説明

めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

【課題】鋼中にMnが1.0質量%以上含有されていても、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】Mnを1.0〜3.0質量%含有する鋼板の表面に、Crを、電気めっき法、蒸着法、イオンプレーティング法などの方法によって、5〜1000mg/m付着させた後、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき浴への浸漬処理、合金化処理を行うことを特徴とする、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し、特に自動車用防錆鋼板用途として好適な、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は優れた耐食性を有するため、自動車用防錆鋼板等の用途で広く用いられている。さらに近年では、軽量化や衝突安全性向上の観点から高強度鋼板の使用が拡大し、合金化溶融亜鉛めっきを施した高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の使用比率が増大している。
【0003】
鋼板を高強度化するための一つの方法として、例えばSi、Mn、P等の置換型固溶元素を鋼中に含有させる方法が有効であることが知られており、特にMnは鋼板の強度を容易に上昇させることが可能であるため好適に使用される元素である。
【0004】
しかしながら、鋼中へのMn添加量の増大にともない、溶融亜鉛めっきの濡れ性、いわゆるめっき性が劣化してくることも知られており、良好なめっき性を確保し得る製造技術の開発が切望されてきた。
【0005】
Mn等の元素を含有する高強度鋼板のめっき性を改善する一つの手段として、溶融亜鉛めっきに先んじてプレめっきを施す方法が従来から提案されている。
【0006】
例えば、特許文献1(特開平7−252622号公報)では、Mnを0.5〜3.5質量%含有する鋼板に、鉄系のプレめっきを0.5〜5g/m付着させた後に合金化溶融亜鉛めっき処理を行う方法が提案されている。しかしながら、本発明者らの検討によると、この方法ではめっき性の改善効果が不十分であるばかりでなく、プレめっきの付着量が多いため製造コストも不利である。
【0007】
溶融亜鉛めっき前に行うプレめっきとしては、上記技術の他に、例えば特許文献2(特公平6−51903号公報)でNi、Fe、Co、Cu、Sn、Zn、Pの1種以上を0.1〜3.0g/m付着させる方法が提案されている。しかしながら、この方法ではMnを1.0質量%以上含有する鋼板のめっき性を改善するには至らない。
【0008】
特許文献3(特開平2006−299339号公報)では、Niプレめっきを所定付着量施した後に溶融亜鉛めっきを行う方法が提案されている。しかし、本発明者らの検討によると、Niプレめっきでは、Mnを1.0質量%以上含有する鋼板のめっき性を安定的に改善することはできない。
【0009】
特許文献4(特公昭60−55588号公報)では、Sn、Ni、Cu、Co、Crの1種以上を5〜1000mg/mプレめっきした後に、Mgを含有しAlを含有しない亜鉛めっき浴で溶融亜鉛マグネシウムめっきを施す方法が提案されている。しかしながら、この方法では現在広く工業化されているAlを含有する亜鉛めっき浴との濡れ性については何ら述べられておらず、さらにはMnを1.0質量%以上含有する鋼板のめっき性についても何ら検討されていない。
【特許文献1】特開平7−252622号公報
【特許文献2】特公平6−51903号公報
【特許文献3】特開平2006−299339号公報
【特許文献4】特公昭60−55588号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述のように、従来の技術では、Mnを1.0質量%以上含有する鋼板のめっき性を、安定的かつ経済的に確保することが可能な製造方法が知られていなかった。
【0011】
本発明はこのような実情に鑑み、鋼中にMnが1.0質量%以上含有されていても、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることが可能な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するための本発明における合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、Mnを1.0〜3.0質量%含有する鋼板の表面に、Crを5〜1000mg/m付着させた後、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき浴への浸漬処理、合金化処理を行うことを特徴とする、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、鋼中にMnが1.0質量%以上含有されていても、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板を安定的かつ経済的に得ることが可能な製造方法を提供するものであり、工業的に極めて価値の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0015】
本発明者らは、鋼板の強度を上昇させるために好適に添加されるMnを含有する鋼板のめっき性について鋭意検討を行った。その結果、焼鈍条件にも依存するが、還元焼鈍時に鋼中のMnが鋼板表面に濃化し、これが溶融亜鉛めっき浴との濡れ性、すなわちめっき性を阻害すること、特に鋼中Mn添加量が1.0質量%以上となるとめっき性の劣化が著しいことを知見した。
【0016】
そこで、本発明者らはさらに、Mnを1.0質量%以上含有する鋼板のめっき性を改善することを目的として、プレめっきについて鋭意検討を行った。その結果、従来から提案されているFe系やNi系のプレめっきでは、めっき付着量が少ない場合にはめっき性改善効果がほとんど認められず、1.0g/mを超える厚めっきを施してはじめて多少の改善効果が認められる程度であることを知見した。そこで、他のめっき種についても種々検討を行った結果、Crプレめっきを施した場合、1.0g/m以下の少ない付着量でもめっき性改善効果が著しいことを新規に見出し、本発明に至った。
【0017】
上述のような、プレめっきの種類によるめっき性改善効果の相違の理由は以下のように考えられる。Fe系やNi系のプレめっきの場合には、プレめっき層が焼鈍時に鋼中から表面濃化してくるMnの単なる拡散障壁となるに過ぎないため、一部の鋼中Mnはプレめっき層を通過して鋼板表面にまで到達し、鋼板表層でMn酸化物となってめっき性を阻害する。このため、めっき性改善効果も不安定であり、良好なめっき性を得るためには厚めっきが必要となる。一方、Crプレめっきの場合には、表面濃化してくるMnと、表面に付与されたCrとが複合酸化物を形成し、この複合酸化物が溶融亜鉛との濡れ性に優れるため、少ない付着量でもめっき性改善効果を示すものと考えられる。
【0018】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0019】
本発明では、Mnを1.0〜3.0質量%含有する鋼板を対象とする。鋼中のMn含有率が1.0質量%未満であっても本発明の適用に対して何ら弊害はないが、本発明を適用しなくとも良好なめっき性が確保可能であるため、本発明では鋼中のMn含有率を1.0質量%以上とする。鋼中のMn含有率が1.0〜3.0質量%であると、焼鈍時に表面濃化するMnと、表面に付与したCrとが複合酸化物を形成するため、めっき性が良好となる。鋼中のMn含有率が3.0質量%を超えると、MnとCrとの複合酸化物以外にMn単独の酸化物も形成してしまい、これが溶融亜鉛との濡れ性を阻害するため、めっき性が不良となる。以上の理由から、本発明における鋼中のMn含有率は1.0〜3.0質量%とする。
【0020】
本発明において、鋼板に含有されるMn以外の元素は、MnとCrとの複合酸化物形成に影響をおよぼさないため、その種類および添加量について何ら限定されるものではない。例えば、鋼板に含有される他の元素としては、C:0.01〜0.30質量%、Si:0.002〜1.8質量%、P:0.10質量%以下、S:0.03質量%以下、sol.Al:0.005〜1.0質量%、N:0.01質量%以下、などが例示される。また、本発明で適用される鋼板は熱延鋼板または冷延鋼板のいずれであってもよい。
【0021】
本発明では、上記鋼板の表面に、Crを5〜1000mg/m付着させる。Cr付着量が5mg/m未満では、MnとCrとの複合酸化物を形成させるためのCr量が不足するため、めっき性改善効果が不十分となる。Cr付着量が1000mg/mを超えると、表面に付与したCrが過剰となり、Cr自体が溶融亜鉛との濡れ性を阻害するため、めっき性がかえって劣化する。
【0022】
本発明において、鋼板表面にCrを付着させる方法としては何ら限定されるものではなく、電気めっき法、蒸着法、イオンプレーティング法など公知の方法がいずれも適用可能である。電気めっき法を適用する場合、その浴組成やめっき条件も限定されるものではなく、公知のサージェント浴、フッ化物浴、テトラクロメート浴、マイクロクラック浴、黒クロム浴、などがいずれも適用可能である。また、付着したCrは元素として5〜1000mg/m付着していればよく、金属Cr、6価のCr化合物、3価のCr化合物、またはこれらの複合したものなど、いずれの状態であってもよい。さらに、Cr以外の他の元素、例えば、Ni、Fe等の金属元素、P、S、O等の非金属元素を複合して含有していてもよい。
【0023】
本発明では、鋼板表面にCrを付着させた後、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき浴への浸漬処理、合金化処理を行う。これらの処理条件はいずれも公知の条件が適用可能である。例えば、焼鈍条件としては、水素ガス−窒素ガスが混合された還元性雰囲気下で、700〜950℃の焼鈍温度で鋼板を10〜600秒保持する条件が例示される。めっき条件としては、例えば浴中に0.12〜0.20質量%のAlを含有し、浴温が450〜490℃である溶融亜鉛めっき浴中で、鋼板を0.1〜5秒保持する条件が例示される。合金化処理条件としては、例えば鋼板を450〜600℃で1〜30秒保持する条件が例示される。めっき付着量についても限定されるものではなく、例えば片面あたり10〜200g/mとすればよい。
【実施例】
【0024】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
【0025】
表1に、めっき素材として使用した冷延鋼板の鋼中成分を示す。板厚はいずれも1.0mmとした。
【0026】
これらの冷延鋼板の表面に、電気めっき法によりCrめっきを付着させた。めっき浴は、クロム酸:250g/l、硫酸:2.5g/lを混合した浴を用い、浴温50℃とし、電流密度30A/dmで、通電時間を1〜300秒と変化させることによりCr付着量を変化させた。
【0027】
上記の冷延鋼板に対し、ラボめっきシミュレーターを使用して焼鈍処理およびめっき処理を行った。焼鈍処理は、露点−35℃のN−5%H雰囲気下で、850℃で30秒間保持することにより行った。めっき処理は、浴温が460℃で、Al濃度:0.135質量%のめっき浴に、鋼板を1秒間浸漬することにより行い、Nワイピングにより付着量を45g/mに調整した。
【0028】
上記めっき処理の後に、通電加熱炉内にて大気中で合金化処理を施した。合金化温度:520℃、保持時間:15秒とした。
【0029】
得られためっき皮膜のめっき性を以下の基準により判定した。
<めっき性判定方法>
○:不めっき発生なし
△:不めっきがわずかに発生
×:不めっきが顕著に発生
表2に、使用した鋼種、Cr付着量、めっき性の評価結果を示す。
【0030】
【表1】

【0031】
【表2】

【0032】
表2に示すように、本発明の製造方法により製造した合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、いずれもめっき性が良好である。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明の製造方法によれば、鋼中に1.0質量%以上のMnを含有していても、良好なめっき性を確保することが可能であり、良好なめっき性を確保した合金化溶融亜鉛めっき鋼板を安定的かつ経済的に提供できるものであり、産業上極めて有用な効果をもたらすことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
Mnを1.0〜3.0質量%含有する鋼板の表面に、Crを5〜1000mg/m付着させた後、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき浴への浸漬処理、合金化処理を行うことを特徴とする、めっき性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

【公開番号】特開2010−144190(P2010−144190A)
【公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−319369(P2008−319369)
【出願日】平成20年12月16日(2008.12.16)
【出願人】(000001258)JFEスチール株式会社 (8,589)
【Fターム(参考)】