(57)【要約】【課題】熱間プレス前に行う炉加熱方式の加熱に供した際に高い昇温速度を実現しつつ、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を得ることが可能な熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を提供する。【解決手段】本開示の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板は、下地鋼板と、前記下地鋼板の少なくとも片面に、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2で形成された、質量％で、Ｆｅ：２５〜９０％及びＳｉ：０〜１％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物である成分組成を有するＡｌ−Ｆｅ合金めっき層と、前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面に付着した未合金化Ａｌと、を有し、前記未合金化Ａｌの片面当りの付着量が０〜９０ｍｇ／ｍ2であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地鋼板と、
前記下地鋼板の少なくとも片面に、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2で形成された、質量％で、Ｆｅ：２５〜９０％及びＳｉ：０〜１％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物である成分組成を有するＡｌ−Ｆｅ合金めっき層と、
前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面に付着した未合金化Ａｌと、
を有し、
前記未合金化Ａｌの片面当りの付着量が０〜９０ｍｇ／ｍ2であることを特徴とする熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項２】
前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の測定波長３〜３０μｍにおける放射率が０．３０以上である、請求項１に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項３】
前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ：３％以下、Ｃａ：３％以下、Ｓｎ：３％以下、Ｍｇ：３％以下、Ｍｎ：３％以下、及びＺｎ：１０％以下のうちから選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１又は２に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項４】
前記下地鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．５％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｐ：０．０１〜０．１％、Ｓ：０．００２〜０．０５％、Ａｌ：０．０１〜０．１％、及びＮ：０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である成分組成を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項５】
前記下地鋼板の成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜１％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、及びＢ：０．０００５〜０．０８％のうちから選ばれた少なくとも一種を含む、請求項４に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項６】
前記下地鋼板の成分組成が、さらに、質量％で、Ｓｂ：０．００３〜０．０３％を含む、請求項４又は５に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、Ａｃ3変態点〜１０００℃の温度範囲に加熱後、熱間プレスすることを特徴とする熱間プレス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板、及び熱間プレス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の足廻り部材や車体構造部材などの多くは、所定の強度を有する鋼板をプレス加工して製造されている。近年、地球環境の保全という観点から、自動車車体の軽量化が熱望され、使用する鋼板を高強度化して、その板厚を低減する努力が続けられている。しかし、鋼板の高強度化に伴ってそのプレス加工性が低下するため、鋼板を所望の部材形状に加工することが困難になる場合が多くなっている。
【０００３】
このような問題に対して、加熱された鋼板を、ダイとパンチからなる金型を用いて加工すると同時に急冷することにより、加工の容易化と高強度化の両立を可能にした熱間プレスと呼ばれる加工技術が提案されている。しかし、この熱間プレスでは、熱間プレス前に鋼板を９５０℃前後の高い温度に加熱するため、鋼板表面にはスケール（鉄酸化物）が生成し、そのスケールが熱間プレス時に剥離して、金型を損傷させる、または熱間プレス後の部材表面を損傷させるという問題がある。また、部材表面に残ったスケールは、熱間プレス部材の外観不良、塗装密着性の低下、並びに塗装後耐食性及び合わせ部耐食性の低下の原因にもなる。このため、通常は酸洗やショットブラストなどの処理を行って部材表面のスケールは除去されるが、これは製造工程を複雑にし、生産性の低下を招く。
【０００４】
そこで、熱間プレス前の加熱時にスケールの生成を抑制することで、熱間プレス部材の外観、塗装密着性、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性を向上させるために、表面にめっき皮膜を設けた鋼板を熱間プレスに供する熱間プレス技術が提案されている。例えば、特許文献１には、熱間プレス後に高い強度と優れた耐食性の得られるＡｌまたはＡｌ合金を被覆した熱間プレス用鋼板（熱延鋼板および冷延鋼板）が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、「めっきした鋼板を、該めっきに使用した金属の融点以上に加熱して成形加工する加熱成形用鋼板の加熱方法において、前記金属の融点より２００℃低い所定温度から前記金属の融点直下までの温度領域で、前記めっきした鋼板を５秒以上加熱し、前記めっきの表層部に、前記金属の融点より高く、しかも前記成形加工するための前記めっきした鋼板の加熱温度より高い融点を備えた金属間化合物を形成することを特徴とする加熱成形用鋼板の加熱方法」が記載されている。
【０００６】
Ａｌを主体とした金属のめっき鋼板を用いて美麗な外観と優れた耐食性を有する熱間プレス部材を製造するには、特許文献２に記載されているように、熱間プレス前にめっき鋼板を加熱して、めっき層をその表面まで融点の高いＡｌ−Ｆｅ合金にすることが効果的である。ここで、昨今の熱間プレス部材の製造方法においては、生産性の向上、特に熱間プレス前の加熱時における昇温速度の上昇や保持時間の短縮に対する要望が高まっている。
【０００７】
しかし、生産性の向上を目的として、直接通電法、誘導加熱法などによって熱間プレス前のＡｌ系めっき鋼板を強制的に高い昇温速度で加熱すると、めっき層のＡｌ−Ｆｅ合金化が十分に図れず、優れた塗装密着性、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性を有する熱間プレス部材を安定して製造することが困難になるという問題があった。
【０００８】
この問題を解決する技術として、特許文献３には、「鋼板表面に、質量％で、Ｆｅ：２５〜９０％およびＳｉ：３％以下を含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつＦｅとＡｌの合計含有率が９７％以上であり、鋼板片面当たりの付着量が１０〜２００ｇ／ｍ2のＡｌ−Ｆｅ合金めっき層と、該Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層上に鋼板片面当たりの付着量が５ｇ／ｍ2以下のＡｌ層を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板」が記載されている。
【０００９】
特許文献３では、熱間プレス前の加熱の前の段階で予め、Ａｌ−Ｆｅ合金化されためっき層を十分に形成しておき、該Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層上のＡｌ層は、その付着量を５ｇ／ｍ2以下に抑制する。これにより、熱間プレス前のＡｌ系めっき鋼板を強制的に高い昇温速度で加熱しても、十分にＡｌ−Ｆｅ合金めっき層が形成された状態とすることができ、その後熱間プレスを行うことで、優れた塗装密着性や塗装後耐食性を有する熱間プレス部材が安定して得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３８６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２０３号公報
【特許文献３】特開２０１２−４１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
熱間プレス前の加熱方法としては、電気炉やガス炉などによる加熱、火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱などを例示できるが、設備コストの観点からは、電気炉やガス炉などによる炉加熱方式が好ましい。しかしながら、炉加熱方式の場合、Ａｌ系めっき鋼板は放射熱により加熱されることになるため、熱間プレス前のＡｌ系めっき鋼板を強制的に高い昇温速度で加熱することはできない。そのため、本発明者らは、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う場合にも高い昇温速度を実現できる熱間プレス用鋼板を得たいとの新規な課題に着目した。
【００１２】
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献３に記載の熱間プレス用鋼板では、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う際に高い昇温速度を得ることができないことが判明した。特許文献３では、熱間プレス前のＡｌ系めっき鋼板を通電加熱などの手法により強制的に高い昇温速度で加熱しても、優れた塗装密着性や塗装後耐食性を有する熱間プレス部材を安定して製造するという観点から、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層上のＡｌ層の付着量を５ｇ／ｍ2以下に抑制している。しかしながら、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う場合において、放射熱により高い昇温速度を実現することについて何ら考慮されていない。
【００１３】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、熱間プレス前に行う炉加熱方式の加熱に供した際に高い昇温速度を実現しつつ、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を得ることが可能な熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を提供することを目的とする。また、本発明は、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う場合にも、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を高い生産性で製造することが可能な熱間プレス部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討したところ、以下の知見を得た。すなわち、特許文献３に記載の熱間プレス用鋼板を含め、一般的な熱間プレス用Ａｌ系めっき鋼板は、その最表層に、放射率の低い金属Ａｌ層を有するため、特に加熱初期において放射熱による昇温の効率が低いものと推察される。金属Ｆｅは金属Ａｌと比べ高い放射率を有するため、例えば非めっきの熱間プレス用鋼板を用いれば、炉加熱方式においても高い昇温速度を得ることができるが、前述のように、非めっき鋼板はめっき鋼板と比較して耐食性および生産性に劣る。そこで、Ａｌ系めっき鋼板を、熱間プレス前に行う炉加熱方式の加熱に供した際に高い昇温速度を実現するためには、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面に付着した未合金化Ａｌの付着量をより厳しく制限する必要があり、具体的には、片面当りの付着量で９０ｍｇ／ｍ2以下とする必要があることがわかった。付着量が９０ｍｇ／ｍ2以下の場合、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面には、粒状の未合金化Ａｌがわずかに点在している程度であり、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の測定波長３〜３０μｍにおける放射率は０．３０以上という高いレベルとなる。
【００１５】
上記知見に基づき完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）下地鋼板と、
前記下地鋼板の少なくとも片面に、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2で形成された、質量％で、Ｆｅ：２５〜９０％及びＳｉ：０〜１％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物である成分組成を有するＡｌ−Ｆｅ合金めっき層と、
前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面に付着した未合金化Ａｌと、
を有し、
前記未合金化Ａｌの片面当りの付着量が０〜９０ｍｇ／ｍ2であることを特徴とする熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００１６】
（２）前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の測定波長３〜３０μｍにおける放射率が０．３０以上である、上記（１）に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００１７】
（３）前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ：３％以下、Ｃａ：３％以下、Ｓｎ：３％以下、Ｍｇ：３％以下、Ｍｎ：３％以下、及びＺｎ：１０％以下のうちから選ばれた少なくとも一種を含む、上記（１）又は（２）に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００１８】
（４）前記下地鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．５％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｐ：０．０１〜０．１％、Ｓ：０．００２〜０．０５％、Ａｌ：０．０１〜０．１％、及びＮ：０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である成分組成を有する、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００１９】
（５）前記下地鋼板の成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜１％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、及びＢ：０．０００５〜０．０８％のうちから選ばれた少なくとも一種を含む、上記（４）に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００２０】
（６）前記下地鋼板の成分組成が、さらに、質量％で、Ｓｂ：０．００３〜０．０３％を含む、上記（４）又は（５）に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板。
【００２１】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、Ａｃ3変態点〜１０００℃の温度範囲に加熱後、熱間プレスすることを特徴とする熱間プレス部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板によれば、熱間プレス前に行う炉加熱方式の加熱に供した際に高い昇温速度を実現しつつ、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を得ることが可能である。また、本発明の熱間プレス部材の製造方法によれば、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う場合にも、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を高い生産性で製造することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書において、成分組成の含有率を表す「％」は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
【００２４】
（熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板）
本発明の一実施形態による熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板は、下地鋼板と、前記下地鋼板の少なくとも片面に、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2で形成された所定の成分組成を有するＡｌ−Ｆｅ合金めっき層と、前記Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面に付着した未合金化Ａｌと、を有し、前記未合金化Ａｌの片面当りの付着量が０〜９０ｍｇ／ｍ2であることを特徴とする。
【００２５】
［Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層］
本実施形態において、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層は、Ｆｅ：２５〜９０％及びＳｉ：０〜１％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物である成分組成を有し、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2である。
【００２６】
Ｆｅ：２５〜９０％
Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層のＦｅ含有率が２５％未満では、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層表面にＦｅが存在せず、表面が平滑化するため塗装密着性が劣化するのみならず、塗装前処理として一般的に施されるリン酸塩系や金属酸化物系の化成処理液との反応性が著しく低下し、化成処理皮膜が十分に形成しないため、塗装後耐食性が劣化する。このため、Ｆｅ含有率は２５％以上とし、３０％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層のＦｅ含有率が９０％を超えると、Ａｌによる耐食性向上効果が著しく減少するため、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性が不良となる。このため、Ｆｅ含有率は９０％以下とし、７０％以下とすることが好ましく、６０％以下とすることが更に好ましく、５０％以下とすることが最も好ましい。
【００２７】
Ｓｉ：０〜１％
Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層のＳｉ含有率が１％を超えると、ＡｌとＦｅの合金化反応が抑制されることにより、付着量が３０ｇ／ｍ2以上のＡｌ−Ｆｅ合金めっき層が形成せず、塗装後耐食性が不良となる。このため、Ｓｉ含有率は１％以下とする。Ｓｉ含有率の下限は特に限定されず、Ｓｉ含有率は０％以上とすればよい。
【００２８】
Ｆｅ及びＳｉ以外の残部はＡｌ及び不可避的不純物である。ただし、塗装後耐食性をより向上させる観点から、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の成分組成が、さらに、Ｃｒ：３％以下、Ｃａ：３％以下、Ｓｎ：３％以下、Ｍｇ：３％以下、Ｍｎ：３％以下、及びＺｎ：１０％以下のうちから選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００２９】
片面当りの付着量：３０〜１００ｇ／ｍ2
Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の片面当りの付着量が３０ｇ／ｍ2未満では、塗装後耐食性が劣化し、１００ｇ／ｍ2を超えると、塗装後耐食性の効果が飽和し、コスト高を招く。したがって、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の片面当りの付着量は３０〜１００ｇ／ｍ2とする。
【００３０】
本発明において「Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の片面当りの付着量」は、以下の方法で求めるものとする。評価対象とするＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を打抜き加工して、４８ｍｍφの試料３つを採取し、各試料を計量する。その後、各試料において付着量を評価する片面とは反対側の非評価面をマスキングする。その後、ヘキサメチレンテトラミン３．５ｇを添加した５００ｍＬの３５％塩酸水溶液を１Ｌにメスアップした溶液に、各試料を１０分間浸漬することにより、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層を溶解し、各試料を再度計量する。Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の溶解前後の質量差から、各試料における単位面積あたりの付着量を算出した。そして、３試料の平均値を、片面あたりの付着量とした。
【００３１】
［未合金化Ａｌ］
片面当りの付着量：０〜９０ｍｇ／ｍ2
本実施形態では、未合金化Ａｌの片面当りの付着量を９０ｍｇ／ｍ2以下とすることが肝要である。これにより、本実施形態のＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、熱間プレス前に行う炉加熱方式の加熱に供した際に高い昇温速度を実現することができ、また、塗装後耐食性に優れた熱間プレス部材を得ることができる。好ましくは、４５ｍｇ／ｍ2以下である。当該付着量の下限は特に限定されず、付着量は０ｍｇ／ｍ2以上とすればよい。
【００３２】
本発明において、「未合金化Ａｌの片面当りの付着量」は、以下の方法で求めるものとする。すなわち、評価対象とするＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板の片面を０．０１ＭのＮａＯＨ水溶液中で４ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で定電流電解する。その際、Ａｇ−ＡｇＣｌ電極に対し−０．９Ｖ以下の範囲の電位を示した時間領域における電気量をＡｌ量に換算し、得られたＡｌ量を「未合金化Ａｌの片面当りの付着量」とした。すなわち、未合金化Ａｌ量ｗAl(ｇ／ｍ2)は、−０．９Ｖ以下の範囲の電気量をＱ（Ｃ）としたとき、ｗAl＝Ｑ×ＭAl／(３×Ｆ×Ｓ)で求められる。ここで、ＭAlはＡｌのモル質量(ｇ／ｍｏｌ)、Ｆはファラデー定数(Ｃ／ｍｏｌ)、Ｓは試験片面積(ｍ2)である。なお、表裏面で付着量が異なる場合は、片面ずつ定電流電解することにより、面ごとの未合金化Ａｌの付着量を測定することが可能である。
【００３３】
［Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の放射率］
本実施形態では、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の測定波長３〜３０μｍにおける放射率が０．３０以上であることが肝要である。一般に、放射熱による鋼板の加熱速度は鋼板表面の状態に大きく依存する。ここで、放射熱により吸収される鋼板の温度上昇度合いを評価する指標の一つとして放射率がある。放射率は、熱を完全に吸収する場合、すなわち、一般的に黒体と呼ばれる状態を１、一方、完全に反射する状態を０と定義される。一般的な方法で製造されプレス加工等に用いられる鋼板や金属の放射率は０．１程度であり、熱を効率よく吸収出来ていない。そのため、鋼板温度がプレス加工のために必要な温度に到達するまでの在炉時間が長くなり、結果として、１枚あたりのプレス加工に要する時間が長くなる。これは生産性を阻害する原因となっている。また、炉内を長時間高温に保持することでコストが高くなる。
【００３４】
よって、炉からの放射熱を効率良く鋼板の温度上昇に活用するためには、鋼板表面の放射率を上昇させることが有効と考えられる。本発明者らが検討したところ、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の測定波長３〜３０μｍにおける放射率が０．３０以上であれば、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行っても高い昇温速度を実現することができ、在炉時間が低減できることがわかった。より好ましくは放射率を０．５０以上とすることで、在炉時間の顕著な低減効果が認められる。この在炉時間の低減効果は、放射率が高い程好ましく、１に近い程よいといえる。そのため、放射率の上限は特に設けない。Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の表面の放射率を０．３０以上とする方法としては、合金化していなＡｌ相の表面被覆率を低減させ、その下層に存在するＦｅ−Ａｌ合金めっき層の露出面積率を高めることが最も効果的である。
【００３５】
［下地鋼板］
９８０ＭＰａ以上の強度を有する熱間プレス部材を得るには、下地鋼板として、Ｃ：０．１５〜０．５％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｐ：０．０１〜０．１％、Ｓ：０．００２〜０．０５％、Ａｌ：０．０１〜０．１％、及びＮ：０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である成分組成を有する鋼板を用いることが好ましい。各成分元素の限定理由を、以下に説明する。
【００３６】
Ｃ：０．１５〜０．５％
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス部材のＴＳを９８０ＭＰａ以上にするには、その量を０．１５％以上とする必要がある。一方、Ｃ量が０．５％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板のブランキング加工性が著しく低下する。したがって、Ｃ量は０．１５〜０．５％とする。
【００３７】
Ｓｉ：０．０５〜２．０％
Ｓｉは、Ｃ同様、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス部材のＴＳを９８０ＭＰａ以上にするには、その量を０．０５％以上とする必要がある。一方、Ｓｉ量が２．０％を超えると、熱間圧延時に赤スケールと呼ばれる表面欠陥の発生が著しく増大するとともに、圧延荷重が増大したり、熱延鋼板の延性の劣化を招く。さらに、Ｓｉ量が２．０％を超えると、Ａｌを主体としためっき層を鋼板表面に形成するめっき処理を施す際に、めっき処理性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、Ｓｉ量は０．０５〜２．０％とする。
【００３８】
Ｍｎ：０．５〜３％
Ｍｎは、フェライト変態を抑制して焼入れ性を向上させるのに効果的な元素であり、また、Ａｃ3変態点を低下させるので、熱間プレス前の加熱温度を低下させるにも有効な元素である。このような効果の発現のためには、その量を０．５％以上とする必要がある。一方、Ｍｎ量が３％を超えると、Ｍｎが偏析してＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板および熱間プレス部材の特性の均一性が低下する。したがって、Ｍｎ量は０．５〜３％とする。
【００３９】
Ｐ：０．０１〜０．１％
Ｐ量が０．１％を超えると、Ｐが偏析してＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板および熱間プレス部材の特性の均一性が低下するとともに、靭性も著しく低下する。よって、Ｐ量は０．１％以下とし、０．０５％以下とすることが好ましい。一方で、Ｐは強度を上昇させる作用を有するので、強度を重視する場合には特性に悪影響を及ぼさない範囲で積極的に含有させてもよい。その場合、Ｐ量は０．０１％以上とすることが効果的である。
【００４０】
Ｓ：０．００２〜０．０５％
Ｓは熱間プレス部材の靭性を低下させるので極力低減することが好ましいが、その含有量が０．０５％以下であれば許容できる。一方、Ｓ量は０．００２％未満とすると、製鋼コストが大きく上昇する。よって、Ｓ量は０．００２〜０．０５％とする。
【００４１】
Ａｌ：０．０１〜０．１％
Ａｌは脱酸材として添加されるが、その含有量が０．０１％に満たないとその添加効果に乏しい。一方、Ａｌ量が０．１％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板のブランキング加工性や焼入れ性が低下する。したがって、Ａｌ量は０．０１〜０．１％とする。
【００４２】
Ｎ：０．００１〜０．０１％
Ｎ量が０．０１％を超えると、熱間圧延時や熱間プレス前の加熱時にＡｌＮを形成し、Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板のブランキング加工性や焼入れ性が低下する。一方、Ｎ量を０．００１％以下とすると、製鋼コストが大きく上昇する。よって、Ｎ量は０．００１〜０．０１％とする。
【００４３】
上記元素以外の残部がＦｅ及び不可避的不純物である。ただし、以下の理由により、（ｉ）Ｃｒ：０．０１〜１％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、及びＢ：０．００５〜０．０８％のうちから選ばれた少なくとも一種、（ｉｉ）Ｓｂ：０．００３〜０．０３％を、個別に又は同時に含有してもよい。
【００４４】
Ｃｒ：０．０１〜１％
Ｃｒは、鋼を強化するとともに、焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果の発現のためには、Ｃｒ量を０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｒ量が１％を超えると、著しいコスト高を招くため、その上限は１％とすることが好ましい。
【００４５】
Ｔｉ：０．０１〜０．２％
Ｔｉは、鋼を強化するとともに、細粒化により靭性を向上させるのに有効な元素である。また、次に述べるＢよりも優先して窒化物を形成して、固溶Ｂによる焼入れ性の向上効果を発揮させるのに有効な元素でもある。こうした効果の発現のためには、Ｔｉ量を０．０１％以上とすることが好ましい。しかし、Ｔｉ量が０．２％を超えると、熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間プレス部材の靭性が低下する。したがって、Ｔｉ量は０．０１〜０．２％とする。
【００４６】
Ｂ：０．０００５〜０．０８％
Ｂは、熱間プレス時の焼入れ性や熱間プレス後の靭性向上に有効な元素である。こうした効果の発現のためには、Ｂ量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｂ量が０．０８％を超えると、熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間圧延後にマルテンサイト相やベイナイト相が生じて鋼板の割れなどが生じるので、その上限は０．０８％とすることが好ましい。
【００４７】
Ｓｂ：０．００３〜０．０３％
Ｓｂは、熱間プレス前に鋼板を加熱してから熱間プレスの一連の処理によって鋼板を冷却するまでの間に鋼板表層部に生じる脱炭層を抑制する効果を有する。このような効果の発現のためには、その量を０．００３％以上とする必要がある。一方、Ｓｂ量が０．０３％を超えると、圧延荷重の増大を招き、生産性を低下させる。したがって、Ｓｂ量は０．００３〜０．０３％とする。
【００４８】
［製造条件］
本実施形態の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板は、上記の成分組成を有する下地鋼板を、所定の成分組成を有する溶融Ａｌ系めっき浴に浸漬し、その後ガスワイピングを行い、好ましくはガスワイピング後に、加熱によるＡｌの合金化処理を行うことにより、製造することができる。
【００４９】
この方法によれば、下地鋼板を溶融Ａｌ系めっき浴に浸漬中に、鋼板表面にＡｌ−Ｆｅ合金めっき層が形成される。そして、下地鋼板をめっき浴から引き上げた直後、ガスワイピング前にはＡｌ−Ｆｅ合金めっき層とその上層に溶融Ａｌが存在している。この表面に存在する溶融Ａｌをガスワイピングして、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層上に付着した未合金化Ａｌの付着量を０〜９０ｍｇ／ｍ2とする。その後、加熱によるＡｌの合金化処理を行えば、より容易に未合金化Ａｌの付着量を０〜９０ｍｇ／ｍ2とすることができる。
【００５０】
めっき浴の成分組成は、Ａｌ：８０％以上及びＳｉ：１％以下を含むものとする必要がある。これは、Ｆｅ：２５〜９０％及びＳｉ：０〜１％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物である成分組成を有するＡｌ−Ｆｅ合金めっき層を形成するためである。特にＳｉは、めっき浴のＡｌと下地鋼板のＦｅとの合金化反応を抑制するため、片面当りの付着量が３０〜１００ｇ／ｍ2のＡｌ−Ｆｅ合金めっき層を形成するためには、Ａｌ系めっき浴中のＳｉ含有率は１％以下とする必要がある。また、このめっき浴には、通常、下地鋼板から溶出するＦｅを不可避的に５％以下含有している場合があるが、本発明においてはこれを許容する。
【００５１】
さらに、めっき浴の成分組成は、Ｃｒ：６％以下、Ｃａ：６％以下、Ｓｎ：６％以下、Ｍｇ：６％以下、Ｍｎ：６％以下、及びＺｎ：２０％以下のうちから選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、既述のＣｒ：３％以下、Ｃａ：３％以下、Ｓｎ：３％以下、Ｍｇ：３％以下、Ｍｎ：３％以下、及びＺｎ：１０％以下のうちから選ばれた少なくとも一種を含むＡｌ−Ｆｅ合金めっき層を形成することができる。めっき浴の成分組成の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物である。
【００５２】
Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層のＦｅ含有率を２５〜９０％とし、片面当りの付着量を３０〜１００ｇ／ｍ2とするためには、Ａｌ系めっき浴の温度を高温にし、下地鋼板のＡｌ系めっき浴への浸漬時間を長くすることが好ましい。Ａｌ系めっき浴の温度は、６８０℃以上とすることが好ましい。より好ましくは６９０℃以上、さらに好ましくは７００℃以上とする。下地鋼板のＡｌ系めっき浴への浸漬時間は、０．１秒以上とすることが好ましい。より好ましくは０．２秒以上、さらに好ましくは０．３秒以上とする。なお、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層を構成する金属間化合物としては、Ｆｅ4Ａｌ13、Ｆｅ2Ａｌ5、ＦｅＡｌ2、ＦｅＡｌ、Ｆｅ3Ａｌなどが例示される。
【００５３】
未合金化Ａｌの片面当りの付着量は、ワイピングガスの流量、ライン速度、ガスワイピングのガス圧、ノズル形状、ノズルと鋼板との距離、めっき浴面とワイピング装置との距離等により調整することができ、目標とする付着量の０〜９０ｍｇ／ｍ2となるように適宜条件を決定することが好ましい。例えば、ワイピングガスの流量を増大させることにより、未合金化Ａｌの付着量を少なくすることができる。ワイピングガスの流量は、好ましくは３００Ｌ／分以上、より好ましくは５００Ｌ／分以上、さらに好ましくは１０００Ｌ／分以上、最も好ましくは２０００Ｌ／分以上とする。なお、ワイピングガスは、Ｎ2ガスなどの不活性ガスとすることが好ましい。また、ライン速度を低下させることにより、未合金化Ａｌの付着量を少なくすることができる。ライン速度は、好ましくは２００ｍ／分以下、より好ましくは１２０ｍ／分以下、さらに好ましくは６０ｍ／分以下とする。
【００５４】
合金化処理
表層に残存した未合金化Ａｌを合金化する熱処理を行うことによって、より容易に未合金化Ａｌの片面当りの付着量を０〜９０ｍｇ／ｍ2以下とすることができる。合金化処理の方法は特に限定はされないが、例えば、ボックス焼鈍（ＢＡＦ焼鈍）により行うことができ、あるいは連続溶融めっき設備においてＡｌめっき後に誘導加熱等により連続的に行うことができる。Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を５０℃／ｈ〜５０℃／ｓの昇温速度で４５０〜９５０℃まで昇温することにより、未合金化ＡｌをＡｌ−Ｆｅ合金めっき層に取り込むことができる。連続溶融めっき設備での加熱においては、到達板温を７５０℃以上とすることが好ましい。ボックス焼鈍の場合は、酸素：３体積％以上を含有する雰囲気下で、板温：４５０〜６００℃、当該温度域での保定時間：１〜５０時間とすることが好ましい。
【００５５】
（熱間プレス部材の製造方法）
本発明の一実施形態による熱間プレス部材の製造方法は、上記に記載した本発明の一実施形態による熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、Ａｃ3変態点〜１０００℃の温度範囲に加熱後、熱間プレスすることを特徴とする。本実施形態では、下地鋼板の表面には予めＡｌ−Ｆｅ合金めっき層が形成されており、しかも未合金化Ａｌの片面当りの付着量を９０ｍｇ／ｍ2以下に制限しているため、熱間プレス前の加熱を炉加熱方式にて行う場合にも、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れた熱間プレス部材を高い生産性で製造することが可能である。
【００５６】
熱間プレス前にＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板をＡｃ3変態点以上に加熱するのは、当該鋼板の組織をオーステナイト化し、熱間プレス時の急冷でマルテンサイト相などの硬質相を形成し、熱間プレス部材の高強度化を図るためである。また、加熱温度の上限を１０００℃としたのは、１０００℃を超えるとオーステナイト組織が粗大化し、熱間プレス部材の靱性が劣化するためである。なお、ここでいう加熱温度とは、鋼板の最高到達温度のことをいう。
【００５７】
熱間プレス前の加熱方法としては、電気炉やガス炉などによる加熱、火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱などを例示できるが、設備コストの観点からは、電気炉やガス炉などによる炉加熱方式が好ましい。
【実施例】
【００５８】
下地鋼板として、質量％で、Ｃ：０．２３％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：１．２％、Ｐ：０．０１、Ｓ：０．０１、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００５％、Ｃｒ：０．２％、Ｔｉ：０．０２％、Ｂ：０．００２２％、Ｓｂ：０．００８％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、Ａｃ3変態点が８２０℃の冷延鋼板を用いた。
【００５９】
この冷延鋼板を、表１に示す成分組成を有し、浴温が７００℃の溶融Ａｌ系めっき浴中に浸漬し、その後Ｎ2ガスワイピングを行って、水準Ｎｏ．１〜４８の板厚１．２ｍｍの熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を作製した。未合金化Ａｌの片面当りの付着量は、ワイピングガスの流量及びライン速度を調整することにより制御した。なお、表１に示す一部の水準では、めっき後の鋼板を雰囲気温度７００℃のマッフル炉で５分間加熱することによる合金化処理を施した。
【００６０】
なお、めっき浴の成分組成については、めっき浴から約２ｇを採取し、化学分析をすることによって確認した。各水準のめっき浴の組成を表１に示す。Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の組成については、各水準のＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板から、任意の３断面を剪断加工により切り出し、カーボン樹脂に埋め込んだ上でＳＥＭ観察を行い、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の任意の５点でＥＤＸにより測定した半定量分析値の平均値を用いた。各水準のＡｌ−Ｆｅ合金めっき層の組成（残部はＡｌ及び不可避的不純物）を表１に示す。
【００６１】
また、Ａｌ−Ｆｅ合金めっき層の片面当りの付着量と、未合金化Ａｌの片面当りの付着量については、既述の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００６２】
（放射率の測定）
放射率の測定は、京都電子工業製のＤ  ａｎｄ  Ｓ  ＡＥＲＤ放射率計を用い、測定波長３〜３０μｍ、測定温度２３℃の条件で行った。この放射率計によれば、測定値として波長３〜３０μｍの平均放射率が得られる。板面内のバラつきを考慮し、放射率測定は同一サンプル内の３点で行い、その平均値を本明細書における「放射率」とした。結果を表１に示す。
【００６３】
（昇温特性の評価）
各水準のＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を３０ｍｍ×７０ｍｍに切断したサンプルの中央部に熱電対を取り付けた。赤外線イメージ炉を用いて、炉内の露点を−３０℃として、同一の出力で常温（２５℃）から９００℃まで加熱した。各サンプルの常温（２５℃）から９００℃までの到達時間を測定し、以下の基準で昇温特性を評価した。結果を表１に示す。
◎：１０秒未満
○：１０秒以上１５秒未満
△：１５秒以上３０秒未満
×：３０秒以上
【００６４】
（塗装後耐食性の評価）
各水準のＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、雰囲気温度９００℃の電気炉に投入して常温（２５℃）から９００℃まで加熱し、９００℃に到達後１２０秒間保持した後、Ａｌ製金型で挟み込んで５０℃／秒の冷却速度で冷却した。その後、Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を７０ｍｍ×１００ｍｍに切断したサンプルに対して、自動車外板用塗装処理と同様に、化成処理としてリン酸亜鉛処理を行った後、電着塗装を施した。ここで、リン酸亜鉛処理及び電着塗装は、以下の条件で行った。
［リン酸亜鉛処理］
市販の化成処理薬剤（日本パーカライジング株式会社製パルボンドＳＸ−３５）を用いて、浴温：３５℃、フリーフッ素濃度：２００質量ｐｐｍ、処理時間：１２０秒の条件で鋼板の化成処理を行った。
［電着塗装］
関西ペイント社製の電着塗料：ＧＴ−１００を用いて、膜厚が１５μｍとなるように電圧を調整し、電着塗装を施した。
【００６５】
化成処理及び電着塗装後、評価面（片面）の端部７．５ｍｍ、及び非評価面（他面）をテープでシール処理を行った後、評価面の中央にカッターナイフでめっき鋼板の下地鋼板に到達する深さまで、長さ６０ｍｍ、中心角６０°のクロスカット傷を加え、評価用サンプルとした。上記評価用サンプルを用いて、ＳＡＥ  Ｊ２３３４に規定されたサイクルで腐食促進試験を実施した。腐食促進試験を湿潤からスタートし、６０サイクル後まで行った後、傷部からの塗膜膨れが最大である部分の塗膜膨れ幅（最大塗膜膨れ幅：傷部を中央にした片側の最大塗膜膨れ幅）を測定し、塗装後耐食性を以下の基準で評価した。評価は、下記に示す４段階の評価基準を設定して行い、○以上を合格とした。結果を、表１に示す。
◎：最大塗膜膨れ幅≦２．０ｍｍ
○：２．０ｍｍ＜最大塗膜膨れ幅≦３．０ｍｍ
△：３．０ｍｍ＜最大塗膜膨れ幅≦４．０ｍｍ
×：４．０ｍｍ＜最大塗膜膨れ幅
【００６６】
（合わせ部耐食性の評価）
各水準で作製したＡｌ−Ｆｅ系めっき鋼板を、雰囲気温度９００℃の電気炉に投入して常温（２５℃）から９００℃まで加熱し、９００℃に到達後１２０秒間保持した後、Ａｌ製金型で挟み込んで５０℃／秒の冷却速度で冷却した。その後、Ａｌ−Ｆｅ系めっき鋼板から、それぞれ７０ｍｍ×１５０ｍｍの大板と４０ｍｍ×１１０ｍｍの小板を切り出し、小板を大板の中央部に重ね合わせて、抵抗スポット溶接により２箇所で接合することで、サンプルを作製した。当該サンプルに対して、自動車外板用塗装処理と同様に、化成処理としてリン酸亜鉛処理を行った後、電着塗装を施した。ここで、リン酸亜鉛処理及び電着塗装は、以下の条件で行った。
［リン酸亜鉛処理］
市販の化成処理薬剤（日本パーカライジング株式会社製パルボンドＳＸ−３５）を用いて、浴温：３５℃、フリーフッ素濃度：２００質量ｐｐｍ、処理時間：１２０秒の条件で鋼板の化成処理を行った。
［電着塗装］
関西ペイント社製の電着塗料：ＧＴ−１００を用いて、膜厚が１５μｍとなるように電圧を調整し、電着塗装を施した。
【００６７】
なお、鋼板合わせ内部には化成処理および電着塗装がつき回っていないことを確認した。評価面（片面）の端部５ｍｍ、及び非評価面（他面）をテープでシール処理を行ったものを、評価用サンプルとした。上記評価用サンプルを用いて、ＳＡＥ  Ｊ２３３４に規定されたサイクルで腐食促進試験を実施した。腐食促進試験を湿潤からスタートし、１５０サイクル後まで行った後、スポット溶接部を解体し、塗膜剥離剤を用いて大板の電着塗装を剥離し、さらに、インヒビターを添加した塩酸に大板を浸漬することで鉄を主体とした腐食生成物を除去した。その後、ポイントマイクロメータを用い腐食深さを測定し、合わせ部耐食性を以下の基準で評価した。評価は、下記に示す４段階の評価基準を設定して行い、○以上を合格とした。結果を、表１に示す。
◎：最大腐食深さ＜０．４ｍｍ
○：０．４ｍｍ≦最大腐食深さ＜０．８ｍｍ
△：０．８ｍｍ≦最大腐食深さ＜１．２ｍｍ
×：最大腐食深さ＝１．２ｍｍ（穴あき）
【００６８】
【表１】
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【００６９】
本発明例では、塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に優れ、かつ、同一条件下での加熱において１５秒以内に９００℃に到達可能であり、昇温特性に優れることがわかる。一方、比較例では、塗装後耐食性、合わせ部耐食性及び昇温特性のいずれかが劣っていた。また、非めっきの鋼板は、昇温速度は本発明同等であるものの塗装後耐食性及び合わせ部耐食性に劣る。
【００７０】
なお、本実施例では実際に熱間プレスによる加工を行っていないが、上述したように、放射熱による昇温速度は熱間プレス前のめっき層の状態に左右されるので、本実施例の結果で熱間プレス部材の昇温速度を評価できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の熱間プレス用Ａｌ−Ｆｅ系鋼板を用いて製造した熱間プレス部材は、自動車の足廻り部材や車体構造部材に好適である。