(57)【要約】【課題】電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、C:0.03%〜0.25%、Si:0.2〜2.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.08％、N:0.009%以下を含有し、その他が不可避的不純物からなる鋼板の断面を観察した際に、鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に最長径0.1μm以上の炭化物が3個以上50個以下存在することを特徴とする電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板およびその製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、C:0.03%〜0.25%、Si:0.2〜2.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.08％、N:0.009%以下を含有し、その他が鉄及び不可避的不純物からなる鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に、最長径0.1μm以上の炭化物が3個以上50個以下存在することを特徴とする電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板。
【請求項２】
さらに、質量％で、Cr:0.02%〜0.5%、Mo:0.01%〜0.5%、B:0.001%〜0.005%、Cu:0.1%〜2%、Ni:0.1%〜2%、Ca:0.001〜0.01%の1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板。
【請求項３】
請求項１乃至請求項2のいずれかに記載の組成からなる鋳片を熱延する際に、仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域において、冷却水をかけずに冷却する時間が1.5sec以上存在し、その後200℃以下の温度まで冷却することを特徴とする電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車向けに使用する鋼板は、電着塗装後の耐食性が必要とされる。
そのなかで、熱延鋼板はメッキ処理を施さずに、リン酸亜鉛皮膜を付着させるための化成処理を下地として、電着塗装処理のみが行われるものも多い。
この電着塗装後の耐食性を確保するためには、下地処理である化成処理において、リン酸亜鉛皮膜に充分に緻密に付着させる必要があり、例えば、日本パーカライジング技法(1988年創刊号P104-109)には、この化成処理性を向上させることで電着塗装後の耐食性が確保されることが記載されている。
しかし、鋼板の組成によっては、電着塗装後の耐食性が良好にならないケースがある。
【０００３】
これを補う技術として、前述の日本パーカライジング技法(1988年創刊号P30-36)においては、化成処理前の表面調整剤を工夫することも試みられてきた。
しかし、表面調整剤を使ってもなおかつ化成処理性が良好にならない場合があった。
また、特開H10-158784号公報には、鋼板の表面より内部に特定の酸化物を生成させることで、化成処理性を良好にし耐食性を改善する技術が開示されている。
しかし、化成処理性が良好であっても、必ずしも電着塗装後の耐食性が良好にならないケースがあった。
【非特許文献１】日本パーカライジング技法(1988年創刊号P30-36 、P104-109)
【特許文献１】特開平１０−１５８７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板およびその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】
【０００５】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）質量％で、C:0.03%〜0.25%、Si:0.2〜2.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.08％、N:0.009%以下を含有し、その他が不可避的不純物からなる鋼板の断面を観察した際に、鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に最長径0.1μm以上の炭化物が3個以上50個以下存在することを特徴とする電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板。
（2）さらに、質量％で、Cr:0.02%〜0.5%、Mo:0.01%〜0.5%、B:0.001%〜0.005%、Cu:0.1%〜2%、Ni:0.1%〜2%、Ca:0.001〜0.01%の1種または2種以上を含むことを特徴とする（1）に記載の電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板。
（3）（１）乃至（2）のいずれかに記載の組成からなる鋳片を熱延する際に、仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域において、冷却水をかけずに冷却する時間が1.5sec以上存在し、その後200℃以下の温度まで冷却することを特徴とする電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、鋼板表面に存在する炭化物のサイズおよび個数を制御することによって、電着塗装後の耐食性に優れた熱延鋼板およびその製造方法を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者らは、電着塗装後の耐食性の劣化の原因追求と対策を検討した結果、電着塗装後の耐食性と鋼板の炭化物との関係に着目し調査を行ったところ、化成処理性以外に、鋼板最表面部付近の炭化物のサイズおよび個数が電着塗装後の耐食性に影響を与えていることを見出した。これをある範囲内に制御することで、電着塗装後の耐食性を良好にすることができる。
具体的には、フェライト中に硬いマルテンサイトを分散させ、さらに微量の炭化物を含み金属組織で強化する鋼板は、熱延途中の温度履歴により、下記のメカニズムで電着塗装後の耐食性を改善できることが判明した。
【０００８】
（１）鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に最大径0.1μm以上の炭化物が３個以上、50個以下存在する必要がある。
（２）鋼板表面に化成処理および電着塗装を施した場合、前記（１）のような範囲の炭化物が存在すると、塩水中での耐食試験中に、局部的な腐食反応が発生しにくくなる。これら炭化物は、腐食環境では本来、鉄の溶出の電気化学反応の起点となるものであるが、その個数が本発明範囲内であれば、鉄の溶出が鋼板表面に平均的に起こるため、むしろ局所的な腐食が防止される。
（３）一方、炭化物の個数が本発明範囲より多い場合には、鉄が溶出する箇所が多くなりすぎるため、近隣の腐食反応が合体して腐食速度が全体的に速くなり、耐食性が低下する。さらにこの場合は、化成結晶粒は均一に付着するものの、電着塗装後の耐食環境において、鋼板表面で鉄が溶出する箇所が多くなりすぎるため、近隣の腐食反応が合体して大きな腐食が発生する。また、これら炭化物の個数が本発明範囲より少ない場合、化成結晶粒の付着にムラが生じやすくなるとともに、電着塗装後の耐食環境において、わずかに存在する起点に腐食反応が集中しやすくなり、むしろ激しい腐食が局部的に発生するため、耐食性が低下する。
（４）このような炭化物分散状態にするためには、鋼板の熱延の際に、仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域で、大気中で1.5sec以上水をかけずに冷却させる必要がある。これは、その空冷中に鋼板表面付近の炭素の一部が脱炭し、その後の冷却において最表層のみマルテンサイトなどの変態組織とならずに、微細な炭化物となるためである。
【０００９】
以下、本発明の条件について詳細に説明する。
本発明の熱延鋼板は、質量％で、C:0.03%〜0.25%、Si:2.5%以下、Mn:0.1〜2.5%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.08％、N:0.009%以下を含有し、その他が不可避的不純物からなる鋼板の断面を観察した際に、鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に、最長径0.1μm以上の炭化物が3個以上50個以下存在することを特徴とする。
C: 0.03%〜0.25%とするのは、0.03%未満だと表面の炭化物個数が確保できずに局部的な腐食反応により耐食性が低下するからであり、また0.25%を超えると炭化物個数の増大による全体的な腐食反応増大で耐食性が低下するからである。鋼の強度および延性という機械的特性に優れさらに耐食性を確保するためには、好ましくは0.06%〜0.15%が良い。
Si:Siは熱延後の冷却過程で鋼中に適度にマルテンサイトを生成させるのに有効な元素であり、さらに炭化物の個数を確保するのに必要な元素であり、0.2%以上でその効果が発揮される。2.5%を超えるとその効果が飽和し、一方、表面スケールが剥離しにくくなるため、2.5%以下とする。
Mn:0.1〜2.5%とするのは、0. 1%未満だと鋼中の硫化鉄が増加し、腐食起点が増加するため耐食性が低下する。一方、2.5%を超えるとMnSのサイズが大きくなることにより、それが腐食の起点となり耐食性が低下する。
P:Pは不可避的に含まれる元素であるが、鋼の局部延性を低下させ加工性を低下させるため、0.015%以下でなければならない。
S:Sは不可避的に含まれる元素であるが、延性を低下させ、さらに腐食起点となる化合物を形成しやすくなる。その悪影響を抑えるためには0.015%以下が必要であり、好ましくは0.005%以下が良い。
AL:ALは鋼中のNを固定し、延性低下を防止する効果がある。0.01%以上であればその効果が発揮できる。しかし、0.08%を超えるとその効果が飽和する。
N:Nは、不可避的に含まれる元素であるが、鋼の延性を低下させ加工性を低下させるため、0.009%以下でなければならない。
【００１０】
また、鋼板の最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内に、最長径0.15μm以上の炭化物を３個以上50個以下存在させるのは、鋼板表面に化成処理を施した場合、これらの炭化物が存在すると、化成結晶粒が緻密で微細に付着して電着塗装後の耐食性が良好になるからであり、炭化物が５０個を超えるとかえって腐食の起点となるからである。
なお、本発明における鋼板深さ１μmの方向および鋼板表面の１００μmの方向は図１に示す通りである。
【００１１】
さらに、質量％で、Cr:0.02%〜0.5%、Mo:0.01%〜0.5%、B:0.001%〜0.005%、Cu:0.1%〜2%、Ni:0.1%〜2%、Ca:0.001〜0.01%の1種または2種以上を含むことが好ましい。
Cr: Crは炭化物形成を促進する作用があり、鋼の強化に寄与する。0.02%以上であればその効果が発揮できる。しかし、0.5%を超えると効果が飽和する。
Mo:Moは炭化物形成を促進する作用があり、鋼の強化に寄与する。0.02%以上であればその効果が発揮できる。しかし、0.5%を超えると効果が飽和する。
B:Bは、熱延冷却過程におけるマルテンサイト生成を促進させ鋼の強化に寄与する。0.001%以上であればその効果が発揮できる。しかし、0.5%を超えると効果が飽和する。
Cu:Cuは耐食性を向上させるのに有効な元素であり、0.1%以上の添加でその効果が発揮できる。しかし、2%を超えると効果が飽和する。
Ni:Niは耐食性を向上させるのに有効な元素であり、Cuと併用して添加することによりその効果がさらに大きく発揮される。0.1%以上の添加でその効果が発揮できる。しかし、2%を超えると効果が飽和する。
Ca:Caは、鋼中のSと化合し延性低下の防止に有効に作用する。0.001%以上であればその効果が発揮できる。しかし、0.01%を超えるとをの効果が飽和する。
【００１２】
本発明の熱延鋼板の製造方法は、以上の組成からなる鋳片を熱延する際に、仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域において、冷却水をかけずに冷却する時間が1.5sec以上存在し、その後200℃以下の温度まで冷却することを特徴とする。
仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域において、冷却水をかけずに空冷などによって冷却する時間を1.5sec以上存在させる理由は以下の通りである。
熱延後の冷却水をかけずに冷却する間では鋼板最表面部の炭素の一部が脱炭する。そうすると、その後急冷されても、マルテンサイトとはならず、最長径が0.1μm以上の炭化物となって析出する。一方、冷却水をかけると鋼板表面の炭素が抜けにくいため炭化物は形成されにくい。
仕上圧延後少なくとも770℃以上の温度域における冷却水をかけずに冷却する時間が1.5secより短いと表面近傍の脱炭が不十分となり、炭化物が形成されにくくなる。一方、空冷時間が10secを超えると最表面部の脱炭が多くなり炭化物の個数が本発明範囲より減少するため10sec以内が好ましい。
また、冷却終了温度を200℃以下とするのは、鋼の内部にマルテンサイト組織を形成させ、強度を確保するためである。
なお、これ以外の熱延条件については特に限定する必要はないが、加熱温度が1050〜1250℃、仕上圧延完了温度が800〜900℃、巻き取り温度が20〜100℃が好ましい。
【実施例】
【００１３】
以下に、実施例で本発明をより詳細に説明する。
表１に記載した各種鋼材を1240℃に加熱し、表２に示すように仕上げ圧延後に770℃以上の温度域で各種空冷時間を設けて空冷した後に、80〜120℃/sで100℃まで冷却して巻き取った。
製造後の鋼板の幅方向断面をピクラールでエッチングし、図１に示すように鋼板最表面部から深さ1μm、長さ100μmの断面範囲内を走査型電子顕微鏡によって1000倍の倍率で炭化物を測定した。
さらに得られた鋼板を70mm角サイズに切り出し、表面に化成処理を施し、その上に20μm厚のカチオン電着塗装を行った後、その電着塗膜上にカッターナイフによって長さ40mmの切り込みを入れ、この面にJIS Z 2371の方法にて35℃の5%濃度塩水を500hr噴霧する耐食試験を行った。
表２の試験番号１〜４、７〜１８は本発明範囲にあり、一方試験番号５、６、１９〜２４は、成分、仕上げ圧延後の空冷時間、炭化物個数が本発明範囲外であった。
表２に示すように、本発明範例の鋼板は、切り込み部付近に発生するサビの幅が小さく、耐食性に優れてことがわかった。一方、本発明範囲からはずれた比較例の鋼板は、サビ幅が3.5mmよりも大きく本発明例に比べて耐食性が劣ることがわかった。なお、本発明例の化成処理後の鋼板表面を走査型電子顕微鏡で観察すると、いずれも充分に化成結晶粒が付着しており、良好な化成面となっていることが観察でき、このことからも本発明の優れた効果が検証できた。
【表１】
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【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における鋼板深さ方向および鋼板表面方向を示す図である。
【図１】
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