(57)【要約】【課題】Ｍｎを多量に含有する鋼板を母材とし、めっき外観およびめっき密着性に優れた高強度の溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】連続式溶融亜鉛めっき設備において鋼板に焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施す工程を含む、引張強度が５９０ＭＰａ以上の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、前記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２２．０％、Ａｌ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、前記焼鈍処理は、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度が７５０〜１０００℃、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓであり、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏおよび不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃であり、前記溶融亜鉛めっき処理により、鋼板の表面に、２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を片面もしくは両面に備えさせる、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続式溶融亜鉛めっき設備において鋼板に焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施す工程を含む、引張強度が５９０ＭＰａ以上の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
前記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２２．０％、Ａｌ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
前記焼鈍処理は、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度が７５０〜１０００℃、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓであり、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏおよび不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃であり、
前記溶融亜鉛めっき処理により、鋼板の表面に、２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を片面もしくは両面に備えさせる、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏ、第１８族に属する不活性ガスおよび不可避不純物から構成される、請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
鋼板温度がＡ〜１０００℃の温度域において、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４〜２５ｖｏｌ％、残部がＨ２Ｏ、第１８族に属する不活性ガスおよび不可避不純物から構成される、請求項１または２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。但し、前記Ａ＝７５０〜９００℃である。
【請求項４】
前記鋼板は、成分組成として、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
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、請求項１〜４のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項６】
作製された溶融亜鉛めっき鋼板において、
ＧＤＳで測定した際の地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、地鉄鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋの値が４０以下であり、かつ
ＧＤＳで測定した地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が母材Ｍｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下である領域を有しない、もしくは有するが深さ方向の厚みが０．５μｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。但し母材Ｂ、Ｍｎ強度とは地鉄鋼板表面からの深さが４．０〜４．５μｍの間でのＢ、Ｍｎ強度の平均値とする。
【請求項７】
質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２２．０％、Ａｌ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板の表面に、２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を片面もしくは両面に備え、
引張強度が５９０ＭＰａ以上であり、
ＧＤＳで測定した際の地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、地鉄鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋの値が４０以下であり、かつ
ＧＤＳで測定した地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が母材Ｍｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下である領域を有しない、もしくは有するが深さ方向の厚みが０．５μｍ以下である、溶融亜鉛めっき鋼板。但し母材Ｂ、Ｍｎ強度とは地鉄鋼板表面からの深さが４．０〜４．５μｍの間でのＢ、Ｍｎ強度の平均値とする。
【請求項８】
成分組成として、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有する、請求項７に記載の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、Ｍｎを含有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および溶融亜鉛めっき鋼板に関する。さらに、不めっきのない美麗な表面外観を有する高強度の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および溶融亜鉛めっき鋼板に関する。
【０００２】
なお、本発明において溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板のみならず合金化溶融亜鉛めっき鋼板をも含み、これらを区別して説明する必要がある場合は書き分ける。
【背景技術】
【０００３】
近年、自動車、家電、建材等の分野で、防錆性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板が使用されている。特に、自動車分野に関しては車体軽量化を目的として、高強度の溶融亜鉛めっき鋼板の使用量が増加している。
【０００４】
一般的に、溶融亜鉛めっき鋼板は以下の方法にて製造される。まず、鋼素材であるスラブを熱間圧延し、その後冷間圧延したあるいはさらに熱処理した薄鋼板とする。その後鋼板表面を前処理工程にて脱脂及び／または酸洗して洗浄するか、あるいは前処理工程を省略した場合は予熱炉内で鋼板表面の油分を燃焼除去した後、非酸化性雰囲気中あるいは還元性雰囲気中で鋼板を加熱することで再結晶焼鈍を行う。その後、非酸化性雰囲気中あるいは還元性雰囲気中で鋼板をめっきに適した温度まで冷却して、亜鉛浴に浸漬させめっきする。
【０００５】
一方、鋼板の高強度化には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の固溶強化元素の添加が行われる。中でもＭｎはオーステナイト相を安定化し、オーステナイト相の量を増加させる効果を有する。残留オーステナイト相は変態誘起塑性を起こすことが可能である為、伸びが飛躍的に向上する。
【０００６】
しかし、多量にＭｎを含有する高強度鋼板を母材とする溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、以下の問題がある。
【０００７】
前述のように溶融亜鉛めっき鋼板は非酸化性雰囲気中あるいは還元雰囲気中で加熱焼鈍を行った後に、溶融亜鉛めっき処理を行う。しかし、鋼板中のＭｎは易酸化性元素であるため、焼鈍炉内で雰囲気中の微量酸素や水蒸気と反応し、鋼板表面に酸化物を形成する。これらの表面酸化物は鋼板の溶融亜鉛めっき浴に対する濡れ性を低下させ不めっきの発生、およびめっき密着性の劣化が生じるため、鋼板中Ｍｎ濃度の増加に伴い、めっき表面の表面外観は劣化する。
【０００８】
このような問題に対して、特許文献１および２では、焼鈍炉内の水蒸気濃度を規定し、露点を上げることで、Ｍｎを地鉄内で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。
【０００９】
また、特許文献３には焼鈍前鋼板表面にＦｅ系酸化物を付着させた後に、焼鈍炉内で鋼板最高温度を６００〜７５０℃とすることでめっき外観を改善する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４４６４７２０号公報
【特許文献２】特許第４７１８７８２号公報
【特許文献３】特開２０１４−１５６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１〜３の技術では、鋼板のめっき外観不良について、さらに改善する余地があった。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｍｎを多量に含有する鋼板を母材とし、めっき外観およびめっき密着性に優れた高強度の溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法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】
【００１３】
発明者らは、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌといった元素の表面選択酸化物以外にめっき外観および密着性を低下させている原因を誠意検討した。その結果、高強度化に有効な焼き入れ促進効果を有するＢの表面析出がめっき外観およびめっき密着性に悪影響することを見出した。
【００１４】
詳細分析によりＢの表面析出物がＢＮ（以下、ボロンナイトライドとも称する）であること、また、ボロンナイトライドは鋼板温度７５０℃以上かつ雰囲気露点が−４０℃以下で析出することを明らかにした。さらに、本発明者らはＢＮ表面析出の抑制には、焼鈍炉内の雰囲気中のＮ２濃度を５０ｖｏｌ％以下に制御することが有効であることを明らかにした。即ち、Ｂおよび多量のＭｎを含有し高強度化しながら、優れためっき外観およびめっき密着性を実現可能である。
【００１５】
本発明は上記知見に基づきさらに検討を重ねて完成したものであり、その要旨は以下のとおりである。
【００１６】
［１］連続式溶融亜鉛めっき設備において鋼板に焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を施す工程を含む、引張強度が５９０ＭＰａ以上の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
前記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２２．０％、Ａｌ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
前記焼鈍処理は、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度が７５０〜１０００℃、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓであり、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏおよび不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃であり、
前記溶融亜鉛めっき処理により、鋼板の表面に、２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を片面もしくは両面に備えさせる、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１７】
［２］前記焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏ、第１８族に属する不活性ガスおよび不可避不純物から構成される、［１］に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１８】
［３］鋼板温度がＡ〜１０００℃の温度域において、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４〜２５ｖｏｌ％、残部がＨ２Ｏ、第１８族に属する不活性ガスおよび不可避不純物から構成される、［１］または［２］に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。但し、前記Ａ＝７５０〜９００℃である。
【００１９】
［４］前記鋼板は、成分組成として、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２０】
［５］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、［１］〜［４］のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２１】
［６］作製された溶融亜鉛めっき鋼板において、
ＧＤＳで測定した際の地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、地鉄鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋの値が４０以下であり、かつ
ＧＤＳで測定した地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が母材Ｍｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下である領域を有しない、もしくは有するが深さ方向の厚みが０．５μｍ以下である、［１］〜［５］のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。但し母材Ｂ、Ｍｎ強度とは地鉄鋼板表面からの深さが４．０〜４．５μｍの間でのＢ、Ｍｎ強度の平均値とする。
【００２２】
［７］質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２２．０％、Ａｌ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板の表面に、２０〜１２０ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層を片面もしくは両面に備え、
引張強度が５９０ＭＰａ以上であり、
ＧＤＳで測定した際の地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、地鉄鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋの値が４０以下であり、かつ
ＧＤＳで測定した地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が母材Ｍｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下である領域を有しない、もしくは有するが深さ方向の厚みが０．５μｍ以下である、溶融亜鉛めっき鋼板。但し母材Ｂ、Ｍｎ強度とは地鉄鋼板表面からの深さが４．０〜４．５μｍの間でのＢ、Ｍｎ強度の平均値とする。
【００２３】
［８］成分組成として、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％の中から選ばれる１種以上の元素を含有する、［７］に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
【００２４】
なお、本発明において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いう。本発明において高強度とは、引張強度（以下、ＴＳとも称する）：５９０ＭＰａ以上を意味し、好ましくはＴＳ：１１８０ＭＰａ以上である。ＴＳの上限は１５３０ＭＰａが好ましい。本発明において、ＴＳは以下の方法により求める。即ち、溶融亜鉛めっき鋼板からＪＩＳ  ５号試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に規定の方法に準拠し測定する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、Ｍｎを多量に含有した鋼板を母材とし、めっき外観およびめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。さらに合金化溶融亜鉛めっき鋼板では合金化ムラを抑制できる。
【００２６】
また、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法においては、Ｂの焼入れ促進効果を利用でき、よって鋼板を高強度化できる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、成分元素の含有量を表す「％」は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
【００２８】
本発明では、地鉄鋼板の成分組成の他、焼鈍条件・雰囲気を制御し、鋼板表層での易酸化性元素の表面選択酸化物について生成抑制または／および還元し、かつ、雰囲気中のＮ２濃度を抑制することでＢＮの表面析出を抑制し、めっき外観およびめっき密着性を向上する点が重要である。それによりめっき外観およびめっき密着性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。さらに、Ｂの焼入れ促進効果を利用し、高強度の溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【００２９】
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、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度は７５０〜１０００℃、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓであり、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏ（さらに第１８族に属する不活性ガスを含んでよい）および不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃となるように制御することで得られる。このように制御することにより、表面選択酸化およびＢＮ表面析出を抑制し、めっき外観およびめっき密着性に優れる高強度の溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。以下、さらに詳しく説明する。
【００３０】
焼鈍炉内の鋼板最高到達温度：７５０〜１０００℃
焼鈍炉内の鋼板最高到達温度が７５０℃を下回る場合、易酸化性元素の表面選択酸化を抑制できない。また、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度が１０００℃を上回る場合、炉内ロールの劣化が懸念される。以上より、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度は７５０℃以上１０００℃以下とした。
【００３１】
鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間：２０〜６００ｓ（本発明において、秒をｓと表記する場合がある。）
該鋼板通過時間が２０ｓ未満である場合、易酸化性元素の表面選択酸化を抑制できない。また、該鋼板通過時間が６００ｓ超では、優れためっき外観が得られず、また、生産性が損なわれる。以上より、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓとした。
【００３２】
次に、焼鈍炉内の雰囲気について説明する。本発明では、焼鈍炉内の雰囲気はＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏ（さらに第１８族に属する不活性ガスを含んでよい）および不可避不純物から構成される。めっき外観の向上の観点から、残部ガスとして周期表第１８族に属する元素を使用することができる。周期表第１８族に属する元素として、例えば、Ｈｅ、Ａｒ等がある。
【００３３】
焼鈍炉内の雰囲気のＮ２濃度：５０ｖｏｌ％以下
該Ｎ２濃度が５０ｖｏｌ％をこえるとＢＮの析出を抑制できずめっき外観および／またはめっき密着性が劣化する。また、めっき層の合金化ムラを引き起こすこともある。よって、該Ｎ２濃度は５０ｖｏｌ％以下とする。該Ｎ２濃度は好ましくは２５ｖｏｌ％以下である。本発明において、焼鈍炉内の雰囲気のＮ２濃度は０としてもよい。
【００３４】
焼鈍炉内の雰囲気のＨ２濃度：４ｖｏｌ％以上
本発明において該Ｈ２濃度が４ｖｏｌ％未満では易酸化性元素の表面濃化抑制効果が不十分となる。よって、該Ｈ２濃度は４ｖｏｌ％以上とし、１０ｖｏｌ％以上が好ましい。一方、該Ｈ２濃度が５０ｖｏｌ％を超えると易酸化性元素の表面選択酸化抑制効果は飽和し、コスト的に不利となる。以上より、焼鈍炉内雰囲気のＨ２濃度は５０ｖｏｌ％以下が好ましい。
【００３５】
焼鈍炉内の雰囲気の露点：−８０〜−４０℃
該露点が−４０℃を超えると易酸化性元素の表面選択酸化を抑制できない。よって、該露点は−４０℃以下とする。該露点は好ましくは−４５℃以下である。また、該露点が−８０℃未満では、表面選択酸化抑制効果は飽和し、コスト的に不利となる。よって、焼鈍炉内の雰囲気の露点は−８０℃以上とする。
【００３６】
鋼板温度がＡ〜１０００℃の温度域における焼鈍炉内の雰囲気および露点。なお、Ａ＝７５０〜９００℃である。（好適条件）
上記の表面選択酸化抑制およびＢＮ析出は鋼板温度が高温ほど活性に進行し、７５０℃未満において影響は小さい。このため、鋼板温度がＡ〜１０００℃の温度域において焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４〜２５ｖｏｌ％、残部がＨ２Ｏ、第１８族に属する不活性ガスおよび不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃となるように制御することで、焼鈍炉内全体の雰囲気を制御した場合と同様の効果が得られる。上記Ａは鋼板温度（℃）の下限側の値であり、７５０〜９００℃であることが好ましく、８００〜８５０℃であることがより好ましい。
【００３７】
次に、本発明の対象とする溶融亜鉛めっき鋼板の鋼成分組成の限定理由について説明する。
【００３８】
Ｃ：０．０３〜０．３５％
Ｃは鋼板の強度を高める効果を有する。そのためには、Ｃ量が０．０３％以上必要である。Ｃ量は、好ましくは０．１４％以上である。一方で、Ｃ量が０．３５％を超えると溶接性が劣化する。したがって、Ｃ量は０．３５％以下とする。Ｃ量は好ましくは０．２５％以下である。
【００３９】
Ｓｉ：０．０１〜１．５０％
Ｓｉは鋼を強化し、鋼の延性を増加するのに有効な元素ではあり、そのためにはＳｉ量０．０１％以上が必要である。Ｓｉ量は０．０５％以上が好ましく、０．３０％以上がより好ましい。一方で、Ｓｉ量が１．５０％を超えると、Ｓｉが鋼板表面に酸化物を形成し、めっき外観及び／またはめっき密着性が劣化する。したがって、Ｓｉ量は１．５０％以下とする。Ｓｉ量は、１．２０％以下が好ましく、０．９０％以下がより好ましい。
【００４０】
Ｍｎ：１．０〜２２．０％
Ｍｎはオーステナイト相を安定化させ、鋼の強度・延性を大きく向上させる元素である。本発明において、ＴＳを５９０ＭＰａ以上とするためにはＭｎ量１．０％以上が必要である。ＴＳを１１８０ＭＰａ以上とする観点から、Ｍｎ量３．６％以上が好ましい。一方で、Ｍｎ量が２２．０％を超えると本発明でもめっき外観、および／または合金化ムラの改善が認められない。したがって、Ｍｎ量は２２．０％以下とする。Ｍｎ量は好ましくは１０．０％以下である。
【００４１】
Ａｌ：０．０１〜１．００％
Ａｌは溶鋼の脱酸を目的に添加されるが、その含有量が０．０１％未満の場合、その目的が達成されない。よって、Ａｌ量は０．０１％以上とする。Ａｌ量は、好ましくは０．３０％以上とする。一方、Ａｌ量が１．００％を超えると、Ａｌが鋼板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、Ａｌ量は１．００％以下とする。Ａｌ量は、好ましくは０．７０％以下とする。
【００４２】
Ｐ≦０．１００％
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、Ｐ量は０．００５％以上が好ましい。一方、Ｐの増加に伴いスラブ製造性が劣化する。さらに、Ｐの過剰な添加は合金化反応を抑制し、めっきムラを引き起こす。それらを抑制する為には、Ｐ量を０．１００％以下とすることが必要であり、好ましくはＰ量は０．０５０％以下である。
【００４３】
Ｓ：０．０１０％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は０．０１０％以下とする。
【００４４】
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％
Ｂは０．０００１％未満では焼き入れ促進効果が得られにくい。よって、Ｂ量は０．０００１％以上とする。Ｂ量は、好ましくは０．００２５％以上である。一方、Ｂ量０．００５０％超えではＢＮの生成抑制ができず、めっき外観やめっき密着性が劣化する。よって、Ｂ量は０．００５０％以下とする。
【００４５】
なお、強度と延性のバランス等を制御するため、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％、Ｃｒ：０．００１〜１．０００％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｃｕ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｂ：０．００１〜０．２０％の中から選ばれる１種以上の元素を必要に応じて含有してもよい。これらの元素を含有する場合における適正含有量の限定理由は以下の通りである。
【００４６】
Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％
Ｎｂは０．００５％未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Ｎｂ量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％以下が好ましい。
【００４７】
Ｔｉ：０．００５〜０．０８０％
Ｔｉは０．００５％未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Ｔｉ量０．０８０％超えでは化成処理性の劣化を招くおそれがある。よって、含有する場合、Ｔｉ量は０．００５％以上０．０８０％以下が好ましい。
【００４８】
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、Ｃｒ量１．０００％超えではＣｒが表面濃化するため、溶接性が劣化するおそれがある。よって、含有する場合、Ｃｒ量は０．００１％以上１．０００％以下が好ましい。
【００４９】
Ｍｏ：０．０５〜１．００％
Ｍｏは０．０５％未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Ｍｏ量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％以下が好ましい。
【００５０】
Ｃｕ：０．０５〜１．００％
Ｃｕは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果が得られにくい。一方、Ｃｕ量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％以下が好ましい。
【００５１】
Ｎｉ：０．０５〜１．００％
Ｎｉは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果が得られにくい。一方、Ｎｉ量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％以下が好ましい。
【００５２】
Ｓｂ：０．００１〜０．２０％
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。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する。これらの効果を得る観点から、Ｓｂ量は０．００１％以上が好ましい。一方、０．２０％を超えると靭性が劣化するおそれがある。よって、含有する場合、Ｓｂ量は０．００１％以上０．２０％以下が好ましい。
【００５３】
上記以外の残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００５４】
次に、上述した焼鈍条件・雰囲気以外の構成について、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の製造条件について詳しく説明する。
【００５５】
通常、上記成分組成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上述の条件により焼鈍、および後述の溶融亜鉛めっき処理を行う。
【００５６】
熱間圧延
通常、行われる条件にて行うことができる。
【００５７】
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。
【００５８】
冷間圧延
圧下率は適宜選択すればよいが、４０％以上８０％以下の圧下率で冷間圧延を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おそれがある。
【００５９】
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。連続式溶融亜鉛めっき設備はＣＧＬとも呼ばれ、この設備を適宜使用可能である。
【００６０】
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の鋼板を所定時間保持する均熱工程を行う。そして、上述したとおり、焼鈍炉内の鋼板最高到達温度は７５０〜１０００℃、鋼板温度が７５０〜１０００℃の温度域における鋼板通過時間は２０〜６００ｓであり、焼鈍炉内の雰囲気がＮ２：５０ｖｏｌ％以下、Ｈ２：４ｖｏｌ％以上、残部がＨ２Ｏ（さらに第１８族に属する不活性ガスを含んでよい）および不可避不純物から構成され、雰囲気の露点が−８０〜−４０℃となるように制御する。溶融亜鉛めっき処理は、常法で行うことができる。
【００６１】
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質量％になるよう行うのが好ましい。めっき層のＦｅ含有量が８質量％未満では合金化ムラ発生やフレーキング性が劣化するおそれがある。一方、めっき層のＦｅ含有量が１４質量％超えは耐めっき剥離性が劣化するおそれがある。
【００６２】
以上により、本発明の高強度の溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明の高強度の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。鋼板の片面に亜鉛めっき層を備えてもよく、鋼板の両面に亜鉛めっき層を備えても良い。片面あたりのめっき付着量が２０ｇ／ｍ２未満では耐食性の確保が困難になる。一方、片面あたりのめっき付着量が１２０ｇ／ｍ２を超えるとめっき密着性が劣化する。
【００６３】
めっき密着性の改善には、ＢＮ表面析出を抑制し、さらに鋼板における深さ方向のＭｎ濃度分布をできるだけ均一にし、局所的な歪導入を回避すればよい。このような効果は、ＧＤＳで測定した際の地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋ（計算結果の単位は質量ｐｐｍ）が４０以下であり、かつ、ＧＤＳで測定した地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が鋼板母材のＭｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下の領域を有しないもしくは有するが深さ方向の厚みが０．５μｍ以下とすることで得られる。但し母材Ｂ、Ｍｎ強度とは鋼板最表層からの深さが４．０〜４．５μｍの間でのＢ、Ｍｎ強度の平均値とする。ＧＤＳ測定は後述の実施例に記載の方法により可能である。
【００６４】
なお、上記ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋやＭｎの濃度分布は、本発明の製造方法を実施することにより達成可能である。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００６６】
表１に示す鋼成分組成（残部はＦｅおよび不可避的不純物）のスラブを加熱炉にて１２６０℃で６０分間加熱し、引き続き２．８ｍｍまで熱間圧延を施し、５４０℃で巻き取った。次いで、酸洗で黒皮スケールを除去して、１．６ｍｍまで冷間圧延し、冷延鋼板を得た。
【００６７】
次いで、上記で得た冷延鋼板を、ＲＴＦ−冷却帯を備える連続式溶融亜鉛めっき設備を用いて、冷延鋼板に対して、表２に示す条件にて焼鈍した後溶融亜鉛めっき処理を施した。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った。なお、焼鈍炉内の雰囲気のガス組成は、表２に示す成分以外に、極微量のＨ２Ｏおよび不可避不純物が含まれうる。
【００６８】
溶融亜鉛めっき浴は、浴温度を５００℃、浴組成をＡｌが０．１質量％で残部がＺｎおよび不可避不純物となるように調整した。浸漬後ガスワイピングによりめっき付着量を片面あたり５０ｇ／ｍ２に調整し、鋼板両面に溶融亜鉛めっき層を形成した。また、一部合金化処理を実施した。合金化処理は、ＩＨヒーターを用い鋼板を５００℃に加熱し、３０秒間保持して行った。また、合金化しためっき層におけるＦｅ含有量は８〜１４質量％の範囲内であった。
【００６９】
以上により得られた溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩおよびＧＡ）に対して、ＴＳ、不めっきの有無、合金化ムラの有無（ＧＡの場合のみ）、めっき密着性、ＧＤＳによる表面近傍の元素強度を評価した。測定方法および評価基準を下記に示す。
【００７０】
＜不めっきの有無（めっき外観）＞
１ｍ２の範囲をランダムに５箇所観察し、目視で不めっきが認められない場合良好（記号○）、認められた場合不良（記号×）と判定した。
【００７１】
＜合金化ムラの有無＞
亜鉛めっきの付着部について、１ｍ２の面積を５箇所観察し、目視で合金化ムラが認められない場合良好（記号○）、認められた場合不良（記号×）と判定した。
【００７２】
＜めっき密着性＞
溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）の場合には、下記試験方法で試験をしたときにめっき層の剥離が無い場合○、剥離がある場合×とした。合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）の場合には、下記測定方法で測定されるＺｎカウント数が７０００未満である場合○、７０００以上１００００未満である場合△、１００００を超える場合×とした。なお、○はより良好、△は良好とし、○および△を合格とした。
【００７３】
（溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）試験方法）
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する。ボールインパクト試験は、ボール重量１０００ｇ、落下高さ１００ｃｍとする。
【００７４】
（合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）測定方法）
１２０°曲げした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）に移転させ、セロハンテープ（登録商標）上の剥離物質をＺｎカウント数として蛍光Ｘ線法で求める。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。
【００７５】
＜ＧＤＳ測定＞
インヒビタを０．２質量％添加した１０ｖｏｌ％ＨＣｌ水溶液でめっき層のみを溶解除去したサンプルをＧＤＳ測定に供した。ＧＤＳ装置は理学電機工業（株）製Ｓｙｓｔｅｍ３５８０を用い、測定条件は以下の通りとした。
測定モード：直流モード
電極サイズ：φ４［ｍｍ］
Ａｒガス流量：２５０［ｃｃ／ｍｉｎ］
電流：２０［ｍＡ］
測定ピーク強度の単位：Ｂ、Ｍｎともにａ．ｕ．（任意単位）
地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域におけるＢ強度の最大値をＩＢｍａｘ、母材Ｂ強度をＩＢｂｕｌｋ、鋼板中Ｂ濃度をＣＢ（質量ｐｐｍ）とした時、ＩＢｍａｘ×ＣＢ／ＩＢｂｕｌｋの値は表２「ＧＤＳ測定１」欄に記載した。４０以下を良好とした。
【００７６】
地鉄鋼板表面からの深さが０〜２．０μｍの領域において、Ｍｎ強度が母材Ｍｎ強度（ＩＭｎ）の９５％以下である領域（深さ、単位はμｍ）は表２「ＧＤＳ測定２」欄に記載した。０．５μｍ以下を良好とした。
【００７７】
以上により得られた結果を製造条件と合わせて表２に示す。
【００７８】
【表１】
2018003050.tif 000002
【００７９】
【表２】
2018003050.tif 000003
【００８０】
表２から明らかなように、発明例の溶融亜鉛めっき鋼板は高強度であり、Ｍｎを多量に含有する鋼板にも関わらずめっき外観、（合金化ムラ）、めっき密着性の評価に優れる。
【００８１】
一方、比較例では、めっき外観、合金化ムラ、または／およびめっき密着性の評価に劣る。
【００８２】
なお、比較例であるＮｏ．４５について、鋼板温度が７５０℃以上の温度域の露点を−８０℃〜−４０℃の範囲内としたところ、めっき外観およびめっき密着性が発明例レベルに改善された（ＧＤＳ測定結果も改善された）。また、比較例であるＮｏ．４８は鋼板温度が７５０℃以上の温度域のＮ２ガス濃度を５０ｖｏｌ％以下に減量（減量分はＡｒガスで補填）したところ、めっき外観およびめっき密着性が発明例レベルに改善された（ＧＤＳ測定結果も改善された）。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき外観およびＭｎ添加量が多いため強度に優れ、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。