JP7283643B2 - Fe系皮膜付き素材冷延鋼板、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法、Fe系皮膜付き冷延鋼板の製造方法、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
このため、自動車部材の素材となる鋼板を高強度化し、薄くすることで、自動車車体を軽量化する動きが活発である。
しかし、鋼板の高強度化は、成形性の低下を招くことから、高強度と高成形性とを併せ持つ鋼板の開発が望まれている。また、車体の防錆性能を良好にする観点から、表面に溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板が望まれている。
ところで、自動車部品に用いる鋼板は、一般的に、組織制御のために、圧延後に焼鈍処理が施される。この焼鈍処理は、Feが酸化しない還元性雰囲気下で実施されるが、Si、Mn、Cr等の固溶元素は、Feより酸化しやすいため、このような還元性雰囲気下においても、鋼板の表面に酸化物を形成する。これらの酸化物は、溶融亜鉛めっき浴液と鋼板との濡れ性を劣化させ、不めっき(溶融亜鉛めっき層が形成されない部分)を生じさせ得る。
すなわち、Fe系皮膜の表面に錆が発生した鋼板に、焼鈍処理を施した後、溶融亜鉛めっき処理(または、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理)を施すと、溶融亜鉛めっき層(または、合金化溶融亜鉛めっき層)が形成されない部分、つまり、不めっきが生じる場合がある。この場合、めっき外観(焼鈍処理を施した後に形成される溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層の外観)は良好ではない。
更に、本発明は、上記Fe系皮膜付き素材冷延鋼板を製造する方法、ならびに、上記Fe系皮膜付き素材冷延鋼板を用いた、Fe系皮膜付き冷延鋼板の製造方法、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、および、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
[1]質量%で、C:0.80%以下、Si:0.10%以上3.00%以下、Mn:1.50%以上3.50%以下、P:0.100%以下、S:0.0300%以下およびAl:0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する下地鋼板と、上記下地鋼板の少なくとも片面に配置されたFe系皮膜、および、上記Fe系皮膜の表面に付着したP含有物質を有するP付着Fe系皮膜と、を有し、上記P含有物質のP換算の付着量が、0.2mg/m2以上である、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板。
[2]上記Fe系皮膜の上記下地鋼板の片面あたりの付着量が、1.0g/m2以上である、上記[1]に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板。
[3]上記成分組成が、更に、質量%で、N:0.0100%以下、B:0.0050%以下、Ti:0.200%以下、Cr:1.000%以下、Mo:1.000%以下、Cu:1.000%以下、Ni:1.000%以下、Nb:0.200%以下、V:0.500%以下、Sb:0.200%以下、Ta:0.100%以下、W:0.500%以下、Zr:0.1000%以下、Sn:0.200%以下、Ca:0.0050%以下、Mg:0.0050%以下およびREM:0.0050%以下からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する、上記[1]または[2]に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板。
[4]上記Fe系皮膜は、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、VおよびCoからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合計で10質量%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、上記[1]~[3]のいずれかに記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板。
[5]質量%で、C:0.80%以下、Si:0.10%以上3.00%以下、Mn:1.50%以上3.50%以下、P:0.100%以下、S:0.0300%以下およびAl:0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する下地鋼板に、Fe系電気めっき処理を施して、上記下地鋼板の少なくとも片面にFe系皮膜を形成し、上記Fe系皮膜の表面とアルカリ性水溶液とを0.5秒以上接触させ、その後、水洗および乾燥を施し、上記アルカリ性水溶液は、P含有イオンを含有し、上記アルカリ性水溶液における上記P含有イオンの含有量が、P換算で、0.01g/L以上である、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
[6]上記アルカリ性水溶液は、リン酸塩、ピロリン酸塩およびトリリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン化合物を含有する、上記[5]に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
[7]上記アルカリ性水溶液のpHが8以上である、上記[5]または[6]に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
[8]上記成分組成が、更に、質量%で、N:0.0100%以下、B:0.0050%以下、Ti:0.200%以下、Cr:1.000%以下、Mo:1.000%以下、Cu:1.000%以下、Ni:1.000%以下、Nb:0.200%以下、V:0.500%以下、Sb:0.200%以下、Ta:0.100%以下、W:0.500%以下、Zr:0.1000%以下、Sn:0.200%以下、Ca:0.0050%以下、Mg:0.0050%以下およびREM:0.0050%以下からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する、上記[5]~[7]のいずれかに記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
[9]上記[1]~[4]のいずれかに記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板に焼鈍処理を施して、Fe系皮膜付き冷延鋼板を得る、Fe系皮膜付き冷延鋼板の製造方法。
[10]上記[9]に記載の方法によって得られたFe系皮膜付き冷延鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施して、溶融亜鉛めっき鋼板を得る、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[11]上記[10]に記載の方法によって得られた溶融亜鉛めっき鋼板に、合金化処理を施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
本発明者らは、Fe系電気めっき処理後に一次防錆性が不十分となる原因について鋭意検討し、以下の知見を得た。
この際、水洗およびロール絞りにおいては、Fe系皮膜付き鋼板上のめっき浴液を十分に除去できず、Fe系皮膜付き鋼板の表面に硫酸化合物が残存する場合がある。
これが、Fe系電気めっき処理後において、Fe系皮膜付き鋼板の一次防錆性が劣化する原因と考えられる。
そのため、Fe系皮膜が形成される鋼板(下地鋼板)が高強度鋼板である場合、めっき浴液の除去がより不十分となり、一次防錆性がより劣化する可能性が高い。
この理由は明らかではないが、Fe系皮膜の表面に残存した硫酸化合物がP含有イオンと置換反応することにより、一次防錆性が向上したと推定される。
本実施形態のFe系皮膜付き素材冷延鋼板は、質量%で、C:0.80%以下、Si:0.10%以上3.00%以下、Mn:1.50%以上3.50%以下、P:0.100%以下、S:0.0300%以下およびAl:0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する下地鋼板と、上記下地鋼板の少なくとも片面に配置されたFe系皮膜、および、上記Fe系皮膜の表面に付着したP含有物質を有するP付着Fe系皮膜と、を有し、上記P含有物質のP換算の付着量が、0.2mg/m2以上である。
下地鋼板は、後述する焼鈍処理を施す前の冷延鋼板(素材冷延鋼板)である。
下地鋼板の板厚は、特に限定されず、例えば、0.5~3.0mmであり、1.0~2.5mmが好ましい。
下地鋼板の成分組成について説明する。
下地鋼板の成分組成の各元素の含有量の単位は、いずれも「質量%」であり、特に断らない限り、単に「%」で示す。
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、加工性を向上させる。
Cを添加する場合、良好な溶接性を得るため、C量は0.80%以下であり、0.30%以下が好ましい。
下限は特に限定されないが、良好な加工性を得るためには、C量は、0.03%以上が好ましく、0.05%以上がより好ましい。
Siは、フェライトの加工硬化能を向上させるため、良好な延性を確保するために有効である。このような効果を得るため、Si量は、0.10%以上であり、0.40%以上が好ましい。
しかしながら、Si量が多すぎると、鋼の脆化を引き起こすばかりか、赤スケールと呼ばれる帯状のスケール模様などの発生により、表面性状の劣化を引き起こす。また、Si量が多すぎると、Fe系皮膜の良好な密着性を確保できない。このため、Si量は、3.00%以下であり、2.50%以下が好ましい。
Mnは、鋼を固溶強化して高強度化する。更に、Mnは、焼入性を高め、残留オーステナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトの生成を促進する。このような効果を得るため、Mn量は、1.50%以上であり、1.80%以上が好ましい。
一方、Mnを過剰に添加すると、めっき外観が不十分となり、コスト上昇も懸念される。このため、Mn量は、3.50%以下であり、3.30%以下が好ましい。
P量を抑制することで、溶接性の低下を防止でき、更に、Pが粒界に偏析することを防いで、延性、曲げ性および靭性の劣化を防止できる。また、P量が多すぎると、フェライト変態が促進されて、結晶粒径が大きくなる。このため、P量は、0.100%以下であり、0.050%以下が好ましい。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、P量は、例えば0%超であり、0.001%以上であってもよい。
S量を抑制することで、溶接性の低下を防止でき、更に、熱間時の延性の低下を防いで、熱間割れを抑制し、表面性状を著しく向上できる。また、S量が多すぎると、不純物元素として粗大な硫化物が形成されて、鋼板の延性、曲げ性、伸びフランジ性などが低下する場合がある。このため、S量は、極力低減することが好ましい。具体的には、S量は、0.0300%以下であり、0.0200%以下が好ましい。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、S量は、例えば0%超であり、0.0001%以上であってもよい。
Alは、熱力学的に最も酸化しやすいため、SiおよびMnに先だって酸化し、SiおよびMnの鋼板最表層での酸化を抑制し、SiおよびMnの鋼板内部での酸化を促進する効果を奏する。
もっとも、Al量が多すぎると、コスト上昇する。このため、Alを添加する場合、Al量は、0.100%以下であり、0.060%以下が好ましい。
下限は特に限定されず、Al量は、例えば0%超であり、0.001%以上であってもよい。また、Alの添加効果を得る観点からは、Al量は、0.010%以上が好ましく、0.020%以上がより好ましい。
下地鋼板の成分組成は、更に、質量%で、以下に記載する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有してもよい。
N量が多すぎると、NがTi、Nb、Vと高温で粗大な窒化物を形成してTi、Nb、Vの添加による鋼板の高強度化の効果が損なわれたり、靭性が低下したり、熱間圧延中にスラブ割れや表面疵などが発生したりする場合がある。このため、N量は、0.0100%以下が好ましく、0.0050%以下がより好ましく、0.0030%以下が更に好ましく、0.0020%以下が特に好ましい。
下限は特に限定されず、生産技術上の制約から、N量は、例えば0%超であり、0.0005%以上であってもよい。
鋼板最表層でのSiの酸化を抑制して、Fe系皮膜の良好な密着性を得る観点から、B量は、0.0050%以下が好ましく、0.0030%以下がより好ましい。
一方で、Bは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。焼入れ性を向上させる観点からは、B量は、0.0003%以上が好ましく、0.0005%以上がより好ましい。
Tiを添加する場合、Ti量は、0.200%以下が好ましく、0.050%以下がより好ましい。これにより、Fe系皮膜の良好な密着性が得られる。
下限は特に限定されないが、強度調整の効果を得る観点からは、Ti量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Crを添加することにより、鋼板の焼き入れ性を向上させて、鋼板の強度と延性とのバランスを向上できる。
もっとも、Crを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cr量は、1.000%以下が好ましく、0.700%以下がより好ましい。
一方、Crの添加効果を得る観点から、Cr量は、0.005%以上が好ましく、0.050%以上がより好ましく、0.200%以上が更に好ましい。
Moを添加することにより、鋼板の強度を調整できる。また、Nb、Ni、Cuとの複合添加時において、Fe系皮膜の密着性を改善できる。
もっとも、Moを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Mo量は、1.000%以下が好ましく、0.700%以下がより好ましい。
一方、Moの添加効果を得る観点から、Mo量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましく、0.050%以上が更に好ましい。
Cuを添加することにより、鋼板における残留γ相の形成を促進でき、また、NiおよびMoとの複合添加時において、Fe系皮膜の密着性を改善できる。
もっとも、Cuを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cu量は、1.000%以下が好ましく、0.700%以下がより好ましい。
一方、Cuの添加効果を得る観点から、Cu量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましく、0.030%以上が更に好ましい。
Niを添加することにより、鋼板における残留γ相の形成を促進でき、また、CuおよびMoとの複合添加時において、Fe系皮膜の密着性を改善できる。
もっとも、Niを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ni量は、1.000%以下が好ましく、0.700%以下がより好ましい。
一方、Niの添加効果を得る観点から、Ni量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましく、0.030%以上が更に好ましい。
Nbを添加することにより、鋼板の強度向上の効果が得られる。
もっとも、Nbを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Nb量は、0.200%以下が好ましく、0.150%以下がより好ましい。
一方、Nbの添加効果を得る観点から、Nb量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Vを添加することにより、鋼板の強度向上の効果が得られる。
もっとも、Vを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、V量は0.500%以下が好ましく、0.300%以下がより好ましい。
一方、Vの添加効果を得る観点から、V量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
良好な靭性を得るためには、Sb量は、0.200%以下が好ましく、0.100%以下がより好ましい。
一方、Sbを添加することで、鋼板表面の窒化および酸化を抑制したり、酸化により生じる鋼板表面の数十ミクロン領域の脱炭を抑制したりできる。また、Sbは、鋼板表面の窒化および酸化を抑制することで、鋼板表面におけるマルテンサイト生成量の減少を防止し、鋼板の疲労特性および表面品質を改善する。このような効果を得るためには、Sb量は、0.001%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Taを添加することにより、鋼板の強度向上の効果が得られる。
もっとも、Taを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ta量は、0.100%以下が好ましく、0.050%以下がより好ましい。
一方、Taの添加効果を得る観点から、Ta量は、0.001%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Wを添加することにより、鋼板の強度向上の効果が得られる。
もっとも、Wを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、W量は、0.500%以下が好ましく、0.300%以下がより好ましい。
一方、Wの添加効果を得る観点から、W量は、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Zrを添加することにより、鋼板の強度向上の効果が得られる。
もっとも、Zrを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Zr量は、0.1000%以下が好ましく、0.0500%以下がより好ましい。
一方、Zrの添加効果を得る観点から、Zr量は、0.0005%以上が好ましく、0.0010%以上がより好ましく、0.0050%以上が更に好ましい。
良好な耐衝撃性を得るために、Sn量は、0.200%以下が好ましく、0.100%以下がより好ましい。
一方、Snは、脱窒、脱硼等を抑制して、鋼の強度低下の抑制に有効な元素である。こうした効果を得るためには、Sn量は、0.002%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
鋼板の延性を良好にする観点から、Ca量は、0.0050%以下が好ましく、0.0030%以下がより好ましい。
一方、硫化物の形態を制御し、鋼板の延性および靭性を向上できるという理由から、Ca量は、0.0005%以上が好ましく、0.0010%以上がより好ましい。
Mgを添加することにより、硫化物の形態を制御し、鋼板の延性および靭性を向上できる。
もっとも、Mgを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Mg量は、0.0050%以下が好ましく、0.0030%以下がより好ましい。
一方、Mgの添加効果を得る観点から、Mg量は、0.0005%以上が好ましく、0.0010%以上がより好ましい。
REM(希土類金属)を添加する場合、良好な靭性を得る観点から、REM量は、0.0050%以下が好ましく、0.0030%以下がより好ましい。
一方、硫化物の形態を制御し、鋼板の延性および靭性を向上できるという理由から、REM量は、0.0005%以上が好ましく、0.0010%以上がより好ましい。
下地鋼板の成分組成における、上述した成分(元素)以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。
次に、P付着Fe系皮膜について説明する。
P付着Fe系皮膜は、上述した下地鋼板の少なくとも片面に配置されたFe系皮膜と、このFe系皮膜の表面に付着したP含有物質とを有する。
Fe系皮膜は、下地鋼板の片面だけでなく、下地鋼板の表裏両面に配置されていることが好ましい。
Fe系皮膜としては、例えば、純Feのめっき層;Fe-B合金、Fe-C合金、Fe-P合金、Fe-N合金、Fe-O合金、Fe-Ni合金、Fe-Mn合金、Fe-Mo合金、Fe-W合金などの合金めっき層;等が挙げられる。
次に、Fe系皮膜の下地鋼板の片面あたりの付着量(以下、単に、「Fe系皮膜の付着量」ともいう)を説明する。
Fe系皮膜の付着量が少なすぎると、後述する焼鈍処理において、SiおよびMnがFe系皮膜の表面に拡散して、めっき外観が不十分となり得る。このため、めっき外観より優れるという理由から、Fe系皮膜の付着量は、1.0g/m2以上が好ましく、3.0g/m2以上がより好ましく、5.0g/m2以上が更に好ましい。
一方、コスト上昇を抑制する観点から、Fe系皮膜の付着量は、60.0g/m2以下が好ましく、50.0g/m2以下がより好ましく、40.0g/m2以下が更に好ましく、30.0g/m2以下が特に好ましい。
Fe系皮膜付き素材冷延鋼板から、10×15mmサイズのサンプルを採取して、樹脂に埋め込み、断面が露出した埋め込みサンプルを得る。この断面における任意の3か所を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、加速電圧15kV、および、Fe系皮膜の厚さに応じて倍率2000~10000倍の条件で観察する。3視野の厚さの平均値に、鉄の比重を乗じることによって、Fe系皮膜の付着量に換算する。
P付着Fe系皮膜が有するP含有物質(Fe系皮膜の表面に付着したP含有物質)としては、例えば、PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-、これらの無機酸(PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-の無機酸塩)、および、これらの金属化合物(PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-の金属化合物)からなる群から選ばれる少なくとも1種が好適に挙げられる。
ここで、金属化合物としては、例えば、PO4 3-、P2O7 4-およびP3O9 5-からなる群から選ばれる少なくとも1種と、水素、ナトリウムおよび鉄からなる群から選ばれる少なくとも1種とを含む金属化合物が好適に挙げられる。
(P付着量)
次に、P含有物質のP換算の付着量(単に「P付着量」ともいう)を説明する。
P付着量は、0.2mg/m2以上である。これにより、一次防錆性およびめっき外観が優れる。一次防錆性およびめっき外観がより優れるという理由から、P付着量は、0.4mg/m2以上が好ましく、0.6mg/m2以上がより好ましく、0.8mg/m2以上が更に好ましい。
管電圧:45kV
管電流:45mA
管球の種類:Rh
測定径:25mm
測定線:P-Kα線
積分時間:20秒
次に、上述したFe系皮膜付き素材冷延鋼板を製造する方法について説明する。
本方法は、概略的には、上述した成分組成を有する下地鋼板にFe系電気めっき処理を施して、この下地鋼板の少なくとも片面にFe系皮膜を形成し、その後、このFe系皮膜の表面と後述するアルカリ性水溶液とを接触させる。
下地鋼板は、公知の方法により製造できる。例えば、上述した成分組成を有するスラブに、熱間圧延を施して熱延鋼板を得て、次いで、得られた熱延鋼板に任意で酸洗を施してから冷間圧延を施して、下地鋼板を得る。熱間圧延の前に、スラブを加熱してもよい。
脱脂としては、特に限定されず、例えば、アルカリ液中での電解脱脂が挙げられる。
酸洗の方法も、特に限定されない。酸洗に用いる酸としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、および、これらの混合物などが挙げられ、なかでも、硫酸、塩酸、または、これらの混合物が好ましい。酸の濃度は、特に限定されないが、酸化皮膜を除去する能力および過酸洗による肌荒れ(表面欠陥)の防止等を考慮すると、1~20質量%程度が好ましい。酸洗に用いる酸には、消泡剤、酸洗促進剤、酸洗抑制剤などを添加してもよい。
次いで、任意で脱脂および酸洗を施した下地鋼板に、Fe系電気めっき処理を施して、Fe系皮膜を形成する。
Fe系電気めっき処理の方法は、特に限定されない。
Fe系電気めっき処理に用いるめっき浴(Fe系電気めっき浴)としては、例えば、硫酸浴、塩酸浴、または、両者の混合などが挙げられ、その具体例としては、硫酸鉄めっき浴などが挙げられる。
Fe系電気めっき浴は、例えば、Feイオン、ならびに、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、VおよびCo等の合金化元素を含有する。合金化元素のうち、金属元素は金属イオンとして、非金属元素はホウ酸、リン酸、硝酸、有機酸などの一部として含有できる。
Fe系電気めっき浴は、更に、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどの伝導度補助剤;キレート剤;pH緩衝剤;等を含有してもよい。
その他の条件は特に限定されないが、Fe系電気めっき浴の浴温は、定温保持性を考えると、30℃以上が好ましい。
Fe系電気めっき浴のpHは、Fe系電気めっき浴の電気伝導度を考慮すると、3.0以下が好ましい。
電流密度は、通常、10~150A/dm2である。
通板速度は、生産性に優れるという理由から、5mpm以上が好ましい。一方、Fe系皮膜の付着量を安定的に制御する観点から、通板速度は、150mpm以下が好ましい。
次いで、Fe系電気めっき処理によって形成されたFe系皮膜の表面とアルカリ性水溶液とを接触させ、その後、水洗および乾燥を施す。
P含有イオンとしては、例えば、PO4 3-、P2O7 4-、P3O9 5-などが挙げられる。
一方、上限は特に限定されない。もっとも、コストアップを防ぐ観点から、アルカリ性水溶液におけるP含有イオンの含有量は、P換算で、30.00g/L以下が好ましく、20.00g/L以下がより好ましく、10.00g/L以下が更に好ましい。
このようなリン化合物としては、上述したP含有イオンをアルカリ性水溶液中に供給できれば特に限定されないが、コスト面および調達のしやすさの観点から、リン酸塩、ピロリン酸塩およびトリリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
一方、上限は特に限定されないが、処理時間の長時間化による生産コストの増大を防止する観点から、Fe系皮膜の表面とアルカリ性水溶液との接触時間は、30.0秒以下が好ましく、20.0秒以下がより好ましい。
上記方法により得られたFe系皮膜付き素材冷延鋼板に、焼鈍処理を施して、Fe系皮膜付き冷延鋼板を得る。
焼鈍処理によって、圧延で生じた下地鋼板の歪を除去し、結晶を再結晶させることで、得られるFe系皮膜付き冷延鋼板に所定の引張強さを付与できる。
焼鈍処理の条件は、一般的な条件でよく、特に限定されないが、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板に対して、下記焼鈍雰囲気中にて、下記焼鈍温度で、下記焼鈍時間の加熱を施すことが好ましい。
焼鈍雰囲気(焼鈍処理を実施する際の雰囲気)は、水素を含有する還元性雰囲気が好ましい。焼鈍雰囲気中の水素は、Fe系皮膜の表面について、酸化を抑制し、活性化する。
焼鈍雰囲気の水素濃度は、1.0体積%以上が好ましく、2.0体積%以上がより好ましい。これにより、Fe系皮膜の表面の酸化を好適に防いで、めっき外観がより優れる。
焼鈍雰囲気の水素濃度は、上限は特に限定されないが、コストの観点から、30.0体積%以下が好ましく、20.0体積%以下がより好ましい。
Fe系皮膜の表面の酸化を好適に防ぎ、めっき外観がより優れるという理由から、焼鈍雰囲気の露点は、+30℃以下が好ましく、+10℃以下がより好ましい。
一方、低すぎる露点は工業的に実現が困難であるため、焼鈍雰囲気の露点は、-80℃以上が好ましく、-50℃以上がより好ましい。
焼鈍温度は、650℃以上が好ましく、700℃以上がより好ましい。これにより、下地鋼板の組織の再結晶が好適に進み、より高強度のFe系皮膜付き冷延鋼板を製造できる。また、Fe系皮膜上の自然酸化膜が好適に還元されて、めっき外観がより優れる。
焼鈍温度は、900℃以下が好ましく、850℃以下がより好ましい。これにより、SiおよびMnの拡散速度の増加を好適に防ぎ、Fe系皮膜の表面にSiおよびMnが拡散することを好適に防ぐことができ、めっき外観がより優れる。更に、Fe系皮膜にSiが拡散することを防ぎ、合金化温度の高温化を防止でき、また、焼鈍炉の炉体ダメージを防止できる。
焼鈍時間は、30秒以上が好ましく、50秒以上がより好ましい。これにより、Fe系皮膜上の自然酸化膜が好適に除去されて、めっき外観がより優れる。
焼鈍時間の上限は特に限定されないが、長時間化する場合には焼鈍炉の炉長が長くなり生産性が低下する。このため、生産性を良好にする観点から、焼鈍時間は、600秒以下が好ましく、300秒以下がより好ましい。
焼鈍処理によって得られたFe系皮膜付き冷延鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施して、溶融亜鉛めっき鋼板を得てもよい。
溶融亜鉛めっき処理は、Fe系皮膜付き冷延鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、溶融亜鉛めっき層を形成する処理である。
一方、溶融亜鉛めっき浴の蒸発を好適に防止して、気化したZnが炉内に付着することを好適に防止できるという理由から、溶融亜鉛めっき浴の浴温は、550℃以下が好ましく、520℃以下がより好ましい。
一方、溶融亜鉛めっき浴中のAlが浴表面で酸化膜を形成することを好適に防ぎ、これにより、めっき外観がより優れるという理由から、溶融亜鉛めっき浴の浴中Al濃度は、0.30質量%以下が好ましく、0.25質量%以下がより好ましい。
溶融亜鉛めっき処理によって得られた溶融亜鉛めっき鋼板に、合金化処理を施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得てもよい。
合金化処理の条件は、特に限定されないが、合金化速度を上げて生産性を向上できるという理由から、合金化温度は、460℃以上が好ましく、470℃以上がより好ましい。
一方、Γ相の形成を防ぎ、めっき外観がより優れるという理由から、合金化温度は、560℃以下が好ましく、530℃以下がより好ましい。
下記表1に示す元素を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法によってスラブを得た。なお、下記表1中の「-」は、不可避的不純物レベルの含有量を示す。また、下記表1中の下線は、本発明の範囲外であることを示す(これは、後述する表2~表4も同様である)。
得られたスラブに熱間圧延を施し、熱延鋼板を得た。次いで、熱延鋼板に酸洗を施して黒皮スケールを除去し、その後、冷間圧延を施し、板厚1.4mmの下地鋼板を得た。
得られた下地鋼板に対して、アルカリ液中での電解脱脂および硫酸中での酸洗を施し、次いで、Fe系電気めっき浴(硫酸鉄めっき浴)を用いて、以下に示す条件で、Fe系電気めっき処理を実施した。これにより、下地鋼板の両面に、Fe系皮膜を形成した。形成したFe系皮膜の付着量(単位:g/m2)を、下記表2~表4に示す。Fe系皮膜の付着量は、通電時間を調整することにより制御した。
Fe系電気めっき浴の浴温:50℃
Fe系電気めっき浴のpH:2.0
Fe系電気めっき浴のFe2+イオン含有量:1.5mol/L
電流密度:45A/dm2
電極(陽極):酸化イリジウム電極
残りの例においては、通常の洗浄をした。すなわち、水洗し、その後、乾燥した。この場合、下記表2~表4の「洗浄」の欄には「通常」を記載した。
次いで、Fe系皮膜が形成された下地鋼板を、アルカリ性水溶液に浸漬することにより接触させた。用いたアルカリ性水溶液中の「P含有イオン」の「種類」および「含有量」ならびに「接触時間」を下記表2に示す。なお、「P含有イオン」の「種類」としては、PO4 3-の場合は「リン酸」、P2O7 4-の場合は「ピロリン酸」、P3O9 5-の場合は「トリリン酸」を記載した。用いたアルカリ性水溶液のpHは、いずれも、8以上であった。
その後、水洗および乾燥を実施した。こうして、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板を得た。
得られたFe系皮膜付き素材冷延鋼板の「P付着量」を下記表2~表4に示す。
アルカリ性水溶液との接触を実施しなかった場合には、下記表2~表4の該当する欄に「-」を記載した。
得られたFe系皮膜付き素材冷延鋼板について、以下の試験を実施して、一次防錆性を評価した。評価結果を下記表2~表4に示す。
Fe系皮膜付き素材冷延鋼板を、50mm×50mmのサイズにせん断し、無塗油の状態で、室内に立てかけて10日間放置した。放置後、赤錆が発生した面積の割合(以下、「赤錆発生面積率」という)を求めた。
赤錆発生面積率が5%未満であった場合は「◎」を、赤錆発生面積率が5%以上20%未満であった場合は「○」を、赤錆発生面積率が20%以上50%未満であった場合は「△」を、赤錆発生面積率が50%以上であった場合は「×」を下記表2~表4に記載した。実用上、「◎」または「○」が好ましい。
より詳細には、上記試験後のFe系皮膜付き素材冷延鋼板を、露点-35℃、水素濃度15体積%(残部は窒素)の還元性雰囲気中にて、800℃で100秒間加熱した。
こうして、Fe系皮膜付き冷延鋼板を得た。
焼鈍処理後、残りの一部においては、得られたFe系皮膜付き冷延鋼板の両面に、更に、溶融亜鉛めっき処理を施して溶融亜鉛めっき鋼板とし、次いで、合金化温度480℃で合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした。
溶融亜鉛めっき鋼板の製造には、浴温460℃、浴中Al濃度0.20質量%の溶融亜鉛めっき浴を用いた。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造には、浴温460℃、浴中Al濃度0.14質量%の溶融亜鉛めっき浴を用いた。
溶融亜鉛めっき層の下地鋼板の片面あたりの付着量は、45~55g/m2とした。
焼鈍処理後、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理の各処理を実施した場合は、下記表2~表4の該当する欄に「○」を記載し、実施しなかった場合は「-」を記載した。
得られた溶融亜鉛めっき鋼板(または合金化溶融亜鉛めっき鋼板)について、溶融亜鉛めっき層(または合金化溶融亜鉛めっき層)の外観を目視で観察した。不めっきが無かった場合は「◎」を、不めっきがわずかに確認されたが概ね良好であった場合を「〇」を、不めっきが多く確認された場合は「△」を、不めっきが非常に多く確認された場合は「×」を下記表2~表4に記載した。
上記表2~表4に示す結果から明らかなように、鋼種A~Lのいずれかの下地鋼板を用い、かつ、P付着量が0.2mg/m2以上である発明例は、一次防錆性またはめっき外観に優れていた。
これに対して、鋼種A~Lではない、または、P付着量が0.2mg/m2以上ではない比較例は、一次防錆性およびめっき外観のどちらも不十分であった。
Claims (10)
- 質量%で、
C:0.80%以下、
Si:0.10%以上3.00%以下、
Mn:1.50%以上3.50%以下、
P:0.100%以下、
S:0.0300%以下および
Al:0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する下地鋼板と、
前記下地鋼板の少なくとも片面に配置されたFe系皮膜、および、前記Fe系皮膜の表面に付着したP含有物質を有するP付着Fe系皮膜と、を有し、
前記P含有物質のP換算の付着量が、0.2mg/m2以上であり、
前記Fe系皮膜は、純Feのめっき層、または、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、VおよびCoからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合計で10質量%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する合金めっき層である、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板。 - 前記Fe系皮膜の前記下地鋼板の片面あたりの付着量が、1.0g/m2以上である、請求項1に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板。
- 前記成分組成が、更に、質量%で、
N:0.0100%以下、
B:0.0050%以下、
Ti:0.200%以下、
Cr:1.000%以下、
Mo:1.000%以下、
Cu:1.000%以下、
Ni:1.000%以下、
Nb:0.200%以下、
V:0.500%以下、
Sb:0.200%以下、
Ta:0.100%以下、
W:0.500%以下、
Zr:0.1000%以下、
Sn:0.200%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下および
REM:0.0050%以下からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する、請求項1または2に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板。 - 質量%で、C:0.80%以下、Si:0.10%以上3.00%以下、Mn:1.50%以上3.50%以下、P:0.100%以下、S:0.0300%以下およびAl:0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する下地鋼板に、Fe系電気めっき処理を施して、前記下地鋼板の少なくとも片面にFe系皮膜を形成し、
前記Fe系皮膜の表面とアルカリ性水溶液とを0.5秒以上接触させ、その後、水洗および乾燥を施し、
前記アルカリ性水溶液は、P含有イオンを含有し、
前記アルカリ性水溶液における前記P含有イオンの含有量が、P換算で、0.01g/L以上であり、
前記Fe系皮膜は、純Feのめっき層、または、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、VおよびCoからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合計で10質量%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する合金めっき層である、Fe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。 - 前記アルカリ性水溶液は、リン酸塩、ピロリン酸塩およびトリリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン化合物を含有する、請求項4に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
- 前記アルカリ性水溶液のpHが8以上である、請求項4または5に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。
- 前記成分組成が、更に、質量%で、
N:0.0100%以下、
B:0.0050%以下、
Ti:0.200%以下、
Cr:1.000%以下、
Mo:1.000%以下、
Cu:1.000%以下、
Ni:1.000%以下、
Nb:0.200%以下、
V:0.500%以下、
Sb:0.200%以下、
Ta:0.100%以下、
W:0.500%以下、
Zr:0.1000%以下、
Sn:0.200%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下および
REM:0.0050%以下からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する、請求項4または5に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板の製造方法。 - 請求項1または2に記載のFe系皮膜付き素材冷延鋼板に焼鈍処理を施して、Fe系皮膜付き冷延鋼板を得る、Fe系皮膜付き冷延鋼板の製造方法。
- 請求項8に記載の方法によって得られたFe系皮膜付き冷延鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施して、溶融亜鉛めっき鋼板を得る、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項9に記載の方法によって得られた溶融亜鉛めっき鋼板に、合金化処理を施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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