JP7853618B2 - Plated steel sheet - Google Patents
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Description
本発明は、めっき鋼板に関する。This invention relates to plated steel sheets.
近年、自動車や建材の分野では、軽量化という観点から、高強度鋼板のニーズが高まっている。高強度鋼板に対しては、所望の形状を実現するために、プレス加工や曲げ加工等といった様々な加工が加えられるほか、高い耐食性が求められることが多い。そのため、高強度鋼板には、強度、加工性、耐食性を兼ね備えることが求められる。高い耐食性を実現するために、高強度鋼板をめっき原板とする各種のめっき鋼板が用いられることも多くなってきている。In recent years, the demand for high-strength steel sheets has been increasing in the automotive and building materials sectors due to the need for weight reduction. High-strength steel sheets often require various processing methods, such as pressing and bending, to achieve desired shapes, and high corrosion resistance is frequently required. Therefore, high-strength steel sheets must possess a combination of strength, workability, and corrosion resistance. To achieve high corrosion resistance, various types of plated steel sheets, using high-strength steel sheets as the base material, are increasingly being used.
めっき原板として高強度鋼板を用いた場合、めっきラインで不可避的に鋼中に侵入する水素に起因して、いわゆる水素脆化が発生しやすいことが知られている。特に、溶融Zn-Al-Mg系めっき鋼板では、590MPa級といった比較的低強度な鋼板をめっき原板として用いた場合であっても、水素脆化が発生することがあることから、従来、水素脆化に対する様々な対策方法が提案されている。When high-strength steel sheets are used as the base material for plating, it is known that hydrogen embrittlement is likely to occur due to hydrogen inevitably penetrating the steel during the plating process. In particular, with molten Zn-Al-Mg plated steel sheets, hydrogen embrittlement can occur even when relatively low-strength steel sheets, such as those with a 590 MPa rating, are used as the base material. Therefore, various countermeasures against hydrogen embrittlement have been proposed.
例えば、以下の特許文献1では、溶融Zn-Al-Mg系めっき鋼板に対して歪を付与してめっき層にクラックを導入した上で、かかるめっき鋼板に対してベーキング処理を施すことで、鋼中の水素濃度を低減させる技術が提案されている。For example, Patent Document 1 below proposes a technique for reducing the hydrogen concentration in steel by applying strain to a molten Zn-Al-Mg plated steel sheet to introduce cracks into the plating layer, and then performing a baking treatment on the plated steel sheet.
本発明者らが、上記特許文献1で提案されている技術について検討したところ、かかる技術では、水素脱離を容易とするためのクラックの導入量の実現と、クラックを導入しすぎることで生じる鋼板の延性低下と、のバランスを取ることが重要となる。このようなトレードオフの関係を満足するために、上記特許文献1では、クラックを導入する際の歪付与に注意を払うことで、導入されるクラックの量を制御する必要があり、水素脱離性という観点では、未だ向上の余地があることを見出した。The present inventors examined the technology proposed in Patent Document 1 and found that in such technology, it is important to strike a balance between achieving the amount of crack introduction necessary to facilitate hydrogen desorption and the reduction in ductility of the steel sheet caused by introducing too many cracks. In order to satisfy this trade-off relationship, Patent Document 1 requires careful attention to the strain applied when introducing cracks to control the amount of cracks introduced, and it was found that there is still room for improvement in terms of hydrogen desorption properties.
本発明は、上記のような観点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、塗装後耐食性を維持しながら水素脱離性を更に向上させることが可能な、めっき鋼板を提供することにある。This invention has been made in view of the above-mentioned aspects, and the object of this invention is to provide a plated steel sheet that can further improve hydrogen desorption while maintaining corrosion resistance after coating.
本発明者らは、上記特許文献1に開示されているZn-Al-Mg系めっきが、比較的硬質なめっき組織であることに着目した。その上で、本発明者らは、めっき層中に、クラック発生の起点となるような組織を導入することができれば、歪付与の制御に過度の注意を払うことなく、より適切な量のクラックを効率良く生じさせることができ、水素脱離性の更なる向上が可能になるのではないか、との着想を得た。
かかる着想に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
The inventors focused on the fact that the Zn-Al-Mg plating disclosed in Patent Document 1 has a relatively hard plating structure. Based on this, the inventors conceived the idea that if a structure that serves as a crack initiation point could be introduced into the plating layer, it would be possible to efficiently generate a more appropriate amount of cracks without paying excessive attention to controlling strain application, thereby enabling further improvement of hydrogen desorption properties.
The gist of the present invention, completed based on this idea, is as follows:
(1)鋼板の表面に、質量%で、Al:0.50~5.00%、Mg:0.50~3.00%、Fe:0.01~15.00%を含有し、任意的に、更に、下記元素群A、元素群B、元素群C、元素群D、元素群E、元素群F、及び、元素群Gからなる群より選択される1種又は2種以上を含有し、残部がZn及び不純物からなる化学組成を有するめっき層を有し、前記めっき層の表面を平面視したときの表面組織において、α相がη母相中に析出した金属組織であるα析出η相の平均面積率が、5~95%であり、前記めっき層の表面の130μm×100μmの領域を、電子顕微鏡により観察した際に、前記領域中に存在するクラックの長さの総和が、50μm以上である、めっき鋼板。
[元素群A]:Si:0%超2.00%以下、及び、Ca:0%超2.00%以下からなる群より選択される1種又は2種
[元素群B]:Sb:0%超0.5000%以下、Pb:0%超0.5000%以下、及び、Sr:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群C]:Cu:0%超1.0000%以下、Ti:0%超1.0000%以下、Cr:0%超1.0000%以下、Nb:0%超1.0000%以下、Ni:0%超1.0000%以下、Mn:0%超1.0000%以下、Mo:0%超1.0000%以下、Co:0%超1.0000%以下、及び、V:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群D]:Sn:0%超1.0000%以下、In:0%超1.0000%以下、及び、Bi:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群E]:Zr:0%超1.0000%以下、Ag:0%超1.0000%以下、及び、Li:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群F]:La:0%超0.5000%以下、Ce:0%超0.5000%以下、及び、Y:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群G]:B:0%超0.5000%以下
(2)前記元素群Aを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(3)前記元素群Bを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(4)前記元素群Cを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(5)前記元素群Dを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(6)前記元素群Eを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(7)前記元素群Fを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(8)前記元素群Gを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(9)前記めっき層は、Alを1.00~5.00質量%含有し、Mgを1.00~3.00質量%含有する、(1)~(8)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
(10)前記鋼板の引張強度は、980MPa以上である、(1)に記載のめっき鋼板。
(11)前記鋼板の引張強度は、1180MPa以上である、(1)に記載のめっき鋼板。
(12)前記α析出η相の平均面積率は、5~70%である、(1)に記載のめっき鋼板。
(13)前記α析出η相の平均面積率は、5~40%である、(1)に記載のめっき鋼板。
(1) A plated steel sheet having a plating layer on its surface having a chemical composition in which, by mass%, Al: 0.50 to 5.00%, Mg: 0.50 to 3.00%, Fe: 0.01 to 15.00%, and optionally further containing one or more elements selected from the group consisting of element group A, element group B, element group C, element group D, element group E, element group F, and element group G, with the remainder being Zn and impurities, wherein the average area ratio of the α-deposited η phase, which is a metallic structure in which the α phase is deposited in the η matrix phase, is 5 to 95% in the surface structure when the surface of the plating layer is viewed in plan, and when a 130 μm × 100 μm region of the surface of the plating layer is observed with an electron microscope, the sum of the lengths of the cracks present in the region is 50 μm or more.
[Element Group A]: One or two elements selected from the group consisting of Si: greater than 0% and 2.00% or less, and Ca: greater than 0% and 2.00% or less. [Element Group B]: One or more elements selected from the group consisting of Sb: greater than 0% and 0.5000% or less, Pb: greater than 0% and 0.5000% or less, and Sr: greater than 0% and 0.5000% or less. [Element Group C]: Cu: greater than 0% and 1. Selected from the group consisting of: 0000% or less, Ti: greater than 0% and 1.0000% or less, Cr: greater than 0% and 1.0000% or less, Nb: greater than 0% and 1.0000% or less, Ni: greater than 0% and 1.0000% or less, Mn: greater than 0% and 1.0000% or less, Mo: greater than 0% and 1.0000% or less, Co: greater than 0% and 1.0000% or less, and V: greater than 0% and 1.0000% or less. (2) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the above element group A.
(3) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group B.
(4) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group C.
(5) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group D.
(6) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group E.
(7) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group F.
(8) The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the element group G.
(9) The plated steel sheet according to any one of (1) to (8), wherein the plating layer contains 1.00 to 5.00% by mass of Al and 1.00 to 3.00% by mass of Mg.
(10) The plated steel sheet according to (1), wherein the tensile strength of the steel sheet is 980 MPa or more.
(11) The plated steel sheet according to (1), wherein the tensile strength of the steel sheet is 1180 MPa or more.
(12) The plated steel sheet according to (1), wherein the average area ratio of the α precipitated η phase is 5 to 70%.
(13) The plated steel sheet according to (1), wherein the average area ratio of the α precipitated η phase is 5 to 40%.
以上説明したように本発明によれば、Zn-Al-Mg系のめっき鋼板において、塗装後耐食性を維持しながら水素脱離性を更に向上させることが可能となる。As described above, according to the present invention, it is possible to further improve the hydrogen desorption properties of Zn-Al-Mg plated steel sheets while maintaining corrosion resistance after coating.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thus omitting redundant explanations.
(めっき鋼板について)
まず、図1A及び図1Bを参照しながら、本発明の実施形態に係るめっき鋼板の全体的な構成について説明する。図1A及び図1Bは、本実施形態に係るめっき鋼板の一例を模式的に示した説明図である。
(Regarding plated steel sheets)
First, the overall configuration of the plated steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1A and 1B. Figures 1A and 1B are schematic explanatory diagrams showing an example of a plated steel sheet according to this embodiment.
図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係るめっき鋼板1は、母材となる鋼板11と、鋼板11の表面の少なくとも一部に位置するめっき層13とを有している。また、かかるめっき層13は、図1Aに示したような鋼板11の片方の表面にだけ存在しているのではなく、図1Bに模式的に示したように、鋼板11の両方の表面上に存在していてもよい。As schematically shown in Figure 1A, the plated steel sheet 1 according to this embodiment has a base steel sheet 11 and a plating layer 13 located on at least a part of the surface of the steel sheet 11. Furthermore, the plating layer 13 does not have to be present on only one surface of the steel sheet 11 as shown in Figure 1A, but may be present on both surfaces of the steel sheet 11 as schematically shown in Figure 1B.
<鋼板11について>
本実施形態に係るめっき鋼板1の母材として用いられる鋼板11の寸法、成分、組織、機械的特性は、特に限定されるものではない。例えば、めっき鋼板1に求められる機械的強度(例えば、引張強度)等に応じて、各種の鋼板を用いることが可能である。このような鋼板11の一例として、日本工業規格(JIS)等で規格された鉄鋼材料があり、一般構造用や機械構造用として使用される炭素鋼、合金鋼、高張力鋼等を挙げることができる。このような鉄鋼材料の具体例としては、冷延鋼材、熱延鋼材、自動車構造用熱延鋼板材、自動車加工用熱延高張力鋼板材、自動車構造用冷延鋼板材、自動車加工用冷延高張力鋼板材、熱間加工時に焼き入れを行った一般にホットスタンプ材と呼ばれる高張力鋼材などを挙げることができる。このような鉄鋼材料の成分は特に限定されないが、Fe、Cに加え、Si、Mn、S、P、Al、N、Cr、Mo、Ni、Cu、Ca、Mg、Ce、Hf、La、Zr、Sbのうち1種又は2種以上を含有してもよい。これら任意添加元素は、求める材料強度及び成形性を得るために適宜1種又は2種以上を選定し、含有量も適宜調整することができる。
<Regarding steel plate 11>
The dimensions, composition, structure, and mechanical properties of the steel sheet 11 used as the base material for the plated steel sheet 1 according to this embodiment are not particularly limited. For example, various types of steel sheets can be used depending on the mechanical strength (e.g., tensile strength) required for the plated steel sheet 1. Examples of such steel sheets 11 include steel materials standardized by Japanese Industrial Standards (JIS), such as carbon steel, alloy steel, and high-tensile steel used for general structural and machine structural purposes. Specific examples of such steel materials include cold-rolled steel, hot-rolled steel, hot-rolled steel sheets for automobile structures, hot-rolled high-tensile steel sheets for automobile processing, cold-rolled steel sheets for automobile structures, cold-rolled high-tensile steel sheets for automobile processing, and high-tensile steel generally called hot-stamped steel, which is hardened during hot working. The composition of such steel materials is not particularly limited, but in addition to Fe and C, it may contain one or more of the following: Si, Mn, S, P, Al, N, Cr, Mo, Ni, Cu, Ca, Mg, Ce, Hf, La, Zr, and Sb. One or more of these optional additive elements can be appropriately selected to obtain the desired material strength and formability, and their content can also be appropriately adjusted.
上記のような高強度鋼の中でも、例えば、引張強度が980MPa以上である高強度鋼(いわゆる、980MPa級以上の高強度鋼)を用いることで、製造される物品の堅牢性をより向上させることが可能となるため、より好ましい。ここで、鋼板11の引張強度は、公知の方法で測定することができる。一例として、引張強度を測定したい鋼板の一部から、JIS Z 2241:2011に規定されている試験片を作製し、得られた試験片について規定されている方法で引張強度を測定すればよい。Among the high-strength steels described above, using high-strength steel with a tensile strength of 980 MPa or more (so-called 980 MPa class or higher high-strength steel) is preferable because it is possible to further improve the robustness of the manufactured articles. Here, the tensile strength of the steel plate 11 can be measured by a known method. For example, a test piece can be prepared from a part of the steel plate whose tensile strength is to be measured, as specified in JIS Z 2241:2011, and the tensile strength of the obtained test piece can be measured using the specified method.
また、鋼板11の厚みについては、特に限定されるものではなく、めっき鋼板1に求められる機械的強度等に応じて、適宜設定すればよい。Furthermore, the thickness of the steel plate 11 is not particularly limited and can be set appropriately according to the mechanical strength and other requirements for the plated steel plate 1.
<めっき層13について>
めっき層13は、図1A及び図1Bに模式的に示したように、鋼板11の表面上に設けられ、鋼板11の表面の全体にわたって設けられることがより好ましい。以下では、まず、かかるめっき層13の化学組成について、詳細に説明する。
<Regarding the plating layer 13>
The plating layer 13 is provided on the surface of the steel sheet 11, as schematically shown in Figures 1A and 1B, and more preferably, it is provided over the entire surface of the steel sheet 11. Below, the chemical composition of such plating layer 13 will be described in detail.
◇めっき層13の化学組成について
本実施形態に係るめっき層13の化学組成は、ある態様によれば、質量%で、Al:0.50~5.00%、Mg:0.50~3.00%、Fe:0.01~15.00を含有し、残部が、Zn及び不純物からなる化学組成を有する。
◇Chemical composition of the plating layer 13 The chemical composition of the plating layer 13 according to this embodiment, in one embodiment, contains, by mass%, Al: 0.50 to 5.00%, Mg: 0.50 to 3.00%, Fe: 0.01 to 15.00%, with the remainder being Zn and impurities.
また、本実施形態に係るめっき層13の化学組成は、別の態様によれば、質量%で、Al:0.50~5.00%、Mg:0.50~3.00%、Fe:0.01~15.00%を含有し、更に、下記元素群A、元素群B、元素群C、元素群D、元素群E、元素群F、及び、元素群Gからなる群より選択される1種又は2種以上を含有し、残部が、Zn及び不純物からなる化学組成を有する。つまり、本実施形態に係るめっき層13の化学組成において、Al、Mg、Feの含有量が上記の範囲内で、かつ、これらAl、Mg、Fe、元素群A~元素群Gの含有量の合計が100質量%未満であり、残部は、Znと不純物である。Furthermore, according to another embodiment, the chemical composition of the plating layer 13 according to this embodiment contains, by mass%, Al: 0.50 to 5.00%, Mg: 0.50 to 3.00%, Fe: 0.01 to 15.00%, and further contains one or more elements selected from the group consisting of element group A, element group B, element group C, element group D, element group E, element group F, and element group G, with the remainder being Zn and impurities. In other words, in the chemical composition of the plating layer 13 according to this embodiment, the content of Al, Mg, and Fe is within the above range, and the total content of Al, Mg, Fe, and element groups A to G is less than 100% by mass, with the remainder being Zn and impurities.
[元素群A]:Si:0%超2.00%以下、及び、Ca:0%超2.00%以下からなる群より選択される1種又は2種
[元素群B]:Sb:0%超0.5000%以下、Pb:0%超0.5000%以下、及び、Sr:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群C]:Cu:0%超1.0000%以下、Ti:0%超1.0000%以下、Cr:0%超1.0000%以下、Nb:0%超1.0000%以下、Ni:0%超1.0000%以下、Mn:0%超1.0000%以下、Mo:0%超1.0000%以下、Co:0%超1.0000%以下、及び、V:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群D]:Sn:0%超1.0000%以下、In:0%超1.0000%以下、及び、Bi:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群E]:Zr:0%超1.0000%以下、Ag:0%超1.0000%以下、及び、Li:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群F]:La:0%超0.5000%以下、Ce:0%超0.5000%以下、及び、Y:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群G]:B:0%超0.5000%以下
[Element Group A]: One or two elements selected from the group consisting of Si: greater than 0% and 2.00% or less, and Ca: greater than 0% and 2.00% or less. [Element Group B]: One or more elements selected from the group consisting of Sb: greater than 0% and 0.5000% or less, Pb: greater than 0% and 0.5000% or less, and Sr: greater than 0% and 0.5000% or less. [Element Group C]: Cu: greater than 0% and 1.0000% or less, Ti: greater than 0% and 1.0000% or less, Cr: greater than 0% and 1.0000% or less, Nb: greater than 0% and 1.0000% or less, Ni: greater than 0% and 1.0000% or less, Mn: greater than 0% and 1.0000% or less, Mo: greater than 0% and 1.0000% or less, Co: greater than 0% and 1.0000% or less, and V: greater than 0% and 1. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group D]: Sn: greater than 0% and 1.0000% or less, In: greater than 0% and 1.0000% or less, and Bi: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group E]: Zr: greater than 0% and 1.0000% or less, Ag: greater than 0% and 1.0000% or less, and Li: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group F]: La: greater than 0.5000% or less, Ce: greater than 0% and 0.5000% or less, and Y: greater than 0% and 0.5000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group G]: B: greater than 0% and 0.5000% or less.
このように、本実施形態に係るめっき層13は、質量%で、Al:0.50~5.00%Mg:0.50~3.00%、Fe:0.01~15.00%を含有し、任意的に、更に、元素群A、元素群B、元素群C、元素群D、元素群E、元素群F、及び、元素群Gからなる群より選択される1種又は2種以上を含有し、残部がZn及び不純物からなる化学組成を有するめっき層である。
Thus, the plating layer 13 according to this embodiment has a chemical composition in which, by mass%, Al: 0.50 to 5.00%, Mg: 0.50 to 3.00%, Fe: 0.01 to 15.00%, and optionally further contains one or more elements selected from the group consisting of element group A, element group B, element group C, element group D, element group E, element group F, and element group G, with the remainder being Zn and impurities.
[Al:0.50~5.00質量%]
Alは、本実施形態に係るめっき層13の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、めっき鋼板として、溶接後に溶接熱影響部となる部位の耐食性、及び、非溶接部となる部位の耐食性を確保するうえで、一定以上含有される。めっき層13におけるAl含有量が0.50質量%未満である場合には、上記のような溶接熱影響部及び非溶接部となる部位の耐食性を担保することができない。そのため、本実施形態に係るめっき層13において、Al含有量は、0.50質量%以上である。Al含有量は、好ましくは1.00質量%以上であり、より好ましくは1.50質量%以上である。Al含有量が、上記のような範囲となることで、めっき鋼板1の耐食性を担保することが可能となる。
[Al: 0.50 to 5.00% by mass]
Al is an element necessary for constituting the main phase (Zn-Al-Mg alloy phase) of the plating layer 13 according to this embodiment, and is included in a certain amount or more to ensure corrosion resistance in the weld heat-affected zone and the non-welded areas after welding as a plated steel sheet. If the Al content in the plating layer 13 is less than 0.50 mass%, the corrosion resistance of the weld heat-affected zone and non-welded areas as described above cannot be guaranteed. Therefore, in the plating layer 13 according to this embodiment, the Al content is 0.50 mass or more. Preferably, the Al content is 1.00 mass or more, and more preferably 1.50 mass or more. By having an Al content within the above range, it is possible to guarantee the corrosion resistance of the plated steel sheet 1.
一方、めっき層13におけるAl含有量が5.00質量%超となる場合には、めっき層の液相から固相への凝固挙動が変化し、η相を晶出することが困難となり、Alを主とするデンドライト組織が形成される。Alを主とするデンドライト組織が形成されると、周囲の腐食を促進するため、めっき鋼板1の耐食性を担保することができない。加えて、η相が不足することで亀裂発生源となるη相と共晶組織の界面が減少し、加工時に生じる亀裂が不足する原因にもなる。そのため、本実施形態に係るめっき層13において、Al含有量は、5.00質量%以下である。Al含有量は、好ましくは4.00質量%以下であり、より好ましくは3.00質量%以下である。On the other hand, if the Al content in the plating layer 13 exceeds 5.00% by mass, the solidification behavior from the liquid phase to the solid phase of the plating layer changes, making it difficult to crystallize the η phase, and an Al-dominant dendritic structure is formed. When an Al-dominant dendritic structure is formed, it promotes corrosion of the surrounding area, making it impossible to guarantee the corrosion resistance of the plated steel sheet 1. In addition, the lack of η phase reduces the interface between the η phase, which is a source of crack generation, and the eutectic structure, which can lead to a lack of cracks generated during processing. For this reason, in the plating layer 13 according to this embodiment, the Al content is 5.00% by mass or less. Preferably, the Al content is 4.00% by mass or less, and more preferably 3.00% by mass or less.
[Mg:0.50~3.00質量%]
Mgは、本実施形態に係るめっき層13の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、めっき鋼板として、溶接熱影響部となる部位の耐食性、及び、非溶接部となる部位の耐食性を確保するうえで、一定以上含有される。そのため、本実施形態に係るめっき層13において、Mg含有量は、0.50質量%以上である。Mg含有量は、好ましくは1.50質量%以上であり、より好ましくは2.00質量%以上である。Mg含有量が、上記のような範囲となることで、めっき鋼板1の耐食性を担保することが可能となる。Mg含有量が3.00%超の場合、η相からα相が析出することが困難となる。Alを固溶したη相は硬質であるため、加工時にη相へ変形が集中できなくなり、亀裂数が減少する原因となる。このため、Mg含有量の上限は3.00%である。
[Mg: 0.50 to 3.00% by mass]
Mg is an element necessary for constituting the main phase (Zn-Al-Mg alloy phase) of the plating layer 13 according to this embodiment, and is included in a certain amount or more to ensure corrosion resistance in the weld heat-affected zone and corrosion resistance in the non-welded areas of the plated steel sheet. For this reason, the Mg content in the plating layer 13 according to this embodiment is 0.50% by mass or more. Preferably, the Mg content is 1.50% by mass or more, and more preferably 2.00% by mass or more. By keeping the Mg content within the above range, it is possible to ensure the corrosion resistance of the plated steel sheet 1. If the Mg content exceeds 3.00%, it becomes difficult for the α phase to precipitate from the η phase. Since the η phase, in which Al is solid-dissolved, is hard, deformation cannot be concentrated in the η phase during processing, which causes a decrease in the number of cracks. For this reason, the upper limit of the Mg content is 3.00%.
一方、めっき層13におけるMg含有量が0.50質量%未満となる場合には、腐食生成物の改質による耐食性向上効果が不足するため、めっき鋼板1の耐食性を担保することができない。更に、Mg含有量が不足すると、めっき層13全体が軟質化し、加工時にη相へ変形が集中できなくなり、亀裂数が減少する原因となる。そのため、本実施形態に係るめっき層13において、Mg含有量は、0.50質量%以上である。Mg含有量は、好ましくは1.50質量%以上であり、より好ましくは2.00質量%以上である。Mg含有量が、上記のような範囲となることで、めっき鋼板1の耐食性を担保することが可能となる。On the other hand, if the Mg content in the plating layer 13 is less than 0.50% by mass, the effect of improving corrosion resistance by modifying corrosion products is insufficient, and therefore the corrosion resistance of the plated steel sheet 1 cannot be guaranteed. Furthermore, if the Mg content is insufficient, the entire plating layer 13 becomes soft, and deformation cannot be concentrated in the η phase during processing, which causes a decrease in the number of cracks. For this reason, in the plating layer 13 according to this embodiment, the Mg content is 0.50% by mass or more. Preferably, the Mg content is 1.50% by mass or more, and more preferably 2.00% by mass or more. By having an Mg content within the above range, it is possible to guarantee the corrosion resistance of the plated steel sheet 1.
[Fe:0.01~15.00質量%]
めっき層13には、母材である鋼板11から、鋼板を構成する元素が混入することがある。特に、溶融めっき法では、鋼板11とめっき層13との間での固液反応による元素の相互拡散によって、鋼板11を構成する元素がめっき層13へ混入し易くなる。このような元素の混入により、めっき層13中には、一定量のFeが含有され、その含有量は、0.01質量%以上となることが一般的である。上記相互拡散が促進されれば、鋼板11とめっき層13との密着性が向上する。鋼板11とめっき層13との密着性の向上という観点からは、めっき層13中のFe含有量は、0.20質量%以上であることが好ましい。
[Fe: 0.01 to 15.00% by mass]
The plating layer 13 may contain elements from the base material, the steel sheet 11. In particular, in the hot-dip galvanizing method, elements from the steel sheet 11 are easily mixed into the plating layer 13 due to interdiffusion of elements caused by solid-liquid reactions between the steel sheet 11 and the plating layer 13. Due to this mixing of elements, a certain amount of Fe is contained in the plating layer 13, and this content is generally 0.01% by mass or more. If the above interdiffusion is promoted, the adhesion between the steel sheet 11 and the plating layer 13 is improved. From the viewpoint of improving the adhesion between the steel sheet 11 and the plating layer 13, it is preferable that the Fe content in the plating layer 13 be 0.20% by mass or more.
また、本発明の効果を損なわない範囲内で、めっき層13を製造する際に用いられるめっき浴中に意図的にFeを添加してもよい。ただし、めっき層13中のFe含有量が15.00質量%以上となる場合には、めっき浴中にFeとAlの高融点な金属間化合物が形成し、かかる高融点の金属間化合物がドロスとしてめっき層に付着して外観品位を著しく低下させるため、好ましくない。かかる観点から、めっき浴中のFe含有量が調整されることにより、めっき層13中のFe含有量は、15.00質量%以下である。めっき層13中のFe含有量は、より好ましくは10.00質量%以下である。Furthermore, within a range that does not impair the effects of the present invention, Fe may be intentionally added to the plating bath used when manufacturing the plating layer 13. However, if the Fe content in the plating layer 13 is 15.00% by mass or more, high-melting-point intermetallic compounds of Fe and Al will form in the plating bath, and such high-melting-point intermetallic compounds will adhere to the plating layer as dross, significantly degrading the appearance quality, which is undesirable. From this viewpoint, the Fe content in the plating bath is adjusted so that the Fe content in the plating layer 13 is 15.00% by mass or less. More preferably, the Fe content in the plating layer 13 is 10.00% by mass or less.
めっき層13において、上記Al、Mg、Feの残部は、Znと、不純物である。
Znは、本実施形態に係るめっき層13の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、めっき鋼板の耐食性を向上させるために重要な元素である。また、めっき層13が上記Al、Mg、Feを上記の範囲内で含有し、更に、Znを含有することで、めっき鋼板としての耐食性を担保することが可能となる。
In the plating layer 13, the remainder of the Al, Mg, and Fe consists of Zn and impurities.
Zn is an essential element for constituting the main phase (Zn-Al-Mg alloy phase) of the plating layer 13 according to this embodiment, and is an important element for improving the corrosion resistance of the plated steel sheet. Furthermore, by containing Al, Mg, and Fe within the above ranges, and also containing Zn, the corrosion resistance of the plated steel sheet can be ensured.
続いて、本実施形態の別の態様に係るめっき層13の化学組成が有しうる、元素群A~元素群Eについて、詳細に説明する。Next, we will describe in detail the element groups A to E that may be present in the chemical composition of the plating layer 13 according to another embodiment of this product.
なお、本実施形態に係るめっき層13において、下記元素群B~元素群Eに属する元素の少なくとも何れかを含有させる場合には、下記元素群B~元素群Eに属する元素の少なくとも何れかを、下記の含有量の範囲内、かつ、合計含有量が5.0000質量%以下で含有することが好ましい。Furthermore, in the plating layer 13 according to this embodiment, if at least one of the elements belonging to element group B to element group E below is included, it is preferable that at least one of the elements belonging to element group B to element group E below is included within the following content range, and the total content is 5.0000% by mass or less.
元素群B~元素群Eに属する元素の合計含有量を5.0000質量%以下とすることで、以下で詳述するような、各元素の添加により発現される効果を、互いに損なうことなく享受することが可能となる。元素群B~元素群Eに属する元素の合計含有量は、好ましくは1.0000質量%以下であり、より好ましくは0.2000質量%以下である。By keeping the total content of elements belonging to element groups B to E to 5.0000% by mass or less, it becomes possible to enjoy the effects exhibited by the addition of each element, as detailed below, without impairing each other. The total content of elements belonging to element groups B to E is preferably 1.0000% by mass or less, and more preferably 0.2000% by mass or less.
◇元素群A
本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Aについて説明する。以下に示す元素群Aの少なくとも何れかの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群A]:Si:0%超2.00%以下、及び、Ca:0%超2.00%以下からなる群より選択される1種又は2種
◇Element group A
In another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the element group A that the plating layer 13 may contain will be described. At least one of the elements of element group A shown below may be included in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element Group A]: One or two elements selected from the group consisting of Si: greater than 0% and 2.00% or less, and Ca: greater than 0% and 2.00% or less.
[Si:0~2.00質量%]
本実施形態に係るめっき層13がSiを含有しない場合も考えうるため、Siの含有量の下限は、0質量%である。一方、Siは、めっき層と鋼板の界面に形成するFe-Al系金属間化合物相の過剰な成長を抑制し、めっき層と鋼板の密着性を更に向上させることが可能な元素である。めっき層13中にSiを含有させる場合、Fe-Al系金属間化合物相の過剰な成長を抑制するために、Siの含有量は、0.05質量%以上が好ましく、0.10質量%以上がより好ましい。
[Si: 0 to 2.00% by mass]
Since it is possible that the plating layer 13 according to this embodiment does not contain Si, the lower limit of the Si content is 0% by mass. On the other hand, Si is an element that can suppress the excessive growth of the Fe-Al intermetallic compound phase formed at the interface between the plating layer and the steel sheet, and further improve the adhesion between the plating layer and the steel sheet. When Si is included in the plating layer 13, the Si content is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.10% by mass or more, in order to suppress the excessive growth of the Fe-Al intermetallic compound phase.
一方、Siの含有量が2.00質量%を超える場合には、SiがMgと高融点化の金属間化合物相を過剰に形成し、Zn蒸発抑制効果を有するAl-Mg酸化膜の形成を阻害する可能性があるため、かかるめっき鋼板を溶接した際のZn蒸発を抑制することが困難となる。そのため、めっき層13中のSiの含有量は、2.00質量%であることが好ましい。また、めっき層13を製造するためのめっき浴中のSi含有量が多すぎる場合、めっき浴の粘性が必要以上に増加してめっき操業性が低下する可能性がある。そのため、めっき操業性の観点からめっき浴中のSi含有量が調整されることにより、めっき層13中のSi含有量は、好ましくは1.00質量%以下であり、より好ましくは0.50質量%以下である。On the other hand, if the Si content exceeds 2.00% by mass, the Si may excessively form a high-melting-point intermetallic compound phase with Mg, potentially inhibiting the formation of an Al-Mg oxide film that has a Zn evaporation suppression effect. Therefore, it becomes difficult to suppress Zn evaporation when welding such plated steel sheets. For this reason, the Si content in the plating layer 13 is preferably 2.00% by mass. Furthermore, if the Si content in the plating bath used to produce the plating layer 13 is too high, the viscosity of the plating bath may increase unnecessarily, potentially reducing the plating operability. Therefore, the Si content in the plating bath is adjusted from the viewpoint of plating operability, and the Si content in the plating layer 13 is preferably 1.00% by mass or less, and more preferably 0.50% by mass or less.
[Ca:0~2.00質量%]
本実施形態に係るめっき層13がCaを含有しない場合も考えうるため、Caの含有量の下限は、0質量%である。一方、Caは、めっき層13中に含有されると、Al及びZnと金属間化合物相を形成する。更に、めっき層13中にCaと共にSiが含有される場合、CaはSiと金属間化合物相を形成する。これらの金属間化合物相は、融点が高く、安定な構造であるため、めっき鋼板の溶接時の液体金属脆化割れ(Liquid Metal Embrittlement:LME)を抑制することが可能となる。めっき層13中にCaを含有させる場合、かかる溶接時のLMEの抑制効果は、Ca含有量を0.01質量%以上とすることで発現される。めっき層13中におけるCa含有量は、より好ましくは0.05質量%以上である。
[Ca: 0 to 2.00% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Ca, the lower limit of the Ca content is 0% by mass. On the other hand, when Ca is contained in the plating layer 13, it forms an intermetallic compound phase with Al and Zn. Furthermore, when Si is contained together with Ca in the plating layer 13, Ca forms an intermetallic compound phase with Si. These intermetallic compound phases have high melting points and stable structures, making it possible to suppress liquid metal embrittlement cracking (LME) during welding of plated steel sheets. When Ca is contained in the plating layer 13, this LME suppression effect during welding is achieved by setting the Ca content to 0.01% by mass or more. The Ca content in the plating layer 13 is more preferably 0.05% by mass or more.
一方、めっき層13中のCa含有量が2.00質量%を超える場合には、めっき鋼板の耐食性が低下する可能性がある。かかる観点から、めっき層13中のCa含有量は、2.00質量%以下である。めっき層13中のCa含有量は、好ましくは1.50質量%以下であり、より好ましくは1.00質量%以下である。On the other hand, if the Ca content in the plating layer 13 exceeds 2.00% by mass, the corrosion resistance of the plated steel sheet may decrease. From this viewpoint, the Ca content in the plating layer 13 is 2.00% by mass or less. Preferably, the Ca content in the plating layer 13 is 1.50% by mass or less, and more preferably 1.00% by mass or less.
◇元素群B
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Bについて説明する。以下に示す元素群Bの少なくとも何れかの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群B]:Sb:0%超0.5000%以下、Pb:0%超0.5000%以下、及び、Sr:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
◇Element group B
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements B that the plating layer 13 may contain will be described. At least one of the elements of the group of elements B shown below is an element that can be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element Group B]: One or more elements selected from the group consisting of Sb: greater than 0% and 0.5000% or less, Pb: greater than 0% and 0.5000% or less, and Sr: greater than 0% and 0.5000% or less.
[Sb:0~0.5000質量%]
[Pb:0~0.5000質量%]
[Sr:0~0.5000質量%]
本実施形態に係るめっき層13がSb、Pb、Srを含有しない場合も考えうるため、これら元素の含有量の下限は、0質量%である。一方、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかがめっき層13中に含有されると、めっき層13の表面にスパングルが形成されて、金属光沢の向上を図ることが可能となる。そのため、めっき鋼板の意匠性向上という観点から、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかがめっき層13中に含有されることが好ましい。かかる意匠性向上効果は、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかの含有量が0.0500質量%以上となった場合に発現される。そのため、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかをめっき層13に含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.0500質量%以上とされることが好ましい。
[Sb: 0 to 0.5000% by mass]
[Pb: 0 to 0.5000% by mass]
[Sr: 0 to 0.5000% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Sb, Pb, or Sr, the lower limit of the content of these elements is 0% by mass. On the other hand, if at least one of Sb, Pb, or Sr is contained in the plating layer 13, spangles are formed on the surface of the plating layer 13, making it possible to improve the metallic luster. Therefore, from the viewpoint of improving the design of the plated steel sheet, it is preferable that at least one of Sb, Pb, or Sr is contained in the plating layer 13. This design improvement effect is manifested when the content of at least one of Sb, Pb, or Sr is 0.0500% by mass or more. Therefore, when at least one of Sb, Pb, or Sr is contained in the plating layer 13, it is preferable that the content of each of these elements be independently 0.0500% by mass or more.
一方、Sb、Pb、Srの含有量の何れかが0.5000質量%を超えるようなめっき層13を形成する場合には、めっき層13を形成するために用いるめっき浴中のドロス生成量が多くなり、めっき性状の良好なめっき鋼板を製造できない。そのため、めっき層13中のSb、Pb、Srの含有量は、それぞれ独立に、0.5000質量%以下である。Sb、Pb、Srの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.2000質量%以下である。On the other hand, when forming a plating layer 13 in which the content of any of Sb, Pb, or Sr exceeds 0.5000% by mass, the amount of dross generated in the plating bath used to form the plating layer 13 increases, making it impossible to produce a plated steel sheet with good plating properties. Therefore, the content of Sb, Pb, and Sr in the plating layer 13 is independently 0.5000% by mass or less. Preferably, the content of Sb, Pb, and Sr is independently 0.2000% by mass or less.
◇元素群C
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Cについて説明する。以下に示す元素群Cの少なくとも何れかの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群C]:Cu:0%超1.0000%以下、Ti:0%超1.0000%以下、Cr:0%超1.0000%以下、Nb:0%超1.0000%以下、Ni:0%超1.0000%以下、Mn:0%超1.0000%以下、Mo:0%超1.0000%以下、Co:0%超1.0000%以下、及び、V:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
◇Element group C
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements C that the plating layer 13 may contain will be described. At least one of the elements of the group of elements C shown below is an element that can be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element Group C]: One or more elements selected from the group consisting of Cu: greater than 0% and 1.0000% or less, Ti: greater than 0% and 1.0000% or less, Cr: greater than 0% and 1.0000% or less, Nb: greater than 0% and 1.0000% or less, Ni: greater than 0% and 1.0000% or less, Mn: greater than 0% and 1.0000% or less, Mo: greater than 0% and 1.0000% or less, Co: greater than 0% and 1.0000% or less, and V: greater than 0% and 1.0000% or less.
[Cu:0~1.0000質量%]
[Ti:0~1.0000質量%]
[Cr:0~1.0000質量%]
[Nb:0~1.0000質量%]
[Ni:0~1.0000質量%]
[Mn:0~1.0000質量%]
[Co:0~1.0000質量%]
[V :0~1.0000質量%]
本実施形態に係るめっき層13がCu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vを含有しない場合も考えうるため、これら元素の含有量の下限は、0質量%である。一方、Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの少なくとも何れかがめっき層13中に含有されると、かかるめっき鋼板を溶接した際に、これら元素が、溶接によって生成されるAl-Fe合金相に取り込まれ、形成される溶接部の耐食性を向上させることが可能となる。かかる溶接部耐食性の向上効果は、めっき層13中のCu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの少なくとも何れかの含有量が0.0050質量%以上となった場合に発現される。そのため、Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの少なくとも何れかをめっき層13中に含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.0050質量%以上とされることが好ましい。
[Cu: 0 to 1.0000% by mass]
[Ti: 0 to 1.0000% by mass]
[Cr: 0 to 1.0000% by mass]
[Nb: 0 to 1.0000% by mass]
[Ni: 0 to 1.0000% by mass]
[Mn: 0 to 1.0000% by mass]
[Co: 0 to 1.0000% by mass]
[V: 0 to 1.0000% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, or V, the lower limit of the content of these elements is 0 mass%. On the other hand, if at least one of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, or V is contained in the plating layer 13, when such plated steel sheet is welded, these elements are incorporated into the Al-Fe alloy phase produced by welding, making it possible to improve the corrosion resistance of the welded part. This effect of improving the corrosion resistance of the welded part is exhibited when the content of at least one of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, or V in the plating layer 13 is 0.0050 mass% or more. Therefore, when at least one of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, or V is contained in the plating layer 13, it is preferable that the content of each of these elements be independently 0.0050 mass% or more.
一方、Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの含有量の何れかが1.0000質量%を超えるようなめっき層13を形成する場合には、めっき層13を形成するためのめっき浴中でこれら元素が様々な金属間化合物相を形成し、めっき浴の粘性の上昇を招いて、めっき性状の良好なめっき鋼板を製造できない。よって、めっき層13中のCu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの含有量は、それぞれ独立に、1.0000質量%以下とされる。Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Co、Vの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.2000質量%以下である。On the other hand, when forming a plating layer 13 in which the content of any of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, or V exceeds 1.0000% by mass, these elements form various intermetallic compound phases in the plating bath used to form the plating layer 13, leading to an increase in the viscosity of the plating bath and making it impossible to produce a plated steel sheet with good plating properties. Therefore, the content of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, and V in the plating layer 13 is independently set to 1.0000% by mass or less. Preferably, the content of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, Co, and V is independently set to 0.2000% by mass or less.
[Mo:0~1.0000質量%]
本実施形態に係るめっき層13がMoを含有しない場合も考えうるため、Moの含有量の下限は、0質量%である。一方、Moがめっき層13中に含有されると、耐食性を更に向上させることが可能となる。かかる耐食性の向上効果は、Moの含有量が0.0100質量%以上となった場合に発現される。そのため、Moを含有させる場合には、その含有量は、0.0100質量%以上とすることが好ましい。
[Mo: 0 to 1.0000% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Mo, the lower limit of the Mo content is 0% by mass. On the other hand, if Mo is included in the plating layer 13, it is possible to further improve corrosion resistance. This improvement in corrosion resistance is achieved when the Mo content is 0.0100% by mass or more. Therefore, when Mo is included, it is preferable that its content be 0.0100% by mass or more.
一方、Moの含有量が1.0000質量%を超えるようなめっき層13を形成する場合には、用いるめっき浴中に多量のドロスが発生する原因となるため、好ましくない。そのため、Moの含有量は、1.0000質量%以下である。Moの含有量は、好ましくは0.0500質量%以下である。On the other hand, forming a plating layer 13 with a Mo content exceeding 1.0000% by mass is undesirable because it causes a large amount of dross to be generated in the plating bath. Therefore, the Mo content is 1.0000% by mass or less. Preferably, the Mo content is 0.0500% by mass or less.
◇元素群D
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Dについて説明する。以下に示す元素群Dの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群D]:Sn:0%超1.0000%以下、In:0%超1.0000%以下、及び、Bi:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
◇Element group D
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements D that the plating layer 13 may contain will be described. The elements of the group of elements D shown below are elements that may be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element Group D]: One or more elements selected from the group consisting of Sn: greater than 0% and 1.0000% or less, In: greater than 0% and 1.0000% or less, and Bi: greater than 0% and 1.0000% or less.
[Sn:0~1.0000質量%]
[In:0~1.0000質量%]
[Bi:0~1.0000質量%]
本実施形態に係るめっき層13がSn、In、Biを含有しない場合も考えうるため、Snの含有量の下限は、0質量%である。一方、Sn、In、Biを含むめっき層13が腐食環境に置かれた場合にMg溶出速度を上昇させる元素である。Mgの溶出速度が上昇すると、鋼板11が露出した部分にMgイオンが供給され、防食性が向上する。かかる観点から、Sn、In、Biを含有させる場合には、Sn、In、Biの含有量を、それぞれ独立に、0.0050質量%以上とすることが好ましい。一方で、過剰なSn、In、Bi添加は、Mg溶出速度を過剰に促進し、めっき鋼板の耐食性が低下する可能性がある。かかるMg溶出速度の上昇は、Sn、In、Biの含有量の何れかが1.0000質量%を超えると顕著となるため、Sn、In、Biの含有量は、それぞれ独立に、1.0000質量%以下である。Sn、In、Biの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.2000質量%以下である。
[Sn: 0 to 1.0000% by mass]
[In: 0 to 1.0000% by mass]
[Bi: 0 to 1.0000% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Sn, In, and Bi, the lower limit of the Sn content is 0% by mass. On the other hand, Sn, In, and Bi are elements that increase the Mg elution rate when the plating layer 13 containing Sn, In, and Bi is placed in a corrosive environment. When the Mg elution rate increases, Mg ions are supplied to the exposed parts of the steel sheet 11, improving corrosion resistance. From this viewpoint, when Sn, In, and Bi are included, it is preferable that the content of Sn, In, and Bi be 0.0050% by mass or more, independently of each other. On the other hand, excessive addition of Sn, In, and Bi may excessively promote the Mg elution rate, potentially reducing the corrosion resistance of the plated steel sheet. Since this increase in the Mg elution rate becomes significant when any of the Sn, In, and Bi content exceeds 1.0000% by mass, the content of Sn, In, and Bi is 1.0000% by mass or less, independently of each other. The content of Sn, In, and Bi is preferably 0.2000% by mass or less, independently of each other.
◇元素群E
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Eについて説明する。以下に示す元素群Eの少なくとも何れかの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群E]:Zr:0%超1.0000%以下、Ag:0%超1.0000%以下、及び、Li:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
◇Element group E
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements E that the plating layer 13 may contain will be described. At least one of the elements of the group of elements E shown below is an element that can be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element Group E]: One or more elements selected from the group consisting of Zr: greater than 0% and 1.0000% or less, Ag: greater than 0% and 1.0000% or less, and Li: greater than 0% and 1.0000% or less.
[Zr:0~1.0000質量%]
[Ag:0~1.0000質量%]
[Li:0~1.0000質量%]
本実施形態に係るめっき層13がZr、Ag、Liを含有しない場合も考えうるため、これら元素の含有量の下限は、0質量%である。一方、Zr、Ag、Liの少なくとも何れかがめっき層13中に含有されると、めっき操業性を向上させることが可能となる。かかるめっき性の向上効果は、めっき層13中のZr、Ag、Liの少なくとも何れかの含有量が0.0100質量%以上となった場合に発現される。そのため、Zr、Ag、Liのすくなくとも何れかを含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.0100質量%以上とされることが好ましい。
[Zr: 0 to 1.0000% by mass]
[Ag: 0 to 1.0000% by mass]
[Li: 0 to 1.0000% by mass]
Since the plating layer 13 according to this embodiment may not contain Zr, Ag, or Li, the lower limit of the content of these elements is 0% by mass. On the other hand, if at least one of Zr, Ag, or Li is included in the plating layer 13, it is possible to improve the plating operability. This improvement in plating performance is achieved when the content of at least one of Zr, Ag, or Li in the plating layer 13 is 0.0100% by mass or more. Therefore, when at least one of Zr, Ag, or Li is included, it is preferable that the content of each of these elements be independently 0.0100% by mass or more.
一方、Zr、Ag、Liの含有量の何れかが1.0000質量%を超えるようなめっき層13を形成する場合には、めっき層13の形成に用いるめっき浴中に多量のドロスが発生しやすい。そのため、Zr、Ag、Liのすくなくとも何れかの含有量は、それぞれ独立に、1.0000質量%以下である。Zr、Ag、Liのすくなくとも何れかの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.1000質量%以下である。On the other hand, when forming a plating layer 13 in which the content of any one of Zr, Ag, or Li exceeds 1.0000% by mass, a large amount of dross tends to be generated in the plating bath used to form the plating layer 13. Therefore, the content of at least one of Zr, Ag, or Li is independently 1.0000% by mass or less. Preferably, the content of at least one of Zr, Ag, or Li is independently 0.1000% by mass or less.
◇元素群F
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Fについて説明する。以下に示す元素群Fの少なくとも何れかの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群F]:La:0%超0.5000%以下、Ce:0%超0.5000%以下、及び、Y:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
◇Element group F
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements F that the plating layer 13 may contain will be described. At least one of the elements in the group of elements F shown below is an element that can be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element group F]: One or more elements selected from the group consisting of La: greater than 0% and 0.5000% or less, Ce: greater than 0% and 0.5000% or less, and Y: greater than 0% and 0.5000% or less.
[La:0~0.5000質量%]
[Ce:0~0.5000質量%]
[Y :0~0.5000質量%]
本実施形態に係るめっき層13においてLa、Ce、Yを含有しない場合も考えうるため、これら元素の含有量の下限は、0質量%である。一方、La、Ce、Yは、Caとほぼ同等の効果を発現する元素であり、溶接時のブローホール形成をより抑制する。これは、各元素の原子半径がCaの原子半径と近いことに起因する。これらの元素がめっき層13中に含有されると、Ca位置に置換する。そのため、これらの元素は、EDSにおいてCaと同位置に検出される。また、これらの元素がめっき鋼板の溶接後に酸化物となった場合においても、これら元素の酸化物はCaOと同位置で検出される。
[La: 0 to 0.5000% by mass]
[Ce: 0 to 0.5000% by mass]
[Y: 0 to 0.5000% by mass]
In this embodiment, it is possible that the plating layer 13 may not contain La, Ce, and Y; therefore, the lower limit of the content of these elements is 0 mass%. On the other hand, La, Ce, and Y are elements that exhibit almost the same effect as Ca, and further suppress blowhole formation during welding. This is because the atomic radii of each element are close to those of Ca. When these elements are contained in the plating layer 13, they are substituted for Ca. Therefore, these elements are detected at the same position as Ca in EDS. Furthermore, even if these elements become oxides after welding the plated steel sheet, the oxides of these elements are detected at the same position as CaO.
かかる溶接時のブローホール形成の抑制効果は、これら元素の含有量を、それぞれ独立に、0.0100質量%以上とすることで発現される。そのため、Zr、Ag、Liのすくなくとも何れかを含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.0100質量%以上とされることが好ましい。めっき層13中におけるLa、Ce、Yの含有量は、それぞれ独立に、より好ましくは0.0500質量%以上である。The effect of suppressing blowhole formation during welding is achieved by setting the content of each of these elements to 0.0100% by mass or more, independently. Therefore, when at least one of Zr, Ag, and Li is included, it is preferable that the content of each of these elements be 0.0100% by mass or more, independently. The content of La, Ce, and Y in the plating layer 13 is more preferably 0.0500% by mass or more, independently.
一方、めっき層13を製造するためのめっき浴中において、La、Ce、Y含有量が多すぎる場合、めっき浴の粘性が必要以上に増加してめっき操業性が低下する可能性がある。そのため、めっき操業性の観点からめっき浴中のLa、Ce、Y含有量が調整されることにより、La、Ce、Yの含有量は、それぞれ独立に、0.5000質量%以下となる。La、Ce、Yの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.1000質量%以下である。On the other hand, if the La, Ce, and Y content in the plating bath for producing the plating layer 13 is too high, the viscosity of the plating bath may increase excessively, potentially reducing the operability of the plating process. Therefore, from the viewpoint of operability, the La, Ce, and Y content in the plating bath is adjusted so that the content of La, Ce, and Y is independently 0.5000% by mass or less. Preferably, the content of La, Ce, and Y is independently 0.1000% by mass or less.
◇元素群G
続いて、本実施形態に係るめっき層13の別の態様において、めっき層13が含有しうる元素群Gについて説明する。以下に示す元素群Gの元素は、残部のZnの一部に換えて、めっき層13中に含有されうる元素である。
[元素群G]:B:0%超0.5000%以下
◇Element group G
Next, in another embodiment of the plating layer 13 according to this embodiment, the group of elements G that the plating layer 13 may contain will be described. The elements of the group of elements G shown below are elements that may be contained in the plating layer 13 in place of a portion of the remaining Zn.
[Element group G]: B: More than 0% and not more than 0.5000%
[B:0~0.5000質量%]
本実施形態に係るめっき層13においてBを含有しない場合も考えうるため、その含有量の下限は、0質量%である。一方、Bは、めっき層13中に含有されると、LMEを抑制する効果がある。これは、Bがめっき層13中に含有されると、Zn、Al、Mg、Caの少なくとも何れかと化合して、様々な金属間化合物相を形成するためと推察される。また、めっき層13中にBが存在することで、Bはめっき層13から鋼板11へと拡散し、粒界強化によって鋼板11のLMEを抑制する効果があると考えられる。更に、Bに関して形成される各種の金属間化合物は、融点が極めて高いために、溶接時におけるZn蒸発の抑制にも作用していると推察される。これらの改善効果は、Bを0.0500質量%以上含有させることで発現される。そのため、Bを含有させる場合には、Bの含有量は、好ましくは0.0500質量%以上である。
[B: 0 to 0.5000% by mass]
In this embodiment, it is possible that the plating layer 13 may not contain B, so the lower limit of its content is 0% by mass. On the other hand, when B is included in the plating layer 13, it has the effect of suppressing LME. This is presumed to be because when B is included in the plating layer 13, it combines with at least one of Zn, Al, Mg, and Ca to form various intermetallic compound phases. Furthermore, it is thought that the presence of B in the plating layer 13 causes B to diffuse from the plating layer 13 to the steel sheet 11, and that this has the effect of suppressing LME of the steel sheet 11 through grain boundary strengthening. Moreover, it is presumed that the various intermetallic compounds formed with respect to B have extremely high melting points and therefore also act to suppress Zn evaporation during welding. These improvement effects are achieved by including 0.0500% by mass or more of B. Therefore, when B is included, the B content is preferably 0.0500% by mass or more.
一方、めっき層13中にBを含有させるために、めっき浴中に過剰にBを含有させると、めっき融点の急激な上昇を引き起こしてめっき操業性が低下し、めっき性状に優れるめっき鋼板を製造することができない。かかるめっき操業性の低下は、Bの含有量が0.50質量%を超える場合に顕著となるため、Bの含有量は0.5000質量%以下である。Bの含有量は、好ましくは0.1000質量%以下である。On the other hand, if an excessive amount of B is added to the plating bath in order to include B in the plating layer 13, it causes a rapid increase in the plating melting point, reducing the plating operability and making it impossible to manufacture a plated steel sheet with excellent plating properties. This reduction in plating operability becomes significant when the B content exceeds 0.50% by mass, so the B content is 0.5000% by mass or less. Preferably, the B content is 0.1000% by mass or less.
[化学成分の計測方法]
上記のめっき層13の化学成分は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry)又はICP-MS(lnductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)を使用して、計測することが可能である。なお、0.1質量%単位までの化学成分の分析を行う場合には、ICP-AESを用いることとし、0.1質量%未満の微量な化学成分の分析を行う場合には、ICP-MSを用いることとする。めっき鋼板を、インヒビターを加えた10%HCl水溶液に対して1分程度浸潰し、めっき層部分を剥離し、このめっき層を溶解した溶液を準備する。得られた溶液を、ICP-AES又はICP-MSによって分析して、めっき層の全体平均としての化学成分を得ることができる。
[Method for measuring chemical components]
The chemical composition of the plating layer 13 can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer) or ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer). When analyzing chemical components down to 0.1 mass%, ICP-AES should be used, while for analyzing trace amounts of chemical components less than 0.1 mass%, ICP-MS should be used. The plated steel sheet is immersed in a 10% HCl aqueous solution with an inhibitor for about 1 minute to remove the plating layer, and a solution is prepared by dissolving this plating layer. The resulting solution can be analyzed using ICP-AES or ICP-MS to obtain the overall average chemical composition of the plating layer.
◇めっき層13の付着量について
以上説明したようなめっき層13の付着量については、特に規定するものではないが、例えば、鋼板の片面当たり、15~250g/m2程度であることが好ましい。めっき層13の付着量が上記のような範囲内となることで、本実施形態に係るめっき鋼板1は、十分な耐食性を示すことが可能となる。
◇Regarding the amount of plating layer 13 attached As described above, there is no particular requirement for the amount of plating layer 13 attached, but for example, it is preferable to have about 15 to 250 g/ m² per side of the steel sheet. By having the amount of plating layer 13 attached within the above range, the plated steel sheet 1 according to this embodiment can exhibit sufficient corrosion resistance.
なお、かかるめっき層13の付着量は、以下のように測定される。まず、めっき鋼板から、平面視において30mm×30mmの大きさにサンプルを切り出し、予めそのサンプルの質量を測定しておく。なお、サンプルを切り出す際には、厚み方向は全て切り出すようにする。このサンプルの一方の面にはテープシールを貼り、当該一方の面側のめっき層は次工程で溶解しないようにする。その上で、インヒビター添加した10%HCl水溶液にかかるサンプルを浸漬してめっき層を酸洗剥離し、酸洗後のサンプルの質量を測定する。酸洗前後のサンプルの質量変化から、片面当たりのめっき層13の付着量を決定することが可能である。The amount of the plating layer 13 is measured as follows. First, a sample measuring 30 mm x 30 mm in plan view is cut from the plated steel sheet, and its mass is measured beforehand. When cutting the sample, the entire thickness is cut out. A tape seal is applied to one side of the sample to prevent the plating layer on that side from dissolving in the next step. Then, the sample is immersed in a 10% HCl aqueous solution with an inhibitor added to pickle and remove the plating layer, and the mass of the sample after pickling is measured. From the change in mass of the sample before and after pickling, it is possible to determine the amount of the plating layer 13 attached to each side.
◇めっき層13の金属組織について
続いて、以上説明した化学組成を有するめっき層13の金属組織について、説明する。
本実施形態に係るめっき層13は、上記の化学組成を有する。また、めっき層13は、以下で詳述する製造方法を経て形成されることで、α相、η-Zn相、MgZn2相、η/α/MgZn2三元共晶相、η/MgZn2二元共晶相等の金属相や金属間化合物相を含有している。また、めっき層13が更に含有しうる元素によっては、めっき層13は、上記のような相に加えて、Al-Si-Ca相、Al-Si-Ca-Fe相、Mg2Si相、Mg2Sn相等の金属間化合物を含有しうる。本実施形態に係るめっき層13は、上記のような金属組織を有することで、耐食性に優れるという性質を示す。
◇Regarding the Metal Structure of the Plating Layer 13 Next, we will explain the metal structure of the plating layer 13 having the chemical composition described above.
The plating layer 13 according to this embodiment has the above chemical composition. Furthermore, the plating layer 13 is formed by the manufacturing method described in detail below and contains metallic phases and intermetallic compound phases such as α phase, η-Zn phase, MgZn 2 phase, η/α/MgZn 2 ternary eutectic phase, and η/MgZn 2 binary eutectic phase. Depending on the elements that the plating layer 13 may further contain, the plating layer 13 may also contain intermetallic compounds such as Al-Si-Ca phase, Al-Si-Ca-Fe phase, Mg 2 Si phase, and Mg 2 Sn phase in addition to the above phases. The plating layer 13 according to this embodiment exhibits excellent corrosion resistance due to having the above metallic structure.
加えて、本実施形態に係るめっき層13では、上記のα相及びη-Zn相の一部が、以下で詳述するように特定の状態で存在しており、クラック発生の起点として機能するようになっている。これにより、本実施形態に係るめっき層13では、歪付与の制御に過度の注意を払うことなく、より適切な量のクラックを効率良く生じさせることができ、めっき鋼板1における水素脱離性の更なる向上が可能になる。In addition, in the plating layer 13 according to this embodiment, a portion of the α phase and η-Zn phase exist in a specific state, as detailed below, and function as a starting point for crack generation. As a result, in the plating layer 13 according to this embodiment, a more appropriate amount of cracks can be efficiently generated without excessive attention to controlling strain application, enabling further improvement of hydrogen desorption properties in the plated steel sheet 1.
ここで、本実施形態に係るめっき層13がどのような相を有しているかについては、めっき層13の表面を、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)により観察することで特定可能である。すなわち、めっき層13の表面の凝固組織をSEMにより観察し、観察視野において、SEM-EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:電子プローブマイクロアナライザ)による点分析結果と、反射電子像における結晶相の形態から、どのような相を有しているかを特定することができる。この際、SEM観察前に、例えば研磨等の前処理は行わなくてよい。ただし、化成処理皮膜等が付与されている場合は、化成処理皮膜等を除去するために研磨等を実施してもよい。研磨する場合はめっき層の厚みが80%以上残るよう研磨し、表面は鏡面仕上げ状態にしてからSEM観察し、表面組織とする。Here, the phase of the plating layer 13 according to this embodiment can be determined by observing the surface of the plating layer 13 with a scanning electron microscope (SEM). That is, the solidification structure of the surface of the plating layer 13 is observed with an SEM, and the phase can be determined from the point analysis results by an SEM-EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) and the morphology of the crystalline phase in the backscattered electron image within the observation field. In this case, it is not necessary to perform pretreatment such as polishing before SEM observation. However, if a chemical conversion coating or the like is applied, polishing or the like may be performed to remove the chemical conversion coating or the like. If polishing is performed, the plating layer should be polished so that 80% or more of its thickness remains, and the surface should be mirror-finished before SEM observation to obtain the surface structure.
続いて、図2及び図3を参照しながら、本実施形態に係るめっき層13において、一部のα相及びη-Zn相が示している特定の状態について、詳細に説明する。図2及び図3は、本実施形態に係るめっき鋼板1のめっき層13が有しているα析出η相について説明するための模式図である。Next, with reference to Figures 2 and 3, a specific state exhibited by some of the α-phase and η-Zn phase in the plating layer 13 according to this embodiment will be described in detail. Figures 2 and 3 are schematic diagrams illustrating the α-deposited η-phase in the plating layer 13 of the plated steel sheet 1 according to this embodiment.
本実施形態に係るめっき層13の表面(図2におけるX-Y平面)を、表面法線方向(図2におけるZ軸正方向側)から電子顕微鏡(SEM)により観察した場合に着目する。Let us focus on the surface of the plating layer 13 according to this embodiment (the X-Y plane in Figure 2) when observed with an electron microscope (SEM) from the direction normal to the surface (the positive Z-axis direction in Figure 2).
かかる観察の際、本実施形態に係るめっき鋼板1のめっき層13において、その表面組織は、以下で説明するようなα析出η相(図2における符号101)を有しており、その平均面積率は、5~95%となっている。また、かかるα析出η相101の残部は、MgZn2相、η/α/MgZn2三元共晶相、η/MgZn2二元共晶相等で構成される、硬質組織103となっている。なお、本実施形態に係るめっき層13は、めっきの化学組成としてMgを0.50質量%以上含有することから、かかる化学組成から必然的に、上記のような硬質組織103が形成される。 During such observation, the surface structure of the plating layer 13 of the plated steel sheet 1 according to this embodiment has an α-deposited η phase (reference numeral 101 in Figure 2) as described below, with an average area ratio of 5 to 95%. The remainder of the α-deposited η phase 101 is a hard structure 103 composed of MgZn 2 phase, η/α/MgZn 2 ternary eutectic phase, η/MgZn 2 binary eutectic phase, etc. Since the plating layer 13 according to this embodiment contains 0.50% by mass or more of Mg as part of the chemical composition of the plating, the hard structure 103 described above is inevitably formed from this chemical composition.
このα析出η相101は、図3に模式的に示したように、η-Zn相で構成される母相(以下、「η母相113」と称する。)中に過飽和固溶していたAlが、α相111として析出し、軟質化した金属組織である。SEM観察の際に反射電子像に着目すると、α相111は黒色物として存在し、η母相113は白色物として存在する。そのため、α析出η相101は、反射電子像によるSEM観察の際、白色相中に黒色粒が分散している組織として認識される。As schematically shown in Figure 3, this α-precipitated η phase 101 is a softened metallic structure in which Al, which was supersaturated and solid-dissolved in the matrix phase (hereinafter referred to as "η matrix phase 113") composed of the η-Zn phase, precipitates as α phase 111. When focusing on the backscattered electron image during SEM observation, the α phase 111 exists as a black substance, and the η matrix phase 113 exists as a white substance. Therefore, when observing the α-precipitated η phase 101 using backscattered electron images with SEM, it is recognized as a structure in which black particles are dispersed in a white phase.
このようなα析出η相101が、硬質組織103中に存在することで、めっき層13として、硬さに不均一性が生じるようになる。相対的に軟質な金属組織が、硬質な金属組織中に存在している状況で、めっき層13に対して加工処理等に伴う歪が付与されると、加わった変形が、軟質な金属組織であるα析出η相101に集中するようになる。その結果、本実施形態に係るめっき層13では、図2に模式的に示したように、α析出η相101を起点として、クラック105が発生する。The presence of such α-precipitation η phase 101 within the hard structure 103 results in non-uniformity in the hardness of the plating layer 13. When a relatively soft metallic structure is present within a hard metallic structure, and strain is applied to the plating layer 13 due to processing or other treatments, the applied deformation concentrates on the soft metallic structure, the α-precipitation η phase 101. As a result, in the plating layer 13 according to this embodiment, cracks 105 are generated starting from the α-precipitation η phase 101, as schematically shown in Figure 2.
本発明者らによる検証の結果、硬質組織103中に発生するクラック105の端部の位置は、上記のようなめっき層13の付着量の範囲内であれば、めっき層13と鋼板11との界面まで到達していることが多かった。本実施形態に係るめっき鋼板1では、鋼板11中に存在する水素が、このようなクラック105を介して系外(すなわち外気)へと放出される。また、めっき層13と鋼板11との界面までクラック105が到達していなかったとしても、クラック105の端部の位置まで到達した鋼中の水素は、その後、クラック105を伝って、系外へ放出される。Verification by the inventors revealed that the ends of cracks 105 generated in the hard structure 103 often reached the interface between the plating layer 13 and the steel sheet 11, provided the amount of plating layer 13 was within the range described above. In the plated steel sheet 1 according to this embodiment, hydrogen present in the steel sheet 11 is released to the outside (i.e., the outside air) through such cracks 105. Furthermore, even if the cracks 105 do not reach the interface between the plating layer 13 and the steel sheet 11, the hydrogen in the steel that reaches the ends of the cracks 105 is subsequently released to the outside by traveling along the cracks 105.
また、本実施形態に係るめっき層13の表面組織では、上記のように、α析出η相101の平均面積率は、5~95%の範囲内となっている。α析出η相101の平均面積率が、上記のような範囲内となっていることで、例えばめっき鋼板を様々な形状に加工する際に付与されるような歪の範囲内でも、めっき層13中に、クラック105が適切な存在量で導入されるようになる。その結果、本実施形態に係るめっき鋼板1では、耐食性を維持しつつ、水素脱離性を更に向上させることが可能となる。Furthermore, in the surface structure of the plating layer 13 according to this embodiment, as described above, the average area ratio of the α-deposited η phase 101 is within the range of 5 to 95%. Because the average area ratio of the α-deposited η phase 101 is within this range, cracks 105 are introduced into the plating layer 13 in an appropriate amount, even within the range of strains applied when processing the plated steel sheet into various shapes. As a result, the plated steel sheet 1 according to this embodiment can further improve hydrogen desorption while maintaining corrosion resistance.
平均面積率が5%未満である場合には、α析出η相101の存在量が少なすぎるために、適切な量のクラック105を導入することができず、めっき鋼板1としての水素脱離性を向上させることができない。平均面積率が5%以上となることで、耐食性を維持しつつ、めっき鋼板1としての水素脱離性を向上させることができる。α析出η相101の平均面積率は、好ましくは8%以上であり、より好ましくは15%以上である。If the average area ratio is less than 5%, the amount of α-precipitation η phase 101 is too small to introduce an appropriate amount of cracks 105, and thus the hydrogen desorption properties of the plated steel sheet 1 cannot be improved. By having an average area ratio of 5% or more, the hydrogen desorption properties of the plated steel sheet 1 can be improved while maintaining corrosion resistance. The average area ratio of α-precipitation η phase 101 is preferably 8% or more, and more preferably 15% or more.
一方、α析出η相101の平均面積率が95%を超える場合には、軟質なα析出η相がめっき層のほとんどを占めることで、めっき層が全体として延性を発現し、α析出η相がクラック発生サイトとして機能しなくなるため、好ましくない。α析出η相101の平均面積率が95%以下となることで、耐食性を維持しつつ、α析出η相101をめっき層のクラック発生サイトとして機能させることで、めっき鋼板1としての水素脱離性を向上させることができる。α析出η相101の平均面積率は、好ましくは70%以下であり、より好ましくは40%以下であり、更に好ましくは30%以下である。On the other hand, if the average area ratio of the α-precipitation η phase 101 exceeds 95%, the soft α-precipitation η phase occupies most of the plating layer, causing the plating layer as a whole to exhibit ductility, and the α-precipitation η phase ceases to function as a crack initiation site, which is undesirable. By keeping the average area ratio of the α-precipitation η phase 101 at 95% or less, the hydrogen desorption properties of the plated steel sheet 1 can be improved while maintaining corrosion resistance and allowing the α-precipitation η phase 101 to function as a crack initiation site in the plating layer. The average area ratio of the α-precipitation η phase 101 is preferably 70% or less, more preferably 40% or less, and even more preferably 30% or less.
◇めっき層13のα析出η相101の平均面積率の算出方法
ここで、上記のような平均面積率は、以下のようにして測定する。
すなわち、めっき層13の表面の任意の位置を、SEMにより観察し、SEM-EPMAを用いて元素マッピングを取得する。得られた元素マッピングについて、市販の画像解析アプリケーションの二値化機能を用いて二値化し、α析出η相101に該当する領域を特定して、その面積率を算出する。
◇Method for calculating the average area ratio of the α-deposited η phase 101 of the plating layer 13 Here, the average area ratio described above is measured as follows.
Specifically, an arbitrary position on the surface of the plating layer 13 is observed using a SEM, and elemental mapping is obtained using SEM-EPMA. The obtained elemental mapping is binarized using the binarization function of a commercially available image analysis application, the region corresponding to the α-deposited η phase 101 is identified, and its area ratio is calculated.
より詳細には、めっき層13の表面の任意の位置における、平面視で120μm×100μmの領域(おおよそ1000倍の倍率に相当。)を、SEMにより観察し、SEM-EPMAにより点分析を実施する。More specifically, a region of 120 μm × 100 μm in plan view (corresponding to approximately 1000x magnification) at an arbitrary position on the surface of the plating layer 13 is observed using a SEM, and point analysis is performed using SEM-EPMA.
具体的には、上記の120μm×100μmの領域を、加速電圧:15.0kV、照射電流:4.999×10-8A、照射時間:50ミリ秒として、倍率1000倍で観察する。かかる条件で、着目する範囲の反射電子像を取得した後、反射電子像のコントラストを用いて、各金属組織の点分析を3点ずつ実施すればよい。 Specifically, the above 120 μm × 100 μm region is observed at a magnification of 1000x with an accelerating voltage of 15.0 kV, an irradiation current of 4.999 × 10⁻⁸ A, and an irradiation time of 50 milliseconds. After obtaining a backscattered electron image of the area of interest under these conditions, point analysis of each metal structure can be performed at three points using the contrast of the backscattered electron image.
かかる点分析において、Al:20~99原子%、Zn:0.5~80原子%、Mg:0~5原子%を満足し、かつ、AlとZnの合計が70原子%以上である相を、α相と判断することができる。また、Znの含有量が98原子%以上であり、他元素の含有量が合計で2原子%以下である相を、η-Zn相と判断する。In such point analysis, a phase satisfying the following conditions—Al: 20–99 atomic%, Zn: 0.5–80 atomic%, Mg: 0–5 atomic%, and the sum of Al and Zn being 70 atomic% or more—can be identified as the α phase. Furthermore, a phase with a Zn content of 98 atomic% or more and a total content of other elements of 2 atomic% or less is identified as the η-Zn phase.
なお、MgとZnの含有量が、それぞれ10原子%以上であり、かつ、MgとZnの合計含有量が、85原子%以上である相を、MgZn2相、η/α/MgZn2三元共晶相、η/MgZn2二元共晶相等で構成される、硬質組織103と判断する。 Furthermore, a phase in which the content of Mg and Zn is 10 atomic percent or more each, and the total content of Mg and Zn is 85 atomic percent or more, is determined to be a hard structure 103 composed of MgZn 2 phase, η/α/MgZn 2 ternary eutectic phase, η/MgZn 2 binary eutectic phase, etc.
η-Zn相にはMgが含有されない一方で、η-Znの周囲には、Mgを含有する硬質組織103が存在している。そのため、Mg元素の分布に着目し、Mgを含有している金属組織と、Mgを含有していない金属組織との境界を表す輪郭線を特定することができる。このようにして特定された輪郭線で囲まれる、Mgを含有していない金属組織を、η-Zn相として判別できる。ここで、η-Zn相と、周囲の硬質組織103とは、当業者であれば視認によって容易に区別可能である。While the η-Zn phase does not contain Mg, a hard structure 103 containing Mg exists around the η-Zn. Therefore, by focusing on the distribution of the Mg element, it is possible to identify the contour line representing the boundary between the metal structure containing Mg and the metal structure that does not contain Mg. The metal structure that does not contain Mg, enclosed by the contour line thus identified, can be identified as the η-Zn phase. Here, the η-Zn phase and the surrounding hard structure 103 can be easily distinguished by visual inspection by a person skilled in the art.
SEM観察時の視野内において、上記のようにしてη-Znの輪郭線を特定し、かかる輪郭線を、各種の画像解析アプリケーション(例えば、ImageJ等)上において手動で引いていく。その後、画像解析アプリケーションにおいて画像を二値化することで、η-Zn相中に、α相に該当する黒色析出物が存在するか否かを、容易に判断することができる。この際、二値化の閾値は、例えば、Brightness/ContrastにおけるMinimum値を200と設定すればよい。During SEM observation, the contour lines of η-Zn are identified within the field of view as described above, and these contour lines are manually drawn using various image analysis applications (e.g., ImageJ). Subsequently, by binarizing the image using the image analysis application, it is easy to determine whether or not black precipitates corresponding to the α phase are present in the η-Zn phase. In this case, the binarization threshold can be set, for example, by setting the Minimum value of Brightness/Contrast to 200.
次に、上記のようにして特定したη-Zn相について、その内部に、α相が存在しているか否かを判断する。上記のように、反射電子像による観察の際、α相は、黒色析出物(すなわち、黒色粒)として視認される一方で、η-Zn相は、白色の母相として視認される。従って、本実施形態で着目するα析出η相101は、図3に模式的に示したように、白色の母相に黒色粒が分散した相として観察される。なお、図3において、破線で示した輪郭線が、上記のようなη-Zn相の輪郭線に対応している。Next, we determine whether or not the α phase is present within the η-Zn phase identified as described above. As described above, when observed using backscattered electron imaging, the α phase is visible as black precipitates (i.e., black grains), while the η-Zn phase is visible as a white matrix phase. Therefore, the α-precipitated η phase 101 that we are focusing on in this embodiment is observed as a phase in which black grains are dispersed in a white matrix phase, as schematically shown in Figure 3. In Figure 3, the dashed outline corresponds to the outline of the η-Zn phase as described above.
そのため、上記のような反射電子像による観察によって、白色の母相に黒色粒が分散している相を特定した上で、SEM-EPMAによる点分析を実施する。白色の母相に黒色粒が分散した相の一つに着目し、図3に模式的に示したように、黒色粒及び白色母相の双方を含む、任意の5μm×5μmの大きさに対して、SEM-EPMAによる点分析を実施する。点分析の結果において、Znの含有量が90原子%以上であり、かつ、Alの含有量が0.05~10.00原子%の範囲内である領域を、η母相113中のα相111であると判断することができる。この際、α相と判断された部位の周辺に存在する黒色の相については、まとめてα相と判断すればよい。Therefore, after identifying the phase in which black particles are dispersed in a white matrix phase by observation using backscattered electron images as described above, point analysis is performed using SEM-EPMA. Focusing on one of the phases in which black particles are dispersed in a white matrix phase, point analysis is performed using SEM-EPMA on an arbitrary 5 μm × 5 μm area containing both the black particles and the white matrix phase, as schematically shown in Figure 3. In the results of the point analysis, the region in which the Zn content is 90 atomic percent or more and the Al content is in the range of 0.05 to 10.00 atomic percent can be determined to be the α phase 111 in the η matrix phase 113. In this case, the black phase surrounding the area determined to be the α phase can be considered as part of the α phase collectively.
上記のような方法により、めっき層13の表面の任意の位置における、平面視で120μm×100μmの領域中での、α析出η相101の領域を特定することができる。その上で、特定された領域の面積率を、各種の画像解析アプリケーション(例えば、ImageJ等)を用いて算出すればよい。具体的には、α析出η相101に該当する領域の面積を、画像解析アプリケーションにより算出した上で、得られたα析出η相101の面積を、視野全体の面積で除することで、着目している視野における、α析出η相101の面積率を得ることができる。By the method described above, the region of the α-deposited η phase 101 can be identified within a 120 μm × 100 μm area in plan view at any position on the surface of the plating layer 13. Then, the area ratio of the identified region can be calculated using various image analysis applications (e.g., ImageJ). Specifically, the area of the region corresponding to the α-deposited η phase 101 is calculated using an image analysis application, and then the area of the obtained α-deposited η phase 101 is divided by the total area of the field of view to obtain the area ratio of the α-deposited η phase 101 in the field of view of interest.
上記のような測定・算出処理を、任意の5箇所で実施し、得られた5つの面積率の平均値を算出する。このようにして得られた平均値を、α析出η相101の平均面積率とする。The above measurement and calculation process is performed at five arbitrary locations, and the average value of the five resulting area ratios is calculated. The average value obtained in this way is taken as the average area ratio of the α-precipitated η phase 101.
なお、溶接処理や接着処理等によって既に製品に加工されためっき鋼板1に着目する場合には、製品の端部、及び、溶接熱影響部もしくは接着部位のそれぞれから例えば50mm以上離れた、加工が施されていない平坦部に着目し、任意の120μm×100μmの領域について、上記のような観察を実施すればよい。また、めっき層13の表面に各種の塗膜が存在している場合には、塗膜剥離剤を用いて、存在している塗膜を除去すればよい。Furthermore, when focusing on plated steel sheets 1 that have already been processed into products by welding, bonding, etc., one should focus on an unprocessed flat area, for example, 50 mm or more away from the edges of the product and the weld heat-affected zone or bonding area, and perform the above observation on any 120 μm × 100 μm area. In addition, if various coatings are present on the surface of the plating layer 13, the existing coatings should be removed using a coating remover.
◇めっき層13におけるクラック105の長さ
ここで、めっき鋼板1の端部から例えば50mm以上離れた領域に着目し、本実施形態に係るめっき層13の表面の任意の位置において、平面視にて130μm×100μmの大きさを有する領域を、電子顕微鏡(より詳細には、SEM)により観察した際に、上記領域中に存在するクラック105の長さの総和は、50μm以上である。
◇Length of cracks 105 in the plating layer 13 Here, focusing on a region that is, for example, 50 mm or more away from the edge of the plated steel sheet 1, when a region having a size of 130 μm × 100 μm in a plan view is observed with an electron microscope (more specifically, SEM) at an arbitrary position on the surface of the plating layer 13 according to this embodiment, the sum of the lengths of the cracks 105 present in the above region is 50 μm or more.
上記領域中に存在するクラック105の長さの総和が50μm以上となることで、本実施形態に係るめっき鋼板1は、優れた水素脱離性を示すようになる。上記領域中に存在するクラック105の長さの総和は、好ましくは150μm以上であり、より好ましくは500μm以上である。When the total length of the cracks 105 present in the above region is 50 μm or more, the plated steel sheet 1 according to this embodiment exhibits excellent hydrogen desorption properties. The total length of the cracks 105 present in the above region is preferably 150 μm or more, and more preferably 500 μm or more.
一方、かかるクラック105の長さの総和は、大きければ大きいほど良く、その上限値は、特に規定するものではないが、実質的には、1000μm程度が上限となる。なお、クラック105の長さの総和が大きくなった場合であっても、めっき層13中に含有されているMgが防食性を示すことから、めっき鋼板1としての耐食性は保持される。On the other hand, the larger the sum of the lengths of the cracks 105, the better. There is no specific upper limit, but in practice, it is around 1000 μm. Even if the sum of the lengths of the cracks 105 becomes large, the corrosion resistance of the plated steel sheet 1 is maintained because the Mg contained in the plating layer 13 exhibits corrosion resistance.
ここで、上記のクラック105の長さの総和を測定する際には、めっき層13の金属組織の観察方法と同様にして、SEMによる観察を実施すればよい。かかる観察に際して、任意の130μm×100μmの大きさの領域に着目し、かかる領域中に存在するクラック105の長さの総和を、SEMに付属する測長アプリケーション等を利用して測定する。上記のような測定処理を、任意の5箇所で実施し、得られた5つの測定値の平均を算出する。このようにして得られた平均値を、130μm×100μmの領域中でのクラック105の長さの総和とする。Here, when measuring the sum of the lengths of the cracks 105 described above, observation by SEM can be performed in the same manner as the observation method for the metal structure of the plating layer 13. During such observation, focus on an arbitrary region of 130 μm × 100 μm in size, and measure the sum of the lengths of the cracks 105 present in this region using a length measuring application attached to the SEM. Perform the above measurement process at five arbitrary locations and calculate the average of the five obtained measurements. The average value obtained in this way is taken as the sum of the lengths of the cracks 105 in the 130 μm × 100 μm region.
以上、図1A~図3を参照しながら、本実施形態に係るめっき鋼板1について、詳細に説明した。以上説明したような本実施形態に係るめっき鋼板1は、例えば、自動車の足回り部品の素材として、好適に用いることが可能である。The plated steel sheet 1 according to this embodiment has been described in detail above with reference to Figures 1A to 3. The plated steel sheet 1 according to this embodiment, as described above, can be suitably used, for example, as a material for automobile undercarriage parts.
なお、本実施形態に係るめっき鋼板1は、上記のめっき層13上に、更に1層又は2層以上の各種の皮膜を有していてもよい。このような皮膜として、例えば、クロメート皮膜、リン酸塩皮膜、クロメートフリー皮膜、有機樹脂皮膜等が挙げられる。Furthermore, the plated steel sheet 1 according to this embodiment may have one or more additional coatings on the above-mentioned plating layer 13. Examples of such coatings include chromate coatings, phosphate coatings, chromate-free coatings, and organic resin coatings.
(めっき鋼板の製造方法について)
次に、以上説明したようなめっき鋼板の製造方法の一例を説明する。
本実施形態に係るめっき鋼板1は、上記のような鋼板11を母材として、かかる鋼板11の表面に対してめっき層13を形成した上で、めっき層13の形成された鋼板11に対して、各種の方法により歪を付与することで製造される。
(Regarding the manufacturing method of plated steel sheets)
Next, we will explain an example of a method for manufacturing plated steel sheets as described above.
The plated steel sheet 1 according to this embodiment is manufactured by using the steel sheet 11 described above as a base material, forming a plating layer 13 on the surface of the steel sheet 11, and then applying strain to the steel sheet 11 on which the plating layer 13 has been formed by various methods.
ここで、めっき層13の形成には、溶融めっき法の他、溶射法、コールドスプレー法、スパッタリング法、蒸着法、電気めっき法等を適用できる。ただし、自動車等で一般的に使われる程度の厚さのめっき層を形成するには、溶融めっき法がコスト面で最も好ましい。Here, in addition to the hot-dip galvanizing method, thermal spraying, cold spraying, sputtering, vapor deposition, electroplating, etc., can be applied to form the plating layer 13. However, for forming a plating layer of a thickness commonly used in automobiles and the like, the hot-dip galvanizing method is the most preferable in terms of cost.
上記の方法により得られためっき鋼板(めっき層13を有する鋼板11)に対して、以下で説明するような特定の熱処理工程を施す。これにより、めっき層13中にα析出η相101が形成される。その後、熱処理工程を経ためっき鋼板に対して、各種の方法により歪を付与することで、α析出η相101を起点としたクラック105が生成され、本実施形態に係るめっき鋼板1を得ることができる。The plated steel sheet (steel sheet 11 having a plating layer 13) obtained by the above method is subjected to a specific heat treatment process as described below. This forms an α-deposited η phase 101 in the plating layer 13. Subsequently, by applying strain to the plated steel sheet that has undergone the heat treatment process using various methods, cracks 105 originating from the α-deposited η phase 101 are generated, and the plated steel sheet 1 according to this embodiment can be obtained.
以下では、溶融めっき法を用いて、本実施形態に係るめっき鋼板1を得る製造方法の一例について、詳細に説明する。
かかるめっき鋼板1の製造工程では、まず、母材として用いる鋼板11を、ゼンジミア法により圧延して所望の板厚とした後、コイル状に巻き取って、溶融めっきラインに設置する。
Below, an example of a manufacturing method for obtaining the plated steel sheet 1 according to this embodiment using a hot-dip galvanizing method will be described in detail.
In the manufacturing process of the plated steel sheet 1, first, the steel sheet 11 to be used as the base material is rolled to the desired thickness by the Zenzimir method, then wound into a coil, and placed on the hot-dip galvanizing line.
溶融めっきラインでは、鋼板をコイルから繰り出しながら連続的に通板させる。その後、ライン上に設けられた焼鈍設備により、鋼板を、例えば、酸素濃度が20ppm以下の酸化が生じづらい環境下、N2-5%H2ガス雰囲気にて、800℃で加熱還元処理した後、後段のめっき浴の浴温+20℃前後までN2ガスで空冷して、めっき浴に浸漬させる。 In the hot-dip galvanizing line, steel sheets are continuously fed through a coil. Subsequently, the steel sheets are subjected to a heat reduction treatment at 800°C in an annealing facility installed on the line, for example, in an environment where oxidation is unlikely to occur, such as an oxygen concentration of 20 ppm or less, under an N2-5 % H2 gas atmosphere. After that, they are air-cooled with N2 gas to approximately 20°C above the temperature of the subsequent plating bath, and then immersed in the plating bath.
ここで、めっき浴中には、上記の化学成分を有する、溶融状態にあるめっき合金を準備しておく。めっき浴の浴温は、めっき合金の融点以上(例えば、400~500℃程度)としておく。Here, a molten plating alloy having the above chemical components is prepared in the plating bath. The temperature of the plating bath is set to be above the melting point of the plating alloy (for example, around 400-500°C).
めっき合金の材料作製の際は、合金材料として純金属(純度99%以上)を用いて調合することが好ましい。まず、上記のめっき層の組成となるように合金金属の所定量を混合して、真空又は不活性ガス置換状態で高周波誘導炉やアーク炉などを使用して、完全に溶解させて合金とする。更に、所定の成分(上記めっき層の組成)で混合された当該合金を大気中で溶解して、得られた溶融物をめっき浴として利用する。When preparing the material for the plating alloy, it is preferable to use pure metal (purity of 99% or higher) as the alloying material. First, a predetermined amount of alloying metal is mixed to achieve the composition of the plating layer described above, and then completely melted into an alloy using a high-frequency induction furnace or arc furnace under vacuum or inert gas displacement conditions. Furthermore, the alloy mixed with the predetermined components (composition of the plating layer described above) is melted in the atmosphere, and the resulting molten material is used as the plating bath.
なお、以上述べたようなめっき合金の作製には、特に純金属を使用する制約はなく、既存のZn合金、Mg合金、Al合金を溶解して使用してもよい。この際、不純物が少ない所定の組成合金さえ用いれば、問題はない。Furthermore, there are no particular restrictions on using pure metals in the production of the plating alloys described above; existing Zn alloys, Mg alloys, and Al alloys may be melted and used. In this case, as long as an alloy with a predetermined composition and low impurity levels is used, there will be no problems.
鋼板を、上記のようなめっき浴中に浸漬させた後、所定の速度で引き上げる。この際に、形成されるめっき層13が所望の厚みとなるように、例えばN2ワイピングガスによりめっき付着量を制御する。ここで、浴温以外の条件については、一般的なめっき操業条件を適用すればよく、特別な設備や条件は要しない。 After immersing the steel plate in the plating bath described above, it is withdrawn at a predetermined speed. At this time, the amount of plating deposited is controlled, for example, by an N2 wiping gas, so that the formed plating layer 13 is of the desired thickness. Here, conditions other than the bath temperature can be general plating operation conditions, and no special equipment or conditions are required.
続いて、鋼板上に位置する溶融状態にあるめっき合金に対して、以下のような第1冷却工程及び第2冷却工程を実施して、溶融状態にあるめっき合金をめっき層13とするとともに、めっき層13中にα析出η相101を生成させる。以下、第1冷却工程及び第2冷却工程について、詳細に説明する。Next, the molten plating alloy located on the steel plate is subjected to the following first and second cooling steps to form a plating layer 13 and generate an α-deposited η phase 101 within the plating layer 13. The first and second cooling steps will be described in detail below.
第1冷却工程は、めっき合金の温度が、浴温以下240℃以上の範囲内である際に実施される冷却工程である。かかる第1冷却工程では、上記のような温度範囲内にあるめっき鋼板を、平均冷却速度15.0℃/秒以上で急冷する。ここで、かかる平均冷却速度が15.0℃/秒未満である場合には、η相中に固溶するAl濃度が低減し、その後のη相におけるα相析出の駆動力が不足する結果、α析出η相の形成が困難となる。なお、めっき工程において溶融めっき法を採用した場合、かかる第1冷却工程は、鋼板がめっき浴から出た直後から実施される。これにより、凝固中のη-Zn相中にAlが固溶する。The first cooling step is performed when the temperature of the plated alloy is within the range of the bath temperature or 240°C or higher. In this first cooling step, the plated steel sheet, which is within the above temperature range, is rapidly cooled at an average cooling rate of 15.0°C/second or higher. If the average cooling rate is less than 15.0°C/second, the concentration of Al dissolved in the η phase decreases, resulting in insufficient driving force for the subsequent α phase precipitation in the η phase, making it difficult to form the α-deposited η phase. When the hot-dip plating method is used in the plating process, this first cooling step is performed immediately after the steel sheet is removed from the plating bath. This allows Al to dissolve in the η-Zn phase during solidification.
ここで、上記の平均冷却速度は、25.0℃/秒以上であることが好ましい。また、平均冷却速度の上限値については、特に規定するものではないが、例えば90.0℃/秒程度が実質的な上限となる。Here, the average cooling rate is preferably 25.0°C/second or higher. While there is no specific upper limit for the average cooling rate, for example, around 90.0°C/second is a practical upper limit.
その後、めっき合金(めっき層)の温度が240℃未満70℃以上の範囲内である際に、第2冷却工程を実施する。この第2冷却工程では、上記のような温度範囲内にあるめっき鋼板を、平均冷却速度1.0℃/秒以下で徐冷する。ここで、かかる平均冷却速度が1.0℃/秒超である場合には、η相中からα相が析出する時間が確保できず、α析出η相の形成が困難となる。これにより、第1冷却工程においてη-Zn相中に固溶していたAlがα相として析出することでη-Zn相が軟質化し、α析出η相101となるとともに、α析出η相101の周囲に硬質組織103が存在するようになる。ここで、上記の平均冷却速度は、0.5℃/秒以下であることが好ましい。Subsequently, a second cooling step is performed when the temperature of the plated alloy (plating layer) is within the range of 70°C to less than 240°C. In this second cooling step, the plated steel sheet, which is within the above temperature range, is slowly cooled at an average cooling rate of 1.0°C/second or less. If the average cooling rate exceeds 1.0°C/second, there is insufficient time for the α phase to precipitate from the η phase, making it difficult to form the α-precipitated η phase. As a result, the Al that was dissolved in the η-Zn phase in the first cooling step precipitates as the α phase, softening the η-Zn phase and forming the α-precipitated η phase 101, while a hard structure 103 comes into existence around the α-precipitated η phase 101. Here, the above average cooling rate is preferably 0.5°C/second or less.
上記のように、浴温以下240℃以上の温度範囲では急冷し、240℃未満70℃以上の温度範囲では徐冷するという、2段階の冷却工程を経ることで、めっき層13中にα析出η相101を所望の平均面積率で形成することが可能となる。As described above, by undergoing a two-stage cooling process—rapid cooling in the temperature range of 240°C or higher below the bath temperature, and slow cooling in the temperature range of 70°C or higher below 240°C—it becomes possible to form the α-deposited η phase 101 in the plating layer 13 with a desired average area ratio.
なお、70℃~室温までの冷却状態については、特に規定するものではなく、各種の方法で室温まで冷却すればよい。Furthermore, there are no specific requirements for the cooling process from 70°C to room temperature; cooling to room temperature using various methods is acceptable.
ここで、第1冷却工程を終了してから第2冷却工程を開始するまでの間隔は、3秒以内とすることが好ましく、第1冷却工程を終了した後、直ちに第2冷却工程を開始することが好ましい。第1冷却工程を終了してから第2冷却工程を開始するまでの間隔が3秒を超える場合には、意図しない冷却過程が生じ、所望のα析出η相101を生成させることができない。Here, the interval between the completion of the first cooling step and the start of the second cooling step is preferably 3 seconds or less, and it is preferable to start the second cooling step immediately after the completion of the first cooling step. If the interval between the completion of the first cooling step and the start of the second cooling step exceeds 3 seconds, an unintended cooling process will occur, and the desired α-precipitation η phase 101 cannot be produced.
なお、上記のような第1冷却工程又は第2冷却工程の何れか一方を実施しない場合には、所望のα析出η相101を実現することはできない。上記のような第1冷却工程及び第2冷却工程の双方を施すことで、めっき層13中に、所望の平均面積率でα析出η相101を生成させて、めっき層13中に軟質組織を適切に導入することができる。Furthermore, if either the first or second cooling step described above is not performed, the desired α-deposited η phase 101 cannot be achieved. By performing both the first and second cooling steps described above, the α-deposited η phase 101 can be generated in the plating layer 13 with the desired average area ratio, thereby appropriately introducing a soft structure into the plating layer 13.
また、上記の第2冷却工程の後に、一般的に合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造で施されることが多い合金化熱処理工程(例えば、到達板温480~550℃程度の加熱を伴う熱処理工程)を施した場合、第1冷却工程及び第2冷却工程により制御したα析出η相101の状態が崩れる結果、本実施形態で着目するような水素脱離性を得ることができない。かかる観点から、第2冷却工程後の熱処理工程は、実施しないことが重要である。Furthermore, if an alloying heat treatment process (for example, a heat treatment process involving heating to a plate temperature of approximately 480-550°C) is performed after the second cooling process described above, which is commonly carried out in the manufacture of alloyed hot-dip galvanized steel sheets, the state of the α-precipitation η phase 101 controlled by the first and second cooling processes will be disrupted, and as a result, the hydrogen desorption properties that are the focus of this embodiment cannot be obtained. From this viewpoint, it is important not to perform a heat treatment process after the second cooling process.
ここで、上記のような冷却処理においては、N2ガス冷却、ミスト冷却、水没等といった一般的に知られた方法を適用できる。また、冷却ガスには、N2ガス以外にも、Heガス、水素ガスなど抜熱効果の高いガスを使用しても良い。 In the cooling process described above, commonly known methods such as N2 gas cooling, mist cooling, and immersion in water can be applied. In addition to N2 gas, other gases with high heat removal efficiency, such as He gas and hydrogen gas, may also be used as the cooling gas.
なお、めっき層の温度の実測方法としては、例えば、接触式の熱電対(K-type)を用いればよい。接触式の熱電対を母材となる鋼板に取り付けることで、めっき層全体の平均温度を常にモニタリングできる。また、機械的に、各種速度や厚みの制御を行い、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度等といった各種操業条件を統一すれば、かかる製造条件におけるその時点でのめっき層全体の温度を、ほぼ正確にモニタリングすることが可能となる。これにより、第1冷却工程及び第2冷却工程での冷却処理を、精密に制御することが可能となる。なお、接触式ほど、正確ではないが、めっき層の表面温度は、非接触式の放射温度計によって測定してもよい。Furthermore, for measuring the temperature of the plating layer, a contact-type thermocouple (K-type) can be used, for example. By attaching the contact-type thermocouple to the base steel plate, the average temperature of the entire plating layer can be constantly monitored. In addition, by mechanically controlling various speeds and thicknesses and standardizing various operating conditions such as the preheating temperature of the steel plate and the temperature of the molten plating bath, it becomes possible to monitor the temperature of the entire plating layer at any given time under these manufacturing conditions with near accuracy. This makes it possible to precisely control the cooling process in the first and second cooling steps. Although not as accurate as the contact-type thermocouple, the surface temperature of the plating layer may also be measured using a non-contact infrared thermometer.
また、熱伝導解析を行うシミュレーションによって、めっき層の表面温度とめっき層全体の平均温度との関係を求めておいてもよい。具体的には、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度、めっき浴からの鋼板の引き上げ速度、鋼板の板厚、めっき層の層厚、めっき層と製造設備との熱交換熱量、めっき層の放熱量等といった各種の製造条件に基づいて、めっき層の表面温度及びめっき層全体の平均温度を求める。その後、得られた結果を利用して、めっき層の表面温度とめっき層全体の平均温度との関係を求めればよい。これにより、めっき鋼板の製造時にめっき層の表面温度を実測することで、その製造条件におけるその時点でのめっき層全体の平均温度を推定することが可能となる。その結果、第1冷却工程及び第2冷却工程での冷却処理を、精密に制御することが可能となる。Furthermore, the relationship between the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer may be determined by performing a thermal conduction analysis simulation. Specifically, the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer are determined based on various manufacturing conditions such as the preheating temperature of the steel sheet, the temperature of the molten plating bath, the rate at which the steel sheet is removed from the plating bath, the thickness of the steel sheet, the thickness of the plating layer, the amount of heat exchanged between the plating layer and the manufacturing equipment, and the amount of heat dissipated by the plating layer. Then, the relationship between the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer can be determined using the obtained results. This makes it possible to estimate the average temperature of the entire plating layer at that time under those manufacturing conditions by actually measuring the surface temperature of the plating layer during the manufacturing of the plated steel sheet. As a result, it becomes possible to precisely control the cooling process in the first and second cooling processes.
次に、上記のようにして得られためっき鋼板に対して、歪を付与する。これにより、α析出η相101を有するめっき層13中に、クラックが生成される。ここで、歪を付与するための方法については、特に限定されるものではなく、テンションレベラーによる曲げ伸ばし変形処理や、スキンパス圧延機による圧延処理、めっき鋼板を所望の形状に加工する際の冷間プレス処理等を実施すればよい。Next, strain is applied to the plated steel sheet obtained as described above. This causes cracks to form in the plating layer 13 having the α-deposited η phase 101. The method for applying strain is not particularly limited, and can be performed by bending and stretching deformation treatment using a tension leveler, rolling treatment using a skin pass rolling mill, or cold pressing treatment when processing the plated steel sheet into a desired shape.
ここで、上記の歪付与のための処理の際に、めっき鋼板に対して、合計伸び率0.2%以上の歪を付与することが好ましい。このような合計伸び率に対応する歪を付与することで、めっき層13の表面の任意の130μm×100μmの領域を、電子顕微鏡により観察したときに、領域中に存在するクラックの長さの総和を50μm以上とすることができる。ここで、合計伸び率RTOTAL(単位:%)は、以下の式(101)により定まる値である。なお、以下の式(101)において、L0は、歪付与のための処理が施される前のめっき鋼板における、任意の通板方向区間Xの通板方向長さ(単位:m)であり、L1は、歪付与のための処理が施された後のめっき鋼板における、任意の通板方向区間Xに由来する部分の通板方向長さである。なお、上記の合計伸び率は、より好ましくは0.6%以上である。 Here, it is preferable to impart a strain of 0.2% or more to the plated steel sheet during the strain-imparting treatment described above. By imparting a strain corresponding to such a total elongation, when any 130 μm × 100 μm region on the surface of the plating layer 13 is observed with an electron microscope, the sum of the lengths of cracks present in the region can be set to 50 μm or more. Here, the total elongation R TOTAL (unit: %) is a value determined by the following formula (101). In the following formula (101), L0 is the length in the direction of the plate in any plated steel sheet before the strain-imparting treatment is applied (unit: m), and L1 is the length in the direction of the plate in the plated steel sheet after the strain-imparting treatment is applied to the portion originating from any plated steel sheet after the strain-imparting treatment is applied. More preferably, the total elongation is 0.6% or more.
RTOTAL(%)={(L1-L0)/L0}×100 ・・・(101)
R TOTAL (%) = {(L 1 - L 0 )/L 0 }×100 ... (101)
また、上記合計伸び率RTOTALの上限値は、特に規定するものではないが、1.5%程度が実質的な上限となる。 Furthermore, while there is no specific upper limit for the above total growth rate R TOTAL , approximately 1.5% is considered the practical upper limit.
なお、上記の歪を付与するための処理は、任意のタイミングで実施することが可能であり、上記の2段階の冷却工程を経た後に間を置かずに実施してもよいし、2段階の冷却工程を終了した後、ある程度の時間が経過したあとで、実施してもよい。本実施形態に係るめっき鋼板では、上記の2段階の冷却工程を経ることで、めっき層13中に所望の平均面積率でα析出η相101が生成されているため、2段階の冷却工程を経た後であれば、任意のタイミングで歪を付与するための処理を実施することで、めっき層13中にクラック105を発生させることができる。Furthermore, the process for applying the above-mentioned strain can be performed at any time. It may be performed immediately after the two-stage cooling process, or it may be performed after a certain amount of time has elapsed since the completion of the two-stage cooling process. In the plated steel sheet according to this embodiment, the α-precipitation η phase 101 is generated in the plating layer 13 with a desired average area ratio after the two-stage cooling process. Therefore, after the two-stage cooling process, the process for applying strain can be performed at any time to generate cracks 105 in the plating layer 13.
以上、本実施形態に係るめっき鋼板の製造方法の一例について、具体的に説明した。The above describes in detail an example of a method for manufacturing plated steel sheets according to this embodiment.
なお、本実施形態に係るめっき鋼板の製造方法では、上記の第2冷却工程の後に、更に1層又は2層以上の各種の皮膜を形成する処理を実施してもよい。このような処理として、例えば、クロメート処理、リン酸塩処理、クロメートフリー処理、有機樹脂皮膜形成処理等が挙げられる。Furthermore, in the method for manufacturing plated steel sheets according to this embodiment, after the second cooling step described above, a treatment to form one or more layers of various coatings may be carried out. Examples of such treatments include chromate treatment, phosphate treatment, chromate-free treatment, and organic resin coating formation treatment.
クロメート処理には、電解によってクロメート皮膜を形成する電解クロメート処理、素材との反応を利用して皮膜を形成させ、その後余分な処理液を洗い流す反応型クロメート処理、処理液を塗布して水洗することなく乾燥させて皮膜を形成する塗布型クロメート処理等があり、いずれのクロメート処理を採用してもよい。Chromate treatments include electrolytic chromate treatment, which forms a chromate film by electrolysis; reactive chromate treatment, which forms a film by reacting with the material and then washes away excess treatment solution; and coating chromate treatment, which forms a film by applying a treatment solution and drying it without washing with water. Any of these chromate treatments may be used.
電解クロメート処理としては、例えば、クロム酸、シリカゾル、樹脂(リン酸樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、酢酸ビニルアクリルエマルション、カルボキシル化スチレンブタジエンラテックス、ジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂等)、及び、硬質シリカを使用する電解クロメート処理を例示することができる。Examples of electrolytic chromate treatments include those using chromic acid, silica sol, resins (such as phosphate resins, acrylic resins, vinyl ester resins, vinyl acetate acrylic emulsions, carboxylated styrene-butadiene latex, diisopropanolamine-modified epoxy resins, etc.), and hard silica.
リン酸塩処理としては、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸亜鉛カルシウム処理、リン酸マンガン処理等を例示することができる。Examples of phosphate treatments include zinc phosphate treatment, calcium zinc phosphate treatment, and manganese phosphate treatment.
クロメートフリー処理は、特に、環境に負荷を与えることがないために、好適である。かかるクロメートフリー処理には、電解によってクロメートフリー皮膜を形成する電解クロメートフリー処理、素材との反応を利用して皮膜を形成させ、その後余分な処理液を洗い流す反応型クロメートフリー処理、処理液を塗布して水洗することなく乾燥させて皮膜を形成する塗布型クロメートフリー処理等があり、いずれのクロメートフリー処理を採用してもよい。Chromate-free treatment is particularly suitable because it does not burden the environment. Such chromate-free treatments include electrolytic chromate-free treatment, which forms a chromate-free film by electrolysis; reactive chromate-free treatment, which forms a film using a reaction with the material and then washes away excess treatment solution; and coating-type chromate-free treatment, which forms a film by applying a treatment solution and drying it without rinsing with water. Any of these chromate-free treatments may be used.
また、有機樹脂皮膜形成処理に用いる有機樹脂は、特定の樹脂に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、これら樹脂の変性体等、各種の樹脂を用いることが可能である。ここで、変性体とは、これら樹脂の構造中に含まれる反応性官能基に対し、かかる官能基と反応しうる官能基を構造中に含む他の化合物(例えば、モノマーや架橋剤等)を反応させた樹脂のことをいう。Furthermore, the organic resin used in the organic resin film formation treatment is not limited to a specific resin; various resins can be used, such as polyester resins, polyurethane resins, epoxy resins, acrylic resins, polyolefin resins, and modified versions of these resins. Here, a modified version refers to a resin obtained by reacting the reactive functional groups contained in the structure of these resins with other compounds (for example, monomers or crosslinking agents) that contain functional groups in their structure that can react with such functional groups.
有機樹脂として、上記のようなもの1種を単独で用いてもよいし、2種以上の有機樹脂(変性していないもの)を混合して用いてもよい。また、少なくとも1種の有機樹脂の存在下で、少なくとも1種のその他の有機樹脂を変性することによって得られる有機樹脂を、1種又は2種以上混合して用いてもよい。また、水に溶解又は分散することで、水系化した有機樹脂を用いてもよい。更に、かかる有機樹脂皮膜中には、各種の着色顔料や防錆顔料を含有させてもよい。As the organic resin, one type as described above may be used alone, or two or more types of organic resins (unmodified) may be used in mixture form. Alternatively, one or more types of organic resins obtained by modifying at least one other organic resin in the presence of at least one other organic resin may be used in mixture form. Furthermore, an aqueous organic resin may be used by dissolving or dispersing it in water. In addition, various coloring pigments and rust-preventive pigments may be contained within such organic resin films.
以下、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係るめっき鋼板について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係るめっき鋼板の一例に過ぎず、本発明に係るめっき鋼板が下記に示す例に限定されるものではない。The plated steel sheet according to the present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. Note that the following examples are merely examples of plated steel sheets according to the present invention, and the plated steel sheet according to the present invention is not limited to the examples shown below.
めっき原板には、板厚がそれぞれ1.6mmである、冷延鋼板a~eを用いた(いずれも、日本製鉄株式会社製)。各冷延鋼板の化学組成は、以下の通りであり、残部は、Fe及び不純物である。For the plating base sheets, cold-rolled steel sheets a to e, each with a thickness of 1.6 mm, were used (all manufactured by Nippon Steel Corporation). The chemical composition of each cold-rolled steel sheet is as follows, with the remainder being Fe and impurities.
冷延鋼板a:0.04質量%C-0.40質量%Si-2.20質量%Mn
b:0.09質量%C-0.40質量%Si-2.20質量%Mn
c:0.20質量%C-0.80質量%Si-2.20質量%Mn
d:0.25質量%C-0.40質量%Si-2.40質量%Mn
e:0.35質量%C-0.70質量%Si-2.40質量%Mn
Cold rolled steel plate a: 0.04 mass% C - 0.40 mass% Si - 2.20 mass% Mn
b: 0.09 mass% C-0.40 mass% Si-2.20 mass% Mn
c: 0.20 mass% C-0.80 mass% Si-2.20 mass% Mn
d: 0.25 mass% C-0.40 mass% Si-2.40 mass% Mn
e: 0.35 mass% C-0.70 mass% Si-2.40 mass% Mn
各冷延鋼板a~eについて、JIS Z2201:1998に基づき、冷延鋼板の任意の位置からJIS13B号試験片を採取し、市販の引張試験機により引張強度を測定した。その結果、冷延鋼板a~eの引張強度は、それぞれ、590MPa(冷延鋼板a)、980MPa(冷延鋼板b)、1180MPa(冷延鋼板c)、1470MPa(冷延鋼板d)、2500MPa(冷延鋼板e)であった。For each cold-rolled steel sheet a to e, a JIS No. 13B test specimen was taken from an arbitrary position on the cold-rolled steel sheet in accordance with JIS Z2201:1998, and its tensile strength was measured using a commercially available tensile testing machine. As a result, the tensile strengths of cold-rolled steel sheets a to e were 590 MPa (cold-rolled steel sheet a), 980 MPa (cold-rolled steel sheet b), 1180 MPa (cold-rolled steel sheet c), 1470 MPa (cold-rolled steel sheet d), and 2500 MPa (cold-rolled steel sheet e), respectively.
上記のめっき原板を、100mm×200mmの大きさに切断した後、自社製のバッチ式の溶融めっき試験装置でめっきを施し、表1のめっき層の組成を有するめっき鋼板を、各水準について複数作製した。板温は、めっき原板中心部にスポット溶接した熱電対を用いて測定した。めっき浴浸漬前、酸素濃度20ppm以下の炉内において、N2-5%H2ガス雰囲気にて800℃でめっき原板表面を加熱還元処理した。加熱還元処理後は、N2ガスで空冷して、浸漬板温度が浴温+20℃に到達した後、表1に示す浴温のめっき浴に約3秒間浸漬した。 The above-mentioned plating base sheet was cut to a size of 100 mm x 200 mm, and then plated using a batch-type hot-dip galvanizing test apparatus manufactured in-house. Multiple plated steel sheets with the plating layer composition shown in Table 1 were produced for each level. The plate temperature was measured using a thermocouple spot-welded to the center of the plating base sheet. Before immersion in the plating bath, the surface of the plating base sheet was heat-reduction treated at 800°C in an N2-5 % H2 gas atmosphere in a furnace with an oxygen concentration of 20 ppm or less. After the heat-reduction treatment, it was air-cooled with N2 gas, and after the immersion plate temperature reached the bath temperature + 20°C, it was immersed in a plating bath at the bath temperature shown in Table 1 for approximately 3 seconds.
めっき浴浸漬後、速度20~200mm/秒で鋼板を引き上げた。引き抜き時、N2ワイピングガスにより、めっき付着量を制御した。めっき浴から鋼板を引き抜いた後、表1に示す条件で、めっき浴温から室温まで冷却した。 After immersion in the plating bath, the steel plates were removed at a speed of 20 to 200 mm/second. During removal, the amount of plating deposited was controlled by N2 wiping gas. After removing the steel plates from the plating bath, they were cooled from the plating bath temperature to room temperature under the conditions shown in Table 1.
得られた各めっき鋼板から、200mm×80mmの大きさのサンプルを採取し、スキンパス圧延機を用いて、以下の表1に示した合計伸び率となるように圧延することで、めっき層に歪を付与した。From each of the obtained plated steel sheets, a sample measuring 200 mm x 80 mm was taken and rolled using a skin-pass rolling mill to achieve the total elongation shown in Table 1 below, thereby applying strain to the plated layer.
歪を付与した後の各めっき鋼板の表面を、先だって説明した方法に即してSEMで観察し、α析出η相の平均面積率、及び、任意の130μm×100μmの領域中に存在するクラックの長さの総和を算出した。The surface of each plated steel sheet after applying strain was observed using SEM according to the method described above, and the average area ratio of the α-deposited η phase and the sum of the lengths of cracks present in an arbitrary 130 μm × 100 μm region were calculated.
なお、各めっき鋼板におけるめっき層の組成は、30mm×30mmに切断したサンプルをインヒビター添加した10%HCl水溶液に浸漬してめっき層を酸洗剥離した後、水溶液中に溶出した元素をICP分析することで測定した。The composition of the plating layer in each plated steel sheet was determined by immersing a 30 mm x 30 mm sample in a 10% HCl aqueous solution with an inhibitor added to pickle and remove the plating layer, and then measuring the elements dissolved in the aqueous solution by ICP analysis.
得られためっき鋼板について、水素脱離性及び塗膜膨れの状態を評価した。各評価方法は、以下の通りである。The hydrogen desorption properties and coating blistering status of the obtained plated steel sheets were evaluated. The evaluation methods are as follows:
<水素脱離性>
歪を付与した後の各めっき鋼板から、50mm×30mmの大きさのサンプルを採取した。得られたサンプルに対して、めっき層を存在させたまま、意図的に水素をチャージした。水素チャージ直後のサンプルの水素量は、N2雰囲気中にて、昇温速度100℃/hで常温から250℃まで加熱し、昇温に伴い放出された水素量をガスクロマトグラフィ(ジェイ・サイエンス・ラボ社製、CHROMATOGRAPH G2800)で分析することで測定した。測定後のサンプルを、25℃、RH30%の恒温恒湿槽に24時間静置した後、同様の昇温脱離法により、拡散性水素量を測定した。
<Hydrogen desorption>
Samples measuring 50 mm x 30 mm were taken from each plated steel sheet after straining. Hydrogen was intentionally charged into the obtained samples while the plating layer remained intact. The amount of hydrogen in the sample immediately after hydrogen charging was measured by heating the sample from room temperature to 250°C at a heating rate of 100°C/h in an N2 atmosphere, and analyzing the amount of hydrogen released as the temperature rose using gas chromatography (CHROMATOGRAPH G2800, J-Science Lab Co., Ltd.). After measurement, the samples were left to stand for 24 hours in a constant temperature and humidity chamber at 25°C and 30% RH, and the amount of diffusible hydrogen was measured using the same temperature-induced desorption method.
[水素チャージ条件]
電解液:3.0%NH4SCN+33.0%NaCl水溶液
電流密度:1.0mA/cm2
チャージ時間:18時間
液温:r.t.(約25℃)
[昇温脱離法]
測定温度:常温~250℃
昇温速度:100℃/h
測定間隔:5分
[Hydrogen Charging Conditions]
Electrolyte: 3.0% NH 4 SCN + 33.0% NaCl aqueous solution Current density: 1.0 mA/cm 2
Charging time: 18 hours; Liquid temperature: r.t. (approximately 25°C)
[Temperature Desorption Method]
Measurement temperature: normal temperature to 250℃
Heating rate: 100°C/h
Measurement interval: 5 minutes
24時間静置後のサンプルの拡散性水素量を、水素チャージ直後のサンプルの水素量で除することで得られる比率(単位:%)に基づき、水素脱離性を評価した。評価基準は、以下の通りであり、評点「A」以上を合格とした。
[評価基準]
評点AAA:5%未満
AA:5%以上20%以下
A:20%超50%以下
B:50%超
Hydrogen desorption was evaluated based on the ratio (in %) obtained by dividing the diffusible hydrogen content of the sample after 24 hours of standing by the hydrogen content of the sample immediately after hydrogen charging. The evaluation criteria were as follows, with a score of "A" or higher being considered a pass.
[Evaluation Criteria]
Rating AAA: Less than 5% AA: 5% to 20%
A: More than 20% and less than 50%
B: More than 50%
<塗装後耐食性>
各めっき鋼板から、50mm×100mmの大きさのサンプルを採取し、塗装後耐食性の評価を行った。より詳細には、得られたサンプルに対して、リン酸Zn処理(SD5350システム:日本ペイント・インダストリアルコーディング社製規格)を実施した。その後、電着塗装(PN110パワーニクスグレー-:日本ペイント・インダストリアルコーディング社製規格)を厚みが20μmとなるように実施して、焼き付け温度150℃、20分で焼き付けを行った。焼き付け後、サンプル中央に、地鉄へ到達するカットを導入した。その後、JASO(M609-91)に従った複合サイクル腐食試験を180サイクル実施し、塗膜膨れ幅を測定した。得られた塗膜膨れ幅について、以下の評価基準に基づき評価した。評価基準は、以下の通りであり、評点「A」以上を合格とした。なお、塗膜膨れ幅の評点がA以上であれば、着目するめっき鋼板は、優れた塗装後耐食性を有していると言える。
[評価基準]
評点AAA:塗膜膨れ幅2mm以下
AA:塗膜膨れ幅2mm超3mm以下
A:塗膜膨れ幅3mm超4mm以下
B:塗膜膨れ幅4mm超
<Corrosion resistance after painting>
Samples measuring 50 mm x 100 mm were taken from each plated steel sheet, and their corrosion resistance after painting was evaluated. More specifically, the obtained samples were subjected to phosphoric acid Zn treatment (SD5350 system: Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd. standard). Subsequently, electrodeposition coating (PN110 Powernix Gray: Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd. standard) was applied to a thickness of 20 μm, and the samples were baked at a temperature of 150°C for 20 minutes. After baking, a cut reaching the base metal was introduced in the center of the sample. Then, a combined cycle corrosion test in accordance with JASO (M609-91) was performed for 180 cycles, and the width of the coating blister was measured. The obtained coating blister width was evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation criteria are as follows, and a score of "A" or higher was considered a pass. If the score of the coating blister width is A or higher, it can be said that the plated steel sheet in question has excellent corrosion resistance after painting.
[Evaluation Criteria]
Rating AAA: Paint film blistering width 2 mm or less AA: Paint film blistering width exceeding 2 mm and 3 mm or less
A: Paint film blistering width more than 3 mm and less than 4 mm
B: Paint film blistering width exceeding 4mm
上記表1から明らかなように、本発明の実施例に対応するめっき鋼板は、優れた水素脱離性を示した一方で、本発明の比較例に対応するめっき鋼板は、水素脱離性に劣る結果であった。As is clear from Table 1 above, the plated steel sheet corresponding to the embodiment of the present invention showed excellent hydrogen desorption properties, while the plated steel sheet corresponding to the comparative example of the present invention showed inferior hydrogen desorption properties.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to these examples. It is clear to any person with ordinary skill in the art to which the present invention belongs that various modifications or alterations can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are also understood to fall within the technical scope of the present invention.
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲、後述するような本発明の技術的範囲に属する構成及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は、その効果を損なわない範囲内で、任意に組み合わせることが可能である。また、当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。The embodiments disclosed herein are illustrative and not restrictive in all respects. The above embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the appended claims, the technical scope of the invention as described below, or the spirit thereof. For example, the constituent elements of the above embodiments can be combined in any way without impairing their effects. Furthermore, such arbitrary combinations will naturally yield the effects and benefits of each constituent element in the combination, as well as other effects and benefits that will be apparent to those skilled in the art from the description herein.
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって、限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。Furthermore, the effects described herein are merely descriptive or illustrative, and not limiting. In other words, the technology according to the present invention may produce other effects that will be apparent to those skilled in the art from the description herein, in addition to or instead of the effects described above.
なお、以下のような構成も、本発明の技術的範囲に属する。
(1)
鋼板の表面に、質量%で、
Al:0.50~5.00%
Mg:0.50~3.00%
Fe:0.01~15.00%
を含有し、任意的に、更に、下記元素群A、元素群B、元素群C、元素群D、元素群E、元素群F、及び、元素群Gからなる群より選択される1種又は2種以上を含有し、残部がZn及び不純物からなる化学組成を有するめっき層を有し、
前記めっき層の表面を平面視したときの表面組織において、α相がη母相中に析出した金属組織であるα析出η相の平均面積率が、5~95%であり、
前記めっき層の表面の130μm×100μmの領域を、電子顕微鏡により観察した際に、前記領域中に存在するクラックの長さの総和が、50μm以上である、めっき鋼板。
[元素群A]:Si:0%超2.00%以下、及び、Ca:0%超2.00%以下からなる群より選択される1種又は2種
[元素群B]:Sb:0%超0.5000%以下、Pb:0%超0.5000%以下、及び、Sr:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群C]:Cu:0%超1.0000%以下、Ti:0%超1.0000%以下、Cr:0%超1.0000%以下、Nb:0%超1.0000%以下、Ni:0%超1.0000%以下、Mn:0%超1.0000%以下、Mo:0%超1.0000%以下、Co:0%超1.0000%以下、及び、V:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群D]:Sn:0%超1.0000%以下、In:0%超1.0000%以下、及び、Bi:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群E]:Zr:0%超1.0000%以下、Ag:0%超1.0000%以下、及び、Li:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群F]:La:0%超0.5000%以下、Ce:0%超0.5000%以下、及び、Y:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群G]:B:0%超0.5000%以下
(2)
前記元素群Aを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(3)
前記元素群Bを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(4)
前記元素群Cを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(5)
前記元素群Dを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(6)
前記元素群Eを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(7)
前記元素群Fを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(8)
前記元素群Gを含有する化学組成を有する、(1)に記載のめっき鋼板。
(9)
前記めっき層は、Alを1.00~5.00質量%含有し、Mgを1.00~3.00質量%含有する、(1)~(8)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
(10)
前記鋼板の引張強度は、980MPa以上である、(1)~(9)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
(11)
前記鋼板の引張強度は、1180MPa以上である、(1)~(10)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
(12)
前記α析出η相の平均面積率は、5~70%である、(1)~(11)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
(13)
前記α析出η相の平均面積率は、5~40%である、(1)~(12)の何れか1つに記載のめっき鋼板。
Furthermore, the following configurations also fall within the technical scope of the present invention.
(1)
On the surface of the steel plate, by mass%,
Al: 0.50-5.00%
Mg: 0.50-3.00%
Fe:0.01~15.00%
The plating layer contains, optionally further containing one or more elements selected from the group consisting of element group A, element group B, element group C, element group D, element group E, element group F, and element group G, with the remainder being Zn and impurities, and having a chemical composition.
In the surface structure when the surface of the aforementioned plating layer is viewed in plan view, the average area ratio of the α-deposited η phase, which is a metallic structure in which the α phase is deposited in the η matrix phase, is 5 to 95%.
A plated steel sheet in which, when a 130 μm × 100 μm region on the surface of the plated layer is observed with an electron microscope, the sum of the lengths of the cracks present in the region is 50 μm or more.
[Element Group A]: One or two elements selected from the group consisting of Si: greater than 0% and 2.00% or less, and Ca: greater than 0% and 2.00% or less. [Element Group B]: One or more elements selected from the group consisting of Sb: greater than 0% and 0.5000% or less, Pb: greater than 0% and 0.5000% or less, and Sr: greater than 0% and 0.5000% or less. [Element Group C]: Cu: greater than 0% and 1.0000% or less, Ti: greater than 0% and 1.0000% or less, Cr: greater than 0% and 1.0000% or less, Nb: greater than 0% and 1.0000% or less, Ni: greater than 0% and 1.0000% or less, Mn: greater than 0% and 1.0000% or less, Mo: greater than 0% and 1.0000% or less, Co: greater than 0% and 1.0000% or less, and V: greater than 0% and 1.00% One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group D]: Sn: greater than 0% and 1.0000% or less, In: greater than 0% and 1.0000% or less, and Bi: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group E]: Zr: greater than 0% and 1.0000% or less, Ag: greater than 0% and 1.0000% or less, and Li: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group F]: La: greater than 0.5000% and 0.5000% or less, Ce: greater than 0% and 0.5000% or less, and Y: greater than 0% and 0.5000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group G]: B: greater than 0% and 0.5000% or less (2)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements A.
(3)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements B.
(4)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements C.
(5)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements D.
(6)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements E.
(7)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements F.
(8)
The plated steel sheet according to (1), having a chemical composition containing the aforementioned group of elements G.
(9)
The plated steel sheet according to any one of (1) to (8), wherein the plating layer contains 1.00 to 5.00% by mass of Al and 1.00 to 3.00% by mass of Mg.
(10)
The plated steel sheet according to any one of (1) to (9), wherein the tensile strength of the steel sheet is 980 MPa or more.
(11)
The plated steel sheet according to any one of (1) to (10), wherein the tensile strength of the steel sheet is 1180 MPa or more.
(12)
The plated steel sheet according to any one of (1) to (11), wherein the average area ratio of the α precipitated η phase is 5 to 70%.
(13)
The plated steel sheet according to any one of (1) to (12), wherein the average area ratio of the α precipitated η phase is 5 to 40%.
1 めっき鋼板
11 鋼板
13 めっき層
101 α析出η相
103 硬質組織
105 クラック
111 α相
113 η母相
1 Plated steel sheet 11 Steel sheet 13 Plating layer 101 α-deposited η phase 103 Hard structure 105 Crack 111 α phase 113 η matrix
Claims (13)
Al:0.50~5.00%
Mg:0.50~3.00%
Fe:0.01~15.00%
を含有し、任意的に、更に、下記元素群A、元素群B、元素群C、元素群D、元素群E、元素群F、及び、元素群Gからなる群より選択される1種又は2種以上を含有し、残部がZn及び不純物からなる化学組成を有するめっき層を有し、
前記めっき層の表面を平面視したときの表面組織において、α相がη母相中に析出した金属組織であるα析出η相の平均面積率が、5~95%であり、
前記めっき層の表面の130μm×100μmの領域を、電子顕微鏡により観察した際に、前記領域中に存在するクラックの長さの総和が、50μm以上である、めっき鋼板。
[元素群A]:Si:0%超2.00%以下、及び、Ca:0%超2.00%以下からなる群より選択される1種又は2種
[元素群B]:Sb:0%超0.5000%以下、Pb:0%超0.5000%以下、及び、Sr:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群C]:Cu:0%超1.0000%以下、Ti:0%超1.0000%以下、Cr:0%超1.0000%以下、Nb:0%超1.0000%以下、Ni:0%超1.0000%以下、Mn:0%超1.0000%以下、Mo:0%超1.0000%以下、Co:0%超1.0000%以下、及び、V:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群D]:Sn:0%超1.0000%以下、In:0%超1.0000%以下、及び、Bi:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群E]:Zr:0%超1.0000%以下、Ag:0%超1.0000%以下、及び、Li:0%超1.0000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群F]:La:0%超0.5000%以下、Ce:0%超0.5000%以下、及び、Y:0%超0.5000%以下からなる群より選択される1種又は2種以上
[元素群G]:B:0%超0.5000%以下 On the surface of the steel plate, by mass%,
Al: 0.50-5.00%
Mg: 0.50-3.00%
Fe:0.01~15.00%
The plating layer contains, optionally further containing one or more elements selected from the group consisting of element group A, element group B, element group C, element group D, element group E, element group F, and element group G, with the remainder being Zn and impurities, and having a chemical composition.
In the surface structure when the surface of the aforementioned plating layer is viewed in plan view, the average area ratio of the α-deposited η phase, which is a metallic structure in which the α phase is deposited in the η matrix phase, is 5 to 95%.
A plated steel sheet in which, when a 130 μm × 100 μm region on the surface of the plated layer is observed with an electron microscope, the sum of the lengths of the cracks present in the region is 50 μm or more.
[Element Group A]: One or two elements selected from the group consisting of Si: greater than 0% and 2.00% or less, and Ca: greater than 0% and 2.00% or less. [Element Group B]: One or more elements selected from the group consisting of Sb: greater than 0% and 0.5000% or less, Pb: greater than 0% and 0.5000% or less, and Sr: greater than 0% and 0.5000% or less. [Element Group C]: Cu: greater than 0% and 1.0000% or less, Ti: greater than 0% and 1.0000% or less, Cr: greater than 0% and 1.0000% or less, Nb: greater than 0% and 1.0000% or less, Ni: greater than 0% and 1.0000% or less, Mn: greater than 0% and 1.0000% or less, Mo: greater than 0% and 1.0000% or less, Co: greater than 0% and 1.0000% or less, and V: greater than 0% and 1. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group D]: Sn: greater than 0% and 1.0000% or less, In: greater than 0% and 1.0000% or less, and Bi: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group E]: Zr: greater than 0% and 1.0000% or less, Ag: greater than 0% and 1.0000% or less, and Li: greater than 0% and 1.0000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group F]: La: greater than 0.5000% or less, Ce: greater than 0% and 0.5000% or less, and Y: greater than 0% and 0.5000% or less. One or more elements selected from the group consisting of 0% or less [Element Group G]: B: greater than 0% and 0.5000% or less.
The plated steel sheet according to claim 1, wherein the average area ratio of the α-deposited η phase is 5 to 40%.
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