(57)【要約】【課題】  Ｓｉ含有量を高めた高強度熱延鋼板において、塗装下地処理で化成被膜を鋼板全面に均質に生成できるようにし、鋼板製造では従来の製造ラインに適用でき、品質管理も容易にする。【解決手段】  質量％にて、Ｃ：０．０３〜０．１５％、Ｓｉ：０．８〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０７％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１５〜０．１％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、必要に応じＴｉ，Ｎｂ等を添加したもので、鋼板表面の酸化物に、Ｓｉ濃度３．５質量％以下、Ｍｎ濃度３．５％質量以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在している。砥粒を有する柔軟材にて擦削することにより製造する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延および酸洗工程を経て製造された鋼板であって、成分組成が、質量％にて、
Ｃ  ：０．０３〜０．１５％、    Ｓｉ：０．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、        Ｐ  ：０．０７％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、          Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ  ：０．００１〜０．００８％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在していることを特徴とする化成処理性に優れた熱延鋼板。
【請求項２】
熱間圧延および酸洗工程を経て製造された鋼板であって、成分組成が、質量％にて、
Ｃ  ：０．０３〜０．１５％、    Ｓｉ：０．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、        Ｐ  ：０．０７％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、          Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ  ：０．００１〜０．００８％
を含有し、さらに、
Ｔｉ：０．０２〜０．３％とＮｂ：０．０１〜０．５％の一方または双方と、
Ｃｕ：０．２〜１．８％およびＮｉ：０．１〜２．０％と、
Ｍｏ：０．０５〜０．５％と、
Ｂ  ：０．０００２〜０．００６％と、
Ｃａ：０．０００５〜０．００５％
を単独または組合せて含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在していることを特徴とする化成処理性に優れた熱延鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成分組成からなる酸洗後の鋼板表面を、砥粒を有する柔軟材にて擦削することにより、鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位を、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在させることを特徴とする化成処理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、鋼板の塗装下地処理として化成処理を行う際、化成被膜を鋼板全面に均質に生成することのできる、化成処理性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディの電着塗装など、金属表面を塗装する際、下地処理として化成処理が行われている。化成処理は、金属表面を不活性な化成被膜で覆うことによって、その上に施される塗膜の密着性と耐食性の向上を図るものである。
また、自動車の軽量化と安全性の観点から高強度薄鋼板が使用され、足回り部材などには、冷延鋼板よりも安価な熱延鋼板が使用されている。
熱延鋼板は熱間圧延および酸洗工程を経て製造され、酸洗工程では、鋼板表面の酸化スケールが塩酸酸洗により除去される。
【０００３】
化成処理性を向上させた高強度熱延鋼板に関して、次のような公知文献がある。
特許文献１には、鋼板の表面と内部のＳｉ濃度比を１．３以下とすることで、化成処理性劣化と、それによる塗装後の耐食性劣化の問題を解決した高強度熱延鋼板が開示されている。Ｓｉ濃度比を上記のようにする手段としては、酸洗後の熱延鋼板を研削するなどにより表面に存在するＳｉ酸化物を低減することが示されている。
【０００４】
特許文献２には、鋼板の表層と内部のビッカース硬さの比を０．９５以下とすることで、化成処理性と加工性を向上させた高強度熱延鋼板が開示されている。対象はＴｉ添加鋼であり、鋼板表面の析出物を、化成処理性を劣化させるＴｉ酸化物ＴｉＯ2 に替えて炭化物とすることで、硬さの比を上記のようにしている。ＴｉＯ2 は整合な微細析出物となって鋼板の硬さを高くするのに対して、ＴｉＣは非整合で鋼板の硬さを低くするからとされ、その手段には熱延条件が示されている。
【特許文献１】特開平１１−５０１８７号公報
【特許文献２】特開平１０−１７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱延鋼板の塗装下地処理として化成処理を行った場合、特にＳｉ含有量の高い鋼では、化成被膜の生成されない「スケ」と呼ばれる部位が顕微鏡観察で認められることがある。このような部位は、肉眼観察でサビの発生が認められるようになり、サビが認められなくても、塗装後、時間経過に伴い塗膜剥離などの問題が生じる。
【０００６】
上記特許文献１の技術は鋼板の表面と内部のＳｉ濃度比を、特許文献２の技術は表面と内部の硬さ比を、それぞれ特定範囲に限定することで化成処理性の向上を図っている。このため、これら技術を熱延鋼板の製造ラインに適用する際には、鋼板内部についての測定が必要となり、品質管理上の測定に課題が生じる。ちなみに前者では表面から０．５ｍｍ研削した位置の測定値を内部のＳｉ濃度とし、後者では表面から厚さの１／４の深さ位置の測定値を内部の硬さとしている。
【０００７】
また特許文献１では、鋼板表面と内部のＳｉ濃度比を１．３以下にするための手段として、粗圧延と仕上圧延の間で高圧デスケを行うこと、巻取から酸洗までの間でショットブラスト、テンションレベラ、スキンパス圧延を行うこと、酸洗後に研削を行うことが記載されているが、具体的には砥粒入りナイロンブラシで鋼板表面を軽く研削する例が示されているだけである。
特許文献２の技術は、Ｓｉ含有量を０．８質量％以下にしたＴｉ添加鋼を対象とし、熱延条件により析出物の状態を制御する特殊なものである。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、Ｓｉ含有量を高めた高強度熱延鋼板において、塗装下地処理で化成被膜を鋼板全面に均質に生成できるようにし、鋼板製造では従来の製造ラインに適用でき、品質管理も容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、熱間圧延および酸洗工程を経て製造された鋼板であって、成分組成が、質量％にて、
Ｃ  ：０．０３〜０．１５％、    Ｓｉ：０．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、        Ｐ  ：０．０７％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、          Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ  ：０．００１〜０．００８％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在していることを特徴とする化成処理性に優れた熱延鋼板である。
【００１０】
また、熱間圧延および酸洗工程を経て製造された鋼板であって、成分組成が、質量％にて、
Ｃ  ：０．０３〜０．１５％、    Ｓｉ：０．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、        Ｐ  ：０．０７％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、          Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ  ：０．００１〜０．００８％
を含有し、さらに、
Ｔｉ：０．０２〜０．３％とＮｂ：０．０１〜０．５％の一方または双方と、
Ｃｕ：０．２〜１．８％およびＮｉ：０．１〜２．０％と、
Ｍｏ：０．０５〜０．５％と、
Ｂ  ：０．０００２〜０．００６％と、
Ｃａ：０．０００５〜０．００５％
を単独または組合せて含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在していることを特徴とする化成処理性に優れた熱延鋼板である。
【００１１】
また上記課題を解決するための本発明法は、上記成分組成からなる酸洗後の鋼板表面を、砥粒を有する柔軟材にて擦削することにより、鋼板表面の酸化物に、質量％にてＳｉ濃度３．５％以下、Ｍｎ濃度３．５％以下の部位を、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在させることを特徴とする化成処理性に優れた熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、化成処理性を向上させるために、従来技術のようなＳｉ含有量の低減を要しないので、自動車の軽量化および安全性確保のため等に使用される高強度高加工性熱延鋼板において、他の添加元素を使用しなくても強度や加工性を損なうことがない。また、通常の酸洗工程において、酸洗後にブラシロールや回転ベルトを設けることにより製造することができる。鋼板の表面状態をＥＰＭＡにより観察し測定することで、品質管理も容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明において、鋼板の成分組成は、自動車の下回り部材などに使用できる高強度と高加工性を有し、あわせて優れた化成処理性を有するよう、上記範囲に限定した。その限定理由は次のとおりである。各元素の割合は全て質量％である。
【００１４】
Ｃは０．０３％未満では伸びが低くなり、０．１５％を超えると耐食性が低下する。
Ｓｉは０．８％未満では強度および伸びが低くなり、３．０％を超えると酸洗性が低下する。
Ｍｎは０．５％未満では伸びが低くなり、３．０％を超えると酸洗性が低下する。
【００１５】
Ｐは０．０７％を超えると穴広げ性が低下し、また伸びなどの機械的性質が低下する。  Ｓは０．０１％を超えると耐食性が低下する。
Ａｌは、０．０１５％未満では鋼板表面にＳｉやＭｎの酸化物が生成しやすくなって化成処理性が低下し、０．１％を超えると耐食性が低下する。
Ｎは０．００１％未満では化成処理性が低下し、０．００８％を超えると伸びが低下する。
【００１６】
本発明の鋼板は、上記成分のほか、必要に応じて次の成分を単独または組合せて含有することもできる。
強度をさらに向上させる場合、ＴｉとＮｂの一方または双方を添加することができる。その場合、Ｔｉは０．０２％未満では炭窒化物形成による強度向上の作用が少なく、添加による機械的強度向上効果が確保できない。また０．３％を超えて添加しても強度上昇の効果が飽和する。Ｎｂは０．０１％未満では強度向上の作用が少なく、添加による機械的強度向上効果が確保できない。０．５％を超えて添加しても強度上昇の効果が飽和する。      
【００１７】
強度をさらに向上させる場合、Ｃｕを添加し、必要に応じて４５０〜６５０℃程度の温度に加熱する熱処理を行うこともできる。その場合、Ｃｕが０．２％未満では効果が小さく、１．８％を超えて添加しても効果が飽和する。Ｃｕを添加する場合、熱間加工時の鋼板の割れを防止するため、併せてＮｉを添加する。このＮｉの効果は０．１％以上で発揮され、２．０％で飽和する。
【００１８】
強度をさらに向上させる場合、Ｍｏを添加することもできる。その場合、Ｍｏが０．０５％未満では炭化物形成による強度向上の作用が少なく、添加による機械的強度向上の効果が確保できない。０．５％を超えて添加しても強度上昇の効果が飽和する。
【００１９】
また、窒素による時効を低減し、穴広げ性の向上のためにＢを添加することもできる。その効果は、Ｂを０．０００２％以上添加すると発揮され、０．００６％で飽和する。
また、MnＳ形成による穴広げ性の低下を防止するためにＣａを添加することもできる。その効果は、Ｃａを０．０００５％以上添加すると発揮され、０．００５％で飽和する。      
【００２０】
本発明熱延鋼板は、このような成分組成からなる鋼板の表面の酸化物に、Ｓｉ濃度３．５質量％以下、Ｍｎ濃度３．５質量％以下の部位が、面積率２０％以上で表面からみて分散して存在している。
熱間圧延および酸洗工程を経て製造された熱延鋼板は、表面酸化スケールが酸洗除去されるが、Ｓｉ含有量の高い鋼板では、外観上酸化スケールが全面除去されていても、部分的に酸化物が残存している。本発明は、この酸化物を上記のような状態にすることで、化成処理性の問題を解決した。
【００２１】
化成処理は、鋼板表面に付着している油を脱脂処理で取り除いた後、化成処理液に所定時間浸漬することで行われる。この処理で、鋼板からＦｅイオンが処理液中に溶出して溶液の成分と反応し、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｐ，０などを含む化合物で構成される化成結晶粒の核が多数生じ、それらが生長して、鋼板の全面を覆う被膜になる。このとき、１０μｍ以下の微細な化成結晶粒を全面均一に付着させることが必要とされ、この付着状態が悪く、前記「スケ」と呼ばれる非付着部位が存在すると、塗装時における塗膜の密着不良や、塗装後の耐食性低下といった問題が生じる。
【００２２】
鋼板のＳｉ含有量が高くなると、熱延後の表面スケールにＳｉ含有量の高い酸化物が多くなり、通常の塩酸酸洗では鋼板表面に残存しやすい。Ｓｉ含有量の高い酸化物が残存した鋼板を化成処理すると、「スケ」と呼ばれる非付着部位が生じやすい。この現象から、Ｓｉ含有量の高い酸化物の残存部位では、化成処理時にＦｅイオン溶出が遅れ、化成結晶粒の生成反応が遅れて、前記スケになると考えられる。また、Ｍｎ含有量の高い酸化物が残存しても同様にスケが生じやすい。
【００２３】
本発明の鋼板は、酸洗後の表面に酸化物が残存しても、Ｓｉ濃度およびＭｎ濃度の低い部位が面積率２０％以上で分散して存在する状態であればよい。Ｓｉ濃度３．５質量％以下、Ｍｎ濃度３．５質量％以下の低濃度部位では、化成処理におけるＦｅイオンの溶出が遅れることなく、酸化物のない部位と同程度に化成被膜が生成する。
【００２４】
酸化物に、このようなＳｉ，Ｍｎ低濃度部位が２０％以上の面積率で表面から見て分散して存在していれば、各低濃度部位に生じた核が生長して１０μｍ以下の微細な化成結晶粒となり、酸化物全体の表面を覆い、鋼板全面均一に微細な化成結晶粒からなる化成被膜が付着して形成され、スケ発生を回避することができる。
【００２５】
低濃度部位の面積率が２０％未満だと酸化物に化成被膜の生成されない箇所が生じ、また低濃度部位が分散していないと化成被膜が偏って生成する。良好な分散状態の例を示すと、低濃度部位の中心間距離が１０μｍ以下で分散していればよく、また酸化物面を一辺１０μｍの桝目で分割したとき、全桝目に少なくとも１個の低濃度部位がある状態でもよい。
【００２６】
本発明鋼板の酸化物の状態は、ＥＰＭＡにより鋼板表面の酸素分布などから酸化物を判別し、そのＳｉ濃度およびＭｎ濃度が３．５質量％以下の低濃度部位の分布状態を観察し、面積率を求めることによって判定することができる。ＥＰＭＡによる鋼材表面のＳｉやＭｎの分析は、通常、１５ｋＶの加速電圧をかけて行われる。この場合、鋼板最表面から３μｍ程度の深さまでの濃度が検出される。
【００２７】
しかし、この条件でも表面酸化物層の厚さや表面粗さなどにより、３μｍよりも深部の情報まで検出されることがあり、地鉄のＳｉ，Ｍｎが含まれる場合もある。本発明においては、加速電圧１５ｋＶでのＥＰＭＡによるＳｉ，Ｍｎの分析値がそれぞれ３．５質量％以下であればよく、酸化物のみの濃度でなくてもよい。このような濃度の部位が上記のように分散していれば、化成処理性が良好であることを確認している。
【００２８】
次に本発明法は、酸洗後の鋼板表面を、砥粒を有する柔軟材にて擦削することにより、上記本発明鋼板を製造する方法である。柔軟材としては、ナイロンなどプラスチック製のブラシや不織布などを採用することができ、砥粒は毛中に埋め込み、あるいは付着して保持されていればよい。グラインダーやエメリー紙などの硬質材は適さない。
【００２９】
擦削は擦り削ることであり、走行中の鋼板表面にブラシロールを回転させつつ圧接する方法、不織布を貼り付けたベルトを回転させつつ圧接する方法などを採用することができる。
ブラシロールによる場合、鋼板表面の同一箇所に１００回以上ブラシが当るように、通板速度に応じてブラシの回転速度を設定することにより、鋼板表面の酸化物に、上記Ｓｉ，Ｍｎ低濃度部位を、面積率２０％以上、良好な分散状態で存在させることができる。
【実施例】
【００３０】
表１に示す成分の熱延鋼板を塩酸酸洗し、各種条件で擦削したのち、化成処理性を判定した。表１の比較例は、＊印の成分が本発明範囲を外れている。熱延におけるスラブ加熱温度は１２００℃、熱延仕上げ温度は８８０℃、ホットランテーブルで３９０℃まで冷却後、３９０℃で巻き取り、室温まで冷却した。酸洗は、コイルを巻き戻しながら酸洗槽に鋼帯を通し、９０℃の７質量％ＨＣｌ水溶液中に２０秒浸漬する条件で行った。
【００３１】
表２に、擦削条件と結果を示す。擦削は、砥粒入りナイロンブラシロールを回転させつつ、９０ｍ／分で通板中の鋼板に圧接して行った。砥粒が埋め込まれたナイロンの毛直径、毛密度およびブラシロールの回転周速を表２に示した。ブラシロールの回転方向は鋼板の通板方向と逆方向である。擦削後のＳｉ，Ｍｎ低濃度部位は、ＥＰＭＡにて加速電圧１５ｋＶで分析した濃度と、面積率、その分布状態を示す。分布は１０μｍ角桝目の格子で酸化物を分割したとき、どの桝目にも低濃度部位が存在するものを○印、低濃度部位が存在しない桝目があるものを×印で示した。表２中の＊印は、本発明の条件を外れていることを示す。
【００３２】
擦削後の鋼板について、実際の化成処理と同様の方法で化成処理を行った。すなわち、脱脂後、表面調整液に３０秒浸漬した後、化成処理液（日本パーカライジング社製ＰＢＷＬ３５）に浸漬して１２０秒の処理を行い、水洗、乾燥した。化成処理性は、ＳＥＭ観察によるスケ有無、および乾燥直後の肉眼観察によるサビ発生有無で判定した。
【００３３】
表２において、本発明例の No.１〜７および No.９〜２４は、いずれも化成処理後のスケ無、サビ発生無であり、優れた化成処理性が得られた。
比較例 No.８は、Ｓｉ，Ｍｎ低濃度部位の面積率が２０％未満でかつ分散してないため、スケ有、サビ発生有であった。
【００３４】
比較例 No.２５はＣ量が高く、サビ発生有であった。 No.２６はＳｉ量が高くてＳｉ，Ｍｎ低濃度部位のＳｉ濃度が３．５％を超え、 No.２７はＭｎ量が高くてＳｉ，Ｍｎ低濃度部位のＭｎ濃度が３．５％を超え、いずれも低濃度部位の面積率が０で、スケ有、サビ発生有であった。
No.２８はＳ量が高く、Ｓｉ，Ｍｎ低濃度部位の面積率が低く、分散も悪く、スケ有、サビ発生有であった。 No.２９はＡｌ量が低く、 No.３０はＮ量が低く、 No.３１はＰ量が高く、いずれもＳｉ，Ｍｎ低濃度部位の濃度、面積率、分散ともに良好にもかかわらず、サビ発生有であった。
【００３５】
【表１】
2005146317.tif 000002
【００３６】
【表２】
2005146317.tif 000003