(57)【要約】  鋼板と、前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、を有するめっき鋼板である。また、このめっき鋼板を使用しためっき鋼板コイル、熱間プレス成形品の製造方法である。また、熱間プレス成形品の製造方法により製造したプレス成形品を用いた自動車部品である。
2019066063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、
前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、
前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、
を有するめっき鋼板。
【請求項２】
前記第一アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２である請求項１に記載のめっき鋼板。
【請求項３】
前記第二アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２である請求項１又は請求項２に記載のめっき鋼板。
【請求項４】
前記第一アルミめっき層の付着量が、前記第二アルミめっき層の付着量よりも多い請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項のめっき鋼板が巻かれためっき鋼板コイルであって、
前記めっき鋼板の前記第一面が外側を向き、前記第二面が内側を向いているめっき鋼板コイル。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項のめっき鋼板を加熱した後、上金型及び下金型を有する金型によりプレスして、熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法であって、
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板のプレスを行う熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項７】
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板の加熱を行う請求項６に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項８】
前記上金型がダイであり、下金型がパンチである請求項６又は請求項７に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項９】
前記金型が、前記めっき鋼板を押えるホルダーを有する請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項１０】
焼入れ組織を有し、第一面側に凸に曲がった鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミ−鉄合金層と、
前記第一アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化亜鉛皮膜と、
前記酸化亜鉛皮膜の面上に設けられた塗装層と、
前記鋼板の第二面上に設けられた第二アルミ−鉄合金層と、
前記第二アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化アルミ皮膜と、
を有する自動車部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、めっき鋼板、めっき鋼板コイル、熱間プレス成形品の製造方法、及び自動車部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護と地球温暖化の防止のために、化学燃料の消費を抑制する要請が高まっており、この要請は、様々な製造業に対して影響を与えている。例えば、移動手段として日々の生活や活動に欠かせない自動車についても例外ではなく、車体の軽量化などによる燃費の向上等が求められている。しかし、自動車では単に車体の軽量化を実現することは製品品質上許されず、適切な安全性を確保する必要がある。【０００３】
自動車の構造の多くは、鉄、特に鋼板により形成されており、この鋼板の重量を低減することが、車体の軽量化にとって重要である。しかしながら、上述の通り単に鋼板の重量を低減することは許されず、鋼板の機械的強度を確保することが求められる。このような鋼板に対する要請は、自動車製造業のみならず、様々な製造業でも同様になされている。よって、鋼板の機械的強度を高めることにより、以前使用されていた鋼板より薄くしても機械的強度を維持又は高めることが可能な鋼板について、研究開発が行われている。【０００４】
一般的に高い機械的強度を有する材料は、曲げ加工等の成形加工において、形状凍結性が低下する傾向にあり、複雑な形状に加工する場合、加工そのものが困難となる。この成形性についての問題を解決する手段の一つとして、いわゆる「熱間プレス成形（ホットプレス法、高温プレス法、ダイクエンチ法）」が挙げられる。この熱間プレス成形では、成形対象である材料を一旦高温に加熱して、加熱により軟化した鋼板に対してプレス加工を行って成形した後に、冷却する。【０００５】
この熱間プレス成形によれば、材料を一旦高温に加熱して軟化させるので、その材料を容易にプレス加工することができ、更に、成形後の冷却による焼入れ効果により、材料の機械的強度を高めることができる。従って、この熱間プレス成形により、良好な形状凍結性と高い機械的強度とを両立した成形品が得られる。【０００６】
しかし、この熱間プレス成形を鋼板に適用した場合、例えば８００℃以上の高温に加熱することにより、表面の鉄などが酸化してスケール（酸化物）が発生する。従って、熱間プレス成形を行った後に、このスケールを除去する工程（デスケーリング工程）が必要となり、生産性が低下する。また、耐食性を必要とする部材等では、加工後に部材表面へ防錆処理や金属被覆をする必要があり、表面清浄化工程、表面処理工程が必要となり、やはり生産性が低下する。【０００７】
このような生産性の低下を抑制する方法の例として、鋼板に被覆を施す方法が挙げられる。一般に鋼板上の被覆としては、有機系材料や無機系材料など様々な材料が使用される。なかでも鋼板に対して犠牲防食作用のある亜鉛系めっき鋼板が、その防食性能と鋼板生産技術の観点から、自動車鋼板等に広く使われている。しかし、熱間プレス成形における加熱温度（７００〜１０００℃）は、有機系材料の分解温度やＺｎ系などの金属材料の沸点などよりも高く、熱間プレス成形のために加熱したとき、表面のめっき層が蒸発し、表面性状の著しい劣化の原因となる場合がある。【０００８】
よって、高温に加熱する熱間プレス成形を行う鋼板に対しては、例えば、有機系材料被覆やＺｎ系の金属被覆に比べて沸点が高いＡｌ系の金属被覆した鋼板、いわゆるアルミめっき鋼板を使用することが好ましい。【０００９】
Ａｌ系の金属被覆を施すことにより、鋼板表面にスケールが付着することを防止でき、デスケーリング工程などの工程が不要となるため生産性が向上する。また、Ａｌ系の金属被覆には防錆効果もあるので塗装後の耐食性も向上する。Ａｌ系の金属被覆を所定の鋼成分を有する鋼に施したアルミめっき鋼板を熱間プレス成形に用いる方法が、特許文献１に記載されている。【００１０】
しかし、Ａｌ系の金属被覆を施した場合、プレス成形の前の予備加熱の条件によっては、Ａｌ被覆はまず溶融し、その後鋼板からのＦｅ拡散によりアルミ−鉄合金層へと変化することにより、アルミ−鉄合金層が成長して鋼板の表面までアルミ−鉄合金層となる場合がある。以後、アルミ−鉄合金を「Ａｌ−Ｆｅ合金」又は「合金」とも称する。この合金層は、極めて硬質であるため、プレス加工時の金型との接触により加工傷が形成される。【００１１】
それに対して、特許文献２には、加工傷の発生防止するために熱間潤滑性と共に、化成処理性及び耐食性を改善する目的で、酸化亜鉛皮膜（以下「ＺｎＯ皮膜」とも称する）等のウルツ鉱型化合物の皮膜をＡｌめっき鋼板の表面に形成する方法が開示されている。【００１２】
一方で、特許文献３には、プレス成形時のＺｎＯ皮膜の密着性を高める目的で、水酸化Ｚｎ、リン酸Ｚｎ、及び有機酸Ｚｎからなる群より選択された１つ以上のＺｎ化合物の皮膜をＡｌめっき鋼板の表面に形成する方法が開示されている。特許文献３の方法では、Ｚｎ化合物の皮膜が形成されたＡｌめっき鋼板を熱間プレス成形するときの熱で、ＺｎＯの皮膜を生成し、密着性に優れたＺｎＯ皮膜を形成し、熱間潤滑性、皮膜密着性、スポット溶接性、及び塗装後耐食性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−３８６４０号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１３１２３３号
【特許文献３】特開２０１４−１３９３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、特許文献２〜３のめっき鋼板は、何れも熱間潤滑性に優れ、加工疵の発生を抑制することができる。
ところで、一般に非めっき材やめっき鋼板を使用して熱間プレス成形したとき、プレス成形品の縦壁部及びフランジ部となる部分等、めっき鋼板が摺動する熱間プレス成形用金型の摺動面に摩耗が発生する。このため、熱間プレス成形の高面圧部においては金型の摺動面に生じる摩耗対応として、金型手入れが必要である。特許文献２〜３のめっき鋼板により金型摩耗が軽減されることが期待されたが、特許文献２〜３をもってしても他の非めっき材やめっき鋼板と同様に金型摩耗を解決できなかった。
また、従来、熱間プレス成形用金型の課題として、上金型及び下金型の各々磨耗対策について検討されてはいないのが現状である。【００１５】
そこで、本開示の課題は、熱間プレス成形用途に使用したとき、熱間プレス成形用金型の上金型および下金型の両方の摺動面の摩耗の発生を抑制するめっき鋼板を提供することである。
また、他の本開示の課題は、このめっき鋼板を使用し、熱間プレス成形用金型の上金型および下金型の両方の摺動面の摩耗の発生を抑制するめっき鋼板コイル、熱間プレス成形品の製造方法、および、熱間プレス成形品の製造方法により製造したプレス成形品を用いた自動車部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本開示の要旨は、以下の通りである。【００１７】
＜１＞
鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、
前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、
前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、
を有するめっき鋼板。
＜２＞
前記第一アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２である＜１＞に記載のめっき鋼板。
＜３＞
前記第二アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２である＜１＞又は＜２＞に記載のめっき鋼板。
＜４＞
前記第一アルミめっき層の付着量が、前記第二アルミめっき層の付着量よりも多い＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
＜５＞
＜１＞〜＜４＞のいずれか１項のめっき鋼板が巻かれためっき鋼板コイルであって、
前記めっき鋼板の前記第一面が外側を向き、前記第二面が内側を向いているめっき鋼板コイル。
＜６＞
＜１＞〜＜４＞のいずれか１項のめっき鋼板を加熱した後、上金型及び下金型を有する金型によりプレスして、熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法であって、
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板のプレスを行う熱間プレス成形品の製造方法。
＜７＞
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板の加熱を行う＜６＞に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
＜８＞
前記上金型がダイであり、下金型がパンチである＜６＞又は＜７＞に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
＜９＞
前記金型が、前記めっき鋼板を押えるホルダーを有する＜６＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
＜１０＞
焼入れ組織を有し、第一面側に凸に曲がった鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミ−鉄合金層と、
前記第一アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化亜鉛皮膜と、
前記酸化亜鉛皮膜の面上に設けられた塗装層と、
前記鋼板の第二面上に設けられた第二アルミ−鉄合金層と、
前記第二アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化アルミ皮膜と、
を有する自動車部品。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、熱間プレス成形用途に使用したとき、熱間プレス成形用金型の上金型および下金型の両方の摺動面の摩耗の発生を抑制するめっき鋼板を提供することができる。
また、本開示によれば、このめっき鋼板を使用し、熱間プレス成形用金型の上金型および下金型の両方の摺動面の傷の発生を抑制するめっき鋼板コイル、熱間プレス成形品の製造方法、および、熱間プレス成形品の製造方法により製造したプレス成形品を用いた自動車部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係るめっき鋼板の一例を示す概略断面図である。
【図２】下金型の摺動面の摩耗の発生を抑制する推定作用を説明するための模式図である。
【図３】めっき鋼板の製造から熱間プレス成形までの通常の工程の一例を示す工程図である。
【図４】本実施形態に係る自動車部品の一例を示す概略構成図である。
【図５】熱間潤滑性の評価装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本開示について詳細に説明する。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００２１】
＜めっき鋼板＞
本開示の一実施形態に係るめっき鋼板について説明する。
本実施形態に係るめっき鋼板は、鋼板と、鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、を有する。本実施形態に係るめっき鋼板は、亜鉛化合物層または金属亜鉛層を鋼板の第一面側の最表面層として、第二アルミめっき層を鋼板の第二面側の最表面層として有している（図１参照）。つまり、めっき鋼板の第一面は亜鉛化合物層または金属亜鉛層で構成され、めっき鋼板の第二面は第二アルミめっき層で構成されている。
なお、図１中、１０はめっき鋼板、１２は鋼板、１４Ａは第一アルミめっき層、１４Ｂは第二アルミめっき層、１６は亜鉛化合物層または金属亜鉛層を示す。
めっき鋼板の表面に汚れ防止又は洗浄のために油脂が塗布されている場合、油脂は無いものとみなす。そういった油脂は熱間プレス成形の前に実施する加熱で無くなり、製品への影響も無いからである。
【００２２】
ここで、本実施形態に係るめっき鋼板の第一面及び第二面、並びに鋼板の第一面及び第二面は、各々、鋼板の厚み方向に対向する面である。換言すると、第一面と第二面とは表裏関係にある。そして、熱間プレス成形するとき、めっき鋼板の第一面は、重力方向上側に向けられ、熱間プレス成形用金型の上金型（重力方向の上側に配置される金型）と接触する面である。めっき鋼板の第二面は、重力方向下側に向けられ、熱間プレス成形用金型の下金型（重力方向の下側に配置される金型）と接触する面である。
つまり、本実施形態に係るめっき鋼板は、上金型と接触する第一面を亜鉛化合物層または金属亜鉛層で構成し、下金型と接触する第二面をアルミめっき層で構成する。
【００２３】
なお、本明細書において、上金型と接触する側のめっき鋼板の第一面を「上面」、下金型と接触する側のめっき鋼板の第二面を「下面」とも称する。
また、亜鉛を「Ｚｎ」、アルミめっき層を「Ａｌめっき層」、酸化亜鉛被膜を「ＺｎＯ皮膜」、亜鉛化合物層または金属亜鉛層を「Ｚｎ化合物または金属Ｚｎ層」とも称する。第一アルミめっき層を「上側Ａｌめっき層」、第二アルミめっき層を「下側Ａｌめっき層」、第一アルミめっき層の表面上に設けられる酸化亜鉛皮膜を「上側ＺｎＯ皮膜」、第一アルミめっき層の表面上に設けられる亜鉛化合物層または金属亜鉛層を「上側Ｚｎ化合物層層または上側金属Ｚｎ層」とも称する。
【００２４】
本実施形態に係るめっき鋼板は、上記構成により、熱間プレス成形したとき熱間プレス成形用金型（以下「金型」とも称する）の上金型および下金型の両方の摺動面の摩耗の発生を抑制する。そして、本実施形態に係るめっき鋼板は、以下に示す知見により見出された。
【００２５】
従来の熱間プレス成形用のＡｌめっき鋼板（鋼板の両面にＡｌめっき層が設けられためっき鋼板）を熱間プレス成形すると、Ａｌめっき層のアルミと金型の素材（鉄）とが反応する焼き付きが生じ、焼き付きにより生成する金属間化合物（アルミ凝着物）が金型の表面に多量に凝着し剥離することで、金型が磨耗する。
また、Ａｌめっき鋼板は、Ａｌめっき層の表面にアルミの酸化物が形成され易く、熱間プレス成形後の化成処理の化成液と反応しにくいため、塗装性が悪く、プレス成形品の耐食性が低い。
なお、化成処理にはリン酸亜鉛処理が例示できる。リン酸亜鉛処理の化成液は、第一リン酸亜鉛及びリン酸が主成分であり、カチオン（ニッケル及びマンガン等）を含む。また、リン酸亜鉛処理の化成液には、アニオン（硝酸イオン、α硝酸イオン、フッ化物イオン等）、有機酸（クエン酸等）などが添加されていてもよい。
【００２６】
金型の磨耗を抑制すると共に、プレス成形品の耐食性を向上する目的で、特許文献１及び２では、鋼板の両面に設けたＡｌめっき層の表面に各々ＺｎＯ皮膜を形成しためっき鋼板（以下「ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板」）が提案されている。
ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板は、Ａｌめっき層の表面がＺｎＯ皮膜で覆われているため、熱間プレス成形したときでも、焼き付きによるアルミ凝着物の金型の表面への凝着が抑えられ、金型の表面との摩擦係数が低減される。その結果、金型の磨耗が抑制される。
また、ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板は、ＺｎＯ皮膜のＺｎＯと化成処理の化成液との反応性が高い。これに加え、Ａｌめっき層の表面でのアルミ酸化物の生成が抑えられ、Ａｌめっき層中の鉄及びアルミの合金相（アルミ酸化物以外の合金相）も一部化成液と反応する。そのため、塗装性が高く、プレス成形品の耐食性も向上する。
【００２７】
しかし、熱間プレス成形のうち、特にプレス面圧の高い場合では、プレス成形品の縦壁部及びフランジ部となる部分等、めっき鋼板と摺動する金型の摺動面には更に高面圧がかかる。そのため、ＺｎＯ皮膜の有無にかかわらずＡｌめっき鋼板を使用した時、金型の摺動面に摩耗が発生する場合があることが分かった。
発明者らが推測するに、ＺｎＯ皮膜をはさんでも金型とアルミめっき層が物理的に直接接触すると，金型の摩耗は避けられない。そこで、金型とアルミめっき材の間に緩衝材となるものが必要だと考えた。
【００２８】
発明者らは、多量のアルミ凝着物の金型の表面への凝着は金型の磨耗の原因となる。その反面、適度なアルミ凝着物の金型の表面への凝着はアルミ凝着物が金型の表面の緩衝材として機能し、金型の磨耗低減に有効であると考えた。そこで、発明者らは、上金型及び下金型へのめっき凝着の試験を行った結果、次のことを知見した。金型へのアルミ凝着量は上金型と下金型で異なっており、熱間プレス成形用金型の上金型、下金型の両方の摺動面の摩耗の発生を抑制するためには、それぞれの面に適した目付け量と表面状態が存在する。ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板において、Ａｌめっき層の付着量（目付け量）を増やすと、ＺｎＯ皮膜を有したままでも、金型の表面へ凝着するアルミ凝着物の凝着量が増える。
【００２９】
そこで、発明者らは、プレス成形品の内側の面（例えば、自動車用のプレス成形品の場合、プレス成形品を自動車に取り付けたとき、自動車の内側を向く面）には塗装の必要がないことに着目した。すなわち、ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板において、下金型と接触するめっき鋼板の下面をプレス成形品の内側の面とし、めっき鋼板の下面側に、塗装性を高め耐食性を付与するＺｎＯ皮膜を形成せず、めっき鋼の下面をＡｌめっき層で構成することに着目した。
【００３０】
そして、発明者らは、ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板において、下金型と接触するめっき鋼板の下面を露出したＡｌめっき層で構成することにより、下金型の摺動面にアルミ凝着物の凝着量が適度に増加し、アルミ凝着物が下金型の摺動面の保護膜として機能することを知見した。つまり、発明者らは次の知見を得た。下金型と接触するめっき鋼板の下面のみを露出したＡｌめっき層で構成すると、下金型の摺動面とＡｌめっき層との接触によりアルミ凝着物が凝着し、下金型の摺動面に適度な厚みのアルミ凝着物層が形成される（図２の（１）参照）。そして、下金型の摺動面とＡｌめっき層とが繰り返し摺動することにより、下金型の摺動面上では、アルミ凝着物の凝着及び剥離が繰り返され、適度な厚みのアルミ凝着物層が維持され、下金型の摺動面の保護膜としての機能を維持する（図２の（２）参照）。
なお、図２中、１４はＡｌめっき層を示し、１８は金型を示し、１４Ｃはアルミ凝着物層を示し、１４Ｃ−１は剥離したアルミ凝着物を示す。
【００３１】
以上の知見によって、発明者らは、本実施形態に係るめっき鋼板が、上記構成により、熱間プレス成形したとき、熱間プレス成形用金型の下金型の摺動面の摩耗の発生を抑制することを見出した。
そして、発明者らは、本実施形態に係るめっき鋼板は、下面にＺｎＯ皮膜が形成されていないことから、溶接性も高まることも見出した。
【００３２】
一方、発明者らは、熱間プレス成形用金型のうち、上金型（重力方向上側に配置される金型）が高面圧となった場合の摺動面の摩耗抑制についても検討した。その結果、次の知見を得た。ＺｎＯ皮膜付きＡｌめっき鋼板において、上金型と接触するめっき鋼板の上面側のＡｌめっき層は、熱間プレス成形の加熱を受けても、めっき鋼板の下面側のＡｌめっき層とは異なり、重力の影響でめっき寄りが生じ難く、厚さムラの発生は生じ難い。そのため、高面圧となる上金型の摺動面において更に局所的に面圧が大きくなる箇所が生じ難く、Ａｌめっき層の付着量（目付け量）を増やし、上金型の表面へのアルミ凝着物の凝着量を増加させれば、アルミ凝着物が保護膜として機能する。また、Ａｌめっき層の付着量を増やすと、Ａｌめっき層の表面の凸部が密になるため、ＺｎＯ皮膜の表面もＡｌめっき層の表面性状に合わせて凸部が密になる。そのため、Ａｌめっき層の付着量を増やすと、上金型の摺動面にかかる面圧も低下する。
【００３３】
また、発明者らは、次のことを知見した。熱間プレス成形時に、Ａｌめっき鋼板において、上面側のＺｎＯ皮膜は、熱間プレス成形時に存在すればよい。そのため、熱間プレス成形前は、Ａｌめっき鋼板の上面側には、ＺｎＯ皮膜以外に、加熱によりＺｎＯ皮膜となる「上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層」が存在していればよい。
【００３４】
以上の知見によって、発明者らは、本実施形態に係るめっき鋼板において、上側Ａｌめっき層の付着量を増加することにより、プレス成形品の外側の面となり、塗装性を高め耐食性を付与する上側ＺｎＯ皮膜を有したままでも、上金型の摺動面の磨耗が抑制できることを見出した。
【００３５】
以下、本実施形態に係るめっき鋼板の詳細について説明する。
【００３６】
（鋼板）
めっきをのせる鋼板（めっき前の鋼板）は、例えば、高い機械的強度（例えば、引張強さ、伏点、伸び、絞り、硬さ、衝撃値、疲れ強さ、クリープ強さなどの機械的な変形及び破壊に関する諸性質を意味する。）を有する鋼板が好ましい。本実施形態に係るめっき鋼板に使用される高い機械的強度を実現する鋼板（めっき前の鋼板）の一例は、以下の通りである。なお、％の表記は、特に断りがない場合は質量％を意味する。
【００３７】
鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．６％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｍｎ：０．３〜３％、Ｐ：０．００１〜０．０３％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、Ｃｒ：０．００１〜２．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｍｏ：０．００１〜１．５％，及び、Ｂ：０．０００１〜０．１％のうちの少なくとも１以上を含有し、かつ、残部Ｆｅ及び不純物からなることが好ましい。
具体的には、例えば、鋼板は、質量％で、必須元素として、Ｃ：０．０１〜０．６％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｍｎ：０．３〜３％、Ｐ：０．００１〜０．０３％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％を含有し、かつ、残部がＦｅ及び不純物からなる。そして、必要に応じて、選択元素として、Ｃｒ：０．００１〜２．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｍｏ：０．００１〜１．５％，及び、Ｂ：０．０００１〜０．１％のうちの少なくとも１以上を含有してよい。
【００３８】
Ｃは、目的とする機械的強度を確保するために含有させる。Ｃが０．０１％未満の場合には、十分な機械的強度の向上が得られず、Ｃを含有する効果が乏しくなる。一方、Ｃが０．６％を超える場合には、鋼板を更に硬化させることができるものの、溶融割れが生じやすくなる。従って、Ｃ含有量は、０．０１％以上０．６％以下とすることが好ましい。
【００３９】
Ｓｉは、機械的強度を向上させる強度向上元素の一つであり、Ｃと同様に目的とする機械的強度を確保するために含有させる。Ｓｉが０．０１％未満の場合には、強度向上効果を発揮しにくく、十分な機械的強度の向上が得られない。一方、Ｓｉは、易酸化性元素でもある。よって、Ｓｉが０．６％を超える場合には、溶融アルミめっきを行う際に、濡れ性が低下し、不めっきが生じる恐れがある。従って、Ｓｉ含有量は、０．０１％以上０．６％以下とすることが好ましい。
【００４０】
Ｍｎは、鋼を強化させる強化元素の１つであり、焼入れ性を高める元素の１つでもある。更にＭｎは、不純物の１つであるＳによる熱間脆性を防止するのにも有効である。Ｍｎが０．３％未満の場合には、これらの効果が得られず、０．３％以上で上記効果が発揮される。一方、Ｍｎが３％を超える場合には、残留γ相が多くなり過ぎて強度が低下する恐れがある。従って、Ｍｎ含有量は、０．３％以上３％以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ｐは不純物であり、熱間加工性に悪影響を及ぼすため０．０３％以下に制限されることが好ましい。より好ましくは０．０２％以下に制限する。一方、Ｐを必要以上に低減することは製鋼工程に多大な負荷を掛けるので０．００１％を下限とすることがよい。
【００４２】
Ｓは不純物であり、熱間加工性、延性、靭性などの機械的性質に悪影響を及ぼすため０．０２％以下に制限されることが好ましい。より好ましくは０．０１％以下に制限する。一方、必要以上に低減することは製鋼工程に多大な負荷を掛けるので０．０００１％を下限とすることがよい。
【００４３】
Ｃｒは、Ａｌめっき層をＡｌ−Ｆｅ合金化する際の競合反応であるＡｌの窒化反応（ＡｌＮの形成）を抑制し、母材とめっき層の密着性を高める効果がある。母材とめっき層の密着性を担保するため、必要に応じて含有させる。Ｃｒを２．５％を超えて添加してもその効果は飽和し、製造コストを高めるため、２．５％を上限とすることが好ましい。より好ましくは２．０％以下とする。またＣｒは、Ｆｅの拡散挙動にも影響を与えて合金層を構成する相構成や形態にも影響する原子である。一方、Ｃｒを必要以上に低減することは製鋼工程に多大な負荷を掛けるので０．００１％を下限とすることがよい。
【００４４】
Ｔｉは、強度強化元素の１つであり、Ａｌめっき層の耐熱性を向上させる元素でもある。Ｔｉが０．０１％未満の場合には、強度向上効果や耐酸化性向上効果が得られず、０．０１％以上でこれらの効果が発揮される。一方、Ｔｉは、あまり含有し過ぎると、例えば、炭化物や窒化物を形成して、鋼を軟質化させる恐れがある。特に、Ｔｉが０．１％を超える場合には、目的とする機械的強度を得られない可能性が高い。従って、Ｔｉ含有量は、０．０１％以上０．１％以下とすることが好ましい。
【００４５】
Ａｌは、脱酸元素として用いるが、酸化被膜を形成するのでめっき性に悪影響を与える。ただし、Ａｌ量が０．１％以下であればその悪影響は許容される。Ａｌの含有量は、好ましくは０．０７％以下である。一方、Ａｌ量を０．０１％未満とすることは製鋼工程に多大な負荷を掛けるので０．０１％を下限とすることがよい。
【００４６】
Ｍｏは、焼入性を向上させて、材料強度を向上させる観点から添加することができる。しかしながら、Ｍｏは極めて高価な元素であり添加量が多いと著しいコストアップにつながる。したがって、低コスト化の観点からＭｏの含有量は、１．５％以下が好ましい。一方、Ｍｏ量を０．００１％未満とすることは製鋼工程に多大な負荷を掛けるので０．００１％を下限とすることがよい。
【００４７】
Ｂは、焼入れ時に作用して強度を向上させる効果を有する。Ｂが０．０００１％未満の場合には、このような強度向上効果が低い。一方、Ｂが０．１％を超える場合には、介在物を形成して脆化し、疲労強度を低下させる恐れがある。従って、Ｂ含有量は、０．０００１％以上０．１％以下とすることが好ましい。
【００４８】
なお、この鋼板は、その他製造工程などで混入してしまう不純物（例えば、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖなどの化学成分、及び、酸化物，窒化物など）を含んでもよい。
【００４９】
このような化学成分で形成される鋼板は、熱間プレス成形などによる加熱により焼入れされて、例えば、約１５００ＭＰａ以上の機械的強度を有することができる。このように高い機械的強度を有する鋼板ではあるが、熱間プレス成形により加工すれば、加熱により軟化した状態で熱間プレス成形を行うことができるので、容易に成形することができる。また、鋼板は、高い機械的強度を実現でき、ひいては軽量化のために薄くしたとしても機械的強度を維持又は向上することができる。
【００５０】
（Ａｌめっき層）
上側Ａｌめっき層及び下側Ａｌめっき層について説明する。以下、共通する事項については「Ａｌめっき層」と称して説明する。
【００５１】
Ａｌめっき層の成分組成は、Ａｌを５０％以上含有していればよい。Ａｌ以外の元素は、特に限定しないが、以下の理由からＳｉを積極的に含有させてもよい。
【００５２】
Ａｌめっき層にＳｉを含有させると、めっきと地鉄の界面にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層が生成し、溶融めっき時に生成される脆いＡｌ−Ｆｅ合金層の生成を抑制することができる。Ｓｉが３％未満の場合には、アルミめっきを施す段階でＡｌ−Ｆｅ合金層が厚く成長し、加工時にめっき層割れを助長して、耐食性に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、Ｓｉが１５％を超える場合には、逆にＳｉを含む層の体積率が増加しめっき層の加工性及び耐食性が低下するおそれがある。従って、Ａｌめっき層中のＳｉ含有量は、３〜１５％とすることが好ましい。
【００５３】
Ａｌめっき層は、鋼板の腐食を防止する。また、Ａｌめっき層は、めっき鋼板を熱間プレス成形により加工する場合には、高温に加熱されても、表面が酸化してスケール（鉄の酸化物）が発生することもない。Ａｌめっき層でスケール発生を防止することにより、スケールを除去する工程、表面清浄化工程、表面処理工程などを省略することができ、成形品の生産性が向上する。また、Ａｌめっき層は、有機系材料によるめっき層や他の金属系材料（例えば、Ｚｎ系材料）によるめっき層よりも沸点及び融点が高い。したがって、熱間プレス成形により成形する際に、Ａｌめっき層が蒸発しにくいため、高い温度での熱間プレス成形が可能となる。そのため、熱間プレス成形における成形性を更に高め、容易に成形できるようになる。
Ａｌめっき層の表面にごく薄い（たとえば厚さ０．１μｍ以下）酸化Ａｌ皮膜が存在する場合がある。この場合、酸化Ａｌ皮膜は無いものとみなす。なぜなら、熱間プレス成形前のこの酸化Ａｌ皮膜は、熱間プレス成形と熱間プレス成形品に特に影響しないからである。
【００５４】
溶融めっき時及び熱間プレス成形に伴う加熱により、Ａｌめっき層は鋼板中のＦｅと合金化し得る。よって、Ａｌめっき層は、必ずしも成分組成が一定な単一の層で形成されるとは限らず、部分的に合金化した層（合金層）を含むものとなる。
【００５５】
上側Ａｌめっき層の付着量は、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２であることが好ましい。上側Ａｌめっき層の付着量を４０ｇ／ｍ２以上にすることで、上金型の摺動面へ適度な量のアルミ凝着物を凝着させ、上金型の摺動面の磨耗抑制効果が高まる。そのため、上側Ａｌめっき層の付着量の下限は、４０ｇ／ｍ２以上が好ましく、６０ｇ／ｍ２以上がより好ましい。
一方で、上側Ａｌめっき層の付着量を１６０ｇ／ｍ２超えにすると、上側Ａｌめっき層の厚さムラが大きくなって上金型の摺動面への局所的な面圧が大きくなる箇所が生じ、上金型の摺動面の磨耗が発生する傾向が高まる。そのため、上側Ａｌめっき層の付着量の上限は、１６０ｇ／ｍ２以下が好ましく、１２０ｇ／ｍ２以下がより好ましい。
【００５６】
下側Ａｌめっき層の付着量は、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましい。下側Ａｌめっき層の付着量を２０ｇ／ｍ２以上にすることで、下金型の摺動面へ適度な量のアルミ凝着物を凝着させ、下金型の摺動面の磨耗抑制効果が高まる。また、プレス成形品の耐食性も高まる。そのため、下側Ａｌめっき層の付着量は、２０ｇ／ｍ２以上が好ましい。また、下側Ａｌめっき層の付着量を４０ｇ／ｍ２以上にすることで、金型面への適度なめっき凝着が発生し、下金型の摺動面の磨耗抑制効果が一層高まる。そのため、下側Ａｌめっき層の付着量は、４０ｇ／ｍ２以上であることがより好ましい。
一方で、下側Ａｌめっき層の付着量を１００ｇ／ｍ２超えにすると、下金型の摺動面へ多量のアルミ凝着物が凝着し、下金型の摺動面の磨耗が発生する傾向が高まる。そのため。下側Ａｌめっき層の付着量を１００ｇ／ｍ２以下が好ましい、また、下側Ａｌめっき層の付着量を８０ｇ／ｍ２以下にすることで、金型面への適度なめっき凝着となり、下金型の摺動面の磨耗抑制効果が得られるため、８０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００５７】
ここで、上側アルミめっき層は、その表面上に上側ＺｎＯ皮膜が形成された状態で、上金型の摺動面の磨耗を抑制する点から上金型の摺動面に適度なアルミ凝着物を凝着させることがよい。そのため、上側アルミめっき層の付着量は多めがよい（厚目付けがよい）。一方、下側アルミめっき層は、下金型の摺動面の磨耗を抑制する点から下金型の摺動面に適度なアルミ凝着物を凝着させることがよいものの、熱間プレス成形の加熱によるＡｌめっき層の寄りを抑え、厚さムラの発生を抑制することがよい。そのため、下側アルミめっき層の付着量は少なめがよい（つまり薄目付けがよい）。
よって、上側アルミめっき層の付着量は、下側アルミめっき層の付着量よりも多いことが好ましい。
【００５８】
熱間プレス成形前の鋼板のＡｌめっき層の付着量は、例えばＪＩＳ  Ｈ  ８６７２：１９９５（溶融アルミニウムめっき試験方法）に記載のめっき厚さを測定し、（めっき厚さ×２．７）から求める。具体的なめっき厚さの測定方法としては、対象材料の断面を鏡面研磨し、断面を電子顕微鏡で観察し（例えば１０００倍で観察し）、同一視野内で両端から等間隔にめっき厚さを５点測定し，その平均値をもって、その箇所のめっき厚さとする。なお、ここで言うめっき層とは、めっき層と基層との界面に形成されるＡｌ−Ｆｅ合金層の厚さを含む。
熱間プレス成形後の鋼板から、熱間プレス成形前の鋼板のＡｌめっき層の付着量を推定する方法としては，例えば、電子顕微鏡による表面付近のめっき層を含む断面観察を用いる。この時の断面の鏡面研磨では、２％ナイタールでエッチング処理を行うことで、めっき層とマルテンサイト組織となっている基層とを区別できるようになる。表面のめっき層と基層を含む断面観察：たとえば１０００倍の断面観察により，観察視野内のＡｌめっきおよびＡｌの拡散層の平均厚さ、ｔＡｌを測定し、以下の換算式（１）を用いて熱間プレス成形前の鋼板のＡｌめっき層の付着量を推定する．
式（１）Ａｌめっき層の付着量（ｇ／ｍ２）=（ｔＡｌ(μｍ)−５）×３（ｇ/μｍ・ｍ２）
【００５９】
（上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層）
上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層は、上側ＺｎＯ皮膜、又は、熱間プレス成形時に上側ＺｎＯ皮膜になる層である。熱間プレス成形の前にめっき鋼板は酸化雰囲気で加熱される。このとき上側ＺｎＯ皮膜以外の上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層は酸化されて上側ＺｎＯ皮膜になる。上側ＺｎＯ皮膜以外の上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層は酸化して上側ＺｎＯ皮膜になるのであれば特に種類は問わない。上側ＺｎＯ皮膜以外のＺｎ化合物層には、リン酸亜鉛層、Ｚｎ系金属石鹸層等が例示できる。また、Ｚｎ化合物と金属Ｚｎは加熱により燃えて無くなる樹脂と混合し、上側ＺｎＯ皮膜以外の上側Ｚｎ化合物層または金属Ｚｎ層としてもよい。上側Ｚｎ化合物層または金属Ｚｎ層に含まれるＺｎの量は、目標とする製品の上側ＺｎＯ皮膜の付着量に応じて調節する。
【００６０】
（上側ＺｎＯ皮膜）
上側ＺｎＯ皮膜は、上金型と接触する面であって、プレス成形品の外側の面となる皮膜である。
【００６１】
上側ＺｎＯ皮膜の形成方法は、特に制限はなく、例えば、特許文献１及び２に記載された方法によりＡｌめっき層上に形成可能である。
【００６２】
上側ＺｎＯ皮膜の付着量は、製品の耐食性の観点ではＺｎ量換算で０．４〜４．０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。上側ＺｎＯ皮膜の付着量がＺｎ量換算で０．４ｇ／ｍ２以上にすると、プレス成形品の耐食性が高まる。そのため、上側ＺｎＯ皮膜の付着量の下限は、Ｚｎ量換算で０．４ｇ／ｍ２以上が好ましい。
上側ＺｎＯ皮膜の付着量がＺｎ量換算で４．０ｇ／ｍ２を超える場合には、Ａｌめっき層及びＺｎＯ皮膜の厚みが厚くなり過ぎ、溶接性、塗料密着性が低下することがある。そのため、上側ＺｎＯ皮膜の付着量の上限は、Ｚｎ量換算で４．０ｇ／ｍ２が好ましい。製品の生産性を考慮すると、上側ＺｎＯ皮膜の付着量の上限は、Ｚｎ量換算で２．０ｇ／ｍ２がより好ましい。
金型摩耗の観点では上側Ａｌめっき層の付着量が低い場合、上側ＺｎＯ皮膜の付着量は上記範囲の中でも高いことが望ましい。
なお、熱間プレス成形前のＺｎＯ皮膜の付着量の測定方法としては、例えば、ＺｎＯ皮膜厚を測定し、（ＺｎＯ皮膜厚×２）で付着量に換算することで求める。具体的なＺｎＯ皮膜厚を求める方法としては、断面を鏡面研磨し、電子顕微鏡による表面付近のＺｎＯ層およびめっき層を含む断面観察（例えば１００００倍）を行い、同一視野内で両端から等間隔にＺｎＯ皮膜厚さを５点測定し，その平均値をもってその箇所のＺｎＯ皮膜厚とする。
また、熱間プレス成形後の鋼板、及び、製品においても、電子顕微鏡による表面付近のＺｎＯ層およびめっき層を含む断面観察を用い、ＺｎＯ層の存在をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（Energy Dispersive X-ray Spectrometer，ＥＤＸまたはＥＤＳ）で確認することにより、熱間プレス成形前の鋼板の上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層の有無を確認することができる。
【００６３】
＜熱間プレス成形品の製造方法／熱間プレス成形用めっき鋼板コイル＞
本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法は、本実施形態に係るめっき鋼板を熱間プレス成形して、熱間プレス成形品の製造する方法である。
【００６４】
具体的には、本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法は、めっき鋼板を加熱した後、上金型及び下金型を有する金型によりプレスして、熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法であって、めっき鋼板の第一面を重力方向上側に向け、第二面を重力方向下側に向けた状態で、めっき鋼板の熱間プレス成形を行い、熱間プレス成形品を製造する方法である。
【００６５】
つまり、本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法では、上金型がめっき鋼板の第一面（上側ＺｎＯ皮膜の表面）と接触し、下金型がめっき鋼板の第二面（下側Ａｌめっき層の表面）と接触するようにして、めっき鋼板を熱間プレス成形する。この状態で熱間プレス成形を行った場合、プレス面圧を高めても、下金型の磨耗を抑制できる。その結果、下金型の寿命延長とプレス成形品の量産を両立できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法において、めっき鋼板の第一面を重力方向上側に向け、第二面を重力方向下側に向けた状態で、めっき鋼板の加熱（熱間プレス成形のプレス前の加熱）を行うことがよい。この状態で熱間プレス成形の加熱を行った場合、めっき鋼板の第二面を構成する下側Ａｌめっき層の寄りによる厚さムラが発生しても、下金型の磨耗を抑制できる。その結果、下金型の寿命延長とプレス成形品の量産を両立できる。
【００６７】
また、本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法において、上金型がダイであり、下金型がパンチであることがよい。例えば、自動車用のプレス成形品の外側の面（自動車にプレス成形品を取り付けたとき、自動車の外側を向く面）は内側の面（自動車にプレス成形品を取り付けたとき自動車の内側を向く面）に比べ、高い耐食性が求められる。高い耐食性を得るためにプレス成形品は塗装される。プレス成形品を塗装する場合、塗装する面の表面にＺｎＯ皮膜があると塗装しやすい。プレス成形品は、プレス成形品の外側の面に向かって凸になる。プレス成形品の成形において、プレス成形品の凸側に配置される金型はダイである。そのため、製品としてプレス成形品の塗装面の最表面層を上側ＺｎＯ皮膜とするために、上金型をダイとし、下金型をパンチとすることがよい。
【００６８】
本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法において、金型にはホルダーを有することができる。ホルダーは、例えば、熱間プレス成形したときフランジ部となる部位のめっき鋼板を押さえる部材である。ホルダーを利用した熱間プレス成形は、絞り成形となる。絞り成形はホルダーを使用しない曲げ成形に比べプレス面圧が高くなる。本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法は、プレス面圧を高めても、下金型の磨耗を抑制し、プレス成形品の量産が実現できるため、絞り成形にも適用可能となる。つまり、絞り成形による成形品の量産が実現できる。
【００６９】
本実施形態に係る熱間プレス成形品の製造方法において、熱間プレス成形では、例えば、必要に応じてブランキング（打ち抜き加工）した後、高温に加熱してめっき鋼板を軟化させる。そして、金型を用いて、軟化しためっき鋼板をプレスして成形し、その後、冷却する。このように、熱間プレス成形では、めっき鋼板を一旦軟化させることにより、後続するプレスを容易に行うことができる。また、熱間プレス成形されたプレス成形品は、加熱及び冷却により焼入れされ、約１５００ＭＰａ以上の高い引張強度の成形品となる。
【００７０】
熱間プレス成形のための加熱方法としては、通常の電気炉、ラジアントチューブ炉に加え、赤外線加熱、通電加熱、誘導加熱等による加熱方法を採用することが可能である。加熱は酸化雰囲気で行われる。上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層として上側ＺｎＯ皮膜以外の上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層を設けた場合、この加熱により、めっき鋼板の表面にある上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層は上側ＺｎＯ皮膜になる。
【００７１】
めっき鋼板のＡｌめっき層は、融点以上に加熱されると溶融し、同時にＦｅとの相互拡散により、Ａｌ相が、Ａｌ−Ｆｅ合金相、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金相へと変化する。Ａｌ−Ｆｅ合金相及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金相の融点は高く、１１５０℃程度である。Ａｌ−Ｆｅ相及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ相は複数種類あり、高温加熱、又は長時間加熱すると、よりＦｅ濃度の高い合金相へと変化していく。
【００７２】
熱間プレス成形するとＡｌめっき層はアルミ−鉄合金層になる。プレス成形品として好ましいアルミ−鉄合金層の状態は、表面まで合金化された状態で、かつ、合金相中のＦｅ濃度が高くない状態である。Ａｌめっき層の表面のＦｅ濃度が１０質量％以上であると、アルミ−鉄合金層とみなす。合金化されていないＡｌが残存すると、この部位のみが急速に腐食して、塗装後耐食性が劣化し、塗膜膨れが極めて起こりやすくなるため好ましくない。確実に塗膜膨れを防ぐためには、アルミ−鉄合金層の表面のＦｅ濃度が２０質量％以上であることが望ましい。一方、合金相中のＦｅ濃度が高くなり過ぎると、合金相自体の耐食性が低下して、塗装後耐食性が劣化し、塗膜膨れが起こりやすくなる。塗装後耐食性の劣化を防ぐためには、アルミ−鉄合金層の表面のＦｅ濃度が８０質量％以下であることが望ましい。確実に塗装後耐食性の劣化を防ぐためには、アルミ−鉄合金層の表面のＦｅ濃度が６０質量％以下であることが望ましい。即ち、合金相の耐食性は、合金相中のＦｅ濃度に依存する。従って、塗装後耐食性を向上させるには、合金化の状態をＡｌ付着量と加熱条件で制御する。
【００７３】
熱間プレス成形するときの加熱方法では、５０℃から最高到達板温度より１０℃低い温度までの温度域における平均昇温速度を、１０〜３００℃／秒にすることが好ましい。平均昇温速度は、めっき鋼板の熱間プレス成形における生産性を左右する。平均昇温速度が１０℃／秒未満であると、熱間プレス成形用めっき鋼板の軟化に時間を要する。一方、３００℃を超えると、軟化が迅速であるものの、Ａｌめっき層の合金化が著しくパウダリングの原因となることがある。一般的な平均昇温速度としては、雰囲気加熱の場合には５℃／秒程度である。１００℃／秒以上の平均昇温速度は、通電加熱又は高周波誘導加熱で達成可能である。
【００７４】
熱間プレス成形で得られる高強度（高硬度）のプレス成形品の組織はマルテンサイト組織の割合が高い。高いマルテンサイト組織の割合にするためには鋼板をオーステナイト単相領域まで加熱する必要がある。このため、熱間プレス成形のための加熱の目標温度は、通常９００〜９５０℃程度の温度が採用されることが多い。熱間プレス成形において、最高到達温度は特に限定しないが、８５０℃未満では十分な焼入れ硬度が得られ難く好ましくない。また、Ａｌめっき層はＡｌ−Ｆｅ合金層とする必要もある。これら観点から、最高到達温度は８５０℃以上とすることが好ましい。一方、最高到達温度が１０００℃を超えると、合金化が進行し過ぎ、Ａｌ−Ｆｅ合金層中のＦｅ濃度が上昇して塗装後耐食性の低下を招くことがある。これらの観点から、最高到達温度の上限は、昇温速度、Ａｌの付着量にもよるため一概には言えないが、経済性を考慮しても、最高到達温度を１１００℃以下とすることが好ましい。
【００７５】
そして、熱間プレス成形では、高温に加熱しためっき鋼板を、金型によりプレス成形する。その後、冷却することで、目的とする形状のプレス成形品が得られる。
【００７６】
ここで、めっき鋼板の製造から熱間プレス成形までの通常の工程の一例は、次の通りである。
まず、めっき鋼板をコイル状に巻かれためっき鋼板コイルを準備する（図３（１）参照：図３中、１０はめっき鋼板、１２は鋼板、１４Ａは第一アルミめっき層、１４Ｂは第二アルミめっき層、１６は亜鉛化合物層または金属亜鉛層、２０はめっき鋼板コイルを示す。）。ここで、めっき鋼板コイルは、めっき鋼板の第一面（上側ＺｎＯ皮膜の表面）が外側を向き、第二面（下側Ａｌめっき層の表面）が内側を向いている。
次に、めっき鋼板コイルから、上出しで、めっき鋼板を引き出し、ブランキング（打ち抜き加工）する（図３（２）〜図３（３）：図３中２２はブランキング材を示す）。
次に、ブランキング材を反転させずに（ブランキング材の第一面及び第二面の位置を変えずに）、ブランキング材の第一面（上側ＺｎＯ皮膜の表面）が上側を向き、プレンキング材の第二面（下側Ａｌめっき層の表面）が下側を向いたままの状態で、加熱炉で、ブランキング材を加熱する（図３（４）：図３中２４は加熱炉を示す。）。
次に、同様に、ブランキング材を反転させずに、ブランキング材をホルダーで上金型としてのダイに押さえ付けた状態で、上金型としてのダイ及び下金型としてのパンチの一対の金型により、加熱されたブランキング材をブレスし、成形及び焼入れする（図３（５）：図３中、２６は金型、２６Ａは上金型（ダイ）、２６Ｂは下金型（パンチ）、２６Ｃはホルダーを示す）。
そして、金型から取り外すことで、目的とするプレス成形が得られる（図３（６）：図３中２８はプレス成形品を示す）。
【００７７】
めっき鋼板の製造から熱間プレス成形までの通常の工程の一例で示すように、めっき鋼板の第一面（上側Ｚｎ化合物層または上側金属Ｚｎ層の表面）が外側を向き、第二面（下側Ａｌめっき層の表面）が内側を向いた状態で、めっき鋼板が巻かれためっき鋼板コイルから、めっき鋼板を上出しで引き出す（つまり、めっき鋼板コイルの上側からめっき鋼板を引き出す）。そして、引き出されためっき鋼板をブランキングした後、得られたブランキング材を反転させずに、熱間プレス成形を実施することにより、プレス面圧を高めても、上金型及び下金型の両方の磨耗を抑制し、プレス成形品の量産が実現される。
【００７８】
＜自動車部品＞
本実施形態に係る自動車部品は、熱間プレス成形品で構成された自動車部品である。そして、自動車部品は、焼入れ組織を有し、第一面側に凸に曲がった鋼板と、鋼板の第一面上に設けられた第一アルミ−鉄合金層と、第一アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化亜鉛皮膜と、酸化亜鉛皮膜の面上に設けられた塗装層と、鋼板の第二面上に設けられた第二アルミ−鉄合金層と、第二アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化アルミ皮膜と、を有している（図４参照）。
なお、図４中、１００は自動車部品、１２１は鋼板、１４１Ａは第一アルミ−鉄合金層、１４１Ｂは第二アルミ−鉄合金層、１４２Ｂは酸化アルミ皮膜、１６１は酸化亜鉛皮膜、１８１は塗装層を示す。
【００７９】
つまり、本実施形態に係る自動車部品は、上記本実施形態に係るめっき鋼板を熱間プレス成形した後、塗装層を形成したプレス成形品である。具体的には、自動車部品は、熱間プレス成形されためっき鋼板の第一面（上側ＺｎＯ皮膜の表面）を自動車部品の凸側の面を向く面とし、第二面（下側Ａｌめっき層がアルミ−鉄合金層に変化し表面に酸化アルミ皮膜が形成された層の表面）を自動車部品の凹側の面を向く面とし、めっき鋼板の第一面上に塗装層を形成したプレス成形品である。
【００８０】
ここで、自動車部品の凸側の面とは、自動車部品を自動車に取り付けたとき、自動車の外側を向く面である。あるいは、凸側の面は閉断面を有する部品の外側の面である。自動車部品の凹側の面とは、自動車部品を自動車に取り付けたとき、自動車の内側を向く面である。あるいは、凹側の面は閉断面を有する部品の内側の面である。
【００８１】
なお、鋼板の焼入れ組織は、マルテンサイト組織または焼き戻しマルテンサイト組織を含む。焼入れ組織は、ベイナイト組織、ベイナイト組織、フェライト組織、セメンタイト組織等を含んでもよい。
アルミ−鉄合金層は熱間プレス成形前の加熱と熱間プレス成形の間にＡｌめっき層が合金化されたものである。アルミ−鉄合金層は鋼板側から表面側まで全て合金化されている。第二アルミ−鉄合金層の表面側には酸化アルミ皮膜がある。酸化アルミ皮膜は塗装の邪魔になるが、耐食性を備える。このため、第二面側は塗装の必要が無い。加熱と熱間プレス成形の間に生成される酸化アルミ皮膜の厚さは、製造条件にもよるが、例えば１μｍである。
【００８２】
本実施形態に係る自動車部品としては、例えば、センターピラーアウター，ドアアウター，ルーフレールアウター，サイドパネル，フェンダー等が挙げられる。そして、これら自動車部品は、「上側ＺｎＯ皮膜が形成された面」側が自動車の外側に向くように（例えば、車両から露出するように）、自動車に取り付けられる。
【実施例】
【００８３】
次に、実施例を示しながら、本開示を更に説明する。なお、本開示が、次に示す実施例に限定されることはない。【００８４】
＜比較例１〜４＞
表１に示す板厚の冷延鋼板（質量％で、Ｃ：０．２１％、Ｓｉ：０．１２％、Ｍｎ：１．２１％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１２％、Ｔｉ：０．０２％、Ｂ：０．０３％、Ａｌ：０．０４％、残部：Ｆｅ及び不純物）の両面に、ゼンジマー法でＡｌめっきした。焼鈍温度は約８００℃とし、Ａｌめっき浴はＳｉを９％含有し、他に冷延鋼板から溶出するＦｅを含有していた。めっき後のＡｌめっき層の付着量（目付量）をガスワイピング法で調整し、冷延鋼板の両面に形成する第一Ａｌめっき層及び第二Ａｌめっき層の付着量（目付量）を表１に示す付着量とした後、冷却した。その後、第一Ａｌめっき層上に、薬液（シーアイ化成（株）社製ｎａｎｏｔｅｋ  ｓｌｕｒｒｙ、酸化亜鉛粒の粒径＝７０ｎｍ）をロールコーターで塗布し、約８０℃で焼きつけ、表１に示す付着量の第一ＺｎＯ皮膜を形成した。同様にして、第二Ａｌめっき層上に、表１に示す付着量の第二ＺｎＯ皮膜を形成した。
このようにして、めっき鋼板の供試材を得た。【００８５】
＜実施例１〜７＞
第一Ａｌめっき層、第二Ａｌめっき層、及び第一ＺｎＯ皮膜の付着量を変更し、第二ＺｎＯ皮膜を形成しない以外は、比較例１と同様にして、めっき鋼板の供試材を得た。ＺｎＯ皮膜は、直接Ａｌめっき層の上に配置する他、ＺｎＯ皮膜以外の上側Ｚｎ化合物または金属Ｚｎ層を酸化させて生成しても、同様の効果が得られる。【００８６】
＜評価＞
上記のようにして製造しためっき鋼板の供試材の特性を、次に示す方法で評価した。なお、９２０℃に加熱する際の平均昇温速度は、７．５℃／秒とした。【００８７】
（１）熱間潤滑性
図５に示す熱間潤滑性の評価装置を使用して、めっき鋼板の供試材の熱間潤滑性を評価した。図５に示す熱間潤滑性の評価装置は、近赤外線加熱炉１０１と、上金型１０２Ａ及び下金型１０２Ｂからなる金型とを備えている。上金型１０２Ａ及び下金型１０２Ｂは、めっき鋼板の引き抜き方向に直交する方向に伸びた幅１０ｍｍの凸部を有しており、互いの凸部の頂面で供試材を挟み込むことで、所定の押付け荷重をかける。また、熱間潤滑性の評価装置には、近赤外線加熱炉１０１で加熱しためっき鋼板、及び、金型で挟み込むときのめっき鋼板の温度を測定するための熱電対（不図示）も設けられている。なお、図５中、１０はめっき鋼板の供試材を示す。
図５に示す熱間潤滑性の評価装置を用いて、供試材の第一ＺｎＯ皮膜が形成された面側を上側に向けた状態で、近赤外線加熱炉１０１により、窒素雰囲気で、３０ｍｍ×５００ｍｍの供試材を９２０℃加熱した後、約７００℃となった供試材を、上金型１０２Ａ及び下金型１０２Ｂからなる金型で３ｋＮの押付け荷重をかけつつ（つまり供試材を金型に摺動させつつ）、引き抜いて引抜き荷重を測定した。なお、引抜き長さは１００ｍｍ，引抜き速度は４０ｍｍ／ｓとした。そして、熱間摩擦係数（＝（引き抜き荷重）／（押付け荷重））を求めた。【００８８】
（２）金型摩耗量
金型摩耗量は、（１）熱間潤滑性の評価試験前後における「熱間潤滑性の測定装置の金型」の表面形状差分を分析することで測定した。具体的には、接触式の形状測定機を用いて，摺動前後の摺動部における金型表面のプロファイルを計測して、上金型及び下金型の各々の金型摩耗量を測定した。【００８９】
以下、表１に、各実施例及び各比較例の詳細を一覧にして示す。【００９０】
【表１】
2019066063.tif 000003
【００９１】
表１から、実施例１〜７では、下金型と接触するめっき鋼板の下面（第二面）を第二Ａｌめっき層で構成したことで、下金型の摺動面の磨耗を低減できることを確認した。特に、第二Ａｌめっき層の付着量を、２０〜１００ｇ／ｍ２にすることで、更に、下金型の摺動面の磨耗を低減できることを確認した。
また、実施例１〜７において、上金型と接触するめっき鋼板の上面（第一面）をＺｎＯ皮膜で構成し、その下層のＡｌめっき層の付着量を「４０〜１６０ｇ／ｍ２」にすることで、上金型の摺動面の磨耗を低減できることを確認した。【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。【００９３】
なお、日本国特許出願第２０１７−１８８４６７号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
2019066063.tif 000004
【図２】
2019066063.tif 000005
【図３】
2019066063.tif 000006
【図４】
2019066063.tif 000007
【図５】
2019066063.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月12日(2019.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、
前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、
前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、
を有し、
前記第一アルミめっき層の付着量が、前記第二アルミめっき層の付着量よりも多いめっき鋼板。
【請求項２】
前記第一アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２である請求項１に記載のめっき鋼板。
【請求項３】
前記第二アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２である請求項１又は請求項２に記載のめっき鋼板。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項のめっき鋼板が巻かれためっき鋼板コイルであって、
前記めっき鋼板の前記第一面が外側を向き、前記第二面が内側を向いているめっき鋼板コイル。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれか１項のめっき鋼板を加熱した後、上金型及び下金型を有する金型によりプレスして、熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法であって、
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板のプレスを行う熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項７】
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板の加熱を行う請求項６に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項８】
前記上金型がダイであり、下金型がパンチである請求項６又は請求項７に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項９】
前記金型が、前記めっき鋼板を押えるホルダーを有する請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項１０】
焼入れ組織を有し、第一面側に凸に曲がった鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミ−鉄合金層と、
前記第一アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化亜鉛皮膜と、
前記酸化亜鉛皮膜の面上に設けられた塗装層と、
前記鋼板の第二面上に設けられた第二アルミ−鉄合金層と、
前記第二アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化アルミ皮膜と、
を有する自動車部品。
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月16日(2020.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき鋼板が巻かれためっき鋼板コイルであって、
前記めっき鋼板が、鋼板と、前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、を有し、
前記めっき鋼板の前記第一面が外側を向き、前記第二面が内側を向いており、
前記第一アルミめっき層の付着量が、前記第二アルミめっき層の付着量よりも多い
めっき鋼板コイル。
【請求項２】
前記第一アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２である請求項１に記載のめっき鋼板コイル。
【請求項３】
前記第二アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２である請求項１又は請求項２に記載のめっき鋼板コイル。
【請求項４】
めっき鋼板を加熱した後、上金型及び下金型を有する金型によりプレスして、熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法であって、
前記めっき鋼板が、鋼板と、前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミめっき層と、前記第一アルミめっき層の表面上に設けられた亜鉛化合物層または金属亜鉛層と、前記鋼板の第二面上かつ最表面に設けられた第二アルミめっき層と、を有し、
前記第一アルミめっき層の付着量が、前記第二アルミめっき層の付着量よりも多く
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板のプレスを行う熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第一アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で４０〜１６０ｇ／ｍ２である請求項４に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項６】
前記第二アルミめっき層の付着量が、Ａｌ量換算で２０〜１００ｇ／ｍ２である請求項４又は請求項５に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項７】
前記めっき鋼板の前記第一面を重力方向上側に向け、前記第二面を重力方向下側に向けた状態で、前記めっき鋼板の加熱を行う請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項８】
前記上金型がダイであり、下金型がパンチである請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項９】
前記金型が、前記めっき鋼板を押えるホルダーを有する請求項４〜請求項８のいずれか１項に記載の熱間プレス成形品の製造方法。
【請求項１０】
焼入れ組織を有し、第一面側に凸に曲がった鋼板と、
前記鋼板の第一面上に設けられた第一アルミ−鉄合金層と、
前記第一アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化亜鉛皮膜と、
前記酸化亜鉛皮膜の面上に設けられた塗装層と、
前記鋼板の第二面上に設けられた第二アルミ−鉄合金層と、
前記第二アルミ−鉄合金層の面上に設けられた酸化アルミ皮膜と、
を有する自動車部品。
【国際調査報告】
2019066063.tif 000009
2019066063.tif 000010
2019066063.tif 000011
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