JP2004114052A - 高温プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は形状凍結性の優れた部品を高温のプレス加工で製造する際に、ある種のめっき鋼板で問題となったプレス加工時の異常音の発生を抑制し、かつショットピーニングや酸洗をしなくても塗装密着性に優れたプレス部材を製造する技術を提供するものである。
【解決手段】Ｚｎ、Ｓｎの１種あるいは両方の合計が質量％で２０％以上、ならびに必要に応じＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉの一種あるいは二種以上の合計が０．０００１〜８０％未満含まれる厚み２μｍ以上、５０μｍ以下の表面処理層を有する鋼板を５００℃以上、１０５０℃以下の温度域の滞在時間を３０分以内とし、５００℃以上、１０５０℃以下でプレス加工をする部品の製造方法。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の足廻り、メンバーなどの部品の成形で、高強度でかつ比較的高い成形性を要求される材料のプレス方法として知られる温間ならびに熱間プレス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高張力鋼のプレス加工の大きな問題点として、高強度化に伴う延性の劣化による破断の問題とスプリングバックという成形後の弾性変形による形状変化に伴う寸法精度の劣化の問題が挙げられる。この問題への対策として、変形能を高める高温でのプレス加工が行われている。しかし、鋼板を高温に加熱するために酸化が進行し、スケールが形成され、それを化成処理して塗装を施すとスケール形成に伴う化成処理性の劣化やスケールの存在による塗装の剥離に伴う塗装密着性の劣化が知られている。そのため、スケール除去し、表面の調整をするために酸洗を施すか、ショットピーニングによる脱スケール処理を行っている。しかしこれらの処理はプレスメーカーにおける設備投資を意味し、プレス加工の高温化の足かせになっている。
【０００３】
一方、酸化を抑制するために、鋼板にめっき処理した技術が開示されている。例えば、アルミめっきを施す事により、鋼板の酸化を抑制し、高温プレスによる塗装後耐食性に優れた鋼板の製造方法が開示されている（特許文献１）。この場合、一気に高温に加熱するとアルミめっきが溶融し、表面品位が劣化するので、加熱を徐加熱にするなどＦｅ−Ａｌの合金化をはかり、その合金の融点を高める事により、表面が溶融しない工夫がなされている。しかし、Ｆｅ−Ａｌは金型との摩擦係数が高い関係か、プレス時に異常な音が発生することがあり操業上問題がある。
【０００４】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開２０００−３８６４０号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高温でのプレス加工において表面のめっき種を調整することによりプレス後の表面性状に問題がないだけでなく、プレス時の操業性も良好な塗装性に優れたプレス部品の製造法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、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行い、高温でのプレス加工に適しためっき種ならびにその適性厚みについて検討し、この問題を解決した。その発明の要旨とするところは、
（１）Ｚｎ，Ｓｎの１種あるいは両方の合計を質量％で２０％以上含有し、残部不可避的不純物からなり、厚み２μｍ以上、５０μｍ以下の表面処理層を有する鋼板を５００℃以上、１０５０℃以下の温度域の滞在時間を３０分以内とし、５００℃以上、１０５０℃以下でプレス加工をすることを特徴とする部品の製造方法。
（２）表面処理層が質量％で、さらにＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉの一種あるいは二種以上の合計を０．０００１〜８０％未満含有することを特徴とする前記（１）記載の高温プレス成形方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、適正なメッキ処理を鋼板に行うことにより、高温でプレス加工した時、鋼板をショットピーニングや酸洗を行わずに塗装密着性を確保することができる高温でのプレス法に関するするものである。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で限定した表面処理層のめっき種であるＺｎとＳｎは高温における鋼板の酸化を抑制するだけでなく、プレス金型とのなじみが良く、アルミめっき鋼板のようにプレス時に異常な音が発生することがない。このような鋼板と金型の摩擦係数に基づくと思われる異常な音の発生はＺｎ，Ｓｎの１種あるいは両方の合計を質量％で２０％以上含有し、残部不可避的不純物からなり、厚み２μｍ以上の表面めっき層が存在すれば抑制される。Ｚｎ，Ｓｎの上限は特に限定するものではなく、Ｚｎ，Ｓｎの１種あるいは両方の合計が質量％で１００％でも本発明の効果を奏することができる。
【０００８】
また、表面処理層はめっき性向上や耐食性向上のために、Ｓｎ，Ｚｎ以外にＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉの一種あるいは二種以上の合計を０．０００１質量％以上含有することができるが、これらの一種あるいは二種以上の合計を８０％未満含有していても、このような異常音は発生しないばかりでなく塗装性にも問題が生じない。一方、めっき厚を５０μｍ以下としたのは、これより厚いめっき厚を施こそうとすると表面性状が悪くなり商品価値が下がるためである。それに対し、めっき厚を２μｍ以上としたのはこれより薄いとプレス後の表面性状が劣化するためである。めっき方法は特に制限は無く溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきなどで行って構わない。
【０００９】
鋼板を加熱する際に５００℃以上、１０５０℃以下の温度域の滞在時間を３０分以内と限定したのは、この温度域でこれ以上長く加熱すると異常音の発生度合いが増えるためである。一方、この温度域の滞在時間の下限は特に限定する必要はないが、急速加熱装置である通電加熱を行っても鋼板の温度が均一になるには数秒かかるので、５秒以上の滞在が好ましい。プレス加工の温度を５００℃以上としたのは、５００℃未満では変形抵抗の顕著な抵抗が得られず、鋼板を高温にする効果が十分に得られないためである。また、プレス加工温度を１０５０℃以下と限定したのは、これより高い温度に鋼板を加熱すると金型寿命を顕著に縮めるためである。めっきを施す鋼板に関しては特に制限は無い。また、加熱雰囲気についても特に制限は無く、大気中でも構わない。
【００１０】
【実施例】
予備実験において本発明が鋼種によって影響されるかを調査したところ、Ｓｉの高い材料で溶融めっき時に若干の不めっきが生じたが、プレス時に加熱を行ったことで、その後の塗装密着性やプレス時の異常音には鋼種の影響が無いことを確認したので、本実施例では０．１２％Ｃ−０．５％Ｓｉ−１．５％Ｍｎの低炭素鋼を用いた。加熱は大気炉で行った。その結果を表１に示す。ただし、Ｎｏ．２０は通電加熱装置によって大気加熱した。プレス加工時の異常音の発生の有無はプレス成形装置よりい１ｍ離れた所に置いた騒音計でめっきを施さない材料をプレス加工したときの最大値に対し、めっき材の加工時の値が１０デシベル以上高くなったときを異常音が発生したと判断した。
【００１１】
【表１】

【００１２】
塗装密着性の評価は化成処理した鋼板に電着塗装を約２０μｍ施した材料を１７０℃で２０分の焼き付け処理をした後、１ｃｍ四方の正方形を１ｍｍ間隔の碁盤目にきずを付け、４０℃で１０日の温水に漬けて置いた後、その上にテープを貼って、剥がしたときに塗料が残存した数で示した。１００／１００は１００の１ｍｍ四方の塗料が全て残存したということで優れた塗装密着性を示すことを意味する。
【００１３】
本発明の範囲を満足したＮｏ．１〜６、８、１０、１２、１４〜１６、１８〜２０はプレス時に異常音は発生しないだけでなく、優れた塗装密着性も示した。Ｚｎ，Ｓｎの量が本発明の範囲外であったＮｏ．７、９、１１ではプレス時に異常音が発生した。また、めっき厚が本発明の範囲外であったＮｏ．１３は塗装密着性が確保できなかった。９００℃で４０分加熱したＮｏ．１７の材料はプレス時に異常音が発生した。熱間プレス後はどの試料も優れた形状凍結性を示した。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は形状凍結性の優れた部品を高温のプレス加工で製造する際に、ある種のめっき鋼板で問題となったプレス加工時の異常音の発生を抑制し、かつショットピーニングや酸洗をしなくても塗装密着性に優れたプレス部材を製造する技術を提供するもので、自動車のハイテン化・軽量化に寄与し、省エネ・地球環境保全、プレス職場の環境の改善などに貢献するものである。

Claims (2)

1. Ｚｎ，Ｓｎの１種あるいは両方の合計を質量％で２０％以上含有し、残部不可避的不純物からなり、厚み２μｍ以上、５０μｍ以下の表面処理層を有する鋼板を５００℃以上、１０５０℃以下の温度域の滞在時間を３０分以内とし、５００℃以上、１０５０℃以下でプレス加工をすることを特徴とする高温プレス成形方法。
2. 表面処理層が質量％で、さらにＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉの一種あるいは二種以上の合計を０．０００１〜８０％未満含有することを特徴とする請求項１記載の高温プレス成形方法。