(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．１０〜１．２ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：０．５０〜２．５ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．１３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ｂ：０．００５ｍａｓｓ％以下および
Ｎｂ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成からなる鋼板を、露点が０℃以下の還元性雰囲気でかつ７８０℃以上で再結晶焼鈍して、冷却後に表面に生成した酸化物を酸洗除去し、次いで、露点が−２０℃以下の還元性雰囲気で６５０℃以上かつ前記再結晶焼鈍における温度以下に加熱し、この温度からの降温途中で溶融めっきすることを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
Ｃ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．１０〜１．２ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：０．５０〜２．５ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．１３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ｂ：０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ｎｂ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％および
Ｔｉ：０．０２０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成からなる鋼板を、露点が０℃以下の還元性雰囲気でかつ７８０℃以上で再結晶焼鈍して、冷却後に表面に生成した酸化物を酸洗除去し、次いで、露点が−２０℃以下の還元性雰囲気で６５０℃以上かつ前記再結晶焼鈍における温度以下に加熱し、この温度からの降温途中で溶融めっきすることを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の方法により溶融めっきした後、合金化処理することを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高張力鋼板の表面に亜鉛、アルミ、亜鉛−アルミ合金などの溶融めっきを施した、自動車の車体などに用いて好適な高張力溶融めっき鋼板（合金化処理したものを含む）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費改善のための軽量化と衝突安全性の向上とを両立させるために、自動車用の鋼板として、溶融亜鉛めっきなどを施した高張力溶融めっき鋼板を適用する傾向が増加している。こうした高張力溶融めっき鋼板には、所望の強度と加工性（プレス成形性など）とともにめっき性をそなえていることが必要である。以下、主として高張力溶融亜鉛めっき鋼板について述べる。
【０００３】
ところで、強度と加工性に優れた鋼板として、極低炭素鋼にＳｉ、Ｍｎ、Ｐなどの強化元素を添加した極低炭素高張力鋼板がよく知られている。しかしながら、かかる強化元素を添加した鋼板を連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）でめっきしようとすると、めっき前の焼鈍工程で、鋼板表面にＳｉ、Ｍｎなどの濃化層が生成し、めっき性を低下させることが知られている。
この濃化現象は、めっき前に還元性雰囲気で焼鈍するとき、Ｆｅにとっては還元性であっても、鋼中のＳｉ、Ｍｎなどには酸化性であるために、鋼板表面でＳｉ、Ｍｎなどが選択的に酸化されて酸化物層を形成し、表面にこれら元素の濃化が生じたものである。この表面酸化物は溶融亜鉛の濡れ性を著しく低下させる。その結果、高張力溶融亜鉛めっき鋼板では、めっき性が低下し、とりわけＳｉ、Ｍｎ、Ｐなどの含有量が高い場合には、部分的にめっきされない不めっきが生じやすいという問題があった。
【０００４】
このような高張力鋼板におけるめっき性の低下を改善させるための提案として、特開昭５５−１２２８６５号公報には、めっき時の加熱に先だって高酸素分圧下で鋼板を強制的に酸化したのち還元する方法が、特開昭５８−１０４１６３号公報には、溶融めっきを施す前にプレめっきを行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の方法では、強制酸化での表面酸化物の制御が十分に行われないと、鋼中成分及びめっき条件によっては必ずしも安定なめっきができないという問題が、また、後者の方法では、余分なプロセスを付加することになって、製造コストが上昇するという問題があった。
さらに、特開平７−７０７２３号公報、特開平８−８５８５８号公報には、めっき前に予め再結晶焼鈍して表面酸化物を生成させ、この酸化物を酸洗除去したのち、溶融亜鉛めっきを行う方法が提案されている。この方法により、高張力鋼のかなりのものについて不めっき欠陥を防止できるようになった。しかし、これらの方法であっても、Ｓｉ含有量が高い鋼種では完全には防止できていないという問題が残っていた。
【０００６】
そこで、本発明は、従来技術が抱えている上記問題を解決するための提案であり、高張力鋼とくに高Ｓｉ、Ｍｎ含有の高張力鋼であっても優れためっき性をそなえた高張力溶融めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、Ｎｂによる酸化抑制作用と連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）での焼鈍（「再結晶焼鈍」と略記）で生成した酸化膜の酸洗除去とを併用すると、連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）でのめっき時の加熱（「めっき焼鈍」と略記）において表面でのＳｉ、Ｍｎの濃化が少なくなり、めっき性の大幅な向上が達成できることがわかった。
本発明は、このような知見を基盤として完成したものであり、その要旨構成は次のとおりである。
【０００８】
削除
【０００９】
削除
【００１０】
（１）Ｃ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１０〜１．２ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１３ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｂ：０．００５ｍａｓｓ％以下およびＮｂ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成からなる鋼板を、露点が０℃以下の還元性雰囲気でかつ７８０℃以上で再結晶焼鈍して、冷却後に表面に生成した酸化物を酸洗除去し、次いで、露点が−２０℃以下の還元性雰囲気で６５０℃以上かつ前記再結晶焼鈍における温度以下に加熱し、この温度からの降温途中で溶融めっきすることを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）Ｃ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１０〜１．２ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１３ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｂ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％および
Ｔｉ：０．０２０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成からなる鋼板を、露点が０℃以下の還元性雰囲気でかつ７８０℃以上で再結晶焼鈍して、冷却後に表面に生成した酸化物を酸洗除去し、次いで、露点が−２０℃以下の還元性雰囲気で６５０℃以上かつ前記再結晶焼鈍における温度以下に加熱し、この温度からの降温途中で溶融めっきすることを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）に記載の方法により溶融めっきした後、合金化処理することを特徴とする高張力溶融めっき鋼板の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
前述したように、本発明は、鋼中にＮｂを添加するとともに、再結晶焼鈍で生成した酸化膜を酸洗除去し、その後、めっき焼鈍を経てめっきするところに主な特徴である。以下に、この発明における成分組成、再結晶焼鈍条件およびめっき焼鈍条件などについて要旨構成に示した範囲に限定した理由について述べる。
【００１４】
Ｃ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％
Ｃは、伸び及びｒ値の向上のためには低減することが望ましいが、０．０００５ｍａｓｓ％よりも少ないと、耐２次加工脆性の劣化や溶接部（溶接熱影響部）の強度低下を招くので好ましくなく、また、工業的に製造するのに高コストとなる。一方、Ｃ含有量が０．００５０ｍａｓｓ％を超えると、等量のＴｉやＮｂを含有させても、これら元素による材質（特に延性）改善効果が得られにくくなる。よって、Ｃ含有量は０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００１５】
Ｓｉ：０．１０〜１．２ｍａｓｓ％
Ｓｉは、鋼の強化に有効な元素であるが、０．１０ｍａｓｓ％未満の添加ではその効果が少ない。一方、１．２ｍａｓｓ％を超えて含有させると、めっき焼鈍後の鋼板表面にＳｉ酸化物が生成し、不めっき欠陥が発生しやすくなる。したがって、Ｓｉは０．１０〜１．２ｍａｓｓ％の範囲で必要な強度に応じて含有させる。
【００１６】
Ｍｎ：０．５０〜２．５ｍａｓｓ％
Ｍｎは、強度増大に寄与する元素であるが、０．５０ｍａｓｓ％未満では十分な強度を得ることができない。一方、２．５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、めっき焼鈍後に鋼板表面にＭｎ酸化物が生成して不めっき欠陥を発生しやすくなり、また鋼が硬化しすぎて冷間圧延が困難になる。したがって、Ｍｎ含有量は０．５０〜２．５ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００１７】
Ｐ：０．１３ｍａｓｓ％以下
Ｐは、強度増加とともに、加工性（主にｒ値）の向上にも寄与する元素である。しかし、Ｐ含有量が０．１３ｍａｓｓ％を超えると、強度の増加が飽和するほか、凝固時の偏析が顕著になり、加工性の劣化を招き、さらに耐２次加工脆性も大幅に劣化する。したがって、Ｐは上限を０．１３ｍａｓｓ％として添加する。
【００１８】
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、溶融めっき後の合金化処理において、合金化むらを起こす有害な元素であるので、できるだけ低減するのが望ましい。また、Ｓ量の低減は、鋼中におけるＳ析出物の減少による加工性の向上、Ｃを固定するための有効Ｔｉ量の増加にも寄与する。よって、Ｓは０．０１０ｍａｓｓ％以下に制限する。
【００１９】
Ａｌ：０．１０ｍａｓｓ％以下
Ａｌは、鋼の清浄化に有効な元素であり、介在物を鋼中から排除できれば、実質的に含有しなくてもよい。しかし、０．１ｍａｓｓ％を超えて含有させた場合には、表面性状の劣化を招くので、０．１ｍａｓｓ％以下に制限する必要がある。
【００２０】
Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下
Ｎは、延性、ｒ値などの材質を確保するために、できるだけ低減することが望ましい。Ｎ含有量が０．００５ｍａｓｓ％以下でほぼ満足し得る特性が得られるとともに、更なる低減はコストの増加を招いて不利になるので、上限を０．００５ｍａｓｓ％とする。
【００２１】
Ｂ：０．００５ｍａｓｓ％以下 
Ｂは、耐２次加工脆性の改善に有効な元素である。この効果は０．００５ｍａｓｓ％を超えて添加してもさらなる効果の増大はなく、焼鈍条件によってはかえって加工性の低下を招くおそれがある。また、過度に添加すると、熱延母板も硬化させ圧延が困難になる。したがって、Ｂは０．００５ｍａｓｓ％を上限として添加する。なお、添加量の下限については特に限定はしないが、必要な耐２次加工脆性の改善程度に応じて含有させればよく、通常は０．００１ｍａｓｓ％以上を含有させることが望ましい。
【００２２】
Ｎｂ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％
Ｎｂは、めっき焼鈍後の鋼板表面における酸化物生成（表面濃化）を抑制し、めっき性を向上させる重要な元素である。このような効果はＮｂ添加量が０．０２ｍａｓｓ％未満では得られない。一方、Ｎｂ添加量を増すと、再結晶温度が上昇し、とくに０．２０ｍａｓｓ％を超えると、再結晶温度が高くなりすぎて、焼鈍により生成した表面酸化物が厚くなり、酸洗除去が困難となる。したがって、Ｎｂ添加量は、０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２３】
Ｔｉ：０．０２０ｍａｓｓ％以下
Ｔｉは、鋼の成形性の向上に有効な元素であり、必要に応じて添加する。ただし、過度に添加すると、ＣＡＬによる再結晶焼鈍の段階で生成した表面の酸化物中に混入し、この酸化物の酸洗除去を困難にする。よって、Ｔｉは０．０２ｍａｓｓ％以下の範囲で添加する。
【００２４】
上述した成分組成の鋼を用いて、公知の方法によってめっき用の鋼板を製造する。すなわち、スラブ加熱温度を１１００〜１３００℃とし、仕上げ温度を８００〜１０００℃とする熱問圧延を行い、その後酸洗し、冷問圧延を行う。冷延圧下率は５０％以上とするのがよい。
次いで、以下に述べる再結晶焼鈍、酸洗、めっき焼鈍ののち、溶融めっきを行い、場合によっては、さらに合金化処理を行う。
【００２５】
再結晶焼鈍
再結晶焼鈍は、再結晶温度以上に加熱（通常、ＣＡＬを使用）することにより、冷間圧延により導入された歪みを解放して、鋼板に必要な機械特性と加工性を付与する役割のほか、鋼板表面直下のＳｉやＭｎを除去するために、一旦鋼板表面にＳｉやＭｎの酸化物を生成させるという役割のために行う。再結晶焼鈍が７８０℃未満では酸化物の生成が不十分なので、７８０℃以上で行う。再結晶焼鈍の雰囲気は、露点が０℃以下の条件で行う。というのは、露点が０℃より高いと、酸化物が主にＦｅ酸化物となり、ＳｉやＭｎ酸化物が生成しにくくなるからである。露点０℃以下の還元性雰囲気は、窒素ガス、アルゴンガス、水素ガスの単独あるいはこれらガスを２種以上混合したものとすればよい。再結晶焼鈍時の温度履歴としては、８２０〜９００℃で０〜１２０ｓ保持した後、１〜１００℃／ｓの速度で冷却するパターンが好ましい。
【００２６】
酸化物の酸洗除去
還元雰囲気での再結晶焼鈍により、鋼板表面に生成したＳｉやＭｎの酸化物を除去するために酸洗する。こうして、ＳｉやＭｎの酸化物を酸洗除去することにより、鋼板直下にＳｉ、Ｍｎの欠乏層を形成することができるので、後工程のめっき焼鈍によってもＳｉやＭｎの表面濃化を抑制することができる。
酸洗液としては、３〜２０％塩酸を用いるのが好ましく、また、酸洗時間は３〜６０秒とするのが好適である。
【００２７】
めっき焼鈍
酸洗により表面のＳｉやＭｎの酸化物を除去したのち、めっき焼鈍（めっき前の加熱）を行う。溶融亜鉛めっきの場合、このめっき焼鈍はＣＧＬを用いて行えばよい。そして、めっき焼鈍の条件は、露点−２０℃以下の還元性雰囲気で６５０℃以上かつ上記再結晶焼鈍における温度以下で行う必要がある。
というのは、露点が−２０℃より高い雰囲気では、鋼板表面に厚いＦｅ酸化物が生成するからである。また、焼鈍温度が６５０℃未満では鋼板表面が活性化せず、一方、焼鈍温度が再結晶焼鈍での温度以上になると、鋼板内部のＳｉやＭｎが再結晶焼鈍で鋼板表面直下に生成したＳｉ，Ｍｎ欠乏層を越えて、これら元素が表面に拡散し、再びＳｉ，Ｍｎの酸化物を形成してめっき性を低下させてしまうからである。
露点−２０℃以下の還元性雰囲気は、窒素ガス、アルゴンガス、水素ガスの単独あるいはこれらガスを２種以上混合したものとすればよい。めっき焼鈍時の温度履歴としては、７３０〜７６０℃で０〜１８０ｓ保持した後、１〜１００℃／ｓの速度で冷却するパターンが好ましい。
【００２８】
【実施例】
表１に示す種々の成分組成からなる鋼塊を１１５０〜１２５０℃に加熱し、仕上圧延温度を８５０〜９５０℃で熱間圧延した。この熱延鋼帯を酸洗して、圧下率７７％で冷間圧延して板厚０．７ｍｍの冷延板とし、さらに表２に示す条件で、再結晶焼鈍一酸洗−めっき焼鈍の工程を経て、ＣＧＬにて以下の条件で溶融亜鉛めっきを行った。なお、再結晶焼鈍およびめっき焼鈍での保持時間は６０秒とした。再結晶焼鈍では５％Ｈ２＋Ｎ２ガス、めっき焼鈍では７％Ｈ２＋Ｎ２ガスを用いた。
・溶融亜鉛めっき条件
浴温：４７０℃
浸入板温：４７０℃
Ａｌ含有率：０．１５ｍａｓｓ％
めっき付着量：６０ｇ／ｍ２（片面）
めっき時間：１秒
【００２９】
こうして得られた溶融亜鉛めっき鋼板から、４０ｍｍ×８０ｍｍの試験片を各１０枚採取し、その表面をスキャナーにより観察し、画像処理により求めた不めっき部分の面積率が０．１％以下のものを合格とした。１０枚の試験片について同様な判定を行い、その合格枚数の比率から合格率を求めた。
また、発明２および３については、５２０℃で６０秒の合金化処理を行い、合金化ムラが全くないことを確認した。
【００３０】
【表１】
0003915345.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003915345.tif 000003
【００３２】
得られた結果を表２に示す。表２から明らかなように、本発明に従う発明例は比較例に比べて良好なめっき性を有していることがわかる。そのうえ、合金化処理性にも優れていることがわかる。これらの結果は、いずれも鋼板表面における表面濃化を抑制することによって得られたものであると思われる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高張力でありながら、不めっき欠陥のない溶融亜鉛めっき鋼板をはじめとする溶融めっき鋼板を提供することができる。また、本発明によれば、合金化処理性のよい溶融亜鉛めっき鋼板をも提供することが可能になる。しがって、本発明は自動車の軽量化、低燃費化に大きく寄与するものといえる。