JP3309771B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法Info
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の鋼板として好適な、めっき皮膜の耐パウダリング性お
よび耐低温チッピング性に優れ、塗装焼付硬化性がある
合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関す
る。
化溶融亜鉛めっき鋼板が広く用いられている。合金化溶
融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっきを施した鋼板に、
500〜600℃に加熱して3〜60秒間保持する合金
化処理を施して製造される。合金化処理によってZn層
は、通常、Feを8〜15重量%含有するFe−Zn合
金層となる。めっき皮膜がFe−Zn合金層の場合に
は、めっき皮膜と塗料の密着性が通常の溶融亜鉛めっき
に比較してすぐれ、塗装後の耐食性が格段に向上するう
え、スポット溶接性も改善される。自動車用に用いられ
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の亜鉛付着量が過剰な場合
には耐パウダリング性が劣化するので、通常亜鉛付着量
は鋼板の片面当たり20〜70g/m2 である。
動車の車体用鋼板として用いる場合には、鋼板の成形性
やめっき皮膜の耐食性に関して以下の性能が要求されて
いる。
いこと(耐パウダリング性)。
優れていること(耐低温チッピング性)。
高強度化の要求に応え得る強度を持っていること。
こと。
圧縮変形を受ける領域で、めっき皮膜が細かく砕けて剥
離し、粉状のめっき皮膜片が発生する現象である。Fe
−Zn合金は通常の金属Znに較べて硬質であるため
に、圧縮変形されるとめっき皮膜自体が粉化しやすい。
このパウダリングが生じると、その部分の耐食性が劣化
するばかりでなく、剥離しプレス金型に付着した粉末は
成形品の表面疵の原因になる。
亜鉛めっき鋼板に低温環境下で衝撃的な変形が加えられ
た場合に、母材との界面からめっき皮膜が剥離する現象
である。低温チッピングは、寒冷地などを走行中の自動
車の車体の塗装面に小石などが衝突した時に生じる場合
があり、その改善が求められている。
ための車体の軽量化や、ドア等の外装材の耐デント性の
向上対策として要請されているものである。成形性に優
れる車体用鋼板の強度は、通常、引張強度で300MP
a前後であるが、車体軽量化のために引張強度が340
〜400MPa前後のものが要望されている。
にくいが、塗料を焼付ける温度領域では時効硬化する性
質である(以下、この性質を単に「BH性」と記す。ま
た、BH性を持つ鋼板を単に「BH性鋼板」と記す)。
この鋼板は、鋼板製造時のままの低い降伏点を持った状
態でプレス加工されるのでプレス加工時に車体部品の正
確な形状が得られる。プレス加工後塗装焼付けされる
と、時効硬化現象によって鋼板の降伏点が高くなるの
で、塗装後の製品の強度が上昇する。つまり、BH鋼板
を用いれば、プレス加工時には部品の形状精度が得やす
く、塗装後には強度が高い部品が得られることになる。
これは、正確な形状と耐へこみ疵性(以下、耐デント性
と記す)が共に求められる自動車外装用の鋼板には必要
な機能である。
融亜鉛めっき鋼板では、プレス成形性、高強度、かつ、
BH性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、し
かもめっき皮膜の密着性すなわち耐パウダリング性およ
び耐低温チッピング性がすぐれていることが望まれてい
る。
鉛付着量、めっき浴へのAl添加量、合金化度等の適正
化、めっき皮膜との密着性を阻害するような母材への合
金元素添加量の制限などが提案されている。
剥離する現象である。このため、従来は耐パウダリング
性を向上させれば耐低温チッピング性も改善されると考
えられていた。しかしながら実際には、耐パウダリング
性を向上させても必ずしも耐低温チッピング性が改善さ
れるとは限らない。耐低温チッピング性は、主としてめ
っき皮膜と母材表面との界面での密着性の問題であるこ
とが判明し、母材界面でのめっき皮膜の密着性を向上さ
せる方法が提案されている。
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法が開
示されている。この鋼板は、塗装された鋼板が切断され
た際、切断端面でめっき皮膜が剥離しにくい特徴を持っ
ている。この鋼板は、母材表面の結晶粒界にZnが浸入
し拡散した組織を有し、その亜鉛が結晶粒界でくさび状
の形態で存在するので、めっき皮膜が母材界面から剥離
しにくいとされている。この鋼板は、めっき浴のAl濃
度を通常よりも高くしてめっきし、通常よりも高温で長
時間の合金化処理をおこなうことによって製造される。
しかし、高温で合金化すると耐パウダリング性が損なわ
れやすく、合金化処理時間が長いと生産性が阻害され
る。また、切断端面からのめっき皮膜の剥離には有効と
されているが、母材の化学組成との関係や、低温環境下
で生じる耐低温チッピング性に対する効果は明らかでは
ない。
しないでその強度を高める作用があり、また、安価な合
金元素である。従って、SiやPは鋼を強化するのに好
適な元素である。しかし、SiやPはめっき性を阻害す
る。母材にSiを添加しすぎると不めっきが生じること
および合金化速度が遅くなることが知られている。Pは
合金化速度を遅くする元素であることが知られている。
Pは鋼の結晶粒界に偏析しやすいので、P含有量が高い
鋼では母材の結晶粒界とZnとの反応が抑制されるため
と考えられている。このため、これらの元素を用いて鋼
板の高強度化とめっき性とを両立させるのは容易ではな
い。
皮膜と母材との密着性に優れた、家電用塗装鋼板や自動
車用鋼板として好適な合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示
されている。この発明では、密着性を向上させるために
極低C鋼にSiを含有させ、P含有量を低く制限した母
材を使用し、合金化処理後のめっき皮膜と母材との界面
での鋼の表面を凹凸が激しい粗い表面にすることにより
密着性を改善し、塗装後の耐チッピング性を向上させ
る。この発明では、母材に含有されるPはできるだけ低
く管理する他、C含有量も密着性改善に支障があるとし
て極低C鋼としさらにTiを添加してCを固定してい
る。
母材の結晶粒界への亜鉛の浸入が促進されてめっき皮膜
と母材の鋼との界面での密着性が向上するとの報告があ
る(W.van.Koesveld他:GALVATEC'95 Conference Procee
dings p.343-353)。しかしながらこの報告で開示されて
いる技術は軟質なIF鋼を対象としたものであり、その
母材には固溶Cは無く、自動車用鋼板で要望がある強度
が高いP添加鋼については言及されていない。
鋼板の要請に対し、たとえば特開平4−80349号公
報には、耐パウダリング性に優れた焼付硬化性高強度合
金化溶融めっき鋼板とその製造方法が開示されている。
この発明では、めっき皮膜の密着性を向上させるために
Pの含有量を0.03%以下に制限するとともに、パウ
ダリングを抑制する目的でBを添加している。さらに、
BH性を得るためにNbをC量の2〜7.5倍含有させ
るものである。この発明では、耐パウダリング性は改善
されるとしているが、耐低温チッピング性に関しては何
も説明されていない。また、P含有量が低く制限される
うえ、Bを添加すると鋼板の成形性が損なわれるおそれ
がある。
焼付硬化性と2次加工性に優れた冷延鋼板および溶融亜
鉛めっき鋼板とその製造方法が開示されている。この発
明は、極低炭素鋼にSiとPを含有させている。そし
て、TiとSの含有量の比を適正範囲にすることによっ
て析出物の種類を制御し、BH性と2次加工性を発現さ
せている。しかしその実施例に記載されている亜鉛めっ
き鋼板ではSiもPも添加されていない。また、めっき
皮膜の密着性は評価されておらず、耐低温チッピング性
にも言及されていない。
融亜鉛めっき鋼板にて、BH性を有するものや、耐パウ
ダリング性、または耐低温チッピング性がすぐれたもの
など、個々の性能のすぐれた鋼板やその製造方法に関し
てはいくつかの提案がある。しかし、強度、BH性、耐
パウダリング性および耐低温チッピング性の全ての特性
が所定の水準を超える鋼板は未だ得られていない。
環境下での耐チッピング性(以下、耐低温チッピング性
と記す)がすぐれ、プレス成形性が良好で強度が高くB
H性がある合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方
法を提供することにある。
パウダリング性および耐低温チッピング性に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板、および(3)に記載のその製造方
法にある。
0.004〜0.008%、Si:2.5×P(%)〜
0.20%、Mn:0.10〜0.40%、P:0.0
17〜0.045%、S≦0.015%、sol.A
l:0.003〜0.08%、N≦0.004%、T
i:0.002〜0.015%、Nb:0.010〜
0.030%、かつ、TiとNbの含有量の和が下記
式を満たし、残部はFeおよび不可避的不純物からな
り、引張強さが340MPa以上、塗装焼付硬化性が1
0MPa以上を有する、耐パウダリング性および耐低温
チッピング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
含有量が重量%で下記の範囲にある請求項1に記載の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板。
017〜0.035%、sol.Al:0.003〜
0.04% (3)母材に溶融亜鉛めっきを施し、20℃/秒以上の
加熱速度で合金化処理温度に加熱して合金化処理を施し
た後、10℃/秒以上の冷却速度で冷却することを特徴
とする上記(1)または(2)に記載の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法。
下のとおりである。
性を持つ鋼板を得るために、母材には極低炭素鋼を用い
る。そして、成形性を阻害しないで、かつ、安価に引張
強度を高めるに、Si、P等の固溶強化性の合金元素を
含有させる。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材にPを含
有させていくとめっき皮膜の耐低温チッピング性が劣化
する。しかし、P含有量に応じてSi含有量を増すこと
で、耐低温チッピング性の劣化が防止できるばかりでな
く、より向上させることができる。特に、SiをP含有
量の2.5倍以上含有させると耐低温チッピング性を改
善する効果が顕著になる。
界への偏析が増す。このためにZnが結晶粒界に拡散し
にくくなり、結晶粒界でのZnによるくさび効果が得ら
れなくなる。しかし適量のSiを含有させると、鋼板母
材の結晶粒界等への局所的なZnの侵入が促進される。
その結果、めっき皮膜の投錨効果が向上し、耐低温チッ
ピング性が改善される。
ために、PやSiの添加に加えて、微量のNbを含有さ
せる。これは、めっき性を確保するためにはPやSiの
含有量を制限する必要があるために、PやSiのみでは
鋼板の強度が不足するからである。従来、極低炭素鋼で
はNb添加による強度上昇効果は小さいと考えられてき
た。しかし、BH性を発現させるのに必要な少量の固溶
Cに加えて、さらに微量のCとNbを含有させることで
鋼の強度を高めることができる。これは、結晶粒の微細
化や微細な炭窒化物の析出の効果によると推定される。
母材に僅少のNbを含有させてもめっき皮膜の性能には
悪影響はない。
i、Mn、P等の合金元素の含有量を制限する必要があ
るので母材の強度が不足する。上記のNb添加による強
度向上作用はこの強度不足を補う手段として活用でき
る。
れば耐低温チッピング性が向上する。これは、急速加熱
をすることで亜鉛が母材表面の結晶粒界に拡散、侵入し
やすくなり、めっき皮膜に対する投錨効果が増すためと
考えられる。結晶粒界へのZnの拡散は、合金化処理温
度に加熱された時の母材表面に、固相のFe−Zn合金
ではなくて、溶融しているZnが接触している方が促進
される。Fe−Zn合金の融点はZn中のFe含有量が
増すにつれて高くなる。従って合金化処理温度に加熱さ
れた時に融点が低いZn(η相)を残留させるために
は、急速加熱が必要になるのである。
と耐パウダリング性が改善されると共に、BH性が得や
すくなる。耐パウダリング性はFe−Zn合金化反応が
進みすぎると悪くなる。合金化処理後急速冷却すること
で冷却時に過剰な合金化反応が生じないようにすること
ができる。
C量に大きく影響される。合金化処理温度からの冷却速
度が遅くなると冷却の過程で固溶Cが析出してしまうの
で、鋼板のBH量は小さくなる。従って、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板のBH量を確保するためには、合金化処理
温度からの冷却速度を速くする必要がある。
詳細を以下に述べる。なお、以下に記す%表示は重量%
を意味する。
強度を確保するために0.004%以上含有させる。C
含有量が0.004%に満たない場合にはBH量が不足
すると共に、後述のNbとの組合わせによる強度の向上
効果が得られない。C含有量が、0.008%を超える
と、冷間圧延母材では焼鈍後の絞り性が悪くなる。その
上、歪時効が進行し、鋼板の加工性が劣化するととも
に、加工時にストレッチャーストレーンが発生しやすく
なり、自動車車体の外装材に使用できなくなる。このた
め、C含有量の上限は0.008%以下とする。強度と
BH量の確保を容易にするにはC含有量は0.005〜
0.007%とするのがより好ましい。 Si:Pの含有量が増すにつれて低下する耐低温チッピ
ング性を改善させる目的と、母材の鋼の引張強度を高め
る目的で含有させる。耐低温チッピング性を良好な範囲
に保持するためには、P含有量の増加に応じてSi含有
量を増す必要がある。このため、Si含有量の下限はP
含有量と関連させて管理する必要がある。Si含有量が
2.5×P(%)に満たない場合には、耐低温チッピン
グ性は十分には改善されない。他方、Siを0.20
(%)を超えて含有させると、溶融亜鉛めっき前の焼鈍
時などに鋼板表面に強固な酸化皮膜が形成されてZnと
の濡れ性が乏しくなり、溶融めっきの際に不めっきが生
じるおそれがある。このためにSi含有量は2.5×P
(%)〜0.20%の範囲とする。
度が遅くなる。母材表面にSi酸化物皮膜が生じ、これ
によりめっき皮膜へのFe原子の拡散が阻害されるから
ではないかと推測される。合金化速度が遅くなりすぎる
と生産性が悪くなるので好ましくない。
量を減少させたり、合金化処理温度への鋼板の加熱速度
を速める等の方法で速くすることが出来る。しかし、こ
の様な方法によらなくても、Si含有量を{(−6/
7)×P(%)+0.16}(%)以下に制限すれば合
金化速度は遅くならない。従って、Si含有量は、
{(−6/7)×P(%)+0.16}(%)以下とす
るのがより好ましい。
き鋼板の母材のSiおよびP含有量範囲を示す図であ
る。図の線分ABよりも低Si領域が上記のより好まし
い範囲である。
るため、少なくとも0.1%以上含有させる。Mnには
強度を高める作用があるが、強度を高める効果は同量の
Siに比較して小さい。かつ、Mnは、高価なうえ、過
剰に含有させるとBH量が低下し、Siによる耐低温チ
ッピング性改善を阻害する。このためMn含有量は0.
40%を上限とする。
強化元素に比較して強度を上昇させても成形性を損なう
度合いが少ない。しかも安価である。本発明では、強度
向上の効果を発揮させるためにPを0.017%以上含
有させる。しかし、Pが増すにつれて、耐低温チッピン
グ性が大幅に低下する。過剰にPを含有させるとSiを
増しても耐低温チッピング性が改善できないので、Pの
上限は0.045%とする。耐低温チッピング性をさら
に良くするにはP含有量を0.035%以下とするのが
よい。
して用いる。その含有量が0.003%に満たない場合
には脱酸効果が不足する。過剰に含有させると脱酸効果
が飽和するうえ、めっき皮膜の密着性が悪くなるので、
その上限は0.08%とする。めっき皮膜の密着性をさ
らに良くするには0.04%以下とするのがよい。
として固定し、深絞り性を向上させる作用をする。Ti
が0.002%に満たない場合にはこれらの作用が不足
し、0.015%を超えるとBH性を低下させるおそれ
がある。このため、Tiの含有量の範囲は0.002〜
0.015%とする。
して鋼の強度を向上させる作用を持っている。Nb含有
量が0.010%未満ではその効果が十分でなく、0.
030%を超えると加工性を悪くする。このため、Nb
の含有範囲を0.010〜0.030%とする。
り、母材鋼板のプレス成形性をより向上させることがで
きる。ただし、TiとNbとはいずれも炭素を固定し固
溶Cを低減させる作用があるので、その合計の含有量
(Ti+Nb)を0.012〜0.035%とする。T
i+Nbが0.012%に満たない場合、固溶C量が多
くなりすぎてプレス成形性が悪くなり、かつ、常温での
歪時効が著しくなるので好ましくない。Ti+Nbが
0.035%を超えると、固溶炭素が少なくなりすぎて
BH量が不足する。
物である。不可避的不純物はいずれも少ないほど望まし
いが、とくにSとNが増すとTiと結合して析出物や非
金属介在物が増加し、加工性が悪くなる。このため、不
可避的不純物としてのSは0.015%以下、Nは0.
004%以下に限定する。
示す方法で製造することが好ましい。上記のような化学
組成の溶鋼は常法の転炉や電気炉で溶製され、真空処理
等によって精錬されて連続鋳造法または造塊法と分塊圧
延法によってスラブとした後熱間圧延される。スラブは
熱間のまま直接圧延してもよいし、加熱炉に装入して再
加熱した後に圧延してもよい。熱間圧延時の好ましい仕
上温度は880〜980℃である。この温度の上限は表
面疵の問題、下限はAr3変態点から規定される。巻取温
度は450〜750℃でおこなうのがよい。絞り成形性
を重視する場合には高温度で巻取るのがよいが、750
℃を超えるとスケール疵などの表面疵が発生する。
膜が除去された後、冷間圧延される。冷間圧延の圧下率
は60〜90%の範囲でおこなうのがよい。圧下率が低
すぎると深絞り性が好ましくなく、高すぎると深絞り性
が損なわれるうえ圧延荷重が過大になって表面疵が発生
しやすくなる。冷間圧下率は75〜85%の範囲で圧延
するのがより好ましい。冷間圧延後は、連続式溶融亜鉛
めっき装置で溶融亜鉛めっきされ、引き続き合金化処理
される。
備加熱した後、還元性雰囲気中で加熱して表面をが還元
すると共に再結晶焼鈍する。焼鈍温度は700〜Ac3点
未満の温度がよい。焼鈍温度は高いほど深絞り性が向上
するが、逆に結晶粒が粗大化して鋼板の強度が低下し、
肌荒れの危険性が増す。焼鈍温度が低すぎると深絞り性
が不足する。このため、焼鈍温度のより好ましい範囲
は、750〜850℃である。焼鈍された鋼板はめっき
浴の温度まで冷却され、溶融亜鉛めっきされる。亜鉛め
っき浴の温度は高すぎるとZnの蒸発がひどくなり操業
上の問題が生じる。亜鉛めっき浴の温度が低すぎるとZ
nが凝固し易くなり亜鉛付着量の制御が困難になる。こ
のため、亜鉛めっき浴の温度は450〜490℃の範囲
とするのがよい。亜鉛めっき浴にはAlを0.08〜
0.15重量%含有させるのがよい。その理由は、亜鉛
付着量の制御をしやすくするためである。亜鉛付着量
は、多くなりすぎるとパウダリングが生じやすくなるの
で、片面あたりで20〜70g/m2 程度とするのがよ
い。亜鉛付着量の重量はFe−Zn合金としての重量で
ある。
処理温度に加熱されて合金化処理される。合金化処理温
度は480〜600℃の範囲が好ましい。合金化処理温
度が480℃に満たない場合には合金化反応速度が遅い
ので処理時間が長くなり、600℃を超えると合金化が
進みすぎる。さらに好ましい合金化処理温度は500〜
540℃である。合金化の温度とその温度での保持時間
は、めっき皮膜中のFe含有量が8〜15重量%になる
ように制御するのがよい。めっき皮膜中のFe含有量が
8%に満たない場合には、塗料の密着性が好ましくな
く、塗装後の耐食性も不十分である。耐低温チッピング
性を向上させる観点からはFe含有量は多い方が好まし
いが、耐パウダリング性はFe含有量が少ない方が良好
である。双方の性能が優れた鋼板を得るために、Fe含
有量を15%以下に管理するのが望ましい。
は、合金化処理の際の480℃以下の温度域の加熱速度
を20℃/s以上、合金化処理温度からの冷却速度を1
0℃/s以上とするのが望ましい。加熱速度を20℃/
s以上にすると耐低温チッピング性が改善される。この
加熱速度は、いくら速くてもかまわないが、過度に急速
加熱すると到達温度が不安定になったり、設備が過大に
なるためその上限は50℃/sとするのがよい。さらに
好ましくは、20〜40℃/sである。冷却速度を速く
すれば、過剰なFe−Zn合金化反応が抑制されて耐パ
ウダリング性が向上するとともに、固溶Cが残存しやす
くなって十分な量のBH量が得られる。このため合金化
処理温度からの冷却速度は10℃/s以上とするのが好
ましい。冷却速度の上限は限定しないが、過度に速くす
ると鋼板の形状が悪くなるので50℃/s以下が好まし
い。
延やレベリング等の処理が施される。これらの処理は常
法に従って施せばよい。また、必要に応じて、クロメー
ト処理等の後処理を施してもよい。
には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の引張強度は340M
Pa以上が必要である。その上限は特定するものではな
いが、良好な成形性を確保し、また、本発明の規定する
合金元素の添加量の範囲であれば、実質的に、400M
Pa前後が上限になる。
10MPa以上が必要である。よりすぐれた耐デント性
を得るには、20MPa以上のBH量が望ましい。BH
量は大きいほど好ましいが、過度に大きくなりすぎると
常温での時効が進行し易くなり、成形性が劣化したり成
形時にストレッチャーストレーン等の不良が生じやすく
なる。このため、BH量の上限は70MPa以下とする
のが望ましい。BH量のさらに望ましい範囲は30〜6
0MPaである。
塗装焼付硬化量試験方法に記載されている方法で測定
する。この方法の概要は以下のとおりである。引張試験
片に2%の延び歪を加えた時の荷重(FWH)を記録して
荷重を除き、その後170℃で20分間の熱処理を施
し、室温まで空冷した後引張試験して降伏荷重(FSA)
を求める。BH量は、両者の荷重の差を初期の試験片平
行部の断面積(A0 )で除した値であり、(FSA−
FWH)÷A0 で求められる。
その化学組成は、Feを8〜15%含有し、残部は実質
的にZnである。
記の化学組成の鋼からなるスラブを、通常の方法により
熱間圧延、冷間圧延して、所要の板厚とした後、溶融亜
鉛めっきラインにより亜鉛めっきし、合金化処理温度に
加熱して合金化することによって製造できる。
造して得られた、各種の化学組成のスラブを、加熱炉に
装入して1200℃に加熱し、厚さ:3.6mm、幅1
250mmのコイルに熱間圧延した。表1にこれらの鋼
のレードル分析値を示した。これらのコイルの熱間圧延
時の仕上温度は910〜930℃であり、巻取温度は6
40〜670℃であった。これらの熱延コイルを酸洗
し、冷間圧延して0.70mm厚の鋼板とした。冷間圧
下率は81%であった。
mmの切り板を採取した。溶融めっきシミュレーターを
用いてこれらの切り板に以下の条件で溶融亜鉛めっきを
施した。まず、これらの切り板に、酸素濃度500pp
m以下の窒素雰囲気中で550℃まで15℃/sで昇温
し、3s間保持する予備加熱を施した。次いで露点−3
0℃の水素10体積%、残り窒素からなる雰囲気中にて
昇温速度15℃/sで800℃に加熱し、60s間保持
する還元焼鈍を施した。その後460℃まで放冷し溶融
亜鉛めっき浴に浸漬してめっきをおこなった。めっき条
件は、めっき浴中のAl濃度を0.12%、めっき浴の
温度を460℃とし、めっき浴に浸漬して3s間保持し
た。亜鉛付着量は高圧空気の吹き付け量を変更する方法
で片面当たり30〜60g/m2 に調整した。めっき後
の切り板は一旦冷却し、その後、誘導加熱装置を用いて
25℃/sの加熱速度で480〜580℃まで加熱し
た。合金化処理温度での保持時間は、めっき皮膜中のF
e含有量が所定の範囲になるように20秒以内で変更し
た。その後、水と窒素ガスからなるミストを吹き付けて
10℃/sの冷却速度で室温まで冷却した。
201に規定される5号試験片を切出し、引張試験をお
こなった。また、JIS−G−3135の付属書に記載
されている方法に従ってそれらのBH量を測定した。さ
らに、合金化処理後の切り板より採取したサンプルのめ
っき皮膜を、インヒビターを添加した6%塩酸溶液を用
いて溶解し、亜鉛付着量測定とめっき皮膜中のFe含有
量を分析した。
た。合金化処理後の切り板から直径60mmのブランク
を打抜き、ポンチの直径が30mm、ダイスの肩半径が
3mmの金型を用いてこのブランクをプレス成形して円
筒状のカップに成形した。円筒カップの側壁の外面から
粘着テープによって剥離されるめっき皮膜の総重量を測
定した。この剥離量が25mg未満の場合を合格とし
た。
た。合金化処理した切り板から、長さ150mm、幅7
0mmの試験片を切出し、脱脂洗浄後、浸漬式りん酸塩
下地処理(付着量3〜7g/m2 )をおこなった。次
に、カチオン型電着塗料による下塗り(塗膜厚20μ
m)、中塗り(塗膜厚35〜40μm)および上塗り
(塗膜厚35〜40μm)の3コート塗装(合計塗膜厚
約100μm)を施し、塗装鋼板試験片を作製した。こ
れらの塗装鋼板試験片を−20℃に冷却し、グラベロ試
験機を用いて、直径4〜6mmの砂利石10個を速度1
00〜150km/hで衝突させ、めっき皮膜のそれぞ
れの剥離片の最大寸法を測定し、これらの平均値を求め
た。平均剥離径が3.5mm未満の場合を合格とした。
ように、本発明が規定する条件を満たす合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の引張強度は340MPa以上であり、適度
のBH性、良好な耐パウダリング性および耐低温チッピ
ング性を有する。
有量が少ない鋼Lおよび鋼Mでは、めっき皮膜の密着性
は良好であるが引張強度が低すぎる。鋼LはBH量も低
い。鋼NはP含有量が本発明の規定する範囲を超えてい
るために耐低温チッピング性が好ましくない。鋼O、
P、Q、R、S、UおよびVは、いずれもSi含有量が
不足しているために耐低温チッピング性が好ましくな
い。また、TiとNbの含有量の合計が本発明の規定す
る範囲を超えている鋼S、TおよびUは、BH量が不足
している。
化学組成からなるスラブを、実施例1に記載したのと同
様の条件で熱間圧延、酸洗し、冷間圧延して厚さ0.7
0mmの冷間圧延鋼板を得た。これらの鋼板から、長さ
200mm、幅80mmの切り板を採取した。これらの
切り板に、溶融めっきシミュレーターを用いて、溶融亜
鉛めっきと合金化処理を施した。溶融亜鉛めっきは実施
例1に記載したのと同様の条件で、予備加熱し、800
℃で60s間保持する還元焼鈍をおこない、460℃の
亜鉛めっき浴に浸漬しておこなった。亜鉛付着量は高圧
空気の吹き付け量を変更する方法によって、片面当たり
35g/m2 に調整した。めっきした切り板は一旦室温
まで冷却後、誘導加熱装置を用いて530±10℃まで
加熱し、めっき皮膜中のFe含有量が所定の範囲になる
ように20秒以内で保持時間を変えて保持して合金化処
理を施した。その後、窒素ガス吹き付け、あるいは水冷
等の手段により冷却速度を変更して室温まで冷却した。
ウダリング性、耐低温チッピング性を、実施例1と同様
の方法で評価した。この評価結果を、表3に示した。
化学組成を満たすものである。表3に示されるように、
これらの鋼板はいずれも340MPa以上の引張強度と
適度のBH性、良好な耐パウダリング性および耐低温チ
ッピング性を有する。
を速くしたり合金化処理後の室温までの冷却速度を速く
して合金化処理を施した鋼板は、いづれも特に優れた耐
低温チッピング性をとBH性を示した。
び本発明の方法で製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、高強度で十分な塗装焼付硬化性を有し、かつ、耐パ
ウダリング性および耐低温チッピング性が優れている。
この鋼板は、最近の自動車の外板に用いられる鋼板に要
求される特性をいずれも具備しており、自動車の性能向
上やその製造の合理化が得られるなど、産業上きわめて
有用な効果をもたらす。
材のSiおよびP含有量範囲を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】母材の化学組成が重量%で、C:0.00
4〜0.008%、Si:2.5×P(%)〜0.20
%、Mn:0.10〜0.40%、P:0.017〜
0.045%、S≦0.015%、sol.Al:0.
003〜0.08%、N≦0.004%、Ti:0.0
02〜0.015%、Nb:0.010〜0.030
%、かつ、TiとNbの含有量の和が下記式を満た
し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、引張強
さが340MPa以上、塗装焼付硬化性が10MPa以
上を有する、耐パウダリング性および耐低温チッピング
性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 【数1】 - 【請求項2】母材のC、Pおよびsol.Alの含有量
が重量%で下記の範囲にある請求項1に記載の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板。 C:0.005〜0.007%、P:0.017〜0.
035%、sol.Al:0.003〜0.04% - 【請求項3】母材に溶融亜鉛めっきを施し、20℃/秒
以上の加熱速度で合金化処理温度に加熱して合金化処理
を施した後、10℃/秒以上の冷却速度で冷却すること
を特徴とする請求項1または2に記載の合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の製造方法。
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