JPS6235465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、冷間圧延鋼板（鋼帯を含み、以下
冷延鋼板という）の表面性状改質方法に関する。 冷延鋼板は、自動車や家庭電機製品など広い用
途に用いられる、最も一般的な鋼材の一つである
が、近年自動車用鋼板の分野では車体の軽量化あ
るいは安全性の向上を目的として、高張力を有す
る冷延鋼板の開発が推進され、高強度と高加工性
を兼備する材料を得るための成分設計、製造プロ
セスの検討に多くの勢力が注がれている。また軟
鋼板においても、鋼中の窒素や炭素をAl、Nbな
どの添加元素にて固定することにより、加工性の
一層の向上がはかられている。 しかしこのような冷延鋼板の機械的性質改良を
目的として使用される添加元素の中には、焼鈍時
に鋼板表面に濃化して酸化皮膜を形成し、冷延鋼
板の重要な特性の一つである表面性状、すなわち
りん酸塩化成処理性や塗装性その他外観（テンパ
ーカラー）などを損うものが少なくない。 このような作用は、酸素との親和力の大きい
Al、Si、Mnなど、鋼の機械的性質改良に関して
重要な元素でとくに顕著であるため、機械的性質
改良のための成分設計においてこの表面性状劣化
の問題は、非常に重大なものと言える。 発明者らは、この表面性状劣化の問題を解決す
るため鋭意検討を重ねた結果、冷間圧延終了後、
再結晶焼鈍に先立つて高濃度の酸素を含有する鉄
めつきをあらかじめ鋼板表面に施しておくことに
より、鋼中元素の焼鈍時における表面への拡散濃
化を有効に防止する効果が得られることを知見
し、この発明の完成に至つたものである。 すなわちこの発明は、熱間圧延、脱スケールお
よび冷間圧延を施した鋼板に、再結晶焼鈍の前工
程で、5000ppm以上の酸素を含有する鉄めつき
を厚さ0.01μｍ以上、2.0μｍ以下の範囲で施す
ことをもつて冷延鋼板の表面性状改質を有利に達
成したものである。 鋼材に鉄めつきを施したのちに加熱処理を加え
ることにより表面性状の改質を行つた方法として
公知のものに、特公昭54−29976号公報の開示を
見ることができるが、この場合鉄めつきを行なつ
たのちに加熱処理を加えることにより、母材の性
状と無関係に鋼材の表面処理性を一定とすること
を目的とするにすぎず、これに従つて通常の条件
で鉄めつきを施し、もつて再結晶焼鈍時のSi、
Mnなどの表面濃化を化成処理性や表面外観に害
のない程度まで減少させるには、鋼中のSiやMn
の添加量が多い場合において、鉄めつき厚さを２
μｍ程度またはそれ以上とする必要があつたの
で、コストおよび実施工程を考慮すると工業的に
実施することは極めて困難であつた。 そこで鉄めつきの条件を種々変化させて表面濃
化抑制効果に及ぼす影響について検討したとこ
ろ、鉄めつき中に5000ppm以上の酸素を含有さ
せるような条件で鉄めつきを行なうことにより、
Mn、Siなどの鋼中元素の表面濃化が著しく抑制
されることが判明した。 すなわちこのような条件で鉄めつきを行なつた
場合、鋼中に相当量のMn、Siなどが添加されて
いても0.1〜0.5μｍ程度に薄い鉄めつき厚さで焼
鈍時の表面濃化を、十分なレベルまで減少させる
ことが可能となる。 高濃度の酸素を含有する鉄めつきにより再結晶
焼鈍時におけるMn、Siなどの鋼中元素の表面濃
化が強く抑制されるのは、鉄めつき中でこれらの
元素が酸素によりトラツプされることによる。す
なわち、表面への濃化が問題とされるMn、Siな
どの元素は、酸素との親和力が強くこのため焼鈍
時において鋼板表面で選択的に酸化されることに
より表面に濃化するわけであるが、高濃度の酸素
を含む鉄めつきが焼鈍の前工程で施された場合、
焼鈍過程においてこの鉄めつき中の酸素がMn、
Siなどと結びついて鉄めつき層中に微細なMnや
Siの酸化物を形成することにより、これらの元素
が表面まで拡散してくるのを有効に防ぐためであ
る。 このような作用を持たせるためには、鉄めつき
中の酸素濃度は高いほど良く、少くとも
5000ppmの含有量が必要である。すなわち鉄め
つき中の酸素含有量が、5000ppm未満では、鋼
中元素の表面拡散防止効果において通常の鉄めつ
きに比し格別な差が認められない。拡散防止効果
が大きく、従つて必要な鉄めつき厚さを小さくで
きる効果を持たせるには5000ppm以上の酸素含
有量が必要であり、この発明の方法における鉄め
つき中の酸素含有量の下限とする。 鉄めつき中にこのような高濃度の酸素を含有さ
せるための条件は、鉄めつき液組成、めつき液温
度などにより異なるが、概して下記のことが言え
る。 一般に鉄めつきは硫酸塩、塩化物、ほうそ弗化
物などを用いた酸性のめつき液中での陰極電解に
より実施されるが、このめつき液中でのFe⁺⁺イ
オンは、比較的不安定であり、めつき液のPHが上
昇すると水酸化物として沈澱析出する傾向にあ
る。また鉄めつきにおいては、陰極電流効率は
100％ではなく、陰極では金属Feの電析反応とと
もに、H⁺イオンの放電も起り、これに伴つて陰
極面（すなわち被めつき面）近傍でのPH上昇が起
る。 通常の鉄めつきでは、この陰極近傍でのPH上昇
により水酸化鉄の沈澱析出が起るのを防ぐため、
電流密度の比較的低い範囲が採用されるが、この
発明では、上述の陰極近傍での水酸化鉄の発生を
積極的に利用して、この水酸化鉄の微細析出物を
めつき層中に取り込むことにより、高酸素濃度の
鉄めつきを得るものである。 このためには、めつきの外観を損ねない範囲で
電流密度をできるだけ高くして鉄めつきを実施す
ればよい。 表面性状の改質に必要な鉄めつき厚さは、鋼中
の添加元素の種類および量、再結晶焼鈍条件、鉄
めつき中の酸素含有量などにより異なるが、鉄め
つき厚さ0.01μｍ未満では表面性状改質効果は全
く認められないので、これを鉄めつき厚さの下限
とする。 鋼中添加元素量および焼鈍の温度、時間の増大
に伴ない、必要な鉄めつき厚さは増し、また鉄め
つき中の酸素含有量が低いほど厚い鉄めつきを必
要とするが、高張力鋼で、通常使用される数パー
セント以下の合金元素量および850℃程度以下の
焼鈍条件では0.1〜0.5μｍ程度の鉄めつき厚さで
実用上問題のない表面性状が得られる。 鋼中元素量や焼鈍条件がさらに厳しい場合や、
表面性状に対する要求の厳しい場合には、鉄めつ
き厚さをさらに増してやれば良いが、めつき厚さ
が2.0μｍを超えると、めつき時の電着応力によ
ると考えられる鉄めつき層の密着性劣化が起る場
合があるため、鉄めつき厚さの上限は、2.0μｍ
とする。 この発明における素材鋼板の化学組成、焼鈍条
件などには何ら規制を設ける必要はなく、それぞ
れの条件に応じて上記した規制範囲内で鉄めつき
厚さ、鉄めつき中のの酸素含有量を適宜変化させ
ることにより、良好な表面性状を得ることができ
る。 なおこの発明の鉄めつきは、通常の軟鋼板に対
して実施しても何ら弊害を与えないばかりでな
く、鋼板表面に露出している非金属介在物をおお
い隠すことによる耐錆性の向上という副次的な効
果も得られるものである。 この発明の鉄めつきを実施する工程としては、
連続焼鈍方式においては、入側の脱脂設備の後段
で連続的に実施できるよう電気めつき設備を設け
ることが好ましく、また箱焼鈍方式においても電
解洗浄工程設備で連続的に実施を行うことが好ま
しい。 この発明では鉄めつき中に酸素を含有させるこ
とにより鉄めつきの厚さを薄くできることが特徴
であり、必要な電気めつき設備もコンパクトなも
ので良いので、上述のようなインラインでの処理
が可能となるような設備の設置は比較的容易であ
るが、このような設備が設けられない場合には、
焼鈍前に別工程で鉄めつきを実施する方法をとつ
てもかまわない。 この発明の鉄めつきは、冷間圧延のままの活性
化された鋼板表面に施されるので、脱脂後酸洗工
程を省略して実施することも可能であるが、脱脂
工程における鋼板表面の鉄粉などの除去が不十分
であると鉄めつきの効果が阻害される場合がある
ので、脱脂後に軽い酸洗処理を実施することが望
ましい。 以上述べたように、この発明を実施することに
より、冷延鋼板の表面性状の改質が可能となる
が、以下この発明の実施例について説明する。 実施例 １ 表１に示す組成の供試鋼Ａを、スラブ加熱温度
1250℃、仕上温度850℃、巻取温度680℃の条件で
3.2mm厚さまで熱間圧延したのち、酸洗工程を経
て、冷間圧延により1.2mm厚さとし、以下に示す
条件で鉄めつきを行つた。

【表】 このようにして種々の酸素含有量およびめつき
厚さの鉄めつきを行なつたのち、均熱温度850
℃、均熱時間２分の焼鈍をN₂＋10％H₂雰囲気
（露点−40℃）で施し、表面性状（外観および化
成処理性）への影響を調べた。 結果を表２に示す。

【表】 表２より明らかなように、鉄めつき中の酸素量
600および2300ppmでは、表面性状の改質に３μ
ｍの鉄めつき厚さを必要とするが、鉄めつき中の
酸素量を5000ppm以上とすることにより、必要
な鉄めつき厚さを0.1μｍと著しく薄くすること
が可能となる。 実施例 ２ 表３に示す供試鋼Ｂを、スラブ加熱温度1150
℃、仕上温度850℃、巻取り温度680℃の条件で厚
さ2.6mmまで熱間圧延し、脱スケールを行つたの
ち、0.7mm厚さに冷間圧延したものに、実施例１
のめつき液ａを用いて酸素含有量15200ppm鉄め
つきを種々の厚さで施し、800℃、１分間の焼鈍
を行つて表面性状への影響を調べた。

【表】 結果を表４に示す。

【表】 表４に示す結果より明かなように、鉄めつき厚
さ0.01μｍ未満では表面性状改質効果は全くめら
れない。 0.01μｍ以上では外観、化成処理性はいずれも
良好となるが、鉄めつき厚さが２μｍを超えて３
μｍ、５μｍの場合には、鉄めつきの密着性不良
が認められた。 以上、実施例１および２に示したとおり、
5000ppm以上の酸素を含有する鉄めつきを0.01μ
ｍ以上、2.0μｍ以下の範囲で実施することによ
り、冷延鋼板の表面性状改質効果が得られる。 又、鋼板の防錆被覆として最も一般的な溶融亜
鉛めつき法は、再結晶焼鈍工程を同一ライン内で
行なうため生産性が高く、また容易にめつき付着
量を増せるので犠性防食性を大きくしやすいとい
う利点があり、アメリカ、カナダなどの塩害の著
しい地域で自動車用鋼板に多く適用されている。
また、めつき後加熱処理によりめつき層を素地鋼
と合金化させた、いわゆる合金化溶融亜鉛めつき
鋼板は、さらに塗装性、溶接性にすぐれるという
長所があり、自動車用表面処理鋼板の主流となり
つつある。 しかしながら、高張力鋼板に溶融亜鉛めつきを
適用しようとする場合、Mn、Si、Crなど易酸化
性の合金元素を多く含有するとこれらが還元焼鈍
工程で選択的に酸化されることにより鋼板表面に
濃化層を形成して亜鉛めつき密着性を阻害し、ひ
どい場合には不めつき発生の原因ともなる。また
合金化亜鉛めつきでは、素材成分が合金化反応の
挙動に影響を及ぼすことも知られる。 このため、通常の方法で溶融亜鉛めつきを行な
うには、Mn、Siなどの合金元素の添加量が制限
され、成分設計が著しく困難となる。特に昨今、
強度と延性あるいは成形性のバランスの良い材料
が要求され、これに応えるため低温変態相の導入
による強化（複合組織強化）あるいは固溶強化を
主体とした成分系にしようとすると、Mn、Siな
どの添加量を多くすることが必要となり、溶融亜
鉛めつき性を阻害する結果となる。しかし、溶融
亜鉛めつき前の還元焼鈍工程に先立つてこの発明
を適用し、あらかじめ鋼板表面に高濃度の酸素を
含有する鉄めつきを施すことにより、焼鈍時にお
ける鋼中元素の表面への拡散濃化を有効に防止
し、すぐれた亜鉛めつき性が得られることも確認
されている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱間圧延、脱スケールおよび冷間圧延を施し
   た鋼板に、再結晶焼鈍の前工程で、5000ppm以
   上の酸素を含有する鉄めつきを厚さ0.01μｍ以
   上、2.0μｍ以下の範囲で施すことを特徴とす
   る、冷間圧延鋼板の表面性状改質方法。