(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の片面又は両面に形成されており、少なくともＡｌを含有し、更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上の元素を合計で０．０２〜２質量％含有するＡｌめっき層と、
前記Ａｌめっき層上に積層されており、ＺｎＯを含有する表面皮膜層と、
を有し、
前記鋼板の片面側での前記表面皮膜層の量は、金属Ｚｎ量として、０．３〜１．１ｇ／ｍ２である、熱間プレス用めっき鋼板。
【請求項２】
前記鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．１〜０．４％
Ｓｉ：０．０１〜０．６％
Ｍｎ：０．５〜３％
Ｔｉ：０．０１〜０．１％
Ｂ：０．０００１〜０．１％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板である、請求項１に記載の熱間プレス用めっき鋼板。
【請求項３】
鋼板の片面又は両面に形成されており、少なくともＡｌを含有し、更にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種または２種以上の元素を合計で０．０２〜２質量％含有するＡｌめっき層と、前記Ａｌめっき層上に積層されており、ＺｎＯを含有する表面皮膜層と、を有し、前記鋼板の片面側での前記表面皮膜層の量が、金属Ｚｎ量として、０．３〜１．１ｇ／ｍ２であるめっき鋼板を加熱する際、当該めっき鋼板の温度が５０℃である状態から最高到達板温度より１０℃低い温度までの平均昇温速度を、１０〜３００℃／秒とし、
加熱された前記めっき鋼板をプレスして成形する、めっき鋼板の熱間プレス方法。
【請求項４】
前記鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．１〜０．４％
Ｓｉ：０．０１〜０．６％
Ｍｎ：０．５〜３％
Ｔｉ：０．０１〜０．１％
Ｂ：０．０００１〜０．１％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板である、請求項３に記載のめっき鋼板の熱間プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス用めっき鋼板、めっき鋼板の熱間プレス方法及び自動車部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護及び地球温暖化の抑制のために、化石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、上述のように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維持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高まっている。従って、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、成形性、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「熱間プレス方法（ホットスタンプ法、ホットプレス法、ダイクエンチ法、プレスハードニングとも呼ばれる。）」が挙げられる。この熱間プレス方法では、成形対象である材料を一旦高温（オーステナイト域）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。この熱間プレス方法によれば、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、この熱間プレス加工により、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を得ることができる。【０００５】
しかしながら、この熱間プレス方法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、熱間プレス加工を行った後に、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、加工後に部材表面に対して防錆処理や金属被覆を行う必要があり、表面清浄化工程及び表面処理工程が必要となって、やはり生産性が低下する。【０００６】
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、熱間プレス加工における加熱温度（７００〜１０００℃）は、有機系材料の分解温度やＺｎの沸点などよりも高く、熱間プレスで加熱したときに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。【０００７】
そのため、高温に加熱する熱間プレス加工を行う鋼板に対しては、例えば、有機系材料被覆及び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Ａｌめっき鋼板を使用することが望ましい。Ａｌ系の金属被覆を施すことにより、鋼板表面へのスケールの付着を防止でき、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ため、塗装後の耐食性も向上する。以上説明したような、Ａｌ系の金属被覆を所定の鋼成分を有する鋼に施したＡｌめっき鋼板を熱間プレス加工に用いる方法が、下記の特許文献１に記載されている。【０００８】
Ａｌ系の金属被覆を施した場合、熱間プレス加工の前段階での予備加熱の条件によっては、Ａｌ被覆は、まず溶融した後、鋼板からのＦｅ拡散によってＡｌ−Ｆｅ化合物へと変化する。このＡｌ−Ｆｅ化合物は成長していき、鋼板の表面に至るまでＡｌ−Ｆｅ化合物となる。以下、この化合物層を合金層と称することとする。この合金層は、極めて硬質であるため、プレス加工時における金型との接触により、加工傷が形成される。【０００９】
つまり、元来Ａｌ−Ｆｅ合金層は、比較的表面が滑りにくく、潤滑性が悪い。加えて、Ａｌ−Ｆｅ合金層は、比較的硬いために割れやすく、めっき層にヒビが入ったり、パウダー状に剥離したりしやすい。更に、剥離したＡｌ−Ｆｅ合金層が金型に付着したり、Ａｌ−Ｆｅ表面が強く擦過されて金型に付着したりし、金型にＡｌ−Ｆｅが凝着・堆積して、プレス品の品位を低下させることとなる。そのため、補修時に金型に凝着したＡｌ−Ｆｅ合金の粉末を除去する必要があり、生産性低下やコスト増大の一因となっている。【００１０】
更に、かかるＡｌ−Ｆｅ合金層は、通常のリン酸塩処理との反応性が低く、電着塗装の前処理である化成処理皮膜（リン酸塩皮膜）が生成しない。化成処理皮膜が付着しなくとも、塗料密着性は良好であり、Ａｌめっきの付着量を十分な量とすれば塗装後耐食性も良好となる。しかしながら、Ａｌめっきの付着量を増大させることは、先述の金型凝着を劣化させる傾向にある。凝着には、剥離したＡｌ−Ｆｅ合金層が付着する場合やＡｌ−Ｆｅ表面が強く擦過されて付着する場合がある旨を先に述べている。ここで、表面皮膜の潤滑性向上により、Ａｌ−Ｆｅ表面が強く擦過されて付着する場合については改善されるが、剥離したＡｌ−Ｆｅ合金層が付着する場合に対する改善効果は比較的小さい。剥離したＡｌ−Ｆｅ合金層の付着を改善するには、Ａｌめっきの付着量低減が最も有効である。しかしながら、付着量を低下させると、上記のように耐食性が低下してしまう。【００１１】
これに対して、加工傷の発生防止などを目的とした鋼板が、下記特許文献２に記載されている。この特許文献２によれば、所定の鋼成分を有する鋼板上に、Ａｌ系の金属被覆を施し、更に、Ａｌ系の金属被覆上に、Ｓｉ，Ｚｒ，ＴｉもしくはＰの少なくとも１つを含有する無機化合物皮膜、有機化合物皮膜、又は、これらの複合化合物皮膜を形成することが提案されている。このような表面皮膜が形成された鋼板では、加熱後のプレス加工時にも表面皮膜が残留しており、プレス加工時の加工傷の形成を防止することができる。また、この表面皮膜は、プレス加工時の潤滑剤としての役割をも担うことができ、成形性を向上させることができるとしている。しかしながら、実際は十分な潤滑性が得られず、新たな潤滑剤や代替手段が求められている。【００１２】
また、下記特許文献３には、亜鉛めっき鋼板の熱間プレスにおいて、表面亜鉛めっき層の蒸発による表面劣化を解決する方法が開示されている。この特許文献３に記載された方法は、亜鉛めっき層の表面に高融点の酸化亜鉛（ＺｎＯ）層をバリア層として生成させることにより、下層の亜鉛めっき層の蒸発流出を防止するものである。しかしながら、特許文献３に開示された方法は、亜鉛めっき層を前提としたものである。特許文献３では、Ａｌに関しては０．４％の含有まで許容しているものの、Ａｌ濃度は低い方がよいとしており、実質Ａｌを想定していない技術である。この文献での技術課題がＺｎの蒸発であることから、沸点の高いＡｌめっきでは当然起こりえない課題である。【００１３】
また、下記特許文献４には、ウルツ鉱型の化合物を含有する表面皮膜層をＡｌめっき鋼板表面に設けた上で、熱間プレス加工する方法が開示されている。下記特許文献４では、このような表面皮膜層を設けることで、熱間潤滑性と化成処理性とを改善している。この技術は、潤滑性向上に有効で、塗装後耐食性の向上効果も認められる。しかしながら、この技術によりＡｌめっきの熱間潤滑性を向上させるためには、同文献の実施例によればウルツ鉱型の化合物を２〜３ｇ／ｍ２付与する必要があり、比較的多量の化合物が必要であった。【００１４】
また、下記特許文献５には、熱間プレス前の加熱時にスケールの生成が抑制され、かつ熱間プレス時に金型にめっきが凝着することない熱間プレス用鋼板を得る方法が開示されている。下記特許文献５では、鋼板表面に、Ａｌ：２０〜９５質量％、Ｃａ：０．０１〜１０質量％、およびＳｉを含有するＡｌ−Ｚｎ系合金めっき層を設けることで、加熱時におけるスケール生成の抑制と、熱間プレス時における金型へのめっきの凝着の防止と、を実現している。しかしながら、下記特許文献５に開示されているＡｌ−Ｚｎ系合金めっき層はＺｎを含有しているため、熱間プレス加工時に金属脆化割れを起こしやすく、また、熱間プレス加工時にＺｎの酸化物が生成されることで、スポット溶接性が低下してしまう。【００１５】
また、下記特許文献６には、めっき欠陥の少ない溶融Ａｌめっき鋼板を効率よく製造する方法が開示されている。下記特許文献６では、めっき欠陥の少ない溶融Ａｌめっき鋼板を製造するために、所定の条件で加熱された鋼板を、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉの１種以上の元素を含有するＡｌめっき浴に所定時間浸漬する。しかしながら、下記特許文献６に記載の製造方法は、熱間プレス加工用の鋼板を製造することは意図していないため、製造される鋼板についても、熱間プレス加工時における諸特性については改善の余地がある。また、下記特許文献６には、めっき浴中にＺｎを添加する場合についても開示されているが、めっき浴中にＺｎを添加した場合には、上記と同様に、熱間プレス加工時に金属脆化割れを起こしやすく、スポット溶接性が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−  ３８６４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２１１１５１号公報
【特許文献３】特開２００３−１２９２０９号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／１３１２３３号
【特許文献５】特開２０１２−１１２０１０号公報
【特許文献６】特許第４２６４３７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上説明したように、比較的高融点のＡｌをめっきしたＡｌめっき鋼板は、自動車鋼板等の耐食性を要求する部材として有望視され、Ａｌめっき鋼板の熱間プレス処理への適用について種々の提案がなされている。しかしながら、熱間プレス処理において、Ａｌ−Ｆｅ合金層に良好な潤滑性が得られないことなどから、Ａｌめっき鋼板を複雑形状の熱間プレス処理に適用できないでいるのが実態である。また、自動車用途として成形後に塗装処理を行うものが多く、Ａｌめっき鋼板の熱間プレス処理後の化成処理性（塗装性）、塗装後耐食性も希求されている。【００１８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より少ない付着量で優れた潤滑性を有し、熱間プレス加工における成形性及び生産性を向上させ、熱間プレス成形後の化成処理性を改善することが可能な、熱間プレス用めっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法と、この熱間プレス方法により製造された自動車部品と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、鋼板の片面又は両面に形成されたＡｌめっき層中に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上の元素を添加し、更にその表面にＺｎＯを含有する表面皮膜層を設けることにより、上記した課題を全て解決できることを見出し、本発明を成すに至った。そして、その要旨は、以下のとおりである。【００２０】
（１）鋼板の片面又は両面に形成されており、少なくともＡｌを含有し、更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上の元素を合計で０．０２〜２質量％含有するＡｌめっき層と、前記Ａｌめっき層上に積層されており、ＺｎＯを含有する表面皮膜層と、を有し、前記鋼板の片面側での前記表面皮膜層の量は、金属Ｚｎ量として、０．３〜１．１ｇ／ｍ２である、熱間プレス用めっき鋼板。
（２）前記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１〜０．４％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板である、（１）に記載の熱間プレス用めっき鋼板。
（３）鋼板の片面又は両面に形成されており、少なくともＡｌを含有し、更にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種または２種以上の元素を合計で０．０２〜２質量％含有するＡｌめっき層と、前記Ａｌめっき層上に積層されており、ＺｎＯを含有する表面皮膜層と、を有し、前記鋼板の片面側での前記表面皮膜層の量が、金属Ｚｎ量として、０．３〜１．１ｇ／ｍ２であるめっき鋼板を加熱する際、当該めっき鋼板の温度が５０℃である状態から最高到達板温度より１０℃低い温度までの平均昇温速度を、１０〜３００℃／秒とし、加熱された前記めっき鋼板をプレスして成形する、めっき鋼板の熱間プレス方法。
（４）前記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１〜０．４％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板である、（３）に記載のめっき鋼板の熱間プレス方法。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、めっき鋼板のＡｌめっき層中にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上の元素を合計で０．０２〜２質量％含有させ、Ａｌめっき層上にＺｎＯを含有する表面皮膜層を形成することで、熱間プレス加工における成形性及び生産性を向上させ、熱間プレス成形後の化成処理性を改善することが可能な熱間プレス用めっき鋼板及び熱間プレス方法と、この方法により製造された自動車部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係るＡｌめっき鋼板を説明するための説明図である。
【図１Ｂ】同実施形態に係るＡｌめっき鋼板を説明するための説明図である。
【図２】実施例について説明するためのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明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。
【００２４】
（第１の実施形態）
以下では、本発明の第１の実施形態に係る熱間プレス用めっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法について、詳細に説明する。本実施形態に係る熱間プレス用めっき鋼板は、所定の成分を含有するＡｌめっき層と、このＡｌめっき層上に形成されたＺｎＯを主体とする表面皮膜層と、を備えるものである。また、本実施形態に係るめっき鋼板の熱間プレス方法は、所定の成分を含有するＡｌめっき層と、このＡｌめっき層上に形成されたＺｎＯを主体とする表面皮膜層と、を備える特定のＡｌめっき鋼板を、熱間プレス加工するものである。
【００２５】
＜めっき鋼板について＞
まず、本実施形態に係るめっき鋼板について、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら詳細に説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係るめっき鋼板の層構造を模式的に示した模式図である。
【００２６】
本実施形態に係るめっき鋼板は、熱間プレス用のめっき鋼板であり、例えば自動車部品用に利用することが可能な、高い機械的強度を有する。このめっき鋼板は、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、母材となる鋼板１０１と、鋼板１０１の表面に形成されたＡｌめっき層１０３と、Ａｌめっき層１０３上に積層された表面皮膜層１０５と、を備える。ここで、Ａｌめっき層１０３及び表面皮膜層１０５は、図１Ａに示したように、鋼板１０１の片面に形成されていてもよいし、図１Ｂに示したように、鋼板１０１の両面に形成されていてもよい。以下、本実施形態に係るＡｌめっき鋼板１０を構成する各層について、詳細に説明する。
【００２７】
［鋼板１０１について］
本実施形態に係る鋼板１０１としては、例えば、高い機械的強度（例えば、引張強さ・降伏点・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。）を有するように形成された鋼板を使用することが好ましい。かかる鋼板１０１を用いることで、後述するようなＡｌめっき層１０３及び表面皮膜層１０５を有するＡｌめっき鋼板１０を熱間プレス加工することにより、高い機械的強度を有する自動車部品を製造することが可能となる。
【００２８】
本実施形態に係る熱間プレス加工処理では、高い機械的強度を有する鋼板であれば公知の鋼板を利用可能であるが、かかる高い機械的強度を実現する鋼板１０１として、以下のような成分を有する鋼板を挙げることができる。なお、以下に示す鋼成分はあくまでも一例であって、本実施形態に係る熱間プレス加工に利用可能な鋼板が以下に限定されるものではない。
【００２９】
かかる鋼板１０１は、例えば、質量％で、
Ｃ：０．１〜０．４％
Ｓｉ：０．０１〜０．６％
Ｍｎ：０．５〜３％
Ｔｉ：０．０１〜０．１％
Ｂ：０．０００１〜０．１％
を含有し、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ等の元素を更に含んでいても良く、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。
【００３０】
以下、鋼中に添加される各成分について、説明する。
Ｃは、目的とする機械的強度を確保するために添加される。Ｃの含有量が０．１％未満となる場合には、十分な機械的強度の向上が得られず、Ｃを添加する効果が乏しくなるため、好ましくない。一方、Ｃの含有量が０．４％超過となる場合には、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ため、好ましくない。従って、Ｃは、質量％で０．１％以上０．４％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３１】
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添加される。Ｓｉの含有量が０．０１％未満である場合には、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ため、好ましくない。一方、Ｓｉは、易酸化性元素でもあるため、Ｓｉの含有量が０．６％超過となる場合には、溶融Ａｌめっきを行う際に、濡れ性が低下し、不めっきが生じる可能性があり、好ましくない。従って、Ｓｉは、質量％で０．０１％以上０．６％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３２】
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の含有量が０．５％未満である場合には、上記の効果を得ることができず、好ましくない。一方、Ｍｎの含有量が３％超過となる場合には、残留γ相が多くなり過ぎて強度が低下する可能性があるため、好ましくない。従って、Ｍｎは、質量％で０．５％以上３％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３３】
Ｔｉは、強度強化元素の１つであり、鋼板表面に形成されるＡｌめっき層１０３の耐熱性を向上させる元素でもある。Ｔｉの含有量が０．０１％未満である場合には、強度向上効果や耐酸化性向上効果を得ることができず、好ましくない。一方、Ｔｉは、添加され過ぎると、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元素でもある。特に、Ｔｉの含有量が０．１％超過となる場合には、目的とする機械的強度を得られない可能性が高いため、好ましくない。従って、Ｔｉは、質量％で０．０１％以上０．１％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３４】
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元素である。Ｂの含有量が０．０００１％未満である場合には、このような強度向上効果が低いため、好ましくない。一方、Ｂの含有量が０．１％超過となる場合には、介在物を形成して脆化し、疲労強度を低下させる可能性があるため、好ましくない。従って、Ｂは、質量％で０．０００１％以上０．１％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３５】
Ｃｒは、Ａｌめっき層を合金化してＡｌ−Ｆｅ合金層を形成する際に、Ａｌめっき層と鋼板母材との界面に生成することでめっき層剥離の原因となる、ＡｌＮの生成を抑制する効果がある元素である。また、Ｃｒは、耐摩耗性を向上させる元素の一つであり、焼入れ性を高める元素の一つでもある。Ｃｒの含有量が０．０５％未満となる場合には、上記の効果を得ることができず、好ましくない。また、Ｃｒの含有量が２％超過となる場合には、これらの効果が飽和し、また、コストも上昇するため、好ましくない。従って、Ｃｒは、質量％で０．０５％以上２％以下の含有量で添加されることが好ましい。
【００３６】
Ｐは、不可避的に含有される元素である一方で固溶強化元素でもあり、比較的安価に鋼板の強度を向上させることが可能であるが、経済的な精錬限界から含有量の下限を０．００１％とすることが好ましい。また、リンの含有量が０．１％超過となる場合には、鋼板の靭性が低下する可能性があるため、好ましくない。従って、Ｐは、質量％で０．００１％以上０．１％以下であることが好ましい。
【００３７】
Ｓは、不可避的に含有される元素であり、ＭｎＳとして鋼中の介在物となって破壊の起点となり、延性や靭性を阻害して加工性劣化の要因となるため、含有量は低いほど好ましく、含有量の上限を０．１％とすることが好ましい。一方、Ｓの含有量を低下させるためには製造コストの増加が見込まれるため、含有量の下限は０．００１％とすることが好ましい。
【００３８】
Ａｌは、脱酸剤として鋼中に含有される成分であるが、めっき性阻害元素でもあるため、含有量の上限を０．１％とすることが好ましい。一方、Ａｌの含有量の下限は特に規定するものではないが、経済的な精錬限界から、例えば０．００１％とすることが好ましい。
【００３９】
Ｎは、不可避的に含有される元素であって、特性の安定化の観点からは固定することが好ましく、Ｔｉ、Ａｌ等の元素により固定することが可能である。一方、Ｎの含有量が増加すると、固定用に添加する元素が多量となり、製造コストの増加が見込まれるため、含有量の上限は０．０１％とすることが好ましい。
【００４０】
なお、鋼板１０１は、上記の元素に加えて、製造工程などで混入してしまう、その他の不純物を含んでもよい。かかる不純物としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｏ等を挙げることができる。
【００４１】
また、かかる鋼板に対して、上記の元素に加えて、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂなどといった元素を選択的に添加してもよい。
【００４２】
このような成分で形成される鋼板は、熱間プレス方法などによる加熱により焼入れされて、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、熱間プレス方法により加工すれば、加熱により軟化した状態でプレス加工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。
【００４３】
［Ａｌめっき層１０３について］
Ａｌめっき層１０３は、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、鋼板１０１の片面又は両面に形成される。このＡｌめっき層１０３は、例えば溶融めっき法により鋼板１０１の表面に形成することが好ましい。しかしながら、Ａｌめっき層１０３の形成方法はかかる例に限定されるものではなく、電気めっき法、真空蒸着法、クラッド法などといった公知の方法を利用することが可能である。
【００４４】
このＡｌめっき層１０３は、成分としては、Ａｌを少なくとも含有し、更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上を、合計で０．０２〜２質量％含有する。
【００４５】
本発明者らは、Ａｌめっきを合金化した後の高温での摩擦係数に関して検討を進めた結果、合金化後の表面形状が摩擦係数に影響することを明らかにした。すなわち、合金化後の表面粗度が大きいと高温での摩擦係数が大きくなるため、できるだけ合金化後の表面粗度は小さくすることが好ましい。
【００４６】
一般に、常温でのプレス成形においては、表面粗度の大きい方が低摩擦係数となる傾向が認められる。この傾向は、表面粗度の大きい方がより潤滑油が供給されやすくなるためと説明されている。一方で、本実施形態で着目する熱間プレスのような高温でのプレス成形においては、常温でのプレス成形のような潤滑油も存在しえず、金属間又は酸化物間の接触となる。このような熱間プレス成形の場合には、表面粗度の小さい方が滑りやすくなる。この理由は明確ではないが、高温で降伏応力も低下しているため、表面粗度が大きい場合に硬度の高いＡｌ−Ｆｅ化合物の先端が部分的に金型に食い込んで摺動し難くなっているためではないかと推定している。
【００４７】
更に、本発明者らは、Ａｌめっき層１０３中に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの１種又は２種以上を添加することで、合金化後の表面粗度を低減させることができることも見出した。これらの元素は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素に該当する元素である。これらの元素がＡｌめっき層１０３中に含有されることで合金化後の表面粗度が低下する理由は明確ではないが、Ａｌ−Ｓｉめっきが加熱された際に６００℃付近で溶融し、溶融の結果生成されるＡｌ−Ｓｉ融液の表面エネルギーが影響していると推定している。また、上記特許文献６におけるＡｌ系めっき鋼板の製造方法では、製造に利用するＡｌめっき浴中にＭｇ、Ｃａ、Ｌｉの１種以上が含有されているが、かかる製造方法で製造されるＡｌめっき鋼板は熱間プレス加工用の鋼板ではないため、上記特許文献６においては、形成されためっき層が熱間プレス加工時に溶融することは意図していない。従って、上記特許文献６では、本発明者らによって初めて見出された、めっき層の溶融によると考えられる表面粗度の低下については、なんら示唆されていない点に注意されたい。
【００４８】
上記のような効果を奏するために、本実施形態では、これら元素を、合計で０．０２質量％以上添加する。一方、これらアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素は、極めて酸化されやすい元素であるため、Ａｌめっき浴中で酸化しやすい。これら元素の添加量が合計で２質量％超過となる場合には、これら元素の酸化膜に起因する外観模様が発生するため、これらアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の添加量の上限は、２質量％とする。
【００４９】
以上のような成分をＡｌめっき層１０３中に含有させることで、Ａｌめっき層１０３の表面粗度は、例えば算術平均粗さＲａで、０．４〜１．０μｍ程度と、小さな値を実現することが可能となる。
【００５０】
本実施形態に係るＡｌめっき層１０３を溶融めっき法により形成する場合、上記のような成分を含むめっき浴を使用することが可能であるが、めっき浴に対して、更に、３〜１５質量％のＳｉを積極的に添加してもよい。Ｓｉは、溶融めっき金属被覆時に生成される合金層の成長を抑制する効果があるからである。Ｓｉの添加量が３質量％未満である場合には、Ｆｅ−Ａｌ合金層がＡｌめっきを施す段階で厚く成長してしまい、加工時のめっき割れを助長して加工性及び耐食性に悪影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない。一方、Ｓｉの含有量が１５質量％超過となる場合には、めっき層中に粗大結晶としてＳｉが晶出し、耐食性やめっきの加工性を阻害するため好ましくない。従って、Ｓｉは、質量％で３％以上１５％以下の含有量で添加されることが望ましい。
【００５１】
このようなめっき浴には、不純物として、鋼板から溶出したＦｅ等が混入している。また、このようなめっき浴には、Ａｌを主体とした上で、添加元素として、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｍｏ、ミッシュメタルなどを添加してもよい。特に、耐食性向上に効果のある元素がＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏであり、これらの元素を少量添加することも可能である。
【００５２】
Ａｌめっき層１０３の付着量は、両面当たり６０〜１４０ｇ／ｍ２であることが好ましい。付着量が６０ｇ／ｍ２未満である場合には、上述のような、Ａｌ系の金属被覆に起因する各種の効果を十分に得ることができず、好ましくない。また、付着量が１４０ｇ／ｍ２超過となる場合には、表面の凹凸が大きくなり、本発明で説明した摺動性の改善効果が得られないため、好ましくない。また、Ａｌめっき層１０３の付着量は、より好ましくは、両面当たり８０〜１２０ｇ／ｍ２である。
【００５３】
このような成分で形成されるＡｌめっき層１０３は、鋼板１０１の腐食を防止することができる。また、鋼板を熱間プレス方法により加工する際には、高温に加熱された鋼板の表面が酸化することにより発生するスケール（鉄の酸化物）の発生を、防止可能である。従って、かかるＡｌめっき層１０３を設けることで、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、生産性を向上できる。また、Ａｌめっき層１０３は、有機系材料によるめっき被覆や他の金属系材料（例えばＺｎ系など）によるめっき被覆よりも沸点などが高いため、熱間プレス方法により成形する際に高い温度での加工が可能となり、熱間プレス加工における成形性を更に高め、かつ、容易に加工できるようになる。
【００５４】
更に、鋼板１０１が化学成分としてＢを含有することで、焼き入れ時における鋼板の強度向上が実現されるだけでなく、Ａｌめっき層１０３と相乗的に機能することによって、熱間プレス加工時におけるめっき鋼板の諸特性を更に向上させることが可能となる。
【００５５】
上述の通り、溶融めっき金属被覆時や熱間プレスによる加熱工程時などにおいて、このＡｌめっき層１０３に含まれるＡｌの一部は、鋼板中のＦｅと合金化しうる。よって、このＡｌめっき層１０３は、必ずしも成分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。
【００５６】
［表面皮膜層１０５について］
本実施形態に係る表面皮膜層１０５は、Ａｌめっき層１０３の表面に積層される、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主体とする皮膜層である。表面皮膜層１０５は、例えば、水や有機溶媒などの各種溶媒中に微粒子を懸濁させた液を用いて、形成することができる。かかる表面皮膜層１０５は、熱間プレス加工における潤滑性や化成処理液との反応性を改善する効果がある。
【００５７】
また、表面皮膜層１０５を形成するための懸濁液には、ＺｎＯ以外の成分として、例えば有機物のバインダ成分を添加してもよい。このような有機性バインダ成分として、例えば、公知のポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、シランカップリング剤などといった水溶性樹脂を挙げることができる。また、ＺｎＯ以外の酸化物として、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などを添加してもよい。
【００５８】
かかる表面皮膜層１０５は、公知の塗布方法により形成することが可能である。塗布方法として、例えば、上記の懸濁液を所定の有機性バインダ成分と混合してＡｌめっき層の表面にロールコーター等で塗布する方法、粉体塗装による塗布方法などが挙げられる。
【００５９】
ここで、利用するＺｎＯの粒径は、特に限定されるものではないが、例えば、直径５０〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。ＺｎＯの粒径を上記の範囲とすることで、皮膜としての密着性を確保することが可能となる。なお、ＺｎＯの粒径の定義は、加熱処理をした後の粒径として定義する。代表的には、９００℃で炉内に５〜６分保定した後に金型で急冷するプロセスを経た後の粒径を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）などで観察して定めるものとする。このとき、バインダの有機成分は分解されるため、観察サンプル内には、酸化物のみが残存している。
【００６０】
一方、樹脂成分又はシランカップリング剤などといった有機性バインダ成分の含有量は、ＺｎＯに対する質量比で、３〜３０％程度とすることが好ましい。含有量が３％未満である場合には、バインダ効果が十分得られず、加熱前の塗膜が剥離しやすくなるため、好ましくない。バインダ効果を安定して得るためには、有機性バインダ成分の含有量を質量比で１０％以上とすることが、より好ましい。一方、有機性バインダ成分の含有量が質量比で３０％超過となる場合には、加熱時の匂い発生が顕著になるため好ましくない。
【００６１】
かかる表面皮膜層１０５の塗布量（付着量）は、鋼板の片面側の表面皮膜層１０５において、金属Ｚｎ量換算で０．３〜４ｇ／ｍ２とする。ＺｎＯの含有量が金属Ｚｎとして０．３ｇ／ｍ２以上である場合には、潤滑向上効果などを効果的に発揮することができる。一方、ＺｎＯの含有量がＺｎとして４ｇ／ｍ２超過となる場合には、上記Ａｌめっき層１０３及び表面皮膜層１０５の厚みが厚くなり過ぎ、溶接性や塗料密着性が低下する。表面皮膜層１０５の付着量は、更に好ましくは、０．５〜２ｇ／ｍ２程度である。かかる範囲の付着量とすることで、熱間プレス時の潤滑性の確保に加え、溶接性や塗料密着性も良好となる。
【００６２】
ここで、表面皮膜層１０５の金属Ｚｎ量は、一般的に用いられているいわゆる湿式法や乾式法のいずれの分析方法を利用しても測定することが可能である。例えば湿式法を用いる場合には、Ａｌめっき鋼板１０を塩酸、硫酸又は硝酸等の酸に浸漬してめっき層を溶解させ、めっき層の溶解した液を高周波誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）発光分析法によりＺｎを定量する等といった方法を用いることで、測定可能である。また、例えば乾式法を用いる場合には、Ａｌめっき鋼板１０を所定のサイズに切り出した後、蛍光Ｘ線分析法でＺｎを定量する等といった方法を用いることで、測定可能である。
【００６３】
塗布後の焼付け・乾燥方法としては、例えば、熱風炉・誘導加熱炉・近赤外線炉などの公知の方法を、単独で利用したり組み合わせて利用したりすることが可能である。この際、塗布に使用されるバインダの種類によっては、塗布後の焼付け・乾燥の代わりに、例えば紫外線・電子線などによる硬化処理が行われてもよい。
【００６４】
なお、有機性バインダ成分を使用しない場合には、Ａｌめっき層１０３上に塗布した後、加熱前の密着性がやや低く、強い力で擦ると部分的に剥離する可能性がある。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る表面皮膜層１０５は、熱間プレス加工での潤滑性を向上させるなどといった効果を発揮することにより、プレス加工時の成形性及びプレス加工後の耐食性を向上させることができる。また、表面皮膜層１０５は潤滑性に優れ、金型への凝着を抑制する。仮にＡｌめっき層１０３がパウダリングした場合であっても、表面皮膜層１０５が、後続のプレス加工に使用される金型にパウダ（Ａｌ−Ｆｅ粉など）が凝着することを防止する。従って、金型に凝着したＡｌ−Ｆｅ粉を除去する工程などを行うことなく、更に生産性を向上させることができる。
【００６６】
また、表面皮膜層１０５は、鋼板１０１及びＡｌめっき層１０３にプレス加工時に発生しうる傷などを防止する保護層としての役割をも担うことができ、成形性を高めることも可能である。更には、この表面皮膜層１０５は、スポット溶接性、塗料密着性等の使用性能を低下させることも無い。従って、塗装後耐食性は大幅に改善され、めっきの付着量を更に低減させることも可能である。その結果、急速プレスでの凝着を更に低減させることとなり、生産性は更に高まることとなる。
【００６７】
以上、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら、本実施形態に係る熱間プレス方法に用いられるＡｌめっき鋼板１０について、詳細に説明した。
【００６８】
＜熱間プレス方法による加工について＞
続いて、上記構成を有するＡｌめっき鋼板１０を熱間プレス方法により加工する方法について説明する。
【００６９】
本実施形態に係る熱間プレス方法では、まず、必要に応じてブランキングされたＡｌめっき鋼板１０を高温に加熱して、鋼板を軟化させる。そして、軟化したＡｌめっき鋼板１０をプレス加工して成形し、その後、成形されたＡｌめっき鋼板１０を冷却する。このように鋼板を一旦軟化させることにより、後続するプレス加工を容易に行うことができる。また、上記成分を有する鋼板は、加熱及び冷却されることにより、焼入れされて約１５００ＭＰａ以上の高い機械的強度を実現することができる。
【００７０】
本実施形態に係るＡｌめっき鋼板１０は、熱間プレス加工を実施するにあたって、加熱される。このときの加熱方法としては、特に限定されるものではなく、通常の電気炉、ラジアントチューブ炉に加え、赤外線加熱等といった公知の方法を利用することができる。
【００７１】
Ａｌめっき鋼板１０は、加熱された際に融点以上で溶融し、同時にＦｅとの相互拡散により、Ａｌ−Ｆｅ合金層や、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層へと変化する。Ａｌ−Ｆｅ合金層や、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層の融点は高く、１１５０℃程度である。このようなＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物は複数存在し、高温加熱あるいは長時間加熱すると、よりＦｅ濃度の高い化合物へと変態していく。最終製品として好ましい表面状態は、表面まで合金化された状態で、かつ、合金層中のＦｅ濃度が高くない状態である。未合金の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において塗膜膨れが極めて起こりやすくなるために、好ましくない。逆に、合金層中のＦｅ濃度が高くなり過ぎても合金層自体の耐食性が低下して塗装後耐食性において塗膜膨れが起こりやすくなる。これは、合金層の耐食性は合金層中のＡｌ濃度に依存するためである。従って、塗装後耐食性上望ましい合金化状態があり、合金化状態は、めっき付着量と加熱条件で決定される。
【００７２】
本実施形態に係るめっき鋼板の熱間プレス方法において、Ａｌめっき鋼板１０１を加熱する際、５０℃から最高到達板温度より１０℃低い温度までの高温下における平均昇温速度を、１０℃〜３００℃／秒に設定することができる。加熱の平均昇温速度は、めっき鋼板のプレス加工における生産性を左右するが、一般的な平均昇温速度としては、例えば雰囲気加熱の場合には高温下で約５℃／秒程度である。１００℃／秒以上の平均昇温速度は、通電加熱あるいは高周波誘導加熱で達成可能である。
【００７３】
本実施形態に係るＡｌめっき鋼板１０は、上述の通り高い平均昇温速度を実現することが可能であるため、生産性を向上させることが可能である。また、平均昇温速度は、合金層の組成や厚みを左右するなど、めっき鋼板における製品品質を制御する重要な要因の一つである。本実施形態に係るＡｌめっき鋼板１０の場合、昇温速度を３００℃／秒にまで高めることができるので、より広範囲な製品品質の制御が可能である。最高到達温度については、熱間プレスの原理よりオーステナイト領域で加熱する必要があることから、通常約９００〜９５０℃程度の温度が採用されることが多い。本実施形態において最高到達温度は特に限定しないが、８５０℃以下では十分な焼入れ硬度が得られない可能性があり好ましくない。またＡｌめっき層１０３はＡｌ−Ｆｅ合金層に変化する必要があり、この観点からも８５０℃以下は好ましくない。１０００℃を超える温度で合金化が進行し過ぎると、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。これは昇温速度やＡｌめっき付着量にも依存するため一概には言えないが、経済性を考慮しても１１００℃以上の加熱は望ましくない。
【００７４】
＜熱間プレス方法による効果の一例について＞
以上、本発明の第１の実施形態に係るめっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法について説明した。本実施形態に係るめっき鋼板１０は、Ａｌめっき層１０３中に、アルカリ土類金属元素及びアルカリ金属元素から選択された少なくとも一つの元素を更に含有し、かつ、ＺｎＯ等を主体とする表面皮膜層１０５を有することにより、上述の通り、例えば、高い潤滑性を実現し、化成処理性が改善される。
【００７５】
ＺｎＯにより化成処理皮膜が付着する理由は現段階では不明であるが、化成処理反応は酸による素材へのエッチング反応を引き金として反応が進行するものである一方、ＺｎＯは、両性化合物であることから酸に溶解するため、化成処理液と反応するからであると考えている。
【００７６】
以上、本発明の実施形態に係るめっき鋼板の熱間プレス方法について、詳細に説明した。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る熱間プレス用めっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る熱間プレス用めっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法のあくまでも一例であって、本発明に係る熱間プレス用めっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法が以下に示す実施例に限定されるものではない。【００７８】
＜実施例１＞
以下の表１に示す鋼成分の冷延鋼板（板厚１．４ｍｍ）を使用し、冷延鋼板の両面をＡｌめっきした。このときの焼鈍温度は、約８００℃であった。Ａｌめっき浴には、Ｓｉ：９質量％が添加されており、他に鋼帯から溶出するＦｅが含有されていた。このＡｌめっき浴中に、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を添加した。浴中に添加した元素と添加量は、以下の表２に示した。めっき後の付着量を、ガスワイピング法で両面１２０ｇ／ｍ２に調整した。冷却後のＡｌめっき鋼板に対して、アクリル系バインダをＺｎＯ量に対して２０質量％含有するＺｎＯ懸濁液をロールコーターで塗布し、約８０℃で焼きつけた。【００７９】
このようにして製造した供試材の特性を、以下に示す方法で評価した。【００８０】
【表１】
0006042445.tif 000002
【００８１】
（１）熱間潤滑性
上記の供試材に対して、熱間で金型引抜き試験を行うことで、熱間潤滑性を評価した。より詳細には、３０ｍｍ×３５０ｍｍのＡｌめっき鋼板を９００℃に加熱後、約７００℃でＳＫＤ１１製の平金型を鋼板の両側から押付け、引抜き加工をした。押付け荷重と引抜き荷重とを測定し、引抜き荷重／（２×押付け荷重）で得られる値を熱間摩擦係数とした。【００８２】
（２）スポット溶接継手強度
上記の供試材を炉内に挿入し、９００℃で在炉６分加熱し、取り出した後直ちにステンレス製金型に挟んで急冷した。このときの冷却速度は、約１５０℃／秒であった。次に、ＪＩＳ  Ｚ３１３７に従い、十字引張強度を測定した。このときの溶接条件は、以下の通りである。なお、試験はＮ＝３で行い、継手強度の平均値を算出した。【００８３】
電極：クロム銅製、ＤＲ（先端８ｍｍφが４０Ｒ）
加圧：８８０ｋｇｆ（１ｋｇｆは、約９．８Ｎである。）
通電時間：アップスロープ３サイクル−通電２２サイクル（６０Ｈｚ）
溶接電流：９．５ｋＡ【００８４】
（３）塗装後耐食性
上記の供試材を炉内に挿入し、９００℃で在炉６分加熱し、取り出した後直ちにステンレス製金型に挟んで急冷した。このときの冷却速度は、約１５０℃／秒であった。次に、冷却後の供試材を７０ｍｍ×１５０ｍｍに剪断し、日本パーカライジング（株）社製化成処理液（ＰＢ−ＳＸ３５）で化成処理後、日本ペイント（株）社製電着塗料（パワーニックス１１０）を膜厚が１５μｍとなるように塗装し、１７０℃で焼き付けた。【００８５】
塗装後耐食性評価は、自動車技術会制定のＪＡＳＯ  Ｍ６０９に規定する方法で行った。すなわち、塗膜に予めカッターでクロスカットを入れ、腐食試験１８０サイクル（６０日）後のクロスカットからの塗膜膨れの幅（片側最大値）を計測した。比較材として片面４５ｇ／ｍ２の合金化溶融亜鉛めっき鋼板も評価した。この比較材よりも塗装後耐食性が良好であれば、防錆鋼板として使用可能と判断することができるが、この比較材の膨れ幅は５ｍｍであった。【００８６】
なお、このとき９００℃に設定した大気炉内内に熱電対を溶接した７０ｍｍ×１５０ｍｍの供試材を挿入し、５０℃〜８９０℃になるまでの温度を計測し、平均昇温速度を算出したところ、４．７℃／秒であった。【００８７】
めっき組成と得られた評価結果を、以下の表２にまとめて示した。なお、以下の表２において、表面皮膜層の皮膜量は、蛍光Ｘ線分析法により測定した金属Ｚｎとしての量を記載している。また、熱間潤滑性は、測定した動摩擦係数を記載しており、スポット継手強度は、測定した十字引張強度値を記載しており、塗装後耐食性は、クロスカットからの片側最大膨れ幅の値を記載している。【００８８】
【表２】
0006042445.tif 000003
【００８９】
番号１〜５の供試材は、めっき浴中へのＭｇ，Ｃａ等の添加元素の無いものであり、皮膜を多くした方が熱間潤滑性及び耐食性は改善されるものの、その一方で継手強度が低下することがわかった。このように、番号１〜５の供試材では、全ての特性を満足することは困難であった。また、番号６の供試材は、めっき浴中へＭｇを添加する一方で、表面皮膜層を形成しなかったものであるが、塗装後耐食性が低下することがわかった。これに対して、番号７〜１２の供試材の評価結果が示すように、浴中にＭｇを添加することで熱間潤滑性及び耐食性が共に改善され、皮膜の必要量がより低い方へ変化する。その結果として、継手強度の低下が小さくなり、全ての特性を満足することができるようになった。【００９０】
また、番号１３の供試材はＭｇを２％以上添加した場合であるが、このときには浴面の酸化が激しく、十分な外観を持つＡｌめっきが不可能であった。番号１４〜２２の供試材は、浴中への添加元素種又は添加量を変えた場合であるが、いずれも良好な特性が得られた。【００９１】
番号１〜１０の供試材に着目し、測定された熱間摩擦係数の値のＺｎ付着量による変化の様子を、図２にまとめた。
図２から明らかなように、めっき浴中にＭｇを添加して、Ａｌめっき鋼板に対して表面皮膜層１０５を設けることで、めっき浴中に所定の成分を添加しない場合と比較して、熱間摩擦係数の値をより小さな値にすることが可能となる。また、表面皮膜層１０５の皮膜量が同程度である場合には、Ｍｇを添加しためっき浴を用いることで、より小さな熱間摩擦係数を実現できていることがわかる。この結果は、Ｍｇ等の所定の添加元素が添加されためっき浴を用いることで、ある熱間摩擦係数の値を実現する場合に、表面皮膜層１０５の皮膜量をより薄くすることが可能であることを示している。【００９２】
＜実施例２＞
実施例１の番号２及び番号７の供試材を用いて、遠赤外線による加熱を行った。このとき、昇温炉と保定炉の２ゾーンを持つ炉を用い、ゾーン間の移動は手作業で行った。昇温炉を１０００℃〜１１５０℃で変化させて、昇温速度を変化させた。保定炉は９００℃に設定し、７０ｍｍ×１５０ｍｍの供試材に熱電対を溶接し、昇温炉で８５０℃に達したときに保定炉に移動させた。この際、実施例１と同様にして、５０〜８９０℃の平均の昇温速度を計算した。焼入は、実施例１と同様に行い、その後の評価も、実施例１と同様に行った。得られた評価結果を、以下の表３に示した。【００９３】
【表３】
0006042445.tif 000004
【００９４】
上記表３及び表２を比較すると明らかなように、昇温速度の大きい時には、熱間潤滑性と塗装後耐食性の向上が認められた。急速に昇温する場合には、表面粗度が小さくなり、また、合金化後の組織が変化していた。これらの事象が、特性に影響したと考えられる。【００９５】
＜実施例３＞
通電加熱による急速加熱を試みた。実施例１の番号７の供試材に対応するめっき浴を用い、Ａｌめっきの付着量は両面８０ｇ／ｍ２とし、その表面にＺｎＯを１ｇ／ｍ２付与した試料を用いた。得られた１００×３００ｍｍの鋼板の両端を電極で挟んで、通電加熱した。このとき、５０〜８９０℃の平均昇温速度は、８８℃／ｓであった。この試料を実施例１と同様に評価したところ、熱間潤滑性は０．４１、スポット継手強度は７．３ｋＡ、塗装後耐食性は３．６ｍｍを示した。この結果より、通電加熱による急速加熱でも同様の効果が得られることが確認された。【００９６】
以上説明したように、本発明により、Ａｌめっき鋼板を熱間プレスするに際し、潤滑性が良く、加工性が改善されたことから、従来に比べ複雑なプレス加工が可能となった。更に、熱間プレスの保守点検の省力化も可能となり、生産性の向上も図られることが可能となった。熱間プレス後の加工製品においても化成処理性が良いことから、最終製品の塗装、耐腐食性も向上することが確認されている。以上のことから、本発明によりＡｌめっき鋼の熱間プレスの適用範囲が拡大し、最終用途である自動車や産業機械へのＡｌめっき鋼材の適用可能性を高めるものと確信する。【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９８】
１０    Ａｌめっき鋼板
１０１    鋼板
１０３    Ａｌめっき層
１０５    表面皮膜層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006042445.tif 000006
【図２】
0006042445.tif 000007