(57)【要約】  本発明は、冷間成形工具における冷間成形中に最適な変形能とさらに改善された挙動とを有する平鋼製品に関する。このようにして、本発明による平鋼製品は、鋼基材と、溶融めっきを介して鋼基材に適用され、その後のガルバニール処理によって生成された、亜鉛を主成分とする保護コーティングとを有し、保護コーティングは、その自由表面に保護コーティング内に延びる孔を有する。本発明によれば、このタイプの平鋼製品は、トポグラフィ評価で決定された右に歪んだ測定トラックの数が、測定方向および測定方向を横断する方向の両方において右に歪んでいない測定トラックの数を上回ることを特徴とし、この右に歪んだ測定トラックは：少なくとも４００の平行測定トラックについて１ｍｍのエッジ長さを有する正方形の表面セクションから、少なくとも１００００の測定値それぞれの測定値集合が検出され；測定方向および測定方向を横断する方向で検出された測定値集合の各々について平均値および中央値が決定され；各測定トラックについて、決定された平均値が、それについて決定された中央値と比較され；かつ平均値が中央値より大きい測定トラックが、右に歪んでいると分類される点において決定される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼基材と、溶融めっきにより前記鋼基材に適用され、後続のガルバニール処理により製造された、その主成分としての亜鉛を有する保護コーティングとを有する平鋼製品であって、前記保護コーティングが、その自由表面において前記保護コーティング内に延びる細孔を有し、トポグラフィ試験で決定された右に歪んだ測定トレースの割合は、測定方向と測定方向を横断する方向との両方において右に歪んでいない測定トレースの割合よりも優勢であり、ここで前記右に歪んだ測定トレースは、少なくとも４００の平行な測定トレースについて１ｍｍのエッジ長さを有する正方形の表面セクションにおいて、それぞれの場合に少なくとも１００００の測定の測定集合が記録され、測定方向および測定方向を横断する方向で記録された前記測定集合の各々について平均値および中央値が確認され、各測定トレースについて確認された平均値が、それについて確認された中央値と比較され、平均値が中央値（ｍｅｄｉｕｍ）より大きい測定トレースが、右に歪んでいると分類される点において決定されることを特徴とする、平鋼製品。
【請求項２】
測定方向の評価において、前記右に歪んだトレースの割合がすべてのトレースの少なくとも６０％であることを特徴とする、請求項１に記載の平鋼製品。
【請求項３】
測定方向を横断する方向の評価において、右に歪んだトレースの割合が、すべてのトレースの少なくとも６０％であることを特徴とする、請求項１から２のいずれかに記載の平鋼製品。
【請求項４】
前記鋼基材が軟質ＩＦ鋼から製造されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の平鋼製品。
【請求項５】
前記鋼基材の鋼が、（重量％で）０．０５％までのＣ、０．２％までのＳｉ、０．５〜０．１８％のＭｎ、０．０２％までのＰ、０．０２％までのＳ、０．０１〜０．０６％のＡｌ、０．００５％までのＮ、０．０２〜０．１％のＴｉ、０．０００５％までのＢからなり、残部は鉄および技術的に不可避の不純物であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の平鋼製品。
【請求項６】
前記鋼基材の鋼が、（重量％で）０．２％までのＣ、０．５％までのＳｉ、１．５％までのＭｎ、０．０２％までのＰ、０．０１％までのＳ、０．１％までのＡｌ、０．０１〜０．０３％までのＮｂ、０．００５％までのＮ、０．０２〜０．０８％までのＴｉ、０．０００７％までのＢからなり、残部は鉄および不可避の不純物であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の平鋼製品。
【請求項７】
前記保護コーティングの厚さが１０μｍまでであることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の平鋼製品。
【請求項８】
平鋼製品として予め製作された鋼基材と、これに適用されたＺｎをその主成分として有するガルバニール処理保護コーティングとを含む平鋼製品を製造する方法であって、以下の工程：
−前記鋼基材を提供する工程、
−露点−４０℃〜−２０℃のＮ２−およびＨ２−含有アニーリング雰囲気下で、８００〜８５０℃のアニーリング温度での前記鋼基材の再結晶アニーリング工程、
−前記再結晶アニーリングされた基材を４４０〜４８０℃の浴入口温度に冷却する工程、
−前記冷却された鋼基材をＺｎまたはＺｎ合金からなる溶融浴に通すことによって前記鋼基材を前記保護コーティングで溶融めっきする工程、
−前記ガルバニール処理保護コーティングを得るための、５００〜５７０℃のアニーリング温度での前記溶融めっき後に得られた前記平鋼製品の熱処理工程、
および
−前記熱処理後に得られた前記平鋼製品を室温まで冷却する工程
を含む方法。
【請求項９】
前記溶融浴が、０．１〜０．１５重量％のＡｌおよび０．５重量％までのＦｅからなり、残部が亜鉛および不可避の不純物からなることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
以下の工程：
−当該表面セクションが１ｍｍのエッジ長さを有するＺｎコーティングの正方形の表面セクションにおいて少なくとも４００の平行に配列された測定トレースについて、それぞれの場合に少なくとも１００００の測定の測定集合を記録する工程、
−各測定集合の測定の平均値および中央値を測定方向において決定し、平均値が中央値よりも大きい測定トレースのみを右に歪んでいるとみなす工程、
−測定方向を横断する方向での各測定集合の測定の平均値および中央値を決定し、平均値が中央値よりも大きい測定トレースのみを右に歪んでいるとみなす工程、
−測定方向のすべての測定トレースにおける右に歪んだ測定トレースの割合を決定する工程、
−測定方向を横断する方向のすべての測定トレースにおける右に歪んだ測定トレースの割合を決定する工程、
−測定方向における前記右に歪んだ測定トレースの割合と、測定方向を横断する方向における右に歪んだ測定トレースの割合とを、少なくとも６０％の限度で比較し、測定方向および測定方向を横断する方向の両方において前記右に歪んだ測定トレースの割合が、少なくとも前記限度に対応する前記Ｚｎコーティングの表面を多孔質であるとみなし、一方で測定方向で右に歪んだ測定トレースの割合または測定方向を横断する方向において右に歪んだ測定トレースの割合のいずれかが前記限度未満であるサンプルを非多孔質とみなす工程
を含む、ガルバニール処理Ｚｎコーティングでコーティングされた平鋼製品の表面の多孔性を評価する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼基材と、溶融めっきにより鋼基材に適用され、その後のガルバニール処理により製造された、その主成分として亜鉛を有する保護コーティングとを有する平鋼製品に関する。平鋼製品上のこのガルバニール処理Ｚｎコーティングは、その表面にコーティング内に到達する細孔を有する。
【０００２】
本発明はさらに、そのような平鋼製品を製造する方法に関する。
【０００３】
本発明は、さらに、平鋼製品に溶融めっきによって適用されたＺｎコーティングの多孔性を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
ここで平鋼製品が論じられる場合、得られるシート、ストリップ、またはそこから（切断された）ブランクの形態の圧延製品を意味する。
【０００５】
ここで合金化の数値が記載されている場合、特に明記しない限り、これらは常に重量に基づく。対照的に、雰囲気の組成などに関する数値は、特に断らない限り、常に、当該雰囲気の体積に基づく。
【０００６】
ここで当該タイプの平鋼製品は、自動車の車体部品の製造に使用されている。この最終用途は、機械的特性、成形特徴、溶接性および塗装性に対する高い要求を引き起こすだけではなく、この種の平鋼製品から形成される部品の表面の視覚的外観にも高い要求がなされる。
【０００７】
要求される特性の組み合わせを与えるために、いわゆるＩＦ（「ＩＦ」＝「極低炭素（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−ｆｒｅｅ）」）鋼が開発されているが、これらは特に良好な成形特性を有するが、これらが車体部品である実際の使用において曝される攻撃的環境においては腐食しやすい。ＩＦ鋼は、炭素または窒素のような格子間合金元素の割合が非常にごくわずかである軟質および延性鋼である。その低炭素含有量は、鋼製造において確立される。鋼中に依然として存在する炭素を結合させるために、ＩＦ鋼は、例えば炭化物形成剤（ｃａｒｂｉｄｅ  ｆｏｒｍｅｒ）としてチタンおよびニオブを含有し得る。合金中にマンガン、ケイ素またはリンを制御して含めることによって、引張強度の明確な増加を達成することが可能である。ＩＦ鋼中のケイ素の存在は、鋼基材上の保護コーティングの接着に影響を及ぼす。
【０００８】
腐食からの十分な保護を保証するために、ＩＦ鋼からなる平鋼製品は、周辺酸素に対して不動態であり、従って鋼基材を保護する層を形成する金属保護コーティングが施される。
【０００９】
工業分野では、保護コーティングは、いわゆる「溶融めっき」によって、安価で効果的に鋼基材に適用することができる。ストリップまたはシートの形態の平鋼製品として供給される鋼基材は、後で適用される保護コーティングがその上に最適に接着するように鋼基材を調整するために熱処理を受ける。
【００１０】
このようにして調製された鋼基材は、次に連続的な手順で溶融浴を通って導かれる。溶融浴の組成は、溶融めっきにより鋼基材上に形成されたコーティングが、平鋼製品が部品の製造に供される変形に追従できるように調整される。ここでの目的は、クラック形成、フレーキングなどのおそれを最小限に抑えることである。
【００１１】
溶接および保護コーティングの結合の適性を改善するために、保護Ｚｎコーティングを施した平鋼製品は、溶融めっきの後に熱処理に供されることができ、ここで亜鉛および鉄の相互拡散により、熱処理を介して適用された亜鉛層の亜鉛／鉄合金層（「ＺＦコーティング」または保護「ＺＦ」コーティングと略記する）への転化が生じる。この熱処理はまた、技術用語では「ガルバニール処理」と称され、得られた平鋼製品は「ガルバニール処理」平鋼製品と称される。
【００１２】
ガルバニール処理平鋼製品の保護コーティングにおける鉄含有量は、溶接における電極寿命に良い影響を与える。保護ＺＦコーティングの粗い結晶性表面は、さらに塗装性を促進する。しかし、ガルバニール処理平鋼製品の成形性は、保護ＺＦコーティングがクラックおよびフレーキングの出発点を形成し得る脆い金属間相を含有するため、限定される。
【００１３】
ＺＦコーティングに存在する脆い金属間相のために、ガルバニール処理平鋼製品は、こうした平鋼製品が複雑な形状の部品を与えるためにプレス内で成形されるべきである場合に、摩耗する傾向があることが特に問題であることがわかった。ここでは針状粒子がＺＦコーティングから剥離する（「パウダリング」）、またはコーティングのパッチが剥がれ落ちる（「フレーキング」）おそれがある。ここでパッチは、コーティングから完全に剥がれることがあり、または層内に凝集剥離が起こり得る。
【００１４】
それぞれの鋼基材上のＺｎ系保護コーティングの接着性を改善するための様々な既知の試みがなされている。これを達成することを意図した方法は、特許文献１から既知である。
【００１５】
既知の方法では、先ず、特許文献１に記載された３つの例において、（重量％で）０．００２％、０．００３％および０．０１％のＣ含有量、０．１％、０．２％および１．０％のＭｎ含有量、０．０３％、０．０３％および０．１％のＳｉ含有量、０．０３％、０．０３％および０．０４％のＡｌ含有量、０．０１％、０．０５％および０．０７％のＰ含有量、０．００８％、０．００８％および０．００３％のＳ含有量、０．０３％、０．０４％および０．０６％のＴｉ含有量、０．００３％、０．００７％および０．０１％のＮｂ含有量、ならびに０．００４％、０．００６％および０．０１０％のＢ含有量を含有し、いずれの場合も残部が鉄および不可避の不純物である鋼基材が提供される。鋼基材は、５体積％のＨ２を含有し、露点が−２０℃以下のＨ２−Ｎ２雰囲気下、８００〜８５０℃のアニーリング温度でアニーリングされる。その後、４７５℃の浴入口温度まで冷却し、次いで０．１４重量％のＡｌを含有し、残部は亜鉛および不可避の不純物である溶融浴中に導く。溶融浴から出てくるＺｎ溶融めっきを備えた平鋼製品は、次に、４８０〜５４０℃の温度でアニーリングされてＺＦ合金層を形成する熱処理を受ける。このようにして製造された保護ＺＦコーティングを備えた平鋼製品の場合、コーティングのフレーキングおよびクラックが回避されるように、それぞれの鋼基材上のコーティングの接着性を改善することが意図される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−１４０５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記で説明した従来技術の背景に対して、本発明の目的は、冷間成形工具における冷間成形の場合に最適な成形性およびさらに改善された特徴を有する平鋼製品を提供することである。
【００１８】
また、この種の平鋼製品の製造方法を特定することとした。
【００１９】
最後に、ガルバニール処理Ｚｎコーティングのパウダリング特徴に関して、平鋼製品のガルバニール処理Ｚｎコーティングの表面の多孔性の単純で信頼できる評価を可能にする方法も提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
平鋼製品に関して、この目的は、この種の平鋼製品が請求項１に特定される特徴を有するという点で達成された。
【００２１】
上記目的を達成する方法は、請求項８に特定されている。
【００２２】
平鋼製品上のガルバニール処理Ｚｎコーティングの多孔性を評価する方法に関して、上記の目的は、請求項１０に特定される方法によって本発明に従って達成された。
【００２３】
本発明の有利な構成は、従属請求項に特定され、本発明の一般的な概念と同様に、以降において個々に説明される。
【００２４】
冒頭で説明した従来技術に従って、本発明の平鋼製品は、鋼基材と、鋼基材に溶融めっきによって適用され、その後のガルバニール処理に供された保護コーティングとを含む。保護コーティングの主成分は亜鉛である。この保護コーティングは、その自由表面に保護コーティング内に延びる細孔を有する。
【００２５】
本発明によれば、トポグラフィ試験で決定される右に歪んだ（ｒｉｇｈｔ−ｓｋｅｗｅｄ）測定トレースの割合は、測定方向と測定方向を横断する方向との両方において右に歪んでいない測定トレースの割合よりも優勢であり、ここで右に歪んだ測定トレースは、少なくとも４００の平行測定トレースについて１ｍｍのエッジ長さを有する正方形の表面セクションにおいて、それぞれの場合に少なくとも１００００の測定値の測定集合が記録され、測定方向および測定方向を横断する方向で記録された測定集合の各々について平均値および中央値が確認され、各測定トレースについて確認された平均値が、それについて確認された中央値と比較され、平均値が中央値（ｍｅｄｉｕｍ）より大きい測定トレースが、右に歪んでいると分類される点において決定される。
【００２６】
驚くべきことに、コーティング層の総面積中に十分に高い割合の細孔が与えられた場合、ガルバニール処理後に鋼基材に存在する、本発明の平鋼製品の保護ＺＦコーティングから剥離する可能性のある微粒子によるダスト形成（「パウダリング」）傾向および保護ＺＦコーティングから離れてより大きなパッチが剥がれ落ちる（「フレーキング」）傾向が顕著に低減されることを見出した。従って、本発明の平鋼製品では、本発明の平鋼製品を冷間成形プロセスで複合成形に供する場合に、クラックの形成のおそれも低い。従って、本発明の特徴を有する保護コーティングは、コーティングに永続的な損傷を与えずに、最も狭い半径についての変形にも追従することができる。
【００２７】
これは、本発明によれば、非常に多くの細孔が保護コーティングに提供されるので、平鋼製品が小さい半径のまわりで曲げられる場合、曲げの内側にある細孔間の保護コーティングの材料が、細孔によって提供される自由空間を占有することができ、こうして不可避的にそこで生じる材料圧縮のために曲げの内側には最小限の圧縮応力しか存在しなくなることで達成される。対照的に、曲げの外側では、保護コーティングの材料は、ファンのように細孔によってもたらされる中断により広がり得、こうして材料の伸張の結果として必然的にそこで生じる引張応力が同様に最小化される。
【００２８】
実際、経験則では、細孔の開口部面積が保護コーティングの自由表面の面積の少なくとも１０％を合計で占めるガルバニール処理Ｚｎコーティングは、成形工具での成形時に顕著に改善されたパウダリング特徴を有する。
【００２９】
請求項１に特定され、上記で繰り返された特有の特徴により、変形時の粉末形成が最小限にのみ抑えられる傾向があると予想できるガルバニール処理Ｚｎコーティングを備えた平鋼製品を確実に識別することが可能である。
【００３０】
本発明によれば、本発明の目的のために表面が十分な多孔性を有するかどうかを評価するために、一辺の長さ１ｍｍの正方形の表面が分析される。この目的のために測定された４００を超える平行測定トレースのそれぞれについて、少なくとも１００００の測定が記録される。このようにして得られたプロファイルデータは、例えば、データ処理によって処理することができる表の形で記録することができ、これはさらなる評価のための基礎となる。本発明の評価方法は、多孔質表面において、トレースにおける測定値の分布が明確な右歪みを有すること、すなわち負の範囲の値によって負にシフトした分布のピークを有するという知見から進める。対照的に、多孔質が不十分である表面は、顕著な歪みを有していない。この観察に基づいて、本発明によれば、検討中の表面の少なくとも４００の平行に配列された測定トレースについて、それぞれの場合に少なくとも１００００の測定における測定集合が、Ｚｎコーティングの正方形の表面セクションにおいて記録され、検討中の表面セクションは、１ｍｍのエッジ長さを有する。
【００３１】
次に、各測定集合の測定の中央値および平均値が、測定方向および測定方向を横断する方向で決定され、それぞれの場合、平均値が中央値より大きい測定トレースのみを右に歪んでいるとみなす。
【００３２】
続いて、測定方向および測定方向を横断する方向におけるすべての測定トレースの右に歪んだ測定トレースの割合が決定される。
【００３３】
最後に、測定方向と測定方向を横断する方向とにおいて右に歪んだ測定トレースの割合は、それぞれ少なくとも６０％の限界と比較され、測定方向と測定方向を横断する方向との両方において右に歪んだ測定トレースの割合が少なくとも限界に対応するＺｎコーティングの表面が、多孔質であるとみなし、一方で測定方向において右に歪んだ測定トレースまたは測定方向を横断する方向において右に歪んだ測定トレースの割合のいずれかが、限界未満であるサンプルは、非多孔質であるとみなす。
【００３４】
従って、本発明は、右に歪んだ分布があるかどうかの評価の基準として、測定トレースの測定の平均値が中央値より大きいかどうかを調べる。右に歪んだ分布の場合、それ自体は知られているように、「平均値＞中央値」の場合であり、一方、左に歪んだ分布の場合、「平均値＜中央値」の場合である。この基準は、それぞれの場合において検討中の測定データセットのモードを考慮することによっても向上させることができる。その場合、右に歪んだ分布の場合、それ自体が同様に知られているように、「平均値＞中央値＞モード」の場合であるのに対して、左に歪んだ分布の場合、「平均＜中央値＜モード」の場合である（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｓｃｈｉｅｆｅ＿（Ｓｔａｔｉｓｔｉｋ））。
【００３５】
本発明の方法により、２方向（測定方向および測定方向を横断する方向）の多孔質および非多孔質のトレース集合間の非常に優れた区別が可能である。右に歪んだトレースの割合が両方の測定方向で優位であり、特に少なくとも６０％である場合、良好なパウダリング特徴が想定され得る。右に歪んだトレースの割合が高いほど、成形時の摩耗による粉末の形成がより低くなる。従って、本発明の目的に適したＺｎガルバニール処理コーティングされた平鋼製品は、特に、測定方向において右に歪んだ測定トレースの割合が少なくとも７０％であり、測定方向を横断する方向において右に歪んだ測定トレースの割合が少なくとも８０％である。
【００３６】
その結果、本発明の平鋼製品の保護コーティングは、本発明に従って想定される細孔によって、たとえその構成自体が脆いものであっても、成形時において、その細孔のサイズの減少により圧縮の場合に離れることができ、細孔の変形により長くなる場合に後退することができるスポンジ状材料のように反応できるようになる。
【００３７】
原理的には、本発明は、鋼基材にガルバニール処理保護コーティングが施されている冷間成形を想定した任意の平鋼製品に適している。しかし、本発明は、鋼基材が軟質ＩＦ鋼からなる平鋼製品の場合に特に有効であることを見出した。これに関連して、亜鉛系保護コーティングで溶融めっきに供され、次いでガルバニール処理に供される平鋼製品の製造のために通常使用されるすべての既知の鋼組成物が有用である。
【００３８】
本発明の平鋼製品の鋼基材の製造のために、有用な鋼の例には、（重量％で）０．０５％までのＣ、０．２％までのＳｉ、０．５〜０．１８％のＭｎ、０．０２％までのＰ、０．０２％までのＳ、０．０１〜０．０６％のＡｌ、０．００５％までのＮ、０．０２〜０．１％のＴｉ、０．０００５％までのＢからなり、残部は鉄および技術的に不可避の不純物であるものが挙げられる。
【００３９】
本発明の目的に特に適しており、ＴｉとＮｂとの組み合わせの存在に基づく、本発明の平鋼製品の鋼基材の製造のための別の合金仕様は、（重量％で）：０．２％までのＣ、０．５％までのＳｉ、１．５％までのＭｎ、０．０２％までのＰ、０．０１％までのＳ、０．１％までのＡｌ、０．０１〜０．０３％までのＮｂ、０．００５％までのＮ、０．０２〜０．０８％までのＴｉ、０．０００７％までのＢであり、残部は鉄および不可避の不純物である。
【００４０】
鋼タイプの範囲にわたって、高い鉄含有量を有する連続コーティングは、低い鉄含有量を有する多孔質コーティングよりも接着試験においてより悪い結果を与える。ＩＦ鋼中のケイ素含有量が増加するにつれて、接着フレーキング傾向が減少する。表面近くのケイ素の発生は、ＺＦコーティングの接着にとって重要である。Ｓｉ含有ＩＦ鋼は、通常、露点に関係なく均一に良好な接着特性を示す。低ＳｉのＩＦ鋼の場合、ここでケイ素が外部富化されるので、露点の降下に伴って接着試験結果が改善される。ケイ素含有量の上昇に伴うＩＦ基材上の本発明の特徴を有する保護ＺＦコーティングの良好なフレーキング特徴は、方向性のある直角縁部の基材微細構造である鋸歯状縁（ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）の形成に関連している。Ｓｉ含有量の低いＩＦ鋼に基づく鋼基材を使用する場合、そのような典型的な鋸歯状構造は達成されない。従って、本発明の平鋼製品の鋼基材のＳｉ含有量は、上記で特定された範囲内であることが好ましい。
【００４１】
亜鉛浴中のＡｌ含有量は、金属間合金層の形成に重大な影響を及ぼす。亜鉛浴中のアルミニウムの濃度が高いほど、生じる鉄と亜鉛との反応は弱く、遅くなる。
【００４２】
これは、保護ガルバニール処理コーティングを介した鉄との合金化が熱処理に利用可能な時間内に進行する程度の制御に利用することができる。ここで、溶融めっきのために使用される溶融浴のＡｌ含有量が、本発明の完成した平鋼製品中の保護コーティングが（重量％で）０．１５重量％までの、特に０．１〜０．１５重量％の範囲のＡｌであり、ここで０．５重量％までのＦｅが溶融浴中にさらに存在し得るように調整される場合に有利となり得る。
【００４３】
いずれの追加の合金元素が存在するかにかかわらず、保護コーティングの残部は常にＺｎおよび製造からの不可避の不純物からなる。
【００４４】
典型的には、本発明の平鋼製品では、保護コーティングの厚さは１０μｍ以下、特に６．５〜１０μｍである。
【００４５】
保護コーティングの表面における本発明に従って存在する細孔は、いかなる分布であってもよい。
【００４６】
少なくとも１０％の割合を有する細孔の開口部断面によって占められる本発明の平鋼製品の保護コーティングの表面の面積により、材料の圧縮時に保護コーティングからの過剰の材料を吸収するために、フィレット（ｆｉｌｌｅｔ）のように互いに細孔をバウンドさせる保護コーティングの材料間において、それぞれの場合に十分な空間が利用可能になることを確実にできる。
【００４７】
本発明の方法は、本発明の平鋼製品を操作上信頼できる様式で工業的規模で製造することを可能にする。
【００４８】
この目的のために、平鋼製品として予め製作された鋼基材と、これに適用されたＺｎを主成分とするガルバニール処理保護コーティングとを含む平鋼製品を製造する本発明の方法では、以下の工程が想定される：
−鋼基材を提供する工程、
−露点−４０℃〜−２０℃のＮ２−およびＨ２−含有アニーリング雰囲気下で、８００〜８５０℃のアニーリング温度での鋼基材の再結晶アニーリング工程、
−再結晶アニーリングされた基材を４４０〜４８０℃の浴入口温度に冷却する工程、
−冷却された鋼基材をＺｎまたはＺｎ合金からなる溶融浴に通すことによって鋼基材を保護コーティングで溶融めっきする工程、
−ガルバニール処理保護コーティングを得るための、５００〜５７０℃のアニーリング温度での溶融めっき後に得られた平鋼製品の熱処理工程、
および
−熱処理後に得られた平鋼製品を室温まで冷却する工程。
【００４９】
本発明による細孔を有する保護コーティングの製造において特に重要な要因は、溶融めっきの準備のために行われる再結晶アニーリングが行われるアニーリング雰囲気である。再結晶アニーリングにおけるアニーリングガス雰囲気中で確立される露点は、合金元素の酸化特徴に影響する。従って、酸素分圧が低い場合、露点が−２０℃以上、特に−４０℃以上の場合には、拡散可能合金元素の外部富化が増大する。これは、反応が遅い粒表面上に細孔の形成が増加するため、保護コーティングにおける本発明の目的である細孔形成を促進する。
【００５０】
ここで、低いＳｉ濃度を有するＩＦ鋼は、−４０℃までの低い露点で、第１の粒層の粒表面の最も高い酸化物被覆率を有する。対照的に、−５℃以上のより高い露点は、第１の粒層の可視粒界および粒表面が低いレベルの酸化物被覆率を有するような、内部元素富化をもたらす。
【００５１】
テクスチャ研究は、低ＳｉのＩＦ鋼の再結晶特徴が、露点の設定によって同様に制御されることを示している。粒径は、露点の上昇に伴ってわずかに減少するが、再結晶粒の頻度は、露点の上昇と共に増加する。
【００５２】
所定の露点の設定によって本発明の平鋼製品の鋼基材の表面近傍の微細組織を調整する本発明の様式は、亜鉛コーティングの合金特徴に直接的な影響を及ぼす。ガルバニール処理後、コーティングは、純粋な亜鉛の大部分および金属間鉄−亜鉛相の一部分で構成される。これらの相の割合は、合金元素の内部酸化に起因する露点上昇に伴って増加し、表面の高い反応性を導く。
【００５３】
ケイ素含有量の高い鋼の場合、合金層反応は、低合金化鋼に比べて遅れて起こる。
【００５４】
鋼基材が溶融浴に入る浴入口温度は、典型的には、入る鋼基材が溶融浴の冷却をもたらさないように調整される。この目的のために、実際には慣習的である４５０〜４７０℃の浴入口温度を使用することが可能である。
【００５５】
本発明は、実施例を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】接着ストリップ曲げ試験の結果に対して細孔開口部のパーセンテージ面積割合をプロットした図である。
【図２】本発明の平鋼製品の曲げられたサンプルの断面図である。
【図３】図２によるサンプルの断面図であり、概略図において平鋼製品の平坦な整列を示す。
【図４】本発明のサンプルの横断面からの詳細図である。
【図５】本発明によるものではないサンプルの横断面からの詳細図である。
【図６】接着ストリップ試験の原理を示す図であって、それに基づいて、図１による図で報告されたパウダリング値が確認された。
【図７】接着ストリップ試験によって試験されたサンプルのパウダリング特徴の評価のための標準系列の図である。
【図８】非多孔質サンプルの典型的なトレースを有する図である。
【図９】多孔質サンプルの典型的なトレースを有する図である。
【図１０】非多孔質サンプルのｖ値のヒストグラムである。
【図１１】多孔質サンプルのｖ値のヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
表１に特定された組成を有するシートの形態の鋼基材のサンプルＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を、連続プロセス手順で、最初に、表２に規定された条件の下、露点ＤＰのＮ２−Ｈ２アニーリング雰囲気下の期間ｔ＿ｒｇにわたるアニーリング温度Ｔ＿ｒｇで再結晶アニーリングに供した。
【００５８】
続いて、サンプルＰ１〜Ｐ４を浴入口温度Ｔｅに冷却し、浴温度Ｔｂに保たれた溶融浴へ溶融めっきのために導いた。溶融浴はそれぞれの場合に特定のＡｌ含有量を有し、残部としてＺｎおよび不可避の不純物からなっていた。
【００５９】
溶融浴から出たサンプルＰ１〜Ｐ４を、各平鋼製品サンプルＰ１〜Ｐ４の鋼基材上にガルバニール処理保護コーティングを生成するために、最終的に期間ｔ＿Ｇにわたって温度Ｔ＿Ｇに保たれているガルバニール処理に供した。
【００６０】
室温に冷却した後、サンプルを保護コーティングの程度に関して評価した。この評価の結果は表３ａ〜３ｄにまとめられている。
【００６１】
続いて、サンプルＰ１〜Ｐ４を接着ストリップ曲げ試験に供した。具体的には、この試験は、刊行物「Ｕｂｅｒｚｕｇｓｂｅｕｒｔｅｉｌｕｎｇ  ｖｏｎ  ｉｎ  Ｌｉｎｉｅ  ｅｒｚｅｕｇｔｅｍ  ＺＦ−Ｆｅｉｎｂｌｅｃｈ」［Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｏｎ  Ｌｉｎｅ−Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｔｈｉｎ  ＺＦ  Ｓｈｅｅｔ］ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ  Ｓｔｅｅｌ  Ｅｕｒｏｐｅ  ＡＧ，Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｋｏｍｐｅｔｅｎｚｚｅｎｔｒｕｍ，ＡＢＷ，２００６，Ｂｄｅ．Ａ−ＭＥ−５４５１−Ａに記載されている。
【００６２】
接着ストリップ曲げ試験は、パウダリング特徴を決定するための試験方法である。この試験方法は、成形プロセス中にプレスされた部品に通例の圧縮−曲げ応力による材料の機械的応力を模擬する。
【００６３】
曲げ装置は、ロールニップ内で３点曲げを行うために、１対のロールおよび曲げマンドレルからなる。２つのロールの間の距離は、サンプルＰ１〜Ｐ４の検査における試験シートの厚さの３倍に相当した。
【００６４】
サンプルの上面には、「ＴＥＳＡ−Ｆｉｌｍ  ４１０４」の商品名で入手可能な従来の接着テープが提供された。
【００６５】
サンプルＰ１〜Ｐ４を試験側が上向き（図６、画像１）になるように装置に挿入し、曲げマンドレルにより上から９０°曲げた（図６、画像２）。これに続いて、平らなダイを用いてサンプルをまっすぐにした（図６、画像３−４）。
【００６６】
接着ストリップを引き剥がし、評価のために白色シートに貼り付けた。成形応力の結果としてコーティング層から脱落した粒子は、接着テープに貼り付く。これらは、白いシート上に灰色から黒色のマットな外観を有する。
【００６７】
摩耗は、６つのレベルに分けられた標準系列を用いて補助なしで視覚的に評価された（図７）。レベル１は最も低い粒子剥離を有する。ここでは摩耗はほとんど見られない、すなわちパウダリング特徴が最適である。レベル６までは、レベル６で最も摩耗があり、従ってパウダリング特徴が最も悪くなるように、摩耗量は同じ段階で上昇する。
【００６８】
レベル１または２で割り当てることができるパウダリング特徴を有するサンプルは、自動車産業での使用に適している。
【００６９】
図２および図３は、本発明に従って存在する細孔Ｐの、その鋼基材Ｓ上に保護ＺｎコーティングＢを備えた平鋼製品の表面Ｏにおける効果を示す。細孔Ｐによって形成される自由空間に曲げ半径Ｒｉを生じさせることができる曲げの内側において細孔Ｐを取り囲む保護コーティングＢの材料によって、連続的な細孔のない保護コーティングの場合よりも保護コーティングにおいて、はるかに低い圧縮応力が生じる。従って、サンプルが元の平らな状態に戻るとき（図３）、はるかに少量の粉末粒子Ａが保護コーティングＢから脱落する。
【００７０】
図４は、接着ストリップ曲げ試験後の本発明のサンプルＰ２の横断面からの詳細図を示す。
【００７１】
比較のために、図５は、サンプルＰ２に基づいて同様に製造されたが、接着曲げ試験後の−５℃の露点を有するアニーリング雰囲気下、本発明によらない再結晶アニーリングに供されているサンプルＶの横断面の詳細図を示す。
【００７２】
本発明のサンプル（図４）の場合、比較的少数の破断部位が存在するが、本発明でないサンプルでは破断部位の発生が増加することを見出した。
【００７３】
サンプルＰ１〜Ｐ４については、検討中の総面積中の細孔の割合がそれぞれの場合において検出され、図１において、接着ストリップ曲げ試験からのそれぞれの結果に対してプロットされている。本発明の規定に対応する細孔の十分に大きな面積成分Ｆ＿Ｐが与えられると、そのそれぞれがサンプルＰ１〜Ｐ４のパウダリング特徴について自動車用途に十分なレベル１および２を達成することを見出した。
【００７４】
図１は、１０％の細孔開口部の面積の割合Ｆ＿Ｐを超えると、パウダリング値の明確な減少が確立されることを実証している。
【００７５】
例えば、実験１および２において、多孔性の評価のために、サンプルＰ１から得られた試験サンプルＰ１’、Ｐ１”をトポグラフィ試験に供する。この目的のために、ガルバニール処理Ｚｎコーティングでコーティングされた平鋼製品の一辺の長さが１ｍｍの正方形表面を分析した。分析された４０１の平行トレースの各々で１００００の測定が記録された。このようにして得られたプロファイルデータは、標準プログラムによるデータ処理によって処理可能な表の形式で提供された。
【００７６】
トレースの最初の視覚的評価は、多孔質サンプルと非多孔質サンプルとのプロファイルの間にはっきりと目に見える差異があることを示した。非多孔質サンプル１”は、同程度の高低を有するほぼ対称的なプロファイルを示す一方（図８）、多孔質サンプルＰ’のほとんどすべてのトレースには幅広いが亀裂のある谷が見られるが（図９）、ピークは比較的狭く明確に互いに区切られている。プロファイルラインの右横に、図８および９は、当該プロファイルの対応するヒストグラムを示す。多孔質サンプルのトレースにおける測定分布は、明確な右歪み（負の範囲の値の頻度、分布のピークは負にシフトする）を有することは明らかである。対照的に、非多孔質サンプルは、顕著な歪みがない。
【００７７】
続いて、歪み分布の説明のために、測定トレースの値の平均値、中央値およびモードを比較した。
【００７８】
この目的のために、ここで検討中の測定集合（測定方向および測定方向を横断する方向におけるサンプルＰ１’の測定集合、測定方向および測定方向を横断する方向におけるサンプルＰ１”の測定集合）について、平均値、中央値およびモードを各測定トレースについて決定した。多孔質サンプルでは、予想通り、測定方向および測定方向を横断する方向において右歪み分布の明確なクラスターが存在するが、非多孔質サンプルの場合、これは元の測定に対して９０度回転した位置のみの場合であることがわかった。表４は、測定の結果をまとめたものである。
【００７９】
この方法により、両方向の多孔質および非多孔質のトレース集合間の良好な区別が可能である。さらに、この評価において、測定方向の多孔質サンプルは、測定方向を横断する方向の非多孔質サンプルよりも有意性が大きい。
【００８０】
あるいは、モードを考慮しないで、サンプルの評価に「平均値＞中央値」構成のみを使用することによって、上記の要件を弱めることができる。上記のように集合が同一に分類されると、表５から推測できる結果が得られる。
【００８１】
全体的に、代替方法では、確認されたすべてのパーセンテージが高くなるが、１つの境界条件が削除されただけなので、もちろん明確である。それ以外の場合は、パーセンテージの比率に大きな変化はない。しかし、上記のモードを用いる評価との明確な相違点は、すべての１００００の「トレース」が９０°の位置においては「平均値＞中央値」の条件を満たしていることである。全体として、両方の試験方向において多孔質サンプルのみがすべてのトレースにわたって明確な右歪みを有するが、これは、非多孔質サンプルでは測定方向を横断する方向のみに当てはまることは明らかである。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
【表２】
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【００８４】
【表３】
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【００８５】
【表４】
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【００８６】
【表５】
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【００８７】
【表６】
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【００８８】
【表７】
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【００８９】
【表８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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