を重ねた。その結果、均熱帯の雰囲気を従来のように高い露点に制御することに加え、過時効帯の露点を逆に低露点に制御することによって、はじめてＳｉ添加鋼の過時効工程後の不めっきの発生を抑制可能であることを見出した。そして、当該知見に基づいてさらに研究を重ね、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る鋼板の製造方法は、Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍処理が、
鋼板を７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間滞在させ、さらに雰囲気が７００℃以上では水素を３体積％以上含有し、かつ、初めて７００℃以上に達してから最初の４０秒間以上（最大で均熱工程の最後まで）において、ｐＯ_２を酸素分圧（Ｐａ）、｛Ｓｉ｝をＳｉ含有量（質量％）とした場合に、式１：
（｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
を満たすガス雰囲気となるように制御する均熱工程と、
前記均熱工程の後に、鋼板を３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間滞在させ、雰囲気が前記均熱工程以降であって６７０℃以下の範囲において水素を３体積％以上含有し、露点が、ＤＰを露点（℃）、Ｔを保持温度（℃）とした場合に、下記式２：
ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ^２−０．４１×Ｔ＋３８
を満たすガス雰囲気となるように制御する過時効工程とを含むことを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、鋼板の成形性を向上させ、さらに、従来問題となっていた不めっきの発生も抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態についてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明は、Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。

一般的に、焼鈍に供される鋼板は、連続鋳造で作られたスラブに熱間圧延、酸洗、冷間圧延を施すことで製造される。

〔焼鈍処理〕
まず、本実施形態の焼鈍処理工程について説明する。上述したように、本実施形態の焼鈍工程は、均熱工程と過時効工程を含む。さらに、前記均熱工程と前記過時効工程の間に、冷却工程を備えていてもよい。

（均熱工程）
本実施形態において、均熱工程とは、７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間、所定の条件となるように制御したガス雰囲気に鋼板を滞在させ、均熱処理を行う工程である。７００℃以上の温度帯における滞在時間が４０秒未満では、再結晶が不十分となり、鋼板の強度や加工性といった機械的特性が得られないおそれがある。より好ましい滞在時間の下限は６０秒である。一方、７００℃以上の温度域における滞在時間が長くなることは特に問題ないが、長過ぎても処理設備への負担やコストの観点で望ましくないため、３６０秒以下とする。より望ましくは３００秒以下である。

均熱工程において、温度が７００℃に達した後は、７００〜９５０℃の温度範囲で鋼板を保持する。この時の保持温度は、好ましくは８００℃以上である。また前記保持温度の下限値は、９５０℃以下であれば問題ないが、好ましくは９３０℃以下である。

本実施形態の均熱工程においては、ガス雰囲気を、７００℃以上では水素を３体積％以上含有し、かつ、初めて７００℃以上に達してから最初の４０秒間以上（最大で均熱工程の最後まで）において、下記式１：
（｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
を満たすガス雰囲気となるように制御する。式中、ｐＯ_２は酸素分圧（Ｐａ）、｛Ｓｉ｝はＳｉ含有量（質量％）を示す。

均熱工程の雰囲気が上記ガス雰囲気に制御されていれば、鋼板が酸化しない程度に還元性を維持しつつ、露点制御によって適度な酸素分圧を確保することで、鋼板のＳｉを鋼板の内部で酸化させることができる。そのため、不めっきの阻害要因となるＳｉ酸化物が鋼板表面に生成されない。鋼板のＳｉ添加量が多いほど高い酸素分圧で酸素を供給しなければ鋼板内部でＳｉを酸化させることができず、鋼板表面にＳｉ酸化物が生成して不めっきを抑制できなくなる傾向がある。発明者が種々検討した結果、式１を満たす条件範囲であれば不めっきが回避できることを見出した。

式１中の酸素分圧ｐＯ_２の上限は特に限定はされないが、安定して活性な鋼板表面を得るため、また焼鈍設備の酸化による損傷を抑えるため、１．２×１０＾（−１８）Ｐａ以下程度とすることが好ましい。より望ましくは、６．４×１０＾（−１９）Ｐａ以下である。

７００℃以上の温度帯において、雰囲気中の水素濃度が３体積％未満の場合、ガス雰囲気を安定に制御することが困難になるため、３体積％以上含有させる。より好ましくは、５体積％以上含有させる。前記水素濃度の上限は特に限定されないが、水素ガスの使用コストという観点から、３０体積％以下であることが好ましい。より好ましくは、１５体積％以下である。

なお、均熱工程の雰囲気中、Ｈ_２以外の残部成分については、露点を制御するための加えられるＨ_２Ｏガス、露点に影響を及ぼさない不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ等）、およびＨ_２、Ｈ_２Ｏと平衡関係にある微量のＯ_２ガスであり、さらにその他の成分は意図せず混入する微量の不純物ガスである。

（冷却工程）
上述したように、前記均熱工程後であって、後述の過時効工程を行う前に、冷却処理を行ってもよい。それにより、鋼板の強度と加工性のバランスをさらに向上させることができるという利点がある。

冷却温度は特に限定されないが、２５０℃以下の温度まで冷却することが好ましい。より好ましくは２００℃以下である。

冷却処理を行う場合、冷却温度の下限について限定はないが、過時効処理を行うために再度加熱する必要があるという観点から１００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは１３０℃以上である。

（過時効工程）
上記均熱工程または上記冷却工程の後に、均熱温度帯よりも低い３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間、所定の条件となるように制御したガス雰囲気に鋼板を滞在させ、過時効処理を行う工程である。前記滞在時間が９０秒未満になると、過時効処理の効果が得られないおそれがある。より好ましい滞在時間の下限は１２０秒である。一方、過時効処理の温度域における滞在時間が長くなることは問題ないが、長過ぎても処理設備への負担やコストの観点で望ましくないため、６００秒以下とする。より望ましくは４００秒以下である。

過時効工程において、温度が３００℃に達した後は、３００〜６７０℃の温度範囲で鋼板を保持する。この時の保持温度は、要求される機械的特性に応じて３００℃に達した後そのまま３００℃で保持してもよく、６００℃以上の温度で保持してもよい。また前記保持温度の下限値は、６７０℃以下であれば問題ないが、好ましくは６５０℃以下である。なお、６７０℃を超えると鋼組織の再結晶が生じ始めるため過時効工程の効果が得られない。また、３００℃未満の温度で保持しても温度が低すぎて過時効による組織変化が得られない。

本実施形態の過時効工程（前記均熱工程以降であって６７０℃以下の範囲）において、雰囲気が水素を３体積％以上含有し、その露点が、下記式２：
ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ^２−０．４１×Ｔ＋３８
を満たすガス雰囲気となるように制御する。式中、ＤＰは露点（℃）、Ｔは上記保持温度（℃）を示す。

上記露点（ＤＰ）の下限は特に定めないが、実際には不可避的に混入する微量酸素が存在するため、過剰に下げることは製造コストアップとなるため好ましくない。そこで露点は−６５℃以上程度とすることが望ましい。

均熱工程よりも低い温度域で実施される過時効工程では、雰囲気の露点が高いと不めっきが発生する場合がある。発明者らは種々検討した結果、前記の均熱工程で適正な雰囲気条件を満たす場合であっても、過時効工程において温度が低く、露点が高いほど不めっきが発生する傾向があることを見出した。さらに種々検討した結果、式２を満足する場合には不めっきが回避できることを見出した。露点が高いほど、また、温度が低いほど不めっきが発生するのは、雰囲気からの水蒸気の吸着等により鋼板表面の活性が失われ、めっきとの濡れ性を阻害するためと推定される。

なお、過時効工程において雰囲気中の水素濃度が３体積％未満の場合、雰囲気を安定に制御できないため、３体積％以上含有させる。より好ましくは、５体積％以上含有させる。前記水素濃度の上限は特に限定されないが、水ガス供給のコストという観点から、３０体積％以下であることが好ましい。より好ましくは、１５体積％以下である。

なお、過時効工程の雰囲気中、Ｈ２以外および残部成分については、上述の式２を満たす範囲で含有する微量のＨ_２ＯガスおよびＯ_２ガス、さらに、その他の成分は露点に影響を及ぼさない不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ等）、および意図しない微量の不純物ガスである。

（焼鈍処理における雰囲気制御）
上記各工程における加熱は例えばインダクションヒーターで行うことができ、また、冷却は５％Ｈ_２−Ｎ_２ガス等を用いて行うことができる。加熱・冷却を行う際は、冷却室と加熱室とを分け、その間をバルブで遮断することで冷却中に加熱炉内の雰囲気が変化することを避けることが好ましい。

また、雰囲気ガスの制御手段については特に限定はされないが、例えば、導入ガスのＨ_２濃度をＮ_２ガスとのガス流量比で制御し、また混合ガスの一部を水浴に導入してバブリングして導入することで雰囲気の露点と酸素分圧を制御することができる。

雰囲気ガスの切り替えは、導入ガスの切り替えにより行うことができる。一般に、ガス導入開始してから鋼板近傍の雰囲気が変化するまでには一定の時間が必要であると思われるが、あらかじめ炉内温度に加熱したガスを鋼板に直接吹き付けることにより鋼板近傍の雰囲気の置換は数秒で行われているものと推定される。

なお、ｐＯ_２（酸素分圧）は、水蒸気分圧、水素分圧と式３：
ｐＯ_２＝（ｐＨ_２Ｏ／ｐＨ_２）＾×ｅｘｐ（−ΔＧ／ＲＴ）
［式中、ΔＧ：水素の酸化反応のＧｉｂｂｓ自由エネルギー、Ｒ：気体定数、Ｔ：温度（Ｋ）を示す］
の関係にある。また水蒸気分圧と露点は下記Ａｕｇｕｓｔらの式：
ｅ（Ｔ）＝６．１０７８＊１０＾（７．５Ｔ／（Ｔ＋２３７．３））
［式中、Ｔ：温度（℃）を示す］
の関係にあることが知られており、これらの関係式を用いて、露点と水素濃度を制御することによって、酸素分圧を制御することができる。

〔めっき処理〕
上述の焼鈍処理後の溶融亜鉛めっき工程または合金化溶融亜鉛めっき工程については、特に限定されず、通常の条件・手段で行うことができる。例えば、過時効工程の保持温度がめっき浴温度（例えば４２０〜４８０℃）より高い場合には、適切な冷却速度（例えば、１．０〜３０℃／秒の平均冷却速度等）でめっき浴温度まで冷却して溶融亜鉛めっきを施す。また、過時効工程の保持温度がめっき浴温度より低い場合には、適宜、めっき浴温度まで加熱して溶融亜鉛めっきを施す。その後、室温まで冷却する。

溶融亜鉛めっきは、溶融亜鉛めっき浴（温度４２０〜４８０℃程度）に１〜１０秒程度浸漬することによって行われる。

また合金化を行う場合は、前記溶融亜鉛めっきの後５００〜７５０℃程度の温度まで加熱後、２０秒程度合金化を行い、室温まで冷却することが好ましい。

本実施形態では、上記焼鈍処理後、そのまま連続的に溶融めっき浴に浸漬する連続焼鈍めっきラインでめっき処理を行う。なお、その際は、板形状の鋼板を用いてもよいし、鋼帯（コイル）形状の鋼板を用いた連続焼鈍めっきラインでも同様の処理が可能である。

本実施形態の鋼板製造方法において、上記焼鈍工程および上記めっき工程以外の工程については特に限定はされず、通常の工程（鋼の溶製から冷間圧延工程まで）を必要に応じて行うことができる。

例えば、上記焼鈍工程の前工程としては、後述するような化学成分を有する鋼を熱間圧延し、その後、酸洗工程を経て、冷間圧延して焼鈍用の鋼板とする工程が挙げられる。

本実施形態の熱間圧延工程、冷間圧延工程、および酸洗工程については特に限定はなく、通常の鋼板の製造方法において行われる条件を採用することができる。

具体的には、例えば、熱間圧延は、加熱温度１１００℃〜１３００℃程度、仕上げ圧延温度、８００℃〜９００℃程度に制御することが好ましい。また、熱間圧延後の巻取温度を５００〜７５０℃程度に制御することが好ましい。

また、冷間圧延を行う場合、例えば、圧下率２０％〜５０％という条件とすることができる。

さらに、酸洗工程を行う場合、例えば、酸洗液としては、塩酸、硫酸、硝酸などを使用することができる。酸洗条件は、熱間圧延で生じた酸化スケールを除去できる範囲であれば特に限定されない。 次に、本実施形態の鋼板の鋼成分組成について説明する。

（Ｓｉ：０．３％以上、２．７％以下）
本実施形態の製造方法は、Ｓｉを含む加工性に優れる鋼板を製造するための方法であるため、本実施形態の鋼成分はＳｉを必須として含んでいる。ただし、本実施形態の製造方法を、Ｓｉを含有していない、あるいは、Ｓ含有量が０．３％未満である鋼板に適用しても何ら問題はない。

Ｓｉは、加工性、すなわち、鋼板のプレス成形性を確保するために強度、伸びバランスを向上させる成分であり、０．３％以上添加する。好ましくは０．９％以上、より好ましくは１．２％以上添加する。さらに、加工性に非常に優れる鋼板を所望の場合は２．１％以上添加することが望ましい。ただし、添加しすぎると靭性が劣化するため、上限を２．７％とする。好ましくは２．４％以下、より好ましく２．２％以下である。またＳｉは、鋼板の硬質化に寄与する置換型固溶体強化元素でもある。

本実施形態の製造方法の対象となる高強度鋼板の鋼成分における上記Ｓｉ以外の化学成分組成は、特に制約されず、鋼板に求める特性（特に、自動車ボディ用として求められる特性等）に応じて適宜調整することができる。例えば、強度や加工性等の鋼板としての基本的な特性を発揮させるために、以下のような成分を含んでいてもよい。

〔Ｃ：０．０８〜０．２５％〕
Ｃは、鋼板の強度確保に有効な元素であるため、０．０８％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．１％以上である。しかしＣ含有量が過剰になると、強度が高まり過ぎて遅れ破壊性が悪化するおそれがあるため、０．２５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．２１％以下である。

〔Ｍｎ：１．０〜３．０％〕
Ｍｎは、鋼板の強度確保に有効な元素であり、１．０％以上含有させることが好ましい。好ましくは１．５％以上、より好ましくは２．０％以上含有させることが望ましい。一方、Ｍｎを多量に含有させると、偏析が顕著になり加工性が低下するおそれがあり、更には、溶接性も劣化し易くなる。よって上限を３．５％とすることが好ましい。好ましい上限は３．０％であり、より好ましくは２．５％である。

また、上記以外にも、さらに質量％で、Ａｌ：０％超、０．２％以下、Ｃｒ：０％超、２％以下、Ｎｉ：０％超、０．５％以下、Ｃｕ：０％超、０．５％以下、Ｔｉ：０％超、０．３％以下、Ｍｏ：０％超、１％以下、およびＢ：０％超、０．０２％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有してもよい。

なお、本実施形態の鋼において、上述したような基本的な成分以外の残部は鉄および不可避不純物（例えば、Ｐ、Ｓ、Ｂ，Ｎ等）であるが、不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入も許容される。

このような成分を有する鋼を用いて本実施形態の製造方法により得られる鋼板は、加工性に優れ、かつ、めっき性にも優れるため、自動車用部品等の幅広い用途に好適に使用できる。

以上説明したように、本発明の一局面に係る鋼板の製造方法は、Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍処理が、
鋼板を７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間滞在させ、さらに雰囲気が７００℃以上では水素を３体積％以上含有し、かつ、初めて７００℃以上に達してから最初の４０秒間以上（最大で均熱工程の最後まで）において、ｐＯ_２を酸素分圧（Ｐａ）、｛Ｓｉ｝をＳｉ含有量（質量％）とした場合に、式１：
（｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
を満たすガス雰囲気となるように制御する均熱工程と、
前記均熱工程の後に、鋼板を３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間滞在させ、雰囲気が前記均熱工程以降であって６７０℃以下の範囲において水素を３体積％以上含有し、露点が、ＤＰを露点（℃）、Ｔを保持温度（℃）とした場合に、下記式２：
ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ^２−０．４１×Ｔ＋３８
を満たすガス雰囲気となるように制御する過時効工程とを含むことを特徴とする。

このような構成により、鋼板の成形性を向上でき、さらに、不めっきの発生も抑制することができる。

また、前記製造方法において、前記素地鋼板のＳｉ含有量が０．３〜２．７％（質量％の意味。以下、特に言及しない限り、成分組成において同じ）であることが好ましい。それにより、より加工性に優れた鋼板を製造することができると考えられる。

さらに、前記製造方法において、前記均熱工程の後であって、前記過時効工程の前に、冷却工程をさらに含むことが好ましい。それにより、鋼板の強度と加工性のバランスがさらに向上するという利点がある。

本発明を、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。

〔鋼板サンプルの製造〕
（溶製・圧延）
素地鋼板を以下の手順で製造した。すなわち、下記の表１に示す化学成分組成を有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼Ａ〜Ｆを溶製し、スラブとした。表１において「−」は検出限界以下を意味する。

得られたスラブを熱間圧延して板厚が３．２ｍｍの熱延鋼板を製造した。得られた熱延鋼板を塩酸酸洗により黒皮除去、冷間圧延し、板厚が１．４ｍｍの冷延鋼板を製造した。

（焼鈍・めっき又は合金化めっき）
得られた冷延鋼板に対して、表２および３に示すように制御した雰囲気で焼鈍（均熱・冷却・過時効）を行い、そのまま連続的に溶融めっき浴に浸漬することができる実験装置を用いて、焼鈍、めっき実験を行った。

加熱パターンは図１に示すパターンである。表２および３において、時間ｔ_１〜ｔ_３は、それぞれ図１に示すように、ｔ_１：均熱工程における７００℃以上の温度帯における滞在時間、ｔ_２：均熱工程における雰囲気制御時間、ｔ_３：過時効工程における３００〜６５０℃の温度帯での滞在時間を示す。また、温度Ｔ_１〜Ｔ_３は、同じく図１に示すように、Ｔ_１：均熱工程の保持温度、Ｔ_２：均熱工程から冷却工程を行った後の冷却終了温度、Ｔ_３：過時効工程の保持温度を示す。

なお、表２および３において、均熱工程における項目の式１が「○」とは、温度が７００℃以上に達してから４０秒間以上にわたり、式１：
（｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
を満たしている場合をさし、「×」は満たしていない場合をさす。また、過時効工程における項目の式２が「○」とは、式２：
ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ_３ ^２−０．４１×Ｔ_３＋３８
を満たしている場合をさし、「×」は満たしていない場合をさす。

各工程における加熱はインダクションヒーターで行い、昇温速度は１０℃/秒とした。一方、冷却は５％Ｈ_２−Ｎ_２ガスで行った。また、冷却室と加熱室とを分け、その間をバルブで遮断することで冷却中に加熱炉内の雰囲気が変化することを避けた。

また、雰囲気ガスは流量３３．６Ｌ／分でパージ（排気）することで行った。導入ガスのＨ_２濃度をＮ_２ガスとのガス流量比で制御し、また混合ガスの一部を水浴に導入してバブリングして導入することで雰囲気の露点と酸素分圧を制御した。なお、酸素分圧については、露点と水素濃度を制御することによって、制御した。

雰囲気ガスの切り替えは、導入ガスの切り替えにより行った。

次に、めっき浴（４６０℃）に浸漬してめっき処理を行った。めっきの付着量はガスワイピングで制御した。一部のサンプルはめっき後、合金化炉で、５５０℃で２０秒間の合金化処理を行った。

めっき浴は、合金化する場合（ＧＡ）は０．１％Ａｌ−Ｚｎ浴、合金化しない場合（ＧＩ）は０．２％Ａｌ−Ｚｎ浴とした。

（焼鈍後分析）
上記で行った各実験Ｎｏ．１〜５３に対し、焼鈍工程終了後にめっき処理をせず、そのまま冷却した焼鈍サンプルを作製して表面分析を行い、めっき浸漬前の鋼板表面にＳｉＯ_２が生成しているか否かを評価した。具体的には、焼鈍後、めっき処理をせずにそのまま冷却して取り出したサンプルについて、ＦＴ−ＩＲ（赤外線吸収分光装置 日本分光株式会社製 ＦＴ／ＩＲ−４１０）を用いてＳｉＯ_２の吸収ピークの有無を確認した。吸収が見られたもの、つまり焼鈍によりＳｉが生成したものを「×」、吸収が見られないものを「○」とした。

（不めっきの評価）
各実験条件で作製したサンプルの不めっきの面積率を、以下のように評価とした。

サンプルのめっき浴に浸漬された領域（７０ｍｍ×１００ｍｍ）を、図２に示すように、５ｍｍ角の升目で区切り、各升目内のめっきが付いていない面積率が５０％以下である升の個数を目視で数えた。そして、数えた個数の、全升目の個数（２８０升）に対する割合によって、不めっき面積率とした。

そして、不めっき面積率３％以上を×（不合格）、３％未満を○（良好）と評価した。

結果を表２および表３に示す。

（考察）
本発明の範囲を満たす条件で製造を行った実施例においては、いずれも、めっき浸漬前の鋼板表面にＳｉＯ_２が生成しておらず、不めっきの評価も良好（不めっき面積率が３％未満）であった。

これに対し、実験Ｎｏ．１〜２、４、２４〜２５、３０〜３１、３６〜３７、４２および４８では、過時効工程における露点が高すぎて式２を満たさなかったため、不めっきが発生してしまった。

また、実験Ｎｏ．１３〜１５では、均熱工程における雰囲気制御時間（上記ｔ_２）が不足し、７００℃に至ってから最初の４０秒間以上にわたり式１を満たしていなかったため、焼鈍後に鋼板表面にＳｉＯ_２が生成し、不めっきが発生した。

実験Ｎｏ．２３、２９、３５および４１では、均熱工程における露点が低くなり、その結果、酸素分圧が下がり、７００℃に至ってから最初の４０秒間以上にわたり上記式１を満たしていなかったため、焼鈍後に鋼板表面にＳｉＯ_２が生成し、不めっきが発生した。

実験Ｎｏ．２６、３２および３８では、均熱工程における露点が低くなり、その結果、酸素分圧が下がって上記式１の条件を満たさず、さらに、過時効工程における露点が高すぎて上記式２を満たさなかったため、焼鈍後に鋼板表面にＳｉＯ_２が生成し、不めっきが発生した。

以上より、本発明の製造方法によれば、Ｓｉを含有する鋼板においても不めっきを発生しにくいことが確かめられた。特に、過時効工程を含む場合には、７００℃以上の焼鈍処理における雰囲気を制御することによって、焼鈍後の鋼板表面にＳｉＯ_２が生成することを抑制するだけでは不めっきが回避できないことが明らかとなった。本発明のように、さらに過時効工程における酸素分圧や雰囲気を制御することにより、はじめて不めっきを抑制できることが示された。

Claims (3)

1. Ｓｉを含有する素地鋼板に、焼鈍処理およびめっき処理を連続的に行うことにより溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
   前記焼鈍処理が、
   鋼板を７００℃〜９５０℃の温度域で４０秒〜３６０秒間滞在させ、さらに雰囲気が７００℃以上では水素を３体積％以上含有し、かつ、初めて７００℃以上に達してから最初の４０秒間以上（最大で均熱工程の最後まで）において、ｐＯ_２を酸素分圧（Ｐａ）、｛Ｓｉ｝をＳｉ含有量（質量％）とした場合に、式１：
   （｛Ｓｉ｝）＾２×７．３×１０＾（−２２）≦ｐＯ_２
   を満たすガス雰囲気となるように制御する均熱工程と、
   前記均熱工程の後に、鋼板を３００℃〜６７０℃の温度域で９０秒〜６００秒間滞在させ、雰囲気が前記均熱工程以降であって６７０℃以下の範囲において水素を３体積％以上含有し、露点が、ＤＰを露点（℃）、Ｔを保持温度（℃）とした場合に、下記式２：
   ＤＰ≦０．０００７３×Ｔ^２−０．４１×Ｔ＋３８
   を満たすガス雰囲気となるように制御する過時効工程とを含む、
   前記めっき鋼板の製造方法。
2. 前記素地鋼板のＳｉ含有量が０．３〜２．７質量％である、請求項１に記載のめっき鋼板の製造方法。
3. 前記均熱工程の後であって、前記過時効工程の前に、冷却工程をさらに含む、請求項１または２に記載のめっき鋼板の製造方法。

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