JP2555821B2 - 溶融Znめっき鋼板の製造方法 - Google Patents
溶融Znめっき鋼板の製造方法Info
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Description
力鋼板等の高Si鋼板を母材とする溶融Znめっき鋼板
の製造方法に関する。
から、自動車車体の軽量化が進められており、その一環
として、高張力鋼板の採用が増加している。高張力鋼板
は、通常は、製鋼段階で充分に脱炭処理して例えば炭素
0.01%以下の極低炭素鋼としてからTiを添加した極
低炭素Ti添加鋼や低炭素アルミキルド鋼をベースに、
P,Si,Mn,Crを添加して強度を上げた高張力鋼
を素材としており、その組成等についての提案は多い。
特に、Siについては、強度向上、延性向上のいずれに
も有効であり、耐食性向上の観点からもSi含有量の高
い高張力鋼板が有望視されている。
用と合わせて、めっき鋼板の導入も進められており、そ
のめっきとしては、通常、溶融Znめっきが用いられ
る。従って、自動車の車体に高張力鋼板を使用する場合
は、高張力鋼板のめっき付着性も必要となる。
ある。そのため、Si含有量の高い高張力鋼板では、焼
鈍過程で鋼板表面にSiが濃化しやすく、めっき密着性
を阻害したり、めっき膜の加工剥離を招く原因になり、
極端な場合は、不めっき欠陥を発生させることもある。
の技術としては、母材鋼板を弱酸化性雰囲気で加熱して
鋼板表面にFe系酸化皮膜を形成し、その後、鋼板を還
元性雰囲気で加熱して、表面を活性でポーラスな状態に
する前処理が、特公昭53−44141号公報に開示さ
れている。また、Cu,Ni,Fe等のプレめっきを行
った後、還元性雰囲気で熱処理を行う前処理は、特開昭
56−33463号公報および特開昭57−79160
号公報に開示されている。
常の鋼板に対しては有効であるが、Si含有量の高い高
張力鋼板のような高Si鋼板に適用する場合は、不めっ
きを完全に防止できず、めっき密着性の点でも満足すべ
き製品を得ることができないのが現状である。
金化溶融Znめっき鋼板の使用も増加しているが、その
母材に高Si鋼板を用いた場合は、例えめっきが可能で
あったとしても、鋼板表面に濃化するSiのために合金
化が阻害され、未合金化部分が発生する問題や、合金化
促進のために炉温を通常より高くしたり通板速度を遅く
することによる操業性低下の問題を避けない。
母材とする場合のめっき不良を防ぎ、合金化めっき鋼板
にあっては、更に、合金化の促進も図る溶融Znめっき
鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
対して溶融Znめっきを行う場合のめっき不良の原因
が、焼鈍時における鋼板表面へのSiの濃化にあること
は既に述べた。本発明者らは、従来のめっき付着性改善
策を、主にSiの濃化という観点から再検討した。その
結果、母材鋼板の表面にFe系酸化皮膜を形成した後、
その表面を還元によって活性でポーラスにする方法の場
合、高Si鋼板では、酸化過程で鋼板表層にSiの安定
な酸化皮膜が形成されるため、それがバリヤー層となっ
てFe系酸化皮膜の形成を阻害することが分かった。ま
た、Cu,Ni,Fe等のプレめっきを行った後、還元
性雰囲気で加熱する方法の場合は、インライン処理を前
提とする現状のめっき設備では、焼鈍で鋼板を昇温した
際、形成直後のプレめっき皮膜中をSiが拡散して表面
に容易に濃化し、充分なZn濡れ性を確保することが困
難となることが分った。
影響を除去するためには、その表面に充分なFe系酸化
皮膜を形成することが不可欠であると考え、高Si鋼板
の表面に対するFe系酸化皮膜の形成策について鋭意検
討した。その結果、酸化加熱の前に鋼板表面を僅かに研
削しておくのが有効なことが判明した。酸化皮膜形成前
に鋼板表面を研削すれば、鋼板表層のSi酸化皮膜が除
去されると同時に鋼板表面が活性化される。そのため、
高Si鋼板の場合も、酸化加熱で問題となるバリヤ層が
生じず、Fe系酸化皮膜の形成が促進される。酸化皮膜
形成後、還元加熱を行うことにより、、鋼板表面はめっ
き付着性に優れたポーラスな表面となり、溶融Znめっ
き鋼板で不めっきやめっき皮膜の加工剥離が防止され
る。また、合金化を行う場合にあっては、鋼板表面の研
削により、充分な合金化速度が得られることも明らかに
なった。
で、重量比で0.3〜3%のSiを含有する高Si鋼板
に溶融Znめっきを行う際に、まず、前記高Si鋼板の
表面を0.1〜5μmの厚さで研削し、次いで、その高
Si鋼板を酸化性雰囲気中で且つ0.6g/m 2 以上の
FeがFe系酸化皮膜となる条件で加熱し、更に、還元
性雰囲気中で加熱した後、溶融Znめっきを行うことを
特徴とする溶融Znめっき鋼板の製造方法を要旨とす
る。
ための加熱処理を行う。
れる研削後の鋼板表面因子IAを5×10-3(μm)以
上とするのが良い。
均間隔(μm)
ナイロンブラシ等のブラシで行い、何れの線種のブラシ
を用いてもよい。鋼板表面因子IAは、ブラシ圧下量、
回転数、研削回数を所定の値に設定することにより調整
する。
ては、酸化加熱前に鋼板表面を研削することにより、酸
化加熱で充分なFe系酸化皮膜が形成され、酸化加熱に
続く還元加熱でその皮膜が活性化される。還元加熱は、
通常、焼鈍を兼ね、その焼鈍では、母材表面にSiが濃
化するが、既に母材面上に充分な皮膜が形成されている
ので、めっきではSiの影響を受けることなく、優れた
めっき付着性が得られる。また、高Si鋼の合金化が抑
制されるのは、めっき浴浸漬時に鋼板界面にFe−Al
−Si系の安定なバリヤー層が形成されるためと推定さ
れている。このため、酸化Feが充分に形成されると、
Siの表面濃化が抑制され、安定なバリヤー層が形成さ
れないので充分な合金化速度も得られる。
おいて、母材の鋼板中のSi含有量を重量比で0.3〜3
%としたのは、次の理由による。0.3%未満では、強度
の増加等に不充分であり、また焼鈍時に鋼板表面に濃化
するSi量も僅かであるので、特別な前処理を施さなく
ても従来の連続焼鈍条件で充分なめっき付着性が得られ
る。また、3%を超えると、鋼板の加工性が劣化し、め
っき付着性を確保するための表面研削量も増加するた
め、コストおよび操業性が低下する。このような理由か
ら、母材鋼板中のSi量は0.3〜3%とした。Si以外
には、C,Mn,P,S,sol.Al,Ti等が、一
般量含有される。
未満では、酸化皮膜の除去が不充分となって表面の活性
化がなされず、Fe系酸化皮膜が充分に形成されないた
め、不めっきや加工剥離を防止できない。また、合金化
を促進させるためには、より多くの研削量が望まれる。
一方、5μmを超える研削厚みで研削を行うと、材料歩
留まりが悪化する上、作業能率も悪くなり、更に合金化
促進の効果も飽和する。従って、鋼板表面の研削厚みは
0.1〜5μmとし、合金化を考慮する場合は、0.3μm
超5μm以下が望ましい。
と、研削厚みdが前記範囲(0.1〜5μm)内で大と
なるほど、酸化皮膜の除去率が増加するため、密着性が
良好となる。また、研削面に残る凹凸の中心線平均粗さ
Raが大きいほど、或いはその山の間隔Smが小さいほ
ど、母材とめっき皮膜との単位面積あたりの接触面積が
増加するため、密着性が良好となる。数式1で表される
研削後の鋼板表面因子IAは、これらを組み合わせたも
ので、IAが5×10 −3 μm以上でめっき密着性が特
に良好となる。従って、研削では、研削後のIAを5×
10−3μm以上とすることが望まれる。
g/m2以上のFeがFe系酸化皮膜になる条件で行
う。この条件が満足されない場合は、Fe系酸化皮膜の
不足により、不めっきやめっき皮膜の加工剥離が防止さ
れない。また合金化を行う場合にあってはその合金化が
阻害される。具体的な加熱条件については、O 2 %、温
度、ライン速度、露点などの種々の因子が酸化量に影響
するので、各因子を限定するものではなく、例えば20
%O2+80%N2雰囲気ガスで500℃×10s以上
の加熱条件を挙げることができる。
工程で形成したFe系酸化皮膜を還元し、通常は焼鈍を
兼ねる。加熱条件は、皮膜還元の観点からは、600〜
900℃×20秒以上が望ましいが、これは、通常の焼
鈍条件(700〜850℃×30〜60秒)により満足
される。
行うが、合金化を行う場合は、例えば、めっき後の鋼板
を500〜650℃に昇温し、5〜30秒の加熱処理を
行う。
を行って板厚3.2mmの熱延鋼板とした。巻取温度は5
00〜650℃とした。次いで、15%HCl水溶液に
よる酸洗後、厚さ0.3mmまで冷間圧延を行った。得ら
れた冷延鋼板を100×250mmに裁断後、前処理と
して砥粒入りナイロンブラシを用いて、回転数400〜
800rpm、圧下量1〜3mm、研削回数5〜30回
の研削を行い、鋼板表面因子を変化させた。
きシミュレータを用いて、大気中で500℃×30秒の
酸化加熱処理を行った後、25%H2 +N2 の雰囲気で
850℃60秒の還元焼鈍を行い、更に、460℃のZ
n−0.1%Al浴によりZnめっきを行った。合金化に
ついては、ワイピング処理によって付着量を60g/m
2 に調整した上で、500℃の大気中熱処理を行った。
前処理のない鋼板に対しても、同様にめっきを行った。
ついての評価を、1m2 当りに換算したピンホールの数
によって行った。評価基準は以下のとおりとした。 ◎:ピンホールが全くない ○:1〜5個/m2 △:6〜20個/m2 ×:21個/m2 以上〜ほとんど濡れない。
衝撃試験法によりめっき面に衝撃を与え、そのめっき面
のテープ剥離状況を目視観察することにより評価した。
試験条件および評価基準は以下のとおりである。試験条件 ポンチ径/ダイス径:6mm/12mm 荷重/高さ:1.6kgf×500mm 試験温度:23℃評価基準 ○:剥離なし △:めっき層一部剥離 ×:めっき層全部剥離
は、JIS B0601に準じて研削後の鋼板表面を3
次元粗さ計により研削方向およびこれと直角な方向の2
方向に走査し、基準長さを0.8mmとして求めた。
しで充分なめっき性を示す。鋼種2〜4の鋼板は、0.3
〜3%のSiを含有する。酸化加熱前に表面の研削が行
われない場合、また、研削が行われてもその厚みが0.1
μm未満の場合は、Fe系酸化皮膜の形成が進まず(酸
化量0.3〜0.5g/m2 )、不めっきおよびめっき付着
性の低下を生じた。研削厚みが5μmを超える場合は、
めっき性は良好である。IAについては、0.005μm
以上の望ましいことが、No. 39〜47より分かる。鋼
種5の鋼板は、Si量が3%を超えるので、研削によっ
てもめっき性は改善されない。
20について、合金化を行ったときの合金化熱処理時間
と合金化度(めっき皮膜中のFe量)との関係を調査し
た結果を図1に示す。No. 13,14,17および20
は、いずれも鋼種3の鋼板を使用して大気中(O2 濃度
2×105 ppm)で500℃×30秒の酸化加熱を行
っており、鋼板表面の研削厚みのみが0.12,0.30,
2.80および5.20μmと異なる。なお、比較のため
に、No. 1、すなわちSi量の少ない鋼板についても同
様の調査を行った。低Si鋼板の酸化条件は、実機無酸
化炉を想定して、無酸化雰囲気(O2 濃度50ppm)
で500℃×10秒とした。
れば研削厚みが大きくなるほど合金化が促進される。た
だし、研削厚みが0.3μm以下ではその効果が小さく、
0.3μm超で低Si鋼板を母材とする場合に匹敵する合
金化速度が得られる。しかし、0.5μm超では、その効
果も飽和する。
の溶融Znめっき鋼板の製造方法は、高Si鋼板を母材
とするにもかかわらず、不めっきを防ぎ、かつ、優れた
めっき密着性を得ることができる。また、合金化を行う
場合の反応を促進し、操業性を高める。
表面の研削厚みをパラメータとして示したグラフであ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量比で0.3〜3%のSiを含有する
高Si鋼板に溶融Znめっきを行う際に、まず、前記高
Si鋼板の表面を0.1〜5μmの厚さで研削し、次い
で、その高Si鋼板を酸化性雰囲気中で且つ0.6g/
m 2 以上のFeがFe系酸化皮膜となる条件で加熱し、
更に、還元性雰囲気中で加熱した後、溶融Znめっきを
行うことを特徴とする溶融Znめっき鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 前記研削により、下式で表わされる研削
後の鋼板表面因子IAを5×10−3(μm)以上とす
ることを特徴とする請求項1に記載の溶融Znめっき鋼
板の製造方法。 IA=dXRa/Sm(μm) 但し、d :研削厚み(μm) Ra:中心線平均粗さ(μm) Sm:研削面に残る凹凸のJIS B0601による平
均間隔(μm)
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1991
- 1991-10-31 JP JP3313389A patent/JP2555821B2/ja not_active Expired - Fee Related
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