(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼成分として質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．７％、
Ｓｉ：１％以下、
Ｍｎ：０．５〜３％、
Ｐ：０．１％以下、
Ａｌ：０．１％以下、
Ｎ：０．０１％以下
Ｔｉ：０．５％以下、
Ｃｒ：２％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼の鋼板表面に、Ｆｅ−Ａｌ被覆を有し、該Ｆｅ−Ａｌ被覆のＡｌ濃度が質量％で３５％以下であることを特徴とする加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼成分に加えて更に、
Ｍｏ：０．５％以下、
Ｂ：０．０５％以下、
の１種または２種を含有することを特徴とする加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
【請求項３】
Ｆｅ−Ａｌ被覆に、さらに、質量％で、１５％以下のＳｉを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
【請求項４】
めっき付着量が両面で１２０ｇ／ｍ2 以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼をプレス成型により成形した高強度自動車部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の足回り等の高強度を要求される部品を製造するための鋼素材を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題を発端とした低燃費化の動きから自動車用鋼板に対しては高強度化に対する要望が強い。しかし、一般に高強度化は加工性、成形性の低下を伴い、高強度、高成形性を両立する鋼板が要望されている。これに対応するものの１つとして、残留オーステナイトのマルテンサイト変態を利用したＴＲＩＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｃｉｔｉｃｉｔｙ）鋼であり、近年用途が拡大しつつある。しかし、この鋼により、成形性の優れた１０００ＭＰａ級の高強度鋼板は製造することは可能であるが、更に高強度、例えば１５００ＭＰａというような超高強度鋼で成形性を確保することは困難である。
【０００３】
そこで、高強度、高成形性を両立する別の形として最近注目を浴びているのがホットプレスである。これは鋼板を８００℃以上の高温に加熱した状態で成形することにより高強度鋼板の成形性の課題を無くし、成型後の冷却により所望の材質を得るというものである。しかし、大気中での加熱を伴うため、表面に酸化物が生成してこれを後工程で除去する必要がある。これを改善するものとして０．１５〜０．５％の炭素を含有する鋼板にアルミめっきして加熱時の酸化抑制を図る技術が特開２０００−３８６４０号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した発明は、高強度の成形部品を効率良く製造するのに有効であるが、アルミめっき層は加熱条件によっては加工時にめっきにクラックが発生する可能性がある。これは、加熱によりめっき層が脆性な金属間化合物層に変化するためで、このようなクラックが発生すると、場合によっては粉状にめっきが剥離してしう場合もあり、そこまで酷くない場合にも、その個所の塗装後耐食性が低下してしまう懸念があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような課題を克服するためにアルミめっき鋼板の加熱後の加工性に関して種々の検討を加えた結果、アルミめっきの付着量、加熱条件を適正化することで加熱後加工時のめっきクラック発生を抑制するという知見を得たものである。すなわち、溶融アルミめっき鋼板は通常Ａｌ−１０％Ｓｉというめっき浴組成を持ち、アルミめっき鋼板を加熱した際、表面まで合金化して加熱条件により１〜５相の構造となるが、加熱温度が高い、あるいは加熱時間が長いときに合金層は１〜２相となり、このとき脆性が緩和されて加工しても合金層のクラックを生じなくなるという知見が得られた。
【０００６】
その発明の要旨とするところは、
（１）鋼成分として質量％で、Ｃ：０．０５〜０．７％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｐ：０．１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｃｒ：２％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼の鋼板表面に、Ｆｅ−Ａｌ被覆を有し、該Ｆｅ−Ａｌ被覆のＡｌ濃度が質量％で３５％以下であることを特徴とする加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
（２）前記（１）に記載の鋼成分に加えて更に、Ｍｏ：０．５％以下、Ｂ：０．０５％以下の１種または２種を含有することを特徴とする加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
【０００７】
（３）Ｆｅ−Ａｌ被覆に、さらに、質量％で、１５％以下のＳｉを含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
（４）めっき付着量が両面で１２０ｇ／ｍ2 以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の加工性、加工部耐食性に優れた高強度アルミ系めっき鋼板。
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１に記載の鋼をプレス成型により成形した高強度自動車部品である。
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は９５０℃におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元状態図を示すが、この１〜２相の状態は、この状態図において、左下領域であり、この領域はＦｅ（ｂｃｃ）とＦｅ3 Ａｌ（ｂｃｃ）が混在している。この領域でのＡｌ量はせいぜい３５％であり、このような合金層となったときに加工性は向上し、クラックの発生が抑制可能である。なお、当然のことながら、めっきの付着量が小さい方がこの領域に変化し易くなるため、低付着量の方が加工性、加工後耐食性に優れるとの知見も得られた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の限定理由について説明する。
アルミめっきを加熱して合金層、つまりＦｅ−Ａｌ被覆層とし、このＡｌ量を３５％以下とすることが本発明の要点である。この理由は前述した通りで、Ｆｅ−Ａｌ被覆層をＡｌ，Ｓｉが固溶したＦｅ＋Ｆｅ3 Ａｌとすることで、これ以外の相が混じったものよりも格段に優れた加工性、加工部耐食性が得られる。
Ｃ：０．０５〜０．７％
Ｃは、成型後に１０００ＭＰａ以上の高強度を有するものであり、ホットプレス後に急冷してマルテンサイトを主体とする組織に変態させるものであり、そのためには０．０５％以上であることが望ましい。一方、Ｃ量を０．７％超に増大させても強度が飽和してしまうことに加え、溶接割れを生じやすくするため、上限を０．７％に定めた。
【００１０】
本発明において、鋼成分をＣ以外には特に定めないが、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｌ，Ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｂ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｓｎ，Ｓｂ等の元素が添加元素、あるいは不可避的不純物としてあり得る。これら元素は必要に応じて添加することも可能である。例えばＭｎ，Ｂは焼入れ性のために効果があり、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏはアルミめっき層の耐熱性に効果がある。Ｎｉ，Ｃｕは耐食性に奏功する等である。望ましくは添加範囲は、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｓｉ：１％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｃｒ：２％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｓｎ，Ｓｂ：０．１％以下である。
【００１１】
前述したように、アルミめっきの付着量が少ない方が、Ｆｅ＋Ｆｅ3 Ａｌ領域になることが容易で、そういう意味で付着量は両面１２０ｇ／ｍ2 以下であることが望ましい。アルミめっきの方法については特に限定するものではなく、溶融めっき法をはじめとして電気めっき法、真空蒸着法、クラッド法等が可能である。現在工業的に最も普及しているのは溶融めっき法であり、通常めっき浴としてＡｌ−１０％Ｓｉを使用することが多く、これに不可避的不純物のＦｅが混入している。
【００１２】
このとき加熱後の合金層にＳｉが入り、相構造によりＳｉ量は変動し得るが、Ｆｅ＋Ｆｅ3 Ａｌ領域において、Ｓｉは１５％以下であり、Ｓｉはこれを上限とする。これ以外の添加元素として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｉｎ，Ｂｉ，ミッシュメタル等があり得るが、めっき層がＡｌを主体とする限り、適用可能である。Ｚｎ，Ｍｇの添加は赤錆を発生し難くするという意味で有効であるが、蒸気圧の高いこれら元素の過剰な添加はＺｎ，Ｍｇのヒューム発生、表面へのＺｎ，Ｍｇ起因の粉体状物質の生成等があり、Ｚｎ：６０％以上、Ｍｇ：１０％以上の添加は望ましくない。
【００１３】
本発明において、アルミめっきのめっき前処理、後処理等については特に限定するものではない。めっき前処理としてＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅプレめっき等もあり得るが、これも適用可能である。また、めっき後処理としては一次防錆、潤滑性を目的としてクロメート処理、樹脂被覆処理等あり得るが、有機樹脂は加熱すると消失してしまうため好ましくない。クロメート処理も近年の６価クロム規制を考慮すると、電解クロメート等の３価の処理皮膜が好ましい。その他、無機系のクロメート以外の後処理も適用可能である。潤滑性を狙ってアルミナ、シリカ、ＭｏＳ2 等を予め処理することも可能である。上記の鋼板は８００℃以上において加工して自動車部品となる。その場合には、表面に１〜２００μｍ程度の厚みの塗装膜を有せしめるのが望ましい。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例で本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
通常の熱延、冷延工程を経た、表１に示すような鋼成分の酸洗鋼板（板厚１．８ｍｍ）、冷延鋼板（板厚１．２ｍｍ）を材料として、溶融アルミめっきを行った。表１のＮｏ．１，３，５，７は冷延鋼板であり、残りは熱延鋼板である。溶融アルミめっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、めっき後ガスワイピング法でめっき付着量を両面８０ｇ／ｍ2 に調節し、その後冷却し、ゼロスパングル処理を施した。この際のめっき浴組成としてはＡｌ−１０％Ｓｉ−２％Ｆｅであった。浴中のＦｅは浴中のめっき機器やストリップから供給される不可避のものである。めっき外観は不めっき等なく良好であった。このときの特性を表２に示す。
【００１５】
このようにして製造した溶融アルミめっき鋼板の焼入れ性，加工性を評価した。加工性は、アルミめっき鋼板を大気雰囲気下、９５０℃で１０分間加熱した後、鋼製のダイ間に挟んで冷却（冷却速度は約３０℃／秒）し、常温まで冷却した後インパクト試験によりめっきの加工性を評価した。また、鋼板の断面ビッカース硬度を荷重１００ｇで測定した。
〔加工性の評価基準〕
○：剥離無し
△：クラック発生
×：粉状剥離発生
【００１６】
【表１】
0004022063.tif 000002
【００１７】
【表２】
0004022063.tif 000003
【００１８】
Ｎｏ．８のようにＣが低めであると、強度が低めである。ビッカース硬度は一般に３倍するとその材料の引張強度（ＭＰａ）に近い値となるが、この場合だと、６００ＭＰａクラスの強度である。Ｎｏ．１〜７については、強度、加工性の双方とも良好な結果が得られた。このときのＦｅ−Ａｌ被覆中のＡｌ量をＥＰＭＡ定量分析で分析したところ、１５％前後の値を示した。なお、この分析は焼入れ後の試料の断面の表面から１０μｍ以内を５点分析し、その値を平均したものである。
【００１９】
（実施例２）
実施例１の表１中のＮｏ．１の鋼板を使用して、Ａｌ−１０％Ｓｉ−２％Ｆｅをベースとしてめっきを行い、付着量は両面で６０〜２００ｇ／ｍ2 まで変化させた。これらの試料を大気雰囲気、９５０℃での保定時間を変えて加熱し、インパクト試験で加工性を評価し、実施例１の方法でＦｅ−Ａｌ被覆中のＡｌ量を測定した。表３に示すように、加工性はＦｅ−Ａｌ被覆中のＡｌ量に依存し、この量が３５％以下で良好な加工性を有する。また、Ｆｅ−Ａｌ系被覆層のＡｌ量は付着量と保定時間に依存し、付着量が少ない程、また、保定時間が長い程拡散が進行してＦｅ−Ａｌ被覆中のＡｌ量が減少していくことが判る。
【００２０】
【表３】
0004022063.tif 000004
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、加工性、特に加工部耐食性に優れたホットプレス用アルミめっき鋼板を提供する。従って、本発明は、今後の自動車軽量化に大きく寄与するものと思われ、産業上の寄与は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】９５０℃におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元状態図である。
【図１】
0004022063.tif 000005