(57)【要約】  亜鉛系めっき鋼板から熱間プレス成形により塗装後耐食性の良好な熱間プレス成形部材を安定して量産できる方法では、亜鉛系めっき鋼板を６００〜７５０℃の温度域に６００℃までの昇温速度が５０℃／ｓｅｃ以下で加熱した後、５５０℃以下に冷却する熱処理により、最表層部の酸化亜鉛層とその下側のＦｅ含有量２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相を有する鋼板ブランクを得る。この鋼板ブランクをＡｃ３点以上の温度に加熱した後、直ちにＡｃ３点以上の温度でプレス成形を開始し、ついで急冷して、表層部に酸化亜鉛層および鉄−亜鉛固溶相を有し、金属間化合物相と純亜鉛層とを有していない熱間プレス成形部材を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛系めっき鋼板に、６００℃までの平均昇温速度を５０℃／ｓｅｃ以下として６００℃以上、７５０℃以下の温度域に酸素含有雰囲気中で加熱する第１の加熱工程と、第１の加熱工程により加熱された鋼板を５５０℃以下に冷却する第１の冷却工程とを含む熱処理を施して、鋼板表面上に最表層を構成する酸化亜鉛層とその下側に位置するＦｅ含有量２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相とを有する鋼板ブランクを形成し、
この鋼板ブランクを、第２の加熱工程において鋼板のＡｃ3点以上の温度に加熱した後、鋼板ブランクの温度がＡｃ3点以上にあるうちに鋼板ブランクのプレス成形を開始し、成形された部材を急冷する熱間プレス成形工程を行うことにより、表層部に酸化亜鉛層および鉄−亜鉛固溶相を有し、かつ金属間化合物相と純亜鉛相とを有していない熱間プレス成形部材を得ることを特徴とする、熱間プレス成形部材の製造方法。
【請求項２】
前記第２の加熱工程を、８００℃までの平均昇温速度を１００℃／ｓｅｃ以下として行う、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス成形部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化の推進および安全性の向上を図るために、鋼材の高強度化による使用重量の低減が積極的に行われている。しかし、自動車用の各種鋼板は、高強度化によりプレス成形性が低下し、複雑な形状を有する鋼製パネル部品の成形を難しくしている。【０００３】
そこで、複雑な形状を有する高強度の鋼製部品を得るための技術として、熱間プレス成形法が実用化されつつある。熱間プレス成形では、高温に加熱された軟質で高延性の状態の鋼板にプレス加工を施すため、高強度鋼板であっても複雑な形状の成形が可能になる。さらに、鋼板をオーステナイト域に加熱してプレス成形した後、プレス成形に用いた金型内で急冷することにより、成形と同時に焼入れを行うことができ、マルテンサイト変態による高強度化も利用可能になる。【０００４】
表面が特に被覆されていない鋼板（例えば通常の熱延鋼板や冷延鋼板）に対して熱間プレス成形法を適用すると、プレス成形前の加熱を大気中等の酸化性雰囲気で行った場合、鋼板の表面にスケール（鉄の酸化物）が不可避的に形成される。鋼板表面に形成されたスケールは剥離し易く、プレス成形中に金型の損傷を招いたり、塗装後の熱間プレス成形品における塗膜の剥離やこれに起因した耐食性の低下を引き起こしたりする。このため、熱間プレス成形品を製造する際には、加熱を非酸化性雰囲気中で行ってスケールの発生を抑制するか、或いは酸化性雰囲気下での熱間プレス成形後にショットブラスト処理を行って成形品の表面に形成されたスケールを十分に除去する必要があり、いずれの手法でも製造コストの上昇につながる。【０００５】
熱間プレス成形におけるスケール発生を抑制するために、表面が被覆されているめっき鋼板に対して熱間プレス成形を行うことが提案されている。例えば、特許文献１〜４には、亜鉛系めっき鋼板を加工素材として熱間プレス成形することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５３５４８号公報
【特許文献２】特開２００３−７３７７４号公報
【特許文献３】特開２００３−１２６９２０号公報
【特許文献４】特開２００３−１２６９２１号公報
【発明の概要】
【０００７】
亜鉛系めっき鋼板を用いて熱間プレス成形を行った場合、得られたプレス成形部材の塗装後耐食性が必ずしも安定しないという問題があることが判明した。
本発明は、亜鉛系めっき鋼板を用いた熱間プレス成形において、良好な塗装後耐食性を有する熱間プレス成形部材を安定して製造することができる熱間プレス成形部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者らは、亜鉛系めっき鋼板を一旦熱処理して特定の表面状態にしてから熱間プレス成形を行うことにより、塗装後耐食性を含む各種の望ましい特性を有する熱間プレス成形部材を安定して確実に量産することができることを知見した。
【０００９】
本発明は、亜鉛系めっき鋼板に、６００℃までの平均昇温速度を５０℃／ｓｅｃ以下として６００℃以上、７５０℃以下の温度域に酸素含有雰囲気中で加熱する第１の加熱工程と、第１の加熱工程により加熱された鋼板を５５０℃以下に冷却する第１の冷却工程とを含む熱処理を施して、鋼板表面上に最表層を構成する酸化亜鉛層とその下側に位置するＦｅ含有量２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相とを有する鋼板ブランクを形成し、この鋼板ブランクを、第２の加熱工程において前記鋼板を構成する鋼のＡｃ3点以上の温度に加熱した後、鋼板ブランクの温度がＡｃ3点以上にあるうちに鋼板ブランクのプレス成形を開始し、成形された部材を急冷する熱間プレス成形工程を行うことにより、表層部に酸化亜鉛層および鉄−亜鉛固溶相を有し、かつ金属間化合物相と純亜鉛相とを有していない熱間プレス成形部材を得ることを特徴とする、熱間プレス成形部材の製造方法である。
【００１０】
本発明によれば、亜鉛系めっき鋼板を素材とする熱間プレス成形により、塗装後耐食性等の各種の望ましい性能を有する熱間プレス成形部材を安定して確実に量産することができるようになる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る熱間プレス成形部材の製造方法では、亜鉛系めっき鋼板に第１の加熱工程および第１の冷却工程を含む熱処理を施して、表面のめっき皮膜を所定の構造に変化させた鋼板ブランクを得る。この鋼板ブランクを第２の加熱工程により焼入れによる高強度化に必要な温度まで加熱した後、熱間プレス成形工程によりプレス成形する。これらの工程について以下に順に説明する。
【００１２】
［第１の加熱工程および第１の冷却工程］
亜鉛系めっき鋼板に、熱間プレス成形前に、第１の加熱工程で加熱してから、第１の冷却工程で冷却する熱処理を施す。この熱処理によって、鋼板表面上に、最表層を構成する酸化亜鉛層と、その下側に位置するＦｅ含有量が２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相とを有する鋼板ブランクを得る。第１の加熱工程と第１の冷却工程を経て上記の表面状態が付与された鋼板ブランクに対して熱間プレス成形を行うことにより、亜鉛系めっき鋼板を直接熱間プレス成形する場合に比べて、より安定して良好な塗装後耐食性が得られる。
【００１３】
最表層の酸化亜鉛層は、主として亜鉛系めっき皮膜の表面酸化により生じたものである。この酸化亜鉛層は水酸化物を含んでいてもよく、また、めっき成分や合金化に由来する成分（ＡｌやＦｅ等）を少量含んでいてもよい。同様に、亜鉛−鉄合金相も、加熱前のめっき皮膜や鋼に由来する成分を含んでいてもよい。
【００１４】
亜鉛−鉄合金相は、最表層の酸化亜鉛層と鋼板素地との間に存在する亜鉛含有層である。本発明では、この亜鉛−鉄合金相は２５質量％以上という高いＦｅ含有量を有する。溶融亜鉛めっき鋼板を大気中５００〜５５０℃程度の温度で熱処理して製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき皮膜中のＦｅ含有量は５〜２０質量％程度、典型的には１５質量％以下である。
【００１５】
亜鉛−鉄金属間化合物にはいくつかの種類があるが、Ｆｅ含有量が最も高いΓ（Ｆｅ3Ｚｎ10）でもＦｅ含有量は平衡状態図上で約２０質量％である。従って、Ｆｅ含有量が２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相は、亜鉛−鉄金属間化合物相と、亜鉛と鉄とが互いに固溶した鉄−亜鉛固溶相とが混在する合金相であると考えられる。
【００１６】
第１の加熱工程では、めっき被膜中の亜鉛と基材の鉄との相互拡散により合金化を進行させることによって、Ｆｅ含有量が２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相を形成する。すなわち、亜鉛の一部が鉄と固溶した相が形成されるまで合金化を進める。そのため、加熱温度は、亜鉛と鉄の合金化が十分に進行する６００℃以上とする。このとき、合わせてめっき皮膜の表面酸化が進行して、最表層に酸化亜鉛層が形成される。
【００１７】
ここで、Ｚｎ−Ｆｅ二元状態図によれば、例えばＺｎ−３０質量％Ｆｅ合金は、７８２℃以上では一部が液相として存在することになり、Ｆｅ含有量が小さければより低い温度から液相が形成され得る（以下、液相が発生し得る温度を「融点」ということがある）。
【００１８】
従って、第１の加熱工程において、例えば高温に高速で加熱すると、合金化があまり進行しないうちに融点以上に達して鋼板表面に液相が形成され、加熱設備への亜鉛の付着や亜鉛の蒸発や消失が懸念される。
【００１９】
そのため、第１の加熱工程における加熱温度はあまり高温になり過ぎないようにするとともに、昇温速度をあまり速くしない。具体的には、加熱温度を７５０℃以下とし、６００℃までの平均昇温速度を５０℃／ｓｅｃ以下とする。それにより、亜鉛の蒸発や消失を抑制できる。この昇温速度は好ましくは２５℃／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは１０℃／ｓｅｃ以下である。
【００２０】
加熱雰囲気は、最表層の酸化亜鉛層を形成するため、酸素含有雰囲気とする。雰囲気中の酸素濃度は０.５ｖｏｌ％以上あればよく、好ましくは１ｖｏｌ％以上である。酸素濃度の上限は特に制限されないが、大気（酸素濃度２１ｖｏｌ％）までで十分である。酸素濃度が２１ｖｏｌ％より低い雰囲気ガスは、空気と窒素ガスとを混合したものでよい。雰囲気ガスの露点は１０〜６０℃の範囲内が適当である。
【００２１】
前述したように、第１の加熱工程の加熱温度は６００℃以上、７５０℃以下であるが、この加熱温度は好ましくは６３０℃以上、７２０℃以下であり、より好ましくは６５０℃以上、７００℃以下である。第１の加熱工程では、加熱雰囲気が酸素含有雰囲気であるため、加熱初期から最表層として酸化亜鉛層が不可避的に形成され、めっき皮膜が部分的に溶融しても亜鉛の蒸発はこの酸化亜鉛層によって抑制される。
【００２２】
第１の加熱工程で加熱される亜鉛めっき鋼板は、鋼帯もしくは切板であってもよく、または後続する熱間プレス成形工程のために既にブランキングされているものでもよい。また、鋼板を中間形状に成形・切断したものでもよい。
【００２３】
第１の加熱工程の加熱設備は、特に限定は無く、例えば直火炉、ガス炉、輻射炉、通電加熱炉、さらには高周波炉等の慣用の設備を用いることができる。加熱条件は、前述した表面状態を有する亜鉛系めっき鋼板を得られるように適宜設定すればよい。
【００２４】
第１の加熱工程における加熱温度での保持時間は、亜鉛系めっき鋼板のめっき皮膜がＦｅ含有量２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相に変化するのに必要な時間とする。この時間は、加熱温度によっても異なるが、一般には最高温度からそれより５０℃低い温度までの滞在時間が１分〜３０分となる範囲内が好ましい。
【００２５】
第１の加熱工程により加熱された亜鉛系めっき鋼板を、第１の冷却工程により一旦５５０℃以下に冷却する。冷却方法は特に限定されない。自然に放冷されるのを待ってもよいし、空冷や水冷等により強制的に冷却してもよい。ある程度強制的に温度を下げるほうが表面状態を安定させやすい。冷却速度の目安としては、５５０℃以上の滞在時間が３０秒以内、特に１５秒以内となるような速度が好ましい。
【００２６】
ただし、鋼の化学組成によっては、第１の加熱工程での加熱温度がＡｃ3点以上となる場合がある。その場合には、この温度域からの急冷により鋼板が焼き入れされて硬化し、その後の取り扱いにおける作業性が著しく悪化するおそれがある。そのため、この場合に限り、第１の冷却工程の冷却速度を、焼入れを回避できるような速度に設定することが望ましい。例えば、４００℃以下まで冷却する場合、冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。
【００２７】
鋼板がブランキングされていない場合には、第１の冷却工程で鋼板を室温まで冷却し、ブランキング作業を行って、所望形状の鋼板ブランクを得る。鋼板がブランク材である場合には、第１の冷却工程を５５０℃以下の適当な温度で終了し、まだ高温の鋼板ブランクに次の工程（熱間プレス成形工程のための第２の加熱工程）を直ちに受けさせてもよい。
【００２８】
上記の熱処理により、最表層の酸化亜鉛層と鋼板母材との間にＦｅ含有量２５質量％以上の亜鉛−鉄合金相が形成された鋼板ブランクが得られる。酸化亜鉛層と亜鉛−鉄合金相の厚みは特に制限されない。これらの層または相の厚みは、めっき付着量、めっき種、加熱条件によって変動する。
【００２９】
酸化亜鉛層と亜鉛−鉄合金相の存在は、鋼板断面のＳＥＭ観察と、Ｘ線回折、さらには必要により次に述べる元素分析手段を併用して確認することができる。亜鉛−鉄合金相中のＦｅ含有量は、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＸＡ）などの適当な元素分析手段により測定できる。
【００３０】
［第２の加熱工程］
第２の加熱工程では、第１の冷却工程を経た鋼板ブランクを、鋼板を構成する鋼のＡｃ3点以上の温度に加熱する。焼き入れ後の部材の機械特性を安定させる面からは、鋼の化学組成にもよるが、８００℃〜１１００℃程度に加熱するのがよい。次の冷却工程までの降温を考慮すると、Ａｃ3点以上の温度でプレス成形を開始させるために、加熱温度はＡｃ3点より５０℃以上高い温度とすることが好ましい。より好ましい加熱温度は８８０℃〜１０００℃である。
【００３１】
第２の加熱工程による加熱においても、鋼板の表面に液相が形成されると、亜鉛が蒸発または消失したり、後続する熱間プレス成形工程において亜鉛がプレス金型に付着して成形を阻害したりする等、熱間プレス成形部材の性能や成型時の作業性に悪影響を及ぼすことが懸念される。ことに、前述したように８００℃以上に加熱すると、Ｚｎ−３０％Ｆｅ合金の融点である７８２℃を超えることから、急速加熱では必然的に液層が形成されやすくなる。
【００３２】
そこで、第２の加熱工程においても、加熱速度はあまり高すぎないようにして、Ｆｅと亜鉛の相互拡散を進行させて結果的にＦｅ中に亜鉛が固溶した鉄−亜鉛固溶相を形成させつつ加熱するのがよい。具体的には、８００℃までの平均昇温速度を１００℃／ｓｅｃ以下、好ましくは５０℃／ｓｅｃ以下とするのがよい。
【００３３】
第２の加熱工程の加熱雰囲気は特に制限されない。大気雰囲気、より低い酸素含有量の雰囲気（例、空気−窒素混合ガス）、酸素を含有しない雰囲気（例、窒素雰囲気、不活性ガス雰囲気など）のいずれでもよい。雰囲気ガスの露点は０〜６０℃の範囲内が好ましい。
【００３４】
第２の加熱工程における加熱温度での保持時間は、この加熱中に、熱間プレス成形後のめっき層において亜鉛が鉄と完全に固溶して、表層の亜鉛含有層中に金属間化合物相や純亜鉛相が存在しなくなるように設定する。このための保持時間は、加熱温度によっても異なるが、一般には最高温度からそれより５０℃低い温度までの滞在時間が３０秒〜５分となることが好ましい。
【００３５】
［熱間プレス成形工程］
第２の加熱工程においてＡｃ3点以上、好ましくはＡｃ3点より５０℃以上高い温度に加熱された鋼板ブランクを、Ａｃ3点以上の温度域にあるうちに、プレス金型によって、プレス成形して所望の形状に成形するとともに、急冷して焼入れを行う。これにより、所望の形状を有する高強度の熱間プレス成形部材が製造される。この際、プレス金型により形状を拘束したままで急冷すると、熱間プレス成形部材の形状精度が良好になるので、望ましい。
【００３６】
急冷とは、本明細書では冷却媒体として液体を用いる冷却を意味する。急冷の手段としては、金型の表面直下に水冷管を備える金型、または成形面に冷却媒体を通じる流路（溝等）を設けた金型を用いることが例示される。急冷の冷却速度は、４０℃／ｓｅｃ以上が好ましく、より好ましくは５０℃／ｓｅｃ以上である。
【００３７】
得られる熱間プレス成形部材は、その表層部（すなわち、亜鉛を含有する表層部分）に、酸化亜鉛層と鉄−亜鉛固溶相とを有するが、金属間化合物相と純亜鉛相とを有していないものとする。製品である熱間プレス成形部材が、脆い金属間化合物を有していない亜鉛含有層で被覆されているため、表面の微細クラック等が少ない。また、塗装後耐食性も良好である。
【００３８】
第２の加熱工程と熱間プレス成形工程において、鋼板が高温にある時間が長すぎると、鉄−亜鉛固溶相の形成には有利であるが、鋼板の表面に生じるスケールが多くなる。従って、第２の加熱工程から熱間プレス成形工程までに高温域にある時間をできるだけ短くするのが好ましい。この意味で、第２の加熱工程から熱間プレス成形工程まではできるだけ速やかに鋼板を搬送することが好ましい。具体的には、第２の加熱工程における加熱の終了から熱間プレス成形工程における急冷によって鋼板温度が７００℃に下がるまでの時間（この時間を７００℃以上の滞在時間という）が１５秒以下となることが好ましい。
【００３９】
本発明に従って、第１の加熱工程において亜鉛−鉄の合金化をＦｅ含有量が２５質量％以上になるまで進めた上で、熱間プレス成形を行い、亜鉛が鉄と完全に固溶した組織にすると、熱間プレス成形中に酸化亜鉛層のスケール化が進行しにくく、その密着性が向上することが判明した。この酸化亜鉛層の密着性の向上が、良好な塗装後耐食性が安定して得られることにつながると考えられる。
【００４０】
なお、鋼板表層の亜鉛−鉄の金属間化合物相、固溶相、純亜鉛相は、Ｘ線回折とＥＰＭＡなどの元素分析装置を併用することにより区別できる。酸化亜鉛相と金属間化合物相と純亜鉛相は結晶構造がα−Ｆｅ（母材）とは異なるので、Ｘ線回折のみで識別可能である。一方、固溶相は、母材と同じ結晶構造（体心立方格子）を持っているが、格子定数が母材に比べて大きく、区別できる。この相が鉄−亜鉛固溶相であることは、断面よりＥＰＭＡなどで元素分析を行い、亜鉛と鉄の両元素の存在を確認することによって同定できる。
【００４１】
本発明において用いる亜鉛系めっき鋼板は、特に限定されず、通常の溶融亜鉛系めっき鋼板および電気亜鉛系めっき鋼板から選択することができる。適当な亜鉛系めっき鋼板の具体例としては、電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が挙げられる。めっき付着量は一般的なものでよく、めっき手法ごとに適当な範囲が異なる。
【００４２】
めっきの種類、手法、付着量などによって、前述の合金化の進行具合が異なる。そのため、第１および第２の加熱工程における加熱条件、特に第１の加熱工程の加熱条件は、その加熱後の鋼板表層部の組織が所定のものとなるように、使用する亜鉛系めっき鋼板に応じて設定する。
【００４３】
例えば、溶融亜鉛めっき鋼板はめっきの融点が低く（約４２０℃）、まためっき浴中のＡｌに由来してめっき／鋼界面にＦｅ−Ａｌ合金層が形成されていることから、十分に合金化を進行させるには、第１の加熱工程における昇温速度をあまり急速にしないほうがよい。この点では、電気亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板の方が、めっき／鋼界面に合金化の障害となる界面合金層を有さず、また合金化溶融亜鉛めっき鋼板ではめっきの融点も比較的高い（Ｚｎ−１０％Ｆｅ合金として約６００℃）ことから、許容し得る加熱温度や加熱速度の範囲が広くなって扱い易いため、望ましい。
【００４４】
本発明において用いる亜鉛系めっき鋼板の鋼板母材の化学組成は、熱間プレス成形部材が所望の強度等の特性を有し、かつ焼入れ可能となるように適宜設定すればよい。
【実施例】
【００４５】
表１に示すめっき付着量を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）または電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）の試験片（板厚１.６ｍｍ、７０ｍｍ×１５０ｍｍ）を用いて、表１に記載する条件で第１の加熱工程、第１の冷却工程、第２の加熱工程および熱間プレス成形工程を経て熱間プレス成形部材を作成した。ただし、熱間プレス成形工程は、第２の加熱工程後、直ちに試験片を平板の金型で挟み込んで冷却することにより行ったものであり、成形（変形）は加えなかった。各工程において、試験片の温度変化を試験片に取り付けた熱電対により監視した。こうして監視された温度に基づいて、各工程における昇温速度、保持時間、滞在時間などを求めた。【００４６】
母材鋼板はいずれも、質量％でＣ：０.２％、Ｓｉ：０.２％、Ｍｎ：１.  ３％，Ｐ：０.００５％、Ｓ：０.００１％、Ｃｒ：０．２％、Ｔｉ：０．０２％、sol.Ａｌ：０.０４５％、Ｂ：０.００１５％を含有するもので、そのＡｃ3点は８３０℃であった。【００４７】
第１および第２の加熱工程ではバッチ式箱形加熱炉を用いて加熱を行った。加熱雰囲気は空気（酸素含有量２１ｖｏｌ％）、空気と窒素との混合ガス、または純窒素ガス（酸素含有量０％）であった。第１冷却工程では、空冷、水冷、油冷等により、冷却条件を変更しつつ所定温度まで冷却した。【００４８】
得られた平板状の熱間プレス成形部材（Ｎｏ.１〜２４）の塗装後耐食性を次のようにして調査した。
各成形部材をアルカリ脱脂およびリン酸亜鉛処理した後、市販のエポキシ樹脂系カチオン型電着塗料を用いて電着塗装および焼付けを行い、１５μｍの電着塗膜を両面に有する塗装試験片を得た。この試験片に細刃のナイフでスクラッチ傷を付与し、６０℃の５％ＮａＣｌ水に２００時間浸漬した。浸漬後の傷部からの膨れ幅を測定し、膨れ幅の平均値を求めた。この平均膨れ幅が１ｍｍ以下をＡ、１ｍｍ超、３ｍｍ以下をＢ、３ｍｍ超、５ｍｍ以下をＣ、５ｍｍ超をＤとして評価した。Ａ，Ｂは合格、Ｃ，Ｄは不合格である。この塗装後耐食性の評価方法は、特許文献１〜４に記載される評価方法よりもかなり厳しいものであり、この評価方法で合格であるならば、実用的には安定した塗装後耐食性を示すと判断される。【００４９】
第１の加熱工程と冷却工程を経た試験片および熱間プレス成形工程後の試験片の表層部の組成や組織等については、下記のようにして調査した。ここで、第１の冷却工程後の鋼板表層部の調査は、同じ亜鉛系めっき鋼板の別の試験片に同じ条件で第１の加熱工程および第１の冷却工程を受けさせたものを使用した。第１の冷却工程後の温度が５０℃以上である場合は、冷却工程の終了後、直ちに水冷し、乾燥したもので調査した。【００５０】
１）第１の冷却工程後のＦｅ量（質量％）：鋼材を切り出して断面方向からＳＥＭで５００〜１０００倍の倍率で観察し、鋼材表層部で酸化亜鉛層直下の部位におけるＥＤＸＡ分析でのＦｅとＺｎの合計量に対するＦｅの割合で求めた。【００５１】
２）熱間プレス成形後の金属間化合物相及び純亜鉛層の有無：鋼材を切り出して表面からＸ線回折法による回折パターンを得て、当該パターンに亜鉛−鉄金属間化合物相又はη−亜鉛相（純亜鉛相）に由来するピークが見られるか否かにより判断した。なお、試験片Ｎｏ.１〜２４のＸ線回折パターンでは、いずれも酸化亜鉛に由来するピークが認められ、次の３）で観察された表層部の酸化物層は酸化亜鉛を主体とする層、すなわち、酸化亜鉛層であると判断された。亜鉛−鉄金属間化合物相又は純亜鉛相に由来するピークが観察されない場合は、表層部の亜鉛含有層は酸化亜鉛層と鉄−亜鉛固溶相から構成されていると判断される。実際に表層部の主体が鉄−亜鉛固溶相であることは、熱間プレス成形部材の断面サンプルを用いて表層部のＥＤＸＡ分析により確認した。【００５２】
３）熱間プレス成形後の断面観察：熱間プレス成形された試験片の断面を切り出して樹脂埋め込みし、表面付近の断面を５００〜１０００倍の倍率でＳＥＭ観察した。最表面に酸化物層（酸化亜鉛層）が観察され、その直下には母材とは異なる層（鉄−亜鉛固溶相からなる亜鉛含有層）が観察された。酸化亜鉛層は、その下の亜鉛含有層に密着した部分と、スケール化して剥離している部分とが観察された。酸化亜鉛層を最低１０個所で観察し、観察長さ２０μｍ当たりの酸化亜鉛層の密着した部分の合計長さの平均値を求めた。この平均値が合計で１４μｍ以上（剥離部分の合計が６μｍ以下）である場合を○、１４μｍ未満の場合を×とした。後述するように、酸化亜鉛層の密着性は塗装後耐食性に影響するので、この密着性を目安として塗装後耐食性を評価できる。【００５３】
以上の調査結果を表１に併記する。表１には示していないが、第１の加熱工程と第１の冷却工程を経た熱間プレス成形前の試験片についても、熱間プレス成形後の試験片と同様に、Ｎｏ.１〜２４の全試験片において、最表層に酸化亜鉛層が形成されていることが、断面ＳＥＭ観察により確認された。【００５４】
【表１】
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【００５５】
表１に示すように、第１の加熱工程の昇温速度が７０℃／ｓｅｃ以上である場合、第１の加熱工程の加熱温度が７５０℃超である場合、第１の加熱工程の加熱温度が６００℃未満である場合、第１の加熱後の冷却が５５０℃超の場合、および第１の加熱工程を行わなかった場合には、塗装後耐食性の改善効果が得られなかった。【００５６】
塗装後耐食性が不芳な供試材は、金属間化合物相（Γ相）が検出されたＮｏ．２５を除き、酸化亜鉛層の密着性も×（不芳）の評価となっていた。上記観察方法による酸化亜鉛層の密着性の評価は、断面観察用に切出し加工する際に分離した可能性があるため、バラつきが比較的大きく、あくまで目安としての評価であると考えられる。しかし、塗装後耐食性には酸化亜鉛層の密着性が大きく影響していると考えられ、加熱温度や加熱速度が酸化亜鉛層の密着性に影響していることが推測された。【００５７】
Ｎｏ.２５は、第１の加熱工程および冷却工程後の鋼板表層部のＦｅ含が３質量％と非常に低かったために、熱間プレス成形後の成形品表面に金属間化合物相（Γ相）が検出された。この例では、酸化亜鉛層の密着性は良好であったものの、塗装後耐食性は非常に悪かった。
【国際調査報告】
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2011081043.tif 000004