(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）Ｓｉ：０．０５％（％は重量％、以下同じ）以上でかつＭｎ：１．５％以上を含有する鋼板、または、
（ｂ）ＭｎおよびＣｒを合計で１．５％以上含有する鋼板を、
浴温が４４０℃以上で且つＡｌを０．０５〜０．５％含有する溶融亜鉛めっき浴に、下記不等式（１）および（２）を満足する侵入板温Ｔ（℃）で浸漬してめっきを行うことを特徴とするめっき外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
３５０＋３０／ｔ≦Ｔ（℃）＜４２０＋３０／ｔ    ・・・（１）
（式中、ｔ：板厚（ｍｍ））
Ｔ（℃）≦４６０                          ・・・・・・（２）
【請求項２】
溶融亜鉛めっきする前に鋼板の表面に、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１つの元素を０．２〜３．０ｇ／ｍ2プレめっきすることを特徴とする請求項１記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部品を中心として建材や家電などの幅広い分野で使用される高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し、特にめっき外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品を初め、建材や家電部品などの幅広い分野で亜鉛系めっき鋼板が多く使用されている。これら亜鉛系めっき鋼板の中でも、塗装後の耐食性、溶接性、防活性および経済性に優れることから溶融亜鉛めっき鋼板が特に多量に使用されている。
【０００３】
更に近年、環境問題が重要視されるようになり、自動車メーカー各社では車体の軽量化による燃費の一層の向上を目的として、高強度溶融亜鉛めっき鋼板が様々な部品に対しても使用できないか検討している。
【０００４】
ところで高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造するためには、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒなどの強化元素を添加する必要がある。しかし、これらの元素はいずれも極めて酸化されやすい元素であり、通常の溶融めっきラインにおける還元性雰囲気内では、選択酸化されて原板の表面に濃化し、めっき濡れ性を著しく劣化させることが知られている。
【０００５】
この対策として、例えば特開平６−８１０９６号公報や特開平６−１７２９５３号公報では酸化−還元法が提案されている。また特開平５−１３２７４９号公報では表面研削法が提案されている。さらに特開平４−３３３５５２号公報ではプレめっき法が提案されている。
【０００６】
しかし、酸化−還元法では、酸化帯での硬化皮膜量および還元帯での還元量を適切に制御することが難しいため、実機製造ラインで実施することは極めて困難である。また表面研削法では、表面研削後の還元焼鈍にて再濃化が生じるため不めっき等のめっき外観劣化要因を完全に取り除くことができない。そしてまたプレめっき法は、めっき外観を改善する上で最も有効、且つ比較的簡便な方法と考えられるものの、プレめっき後に高温焼鈍を行うと効果が薄れるため、従来法ではプレ焼鈍にて材質を確保した上でプレめっきを行い、その後溶融めっきまで比較的低温を維持することが必要であった。すなわち、プレ焼鈍工程の追加による製造コストの高騰が避けられなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来の問題に着目してなされたものであって、その目的は、高強度鋼板を原板とした、めっき外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、（ａ）鋼中にＳｉを０．０５％以上かつＭｎを１．５％以上含有する鋼板、または（ｂ）ＭｎおよびＣｒを合計で１．５％以上含有する鋼板を、浴温が４４０℃以上で且つＡｌを０．０５〜０．５％含有する溶融亜鉛めっき浴に、下記不等式（１）および（２）を満足する侵入板温Ｔ（℃）で浸漬してめっきを行うことを特徴とするめっき外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提供される。
【０００９】
３５０＋３０／ｔ≦Ｔ（℃）＜４２０＋３０／ｔ    ・・・（１）
（式中、ｔ：板厚（ｍｍ））
Ｔ（℃）≦４６０                          ・・・・・・（２）
また本発明によれば、前記製造方法において溶融亜鉛めっきする前に鋼板の表面に、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１つの元素を０．２〜３．０ｇ／ｍ2プレめっきする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ＳｉやＭｎ，Ｃｒを添加して高強度化を図った鋼板において、めっき濡れ性を改善しめっき外観に優れたものが得られないか鋭意研究を重ねた結果、めっき条件および方法を適正化することによって高強度でしかもめっき外観に優れた鋼板が得られるという新たな知見を得、本発明になすに至った。
【００１１】
まず本発明の製造方法に使用する原板としては、（ａ）鋼中にＳｉを０．０５％以上かつＭｎを１．５％以上含有する鋼板、または（ｂ）ＭｎおよびＣｒを合計で１．５％以上含有する鋼板を用いる。Ｓｉは、鋼の伸びを劣化させずに強度を上げるのに有効な元素であり、その効果を発揮するためには０．０５％以上が必要である。またＭｎおよびＣｒについては、いずれも鋼の強度を上げるのに有効な元素であり、その効果を発揮するためには、ＭｎおよびＣｒを合計量で１．５％以上添加することが必要である。なお添加量の好ましい上限は３．０％である。
【００１２】
本発明の大きな特徴の一つは、めっき浴の浴温を４４０℃以上とし、且つＡｌを０．０５〜０．５％含有させる点にある。原板をめっき浴中に約２秒程度浸漬してめっきを行い、めっき外観を良好なものにするためには、浴中においてＺｎ、Ａｌ、Ｆｅの反応をある程度促進させることが必要であり、このために浴温を４４０℃以上、より好ましくは４５０℃以上とする必要がある。なお浴温上限については特に限定はないが、浴中Ｚｎの蒸発による炉内への酸化亜鉛の付着、浴中ドロスの増加およびエネルギーコスト等を考慮すると５１０℃以下、より好ましくは４８０℃以下である。
【００１３】
一方めっき浴中のＡｌ含有量が０．０５％より少ないと、合金化が進みすぎて合金層のめっき密着性および加工部の耐赤錆性が劣化する。他方Ａｌ含有量が０．５％より多いと、不めっきや合金ムラが発生しやすくなる。
【００１４】
また本発明のもう一つの大きな特徴は、前記不等式（１）および（２）を満足する浸入板温で浸漬してめっきを行う点にある。本発明者等は、原板の板厚と侵入板温とを種々変化させてめっきを行い、その関係を鋭意検討した結果、原板の板厚によって最適な侵入板温が変化することを突き止めたのである。図１は縦軸を侵入板温（℃）、横軸を板厚（ｍｍ）として、各板厚ごとに侵入板温を変えてめっきを行いその良否を示した図である。この図によれば、板厚が厚くなるほど、良好なめっきが得られるための侵入板温域は全体的に低温側に移動することがわかる。この図から板厚をｔ（ｍｍ）として、侵入板温Ｔ（℃）は、３５０＋３０／ｔ〜４２０＋３０／ｔの範囲であって、且つ４６０℃以下と定めた。侵入板温が上下限を外れた場合に不めっきが発生し、めっき外観が劣化する理由については今のところ明確ではないが、浴温と侵入板温のバランスによって、原板がめっき浴に浸漬している間のめっき層／原板界面でのＦｅ、Ｚｎ、Ａｌの反応量が変化するためではないかと推測している。
【００１５】
次に本願請求項２の発明に係る製造方法について説明する。請求項２の製造方法では、前記請求項１の製造方法において、溶融亜鉛めっきする前に鋼板の表面に、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１つの元素を０．２〜３．０ｇ／ｍ２プレめっきする点が大きな特徴である。この製造方法によれば、めっき濡れ性を阻害するＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒなどの元素が比較的多量に添加された場合であっても、優れためっき外観を得ることができる。プレめっきを行うことによって溶融めっき後のめっき外観が改善される理由については次のように考えられる。
【００１６】
すなわち、鋼中にＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ等の元素が含まれていると、高温還元雰囲気中における表面濃化によって不めっき等のめっき外観劣化が通常発生するが、このＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒなどの原板表面への拡散はプレめっきを施した原板においても起こり、また還元焼鈍が高温で長時間になるとプレめっき層中への拡散も起こる。しかし、プレめっき層が存在するとこれがバリアーとなってＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒなどが最表面に達することはない。このため最表面での選択酸化による濃化は発生せず、不めっき等のめっき外観の劣化は抑制できるものと考えられる。
【００１７】
プレめっきの付着量を０．２〜３．０ｇ／ｍ２とする必要があるのは、付着量が０．２ｇ／ｍ２未満ではめっき外観の改善効果が小さく、他方プレめっきの付着量が３．０ｇ／ｍ２を超えると合金化速度が遅くなって生産性が低下するのみならず、溶融めっき後のめっき外観が白っぽく、表面粗度が著しく大きくなるからである。プレめっきの好ましい付着量は、０．５〜２．０ｇ／ｍ２である。
【００１８】
プレめっき層の成分はＮｉおよびＣｏの少なくとも１つである必要がある。Ｎｉ、Ｃｏによるめっきによって、めっき反応の活性点が均一に分布するようになり、合金化反応が均一に進みやすくなるからである。なおＺｎなどの不純物元素が不可避的成分として含有されていても何ら問題はない。
【００１９】
また請求項２の製造方法では、Ｎｉ−Ｃｏによるプレめっきを請求項１の製造方法にさらに付加するものであるから、従来法のようにプレ焼鈍工程を追加せずとも、良好なめっき外観を得ることができる。
【００２０】
めっき外観は溶融めっき時に決まるものであるため、本発明の製造方法において溶融めっき後に合金化処理をさらに行ってもよい。但しプレめっきを行ったときは合金化処理をする必要がない。合金化処理の方法に関しては特に限定はなく、溶融めっきライン内の合金化炉あるいはバッチ炉など使用してもよい。
【００２１】
合金化温度については、例えば４００〜８５０℃が適切であり、好ましくは４２０〜７００℃、更に好ましくは５５０〜６５０℃の温度範囲である。合金化温度が４００℃未満では合金化速度が極めて遅く、生産性が劣化するおそれがある。他方８５０℃を超えると合金化が進み過ぎ、めっき層と原板の界面に極めて硬くて脆いΓ相が成長するため、耐パウダリング性が劣化するおそれがある。
【００２２】
本発明で使用する鋼板としては、（ａ）Ｓｉを０．０５％以上かつＭｎを１．５％以上含有する鋼板、または（ｂ）ＭｎおよびＣｒを合計で１．５％以上含有する鋼板であれば特に限定はなく、冷延鋼板および圧延鋼板のいずれであってもよい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは本発明の技術的範囲に包含される。
【００２４】
原板として表１に記載の化学成分および板厚からなる未焼鈍冷延鋼板を用い、アルカリ脱脂後、Ｎ２−５％Ｈ２雰囲気にて８００℃×３分の還元焼鈍を行い、Ｚｎ−０．１３％Ａｌ浴にて表１、２のめっき条件に基づき溶融亜鉛めっきを行った（片面付着量約１００ｇ／ｍ２）。
【００２５】
一部の材料については、Ｎｉ−約１５％Ｃｏのプレめっきを電気めっきにて行った後に、上述の還元焼鈍および溶融亜鉛めっきを行った。
【００２６】
また、一部の材料については、溶融亜鉛めっき後に合金化処理を実施した（合金化めっき層中の平均Ｆｅ濃度：７〜１５％）。
【００２７】
得られた溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、下記方法によるめっき外観の調査を行うとともに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板については、下記方法による耐パウダリング性を調査し、表１、２に示す結果を得た。
【００２８】
（めっき外観）
めっき外観について、めっき面積１００×１００ｍｍあたりの不めっき数を目視により測定し下記基準で判定した。
◎：不めっきなし。
○：不めっき３個以内。
△：不めっき４〜１０個。
×：不めっき１１個以上あり。
【００２９】
（耐パウダリング性）
耐パウダリング性については、曲げ角６０°、曲げ半径１ｍｍのＶ型パンチおよびダイスを用いて曲げ試験を行い、曲げ内側のめっき剥離部をテープ剥離し、下記基準で目視にて評価した。
◎：めっき剥離幅が５ｍｍ未満
○：めっき剥離幅が５ｍｍ以上１０ｍｍ未満
△：めっき剥離幅が１０ｍｍ以上１５ｍｍ未満
×：めっき剥離幅が１５ｍｍ以上
（生産性）
生産性を下記基準で評価した。
◎：合金化時間が２分未満、または合金化しない
○：合金化時間が２分以上
【００３０】
【表１】
0003599594.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003599594.tif 000003
【００３２】
浴温が低いＮｏ.１および侵入板温が低いＮｏ.２では、いずれも得られた鋼板のめっき外観がやや劣る。侵入板温が高いＮｏ．５および侵入板温がやや高いＮｏ．６では、いずれも得られた鋼板のめっき外観が劣る。また比較例であるＮｏ．１０では、侵入板温が低いために得られた鋼板のめっき外観が劣る。侵入板温が高いＮｏ．１１および侵入板温がやや高いＮｏ．１２では、得られた鋼板のめっき外観が劣る。侵入板温が低いＮｏ．１６では、得られた鋼板のめっき外観が劣る。侵入板温が高いＮｏ．２０では、得られた鋼板のめっき外観が劣る。侵入板温がやや低いＮo.２５では、得られた鋼板のめっきがやや劣る。
【００３３】
一方実施例であるＮｏ．７〜９ではめっき条件が適正であるため、Ｍｎ、Ｃｒを含んでいても不めっきがほとんどなく、めっき外観に優れる溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。また生産性も良好であった。
【００３４】
めっき処理後合金化処理を行った実施例であるＮｏ．３，４，１３〜１５では、めっき条件が適正であるため、Ｓｉを含んでいても不めっきがほとんどなくめっき外観に優れ、且つ耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。また生産性も良好であった。
【００３５】
プレめっきを行った実施例であるＮｏ．１８，１９では、めっき条件およびめっき方法が適正であるため、Ｓｉを多量に含んでいても不めっきがほとんどなくめっき外観に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。また生産性も良好であった。
【００３６】
めっき処理後合金化処理を行った実施例であるＮｏ．２２、２４ではめっき条件が適正であるため、Ｓｉを多量に含んでいても不めっきがほとんどなく、めっき外観に優れ、且つ耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、生産性も良好であった。
【００３７】
プレめっきを行った実施例であるＮｏ．２６〜２９では、めっき条件およびめっき方法が適正であるため、Ｓｉを多量に含んでいても不めっきがほとんどなくめっき外観に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、生産性も良好であった。
【００３８】
プレめっきを行い、めっき後合金化処理を行った実施例であるＮｏ．３０では、めっき条件およびめっき方法が適正であるため、Ｓｉを多量に含んでいても不めっきがなくめっき外観に優れ、且つ耐パウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。また生産性も良好であった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、原板がめっき濡れ性を阻害する元素を多量に含む高強度鋼板であっても、めっき外観に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。これによって自動車用部品を初め高強度および耐食性を必要とする部品用の鋼板が効率的に生産することができる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】めっき外観に及ぼす板厚とめっき浴への侵入板温の関係を示す図である。
【図１】
0003599594.tif 000004