(57)【要約】【課題】高強度鋼板を被めっき鋼板とするめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】高強度冷延鋼板を被めっき鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、被めっき鋼板の焼鈍後からめっき浴浸漬前までの工程で当該鋼板に微粒子を投射することを特徴とする、めっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度冷延鋼板を被めっき鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、被めっき鋼板の焼鈍後からめっき浴浸漬前までの工程で当該鋼板に微粒子を投射することを特徴とする、めっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
被めっき鋼板は、Ｐを０．０２質量％以上含有する高強度冷延鋼板であることを特徴とする請求項１記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
被めっき鋼板は、Ｓｉを０．２質量％以上、または、それに更にＭｎを０．２質量％以上含有する高強度の冷延鋼板であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のめっき濡れ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】
被めっき鋼板に投射する微粒子の平均粒径が１０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
被めっき鋼板に投射する微粒子の素材が金属であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項６】
被めっき鋼板に投射する微粒子の投射速度が、３０〜３００ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】
被めっき鋼板の表面に、投射密度が０．２〜４０ｋｇ／ｍ２となるように微粒子を投射することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの項記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項８】
鋼板表面に、面積率で７０％以上の変質層が存在する被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきすることを特徴とするめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項９】
被めっき鋼板は高強度鋼板であることを特徴とする請求項８記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項１０】
被めっき鋼板は、Ｐを０．０２質量％以上含有する高強度鋼板であることを特徴とする請求項８または請求項９記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっきの製造方法。
【請求項１１】
被めっき鋼板は、Ｓｉを０．２質量％以上、または、それに更にＭｎを０．２質量％以上含有する高強度鋼板であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかの項記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっきの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度冷延鋼板を被めっき鋼板とするめっき濡れ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびにめっき濡れ性と合金化制御性に優れた合金化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】
電気めっき法に比べて厚めっき化が容易な溶融めっき法によって製造される溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、電気亜鉛めっき鋼板よりも安いコストで優れた耐食性を達成出来ることから、自動車、家電製品、建材などの広範な用途に供されている。特に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、車体寿命を考える上で重要な耐食性に加え、スポット溶接性などの点でも優れているため、その多くが国内の自動車用素材として使用されている。その一方で、国内の自動車メーカーでは合金化溶融亜鉛めっき鋼板よりも世界的に素材調達しやすい溶融亜鉛めっき鋼板を使用する動きも出始めている。なお、本明細書では、溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき後にめっき皮膜の合金化処理が行われていないものを指し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき後に合金化処理を行い、めっき皮膜をＦｅ−Ｚｎ合金化したものを指している。
【０００３】
近年、地球温暖化防止の観点から自動車の燃費向上に資する車体の軽量化と安全性の両立が課題になっており、溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板にも高強度化と薄物化の要望が強まっている。鋼板の高強度化はＳｉ、Ｍｎ、Ｐなどの固溶強化元素の添加によって行われるのが一般的であるが、これらの添加元素にはめっき処理性や合金化処理性を著しく阻害する性質があるため、従来技術では製品を安定的に製造するのが困難とされて来た。
【０００４】
例えば、ＳｉやＭｎを含有する鋼板をめっき原板に使用すると、これらの元素がめっき前焼鈍時に選択酸化されて鋼板表面を覆うため、溶融亜鉛の濡れ性が損なわれて不めっきが生じやすい。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造の際には、Ｓｉの濃度差に起因して合金化反応が不均一に生じるため、これに起因した外観異常が生じやすい。Ｐを含有する高強度鋼板では、主にめっき前焼鈍でＰが表面偏析して合金化反応を阻害するため、通常の鋼板に較べて合金化制御が格段に難しくなる。
【０００５】
上記課題の解決策としては、
（１）めっき前焼鈍に先立って酸化雰囲気下で鉄酸化物を生成させて固溶強化元素の選択酸化を抑制した後、めっき前焼鈍で還元する方法（例えば、特許文献１）、
（２）めっき前焼鈍に先立って下地鋼板（被めっき鋼板）にＮｉ系もしくはＦｅ系の電気めっきを行う方法（例えば、特許文献２）、
（３）めっき原板表層部の不純物を研削等で除去し、次いで非酸化性雰囲気で熱処理した後、溶融亜鉛めっき処理、合金化処理を行う方法（例えば、特許文献３）、
（４）熱延鋼板の酸洗脱スケールの際、ショットブラスト処理した熱延鋼板に連続溶融めっきラインで溶融亜鉛めっきを施した後、これを加熱して合金化処理する方法（例えば、特許文献４）、
（５）熱延時に生成した酸化スケールに熱衝撃やショットブラスト等によってクラックを形成した後、還元炉などでスケールの表層だけを還元する方法（例えば、特許文献５）、
（６）軟化焼鈍後の鋼板表面に亜鉛浴通過完了以前の段階で機械加工を施して新生面を付与することで、Ａｌ濃度が０．１４％以上の高Ａｌ浴を用いても低Ａｌ濃度浴の場合と同等の合金化速度にできる合金化処理鋼板の製造方法（特許文献６）、
などが知られている。
【０００６】
以下に、先行技術文献情報について記載する。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５５−１２２８６５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平２−１９４１５６号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平３−２０７８４５号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開平６−１５８２５４号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開平１１−１７５５号公報
【００１２】
【特許文献６】
特公昭６３−５８２２５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの先行技術には以下に述べる問題がある。特許文献１では、鉄より酸化されやすいＳｉやＭｎなどの固溶強化元素の表面濃化を完全に抑制できず、また、めっき前焼鈍の際、酸化の有無に関わらず生じるＰなどの固溶強化元素の表面偏析を避けられないために十分な改善効果が得られない。
【００１４】
特許文献２では、めっき前焼鈍の過程で表面に被覆した金属が鋼板中に拡散するため、めっき濡れ性ならびに合金化制御性の十分な改善効果を得るにはその付着量を多くする必要があり、製造コスト的に見合わない。また、合金化処理することは考慮されていない。
【００１５】
特許文献３では、実際の焼鈍工程で酸化性雰囲気になる部分を排除しえないため、特許文献１と同様の理由で十分な改善効果が得られない。
【００１６】
特許文献４は、熱延鋼板を溶融亜鉛めっきの下地鋼板とする場合には効果が期待される。ところが、冷延鋼板を下地鋼板とする場合には、熱延スケール除去後に冷間圧延とその後工程のめっき前焼鈍が必要になるため、同様の方法では、めっき前焼鈍時に固溶強化元素の表面偏析を避けられず、したがって改善効果が得られない。
【００１７】
特許文献５では、スケールが還元された下地鋼板の表層部分から拡散できるＦｅの量に限りがあるために合金化の制御が困難で、また、めっき層の下部に熱延スケールが不可避的に残留するため、めっき密着性等への悪影響が懸念される。
【００１８】
特許文献６では、被めっき鋼板としてＳＰＣＣ冷延鋼板を使用した場合について、浴中Ａｌ濃度が高い場合にも合金化速度が向上したことが示されている。しかし、ＳｉやＭｎなどで固溶強化された高強度の冷延鋼板を下地鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板でのめっき濡れ性や、それを更に合金化処理して合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする場合の合金化制御性については一切触れられていない。また、新生面を付与する機械加工法の一つとしてショットブラストも挙げられているが、投射粒子の素材とサイズ、投射速度、投射密度などのブラスト処理条件の詳細は示されていない。
【００１９】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、高強度鋼板を被めっき鋼板とするめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、高強度の冷延鋼板を下地鋼板とする、めっき濡れ性と合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための手段について鋭意研究を重ねた。
【００２１】
その結果、冷間圧延後、（ｉ）めっき前焼鈍からめっき浴浸漬前に至る工程で下地鋼板に微粒子を特定条件で投射して、下地鋼板の表層から酸化層や固溶強化元素の偏析層を除去もしくは減少させるとめっきの濡れ性が大幅に改善されること、（ｉｉ）前記の微粒子を投射する過程を利用して下地鋼板表面の結晶粒に欠陥を導入するとこれらが合金化反応の活性サイトになって合金化反応が改善されること、（ｉｉｉ）このめっきの濡れ性と合金化反応性の改善効果は、欠陥導入によって形成される変質層の占める面積率によって異なること、を見出した。
【００２２】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
【００２３】
（１）高強度冷延鋼板を被めっき鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、被めっき鋼板の焼鈍後からめっき浴浸漬前までの工程で当該鋼板に微粒子を投射することを特徴とする、めっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２４】
（２）被めっき鋼板は、Ｐを０．０２質量％以上含有する高強度冷延鋼板であることを特徴とする（１）に記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２５】
（３）被めっき鋼板は、Ｓｉを０．２質量％以上、または、それに更にＭｎを０．２質量％以上含有する高強度の冷延鋼板であることを特徴とする（１）または（２）に記載のめっき濡れ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２６】
（４）被めっき鋼板に投射する微粒子の平均粒径が１０〜３００μｍであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２７】
（５）被めっき鋼板に投射する微粒子の素材が金属であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２８】
（６）被めっき鋼板に投射する微粒子の投射速度が、３０〜３００ｍ／ｓであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２９】
（７）被めっき鋼板の表面に、投射密度が０．２〜４０ｋｇ／ｍ２となるように微粒子を投射することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００３０】
（８）鋼板表面に、面積率で７０％以上の変質層が存在する被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきすることを特徴とするめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００３１】
（９）被めっき鋼板は高強度鋼板であることを特徴とする（８）に記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００３２】
（１０）被めっき鋼板は、Ｐを０．０２質量％以上含有する高強度鋼板であることを特徴とする（８）または（９）に記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっきの製造方法。
【００３３】
（１１）被めっき鋼板は、Ｓｉを０．２質量％以上、または、それに更にＭｎを０．２質量％以上含有する高強度鋼板であることを特徴とする（８）〜（１０）のいずれかに記載のめっき濡れ性および合金化制御性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっきの製造方法。
【００３４】
尚、本明細書において、鋼の成分を示す％、めっき浴の成分を示す％、およびめっき皮膜の成分を示す％は全て、質量％である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の限定理由と作用について説明する。
【００３６】
第１発明〜第７発明では、下地鋼板である高強度鋼板の焼鈍後からめっき浴浸漬前までの工程で当該鋼板に微粒子を投射することで、当該鋼板のめっき濡れ性と合金化処理性を大幅に改善できる。ここで言うめっき濡れ性の改善とは、不めっきの防止とめっき皮膜の密着性の改善を指し、合金化反応性の改善とは、合金化速度の促進と合金化ムラの防止ならびに耐パウダリング性の改善を指す。本発明によってめっきの濡れ性を改善できるのは、微粒子投射によって当該鋼板の表層から酸化層や固溶強化元素の偏析層が除かれ、めっき／下地鋼板界面に適切な初期合金相が均一に形成されるためだと推測される。また、合金化反応性を改善できるのは、微粒子投射によって下地鋼板表面の結晶粒内に導入された欠陥が、合金化反応の活性サイトになるためだと考えられる。
【００３７】
第２発明ならびに第３発明で被めっき鋼板である高強度鋼板のＰ、Ｓｉ、Ｍｎの濃度を各々０．０２％以上、０．２％以上、０．２％以上に規定するのは、高強度を得るために最低必要な添加量だからである。尚、Ｐ濃度は、０．１％を超えると二次加工脆化が問題になるため、これ以下であることが望ましい。Ｓｉ濃度は、２．０％を超えると、本発明でも均一な合金化処理を行えない場合があるため、これ以下であることが望ましい。また、Ｍｎ濃度は、２．５％を超えると製造コスト的に見合わないため、これ以下であることが望ましい。
【００３８】
第４発明で投射する微粒子の平均粒径を１０〜３００μｍに限定するのは、平均粒径が３００μｍを超える粒子では、多重投射しても粒径が高々数１０μｍしかない下地鋼板の各結晶粒を均一に投射することが困難で、平均粒径が１０μｍを下回る場合には、投射粒子の速度が空気中で減衰しやすいため、投射速度を極端に大きくしなければ酸化層や偏析層を効果的に除去出来ないからである。また、平均粒径が１０μｍ以下になると粒子の価格が高くなるため経済的にも不利である。
【００３９】
第５発明で投射する微粒子の素材を金属に限定するのは、密度が大きい金属粒子では粒子自身の質量が大きいため、密度が小さい非金属系粒子に較べて低い投射速度でも高い衝撃力、即ち、酸化層や偏析層の除去効果が得られるからである。また、金属粒子は破砕しにくいため、回収・再使用しやすい点で経済的にも有利である。
【００４０】
第６発明で微粒子の投射速度を３０〜３００ｍ／ｓに限定するのは、投射粒子の速度が３０ｍ／ｓを下回ると、平均粒径が小さい投射粒子を用いる場合に、酸化層や偏析層を除去するだけの衝撃力を得られないからである。また、投射速度が３００ｍ／ｓを超えると、下地鋼板に過大な歪みが蓄積されて鋼板形状がゆがんでしまうため、外観品質、通板性、成形性などに支障を来たすからである。
【００４１】
第７発明で微粒子の投射密度を０．２〜４０ｋｇ／ｍ２に限定するのは、投射密度が０．２ｋｇ／ｍ２を下回ると、下地鋼板の各結晶粒を均一に投射することが困難で、４０ｋｇ／ｍ２を超えると、下地鋼板に過大な歪みが蓄積されて鋼板形状がゆがんで、第６発明と同様の支障を来たすためである。但し、投射速度が１００ｍ／ｓ以下の場合には、投射粒子の衝突エネルギーが小さいので、投射密度の上限を１００ｋｇ／ｍ２程度まで上げても構わない。尚、通常は、投射密度を２ｋｇ／ｍ２以上とすることで、ほぼ隙間なく下地鋼板表面に投射できる。
【００４２】
本発明者等の研究によれば、微粒子投射に限らず、何らかの方法で下地鋼板表面に欠陥を導入してその表層に変質層を形成できれば、同様の効果を得ることが出来る。ここで言う、変質層とは、鋼板表面を機械的に加工することで鋼板表面に形成される、鋼板内部とは異なる組織を有する層のことである。この変質層は、鋼板断面のＳＩＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像で観察することができる。
【００４３】
図１（ａ）はＳＩＭ像で捉えた通常の鋼板断面の表層組織、（ｂ）は微粒子投射により表層に変質層が形成された鋼板断面の表層組織である。いずれも、鋼板表面に垂直に箱形の穴をあけ、４５度傾斜した状態で同断面を観察したものであり、従って、（ａ）および（ｂ）の上下方向（鋼板厚さ方向）は水平方向（鋼板表面に並行な方向）に対して、１／√２倍に縮尺されている。図中、黒い実線で示した場所が最表面である。（ａ）の鋼板表層は、鋼板内部の組織とほぼ同じ組織である。一方、（ｂ）では、鋼板表面の結晶構造が乱され、鋼板表層に、内部組織とは異なる層状組織が形成されている。この表層組織が、本発明で言う、変質層である。
【００４４】
変質層がほぼ全面に形成された鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬してめっきを行うと、Ｆｅ−Ｚｎ相（ζ相）が微細且つ均一に生成されるため、めっき濡れ性を大幅に改善でき、皮膜の均一性と密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。また、変質層に存在する結晶の欠陥が合金化処理の際に合金化反応の活性サイトになるため、合金化速度を大幅に促進できる。また、局部的なアウトバースト反応も抑制できるため、合金化ムラを防止でき、また、耐パウダリング性も改善できる。但し、このようなめっき濡れ性や合金化制御性に対する感受性が高いために、変質層の面積が鋼板表面の７０％以上に達しないと、寧ろ、めっき後や合金化処理後にめっきムラや合金化ムラが生じる。ここで言う、変質層の面積率は、鋼板断面のＳＩＭ像での、表層の長さに占める変質層の長さ（鋼板表面に平行な方向の長さ）の割合である。第８発明を規定するのは以上の理由による。また、鋼板表層の変質層はミクロ的には不均一に分布していても、めっき後に目視で識別されない程度にマクロ的に均一分布している必要がある。変質層の平均的な厚さが薄過ぎると十分な効果が得られないが、その意味からその下限値は１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
高強度鋼板が被めっき鋼板であっても、当該鋼板に変質層を形成すればめっき濡れ性と合金化制御性を改善できる。第９発明を規定するのはそのためである。
【００４６】
第１０発明と第１１発明で下地鋼板である高強度鋼板のＰ、Ｓｉ、Ｍｎの濃度を規定するのは、第２発明および第３発明と同様の理由による。
【００４７】
ところで、高強度鋼板を下地鋼板とする場合、めっき濡れ性と合金化制御性に優れるという第８発明の効果は、めっき浴浸漬前の鋼板に特定面積率以上の変質層を形成することで初めて奏される。前述の特許文献６は、鋼板表面に亜鉛浴通過完了以前の段階で新生面を付与することで合金化を促進することを特徴としており、変質層の形成を合金化促進の原理とする本件発明とは異なる。特許文献６には、ＳＰＣＣ冷延鋼板にワイヤブラシロールやショットブラストで新生面を付与することが記載されているだけで、被めっき鋼板が高強度鋼板であること、および第８発明で規定する特定面積率の変質層を形成することはいずれも記載されていない。
【００４８】
第８発明で規定する変質層を形成する方法は、前述の微粒子投射による方法が好適である。しかし、変質層を形成する方法は、微粒子投射による方法に限定されない。例えば、異周速ロールで調質圧延を行って形成してもよい。
【００４９】
次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００５０】
まず、めっきの下地鋼板である高強度鋼板を、熱延・スケール除去、冷間圧延した後、箱型焼鈍炉、もしくは、連続溶融亜鉛めっきラインの連続焼鈍炉を用いてめっき前焼鈍する。次に、このめっき前焼鈍の過程で当該鋼板の表面に生じた酸化層や偏析層を、当該鋼板表面に本発明で規定する条件で微粒子を投射して除去する。またこの過程を利用して当該鋼板表面の結晶粒内に欠陥を導入する。尚、この際の投射粒子の素材としては、炭素鋼、ステンレス、ハイスなどが好適である。
【００５１】
微粒子を投射する加速機としては、空気式と機械式の加速装置を用いることが出来る。ローターによって粒子に遠心力を与えて投射する機械式の加速装置は、比較的大きい粒子を投射するのに適している。特に、大量の固体粒子を広い面積に渡って投射できるので、高速ラインで下地鋼板の表面を処理するのに適している。一方、圧縮空気等を使用してノズルから空気を噴出させる際に、粒子に生じる抗力を利用してこれを加速させる空気式の加速装置は、粒径が２００μｍ以下の微粒子を投射するのに適しており、圧縮空気の圧力を調整することによって微粒子の投射速度を変更することができる。但し、単一のノズルで投射できる範囲が比較的狭く、単位時間当たりの投射量も制限されるため、これを広幅材の高速ラインで使用する場合には、複数の投射ノズルを配置する必要がある。微粒子の投射方法としては、以上の機械式および空気式の投射法の特徴を踏まえた上で、対象材の板幅、ライン速度、投射粒子の密度や粒径などに応じて、いずれかあるいはそれらを組み合せて使用することができる。尚、この２種類以外の投射方式のものでも、微粒子を一定の速度に加速して下地鋼板表面に投射できるものであれば使用して構わない。
【００５２】
微粒子の形状は球形でも角張ったグリッド形状でも構わない。球形粒子は総じて下地鋼板表面に欠陥を導入する作用に優れており、グリッド形粒子は、総じてめっき前焼鈍時に下地鋼板表面を覆う酸化層や偏析層を研削する作用に優れている。
【００５３】
次に、上記の微粒子投射された下地鋼板を４４０〜５００℃に浴温調整された、０．０３〜０．３０％のＡｌを含む溶融亜鉛めっき浴に浸漬する。このめっき浴から当該鋼板を引き上げる際、ガスワイピングなどを利用して、片面あたりのめっき付着量を２．５〜７５ｇ／ｍ２の範囲に調整した後、めっき層の冷却工程を経て溶融亜鉛めっき鋼板を得る。
【００５４】
不めっき等のめっき濡れ性の不具合が生じる場合には、微粒子の投射条件が適正化されていない可能性が考えられるため、投射粒子の粒径、投射速度、投射密度の条件の組み合わせを本発明で規定する範囲内で適宜調整する。
【００５５】
また、第８発明で規定する変質層は、微粒子を投射する過程を利用して、当該鋼板表面の結晶粒に欠陥を導入して形成し、その面積率と厚さは本発明で規定する投射粒子の粒径、投射速度、投射密度で調整する。
【００５６】
合金化溶融亜鉛めっきを製造する場合、得られた上記の溶融亜鉛めっき鋼板に更に合金化処理を行う。合金化処理のための加熱炉は、オーブン方式でも構わないが、誘導加熱方式の方が制御性の点で好ましい。
【００５７】
通常、高強度鋼を下地鋼板とする場合、Ｔｉ添加ＩＦ鋼などを下地鋼板とする場合よりも合金化処理に時間を要するため、オンラインの合金化度計を使用してもライン速度や合金化温度の調整が難しい。しかし、本発明の方法では、合金化反応を抑制する下地鋼板表面の固溶強化元素の偏析層の大半が除去され、また、下地鋼板表面の結晶粒に欠陥が導入された部分（変質層）で合金化反応が促進される。そのため、高強度鋼を下地鋼板とする場合でも、Ｔｉ添加ＩＦ鋼の場合と大差無い条件で、目視で判別できない程度に均一で、耐パウダリング性にも優れた合金化処理を行う事が出来る。
【００５８】
尚、このようにして製造した溶融亜鉛めっき鋼板ならびに合金化溶融亜鉛めっき鋼板には、更に、材質、表面形状、外観等を調整するための調質圧延を行っても構わない。
【００５９】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す８種類の冷延鋼板を下地鋼板として、溶融亜鉛めっきシミュレータを用いてこれらの鋼板を一枚ずつ１０％Ｈ２−Ｎ２雰囲気下で毎秒２０℃の昇温速度で８５０℃まで加熱し、この温度で６０秒間保持した後、窒素を吹きかけながら放冷して大気中に取り出した。しかる後、これらの焼鈍材の表面に、空気式の加速装置を用いて、平均粒径５５μｍのハイス粒子を投射速度９０ｍ／ｓ、投射密度６〜７ｋｇ／ｍ２の条件で照射して上記の焼鈍時に形成された酸化層や偏析層を除去した。これらを一枚ずつ溶融亜鉛めっきシミュレータに戻し、１０％Ｈ２−Ｎ２雰囲気下で急速加熱し、板温が４６５℃に到達した時点で、Ａｌを０．１２％含む４６０℃の亜鉛めっき浴に３秒間浸漬し、引き上げ時にＮ２ガスワイピングして片面あたりのめっき付着量が約６０ｇ／ｍ２の溶融亜鉛めっき鋼板の試料を作成した。比較例として、微粒子の投射処理以外の条件を全て揃えた試料も作成した。尚、評価と合金化処理に複数の試料が必要なため、各下地鋼板毎に上記の条件で１０枚弱の試料を作成した。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
めっき後のサンプルは、不めっき発生状況、初期合金相形態の観察、ＯＴ曲げ試験によるめっき密着性の評価を行った。
【００６２】
更に、このようにして得た溶融亜鉛めっき鋼板を一枚ずつ高周波誘導加熱装置にセットし、４５０、４７５、５００、５２５、５５０、５７５、６００℃で３０秒の合金化処理を行い、表層まで合金化できた時の温度の下限により合金化速度を比較した。また、３０秒間の合金化処理で、皮膜中の鉄含有率が１０％±０．５％となるように合金化温度を調整したサンプルで、合金化ムラの発生状況を観察するとともに、９０度曲げ試験を行って耐パウダリング性を評価した。以上の評価結果を表２に示す。なお、表２に示した各品質に関する評価事項と評価基準は以下の通りである。
１．めっき外観
○：良好（不めっきなし）、×：不めっきあり
２．初期合金相（ＳＥＭ観察）
○：微細なζ相が均一に生成、×：ζ相がまばらに生成、Ｂ：アウトバースト状組織
３．めっき密着性
○：良好、△：めっき皮膜にクラック発生、×：めっき剥離発生
４．合金化速度（３０秒の処理で表層まで合金化できる温度）
●：速すぎ（４５０℃）、○：良好（４７５、５００、５２５℃）、△：やや遅い（５５０℃）、
×：非常に遅い（５５０℃でも表層まで合金化しない）
５．合金化ムラ（目視判定）
○：良好、×：スジムラあり
６．耐パウダリング性（９０度曲げ）
○：良好、×：不合格
【００６３】
【表２】
2004270020.tif 000004
【００６４】
表２に示すように、本発明例では全ての評価事項について良好な結果が得られた。
【００６５】
（実施例２）
表３に示す７種類の冷延鋼板を下地鋼板として、これらの鋼板を還元雰囲気下で８５０℃まで加熱し、この温度で６０秒間保持した後、窒素を吹き付けて室温まで冷却し、以下の条件度微粒子投射処理を行い、鋼板表面に変質層を導入した。
【００６６】
微粒子投射処理は、空気式加速装置を用いて、以下の条件で前記各鋼板表面に微粒子を投射し、鋼板表層に面積率の異なる変質層を形成した。変質層の面積率は、鋼板表面に投射する微粒子の密度（投射密度）を変えることで調整した。
・ショット粒子：平均粒子径５５μｍのハイス
・投射密度：１〜９ｋｇ／ｍ２
・投射速度：１９０ｍ／ｓ
鋼板表面に占める変質層の面積率は、図１で説明したのと同様の手法で観察した鋼板断面のＳＩＭ像により判定した。具体的には、鋼板表面に平行な方向に４８μｍの大きさの視野で断面のＳＩＭ像を５箇所撮影し、全体の長さに占める変質層の長さ（鋼板表面に平行な方向の長さ）の割合で求めた。
【００６７】
変質層を導入した鋼板を、Ａｌ：０．１２％を含む温度４６０℃の溶融亜鉛浴を用いて、侵入板温４６０℃、浸漬時間３秒で溶融亜鉛めっきを行い、めっき後、Ｎ２ガスワーパーにより亜鉛付着量を片面あたり６０ｇ／ｍ２に調整し、溶融亜鉛めっき鋼板を作製した（本発明例）。比較例として、還元雰囲気下で８５０℃まで加熱し、この温度で６０秒間保持した鋼板を、変質層を導入することなく、本発明例と同様の条件で溶融亜鉛めっき、亜鉛付着量調整し、溶融亜鉛めっき鋼板を作製した。
【００６８】
前記で得た溶融亜鉛めっき鋼板について、不めっき発生状況、初期合金相形態の観察、ＯＴ曲げ試験によるめっき密着性の評価を行った。
【００６９】
さらに、前記で作製した溶融亜鉛めっき鋼板を、高周波誘導加熱装置を用いて、４５０、４７５、５００、５２５、５５０℃で２０秒の合金化処理を行って、表層まで合金化できた温度の下限により合金化速度を比較した。また、２０秒間の合金化処理で、皮膜中の鉄含有率が１０％±０．５％となるように合金化温度を調整したサンプルで、合金化ムラの発生状況を観察するとともに、９０度曲げ試験を行って耐パウダリング性を評価した。以上の評価結果を表４に示す。なお、表４に示した各品質に関する評価事項と評価基準は、以下のとおりである。
１．めっき外観
○：良好（不めっきなし）
×：不めっきが認められる
２．初期合金相（ＳＥＭ観察）
○：微細なζ相が均一に生成
×：ζ相がまばらに生成
Ｂ：アウトバースト状組織
３．めっき密着性
○：良好
△：めっき皮膜にクラック発生
×：めっき剥離発生
４．合金化速度（２０秒の処理で表層まで合金化できる温度）
●：速すぎる（４５０℃）
○：良好（４７５、５００、５２５℃）
△：やや遅い（５５０℃）
×：非常に遅い（５５０℃でも表層まで合金化しない）
５．合金化ムラ（目視判定）
○：良好
×：スジムラが認められる
６．耐パウダリング性（９０度曲げ）
○：良好
×：不合格
【００７０】
【表３】
2004270020.tif 000005
【００７１】
【表４】
2004270020.tif 000006
【００７２】
表４に示すように、本発明例では、めっき濡れ性に優れることで、めっき外観が良好でめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、また、合金化制御性が優れることで、合金化ムラがなく、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。
【００７３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、高強度鋼板を被めっき鋼板とした場合でも、めっき濡れ性に優れることで、めっき外観が良好でめっき密着性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られ、また、合金化制御性が優れることで、合金化ムラがなく、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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板断面組織を示す図面代用のＳＩＭ像の写真で、（ａ）は通常の鋼板断面の表層組織、（ｂ）は微粒子投射により表層に変質層が形成された鋼板断面の表層組織である。
【図１】
2004270020.tif 000007