(57)【要約】【課題】Ｓｉ、Ｍｎを含有する鋼板を母材とし、めっき外観、耐食性、高加工時の耐めっき剥離性および加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および高強度溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：３．６〜８．０％、Ａｌ：０．００１〜１．０００％、Ｐ≦０．１０％、Ｓ≦０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板に対して焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施すに際し、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下であり、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間は３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度は２０ｖｏｌ%以上とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：３．６〜８．０％、Ａｌ：０．００１〜１．０００％、Ｐ≦０．１０％、Ｓ≦０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、鋼板を連続式溶融亜鉛めっき設備において焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施すに際し、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下であり、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間は３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度は２０ｖｏｌ％以上とすることを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記鋼板は、成分組成として、質量％で、さらに、Ｂ：０．００１〜０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｎ：０．００１〜０．２０％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％、Ｔａ：０．００１〜０．１０％、Ｗ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．００１〜０．１０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有することを特徴とする請求項１に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
溶融亜鉛めっき処理後、さらに、４５０℃以上６００℃以下の温度に鋼板を加熱して合金化処理を施し、めっき層のＦｅ含有量を８〜１４質量％の範囲にすることを特徴とする請求項１〜３に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のいずれかの製造方法により作成され、亜鉛めっき層直下の、下地鋼板表面から１００μm以内の鋼板表層部に生成したＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖのうちから選ばれる少なくとも１種以上の酸化物が、合計で片面あたり０．０３０ｇ／ｍ2未満であることを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉおよびＭｎを含有する高強度鋼板を母材とするめっき外観、耐食性、高加工時の耐めっき剥離性および加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および高強度溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、家電、建材等の分野において、素材鋼板に防錆性を付与した表面処理鋼板、中でも溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が広範に使用されている。また、自動車の燃費向上および自動車の衝突安全性向上の観点から、車体材料の高強度化によって薄肉化を図り、車体そのものを軽量化しかつ高強度化する要望が高まっている。そのために高強度鋼板の自動車への適用が促進されている。
【０００３】
一般的に、溶融亜鉛めっき鋼板は、スラブを熱間圧延や冷間圧延した薄鋼板を母材として用い、母材鋼板を連続式溶融亜鉛めっきライン（以下、ＣＧＬと称す）の焼鈍炉にて再結晶焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を行い製造される。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場合は、溶融亜鉛めっき処理の後、さらに合金化処理を行い製造される。
【０００４】
ここで、ＣＧＬの焼鈍炉の加熱炉タイプとしては、ＤＦＦ型（直火型）、ＮＯＦ型（無酸化型）、オールラジアントチューブ型等があるが、近年では、操業のし易さやピックアップが発生しにくい等により低コストで高品質なめっき鋼板を製造できるなどの理由からオールラジアントチューブ型の加熱炉を備えるＣＧＬの建設が増加している。しかしながら、ＤＦＦ型（直火型）、ＮＯＦ型（無酸化型）と異なり、オールラジアントチューブ型の加熱炉は焼鈍直前に酸化工程がないため、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を含有する鋼板についてはめっき性確保の点で不利である。
【０００５】
Ｓｉ、Ｍｎを多量に含む高強度鋼板を母材とした溶融めっき鋼板の製造方法として、特許文献１には、再結晶温度〜９００℃で焼鈍しめっきする技術が開示されている。特許文献２には、７５０〜９００℃で焼鈍しめっきする技術が開示されている。特許文献３には、８００〜８５０℃で焼鈍しめっきする技術が開示されている。しかしながら、Ｓｉ、Ｍｎを多量に含む高強度鋼板の場合、７５０℃を超える高い温度で焼鈍をした場合、鋼中Ｓｉ、Ｍｎが選択酸化し、鋼板表面に酸化物を形成するため、めっき密着性を劣化させ、不めっき等の欠陥が発生する懸念がある。
【０００６】
さらに、特許文献４および特許文献５には、還元炉における加熱温度を水蒸気分圧で表される式で規定し露点を上げることで、地鉄表層を内部酸化させる技術が開示されている。しかしながら、露点を制御するエリアが炉内全体を前提としたものであるため、露点の制御が困難であり安定操業が困難である。また、不安定な露点制御のもとでの合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造は、下地鋼板に形成される内部酸化物の分布状態にバラツキが認められ、鋼帯の長手方向や幅方向でめっき濡れ性や合金化ムラなどの欠陥が発生する懸念がある。
【０００７】
また、特許文献６には、酸化性ガスであるＨ２ＯやＯ２だけでなく、ＣＯ２濃度も同時に規定することで、めっき直前の地鉄表層を内部酸化させ外部酸化を抑制してめっき外観を改善する技術が開示されている。しかしながら、特許文献６では、内部酸化物の存在により加工時に割れが発生しやすくなり、耐めっき剥離性が劣化する。また、耐食性の劣化も認められる。さらにＣＯ２は炉内汚染や鋼板表面への浸炭などが起こり機械特性が変化するなどの問題が懸念される。
【０００８】
さらに、最近では、加工の厳しい箇所への高強度溶融亜鉛めっき鋼板、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の適用が進んでおり、高加工時の耐めっき剥離特性が重要視されるようになっている。具体的にはめっき鋼板に９０°超えの曲げ加工を行いより鋭角に曲げたときや衝撃が加わり鋼板が加工を受けた場合の、加工部のめっき剥離の抑制が要求される。
【０００９】
このような特性を満たすためには、鋼中に多量にＳｉを添加し所望の鋼板組織を確保するだけでなく、高加工時の割れなどの起点になる可能性があるめっき層直下の地鉄表層の組織、構造のより高度な制御が求められる。しかしながら従来技術ではそのような制御は困難であり、焼鈍炉にオールラジアントチューブ型の加熱炉を備えるＣＧＬでＳｉ含有高強度鋼板を母材として高加工時の耐めっき剥離特性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製造することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２８７１１４号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９８０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５０６６０号公報
【特許文献４】特開２００４−３２３９７０号公報
【特許文献５】特開２００４−３１５９６０号公報
【特許文献６】特開２００６−２３３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｓｉ、Ｍｎを含有する鋼板を母材とし、めっき外観、耐食性、高加工時の耐めっき剥離性および加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および高強度溶融亜鉛めっき鋼板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】
従来は、めっき性を改善する目的で積極的にＦｅを酸化させたり内部酸化させていた。しかし、同時に、耐食性や加工性が劣化する。そこで、本発明者らは、従来の考えにとらわれない新たな方法で課題を解決する方法を検討した。その結果、焼鈍工程の雰囲気と温度を適切に制御することで、めっき層直下の鋼板表層部において内部酸化の形成を抑制し、優れためっき外観と、より高い耐食性と高加工時の良好な耐めっき剥離性が得られることを知見した。具体的には、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度を６００℃以上７００℃以下、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間を３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度を２０ｖｏｌ％以上となるように制御して焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行う。焼鈍炉内での鋼板最高到達温度を６００℃以上７００℃以下とし、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域での雰囲気中の水素濃度を２０ｖｏｌ％以上とすることで、鋼板と雰囲気の界面の酸素ポテンシャルを低下させ、内部酸化が極力起こらずに（酸化物を極力形成させずに）、Ｓｉ、Ｍｎなどの選択的表面拡散、酸化（以後、表面濃化と呼ぶ）を抑制する。
このように焼鈍温度や雰囲気中の水素濃度を制御することにより、内部酸化させず、表面濃化を極力抑制し、不めっきのない、めっき外観、耐食性および高加工時の耐めっき剥離性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板が得られることになる。なお、めっき外観に優れるとは、不めっきや合金化ムラが認められない外観を有することを言う。
そして、以上の方法により得られる高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき層の直下の、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部において、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、さらには、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖのうちから選ばれる１種以上の酸化物の形成が抑制され、その形成量は合計で片面あたり０．０３０ｇ／ｍ２未満に抑制される。これにより、めっき外観に優れ、耐食性が著しく向上し、地鉄表層における曲げ加工時の割れ防止を実現させ、高加工時の耐めっき剥離性に優れることになる。
【００１３】
本発明は上記知見に基づくものであり、特徴は以下の通りである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：３．６〜８．０％、Ａｌ：０．００１〜１．０００％、Ｐ≦０．１０％、Ｓ≦０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、鋼板を連続式溶融亜鉛めっき設備において焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施すに際し、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下であり、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間は３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度は２０ｖｏｌ％以上とすることを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［２］前記［１］において、前記鋼板は、成分組成として、質量％で、さらに、Ｂ：０．００１〜０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｓｎ：０．００１〜０．２０％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％、Ｔａ：０．００１〜０．１０％、Ｗ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．００１〜０．１０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有することを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［３］前記［１］または［２］において、溶融亜鉛めっき処理後、さらに、４５０℃以上６００℃以下の温度に鋼板を加熱して合金化処理を施し、めっき層のＦｅ含有量を８〜１４質量％の範囲にすることを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［４］前記［１］〜［３］に記載のいずれかの製造方法により作成され、亜鉛めっき層直下の、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に生成したＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖのうちから選ばれる少なくとも１種以上の酸化物が、合計で片面あたり０．０３０ｇ／ｍ２未満であることを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
【００１４】
なお、本発明において、高強度溶融亜鉛めっき鋼板とは、引張強度ＴＳが５９０ＭＰａ以上である。また、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（以下、ＧＩと称することもある）、合金化処理を施すめっき鋼板（以下、ＧＡと称することもある）のいずれも含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、めっき外観、耐食性、高加工時の耐めっき剥離性および加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について具体的に説明する。なお、以下の説明において、鋼成分組成の各元素の含有量、めっき層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、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
【００１７】
先ず、本発明で最も重要な要件である、めっき層直下の下地鋼板表面の構造を決定する焼鈍条件について説明する。
鋼中に多量のＳｉおよびＭｎが添加された高強度溶融亜鉛めっき鋼板において、耐食性及び高加工時の耐めっき剥離性を満足させるためには、腐食や高加工時の割れなどの起点となる可能性があるめっき層直下の地鉄表層の内部酸化を極力少なくすることが求められる。
【００１８】
Ｆｅを酸化させたりＳｉやＭｎの内部酸化を促進させることによりめっき性を向上させることは可能ではあるが、これは逆に耐食性や加工性の劣化をもたらすことになってしまう。このため、ＳｉやＭｎの内部酸化を促進させる方法以外で、良好なめっき性を維持しつつ、内部酸化を抑制して耐食性、加工性を向上させる必要がある。検討した結果、本発明では、めっき性を確保するために焼鈍工程において酸素ポテンシャルを低下させ易酸化性元素であるＳｉやＭｎ等の地鉄表層部における活量を低下させる。そして、これらの元素の外部酸化を抑制し、結果的にめっき性を改善する。そして、地鉄表層部に形成する内部酸化も抑制され、耐食性及び加工性が改善することになる。
【００１９】
このような効果は、連続式溶融亜鉛めっき設備において焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施すに際し、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度を６００℃以上７００℃以下、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間を３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度を２０ｖｏｌ％以上となるように制御することにより得られる。このように制御することにより、鋼板と雰囲気の界面の酸素ポテンシャルを低下させ、内部酸化させずに、Ｓｉ、Ｍｎなどの選択的表面拡散、表面濃化を抑制する。そして、不めっきのない、より高い耐食性と高加工時の良好な耐めっき剥離性が得られることになる。
【００２０】
焼鈍炉内での鋼板最高到達温度を６００℃以上７００℃以下とした理由は以下の通りである。６００℃を下回る温度域では、不めっき発生、耐食性の劣化、耐めっき剥離性の劣化等が問題になる程度の表面濃化や内部酸化は起こらないが、６００℃未満では良好な材質が得られない。よって、本発明の効果が発現する温度域は、６００℃以上とする。一方、７００℃を上回る温度域では、表面濃化が顕著となり、不めっき発生、耐食性の劣化、耐めっき剥離性の劣化等が激しくなる。さらに、材質の観点ではＴＳ、Ｅｌ共に７００℃を上回る温度域では、強度と延性のバランスの効果が飽和する。以上のことから、鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下とする。
【００２１】
次に、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間を３０秒以上１０分以内とした理由は以下の通りである。３０秒を下回れば目標とする材質（ＴＳ、Ｅｌ）が得られない。一方、１０分を上回れば、強度と延性のバランスの効果が飽和する。
鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における水素濃度を２０ｖｏｌ％以上とした理由は以下の通りである。表面濃化の抑制効果が認められるのが水素濃度：２０ｖｏｌ％以上である。水素濃度の上限は特に設けないが、８０ｖｏｌ％超えでは効果が飽和し、コスト的に不利となるため、８０ｖｏｌ％以下が望ましい。なお、鋼板温度が６００℃未満の温度域における水素濃度については、１０ｖｏｌ％を基本とした。
【００２２】
次いで、本発明の対象とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の鋼成分組成について説明する。
Ｃ：０．０３〜０．３５％
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。そのためには０．０３％以上必要である。一方、０．３５％を超えると溶接性が劣化する。したがって、Ｃ量は０．０３％以上０．３５％以下とする。
【００２３】
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％
Ｓｉは鋼を強化して良好な材質を得るのに有効な元素ではあるが、易酸化性元素であるため、めっき性には不利であり、極力添加することは避けるべき元素である。しかしながら、０．０１％程度は不可避的に鋼中に含まれ、これ以下に低減するためにはコストが上昇してしまうため、０．０１％を下限とする。一方、０．５０％を超えると高加工時の耐めっき剥離性の改善が困難となってくる。したがって、Ｓｉ量は０．０１％以上０．５０％以下とする。
【００２４】
Ｍｎ：３．６〜８．０％
Ｍｎは鋼の高強度化に有効な元素である。機械特性や強度を確保するためは３．６％以上含有させることが必要である。一方、８．０％を超えると溶接性やめっき密着性の確保、強度と延性のバランスの確保が困難になる。したがって、Ｍｎ量は３．６％以上８．０％以下とする。
【００２５】
Ａｌ：０．００１〜１．０００％
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。溶鋼の脱酸の効果は０．００１％以上で得られる。一方、１．０００％を超えるとコストアップになる。したがって、Ａｌ量は０．００１％以上１．０００％以下とする。
【００２６】
Ｐ≦０．１０％
Ｐは不可避的に含有される元素のひとつであり、０．００５％未満にするためには、コストの増大が懸念されるため、０．００５％以上が望ましい。一方、Ｐが０．１０％を超えて含有されると溶接性が劣化する。さらに、表面品質が劣化する。また、非合金化処理時にはめっき密着性が劣化し、合金化処理時には合金化処理温度を上昇しないと所望の合金化度とすることができない。また所望の合金化度とするために合金化処理温度を上昇させると延性が劣化すると同時に合金化めっき皮膜の密着性が劣化するため、所望の合金化度と、良好な延性、合金化めっき皮膜を両立させることができない。したがって、Ｐ量は０．１０％以下とし、下限としては０．００５％以上が望ましい。
【００２７】
Ｓ≦０．０１０％
Ｓは不可避的に含有される元素のひとつである。下限は規定しないが、多量に含有されると溶接性が劣化するため０．０１０％以下とする。
【００２８】
なお、強度と延性のバランスを制御するため、Ｂ：０．００１〜０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％の中から選ばれる１種以上の元素を必要に応じて添加してもよい。
これらの元素を添加する場合における適正添加量の限定理由は以下の通りである。
【００２９】
Ｂ：０．００１〜０．００５％
Ｂは０．００１％未満では焼き入れ促進効果が得られにくい。一方、０．００５％超えではめっき密着性が劣化する。よって、含有する場合、Ｂ量は０．００１％以上０．００５％以下とする。
【００３０】
Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％
Ｎｂは０．００５％未満では強度調整の効果やＭｏとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、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量は０．００５％以上０．０５０％以下とする。
【００３１】
Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％
Ｔｉは０．００５％未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、０．０５０％超えではめっき密着性の劣化を招く。よって、含有する場合、Ｔｉ量は０．００５％以上０．０５０％以下とする。
【００３２】
Ｃｒ：０．００１〜１．０００％
Ｃｒは０．００１％未満では焼き入れ性効果が得られにくい。一方、１．０００％超えではＣｒが表面濃化するため、めっき密着性や溶接性が劣化する。よって、含有する場合、Ｃｒ量は０．００１％以上１．０００％以下とする。
【００３３】
Ｍｏ：０．０５〜１．００％
Ｍｏは０．０５％未満では強度調整の効果やＮｂ、またはＮｉやＣｕとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、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量は０．０５％以上１．００％以下とする。
【００３４】
Ｃｕ：０．０５〜１．００％
Ｃｕは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＮｉやＭｏとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、１．００％超えではコストアップを招く。よって、含有する場合、Ｃｕ量は０．０５％以上１．００％以下とする。
【００３５】
Ｎｉ：０．０５〜１．００％
Ｎｉは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＣｕとＭｏとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、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量は０．０５％以上１．００％以下とする。
【００３６】
Ｓｎ：０．００１〜０．２０％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％
ＳｎやＳｂは鋼板表面の窒化、酸化、あるいは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する観点から含有することができる。このような窒化や酸化を抑制することで鋼板表面においてマルテンサイトの生成量が減少するのを防止し、疲労特性や表面品質が改善される。窒化や酸化を抑制する観点から、ＳｎあるいはＳｂを含有する場合は０．００１％以上とする。０．２０％を超えると靭性の劣化を招くので、０．２０％以下とすることが好ましい。
【００３７】
Ｔａ：０．００１〜０．１０％
ＴａはＣやＮと炭化物や炭窒化物を形成することで高強度化に寄与するとともに高降伏比（ＹＲ）化に寄与する。さらに、Ｔａは熱延板組織を微細化する作用を有し、冷延、焼鈍後のフェライト粒径が微細化されるため、粒界面積の増大に伴う粒界へのＣ偏析量の増大により、高焼付き硬化量（ＢＨ量）を得ることができる。このような観点から、Ｔａを０．００１％以上含有することができる。一方、０．１０％を超える過剰のＴａの含有は、原料コストの増加を招くだけでなく、焼鈍後の冷却過程におけるマルテンサイトの形成を妨げる可能性があり、さらに熱延板中に析出したＴａＣは、冷間圧延時の変形抵抗を高くし、安定した実機製造を困難にする場合があるため、Ｔａを含有する場合は、０．１０％以下とする。
【００３８】
Ｗ：０．００１〜０．１０％
ＷをＳｉ、Ｍｎと複合添加する事により、Γ相の生成を抑制し、めっき密着性を向上させる効果がある。このような作用はＷ：０．００１％以上含有して認められる。一方、０．１０％を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果を期待できず、経済的に不利となる。以上より、Ｗを含有する場合は、０．００１％以上０．１０％以下とする。
【００３９】
Ｖ：０．００１〜０．１０％
Ｖは炭窒化物を形成し、鋼を析出効果により高強度化する作用を有する元素であり、必要に応じて含有することができる。このような作用は、Ｖを０．００１％以上含有して認められる。一方、０．１０％を超えて含有する場合、過度に高強度化し、延性が劣化してしまう。以上より、Ｖを含有する場合、０．００１％以上０．１０％以下とする。
【００４０】
上記以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。上記記載の元素以外の元素を含有しても、本発明には何ら悪影響を及ぼすものではなく、その上限は０．１％とする。
【００４１】
次に、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法とその限定理由について説明する。
【００４２】
上記化学成分を有する鋼を熱間圧延した後、冷間圧延し鋼板とし、次いで、連続式溶融亜鉛めっき設備において焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を行う。なお、この時、本発明においては、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下であり、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間は３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度は２０ｖｏｌ％以上とする。これは本発明において、最も重要な要件である。
【００４３】
熱間圧延
通常、行われる条件にて行うことができる。
【００４４】
酸洗
熱間圧延後は酸洗処理を行うのが好ましい。酸洗工程で表面に生成した黒皮スケールを除去し、しかる後冷間圧延する。なお、酸洗条件は特に限定しない。
【００４５】
冷間圧延
４０％以上８０％以下の圧下率で行うことが好ましい。圧下率が４０％未満では再結晶温度が低温化するため、機械特性が劣化しやすい。一方、圧下率が８０％超えでは高強度鋼板であるため、圧延コストがアップするだけでなく、焼鈍時の表面濃化が増加するため、めっき特性が劣化する。
【００４６】
冷間圧延した鋼板に対して、焼鈍した後溶融亜鉛めっき処理を施す。
焼鈍炉では、前段の加熱帯で鋼板を所定温度まで加熱する加熱工程を行い、後段の均熱帯で所定温度に所定時間保持する均熱工程を行う。
そして、上述したように、焼鈍炉内での鋼板最高到達温度は６００℃以上７００℃以下であり、鋼板温度が６００℃以上７００℃以下の温度域における鋼板通過時間は３０秒以上１０分以内、雰囲気中の水素濃度は２０ｖｏｌ％以上となるように制御して焼鈍、溶融亜鉛めっき処理を行う。なお、残部はＮ２及び不可避不純物気体からなる。本発明の効果を損するものでなければＨ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＯ等の他の気体成分を含有してもよい。
溶融亜鉛めっき処理は、常法で行うことができる。
【００４７】
次いで、必要に応じて合金化処理を行う。
溶融亜鉛めっき処理に引き続き合金化処理を行うときは、溶融亜鉛めっき処理したのち、４５０℃以上６００℃以下に鋼板を加熱して合金化処理を施し、めっき層のＦｅ含有量が８〜１４％になるよう行うのが好ましい。８％未満では合金化ムラ発生や耐フレーキング性が劣化する。一方、１４％超えは耐めっき剥離性が劣化する。
【００４８】
以上により、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を有する。２０ｇ／ｍ２未満では耐食性の確保が困難になる。一方、１２０ｇ／ｍ２を超えると耐めっき剥離性が劣化する。
【００４９】
そして、以下のように、めっき層直下の下地鋼板表面の構造に特徴を有することになる。
亜鉛めっき層の直下の、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部では、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、さらには、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖのうちから選ばれる１種以上の酸化物の形成が合計で片面あたり０．０３０ｇ／ｍ２未満に抑制される。
【００５０】
鋼中にＳｉ及び多量のＭｎが添加された溶融亜鉛めっき鋼板において、耐食性および高加工時の耐めっき剥離性を満足させるためには、腐食や高加工時の割れなどの起点になる可能性があるめっき層直下の地鉄表層の内部酸化を極力少なくすることが求められる。そこで、本発明では、まず、めっき性を確保するために焼鈍工程において酸素ポテンシャルを低下させることで易酸化性元素であるＳｉやＭｎ等の地鉄表層部における活量を低下させる。そして、これらの元素の外部酸化を抑制し、結果的にめっき性を改善する。さらに、地鉄表層部に形成する内部酸化も抑制され、耐食性及び高加工性が改善することになる。このような効果は、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、さらには、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｖのうちから選ばれる少なくとも１種以上の酸化物の形成量を合計で０．０３０ｇ／ｍ２未満に抑制することで認められる。酸化物形成量の合計（以下、内部酸化量と称す）が０．０３０ｇ／ｍ２以上では、耐食性及び高加工性が劣化する。また、内部酸化量を０．０００１ｇ／ｍ２未満に抑制しても、耐食性及び高加工性向上効果は飽和するため、内部酸化量の下限は０．０００１ｇ／ｍ２以上が好ましい。
【００５１】
さらに、上記に加え、本発明では、耐めっき剥離性を向上させるために、Ｓｉ、Ｍｎ系複合酸化物が成長する地鉄組織は軟質で加工性に富むフェライト相が好ましい。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を、実施例に基いて具体的に説明する。
表１に示す鋼組成からなる熱延鋼板を酸洗し、黒皮スケール除去した後、表２、表３に示す条件にて冷間圧延し、厚さ１．０ｍｍの冷延鋼板を得た。
【００５３】
【表１】
2014015675.tif 000002
【００５４】
次いで、上記で得た冷延鋼板を、焼鈍炉にオールラジアントチューブ型の加熱炉を備えるＣＧＬに装入した。ＣＧＬでは、表２に示す通り、焼鈍炉内の鋼板温度が６００℃〜７００℃の温度域における水素濃度および鋼板通過時間、鋼板最高到達温度を表２に示すように制御して通板し、焼鈍したのち、４６０℃のＡｌ含有Ｚｎ浴にて溶融亜鉛めっき処理を施した。
なお、雰囲気中の露点の制御については、Ｎ２中に設置した水タンクを加熱して加湿したＮ２ガスが流れる配管を予め別途設置し、加湿したＮ２ガス中にＨ２ガスを導入して混合し、これを炉内に導入することで雰囲気中の露点を制御した。
また、ＧＡは０．１４％Ａｌ含有Ｚｎ浴を、ＧＩは０．１８％Ａｌ含有Ｚｎ浴を用いた。付着量はガスワイピングにより調節し、ＧＡは合金化処理した。
【００５５】
以上により得られた溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡおよびＧＩ）に対して、外観性（めっき外観）、耐食性、高加工時の耐めっき剥離性、加工性を調査した。また、めっき層直下の１００μｍまので地鉄鋼板表層部に存在する酸化物の量（内部酸化量）を測定した。測定方法および評価基準を下記に示す。
【００５６】
＜外観性（めっき外観）＞
外観性は、不めっきや合金化ムラなどの外観不良が無い場合は外観良好（記号○）、ある場合は外観不良（記号×）と判定した。
【００５７】
＜耐食性＞
寸法７０ｍｍ×１５０ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１（２０００年）に基づく塩水噴霧試験を３日間行い、腐食生成物をクロム酸（濃度２００ｇ／Ｌ、８０℃）を用いて１分間洗浄除去し、片面あたりの試験前後のめっき腐食減量（ｇ／ｍ２・日）を重量法にて測定し、下記基準で評価した。
○（良好）：２０ｇ／ｍ２・日未満
×（不良）：２０ｇ／ｍ２・日以上
＜耐めっき剥離性＞
高加工時の耐めっき剥離性は、ＧＡではめっき鋼板では、９０°を超えて鋭角に曲げたときの曲げ加工部のめっき剥離の抑制が要求される。本実施例では１２０°曲げした場合の曲げ加工部にセロハンテープ（登録商標）を押し付けて剥離物をセロハンテープ（登  録商標）に転移させ、セロハンテープ（登録商標）上の剥離物量をＺｎカウント数として蛍光Ｘ線法で求めた。なお、この時のマスク径は３０ｍｍ、蛍光Ｘ線の加速電圧は５０ｋＶ、加速電流は５０ｍＡ、測定時間は２０秒である。下記の基準に照らして、ランク１、２のものを耐めっき剥離性が良好（記号○）、３以上のものを耐めっき剥離性が不良（記号×）と評価した。
蛍光Ｘ線Ｚｎカウント数  ランク
０−５００未満：１（良）
５００以上−１０００未満：２
１０００以上−２０００未満：３
２０００以上−３０００未満：４
３０００以上：５（劣）
ＧＩでは、衝撃試験時の耐めっき剥離性が要求される。ボールインパクト試験を行い、加工部をテープ剥離し、めっき層の剥離有無を目視判定した。ボールインパクト条件は、ボール重量１０００ｇ、落下高さ１００ｃｍである。
○：めっき層の剥離無し
×：めっき層が剥離
＜加工性＞
加工性は、試料から圧延方向に対して９０°方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１の規定に準拠してクロスヘッド速度１０ｍｍ／ｍｉｎ一定で引張試験を行い、引張り強度（ＴＳ／ＭＰａ）と伸び（Ｅｌ％）を測定し、ＴＳ×Ｅｌ≧２４０００のものを良好、ＴＳ×Ｅｌ＜２４０００のものを不良とした。
【００５８】
＜めっき層直下１００μｍまでの領域における内部酸化量＞
内部酸化量は、「インパルス炉溶融−赤外線吸収法」により測定する。ただし、素材（すなわち焼鈍を施す前の高強度鋼板）に含まれる酸素量を差し引く必要があるので、本発明では、連続焼鈍後の高強度鋼板の両面の表層部を１００μｍ以上研磨して鋼中酸素濃度を測定し、その測定値を素材に含まれる酸素量ＯＨとし、また、連続焼鈍後の高強度鋼板の板厚方向全体での鋼中酸素濃度を測定して、その測定値を内部酸化後の酸素量ＯＩとした。このようにして得られた高強度鋼板の内部酸化後の酸素量ＯＩと、素材に含まれる酸素量ＯＨとを用いて、ＯＩとＯＨの差（＝ＯＩ−ＯＨ）を算出し、さらに片面単位面積（すなわち１ｍ２）当たりの量に換算した値（ｇ／ｍ２）を内部酸化量とした。
【００５９】
以上により得られた結果を製造条件と併せて表２、表３に示す。
【００６０】
【表２】
2014015675.tif 000003
【００６１】
【表３】
2014015675.tif 000004
【００６２】
表２、表３から明らかなように、本発明法で製造されたＧＩ、ＧＡ（本発明例）は、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含有する高強度鋼板であるにもかかわらず、耐食性、加工性、高加工時の耐めっき剥離性およびめっき外観も良好である。
一方、比較例では、めっき外観、耐食性、加工性、高加工時の耐めっき剥離性のいずれか一つ以上が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき外観、耐食性、加工性および高加工時の耐めっき剥離性に優れ、自動車の車体そのものを軽量化かつ高強度化するための表面処理鋼板として利用することができる。また、自動車以外にも、素材鋼板に防錆性を付与した表面処理鋼板として、家電、建材の分野等、広範な分野で適用できる。