JP2004323897A

JP2004323897A - 熱間プレス成形品およびその製造方法

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Publication number: JP2004323897A
Application number: JP2003118903A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Yoshikawa; 幸宏吉川; Kazuhito Imai; 和仁今井; Kunihiro Fukui; 国博福井; Tamotsu Toki; 保土岐; Shuntaro Sudo; 俊太郎須藤; Akira Obayashi; 彰尾林; Masanobu Ichikawa; 正信市川
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyoda Iron Works Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: CN1809650B; CN1809650A; JP4085876B2

Abstract

【課題】耐食性と塗装密着性とを満足する熱間プレス成形品を安定して得る製造方法を提供する。
【解決手段】亜鉛系めっき鋼材を用意する工程、該亜鉛系めっき鋼材の表面に酸化亜鉛層を設ける工程、該酸化亜鉛層を設けた亜鉛系めっき鋼材に熱間プレス成形を行って鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき相およびその上に酸化亜鉛層を備えた熱間プレス成形品とする工程、および、得られた該熱間プレス成形品の最表層の酸化亜鉛層の平均膜厚が２μｍ以下となるように当該酸化亜鉛層の一部または全部をショットブラストおよび／または液体ホーニングにより除去する工程を経て熱間プレス成形品を製造する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材を使用する各種成形部品およびその製造方法に関するもので、特に自動車の足回り、補強部材等として使用されるプレス成形部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図り、使用する鋼材の軽量化を実現する努力が進んでいる。しかし、使用する鋼材の強度が高くなるとプレス成形加工時にカジリや鋼板の破断が発生したり、また、スプリングバック現象のために成形品の形状が不安定となる問題が発生する。なお、以下においては、鋼材の代表例として鋼板を例にとって説明する。
【０００３】
高強度の部品を製造する技術として、高強度の鋼板をプレスするのではなく、例えば加熱状態のように低強度の状態でプレス成形を行い、プレス成形後に強度を上げる方法がある。この一例が熱間プレス成形である。
【０００４】
熱間プレスは、特許文献１、特許文献２等にあるように、成形すべき鋼材をあらかじめ加熱して成形しやすくした後にプレス成形する方法である。この材料としては多くの場合、焼き入れ可能な鋼種が使用され、プレス成形後の冷却により更なる高強度化が図られる。
【０００５】
しかし、熱間プレス成形は、加熱した鋼板を加工する成形方法であるため、鋼板の表面酸化は避けられない。たとえ、鋼板を非酸化性雰囲気中で加熱したとしても、加熱炉からプレス成形時に取り出す際に、大気に触れると表面に鉄酸化物が形成される。この鉄酸化物がプレス時に脱落して金型に付着して生産性を阻害したり、プレス後の製品にそのような鉄酸化物から構成される皮膜（以下、単に鉄酸化皮膜と云う）が残存して外観が不良になるという問題が生じる。
【０００６】
しかも、このような鉄酸化皮膜が残存すると、成形品表面の鉄酸化皮膜は密着性に劣るので、この鉄酸化皮膜を除去せずに次工程で化成処理、塗装が行われると、塗装密着性に問題が生じる。
【０００７】
そこで、通常は、熱間プレス後に特許文献３にあるようなサンドブラスト処理、あるいはショットブラスト処理により、鉄酸化皮膜を除去した後、化成処理や塗装が行われている。
【０００８】
一方、特許文献４、５にあるように、亜鉛系めっき鋼板を使用して熱間プレス成形を行い、鉄酸化皮膜の生成を抑制し、かつ、成形後も耐食性を有するめっき皮膜を残存させようとする技術が開示されている。
【０００９】
例えば、引用文献５は、亜鉛系めっき鋼板の熱間プレス成形法を開示しており、亜鉛系めっき層の表面に酸化亜鉛層を設けることで熱間プレス成形に際しての亜鉛系めっき層の蒸発を防止している。しかし、得られた熱間プレス成形品について表面の酸化亜鉛皮膜、つまり酸化亜鉛層の存在および効果については特に言及していない。酸化亜鉛層の厚さが０．０１〜５．０ μｍである旨の記載はあるが、これは熱間プレス成形に際しての加熱時の亜鉛の蒸発を防止するバリア層としてのそれであり、熱間プレス成形品のそれについて述べるものではない。むしろ、熱間プレス成形を行うことから、得られる成形品の表面にはかなり厚い酸化亜鉛層が形成されていると考えられる。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−１１６９００号公報、［００１１］
【特許文献２】特開２００２−１０２９８０号公報、［請求項１］
【特許文献３】特開２００３−２０５８号公報、［請求項６］、［００３０］
【特許文献４】特開２００１−３５３５４８号公報、［請求項３］、［００３０］
【特許文献５】特開２００３−７３７７４号公報、［００２８］、［００４８］
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
亜鉛系めっき鋼板を使用して熱間プレス成形を行った場合、プレス成形後の鋼板の上層には亜鉛の酸化皮膜が生成する。これらの酸化皮膜が生成した場合、鉄酸化皮膜生成の場合ほどではないものの、やはり塗装後耐食性に問題があることが判明した。特に、最近の塗装後耐食性についての要求水準が著しく高くなり（例えば、特許文献５の実施例においては、塩水噴霧試験４８０ｈｒでの膨れ幅４ｍｍ未満で塗装後耐食性有りと判断されていたが、最近ではより厳しい基準が採用される傾向にある）、更なる改良が求められている。
【００１２】
すなわち、自動車車体外装板、足周り用部材等に今日要求されるような塗装後耐食性について満足するものが必ずしも得られなかった。
さらに、実際の作業においては、プレス前の材料に作業者の皮脂や汗等が表面付着する場合があるが、このような状態で熱間プレス成形を行いその後塗装を施すと、前記の皮脂や汗等の付着した部分の塗膜密着性が局部的に極端に劣化することもわかった。このとき、前記皮脂や汗等が付着した部分のプレス成形後の酸化皮膜の厚みは他の部分よりかなり厚くなっていることがわかった。
【００１３】
ここに、耐食性と塗装密着性の双方を満足する熱間プレス成形品を安定して得る技術の開発が求められている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
云うまでもないが、熱間プレス成形に際しても、耐食性の点からは、裸の鋼板よりもめっき鋼板を基材とする方がよい。めっき鋼板においても塗装前の化成処理性を考慮すると亜鉛系めっき鋼板を基材とするのが有利である。
【００１５】
そこで、本発明者らは、上述の問題を解決する手段を提供すべく、種々検討した結果、亜鉛系めっき鋼板を用いて熱間プレス成形を行った後に適度のショットブラストを施すことで、熱間プレス成形品の塗装密着性が一層安定することを見出した。
【００１６】
このようにして得られる熱間プレス成形品の表面状態についても調査した結果、亜鉛系めっき鋼板を加熱・成形すると、鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層とその上層に生成した酸化亜鉛層を有する皮膜構造となり、さらに、この酸化亜鉛層の一部を除去することにより、目的とする性能を有する熱間プレス成形品が安定して得られることを見いだした。
【００１７】
ここに、本発明は、鋼材表面に鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層が１μｍ以上５μｍ以下の厚みで存在し、その上部の酸化亜鉛層が、実質的に存在しないか、存在するとしても平均膜厚として２μｍ以下である熱間プレス成形品である。
【００１８】
前記鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層が実質的に鉄−亜鉛固溶相のみからなっていてもよく、また鋼材表面に存在する亜鉛系めっき層および酸化亜鉛層における総亜鉛量が１０ｇ／ｍ^２以上９０ｇ／ｍ^２以下であれば好ましい。
【００１９】
別の面からは、本発明は、亜鉛系めっき鋼板に熱間プレス成形を行う工程と、そのようなプレス加工後、得られたプレス成形品の表層の酸化亜鉛層の平均膜厚が２μｍ以下となるように当該酸化膜層の一部または全部を除去する工程を含むことを特徴とする熱間プレス成形品の製造方法である。
【００２０】
前記酸化亜鉛層を除去する工程が、ショットブラストおよび／または液体ホーニングによるものであってもよく、さらに前記ショットブラスト法による場合は、平均粒径が１００〜５００ μｍの鋼球をショット弾として使用するのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について詳述する。
本発明にかかる熱間プレス成形品においては、その鋼材表面に鉄−亜鉛固溶相が存在する。また実質上めっき層全体がこのような固溶相から構成されるものであってもよい。
【００２２】
本発明にいう「鉄−亜鉛固溶相」とは、結晶構造が素地のα−Ｆｅと同じであるが格子定数が大きくかつ鉄と亜鉛の混入が認められる相である。この相は、Ｘ線回折装置とＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡまたはＸＭＡ）等の元素分析装置とを併用することで存在を確認することができる。
【００２３】
鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層は、硬度が鋼板に近いため、このようなめっき層を有することでプレス成形性に優れる。
鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層の厚みは、１μｍ以上とする。このめっき層の厚さが１μｍ未満であると耐食性が十分でない。また厚すぎると溶接性が劣化する傾向にあるので、実用的には上限は５０μｍとする。好ましくは、５〜２５μｍである。
【００２４】
この鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層の亜鉛含有量は、５質量％以上であることが好ましい。
さらに、本発明によれば、鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層の上部の酸化亜鉛層は、実質上存在しないのが最も好ましく、または存在するにしても平均膜厚として２μｍ以下である。平均膜厚が２μｍを超えると、酸化亜鉛層自体の密着性が劣化し塗装密着性が不十分となる場合が多いためである。
【００２５】
もっとも、この酸化亜鉛層を完全に排除することは実際上困難である。後述する処理によって、熱間プレス時に生成した上層の酸化亜鉛層を完全に除去しても、大気中では鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層中の亜鉛が酸化されるために、非常に薄い（ナノメートルオーダーの）酸化亜鉛層が必ず存在している。しかし、この程度の酸化亜鉛層であれば、実質上は性能に問題を生じない。「酸化亜鉛層が実質上存在しない」状態においても、このような非常に薄い酸化皮膜は存在してもよい。なお、酸化亜鉛層には、酸化亜鉛のほか、亜鉛の水酸化物等を含む場合やめっき中の成分であるＡｌ等の酸化物を含む場合もあり、本発明の酸化亜鉛層には、これらの場合を含むものとする。
【００２６】
かかる鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層および酸化亜鉛層中に含有される亜鉛の総量は、求められる耐食性のレベルに応じて決めればよいが、好ましい範囲としては、１０〜９０ｇ／ｍ^２である。亜鉛総量が１０ｇ／ｍ^２未満であると耐食性が不十分となり、逆に９０ｇ／ｍ^２を超えると溶接性が劣化する。なお、付着量を計算する場合、成形前の平板状態の面積でも、成形後の面積をさほど変化しないと考えられるため、本発明では平板状態での面積を基準として求めている。
【００２７】
本発明の素地鋼材は、特に成分を限定されるものではない。溶融亜鉛めっき時の濡れ性、めっき後のめっき密着性が良好であれば特に限定されないが、熱間プレスは焼入れ性を利用することに一つの特徴があることから、焼入れ性鋼が好ましい。さらに高強度鋼のプレス加工を容易にするという点からは、高張力鋼が好ましい。
【００２８】
例えば、前述のように、熱間プレス工程で焼入れすることを想定した場合、鋼板の焼き入れ後の強度は主に含有炭素量によってきまるため、高強度の成形品が必要な場合には、Ｃ含有量０．１％以上３％以下とすることが好ましい。なお、この上限を越えると靱性が低下するおそれがある。
【００２９】
また、素地鋼板は、亜鉛系めっきを行うために亜鉛との濡れ性が十分であることが必要である。高Ｓｉ鋼等濡れ性に問題がある場合には、表面研削やプレめっき等の密着性向上のための前処理を用いることができる。
【００３０】
さらに、後述するように、本発明ではめっき鋼板としては合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いるのが好ましいため、めっき後の鉄−亜鉛の合金化が短時間で行われるように、Ｐの含有量の少ない鋼材が好ましい。連続ラインでのめっき合金化処理を想定した場合、Ｐ量が０．２％以下が好ましい。
【００３１】
また、鋼材の形態についても、一般には、板材であるが、熱間プレス成形の加工形態としても曲げ加工、絞り加工等があることから、棒材、線材、管材等も例示できる。
【００３２】
次に、本発明にかかる成形品の製造方法について説明する。
素地鋼材上に形成する亜鉛系めっきのめっき種は、最終的に本発明の熱間プレス成形品が得られるのであれば、特にその種類を限定されるものではない。すなわち純亜鉛めつき層であってもＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｐｂなどの合金元素をその目的に応じて適宜添加した亜鉛合金めっきであってもよい。その原料から不可避的にＢｅ、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｄ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｒなどが含有されることがある。
【００３３】
望ましい組成は、亜鉛−鉄、亜鉛−ニッケル、亜鉛−コバルト、亜鉛−クロム、亜鉛−マンガン等の各合金組成である。これは、めっき皮膜の融点が純亜鉛めっき相と比較して高く、めっき皮膜中の亜鉛が蒸発しにくいためである。
【００３４】
コストおよび性能面から、最も好ましいのは合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。これは溶融亜鉛めっき後、加熱処理を行うことで鋼材からのＦｅとめっき層のＺｎとが合金化（固溶化）した亜鉛系めっき鋼板である。このとき、めっき皮膜中の鉄含有量を比較的高めの１０％以上としておけば、実用上比較的短時間で鉄−亜鉛固溶相が形成されるので、さらに好ましい。
【００３５】
また、通常、溶融亜鉛めっき浴にはＡｌが含まれているため、めっき皮膜中にもＡｌを含有することになる。この場合でも、めっき皮膜中０．５％以下程度であれば、特に指定されるものではない。ただし、めっき皮膜中の鉄含有量を１０％以上とするにはＡｌ濃度は低い方が有利であり、Ａｌが０．４％以下程度であれば好ましい。
【００３６】
めっき付着量は、後述する加熱工程での亜鉛の蒸発および酸化皮膜除去工程での減少をも考慮して、最終的にプレス成形品の表層部に亜鉛として１０ｇ／ｍ^２以上残存する程度に十分なものとする。具体的には成形品が使用される部位が必要とする耐食性のレベルによって選択すべきであるが、たとえば、厳しい耐食性の要求される自動車部品では、めっき付着量が亜鉛として５０ｇ／ｍ^２以上の付着量が好ましい。
【００３７】
このようにして用意された亜鉛系めっき鋼板に熱間プレスを行うが、熱間プレスの際の加熱方法は、特に限定されるものではないが、通常ガス炉または電気炉による加熱が行われる。
【００３８】
この加熱により、めっき皮膜中に含まれる亜鉛の一部は、蒸発したり、酸化亜鉛層となって上部に存在し、また残りの一部または全部が素地鋼中に拡散することにより鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層が形成される。酸化亜鉛層の厚みは、加熱条件にもよるが、通常の大気雰囲気中の加熱では３μｍ以上となることが多い。加熱時において、形成される酸化亜鉛層の厚みを積極的に制御しようとする場合には、雰囲気の調整を行ってもよい。例えば、ガス炉の場合、空燃比の調整により酸素濃度を比較的低く設定することにより、酸化皮膜の平均膜厚を低下させることができる。
【００３９】
熱間プレス時の材料温度は、通常、７００〜１０００℃程度である。このとき炉温は７００〜１０００℃程度に設定すればよい。材料の加熱温度が高すぎると、固溶相や酸化皮膜層の膜厚が大きくなりすぎ、溶接性が劣化したり、酸化亜鉛層の密着性が劣化して塗装密着性に劣るものとなる場合がある。また、加熱温度が低すぎると、材料によっては軟化が不十分で熱間プレス時に過大なプレス圧が必要となって、材料表面に欠陥発生や材料が破断する原因となる場合がある。また、焼き入れ鋼の場合、冷却勾配がその焼き入れ性と関連しているので、材料温度を一定値以上に加熱し、一定値以上の冷却勾配で冷却することが必要である。従って、材料の加熱温度も一定温度以上でなければ、十分にその冷却勾配が確保できなくなる。このような観点から、特に好ましい加熱条件は、材料温度が８００〜９００ ℃となるように、炉温を設定することである。
【００４０】
加熱時間についても特に限定はないが、固溶相・酸化亜鉛層の厚みを目的の条件に制御するためには、最適値が存在する。加熱時間が極端に短い場合、例えば数秒程度であると、亜鉛系めっき皮膜と母材の相互拡散により形成される鉄−亜鉛固溶相を十分に形成することが難しい。また逆に加熱時間が１０分を越えるような長時間になると、炉内雰囲気にもよるが、酸化亜鉛層の厚さが過剰となる場合がある。当然、エネルギーロスを考えても、長時間加熱は好ましくない。従って、好ましい加熱時間は数分である。
【００４１】
加熱後は直ちにプレス成形を行うが、その際の成形方法は通常のプレスと同様であるが、熱間プレスであるので、成形時の材料温度は一定値以上でなければならない。材料厚み・強度・成形形状により材料温度は調整すベきであるが、一般的にプレス時には７００ ℃以上であることが好ましい。このために、先立って加熱された材料は速やかにプレス機に搬送・セットされプレス成形されることが好ましい。
【００４２】
熱間プレスによる成形を行ってからは、直ちに冷却されるが、その際の冷却方法も特に限定されるものではないが、焼き入れを行うという観点から、冷却勾配が十分にとれるよう工夫することが必要である。そのためには、プレス金型に水冷機構を組み込むことが有効である。この場合、材料に直接水がかかる直接水冷の方式、または、金型内部を水冷する間接水冷の方式があるが、いずれでもかまわない。材料表面に直接水がかかる、かからないによって表面の酸化亜鉛層の厚みや構造に若干の差異は生じるが、本発明で限定される平均膜厚２μｍ以下という酸化亜鉛層の皮膜厚以下に設定することは、どちらの方法によっても可能である。
【００４３】
通常の冷却を行うと熱間プレス成形品の表面には、酸化亜鉛層が形成されるため、そしてそのような酸化亜鉛層の存在は、続いて行われる塗膜形成に際し密着性が劣化するため、その除去を行う。
【００４４】
上層の酸化亜鉛層を本発明に規定される厚み以下とすることは、熱間プレス成形に先立って行うめっき組成の調整・加熱冷却条件の調整によっても不可能ではない。しかし、熱間プレス成形後に何らかの処理により、上層の酸化亜鉛層を除去する方法が、工業的には簡便である。
【００４５】
しかし、上層の酸化亜鉛層を除去する方法は特に限定されるものではない。例えば、微細な鋼球を高速で鋼材表面に投射するショットブラストや、研掃材を含有する液体を高圧で鋼材表面に噴射する液体ホーニング、研削ブラシによる表面研削、サンドペーパ掛けなどがある。複雑な加工形状の部材表面を均一に処理する方法としては、ショットブラスト法または液体ホーニングが好ましい。また、サンドペーパ掛けでは、めっき層上層の酸化皮膜を除去しようとする場合、どうしても削りすぎがちになる傾向があり、この点でもショットブラスト法の方が優れる。
【００４６】
ショットブラストは、ショットピーニングとも言われ、通常直径数百μｍの鋼球を遠心力または空気圧によって投射することによって、表面の汚れや錆などを除去する方法である。本発明では、投射されるショット弾としては、鋼球を使用することが好ましい。一般に除錆の目的には角張ったグリッドと呼ばれる鋼の粉砕物やワイヤーを細かく切断したものを投射する方法が適用されている。しかし、本発明の場合、主に表面の過剰な酸化亜鉛層のみを除去すればよく、できるだけ鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層まで損傷をないようにするのがよい。グリッドを用いた場合、後述する実施例でもあるように、酸化亜鉛層を除去するにあたって固溶相にダメージを与えやすいので、条件設定がかなり難しい。したがって、ショット弾は球状でその硬度も鋼程度のものが好ましい。
【００４７】
ショットブラストの条件は、成形品の形状や表面の酸化状態によって適宜調整する必要があるが、一般的には、成形品の場合、平板形状のものに比べて投射距離が長くなるので、投射エネルギーの減衰を防止し、有効なショット効果を得るためには、インペラータイプの投射装置を使用することが好ましい。平板形状のものや小型の成形品の場合は、空気圧方式のエアーブラストの使用も可能である。また、投射する鋼球も細かすぎると、エネルギーの減衰のために皮膜除去能力が低下するので、平均粒径として直径１００〜５００ μｍ程度の鋼球を使用することが好ましい。ショットの時間は、特定部位にショットパターンが当たっている時間として、概ね数秒から３０秒程度で十分である。
【００４８】
液体ホーニングは、シリカ粒子などの研掃材を含有した水を１００ＭＰａ以上の高圧で噴射する方法である。ショットブラストと同様に、母材や固溶層に損傷を与えることなく、上層の酸化・水酸化物皮膜のみを除去することが可能である。なお、水を使用するので、特に端面部に発錆する危険があるため、処理後は十分に乾燥させる。
【００４９】
なお、ショットブラストにしても、液体ホーニングにしても、上層の酸化亜鉛層を除去する効果のみならず、端面に発生する鉄のスケールを除去する効果もある。
次に、実施例によって、本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【００５０】
【実施例】
本例では、熱間プレス成形用の亜鉛系めっき鋼材として、Ｃ：０．２質量％、Ｓｉ：０．３質量％、Ｍｎ：１．３質量％、Ｐ：０．０１質量％を含有する板厚２ｍｍの冷延鋼板を素地鋼板とし、めっき付着量が片面４５ｇ／ｍ^２から７５ｇ／ｍ^２でめっき皮膜中の鉄含有量が１３〜１５％である、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いた。
【００５１】
ただし、表１の例Ｎｏ．５では、比較例としてめっきを施さない冷延鋼板を用いた。
このようにして用意した亜鉛系めっき鋼板を、炉内温度８５０〜９５０ ℃の大気雰囲気炉で３〜１０分間加熱した。加熱条件（温度×時間の組み合わせ）を変えることにより、酸化亜鉛層の厚みと鉄−亜鉛固溶相の厚みおよび固溶相中の亜鉛量を変えた熱間プレス用供試材を作成した。
【００５２】
かかる供試材を炉から取り出した後、直ちに、熱間プレス成形を模擬するため、ジャケット水冷機構を有する平板プレスにて３０秒間冷却した。
このようにして冷却された供試材に、空気圧式のショット処理を行った。空気圧は２ｋｇｆ／ｃｍ^２で、ノズルと供試材間の距離は２０ｍｍとし、平均粒径０．３ｍｍの鋼球をショット弾を使用した。ショットの程度はショット時間によって変更した。
【００５３】
表１の例Ｎｏ．６では、ショット処理は行わなかった。また、酸化皮膜除去方法の優劣を比較するため、表１の例Ｎｏ．８、９では、それぞれ、グリッドによるショット（ショット形状以外は前述の通り）、およびサンドペーパ掛けにより処理したものについて評価した。
【００５４】
このようにして得られた熱間プレス成形を模擬した成形品について次のようにその結果を評価した。
１）鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層の厚さ測定：
熱間プレス成形品の断面試料を作成して、鏡面研磨まで仕上げた。電子加速電圧を１５ｋＶ、電流を５〜１０ｎＡ、走査速度を２〜５μｍ／分でＥＰＭＡによるＸ線分析を行った。試料から放出されるＸ線の領域を考慮し、Ｚｎ−Ｆｅ金属間化合物層または酸化亜鉛層より内部側（母材側）に現れる鉄−亜鉛固溶相でのＺｎの特性Ｘ線強度が、鉄−亜鉛固溶相での定常部分の１／２強度位置を中心に母材の鋼側へのテール部分の積分強度正規分布しているとして強度分布を分布関数に置き換え、判定の危険率から標準偏差２σの位置を、鉄亜鉛固溶相と母材との界面とした。
【００５５】
同様に、Ｚｎ−Ｆｅ金属間化合物もしくは酸化亜鉛層での定常化部分もしくは極大部分の１／２強度位置を中心に鉄−亜鉛固溶相へ向かってテールをひいた部分の積分強度からもう一方の界面を求めた。この両方の界面の間の長さを鉄−亜鉛固溶相の厚みとした。
【００５６】
２）付着亜鉛の総量
付着した亜鉛の総量の測定は、次のようにして行った。
熱間プレス成形品を１０ｃｍ×ｌＯｃｍに切り出し、測定面の反対の面のめっき層をサンドペーパ掛けで研磨し、亜鉛系めっき層（鉄−亜鉛固溶相を含む）を取り除いた。この鋼板を１０％塩酸で全量溶解し、溶液中に存在する亜鉛量を求め算出した。
【００５７】
３）性能試験
塗装密着性：
成形品に化成処理（処理液：日本パーカライジング製ＰＢＬ−３０８０、処理条件は当該処理液での標準条件）を施した後、さらに電着塗装［関西ペイント製ＧＴｌＯ、膜厚２０μｍ狙い、電圧および通電パターン：２００Ｖのスロープ通電（ＯＶから２００Ｖまで３０秒間）、焼付け１６０℃×２０分］を施した。
【００５８】
この電着塗装材を、４０℃のイオン交換水に５００時間浸漬し、その後、塗装面にＪＩＳＧ３３１２１２．２．５碁盤目試験に記載の方法で碁盤目をいれ、テープ剥離試験を行った。碁盤目での剥離面積が１％以下のものを合格とした。
【００５９】
４）塗装後耐食性：
前記電着塗装材の塗装面にカッターナイフで鋼素地に達する疵（クロスカット）を入れた後、ＪＩＳＺ２３７１の塩水噴霧試験に供した。９６０時間後の疵部からの最大膨れ幅が２ｍｍ以下のものを合格とした。
【００６０】
結果を表１にまとめて示す。
【００６１】
【表１】

【００６２】
【発明の効果】
本発明にかかる熱間プレス成形品は、塗装後耐食性に優れるだけでなく、塗装密着性も優れており、特に足回り部品、補強部材などの自動車部品に有用である。また、本発明にかかる熱間プレス成形品の製造方法によれば、この熱間プレス成形品は、容易にかつ安定して製造することができることから製造コストの低減はもちろん、製品の安定した品質確保にも大きな効果を発揮する。

Claims

亜鉛系めっき鋼材に熱間プレスをして得た熱間プレス成形品であって、当該成形品の表面に、鉄−亜鉛固溶相を含む１μｍ以上５０μｍ以下の厚みの亜鉛系めっき層を有し、該亜鉛系めっき層の上に、平均膜厚２μｍ以下の酸化亜鉛層を備えた熱間プレス成形品。
亜鉛系めっき鋼材に熱間プレスをして得た熱間プレス成形品であって、当該成形品の表面に、鉄−亜鉛固溶相を含む１μｍ以上５０μｍ以下の厚みの亜鉛系めっき層を有し、該亜鉛系めっき層の上に酸化亜鉛層が実質的に存在しない熱間プレス成形品。
前記亜鉛系めっき層が実質上鉄亜鉛固溶相から構成される、請求項１または２記載の熱間プレス成形品。
鋼材表面に存在する前記亜鉛系めっき層および酸化亜鉛層における総亜鉛量が１０ｇ／ｍ^２以上９０ｇ／ｍ^２以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の熱間プレス成形品。
亜鉛系めっき鋼材に熱間プレスをして鉄−亜鉛固溶相を含む亜鉛系めっき層およびその上に酸化亜鉛層を備えた熱間プレス成形品とする工程、および、得られた熱間プレス成形品の最表層の酸化亜鉛層の平均膜厚が２μｍ以下となるように当該酸化亜鉛層の一部または全部を除去する工程を含むことを特徴とする熱間プレス成形品の製造方法。
前記熱間プレス成形品から酸化亜鉛層を除去する前記工程をショットブラストおよび／または液体ホーニングにより行う請求項５記載の熱間プレス成形品の製造方法。
亜鉛酸化層を除去する前記工程を、平均粒径が１００〜５００ μｍの鋼球をショット弾として使用するショットブラストにより行う請求項６の熱間プレス成形品の製造方法。