特許 6238474 加工性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6238474

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】加工性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20171120BHJP

   C22C 38/14 20060101ALI20171120BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20171120BHJP

   C22C 18/04 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301W

   C22C38/14

   C21D9/46 U

   C22C18/04

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-553621(P2015-553621)

(86)(22)【出願日】2014年12月19日

(86)【国際出願番号】JP2014083712

(87)【国際公開番号】WO2015093596

(87)【国際公開日】20150625

【審査請求日】2016年10月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-262271(P2013-262271)

(32)【優先日】2013年12月19日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】714003416

【氏名又は名称】日新製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100161115

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 智史

(72)【発明者】

【氏名】平田 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】植杉 真也

(72)【発明者】

【氏名】片桐 幸男

(72)【発明者】

【氏名】浦中 将明

(72)【発明者】

【氏名】重富 智治

【審査官】 鈴木 毅

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３０２９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５３３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４４４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３３４９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００ − ３８／６０

Ｃ２１Ｄ ８／００ − ８／０４

Ｃ２１Ｄ ９／４６ − ９／４８

Ｃ２３Ｃ ２／００ − ２／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

素材鋼板の表面に溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき層を有するめっき鋼板において、素材鋼板が、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０８％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００１〜０．００５％、Ｔｉ：０．０２〜０．２％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、下記（１）式で表されるＴｉ／Ｃ当量比が０．４〜１．５であり、ベイニティックフェライト単相またはベイニティックフェライト相とフェライト相を含む相を主相とし、硬質第２相およびセメンタイトの面積率が３%以下であり、かつ、結晶方位の相違が２〜１５°の小角粒界の割合が３０％〜７５％であり、平均粒子径２０ｎｍ以下のＴｉを含む炭化物が分散析出している、引張強度が４００ＭＰａ以上の加工性に優れた高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板。
Ｔｉ／Ｃ当量比＝(Ｔｉ／４８)／（Ｃ／１２）・・・（１）
ただし、（１）式の元素記号の箇所には素材鋼板中における当該元素の含有量（質量％）が代入される。

【請求項2】

素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種以上を含有する組成を有する請求項１に記載の、引張強度が４００ＭＰａ以上の加工性に優れた高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板。

【請求項3】

前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき組成は、質量％で、Ａｌ：３．０〜２２．０％、Ｍｇ：０．０５〜１０．０％、Ｔｉ：０〜０．１０％、Ｂ：０〜０．０５％、Ｓｉ：０〜２．０％、Ｆｅ：０〜２．０％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる、請求項１または２に記載の高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板。

【請求項4】

素材鋼板が、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０８％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００１〜０．００５％、Ｔｉ：０．０２〜０．２％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記（１）式で表されるＴｉ／Ｃ当量比が０．４から１．５である鋼材に、熱間圧延、酸洗、連続溶融めっきラインでの焼鈍および溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきを順次行う工程において、熱間圧延の仕上温度を８５０℃から８８０℃、熱間圧延での巻取温度を５００℃から６５０℃、連続溶融めっきラインでの焼鈍温度を５５０℃から７２０℃とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造方法。
Ｔｉ／Ｃ当量比＝(Ｔｉ／４８)／（Ｃ／１２）・・・（１）
ただし、（１）式の元素記号の箇所には素材鋼板中における当該元素の含有量（質量％
）が代入される。

【請求項5】

素材鋼板が、さらに質量％で、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種以上を含有することを特徴とする、請求項４に記載の高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造方法。

【請求項6】

前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき組成は、質量％で、Ａｌ：３．０〜２２．０％、Ｍｇ：０．０５〜１０．０％、Ｔｉ：０〜０．１０％、Ｂ：０〜０．０５％、Ｓｉ：０〜２．０％、Ｆｅ：０〜２．０％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる、請求項４または５に記載の高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高耐食性が要求される用途で、かつ、プレス加工、伸びフランジ加工など何らかの加工が施されて使用される部材の素材として適した、引張強度４００ＭＰａ以上の延性と穴広げ性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境問題に対する関心が一層高まっており、自動車用部材をはじめとする、種々の加工品において、高強度−薄肉化による軽量化が求められている。また、プレス加工、伸びフランジ加工など、様々な変形様式の加工が施されるため、素材鋼板には、強度に加えて、延性や高い穴広げ性が要求される。さらに、長寿命化や後めっき等の省略の点から高強度防錆鋼板が必要とされている。

【0003】

特許文献１には、強度及び穴広げ性を高めた溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。しかしながら、硬質相であるベイナイト組織を利用して強度を確保しているため、穴広げ性は高いが、延性が低い。
特許文献２には、延性と穴広げ性を高めた材料として、フェライト単相鋼板が提案されている。しかしながら、Ｍｏを含有しているため、著しいコスト増加を招く問題がある。
特許文献３及び４には、延性と穴広げ性を高めた材料として、フェライトとマルテンサイトとの硬度差を軽減した複相鋼板が提案されている。しかしながら、マルテンサイトの硬度を低下させているため、フェライトの体積率を高めると、強度の低下が懸念される。また、穴広げ性は、必ずしも高いものではない。
特許文献５には、穴広げ性および耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板が提案されている。しかし、この文献の手法に従っても、安定して高い穴広げ性を得ることは必ずしも容易でないことがわかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−１７９３５６号公報

【特許文献2】特許第３５９１５０２号公報

【特許文献3】特開２００１−３０３１８６号公報

【特許文献4】特開２００１−３０３１８７号公報

【特許文献5】特開２０１２−１９３４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、上記の特許文献１〜５に記載されている鋼板は、強度、延性、穴広げ性、耐食性の全てを満足する鋼板とは言えない。
本発明は、上記問題に鑑み、プレス加工、伸びフランジ加工など加工に適した強度、延性及び穴広げ性を有し、かつ高い耐食性を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の構成を有するめっき鋼板が上記課題を解決できることを見出した。

【0007】

具体的に本発明は、素材鋼板が、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０８％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００１〜０．００５％、Ｔｉ：０．０２〜０．２％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ベイニティックフェライト単相またはベイニティックフェライト相とフェライト相を含む相を主相とし、硬質第２相およびセメンタイトの面積率が３%以下であり、かつ、結晶方位の相違が２〜１５°の小角粒界の割合が３０〜７５％であり、平均粒子径２０ｎｍ以下のＴｉを含む炭化物が分散析出している、引張強度が４００ＭＰａ以上の加工性に優れた高強度溶融Ｚｎ-Ａｌ-Ｍｇ系めっき鋼板を使用する。

【0008】

さらに、ＴｉとＣの関係において、下記（１）式で表されるＴｉ／Ｃ当量比で０．４〜１．５に制御されていることを条件とする。
Ｔｉ／Ｃ当量比＝(Ｔｉ／４８)／（Ｃ／１２）・・・（１）
ただし、（１）式の元素記号の箇所には素材鋼板中における当該元素の含有量（質量％）が代入される。

【0009】

上記鋼板は、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種以上を含有してもよい。

【0010】

また、上記のめっき組成は、例えば、質量％で、Ａｌ：３．０〜２２．０％、Ｍｇ：０．０５〜１０．０％、Ｔｉ：０〜０．１０％、Ｂ：０〜０．０５％、Ｓｉ：０〜２．０％、Ｆｅ：０〜２．０％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる。

【0011】

上記の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造方法として、上記の組成を有する素材鋼板に、熱間圧延、酸洗、連続溶融めっきラインでの焼鈍および溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきを順次行う工程を施し、熱間圧延の仕上温度を８５０℃から８８０℃、熱間圧延での巻取温度を５００℃から６５０℃、連続溶融めっきラインでの焼鈍温度を５５０℃から７２０℃とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、プレス加工、伸びフランジ加工など加工に適した強度、延性及び穴広げ性を有し、かつ高い耐食性を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ボス溶接試験材の形状を説明する斜視図である。

【図2】ボス溶接試験材を作製する手順を説明する断面図である。

【図3】ＴＳ×Ｔ．ＥｌバランスとＴｉ／Ｃ当量比の関係を示した図である。

【図4】ＴＳ×λバランスとＴｉ／Ｃ当量比の関係を示した図である。

【発明の実施の形態】

【0014】

以下、本発明の成分、金属組織および製造方法について詳細に説明する。鋼組成及びめっき組成における「％」は特に断らない限り「質量％」を意味する。

【0015】

＜Ｃ：０．００５〜０．０８％＞
Ｃは、Ｔｉを含む炭化物を形成し、ベイニティックフェライトまたはフェライト組織中に微細析出し、高強度化に有効な元素である。Ｃ含有量が０．００５％未満では４００ＭＰａ以上の強度を得るのが困難であり、０．０８％を越えて添加すると析出物の粗大化や硬質第２相およびセメンタイトの形成により、穴広げ性が低下する。Ｃ含有量の範囲は、好ましくは、０．０１〜０．０８％である。

【0016】

＜Ｓｉ：０．８％以下＞
Ｓｉは、固溶強化に有効な元素である。しかし、過剰に添加すると、溶融めっきラインでの加熱時に鋼板表面に酸化物を形成し、めっき性を阻害するので、添加量の上限を０．８％とする。

【0017】

＜Ｍｎ：０．１〜１．８％＞
Ｍｎは、高強度化に有効な元素である。０．１％未満では４００ＭＰａ以上の強度を得るのが難しく、１．８％を超えて添加すると、偏析が生じやすくなり、穴広げ性が低下する。Ｍｎ含有量の範囲は、好ましくは、０．５〜１．８％である。

【0018】

＜Ｐ：０．０５％以下＞
Ｐは固溶強化に有効な元素であるが、０．０５％を超えて添加すると、偏析が生じやすくなり、バーリング性が低下する。Ｐ含有量の範囲は、好ましくは、０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は０を含まない。

【0019】

＜Ｓ：０．０２％以下＞
ＳはＴｉやＭｎと硫化物を形成し、穴広げ性が低下する。このため、Ｓは極力低減すべき元素である。Ｓ含有量の範囲は、好ましくは、０．００５％以下、さらに好ましくは、０．００３％以下である。なお、Ｓは不可避的不純物であり、その含有量は０を含まない。

【0020】

＜Ｎ：０．００１〜０．００５％＞
Ｎは、鋼中に固溶Ｎとして残存するとＢＮを生成し、耐溶融金属脆化割れ性に有効なＢ量の減少につながる。検討の結果、Ｎ含有量は０．００５％以下に制限されるが、通常は０．００１％程度のＮが存在していても問題ない。Ｎ含有量の範囲は、好ましくは、０．００１〜０．００４％である。

【0021】

＜Ｔｉ：０．０２〜０．２％＞
ＴｉはＣと結合して、微細なＴｉの炭化物として析出し、高強度化に有効な元素である。また、ＴｉはＮとの親和性が高く、鋼中のＮをＴｉＮとして固定するため、Ｔｉを添加することは耐溶融金属脆化割れ性を高めるＢ量を確保する上で極めて有効である。これらの作用を十分得るためには０．０２％以上の添加が必要であり、０．２％を超えて添加すると加工性の低下を招く。Ｔｉ含有量の範囲は、好ましくは、０．０３〜０．２％である。

【0022】

＜Ｂ：０．０００５〜０．０１％＞
Ｂは結晶粒界に偏析して原子間結合力を高め、溶融金属脆化割れの抑制に有効な元素である。また、鋼のオーステナイト−フェライト変態を抑制させる元素であり、オーステナイト−フェライト変態を抑制させることで、Ｔｉ系炭化物の析出温度を低温化し、Ｔｉ系炭化物の微細化に寄与する。０．０００５％未満ではその効果が無く、０．０１％を超えて添加するとホウ化物を生成し加工性の劣化を招く。Ｂ含有量の範囲は、好ましくは、０．００１〜０．００５％である。

【0023】

＜Ａｌ：０．１％以下＞
Ａｌは、製鋼時に脱酸材として添加される。０．１％を超えて添加すると延性の低下を招く。Ａｌ含有量の範囲は、好ましくは、０．０５％以下である。なお、Ａｌの含有量は０を含まない。

【0024】

＜Ｖ：１．０％以下、Ｎｂ：０．１％以下の１種以上＞
Ｎｂ、Ｖは加熱および熱延中のγ粒の粗大化を防止し、フェライト粒の微細化に有効である。また、Ｔｉと同様にＣを含む複合炭化物を形成し、強度上昇にも寄与する。このため必要に応じてこれらの元素の１種以上を含有することができる。

【0025】

＜Ｔｉ／Ｃ当量比：０．４〜１．５＞
Ｔｉ／Ｃ当量比は、穴広げ性や延性を向上させるのに重要な値である。Ｔｉ／Ｃ当量比は、（１）式によって定義される。
Ｔｉ／Ｃ当量比＝(Ｔｉ／４８)／（Ｃ／１２）・・・（１）
ただし、（１）式の元素記号の箇所には素材鋼板中における当該元素の含有量（質量％）が代入される。

【0026】

Ｔｉ／Ｃ当量比が０．４未満では硬質第２相やセメンタイト量が増加し、また、小角粒界の割合が３０％以下となるため、穴広げ性が低下する。一方、Ｔｉ／Ｃ当量比が１．５を超えると、小角粒界の割合が７５％を超えるため、延性が低下する。

【0027】

プレス加工、伸びフランジ加工など加工に適した強度が必要となるため、本発明のめっき鋼板の引張強度を４００ＭＰａ以上に規定した。これよりも引張強度が低いと十分な加工性を確保できない。該引張強度が、好ましくは５００ ＭＰａ以上、さらに好ましくは５９０ＭＰａ以上である。

【0028】

＜金属組織＞
本発明に関わる高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のミクロ組織は、ベイニティックフェライト単相またはベイニティックフェライト相とフェライト相の双方の組織を主相とし、硬質第２相とセメンタイトの面積率が３％以下であり、かつ、結晶方位の相違が２〜１５°の小角粒界の割合が３０％以上、７５％以下であり、かつ、Ｔｉを含む炭化物の平均粒径を２０ｎｍ以下にしている。以下、これらについて説明する。

【0029】

ベイニティックフェライト単相またはベイニティックフェライトとフェライト双方の組織を主相とし、硬質第２相（ベイナイト、パーライト）とセメンタイトの面積率を３％以下としたのは、延性および穴広げ性の向上には、転位密度の低いベイニティックフェライトまたはフェライト組織が有効であり、また、硬質な第２相組織やセメンタイトは穴広げ加工の際に割れの起点となり、穴広げ性が低下するため、面積率を３%以下とした。
なお、「主相」とは、本発明の鋼板の金属組織において、硬質第２相とセメンタイトを除いた残りの相を意味する。

【0030】

小角粒界の割合を３０％以上、７５％以下としたのは、小角粒界が３０％未満では穴広げ性が低下し、小角粒界が７５%を超えると延性が低下するためである。なお、該小角粒界の割合は、好ましくは４０〜７５％である。

【0031】

Ｔｉを含む炭化物の平均粒径を２０ｎｍ以下にしたのは、Ｔｉを含む炭化物は熱間圧延時に析出し、その析出強化作用により強度が上昇する。また、穴広げ性の向上には微細析出することが有効である。種々検討の結果、ベイニティックフェライトまたはフェライト相中に分散している炭化物の平均粒子径が２０ｎｍ以下であることが極めて有効である。該炭化物の平均粒子径は好ましくは１５ｎｍ以下である。なお、Ｔｉを含む炭化物とは、Ｎｂ、Ｖ等の炭化物も含んでいる。

【0032】

・製造方法
上記加工性に優れた高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板は、例えば成分調整された鋼材（連続鋳造スラブなど）に、熱間圧延、酸洗、連続溶融めっきラインでの焼鈍および溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきを順次行う工程により製造することができる。以下、その場合の製造条件を例示する。

【0033】

上記の成分組成を満たす鋼スラブを１１５０〜１３００℃の加熱温度で加熱し、８５０〜９５０℃の仕上温度で熱間圧延後、平均冷却速度が２０℃／秒以上で巻取り温度まで冷却する。以降、下記の巻取温度で熱延鋼帯を得る。さらに、この鋼帯を酸洗後、下記の条件の連続溶融めっきラインでめっき工程に付する。

【0034】

＜熱間圧延での巻取温度を５００℃から６５０℃＞
巻取温度が５００℃未満では、Ｔｉを含む炭化物の析出量が不十分となり強度が低下する。また、小角粒界の割合が増加し、延性が低下する。一方、巻取温度が６５０℃を超えるとＴｉを含む炭化物の粗大化が起こり、強度低下および穴広げ性が低下する。

【0035】

＜連続溶融めっきラインでの焼鈍温度：５５０〜７２０℃＞
焼鈍温度が５５０℃未満では鋼板表面が十分に還元せずめっき性が低下する。一方、焼鈍温度が７２０℃を超えると炭化物の粗大化が起こり、強度低下および穴広げ性低下を招く。また、小角粒界の割合が減少し、穴広げ性が低下する。

【0036】

＜溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき＞
本発明では、公知の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきの手法を適用することができる。
めっき層中のＡｌは、めっき鋼板の耐食性を向上させる作用を有する。また、めっき浴中にＡｌを含有させることでＭｇ酸化物系ドロス発生を抑制する作用もある。これらの作用を十分に得るには溶融めっきのＡｌ含有量を３．０％以上とする必要があり、４．０％以上とすることがより好ましい。一方、Ａｌ含有量が２２．０％を超えると、めっき層と素材鋼板との界面でＦｅ−Ａｌ合金層の成長が著しくなり、めっき密着性が悪くなる。優れためっき密着性を確保するには１５．０％以下のＡｌ含有量とすることが好ましく、１０．０％以下とすることがより好ましい。

【0037】

めっき層中のＭｇは、めっき層表面に均一な腐食生成物を生成させて当該めっき鋼板の耐食性を著しく高める作用を呈する。その作用を十分に発揮させるには溶融めっきのＭｇ含有量を０．０５％以上とする必要があり、２．０％以上を確保することが望ましい。一方、Ｍｇ含有量が１０．０％を超えるとＭｇ酸化物系ドロスが発生し易くなる弊害が大きくなる。より高品質のめっき層を得るには５．０％以下のＭｇ含有量とすることが好ましく、４．０％以下とすることがより好ましい。

【0038】

溶融めっき浴中にＴｉ、Ｂを含有させると、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板において斑点状の外観不良を与えるＺｎ₁₁Ｍｇ₂相の生成・成長が抑制される。Ｔｉ、Ｂはそれぞれ単独で含有させてもＺｎ₁₁Ｍｇ₂相の抑制効果は生じるが、製造条件の自由度を大幅に緩和させる上で、ＴｉおよびＢを複合で含有させることが望ましい。これらの効果を十分に得るには、溶融めっきのＴｉ含有量は０．０００５％以上、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが効果的である。ただし、Ｔｉ含有量が多くなりすぎると、めっき層中にＴｉ−Ａｌ系の析出物が生成し、めっき層に「ブツ」と呼ばれる凹凸が生じて外観を損なうようになる。このため、めっき浴にＴｉを添加する場合は０．１０％以下の含有量範囲とする必要があり、０．０１％以下とすることがより好ましい。また、Ｂ含有量が多くなりすぎると、めっき層中にＡｌ−Ｂ系あるいはＴｉ−Ｂ系の析出物が生成・粗大化し、やはり「ブツ」と呼ばれる凹凸が生じて外観を損なうようになる。このため、めっき浴にＢを添加する場合は０．０５％以下の含有量範囲とする必要があり、０．００５％以下とすることがより好ましい。

【0039】

溶融めっき浴中にＳｉを含有させると前記Ｆｅ−Ａｌ合金層の成長が抑制され、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の加工性が向上する。また、めっき層中のＳｉはめっき層の黒変化を防止し、表面の光沢性を維持する上でも有効である。このようなＳｉの作用を十分に引き出すためには溶融めっきのＳｉ含有量を０．００５％以上とすることが効果的である。ただし、過剰にＳｉを添加すると溶融めっき浴中のドロス量が多くなるので、めっき浴にＳｉを含有させる場合は２．０％以下の含有量範囲とする。

【0040】

溶融めっき浴中には素材鋼板やポット構成部材などからある程度のＦｅが混入してくる。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっきにおいて、めっき浴中のＦｅは２．０％程度まで含有が許容される。めっき浴中には、その他の元素として例えば、Ｃａ、Ｓｒ、Ｎａ、希土類元素、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎの１種以上が混入しても構わないが、それらの合計含有量は１質量％以下であることが望ましい。なお、溶融めっき浴組成はほぼそのまま溶融めっき鋼板のめっき層組成に反映される。

【実施例】

【0041】

表１に組成を示す各鋼を溶製し、そのスラブを１２５０℃に加熱した後、仕上げ圧延温度８８０℃、巻取温度５２０〜６８０℃で熱間圧延し、板厚２．６ｍｍの熱延鋼帯を得た。各熱延鋼帯の巻取温度は表２中にそれぞれ示してある。

【0042】

【表1】

【0043】

熱延鋼帯を酸洗した後、連続溶融めっきラインにて、水素−窒素混合ガス中５７０〜７３０℃で焼鈍行い、約４２０℃まで平均冷却速度５℃／ｓｅｃで冷却して素材鋼板（めっき原板）とし、その後、鋼板表面が大気に触れない状態のまま下記のめっき浴組成を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき浴中に浸漬した後引き上げ、ガスワイピング法にてめっき付着量を片面あたり約９０ｇ／ｍ²に調整した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を得た。めっき浴温は約４１０℃であった。各鋼の焼鈍温度も、表２に併せて示してある。

【0044】

〔めっき浴組成（質量％）〕
Ａｌ：６.０％、Ｍｇ：３.０％、Ｔｉ：０.００２％、Ｂ：０.０００５％、Ｓｉ：０.０１％、Ｆｅ：０.１％、Ｚｎ：残部

【0045】

〔Ｔｉ含有炭化物の平均粒子径〕
採取した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板サンプルから作製した薄膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察し、Ｔｉ含有炭化物が３０個以上含まれる一定の領域内の当該炭化物の粒子径（長径）を測定し、その平均値をＴｉ含有炭化物の平均粒子径とした。

【0046】

〔小角粒界の割合〕
採取した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板サンプルから切出した試料を圧延方向断面に研磨し、次いで、電解研磨して表面を調整した。その後、電子後方散乱回折像法(ＥＢＳＰ)を用いて、結晶粒界の方位差を測定した。結晶粒界の方位差が２〜１５°の小角粒界の結晶粒界の全長の、同じく測定した結晶粒界の方位差が２〜１８０°の結晶粒界の全長に対する割合を表２に併記する。
なお、今回の測定には以下の装置・条件を用いた。
・観察装置：電界放出型走査電子顕微鏡 日本電子社製 ＪＳＭ−６５００Ｆ
・ＥＢＳＰシステム：ＥＤＡＸ−ＴＳＬ社製 ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
５．２１
・測定範囲／測定間隔：１００×１００μm／ ０．３μm×１視野

【0047】

〔硬質第２相およびセメンタイトの面積率〕
採取した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板サンプルから切出した試料を圧延方向断面に研磨し、ピクラール試薬にてエッチングし、観察された組織から画像解析によって算出した硬質第２相およびセメンタイトの面積率を表２に併記する。

【0048】

〔引張特性〕
試験片の長手方向が素材鋼板の圧延方向に対し直角になるように採取したＪＩＳ５号試験片を用い、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張強さＴＳ、全伸びＴ.Ｅｌを求めた。
ＴＳ×Ｔ．Ｅｌバランスが１３０００以上を合格と判定した。

【0049】

〔穴広げ性〕
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板から９０×９０ｍｍのサンプルを採取し、これを穴広げ性試験のための素板（ブランク材）とした。この素板の中央にポンチとダイスを用いて打抜き穴を開けた。初期穴の直径Ｄ₀は１０．０ｍｍ、ダイスはクリアランスが板厚の１２％となるものを選んだ。打ち抜きままの穴に、バリの反対側から頂角６０°のポンチを押し込み、初期穴を拡大した。その際、ポンチの移動速度は１０ｍｍ／ｍｉｎとした。鋼板の穴が拡大して板厚方向に割れが貫通した時点でポンチを止め、穴の内径Ｄ_bを測定した。そして、（Ｄ_b−Ｄ₀）／Ｄ₀×１００（％）で定義される穴広げ率λを求めた。
ＴＳ×λバランスが４００００以上を合格と判定した。

【0050】

〔溶融金属脆化割れ性の評価〕
溶融金属脆化特性は、次の手順により溶接試験を行って評価した。
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板から１００ｍｍ×７５ｍｍのサンプルを切り出し、これを溶融金属脆化に起因する最大割れ深さを評価するための試験片とした。溶接試験は、図１に示す外観のボス溶接材を作成する「ボス溶接」を行い、その溶接部断面を観察して割れの発生状況を調べた。すなわち、試験片３の板面中央部に直径２０ｍｍ×長さ２５ｍｍの棒鋼（ＪＩＳに規定されるＳＳ４００材）からなるボス（突起）１を垂直に立て、このボス１を試験片３にアーク溶接にて接合した。溶接ワイヤーはＹＧＷ１２を用い、溶接開始点から溶接ビード６がボスの周囲を１周し、溶接始点を過ぎた後もさらに少し溶接を進めて溶接開始点を過ぎて溶接ビードの重なり部分８ができたところで溶接を終了とした。溶接条件は、１９０Ａ，２３Ｖ，溶接速度０.３ｍ／ｍｉｎ、シールドガス：Ａｒ−２０ｖｏｌ.％ＣＯ₂、シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎとした。

【0051】

なお、溶接に際しては、図２に示すように、あらかじめ試験片３を拘束板４と接合しておいたものを用いた。接合体は、まず１２０ｍｍ×９５ｍｍ×板厚４ｍｍの拘束板４（ＪＩＳに規定されるＳＳ４００材）を用意し、この板面中央部に試験片３を置き、その後、試験片３の全周を拘束板４に溶接したものである。上記のボス溶接材の作製は、この接合体（試験片３と拘束板４）を水平な実験台５の上にクランプ２にて固定し、この状態でボス溶接を行ったものである。

【0052】

ボス溶接後、ボス１の中心軸を通り、かつ前記のビードの重なり合う部分８を通る切断面９で、ボス１／試験片３／拘束板４の接合体を切断し、その切断面９について顕微鏡観察を行い、試験片３に観察された割れの最大深さを測定し、これを最大母材割れ深さとした。この割れは溶融金属脆化割れに該当するものである。最大母材割れ深さが０.１ｍｍ以下を合格、０.１ｍｍを超えるものを不合格として評価した。

【0053】

【表2】

【0054】

本発明のＮｏ．１〜１８は、引張強さＴＳが４００ＭＰａ以上で、ＴＳ×Ｔ．Ｅｌバランスが１３０００ＭＰａ・％以上で、また、ＴＳ×λバランスが４００００ＭＰａ・％以上と、いわゆる強度-延性バランスおよび強度−穴広げ性バランスに優れた高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板である。

【0055】

これに対し、Ｎｏ.１９はＣ量が多く、Ｔｉ／Ｃ当量比が低いため、硬質第２相＋セメンタイト面積率が高く、ＴＳ×λバランスが低い。Ｎｏ．２０はＴｉ量が低く、Ｔｉ／Ｃ当量比が低いため、硬質第２相＋セメンタイト面積率が高く、ＴＳ×λバランスが低い。Ｎｏ．２１はＴｉ／Ｃ当量比が高いため、小角粒界面積率が高く、ＴＳ×Ｔ．Ｅｌバランスが低い。Ｎｏ．２２はＭｎ量が多いため、ＴＳ×λバランスが低い。Ｎｏ．２３はＢが低いため、十分な引張強さが得られておらず、また、耐ＬＭＥＣ性が劣る。Ｎｏ．２４はＰ量が多いため、ＴＳ×λバランスが低い。Ｎｏ．２５はＣ量が低く、十分な引張強さが得られておらず、また、Ｔｉ／Ｃ当量比が高いため、小角粒界面積率が高く、ＴＳ×Ｔ．Ｅｌバランスが低い。Ｎｏ．２６はＭｎ量が低いため、十分な引張強さが得られていない。Ｎｏ．２７はＴｉ量が多く、Ｔｉ／Ｃ当量比が高いため、小角粒界面積率が高く、ＴＳ×Ｔ．Ｅｌバランスが低い。Ｎｏ．２８は熱間圧延での巻取り温度が高いため、またＮｏ．２９は連続溶融めっきラインでの焼鈍温度が高いため、これらはいずれもＴｉ炭化物の粒子径が大きく、ＴＳ×λバランスが低い。

【0056】

図３に、ＴＳ×Ｔ．ＥｌバランスとＴｉ／Ｃ当量比の関係、図４にＴＳ×λバランスとＴｉ／Ｃ当量比の関係を示す。Ｔｉ／Ｃ当量比が０．４〜１．５を満たすことにより、延性および穴広げ性ともに優れた高強度溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板が得られることがわかる。

【符号の説明】

【0057】

１ ボス
２ クランプ
３ 試験片
４ 拘束板
５ 実験台
６ 溶接ビード
７ 試験片全周溶接部の溶接ビード
８ 溶接ビードの重なり部分
９ 切断面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】