(57)【要約】【課題】耐遅れ破壊性と耐食性に優れた高強度鋼板を提供すること。【解決手段】引張強度が１１８０ＭＰａ以上である下地鋼板表面がＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆され、該Ｚｎ−Ｍｎ合金層は、被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、且つＺｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満である高強度鋼板。下地鋼板は、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｃｕ、およびＢを含有し、更に、所定量のＮｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、およびＮｉのうちから選ばれる１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有することが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強度が１１８０ＭＰａ以上である下地鋼板と、該下地鋼板表面に被覆されたＺｎ−Ｍｎ合金層と、を有し、
前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層は、被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、
且つ前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満であることを特徴とする高強度鋼板。
【請求項２】
前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が２０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であることを特徴とする請求項１に記載の高強度鋼板。
【請求項３】
前記Ｍｎ濃度が１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高強度鋼板。
【請求項４】
前記下地鋼板が、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．４％、Ｓｉ：０.０１〜３．００％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１〜１．５００％、Ｎ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、およびＢ：０．００１〜０．００５％を含有し、更に、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｖ：０〜０．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、およびＮｉ：０．０５〜１．００％のうちから選ばれる１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高強度鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐遅れ破壊性に優れた高強度鋼板に関するものであり、詳細には、主として自動車、建材用の強度部材に好適な鋼板であって、耐遅れ破壊性と耐食性に優れ、好ましくは引張強度１１８０ＭＰａ以上を有する高強度鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用鋼板としては、耐食性に関する要求から亜鉛めっき鋼板が多く用いられている。具体的には、亜鉛の犠牲防食作用により、鋼板の塗装後耐食性を著しく向上させることができるため、亜鉛めっき鋼板が自動車用鋼板として多く用いられている。一方、近年、自動車のＣＯ２排出量の低減および安全性確保の観点から、自動車用鋼板の高強度化が図られている。
【０００３】
しかしながら、鋼材の強度を高めていくと、遅れ破壊という現象が生じやすくなることが知られており、この遅れ破壊は鋼材強度の増大とともに激しくなり、特に引張強度１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼で顕著となる。なお、遅れ破壊とは、高強度鋼材が静的な負荷応力（引張り強さ以下の負荷応力）を受けた状態で、ある時間が経過したとき、外見上はほとんど塑性変形を伴うことなく、突然脆性的な破壊が生じる現象である。
【０００４】
この遅れ破壊は、鋼板の場合、プレス加工により所定の形状に成形したときの残留応力と、応力集中部における鋼の水素脆性により生じるものであることが知られている。この水素脆性の原因となる水素は、ほとんどの場合、外部環境から鋼中に侵入し、拡散した水素であると考えられており、代表的には、鋼板の腐食の際に発生した水素が鋼中に侵入し、拡散したものである。一般に、亜鉛めっき鋼板は冷延鋼板より腐食時の水素侵入量が多く、遅れ破壊を生じやすい。
【０００５】
高強度鋼板におけるこのような遅れ破壊を防止するために、例えば、特許文献１では、鋼板の組織や成分を調整することにより、遅れ破壊感受性を弱める検討がなされている。また、特許文献２では、遅れ破壊を防止する高強度溶融亜鉛めっき鋼板に関する検討がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３１９９２号公報
【特許文献２】特開平６−１４５８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の手法では、外部環境から鋼板内部に侵入する水素量は変化しないため、遅れ破壊の発生を遅らせることは可能であっても、遅れ破壊自体を防止することはできない。また、特許文献２の手法で、鋼成分組成と微細組織構成を調整しても、十分な耐遅れ破壊性はまだ得られていなかった。
このように、耐食性と耐遅れ破壊性の双方に優れた高強度鋼板の技術の確立は十分であるとはまだ言えなかった。
【０００８】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、主として自動車、建材用の強度部材に好適な高強度鋼板であって、耐遅れ破壊性と耐食性に優れた高強度鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋼板内部に侵入する水素を抑制することにより遅れ破壊を防止する手段について、鋭意検討および研究を重ねた。その結果、下地鋼板表面を、特定の被覆量とＭｎ濃度を有するＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆することにより、鋼板内部への水素侵入を大幅に抑制して鋼板の遅れ破壊を防止することができ、しかも優れた耐食性も得られることを見出した。
【００１０】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［１］引張強度が１１８０ＭＰａ以上である下地鋼板と、該下地鋼板表面に被覆されたＺｎ−Ｍｎ合金層と、を有し、
前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層は、被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、
且つ前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満であることを特徴とする高強度鋼板。
［２］前記Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が２０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であることを特徴とする前記［１］に記載の高強度鋼板。
［３］前記Ｍｎ濃度が１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の高強度鋼板。
［４］前記下地鋼板が、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．４％、Ｓｉ：０.０１〜３．００％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１〜１．５００％、Ｎ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、およびＢ：０．００１〜０．００５％を含有し、更に、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｖ：０〜０．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、およびＮｉ：０．０５〜１．００％のうちから選ばれる１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有することを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の高強度鋼板。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高強度鋼板は、遅れ破壊が効果的に抑制される優れた耐遅れ破壊性を有するとともに、優れた耐食性を有する。本発明の高強度鋼板は、自動車、建材用の強度部材に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例で用いた遅れ破壊評価用試験片を模式的に示す図面である。
【図２】実施例において行った複合サイクル腐食試験の工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の高強度鋼板は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である下地鋼板と、該下地鋼板表面に被覆されたＺｎ−Ｍｎ合金層とを有し、Ｚｎ−Ｍｎ合金層は、被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、且つＺｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満であることを特徴とし、耐遅れ破壊性と耐食性とに優れる。
【００１４】
本発明の高強度鋼板の基質となる鋼板（下地鋼板）は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の鋼板であり、１３４０ＭＰａ以上であることが好ましい。
遅れ破壊は、鋼中に侵入した水素が応力集中部に拡散したり、濃化したりして、脆化を引き起こすことで発生するため、鋼の強度に依存する。すなわち、引張強度が低い鋼板では、本質的に遅れ破壊が生じにくい。よって、本発明の効果は、引張強度が低い鋼板でも得られるが、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の鋼板で顕著に発現され、引張強度が１３４０ＭＰａ以上の鋼板でより顕著に発現される。
【００１５】
なお、上記の引張強度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１年）に準拠して測定できる。
【００１６】
下地鋼板の成分組成および鋼組織は、特に限定されない。また、圧延方法などについても特に限定されず、熱延鋼板、冷延鋼板のいずれを下地鋼板として用いてもよい。これらのうち、鋼板が自動車分野や建材分野などにおいて用いられること、特には、自動車分野において多く用いられることを鑑みると、冷延鋼板を用いることが好ましい。すなわち、本発明の下地鋼板は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である高強度冷延鋼板が好ましく、引張強度が１３４０ＭＰａ以上の高強度冷延鋼板がさらに好ましい。
【００１７】
本発明において好ましく用いられる下地鋼板は、所望の引張強度を有するものであれば、いかなる成分組成および鋼組織を有するものでもよく、機械特性などの諸特性を向上させるために、例えば、Ｃ、Ｎなどの侵入型固溶元素やＳｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｒなどの置換型固溶元素の添加による固溶体強化、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌなどの炭・窒化物による析出強化、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、Ｂ、Ｃｕ、希土類元素などの強化元素の添加といった化学組成的改質、再結晶の起こらない温度で回復焼きなましすることによる強化あるいは完全に再結晶させずに未再結晶領域を残す部分再結晶強化、ベイナイトやマルテンサイト単相化あるいはフェライトとこれら変態組織の複合組織化といった変態組織による強化、フェライト粒径をｄとしたときのＨａｌｌ−Ｐｅｔｃｈの式：σ＝σ０＋ｋｄ−１／２（式中σ：応力、σ０、ｋ：材料定数）で表される細粒化強化、圧延などによる加工強化といった組織的ないし構造的改質を単独でまたは複数を組み合わせて行うことができる。
【００１８】
このような下地鋼板の成分組成としては、例えば、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．４％、Ｓｉ：０.０１〜３．００％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１〜１．５００％、Ｎ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、およびＢ：０．００１〜０．００５％を含有し、更に、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｖ：０〜０．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、およびＮｉ：０．０５〜１．００％のうちから選ばれる１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成とすることができる。
【００１９】
以下、本発明の鋼板の成分組成について説明する。なお、成分に関する％表示は特に断らない限り質量％を意味するものとする。
【００２０】
Ｃ：０．０３〜０．４％
Ｃは鋼板の強度を高める効果を有する。その効果を得るためには、０．０３％以上のＣが必要である。一方で、Ｃ含有量が０．４％を超えると自動車や家電の素材として用いる場合に必要である溶接性が劣化する。したがって、Ｃ含有量は０．０３〜０．４％としてよい。
【００２１】
Ｓｉ：０．０１〜３．００％
Ｓｉは鋼を強化し、延性を向上させるのに有効な元素であり、その効果を得るためには０．０１％以上のＳｉが必要である。一方で、Ｓｉ含有量が３．００％を超えると、Ｓｉが表面に酸化物を形成し、めっき外観が劣化する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０１〜３．００％としてよい。好ましくは０．０１〜２．００％である。
【００２２】
Ｍｎ：０．５〜３．０％
Ｍｎは、焼入れ性を高め鋼板の強度を高めるために有用な元素である。その効果は、Ｍｎ含有量が０．５％未満では得られない。一方、Ｍｎ含有量が３．０％を超えると、Ｍｎの偏析が生じ、加工性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５〜３．０％としてよい。
【００２３】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは不可避的に含有される元素のひとつであり、０．００５％未満にする為には、コストの増大が懸念される為、０．００５％以上であることが望ましい。一方で、Ｐ含有量が０．０５％を超えると、鋳造時のオーステナイト粒界へのＰ偏析に伴う粒界脆化により局部延性の劣化を通じて成型後の鋼板の耐遅れ破壊性を劣化させる。したがって、Ｐ含有量は極力低減させることが好ましく、Ｐ含有量は０．０５％以下としてよい。好ましくは０．０２％以下である。
【００２４】
Ｓ：０．００５％以下
Ｓは製鋼過程で不可避的に含有される元素である。しかしながら、多量に含有すると溶接性が劣化する。そのため、Ｓ含有量は０．００５％以下としてよい。
【００２５】
Ａｌ：０．００１〜１．５００％
Ａｌは溶鋼の脱酸を目的に添加されるが、その含有量が０．００１％未満の場合、その目的が達成されない。一方で、Ａｌ含有量が１．５００％を超えると、ＡｌとＮが結合して窒化物が形成される。窒化物は鋳造時にオーステナイト粒界上に析出して粒界脆化させることで、遅れ破壊性を劣化させる。したがって、Ａｌ含有量は０．００１〜１．５００％としてよい。
【００２６】
Ｎ：０．００５％以下
ＮはＡｌと結合して窒化物を形成する。Ｎ含有量が０．００５％を超えると、窒化物が鋳造時にオーステナイト粒界上に析出して脆化を引き起こし、耐遅れ破壊特性を劣化させる。したがって、Ｎ含有量は０．００５％以下とする。
【００２７】
Ｃｕ：０．０５〜１．００％
Ｃｕは腐食環境中において鋼板の溶解を抑制し、鋼中に侵入する水素量を低減させる効果がある。Ｃｕ含有量が０．０５％未満ではその効果が得られない。一方、Ｃｕ含有量が１．００％超えではコストアップを招く。したがって、Ｃｕ含有量は０．０５〜１．００％としてよい。
【００２８】
Ｂ：０．００１〜０．００５％
Ｂは０．００１％以上で焼き入れ促進効果が得られる。一方、Ｂ含有量が０．００５％超えでは化成処理性が劣化する。したがって、Ｂ含有量は０．００１〜０．００５％としてよい。
【００２９】
Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％
Ｎｂは０．００５％以上で強度調整（強度向上）の効果が得られる。一方、Ｎｂ含有量が０．０５０％超えではコストアップを招く。よって、含有する場合、Ｎｂ含有量は０．００５〜０．０５０％としてよい。
【００３０】
Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％
Ｔｉは０．００５％以上で強度調整（強度向上）の効果が得られる。一方、Ｔｉ含有量が０．０８０％超えでは化成処理性の劣化を招く。よって、含有する場合、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．０８０％としてよい。
【００３１】
Ｖ：０〜０．５％
ＶとＣとが結合して形成される微細炭化物は、鋼板の析出強化および水素のトラップサイトとして作用するため耐遅れ破壊性向上に有効であるため、必要に応じて含有してもよい。Ｖ含有量が０．５質量％を超えると、炭化物が過剰に析出して強度−延性バランスが劣化するおそれがある。このため、Ｖ含有量は０〜０．５％が好ましい。より好ましくは０．１％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。本発明では上記効果を得るためには０．００４％以上のＶの含有が好ましい。
【００３２】
Ｍｏ：０．０５〜１．００％
Ｍｏは０．０５％以上で強度調整（強度向上）の効果が得られる。一方、Ｍｏ含有量が１．００％超えではコストアップを招く。よって、含有する場合、Ｍｏ含有量は０．０５〜１．００％としてよい。
【００３３】
Ｃｒ：０．００１〜１．０００％
Ｃｒは０．００１％以上で焼き入れ性効果が得られる。一方、Ｃｒ含有量が１．０００％超えではＣｒが表面濃化するため、溶接性が劣化する。よって、含有する場合、Ｃｒ含有量は０．００１〜１．０００％としてよい。
【００３４】
Ｎｉ：０．０５〜１．００％
Ｎｉは０．０５％以上で残留γ相形成促進効果が得られる。一方、Ｎｉ含有量が１．００％超えではコストアップを招く。よって、含有する場合、Ｎｉ含有量は０．０５〜１．００％としてよい。
【００３５】
残部はＦｅおよび不可避不純物である。
なお、上記成分として説明したＮｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉの含有量が下限値未満の場合、その成分は不可避的不純物として含まれるものとする。
【００３６】
本発明において基質となる下地鋼板の厚みは、特に限定されるものではないが、０．８〜２．５ｍｍが好ましく、１．２〜２．０ｍｍがより好ましい。
【００３７】
本発明の高強度鋼板は、上記したような鋼板（下地鋼板）の表面が特定のＺｎ−Ｍｎ合金層、すなわち、被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、且つＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満であるＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆されたものである。
【００３８】
本発明者らの研究および検討結果によれば、腐食過程における亜鉛めっきが被覆された鋼板内部への水素侵入については、湿潤下における腐食過程において、Ｚｎめっきの犠牲防食作用により、地鉄上で多くの水素が発生することが鋼板の遅れ破壊に大きく寄与していると考えた。また、鋼板内部への水素侵入を抑制するためには、特に、腐食過程における鋼板中への水素侵入を抑制することが重要であることが判明した。そして、Ｚｎ−Ｍｎめっきにおいては、Ｍｎによって腐食過程で緻密で保護性の高い腐食生成物が形成されることにより、鋼板中への水素侵入を抑制できると考えた。
【００３９】
以上の推定メカニズムから、水素侵入を抑制するために有効な腐食生成物を形成するためには、鋼板表面上のＺｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、Ｚｎ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満であることが必要であることを知見した。また、特に腐食に厳しい部材に適用する場合には、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を２０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満とすることが好ましい。
【００４０】
Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が０．１０ｇ／ｍ２未満では、十分な水素侵入抑制効果と耐食性向上の効果の両立が実現できない。例えば、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が０．１０ｇ／ｍ２に対して非常に少ない場合では、水素侵入量を減らすことはできるものの、所望の耐食性を得られなくなる。一方、９０ｇ／ｍ２以上では、製造コストが増加してしまう。よって、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量は０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、好ましくは、２０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満である。
【００４１】
本発明の高強度鋼板は、上述したＺｎ−Ｍｎ合金層を下地鋼板片面に被覆したものでもよいし、下地鋼板両面に被覆したものでもよい。
なお、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量は、下地鋼板上のＺｎ−Ｍｎ合金層を溶解させ、溶解前後の鋼板の質量差から算出することができる。
下地鋼板片面のみにＺｎ−Ｍｎ合金層が被覆された場合は、上記質量差（ｇ）を下地鋼板片面の面積で割ること（上記質量差（ｇ）／下地鋼板片面の面積（ｍ２））により、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を測定することができる。
また、下地鋼板両面にＺｎ−Ｍｎ合金層が被覆された場合は、上記質量差（ｇ）を下地鋼板片面の面積の２倍の値で割ること（上記質量差（ｇ）／（下地鋼板片面の面積（ｍ２）×２））により、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を測定することができる。
【００４２】
また、Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％未満では、腐食過程において十分な保護性を有する腐食生成物が形成されず、鋼板中への水素侵入を抑制できない。また５０質量％以上では、電位がＺｎより大きく卑になるため、地鉄上での水素発生を促進してしまう。よって、Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度は５質量％以上５０質量％未満であり、好ましくは、１０質量％以上３０質量％以下である。
なお、Ｍｎ濃度は、Ｚｎ−Ｍｎ合金層を溶解させて得られる溶液を用い、ＩＣＰ発光分光分析法により測定することができる。
【００４３】
下地鋼板表面をＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆する方法については、特別な制限はなく、公知の方法を適用することが可能であるが、例えば、電気めっき法（Ｚｎ−Ｍｎ合金電気めっき法）、無電解めっき法、蒸着法等を用いることができる。
【００４４】
電気めっき法（Ｚｎ−Ｍｎ合金電気めっき法）の場合には、めっき浴に含まれるＺｎ、Ｍｎの濃度を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度を変えることができ、また、電解時間を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を変えることができる。また、無電解めっき法の場合には、めっき浴に含まれるＺｎ、Ｍｎの濃度を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度を変えることができ、また、電解時間を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を変えることができる。また、蒸着法の場合には、ターゲットとしてＺｎ及びＭｎを用いてＭｎ濃度を調整することができ、また、蒸着時間を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を変えることができる。
【００４５】
前述したように、本発明の高強度鋼板は、上述したＺｎ−Ｍｎ合金層を下地鋼板片面に被覆したものでもよいし、下地鋼板両面に被覆したものでもよい。
【００４６】
なお、Ｚｎ−Ｍｎ合金層は、基本的にＺｎとＭｎからなるものであるが、Ｚｎ濃度がＭｎ濃度より高いという条件を満たしていれば、Ｖ、Ｍｏ、およびＷのうちから選ばれる１種以上を少量（合計１０質量％以下）含有してもよい。
【００４７】
Ｘ線回折によれば、Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎは酸化しておらず合金状態にある。酸化状態にはないことで、腐食時に反応し前述の緻密な腐食生成物が形成されると推定される。
【００４８】
基質として使用される下地鋼板の製造方法は特に限定されない。本発明の理解を容易にするために、冷延鋼板の表面をＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆する場合における、製鋼からの一連のプロセスについて、一例を挙げて簡単に説明する。
【００４９】
所定の成分組成の鋼を溶製し、常法に従い連続鋳造でスラブとする。次いで、得られたスラブを加熱炉中で１１００〜１３００℃の温度で加熱し、７５０〜９５０℃の仕上げ温度で熱間圧延を行い、５００〜６５０℃にて巻き取る。これに続いて酸洗後、圧下率３０〜７０％の冷間圧延を行う。その後、必要に応じて、常法に従い、アルカリまたはアルカリと界面活性剤およびキレート剤との混合溶液による洗浄、電解洗浄、温水洗浄、乾燥を行う清浄化処理を行った後、７５０〜９００℃にて加熱処理し、急速冷却を行い、鋼板の引張強度の調整を行う。さらに必要に応じて、常法に従い伸長率０．０１〜０．５％程度の調質圧延を行うことで所望の引張強度を有する冷延鋼板を得、このようにして得られた冷延鋼板表面に、電気めっき法、無電解めっき法、蒸着法等の方法にて、Ｚｎ−Ｍｎ合金層を被覆量が０．１０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満で、Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が５質量％以上５０質量％未満となるように被覆する。これにより、本発明の高強度鋼板の一例としての高強度冷延鋼板を得ることができる。
【００５０】
なお、冷延鋼板表面をＺｎ−Ｍｎ合金層で被覆するのにめっき法、特に電気めっき法を用いた場合において、めっき処理時に鋼板およびＺｎ−Ｍｎ合金層中に水素が侵入するおそれがあるときは、必要に応じて、めっき処理後に１００〜３００℃程度の温度で２４時間程度保持し、鋼板およびＺｎ−Ｍｎ合金層中に侵入した水素を除去する処理を施してもよい。
【００５１】
以上説明したように、本発明の高強度鋼板は、耐遅れ破壊性と耐食性に優れる。
本発明において、優れた耐遅れ破壊性については、研削加工を施した試験片（３０ｍｍ×９９．５ｍｍ）を曲率半径４ｍｍＲで１８０°曲げ加工し、内側間隔が８ｍｍとなるようにボルトとナットで拘束して固定して得られた遅れ破壊用試験片に対し、ＳＡＥ  Ｊ２３３４に規定された、「塩水浸漬（０．５質量％のＮａＣｌ、０．１質量％のＣａＣｌ２、及び０．０７５質量％のＮａＨＣＯ３を有する２５℃の溶液中で１５分）」、「乾燥（６０℃、ＲＨ５０％環境下で１７時間４５分）」、「湿潤（５０℃、ＲＨ１００％環境下で６時間）」を順に行って１サイクル（２４時間）とする複合サイクル腐食試験を実施し、各サイクルの塩水浸漬の工程前に割れの発生の有無を調査し、割れ発生サイクル数が３０サイクル以上であることを指す。
また、優れた耐食性とは、上記の各サイクルの塩水浸漬工程前に赤錆発生の有無を調査し、５サイクル経過時点で赤錆発生が無いことを指す。
【実施例】
【００５２】
下地鋼板として、表１のＡ〜Ｆの各成分組成を有する板厚１．５ｍｍの冷延鋼板（引張強度１４８０ＭＰａ）を試験片として用いた。これらの冷延鋼板をトルエンに浸漬して５分間超音波洗浄を行い、防錆油を除去した後、Ｚｎ−Ｍｎ合金電気めっきを施し、鋼板両面の表面にＺｎ−Ｍｎ合金層（めっき層）を形成した。
【００５３】
上記の引張強度はＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１年）に準拠して測定した。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
電気めっき液としては、二価のマンガンイオン濃度：１０ｇ／Ｌ、二価の亜鉛イオン濃度：１５ｇ／Ｌを硫酸塩として添加し、クエン酸三ナトリウムを１８０ｇ／Ｌ添加し硫酸によりｐＨ５．５に調整したものを用いた。電流密度を１０〜８０Ａ／ｄｍ２の範囲で調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度を変化させ、また、電解時間を調整することでＺｎ−Ｍｎ合金層の被覆量を変化させ、Ｎｏ.１〜２０、２２〜４１の鋼板を作製した。
【００５６】
なお、以上のめっき処理を行わない鋼板（Ｎｏ.２１）を比較例の１つとした。
【００５７】
Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量は、鋼板を塩酸に浸漬してＺｎ−Ｍｎ合金層を溶解させ、溶解前後の鋼板の質量差から求めた。なお、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の溶解の終点については、塩酸に鉄の溶解を防止するインヒビターを入れることにより判断した。塩酸にインヒビターを入れることにより、Ｚｎ−Ｍｎ合金層が溶けている最中は気体が発生するのに対し、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の溶解が終了することで気体発生が終了する。この気体発生の終了を目視することにより、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の溶解が終了したと判断した。
【００５８】
Ｚｎ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度は、塩酸で合金層を溶解させて得られた溶液から、ＩＣＰ発光分光分析法によりＭｎ濃度を測定した。
【００５９】
以上のようにして得られた試験片について、以下の評価を行った。得られた結果を、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の構成とともに表２に示す。
（１）耐遅れ破壊性の評価
研削加工を施して作製した試験片（３０ｍｍ×９９．５ｍｍ）を曲率半径４ｍｍＲで１８０°曲げ加工し、図１に示すように、この曲げ試験片１を内側間隔が８ｍｍとなるようにボルト２とナット３で拘束して試験片形状を固定し、遅れ破壊評価用試験片を得た。このようにして作製した遅れ破壊評価用試験片に対し、米国自動車技術会で定めたＳＡＥ  Ｊ２３３４に規定された、塩水浸漬（０．５質量％のＮａＣｌ、０．１質量％のＣａＣｌ２、及び０．０７５質量％のＮａＨＣＯ３を有する２５℃の溶液中で１５分）、乾燥（６０℃、ＲＨ５０％環境下で１７時間４５分）、湿潤（５０℃、ＲＨ１００％環境下で６時間）を順に行って１サイクル（２４時間）とする複合サイクル腐食試験（図２参照）を、最大８０サイクルまで実施した。各サイクルの最初の工程となる塩水浸漬の工程前に目視により割れの発生の有無を調査し、割れ発生サイクル数を測定した。また、本試験は、各鋼板３検体ずつ実施し、その平均値をもって評価を行った。評価はサイクル数から、以下の基準により評価した。割れ発生サイクル数が３０サイクル以上である場合を合格（○又は◎）とした。なお、本評価では、平日の月曜日から試験を開始して、サイクル数としては平日（月〜金）のサイクル数のみで評価し、休日（土、日）のサイクル数は評価しなかった。
◎：４０サイクル以上
○：３０サイクル以上、４０サイクル未満
△：１０サイクル以上、３０サイクル未満
×：１０サイクル未満
【００６０】
（２）耐食性の評価
上記耐遅れ破壊性評価を行ったサンプルについて、各サイクルの塩水浸漬工程前に目視により赤錆発生の有無を調査し、赤錆発生サイクル数を測定した。評価はサイクル数から、以下の基準により評価した。５サイクル経過時点で赤錆発生が無い場合を合格（○）とした。なお、本評価でも、平日の月曜日から試験を開始して、サイクル数としては平日（月〜金）のサイクル数のみで評価し、休日（土、日）のサイクル数は評価しなかった。
○：５サイクル経過時点で赤錆発生なし
×：５サイクル未満で赤錆発生あり
【００６１】
【表２】
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【００６２】
表２によれば、本発明例の鋼板は、いずれも優れた耐遅れ破壊性と耐食性が得られている。中でも、Ｚｎ−Ｍｎ合金層の被覆量が２０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２未満であり、Ｚｎ−Ｍｎ合金層中のＭｎ濃度が１０質量％以上３０質量％以下である鋼板Ｎｏ．７、９、１４、１５、２２〜４１は、優れた耐食性を得られると共に、非常に優れた耐遅れ破壊性が得られることが分かった。
これに対して比較例の鋼板は、耐遅れ破壊性、耐食性のいずれか又は両方が劣っている。
【符号の説明】
【００６３】
１  試験片
２  ボルト
３  ナット
【図１】
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【図２】
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