(57)【要約】【課題】鋼材の表層部における第二相の三次元分布を正確に把握することができる鋼材の表層部の観察方法、およびこの観察結果に基づいて製造条件を適切に修正することができる鋼材の製造方法を提供する。【解決手段】鋼材の表層部における第二相の三次元分布を観察するに当たり、表層部における観察面を決定した後、集束イオンビームにより加工後の表面が観察面と平行になるように観察面を加工する処理と走査電子顕微鏡により加工後の観察面を観察する処理とを繰り返し行い、各観察結果を統合して表層部における第二相の三次元分布を把握することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表層部における第二相の三次元分布を観察するに当たり、前記表層部における観察面を決定した後、集束イオンビームにより加工後の表面が前記観察面と平行になるように前記観察面を加工する処理と走査電子顕微鏡により前記加工後の観察面を観察する処理とを繰り返し行い、各観察結果を統合して前記表層部における前記第二相の三次元分布を把握することを特徴とする、鋼材の表層部の観察方法。
【請求項２】
前記鋼材は溶融亜鉛めっき鋼板であり、前記第二相は酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
鋼材を所定の製造条件の下で製造し、次いで、請求項１または２に記載の方法により前記製造した鋼材の表層部における第二相の三次元分布を把握した後、該把握した第二相の三次元分布に基づいて、前記鋼材の前記所定の製造条件を修正することを特徴とする、鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の表層部の観察方法および鋼材の製造方法に関し、特に、鋼材の表層部における析出物等の第二相の三次元分布を正確に把握することができる鋼材の表層部の観察方法、およびこの観察結果に基づいて製造条件を適切に修正することができる鋼材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、材料の機械的性質は、組織単位の大きさ、結晶方位、組織内の欠陥、母相における第二相の分散状態など、多くの要因に支配されている。例えば、材料の強度は、組織を構成する結晶粒径の１／２乗に反比例する。また、母相内に微細に分散する析出物の粒径および量を適切に制御することにより、大きな析出強化量を得ることができる。
【０００３】
このため、従来、組織や析出物の制御により、材料の強度の向上が図られてきた。例えば、特許文献１には、利用する析出物のサイズや量を定量的に制御することにより、所望の材質を有する鋼材を製造する技術について記載されている。
【０００４】
ところで、材料の組織を最適に制御するためには、定常部における組織の状態のみならず、非定常部における析出物等の第二相の状態、例えば、高温で処理された鋼材の表面近傍の酸化状態や、溶接熱影響部における介在物の分布状態等を把握することが必要である。特に前者に関しては、鋼材が溶融亜鉛めっき鋼板（以下、単に「めっき鋼板」とも言い、本発明においては鋼材として溶融亜鉛めっき鋼板も含むものとする）の場合に重要である。すなわち、近年の自動車用鋼板のハイテン化に伴って、高濃度のＳｉが下地鋼板に添加されているが、めっき処理前の鋼板の酸化および還元処理の際に、ＳｉもしくはＳｉ−Ｍｎ系の酸化物等の析出物が、下地鋼板とめっき層との界面もしくはめっき層内に分散して、めっき層の合金化過程そのものや、めっき層の機械的性質にも悪影響を及ぼし、場合によっては、めっきが施されない不めっき部（めっき層中の合金相が充分に形成されていない部分やめっき層の厚さが周囲に比べ薄い部分をも含む）を形成することがある。
【０００５】
こうした問題を解決するためには、めっき性の低下を抑制する下地鋼板の酸化条件および還元条件を求める必要があるが、そのためには、下地鋼板とめっき層との界面近傍の領域における析出物について、二次元的にそのサイズ、形態や量を把握するだけでは不十分であり、それらが三次元的にどのように分散しているかを把握することが不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、利用する析出物のサイズ、形態や、母相内での析出物の分布が均一であることを前提としたものであり、めっき鋼板の表層部のような非定常部における析出物の三次元分布を把握することができない。
【０００８】
このように、鋼材の表層部における第二相の三次元分布を正確に把握できる方法は未だ存在せず、こうした方法の確立が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、鋼材の表層部における第二相の三次元分布を正確に把握することができる鋼材の表層部の観察方法、およびこの観察結果に基づいて製造条件を適切に修正することができる鋼材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。そのために、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ，ＦＩＢ）による加工と、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＥＭ）による表面観察とを組み合わせることを想到した。すなわち、ＦＩＢにより鋼材試料をナノスケールで加工することができるため、対象とする領域について非常に微細なピッチで断面を現出させることができること、また、それら微細なピッチで現出された各断面においてナノスケールで分散する析出物等の第二相の分布をＳＥＭで観察できることから、得られた観察結果を統合することにより、鋼材の表層部における第二相の三次元分布を把握できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）鋼材の表層部における第二相の三次元分布を観察するに当たり、前記表層部における観察面を決定した後、集束イオンビームにより加工後の表面が前記観察面と平行になるように前記観察面を加工する処理と走査電子顕微鏡により前記加工後の観察面を観察する処理とを繰り返し行い、各観察結果を統合して前記表層部における前記第二相の三次元分布を把握することを特徴とする、鋼材の表層部の観察方法。
【００１１】
（２）前記鋼材は溶融亜鉛めっき鋼板であり、前記第二相は酸化物である、前記（１）に記載の方法。
【００１２】
（３）鋼材を所定の製造条件の下で製造し、次いで、前記（１）または（２）に記載の方法により前記製造した鋼材の表層部における第二相の三次元分布を把握した後、該把握した第二相の三次元分布に基づいて、前記鋼材の前記所定の製造条件を修正することを特徴とする、鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鋼材の表層部の観察方法によれば、鋼材の表層部における第二相の三次元分布を正確に把握することができる。
また、本発明の鋼材の製造方法によれば、鋼材における第二相の三次元分布を把握することができるため、製造条件を適切に修正して鋼材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る鋼材の表層部の観察方法のフローチャートである。
【図２】本発明に係る鋼材の製造方法のフローチャートである。
【図３】溶融亜鉛めっき鋼板の表層部の深さ方向断面のＳＥＭ像である。
【図４】溶融亜鉛めっき鋼板の表層部の深さ方向断面の複数のＳＥＭ像の一部である。
【図５】溶融亜鉛めっき鋼板の表層部における酸化物の三次元分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（鋼材の表層部の観察方法）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る鋼材の表層部の観察方法のフローチャートを示している。まず、ステップＳ１において、鋼材の表層部における観察面を決定する。本発明において対象とする鋼材は、特に亜鉛めっき鋼板であり、その表層部、すなわち、下地鋼板とめっき層の界面近傍の領域に分散する、酸化物等の析出物の三次元分布を把握する。上述のように、めっき鋼板の表層部の不めっき部は、ＳｉもしくはＳｉ−Ｍｎ系の酸化物が、下地鋼板とめっき層との界面もしくはめっき層内に分散することに起因するものである。そこで、例えば、めっき鋼板におけるめっき層と鋼板の界面近傍に分散する酸化物を観察対象とし、その三次元分布を調べる場合には、まず、めっき層と鋼板の界面の位置を目視や光学顕微鏡等により確認して、めっき層と鋼板の界面を含む適切な大きさの観察面を決定する。本発明では、この観察面は任意に決定することができ、例えば、めっき鋼板の板厚方向に垂直な面であってもよいし、また、めっき鋼板の深さ方向断面（すなわち、板厚方向断面）としても良い。通常、この観察面は板厚方向に対して平行な面であるが、板厚方向に対して斜めとなるような断面でもよい。この観察面は、ＦＩＢにより現出させることもできるし、適切な切断および研磨処理により現出することもできるが、加工の精度および清浄度を考慮してＦＩＢによる加工とすることが好ましい。こうして現出した鋼材の表層部における観察面をＳＥＭにより観察することにより、鋼材の表層部における酸化物等の第二相の三次元分布を把握する。
【００１６】
なお、後のステップＳ５において、ＦＩＢにより行うことができる観察面の加工の幅は数１０μm以下であるため、一般的な切断および研磨処理によって、ある程度予め加工しておくこともできる。この場合には、蒸着等により観察部分を含む適切な大きさの領域に表面保護を施した上で、研磨によって観察面を現出させる。この前工程により、後述するステップＳ５における、ＦＩＢおよびＳＥＭを用いた連続加工および観察を行う際に必要な加工処理を大幅に省略することができ、同じ加工時間でより広い領域を観察することができる。
【００１７】
こうして決定した観察面の近傍には、後にＳＥＭにより観察面を確認できるように、ペンやビッカース圧痕、ケガキ等により適当な目印を付与しておく。
【００１８】
次に、ステップＳ２において、ＳＥＭの観察条件を決定する。このＳＥＭの観察条件とは、具体的には、電子の加速電圧や、電流量、使用する検出器の種類等である。ここで決定する観察条件は、後のステップにおいてＦＩＢにより加工される観察面を観察することを前提としたものである。すなわち、一般に行われるＳＥＭ観察では、鏡面研磨面を適当な腐食液にてエッチングし、表面に形成された微小な凹凸に基づいて組織の特定を行うが、腐食による組織の現出は、微細な酸化物等の第二相を保存することができない場合が多いため、本発明においては、一般に行われるＳＥＭ観察の条件をそのまま適用できるとは限らない。
【００１９】
一方、本発明における観察面は、ＦＩＢにより加工された表面であるため、非常に平滑であり、上記の一般的な方法により表面の凹凸から第二相の組織を特定することは困難である。しかし、ＳＥＭ観察に用いられる二次電子は、（１）観察領域表面の凹凸情報に加えて、（２）原子番号情報、および（３）結晶方位情報が重畳する。そこで、本発明においては、これらの複合効果を利用して、観察面における酸化物等の第二相の存在を特定する。
【００２０】
さらに、反射電子像を用いることにより、上記した原子番号情報および結晶方位情報を強調することもできるため、観察対象となる第二相に応じて二次電子および反射電子を使い分けることにより、第二相の特定をより容易に行うことができる。
その際、二次電子は二次電子検出器を用いて観察し、結晶方位や平均原子番号に敏感な反射電子は反射電子検出器を用いて観察する。一般に、反射電子検出器は、試料とレンズの間に挿入される場合が多くＦＩＢによる逐次加工と両立しない場合もあるため、状況に応じて使用する。
【００２１】
なお、めっき鋼板の表層部の下地鋼板やめっき層中の酸化物については、反射電子を用いることなく二次電子のみにより十分に特定可能である。このようにして、ＦＩＢにより加工された、表面が非常に平滑な観察面であっても、観察条件を適正なものにすることにより第二相の組織を特定することができる。
【００２２】
また、ＳＥＭ観察では、使用する電子の加速電圧によって、取得できる観察面からの情報の深さが変化する。すなわち、加速電圧が、ＳＥＭの分解能を重視した１５〜３０ｋＶ程度の場合には、入射電子が観察面の下方深くまで侵入するため、観察する最表面の情報の割合が低下する。一方、加速電圧が１ｋＶ以下と低い場合には、最表面の情報は強調されるものの、分解能の低下を招きやすい。加えて、対象とする試料によっても観察に適した加速電圧は異なるため、続くステップＳ３において、観察対象である第二相の大きさから決定されるＦＩＢ加工ステップも考慮して、表層部に分散する第二相の三次元分布を得るための適切な加速電圧を設定する。
【００２３】
例えば、観察対象が酸化物であり、そのサイズが数１００ｎｍ程度であれば、ＦＩＢの加工間隔は数１０ｎｍ程度とすれば十分と考えられるが、この時、加速電圧が１０ｋＶを超えるような条件では、次の加工面の組織情報を含んだ観察になってしまう。このような状況は、特にエネルギーの高い反射電子像で顕著になるため注意を要する。一般に、鉄鋼材料を対象とする場合においては、サブミクロンの水平方向の分解能の確保と、１０ｎｍ程度の深さ方向の分解能を両立させるために、加速電圧を１０ｋＶ未満、好ましくは数ｋＶに設定し、得られた二次電子像もしくは反射電子像により観察することが望ましい。観察対象がめっき鋼板の表層部における酸化物である場合、そのサイズは数１０〜数１００ｎｍ程度であるため、加速電圧を５ｋＶ程度に設定することが好ましい。
【００２４】
続いて、ステップＳ３において、ＦＩＢによる加工条件を決定する。具体的には、観察対象とする第二相のおおよその大きさから、ＦＩＢによる観察面に垂直な方向における加工ステップを選択する。この加工ステップは、観察面をどの程度の厚み単位で加工するかを規定するものであるが、いたずらに小さい値に設定しても、上述した加速電圧との関係から、加工表面において組織の特定を正しく行うことができないばかりでなく、加工時間およびデータ処理時間が大幅に増大し、組織評価のスループットの低下を招いてしまう。発明者らが様々な材料を用いて調査した結果、着目する観察対象の平均サイズの１／１０程度とすることにより、組織評価のスループットを低下させること無く、複数の深さ方向断面図から第二相の三次元分布を十分に把握することができることが分かった。例えば、観察対象が溶融亜鉛めっき鋼板の表層部における酸化物の場合、その大きさは数１０〜数１００ｎｍ程度であることから、加工ステップは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、とすることが好ましい。
【００２５】
その後、ステップＳ４において、ステップＳ２およびＳ３で設定したＳＥＭおよびＦＩＢの条件の下で、めっき鋼板の表層部における酸化物などの第二相の組織が特定できるかを評価する。この評価は、具体的には、ＳＥＭによる観察面の観察と、ＦＩＢによる観察面の加工とを１回以上、好ましくは複数回、通常は２〜３回行い、得られた画像において、第二相が特定できるか否かを評価する。その結果、第二相の認識が困難な場合や、画像に不連続性が認められる場合は、ステップＳ２に戻ってＳＥＭの観察条件の見直しを行うか、あるいはステップＳ３においてＦＩＢの加工条件の見直しを行う。
【００２６】
続いて、ステップＳ５において、こうして設定したＦＩＢの加工条件およびＳＥＭの観察条件の下で、ＦＩＢにより観察面を加工する処理とＳＥＭにより加工後の観察面の観察する処理とを行い、観察面の画像を保存する。ここで、ＦＩＢによる加工は、加工後の表面が直前の観察面（前回の加工面）に対して平行となるように行う。これらの処理は、所定の回数だけ繰り返し行う。例えば、ＦＩＢによる加工ス−テップを１００ｎｍとし、ＦＩＢによる加工とＳＥＭによる観察を１００回繰り返す。これにより、１０μｍ３程度の領域を観察することになり、この領域における第二相の三次元分布を求めることができる。
【００２７】
次に、ステップＳ６において、ステップＳ５の処理を所定の回数だけ繰り返したか否かを判定し、繰り返していない場合にはステップＳ５に戻り、繰り返した場合にはステップＳ７に進む。
【００２８】
続いて、ステップＳ７において、ステップＳ５において得られた各観察結果を統合して、表層部における第二相の三次元分布を把握する。この段階で、所定の枚数の観察面の画像が得られている。例えば、上記した加工ステップ：１００ｎｍ、繰り返し回数：１００回の場合には、１００枚の画像が得られている。ここでは、これらの画像を統合して、表層部における第二相の三次元分布を得る。これは、適切なソフトウェア（例えばＶｉｓａｇｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ社製Ａｍｉｒａ  ５等）を用いて行うことができ、各観察面における第二相組織の二次元的な分布を三次元的に可視化することができる。その際、必要に応じて、画像間の位置ずれの補正やコントラストの調整を自動あるいは手動で行うことができる。
【００２９】
こうして最終的に得られた、観察領域における第二相の三次元分布から、第二相組織の平均サイズや体積分率、さらに、任意の第二相間の距離等の定量的な情報を得ることができ、適宜鋼材の製造方法の製造条件に反映させることができる。
【００３０】
こうして、本発明により、鋼材の表層部における第二相の三次元分布を正確に把握することができる。
【００３１】
（鋼材の製造方法）
以上の本発明の鋼材の表層部の観察方法により、所定の製造条件の下で製造した鋼材の表層部における第二相の三次元分布を把握し、該把握した第二相の三次元分布に基づいて、鋼材の製造条件を適切に修正することにより、所望の性質を有する鋼材を製造することができる。
【００３２】
図２に、本発明の鋼材の製造方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１１において、所定の製造条件の下で鋼材を製造した後、上述した本発明の鋼材の表層部の観察方法により、表層部における第二相の三次元分布を把握する。具体的には、ステップＳ１２〜Ｓ１８において、図１に示したステップＳ１〜Ｓ７と同じ処理を行う。その後、ステップＳ１９において、ステップＳ１２〜１８において得られた表層部における第二相の三次元分布に基づいて、ステップＳ１１における所定の製造条件を修正する。
【００３３】
鋼材における第二相の組織が材料特性に及ぼす影響は種々存在する。上述のように、この第二相の三次元分布の把握は、とりわけ、鋼材がめっき鋼板の場合、下地鋼板の酸化および還元処理の際の条件設定において肝要である。つまり、めっき層において、鋼板との界面近傍の酸化物の三次元分布を観察して、めっき性に悪影響を与える膜状酸化物が分布している場合には、酸化強化処理時の酸素ポテンシャルを高めて内部酸化を促進し、さらに鋼表面でのＳｉの酸化抑制を行なうことにより製造条件を適正化できる。また、内部酸化物が多すぎて機械特性に悪影響が懸念される場合には、酸化強化処理時の酸素ポテンシャルを低減すればよい。
【００３４】
具体的な判定基準としては、観察した領域のめっき層（合金層）における内部酸化物の体積率（％）、さらに、各酸化物のアスペクト比を求め、アスペクト比が５以上のものを膜状酸化物とした時のその発生頻度（（膜状酸化物の数／全酸化物の数)×１００（％））を指標とすることができる。
【００３５】
発明者らが鋭意検討した結果、通常の亜鉛めっき鋼板では、鋼とめっき層との界面近傍、好ましくは界面より５〜１０μｍの範囲のめっき層部分における内部酸化物の体積率が２．８％以下、膜状酸化物の発生頻度が１８％以下の時に不めっきなどが発生せず十分な厚みのめっき層を有し、機械特性の高いめっき鋼板が得られることが分かった。
ただし、これらの指標は亜鉛めっき鋼板に対するものであり、めっきの種類が異なる場合や、観察対象がめっき鋼板ではなく、厚鋼板溶接部の溶接熱影響部における析出物の状態から溶接強度を評価したい等の場合には、適宜予備実験を行ない、酸化物の三次元分布状態がどのような範囲が適正か決定し、本発明を適用することができる。
【００３６】
上述しためっき鋼板における指標についての技術的意義について以下に説明する。
鋼板めっきの際には、鋼板をめっきする前に鋼板の酸化強化処理を行い、その後に還元雰囲気で焼鈍を行い表面の鉄を還元してめっきが付きやすくするのが通例である。この酸化強化処理の際に、ＳｉやＭｎの酸化物が形成されるが、酸素ポテンシャルが十分に高くない場合、Ｓｉが酸化される前にＳｉが鋼板表面に移動して鋼板表面にて酸化される結果、酸化物が鋼板表面で膜状になって鋼板表面を覆ってしまい、還元焼鈍後も鋼板表面に残存して、めっき性を悪化させることになる。ここで、めっき性を悪化させるとは、めっきが付着しにくいだけでなく、その後の合金化処理で合金化が進みにくく、めっき層の十分な厚みが得られなくなることも意味する。
【００３７】
一方、酸化強化処理の際に、酸素ポテンシャルが高過ぎると、酸化物となるＳｉの量が多くなり、かつ、鋼板表面に移動するよりも速く鋼板内部において酸化される結果、鋼板表面での膜状酸化物は生成しないものの、鋼板表面近くで多量の酸化物が生成され、酸化物の体積率が高くなる。その後施されるめっき過程での合金化処理により鋼板表面のＦｅが合金化するため、鋼板表面近くに存在する酸化物がめっき層内部に多量に取り込まれる結果となり、めっき鋼板を加工した際に、めっきの損傷を発生しやすくする。
【００３８】
これらに対して、本発明による酸化物の三次元分布の把握を行うことにより、第二相である酸化物の量および分布形態を把握できるため、上記のような不良の種類を予想することができ、ひいては、製造されためっき鋼板の状態を観察することにより、より良好なめっき条件を設定することができる。
【００３９】
つまり、めっき鋼板の鋼板とめっき層の界面近傍のめっき層を観察して膜状酸化物が鋼界面付近に多い場合は、酸化強化時の酸素ポテンシャルを高めて内部酸化物形成を促進する。また、めっき前の還元焼鈍時の温度を低下させ、鋼表面でのＳｉの酸化を抑制する。一方、めっき層内の内部酸化物の体積率が高い場合には、酸化強化時の酸素ポテンシャルを低める方向に調整すればよい。
【００４０】
その際、酸素ポテンシャルを高めるには、例えば酸化強化時の酸素分圧を高め、一方、酸素ポテンシャルを低めるには、酸化強化時の酸素分圧を低くすればよい。
【００４１】
このように、上述した本発明の方法により、第二相の三次元分布が得られて初めて製造条件の適正化を行うことができる。こうして、不めっき部がなく、めっき層の厚みも充分に確保され、機械特性も確保できるめっき鋼板を製造することが可能になる。
【実施例】
【００４２】
（鋼Ｎｏ．１〜８）
種々の製造方法に従って、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。すなわち、まず、めっき鋼板の下地鋼板として、表１に示した成分を有し、残りはＦｅと不可避的不純物からなる、１．５％Ｓｉ−２．０％Ｍｎを主要組成とする厚さ１．０ｍｍの高強度鋼板を用意した。この下地鋼板に対して、溶融亜鉛めっき工程前の熱処理条件を変化させてめっき鋼板を製造した。具体的には、表２に示した、酸素強化処理時の燃焼ガス内の酸素分圧、還元焼鈍温度を変更した８つの条件の下で熱処理を行ってめっき鋼板を製造した（鋼Ｎｏ．１〜８）。
【００４３】
【表１】
2014074649.tif 000003
【００４４】
こうして製造された鋼Ｎｏ．１〜８のめっき鋼板の鋼板上に形成されるめっき層の構造を評価した。そのために、評価用の試料として、各めっき鋼板の板幅方向の中央部で表面から厚み１／４の深さ部分までを１０ｍｍ角で採取したものを用い、この試料をＦＩＢ装置に導入した後、任意の場所でＦＩＢの粗加工ビームにより鋼板板厚方向に平行な断面を作製し観察面を決定した。
【００４５】
次いで、ＳＥＭの観察条件の決定を行い、加速電圧５ｋＶ、倍率５０００倍の条件の下で二次電子像観察を行った。得られた画像を図３に示す。この図から明らかなように、下地鋼板とめっき層界面付近からめっき層内部にわたる広い領域に、粒子状もしくは線状の特徴的コントラストが認められた。これらの微細構造をＸ線分析により評価したところ、ＳｉもしくはＳｉとＭｎとを含む酸化物であることが判明した。また、酸化物の大きさは、線状形態の最小幅が１００ｎｍ程度であった。このように、通常の二次電子像で、第二相である酸化物の微細構造が十分特定できることを確認できたため、加速電圧：５ｋＶでＳＥＭ観察を行い、加工ステップ：５０ｎｍでＦＩＢによる加工を行った。これらのＳＥＭによる観察およびＦＩＢによる加工処理を断面方向に８０回繰り返し、特に重要な下地鋼板とめっき層界面付近を含む、高さ：約８μｍ、幅：約１０μｍ、奥行き：約４μｍの領域に対して観察を行い、総数８０枚の画像を取得した。これらの画像の一部を図４に示す。
【００４６】
こうして得られた画像を、専用画像処理ソフト（Ｖｉｓａｇｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ社製Ａｍｉｒａ  ５）により、上記領域における酸化物の分布を三次元的に描画した。各試料につき、これらの、一定体積内における酸化物の三次元的分散状態や体積率等を求めた。
具体的には、観察した領域のめっき層における内部酸化物の体積率（％）を求めた。また、酸化物の分布がめっき層全体にほぼ一様に分布しているか、鋼界面から１μｍの部分に特に多く分布しているかを調べた。さらに、各酸化物のアスペクト比を求めアスペクト比が５以上のものを膜状酸化物として、その発生頻度（（膜状酸化物の数／全酸化物の数)×１００（％））を調べた。
また、観察した領域のめっき層における内部酸化物の体積率が２．８％超えの場合を「曲げ加工性不良」、膜状酸化物の頻度が１８％超えの場合を「めっきがつきにくい」として、実際の評価を予測した。
さらに、めっき鋼板の実際の評価としては、めっきのつきやすさとして合金化処理後の合金層厚み、および加工性としてＪＩＳ  Ｚ  ２２４８に準拠して４５°曲げ加工を実施した時の稜線部におけるめっき損傷数を測定した。合金層厚みは断面のＳＥＭ観察により任意の場所２０箇所で測定しその平均とした。めっき層厚みが６μｍ以上、４５°曲げ加工時のめっき損傷数が１０箇所未満の場合を適合鋼板と判定した。得られた結果を表２に示す。また、例として、鋼Ｎｏ．３における酸化物の三次元分布を図５に示す。この図において、直方体フレームの内部にある着色した部分が酸化物である。また、直方体の上面はめっき鋼板のめっき層の上面(表面)にあたるが、ＦＩＢ加工を行うにあたり、めっき層表面に保護蒸着層を形成している。  
【００４７】
【表２】
2014074649.tif 000004
【００４８】
鋼Ｎｏ．１および２においては、膜状酸化物の発生頻度が高く、めっきがつきにくいことが予測されたが、実際に合金層の厚みも薄く不適合と判断された。
一方、鋼Ｎｏ．７および８では、内部酸化物は一様に分布しているが、その体積率が高く曲げ加工性が不良と予測されたが、実際に、曲げ加工後のクラック数が多く不適合と判断された。
また、鋼Ｎｏ．３〜６においては、膜状酸化物の発生頻度や内部酸化物の状態が適正範囲内であり、めっきのつきやすさ、曲げ加工性とも良好であると予測されたが、実際の評価結果も良好であった。
さらに、鋼Ｎｏ．１および２よりも酸化強化時の酸素ポテンシャルが高く、還元焼鈍時の温度が低い鋼Ｎｏ．３〜６においては、鋼Ｎｏ．１および２ほど膜状酸化物の発生頻度が高くなく、めっきのつきやすさ（合金層厚み）も良好であった。また、鋼Ｎｏ．３〜６は、鋼Ｎｏ．７および８よりも酸化強化時の酸素ポテンシャルが低く、鋼Ｎｏ．７および８ほど内部酸化物の体積率が高くなく、曲げ加工特性も良好なものであった。
以上より、製造されためっき鋼板のめっき層中の酸化物の三次元分布状態を調べることにより、めっき鋼板としての実際の特性を予測することが可能なこと、また、ある製造条件において膜状酸化物の発生頻度が高い場合には、酸素ポテンシャルを高く、還元焼鈍時の温度を低くすれば適正条件を見出せること、また、内部酸化物の体積率が高い場合には、酸化強化時の酸素ポテンシャルを低くすることにより適正条件を見出せることが分かった。
【００４９】
（比較例）
上記実施例で製造しためっき鋼板（鋼Ｎｏ．１、３および７）、それぞれに対して、上記実施例と同様の方法でＳＥＭ観察サンプルを１つずつ作製し、それぞれに対して、特に重要な下地鋼板とめっき層界面付近を含む、高さ：約８μｍ、幅：約１０μｍの領域についてＳＥＭ観察を行なった。ただし、一つのサンプルに対してＳＥＭ観察は１回として、ＳＥＭ観察で得られる二次元画像において、酸化物の面積率、およびアスペクト比が５以上のものを膜状酸化物として、その発生頻度（（膜状酸化物の数／全酸化物の数）×１００（％））を評価した。得られた結果を表３に示す。
表３に示すように、内部酸化物の面積率および膜状酸化物の発生頻度と実際のめっき鋼板の評価とは全く相関がなく、また、製造条件との相関もない。このように、二次元観察から実際のめっき鋼板の評価の予測、条件の適性化を行なうことは困難であることが分かった。
【００５０】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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