合金化热浸镀锌钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金化热浸镀锌钢板以及其制造方法。更详细而言，涉及可以应用作 为汽车领域、家电领域、以及建材领域的构件的、具备镀层润湿性以及镀层密合性优异的合 金化热浸镀锌层的、具有590MPa以上的拉伸强度的高强度的合金化热浸镀锌钢板、以及其 制造方法。
【背景技术】
[0002] 在汽车领域、家电领域、以及建材领域的构件中，使用赋予防锈性的表面处理钢 板，其中，使用可以廉价地制造并且防锈性优异的合金化热浸镀锌钢板。
[0003] 通常，合金化热浸镀锌钢板使用连续式热浸镀锌设备，用以下的方法制造。首先， 使用对板坯进行了热轧、冷轧或者热处理的薄钢板，以母材钢板表面的清洗为目的，在前处 理工序中进行脱脂和/或酸洗，或者省略前处理工序，在预热炉内燃烧去除母材钢板表面 的油分，然后进行加热，进行再结晶退火。对于进行再结晶退火时的气氛，由于在进行后面 的镀覆处理时Fe的氧化物阻碍镀覆层与母材钢板的润湿性、镀覆层与母材钢板的密合性， 因此在Fe的还原性气氛中进行加热。再结晶退火之后，连续地在Fe的还原性气氛中将钢板 冷却至适于镀覆的温度而不与大气接触，通过浸渍于熔融锌浴中来进行热浸镀锌处理。进 行热浸镀锌处理之后，直接用氮气进行吹扫（Wiping)从而控制镀覆附着量，然后通过进行 加热从而使Fe与Zn进行合金化反应，从而使合金化热浸镀锌层形成于母材钢板上。
[0004] 近年来，尤其是在汽车领域中，为了兼具冲撞时保护乘客的功能、和以提高燃烧消 耗率为目的的轻量化，增加通过含有C、Si、Mn的比较的廉价的元素从而提高母材钢板的强 度的高强度钢板的使用。作为挑选强度，具有590MPa以上的拉伸强度是主流的。
[0005] 然而，在含有Si、Mn的高强度合金化热浸镀锌钢板中，再结晶退火时，Si、Mn是比 Fe更易氧化性的元素，因此在以往的Fe还原性气氛中加热时，钢板表面的Si、Mn氧化，进 而从该钢板内部向表面热扩散的Si、Mn在该表面氧化，在该表面Si、Mn的氧化物富集。在 该表面Si、Mn氧化物富集时，在将该钢板浸渍到熔融锌浴中的过程中，阻碍熔融锌与母材 钢板的接触，因此合金化热浸镀锌层的镀层润湿性、镀层密合性降低。镀覆层的润湿性降低 时，产生不镀缺陷，存在外观不良、防锈性的降低的问题。镀层的密合性降低时，存在压制成 型时镀层剥离、防锈性的降低、按压瑕疵等外观不良的问题。
[0006] 进而存在在含有C的高强度合金化热浸镀锌钢板中，在再结晶退火中C存在于母 材钢板的晶界、晶粒内时，在将钢板浸渍到熔融锌浴中之后的Fe-Zn的合金化反应的过程 中，阻碍熔融锌与母材钢板的该反应，镀层的密合性降低的问题。进而还存在合金化反应后 的合金化热浸镀锌层中含有C，从而降低镀层的韧性，在压制成型时镀层容易剥离的问题。
[0007] 进而，对于高强度合金化热浸镀锌钢板，伴随母材钢板的强度增加的韧性降低，与 之相应，压制成形时的压制载荷大，在成形时来镀覆层受到的来自模具的剪切应力增加，因 此镀覆层容易从与母材钢板的界面剥离，防锈性降低、产生按压瑕疵等外观不良的问题。
[0008] 作为由前述的退火时的Si、Mn的氧化物的富集引起的问题的对策，以往也公开了 各种技术。
[0009] 作为关注于抑制Si、Mn的氧化物的富集的技术，专利文献1中示出，在Fe的氧化 气氛中进行退火以使钢板表面的氧化膜的厚度成为400~10000A，然后，在包含氢气的炉 内气氛中还原Fe，进行镀覆的方法。此外，专利文献2中示出，将钢板表面的Fe氧化之后， 控制还原炉内的氧势，从而在将Fe还原的同时使Si进行内部氧化、抑制Si氧化物的表面 富集，然后进行镀覆的方法。然而，在这些技术中，存在还原时间若过长则引起Si的表面富 集，还原时间若过短则在钢板表面残存Fe的氧化膜，因此对于镀覆层的润湿性以及镀覆层 密合性的消除不充分的问题。进而，产生在退火炉内在钢板表面形成Fe氧化物时，Fe氧化 物堆积在炉内辊上，伴随堆积物的增加、在钢板产生按压瑕疵、外观降低的所谓辊印（roll pickup)的问题。
[0010] 专利文献3中示出用全福射管（allradianttube)型的退火炉提高气氛的氧势， 使Si、Mn内部氧化，抑制在表面的Si、Mn氧化物的富集的技术。此外，专利文献4、5中示出 提高氧势的方法、严密地控制其条件从而抑制Fe氧化物与Si、Mn氧化物两者的表面富集然 后进行镀覆的方法。然而，这些技术对Si、Mn氧化物的富集的抑制均不充分。此外，具有形 成于母材钢板表面的Si、Mn的内部氧化物在母材钢板的内部的表面附近存在，因此使母材 钢板的韧性降低，不能压制成型的问题；在压制成型时镀覆层受到剪切应力时，镀覆层从存 在内部氧化物的母材钢板的内部的表面附近剥离的问题。
[0011] 专利文献6中示出将在再结晶退火中的气氛的氢气浓度提高至Fe、以及Si、Mn不 氧化的还原区域，然后进行镀覆的方法。然而，在该技术中，具有氢气成本巨大，并且C存在 于母材钢板的表面因此如前所述地镀层密合性降低，此外，残存的Si、Mn阻碍镀层与母材 钢板的反应，进而，在镀覆浴浸渍时与悬浮于镀覆浴的表面上的氧化物反应，形成Si、Mn的 氧化物，因此镀层润湿性以及镀层密合性降低的问题。
[0012] 进而，作为抑制前述Si、Mn的氧化物的富集的技术，作为关注在热轧工序中事先 使内部氧化的技术，专利文献7中公开了使用在热轧工序中控制氧势，从而使Si内部氧化 的薄钢板，用连续式热浸镀锌设备制造热浸镀锌钢板的技术。然而，在该技术中，在冷轧工 序等的轧制时，内部氧化的层也被一起轧制，因此内部氧化层的厚度变小，在再结晶退火过 程中，Si氧化物富集到表面，因此存在对于镀层润湿性以及镀层密合性的改善不充分的问 题。此外，在热轧工序中在Si内部氧化的同时形成的Fe的氧化物使其产生辊印的问题。
[0013] 此外，在专利文献1~7的技术中，与合金化热浸镀锌钢板的高强度化相应产生的 与韧性的降低相关的前述的镀层密合性的问题的改善均不充分。
[0014] 现有专利文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1 :日本特开昭55-122865号公报
[0017] 专利文献2 :日本特开2001-323355号公报
[0018] 专利文献3 :日本特开2008-7842号公报
[0019] 专利文献4 :日本特开2001-279412号公报
[0020] 专利文献5 :日本特开2009-209397号公报
[0021] 专利文献6 :日本特开2010-126757号公报
[0022] 专利文献7 :日本特开2000-309847号公报
【发明内容】
[0023] 发明要解决的问题
[0024] 本发明以提供在含有C、Si、Mn的母材钢板上具备镀层润湿性以及镀层密合性优 异的合金化热浸镀锌层的、高强度的合金化热浸镀锌钢板、以及其制造方法为课题。
[0025] 用于解决问题的方案
[0026] 为了解决上述问题，本发明人等关注到合金化热浸镀锌钢板中的合金化热浸镀锌 层与母材钢板之中，特别是在母材钢板的表面正下方并且在钢板内，铁素体组织的含有率、 非氧化物的Fe的含有率、Fe、Si、Mn氧化物的含有率、C的含有率影响镀层润湿性以及镀层 密合性。进而，作为其制造方法，关注在具备加热炉以及均热炉的连续式热浸镀锌设备中， 在加热炉、均热炉内控制各炉内的各自气氛的水蒸汽分压PH20除以氢气分压值的对 数log(PH20/PH2)的值，深入进行各种研宄。其结果，发现可以制造镀层润湿性和镀层密合 性优异、具有590MPa以上的拉伸强度的高强度的合金化热浸镀锌钢板，完成本发明。
[0027]SP，作为本发明的主旨如以下所述。
[0028] [1] -种合金化热浸镀锌钢板，其为使用下述母材钢板的合金化热浸镀锌钢板，所 述母材钢板以质量％计，含有：
[0029] C:0? 05% 以上且 0? 50% 以下、
[0030] Si:0? 2% 以上且 3. 0% 以下、
[0031] Mn :0? 5% 以上且 5. 0% 以下、
[0032] A1 :0? 001 以上且 1. 0% 以下、
[0033] P:0.1% 以下、
[0034] S:0.01% 以下、
[0035] N:0. 01%以下，余量为Fe以及不可避免的杂质，
[0036] 在前述母材钢板的表面施加有下述的合金化热浸镀锌层：以质量％计含有Fe: 5%以上且15%以下、余量为Zn以及不可避免的杂质、厚度3ym以上且30ym以下的合金 化热浸镀锌层，
[0037] 位于前述母材钢板的表面正下方并且从前述母材钢板的表面到前述母材钢板内 具有厚度为2ym以上且20ym以下的下述A层，
[0038] A层：以A层的体积基准计、含有50体积％以上铁素体的组织，余量为不可避免的 组织，以A层的质量基准计，非氧化物的Fe的含有率为90质量％以上，Fe、Si、Mn、P、S、A1 的氧化物的含有率的总计为10质量％以下，C的含有率不足0. 05质量％。
[0039] [2]根据[1]记载的合金化热浸镀锌钢板，其中，在前述母材钢板中，以质量％计 还含有下述的1种或2种以上：
[0040] Cr :0? 05% 以上且 1. 0% 以下、
[0041] Ni :0? 05% 以上且 1. 0% 以下、
[0042] Cu :0? 05% 以上且 1. 0% 以下、
[0043] Nb :0? 005% 以上且 0? 3% 以下、
[0044]Ti :0? 005% 以上且 0? 3% 以下、
[0045] V:0? 005% 以上且 0? 5% 以下、
[0046] 8:0.0001%以上且0.01%以下、
[0047] Ca :0? 0005% 以上且 0? 04% 以下、
[0048] Mg :0? 0005% 以上且 0? 04% 以下、
[0049] La :0? 0005% 以上且 0? 04% 以下、
[0050] Ce :0? 0005% 以上且 0? 04% 以下、