JPH09310163A

JPH09310163A - プレス加工性及びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板

Info

Publication number: JPH09310163A
Application number: JP14791096A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Suzuki; 善継鈴木; Kazuaki Kyono; 一章京野; Nobuo Totsuka; 信夫戸塚
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-12-02
Anticipated expiration: 2016-05-20
Also published as: JP3130470B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｓｉを０．１〜３．０ｗｔ％又はＭｎを０．５
〜２．０ｗｔ％をそれぞれ含有する鋼板を母材として、
溶融メッキ時に不メッキを生じさせない、プレス加工性
およびメッキ密着性に優れた高強度溶融亜鉛メッキ鋼板
又は合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなどの固溶強化元素が複合
添加されている高強度鋼板のメッキ層直下の表層の結晶
粒界又は結晶粒内、又はその両者に酸化物を有する鋼板
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレス加工性及びメ
ッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板に関し、
自動車車体用などに用いられ、かつ必要に応じて合金化
処理を施した高強度溶融亜鉛メッキ鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガス規制の観点から自動車車
体の軽量化が必要となっている。車体の軽量化の有効な
手段の一つとして板厚を薄くするという方法があるが、
安全性確保のため板厚を薄くする分、板の強度を向上さ
せる必要がある。そのため、鋼中にＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｐなどの固溶強化元素を複合化したり、もしくは主とし
てＣ、Ｍｎを添加するなどして鋼板の高強度化が図られ
ている。

【０００３】前者の鋼板はＳｉを０．１ｗｔ％以上、Ｍ
ｎを０．５ｗｔ％以上添加するなど、主としてＳｉ、Ｍ
ｎの複合添加によって鋼板の高強度化を図るタイプの高
強度鋼板であり、また後者はＳｉをほとんど添加せず代
わりにＭｎを０．５ｗｔ％以上添加し、かつＣを０．０
３％以上添加してやることにより高強度化を図るタイプ
の高強度鋼板であり、両者とも自動車車体の軽量化を目
的とした鋼板である。そのため、これらの鋼板にメッキ
を施すことにより機械的特性並びに防錆性の優れる表明
処理鋼板が得られることになる。高強度鋼板は冷間圧延
後に優れた材質を確保するため通常８００℃以上の高温
で焼鈍する必要がある。

【０００４】また耐食性を付与するためにはその後メッ
キや化成処理などを施す。通常、還元焼鈍はＮ₂-Ｈ ₂雰
囲気で行う。この雰囲気はＦｅにとっては還元性の雰囲
気であっても、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐなどにとっては酸
化性の雰囲気である。そのため、これらの元素は選択的
に酸化されて酸化物となり鋼板表面に濃化する。この鋼
板に溶融亜鉛メッキを施す場合、これらの酸化物が溶融
亜鉛との濡れ性を低下させ、結果として鋼板表面でいわ
ゆる不メッキをしばしば引き起こす。また鋼板の脱脂、
酸洗によってもこれらの酸化物は完全には除去できない
ため、一度、連続焼鈍炉（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＡｎ
ｎｅａｌｉｎｇＬｉｎｅ：ＣＡＬ）を通した後に改め
て溶融亜鉛メッキを施してもこれら不メッキの発生を完
全には抑えることはできない。その結果として、先に述
べた高強度鋼板、すなわちＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐなどの
固溶強化元素を複合添加した高強度鋼板、及び、主とし
てＣ、Ｍｎを添加するなどして高強度化を図るタイプの
高強度鋼板の、何れのタイプの高強度鋼板に溶融亜鉛メ
ッキを施すことは困難であるため、結果として、プレス
加工性及びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ
鋼板を製造することは困難であった。

【０００５】これらを改善する従来の方法の一つとし
て、特公昭６１−９３８６号公報のように、溶融メッキ
に先立って鋼板の表面にＮｉの下地メッキを施す方法が
ある。しかしこの方法では、Ｓｉを０．１ｗｔ％以上
３．０ｗｔ％以下含有する鋼板、もしくはＣを０．０３
〜０．１０ｗｔ％、Ｓｉを０．００１〜０．１０ｗｔ
％、Ｍｎを０．５〜２．０ｗｔ％、Ｐを０．００１〜
０．１０ｗｔ％、Ｍｏを０．５０ｗｔ％以下、それぞれ
含有する鋼板を対象とする場合付着量が１０ｇ／ｍ²以
上のＮｉメッキを施すことが必要になるためコストの上
昇を招くほか、このような大量のＮｉメッキを施した場
合には、溶融亜鉛メッキの濡れ性は改善されるものの、
合金化過程でメッキ表面にＳｉ、Ｎｉに起因する欠陥が
多発するという問題が生じる。

【０００６】このＮｉメッキ以外にも、例えば特開昭５
７−７０２６８号公報のように、溶融メッキに先立って
鋼板の表面にＦｅの下地メッキを施す方法がある。この
方法でも、下地メッキによってＳｉ添加鋼の不メッキを
防止することは可能であるが、そのためには５ｇ／ｍ²
以上のＦｅのメッキをする必要があり、極めて不経済的
である。

【０００７】さらに、他の方法としては、特開昭５５−
１２２８６５号公報や特開平４−２５４５３１号公報の
ように、あらかじめ鋼板を酸化して鉄酸化膜を形成さ
せ、その後還元焼鈍することにより合金元素の酸化物皮
膜の形成を抑制してメッキする方法がある。この方法
は、還元焼鈍でメッキ前に残存する鉄酸化膜厚量を一定
値以下に制御する方法であるため、還元焼鈍で還元され
すぎてしまい、合金元素が表面濃化してメッキ性が不良
となる問題、すなわち酸化膜と還元量とのバランスが崩
れるという問題がある。それに、この還元されすぎを防
ぐには膨大な鉄酸化物量が必要になるため、ロールなど
によって鉄酸化物が剥離してしまい、その後の還元焼鈍
時に合金元素の選択酸化が起こってメッキ性が阻害され
たり、剥離した鉄酸化物皮膜が炉内に散乱して操業に悪
影響を及ぼすという問題がある。このようなことから、
自動車用高強度材料として魅力のある高強度鋼板も、こ
れを溶融メッキするための実際的な手段を欠いているの
が実情である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような実
状に基づいてなされたもので、Ｓｉを０．１ｗｔ％以上
３．０ｗｔ％以下含有する鋼板、もしくはＣを０．０３
〜０．１０ｗｔ％、Ｓｉを０．００１〜０．１０ｗｔ％
未満、Ｍｎを０．５〜２．０ｗｔ％、Ｐを０．００１〜
０．１０ｗｔ％、Ｍｏを０．５０ｗｔ％以下、それぞれ
含有する鋼板を母材として、溶融メッキ時の不メッキを
生じさせることなくメッキすることができ、かつ、プレ
ス加工性およびメッキ密着性に優れた高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板又は合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を提供すること
が本発明の課題である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】Ｓｉ，Ｍｎ等の固溶強化
元素が複合添加されている高強度鋼をメッキする場合、
これらが表面濃化し皮膜を形成して溶融亜鉛との濡れ性
を阻害するため不メッキが発生する。そこで、高強度鋼
板にメッキを施す場合、この表面濃化を抑制することが
必要となる。表面濃化量とメッキ性、合金化速度には相
関があり、表面濃化量の少ない方がめっき性がよくなる
し、合金化速度は速くなることが確認されている。

【００１０】表面濃化を抑制するための鋼板の表面構造
の詳細な検討を行ったところ、Ｓｉを０．１ｗｔ％以
上、３．０％以下含有する高強度鋼板もしくはＣを０．
０３〜０．１０ｗｔ％、Ｓｉを０．００１〜０．１０ｗ
ｔ％未満、Ｍｎを０．５〜２．０ｗｔ％、Ｐを０．０１
〜０．１０ｗｔ％、Ｍｏを０．５０ｗｔ％以下をそれぞ
れ含有する高強度鋼板の表層の結晶粒界、あるいは結晶
粒内、あるいは結晶粒界および結晶粒内に予めＳｉＯ
₂ 、ＭｎＯ、ＦｅＳｉＯ₃ 、Ｆｅ₂ ＳｉＯ₄ 、ＭｎＳｉ
Ｏ₃ 、Ｍｎ₂ ＳｉＯ₄ 、Ｐ₂ Ｏ₅ などの酸化物を生成さ
せておくと、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｒなどの強化元素
が複合添加されている高強度鋼板の溶融メッキ性を飛躍
的に向上させることが可能となることを我々は見出し
た。

【００１１】本発明はこれらの知見に基いて完成された
もので、その技術手段はＣ、Ｓｉ、Ｍｎなどの固溶強化
元素が複合添加されている高強度鋼板のメッキ層直下の
高強度鋼板の表層の結晶粒界、あるいは結晶粒内、ある
いは結晶粒界および結晶粒内に酸化物を有することを特
徴とするプレス加工性及びメッキ密着性に優れる高強度
溶融亜鉛メッキ鋼板、及びこのような高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板がさらに合金化されているプレス加工性及びメ
ッキ密着性に優れる合金化高強度溶融亜鉛メッキ鋼板に
ある。

【００１２】すなわち、本発明の第１発明は、Ｓｉを
０．１ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下含有する高強度鋼
板の表層の結晶粒界及び／又は結晶粒内に酸化物を有す
ることを特徴とするプレス加工性及びメッキ密着性に優
れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板である。この場合、酸化
物は、Ｓｉの酸化物、Ｆｅ酸化物、その両者又はＳｉと
Ｆｅの複合酸化物である。

【００１３】本発明の第２の発明は、Ｃ：０．０３〜０．１０ｗｔ％Ｓｉ：０．００１〜０．１０ｗｔ％未満Ｍｎ：０．５〜２．０ｗｔ％Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ％Ｍｏ：０．５０ｗｔ％以下を含有する高強度鋼板の表層の結晶粒界及び／又は結晶
粒内に酸化物を有することを特徴とするプレス加工性及
びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板であ
る。この場合、酸化物は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｆｅのうち
少なくとも１種を含む酸化物もしくはＳｉ、Ｍｎ、Ｐ、
Ｆｅの複数を含む複合酸化物である。上記第１、第２の
発明において、上記酸化物がＳｉＯ₂ 、ＭｎＯ、ＦｅＳ
ｉＯ₃ 、Ｆｅ₂ ＳｉＯ₄ 、ＭｎＳｉＯ₃ 、Ｍｎ₂ ＳｉＯ
₄ 及びＰ₂ Ｏ₅ からなる群から選ばれた１種以上であ
り、前記酸化物の分布範囲が表層から０．１〜１００μ
ｍであると好適であり、前記鋼板がさらに加熱合金化処
理されていると、一層すぐれたプレス加工性及びメッキ
密着性に優れる高強度合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を得る
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。鋼中にＳｉを０．１ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以
下含有する高強度鋼板もしくはＣを０．０３〜０．１０
ｗｔ％、Ｓｉを０．００１〜０．１０ｗｔ％未満、Ｍｎ
を０．５〜２．０ｗｔ％、Ｐを０．０１〜０．１０ｗｔ
％、Ｍｏを０．５０ｗｔ％以下をそれぞれ含有する高強
度鋼板を通常のプロセスで溶融メッキすると、メッキ前
の焼鈍過程で鋼中のＳｉやＭｎが鋼板表面の加熱によっ
て選択的に酸化され鋼板表層に拡散されるため、Ｓｉや
Ｍｎの酸化物が鋼板表面に形成する。このＳｉやＭｎの
酸化物は還元焼鈍でも還元されないので、鋼中のＳｉ含
有量の増加に伴い溶融亜鉛との濡れ性が急激に低下す
る。その結果、不メッキが発生し製造が不可能となる。
しかし、本発明では鋼板表層の酸化物の存在により表面
濃化が抑制され、ＳｉやＭｎの酸化物が鋼板表面に形成
しないため、Ｓｉを０．１ｗｔ％以上もしくはＭｎを
０．５％以上含有する鋼板でも問題なく製造が可能とな
る。そのため、特にＳｉを０．１ｗｔ％以上もしくはＭ
ｎを０．５ｗｔ％以上含有する鋼板で、本発明の効果が
もっともよく現れる。

【００１５】溶融メッキは溶融亜鉛メッキに限らず、溶
融アルミニウムメッキや溶融アルミニウム−亜鉛メッキ
である５％アルミニウム−亜鉛メッキやいわゆるガルバ
リウムメッキ等の溶融メッキでも構わない。これはＳｉ
やＭｎなどの酸化物の表面への濃化が抑制されるため、
亜鉛に限らずアルミニウムなどの他の溶融金属との濡れ
性が改善されるため、同様に不メッキが抑えられるため
である。従って、結局のところ高強度鋼板の表層に予め
酸化物を生成せしめておくことによって、ＳｉやＭｎな
どの酸化物の表面への濃化が抑制されるため、ＳｉやＭ
ｎの添加量の多い高強度鋼板でも金属種を問わず溶融メ
ッキ性が良好になるわけである。

【００１６】また、合金化についても同様で、表面濃化
量と相関があるのはメッキ性だけでなく、合金化速度と
も相関があり、表面濃化量の少ない方がメッキ性がよく
なるし、合金化速度は速くなることが確認されている。
加えて、巻取処理時には結晶粒界に酸化物が析出してい
たにも関わらず、溶融メッキ直前の焼鈍時に地鉄組織が
再結晶を起こしたため、この再結晶後の組織と酸化物の
分布とは対応しなくなる。すなわち、巻取時に生成した
酸化物が、再結晶後の組織の結晶粒界に存在しているわ
けではないので、これら酸化物がメッキ後の結晶粒界に
おける合金化反応を阻害するものではない。つまり内部
酸化物は合金化反応を抑制するものではない。従って、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐなどの強化元素が添加された高強
度冷延鋼板のメッキ性を飛躍的に向上させるためには、
結局のところＳｉ、Ｍｎなどの表面酸化を顕著に抑制す
ることが最も効果的かつ適切である。焼鈍時にそのよう
な効果を得るために、前述のような従来の問題点を解決
すべく鋭意検討した結果、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなどの固溶強
化元素が複合添加されている高強度鋼板のメッキ層直下
の高強度鋼板の表層の結晶粒界、あるいは結晶粒内、あ
るいは結晶粒界及び結晶粒内に酸化物を有することによ
り、プレス加工性及びメッキ密着性に優れる高強度溶融
亜鉛メッキ鋼板を得ることができ、さらにこのような高
強度溶融亜鉛メッキ鋼板が合金化されているプレス加工
性及びメッキ密着性に優れる合金化高強度溶融亜鉛メッ
キ鋼板が得られるということを見出し、高強度溶融亜鉛
メッキ鋼板のプレス加工性及びメッキ密着性を飛躍的に
向上させると言う課題を解決するに至った。

【００１７】第１の発明におけるＳｉ量もしくは第２の
発明におけるＭｎ量のそれぞれ下限を設定したのは、こ
れより少ない範囲では本発明を適用しなくても通常のラ
ジアントチューブ（ＲＴＨ）型や無酸化炉（ＮＯＦ）型
のＣＧＬで溶融亜鉛メッキが可能であるからである。ま
た、合金化反応についても特に合金化反応速度の低下は
見られず、従来と同様の合金化設備や合金化温度、合金
化時間、加熱時の昇温速度、冷却時の冷却速度などにて
合金化が可能であることから第１の発明におけるＳｉ量
は０．１ｗｔ％以上もしくは第２の発明におけるＭｎ量
は０．５ｗｔ％以上とする。

【００１８】またＳｉ，Ｍｎ上限を設定したのは、第１
の発明におけるＳｉ量が３．０ｗｔ％を越えるかもしく
は第２の発明におけるＭｎ量が２．０ｗｔ％を越える
と、表面に酸化膜を形成し、溶融亜鉛等との濡れ性を著
しく低下させるため、第１の発明のＳｉ量は３．０ｗｔ
％以下もしくは第２の発明のＭｎ量は２．０ｗｔ％以下
とする。また、合金化反応も顕著に低下することがあ
り、そのため第１の発明のＳｉ量は３．０ｗｔ％以下も
しくは第２の発明のＭｎ量は２．０ｗｔ％以下とする。
第２の発明におけるＳｉは、Ｓｉが０．１０ｗｔ％未満
の場合に、上述のようにＭｎを規定することにより、本
願の特性を有する高強度溶融亜鉛メッキ鋼板を得ること
ができる。この第２の発明においてＳｉの下限である
０．００１ｗｔ％は不可避含有量である。

【００１９】同様に、鋼中にＣｒを０．１ｗｔ％以上、
２．０ｗｔ％以下含有する高強度鋼板においても、鋼中
のＣｒが焼鈍過程において鋼板表面の加熱によって選択
的に酸化され、鋼板表面に拡散されるため、これらの酸
化物が濃化し、鋼板表面で皮膜を形成する。その結果、
溶融亜鉛との濡れ性を著しく阻害し、メッキ密着性を悪
くするため、鋼板に溶融亜鉛が付着しない、いわゆる不
メッキがしばしば起こる。しかし、本発明では高強度鋼
板の表層の結晶粒界、あるいは結晶粒内、あるいは結晶
粒界及び結晶粒内に酸化物を生成させると、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｐ、Ｃｒなどの表面濃化が抑制され、これらの酸化
物が鋼板表面に形成しないため、不メッキやはじき、付
着量むらが起こらない。そのため、鋼中にＣｒを０．０
１ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下含有する高強度鋼板が
好ましい。

【００２０】また、Ｐは深絞り性の劣化が少なく鋼を硬
化できることから０．０１ｗｔ％以上を含有することが
好ましく、Ｂは鋼の二次加工脆性に絶大な効果を有する
ことから、高強度鋼板には好ましい元素である。これら
は、焼鈍過程において鋼板表面の加熱によって選択的に
酸化され、鋼板表面に拡散されるが、溶融亜鉛との濡れ
性を著しく阻害することはない。また焼鈍後の脱脂酸洗
が十分でなく表層に残存したとしても不メッキやはじ
き、化成処理むらなどの原因にもなりにくい。しかし、
Ｐについては多量に含有すると合金化遅延を引き起こす
恐れがあることから０．１０ｗｔ％以下とする。Ｂにつ
いては特に含有量の限定は必要ない。

【００２１】また、上述のように溶融亜鉛めっきを可能
とするため巻取温度を高めた場合に強度が不足する可能
性があるが、Ｍｏ，Ｃｒなどの鋼板の機械的特性を向上
させる効果のある元素の添加により解決することができ
る。また、酸化物層の厚みを０．１μｍ以上、１００μ
ｍ以下に限定したのは、０．１μｍ未満であると、酸化
物の生成量そのものが少ないため、表面濃化を抑制する
ことができなくなるからであり、１００μｍを越える
と、酸化物は脆いため鋼板自身の機械的特性が劣化する
恐れがある。このような理由から、酸化物の厚みは０．
１μｍ以上、１００μｍ以下であることが必要であり、
このように限定した。

【００２２】上記のような困難を解決する鋼板として、
本発明ではメッキ層直下の鋼板地鉄表層の結晶粒界、あ
るいは結晶粒内、あるいは結晶粒界及び結晶粒内に酸化
物を有するものとした。この鋼板の表層の結晶粒界、あ
るいは結晶粒内、あるいは結晶粒界及び結晶粒内に存在
する酸化物は熱間圧延時に生成するものであり、特にコ
イル巻取り温度が高く、その後の冷却速度が遅い場合に
成長し形成していることを発見した。この熱間圧延時に
形成した粒界酸化物は図１に示すように黒皮直下に観察
される。また、熱延鋼板の表層のレプリカを取りＴＥＭ
（透過型電子顕微鏡）により観察した結果を図２に示
す。図２中の酸化物１（結晶粒内）及び酸化物２（結晶
粒界）をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線検出器）により
元素の成分分析を行った結果は次の通りである。

【００２３】酸化物の元素分析値（金属元素のみ：ｗｔ
％）酸化物１：Ｓｉ＝３０、Ｍｎ＝３３、Ｆｅ＝３７酸化物２：Ｓｉ＝６０、Ｍｎ＝４０このように結晶粒界だけでなく表層の結晶粒内にも析出
物が確認される。また、結晶粒界については、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｓｉなど、結晶粒内についてはＭｎ、Ｓｉなどが確
認できる。次にこの析出物の軽元素定性分析（ＥＥＬＳ
測定）を行った結果を図３、図４に示す。図３は結晶粒
内部、図４は結晶粒界部である。いずれも、レプリカ由
来の炭素（Ｃ）以外に酸素（Ｏ）の存在が確認される。
これら成分分析結果及びレプリカにより剥離可能である
こと、またこれらの元素の鋼中における存在形態を鑑み
ることにより、これらの元素は酸化物を形成しているも
のと考えられる。

【００２４】本発明で開示した鋼板表層直下に存在する
酸化物は、熱間圧延段階で形成した黒皮直下の酸化物
が、その後の酸洗、冷延、焼鈍などの工程を経ても残存
しているものである。図５にはメッキ後の鋼板表層断面
の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。メッキ層の
下面が鋼板表層であり、この表層に析出物（酸化物層）
が明瞭に見られる。この鋼板表層に分布している微細な
析出物が、熱延板巻き取り後に生成した内部酸化物であ
る。内部酸化物は熱延板を酸洗、冷間圧延、焼鈍した後
も鋼板表層中に残存するが、焼鈍時に鋼板組織は再結晶
するため、再結晶後には酸化物の分布と鋼板の結晶粒界
とは必ずしも対応しない。しかし、内部酸化物は依然と
して残存するため、このように溶融メッキ板の断面の電
子顕微鏡観察にてこれら酸化物の存在を観察することが
できる。

【００２５】図６には焼鈍後のグロー放電（ＧＤＳ）に
よる表層から１０μｍ程度の深さ方向元素分析結果を示
した。表層からの深さ０．５〜３μｍ程度に見えるＳ
ｉ、Ｍｎ，Ｐのピークが上記の酸化物に相当する。通常
ＣＧＬでの還元焼鈍では、Ｓｉ、Ｍｎなどは選択酸化さ
れて表面濃化するが、本発明のように鋼板表層直下に緻
密に酸化物が存在すると、これらの酸化物がＳｉ、Ｍｎ
等の金属元素のバルクから表面への移動に対する拡散障
壁となり、結果として最表面での表面濃化が抑制される
ものと考えられる。また、主に結晶粒界では粒内に比
べ、鋼板表層から浸透してくる酸素の分圧が相対的に高
く、生成酸化物がより高位の酸化物となり、たとえば合
金元素が主としてＳｉ−Ｍｎ系の鋼板ではＦｅＯ・Ｓｉ
Ｏ₂ や（ＦｅＯ）₂ ・ＳｉＯ₂ 等が生成している。これ
らは先述したＴＥＭ−ＥＤＸの結果に加え、Ｂｒ_2■Ｍ
ｅＯＨ法にて抽出したこれら酸化物を赤外スペクトルに
かけることにより確認することができる。

【００２６】図７は抽出酸化物のＩＲスペクトルの波数
に対する透過率％を示すものである。図７中◎★□印は
それぞれ（ＦｅＯ）₂ ・ＳｉＯ₂ 、ＦｅＯ・ＳｉＯ₂ 、
ＳｉＯ₂ を示している。ところがこれら酸化物は酸化性
でありＳｉやＭｎ等を酸化還元反応により酸化物として
トラップする効果を持ち合わせる。ＩＣＰ法により焼鈍
前後の鋼板の抽出酸化物中に存在するＳｉＯ₂ 、Ｍｎ
Ｏ、ＦｅＯ等の酸化物量の変化（重量％）を定量した結
果は表１の通りである。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、焼鈍前後におい
てＦｅ酸化物の減少及びＳｉやＭｎ酸化物の増大が確認
できた。従って、以上の２要素、すなわち、粒内に緻密
に存在する酸化物による拡散抑制及び主として粒界に存
在する高位の酸化物によるＳｉやＭｎ等の酸化トラップ
による効果によって、鋼板表面にはメッキ密着性を悪く
するＳｉ、Ｍｎなどの酸化物皮膜が存在せず、これらの
性能は良好となる。これにより、Ｓｉ、Ｍｎ等の合金元
素が複合添加されている高強度鋼板の溶融メッキ性を飛
躍的に向上させ、効果的にＳｉ、Ｍｎ等の合金元素が複
合添加されている高強度鋼板をメッキすることが可能と
なる。

【００２９】本発明の酸化物の存在する鋼板と従来の酸
化物のない鋼板との光学顕微鏡による断面観察結果の模
写図を図８、図９に示す。図８のメッキ層直下に観察さ
れる黒い筋状のものが酸化物（内部酸化層）である。図
９は内部酸化層がない。このメッキ層直下の鋼板内部に
存在する酸化物の断面観察は、１％ナイタール液により
数秒〜数十秒のエッチング、もしくは先に述べたように
断面の電子顕微鏡による観察により存在が確認可能であ
る。プレス加工時において、主に圧縮応力を受けること
によりメッキが剥離することが知られている。本発明に
おける溶融亜鉛メッキ鋼板のメッキ層直下の酸化物の存
在する鋼板は、従来の酸化物の存在しない鋼板に比べ、
鋼板表層が表面濃化の抑制により極めて清浄に保たれて
おり、結果として溶融亜鉛と鉄との反応の活性点が多い
ため、合金化時の合金層が図のように極めて緻密なもの
になる。そのため、プレス加工時に与えられる応力を充
分に吸収することができるため、結果としてプレス加工
時におけるメッキ密着性が良好になる。

【００３０】本発明が開示した技術によるプレス加工時
におけるメッキ密着性の向上は、断面を光学顕微鏡で観
察し、メッキ層直下の酸化物が少量でも観察されれば効
果が確認できた。本発明ではメッキ層について特に限定
するものではないが、耐食性などの観点から自動車用鋼
板としては、溶融亜鉛メッキ鋼板を合金化した後の通常
Ｚｎ−Ｆｅ合金の付着量は２５〜９０ｇ／ｍ² 、メッキ
層中のＦｅ含有率としては８〜１３ｗｔ％が適当であ
る。また、同様に溶融亜鉛メッキ浴条件についても特に
限定するものではないが、メッキ浴中のアルミ濃度は
０．１３〜０．１５ｗｔ％程度、Ｆｅ濃度０．０１ｗｔ
％〜飽和が適当であると思われ、また、さらに浴中にＰ
ｂ、Ｍｇ、Ｍｎ等を含有してもよい。

【００３１】必要に応じて、その後直ちに加熱合金化処
理され、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が製造される。合金
化に際しての加熱処理は、４６０℃未満の場合長時間の
加熱が必要であり生産性が低下するため４６０℃以上、
プレス成型時の密着性より６００℃以下が適当である。

【００３２】次に、本発明のメッキ鋼板の母板の製造方
法について説明する。鋼板表層の結晶粒界及び／又は結
晶粒内の酸化物は例えば熱間圧延時にコイル巻き取り温
度６５０℃で巻取り、その後の冷却を５０℃／ｈｒで行
うことにより生成する。この結果粒界、あるいは粒内、
あるいは結晶粒界及び粒内、の酸化物は、黒皮（酸化
鉄）が高温にて酸素を解離したものが鋼板内部に浸透し
た結果生成したものであり、黒皮（酸化鉄）の高温での
解離酸素分圧における地鉄表層部の内部酸化により生成
するものである。内部酸化の速度は時間と温度との関数
であるので、温度が高いほど、または時間が長いほど酸
化反応は進行し、結晶粒界、あるいは粒内、あるいは結
晶粒界及び粒内、の酸化物の量は増加する。

【００３３】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。表
２に示す組成の高強度鋼板を熱間圧延後、酸洗し冷間圧
延した。その後、各種表面処理方法にて表２に挙げたよ
うな表面処理鋼板を製造した。その条件は、１２００か
ら１２５０℃でスラブ加熱を実施し熱延を行った後、８
６０〜９１０℃にて仕上げ圧延し巻き取り温度は４５０
〜７７０℃で巻き取りを行った。ついで、酸洗で黒皮を
除去し、その後冷延、還元焼鈍、各種表面処理を施し
た。還元焼鈍は鋼種Ｎｏ．１を８８０℃、鋼種Ｎｏ．２
を８５０℃、鋼種Ｎｏ．３を８６０℃、鋼種Ｎｏ．４を
８６０℃、鋼種Ｎｏ．５を８４０℃、鋼種Ｎｏ．６を８
６０℃、鋼種Ｎｏ．７を８７０℃、鋼種Ｎｏ．８を８７
０℃、鋼種Ｎｏ．９を８３０℃で行った。

【００３４】溶融メッキ方法について説明する。溶融亜
鉛メッキ浴はアルミ濃度を０．１５ｗｔ％添加した浴
で、メッキ温度は４９０℃とした。メッキの外観性につ
いては、目視で観察した上で良好か否か、不メッキ発生
があるか否か等を判断した。合金化処理温度については
４６０℃から５６０℃で行った。合金化状態については
合金化後、目視で合金化ムラ、合金化遅延などが起こっ
ていないかどうか確認したうえで評価した。鋼板表層直
下の酸化物の有無観察は、断面研摩後１％ナイタール液
によりエッチングして行った。プレス加工性評価試験
は、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を９０度曲げ伸ばしを行
い、圧着側をテープ剥離して亜鉛の剥離量を蛍光Ｘ線に
て測定した。

【００３５】上記のようにして製造した各種表面処理の
結果を表３に示す。表３中で「厚み」とは鋼板表層から
の酸化物層の分布範囲の厚みを表す。適切な厚みの表層
酸化物が結晶粒界、結晶内又はその両者に存在する場
合、メッキ状態は良好であった。表層酸化物が非常に薄
い場合もおおむね良好であったが酸化物層がない場合、
不メッキが発生した。また、同様にして製造した溶融亜
鉛メッキ鋼板を４６０℃〜５６０℃で加熱合金化処理し
て合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造した。その結果を表
４に示す。プレス加工性は次のランク付けで示した。

【００３６】蛍光Ｘ線によるカウント数……プレス加工
性評価（ランク）０〜５００ …… ランク１（良）５００〜１０００ …… ２１０００〜２０００ …… ３２０００〜３０００ …… ４３０００以上 …… ランク５（劣）比較例１〜９では不メッキが発生し、プレス加工性、密
着性も不良であった。しかし、実施例１〜１１では、表
面外観、プレス加工性、密着性とも良好であった。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、鋼板表層の結晶粒界
あるいは結晶粒内、あるいは結果粒界及び結晶粒内に酸
化物を有することにより、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒなどを含有
していても、普通鋼と同様に効率的に、かつプレス加工
性及びメッキ密着性に優れた高強度溶融亜鉛メッキ鋼板
又は合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造に対して極めて効
果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の熱延板の断面のＳＥＭ写真である。

【図２】実施例の熱延板の断面のＴＥＭ写真（レプリカ
法による）である。

【図３】析出物の軽元素定性分析結果（ＥＥＬＳ法によ
る）を示すグラフである。

【図４】析出物の軽元素定性分析結果（ＥＥＬＳ法によ
る）を示すグラフである。

【図５】実施例の溶融亜鉛メッキ鋼板の断面のＳＥＭ写
真である。

【図６】ＧＤＳによる深さ方向分析を示すチャートであ
る。

【図７】抽出酸化物のＩＲスペクトルを示すグラフであ
る。

【図８】実施例の溶融亜鉛メッキ板の光学顕微鏡による
断面観察結果の模式図である。

【図９】比較例の溶融亜鉛メッキ板の光学顕微鏡による
断面観察結果の模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉを０．１ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％
以下含有する高強度鋼板の表層の結晶粒界及び／又は結
晶粒内に酸化物を有することを特徴とするプレス加工性
及びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項２】Ｃ：０．０３〜０．１０ｗｔ％Ｓｉ：０．００１〜０．１０ｗｔ％未満Ｍｎ：０．５〜２．０ｗｔ％Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ％Ｍｏ：０．５０ｗｔ％以下を含有する高強度鋼板の表層の結晶粒界及び／又は結晶
粒内に酸化物を有することを特徴とするプレス加工性及
びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項３】上記酸化物がＳｉＯ₂ 、ＭｎＯ、ＦｅＳ
ｉＯ₃ 、Ｆｅ₂ ＳｉＯ₄ 、ＭｎＳｉＯ₃ 、Ｍｎ₂ ＳｉＯ
₄ 及びＰ₂ Ｏ₅ からなる群から選ばれた１種以上である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の高強度溶融亜鉛
メッキ鋼板。
【請求項４】前記酸化物の分布範囲が表層から０．１
〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１〜３の
いずれかに記載のプレス加工性及びメッキ密着性に優れ
る高強度溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項５】前記鋼板がさらに加熱合金化処理されて
いることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプ
レス加工性及びメッキ密着性に優れる高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板。