(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１％以上０．６％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．１％以上３．０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
【請求項３】
Ｃ：０．１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．１％以上３．０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．０１％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
【請求項４】
鋼板中のＳｉ含有量が、質量％で、Ｓｉ：０．０１％以上０．５％以下であることを特徴とする、請求項１〜３に記載の溶融アルミめっき鋼板。
【請求項５】
鋼板中のＰ、Ｓ、Ａｌ含有量が、質量％で、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１％以下であることを特徴とする請求項４に記載の溶融アルミめっき鋼板。
【請求項６】
鋼板中にＴｉ、Ｃｒを少なくとも１種以上含み、その（Ｔｉ＋Ｃｒ）含有量が０．００５％以上で、上限がそれぞれＴｉ：０．２％以下、Ｃｒ：１．０％以下であることを特徴とする請求項５に記載の溶融アルミめっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温でのプレス成形性に優れ、かつ極めて高い機械強度を有し、良好な耐食性、外観を有する溶融アルミめっき鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護と地球温暖化を防止するため化石燃料の消費を抑制する動きが強まっており、移動手段として我々の生活に欠かせない自動車においても車体の軽量化が強く求められている。この軽量化を達成するためには、従来に比べ高い機械強度を有する材料を使用することが必要になるが、一般に高い強度を有する材料は曲げ加工などの成形加工において形状凍結性が低下する傾向にあり、また複雑な形状のものに対しては成形そのものが困難である。
【０００３】
これらの問題を解決する方法の一つとして、８００℃以上の高温に加熱し、プレス加工を行った後冷却するいわゆる高温プレスによる方法が有望である。この手法によれば、一旦高温に加熱して軟化した状態にすれば容易にプレス成形でき、さらに成形後の冷却時の焼入れ効果により高強度化を可能にしたもので、良好な形状凍結性と高強度を有した成形品が得られる。しかし、鋼板を８００℃程度の高温に加熱するため表面に酸化物（スケール）が発生し、それを取り除くための工程が発生する。また、耐食性を必要とする部材などでは、表面に防錆処理や金属被覆する必要があり、表面洗浄化工程、表面処理工程が必要となる。
【０００４】
これらの欠点を克服する方法として、特開２０００−３８６４０号公報に開示されているように、所定の鋼成分を有する鋼にＡｌ系の金属被覆を施した鋼板を用いる知見が示されている。しかしながら、この知見では目的とする材料強度は得られるものの、プレス前の予備加熱条件によっては、鋼板のＦｅとめっき層のＡｌによる合金層が成長しすぎて表面が荒れ、外観を損ねると共に、耐食性が低下するおそれがある、という欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、加熱時における上記のＡｌ−Ｆｅ合金層の成長を抑制することで美麗な外観を有し、かつ優れた耐食性を有した高強度成形品を可能とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋼板成分およびめっき浴組成が高温プレス成形性に及ぼす諸因子を詳細に検討した結果、特定の元素を含有する鋼板を使用し、かつめっき浴成分を制御することで合金層成長を制御でき、高い強度を有する外観良好な成形品を得ることができることを見いだした。すなわち、鋼板の高強度化にはＣ、Ｍｎ、Ｂの添加と、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒをある量に制限することが有効であり、冷却時に十分な焼入れ効果が得られ１０００〜２０００ＭＰａの高い強度が得られること、かつ鋼板の酸化を防止し美麗な外観を得るためには、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒを主成分とするめっき金属の被覆が有効であり、特にＳｉとＣｒの働きによって、加熱時のＡｌ−Ｆｅ合金化反応が抑制されることを見出した。
【０００７】
本発明によれば、
（１）質量％で、Ｃ：０．１％以上０．６％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
（２）質量％で、Ｃ：０．１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．１％以上３．０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
【０００８】
（３）Ｃ：０．１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．１％以上３．０％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．０１％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板に、Ｓｉ：３％以上１５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上２％以下を含み、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミめっき被覆層を施したことを特徴とする８００℃以上に加熱しプレス加工する高温プレス用の溶融アルミめっき鋼板。
（４）鋼板中のＳｉ含有量が、質量％でＳｉ：０．０１％以上０．５％以下であることを特徴とする、前記（１）〜（３）に記載の溶融アルミめっき鋼板。
【０００９】
（５）鋼板中のＰ、Ｓ、Ａｌ含有量が、質量％でＰ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１％以下であることを特徴とする前記（４）に記載の溶融アルミめっき鋼板。
（６）鋼板中にＴｉ、Ｃｒを少なくとも１種以上含み、その（Ｔｉ＋Ｃｒ）含有量が０．００５％以上で、上限がそれぞれＴｉ：０．２％以下、Ｃｒ：１．０％以下であることを特徴とする前記（５）に記載の溶融アルミめっき鋼板を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の成分及び含有量の限定理由を次に述べる。
Ｃは目的とする強度を確保するために添加する。Ｃが０．１％未満だと十分な強度が得られず効果に乏しい。一方、０．６％を超えるとさらに高強度化するものの溶接割れが生じやすくなるため、上限を０．６％以下とした。
Ｍｎは強化元素であり、焼入れ性を高める元素でもある。かつ、不純物であるＳによる熱間脆性を防止するのに有効である。Ｍｎが０．１％以上においてそれらの効果が発現する。一方、３．０％を超えると残留γ相が多くなりすぎ強度が低下する。そのため、Ｍｎ濃度は０．１％以上３．０％以下とした。
【００１１】
Ｂは焼入れ時に作用し強度を向上させる効果をもつ。０．０００２％以上の添加で作用するが、０．０１％超では介在物を形成して脆化し疲労強度を低下させるため、０．０００２％以上０．０１％以下とする。
Ｓｉは強度向上元素として有効であるが、易酸化性元素でもあり、溶融アルミめっきを行う際、鋼中のＳｉ濃度が０．５％を超えると濡れ性が低下し不めっきが生じる。従って、Ｓｉは０．５％以下とする。
Ｐは強度強化元素であるが０．１％を超える添加は靱性を低下させる。従って、０．１％以下とする。
【００１２】
Ｓは硫化物系介在物による成形性低下のため少ないほど好ましいが、０．０２％まで許容できる。従って、Ｓは０．０２％以下とする。
Ａｌは脱酸剤として作用する。この目的のためには０．００５％以上が必要であるが、０．１％を超えると効果は飽和し、かえって介在物を形成して脆化させるため、上限値を０．１％とした。従って、Ａｌは０．００５％以上０．１％以下とする。
【００１３】
Ｔｉは強度強化元素であり、また、アルミめっきの耐熱性を向上させる元素でもあるが、あまり添加しすぎると炭化物、窒化物を形成して軟質化してしまう恐れがある。０．００５％以上の添加で強度向上効果、耐酸化性向上効果が現れるが、０．２％より多く添加すると目的とする強度が得られない可能性がある。また、Ｃｒも強度強化元素であり、かつ耐食性も向上するが、その効果を得るには０．００５％以上添加する必要がある。ＴｉとＣｒを同時に添加する場合には、Ｔｉ＋Ｃｒで０．００５％以上あれば強度向上効果が得られる。一方、Ｃｒを１．０％より多量に添加しても強度の向上効果は少なく、コストが増大するため、Ｃｒの上限値を１．０％とした。
その他の成分については特に制限していないが、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ａｓ等のスクラップから混入する元素が存在しても、本発明の鋼の特性には全く影響しない。
【００１４】
次に、アルミめっき層成分及び含有量の限定理由について述べる。
Ｓｉは溶融めっき金属被覆時に生成する合金層の制御が目的で添加する。このＳｉの含有量は、３％以上１５％以下が好適である。３％未満だとＦｅ−Ａｌ合金層がめっき段階で厚く成長し、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。一方、１５％超ではめっき層の加工性、耐食性が低下するため、Ｓｉ含有量は３％以上１５％以下とした。
【００１５】
本発明ではめっき浴中にＣｒを少量添加することを特徴とする。Ｃｒを添加すると、Ｃｒはめっき層と鋼板の間に形成されるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層に含有される。これが高温プレス時のＦｅの拡散を抑制し、合金層の成長を抑制する。そのため加工後も美麗な外観を得られ、また、耐食性も完全に合金化した場合に比較して格段に優れている。この効果を得るためにはＣｒは０．０１％以上の添加が必要である。より発揮させるためには０．０２％以上の添加が望ましい。一方、２％以上添加すると浴の融点が高くなりすぎて操業に支障をきたす。従って、Ｃｒ添加量は０．０１％以上２％未満とする。
【００１６】
また、めっき層中には主成分のＡｌ，Ｓｉ，Ｃｒ以外に、通常約２％のＦｅが含まれることが多いが、Ｆｅは浴中の機器やストリップから供給される不可避のものであり、本発明のめっき層の特性には影響しない。
その他、めっき金属インゴット、浴中機器、ストリップから混入する不純物、例えば、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ，Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂなどの元素が微量存在しても、本発明のめっき特性には全く影響しない。
めっき層の厚みについては本発明では特に制限を設けない。実使用上は片側あたり合金層まで含めて厚み８〜４０μｍで何ら問題なく使用可能である。
【００１７】
また、溶融めっき後の後処理として、クロメート処理皮膜、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｐ、Ｚｎの化合物及びアクリル樹脂の少なくとも１種以上よりなる皮膜、有機皮膜処理のほかに、溶融めっき後の外観均一化処理であるゼロスパングル処理（ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ  ｓｐａｎｇｌｉｎｇ）、めっき層の加工性改善処理である焼鈍処理等があり得るが、本発明においては特にこれらを限定せず、適用することも可能である。
溶融アルミめっき鋼板の製造工程についても何ら限定するものではなく、通常の製鋼、熱延、冷延、焼鈍条件が適用可能である。また、Ｎｉ，Ｆｅプレめっき等もありうるが、これも適用可能である。
次に実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１８】
【実施例】
表１に示す成分の鋼を転炉−真空脱ガス処理により溶製し、鋼片とした後、熱間圧延、冷間圧延を経て板厚１．２ｍｍの冷延鋼板、板厚１．８ｍｍの酸洗後の熱延鋼板を得た。鋼種Ａ〜Ｈが冷延鋼板、鋼種Ｉ、Ｊが熱延鋼板である。これらの鋼板を無酸化炉−還元炉方式のラインを使用して還元−焼鈍を行った後、表２に示すアルミめっき浴に浸漬して溶融めっきを行った。めっき後ガスワイピングでめっき付着量を片面あたり２５μｍに調節した。このときのめっき組成は、主成分のＡｌ以外に表中のＳｉ、Ｃｒ、それに２％のＦｅが含まれていたが、Ｆｅは浴中の機器やストリップから供給される不可避のものである。こうして製造しためっき鋼板について、熱処理後の強度と耐食性を評価した。
【００１９】
評価方法は以下によった。
（１）熱処理後の強度
９００℃の温度で５ｍｉｎ熱処理し、鋼板にはさんで冷却した後、ＪＩＳ５号引張り試験片にて引張り試験を実施し、引張り強度（ＴＳ）を測定した。
（２）高温プレス成形性評価
９００℃の温度で５ｍｉｎ加熱した後、５０ｍｍφの円筒プレス試験により表面の外観を観察した。
○：成形可能で、表面外観に変化無し
△：成形可能で、表面外観わずかに黒化
×：成形可能で、全面黒化もしくはスケール発生
【００２０】
（３）耐食性評価
（２）で作製した円筒プレス成形品について湿度９５％以上、温度４０℃にて湿潤試験を２４ｈ実施し、外観を観察した。
○：赤錆発生無し
△：わずかに赤錆発生
×：前面赤錆発生
【００２１】
【表１】
0004564207.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004564207.tif 000003
【００２３】
Ｎｏ．１１は目的とする高強度は得られたものの、めっき層中のＣｒが無かったため、プレス成形後の外観が良くなかった。Ｎｏ．１２も目的とする高強度は得られたものの、めっき層中のＳｉが高すぎたため、プレス成形後の外観が良くなかった。また、Ｎｏ．１３、１５は、Ｃの量が少なく、必要な焼入れ性が得られずに目的とする高強度が得られなかった。Ｎｏ．１４ではＭｎの量が高すぎ、目的の強度が得られなかった。Ｎｏ．１〜１０については、強度、外観、耐食性とも良好な特性が得られた。特に、Ｎｏ．１〜３においては、Ｃだけでなく、Ｍｎ、さらにはＢを添加すると強度が向上する傾向である。また、Ｎｏ．２とＮｏ．９はＴｉ，Ｃｒの添加も強度が向上する傾向がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、高温プレス時の課題であった外観を改善し、かつ必要な耐食性を兼備した高強度プレス品用溶融アルミめっき鋼板を提供するもので、今後材料の軽量化が求められたときの新しい材料として非常に有望であり、産業上の寄与も大きい。