(57)【要約】【課題】  窒化処理を施した部材を備えいてしかも耐食性の高い鋼板接合部材の製造方法を提供する。【解決手段】  成形工程では、軟鋼板をプレス加工することによってアウターパネル２を形成する。窒化工程では、アウターパネル２に窒化処理を施して窒化層１４を形成する。潰し工程では、アウターパネル２にショットブラスト加工を施し、窒化層１４に形成された空孔を潰す。溶射工程では、潰し工程を経たアウターパネル２に金属溶射を行い、窒化層１４の表面を金属被覆層１５で覆う。最後の接合工程では、アウターパネル２をレインフォースメント３等とスポット溶接により接合し、側部車体１を形成する。金属被覆層１５で覆われた窒化層１４に空孔は残存していないため、スポット溶接の際にブローホールは生じない。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板から成る成形部材を相手部材に接合して構成される鋼板接合部材の製造方法であって、
鋼板を塑性加工して成形部材を形成する成形工程と、
上記成形工程で得られた上記成形部材を窒化処理する窒化工程と、
上記窒化工程を経た上記成形部材のうち少なくとも上記相手部材との合わせ面に打撃力又は押圧力を作用させて該成形部材の窒化層に形成された空孔を潰す潰し工程と、
上記潰し工程を経た上記成形部材のうち少なくとも上記相手部材との合わせ面に金属を溶射して金属被覆層を形成する溶射工程と、
上記溶射工程を経た上記成形部材と上記相手部材とを加熱して接合する接合工程と
を備えていることを特徴とする鋼板接合部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記窒化工程では、上記成形部材の全体に対して窒化処理を施し、
上記潰し工程では、上記成形部材における上記相手部材との合わせ面だけに打撃力又は押圧力を作用させ、
上記溶射工程では、上記成形部材における上記相手部材との合わせ面だけに金属被覆層を形成する
ことを特徴とする鋼板接合部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記接合工程では、上記成形部材と上記相手部材を溶接によって接合する
ことを特徴とする鋼板接合部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、
製造対象の鋼板接合部材が車両の車体部材である
ことを特徴とする鋼板接合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を塑性加工して得られた部材を相手部材に接合することで構成される鋼板接合部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼の表面処理として窒化処理が知られている。鋼製の部材に窒化処理を施すと、部材の表面から窒素が浸透し、硬い窒化物の層（窒化層）が形成されて部材の強度が向上する。また、対象物の表面に溶融させた金属を噴きつける金属溶射という技術も知られている。対象物に金属溶射を施すと、対象物の表面に金属被覆層が形成される。
【０００３】
特許文献１には、レシプロエンジン用のバルブリフタについて、窒化処理や金属溶射を施すことが開示されている。具体的に、特許文献１に記載されたバルブリフタでは、アルミニウム合金製の円筒部と、この円筒部の一端を塞ぐ鉄鋼製の円板部とが溶接等によって接合されている。そして、特許文献１には、鉄鋼製の円板部に窒化処理を施すことや、鉄鋼製の円板部にアルミ溶射を施して円筒部との接合性を高めることが開示されている。
【０００４】
ところで、近年、軟鋼板をプレス加工した後に窒化処理を施し、最終的に高強度の成形部材を得る方法が提案されている。つまり、この方法では、引張強度が低くて変形しやすい軟鋼板をプレス加工で成形し、成形した後の部材に窒化処理を施すことでその強度を向上させている。このため、この方法によれば、高張力鋼板（いわゆるハイテン材）をプレス加工したのでは実現しにくい複雑な形状や厚さで、しかも高張力鋼板を用いた場合と同等の強度を持った成形部材が得られる。
【特許文献１】特開平１１−１７３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、鉄鋼製の部材に窒化処理を施すと、その部材の表面に窒化層が形成される。この窒化層では、その最表面に微細な空孔が多数形成されてしまう。そして、窒化処理を施した部材を例えば車両の車体部材等に用いると、部材表面の微細な空孔へ水が侵入して部材の腐食を招くおそれがある。空孔へ水等が侵入することに起因する腐食は、部材の表面から奥へ入り込んだ部分で生じるため、部材の強度に大きな影響を与える。このため、車体部材等のような水に濡れる可能性の高い用途に窒化処理した部材をそのまま使うことはできず、窒化処理した部材の用途が限定されてしまうという問題があった。
【０００６】
この問題に対しては、窒化処理した部材の表面を被膜で覆い、部材表面の空孔への水等の侵入を防ぐという対策も考えられる。被膜を形成する手法としては、例えば金属溶射が考えられる。部材に金属溶射を施すと、部材の表面に金属被覆層が形成される。
【０００７】
ところが、空孔の形成された窒化層の上に金属被覆層を形成すると、窒化層の空孔内に空気などが封じ込められた状態となる。このため、窒化と金属溶射を施した部材を他の部材と接合する際に例えば溶接等の加熱を伴う接合手法を採った場合、いわゆるブローホールができてしまうおそれがあった。つまり、接合する際に部材を加熱すると、窒化層の空孔内に閉じ込められた空気等が膨張し、膨張した空気等が金属被覆層を破って外部へ吹き出す際に金属被覆層に孔（ブローホール）ができてしまう。そして、金属被覆層にブローホールができると、このブローホールから侵入した水などが窒化層の空孔へ入り込むため、部材の腐食の原因になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、窒化処理を施した部材を備えてしかも耐食性の高い鋼板接合部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明では、窒化層に形成された微細な空孔を潰した後に金属溶射を行うようにしている。
【００１０】
具体的に、第１の発明は、鋼板から成る成形部材を相手部材に接合して構成される鋼板接合部材の製造方法を対象としている。そして、鋼板を塑性加工して成形部材を形成する成形工程と、上記成形工程で得られた上記成形部材を窒化処理する窒化工程と、上記窒化工程を経た上記成形部材のうち少なくとも上記相手部材との合わせ面に打撃力又は押圧力を作用させて該成形部材の窒化層に形成された空孔を潰す潰し工程と、上記潰し工程を経た上記成形部材のうち少なくとも上記相手部材との合わせ面に金属を溶射して金属被覆層を形成する溶射工程と、上記溶射工程を経た上記成形部材と上記相手部材とを加熱して接合する接合工程とを備えるものである。
【００１１】
第１の発明では、窒化工程を経た成形部材に対して潰し工程が行われる。潰し工程では、上記成形部材のうち少なくとも上記相手部材との合わせ面に、打撃力又は押圧力が加えられる。この成形部材の合わせ面に例えばショットブラストを施すと、合わせ面にはショットが打ち付けられることによって打撃力が作用し、窒化層に形成された空孔が叩き潰される。また、この成形部材の合わせ面に例えばローラ等を押し付けると、合わせ面には押圧力が作用し、窒化層に形成された空孔が押し潰される。
【００１２】
この第１の発明の製造方法では、窒化層に形成された空孔を潰し工程で予め潰しておき、その後に溶射工程を行って成形部材の表面に金属被覆層を形成している。このため、金属被覆層よりも内側に空気等が封じ込められることはない。続く接合工程では、成形部材と相手部材とを加熱することによって接合する。上述したように、接合工程で相手部材に接合される成形部材では、金属被覆層よりも内側に空気等は閉じ込められていない。このため、接合工程で成形部材を加熱しても、それに起因して金属被覆層にブローホールが形成されることはない。
【００１３】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記窒化工程では、上記成形部材の全体に対して窒化処理を施し、上記潰し工程では、上記成形部材における上記相手部材との合わせ面だけに打撃力又は押圧力を作用させ、上記溶射工程では、上記成形部材における上記相手部材との合わせ面だけに金属被覆層を形成するものである。
【００１４】
第２の発明において、窒化工程では、成形部材の全体に窒化処理が施され、成形部材全体の強度が向上する。一方、潰し工程と溶射工程では、成形部材における相手部材との合わせ面だけを対象に加工が施される。ここで、接合工程では、成形部材における合わせ面の付近が主に加熱される。このため、成形部材のうち接合工程でさほど加熱されない部分では、窒化層に空孔が残存していてもブローホールは生じない。また、成形部材における合わせ面以外の表面では、例えば塗料などによって被膜を形成することもでき、必ずしも金属溶射によって金属被覆層を形成することを要しない。そこで、この発明では、潰し工程と溶射工程における加工対象を必要最小限に制限し、加工時間の短縮や製造コストの低減を図っている。
【００１５】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記接合工程では、上記成形部材と上記相手部材を溶接によって接合するものである。
【００１６】
第３の発明において、接合工程で成形部材を相手部材に溶接する際には、成形部材における合わせ面の付近が極めて高温となり、窒化層に空孔が残存しているとブローホールができてしまう可能性が高くなる。これに対し、この発明では、潰し工程を行うことで窒化層から空孔を排除しているため、成形部材と相手部材を溶接する場合でもブローホールの形成が確実に抑制される。
【００１７】
第４の発明は、上記第１，第２又は第３の発明において、製造対象の鋼板接合部材が車両の車体部材であるものである。
【００１８】
第４の発明において、本発明により製造される鋼板接合部材は、雨水などに晒される可能性が高い車体部材となっている。つまり、本発明により製造される耐食性の高い鋼板接合部材を利用して、信頼性の高い車体部材が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、潰し工程の後に溶射工程を経た成形部材を、接合工程において相手部材に接合している。このため、接合工程で成形部材を加熱する際に金属被覆層にブローホールが形成されるのを抑制でき、金属被覆層のブローホールから水などが侵入するのを防ぐことができる。つまり、本発明によれば、成形工程の後に窒化工程を行うことで複雑な形状の鋼板接合部材を容易に得ることができると共に、窒化層の空孔に起因する耐食性の低下を効果的に抑えることができ、耐食性の高い鋼板接合部材を容易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、車両の側面部分を構成する側部車体１を製造する方法である。
【００２１】
−側部車体の構造−
本実施形態の製造方法により製造される鋼板接合部材としての側部車体１について説明する。
【００２２】
図１に示すように、側部車体１は、アウターパネル２と、レインフォースメント３と、インナーパネル４とを備えている。なお、図１ではインナーパネル４の図示を省略している。アウターパネル２とレインフォースメント３とインナーパネル４は、それぞれ鋼板をプレス成形したものであり、これら３つがスポット溶接により接合されて車体の側面部分を構成している。
【００２３】
図２に示すように、アウターパネル２の下部には、車体の外側（図２における左側）へ膨出したサイドシル部１１が形成されている。また、アウターパネル２では、サイドシル部１１の下端から下方へ延びるフランジ部１２が形成されている。
【００２４】
図３に示すように、アウターパネル２の内側（同図における右側）にはレインフォースメント３が、レインフォースメント３の内側（同図における右側）にはインナーパネル４がそれぞれ配置される。アウターパネル２とレインフォースメント３とインナーパネル４は、これら３つが重なり合った箇所でスポット溶接によって接合されている。アウターパネル２では、フランジ部１２の内側面（同図における右側面）が合わせ面１３となっており、この合わせ面１３がレインフォースメント３に接している。
【００２５】
−側部車体の製造方法−
側部車体１の製造方法について、図４を参照しながら説明する。この製造方法では、成形工程と、窒化工程と、潰し工程と、溶射工程と、接合工程とが順に行われる。
【００２６】
成形工程では、軟鋼板をプレス成形することによって成形部材としてのアウターパネル２が形成される。アウターパネル２の素材となる軟鋼板は、その引張強度が例えば２８０ＭＰａ程度となっている。
【００２７】
窒化工程では、アウターパネル２の全体に対して窒化処理が施され、アウターパネル２全体の表面に窒化層１４が形成される。アウターパネル２の引張強度は、窒化層１４が形成されることによって例えば６００ＭＰａ程度まで向上する。また、窒化物から成る窒化層１４には、３〜４μｍ以下程度の微細な空孔が多数形成され、一部の空孔は窒化層１４の最表面に開口した状態となっている。なお、窒化処理としては、処理時間が比較的短い軟窒化（例えばガス軟窒化や塩浴窒化など）を行うのが望ましいが、軟窒化以外を行ってもよい。
【００２８】
潰し工程では、窒化工程を経たアウターパネル２に対してショットブラスト加工が行われる。この潰し工程では、アウターパネル２のフランジ部１２だけがショットブラスト加工の対象となっており、フランジ部１２の内側面、即ち合わせ面１３にショット（金属粒子）が高速で噴きつけられる。アウターパネル２の合わせ面１３には、ショットが打ち付けられることによって打撃力が作用し、この打撃力によって窒化層１４の最表面付近が変形して空孔が潰される。また、アウターパネル２の合わせ面１３は、ショットが噴きつけられることによって表面粗さの比較的大きい粗面となる。
【００２９】
溶射工程では、潰し工程を経たアウターパネル２に対して金属溶射が行われる。この溶射工程では、アウターパネル２のフランジ部１２だけが金属溶射の対象となっており、フランジ部１２の内側面、即ち合わせ面１３に溶融した金属が噴きつけられる。溶射工程を経たアウターパネル２では、潰し工程で空孔を除去された窒化層１４の上に溶融金属が付着し、窒化層１４の上に金属被覆層１５が形成される。金属被覆層１５の膜厚は、例えば５０μｍ程度となっている。なお、この溶射工程ではガス溶射を行っているが、ガス溶射以外の手法で金属溶射を行ってもよい。また、この溶射工程では亜鉛（Ｚｎ）を溶射しているが、溶射する金属は亜鉛に限定されるものではなく、例えば亜鉛とアルミニウムの合金を溶射してもよい。
【００３０】
接合工程において、溶射工程を経たアウターパネル２は、相手部材であるレインフォースメント３やインナーパネル４と組み合わされて側部車体１を形成する。この接合工程に先立ち、レインフォースメント３やインナーパネル４は、例えば亜鉛メッキ鋼板などをプレス成形することによって形成される。接合工程では、アウターパネル２とレインフォースメント３とインナーパネル４とが重ね合わされる。この状態において、アウターパネル２は、その合わせ面１３に形成された金属被覆層１５がレインフォースメント３と接触する。そして、接合工程では、重なり合ったアウターパネル２とレインフォースメント３とインナーパネル４とがスポット溶接ガンの電極２０で挟み込まれ、一対の電極２０の間に電流を流すことによってこれら３つの部材が溶接接合される。
【００３１】
−実施形態の効果−
本実施形態の製造方法では、潰し工程を行って窒化層１４の空孔を潰し、その後に溶射工程を行って窒化層１４を金属被覆層１５で覆っている。つまり、接合工程でレインフォースメント３やインナーパネル４とスポット溶接されるアウターパネル２では、金属被覆層１５で覆われた窒化層１４に空孔が存在しない状態となっている。このため、アウターパネル２のフランジ部１２がスポット溶接される際に高温となっても、窒化層１４の空孔内の空気等が金属被覆層１５を破って噴出することはなく、金属被覆層１５にブローホールが生じるのを回避できる。
【００３２】
このように、本実施形態の製造方法により製造された側部車体１では、雨水などに晒されることの多いアウターパネル２の下部にブローホールが形成されるのを防止でき、ブローホールから侵入した水による腐食を防ぐことができる。従って、この製造方法によれば、成形工程の後に窒化工程を行うことで複雑な形状のアウターパネル２を容易に得ることができると共に、窒化層１４の空孔に起因する耐食性の低下を効果的に抑えることができ、耐食性の高い側部車体１を容易に製造することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態の製造方法では、その溶射工程において、卑金属である亜鉛をアウターパネル２に溶射している。亜鉛は鉄よりもイオン化傾向が高く、金属被覆層１５が破れて鋼板が露出しても、金属被覆層１５の亜鉛がイオン化して溶出することによって鋼板の腐食が回避される。このように、鉄よりもイオン化傾向の高い金属で金属被覆層１５を形成すると、金属被覆層１５による犠牲防食作用が得られる。
【００３４】
−実施形態の変形例−
本実施形態の製造方法において、潰し工程や溶射工程の対象は、アウターパネル２の合わせ面１３に限定される訳ではない。つまり、この製造方法では、潰し工程や溶射工程での加工対象にアウターパネル２の合わせ面１３が含まれていればよく、アウターパネル２の表面のうち合わせ面１３以外の部分にショットブラスト加工や金属溶射を施してもよい。
【００３５】
また、本実施形態の製造方法において、成形工程から溶射工程までの各工程の対象は、アウターパネル２に限定される訳ではない。つまり、この製造方法では、レインフォースメント３やインナーパネル４を対象として、成形工程から溶射工程までの各工程を行ってもよい。つまり、成形工程では軟鋼板を塑性加工することによって成形部材としてのレインフォースメント３やインナーパネル４を形成し、成形工程で得られたレインフォースメント３やインナーパネル４を対象として窒化工程と潰し工程と溶射工程を順に行い、これらの工程を経たレインフォースメント３やインナーパネル４を接合工程でアウターパネル２と接合して側部車体１を形成してもよい。
【００３６】
また、本実施形態の製造方法において、成形工程で行われる塑性加工は板材を金型で挟み込むプレス加工に限定されるものではなく、例えば板材に液圧を作用させて塑性変形させる加工を行ってもよい。
【００３７】
また、本実施形態の製造方法において、潰し工程で行う加工はショットブラスト加工に限定される訳ではなく、例えばローラ等をフランジ部１２の合わせ面１３に押し付ける加工を行ってもよい。この場合、フランジ部１２の合わせ面１３にはローラ等によって押圧力が作用し、この押圧力によって窒化層１４の空孔が潰されることになる。また、ローラの表面に凹凸を形成しておけば、フランジ部１２の合わせ面１３を粗面化することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態の製造方法において、接合工程で行う接合手法はスポット溶接に限定される訳ではなく、例えばレーザ溶接等によってアウターパネル２をレインフォースメント３やインナーパネル４に接合してもよい。
【００３９】
また、本実施形態の製造方法において、製造対象となる鋼板接合部材は、車両の車両部材に限定される訳ではない。また、接合工程で行う接合手法は、接合する際に加熱を伴うものであればよく、例えばロウ付け等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】側部車体の分解斜視図である。
【図２】アウターパネルの要部断面図である。
【図３】側部車体の要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    側部車体
２    アウターパネル
３    レインフォースメント
４    インナーパネル
１３  合わせ面
１４  窒化層
１５  金属被覆層
【図１】
2006334638.tif 000003
【図２】
2006334638.tif 000004
【図３】
2006334638.tif 000005
【図４】
2006334638.tif 000006