(57)【要約】      （修正有）【課題】通常の溶融めっきと塗装焼付けを行った後に、降伏伸びを３％以下に抑制して曲げ加工時の腰折れ模様やストレッチャーストレインの発生に伴う外観の低下を抑制した塗装鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０１〜０．１０質量％，Ｓｉ：０．３質量％以下，Ｍｎ：０．５質量％以下，Ｐ：０．０５質量％以下，Ｓ：０．０２質量％以下，Ａｌ０.０４質量％以下，Ｎ：０．００４質量％以下及びＢ０．０００２〜０．００２０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、含有ＮとＢの間を所定の関係に調整した組成を有する鋼スラブに、熱延巻取り温度を６３０〜７５０℃とする熱間圧延を施し、次いで酸洗及び冷間圧延を経た冷延鋼板に、焼鈍温度を６５０〜８５０℃とした溶融めっき処理を施すことにより、フェライト結晶粒径が２０〜８０μｍからなる組織を有する塗装用鋼板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０.０１〜０.１０質量％，Ｓｉ：０.３質量％以下，Ｍｎ：０.５質量％以下，Ｐ：０.０５質量％以下，Ｓ：０.０２質量％以下，Ａｌ：０.０４質量％以下，Ｎ：０.００４質量％以下及びＢ：０.０００２〜０.００２０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるとともに、含有ＮとＢの間で下記（１）式を満たす組成とフェライト結晶粒径が２０〜８０μｍからなる組織を有する冷延鋼板を原板とし、その原板上に溶融めっき層と焼付け塗膜層が設けられていることを特徴とする曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板。
Ｂ／Ｎ≧１１／１４×１.１          ・・・（１）
【請求項２】
Ｃ：０.０１〜０.１０質量％，Ｓｉ：０.３質量％以下，Ｍｎ：０.５質量％以下，Ｐ：０.０５質量％以下，Ｓ：０.０２質量％以下，Ａｌ：０.０４質量％以下，Ｎ：０.００４質量％以下及びＢ：０.０００２〜０.００２０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるとともに、含有ＮとＢの間で下記（１）式を満たす組成を有するスラブに、熱延巻取り温度を６３０〜７５０℃とする熱間圧延を施し、次いで酸洗及び冷間圧延を経た冷延鋼板に、焼鈍温度を６５０〜８５０℃とした溶融めっき処理を施した後、塗装焼付け処理を施すことを特徴とする曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板の製造方法。
Ｂ／Ｎ≧１１／１４×１.１          ・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器，厨房機器，或いは自動車外装部品等に用いられる、曲げ加工後に生じる腰折れやストレッチャーストレイン発生に伴う外観の劣化を防止した安価な塗装鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶融亜鉛めっき鋼板、特に合金化溶融亜鉛めっき鋼板が、耐食性や塗装後の加工性に優れるため、電気機器，厨房機器，或いは自動車外装部品等に広く使用されている。
溶融亜鉛めっき，合金化溶融亜鉛めっきに限らず、溶融亜鉛−アルミニウムめっき，溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウムめっき，或いは溶融アルミニウムめっきが施されためっき鋼板も、同様に使用されている。
このような溶融めっき鋼板は、通常、所定の成分組成を有する冷延鋼板に、必要に応じて酸洗を施した後に還元性雰囲気での焼鈍を施し、その後に所要のめっき浴に浸漬することにより製造されている。
【０００３】
そして、上記のような溶融めっき鋼板を原板とした塗装鋼板は、家電製品等の外側のパネルに使用されることが多く、当然ながら外観の美麗さが重要視されている。外観の美麗さは、異物の噛み込みや表面疵等、塗装工程に原因がある場合が殆どであった。
しかしながら、塗装前下地鋼の機械的特性の良否が外観の美麗さに影響を与えるケースが多々生じるようになっている。すなわち、塗装前下地鋼の機械的特性の内、降伏伸びが大きすぎる場合に生じやすい腰折れ模様やストレッチャーストレインが、塗装鋼板の外観を低下させる場合が多々生じている。
【０００４】
ところで、腰折れ模様やストレッチャーストレインは、古くから知られていた冷延鋼板の問題点ではあるが、昨近、家電製品等の外側パネルや自動車の外装部品の形状変化により、塗装鋼板でも問題視されるようになった。
例えば、家電製品のコーナー部は、従来は９０度曲げに近い形状、すなわち、角型形状で曲げ半径を小さく設計していた。しかし、近年では、デザイン変更に伴い、曲げ半径を大きく、緩やかなコーナー部とすることが主流になってきた。このため、曲げ加工時の曲げ半径が大きいときには曲げ加工部の伸び量が少ないため、降伏伸び領域までの加工となり、従来から知られている腰折れ模様やストレッチャーストレインによる外観低下が顕著になるようになったものである。
【０００５】
溶融めっき後にスキンパス圧延を施すことにより降伏伸びを消失させることは可能である。しかしながら、次工程の塗装工程では、１００〜３００℃の温度域で塗装焼付け処理が施されることから、再び降伏伸びが回復する。
塗装焼付け後にスキンパス圧延を施して、回復した降伏伸びを再び消失させることは可能である。しかし、外観の美観を確保するためには伸び率を極力小さくする必要があり、このためにはスキンパス時の圧下率をある程度大きくせざるを得ない。スキンパス時の圧下率を大きくすると、塗膜の健全性が損なわれて美観が低下する。したがって、塗装焼付け後のスキンパス圧延は、通常実施されていない。
すなわち、塗装焼付け後は、一旦回復した降伏伸びを消失又は低減させることは非常に困難である。
【０００６】
降伏伸びを発生しない鋼板としては、極低炭素鋼にＴｉやＮｂを添加して固溶Ｃ，Ｎを炭窒化物の形で固定したいわゆるＩＦ鋼がある。例えば特許文献１，２で、ＩＦ鋼を原板とし、加工性を向上させた、或いはプレス加工後の表面品質に優れた塗装鋼板も提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１４０３１７号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いわゆるＩＦ鋼は、低炭素アルミキルド鋼と比較すると、極めて高価な素材となる。
そこで、本発明は、ＩＦ鋼のような高価な素材を用いることなく、低炭素アルミキルド鋼程度の廉価な鋼板を原板として、通常の溶融めっきと塗装焼付けを行った後に、降伏伸びを３％以下に抑制して曲げ加工時の腰折れ模様やストレッチャーストレインの発生に伴う外観の低下を抑制した塗装鋼板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板は、その目的を達成するため、Ｃ：０.０１〜０.１０質量％，Ｓｉ：０.３質量％以下，Ｍｎ：０.５質量％以下，Ｐ：０.０５質量％以下，Ｓ：０.０２質量％以下，Ａｌ：０.０４質量％以下，Ｎ：０.００４質量％以下及びＢ：０.０００２〜０.００２０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるとともに、含有ＮとＢの間で下記（１）式を満たす組成とフェライト結晶粒径が２０〜８０μｍからなる組織を有する冷延鋼板を原板とし、その原板上に溶融めっき層と焼付け塗膜層が設けられていることを特徴とする。
Ｂ／Ｎ≧１１／１４×１.１          ・・・（１）
【０００９】
また、そのような曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板は、Ｃ：０.０１〜０.１０質量％，Ｓｉ：０.３質量％以下，Ｍｎ：０.５質量％以下，Ｐ：０.０５質量％以下，Ｓ：０.０２質量％以下，Ａｌ：０.０４質量％以下，Ｎ：０.００４質量％以下及びＢ：０.０００２〜０.００２０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるとともに、含有ＮとＢの間で下記（１）式を満たす組成を有するスラブに、熱延巻取り温度を６３０〜７５０℃とする熱間圧延を施し、次いで酸洗及び冷間圧延を経た冷延鋼板に、焼鈍温度を６５０〜８５０℃とした溶融めっき処理を施した後、塗装焼付け処理を施すことにより製造される。
Ｂ／Ｎ≧１１／１４×１.１          ・・・（１）
【発明の効果】
【００１０】
本発明で提供される曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板は、単にＣ含有量，Ｎ含有量及びＡｌ含有量を規制し、少量のＢを含有させた鋼板を原板とし、溶融亜鉛めっき等の溶融めっき層と焼付け塗膜層が設けられたものである。成分組成が規定された基地鋼の結晶粒を粗大化することにより塗装焼付け後の降伏伸びを３％以下に低くすることができ、プレス加工後にあっても、腰折れ模様やストレッチャーストレインの形成が抑制され、美麗な外観を呈する加工品が得られる。
したがって、一般材とほぼ同等のコストで外観特性に優れた塗装鋼板製加工品が得られるので、塗装鋼板の使用を大幅に増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者等は、塗装鋼板を曲げ半径が大きい形状に曲げ加工するときに腰折れ模様やストレッチャーストレインが発生しやすい原因が、塗装工程後の降伏伸び率が大きいことにあることを踏まえ、塗装焼付け後に降伏伸びを抑制するための材料因子について種々検討を重ねた。
その結果、鋼中の固溶Ｃ量及び固溶Ｎ量を低減し、結晶粒径を大きくすることが有効であることを見出した。
以下にその詳細を説明する。
【００１２】
本発明の曲げ加工後の外観に優れる塗装鋼板を得るに当たっては、まず鋼の成分組成を次のように定める。
Ｃ：０.０１〜０.１０質量％
Ｃは、通常、高強度化に有効な成分であるが、本発明塗装鋼板では高強度化の必要はない。したがって、製造性及び塗装鋼板の降伏伸びの観点のみからＣ含有量は規制される。０.０１％未満にすることは、現状の製鋼脱炭能力を考慮すると製造コストの上昇につながる。また、０.１０％を超えると、熱延巻取り温度を６３０〜７５０℃と高温巻取りにしても、降伏伸びに影響を与える固溶Ｃ量を適正量に抑制することができず、降伏伸びは３％以下にならない。
【００１３】
Ｓｉ：０.３質量％以下
Ｓｉは、通常、脱酸剤として添加され、高強度化に有効な成分であるが、本発明塗装鋼板では高強度化の必要はない。本発明鋼では脱酸もＡｌ添加により行うことが好ましい。Ｓｉ含有量が０.３質量％を超えると溶融めっき性が劣化し、不めっき等の表面欠陥が生じる。
【００１４】
Ｍｎ：０.５質量％以下
Ｍｎも、高強度化に有効な成分であるが、本発明塗装鋼板では高強度化の必要はない。Ｓｉと同様、その含有量が０.５％を超えると溶融めっき性が劣化し、不めっき等の表面欠陥が生じる。
Ｐ：０.０５質量％以下
Ｐは、強度の上昇を招き、延性を低下させるばかりでなく、鋼中にＰ偏析を増加させると局部延性の低下に伴って曲げ加工性を劣化させる。このような弊害は０.０５％を超える含有で顕著になる。
【００１５】
Ｓ：０.０２質量％以下
Ｓは、ＭｎＳの介在物を形成し、局部延性の低下に伴って曲げ加工性を劣化させる。このような弊害は０.０２％を超える含有で顕著になる。
【００１６】
Ａｌ：０.０４質量％以下
Ａｌは、脱酸剤として添加される合金成分であり、また固溶ＮをＡｌＮとして固定するのに有効な元素である。固溶Ｎの低減で降伏伸びを低下させる作用を発揮する。ただし、０.０４％を超えて添加すると、現状の製鋼脱炭能力のもとでは製造コストがアップするだけでなく、粗大なＡｌＮを形成して曲げ加工性の劣化を招くおそれがある。
【００１７】
Ｎ：０.００４質量％以下
Ｎは、Ｃと同様、通常、高強度化に有効な成分であるが、本発明塗装鋼板では高強度化の必要はない。固溶Ｎ量を少なくする観点からは、極力低減することが好ましい。０.００４％を超えると、上述のＡｌ添加や後述のＢ添加によっても固定しきれない状況が多々生じ、降伏伸びの低減に関与する固溶Ｎ量のコントロールが困難になる。
【００１８】
Ｂ：０.０００２〜０.００２０質量％
Ｎを析出物ＢＮとして固定させる作用が強い元素である。Ｎを固定する元素としてはＡｌも添加されるが、Ａｌはむしろ脱酸剤としての作用を期待されており、溶解度積を比較してもＡｌよりもＢの方がＮを固定しやすい。Ｎの固定作用を発揮させるためには、少なくとも０.０００２％のＢが必要である。しかし０.００２０％を超えるほどに添加してもＢの固定作用は飽和し、単なる製造コストの上昇を招くだけである。
Ｂ／Ｎ≧１１／１４×１.１
ＢがＮを固定するには、原子量比を勘案すると、１１／１４以上の比率での添加量が理論上必要である。しかし、実験的に確認したところ、確実に固定するために必要な量はその１.１倍であることがわかった。そこで、上記の式を用いてＢ量を規定した。
【００１９】
次に造り込み条件について説明する。
鋼素材の溶製・鋳造・凝固方法、熱間圧延後の冷間圧延方法、溶融めっき方法については特に制限されない。通常の方法でよい。必要に応じて冷延の前や溶融めっきの前に酸洗を施しても良い。溶融めっきの前の焼鈍も通常通り還元雰囲気で行うことが好ましい。溶融めっきも、通常の溶融亜鉛めっき，溶融アルミニウムめっき，合金化溶融亜鉛めっき，溶融亜鉛−アルミニウムめっき又は溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウムめっきが施される。
本発明で、結晶粒径を粗大化し、塗装焼付け後の降伏伸びを３％以下に制限するためには、熱延時の巻取り温度及び溶融めっき前の焼鈍温度を制限する必要がある。
【００２０】
熱延巻取り温度：６３０〜７５０℃
降伏伸びと関連する固溶Ｃ量の低減には、熱延板の炭化物の制御が重要になる。具体的には、塊状の粗大な炭化物もしくは擬似パーライトを結晶粒界近傍に粗く析出させておく必要がある。このため、６３０℃の下限温度が必要となる。ただし、７５０℃を超える温度での巻取りは、現実問題として非常に難しい。例えば、通常の酸洗で落とせないような強固でかつ厚い熱延スケールが生成したり、材質が軟質になり過ぎて熱延コイルの自重で潰れたりすることが頻繁に発生するようになる。
また、熱延板の結晶粒径の粗大化は、最終塗装製品の結晶粒径の粗大化にも関与し、降伏伸びの低減に有効である。このため、熱延巻取りは高温で行う方が好ましい。
【００２１】
焼鈍温度：６５０〜８５０℃
基本的には冷間圧延の後の再結晶焼鈍である。再結晶を終了させ、目的とする良好な機械的性質を得るためには少なくとも６５０℃以上の温度で焼鈍する必要がある。本発明では、結晶粒径を粗大化して降伏伸びを低減させている。この意味からは、焼鈍温度は高くすることが好ましい。しかし、必要以上に高い温度で焼鈍してもその効果が飽和するだけでなく、製造コストの上昇に繋がるので、焼鈍温度は８５０℃を上限とする。
【００２２】
上記の条件で熱延、冷延及び焼鈍処理された鋼板に、前記したとおり、通常の溶融めっき法で、溶融亜鉛めっき，溶融アルミニウムめっき，合金化溶融亜鉛めっき，溶融亜鉛−アルミニウムめっき又は溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウムめっきは施される。
溶融めっきが施された原板の金属組織は、結晶粒径２０〜８０μｍのフェライト粒から構成されている。
【００２３】
熱延巻取り温度が低すぎたり、或いは焼鈍温度が低すぎたりして、結晶粒径が２０μｍに満たないものでは、その後の塗装焼付け後の降伏伸びが目的とする３％以下にならなくなる。熱延巻取り温度が高すぎたり、或いは焼鈍温度が高すぎたりすると、結晶粒径が８０μｍを超えるようになり、降伏伸びに伴う腰折れ模様やストレッチャーストレイン以外の表面欠陥が現れやすくなる。具体的にはオレンジピールが生じる。このオレンジピールは、表面が梨肌に荒れてしまう現象で、美麗な表面外観を損なうことになることは言うまでもない。
【００２４】
上記で得られた溶融めっき鋼板に、通常の樹脂塗料を塗布し、通常通り１００〜３００℃程度で焼き付けることにより塗装鋼板が得られる。
塗装焼付け後に３％以下の降伏伸びを呈するため、極少量の伸びを付与するような加工を施しても、腰折れやストレッチャーストレインを生じることはなく、美麗な外観を維持した加工製品を得ることができる。
このため、数％のストレッチや曲げ半径１０ｃｍといった極少量の伸び加工が施される家電製品や自動車外装部品等の製造に好適に供給される。
【実施例】
【００２５】
表１に示す組成よりなる鋼スラブを、表２に示す巻取り温度の熱間圧延にて板厚２.５ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗及び冷間圧延の後、板厚０.６ｍｍの冷延鋼板を得た。引続き、焼鈍温度６８０℃及び７８０℃の溶融亜鉛めっきラインを通板し、合計で１.５％程度のスキンパス圧延とテンションレベラーを付与して、塗装用鋼板を製造した。
得られた塗装用鋼板を素材として、表２に示す焼付け温度で塗料の焼付け塗装を行って塗装鋼板を製造した。なお、焼付け塗装は、板温で所要温度に数秒間保持する処理を２回繰り返している。
【００２６】
焼付け塗装を施す前の塗装用鋼板の断面を観察し、結晶粒径を測定した。その結果を表２に併せて示す。
得られた塗装鋼板について、先ずＪＩＳ  Ｚ２２０１の５号試験片を用いて室温での引張試験に供した。
また、腰折れ模様やストレッチャーストレイン等により、外観の美麗さが損なわれないかどうかを下記の手段で確認した。
【００２７】
《ラッカー塗装引張試験》
上記で得られた焼付け塗装鋼板のＪＩＳ  Ｚ２２０１の５号試験片を用い、さらに市販の黒色ラッカーを塗装し、引張速度１０ｍｍ／分で３％の伸びを付与し、目視で外観を観察した。腰折れ模様やストレッチャーストレインの発生に伴う表面起伏が確認されたものをＮＧとした。
《曲げ半径１０ｃｍの曲げ試験》
幅４ｃｍ，長さ４０ｃｍの塗装鋼板に、上記と同様、さらに市販の黒色ラッカーを塗装し、曲げ半径１０ｃｍの曲げ試験を行い、目視で外観を観察した。腰折れ模様やストレッチャーストレインの発生に伴う表面起伏が確認されたものをＮＧとした。
それらの結果を併せて表３に示す。
【００２８】
これらの試験結果から明らかなように、請求項の記載で特定した成分組成を有し、結晶粒径を請求項に記載した範囲に調整した溶融めっき鋼板にあっては、塗装焼付け後の塗装鋼板の降伏伸びが３％以下に低減され、加工後においても美麗な外観を呈している。
これに対して、Ｂ無添加のＮｏ.９鋼と本発明の規定範囲を外れるＣ量の多いＮｏ.１０鋼は、造り込み条件も本発明で規定する条件から外れていることもあり、降伏伸びが大きくなっている。そして、本発明範囲のものと比べて加工後の表面外観が低下していることがわかる。
また、本発明の規定範囲内の成分組成を有する鋼であっても、熱延巻取り温度が低過ぎたり（Ｎｏ.１１）、溶融めっき焼鈍温度が低過ぎたり（Ｎｏ.１２）すると、結晶粒が所望の大きさである２０μｍ以上にならず、その後焼付け塗装した塗装鋼板の降伏伸びも所望の３％以下にならない。このため加工後の外観が低下している。
【００２９】
2007046069.tif 000002
【００３０】
2007046069.tif 000003
【００３１】
2007046069.tif 000004