JPH04276060A - 冷延鋼板及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、化成処理性の良好な
冷延鋼板並びにその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来から冷延鋼板の化成処理性
改善に係わる様々な研究が行われていて、例えば低合金
冷延鋼板に関し「鋼板表層部にＰ（リン）を濃化させる
処理を施す方法（特公昭５６−２５２５３号）」や「鋼
板の表面にＭｎ，Ｃｒを含有する酸化皮膜を形成させる
方法（特公昭５６−９２７１号）」等、これまでにも化
成処理性向上のための数多くの提案がなされてきた。

【０００３】しかしながら、Ｍｎ及びＳｉを含有する高
張力冷延鋼板等では未だに良好な化成処理性を示す製品
を安定して製造することは難しく、化成処理性に優れた
低合金高張力冷延鋼板等の安定製造は長年の大きな課題
となっていた。なぜなら、一般的な“Ｍｎ，Ｓｉをそれ
ぞれ　０．１〜３．０　％，０．０１〜３．０　％（以
降、　成分割合を表す％は重量％とする）の割合で含有
する高張力冷延鋼板”では成分組成の微妙な差異によっ
て化成処理性に変化が生じがちであり、また同一成分組
成の場合でも“バッチ焼鈍”，　”連続焼鈍”と言った
焼鈍法の相違により化成処理性が異なる現象が見られる
など、化成処理性の安定化が極めて困難だったからであ
る。

【０００４】このようなことから、本発明が目的とした
のは、需要が多いにもかかわらず上記化成処理性に係わ
る問題が大きい“Ｍｎ，Ｓｉをそれぞれ　０．１〜３．
０　％，０．０１〜３．０　％含有する冷延鋼板”に関
し、鋼板の成分組成や履歴に影響されることなく良好な
化成処理性を安定して付与する手段を確立することであ
った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく様々な観点から詳細な検討を行ったが、そ
の過程でまず「Ｍｎ，Ｓｉをそれぞれ０．１〜　３．０
％，０．０１〜　３．０％含有する冷延鋼板では、　母
材Ｓｉ含有量が多くなると化成処理性が劣化し、　母材
Ｍｎ量が多くなると化成処理性は良好になる傾向がある
点」に着目することとなり、Ｍｎ，Ｓｉ含有量調整によ
って化成処理性の改善を図ることも考えた。しかし、実
際に製造される高張力冷延鋼板では、所定の性質を保持
させるため種別毎に母材のＭｎ及びＳｉ含有量は特定値
に規定されており、化成処理性改善のためにのみ母材成
分値を変更できるものでないことは言うまでもなかった
。

【０００６】このため、“Ｍｎ，Ｓｉを含む冷延鋼板の
化成処理性”に関する基礎的な研究を更に続けた本発明
者等は、新たに、「通常の“焼鈍された冷延鋼板”では
ＭｎやＳｉが選択酸化して濃縮した表層の存在が認めら
れるが、　その化成処理性は母材の成分組成と言うより
も前記表層中のＭｎ酸化物とＳｉ酸化物の濃度比に依存
して決まる」ことを見付け出すに至った。

【０００７】そこで、表層のＭｎ酸化物とＳｉ酸化物の
濃度比を幅広く変化させるべく、Ｍｎ，Ｓｉ量の異なっ
た冷延鋼板に雰囲気や温度等の条件を種々変化させた焼
鈍を施し、得られた鋼板表層の状態と化成処理性との関
連について更に検討を重ねた結果、次のような知見が得
られたのである。

【０００８】（ａ）　　Ｍｎ，Ｓｉを含む冷延鋼板の化
成処理性は、冷延鋼板表層に形成されたＭｎ，Ｓｉ酸化
物の濃縮層におけるこれら酸化物の濃度比に依存して決
まるものであるが、特に該表層のＳｉとＭｎの原子比〔
Ｓｉ／Ｍｎ〕が１以下であれば化成処理性は良好となり
、１を超えると劣化する。

【０００９】（ｂ）　　また、前記表層におけるＳｉと
Ｍｎの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕は、経験的に次の式から算
出できる。 　　即ち、この　（１）式は「冷延鋼板表層におけるＳ
ｉとＭｎの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕は母材におけるＳｉと
Ｍｎの成分比（Ｓｉ／Ｍｎ），焼鈍雰囲気中の水素と水
分の比，焼鈍温度の関係で求めることができる」ことを
意味している訳である。

【００１０】（ｃ）　　前記の各知見事項からすれば、
良好な化成処理性が確保されるためには上記　（１）式
の両辺が「１以下」でなければならないから、「１以下
」に条件設定して　（１）式の右辺を誘導するとが導か
れる。そして、還元性雰囲気中にて、特定の温度で、か
つ上記　（２）式を満たす条件で“Ｍｎ，Ｓｉを含む冷
延鋼板”の焼鈍を実施すると、実際、冷延鋼板表層にお
けるＳｉとＭｎの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕が安定して１以
下となり、非常に良好な化成処理性が確保される。

【００１１】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、「合金成分としてＭｎ：０．１　〜３．
０　％，Ｓｉ：０．０１〜３．０　％を含む冷延鋼板を
、　表面にＭｎ，Ｓｉの酸化物を含有する層が形成され
、　かつ該表層中に酸化物として存在するＳｉとＭｎと
の原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕が１以下に調整されて成る構成
とすることにより、　良好な化成処理性を確保した点」
に大きな特徴を有し、更には「合金成分としてＭｎ：０
．１　〜３．０　％，Ｓｉ：０．０１〜３．０　％を含
む冷延鋼板を、　５５０〜９００℃の焼鈍温度（Ｔ℃）
にて、　雰囲気の水素と水分の分圧比（Ｐ）が式 を満たす還元性雰囲気中で焼鈍することにより、　良好
な化成処理性を示すＭｎ，Ｓｉ含有冷延鋼板を安定して
製造し得るようにした点」をも特徴としている。

【００１２】なお、本発明において冷延鋼板のＭｎ含有
量，Ｓｉ含有量を前記の如き範囲に限定したのは、該Ｍ
ｎ，Ｓｉ量範囲の冷延鋼板が化成処理性の点で特に問題
となっている上、その需要も非常に多いことによる。

【００１３】続いて、本発明をその作用と共により詳細
に説明する。

【作用】上述したように、“Ｍｎ，Ｓｉをそれぞれ　０
．１〜３．０　％，０．０１〜３．０　％含有する冷延
鋼板”において化成処理性を良好とするためには、表層
に酸化物として存在するＳｉとＭｎの原子比を１以下に
すれば良く、そのためには焼鈍雰囲気が前記　（１）式
を満足するようにコントロ−ルすることが肝要である。

【００１４】Ｍｎ，Ｓｉ含有冷延鋼板の化成処理性が表
層の酸化物組成比によって決まる理由は次のように推定
できる。つまり、鋼板面での化成処理反応としては「Ｆ
ｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−　」なるアノ−ド反応と「２Ｈ＋
　＋２ｅ−　→Ｈ２　↑」なるカソ−ド反応が基本とな
っており、カソ−ド部での水素イオン濃度の低下が化成
結晶の析出をもたらすと言われている。ただ、本発明が
対象母材とする“Ｍｎ，Ｓｉを比較的多く含有した冷延
鋼板”の場合には、焼鈍後の表層はＭｎ，Ｓｉの酸化物
が主となっていてＦｅが少量なため、化成処理反応は次
に示す状況となる。

【００１５】即ち、冷延鋼板表層のＭｎ酸化物は化成処
理液中へ容易に溶解し、この反応は次の　（３）式で示
すように、水素イオン濃度を低下させて化成処理析出反
応を促進する。 　　　　　　ＭｎＯ＋２Ｈ＋　→　　Ｍｎ２＋＋Ｈ２　
Ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（３
）しかしながら、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２　）は化成処理
液程度のＰＨでは溶解しない。そのため、冷延鋼板表層
においてＳｉ酸化物がＭｎ酸化物より多いと化成結晶の
析出が起こり難いが、Ｍｎ酸化物がＳｉ酸化物より多い
場合には化成結晶の析出が容易になり、良好な化成処理
性を示すと考えられる。

【００１６】ところで、化成処理性が良好な冷延鋼板を
安定に製造するには、水素と水分の分圧比（Ｐ＝ＰＨ２
／ＰＨ２Ｏ　）　が前記　（１）式から導かれる　（２
）式の条件を満たす還元性雰囲気中にて５５０〜９００
℃で焼鈍する必要があることは前述した通りである。こ
こで、冷延鋼板表層中に酸化物として存在するＳｉとＭ
ｎとの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕が前記　（１）式で表され
る要因は、母材中のＭｎ，Ｓｉが共に還元雰囲気中焼鈍
により選択酸化されるのが５５０℃（８３３Ｋ）以上で
あることに加え、雰囲気における〔Ｈ２　／Ｈ２　Ｏ〕
の比が２５前後でＭｎ，Ｓｉの選択酸化速度が変わるた
めであると考えられる。なお、　（１）式中の定数「　
１．２　」　は実験値と理論値を合わせるための補正項
であり、酸化速度のパラメ−タも入っていると推測され
るものである。そして、還元焼鈍雰囲気における〔Ｈ２
　／Ｈ２　Ｏ〕の比が大きく、また焼鈍温度が高いほど
冷延鋼板表層でＳｉがＭｎより多くなる理由は、酸化ポ
テンシャルが小さいほどＭｎより酸化されやすいＳｉの
酸化が顕著になるためと考えられる。

【００１７】また、焼鈍温度を５５０〜９００℃と限定
した理由は、焼鈍温度が５５０℃未満であると上述した
ように母材中Ｍｎ，Ｓｉの選択酸化が起きないため、冷
延鋼板表層中に酸化物として存在するＳｉとＭｎの原子
比の調整を行うことができず、一方、焼鈍温度が９００
℃を超えると相変態（α→γ）を起こし、通常の冷延鋼
板の焼鈍では適用されないからである。

【００１８】なお、ＳｉとＭｎの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕
を１以下に調整する必要のある冷延鋼板表層厚さは数十
Å程度で良い。なぜなら、化成処理の反応層厚さは数百
Åに及ぶものの、反応初期段階に起きる“化成処理性を
決定する結晶核生成反応”は全体反応が数十Å程度の深
さに達するまでの間に生じてしまうからである。

【００１９】続いて、本発明を実施例によって更に具体
的に説明する。

【実施例】実施例　　１ まず、真空溶製に続く熱間圧延及び冷間圧延によって表
１に示される成分組成の冷延鋼板（板厚：１ｍｍ）とし
た。

【００２０】

【００２１】下記に示す冷延鋼板を種々の条件で焼鈍し
、その表層のＳｉ／Ｍｎ原子比及び化成処理性を調査し
た。次に、前記各鋼板を表２に示す焼鈍条件で焼鈍して
（焼鈍時間は何れも３０分とした）製品冷延鋼板を得た
後、それらの表層組成をＸＰＳ（Ｘ線励起光電子分光法
）で分析し表層中に酸化物として存在するＳｉとＭｎと
の原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕を測定すると共に、化成処理性
の調査を実施した。化成処理性は、リン酸亜鉛処理液（
日本ペイント製の商品名ＳＤ２５００）に２分間浸漬し
て調査した。これらの結果を表２に併せて示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】なお、表２中の「表層〔Ｓｉ／Ｍｎ〕経験
式値」は前記（１）式を用いて算出した値であり、「化
成処理性」の評価結果については ○：リン酸亜鉛の結晶が微細でかつ緻密なもの，×：リ
ン酸亜鉛の結晶が粗大であるか、結晶の未析出部が存在
したもの，で表示した。

【００２４】表２に示される結果からも明らかなように
、本発明の規定を満足する冷延鋼板は良好な化成処理性
を示すのに対して、表層〔Ｓｉ／Ｍｎ〕比の実測値が１
を超えるものでは化成処理性の劣化することが確認でき
る。また、前記　（１）式を用いて算出した「表層〔Ｓ
ｉ／Ｍｎ〕経験式」の値が実測値と非常に良く一致して
いることも分かる。

【００２５】実施例　　２ 　　表１に示した成分組成の冷延鋼板供試材Ｂ，Ｃ，Ｄ
，Ｅを準備し、これらを表３に示す種々条件で焼鈍して
表層のＳｉ／Ｍｎ原子比及び化成処理性を調査した。な
お、焼鈍雰囲気は水素を１０％含むＮ２　雰囲気であっ
た。これらの調査結果を表３に併せて示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】表２に示される結果からも、本発明の規定
を満足する冷延鋼板は良好な化成処理性を示すことが明
らかである。

【００２８】ところで、図１は、経験式たる前記　（１
）式を“焼鈍温度”，　”焼鈍雰囲気（露点：Ｈ２　割
合は１０％一定）”及び“表層〔Ｓｉ／Ｍｎ　〕／母材
（Ｓｉ／Ｍｎ）　比率（＝Ｒ）”との関係で表したグラ
フである。そして、図１中の破線で示したレベルは供試
材Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで表層〔Ｓｉ／Ｍｎ〕が１となる条件
を示している。従って、この線以下の領域に条件を決め
ると化成処理性の良好な鋼板が得られることとなる。

【００２９】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれば
、Ｍｎ及びＳｉをそれぞれ　０．１〜３．０　％，０．
０１〜３．０　％含有する鋼板であって、しかも良好な
化成処理性を示す冷延鋼板を安定して提供することが可
能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】良好な化成処理性が確保できる冷延鋼板の焼鈍
条件を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　合金成分としてＭｎ：０．１　〜３．
   ０　％，Ｓｉ：０．０１〜３．０　％（何れも重量％）
   を含有すると共に、表面にＭｎ，Ｓｉの酸化物を含有す
   る層が形成された冷延鋼板であって、前記表層中に酸化
   物として存在するＳｉとＭｎとの原子比〔Ｓｉ／Ｍｎ〕
   が１以下に調整されて成ることを特徴とする冷延鋼板。
2. 【請求項２】　　合金成分としてＭｎ：０．１　〜３．
   ０　％，Ｓｉ：０．０１〜３．０　％（何れも重量％）
   を含有する冷延鋼板を、５５０〜９００℃の焼鈍温度（
   Ｔ℃）にて、雰囲気の水素と水分の分圧比（Ｐ＝ＰＨ２
   ／ＰＨ２Ｏ　）　が下記式を満たす還元性雰囲気中で焼
   鈍することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。