WO2025254084A1 - 鋼板及びそれを含む部品 - Google Patents
鋼板及びそれを含む部品Info
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- WO2025254084A1 WO2025254084A1 PCT/JP2025/019948 JP2025019948W WO2025254084A1 WO 2025254084 A1 WO2025254084 A1 WO 2025254084A1 JP 2025019948 W JP2025019948 W JP 2025019948W WO 2025254084 A1 WO2025254084 A1 WO 2025254084A1
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Definitions
- the present invention relates to steel plates and parts containing the same.
- Patent Document 1 discloses a method for producing a high-strength cold-rolled steel sheet, in which a high-strength cold-rolled steel sheet is continuously annealed in a continuous annealing furnace or in a cold-rolled steel sheet/hot-dip galvanized steel sheet dual-purpose facility having a continuous annealing furnace, in which the cooling method in a cooling zone including part or all of the steel sheet temperature range of 600 to 250°C following heating for recrystallization is one or more of gas cooling, diffusion cooling, and cooling tube cooling, and the steel sheet surface is exposed to an atmosphere in which iron oxidizes within the above-mentioned steel sheet temperature range, pickled at the outlet of the annealing furnace, and then iron or Ni plating is applied in an amount of 1 to 50 mg/ m2 .
- Patent Document 1 teaches that while oxidation of a steel sheet is normally prevented by an extremely low concentration of oxygen and/or an inert atmospheric gas with an extremely low dew point around the steel sheet, the steel sheet is actively exposed to an oxidizing atmosphere to oxidize not only Si and Mn but also the iron in the steel sheet, and by pickling after leaving the annealing furnace, the oxide films of Si, Mn, etc. are removed together with the oxide film on the iron in the steel sheet, thereby obtaining a high-strength cold-rolled steel sheet that is free from "scales" and has good chemical conversion treatability, even if the content of Si, Mn, etc. is high.
- Patent Document 2 discloses an automotive steel sheet containing 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less of copper (Cu), with the number of residual scales on the surface being 160,000 particles/ mm2 or less, and the maximum particle size of copper compound particles exposed on the surface being 2 ⁇ m or less. Furthermore, Patent Document 2 teaches that the above configuration makes it possible to provide a steel sheet with excellent chemical conversion treatability, since the particle size of copper compound particles exposed on the steel sheet surface, which serves as the cathode point in chemical conversion treatment, is 2 ⁇ m or less and the residual scale is kept to a predetermined amount or less.
- Cu copper
- Patent Document 2 teaches that elements such as nickel (Ni) and tin (Sn) in addition to copper (Cu) reduce the mechanical properties required of automotive steel sheets, such as strength and formability, as well as chemical stability such as corrosion resistance, and that copper compounds present on the surface of the steel sheet in particular reduce the chemical conversion treatability used to improve corrosion resistance.
- reduced chemical conversion treatability can result in the formation of areas where the chemical conversion coating, known as "white areas,” is not formed, which can result in reduced paint film adhesion.
- the present invention therefore aims to provide a steel sheet containing Ni, Cu, and Sn that has excellent paint film adhesion, and a component that includes the steel sheet.
- the present invention includes at least the following aspects:
- a steel plate comprising, in mass%, Ni: 0.010 to 1.000%, A chemical composition including Cu: 0.010 to 1.000% and Sn: 0.003 to 1.000%; A steel sheet characterized in that, in an X-ray diffraction pattern of the surface of the steel sheet, the peak half width of the (310) plane of the ferrite phase is 0.5° or more.
- the chemical composition further comprises Si; 5.
- the present invention provides a steel sheet containing Ni, Cu, and Sn that has excellent paint film adhesion, as well as a component that includes the steel sheet.
- skid zones areas where the chemical conversion coating is not formed, known as “skid zones,” can appear, which can result in reduced paint adhesion.
- elements such as Ni, Cu, and Sn
- the potential of the steel sheet becomes more noble than when these elements are not present in solid solution, which can reduce the etching ability of Fe during chemical conversion treatment.
- the chemical conversion treatability of the steel sheet may decline, potentially resulting in reduced paint adhesion. Therefore, this reduced paint adhesion is particularly problematic when the steel sheet simultaneously contains the three elements Ni, Cu, and Sn.
- steel produced by the latter method i.e., electric furnace steel
- the present inventors conducted research, focusing particularly on the surface state of the steel sheet, in order to provide a steel sheet having excellent paint adhesion even when the steel sheet simultaneously contains the three elements Ni, Cu, and Sn.
- the present inventors discovered that by creating a specific strain state on the surface of a steel sheet containing Ni, Cu, and Sn, the chemical conversion treatability of the steel sheet surface can be improved, and as a result, excellent paint adhesion can be obtained.
- the present inventors discovered that by creating a specific strain state on the surface of a steel sheet containing Ni, Cu, and Sn, such that the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase in an X-ray diffraction pattern is 0.5° or more, the chemical conversion treatability of the steel sheet surface can be improved and paint adhesion can be significantly improved.
- the term "steel sheet surface” refers to the surface of the steel sheet itself. Therefore, for example, in the case of a plated steel sheet in which a plating layer is formed on the surface of a base steel sheet, the term “steel sheet surface” refers to the surface of the base steel sheet, not the surface of the plated steel sheet.
- the present invention was completed based on the above findings and includes the following embodiments.
- Strain in other words, is a dislocation or a sub-grain boundary, and is a relatively weak defect called a planar defect or a line defect, which is susceptible to corrosion. Therefore, if such strain is introduced into the steel sheet surface, it can promote the anodic dissolution (i.e., etching) of Fe in the chemical conversion treatment solution during chemical conversion treatment.
- etching anodic dissolution
- electrons are generally generated by the anodic dissolution (etching) of Fe, and at the cathode site, the electrons generated by the anodic dissolution of Fe cause a cathodic reaction (2H + +2e - ⁇ H 2 , 10H + +NO 3 - +8e - ⁇ NH 4 + +3H 2 O).
- the pH of the chemical conversion treatment solution near the steel sheet surface increases, and as a result, compounds such as zinc phosphate crystals that constitute the chemical conversion treatment film are precipitated on the steel sheet surface.
- the steel sheet of this embodiment has a specific strain state on the steel sheet surface in which the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase is 0.5° or greater. This allows the steel sheet surface to be uniformly and finely etched during chemical conversion treatment, enabling good chemical conversion treatment properties to be achieved. As a result, the steel sheet of this embodiment can significantly improve paint film adhesion.
- the steel sheet of this embodiment has a characteristic configuration in which the peak half width of the (310) plane of the ferrite phase is 0.5° or more in the X-ray diffraction pattern of the steel sheet surface.
- the half-width of the peak in the diffraction pattern obtained by X-ray diffraction (XRD) is one of the evaluation parameters for the density of crystal lattice defects in a metal structure, etc., and can quantitatively evaluate the strain state on the steel sheet surface. When the amount of strain is large, the inter-crystalline lattice distance expands or contracts from its original length, and this behavior is reflected in the half-width of the peak obtained by XRD.
- the crystal lattice defect density which serves as an index of the strain state for obtaining good chemical conversion treatability, is limited using the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase in the diffraction pattern obtained by XRD. That is, in this embodiment, by limiting the strain state to a specific state in which the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase is 0.5° or more, the steel sheet surface can be uniformly and finely etched during chemical conversion treatment, and good chemical conversion treatability can be achieved.
- Peaks such as those of the (110) plane could be considered as indicators of the strain state on the steel sheet surface, but as the amount of strain increases, the measured peak half-width saturates, making them unsuitable as indicators of the strain state on the steel sheet surface.
- the (310) plane has a high plane index for the peak half-width itself, little measurement error, and the peak half-width increases as the amount of strain increases, making it an appropriate indicator of the strain state on the steel sheet surface.
- the chemical composition of the steel sheet is not particularly limited except that it contains, in mass %, Ni: 0.010 to 1.000%, Cu: 0.010 to 1.000%, and Sn: 0.003 to 1.000%. It is clear that elements other than Ni, Cu, and Sn are not essential technical features for achieving the object of the present invention.
- the chemical composition of the steel plate according to one embodiment of the present invention may include, in addition to Ni, Cu, and Sn, appropriate amounts of any alloying elements commonly added in the technical field of the present invention.
- the steel plate of this embodiment contains, in mass%, C: 0.001 to 0.500%, Si: 0-3.00%, Mn: 0.10-3.00%, Al: 0.001-2.000%, Ni: 0.010 to 1.000%, Cu: 0.010-1.000%, Sn: 0.003-1.000%, P: 0.100% or less, S: 0.100% or less, N: 0.0150% or less, O: 0.0100% or less, Ti: 0 to 0.150%, Nb: 0 to 0.150%, B: 0 to 0.0100%, Mo: 0-1.000%, Cr: 0-1.000%, V: 0 to 0.150%, W: 0-1.000%, Hf: 0 to 0.050%, Mg: 0 to 0.050%, Zr: 0 to 0.500%, Ca: 0-0.050%, REM: 0-0.010%, As: 0 to 0.100%, Ir: 0-1.000%, The alloy may have a chemical composition consisting of Zn: 0 to 1.000%, Si
- C is an element that inexpensively increases strength and is an important element for controlling the strength of steel.
- the C content is preferably 0.001% or more.
- the C content may be 0.005% or more, 0.010% or more, 0.030% or more, 0.040% or more, 0.070% or more, 0.100% or more, 0.150% or more, or 0.200% or more.
- excessive C content may result in a decrease in elongation.
- the C content is preferably 0.500% or less.
- the C content may be 0.450% or less, 0.400% or less, 0.350% or less, 0.300% or less, or 0.250% or less.
- Si is an element that is effective in increasing strength as a solid solution strengthening element.
- the Si content may be 0%, but to obtain this effect, the Si content is preferably 0.01% or more.
- the Si content may be 0.05% or more, 0.10% or more, 0.30% or more, 0.50% or more, 0.80% or more, or 1.00% or more.
- excessive Si content may increase the steel strength but decrease the elongation. For this reason, the Si content is preferably 3.00% or less.
- the Si content may be 2.50% or less, 2.00% or less, 1.50% or less, or 1.20% or less.
- Mn is an element that improves the hardenability of steel and is effective in increasing strength. To fully obtain this effect, the Mn content is preferably 0.10% or more. The Mn content may be 0.50% or more, 1.00% or more, 1.30% or more, 1.50% or more, or 1.80% or more. On the other hand, excessive Mn content may increase the steel strength but decrease the elongation. For this reason, the Mn content is preferably 3.00% or less. The Mn content may be 2.80% or less, 2.50% or less, or 2.00% or less.
- Al acts as a deoxidizer for steel and has the effect of improving the soundness of steel.
- the Al content is preferably 0.001% or more.
- the Al content may be 0.005% or more, 0.010% or more, 0.020% or more, or 0.030% or more.
- excessive Al content may generate coarse Al oxides, reducing the elongation of the steel sheet. Therefore, the Al content is preferably 2.000% or less.
- the Al content may be 1.500% or less, 1.000% or less, 0.500% or less, 0.100% or less, or 0.050% or less.
- Ni and Cu are elements that contribute to improving strength through precipitation strengthening or solid solution strengthening.
- the contents of these elements are preferably 0.010% or more, and may be 0.020% or more, 0.030% or more, 0.040% or more, 0.050% or more, 0.080% or more, 0.100% or more, 0.150% or more, or 0.200% or more.
- excessive inclusion of these elements may promote the formation of oxides, particularly Si-based surface oxides and iron oxides, on the steel sheet surface. Therefore, the Ni and Cu contents are preferably 1.000% or less, and may be 0.800% or less, 0.600% or less, 0.400% or less, or 0.300% or less.
- Sn is an element effective in improving corrosion resistance.
- the Sn content is preferably 0.003% or more.
- the Sn content may be 0.004% or more, 0.008% or more, 0.010% or more, 0.020% or more, 0.030% or more, 0.040% or more, 0.050% or more, 0.080% or more, or 0.100% or more.
- excessive Sn content may promote the formation of oxides, particularly Si-based surface oxides and iron oxides, on the steel sheet surface. Therefore, the Sn content is preferably 1.000% or less.
- the Sn content may be 0.800% or less, 0.600% or less, 0.400% or less, 0.300% or less, or 0.200% or less.
- P is an element that segregates at grain boundaries and promotes embrittlement of steel. Since a lower P content is preferable, ideally it is 0%. However, excessive reduction in the P content may result in a significant increase in costs. Therefore, the P content may be 0.0001% or more, 0.001% or more, or 0.005% or more. On the other hand, excessive P content may result in embrittlement of steel due to grain boundary segregation, as described above. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. The P content may be 0.050% or less, 0.030% or less, 0.020% or less, or 0.010% or less.
- S is an element that generates nonmetallic inclusions such as MnS in steel, resulting in a decrease in the ductility of steel parts. Since a lower S content is preferable, ideally 0%. However, excessive reduction in the S content may result in a significant increase in costs. Therefore, the S content may be 0.0001% or more, 0.0005% or more, 0.001% or more, or 0.002% or more. On the other hand, excessive S content may cause cracks originating from nonmetallic inclusions during cold forming. Therefore, the S content is preferably 0.100% or less. The S content may be 0.050% or less, 0.020% or less, or 0.010% or less.
- N is an element that forms coarse nitrides in steel sheets and reduces the workability of the steel sheets. Since a lower N content is preferable, ideally it is 0%. However, excessive reduction in the N content may result in a significant increase in manufacturing costs. Therefore, the N content may be 0.0001% or more, 0.0005% or more, or 0.0010% or more. On the other hand, excessive N content may form coarse nitrides as described above, reducing the workability of the steel sheets. Therefore, the N content is preferably 0.0150% or less. The N content may be 0.0100% or less, 0.0080% or less, 0.0050% or less, or 0.0030% or less.
- O is an impurity that is mixed in during the manufacturing process.
- O is an element that forms coarse inclusions and reduces the workability of steel sheets. While O can be considered an impurity, the O content is specifically described below. Since a lower O content is preferable, it is ideally 0%. However, excessive reduction in the O content may result in a significant increase in manufacturing costs. Therefore, the O content may be 0.0001% or more. The O content may be 0.0005% or more or 0.0010% or more. On the other hand, excessive O content may form coarse inclusions, as described above, and reduce the workability of the steel sheet. Therefore, the O content is preferably 0.0100% or less. The O content may be 0.0080% or less, 0.0060% or less, or 0.0040% or less.
- the steel sheet may contain at least one of the following elements in place of a portion of the remaining Fe.
- Ti, Nb, and V form carbonitrides in steel and have the effect of improving the strength of the steel sheet through precipitation strengthening.
- the Ti, Nb, and V contents may be 0%, but to obtain such effects, the Ti, Nb, and V contents are preferably 0.001% or more, and may be 0.002% or more, 0.005% or more, or 0.010% or more.
- the Ti, Nb, and V contents are preferably 0.150% or less, and may be 0.120% or less, 0.100% or less, 0.080% or less, 0.050% or less, 0.020% or less, or 0.015% or less.
- [B: 0 to 0.0100%] B segregates at grain boundaries to increase grain boundary strength, thereby improving low-temperature toughness.
- the B content may be 0%, but to obtain this effect, the B content is preferably 0.0001% or more.
- the B content may be 0.0002% or more, 0.0005% or more, or 0.0010% or more.
- the B content is preferably 0.0100% or less.
- the B content may be 0.0050% or less, 0.0030% or less, 0.0020% or less, or 0.0015% or less.
- Mo, Cr, and W are elements that improve the hardenability of steel and contribute to improving its strength.
- the Mo, Cr, and W contents may be 0%, but to achieve these effects, the Mo, Cr, and W contents are preferably 0.001% or more, and may be 0.010% or more, 0.020% or more, or 0.030% or more.
- the Mo, Cr, and W contents are preferably 1.000% or less, and may be 0.500% or less, 0.100% or less, 0.050% or less, or 0.040% or less.
- Hf, Mg, Zr, Ca, and REM are elements that can control the morphology of non-metallic inclusions.
- the contents of Hf, Mg, Zr, Ca, and REM may be 0%, but to achieve these effects, the contents of these elements are preferably 0.0001% or more, and may be 0.0005% or more, or 0.001% or more.
- excessive inclusion of these elements saturates the effect, and excessive inclusion of these elements in the steel sheet increases production costs.
- the contents of Hf, Mg, and Ca are preferably 0.050% or less, and may be 0.010% or less, 0.005% or less, or 0.003% or less.
- the Zr content is preferably 0.500% or less, and may be 0.100% or less, 0.050% or less, or 0.010% or less.
- the REM content is preferably 0.010% or less, and may be 0.005% or less, or 0.003% or less.
- REM is a collective term for 17 elements: scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and the lanthanides lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71.
- the REM content is the total content of these elements.
- the As content may be 0%, but to obtain this effect, the As content is preferably 0.001% or more.
- the As content may be 0.002% or more or 0.003% or more.
- the As content is preferably 0.100% or less.
- the As content may be 0.050% or less, 0.010% or less, 0.008% or less, or 0.005% or less.
- Ir is an element that segregates at prior austenite grain boundaries to increase the strength of the grain boundaries.
- the Ir content may be 0%, but to obtain this effect, the Ir content is preferably 0.001% or more.
- the Ir content may be 0.003% or more, 0.005% or more, or 0.010% or more.
- the Ir content is preferably 1.000% or less.
- the Ir content may be 0.500% or less, 0.100% or less, 0.030% or less, or 0.015% or less.
- Zn is an element effective in controlling the shape of inclusions.
- the Zn content may be 0%, but to obtain this effect, the Zn content is preferably 0.001% or more.
- the Zn content may be 0.003% or more, 0.005% or more, or 0.010% or more.
- the Zn content is preferably 1.000% or less.
- the Zn content may be 0.500% or less, 0.100% or less, 0.030% or less, or 0.015% or less.
- the remainder In steel plate, the remainder, other than the above elements, consists of Fe and impurities. Impurities in steel plate are components that are mixed in during the industrial production of steel plate due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore and scrap.
- the chemical composition of steel plate can be measured using common analytical methods.
- the chemical composition of steel plate can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry) on chips in accordance with JIS G 1201:2014.
- the composition can be determined by, for example, obtaining a 35 mm square test piece from the steel plate at a position 1/4 of the plate thickness and measuring it using a Shimadzu ICPS-8100 or similar (measuring device) under conditions based on a pre-created calibration curve.
- C and S which cannot be measured using ICP-AES, can be measured using the combustion-infrared absorption method, and N can be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method.
- the steel sheet of this embodiment may have a specific element-containing portion containing at least one of Ni, Cu, and Sn in a solid solution state in a region from the surface of the steel sheet to a depth of 5 ⁇ m in an element distribution image of the cross section of the steel sheet obtained by an electron probe microprobe analyzer (EPMA).
- EPMA electron probe microprobe analyzer
- "containing at least one specific element of Ni, Cu, and Sn in a solid solution state” means that, when the distribution of elements in the cross section of the steel sheet is analyzed by area analysis using an element distribution image obtained by EPMA, the specific element is contained in the steel sheet at a concentration of 0.3 mass% or more.
- a specific element-containing portion is a region also referred to as a concentrated portion, and refers to a concentrated region in which the concentration of at least one element selected from Ni, Cu, and Sn is 0.3 mass% or more when the distribution of elements within the region from the surface of the steel plate to a depth of 5 ⁇ m is analyzed using an EPMA element distribution image.
- a region in which the Ni concentration is 0.3 mass% or more i.e., a Ni-concentrated region (also referred to as a Ni-concentrated portion), is a specific element-containing portion.
- the potential of the steel sheet becomes more noble than when these elements are not present in the steel sheet as a solid solution, which reduces the etching ability of Fe during chemical conversion treatment and, as a result, may reduce the chemical conversion treatability of the steel sheet.
- the steel sheet of this embodiment has a specific strain state on the steel sheet surface in which the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase is 0.5° or greater. Therefore, even when the steel sheet has a specific element-containing portion containing at least one of Ni, Cu, and Sn in a solid solution state in a region up to a depth of 5 ⁇ m from the steel sheet surface, the steel sheet can exhibit good chemical conversion treatability and, as a result, excellent paint film adhesion.
- the steel sheet of this embodiment may contain Si in its chemical composition.
- the steel sheet of this embodiment preferably has a silicon oxide (SiO 2 ) thickness of 10 nm or less when measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the steel sheet surface.
- XPS X-ray photoelectron spectroscopy
- silicon oxide may be formed on the steel sheet surface. Since silicon oxide is a surface oxide that particularly reduces chemical conversion treatability, reducing this silicon oxide to a certain amount or less can more reliably achieve good chemical conversion treatability. As a result, the steel sheet of this embodiment can more reliably exhibit excellent paint adhesion.
- the thickness of silicon oxide measured on the steel sheet surface by XPS is preferably 9 nm or less, 8 nm or less, or 7 nm or less, in order to more reliably obtain good chemical conversion treatability.
- the XPS measurement is carried out as follows. First, an evaluation material for specifying the thickness of silicon oxide, which is a surface oxide, and a reference base material are prepared.
- the evaluation material is a steel plate whose silicon oxide thickness is to be specified, cut out from a target product, etc.
- the evaluation material has had surface oil and dirt removed without changing the silicon oxide thickness. Specifically, if oil has been applied to the surface of the steel plate to be evaluated, the evaluation material is obtained after removing the oil using an appropriate method that does not cause surface oxidation of the steel plate.
- An example of an appropriate method that does not cause surface oxidation of the steel plate is removal using a solvent.
- the base material is made by grinding and/or polishing a steel plate to a depth of approximately 100 to 500 ⁇ m from the surface of the steel plate, and adjusting the arithmetic mean roughness Ra of the surface to 0.8 ⁇ m or less.
- the grinding and polishing method for the base material it is preferable to use a wet method using distilled water or ethanol.
- the maximum strength is measured within a bond energy range of 532.9 ⁇ 0.4 eV on the steel sheet surface. If the value of the maximum strength of the evaluation material divided by the maximum strength of the base material is 1.2 or greater, it is determined that silicon oxide, a surface oxide, is present on the surface of the evaluation material. Next, the evaluation material is subjected to XPS measurement at 1 nm intervals in the thickness direction using sputtering. The thickness at which the value of the maximum strength of the evaluation material divided by the maximum strength of the base material becomes less than 1.2 is determined to be the thickness of silicon oxide.
- the XPS measurement conditions for determining the thickness of silicon oxide are as follows.
- X-ray source mono-Al K ⁇ (1486.6eV)
- X-ray diameter 50 to 200 ⁇ m
- Measurement area 100-700 ⁇ m x 100-700 ⁇ m
- Acceleration voltage 1 to 10 kV
- the coating and chemical conversion coating should be removed from the sample according to the coating and chemical conversion coating removal method below before performing the XPS measurement.
- a paint remover (Neo River #160, manufactured by Sansai Kako Co., Ltd.) is applied to the surface of a sample cut from an automobile body at room temperature and allowed to stand for 5 minutes.
- the paint remover-coated surface of the sample is then rubbed with a hard sponge (e.g., "Kanefeel,” manufactured by AION Co., Ltd.) to remove the paint from the sample surface.
- the sample surface after the paint removal is then washed with water and dried.
- the remaining state of the paint film is confirmed by SEM-EPMA measurement of the sample surface (100 ⁇ m square, 5 fields of view) after washing and drying.
- regions where the carbon concentration is 10% by mass or more are identified, and if the area ratio of these regions is 5% or more, it is determined that the paint film has not been sufficiently removed.
- To measure the area ratio of regions where the carbon concentration is 10% by mass or more first obtain an element distribution image of carbon using EPMA with a carbon concentration range set to 10-30%. Next, the obtained C element distribution image is subjected to image processing to measure the area fraction. Image analysis software "ImageJ" is used for image processing.
- the C element distribution image is loaded into ImageJ, and then binarized using "Make Binary” in “Binary” under “Process” so that regions where the C concentration is 10% by mass or more are displayed as black, and regions where the C concentration is less than 10% by mass are displayed as white.
- "Measure” under “Analyze” is used to read the value of "Area fraction” in “Results.” This read value is determined as the area fraction of the region where the C concentration is 10% by mass or more. If the coating film is not sufficiently peeled off, the coating film is repeatedly removed until the area fraction of the region where the C concentration is 10% by mass or more becomes less than 5%.
- regions with a P concentration of 5% by mass or more are identified, and if the area ratio of such regions is 5% or more, it is determined that the chemical conversion coating has not been sufficiently removed.
- To measure the area ratio of regions with a P concentration of 5% by mass or more first obtain an element distribution image of P using EPMA with a P concentration range of 5 to 10%. Next, the obtained P element distribution image is subjected to image processing to measure the area fraction. Image analysis software "ImageJ" is used for image processing.
- the P element distribution image is loaded into ImageJ, and then binarized using "Make Binary” in “Binary” under “Process” so that regions with a P concentration of 5% by mass or more are displayed as black and regions with a P concentration of less than 5% by mass are displayed as white.
- "Measure” under “Analyze” is used to read the value of "Area fraction” in “Results.” This read value is determined as the area fraction of the region with a P concentration of 5% by mass or more. If the chemical conversion coating is not sufficiently removed, removal of the chemical conversion coating is repeated until the area fraction of the region with a P concentration of 5% by mass or more becomes less than 5%.
- the above-mentioned method for removing paint films and chemical conversion coatings is not limited to XPS measurements, and can also be applied when performing various measurements and analyses using samples obtained from automobiles.
- the paint films and chemical conversion coatings can be removed from the sample according to the above-mentioned method for removing paint films and chemical conversion coatings, and then the XRD or EPMA measurements or chemical composition analysis can be performed.
- the thickness of the steel plate is not particularly limited, but is generally 0.2 to 8.0 mm.
- the thickness may be 0.3 mm or more, 0.6 mm or more, 1.0 mm or more, 1.6 mm or more, or 2.0 mm or more.
- the thickness of the steel plate may be, for example, 7.0 mm or less, 6.0 mm or less, 5.0 mm or less, or 4.0 mm or less.
- the strength of the steel plate is not particularly limited, but for example, the steel plate may have a Vickers hardness of 90 HV or more.
- the Vickers hardness of the steel plate may be 150 HV or more, 190 HV or more, 200 HV or more, 250 HV or more, 300 HV or more, 350 HV or more, 400 HV or more, or 450 HV or more.
- the upper limit of the Vickers hardness is not particularly limited, but for example, the Vickers hardness of the steel plate may be 650 HV or less, 600 HV or less, 550 HV or less, or 500 HV or less.
- the Vickers hardness is determined in accordance with JIS Z 2244-1:2024 as follows. First, a test piece is cut out from any position except the end of the steel plate so that a cross section (thickness cross section) perpendicular to the surface can be observed. The cut-out thickness cross section of the test piece is polished using #600 to #1500 silicon carbide paper. Next, using a liquid in which diamond powder with a particle size of 1 to 6 ⁇ m is dispersed in a diluted solution such as alcohol or pure water, the thickness cross section of the test piece is mirror-finished, and this thickness cross section is used as the measurement surface.
- the steel sheet according to the embodiment of the present invention can achieve excellent paint adhesion and, in turn, excellent corrosion resistance compared to conventional steel sheets that simultaneously contain the three elements Ni, Cu, and Sn. Therefore, the steel sheet according to the embodiment of the present invention is useful for use in parts in technical fields that require excellent paint adhesion and/or corrosion resistance. In particular, the steel sheet according to the embodiment of the present invention is useful for use in parts in the automotive field.
- an automobile part in a preferred embodiment, includes a steel sheet according to an embodiment of the present invention.
- automobile parts include frame parts, bumpers, and other structural and reinforcing parts that require strength.
- Further examples of automobile parts include exterior panel parts such as roofs, hoods, fenders, and doors that require high design quality.
- These parts may at least partially include a steel sheet according to an embodiment of the present invention. Therefore, at least a portion of these parts satisfies the characteristics of the steel sheet according to the embodiment of the present invention. In areas of the steel sheet that do not come into direct contact with the mold during forming such as press forming, or that come into direct contact with the mold but are processed to a relatively low degree, the characteristics of the steel sheet do not change significantly before and after forming.
- a steel plate according to one embodiment of the present invention can be manufactured by a manufacturing method including, for example, a casting process in which molten steel with an adjusted chemical composition is cast to form a steel billet, a hot rolling process in which the steel billet is hot rolled to obtain a hot-rolled steel plate, a shot blasting process in which a shot blasting process is performed to impart strain to the surface of the hot-rolled steel plate, and a pickling process in which the hot-rolled steel plate is pickled.
- a manufacturing method including, for example, a casting process in which molten steel with an adjusted chemical composition is cast to form a steel billet, a hot rolling process in which the steel billet is hot rolled to obtain a hot-rolled steel plate, a shot blasting process in which a shot blasting process is performed to impart strain to the surface of the hot-rolled steel plate, and a pickling process in which the hot-rolled steel plate is pickled.
- the casting step is a step of casting molten steel having an adjusted chemical composition to form a steel slab.
- the conditions for the casting step are not particularly limited.
- the casting step may involve melting in a blast furnace, an electric furnace, or the like, followed by various secondary smelting processes, and then casting by a method such as ordinary continuous casting or ingot casting.
- the hot rolling step is a step in which a steel slab is hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet.
- the hot rolling step is performed by hot-rolling a cast steel slab, either directly or after cooling, followed by reheating.
- the heating temperature of the steel slab may be, for example, 1100 to 1250°C.
- rough rolling and finish rolling are usually performed.
- the temperature and reduction ratio of each rolling step can be appropriately determined depending on the desired metal structure and plate thickness. For example, the end temperature of finish rolling may be 900 to 1050°C, and the reduction ratio of finish rolling may be 10 to 50%.
- the hot-rolled steel sheet is coiled at a predetermined coiling temperature and then subjected to the subsequent shot blasting process.
- the hot-rolled steel sheet is coiled at a coiling temperature of 520°C or higher.
- a surface oxide is formed on the outside (surface) of the steel sheet, and an internal oxide is also formed inside (surface layer) of the steel sheet.
- the internal oxide is mainly composed of Si-based oxides. Therefore, a Si-deficient layer is formed directly below the internal oxide formed on the surface layer of the steel sheet, due to the consumption of Si in the steel due to the formation of this internal oxide.
- the thickness of the Si-deficient layer can be controlled to 0.3 ⁇ m or more.
- the above-mentioned surface oxides and internal oxides are removed in the shot blasting and pickling processes after coiling, and after these processes, a Si-deficient layer with a thickness of 0.3 ⁇ m or more remains on the surface of the hot-rolled steel sheet.
- the steel sheet surface is deficient in Si, and the formation of Si-based surface oxides on the steel sheet surface can be sufficiently suppressed. As a result, better paint film adhesion can be achieved.
- the coiling temperature it is preferable to control the coiling temperature to 550°C or higher.
- the coiling temperature it is possible to further promote the formation of internal oxides, which in turn makes it possible to make the Si-deficient layer thicker.
- the coiling temperature may be 600°C or lower.
- the shot blasting process is a process of performing shot blasting to impart strain to the surface of the hot-rolled steel sheet.
- the processing conditions in the shot blasting process are not particularly limited as long as they can bring the steel sheet surface into the above-mentioned specific strain state, i.e., a specific strain state in which the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase in the X-ray diffraction pattern is 0.5° or more.
- the shot blasting may be performed using a shot material with an average particle size of 0.1 to 5.0 mm (e.g., "TSH30" manufactured by IKK Shot Co., Ltd.) at a shot volume of 5 kg/ m2 or more.
- the shot volume of the shot material in the shot blasting process is preferably 50 kg/m2 or more, more preferably 100 kg/ m2 or more, and particularly preferably 200 kg/ m2 or more.
- the upper limit of the shot volume is not particularly limited, but is, for example, 800 kg/ m2 .
- the projection speed of the projection material is not particularly limited, but may be, for example, 10 to 150 m/sec. It should be noted that the projection amount intended for removing scale (for example, the projection amount in the comparative examples of the present invention in the examples described later) cannot put the steel sheet surface into the above-mentioned specific strain state.
- a water rinsing step may be carried out after the shot blasting treatment, in which the steel sheet surface is rinsed with water.
- a pickling step may be carried out after the shot blasting treatment, and then a water rinsing step may be carried out.
- the water rinsing step it is preferable to rinse the steel sheet surface with water having an electrical conductivity of 80 mS/m or less. If such water having an electrical conductivity of 80 mS/m or less is used when rinsing the steel sheet surface, oxidation-reduction reactions are less likely to occur on the steel sheet surface during rinsing, and the generation of surface oxides that cause a decrease in chemical conversion treatability can be significantly suppressed. It is more preferable that the electrical conductivity of the water used to rinse the steel sheet surface is 60 mS/m or less.
- the pickling step is a step of pickling the hot-rolled steel sheet before or after the shot blasting step to remove surface oxides and internal oxides.
- the conditions for the pickling step are not particularly limited, and the pickling step may be carried out using a commonly used pickling solution under conditions appropriate for removing the surface oxides and internal oxides.
- the pickling may be carried out once, or may be carried out multiple times to ensure that the surface oxides and internal oxides are removed.
- the basic steps of the manufacturing method for steel sheet of this embodiment are as described above.
- the steel sheet of this embodiment manufactured by a manufacturing method including the steps described above, has a surface in the specific strain state described above, particularly due to the shot blasting process described above, i.e., a specific strain state in which the peak half-width of the (310) plane of the ferrite phase in the X-ray diffraction pattern is 0.5° or more.
- This allows the steel sheet surface to be uniformly and finely etched during chemical conversion treatment, enabling good chemical conversion treatability.
- the steel sheet of this embodiment can achieve significantly improved paint adhesion.
- the steel plate manufacturing method of this embodiment may further include any processing steps that are typically performed in steel plate manufacturing methods.
- steel sheets according to embodiments of the present invention were manufactured under various conditions, and the properties of the resulting steel sheets were investigated.
- molten steel was cast by a continuous casting method to form a steel billet having the chemical composition shown in Table 1.
- the steel billet was once cooled, then reheated to 1200°C and hot rolled.
- the hot rolling was carried out by rough rolling and finish rolling, and the finish rolling end temperature was 900 to 1050°C, the coiling temperature was 520°C or higher, and the finish rolling reduction was 30%.
- the obtained hot-rolled steel sheets were subjected to a shot blasting treatment using "TSH30" manufactured by IKK Shot Co., Ltd. as a shot material at a shot amount shown in Table 2.
- the steel sheets after the shot blasting treatment were pickled and then washed with wash water having an electrical conductivity shown in Table 2, thereby obtaining various steel sheets as examples or comparative examples.
- the various steel sheets obtained as described above were subjected to various measurements including Vickers hardness, XRD, EPMA, and XPS.
- the XRD measurements were performed under the conditions shown in Table 3.
- the paint adhesion of the various steel sheets was evaluated according to the following evaluation method. The results of these measurements and evaluations are shown in Tables 1 and 2. Note that the underlines next to various values in Table 2 indicate values outside the range of the present invention. Furthermore, the "-" next to the SiO2 thickness in the XPS measurement in Table 2 indicates that no SiO2 was detected.
- the paint adhesion of the steel sheet was evaluated as follows. First, a 50 mm x 50 mm sample of the steel plate produced as described above was subjected to zinc phosphate treatment as a chemical conversion treatment under the following conditions. Degreasing: The sample was immersed in a degreasing agent (Fine Cleaner E2083) at 40°C for 2 minutes, and then rinsed with water. Surface conditioning: The substrate was immersed in a surface conditioning agent (Preparen Z) at room temperature for 30 seconds. Chemical conversion treatment: The plate was immersed in a zinc phosphate treatment agent (Palbond L3020) at 40° C. for 2 minutes, then rinsed with water and dried.
- a degreasing agent Fine Cleaner E2083
- Surface conditioning The substrate was immersed in a surface conditioning agent (Preparen Z) at room temperature for 30 seconds.
- Chemical conversion treatment The plate was immersed in a zinc phosphate treatment agent (Palbond L3020) at 40° C. for 2 minutes, then rinsed with
- Electroposition coating (Powernics Excel 1200, manufactured by Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd.) at an electrodeposition temperature of 30°C and a film thickness of 16 ⁇ m, followed by a baking treatment at 170°C for 30 minutes.
- the electrodeposition-coated samples were subjected to a saltwater immersion test (SDT). Specifically, the electrodeposition-coated samples were immersed in a 5% NaCl aqueous solution at 55°C for 1000 hours. After the SDT test, the removed samples were dried, and a tape peel test was performed on one side of the sample.
- SDT saltwater immersion test
- the peeled tape was scanned, and the area ratio of the coating peeled was calculated by binarization using the image analysis software "ImageJ.”
- the coating adhesion was evaluated as follows. AAAA: Peeled area rate less than 3% AAA: Peeled area rate 3 to less than 5% AA: Peeled area rate 5 to less than 10% A: Peeled area rate 10 to 15% B: Peeling area rate over 15%
- the steel sheets of Comparative Examples 30 to 34 in which the shot blasting amount was small and the peak half width of the (310) plane of the ferrite phase in the X-ray diffraction pattern was less than 0.5°, did not have the above-mentioned specific strain state and therefore had poor paint film adhesion.
- the steel sheets of Examples 1 to 29 of the present invention which had a large shot blasting amount and in which the peak half width of the (310) plane of the ferrite phase in the X-ray diffraction pattern was 0.5° or more, had the above-mentioned specific strain state and therefore had excellent paint film adhesion.
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Abstract
本発明は、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板及びそれを含む部品を提供するものである。 本発明の鋼板及びそれを含む部品は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有し、鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上であることを特徴とする。
Description
本発明は、鋼板及びそれを含む部品に関する。
鋼板の塗膜密着性を向上させるためには、鋼板表面の化成処理性を高め、その鋼板表面に化成処理皮膜を均一に形成させることが有効である。
これに関連して、例えば、特許文献１には、再結晶のための加熱に続く６００～２５０℃の鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式がガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の１種または２種以上である連続焼鈍炉や連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板／溶融亜鉛めっき鋼板兼用設備にて高強度冷延鋼板を連続焼鈍する場合において、前記鋼板温度範囲内で鋼板表面を鉄が酸化する雰囲気にさらし、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄またはＮｉめっきを１～５０ｍｇ／ｍ2施すことを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法が開示されている。さらに、この特許文献１には、通常、鋼板周辺は極低濃度の酸素および／または極低露点の不活性雰囲気ガスにより鋼板の酸化を防止しているところ、それとは逆に、積極的に酸化雰囲気にさらし、Ｓｉ、Ｍｎはおろか鋼板の鉄をも酸化させ、焼鈍炉を出たところの酸洗にて、鋼板の鉄の酸化膜もろともＳｉやＭｎ等の酸化膜を酸洗脱落させることにより、Ｓｉ、Ｍｎ等の含有量が高くても「スケ」のない、化成処理性が良好な高強度冷延鋼板が得られると教示されている。
また、特許文献２には、銅（Ｃｕ）を０．１０質量％以上０．５０質量以下％で含み、表面の残留スケールの個数が１６０，０００個／ｍｍ２以下であり、表面に露出した銅化合物粒子の最大粒径が２μｍ以下であることを特徴とする、自動車用鋼板が開示されている。さらに、この特許文献２には、上記の構成により、化成処理においてカソード点となる鋼板表面に露出した銅化合物粒子の粒径を２μｍ以下にするとともに、残留スケールを所定量以下にしたため、化成処理性に優れた鋼板を提供することができると教示されている。
上記の特許文献２には、銅（Ｃｕ）に加えて、ニッケル（Ｎｉ）やスズ（Ｓｎ）などの元素は、自動車用鋼板に要求される強度や成形性などの機械的特性のほか、耐食性などの化学的安定性を低下させ、特に、鋼板の表面に存在する銅化合物は、耐食性を向上させるための化成処理性を低下させると教示されている。一般に、化成処理性が低下すると、スケと呼ばれる化成処理皮膜が形成していない領域が生じることがあり、その結果として塗膜密着性が低下する場合がある。
そこで、本発明は、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板及びそれを含む部品を提供することを目的とする。
本発明は、少なくとも以下の各態様を含むものである。
（態様１）
鋼板であって、
上記鋼板が、質量％で、
Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及び
Ｓｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有し、
鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上であることを特徴とする、鋼板。
鋼板であって、
上記鋼板が、質量％で、
Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及び
Ｓｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有し、
鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上であることを特徴とする、鋼板。
（態様２）
上記ピーク半価幅が１．０°以上であることを特徴とする、上記態様１に記載の鋼板。
上記ピーク半価幅が１．０°以上であることを特徴とする、上記態様１に記載の鋼板。
（態様３）
上記ピーク半価幅が１．３°以上であることを特徴とする、上記態様１に記載の鋼板。
上記ピーク半価幅が１．３°以上であることを特徴とする、上記態様１に記載の鋼板。
（態様４）
鋼板断面の電子線マイクロプロープアナライザーの元素分布像において、
上記鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、上記Ｎｉ、上記Ｃｕ及び上記Ｓｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有することを特徴とする、上記態様１～３のいずれかに記載の鋼板。
鋼板断面の電子線マイクロプロープアナライザーの元素分布像において、
上記鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、上記Ｎｉ、上記Ｃｕ及び上記Ｓｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有することを特徴とする、上記態様１～３のいずれかに記載の鋼板。
（態様５）
前記化学組成がＳｉを更に含み、
上記鋼板表面のＸ線光電子分光法測定において、酸化ケイ素の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする、上記態様１～４のいずれかに記載の鋼板。
前記化学組成がＳｉを更に含み、
上記鋼板表面のＸ線光電子分光法測定において、酸化ケイ素の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする、上記態様１～４のいずれかに記載の鋼板。
（態様６）
上記態様１～５のいずれかに記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
上記態様１～５のいずれかに記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
本発明によれば、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板及びそれを含む部品を提供することができる。
上述のとおり、一般に、化成処理性が低下すると、スケと呼ばれる化成処理皮膜が形成していない領域が生じることがあり、その結果として塗膜密着性が低下する場合がある。例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎなどの元素は、鋼板中に固溶して存在していると、これらの元素が固溶していない状態と比べて、鋼板の電位が貴になり、化成処理の際にＦｅのエッチング性が低下する場合がある。このような場合には、鋼板の化成処理性が低下し、結果として塗膜密着性が低下してしまう可能性も考えられる。したがって、鋼板がＮｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有する場合には、このような塗膜密着性の低下が特に問題となる。
また、鋼を製造する方法としては、例えば、天然資源である鉄鉱石を主な原料として高炉にて溶鉄を得た上で、その後、転炉等における精錬を経て溶鋼を製造する方法と、リサイクル資源であるスクラップ材を主な原料として電炉で溶鋼を製造する方法の２種類の方法が一般に知られている。前者の方法によって製造された鋼、すなわち高炉材では、添加元素としてＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎなどの元素を含み得るため、これらの元素を含有する場合には、上記の問題に適切に対応する必要がある。一方、後者の方法によって製造された鋼、すなわち電炉材では、上記のとおりスクラップ材を主な原料として用いるため、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎなどのスクラップ由来の元素（いわゆるトランプエレメント）を比較的多く含有する上、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有しやすい。そのため、電炉材では、上記の問題が特に顕著となる。
そこで、本発明者らは、鋼板がＮｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有する場合であっても、優れた塗膜密着性を有する鋼板を提供すべく、特に鋼板の表面状態に着目して検討を行った。その結果、本発明者らは、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板の表面を特定のひずみ状態にすることで、鋼板表面の化成処理性が良好となり、その結果として優れた塗膜密着性が得られることを見出した。具体的には、本発明者らは、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を含有する鋼板の表面を、Ｘ線回折パターンにおいてフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる、特定のひずみ状態にすることで、鋼板表面の化成処理性が良好となり、塗膜密着性を顕著に改善できることを見出した。
ここで、本明細書において鋼板表面とは、鋼板自体の表面をいう。それゆえ、例えば母材鋼板の表面にめっき層が形成されためっき鋼板の場合、鋼板表面は、めっき鋼板の表面ではなく、母材鋼板の表面を意味する。
ここで、本明細書において鋼板表面とは、鋼板自体の表面をいう。それゆえ、例えば母材鋼板の表面にめっき層が形成されためっき鋼板の場合、鋼板表面は、めっき鋼板の表面ではなく、母材鋼板の表面を意味する。
本発明は、以上のような知見に基づいて完成したものであり、以下の実施形態の態様を含むものである。
以下、本発明の鋼板の好適な実施形態について詳細に説明する。
＜鋼板＞
本発明の一実施形態に係る鋼板は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有する。
そして、本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である、という特徴的構成を備えている。すなわち本実施形態の鋼板は、鋼板表面において、上記フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる、程度の異なる様々な種類のひずみが分散した状態で一定量以上導入された特定のひずみ状態を有している。
本発明の一実施形態に係る鋼板は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有する。
そして、本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である、という特徴的構成を備えている。すなわち本実施形態の鋼板は、鋼板表面において、上記フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる、程度の異なる様々な種類のひずみが分散した状態で一定量以上導入された特定のひずみ状態を有している。
ひずみは、換言すれば転移や亜粒界であり、面欠陥や線欠陥と呼ばれる比較的弱い欠陥であるため、腐食されやすい。したがって、このようなひずみが鋼板表面に導入されていると、化成処理の際に、化成処理液中でＦｅのアノード溶解（すなわち、エッチング）を促進させることができる。
なお、化成処理においては、一般的に、Ｆｅのアノード溶解（エッチング）が起こることで電子が発生し、一方で、カソードサイトにおいて、Ｆｅのアノード溶解で発生した電子によりカソード反応（２Ｈ＋＋２e-→Ｈ２、１０Ｈ＋＋ＮＯ３ -＋８e-→ＮＨ４ ＋＋３Ｈ２Ｏ）が起こる。これに関連して、鋼板表面近傍の化成処理液のｐＨが上昇し、それに伴って鋼板表面に化成処理皮膜を構成するリン酸亜鉛結晶等の化合物が析出する。
なお、化成処理においては、一般的に、Ｆｅのアノード溶解（エッチング）が起こることで電子が発生し、一方で、カソードサイトにおいて、Ｆｅのアノード溶解で発生した電子によりカソード反応（２Ｈ＋＋２e-→Ｈ２、１０Ｈ＋＋ＮＯ３ -＋８e-→ＮＨ４ ＋＋３Ｈ２Ｏ）が起こる。これに関連して、鋼板表面近傍の化成処理液のｐＨが上昇し、それに伴って鋼板表面に化成処理皮膜を構成するリン酸亜鉛結晶等の化合物が析出する。
本実施形態の鋼板は、上述のとおり、鋼板表面において、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態を有しているため、化成処理の際に、鋼板表面を均一かつ微細にエッチングすることができ、良好な化成処理性を発揮することができる。その結果、本実施形態の鋼板は、塗膜密着性を顕著に改善することができる。
本実施形態の鋼板は、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎをトランプエレメントとして不可避的に含有する電炉材だけでなく、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを必須元素又は任意添加元素として含有する高炉材をも包含するものである。また、本実施形態の鋼板によれば、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有する従来の鋼板と比較して、優れた塗膜密着性を発揮することができ、ひいては優れた耐食性を発揮することが可能となる。したがって、本実施形態の鋼板は、優れた塗膜密着性及び／又は耐食性が要求される自動車分野において、特に有用である。
以下、本実施形態の鋼板の各構成要素について詳しく説明する。
［フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅：０．５°以上］
本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である、という特徴的構成を備えている。
Ｘ線回折法（ＸＲＤ）で得られる回折パターンのピークの半価幅は、金属組織等における結晶格子欠陥密度の評価パラメータの一つであり、鋼板表面のひずみ状態を定量的に評価することができる。ひずみ量が多いと、結晶格子間距離が本来の長さから伸縮し、その挙動がＸＲＤで得られるピークの半価幅に現れる。すなわち、ひずみ量が多いほど、結晶格子間距離が本来の長さから長いものや短いものが増加するため、ピークの半価幅が大きくなる。
そして、本実施形態では、ＸＲＤで得られる回折パターンのフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅を用いて、良好な化成処理性を得るためのひずみ状態の指標となる結晶格子欠陥密度を限定している。すなわち、本実施形態においては、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態に限定することで、化成処理の際に、鋼板表面を均一かつ微細にエッチングすることができ、良好な化成処理性を発揮することができる。
本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である、という特徴的構成を備えている。
Ｘ線回折法（ＸＲＤ）で得られる回折パターンのピークの半価幅は、金属組織等における結晶格子欠陥密度の評価パラメータの一つであり、鋼板表面のひずみ状態を定量的に評価することができる。ひずみ量が多いと、結晶格子間距離が本来の長さから伸縮し、その挙動がＸＲＤで得られるピークの半価幅に現れる。すなわち、ひずみ量が多いほど、結晶格子間距離が本来の長さから長いものや短いものが増加するため、ピークの半価幅が大きくなる。
そして、本実施形態では、ＸＲＤで得られる回折パターンのフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅を用いて、良好な化成処理性を得るためのひずみ状態の指標となる結晶格子欠陥密度を限定している。すなわち、本実施形態においては、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態に限定することで、化成処理の際に、鋼板表面を均一かつ微細にエッチングすることができ、良好な化成処理性を発揮することができる。
なお、上述のＸＲＤで得られる回折パターンのフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅は、鋼板の表裏面のうちの少なくとも一方の鋼板表面において、０．５°以上であればよい。
鋼板表面のひずみ状態の指標に用いるピークとしては、（１１０）面などのピークも考え得るが、ひずみ量の増加に伴って、測定されるピーク半価幅が飽和してしまい、鋼板表面のひずみ状態の指標として適切でない場合がある。一方、（３１０）面は、ピーク半価幅そのものの面指数が高く、測定誤差が少ない上、ひずみ量の増加に伴ってピーク半価幅も増加していく面であるため、鋼板表面のひずみ状態の指標として適切である。
なお、フェライト相の（３１０）面のピークは、２θ＝１１６．４±０．５にピーク中心が位置するピークである。フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅は、その（３１０）面のピーク高さの１／２の位置の幅を意味する。
本実施形態において、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅は、より良好な化成処理性が得られる点から、１．０°以上であることが好ましく、１．３°以上であることがより好ましい。
なお、Ｘ線回折パターンのフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅は、Ｘ線回折装置（リガク製、「Ｕｌｔｉｍａ ＩＩＩ」）を用いて、Ｘ線源としてＣｕ－Ｋα線（波長λ＝１．５４Å）、Ｘ線源負荷電力として１．６ｋＷ（管電圧／管電流＝４０ｋＶ／４０ｍＡ）を用いたＸＲＤによりＸ線回折パターンを得た後、そのＸ線回折パターンからフェライト相の（３１０）面のピーク高さの１／２の位置の幅を測定することで求めることができる。フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅の具体的な測定方法及び条件については後述する。
また、鋼板表面を上述のような特定のひずみ状態にする手段は、特に限定されないが、例えば、ショットブラスト処理を用いることが好ましい。なお、鋼板表面を上述の特定のひずみ状態にする具体的な手段や条件等については後述する。
［化学組成］
本実施形態では、鋼板は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有する。
本発明は、上記のとおり、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板を提供することを目的とするものであり、鋼板表面が上記特定のひずみ状態、すなわち、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態を有することによって、当該目的を達成するものである。
したがって、鋼板の化学組成は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含むこと以外は特に限定されない。Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎ以外の元素が本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。
本実施形態では、鋼板は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有する。
本発明は、上記のとおり、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板を提供することを目的とするものであり、鋼板表面が上記特定のひずみ状態、すなわち、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態を有することによって、当該目的を達成するものである。
したがって、鋼板の化学組成は、質量％で、Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及びＳｎ：０．００３～１．０００％を含むこと以外は特に限定されない。Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎ以外の元素が本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。
本発明の一実施形態に係る鋼板の化学組成は、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎに加えて、本発明の技術分野において一般に添加される任意の合金元素を、適切な量において含むことが可能である。
以下、本実施形態の鋼板に採用し得る化学組成について詳しく説明するが、これらの説明は、自動車用鋼板などにおいて適用するための鋼板の好ましい化学組成の単なる例示を意図するものであり、本発明をこのような特定の化学組成を有する鋼板に限定することを意図するものではない。
例えば、本実施形態の鋼板は、質量％で、
Ｃ ：０．００１～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～３．００％、
Ａｌ：０．００１～２．０００％、
Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、
Ｓｎ：０．００３～１．０００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．１００％以下、
Ｎ ：０．０１５０％以下、
Ｏ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１５０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．０００％、
Ｃｒ：０～１．０００％、
Ｖ ：０～０．１５０％、
Ｗ ：０～１．０００％、
Ｈｆ：０～０．０５０％、
Ｍｇ：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０５０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、
Ａｓ：０～０．１００％、
Ｉｒ：０～１．０００％、
Ｚｎ：０～１．０００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物
からなる化学組成を有していてもよい。
以下、これらの各元素についてより詳しく説明する。
Ｃ ：０．００１～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～３．００％、
Ａｌ：０．００１～２．０００％、
Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、
Ｓｎ：０．００３～１．０００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．１００％以下、
Ｎ ：０．０１５０％以下、
Ｏ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１５０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．０００％、
Ｃｒ：０～１．０００％、
Ｖ ：０～０．１５０％、
Ｗ ：０～１．０００％、
Ｈｆ：０～０．０５０％、
Ｍｇ：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０５０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、
Ａｓ：０～０．１００％、
Ｉｒ：０～１．０００％、
Ｚｎ：０～１．０００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物
からなる化学組成を有していてもよい。
以下、これらの各元素についてより詳しく説明する。
［Ｃ ：０．００１～０．５００％］
Ｃは、安価に強度を増加させる元素であり、鋼の強度を制御するために重要な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｃ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｃ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０７０％以上、０．１００％以上、０．１５０％以上又は０．２００％以上であってもよい。一方で、Ｃを過度に含有すると、伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｃ含有量は０．５００％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量は０．４５０％以下、０．４００％以下、０．３５０％以下、０．３００％以下又は０．２５０％以下であってもよい。
Ｃは、安価に強度を増加させる元素であり、鋼の強度を制御するために重要な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｃ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｃ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０７０％以上、０．１００％以上、０．１５０％以上又は０．２００％以上であってもよい。一方で、Ｃを過度に含有すると、伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｃ含有量は０．５００％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量は０．４５０％以下、０．４００％以下、０．３５０％以下、０．３００％以下又は０．２５０％以下であってもよい。
［Ｓｉ：０～３．００％］
Ｓｉは、固溶強化元素として強度上昇に有効な元素である。Ｓｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は０．０５％以上、０．１０％以上、０．３０％以上、０．５０％以上、０．８０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｓｉを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｓｉ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は２．５０％以下、２．００％以下、１．５０％以下又は１．２０％以下であってもよい。
Ｓｉは、固溶強化元素として強度上昇に有効な元素である。Ｓｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は０．０５％以上、０．１０％以上、０．３０％以上、０．５０％以上、０．８０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｓｉを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｓｉ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は２．５０％以下、２．００％以下、１．５０％以下又は１．２０％以下であってもよい。
［Ｍｎ：０．１０～３．００％］
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、強度上昇に有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は０．５０％以上、１．００％以上、１．３０％以上、１．５０％以上又は１．８０％以上であってもよい。一方で、Ｍｎを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は２．８０％以下、２．５０％以下又は２．００％以下であってもよい。
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、強度上昇に有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は０．５０％以上、１．００％以上、１．３０％以上、１．５０％以上又は１．８０％以上であってもよい。一方で、Ｍｎを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は２．８０％以下、２．５０％以下又は２．００％以下であってもよい。
［Ａｌ：０．００１～２．０００％］
Ａｌは、鋼の脱酸剤として作用し、鋼を健全化する作用を有する元素である。このような効果を十分に得るために、Ａｌ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ａｌ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方で、Ａｌを過度に含有すると、粗大なＡｌ酸化物が生成して鋼板の伸びが低下する場合がある。このため、Ａｌ含有量は２．０００％以下とすることが好ましい。Ａｌ含有量は１．５００％以下、１．０００％以下、０．５００％以下、０．１００％以下又は０．０５０％以下であってもよい。
Ａｌは、鋼の脱酸剤として作用し、鋼を健全化する作用を有する元素である。このような効果を十分に得るために、Ａｌ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ａｌ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方で、Ａｌを過度に含有すると、粗大なＡｌ酸化物が生成して鋼板の伸びが低下する場合がある。このため、Ａｌ含有量は２．０００％以下とすることが好ましい。Ａｌ含有量は１．５００％以下、１．０００％以下、０．５００％以下、０．１００％以下又は０．０５０％以下であってもよい。
［Ｎｉ：０．０１０～１．０００％］
［Ｃｕ：０．０１０～１．０００％］
Ｎｉ及びＣｕは、析出強化又は固溶強化により強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、これらの元素の含有量はそれぞれ０．０１０％以上であることが好ましく、０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上、０．１００％以上、０．１５０％以上又は０．２００％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有すると、鋼板表面における酸化物、特にＳｉ系の表面酸化物や鉄酸化物の形成を促進させる場合がある。したがって、Ｎｉ及びＣｕ含有量はそれぞれ１．０００％以下であることが好ましく、０．８００％以下、０．６００％以下、０．４００％以下又は０．３００％以下であってもよい。
［Ｃｕ：０．０１０～１．０００％］
Ｎｉ及びＣｕは、析出強化又は固溶強化により強度の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、これらの元素の含有量はそれぞれ０．０１０％以上であることが好ましく、０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上、０．１００％以上、０．１５０％以上又は０．２００％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有すると、鋼板表面における酸化物、特にＳｉ系の表面酸化物や鉄酸化物の形成を促進させる場合がある。したがって、Ｎｉ及びＣｕ含有量はそれぞれ１．０００％以下であることが好ましく、０．８００％以下、０．６００％以下、０．４００％以下又は０．３００％以下であってもよい。
［Ｓｎ：０．００３～１．０００％］
Ｓｎは、耐食性の向上に有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｓｎ含有量は０．００３％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．００４％以上、０．００８％以上、０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上又は０．１００％以上であってもよい。一方で、Ｓｎを過度に含有すると、鋼板表面における酸化物、特にＳｉ系の表面酸化物や鉄酸化物の形成を促進させる場合がある。したがって、Ｓｎ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．８００％以下、０．６００％以下、０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
Ｓｎは、耐食性の向上に有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Ｓｎ含有量は０．００３％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．００４％以上、０．００８％以上、０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０４０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上又は０．１００％以上であってもよい。一方で、Ｓｎを過度に含有すると、鋼板表面における酸化物、特にＳｉ系の表面酸化物や鉄酸化物の形成を促進させる場合がある。したがって、Ｓｎ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．８００％以下、０．６００％以下、０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
［Ｐ ：０．１００％以下］
Ｐは、粒界に偏析して鋼の脆化を促す元素である。Ｐ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｐ含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．００１％以上又は０．００５％以上であってもよい。一方で、Ｐを過度に含有すると、上記のとおり粒界偏析により鋼の脆化を招く場合がある。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｐ含有量は０．０５０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。
Ｐは、粒界に偏析して鋼の脆化を促す元素である。Ｐ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｐ含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．００１％以上又は０．００５％以上であってもよい。一方で、Ｐを過度に含有すると、上記のとおり粒界偏析により鋼の脆化を招く場合がある。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｐ含有量は０．０５０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。
［Ｓ ：０．１００％以下］
Ｓは、鋼中でＭｎＳ等の非金属介在物を生成し、鋼材部品の延性の低下を招く元素である。Ｓ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｓ含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．０００５％以上、０．００１％以上又は０．００２％以上であってもよい。一方で、Ｓを過度に含有すると、冷間成形時に非金属介在物を起点とした割れの発生を招く場合がある。したがって、Ｓ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は０．０５０％以下、０．０２０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。
Ｓは、鋼中でＭｎＳ等の非金属介在物を生成し、鋼材部品の延性の低下を招く元素である。Ｓ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｓ含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．０００５％以上、０．００１％以上又は０．００２％以上であってもよい。一方で、Ｓを過度に含有すると、冷間成形時に非金属介在物を起点とした割れの発生を招く場合がある。したがって、Ｓ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は０．０５０％以下、０．０２０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。
［Ｎ ：０．０１５０％以下］
Ｎは、鋼板中で粗大な窒化物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。Ｎ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｎ含有量の過度な低減は製造コストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｎ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｎを過度に含有すると、上記のとおり粗大な窒化物を形成して鋼板の加工性を低下させる場合がある。したがって、Ｎ含有量は０．０１５０％以下とすることが好ましい。Ｎ含有量は０．０１００％以下、０．００８０％以下、０．００５０％以下又は０．００３０％以下であってもよい。
Ｎは、鋼板中で粗大な窒化物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。Ｎ含有量は少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｎ含有量の過度な低減は製造コストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｎ含有量は０．０００１％以上としてもよく、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｎを過度に含有すると、上記のとおり粗大な窒化物を形成して鋼板の加工性を低下させる場合がある。したがって、Ｎ含有量は０．０１５０％以下とすることが好ましい。Ｎ含有量は０．０１００％以下、０．００８０％以下、０．００５０％以下又は０．００３０％以下であってもよい。
［Ｏ：０．０１００％以下］
Ｏは、製造工程で混入する不純物である。Ｏは、粗大な介在物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。Ｏは不純物に包含されるものとみなすこともできるが、Ｏ含有量について具体的に説明すると、まずＯ含有量は、少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｏ含有量の過度な低減は製造コストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｏ含有量は０．０００１％以上としてもよい。Ｏ含有量は０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｏを過度に含有すると、上記のとおり粗大な介在物を形成して鋼板の加工性を低下させる場合がある。このため、Ｏ含有量は０．０１００％以下であることが好ましい。Ｏ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。
Ｏは、製造工程で混入する不純物である。Ｏは、粗大な介在物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。Ｏは不純物に包含されるものとみなすこともできるが、Ｏ含有量について具体的に説明すると、まずＯ含有量は、少ないほど好ましいため、理想的には０％である。しかしながら、Ｏ含有量の過度な低減は製造コストの大幅な増加を招く場合がある。このため、Ｏ含有量は０．０００１％以上としてもよい。Ｏ含有量は０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｏを過度に含有すると、上記のとおり粗大な介在物を形成して鋼板の加工性を低下させる場合がある。このため、Ｏ含有量は０．０１００％以下であることが好ましい。Ｏ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。
鋼板の好ましい基本化学組成は、上記のとおりである。さらに、鋼板は、必要に応じて、残部のＦｅの一部に代えて、以下の元素のうちの少なくとも１種を含有してもよい。
［Ｔｉ：０～０．１５０％］
［Ｎｂ：０～０．１５０％］
［Ｖ ：０～０．１５０％］
Ｔｉ、Ｎｂ及びＶは、鋼中に炭窒化物を形成して、析出強化により鋼板の強度を向上する効果を有する。Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量はそれぞれ０．００１％以上であることが好ましく、０．００２％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量はそれぞれ０．１５０％以下であることが好ましく、０．１２０％以下、０．１００％以下、０．０８０％以下、０．０５０％以下、０．０２０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
［Ｎｂ：０～０．１５０％］
［Ｖ ：０～０．１５０％］
Ｔｉ、Ｎｂ及びＶは、鋼中に炭窒化物を形成して、析出強化により鋼板の強度を向上する効果を有する。Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量はそれぞれ０．００１％以上であることが好ましく、０．００２％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ含有量はそれぞれ０．１５０％以下であることが好ましく、０．１２０％以下、０．１００％以下、０．０８０％以下、０．０５０％以下、０．０２０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
［Ｂ ：０～０．０１００％］
Ｂは、粒界に偏析して粒界強度を高めることで低温靭性を向上させる。Ｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｂ含有量は０．０００２％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｂを過度に含有しても効果が飽和し、製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｂ含有量は０．０１００％以下であることが好ましい。Ｂ含有量は０．００５０％以下、０．００３０％以下、０．００２０％以下又は０．００１５％以下であってもよい。
Ｂは、粒界に偏析して粒界強度を高めることで低温靭性を向上させる。Ｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｂ含有量は０．０００２％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｂを過度に含有しても効果が飽和し、製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｂ含有量は０．０１００％以下であることが好ましい。Ｂ含有量は０．００５０％以下、０．００３０％以下、０．００２０％以下又は０．００１５％以下であってもよい。
［Ｍｏ：０～１．０００％］
［Ｃｒ：０～１．０００％］
［Ｗ ：０～１．０００％］
Ｍｏ、Ｃｒ及びＷは、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量はそれぞれ０．００１％以上であることが好ましく、０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量はそれぞれ１．０００％以下であることが好ましく、０．５００％以下、０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０４０％以下であってもよい。
［Ｃｒ：０～１．０００％］
［Ｗ ：０～１．０００％］
Ｍｏ、Ｃｒ及びＷは、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量はそれぞれ０．００１％以上であることが好ましく、０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷ含有量はそれぞれ１．０００％以下であることが好ましく、０．５００％以下、０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０４０％以下であってもよい。
［Ｈｆ：０～０．０５０％］
［Ｍｇ：０～０．０５０％］
［Ｚｒ：０～０．５００％］
［Ｃａ：０～０．０５０％］
［ＲＥＭ：０～０．０１０％］
Ｈｆ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ及びＲＥＭは、非金属介在物の形態を制御することができる元素である。Ｈｆ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ及びＲＥＭ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、これら元素の含有量はそれぞれ０．０００１％以上であることが好ましく、０．０００５％以上又は０．００１％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｈｆ、Ｍｇ及びＣａ含有量はそれぞれ０．０５０％以下であることが好ましく、０．０１０％以下、０．００５％以下又は０．００３％以下であってもよい。同様に、Ｚｒ含有量は０．５００％以下であることが好ましく、０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。また、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下又は０．００３％以下であってもよい。なお、ＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）及びランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）の１７元素の総称である。ＲＥＭ含有量はこれら元素の合計含有量である。
［Ｍｇ：０～０．０５０％］
［Ｚｒ：０～０．５００％］
［Ｃａ：０～０．０５０％］
［ＲＥＭ：０～０．０１０％］
Ｈｆ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ及びＲＥＭは、非金属介在物の形態を制御することができる元素である。Ｈｆ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ及びＲＥＭ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、これら元素の含有量はそれぞれ０．０００１％以上であることが好ましく、０．０００５％以上又は０．００１％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｈｆ、Ｍｇ及びＣａ含有量はそれぞれ０．０５０％以下であることが好ましく、０．０１０％以下、０．００５％以下又は０．００３％以下であってもよい。同様に、Ｚｒ含有量は０．５００％以下であることが好ましく、０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０１０％以下であってもよい。また、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下又は０．００３％以下であってもよい。なお、ＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）及びランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）の１７元素の総称である。ＲＥＭ含有量はこれら元素の合計含有量である。
［Ａｓ：０～０．１００％］
Ａｓは、耐食性の向上に有効な元素である。Ａｓ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｓ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．００２％以上又は０．００３％以上であってもよい。一方で、Ａｓを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ａｓ含有量は０．１００％以下であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．０５０％以下、０．０１０％以下、０．００８％以下又は０．００５％以下であってもよい。
Ａｓは、耐食性の向上に有効な元素である。Ａｓ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｓ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．００２％以上又は０．００３％以上であってもよい。一方で、Ａｓを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ａｓ含有量は０．１００％以下であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．０５０％以下、０．０１０％以下、０．００８％以下又は０．００５％以下であってもよい。
［Ｉｒ：０～１．０００％］
Ｉｒは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界の強度を上昇させる元素である。Ｉｒ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｉｒ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｉｒ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｉｒを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｉｒ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｉｒ含有量は０．５００％以下、０．１００％以下、０．０３０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
Ｉｒは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界の強度を上昇させる元素である。Ｉｒ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｉｒ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｉｒ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｉｒを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｉｒ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｉｒ含有量は０．５００％以下、０．１００％以下、０．０３０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
［Ｚｎ：０～１．０００％］
Ｚｎは、介在物の形状を制御するのに有効な元素である。Ｚｎ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｚｎ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｚｎ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｚｎを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｚｎ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｚｎ含有量は０．５００％以下、０．１００％以下、０．０３０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
Ｚｎは、介在物の形状を制御するのに有効な元素である。Ｚｎ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｚｎ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｚｎ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｚｎを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Ｚｎ含有量は１．０００％以下であることが好ましい。Ｚｎ含有量は０．５００％以下、０．１００％以下、０．０３０％以下又は０．０１５％以下であってもよい。
鋼板において、上記の元素以外の残部はＦｅ及び不純物からなる。鋼板における不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。
鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼板の化学組成は、ＪＩＳ Ｇ １２０１：２０１４に準じて切粉に対するＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。具体的には、例えば、鋼板の板厚１／４位置から３５ｍｍ角の試験片を取得し、島津製作所製ＩＣＰＳ－８１００等（測定装置）により、予め作成した検量線に基づいた条件で測定することにより特定することができる。ＩＣＰ－ＡＥＳで測定できないＣ及びＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用いて測定すればよい。
［鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域における特定元素含有部］
また、本実施形態の鋼板は、鋼板断面の電子線マイクロプロープアナライザー（ＥＰＭＡ）の元素分布像において、鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有していてもよい。ここで、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種の特定元素を固溶状態で含むとは、鋼板断面における元素の分布状態をＥＰＭＡの元素分布像で面分析した際に、これらの特定元素が０.３質量％以上の濃度で鋼板中に含有していることを意味する。
また、本実施形態の鋼板は、鋼板断面の電子線マイクロプロープアナライザー（ＥＰＭＡ）の元素分布像において、鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有していてもよい。ここで、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種の特定元素を固溶状態で含むとは、鋼板断面における元素の分布状態をＥＰＭＡの元素分布像で面分析した際に、これらの特定元素が０.３質量％以上の濃度で鋼板中に含有していることを意味する。
なお、特定元素含有部とは、濃化部とも称される領域であり、上記鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域内の元素の分布状態をＥＰＭＡの元素分布像で面分析した際に、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種の元素の濃度が０.３質量％以上となる濃化領域を意味する。例えば、ＥＰＭＡの元素分布像で面分析した際に、Ｎｉの濃度が０．３質量％以上となる領域、すなわちＮｉの濃化領域（Ｎｉ濃化部とも称する。）は、特定元素含有部となる。
（ＥＰＭＡによる鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域における特定元素の濃度測定方法）
ＥＰＭＡを用いて鋼板断面の元素分布像を面分析するにあたっては、まず、鋼板を板厚方向に切断した鋼板断面における、鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域を、ＥＰＭＡ（例えば、日本電子株式会社製ＪＸＡ－８５００）を用いて、加速電圧：１５ｋＶ及び照射電流：５×１０-7Ａの条件下で１０００倍の倍率にて撮影し、マッピング像を得る。次いで、得られた元素分布像を画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」により二値化（ｍｉｎ＝０、ｍａｘ＝２５５）し、ピクセルを０．２５μｍ×０．２５μｍとして面分析して、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの定量分析を実施することにより、上記領域におけるこれら特定元素の濃度を求めることができる。
ＥＰＭＡを用いて鋼板断面の元素分布像を面分析するにあたっては、まず、鋼板を板厚方向に切断した鋼板断面における、鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域を、ＥＰＭＡ（例えば、日本電子株式会社製ＪＸＡ－８５００）を用いて、加速電圧：１５ｋＶ及び照射電流：５×１０-7Ａの条件下で１０００倍の倍率にて撮影し、マッピング像を得る。次いで、得られた元素分布像を画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」により二値化（ｍｉｎ＝０、ｍａｘ＝２５５）し、ピクセルを０．２５μｍ×０．２５μｍとして面分析して、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの定量分析を実施することにより、上記領域におけるこれら特定元素の濃度を求めることができる。
上述のとおり、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎが鋼板中に固溶して存在していると、これらの元素が固溶していない状態と比べて、鋼板の電位が貴になり、化成処理の際にＦｅのエッチング性が低下し、これに関連して鋼板の化成処理性が低下してしまう可能性がある。
しかしながら、本実施形態の鋼板は、鋼板表面において、上記フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態を有しているため、鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有している場合でも、良好な化成処理性を発揮することができ、結果的に優れた塗膜密着性を発揮することができる。
［鋼板表面における酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚み：１０ｎｍ以下］
また、本実施形態の鋼板は、上記化学組成がＳｉを含む場合がある。この場合、本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定において、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みが１０ｎｍ以下であることが好ましい。鋼板の化学組成がＳｉを含む場合、鋼板表面に酸化ケイ素が形成されることがある。酸化ケイ素は、特に化成処理性を低下させる表面酸化物であるため、この酸化ケイ素を一定量以下に低減することで、より確実に良好な化成処理性を得ることができる。その結果として、本実施形態の鋼板は、優れた塗膜密着性をより確実に発揮することができる。
また、本実施形態の鋼板は、上記化学組成がＳｉを含む場合がある。この場合、本実施形態の鋼板は、鋼板表面のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定において、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みが１０ｎｍ以下であることが好ましい。鋼板の化学組成がＳｉを含む場合、鋼板表面に酸化ケイ素が形成されることがある。酸化ケイ素は、特に化成処理性を低下させる表面酸化物であるため、この酸化ケイ素を一定量以下に低減することで、より確実に良好な化成処理性を得ることができる。その結果として、本実施形態の鋼板は、優れた塗膜密着性をより確実に発揮することができる。
鋼板表面のＸＰＳ測定における酸化ケイ素の厚みは、良好な化成処理性がより確実に得られる点から、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下又は７ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、鋼板表面のＸＰＳ測定における酸化ケイ素の厚みの下限は特に限定されず、０ｎｍすなわち酸化ケイ素が存在していなくてもよいし、０ｎｍ超であってもよいし、１ｎｍ以上であってもよい。
ＸＰＳ測定は、以下のように実施する。
まず、表面酸化物である酸化ケイ素の厚みを特定するための評価材と、参照用のベース材とを準備する。
まず、表面酸化物である酸化ケイ素の厚みを特定するための評価材と、参照用のベース材とを準備する。
ここで、評価材は、酸化ケイ素の厚みを特定すべき鋼板を、対象製品等から切り出したものである。評価材は、酸化ケイ素の厚みを変化させることなく、表面の油や汚れを取り除いたものである。具体的には、評価材となる鋼板の表面に油が塗布されている場合は、鋼板の表面酸化を生じさせない適切な方法により当該油を除去した上で、評価材を得る。なお、鋼板の表面酸化を生じさせない適切な方法としては、例えば、溶剤によって除去する方法等が挙げられる。
一方、ベース材は、鋼板を、鋼板表面から１００～５００μｍ程度の深さまで研削及び／又は研磨し、その表面の算術平均粗さＲａを０．８μｍ以下に調整したものである。ベース材の研削及び研磨方法は特に限定されるものではないが、研削及び／又は研磨時に表面酸化が生じないように配慮する必要がある。すなわち、高温になるような研削及び研磨方法は避ける必要がある。さらに、仕上げ研磨を行う場合、仕上げ研磨は、蒸留水又はエタノールを用いた湿式で研磨することが好ましい。
以上のように準備した評価材とベース材のそれぞれについて、鋼板表面の結合エネルギー５３２．９±０．４ ｅＶの範囲における最大強度を測定する。そして、評価材の最大強度／ベース材の最大強度の値が１．２以上である場合、評価材の表面には表面酸化物である酸化ケイ素が存在すると判断する。次いで評価材について、スパッタにより厚み方向へ１ｎｍ間隔でＸＰＳ測定する。そして、評価材の最大強度／ベース材の最大強度の値が１．２未満となるまでの厚みを、酸化ケイ素の厚みとして決定する。
酸化ケイ素の厚みを特定するためのＸＰＳの測定条件は、以下のとおりである。
Ｘ線源：ｍｏｎｏ－Ａｌ Ｋα（１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線径：５０～２００μｍ
測定領域：１００～７００μｍ×１００～７００μｍ
真空度：１×１０－１０～１×１０－１１ ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝１３３．３２Ｐａ）
加速電圧：１～１０ｋＶ
Ｘ線源：ｍｏｎｏ－Ａｌ Ｋα（１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線径：５０～２００μｍ
測定領域：１００～７００μｍ×１００～７００μｍ
真空度：１×１０－１０～１×１０－１１ ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝１３３．３２Ｐａ）
加速電圧：１～１０ｋＶ
なお、上述のＸＰＳ測定において、自動車より入手したサンプルを用いて測定を行う場合は、以下の塗膜及び化成処理皮膜の除去方法に従ってサンプルから塗膜及び化成処理皮膜を除去した上で、ＸＰＳ測定を行う。
（塗膜及び化成処理皮膜の除去方法）
自動車より入手したサンプルから塗膜及び化成処理皮膜を除去するために、次の（１）塗膜除去工程及び（２）化成処理皮膜除去工程を順次実施する。
自動車より入手したサンプルから塗膜及び化成処理皮膜を除去するために、次の（１）塗膜除去工程及び（２）化成処理皮膜除去工程を順次実施する。
（１）塗膜除去工程
自動車本体から切り出したサンプルの表面に対し、塗膜剥離剤（ネオリバー＃１６０、三彩化工株式会社製）を室温で塗布し、５分間静置する。その後、塗膜剥離剤を塗布したサンプルの表面を、硬質のスポンジ（例えば、「カネフィール」、アイオン株式会社製）を用いて擦ることにより、サンプルの表面から塗膜を剥離する。次いで、塗膜剥離後のサンプルの表面を水洗し、乾燥する。このとき、塗膜の残存状態は、水洗及び乾燥後のサンプルの表面（１００μｍ角、５視野）をＳＥＭ－ＥＰＭＡ測定することにより、確認する。ＥＰＭＡによる元素分布像において、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域を特定し、当該領域の面積率が５％以上の場合は、塗膜の剥離が不十分であると判断する。Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率の測定は、まず、Ｃ濃度範囲を１０～３０％と設定したＥＰＭＡにおけるＣの元素分布像を得る。次いで、得られたＣの元素分布像を画像処理することで面積率を測定する。画像処理には画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いる。具体的には、上記Ｃの元素分布像をＩｍａｇｅＪに読み込ませた後、「Ｐｒｏｃｅｓｓ」の「Ｂｉｎａｒｙ」における「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」で、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域を黒色、Ｃ濃度が１０質量％未満となる領域を白色と表示されるように二値化する。二値化後、「Ａｎａｌｙｚｅ」の「Ｍｅａｓｕｒｅ」を用い、「Ｒｅｓｕｌｔｓ」における「Ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ」の数値を読み取る。この読み取った数値を、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率として決定する。塗膜の剥離が不十分な場合、上記Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率が５％未満になるまで、塗膜の除去を繰り返す。
自動車本体から切り出したサンプルの表面に対し、塗膜剥離剤（ネオリバー＃１６０、三彩化工株式会社製）を室温で塗布し、５分間静置する。その後、塗膜剥離剤を塗布したサンプルの表面を、硬質のスポンジ（例えば、「カネフィール」、アイオン株式会社製）を用いて擦ることにより、サンプルの表面から塗膜を剥離する。次いで、塗膜剥離後のサンプルの表面を水洗し、乾燥する。このとき、塗膜の残存状態は、水洗及び乾燥後のサンプルの表面（１００μｍ角、５視野）をＳＥＭ－ＥＰＭＡ測定することにより、確認する。ＥＰＭＡによる元素分布像において、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域を特定し、当該領域の面積率が５％以上の場合は、塗膜の剥離が不十分であると判断する。Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率の測定は、まず、Ｃ濃度範囲を１０～３０％と設定したＥＰＭＡにおけるＣの元素分布像を得る。次いで、得られたＣの元素分布像を画像処理することで面積率を測定する。画像処理には画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いる。具体的には、上記Ｃの元素分布像をＩｍａｇｅＪに読み込ませた後、「Ｐｒｏｃｅｓｓ」の「Ｂｉｎａｒｙ」における「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」で、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域を黒色、Ｃ濃度が１０質量％未満となる領域を白色と表示されるように二値化する。二値化後、「Ａｎａｌｙｚｅ」の「Ｍｅａｓｕｒｅ」を用い、「Ｒｅｓｕｌｔｓ」における「Ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ」の数値を読み取る。この読み取った数値を、Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率として決定する。塗膜の剥離が不十分な場合、上記Ｃ濃度が１０質量％以上となる領域の面積率が５％未満になるまで、塗膜の除去を繰り返す。
（２）化成処理皮膜除去工程
自動車本体から切り出し塗膜を除去したサンプルに対し、ＪＩＳ Ｋ ３１５１：１９９６に準拠した方法を行うことにより、サンプルの表面から化成処理皮膜を除去する。具体的には、塗膜除去後のサンプルを７５℃に加熱した５％クロム酸水溶液に１５分間浸漬することにより、サンプルの表面から化成処理皮膜を除去する。次いで、化成処理皮膜除去後のサンプルの表面を水洗し、乾燥する。このとき、化成結晶の残存状態は、水洗及び乾燥後のサンプルの表面（１００μｍ角、５視野）をＳＥＭ－ＥＰＭＡ測定することにより、確認する。ＥＰＭＡによる元素分布像において、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域を特定し、当該領域の面積率が５％以上の場合は、化成処理皮膜の剥離が不十分であると判断する。Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率の測定は、まず、Ｐ濃度範囲を５～１０％と設定したＥＰＭＡにおけるＰの元素分布像を得る。次いで、得られたＰの元素分布像を画像処理することで面積率を測定する。画像処理には画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いる。具体的には、上記Ｐの元素分布像をＩｍａｇｅＪに読み込ませた後、「Ｐｒｏｃｅｓｓ」の「Ｂｉｎａｒｙ」における「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」で、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域を黒色、５質量％未満となる領域を白色と表示されるように二値化する。二値化後、「Ａｎａｌｙｚｅ」の「Ｍｅａｓｕｒｅ」を用い、「Ｒｅｓｕｌｔｓ」における「Ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ」の数値を読み取る。この読み取った数値を、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率として決定する。化成処理皮膜の剥離が不十分な場合、上記Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率が５％未満になるまで、化成処理皮膜の除去を繰り返す。
自動車本体から切り出し塗膜を除去したサンプルに対し、ＪＩＳ Ｋ ３１５１：１９９６に準拠した方法を行うことにより、サンプルの表面から化成処理皮膜を除去する。具体的には、塗膜除去後のサンプルを７５℃に加熱した５％クロム酸水溶液に１５分間浸漬することにより、サンプルの表面から化成処理皮膜を除去する。次いで、化成処理皮膜除去後のサンプルの表面を水洗し、乾燥する。このとき、化成結晶の残存状態は、水洗及び乾燥後のサンプルの表面（１００μｍ角、５視野）をＳＥＭ－ＥＰＭＡ測定することにより、確認する。ＥＰＭＡによる元素分布像において、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域を特定し、当該領域の面積率が５％以上の場合は、化成処理皮膜の剥離が不十分であると判断する。Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率の測定は、まず、Ｐ濃度範囲を５～１０％と設定したＥＰＭＡにおけるＰの元素分布像を得る。次いで、得られたＰの元素分布像を画像処理することで面積率を測定する。画像処理には画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いる。具体的には、上記Ｐの元素分布像をＩｍａｇｅＪに読み込ませた後、「Ｐｒｏｃｅｓｓ」の「Ｂｉｎａｒｙ」における「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」で、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域を黒色、５質量％未満となる領域を白色と表示されるように二値化する。二値化後、「Ａｎａｌｙｚｅ」の「Ｍｅａｓｕｒｅ」を用い、「Ｒｅｓｕｌｔｓ」における「Ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ」の数値を読み取る。この読み取った数値を、Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率として決定する。化成処理皮膜の剥離が不十分な場合、上記Ｐ濃度が５質量％以上となる領域の面積率が５％未満になるまで、化成処理皮膜の除去を繰り返す。
なお、上記の塗膜及び化成処理皮膜の除去方法は、ＸＰＳ測定に限らず、自動車より入手したサンプルを用いて各種測定や分析を行う際にも適用することができる。例えば、自動車より入手したサンプルを用いて上述のＸＲＤやＥＰＭＡの測定、或いは鋼板の化学組成の分析を行う場合は、上記の塗膜及び化成処理皮膜の除去方法に従ってサンプルから塗膜及び化成処理皮膜を除去した上で、ＸＲＤやＥＰＭＡの測定、或いは化学組成の分析を行えばよい。
鋼板表面において酸化ケイ素を一定量以下に低減する手段は特に限定されないが、例えば、鋼板の製造過程において、鋼板表面のショットブラスト処理後に鋼板を水洗する際に、電気伝導度が低い水洗液を用いて鋼板を水洗するという手段、または後述する巻取温度を制御するという手段などが挙げられる。
（鋼板の板厚）
鋼板の板厚は、特に限定されないが、一般的には０．２～８．０ｍｍの板厚を有する。例えば、板厚は０．３ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．６ｍｍ以上又は２．０ｍｍ以上であってもよい。同様に、鋼板の板厚は、例えば７．０ｍｍ以下、６．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下又は４．０ｍｍ以下であってもよい。
鋼板の板厚は、特に限定されないが、一般的には０．２～８．０ｍｍの板厚を有する。例えば、板厚は０．３ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．６ｍｍ以上又は２．０ｍｍ以上であってもよい。同様に、鋼板の板厚は、例えば７．０ｍｍ以下、６．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下又は４．０ｍｍ以下であってもよい。
（機械的特性）
本実施形態において、鋼板の強度は特に限定されないが、例えば、鋼板は９０ＨＶ以上のビッカース硬さを有していてもよい。鋼板のビッカース硬さは、１５０ＨＶ以上、１９０ＨＶ以上、２００ＨＶ以上、２５０ＨＶ以上、３００ＨＶ以上、３５０ＨＶ以上、４００ＨＶ以上又は４５０ＨＶ以上であってもよい。ビッカース硬さの上限は特に限定されないが、例えば、鋼板のビッカース硬さは６５０ＨＶ以下、６００ＨＶ以下、５５０ＨＶ以下又は５００ＨＶ以下であってもよい。
本実施形態において、鋼板の強度は特に限定されないが、例えば、鋼板は９０ＨＶ以上のビッカース硬さを有していてもよい。鋼板のビッカース硬さは、１５０ＨＶ以上、１９０ＨＶ以上、２００ＨＶ以上、２５０ＨＶ以上、３００ＨＶ以上、３５０ＨＶ以上、４００ＨＶ以上又は４５０ＨＶ以上であってもよい。ビッカース硬さの上限は特に限定されないが、例えば、鋼板のビッカース硬さは６５０ＨＶ以下、６００ＨＶ以下、５５０ＨＶ以下又は５００ＨＶ以下であってもよい。
なお、ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４－１：２０２４に準拠して次のようにして決定される。
まず、鋼板の端部を除く任意の位置から表面に垂直な断面（厚さ断面）が観察できるように試験片を切り出す。切り出した試験片の板厚断面を＃６００～＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨する。次いで、粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液又は純水に分散させた液体を使用して、試験片の板厚断面を鏡面に仕上げ、この板厚断面を測定面とする。次に、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で試験片のビッカース硬さを測定する。具体的には、試験片の板厚の１／４位置において無作為に合計で２０点測定し、それらの算術平均を鋼板のビッカース硬さとして決定する。
まず、鋼板の端部を除く任意の位置から表面に垂直な断面（厚さ断面）が観察できるように試験片を切り出す。切り出した試験片の板厚断面を＃６００～＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨する。次いで、粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液又は純水に分散させた液体を使用して、試験片の板厚断面を鏡面に仕上げ、この板厚断面を測定面とする。次に、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で試験片のビッカース硬さを測定する。具体的には、試験片の板厚の１／４位置において無作為に合計で２０点測定し、それらの算術平均を鋼板のビッカース硬さとして決定する。
＜部品＞
本発明の実施形態に係る鋼板は、上記のとおり、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有する従来の鋼板と比較して、優れた塗膜密着性を実現することができ、ひいては優れた耐食性を実現することができる。したがって、本発明の実施形態に係る鋼板は、優れた塗膜密着性及び／又は耐食性が要求される技術分野の部品などにおいて使用するのに有用である。とりわけ本発明の実施形態に係る鋼板は、自動車分野の部品などにおいて使用するのに有用である。
本発明の実施形態に係る鋼板は、上記のとおり、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎの３つの元素を同時に含有する従来の鋼板と比較して、優れた塗膜密着性を実現することができ、ひいては優れた耐食性を実現することができる。したがって、本発明の実施形態に係る鋼板は、優れた塗膜密着性及び／又は耐食性が要求される技術分野の部品などにおいて使用するのに有用である。とりわけ本発明の実施形態に係る鋼板は、自動車分野の部品などにおいて使用するのに有用である。
好ましい実施形態においては、本発明の実施形態に係る鋼板を含む自動車部品が提供される。自動車部品の一例としては、骨格部品や、バンパー、その他、強度が必要な他の構造部品及び補強部品等が挙げられる。さらに、自動車部品の他の例としては、高い意匠性が求められるルーフ、フード、フェンダー及びドア等の外板部品が挙げられる。これらの部品は、それらの少なくとも一部において本発明の実施形態に係る鋼板を含んでいればよい。それゆえ、これらの部品は、その少なくとも一部において上述した実施形態に係る鋼板の特徴を満たすものである。プレス成形等の成形において金型と直接接触しないか又は金型と直接接触しても加工の程度が比較的低い鋼板の部位では、鋼板の特徴は成形前後において特に変化しない。
自動車部品から各種測定及び分析を行う際のサンプルの採取は、下記（ｉ）～（ｉｖ）の箇所を避けて行うものとする。
（ｉ）溶接部：スポット溶接部の止端から２０ｍｍ以内の箇所、及びアーク／レーザー溶接部の止端から２０ｍｍ以内の箇所。
（ｉｉ）加工部：曲率半径１５ｍｍ未満の加工部、及び前記加工部から５ｍｍ以内の個所。
（ｉｉｉ）端部：部品の切断端面から５ｍｍ以内の端部。
（ｉｖ）赤錆：目視で赤錆が生じている箇所から５ｍｍ以内の箇所。
（ｉ）溶接部：スポット溶接部の止端から２０ｍｍ以内の箇所、及びアーク／レーザー溶接部の止端から２０ｍｍ以内の箇所。
（ｉｉ）加工部：曲率半径１５ｍｍ未満の加工部、及び前記加工部から５ｍｍ以内の個所。
（ｉｉｉ）端部：部品の切断端面から５ｍｍ以内の端部。
（ｉｖ）赤錆：目視で赤錆が生じている箇所から５ｍｍ以内の箇所。
＜鋼板の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の一実施形態に係る鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
次に、本発明の一実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の一実施形態に係る鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
本発明の一実施形態に係る鋼板は、例えば、化学組成を調整した溶鋼を鋳造して鋼片を形成する鋳造工程、鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る熱延工程、熱延鋼板の鋼板表面にひずみを付与するためのショットブラスト処理を行うショットブラスト処理工程、及び熱延鋼板を酸洗する酸洗工程を含む製造方法によって製造することができる。
以下、これらの工程の好ましい条件等について詳しく説明する。
［鋳造工程］
本実施形態の鋼板の製造方法において、鋳造工程は、化学組成を調整した溶鋼を鋳造して鋼片を形成する工程である。鋳造工程の条件は特に限定されない。例えば、鋳造工程は、高炉や電炉等による溶製に引き続き、各種の二次製錬を行い、次いで、通常の連続鋳造、インゴット法による鋳造などの方法で鋳造すればよい。
本実施形態の鋼板の製造方法において、鋳造工程は、化学組成を調整した溶鋼を鋳造して鋼片を形成する工程である。鋳造工程の条件は特に限定されない。例えば、鋳造工程は、高炉や電炉等による溶製に引き続き、各種の二次製錬を行い、次いで、通常の連続鋳造、インゴット法による鋳造などの方法で鋳造すればよい。
［熱延工程］
本実施形態の鋼板の製造方法において、熱延工程は、鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る工程である。熱延工程は、鋳造した鋼片を直接又は一旦冷却した後に再加熱して熱間圧延することにより行われる。再加熱を行う場合、鋼片の加熱温度は、例えば１１００～１２５０℃であってよい。熱延工程においては、通常、粗圧延と仕上げ圧延とが行われる。各圧延の温度や圧下率は、所望の金属組織や板厚に応じて適宜決定することができる。例えば、仕上げ圧延の終了温度は９００～１０５０℃であってよく、仕上げ圧延の圧下率は１０～５０％であってよい。
本実施形態の鋼板の製造方法において、熱延工程は、鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る工程である。熱延工程は、鋳造した鋼片を直接又は一旦冷却した後に再加熱して熱間圧延することにより行われる。再加熱を行う場合、鋼片の加熱温度は、例えば１１００～１２５０℃であってよい。熱延工程においては、通常、粗圧延と仕上げ圧延とが行われる。各圧延の温度や圧下率は、所望の金属組織や板厚に応じて適宜決定することができる。例えば、仕上げ圧延の終了温度は９００～１０５０℃であってよく、仕上げ圧延の圧下率は１０～５０％であってよい。
仕上げ圧延後の熱延鋼板は、所定の巻取温度で巻取られ、次のショットブラスト処理工程に供される。本実施形態の鋼板の製造方法においては、熱延鋼板の巻取りは５２０℃以上の巻取温度で実施される。巻取温度を５２０℃以上に制御することで、鋼板の外部（表面）に表面酸化物が形成されるとともに、鋼板の内部（表層）にも内部酸化物が形成される。一般的に鋼中にＳｉを含む鋼板の場合、内部酸化物は、Ｓｉ系の酸化物によって主として構成されるものである。このため、鋼板の表層に形成された内部酸化物の直下には、当該内部酸化物の形成により鋼中のＳｉが消費されたことに起因する、Ｓｉ欠乏層が形成されることとなる。
とりわけ、巻取温度を５２０℃以上に制御することで、Ｓｉ欠乏層の厚さを０．３μｍ以上に制御することができる。上記の表面酸化物及び内部酸化物は、巻取り後のショットブラスト処理工程や酸洗工程で除去されるため、これらの工程の後には、熱延鋼板の表面に０．３μｍ以上の厚さを有するＳｉ欠乏層が残ることとなる。熱延鋼板の表面を０．３μｍ以上の厚さを有するＳｉ欠乏層によって構成することで、鋼板表面にＳｉが欠乏しているため、鋼板表面にＳｉ系の表面酸化物が形成されるのを十分に抑制することができる。その結果として、より優れた塗膜密着性を発揮することができる。
塗膜密着性をより改善する観点から、巻取温度は５５０℃以上に制御することが好ましい。巻取温度を５５０℃以上に制御することで、内部酸化物の形成をさらに促進させることができるので、これに起因してＳｉ欠乏層をより厚くすることが可能となる。その結果として、Ｓｉ系の表面酸化物の形成をさらに顕著に抑制することができる。巻取温度の上限は特に限定されないが、例えば、巻取温度は６００℃以下であってもよい。
［ショットブラスト処理工程］
本実施形態の鋼板の製造方法において、ショットブラスト処理工程は、熱延鋼板の表面にひずみを付与するためのショットブラスト処理を行う工程である。ショットブラスト処理工程における処理条件は、鋼板表面を上記特定のひずみ状態、すなわちＸ線回折パターンにおいてフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる、特定のひずみ状態にすることができるものであれば特に制限されない。例えば、ショットブラスト処理は、平均粒径が０．１～５．０ｍｍの投射材（例えば、ＩＫＫショット社製「ＴＳＨ３０」等）を用いて、５ｋｇ／ｍ２以上の投射量でショットブラスト処理を実施してもよい。ショットブラスト処理における投射材の投射量は、５０ｋｇ／ｍ２以上であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ２以上であることがより好ましく、２００ｋｇ／ｍ２以上であることが特に好ましい。投射量の上限は特に制限されないが、例えば８００ｋｇ／ｍ２である。投射材の投射速度も特に限定されないが、例えば１０～１５０ｍ／秒の投射速度が挙げられる。
なお、スケールの除去を目的とする程度の投射量（例えば、後述の実施例における本発明の比較例の投射量）では、鋼板表面を上述の特定のひずみ状態にすることはできない。
本実施形態の鋼板の製造方法において、ショットブラスト処理工程は、熱延鋼板の表面にひずみを付与するためのショットブラスト処理を行う工程である。ショットブラスト処理工程における処理条件は、鋼板表面を上記特定のひずみ状態、すなわちＸ線回折パターンにおいてフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる、特定のひずみ状態にすることができるものであれば特に制限されない。例えば、ショットブラスト処理は、平均粒径が０．１～５．０ｍｍの投射材（例えば、ＩＫＫショット社製「ＴＳＨ３０」等）を用いて、５ｋｇ／ｍ２以上の投射量でショットブラスト処理を実施してもよい。ショットブラスト処理における投射材の投射量は、５０ｋｇ／ｍ２以上であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ２以上であることがより好ましく、２００ｋｇ／ｍ２以上であることが特に好ましい。投射量の上限は特に制限されないが、例えば８００ｋｇ／ｍ２である。投射材の投射速度も特に限定されないが、例えば１０～１５０ｍ／秒の投射速度が挙げられる。
なお、スケールの除去を目的とする程度の投射量（例えば、後述の実施例における本発明の比較例の投射量）では、鋼板表面を上述の特定のひずみ状態にすることはできない。
また、本実施形態においては、ショットブラスト処理後に、鋼板表面を水洗する水洗工程を実施してもよい。例えば、本実施形態においては、ショットブラスト処理後に酸洗工程を実施し、その後、水洗工程を実施してもよい。水洗工程では、電気伝導度が８０ｍＳ／ｍ以下の水洗水を用いて鋼板表面を水洗することが好ましい。鋼板表面の水洗時にこのような電気伝導度が８０ｍＳ／ｍ以下の水洗水を用いると、水洗時に鋼板表面で酸化還元反応が発生しにくく、化成処理性低下の原因となる表面酸化物が生成されるのを顕著に抑制することができる。鋼板表面の水洗に用いる水洗水の電気伝導度は、６０ｍＳ／ｍ以下であることがより好ましい。
［酸洗工程］
本実施形態の鋼板の製造方法において、酸洗工程は、ショットブラスト処理工程の前又は後の熱延鋼板を酸洗して、表面酸化物や内部酸化物を除去する工程である。酸洗工程の条件は特に限定されず、一般的に使用される酸洗液を用いて上記の表面酸化物や内部酸化物を除去するのに適切な条件下で実施すればよい。酸洗は一回でもよいし、又は表面酸化物や内部酸化物を確実に取り除くために複数回に分けて実施してもよい。
本実施形態の鋼板の製造方法において、酸洗工程は、ショットブラスト処理工程の前又は後の熱延鋼板を酸洗して、表面酸化物や内部酸化物を除去する工程である。酸洗工程の条件は特に限定されず、一般的に使用される酸洗液を用いて上記の表面酸化物や内部酸化物を除去するのに適切な条件下で実施すればよい。酸洗は一回でもよいし、又は表面酸化物や内部酸化物を確実に取り除くために複数回に分けて実施してもよい。
本実施形態の鋼板の製造方法の基本工程は、以上のとおりである。上記の各工程を含む製造方法によって製造される、本実施形態の鋼板は、特に上述のショットブラスト処理工程によって鋼板表面が上記特定のひずみ状態、すなわちＸ線回折パターンにおいてフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上となる特定のひずみ状態になっているため、化成処理の際に、鋼板表面を均一かつ微細にエッチングすることができ、良好な化成処理性を発揮することができる。その結果、本実施形態の鋼板は、塗膜密着性を顕著に改善することができる。
なお、本実施形態の鋼板の製造方法は、上述の各工程に加えて、鋼板の製造方法で一般的に行われるような任意の処理工程を更に含むものであってもよい。
本発明は、上述の実施形態や以下の実施例等に制限されることなく、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜組み合わせや代替、変更等が可能である。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の一例にすぎず、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例では、本発明の実施形態に係る鋼板を種々の条件下で製造し、得られた鋼板の特性について調べた。
まず、溶鋼を連続鋳造法にて鋳造して、表１に示す化学組成を有する鋼片を形成し、当該鋼片を一旦冷却した後、１２００℃に再加熱して熱間圧延した。熱間圧延は、粗圧延と仕上げ圧延を行うことにより実施し、仕上げ圧延の終了温度は９００～１０５０℃、巻取温度は５２０℃以上、仕上げ圧延の圧下率は３０％であった。
次に、得られた熱延鋼板に、投射材としてＩＫＫショット社製「ＴＳＨ３０を用いて、表２に示す投射量にてショットブラスト処理を実施した。ショットブラスト処理後の鋼板を酸洗した後、表２に示す電気伝導度の水洗水を用いて水洗することにより、実施例又は比較例となる各種鋼板を得た。
次に、得られた熱延鋼板に、投射材としてＩＫＫショット社製「ＴＳＨ３０を用いて、表２に示す投射量にてショットブラスト処理を実施した。ショットブラスト処理後の鋼板を酸洗した後、表２に示す電気伝導度の水洗水を用いて水洗することにより、実施例又は比較例となる各種鋼板を得た。
以上のようにして得られた各種鋼板について、ビッカース硬さ、ＸＲＤ、ＥＰＭＡ及びＸＰＳの各種測定を実施した。なお、ＸＲＤの測定にあたっては、表３に示す条件にて測定を実施した。さらに、各種鋼板の塗膜密着性を、以下の評価方法に従って評価した。これらの測定及び評価結果を表１及び表２に示す。なお、表２中の各種数値に付された下線は、本発明の範囲外であることを示す。また、表２中のＸＰＳ測定におけるＳｉＯ２の厚みの「－」は、ＳｉＯ２が検出されなかったことを示している。
［塗膜密着性の評価］
鋼板の塗膜密着性は、以下のようにして評価した。
まず、上述のように製造した鋼板のサンプル５０ｍｍ×５０ｍｍに対し、下記条件にて化成処理としてリン酸亜鉛処理を施した。
脱脂：脱脂剤（ファインクリーナーＥ２０８３）を用いて４０℃で２分間浸漬し、その後、水洗した。
表面調整：表面調整剤（プレパレンＺ）を用いて常温で３０秒間浸漬した。
化成処理：リン酸亜鉛処理剤（パルボンドＬ３０２０）を用いて４０℃で２分間浸漬し、その後、水洗及び乾燥した。
鋼板の塗膜密着性は、以下のようにして評価した。
まず、上述のように製造した鋼板のサンプル５０ｍｍ×５０ｍｍに対し、下記条件にて化成処理としてリン酸亜鉛処理を施した。
脱脂：脱脂剤（ファインクリーナーＥ２０８３）を用いて４０℃で２分間浸漬し、その後、水洗した。
表面調整：表面調整剤（プレパレンＺ）を用いて常温で３０秒間浸漬した。
化成処理：リン酸亜鉛処理剤（パルボンドＬ３０２０）を用いて４０℃で２分間浸漬し、その後、水洗及び乾燥した。
化成処理を施した鋼板のサンプルに対し、電着塗装（パワーニックスエクセル１２００：日本ペイント・インダストリアルコーディング社製）を電着温度３０℃及び膜厚１６μｍの条件で実施し、さらに、温度１７０℃及び３０分で焼き付け処理を行った。次に、電着塗装したサンプルに塩水浸漬試験（ＳＤＴ）を実施し、具体的には電着塗装したサンプルを５％ＮａＣｌ水溶液に温度５５℃で１０００時間浸漬した。ＳＤＴ試験後、取り出したサンプルを乾燥し、さらに、サンプルの片面に対してテープ剥離試験を実施した。剥離したテープをスキャンし、塗膜が剥離した面積率を画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いた二値化によって算出し、以下のようにして塗膜密着性を評価した。
ＡＡＡＡ：剥離面積率３％未満
ＡＡＡ ：剥離面積率３～５％未満
ＡＡ ：剥離面積率５～１０％未満
Ａ ：剥離面積率１０～１５％
Ｂ ：剥離面積率１５％超
ＡＡＡＡ：剥離面積率３％未満
ＡＡＡ ：剥離面積率３～５％未満
ＡＡ ：剥離面積率５～１０％未満
Ａ ：剥離面積率１０～１５％
Ｂ ：剥離面積率１５％超
塗膜密着性の評価がＡＡＡ、ＡＡ及びＡである場合を、Ｎｉ、Ｃｕ及びＳｎを含有する鋼板であって、優れた塗膜密着性を有する鋼板として評価した。
表２に示すように、ショットブラストの投射量が少なく、Ｘ線回折パターンにおけるフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°未満である比較例３０～３４の鋼板は、上記特定のひずみ状態を有していないため、塗膜密着性が劣るものとなった。
一方、ショットブラストの投射量が多く、Ｘ線回折パターンにおけるフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である本発明の実施例１～２９の鋼板は、上記特定のひずみ状態を有しているため、優れた塗膜密着性を有するものとなった。
一方、ショットブラストの投射量が多く、Ｘ線回折パターンにおけるフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上である本発明の実施例１～２９の鋼板は、上記特定のひずみ状態を有しているため、優れた塗膜密着性を有するものとなった。
また、表２に示すように、本発明の実施例１～２９の鋼板の比較結果から、ショットブラストの投射量が多くなるにつれて、Ｘ線回折パターンにおけるフェライト相の（３１０）面のピーク半価幅も大きくなり、より一層優れた塗膜密着性を発揮し得ることがわかった。
加えて、酸化ケイ素の厚みが非常に薄い実施例１６及び２２は、塗膜剥離が発生しておらず、酸化ケイ素の発生量を抑制することでより一層優れた塗膜密着性を発揮し得ることがわかった。
Claims (8)
- 鋼板であって、
前記鋼板が、質量％で、
Ｎｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｃｕ：０．０１０～１．０００％、及び
Ｓｎ：０．００３～１．０００％を含む化学組成を有し、
鋼板表面のＸ線回折パターンにおいて、フェライト相の（３１０）面のピーク半価幅が０．５°以上であることを特徴とする、鋼板。 - 前記ピーク半価幅が１．０°以上であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板。
- 前記ピーク半価幅が１．３°以上であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板。
- 鋼板断面の電子線マイクロプロープアナライザーの元素分布像において、
前記鋼板表面から５μｍの深さ位置までの領域に、前記Ｎｉ、前記Ｃｕ及び前記Ｓｎのうちの少なくとも１種を固溶状態で含む特定元素含有部を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の鋼板。 - 前記化学組成がＳｉを更に含み、
前記鋼板表面のＸ線光電子分光法測定において、酸化ケイ素の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の鋼板。 - 請求項１～３のいずれか一項に記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
- 請求項４に記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
- 請求項５に記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024090993 | 2024-06-04 | ||
| JP2024-090993 | 2024-06-04 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025254084A1 true WO2025254084A1 (ja) | 2025-12-11 |
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ID=97960410
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| WO (1) | WO2025254084A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000355717A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板およびその製造方法 |
| WO2018066018A1 (ja) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 船舶バラストタンク用鋼材および船舶 |
-
2025
- 2025-06-03 WO PCT/JP2025/019948 patent/WO2025254084A1/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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