(57)【要約】  高強度および優れた塗装後耐食性を有することから自動車用部材等に用いるのに好適な、亜鉛系めっき金属材に熱処理を伴う曲げ加工を施して得られる曲げ加工金属材を製造する。  表面に、付着量：片面当り30〜90g/m2、Fe含有量：8〜20%以下、表面粗度Ra：0.8μm以下のZn-Fe合金めっき皮膜を備える管状の金属材の外面を、金属材の軸方向に離間する二箇所の位置で軸方向へ移動自在に支持し、金属材を軸方向へ送りながら、二箇所の位置の間で、昇温速度3.0×102℃/秒以上の加熱速度でAc3点以上の温度域に加熱し、金属材の表面が8.0×102℃以上にある時間が2秒間以下になるように保持してから急冷するとともに、二箇所の位置のうち金属材の押し出し方向の下流の位置を二次元または三次元で変更することにより、金属材における加熱を行われる部分に曲げモーメントを付与する。表面に、付着量が片面当り30〜90g/m2であり、Fe含有量が8〜35 %以下であり、表面粗度Raが2.0μm以下であるとともにη相を含むZn系の皮膜を備える曲げ加工金属材を製造することができる。
2010084883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に下記条件１を満足するＺｎ−Ｆｅ合金めっき皮膜を備える管状の金属材の外面を、該金属材の軸方向へ離れる二箇所の位置で該軸方向へ移動自在に支持すること、
該金属材を、該軸方向へ送ること、
前記二箇所の位置の間で、昇温速度３．０×１０２℃／秒以上の加熱速度でＡｃ３点以上の温度域に加熱し、該金属材の表面が８．０×１０２℃以上にある時間が２秒間以下になるように保持してから急冷すること、および
前記二箇所の位置のうち前記金属材の送り方向の下流の位置を、二次元または三次元で変更することにより、前記金属材における前記加熱を行われる部分に曲げモーメントを付与することによって、
表面に下記条件２を満足するη相を含むＺｎ系の皮膜を備える曲げ加工金属材を製造すること
を特徴とする曲げ加工金属材の製造方法。
（条件１）
付着量：片面当り３０〜９０ｇ／ｍ２、
Ｆｅ含有量：８〜２０質量％
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：０．８μｍ以下
（条件２）
付着量：片面当り９０ｇ／ｍ２以下
Ｆｅ含有量：８〜３５質量％
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：２．０μｍ以下
【請求項２】
管状の金属材からなるとともに二次元または三次元に曲がった形状を有する本体を備え、該本体の表面に、下記条件２を満足するη相を含むＺｎ系の皮膜を有することを特徴とする曲げ加工金属材。
（条件２）
付着量：片面当り９０ｇ／ｍ２以下
Ｆｅ含有量：８〜３５質量％
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：２．０μｍ以下
【請求項３】
閉断面、開断面または異形断面を有する請求項２に記載された曲げ加工金属材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工金属材およびその製造方法に関する。具体的には、本発明は、亜鉛系めっき金属材に熱処理を伴う曲げ加工を施して製造されるとともに、高強度および優れた塗装後耐食性を有するために、例えば自動車用部材として好適に用いられる曲げ加工金属材高強度と、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車構造用鋼材は、地球環境への配慮から、軽量かつ高強度を求められる。また、衝突エネルギー吸収特性を高めるための技術が、車体の衝突安全性の向上を高めるために、開発されている。【０００３】
例えば、鋼管等の金属管が、側面衝突に対する安全性を高めるため、ドアー補強用ビームとして用いられる。ドアー補強用ビームの衝突エネルギーの吸収性能は、金属管を湾曲形状とすることによって、向上する。また、センターピラー補強材の衝突エネルギーの吸収性能は、補強材の形状や曲率を適正化することによって、向上する。鋼管（本明細書では、溶接管等のいわゆる鋼管のみならず、例えば鋼板を管状に成型した部材も含む）を、自動車用部材として最適な形状へ曲げ加工する工夫が、行われる。【０００４】
自動車用部材に対する高張力化が、車体の軽量化を図るために、強く要請される。従来とは全く異なる強度レベル、例えば、引張強さが７８０ＭＰａ以上、さらに９００ＭＰａ以上の高強度の鋼材が広く用いられる。【０００５】
高張力鋼からなる鋼材を冷間で曲げ加工することは、困難である。また、高張力鋼からなる鋼材を熱間で曲げ加工することは、不均一な歪みが鋼材に発生するために曲げ加工製品の形状が変動し、形状凍結性が不足するため、難しい。さらに、例えば、曲げ方向が２次元的または３次元的に変動する曲げ形状といった様々な曲げ形状を有する鋼材を高い精度で製造する曲げ加工技術の開発が、強く要請される。【０００６】
本出願人は、先に国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により、曲げ加工材を製造する装置を開示した。この装置は、（ａ）被加工材の軸方向へ離れた２箇所の位置で被加工材を軸方向へ移動自在に支持し、（ｂ）被加工材の軸方向へ被加工材を送り、（ｃ）誘導加熱コイルにより、被加工材を支持する二箇所の位置の間において被加工材を、塑性加工が可能であるとともに結晶粒が粗大化しない温度まで急速に加熱し、（ｄ）冷却装置により、加熱された被加工材を冷却し、（ｄ）被加工材を支持する二箇所の位置のうち被加工材の送り方向の下流の位置を支持する可動ローラダイスを二次元または三次元で変更することにより、被加工材の高温部分に曲げモーメントを与えてこの部分を塑性変形させる。【０００７】
この装置による被加工材の誘導加熱を大気中で行うことが、経済的である。自動車用部材に用いられる鋼材は、基本的に、化成処理や電着塗装を施される。また、自動車用部材は、耐食性を強化するために、亜鉛系めっき鋼材により構成される。【０００８】
したがって、この装置で加工される被加工材が亜鉛系めっき鋼材であることにより、被加工材の酸化防止を図ることができるのみならず、優れた耐食性を有する曲げ加工部材や焼入れ部材が製造可能になるので、この装置により加工される被加工材を自動車用部材へ広く用いることが可能になる。【０００９】
しかし、亜鉛系めっき鋼材は、Ａ１変態点、さらにはＡ３変態点以上に加熱されることによって、めっき層としての機能を失うおそれがある。Ｚｎの蒸気圧が、例えば２００ｍｍＨｇ：７８８℃、４００ｍｍＨｇ：８４４℃といったように、温度の上昇とともに急増するため、Ｚｎが加熱過程で気化するおそれがあるからである。【００１０】
高周波焼入れによる強化部材の製造方法が、特許文献１に亜鉛系めっき鋼板を熱処理する技術として開示されている。この方法は、亜鉛めっきされた高周波焼入れ用鋼板を、Ａｒ３点以上１０００℃以下の焼入れ温度で、かつ加熱開始から３５０℃に冷却されるまでの加熱サイクル時間を６０秒間以内に制限して、加熱および冷却する。特許文献１には、焼入れ用鋼板を素板とする溶融亜鉛めっき鋼板を高周波焼入れ強化部材として用い、強度を向上させる部位に高周波焼入れを行っても、焼入れ部にめっき層が残存し、しかも、めっき層中のＦｅ濃度を３５％以下（本明細書では特に断りがない限り「％」は「質量％」を意味する）に抑制できるので、塗装性および耐食性に優れる自動車用部材を得られることが記載されている。【００１１】
特許文献２や特許文献３には、亜鉛系めっき鋼板からなる被加工材を、例えば７００〜１０００℃に数分間で加熱して熱間プレスを行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２４８３３８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５３５４８号公報
【特許文献３】特開２００２−７３７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
熱処理後の鋼材の表面に存在することが望ましい皮膜は、鋼材の用途によって相違する。しかし、電気化学的に卑な電位である純亜鉛相（η−Zn相）を有する皮膜が、めっき皮膜の犠牲防食能を期待する場合には有利である。熱処理材のめっき層のＦｅ含有量が３５％以下であること以外は、特許文献１には開示されていない。【００１４】
一方、特許文献２、３により開示された方法では、加熱温度域での滞在時間が長いと、めっき皮膜の成分と基材の鋼との相互拡散が進行する。このため、Ｆｅ濃度が高い金属間化合物相、あるいはα−ＦｅにＺｎが固溶した相が、加工された鋼材の表面に形成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により開示した方法は、被加工材がダイスに接することなく加熱中に塑性変形が与えられ、その後急冷されてから、可動ローラダイスを通過するという新規なプロセスである。この方法は、例えば、特許文献２、３により開示された方法（被加工材は加熱後にダイスとプレスに挟み込まれて塑性変形を受けた後にダイスで冷却される熱間プレス）や、特許文献１により開示された方法（被加工材が塑性変形を受けずに単に加熱冷却されて焼き入れ処理される、いわゆる高周波加熱・焼き入れ）とは、相違する。【００１６】
国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により開示した方法が、熱処理後も純亜鉛に近いη−Zn相を有する皮膜を表面に備える熱処理材を製造することが可能であれば、所望の曲げ加工金属材およびその製造方法を提供できる。【００１７】
このためには、熱処理前の素材として、純亜鉛系のめっきを備える鋼材（具体的には、溶融亜鉛めっき鋼材や電気亜鉛めっき鋼材）を用いることが考えられる。しかし、純亜鉛相の融点は低いため、表面が加熱中に液相状態となり、垂れ落ちのような不良が冷却後の鋼材の外観に発生し易い。また、上述した亜鉛の蒸発による消失が生じ難い。【００１８】
一方、１０％程度のＦｅ含有量のＦｅ−Ｚｎ系合金めっき（具体的には合金化溶融亜鉛めっき）を備える鋼材が熱処理前の素材である場合においても、この鋼材が、状態図においてΓ相（Ｆｅ３Ｚｎｌ０）が分解する約６６０℃を超える温度に加熱されると、液相が形成されると考えられる。【００１９】
しかし、鋼材が急速に昇温された後に直ちに急速に冷却される場合には、加熱温度域での滞在時間が昇温中および冷却中を含めても極めて短く、拡散が進行する時間が短い。このため、液相は、その凝固過程で高融点のＦｅ含有量が高い金属間化合物相を排出するように凝固していき、結果的にＦｅ含有量が極めて少ないη相が存在するように凝固すると考えられる。また、分解温度が純亜鉛層の融点よりも高いことから、めっき皮膜の全量がＺｎになるのではないため、垂れ落ちや蒸発による消失が生じにくいと考えられる。【００２０】
国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により開示した曲げ加工材の製造方法において、このような急速加熱および急速冷却条件を適用することにより、熱間プレスのように鋼材表面が液相状態で金型に接触することもなく、加工および熱処理を連続して行うことができる。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。【００２１】
本発明は、表面に下記条件１を満足するＺｎ−Ｆｅ合金めっき皮膜を備える管状の金属材の外面を、この金属材の軸方向に離間する二箇所の位置でこの軸方向へ移動自在に支持し、この金属材を、この軸方向へ送りながら、二箇所の位置の間で、昇温速度３．０×１０２℃／秒以上の加熱速度でＡｃ３点以上の温度域、望ましくはＡｃ３点以上９．５×１０２℃以下の温度域に加熱し、この金属材の表面が８．０×１０２℃以上にある時間が２秒間以下になるように保持してから急冷するとともに、二箇所の位置のうち金属材の送り方向の下流の位置を二次元または三次元で変更することにより、金属材における加熱を行われる部分に曲げモーメントを付与することによって、表面に下記条件２を満足するη相を含むＺｎ系の皮膜を備える曲げ加工金属材を製造することを特徴とする曲げ加工金属材の製造方法である。【００２２】
（条件１）
付着量：片面当り３０〜９０ｇ／ｍ２
Ｆｅ含有量：８〜２０％
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：０．８μｍ以下
（条件２）
付着量：片面当り９０ｇ／ｍ２以下
Ｆｅ含有量：８〜３５％以下
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：２．０μｍ以下
別の観点からは、本発明は、管状の金属材からなるとともに二次元または三次元に曲がった形状を有する本体を備え、この本体の表面に、上記条件２を満足するη相を含むＺｎ系の皮膜を有することを特徴とする曲げ加工金属材である。この曲げ加工金属材は、閉断面、開断面または異形断面を有するものであることが例示される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高強度および優れた塗装後耐食性を有することから自動車用部材等に用いるのに好適な、亜鉛系めっき金属材に熱処理を伴う曲げ加工を施して得られる曲げ加工金属材と、その製造方法とを提供することができる。【００２４】
具体的には、本発明によれば、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により開示した方法、すなわち、被加工材の軸方向に離間した二箇所の位置で被加工材をその軸方向に移動自在に支持し、被加工材を、軸方向に送りながら、被加工材を支持する二箇所の位置の間で、被加工材を急速に加熱および冷却するとともに、二箇所の位置のうち被加工材の送り方向の下流の位置を二次元または三次元で変更して被加工材における加熱を行われた部分に曲げモーメントを付与することによって、曲げ加工材を製造する方法を、大気中で実施する場合においても、被加工材として亜鉛系めっき鋼材を用いることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】曲げ加工金属材の製造方法を実施するための製造装置の構成例を示す説明図である。
【図２】試験材のヒートパターンを示すグラフである。
【図３】試験材のＸ線回折強度を示すグラフである。
【図４】試験材の表面とその断面のＳＥＭ画像である。
【符号の説明】
【００２６】
１  被加工材
１ａ  亜鉛系めっき鋼材
１ｂ  亜鉛系めっき熱処理鋼材
２  支持ロール
３  送り装置
４  可動ローラダイス
５  誘導加熱コイル
６  冷却装置
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る曲げ加工金属材およびその製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。
本発明は、亜鉛系めっき鋼材として素地鋼板（以下、単に「素板」ということがある）から製管された鋼管等に熱間曲げ加工および焼入れをほぼ同タイミングで行うことによって熱処理鋼材を得られる点において、実用性が高い。鋼管には、溶接鋼管のみならずロール成型等により管状に成型されたものをも含み、また鋼管の断面形状も、円形や角形等であってよく、制限されない。
【００２８】
本発明を、曲げ加工プロセスに沿って順に説明する
（ｉ）加熱前の鋼材（素板）
（ａ）めっき皮膜
（めっき付着量、Ｆｅ含有量）
被加工材である管状の金属材は、後述するように最高到達温度がＡｃ３点以上（鋼種にもよるが実用的には約８５０℃以上）となるようにかつ急速に加熱される。若干のＺｎが加熱過程で蒸発すると考えられる。５ｇ／ｍ２以上の付着量を残存させることが、熱処理後に十分な耐食性を確保するために、望ましい。１０ｇ／ｍ２以上残存させることがより望ましく、２０ｇ／ｍ２以上残存させることがさらにより望ましい。このために、素板がある程度のめっき付着量を有することが望ましい。
【００２９】
めっき付着量が多過ぎると、加熱中の液相量が増加する。これにより、いわゆる垂れ落ちのような外観不良が、冷却後の鋼材に発生し易い。また、予め合金めっき皮膜とすることによってめっき皮膜の融点を高めることが望ましい。
【００３０】
これらの観点から、被加工材である管状の金属材のめっき付着量は３０〜９０ｇ／ｍ２であることが望ましく、より望ましいめっき付着量は４０〜７０ｇ／ｍ２である。また、めっき皮膜は、純亜鉛系のめっきよりもＦｅを８〜２０％含有するＺｎ−Ｆｅ合金めっき皮膜（好ましくは合金化溶融亜鉛めっき皮膜）であることが望ましい。
【００３１】
さらに、亜鉛めっき層はＡｌを含有してもよい。望ましいＡｌ含有量は０．４５％以下である。めっき層中のＡｌ含有量が高すぎると、加熱過程でＦｅ−Ｚｎ合金化反応が不均一となり、冷却後の表面粗度が大きくなり易いからである。
（めっき皮膜の表面粗度）
曲げ加工金属材の表面は平滑であることが望ましい。表面粗度は、脱脂性や化成処理性に影響する。例えば、熱処理材に防錆油を塗油すると、防錆油が熱処理材の表面の凹凸に入り込むと考えられる。曲げ加工金属材の表面が平滑であることが、良好な脱脂性を確保するためには、有利である。曲げ加工金属材の表面が平滑であることが、塗装後の外観や塗装後耐食性（塗膜膨れの生じにくさ等）に有利である。
【００３２】
加熱後の曲げ加工金属材の表面粗度は、加熱前の金属材のめっき皮膜の表面粗度をできるだけ小さくすることにより、小さくなり易い。特に合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素板とする場合には、合金化処理時のＦｅ−Ｚｎの合金化のミクロ的な不均一さが表面の粗度に影響するため、加熱前に一旦表面粗度を小さくすることが望ましい。金属材の表面粗度の目標は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａで０．８μｍ以下である。表面粗度Ｒａを小さくするには、合金化溶融亜鉛めっき鋼板をスキンパス圧延することや、後述する製管やロール成型等によって表面粗度を低下することが例示される。
【００３３】
本発明では、η相を有する皮膜とすることにより、耐食性に有利な効果を示すことが期待される。本発明の熱処理プロセスを経て製造される皮膜は、上述したように、液相の形成を一旦経て形成されるため、表面の凹凸が平滑化されており、塗装後の外観や塗装後耐食性（塗膜膨れの生じにくさなど）が向上する。
（ｂ）鋼成分
本発明に用いられる亜鉛系めっき鋼材の素地は、１０５０℃以下に加熱されても焼入可能な鋼成分を有することが望ましい。この鋼成分を有することにより、製管等の段階では低強度で加工が容易であり、その後の焼入によって強度を上昇して所望の高強度を得ることができる。このような鋼成分として、例えば、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ａｌ：１％以下、Ｂ：０．０００２〜０．００４％、およびＮ：０．０１％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなり、必要に応じてＣｕ：１％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、およびＮｂ：１％以下から選ばれた１種または２種以上をさらに含有する焼入用鋼の鋼成分が例示される。
（ｃ）熱処理前の成型
後述する曲げ加工を行う前に、このような素板を鋼管等に成型する。ＵＯ成型してシーム溶接するＵＯ管が、成型品として代表的であるが、ＵＯ管に限定されない。成型品として、丸形、矩形または台形等の形状を有する閉断面材、ロールフォーミングなどで製造された開断面材（チャンネル）、さらには、押し出し加工で製造された異型断面材（チャンネル）が、用途や加工形状等に応じて、用いられる。さらに、成型品として、断面積が連続的に変化するテーパー形状の鋼材が、用いられる。
（ｉｉ）加熱〜熱間曲げ加工〜冷却
このようなＺｎ−Ｆｅ合金めっき皮膜を備える管状の金属材の外面が、この金属材の軸方向に離間する二箇所の位置で、この軸方向へ移動自在に支持される。この金属材は、この軸方向へ送られる。
【００３４】
金属材は、この二箇所の位置の間で、３００℃／秒以上の昇温速度でＡｃ３点以上の温度域、望ましくはＡｃ３点〜９５０℃の温度域に、加熱される。金属材は、表面が８００℃以上にある時間が２秒間以下になるように、保持される。その後、金属材は、急冷される。
【００３５】
金属材は、上記二箇所の位置のうち金属材の送り方向の下流の位置が二次元または三次元で変更されることにより、高温の部分に曲げモーメントを付与される。
（ａ）ヒートパターン
（加熱温度、冷却速度、保持時間）
金属材は、Ａｃ３点以上の温度域、望ましくはＡｃ３点〜９５０℃の温度域に加熱される。加熱のヒートパターンは、加熱時の昇温速度：３００℃／秒以上、金属材の表面が８００℃以上にある保持時間：２秒間以下、および、冷却速度：例えば４００℃／秒以上である。
【００３６】
このヒートパターンとすることにより、めっき皮膜と鋼との合金化反応が抑制されるとともに、加熱時に表面に液相が存在した後に急冷されるので、加熱後にはη相を含む皮膜が形成される。
（最高到達温度）
加熱時の最高到達温度は１１５０℃以下であることが望ましい。加熱温度が高いと、冷却後の皮膜の残存量が少なくなるおそれがあるとともに、仮に皮膜が残存しても、皮膜の表面が粗くなる。加熱温度が高いことにより表面に液相で存在する量が増加し、これにより、蒸発や冷却媒体との接触による皮膜の損失量が増加するためと考えられる。
【００３７】
Ｆｅ−Ｚｎ状態図の液相線によって示されるように、Ｚｎ‐約１０％Ｆｅ合金が全量融解する温度は約９３０℃であるが、本発明では、この温度域での加熱および冷却が急速であるとともに保持時間が短いため、平衡状態での融解温度よりも高温まで加熱しても、皮膜が残存すると考えられる。
（ｉｉｉ）曲げ加工
金属材がこのようなヒートパターンで加熱されるとともに、金属材の外面をその軸方向へ移動自在に支持する二箇所の位置のうち送り方向の下流の位置を、二次元または三次元で変更することによって、曲げモーメントが金属材における高温状態にある部分に付与される。
【００３８】
図１は、曲げ加工金属材の製造方法を実施するための製造装置０の構成例を示す説明図である。図１に示す例は、被加工材である金属材１が、円形の閉断面を有するとともに亜鉛系めっき鋼材である丸管である場合である。
【００３９】
図１に示すように、被加工材である亜鉛めっき系鋼材１ａの外面が、この金属材１の軸方向に離間する二箇所の位置Ａ、Ｂでこの軸方向へ移動自在に支持される。この金属材１が、この軸方向へ送られる。金属材１は、二箇所の位置Ａ、Ｂの間で、上述したヒートパターンで加熱、保持および冷却されるとともに、位置Ｂが二次元または三次元で変更される。このようにして、曲げモーメントが金属材１における高温状態にある部分に付与され、この部分が塑性変形する。
【００４０】
このため、製造装置０は、金属材１の送り出し装置３と、２組の支持ロール対２、２と、誘導加熱コイル５と、冷却装置６と、可動ローラ対４、４とを、亜鉛系めっき鋼材１ａの送り方向へ向けてこの順に備える。そこで、この製造装置０のこれらの構成要素を説明する。
【００４１】
支持ロール対２、２は、軸方向に送られる亜鉛系めっき鋼材１ａの外面に当接して回転する。これにより、支持ロール対２、２は、亜鉛系めっき鋼材１ａをその軸方向へ移動自在に支持する。図示例では、支持ロール対２、２は、亜鉛系めっき鋼材１ａの送り出し方向へ２組設けられる。
【００４２】
送り装置３は、２組の支持ロール対２、２の上流側に配置される。送り装置３は、亜鉛系めっき鋼材１ａを軸方向へ連続的または断続的に送る。
可動ローラ対４、４は、２組の支持ロール対２、２の下流側に配置される。可動ローラ対４、４は、軸方向に送られる亜鉛系めっき鋼材１ａの外面に当接して回転する。これにより、可動ローラ対４、４は、亜鉛系めっき鋼材１ａをその軸方向へ移動自在に支持する。さらに、可動ローラ対４、４は、その位置が二次元または三次元で変更自在である。図示例では、可動ローラ対４、４は、図示しないケーシングに回転自在に搭載される。
【００４３】
可動ローラダイスは、可動ローラ対４、４を有する。可動ローラダイスは、上下方向へのシフト機構、左右方向へのシフト機構、上下方向に傾斜するチルト機構、さらには左右方向に傾斜するチルト機構を備える。可動ローラダイスは、前後方向への移動機構をさらに備える。これにより、可動ローラダイスは、亜鉛系めっき鋼材１ａを三次元で位置決めしながら移動する。可動ローラダイスが三次元で移動することにより、曲げモーメントが亜鉛系めっき鋼材１ａの加熱された部分に付与される。
【００４４】
誘導加熱コイル５は、２組の支持ロール対２、２と、可動ローラ対４、４との間に配置される。誘導加熱コイル５は、亜鉛系めっき鋼材１ａの外周に離間して配置される。誘導加熱コイル５は、送られる亜鉛系めっき鋼材１ａを加熱する。
【００４５】
さらに、冷却装置６は、誘導加熱コイル５の近傍に配置される。冷却装置６は、誘導加熱コイル５により急速に加熱された亜鉛系めっき鋼材１ａを急冷する。
この製造装置０を用いて曲げ加工金属材を製造する場合には、亜鉛系めっき鋼材１ａの軸方向の全長にわたって曲げ加工（熱処理）を行ってよいし、あるいは軸方向に部分的に曲げ加工を行うことによって必要な部位にのみ曲げ加工（熱処理）を行うようにしてもよい。例えば、曲げ加工金属材が、自動車のバンパーレインフォースである場合には、その全てに曲げ加工や焼入れを行う必要はなく、例えば軸方向の端部は曲げ加工も焼入もしないようにしてもよい。
【００４６】
このようにして、亜鉛系めっき熱処理鋼材である曲げ加工金属材が製造される。η相を含むＺｎ系の皮膜が、曲げ加工金属材の表面に形成される。この皮膜は、付着量：片面当り９０ｇ／ｍ２以下、Ｆｅ含有量：８〜３５％、およびＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される表面粗度Ｒａ：２．０μｍ以下である。
【００４７】
η相の有無は、表面からのＸ繰回折法により確認される。この皮膜を備える熱処理材の外観は、緑がかった金属光沢を有する。この外観は、鋼のスケールが形成された熱処理材の色（濃茶〜黒）とは全く相違する。
【００４８】
このようにして、亜鉛系めっき金属材に熱処理を伴う曲げ加工を施すことによって、曲げ加工金属材が製造される。この曲げ加工金属材は、高強度および優れた塗装後耐食性を有するので、自動車用部材等に用いるのに好適である。
【００４９】
このため、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０３２２０号により開示した方法を大気中で実施する場合においても、被加工材として亜鉛系めっき鋼材を用いることができるようになる。
【実施例１】
【００５０】
表１に示す鋼成分の合金化溶融亜鉛めっき鋼板（板厚２．３ｍｍ、めっき付着量６０ｇ／ｍ２、めっき皮膜中Ｆｅ含有量１３％）をＵＯ成形した後にレーザ溶接することによって、外径３１．８ｍｍ、肉厚２．３ｍｍおよび管長さ２０００ｍｍの管を準備した。【００５１】
この管の表面粗度Ｒａは、外面０．５６μｍ、内面１．４４μｍであった。【００５２】
【表１】
2010084883.tif 000003
【００５３】
準備した管を被加工材として、図１に示す製造装置０を用いて、所定の加熱、保持および冷却を行うことによって試験材とした。管の加熱は、高周波加熱装置を用いて行った。冷却は、高周波加熱装置の直後に設けた水冷装置によって管外面から水冷することにより、行った。【００５４】
表２は、熱処理条件（昇温速度、保持時間、最高到達温度）と、表面の性状を調査した結果を示すものである。
なお、各条件は、管外面に熱電対を貼付して高周波加熱装置の出力や鋼管の送り速度等の調整によって行い、温度は、管外面に貼付された熱電対により測定した。昇温速度は、２００℃から最高到達温度までの加熱所要時間から算出し、保持時間は８００℃以上での保持時間（滞在時間）である。表面の性状は下記の項目を調査した。
１）目視観察
熱処理後の鋼材の表面の目視観察により、めっき皮膜の残存状態を評価した。【００５５】
緑がかった金属光沢をしたものを良品（○）とし、めっきが黒く変色しているもののスケール発生がみられないものを良品（△）とし、色が濃茶色〜黒色でめっきが消失しスケールが発生したものを不良品（×）とした。
２）断面観察
一部の熱処理材は、表面の皮膜の状態を断面ＳＥＭで観察した。
３）めっき相構造（η相の有無）
また、熱処理された角管の表面のＸ線回折によってη−Ｚｎ相（００・２）面のピークが検出されたものを、η相が存在するものとした。
４）表面粗度Ｒａ
さらに、熱処理された角管のめっき層の表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１の規定に準拠しカットオフ値を０．８ｍｍとして、東京精密製サーフコムを用いて測定した。測定装置の型式はＳＵＲＦＣＯＭ１９００ＤＸであり、触針には型式Ｅ−ＤＴ−ＳＳ０１Ａを用いた。測定の際には粗度標準片（東京精密製Ｅ−ＭＣ−Ｓ２４Ｂ）を用い、Ｒａ３．１８μｍ標準片の粗度Ｒａ測定値が±２％の範囲内（３．１２〜３．２４μｍ）、Ｒａ０．４１μｍ標準片の粗度Ｒａ測定値が０．３８〜０．４４μｍの範囲内であることを確認した。【００５６】
【表２】
2010084883.tif 000004
【００５７】
図３は、Ｘ線回折強度を示すグラフであり、図４は、表面とその断面のＳＥＭ画像である。
図３のグラフから、ηＺｎのピークが本発明例から検出されるが、ηＺｎのピークが比較例からは検出されず、ＺｎＯおよびαＦｅのみ検出されることがわかる。【００５８】
表２及び図４に示すように、本発明で規定する条件を満足することにより、良好な外観を有するＺｎ系の皮膜を備える曲げ加工金属材を製造することができる。
【実施例２】
【００５９】
実施例１と同様の熱処理試験を行った。用いた素板、加工熱処理装置は実施例１と同様である。なお、実施例２では、同一の鋼管の周方向４箇所に熱電対を貼付し、各部位での表面状態を調査した。【００６０】
表面状態の調査項目は実施例１の項目に加え、次の項目を次の方法で調査した。
（めっき組成）
熱処理された丸管のめっき層の性状として、インヒビター（朝日化学社製７００ＢＫ、１ｇ／Ｌ）を添加した１０％塩酸水溶液中に浸漬してめっき皮膜を溶解し、得られた溶液をＩＣＰ分光分析法および原子吸光法でめっき付着量および含有量濃度の測定を行った。結果を表３に示す。【００６１】
なお、この測定方法では、めっき皮膜上に存在するＺｎ酸化物およびめっき皮膜と混在するスケール、Ｆｅ−Ｚｎ固溶相も共に溶解していることから、測定値中にはこれらに起因するものも含まれるが、これらを区別していない。【００６２】
【表３】
2010084883.tif 000005
【００６３】
表３に示す結果から、本発明は所定のめっき付着量を有していることがわかる。
【図１】
2010084883.tif 000006
【図２】
2010084883.tif 000007
【図３】
2010084883.tif 000008
【図４】
2010084883.tif 000009
【国際調査報告】
2010084883.tif 000010
2010084883.tif 000011
2010084883.tif 000012
2010084883.tif 000013