(57)【要約】【課題】  Ｓｉ含有量を高めた高強度熱延鋼板において、鋼板の塗装下地処理として化成処理を行う際、微細な化成結晶粒からなる化成被膜が形成された部位にもサビが発生するという問題を、熱延ラインで特別な制約をすることなしに解決する。【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等を添加した鋼板で、平均粗さＲａが３．０μｍ以下、酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下である。ＨＣｌ濃度７〜１５％の酸洗液に、溶液温度８０〜９５℃にて、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が２７０〜５００となる範囲の時間浸漬する。【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、
鋼板表面の平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下であ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、
鋼板表面の平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下であ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に記載の熱延鋼板を製造する際の酸洗工程において、質量％にてＨＣｌ濃度７〜１５％の酸洗液に、溶液温度８０〜９５℃にて、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が２７０〜５００となる範囲の時間浸漬す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、微細な化成結晶粒からなる化成被膜が形成された部位にもサビが発生するという問題を解決した、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、特許文献１には、Ｔｉを添加した高Ｓｉ鋼においてＣとＴｉの関係を限定し、平均結晶粒径を３．０μｍ以下、表面粗さＲａを１．５μｍ以下とした化成処理性および耐食性に優れる熱延高張力鋼板およびその製造方法が開示されている。この鋼板は、細粒化によりスケール残りやスケール疵発生が抑制されて化成処理性が向上し、また粒界が化成結晶粒の核となるので細粒化により化成処理性がよくなる、とされている。
【特許文献１】特開２００２−２２６９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の高強度熱延鋼板には、塗装下地処理として化成処理を行った場合、微細な化成結晶粒からなる化成被膜が鋼板の全面均一に付着しているにもかかわらず、化成処理後の鋼板にサビが発生し、塗膜の密着不良や塗装後の耐食性が低下するという問題があった。
上記特許文献１の技術は、鋼板の平均結晶粒径を３．０μｍ以下とするため、熱延ラインにおいて、スラブ加熱温度、仕上圧延の温度、圧延速度、圧下率、および巻き取りまでの温度条件を制約している。また、鋼板の表面粗さをＲａで１．５μｍ以下にするため、熱延仕上圧延機のロール表面粗さを厳密に管理する必要がある。
【０００５】
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、鋼板の塗装下地処理として化成処理を行う際、微細な化成結晶粒からなる化成被膜が形成された部位にもサビが発生するという問題を、熱延ラインで特別な制約をすることなしに解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、鋼板表面の平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下であ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。
【０００７】
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、鋼板表面の平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下であ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。
【０００８】
また上記課題を解決するための本発明法は、上記本発明の熱延鋼板を製造する際の酸洗工程において、質量％にてＨＣｌ濃度７〜１５％の酸洗液に、溶液温度８０〜９５℃にて、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が２７０〜５００となる範囲の時間浸漬す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】
【０００９】
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、通常の熱延工程および酸洗工程を経て製造でき、熱延ラインでは特別な制約を要さず、酸洗条件を調整するだけでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明熱延鋼板は、このような成分組成からなる熱延鋼板において、表面状態を、平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したとき各桝目内に平均５個以下とした化成処理性に優れた熱延鋼板である。
【００１８】
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「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。
【００１９】
しかし、従来の熱延鋼板に塗装下地処理として化成処理を行った場合、上記のような微細な化成結晶粒からなる被膜が、鋼板の全面に均一に付着しているにもかかわらず、化成処理後に水洗および乾燥を行った鋼板にサビが見られ、塗膜の密着不良や塗装後の耐食性が低下するという問題があった。
本発明者らは、このようなサビが発生した鋼板および発生しなかった鋼板を詳細に調査した。その結果、鋼板の表面粗さとミクロな穴がサビ発生に関係しており、ミクロな穴は酸洗による生じたピッティングであった。
【００２０】
鋼板表面の凹凸が大きい場合やミクロな穴が多数存在すると、化成処理液に浸漬して引き上げた鋼板を水洗する際、凹部にある化成処理液が残存し、鋼板からＦｅイオンの溶出が続いてサビになると考えられる。
そして、鋼板表面の平均粗さＲａが３．０μｍ以下で、かつ酸洗によるピッティングの数が、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したときの各桝目内に平均５個以下であれば、化成処理後にサビが発生しないことが判明した。ピッティングは直径１μｍ以下の穴である。サビ発生は、化成処理後に水洗および乾燥を行った直後に肉眼観察で認められ、乾燥直後にサビ発生のなかった鋼板はその後もサビ発生が見られない。
【００２１】
次に本発明法は、上記本発明鋼板を製造するための酸洗方法であり、質量％にてＨＣｌ濃度７〜１５％の酸洗液に、溶液温度８０〜９５℃にて、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が２７０〜５００となる範囲の時間浸漬する。
この条件による酸洗は、通常の熱延板酸洗工程において問題なく行うことができ、鋼板表面のスケールが適正に除去されて化成処理性に優れた熱延鋼板が得られる。
【００２２】
ＨＣｌ濃度が７％未満、溶液温度が８０℃未満、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が２７０未満の浸漬時間では、鋼板表面にスケールが残存する。ＨＣｌ濃度が１５％超、溶液温度が９５℃超、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）が５００超では、酸洗による鋼板表面の肌荒れが発生し、平均粗さＲａが３．０μｍを超え、またピッティングの数が上記範囲を超えてしまい、化成処理後にサビ発生のおそれが生じる。
【実施例】
【００２３】
表１に示す成分の熱延鋼板を表２に示す条件で酸洗したのち、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。酸洗は切板を実験用酸洗槽に浸漬して行った。
表２の＊印は本発明法の条件を外れていることを示す。また表２のｃｔは、ＨＣｌ濃度（質量％）×浸漬時間（秒）の値である。
【００２４】
表３に結果を示す。表面状態は、化成処理前の鋼板について測定した表面粗さＲａとＳＥＭ観察によるピッティングを示す。ピッティングは、１辺１０μｍの桝目で鋼板表面を分割したときの、各桝目内の数が平均５個以下のものを○印、平均５個を超えるものを×印で示した。
【００２５】
化成処理は、切板について実験槽を用い、実際の化成処理と同様の方法で行った。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。化成処理性の判定は、化成被膜を施した鋼板表面の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行った。また、鋼板の機械的特性を示した。
【００２６】
表３において、本発明例の No.１〜６および No.１１〜２６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。 No.１８〜２６は、特殊元素を添加したものである。 No.１８〜２３は引張り強さの向上がみられる。 No.１８はＴｉ添加、 No.１９および No.２０はＴｉおよびＮｂ添加、 No.２１および No.２２はＣｕおよびＮｉ添加、 No.２３はＭｏ添加の効果である。 No.２４および No.２５はＣａ添加による穴広げ率の向上、 No.２６はＢ添加による穴広げ率の向上がみられる。
【００２７】
表３の比較例 No.７〜１０は、酸洗条件が本発明範囲から外れている。 No.７および No.１０は、ＨＣｌ濃度×浸漬時間（ｃｔ）が５００を超えたため過酸洗となり、表面粗さＲａが３．０超、上記桝目内のピッティングが５個超となって、スケ無だがサビ発生有であった。 No.８は、溶液温度が低くて酸洗不足となり、スケ有、サビ発生有であった。 No.９は、ＨＣｌ濃度およびｃｔが低くて酸洗となり、スケ有、サビ発生有であった。
【００２８】
表３の比較例 No.２７〜３３は、鋼板の成分が本発明範囲から外れている。 No.２７は、Ｃ量が高くて耐食性が劣り、サビ発生有であった。 No.２８は、Ｓｉ量が高くて酸洗性が劣り、表面粗さＲａが３．０超、上記桝目内のピッティングが５個超となって、スケ有、サビ発生有であった。 No.２９は、Ｍｎ量が高くて酸洗性が劣り、表面状態は良好であったがスケ有、サビ発生有であった。 No.３０はＳ量が高く、 No.３１はＡｌ量が低く、いずれもサビ発生有であった。 No.３２はＮ量が低く、スケ有、サビ発生有であった。 No.３３はＰ量が高く、サビ発生有であった。
【００２９】
【表１】
2005146318.tif 000002
【００３０】
【表２】
2005146318.tif 000003
【００３１】
【表３】
2005146318.tif 000004