高熱伝導性鋼板
【課題】高い熱伝導性を発揮し、熱源が局部的に接するような電子機器部品の素材として有用な高熱伝導性鋼板を提供すること。
【解決手段】熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、素地鋼板は、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、前記素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、式（１）を満足することに要旨を有する高熱伝導性鋼板。
【解決手段】熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、素地鋼板は、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、前記素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、式（１）を満足することに要旨を有する高熱伝導性鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性に優れた鋼板に関するものであり、特に、熱源が当該鋼板に対して局部的に接しており、高い熱伝導性が要求される電子機器部品の素材として好適に用いられる高熱伝導性鋼板に関するものである。この様な電子機器部品としては、代表的に電気機器部品や光学機器部品が挙げられる。具体的にはヒートシンク、プラズマディスプレイテレビのバックシャーシ、熱源を内蔵する電子機器部品や複写機の光源カバーなどの光学機器部品、これらを収納する金属製筺体（ケーシング）等が挙げられる。
【０００２】
以下では、電子機器部品類を中心に説明するが、本発明はこの用途に限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００３】
電子機器は小型化、コストダウンが進んでおり、部品数の節減に伴って各種部品形状が複雑化している。このため、素材となる鋼板の成形性を改善して部品形状の複雑化に対処することが求められている。また一次加工時に圧縮変形を受けた部分がその後の二次加工により脆性破壊（二次加工脆性）を生じることがあるため、成形性と耐二次加工脆性に優れた鋼板が求められており、低炭素Ａｌキルド鋼など各種鋼板が提案されている。しかしながら従来から提案されている鋼板は、電子機器などで重要なテーマとなっている熱対策に対しては配慮がなされていないばかりか、示唆すらされていない。
【０００４】
近年、電子機器は小型化、高機能化のため、電子機器部品の高出力化や高密度実装が行われている。そのため電子機器の発熱量は増加傾向にあるが、電子機器は長時間にわたって高温環境下に曝されると、本来の機能を発揮できなくなる。
【０００５】
ＩＣチップや回路基板を内蔵する電子機器では、これら部品から発生する熱によって部品に局部的な高温箇所が生じたり、筐体内の温度が上昇するという問題がある。例えば液晶テレビやプラズマディスプレイテレビ（ＰＤＰ−ＴＶ）は薄型化が進む中で、熱問題が深刻化している。特にＰＤＰ−ＴＶでは、バックシャーシの熱伝導率が低いとプラズマ放電により発生した熱によってパネル内の温度が高くなると共に、温度勾配が生じて発光面の色ムラやガラス基板に割れが生じるなどの不具合が生じる原因となる。
【０００６】
こうした状況の下で、電気機器メーカー各社は、製品の動作中の温度を１℃下げるのに多大な努力を行い、高価な熱対策部品を使用しているのが現状であり、電子機器の熱問題の解決は重要なテーマとなっている。
【０００７】
従来の熱対策としては、熱伝導率の高いアルミ製ヒートシンクや放熱シートなどの熱対策部材を介して筐体に熱伝導を促す処置等が施されている。例えば、ＰＤＰ−ＴＶのバックシャーシは、熱源であるプラズマ素子とガラスパネルを介して局部的に接している部品であり、この様に熱源と接している熱対策部品では、熱伝導性材料として現状では、熱伝導性に優れたアルミニウムを素材としたものが広く用いられている。
【０００８】
一方、ＰＤＰ−ＴＶ等の薄型ＴＶ市場では、コスト競争も激化しており、高価なアルミニウム部品から安価な鋼材部品に代えることができれば製品の大幅なコストダウンが可能となる。また熱対策部品の使用は設計自由度を低下させることから、その使用量を減らすことができれば、設計の自由度が向上するだけでなく、部品点数減少による低コスト化も図ることができる。
【０００９】
しかしながら、アルミニウム部品の方が鋼材部品よりも熱伝導率が高いため、単純にどの様な鋼板でも良いという訳ではない。即ち、鋼材部品に代替するためには、従来の鋼板より少しでも熱源温度を低くできる性能が求められることになる。
【００１０】
これまでにも、電子機器部品に用いられる鋼材部品について、様々提案されている。例えば、特許文献１には、優れた耐食性または放熱性を有する安価なプラズマディスプレイ固定板に関する技術について提案されている。この技術は、連続鋳造鋼からなる鋼片を高圧下率で熱間圧延した後に急冷し、フェライト中にマルテンサイトが分散してなる組織の熱延板とし、次いでこの熱延板を一次冷間圧延した後焼鈍し、更に二次冷間圧延した鋼板に、Ｚｎめっきを施し、その上に耐食性あるいは放熱性を向上させる化成処理層を形成するものである。しかしながら、この技術では原板（素地鋼板）の熱伝導率を向上させることについては何ら考慮されておらず、十分な効果が得られていない。
【００１１】
一方、特許文献２には、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜１００Ｗ／ｍ・Ｋのシャーシを備えるプラズマディスプレイ装置用シャーシ組立体に関して提案されている。また、この技術では、熱伝導率の高い方が、熱放出能力において有利であることも開示されている。しかしながらこの技術は、気温が降下することに起因して生じる放電遅延現象を減少させるという観点からなされたものであって、十分な効果が発揮されているとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−３０７２６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、高い熱伝導性を発揮し、熱源が局部的に接するような電子機器部品の素材として有用な高熱伝導性鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成し得た本発明の高熱伝導性鋼板とは、熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、素地鋼板は、Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）（「質量％」の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、該素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、下記式（１）を満足する点に要旨を有するものである。
７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５・・・（１）
（式中［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
【００１５】
更に、他の元素として、Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有することも好ましい実施態様である。
【００１６】
本発明の高熱伝導性鋼板は、電子機器部品に用いられるものとして有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、素地鋼板の化学成分組成を適切に規定すると共に、素地鋼板表面（両面）に形成する純亜鉛めっきの付着量を適切に制御することによって、高い熱伝導性を発揮し、熱源が局部的に接するような電子機器部品の素材として有用な高熱伝導性鋼板が実現できた。本発明の鋼板は、後記する図１及び図２の装置を用いて熱伝導性を評価したとき、熱伝導率が６８．５Ｗ／ｍ・ｋ以上の高い熱伝導性を発揮できる。
【００１８】
本発明の高熱伝導性鋼板は、電子機器部品に用いられるものとして有効であり、特に、ＰＤＰ−ＴＶのバックシャーシでは、使用される面積が広いため有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】熱伝導性を評価するための実験装置の構成を説明するための概略説明図である。
【図２】熱伝導性を評価するための実験条件の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、高い熱伝導性を発揮するめっき鋼板を実現するべく、様々な角度から検討した。そして、まずめっきの下地となる素地鋼板の成分の種類と熱伝導率の関係を調査した結果、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、ｓｏｌ−Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ等の成分は、鋼板の熱伝導率に影響を及ぼすことが判明した。更に上記素地鋼板の表面（両面）に純亜鉛めっき被膜（以下、単に「亜鉛めっき」と略記する場合がある。）の付着量も熱伝導率に影響を及ぼしており、当該付着量も併せて制御することによって、熱伝導性能を一層向上でき、このようなめっき鋼板は、上記目的に適う高熱伝導性鋼板になり得ることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明で規定する各要件について説明する。
【００２１】
（素地鋼板の化学成分組成）
本発明で用いる素地鋼板は、その化学成分組成を適切に規定すると共に、後記する式（１）を満足するように制御することが必要である。これら各成分の限定理由は、以下の通りである。
【００２２】
［Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）］
Ｃは、鋼板（素地鋼板）の熱伝導率に大きな悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｃ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｃは０．０３％以下とする必要がある。好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１％以下である。その一方で、Ｃは薄鋼板としたときの強度を確保する上で有用な元素である。強度が不足した鋼板では、例えばバックシャーシのような大型の電子機器部品として用いる場合、構造を支持したり、鋼板の平坦度を確保することが難しくなる。そこで他の元素との組み合わせによって、必要な強度を確保する必要があるが、強度を低下させることなく使用できる範囲のＣ含有量の下限として、０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００１５％以上、更に好ましくは０．００２０％以上である。
【００２３】
［Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）］
Ｓｉは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｓｉ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｓｉは０．１％以下とする必要がある。好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０３％以下である。一方、Ｓｉは固溶強化元素として作用し、薄鋼板の強度を確保するのに作用する元素でもある。したがって鋼板の強度を確保するためには、Ｓｉは好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上、更に好ましくは０．００３％以上である。
【００２４】
［Ｍｎ：０．０５〜０．９０％］
Ｍｎは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｍｎ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｍｎは０．９０％以下とする必要がある。好ましくは、０．５０％以下、より好ましくは０．３０％以下である。一方、Ｍｎは焼入れ性の向上に作用する元素でもある。従って、鋼板の強度を確保するためには、Ｍｎは０．０５％以上含有させることが必要である。好ましくは０．０８％以上、より好ましくは０．１０％以上である。
【００２５】
［ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％］
ｓｏｌ−Ａｌは、鋼板の熱伝導率に大きな悪影響を及ぼす元素の一つである。熱伝導率を良好に維持するため、ｓｏｌ−Ａｌは０．１０％以下とする必要がある。好ましくは０．０７％以下、より好ましくは０．０６％以下である。しかしながら、ｓｏｌ−Ａｌは脱酸元素として作用する元素である。脱酸素作用を有効に発揮させるには、ｓｏｌ−Ａｌの含有量は０．０１％以上とする必要がある。好ましくは０．０１５％以上、より好ましくは０．０２０％以上である。
【００２６】
［Ｔｉ：０．０１〜０．１０％］
Ｔｉは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与する元素の一つである。Ｔｉは、Ｃとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させ、またＮと窒化物を形成して熱伝導率向上に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるためには０．０１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０２％以上、より好ましくは０．０３％以上である。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、鋼板の強度を劣化させるので、その上限は０．１０％とする。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０７％であり、より好ましい上限は０．０６％である。
【００２７】
［Ｎｂ：０．００１〜０．１０％］
Ｎｂは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与する元素の一つである。Ｎｂは、Ｃとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させ、またＮと窒化物を形成して熱伝導率向上に寄与する元素である。またＮｂは、鋼板の延性を向上させる作用も有する。こうした効果を発揮させるためには０．００１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．００５％以上である。一方で、Ｎｂ添加量が過剰になると、鋼板の強度を劣化させるので、その上限は０．１０％以下、好ましくは０．０２０％以下である。
【００２８】
［Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）］
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与すると共に、焼き入れ性を向上させる元素である。鋼板の強度や加工性に影響を及ぼさない範囲で、熱伝導特性を改善させるため、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．０１％以上（単独添加量）添加するのが好ましい。これらの元素は単独、或いは２種以上を併用してもよい。但し、これらの元素の含有量が過剰になると鋼板の強度や加工性に悪影響を及ぼすだけでなく、めっき性も悪くなるため、各々０．１％以下とする。Ｃｒの好ましい上限は０．０８％、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕの好ましい上限はいずれも０．０５％である。
【００２９】
素地鋼板の基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物として、代表的なものとしては、Ｓ、Ｐ、Ｎ等が挙げられるが、これらの不可避的不純物は下記のように調整することが好ましい。
【００３０】
［Ｓ：０．０４％以下（０％を含む）］
Ｓは不可避的不純物であるが、Ｍｎと結合して鋼板の延性を劣化させるため、少ないほど好ましく、こうした観点から０．０４％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０２％以下であり、更に好ましくは０．０１％以下である。また、この範囲であれば、鋼板の熱伝導率には悪影響を及ぼすこともない。
【００３１】
［Ｐ：０．０５％以下（０％を含む）］
Ｐは不可避的不純物であるが、粒界偏析による粒界破壊を助長させるので、その含有量はできるだけ少ない方が望ましい。こうした観点から、Ｐ含有量は０．０５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０４％以下であり、更に好ましくは０．０２５％以下である。また、この範囲であれば、鋼板の熱伝導率には悪影響を及ぼすこともない。
【００３２】
［Ｎ：０．０１％以下（０％を含まない）］
Ｎは不可避的不純物である。Ｎは、粗大な介在物（ＴｉＮなど）を形成し、鋼板の靭性を劣化させる元素であるため、できるだけ低減することが望ましい。こうした観点から、Ｎ含有量は、０．０１％以下とするのが良い。より好ましくは０．００８％以下であり、更に好ましくは０．００４％以下である。また、この範囲であれば、熱伝導率には悪影響を及ぼさない。
【００３３】
本発明では更に以下の元素を添加してもよい。
【００３４】
［Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）］
Ｂは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｂ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｂは０．０１０％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．００２０％以下である。一方、Ｂは鋼板の耐二次加工脆性向上に有効な元素である。鋼板の二次加工脆性を改善するには、０．０００５％以上添加することが好ましく、より好ましくは０．００１０％以上である。
【００３５】
［式（１）：７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５］
（式中、［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
上記のように、Ｃ、Ｍｎ、ｓｏｌ−Ａｌ、Ｂは鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素であり、一方、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｘ（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏよりなる群から選択される少なくとも１種）は鋼板の熱伝導率を向上させる元素である。Ｙ（鋼板両面の純亜鉛めっき付着量）も後述するように熱伝導率を向上させる因子である。そこで本発明では、これらの量を適正に制御することによって、鋼板の強度や加工性といった鋼板に要求される基本的な特性を確保しつつ、熱伝導率を向上させている。特に本発明では熱伝導率に影響を与える要件としてＣ、Ｍｎ等の基本元素や、Ｂの選択元素の含有量を制御するだけでなく、亜鉛めっき付着量も考慮している点に特徴を有する。
【００３６】
上記式（１）の値が６８．５以上となるように各元素の含有量やめっき付着量（Ｙ）を制御することによって、高い熱伝導率が得られる。式（１）の値は好ましくは６９．０以上、より好ましくは７０．０以上である。
【００３７】
（亜鉛めっき）
本発明の高熱伝導性鋼板は、素地鋼板の両面に純亜鉛めっき被膜を形成したものであるが、この亜鉛めっきの付着量（目付け量）は、熱伝導率を向上させるという観点から、できるだけ多くする必要がある。亜鉛めっき付着量は、片面当り１０ｇ／ｍ2以上とする必要がある。好ましくは１５ｇ／ｍ2以上、より好ましくは２０ｇ／ｍ2以上である。但し、亜鉛めっき付着量が過剰になると、表面外観が極めて悪化するため、亜鉛めっき付着量の上限値は２００ｇ／ｍ2とすることが好ましい。より好ましくは１８０ｇ／ｍ2以下、更に好ましくは１５０ｇ／ｍ2以下である。
【００３８】
もっとも、鋼板両面に同量のめっきを付着させることは必ずしも必要ではなく、少なくとも片面あたりのめっき付着量が上記要件を満足していればよい。亜鉛めっきの付着量はＩＣＰ発光分析装置を用いて測定する。
【００３９】
めっき方法については特に限定されず、電気亜鉛めっき（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき（ＧＩ）など各種公知のめっき処理を採用できる。
【００４０】
本発明における純亜鉛めっきとは、Ｚｎ純度９６％以上を意味し、上記要件を満足する限り、亜鉛めっき被膜に不可避的に混入し得る不純物も含まれ得る。例えば微量のＡｌが含まれていてもよく、Ｚｎ−０．２％Ａｌなどでもよい。上記本発明の素地鋼板に上記付着量の亜鉛めっきを施した場合、各種合金成分（Ｓｉ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、希土類元素など）を含む亜鉛合金めっきと比べて熱伝導率が向上する。
【００４１】
なお、本発明の高熱伝導性鋼板は、素地鋼板の両面に純亜鉛めっきが施されたものであり、めっき層の上には更なる樹脂被膜等を有していないものである。そして本発明では上記構成を採用することによって、高い熱伝導性が発揮される。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
鋼板の成分が下記表１のＮｏ．１〜１９に示す組成（残部：鉄及び不可避的不純物、単位は質量％である）となるように化学成分組成について調整したスラブを１２００℃で熱間圧延、９００℃で仕上げ圧延を行い、６００℃で巻き取りを行った後、得られた熱延鋼板を酸洗し、圧下率が４５％になるように冷間圧延して、板厚：０．８ｍｍの薄鋼板を得た。各成分の分析については、Ｃ、Ｓについては燃焼−赤外線吸収法、Ｎについては不活性ガス融解−熱伝導度法、その他の成分については誘導結合プラズマ発光分光分析法によった。
【００４４】
得られた各薄鋼板の両面に下記条件の電気亜鉛めっき処理（鋼種：ＥＧ）又は溶融亜鉛めっき処理（鋼種：ＧＩ）を施して試験片を作製した（表中、鋼種で記載）。めっき付着量は片面をシールした５０ｃｍ角のサンプルを、希釈した塩酸で亜鉛めっき層を溶解し、溶解した液をＩＣＰ発光分析装置（島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０）で分析した。
【００４５】
なお、Ｎｏ．４、５には亜鉛めっき処理を施していない（薄鋼板まま：ＣＲ）。
【００４６】
［電気亜鉛めっき（ＥＧ）処理（工程）］
（１）アルカリ水溶液浸漬脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒
（２）アルカリ水溶液電解脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒、１０〜３０Ａ／ｄｍ2
（３）水洗
（４）酸洗 ：３〜７質量％硫酸水溶液、４０℃、２秒
（５）水洗
（６）電気亜鉛めっき ：下記［電気亜鉛めっき条件］の通り
（７）水洗
（８）乾燥
【００４７】
［電気亜鉛めっき条件］
めっきセル ：横型めっきセル
亜鉛めっき浴組成：ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ３００〜４００ｇ／Ｌ
Ｎａ2ＳＯ4 ５０〜１００ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4 ２５〜３５ｇ／Ｌ
電流密度：５０〜２００Ａ／ｄｍ2
めっき浴温度：６０℃
めっき浴流速：１〜２ｍ／秒
電極（陽極）：ＩｒＯ2合金電極
亜鉛めっき付着量 ：１５〜２８ｇ／ｍ2（片面当たり）
【００４８】
［溶融亜鉛めっき（ＧＩ）処理（工程）］
上記冷延鋼板を、酸洗工程を通すことなく、還元性ガス雰囲気中での加熱による還元、めっき浴浸漬、ガスワイピングする装置を使用し、溶融亜鉛めっきを施した（上記（１）〜（３）、（５）は同じ）。
【００４９】
［溶融亜鉛めっき条件］
還元温度：７８０℃〜８６０℃
還元時間：１０〜８０秒
めっき浴組成：Ｚｎ−０．２％Ａｌ
めっき浴温度：４５５〜４６５℃
亜鉛付着量：５８〜１５０ｇ／ｍ2（片面当たり）
【００５０】
［熱伝導率の評価］
得られた各鋼板について、レーザーフラッシュ法によって熱伝導率を測定した。この方法の概要は次の通りである。
【００５１】
（レーザーフラッシュ法）
測定装置：レーザーフラッシュ法熱定数測定装置 「ＴＣ−７０００アルバック 理工株式会社製」
【００５２】
まず下記の方法によって各鋼板の熱拡散率を測定する。
【００５３】
（熱拡散率の測定）
（１）２５ｍｍ角の試料（鋼板）を作製し、その表裏面をカーボンスプレーによって黒化する。
（２）試料の黒化した面に赤外線レーザー光を瞬間的に照射し、裏面の温度変化を熱電対または赤外線検出器を用いて測定する。
（３）得られた時間−温度上昇曲線から熱拡散率を求める。
（４）レーザー光照射点と温度検出点との距離（即ち、各鋼板の厚さに相当）をＬ（ｍｍ）、試料裏面での最高到達温度の１／２の温度に到達するまでの時間をｔ1/2(ｓｅｃ)とすると、熱拡散率α（ｍ2／ｓｅｃ）は下記の式で示される（このような測定方法をハーフタイム法と呼ぶ）。
熱拡散率α＝１．３７（Ｌ／π）2・１／ｔ1/2 ［ｍ2／ｓｅｃ］
【００５４】
次に、下記の方法によって各鋼板の比熱を測定する。
【００５５】
（比熱の測定）
試料にレーザー光を瞬間的に照射したときに、試料に吸収された熱量をＱ（Ｊ／ｃｍ2）、試料の質量をＭ（ｇ）、温度上昇量をΔＴ（Ｋ）とすると、比熱Ｃp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））は以下の式で示される。なお、各試料の質量は５０〜６０ｇであり、示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ製 ＤＳＣ２２０Ｃ）を用いて室温、アルゴン雰囲気下における比熱を測定した。
比熱Ｃp＝Ｑ／（Ｍ・ΔＴ） ［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
【００５６】
（密度の測定）
２５ｍｍ角の試料を作製し、該試料を用いて室温で水中置換法により密度ρ（ｇ／ｃｍ3）を測定した。
【００５７】
上記によって得られた熱拡散率α（ｍ2／ｓｅｃ）および比熱Ｃp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））、密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に基づいて、下記の方法によって各鋼板の熱伝導率を測定した。
【００５８】
（熱伝導率の測定）
熱拡散率をα（ｍ2／ｓｅｃ）、比熱をＣp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））、密度をρ（ｇ／ｃｍ3）とすると、熱伝導率η［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は以下の式で示される。密度ρはアルキメデス法によって測定した値を採用した。
熱伝導率η＝Ｃp・α・ρ ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
【００５９】
［熱伝導シミュレーション］
図１に示すような軸対称２次元モデルを用い、長さ１００ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの鋼板を設定し、熱伝導性を熱伝導シミュレーションによって評価した。
【００６０】
鋼板は均一な熱伝導率を有すると仮定し、上記レーザーフラッシュ法による測定値を採用した。鋼板の中心とヒーターの中心が接触するようにヒーター（縦３０ｍｍ×幅５ｍｍ：発熱量６０Ｗ：熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を設定した。この際、鋼板と接触しないヒーターの他の部分は断熱とし、ヒーターから鋼板側へ全ての熱が移動する設定とした。また鋼板側面（厚み側）を断熱とし、ヒーターからの受熱は、ヒーター設置面と反対面（ヒーター設置面と板対面）双方に移動することとした。また鋼板内部の伝熱経路は、鋼板の中心から垂直方向の軸を介してヒーター設置面から反対面に至る任意の直線とした。外部環境として鋼板の中心から半径１０００ｍｍの空間を設定した（図２）。雰囲気（空気）温度を３５℃、外部境界の放射率を０．０１に設定し、鋼板と雰囲気の熱伝達、鋼板と外部境界の放射、空間内の流動も計算に含めた。鋼板の温度評価は、次の部分の温度とした。
発熱体温度（Ｔ０）：ヒーターと鋼板の接触面の中心温度
面内最高温度（Ｔｍａｘ）：鋼板の反対面の中心温度
最低温度（Ｔｍｉｎ）：鋼板の反対面の周辺端部（角部）温度
面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）：面内最高温度（Ｔｍａｘ）から最低温度（Ｔｍｉｎ）を引いた値
尚、計算には汎用流体解析コードＦＬＵＥＮＴ６．３（ＡＮＳＹＳ社）を用いて、乱流モデルはＫ−ωＳＳＴモデル、放射はＤ０モデルを採用した。
【００６１】
（発熱体温度（Ｔ０）の評価基準）
Ｎｏ．２１（アルミ板：熱伝導率１２０．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のシミュレーション値（Ｔ０＝９４．５℃）と、Ｎｏ．２０（電気亜鉛めっき鋼板：熱伝導率５０．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のシミュレーション値（Ｔ０＝９７．９℃）の中間値９６．２℃（［９４．５℃＋９７．９℃］／２）を基準値として、鋼板の発熱体温度（Ｔ０）が中間値（９６．２℃）以下の場合を合格とし（○：Ｔ０≦９６．２℃）、中間値を超える場合を不合格（×：Ｔ０＞９６．２℃）と評価した。
【００６２】
（面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）の評価基準）
Ｎｏ．２１のシミュレーション値（Ｔｄｉｆｆ＝１４．６℃）と、Ｎｏ．２０のシミュレーション値（Ｔｄｉｆｆ＝２１．９℃）の中間値１８．３℃を基準値として、試験片の面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）が１８．３＋０．５℃未満の場合を合格とし（○：Ｔｄｉｆｆ＜１８．３＋０．５℃）、更に１８．３℃以下の場合を特に優れているとした（◎：Ｔｄｉｆｆ≦１８．３℃）。また面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）が１８．３＋０．５℃以上の場合を不合格（×：Ｔｄｉｆｆ≧１８．３＋０．５℃）と評価した。結果を表２に示す。なお、表２中、Ｎｏ．２０（ＥＧ）とＮｏ．２１（Ａｌ）は、熱伝導シミュレーション用の数値としてＥＧとＡｌの熱伝導率の値を設定した参考例であり、具体的な材料の実験値ではない。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
この結果から、次のように考察できる。
【００６６】
まず、Ｎｏ．１、２、６〜８、１０、１２〜１９は鋼板の化学成分組成、及び式（１）を満足すると共に、更に所定量の純亜鉛めっきを付着させた本発明で規定する鋼板である。これらの鋼板および亜鉛めっき被膜の両方が高熱伝導化されているため、発熱体温度及び面内温度差に優れており、良好な熱伝導性が発揮されていることが分かる。
【００６７】
Ｎｏ．３は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．３は熱伝導率が低いため、面内温度差も劣っていた。
【００６８】
Ｎｏ．４は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が、Ｎｏ．５は素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、純亜鉛めっきを付着せず、また（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．４、５は熱伝導率が達成されておらず、しかも純亜鉛めっきを付着させていないため、発熱体温度（Ｔ０）が高くなっており（Ｎｏ．５）、鋼板の熱伝導性が良好でないことが分かる。また面内温度差も劣っており（Ｎｏ．４、５）、熱伝導性が良好でないことがわかる。
【００６９】
Ｎｏ．９は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．９は、面内温度差が劣っており、熱伝導性が良好でないことが分かる。
【００７０】
Ｎｏ．１１は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものである。このＮｏ．１１は熱伝導性に影響を与えるＣ含有量が多く、またＴｉ含有量が少ないため、熱伝導率が低く、面内温度差も劣っていた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性に優れた鋼板に関するものであり、特に、熱源が当該鋼板に対して局部的に接しており、高い熱伝導性が要求される電子機器部品の素材として好適に用いられる高熱伝導性鋼板に関するものである。この様な電子機器部品としては、代表的に電気機器部品や光学機器部品が挙げられる。具体的にはヒートシンク、プラズマディスプレイテレビのバックシャーシ、熱源を内蔵する電子機器部品や複写機の光源カバーなどの光学機器部品、これらを収納する金属製筺体（ケーシング）等が挙げられる。
【０００２】
以下では、電子機器部品類を中心に説明するが、本発明はこの用途に限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００３】
電子機器は小型化、コストダウンが進んでおり、部品数の節減に伴って各種部品形状が複雑化している。このため、素材となる鋼板の成形性を改善して部品形状の複雑化に対処することが求められている。また一次加工時に圧縮変形を受けた部分がその後の二次加工により脆性破壊（二次加工脆性）を生じることがあるため、成形性と耐二次加工脆性に優れた鋼板が求められており、低炭素Ａｌキルド鋼など各種鋼板が提案されている。しかしながら従来から提案されている鋼板は、電子機器などで重要なテーマとなっている熱対策に対しては配慮がなされていないばかりか、示唆すらされていない。
【０００４】
近年、電子機器は小型化、高機能化のため、電子機器部品の高出力化や高密度実装が行われている。そのため電子機器の発熱量は増加傾向にあるが、電子機器は長時間にわたって高温環境下に曝されると、本来の機能を発揮できなくなる。
【０００５】
ＩＣチップや回路基板を内蔵する電子機器では、これら部品から発生する熱によって部品に局部的な高温箇所が生じたり、筐体内の温度が上昇するという問題がある。例えば液晶テレビやプラズマディスプレイテレビ（ＰＤＰ−ＴＶ）は薄型化が進む中で、熱問題が深刻化している。特にＰＤＰ−ＴＶでは、バックシャーシの熱伝導率が低いとプラズマ放電により発生した熱によってパネル内の温度が高くなると共に、温度勾配が生じて発光面の色ムラやガラス基板に割れが生じるなどの不具合が生じる原因となる。
【０００６】
こうした状況の下で、電気機器メーカー各社は、製品の動作中の温度を１℃下げるのに多大な努力を行い、高価な熱対策部品を使用しているのが現状であり、電子機器の熱問題の解決は重要なテーマとなっている。
【０００７】
従来の熱対策としては、熱伝導率の高いアルミ製ヒートシンクや放熱シートなどの熱対策部材を介して筐体に熱伝導を促す処置等が施されている。例えば、ＰＤＰ−ＴＶのバックシャーシは、熱源であるプラズマ素子とガラスパネルを介して局部的に接している部品であり、この様に熱源と接している熱対策部品では、熱伝導性材料として現状では、熱伝導性に優れたアルミニウムを素材としたものが広く用いられている。
【０００８】
一方、ＰＤＰ−ＴＶ等の薄型ＴＶ市場では、コスト競争も激化しており、高価なアルミニウム部品から安価な鋼材部品に代えることができれば製品の大幅なコストダウンが可能となる。また熱対策部品の使用は設計自由度を低下させることから、その使用量を減らすことができれば、設計の自由度が向上するだけでなく、部品点数減少による低コスト化も図ることができる。
【０００９】
しかしながら、アルミニウム部品の方が鋼材部品よりも熱伝導率が高いため、単純にどの様な鋼板でも良いという訳ではない。即ち、鋼材部品に代替するためには、従来の鋼板より少しでも熱源温度を低くできる性能が求められることになる。
【００１０】
これまでにも、電子機器部品に用いられる鋼材部品について、様々提案されている。例えば、特許文献１には、優れた耐食性または放熱性を有する安価なプラズマディスプレイ固定板に関する技術について提案されている。この技術は、連続鋳造鋼からなる鋼片を高圧下率で熱間圧延した後に急冷し、フェライト中にマルテンサイトが分散してなる組織の熱延板とし、次いでこの熱延板を一次冷間圧延した後焼鈍し、更に二次冷間圧延した鋼板に、Ｚｎめっきを施し、その上に耐食性あるいは放熱性を向上させる化成処理層を形成するものである。しかしながら、この技術では原板（素地鋼板）の熱伝導率を向上させることについては何ら考慮されておらず、十分な効果が得られていない。
【００１１】
一方、特許文献２には、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜１００Ｗ／ｍ・Ｋのシャーシを備えるプラズマディスプレイ装置用シャーシ組立体に関して提案されている。また、この技術では、熱伝導率の高い方が、熱放出能力において有利であることも開示されている。しかしながらこの技術は、気温が降下することに起因して生じる放電遅延現象を減少させるという観点からなされたものであって、十分な効果が発揮されているとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−３０７２６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、高い熱伝導性を発揮し、熱源が局部的に接するような電子機器部品の素材として有用な高熱伝導性鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成し得た本発明の高熱伝導性鋼板とは、熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、素地鋼板は、Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）（「質量％」の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、該素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、下記式（１）を満足する点に要旨を有するものである。
７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５・・・（１）
（式中［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
【００１５】
更に、他の元素として、Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有することも好ましい実施態様である。
【００１６】
本発明の高熱伝導性鋼板は、電子機器部品に用いられるものとして有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、素地鋼板の化学成分組成を適切に規定すると共に、素地鋼板表面（両面）に形成する純亜鉛めっきの付着量を適切に制御することによって、高い熱伝導性を発揮し、熱源が局部的に接するような電子機器部品の素材として有用な高熱伝導性鋼板が実現できた。本発明の鋼板は、後記する図１及び図２の装置を用いて熱伝導性を評価したとき、熱伝導率が６８．５Ｗ／ｍ・ｋ以上の高い熱伝導性を発揮できる。
【００１８】
本発明の高熱伝導性鋼板は、電子機器部品に用いられるものとして有効であり、特に、ＰＤＰ−ＴＶのバックシャーシでは、使用される面積が広いため有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】熱伝導性を評価するための実験装置の構成を説明するための概略説明図である。
【図２】熱伝導性を評価するための実験条件の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、高い熱伝導性を発揮するめっき鋼板を実現するべく、様々な角度から検討した。そして、まずめっきの下地となる素地鋼板の成分の種類と熱伝導率の関係を調査した結果、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、ｓｏｌ−Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ等の成分は、鋼板の熱伝導率に影響を及ぼすことが判明した。更に上記素地鋼板の表面（両面）に純亜鉛めっき被膜（以下、単に「亜鉛めっき」と略記する場合がある。）の付着量も熱伝導率に影響を及ぼしており、当該付着量も併せて制御することによって、熱伝導性能を一層向上でき、このようなめっき鋼板は、上記目的に適う高熱伝導性鋼板になり得ることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明で規定する各要件について説明する。
【００２１】
（素地鋼板の化学成分組成）
本発明で用いる素地鋼板は、その化学成分組成を適切に規定すると共に、後記する式（１）を満足するように制御することが必要である。これら各成分の限定理由は、以下の通りである。
【００２２】
［Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）］
Ｃは、鋼板（素地鋼板）の熱伝導率に大きな悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｃ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｃは０．０３％以下とする必要がある。好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１％以下である。その一方で、Ｃは薄鋼板としたときの強度を確保する上で有用な元素である。強度が不足した鋼板では、例えばバックシャーシのような大型の電子機器部品として用いる場合、構造を支持したり、鋼板の平坦度を確保することが難しくなる。そこで他の元素との組み合わせによって、必要な強度を確保する必要があるが、強度を低下させることなく使用できる範囲のＣ含有量の下限として、０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００１５％以上、更に好ましくは０．００２０％以上である。
【００２３】
［Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）］
Ｓｉは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｓｉ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｓｉは０．１％以下とする必要がある。好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０３％以下である。一方、Ｓｉは固溶強化元素として作用し、薄鋼板の強度を確保するのに作用する元素でもある。したがって鋼板の強度を確保するためには、Ｓｉは好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上、更に好ましくは０．００３％以上である。
【００２４】
［Ｍｎ：０．０５〜０．９０％］
Ｍｎは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｍｎ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｍｎは０．９０％以下とする必要がある。好ましくは、０．５０％以下、より好ましくは０．３０％以下である。一方、Ｍｎは焼入れ性の向上に作用する元素でもある。従って、鋼板の強度を確保するためには、Ｍｎは０．０５％以上含有させることが必要である。好ましくは０．０８％以上、より好ましくは０．１０％以上である。
【００２５】
［ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％］
ｓｏｌ−Ａｌは、鋼板の熱伝導率に大きな悪影響を及ぼす元素の一つである。熱伝導率を良好に維持するため、ｓｏｌ−Ａｌは０．１０％以下とする必要がある。好ましくは０．０７％以下、より好ましくは０．０６％以下である。しかしながら、ｓｏｌ−Ａｌは脱酸元素として作用する元素である。脱酸素作用を有効に発揮させるには、ｓｏｌ−Ａｌの含有量は０．０１％以上とする必要がある。好ましくは０．０１５％以上、より好ましくは０．０２０％以上である。
【００２６】
［Ｔｉ：０．０１〜０．１０％］
Ｔｉは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与する元素の一つである。Ｔｉは、Ｃとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させ、またＮと窒化物を形成して熱伝導率向上に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるためには０．０１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０２％以上、より好ましくは０．０３％以上である。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、鋼板の強度を劣化させるので、その上限は０．１０％とする。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０７％であり、より好ましい上限は０．０６％である。
【００２７】
［Ｎｂ：０．００１〜０．１０％］
Ｎｂは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与する元素の一つである。Ｎｂは、Ｃとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させ、またＮと窒化物を形成して熱伝導率向上に寄与する元素である。またＮｂは、鋼板の延性を向上させる作用も有する。こうした効果を発揮させるためには０．００１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．００５％以上である。一方で、Ｎｂ添加量が過剰になると、鋼板の強度を劣化させるので、その上限は０．１０％以下、好ましくは０．０２０％以下である。
【００２８】
［Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）］
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒは、鋼板の熱伝導率の向上に寄与すると共に、焼き入れ性を向上させる元素である。鋼板の強度や加工性に影響を及ぼさない範囲で、熱伝導特性を改善させるため、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．０１％以上（単独添加量）添加するのが好ましい。これらの元素は単独、或いは２種以上を併用してもよい。但し、これらの元素の含有量が過剰になると鋼板の強度や加工性に悪影響を及ぼすだけでなく、めっき性も悪くなるため、各々０．１％以下とする。Ｃｒの好ましい上限は０．０８％、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕの好ましい上限はいずれも０．０５％である。
【００２９】
素地鋼板の基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物として、代表的なものとしては、Ｓ、Ｐ、Ｎ等が挙げられるが、これらの不可避的不純物は下記のように調整することが好ましい。
【００３０】
［Ｓ：０．０４％以下（０％を含む）］
Ｓは不可避的不純物であるが、Ｍｎと結合して鋼板の延性を劣化させるため、少ないほど好ましく、こうした観点から０．０４％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０２％以下であり、更に好ましくは０．０１％以下である。また、この範囲であれば、鋼板の熱伝導率には悪影響を及ぼすこともない。
【００３１】
［Ｐ：０．０５％以下（０％を含む）］
Ｐは不可避的不純物であるが、粒界偏析による粒界破壊を助長させるので、その含有量はできるだけ少ない方が望ましい。こうした観点から、Ｐ含有量は０．０５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０４％以下であり、更に好ましくは０．０２５％以下である。また、この範囲であれば、鋼板の熱伝導率には悪影響を及ぼすこともない。
【００３２】
［Ｎ：０．０１％以下（０％を含まない）］
Ｎは不可避的不純物である。Ｎは、粗大な介在物（ＴｉＮなど）を形成し、鋼板の靭性を劣化させる元素であるため、できるだけ低減することが望ましい。こうした観点から、Ｎ含有量は、０．０１％以下とするのが良い。より好ましくは０．００８％以下であり、更に好ましくは０．００４％以下である。また、この範囲であれば、熱伝導率には悪影響を及ぼさない。
【００３３】
本発明では更に以下の元素を添加してもよい。
【００３４】
［Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）］
Ｂは、鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素の一つである。Ｂ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｂは０．０１０％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．００２０％以下である。一方、Ｂは鋼板の耐二次加工脆性向上に有効な元素である。鋼板の二次加工脆性を改善するには、０．０００５％以上添加することが好ましく、より好ましくは０．００１０％以上である。
【００３５】
［式（１）：７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５］
（式中、［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
上記のように、Ｃ、Ｍｎ、ｓｏｌ−Ａｌ、Ｂは鋼板の熱伝導率に悪影響を及ぼす元素であり、一方、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｘ（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏよりなる群から選択される少なくとも１種）は鋼板の熱伝導率を向上させる元素である。Ｙ（鋼板両面の純亜鉛めっき付着量）も後述するように熱伝導率を向上させる因子である。そこで本発明では、これらの量を適正に制御することによって、鋼板の強度や加工性といった鋼板に要求される基本的な特性を確保しつつ、熱伝導率を向上させている。特に本発明では熱伝導率に影響を与える要件としてＣ、Ｍｎ等の基本元素や、Ｂの選択元素の含有量を制御するだけでなく、亜鉛めっき付着量も考慮している点に特徴を有する。
【００３６】
上記式（１）の値が６８．５以上となるように各元素の含有量やめっき付着量（Ｙ）を制御することによって、高い熱伝導率が得られる。式（１）の値は好ましくは６９．０以上、より好ましくは７０．０以上である。
【００３７】
（亜鉛めっき）
本発明の高熱伝導性鋼板は、素地鋼板の両面に純亜鉛めっき被膜を形成したものであるが、この亜鉛めっきの付着量（目付け量）は、熱伝導率を向上させるという観点から、できるだけ多くする必要がある。亜鉛めっき付着量は、片面当り１０ｇ／ｍ2以上とする必要がある。好ましくは１５ｇ／ｍ2以上、より好ましくは２０ｇ／ｍ2以上である。但し、亜鉛めっき付着量が過剰になると、表面外観が極めて悪化するため、亜鉛めっき付着量の上限値は２００ｇ／ｍ2とすることが好ましい。より好ましくは１８０ｇ／ｍ2以下、更に好ましくは１５０ｇ／ｍ2以下である。
【００３８】
もっとも、鋼板両面に同量のめっきを付着させることは必ずしも必要ではなく、少なくとも片面あたりのめっき付着量が上記要件を満足していればよい。亜鉛めっきの付着量はＩＣＰ発光分析装置を用いて測定する。
【００３９】
めっき方法については特に限定されず、電気亜鉛めっき（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき（ＧＩ）など各種公知のめっき処理を採用できる。
【００４０】
本発明における純亜鉛めっきとは、Ｚｎ純度９６％以上を意味し、上記要件を満足する限り、亜鉛めっき被膜に不可避的に混入し得る不純物も含まれ得る。例えば微量のＡｌが含まれていてもよく、Ｚｎ−０．２％Ａｌなどでもよい。上記本発明の素地鋼板に上記付着量の亜鉛めっきを施した場合、各種合金成分（Ｓｉ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、希土類元素など）を含む亜鉛合金めっきと比べて熱伝導率が向上する。
【００４１】
なお、本発明の高熱伝導性鋼板は、素地鋼板の両面に純亜鉛めっきが施されたものであり、めっき層の上には更なる樹脂被膜等を有していないものである。そして本発明では上記構成を採用することによって、高い熱伝導性が発揮される。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
鋼板の成分が下記表１のＮｏ．１〜１９に示す組成（残部：鉄及び不可避的不純物、単位は質量％である）となるように化学成分組成について調整したスラブを１２００℃で熱間圧延、９００℃で仕上げ圧延を行い、６００℃で巻き取りを行った後、得られた熱延鋼板を酸洗し、圧下率が４５％になるように冷間圧延して、板厚：０．８ｍｍの薄鋼板を得た。各成分の分析については、Ｃ、Ｓについては燃焼−赤外線吸収法、Ｎについては不活性ガス融解−熱伝導度法、その他の成分については誘導結合プラズマ発光分光分析法によった。
【００４４】
得られた各薄鋼板の両面に下記条件の電気亜鉛めっき処理（鋼種：ＥＧ）又は溶融亜鉛めっき処理（鋼種：ＧＩ）を施して試験片を作製した（表中、鋼種で記載）。めっき付着量は片面をシールした５０ｃｍ角のサンプルを、希釈した塩酸で亜鉛めっき層を溶解し、溶解した液をＩＣＰ発光分析装置（島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０）で分析した。
【００４５】
なお、Ｎｏ．４、５には亜鉛めっき処理を施していない（薄鋼板まま：ＣＲ）。
【００４６】
［電気亜鉛めっき（ＥＧ）処理（工程）］
（１）アルカリ水溶液浸漬脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒
（２）アルカリ水溶液電解脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒、１０〜３０Ａ／ｄｍ2
（３）水洗
（４）酸洗 ：３〜７質量％硫酸水溶液、４０℃、２秒
（５）水洗
（６）電気亜鉛めっき ：下記［電気亜鉛めっき条件］の通り
（７）水洗
（８）乾燥
【００４７】
［電気亜鉛めっき条件］
めっきセル ：横型めっきセル
亜鉛めっき浴組成：ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ３００〜４００ｇ／Ｌ
Ｎａ2ＳＯ4 ５０〜１００ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4 ２５〜３５ｇ／Ｌ
電流密度：５０〜２００Ａ／ｄｍ2
めっき浴温度：６０℃
めっき浴流速：１〜２ｍ／秒
電極（陽極）：ＩｒＯ2合金電極
亜鉛めっき付着量 ：１５〜２８ｇ／ｍ2（片面当たり）
【００４８】
［溶融亜鉛めっき（ＧＩ）処理（工程）］
上記冷延鋼板を、酸洗工程を通すことなく、還元性ガス雰囲気中での加熱による還元、めっき浴浸漬、ガスワイピングする装置を使用し、溶融亜鉛めっきを施した（上記（１）〜（３）、（５）は同じ）。
【００４９】
［溶融亜鉛めっき条件］
還元温度：７８０℃〜８６０℃
還元時間：１０〜８０秒
めっき浴組成：Ｚｎ−０．２％Ａｌ
めっき浴温度：４５５〜４６５℃
亜鉛付着量：５８〜１５０ｇ／ｍ2（片面当たり）
【００５０】
［熱伝導率の評価］
得られた各鋼板について、レーザーフラッシュ法によって熱伝導率を測定した。この方法の概要は次の通りである。
【００５１】
（レーザーフラッシュ法）
測定装置：レーザーフラッシュ法熱定数測定装置 「ＴＣ−７０００アルバック 理工株式会社製」
【００５２】
まず下記の方法によって各鋼板の熱拡散率を測定する。
【００５３】
（熱拡散率の測定）
（１）２５ｍｍ角の試料（鋼板）を作製し、その表裏面をカーボンスプレーによって黒化する。
（２）試料の黒化した面に赤外線レーザー光を瞬間的に照射し、裏面の温度変化を熱電対または赤外線検出器を用いて測定する。
（３）得られた時間−温度上昇曲線から熱拡散率を求める。
（４）レーザー光照射点と温度検出点との距離（即ち、各鋼板の厚さに相当）をＬ（ｍｍ）、試料裏面での最高到達温度の１／２の温度に到達するまでの時間をｔ1/2(ｓｅｃ)とすると、熱拡散率α（ｍ2／ｓｅｃ）は下記の式で示される（このような測定方法をハーフタイム法と呼ぶ）。
熱拡散率α＝１．３７（Ｌ／π）2・１／ｔ1/2 ［ｍ2／ｓｅｃ］
【００５４】
次に、下記の方法によって各鋼板の比熱を測定する。
【００５５】
（比熱の測定）
試料にレーザー光を瞬間的に照射したときに、試料に吸収された熱量をＱ（Ｊ／ｃｍ2）、試料の質量をＭ（ｇ）、温度上昇量をΔＴ（Ｋ）とすると、比熱Ｃp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））は以下の式で示される。なお、各試料の質量は５０〜６０ｇであり、示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ製 ＤＳＣ２２０Ｃ）を用いて室温、アルゴン雰囲気下における比熱を測定した。
比熱Ｃp＝Ｑ／（Ｍ・ΔＴ） ［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
【００５６】
（密度の測定）
２５ｍｍ角の試料を作製し、該試料を用いて室温で水中置換法により密度ρ（ｇ／ｃｍ3）を測定した。
【００５７】
上記によって得られた熱拡散率α（ｍ2／ｓｅｃ）および比熱Ｃp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））、密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に基づいて、下記の方法によって各鋼板の熱伝導率を測定した。
【００５８】
（熱伝導率の測定）
熱拡散率をα（ｍ2／ｓｅｃ）、比熱をＣp（Ｊ／（ｇ・Ｋ））、密度をρ（ｇ／ｃｍ3）とすると、熱伝導率η［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は以下の式で示される。密度ρはアルキメデス法によって測定した値を採用した。
熱伝導率η＝Ｃp・α・ρ ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
【００５９】
［熱伝導シミュレーション］
図１に示すような軸対称２次元モデルを用い、長さ１００ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの鋼板を設定し、熱伝導性を熱伝導シミュレーションによって評価した。
【００６０】
鋼板は均一な熱伝導率を有すると仮定し、上記レーザーフラッシュ法による測定値を採用した。鋼板の中心とヒーターの中心が接触するようにヒーター（縦３０ｍｍ×幅５ｍｍ：発熱量６０Ｗ：熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を設定した。この際、鋼板と接触しないヒーターの他の部分は断熱とし、ヒーターから鋼板側へ全ての熱が移動する設定とした。また鋼板側面（厚み側）を断熱とし、ヒーターからの受熱は、ヒーター設置面と反対面（ヒーター設置面と板対面）双方に移動することとした。また鋼板内部の伝熱経路は、鋼板の中心から垂直方向の軸を介してヒーター設置面から反対面に至る任意の直線とした。外部環境として鋼板の中心から半径１０００ｍｍの空間を設定した（図２）。雰囲気（空気）温度を３５℃、外部境界の放射率を０．０１に設定し、鋼板と雰囲気の熱伝達、鋼板と外部境界の放射、空間内の流動も計算に含めた。鋼板の温度評価は、次の部分の温度とした。
発熱体温度（Ｔ０）：ヒーターと鋼板の接触面の中心温度
面内最高温度（Ｔｍａｘ）：鋼板の反対面の中心温度
最低温度（Ｔｍｉｎ）：鋼板の反対面の周辺端部（角部）温度
面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）：面内最高温度（Ｔｍａｘ）から最低温度（Ｔｍｉｎ）を引いた値
尚、計算には汎用流体解析コードＦＬＵＥＮＴ６．３（ＡＮＳＹＳ社）を用いて、乱流モデルはＫ−ωＳＳＴモデル、放射はＤ０モデルを採用した。
【００６１】
（発熱体温度（Ｔ０）の評価基準）
Ｎｏ．２１（アルミ板：熱伝導率１２０．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のシミュレーション値（Ｔ０＝９４．５℃）と、Ｎｏ．２０（電気亜鉛めっき鋼板：熱伝導率５０．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のシミュレーション値（Ｔ０＝９７．９℃）の中間値９６．２℃（［９４．５℃＋９７．９℃］／２）を基準値として、鋼板の発熱体温度（Ｔ０）が中間値（９６．２℃）以下の場合を合格とし（○：Ｔ０≦９６．２℃）、中間値を超える場合を不合格（×：Ｔ０＞９６．２℃）と評価した。
【００６２】
（面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）の評価基準）
Ｎｏ．２１のシミュレーション値（Ｔｄｉｆｆ＝１４．６℃）と、Ｎｏ．２０のシミュレーション値（Ｔｄｉｆｆ＝２１．９℃）の中間値１８．３℃を基準値として、試験片の面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）が１８．３＋０．５℃未満の場合を合格とし（○：Ｔｄｉｆｆ＜１８．３＋０．５℃）、更に１８．３℃以下の場合を特に優れているとした（◎：Ｔｄｉｆｆ≦１８．３℃）。また面内温度差（Ｔｄｉｆｆ）が１８．３＋０．５℃以上の場合を不合格（×：Ｔｄｉｆｆ≧１８．３＋０．５℃）と評価した。結果を表２に示す。なお、表２中、Ｎｏ．２０（ＥＧ）とＮｏ．２１（Ａｌ）は、熱伝導シミュレーション用の数値としてＥＧとＡｌの熱伝導率の値を設定した参考例であり、具体的な材料の実験値ではない。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
この結果から、次のように考察できる。
【００６６】
まず、Ｎｏ．１、２、６〜８、１０、１２〜１９は鋼板の化学成分組成、及び式（１）を満足すると共に、更に所定量の純亜鉛めっきを付着させた本発明で規定する鋼板である。これらの鋼板および亜鉛めっき被膜の両方が高熱伝導化されているため、発熱体温度及び面内温度差に優れており、良好な熱伝導性が発揮されていることが分かる。
【００６７】
Ｎｏ．３は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．３は熱伝導率が低いため、面内温度差も劣っていた。
【００６８】
Ｎｏ．４は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が、Ｎｏ．５は素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、純亜鉛めっきを付着せず、また（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．４、５は熱伝導率が達成されておらず、しかも純亜鉛めっきを付着させていないため、発熱体温度（Ｔ０）が高くなっており（Ｎｏ．５）、鋼板の熱伝導性が良好でないことが分かる。また面内温度差も劣っており（Ｎｏ．４、５）、熱伝導性が良好でないことがわかる。
【００６９】
Ｎｏ．９は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものであって、（１）式の計算値が本発明で規定する範囲を下回っている例である。このＮｏ．９は、面内温度差が劣っており、熱伝導性が良好でないことが分かる。
【００７０】
Ｎｏ．１１は、素地鋼板の化学成分組成（Ｃ、Ｔｉ）が本発明で規定する範囲外のものである。このＮｏ．１１は熱伝導性に影響を与えるＣ含有量が多く、またＴｉ含有量が少ないため、熱伝導率が低く、面内温度差も劣っていた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、
素地鋼板は、
Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）（「質量％」の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、
ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、
並びに
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）
を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
前記素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、
下記式（１）を満足することを特徴とする高熱伝導性鋼板。
７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５・・・（１）
（式中、［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
【請求項２】
更に、他の元素として、
Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有するものである請求項１に記載の高熱伝導性鋼板。
【請求項３】
電子機器部品に用いられるものである請求項１または２に記載の高熱伝導性鋼板。
【請求項１】
熱源に局部的に接する部材として用いられる高熱伝導性鋼板であって、
素地鋼板は、
Ｃ：０．０３％以下（０％を含まない）（「質量％」の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：０．０５〜０．９０％、
ｓｏｌ−Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．１０％、
並びに
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種：各０．１％以下（０％を含まない）
を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
前記素地鋼板の両面に片面当りの付着量が１０ｇ／ｍ2以上の純亜鉛めっきが施されると共に、
下記式（１）を満足することを特徴とする高熱伝導性鋼板。
７０．４７−３７．４２［Ｃ］−６．４９［Ｍｎ］−６７．２４［ｓoｌ−Ａｌ］−５４．１１［Ｂ］＋４３．６４［Ｔｉ］＋８９．２４［Ｎｂ］＋２７．７１［Ｘ］＋０．００３２［Ｙ］≧６８．５・・・（１）
（式中、［ ］内は各元素の含有量（質量％）、［Ｘ］はＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｒの合計含有量（質量％）、［Ｙ］は鋼板両面の純亜鉛めっき付着量の合計（ｇ／ｍ2））
【請求項２】
更に、他の元素として、
Ｂ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有するものである請求項１に記載の高熱伝導性鋼板。
【請求項３】
電子機器部品に用いられるものである請求項１または２に記載の高熱伝導性鋼板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−９５９６０（Ｐ２０１３−９５９６０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９４５６（Ｐ２０１１−２３９４５６）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]