説明

塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板およびその製造方法

【課題】塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を得ること、そして、メッキ後の調質圧延において、特殊なロール粗度やロール管理を必要としない簡便な方法で製造することを課題とする。
【解決手段】質量%で、Fe:6〜13%、Al:0.25〜1%、Ni:0.25〜1%、残部Znと不可避不純物からなるメッキ組成であって、平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることを特徴とする塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板で、該メッキ鋼板はRa>2×Wcaの関係を満たすことが望ましい。このメッキ鋼板は、焼鈍、調質圧延された冷延鋼板にNiプレメッキを施し、500℃以下の温度まで加熱した後、溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後に加熱、合金化し、0.1%以上の調質圧延を行なうことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に関する。
【背景技術】
【0002】
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板は、塗膜密着性、塗装後の耐食性に優れ、自動車あるいは建築用の鋼板として知られているが、電気亜鉛系メッキ鋼板に比較すると、塗装鮮映性とプレス成形性の点で劣っているのが現状であり、この改善が望まれている。
【0003】
特許文献1においては、平均うねり(Wca)を小さく、平均粗さ(Ra)を逆に大きくすることで塗装鮮映性とプレス成形性の両立を図った合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が提案されているが、十分な特性とは言い難い。またWcaとRaは相関があるため、一方のみを大きく、他方を小さくすることは、極めて困難であり、これを実現するためには、特許文献1の実施例にて開示されているようにメッキ後に表面研磨や複数回の調質圧延を組合す必要があるため、工業的な実用化は困難であった。
【0004】
また特許文献2および3では、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に、特定のロールで2回の調質圧延を施すことで、塗装鮮映性とプレス成形性を両立する粗度を付与する方法が開示されているが、これも十分な特性とは言いがたい。また2回の調質圧延を施すため、鋼板伸び率が高くならざるを得ず、その分材質の劣化が大きいといった問題もある。
【0005】
特許文献4では、平均粗さ(Ra)を0.4μm以下と小さくした母材鋼板の表面にRaで0.5〜1.0μm、Wcaで0.7μm以下、ppiが150以下の合金化溶融亜鉛メッキ層を形成してなることを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が開示されているが、Raに対してWcaが高めであるため、塗装鮮映性とプレス成形性の両立の点で十分ではない。また適正なメッキ後粗度を得ようとすると、調質圧延条件やロールの管理を厳密に行なう必要があり、コスト的にも問題があった。また、母材の粗度が小さい場合には、メッキ工程等での微小すり傷等欠陥が目立ちやすく、歩留まりを下げるといった問題があった。
【0006】
そのほかにも、特許文献5では、表面処理鋼板用原板の粗度をRaで0.4μm以下、ppi100以下とし、メッキ後に伸び率で0.5〜1.8%の調質圧延を施す方法が開示されている。特許文献6では、ブライト仕上した鋼板に合金化溶融亜鉛メッキを施し、ブライトロールにて調質圧延を施す方法が開示されている。特許文献7では、ブライトロールまたはレーザービーム加工ロールで圧延された冷延鋼板を用い、合金化溶融亜鉛メッキ処理の後、レーザービーム加工ロールで調質圧延を施す方法が開示されている。以上の例はいずれも、前記特許文献4と同様の問題があった。
【0007】
【特許文献1】特開平6−91303号公報
【特許文献2】特開平5−15901号公報
【特許文献3】特開平7−124604号公報
【特許文献4】特開2004−156111号公報
【特許文献5】特開平2−175007号公報
【特許文献6】特開平2−225652号公報
【特許文献7】特開平2−185959号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記に鑑み、本発明は、塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を得ることを課題とする。また、前記の製造においては、メッキ後の調質圧延において、特殊なロール粗度やロール管理を必要としない簡便な製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記した従来技術はいずれも、冷間圧延された鋼板を連続焼鈍炉を有する溶融亜鉛メッキ設備で、焼鈍、溶融亜鉛メッキ、合金化処理を行い、調質圧延する製法を対象としたものである。この場合のメッキ後粗度調整は、調質圧延、または冷間圧延の最終ロールの粗度の調整に頼るしか方法がなかった。
【0010】
しかしながらこの方法では、いかに冷間圧延の段階で粗度調整を行なったとしても、合金化溶融亜鉛メッキ処理によって、粗度が大きく変化(Ra、Wcaの増加)してしまうため、結局は最終の調質圧延しだいであり、得られる特性には限界があった。
【0011】
そこで、合金化溶融亜鉛メッキ処理後の粗度の変化(Ra、Wcaの増加)を抑制し、塗装鮮映性とプレス成形性を両立する手法を検討したところ、メッキ層中に適正量のNiを含有させ、更にRaとWcaを適正に制御すれば、極めて良好な性能の得られることを知見した。また、更に、メッキ母材である冷延鋼板を焼鈍、調質圧延し、Niプレメッキを施して500℃以下まで加熱したのち、合金化溶融亜鉛メッキ処理を行うと、Niの効果および、調質圧延にて付与された表層の微小ひずみの効果によって、均一な合金化溶融亜鉛メッキ層が形成されやすくなり、メッキ後の粗度変化が小さく抑えられると共に、メッキ後の調質圧延によって、適正な粗度が容易に得られることを知見し、本発明に至った。
【0012】
すなわち、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【0013】
質量%で、Fe:6〜13%、Al:0.25〜1%、Ni:0.25〜1%、残部Znと不可避不純物からなるメッキ組成であって、平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることを特徴とする塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板である。前記合金化溶融亜鉛メッキ鋼板はRa>2×Wcaの関係を満たすことが望ましい。
【0014】
また本発明の要旨とするところは、焼鈍、調質圧延された冷延鋼板にNiプレメッキを施し、500℃以下の温度まで加熱した後、溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後に加熱、合金化し、0.1%以上の調質圧延を行なうことを特徴とする塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法である。焼鈍、調質圧延された冷延鋼板の平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることが望ましい。焼鈍、調質圧延された冷延鋼板が、伸び率0.2%以上の調質圧延されたものであることが望ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によって、塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が得られ、また、メッキ後の調質圧延において、従来のように特殊なロール粗度やロール管理を必要としない簡便な方法で製造することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に本発明を詳細に説明する。
【0017】
本発明の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板は、質量%で、Fe:6〜13%、Al:0.25〜1%、Ni:0.25〜1%、残部Znと不可避不純物からなるメッキ組成であって、平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることを特徴とする。まず、本発明でメッキ組成を限定した理由について説明する。
【0018】
Fe:6〜13%としたのは、6%の下限未満では表層にη、ζ相が残存しやすく、摺動性が劣るためであり、13%の上限を超えると、パイダリング性が劣るためである。一般に摺動性が劣りやすいとされるFe6〜10%の領域でも良好な摺動性の得られるのは本発明の特徴でもある。摺動性とパウダリング性の観点で、より好ましくは、7〜12%、更に好ましくは8〜11%である。
【0019】
Al:0.25〜1%としたのは、0.25%の下限未満ではパウダリング性が劣り、1%の上限を超えると、塗装鮮映性が劣るためである。また、下限未満、上限超のいずれの場合にも、適正な粗度が得られにくい。
【0020】
Ni:0.25〜1%としたのは、0.25%の下限未満では塗装鮮映性が劣り、1%の上限を超えると、パウダリング性が劣るためである。また、下限未満、上限超のいずれの場合にも、適正な粗度が得られにくい。
【0021】
メッキ層中のNiはZn−Fe合金のメッキ結晶を微細化してミクロに平滑化すると共に、メッキ最表層にAl酸化物が濃縮するのを抑制して、化成処理性を向上させる効果も有していると推定され、これら効果の複合によって、後述する粗度とあわせて良好な塗装鮮映性が得られるものである。
【0022】
また、メッキ層中のAlおよびNiを前記のように限定することによって、後述する粗度とあわせて、Fe6〜10%の低いFe%の領域でも良好な摺動性が得られ、一方Fe10〜13%の高いFe%の領域でも良好なパウダリング性が得られ、広いFe%範囲にて良好な特性が得られるものである。この観点でより好ましいAl濃度範囲は、0.3〜0.6%であり、より好ましいNi濃度範囲は0.3〜0.8%である。
【0023】
平均うねり(Wca)を0.5μm以下、平均粗さ(Ra)を0.4μm以上としたのは、塗装鮮映性とプレス成形性を両立させるためであり、Wcaが0.5μm超では塗装鮮映性が劣り、Raが0.4μm未満ではプレス成形性が劣る。なお、Raについては、より良好な塗装鮮映性とプレス成形性を両立させるため、その上限を1.0μmとするのが望ましい。Wcaの下限は特に限定されない。
【0024】
より良好な塗装鮮映性とプレス成形性を両立させる上では、Wcaをより小さく、Raをより大きくとることが望ましく、特に、RaをWcaの2倍よりも大きくとることが望ましい。
【0025】
次に、前述の鋼板の製造方法について述べる。
【0026】
本発明でのメッキ原板たる鋼板は、冷延、焼鈍済みの鋼板に調質圧延を施したものを対象とする。鋼板成分は特に限定されないが、より良好な塗装鮮映性とプレス成形性が要求される極低炭素鋼板に対して好適であり、NbあるいはTiを単独あるいは複合で添加した極低炭素鋼板、あるいは強度を出すために前記に更にP等を添加した極低炭素鋼板等にも適用できる。
【0027】
本発明においては、焼鈍、調質圧延された冷延鋼板にNiプレメッキを施し、500℃以下の温度まで加熱した後、溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後に加熱、合金化処理するが、このような方法を取ることによって、合金化溶融亜鉛メッキ処理時の粗度の上昇を極めて少なくすることが可能である。この点を図面を用いて以下詳細に説明する。
【0028】
図1中に示す原板a〜bは、冷間圧延にてRa=0.30μm、Wca=0.25μmに調整した冷延鋼板(Ti添加極低炭素鋼板、板厚=0.7mm)に750℃の再結晶焼鈍を行い、ショットダルロールによる調質圧延を行い、粗度を調整し(原板a:Ra=0.55μm、Wca=0.34μm、原板b:Ra=1.12μm、Wca=0.48μmに調整)、0.3g/mの付着量のNiプレメッキを施し無酸化雰囲気で440℃まで加熱し、即、Al0.15%含有する溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後再加熱、合金化して、更にショットダルロールによる調質圧延を1回行った際の、メッキ後調質圧延の伸び率とRaの関係を示したものである。なお、図1に示す原板cは、比較の従来技術に相当するものであり、冷間圧延にてRa=0.30μm、Wca=0.25μmに調整した冷延鋼板(Ti添加極低炭素鋼板、板厚=0.7mm)に750℃の再結晶焼鈍を行い、450℃まで冷却ののち、そのままAl0.11%含有する溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後再加熱、合金化して、更にショットダルロールによる調質圧延を1回行った際のメッキ後調質圧延の伸び率とRaの関係を示したものである。また、図2に示す原板a〜cは同様にWcaの変化を示したものである。
【0029】
図1、2から明らかなように、従来技術と比較して、本発明の方法では、メッキ後のRa、Wcaの増加が少なく、特にWcaの増加が少ない。また本発明の方法では、メッキ後の調質圧延率が少ない場合でも、Ra、Wcaが容易に低下可能なことが分かる。このような効果が得られるのは、メッキ前の調質圧延によって表層に均一なひずみが付与されていること、Niの効果によってメッキ層が均一化しやすいこと、によると推定される。
【0030】
本発明におけるメッキ前の調質圧延については、表層に均一なひずみを付与する観点から0.2%以上とするのが望ましい。上限は特に限定されないが、鋼板材質の低下があるため、なるべく低い方が好ましく、通常は1.0%以下とするのがよい。調質圧延のロールは特に限定されず、通常のショット、レーザー、放電等の加工のロールが限定なく適用できる。また調質圧延後のメッキ原板の粗度は特に限定はされないが、Wcaで0.5μm以下、Raは0.4μm以上とするのが望ましい。Wcaで0.5μm超であるとメッキ後のWcaも増加しやすく塗装鮮映性が劣りやすいからである。Raで0.4μm未満では、微小なキズがメッキムラになりやすく、やはり塗装鮮映性が劣りやすいからである。
【0031】
本発明において、Niプレメッキの付着量は、より均一なメッキを得るために、0.1〜1g/mとするのが望ましい。Niメッキの方法は特に限定されず、また、脱脂、酸洗等の通常の前処理を必要に応じて行えばよい。
【0032】
Niプレメッキ後、500℃以下の温度まで加熱した後、溶融亜鉛メッキ浴でメッキするが、この際、500℃を超えて加熱すると、良好な表面状態が得られにくくなる。これは調質圧延時の表層ひずみが熱によって開放されるためと推定される。加熱温度の下限は、メッキ外観や、溶融亜鉛メッキ浴へのぬれ性を考慮して400℃以上とするのがよい。加熱雰囲気は酸化状態ではメッキ濡れ性が悪くなるので、無酸化あるいは還元雰囲気が望ましい。
【0033】
溶融亜鉛メッキ浴は、Al0.12〜0.2%と不可避的不純物と残部Znからなる浴を用いるが、更にPb、Sb、Sn、Mg、Ni等を含有しても構わない。Al下限未満では、パウダリング不良となり、上限を超えると外観が悪化しやすい。溶融亜鉛メッキの浴温は、430〜450℃程度とするのが良いが特にこれに限定されない。
【0034】
メッキ後、ワイピングで目付けを調整した後、再加熱により合金化処理を行う。合金化の温度としては、摺動性とパウダリング性の観点から500〜600℃とするのが良いが特にこれに限定されない。
【0035】
メッキ後の調質圧延は0.1%以上必要である。これ未満では適正な粗度を得にくいからである。上限は特に限定されないが、鋼板材質の低下があるため、なるべく低い方が好ましく、例えば降伏点伸びの発生の恐れの無い素材では、0.1〜0.5%程度とするのがよい。降伏点伸びの発生の恐れのある素材は、必要材質と粗度の見合いで、0.1〜1.5%程度の範囲で選択すればよい。調質圧延のロールは特に限定されず、通常のショット、レーザー、放電等の加工のロールが限定なく適用できる。
【実施例】
【0036】
以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。
【0037】
(実施例1〜11、比較例1〜5)
Nb、Ti複合添加極低炭素鋼板を用い、800℃の再結晶焼鈍の後、各種のロール、伸び率によって1パスの調質圧延を行い、原板粗度を調整した。次いで脱脂、酸洗処理の後、電気メッキによりNiプレメッキを行い、無酸化雰囲気にて440℃まで加熱し、即、浴温440℃の亜鉛メッキ浴に浸漬し3秒後ワイピングによって目付け量50g/mに調整した。更にワイピング直上で、30℃/secの昇温で所定温度まで加熱し、5℃/secの徐冷を15秒行なった後水冷した。更に1パスの調質圧延を行った。
【0038】
(実施例12〜14)
Nb添加極低炭素鋼板をベースにPを0.03%添加した340MPaクラスの高強度鋼板を用いる以外は前記同様に処理を行った。
【0039】
(比較例6〜8)
Nb、Ti複合添加極低炭素鋼板を用い、800℃の再結晶焼鈍の後、460℃まで冷却し、そのまま浴温455℃の亜鉛メッキ浴に浸漬し3秒後ワイピングによって目付け量50g/mに調整した。更にワイピング直上で、30℃/secの昇温で所定温度まで加熱し、5℃/secの徐冷を15秒行なった後水冷した。更に特定粗度が得られるように2回の調質圧延を行なった。
【0040】
表1に各実施例、比較例のサンプルの製造条件を示す。
【0041】
【表1】

【0042】
各サンプルにて性能評価を行なった結果を表2に示す。なお、性能評価は以下のように行なった。
【0043】
Ra、Wca:粗度計により測定。
【0044】
鮮映性:未加工平板ままおよび5%引っ張り加工後に、自動車用トリカチオンリン酸亜鉛処理、カチオン電着塗装(10μm)、中塗り(30μm)、上塗り(30μm)を行い、写像鮮明度測定器にて測定を行なった。85超を「◎」、70〜85を「○」、60〜70を「△」、60未満を「×」と評価した。
【0045】
摺動性:Wビード付きのU曲げ加工をBHF1tonにて行い、限界成形高さを測定した。60mm超を「◎」、55〜60を「○」、50〜55を「△」、50未満を「×」と評価した。
【0046】
パウダリング性:前述の絞り高さ50mmにおける側面をテープ剥離して黒化度によって評価した。黒化度10%未満を「◎」、10〜20%未満を「○」、20〜30%未満を「△」、30%以上を「×」と評価した。
【0047】
【表2】

【0048】
以上の様に本発明の範囲内のものは優れた特性が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明によって、塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板およびその製造方法が得られるため、産業上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明および従来技術における、粗度Raの変化を示す図である。
【図2】本発明および従来技術における、粗度Wcaの変化を示す図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量%で、Fe:6〜13%、Al:0.25〜1%、Ni:0.25〜1%、残部Znと不可避不純物からなるメッキ組成であって、平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることを特徴とする塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項2】
Ra>2×Wcaの関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項3】
焼鈍、調質圧延された冷延鋼板にNiプレメッキを施し、500℃以下の温度まで加熱した後、Alを0.12〜0.2質量%含有する溶融亜鉛メッキ浴でメッキし、ワイピング後に加熱、合金化し、0.1%以上の調質圧延を行なうことを特徴とする請求項1または2に記載の塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項4】
焼鈍、調質圧延された冷延鋼板の平均うねり(Wca)が0.5μm以下、平均粗さ(Ra)が0.4μm以上であることを特徴とする請求項3に記載の塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項5】
焼鈍、調質圧延された冷延鋼板が、伸び率0.2%以上の調質圧延されたものである事を特徴とする請求項3または4に記載の塗装鮮映性とプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−214681(P2008−214681A)
【公開日】平成20年9月18日(2008.9.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−52042(P2007−52042)
【出願日】平成19年3月1日(2007.3.1)
【出願人】(000006655)新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Fターム(参考)】