合金化熱浸鍍鋅鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在汽車、家電制品、建筑材料等的壓力成形中使用的合金化熱浸鍍鋅 鋼板及其制造方法，特別地，涉及滑動性（耐剝落性）、耐粉化性以及化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性優(yōu)良 的合金化熱浸鍍鋅鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合金化熱浸鍍鋅鋼板與鍍鋅鋼板相比較，其焊接性以及涂裝性優(yōu)良。因此，合金化 熱浸鍍鋅鋼板不僅在汽車車體的用途領(lǐng)域、而且在家電制品、建筑材料等廣泛的用途領(lǐng)域 經(jīng)常使用。在這樣的用途中使用的合金化熱浸鍍鋅鋼板通常在實施壓力成形后供給使用。
[0003] 在合金化熱浸鍍鋅鋼板的制造方法中，在對鋼板表面實施熱浸鍍鋅之后，立即加 熱至鋅的熔點以上并進(jìn)行保持，從而使鋼板中的Fe向鍍層中擴(kuò)散。然后，與Zn發(fā)生合金化 反應(yīng)，從而生成Zn-Fe合金相。然而，這樣的合金化熱浸鍍鋅鋼板與冷乳鋼板相比，具有壓 力成形性較差的缺點。
[0004] 壓力成形性較差的原因在于合金化熱浸鍍鋅層的組織。也就是說，通過使鋼板中 的Fe向鍍層中擴(kuò)散而與Zn發(fā)生合金化反應(yīng)所形成的Zn-Fe合金鍍層正如圖1示意表示的 那樣，通常為在基底金屬10上形成的由Γ相11、1\相12、δ 1相13以及ζ相14構(gòu)成的 鍍層。另外，該鍍層隨著Fe濃度的降低，以Γ相一^相一δ相一ζ相的順序發(fā)生變化。
[0005] 這些相的硬度以維氏硬度計，Γ\相最高，大約為505Ην，接著是Γ相，大約為 326Ην，δ相大約為284~300Ην，ζ相大約為200Ην。特別地，在接近鋼板表面的鍍層區(qū) 域（鍍覆鋼板界面）存在的F相以及Γ\相是硬質(zhì)的，而在鍍層的上部區(qū)域生成軟質(zhì)的ζ 相。
[0006] ζ相是軟質(zhì)的，容易與壓力加工模具發(fā)生粘附，摩擦系數(shù)較高，從而滑動性較差。 因此，ζ相在進(jìn)行了苛刻的壓力成形時，成為引起鍍層粘附于模具上而發(fā)生剝離的現(xiàn)象 (以下稱為剝落）的原因。另外，F(xiàn)相以及F1相由于硬質(zhì)且較脆，因而在壓力成形時，成 為引起鍍層變?yōu)榉蹱疃l(fā)生剝離的現(xiàn)象（以下稱為粉化）的原因。
[0007] 在對合金化熱浸鍍鋅鋼板進(jìn)行壓力成形時，重要的是滑動性良好。因此，從滑動性 的角度考慮，鍍層發(fā)生高合金化而形成高硬度、高熔點、且粘附難以發(fā)生的高Fe濃度的皮 膜是有效的，但容易引起粉化。
[0008] 另一方面，如果為了防止粉化而形成發(fā)生低合金化、從而使Γ相以及Γ\相的生 成受到抑制的低Fe濃度的鍍層，則滑動性差，從而容易產(chǎn)生剝落。
[0009] 為了使合金化熱浸鍍鋅鋼板的壓力成形性變得良好，要求兼顧滑動性和粉化這兩 種相反的性質(zhì)。
[0010] 迄今為止，作為改善合金化熱浸鍍鋅鋼板的壓力成形性的技術(shù)，提出了在高Al鍍 浴中，在根據(jù)與該Al濃度的關(guān)系規(guī)定的高浸入板溫下進(jìn)行鍍覆而抑制合金化反應(yīng)，然后在 高頻感應(yīng)加熱方式的合金化爐中，以出口側(cè)板溫為超過495°C~520°C的方式進(jìn)行合金化 處理，從而制造 S1主體的合金化熱浸鍍鋅鋼板的方法（例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，還提 出了實施熱浸鍍Zn，并立即在460~530°C的溫度區(qū)域保持2~120秒，然后以5°C /秒以 上的冷卻速度冷卻至250°C以下，從而形成δ 1單相的合金化鍍層的合金化熱浸鍍鋅鋼板的 制造方法（例如參照專利文獻(xiàn)2)。再者，還提出了為了兼顧表面滑動性和耐粉化性，在制造 合金化熱浸鍍鋅鋼板時的合金化處理中，基于將加熱、冷卻中的溫度（T)和時間（t)相乘并 進(jìn)行累計得到的溫度分布而決定合金化處理溫度模式的合金化熱浸鍍鋅鋼板的制造方法 (例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0011] 這些現(xiàn)有技術(shù)均通過控制合金化的程度而謀求合金化熱浸鍍鋅層的硬質(zhì)化，從而 謀求兼顧合金化熱浸鍍鋅鋼板在壓力成形時成為缺點的耐粉化性和耐剝落性。
[0012] 另外，由于表面平坦部對滑動性產(chǎn)生較大的影響，因而提出了通過控制表面平坦 部而得到即使對于在表層較多地存在ζ相的鍍覆皮膜也具有良好的耐粉化性、且滑動性 優(yōu)良的合金化熱浸鍍鋅鋼板的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)4)。
[0013] 該技術(shù)得到了使合金化度得以降低，從而即使對于在表層較多地存在ζ相的鍍 覆皮膜也具有良好的耐粉化性、且滑動性優(yōu)良的合金化熱浸鍍鋅鋼板。然而，可以認(rèn)為由于 耐剝落性（耐滑動性）并不充分，因而需要進(jìn)一步改善耐滑動性。
[0014] 再者，除此以外，作為提高鋅系鍍覆鋼板的壓力成形性的方法，涂布高粘度潤滑油 的方法得以廣泛應(yīng)用。然而，由于潤滑油為高粘性，因而具有在涂裝工序中產(chǎn)生因脫脂不良 引起的涂裝缺陷，而且因壓力加工時的斷油而使壓力加工性能變得不穩(wěn)定等問題。
[0015] 因此，提出了在鋅系鍍覆鋼板的表面形成以ZnO為主體的氧化膜的技術(shù)（例如參 照專利文獻(xiàn)5)、和形成Ni氧化物的氧化膜的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)6)。然而，這些氧化 膜存在的問題是化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性差。
[0016] 于是，作為改善了化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性的皮膜，提出了形成Mn系氧化物皮膜的技術(shù) (例如參照專利文獻(xiàn)7)。但是，在形成這些氧化物系皮膜的技術(shù)中，均沒有具體研究與合金 化熱浸鍍鋅層的組織之間的關(guān)系。
[0017] 在專利文獻(xiàn)8中，就預(yù)鍍進(jìn)行了提案，但僅涉及耐粉化性的評價，沒有對耐剝落性 進(jìn)行任何改善。另外，在專利文獻(xiàn)9中，就Γ2相進(jìn)行了提案，但僅涉及耐粉化性的評價，沒 有對耐剝落性進(jìn)行任何改善。再者，在專利文獻(xiàn)10中，進(jìn)行了耐粉化性和滑動性的評價，但 實際上，在板厚減少之類的壓力成形時，有時也需要進(jìn)一步的穩(wěn)定性。
[0018] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0019] 專利文獻(xiàn)
[0020] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平09-165662號公報
[0021] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-131910號公報
[0022] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005-054199號公報
[0023] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2005-048198號公報
[0024] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開昭53-060332號公報
[0025] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開平03-191093號公報
[0026] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開平03-249182號公報
[0027] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開2010-265525號公報
[0028] 專利文獻(xiàn)9 :日本特開平10-306361號公報
[0029] 專利文獻(xiàn)10 :國際公開第2010/089910號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030] 發(fā)明所要解決的課題
[0031] 本發(fā)明的課題在于：鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供使壓力成形時的耐剝落性（表面 滑動性）和耐粉化性得以兼顧的合金化熱浸鍍鋅鋼板及其制造方法。
[0032] 用于解決課題的手段
[0033] 在合金化熱浸鍍鋅的合金化處理中，如果進(jìn)行高合金化處理，則較多地生成Γ相 以及1\相，從而壓力成形時的耐剝落性（表面滑動性）變得良好，但耐粉化性變差。
[0034] 另一方面，如果在合金化處理中進(jìn)行低合金化處理，則Γ相以及Γ\相的生成減 少，ζ相增多，從而壓力成形時的耐粉化性變得良好，但表面滑動性（耐剝落性）變差。在 合金化熱浸鍍鋅鋼板中，Γ相以及Γ\相的生成是不可避免的。
[0035] 于是，本發(fā)明人著眼于鋼板附近的鍍層微細(xì)組織，就形成裂紋難以傳播的組織進(jìn) 行了潛心的研究。其結(jié)果是，獲得了如下的見解：適用預(yù)鍍而調(diào)整合金化時的輸入熱量，使 Γ相內(nèi)含有的預(yù)鍍金屬的含有比率保持在一定值以上，從而可以抑制加工時的裂紋傳播， 獲得耐粉化性優(yōu)良的鍍覆組織，如果進(jìn)而將鍍層的鐵含有率控制在規(guī)定的范圍，則可以得 到耐剝落性也優(yōu)良的鍍層。
[0036] 進(jìn)而獲得了如下的見解：如果根據(jù)鍍覆鋼板所接受的加工程度而調(diào)整所賦予的預(yù) 鍍量，則可以賦予使耐粉化性充分提高的效果。
[0037] 本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其要旨如下。
[0038] (1) -種合金化熱浸鍍鋅鋼板，其特征在于：具有基底金屬和鍍層，所述鍍層含有 7. 2~10. 6質(zhì)量％的？6、0. 2~0. 4質(zhì)量％的厶1，并合計含有0. 1質(zhì)量％以上的選自Ni、 Co、Cu以及In之中的1種或2種以上，剩余部分由Zn和雜質(zhì)構(gòu)成；所述鍍層在所述基底金 屬的表面形成；在所述鍍層的垂直斷面上，ζ相的平均厚度為0.2 μπι以下，與所述基底金 屬相接而存在的F相的平均厚度為〇.5μπι以下；在所述Γ相內(nèi)，合計含有以在所述Γ相 內(nèi)的比例計為0. 5質(zhì)量％以上的所述選自Ni、Co、Cu以及In之中的1種或2種以上；與所 述Γ相相接而存在的相為Γ\相和δ相的混合相，用下述式（1)定義的δ相比率為10% 以上。
[0039] δ相比率=(δ相/ Γ相接觸界面長度）八δ相/ Γ相接觸界面長度+ Γ ^目/ Γ相接觸界面長度）X 100 (1)
[0040] 在此，δ相/T相接觸界面長度是δ相和Γ相相接觸的界面的長度，^相/T 相接觸界面長度是Γ\相和Γ相相接觸的界面的長度。
[0041] (2) -種合金化熱浸鍍鋅鋼板的制造方法，其是制造受到板厚減少率（％)為5% 以上的壓力加工的合金化熱浸鍍鋅鋼板的制造方法，所述制造方法的特征在于，具有以下 工序：根據(jù)下述式（2)，以所述合金化熱浸鍍鋅鋼板在壓力加工時的板厚減少率（％)為基 礎(chǔ)而算出必要預(yù)鍍量（g/m2)，在基底金屬上實施合計為所述算出的必要預(yù)鍍量（g/m2)以上 的含有選自Ni、Co、Cu以及In之中的1種或2種以上的預(yù)鍍，然后浸漬于含有0. 1~0. 3 質(zhì)量％ Al的鍍浴中而實施鍍鋅的工序；以及接著，在加熱爐出口側(cè)達(dá)到最高到達(dá)溫度后， 當(dāng)于保熱爐中緩冷時，在300以上且低于800的范圍內(nèi)調(diào)整由下述式（3)算出的溫度積分 值S而實施合金化處理的工序。
[0042] 必要預(yù)鍍量（g/m2) = 0· 0222X 板厚減少率（％ ) - 0· 0625 (2)
[0043] S = (T11-T0) Xti/2
[0044] +((T11- T 〇) + (T12- T 〇)