JPH03199344A - 連続打点性および耐２次加工脆性に優れた深絞り用亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、極低炭素鋼板の好ましくは連続焼鈍によって
製造される連続打点性および第２次加工脆性に優れた深
絞り用亜鉛系めっき鋼板に関する。

〈従来の技術〉 近年、冷延鋼板の焼鈍法は、省エネルギーあるいは納期
短縮などを目的として連続焼鈍法（以下ＣＡＬ）が広く
取り入れられている。

ＣＡＬ焼鈍によりＹ値が高い深絞り性に優れた冷延鋼板
を得るには鋼中のＣ，Ｎの含量を極限にまで低減し、鋼
中の固溶Ｃや固溶Ｎを減少させることが有効であること
が知られている。

最近の製鋼技術の進歩はめざましく、炭素、窒素を極限
にまで低減することが工業的にも可能となった今日、極
低炭素、あるいはセミ極低炭素ＣＡＬ焼鈍による深絞り
冷延鋼板を母板とする亜鉛系めっき鋼板の製造は従来の
低炭素箱焼鈍はよる製造に代わって急速に広がりつつあ
る。

この結果、製造された亜鉛系めっき鋼板は伸び、Ｔ値に
優れた深絞り成形じ適した特性を具備することが可能と
なった。　　しかし、このような方法で製造された亜鉛
系めっき鋼板の原板の表面性状は、非常に成分元素の濃
化あるいは析出物が少ない粒界を呈しているため粒界が
弱く、脆化しやすいことが問題となる場合がある。　特
により絞り成形の厳しい部分にこの種表面処理鋼板が使
用される場合、粒界強度が弱い極低炭素鋼板を母板とす
る亜鉛めっき鋼板は２次加工性が問題となる場合があっ
た。　また亜鉛系めっき鋼板では、スポット溶接時に、
電極である銅合金と表面の亜鉛が合金化し、できた低融
点金属が母板の粒界に侵入して電極の消耗を早めるとい
う問題があった。　従来この対策を多くの研究者が検討
し、これまでにもその成果が開示されている。

たとえば、原板である冷延鋼板の表面にめっきを施す方
法があるが、そのいずれもが原板表面の特性に関する問
題を本質的に解決するような技術はまだ開示されていな
い。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来技術においても亜鉛めっき層に何らかの対策を施す
ことを開示されているが、原板となる冷延鋼板の表面、
すなわち、めっき界面での問題点を本質的に解決すると
ころまではいたっておらず、その多くはそのための製造
工程が加わるとともに、その効果は、表面特性の中でも
亜鉛めっき鋼板の化成処理性のみに着目したものであり
、その他の特性については何ら言及していない。　特に
スポット溶接時の連続打点性は大きな問題であったが、
実質的に解決する方法はこれまで開示されていない。

本発明は、前記亜鉛めっき鋼板の諸問題を解決するため
、その母板となる極低炭素冷延鋼板の焼鈍材の表面に関
する問題点を木質的に解決し、しかも、原板としての極
低炭素冷延鋼板の伸び、Ｔ値等優れた特性はそのまま生
かした連続打点性および第２次加工脆性に優れた深絞り
用亜鉛系めっき鋼板を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、Ｃ：　０．００５　ｗｔ％以下、
Ｓ　ｉ　：　１．０ｗｔ％以下、Ｍ　ｎ　：　１．０ｗ
ｔ％以下、Ｐ　：　０．２　ｗｔ％以下、Ｓ　：　０．
（１５ｗｔ％以下、Ａｌ二０．０１〜０．１０ｗＬ％お
よびＮ　：　０．００５　＊ｔ％以下を含み、残部はＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなる冷延鋼板に焼鈍を施し
、その焼鈍後の板厚方向での炭素濃度分布が鋼板の表面
より１フェライト平均粒径に相当する厚さの層において
、平均炭素濃度が０．００５　ｗｔ％以上、０．１　ｗ
ｔ％以下であり、その最大炭素濃度が０．０１ｗｔ％以
上、０．２ｗｔ％以下である焼鈍板の両面あるいは片面
に亜鉛系めっきを有することを特徴とする連続打点性お
よび耐２次加工脆性に優れた深絞り用亜鉛系めっき鋼板
を提供する。

本発明はまた、Ｃ：　０．００５　ｗｔ％以下、Ｓｌ：
１、０ｗｔ％以下、Ｍ　ｎ　：　１．０ｗｔ％以下、Ｐ
　：　０．２ｗｔ％以下、Ｓ　：　０．０５ｗｔ％以下
、ＡＩＬ：０．０１〜０　、１０ｗｔ％およびＮ　：　
０．００５　　ｗｔ％以下を含みかつ Ｔ　ｉ　：　０．００１〜０．１５ｗｔ％およびＮ　ｂ
　：　０．００１〜０．１　ｗｔ％のうちから選んだ１
種または２種を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純
物よりなる冷延鋼板に焼鈍を施し、その焼鈍後の板厚方
向での炭素濃度分布が鋼板の表面より１フェライト平均
粒径に相当する厚さの層において、平均炭素濃度が０．
００５　ｗｔ％以上、０．１　ｗｔ％以下であり、その
最大炭素濃度が０．０１ｗｔ％以上、０．２　ｗｔ％以
下である焼鈍板の両面あるいは片面に亜鉛系めっきを有
することを特徴とする連続打点性および耐２次加工脆性
に優れた深絞り用亜鉛系めっき鋼板を提供する。

上記発明において、焼鈍を連続焼鈍および連続溶融亜鉛
めっき設備で行なうのが好ましい。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明において用いる極低炭素鋼板は上記の組成を有す
るものがよい。　これを焼鈍、好ましくは連続焼鈍して
鋼板の両面における表層の炭素含有量を特徴とする特性
に適合するように調整する。　連続焼鈍によらない方法
としては、Ｃリッチｔｔ　Ｆ　ｅめっきを鋼板に施し、
焼鈍によりＣを拡散させる方法、あるいは製鋼段階で表
面にＣを濃化させた連続鋳造スラブを製造するなどの方
法により所期の目的を達するようにしてもよい。

本発明の鋼板は、焼鈍、好ましくは連続焼鈍により冷延
鋼板表層部の炭素濃度を後述するように調整した焼鈍板
の両面または片面に亜鉛系めっきを有する。　亜鉛系め
っきとは亜鉛めっきはもとより、Ｚｎ−ＮＬ、Ｚｎ−Ｆ
ｅなどの亜鉛を主体とする合金めっき、溶融亜鉛合金化
めっきなどを広く含むものである。　さらに、必要に応
じてＦｅ−Ｐめっき等の第２層めっきを施してもよい。

まず、焼鈍好ましくは連続焼鈍法により、深絞り性に優
れた鋼板を製造するには、Ｃ９Ｎの量は可能な限り少な
い方が好ましく、Ｃ：０．００５　ｗｔ％以下、Ｎ　：
　０．００５　ｗｔ％以下とする必要がある。

Ｓｔは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が１．０ｗｔ％を越えると深
絞り性に悪影響を及ぼすので１、０ｗｔ％以下と限定す
る。

ＭｎもＳｔと同様、鋼を強化する作用があり、所望の強
度に応じて必要量添加されるが、添加量が１．０ｗｔ％
を越えるとやはり深絞り性に悪影響を及ぼすので１．０
ｗｔ％以下に限定する。

ＰもＳｔやＭｎと同様、鋼を強化する作用があり、所望
の強度に応じて必要量添加されるが、添加量が０．２　
ｗｔ％を越えると深絞り性に悪影響を及ぼすので０．２
　ｗｔ％以下に限定する。

Ｓは、少なければ少ないほど深絞り性が向上するので極
力低減することが好ましいが、その含有量が０．０５ｗ
ｔ％以下ではさほど悪影響を及ぼさないので０．０５ｗ
ｔ％以下に限定する。

ＡＪ２は脱酸剤として、また後述する炭窒化物形成元素
の歩留まり向上のために添加されるが、含有量が０．０
１０　ｗｔ％に満たないとその添加効果に乏しく、一方
０．１０ｗｔ％を越えて添加してもその効果は飽和に達
するので、　０．０１０〜０．１０ｗｔ％の範囲に限定
する。

さらに、本発明で用いる冷延鋼板には、Ｔｉおよび／ま
たはＮｂを下記の通り添加してもよい。

Ｔｉは炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶（Ｃ，Ｎ）
を低減させ、深絞り性に有利な（１１１）方位を優先的
に形成させるために添加される。　しかしながら添加量
が０．００１　ｗｔ％未満ではその添加効果に乏しく、
一方０．ｆ５ｗｔ％を越えて添加してもそれ以上の効果
は得られず、むしろ鋼板表面性状および延性の劣化につ
ながるので０．００１〜０．１５ｗｔ％の範囲に限定す
る。

Ｎｂは炭化物形成元素であり、鋼中の固溶Ｃを低減させ
るとともに、熱延鋼板組織の微細化をそくして、深絞り
性に有利な（１１１）方位を優先的に形成させるために
添加される。　しかしながら添加量が０．００１　ｗｔ
％未満ではその添加の効果が乏しく、一方０．１　ｗｔ
％を越えて添加してもそれ以上の効果は得られず、むし
ろ延性の劣化につながるので０．００１〜０．１　ｗｔ
％の範囲に限定する。

以上の限定範囲内の成分元素および不可避的不純物より
なる成分の冷延鋼板を焼鈍した後、亜鉛系めっきを施す
。　このとき、その連続焼鈍後の板厚方向での炭素濃度
分布を以下に述べるように制御すると、連続打点性およ
び耐２次加工脆性に優れた深絞り用亜鉛系めっき鋼板が
得られる。

鋼板の高い伸び、高ｉ値等の優れた特性は上記成分鋼に
適切なＣＡＬ焼鈍あるいはＣＧＬ焼鈍を施すことによっ
て達成される。　　このような鋼板をめっき原板として
製造した亜鉛系めっき（溶融、電気めっき）ｗ７４板は
優れた鋼板特性を有するため、深絞り用の亜鉛系めっき
鋼板として適する。　　しかし、この優れた特性を実際
の自動車用あるいは一般部品用亜鉛系めっき鋼板として
使用するためには、成形後の組み立て工程で付加される
接合においても問題が生じないことが不可決である。　
さらに、最終的な成形部品となった時に２次加工脆性が
問題となってもいけない。　もしもこのような問題が生
じれば、自動車用の表面処理鋼板としては重大な問題で
ある。

極低炭素鋼板を原板とした表面処理鋼板においては原板
の表面性状、特に粒界の性状が本質的に従来の低炭素箱
焼鈍材とは異なり、非常に成分元素の濃化あるいは析出
物の少ない粒界をていしているため粒界か弱く、脆化し
やすいことが問題となる場合がある。

上記の表面処理（亜鉛系めっき）鋼板の接合工程におけ
るスポット溶接連続打点性においても電極である。銅合
金と表面処理層として存在していた亜鉛がスポット溶接
時に合金化し、形成した低融点金属（Ｃｎ−ｚｎ）が母
板の粒界に侵入して電極の消耗を早めるという問題点が
あった。　また、より絞り成形の厳しい部分にこの種表
面処理鋼板が使用される場合、粒界強度が弱い極低炭素
鋼板を母板とする亜鉛系めっき鋼板は２次加工脆性が問
題となる場合があった。

これら問題点は、めっき原板として使用していた箱焼鈍
材と比較して、表面層の化学的組成および析出物分布に
おいて差があることに起因している。　本発明は、この
ような従来低炭素箱焼鈍材において優れていた表面に関
わる特性を極低炭素ＣＡＬ焼鈍材においても達成するた
めの技術を開示するものであり、そのために、鋼板の表
面層における炭素濃度分布を規定している。

即ち、表面処理（亜鉛系めっき＞ｖｉ４板の母板（焼鈍
冷延鋼板）表面１フェライト平均粒径に相当する厚さの
層における炭素濃度がその平均値で０．００５　ｗｔ％
以上、０．１ｗｔ％以下であり、その最大炭素濃度がＱ
、０１ｗｔ％以上、０．２　＊ｔ％以下であることを必
要とする。　なお、１フェライト平均粒径は通常的２０
〜３０μｍ程度である。

即ち、２次加工脆性および溶接金属脆化が原因で生じる
スポット溶接時の連続打点性の劣化を木質的に解決する
には、鋼板の表面層に炭素が濃化することが有効である
が、その範囲は鋼板の表面！フェライト平均粒径相当の
厚さが確保されれば十分であり、それ以上の厚さの炭素
濃度を高めることは、鋼板のｉ値、延性等特性を害する
ことになる。　また、プレス成形後もその効果を維持し
、組み立て後も所期の効果を発揮するためにはこの表面
層における炭素濃度を上記限定範囲下限以上にする必要
があり、上限を越える炭素濃度の濃縮は、めっき鋼板の
深絞り性に悪影響を及ぼす。

本発明において好適に用いられるＣＡＬ（Ｃｏｎｔｉｎ
ｕｏｕｓ　　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ　　Ｌｉｎｅ　　）あ
るいはＣＧ　Ｌ　（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｇａｌｌｖ
ａｎｉｚｉｎｇ　Ｌｉｎｅ）は加熱、均熱および冷却ゾ
ーンを有する。　浸炭を上記設備を用いて効率的に実施
するには、均熱ゾーン後期から冷却ゾーンにかけて浸炭
用雰囲気として、浸炭に適する条件にして行なうのが好
ましい。

浸炭用ガス中はＣＯを適量添加したものを用いる。　そ
して、浸炭条件は適切に選定する。

〈実施例〉 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

（実施例） 表１に示す組成の鋼を溶製後、熱間圧延により板厚２．
８ｍｍの熱延板として、脱スケール後冷間圧延により板
厚０．７ｍｍの冷延板とした。

加熱、均熱および冷却ゾーンを有するＣＡＬにおいて、
加熱ゾーンにて８１０℃に加熱後、灼熱ゾーン後期にて
、７５０℃から８００℃間の所定の温度で１０〜３０秒
間５％Ｈ−０．５−１．０％Ｃｏを含有する窒素雰囲気
中に置き浸炭させた後、直ちに冷却する場合のヒートサ
イクルをシミュレートした熱処理を施した。

この場合の加熱温度、均熱時間およびＣポテンシャルを
変化させて鋼板表面での浸炭量を変化させた。　さらに
スキンバスを施した後亜鉛系めっきを施して表面特性調
査用のサンプルを製造した。

なお、族２中、ＥＧは電気亜鉛めっきを両面とも２０３
７ｍ２施したものを、Ｇｌは両面とも４０　ｇ／ｍ２溶
融亜鉛めっきしたものを意味する。

表面特性としては、連続打点性および耐２次加工脆性を
調査した。

連続打点性は、Ｃｕ電極を用いてサンプルの亜鉛系めっ
き鋼板に連続的にスポット溶接を行ない、ナゲツトが形
成されなくなるまでの打点数で評価する。

耐２次加工脆性は、絞り比２．０でカップ加工した後の
脆化温度で評価する。

表１にはＣＡＬ焼鈍後の鋼板表面層における炭素濃度を
、また表２にはそのスポット溶接試験結果、２次加工脆
化試験結果および引張特性をまとめて示す。

〈発明の効果〉 本発明によって、極低炭素ＣＡＬ材の優れた特性（高Ｅ
ｌ、高〒値）を使用した亜鉛めっき鋼板が製造可能であ
り、実際に自動車用鋼板などとして使用する場合に必要
となる、連続打点性および耐２次加工脆性なとめっき板
の表面特性にかかわる重要な特性についても本質的に解
決できた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％
   以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．２ｗｔ％以下
   、Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１０
   ｗｔ％およびＮ：０．００５ｗｔ％以下を含み、残部は
   Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる冷延鋼板に焼鈍を施
   し、その焼鈍後の板厚方向での炭素濃度分布が鋼板の表
   面より１フェライト平均粒径に相当する厚さの層におい
   て、平均炭素濃度が０．００５ｗｔ％以上、０．１ｗｔ
   ％以下であり、その最大炭素濃度が０．０１ｗｔ％以上
   、０．２ｗｔ％以下である冷延鋼板の両面あるいは片面
   に亜鉛系めっきを有することを特徴とする連続打点性お
   よび耐２次加工脆性に優れた深絞り用亜鉛系めっき鋼板
   。
2. （２）Ｃ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％
   以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．２ｗｔ％以下
   、Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１０
   ｗｔ％およびＮ：０．００５ｗｔ％以下を含みかつ Ｔｉ：０．００１〜０．１５ｗｔ％およびＮｂ：０．０
   ０１〜０．１ｗｔ％のうちから選んだ１種または２種を
   含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物よりなる冷延
   鋼板に焼鈍を施し、その焼鈍後の板厚方向での炭素濃度
   分布が鋼板の表面より１フェライト平均粒径に相当する
   厚さの層において、平均炭素濃度が０．００５ｗｔ％以
   上、０．１ｗｔ％以下であり、その最大炭素濃度が０．
   ０１ｗｔ％以上、０．２ｗｔ％以下である冷延鋼板の両
   面あるいは片面に亜鉛系めっきを有することを特徴とす
   る連続打点性および耐２次加工脆性に優れた深絞り用亜
   鉛系めっき鋼板。
3. （３）前記焼鈍を連続焼鈍あるいは連続溶融亜鉛めっき
   設備で施すことを特徴とする請求項１または２に記載の
   連続打点性および第２次加工脆性に優れた深絞り用亜鉛
   系めっき鋼板。