JP2016159359A

JP2016159359A - テーラードブランク熱間プレス部材

Info

Publication number: JP2016159359A
Application number: JP2015044025A
Authority: JP
Inventors: 泰明沖田; Yasuaki Okita; 池田　倫正; Tomomasa Ikeda; 倫正池田; 中島　清次; Seiji Nakajima; 清次中島; 功一中川; Koichi Nakagawa
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-05
Also published as: JP6671846B2

Abstract

【課題】熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）において十分な強度を確保した、テーラードブランク熱間プレス部材を提供する。【解決手段】第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の端部同士を突き合わせてレーザ溶接またはプラズマ溶接により接合したテーラードブランク材を、熱間プレスすることにより得られるテーラードブランク熱間プレス部材において、第１および第２のめっき鋼板の表面に形成しためっき層をZn-Ni合金めっき層とし、Zn-Ni合金めっき層は、10質量％以上25質量％以下のNiを含み、かつ鋼板片面当たりの付着量が10g/m2以上90g/m2以下とし、第１および第２のめっき鋼板の板厚、さらに、熱間プレス後の第１および第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さと第２のめっき鋼板の板厚について、所定の関係を満足させる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車体構造部材に用いて好適なテーラードブランク熱間プレス部材に関するものである。
なお、テーラードブランク熱間プレス部材とは、板厚や鋼種が異なる鋼板の端部同士を突き合わせて接合したテーラードブランク材を、熱間プレスすることにより得られる熱間プレス部材を意味する。
また、本発明は、高強度の鋼板と低強度の鋼板から構成され、強度差のあるテーラードブランク熱間プレス部材を対象とする。

自動車の燃費を向上させるための自動車車体の軽量化、および衝突安全性の向上に対する要求から、使用する鋼板の高強度化および板厚低減の努力が続けられている。しかし、鋼板の高強度化に伴い、通常、プレス加工性は低下するため、鋼板を所望の部材形状に加工することが困難になる場合が多くなっている。

そのため、特許文献１には、プレス加工が容易になるように鋼板を加熱して軟化した後、ダイとパンチからなる金型を用いて、加熱した鋼板を成形すると同時に急冷することにより、成形の容易化と高強度化の両立を図った熱間プレス成形と呼ばれる成形技術が提案されている。

しかし、この熱間プレス成形では、プレス成形後に高い強度を得るため、熱間プレス成形前に鋼板をＡc₃点以上の高温に加熱することが必要である。このため、鋼板表面にはスケール（鉄酸化物）が生成し、そのスケールが熱間プレス成形時に剥離して、金型、さらには熱間プレス成形後の成形体（部材）表面を損傷させるという問題がある。
また、成形体表面に残ったスケールは、外観不良や塗装密着性の低下の原因になるだけでなく、電気抵抗が高く、車体の組み立てにおいて主に用いられる抵抗スポット溶接が困難になるという問題がある。

このため、熱間プレス成形を行う場合には、通常、ショットブラストなどの処理を行い、成形体表面のスケールを除去する。しかし、ショットブラストなどの処理は製造工程を複雑にし、生産性の低下を招く。

このようなことから、熱間プレス前の加熱時におけるスケールの生成を抑制し、ショットブラストなどの処理なしで、熱間プレス後の部材における良好な塗装性や耐食性を確保することができ、さらには抵抗スポット溶接の施工も容易な熱間プレス部材用鋼板の開発が望まれている。

このような熱間プレス部材用鋼板として、表面にめっき被膜を設けた鋼板が提案されており、例えば、特許文献２のようなAl系めっき鋼板が多く用いられている。
ここで、Al系めっき鋼板は、その表面にAl系めっき層を有する。そして、このAl系めっき鋼板がＡc₃点以上のオーステナイト域に加熱されると、下地鋼板のFeが急速にめっき層中に拡散してAlとFeとの合金層を形成し、これにより、スケールの生成が抑制される。この結果、酸洗やショットブラストなどの処理を行わずとも、熱間プレス成形後の熱間プレス部材の抵抗スポット溶接が可能となる。

一方、自動車用部材のプレス品の歩留まりを向上させる手段としてテーラードブランク材が実用化されている。ここに、テーラードブランク材とは、目的に応じて、板厚や鋼種が異なる複数種類の鋼板の端面を突き合わせて、レーザ溶接やプラズマ溶接などによって接合し、必要な大きさのブランクとしたプレス用素材である。このような技術を用いて、例えば、高い強度が必要な部位には高強度鋼板を、耐食性が必要な部分には防錆鋼板を、その他の部位には軟鋼などを配置することにより、必要な特性を確保しつつ、大幅な軽量化およびコスト低減が可能となる。

従来、このようなテーラードブランク材に対しては、冷間プレスによる成形が適用されてきた。しかし、近年の鋼板の高強度化に伴うスプリングバック等の成形性の問題は、テーラードブランク材でも同様に重要な課題となっている。

そこで、特許文献３には、テーラードブランク材に対して熱間プレス成形を適用する技術が開示されている。
この特許文献３の技術では、テーラードブランク材を高温に加熱した状態で、プレス成形、焼き入れを行うことにより、良好な形状凍結性を確保しつつ、高強度の部位と低強度の部位（板厚が薄い鋼板、あるいは、焼き入れ性が低い鋼板の部位）を併せ持つ部材を一体成形することを可能としている。

しかし、上記特許文献３のような技術において、熱間プレス用めっき鋼板として広く実用化されているAl系めっき鋼板を用いる場合には、以下のような問題が生じることが、特許文献４などによって知られている。
すなわち、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接中に、Al系めっき層に含まれるAlが溶接金属中に混入することで、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性が低下し、熱間プレス後に得られる部材の溶接金属部分（鋼板の接合部）の強度が低くなって、十分な強度が得られない場合があることが知られている。

このような問題を解決するため、例えば、特許文献５には、板の溶接される部分のAl系めっき層を予め取り除いて溶接する技術が開示されている。

また、特許文献６には、強度の異なるAlめっき鋼板を突き合わせレーザ溶接して形成したホットスタンプ用のテーラードブランクが開示されており、このようなテーラードブランクを得るために、突き合わせレーザ溶接によって形成される溶接金属中のAlの平均濃度を0.3質量％以上1.5質量％以下とし、溶接金属のＡc₃点温度を1250℃以下とし、さらに、ホットスタンプ後の溶接金属の硬さと溶接金属の最も薄い部分の厚さの積の値が、低強度側の鋼板のホットスタンプ後の硬さと板厚の積の値より高くなるように、前記突き合わせ溶接する鋼板を組み合わせて溶接することが開示されている。

さらに、特許文献７には、デーラードブランク材の溶接部の酸素量を0.005質量％以下に抑制することで溶接金属中の酸化物を低減し、これにより、熱間プレスの加熱時のオーステナイト粒径の微細化を抑制することで金型成形・冷却中の焼き入れ性を確保し、溶接部にも十分に焼きが入った熱間プレス部材を製造する技術が開示されている。

英国特許第１４９０５３５号公報特開２００３−８２４３６号公報特開２００４‐５８０８２号公報特開平１１−２７７２６６号公報特表２００９−５３４５２９号公報特開２０１３−２０４０９０号公報特許第４８６７３１９号公報

しかし、特許文献５に記載のAl系めっき層を除去して溶接する方法は、めっき層を除去する追加工程が必要となり、また、めっき層を広く除去した場合、耐食性に劣る部分が多くなるという問題がある。

また、特許文献６に記載の溶接金属のAlの平均濃度を0.3質量％以下1.5質量％以上に制限する溶接方法は、溶接部の隙間などの突き合わせ状態、鋼板の板厚、めっきの目付量、レーザの狙い位置など、溶接金属中のAlの平均濃度に影響する因子が多く、溶接条件の選定が難しいという問題がある。加えて、特許文献６では、フィラーワイヤの添加による溶接金属中のAl濃度の調整についても言及されているが、この場合には、コスト増加の問題がある。

さらに、特許文献７では、めっき組成の影響については何ら言及されておらず、また、テーラードブランク材を使用する場合に要望される重要な要素の１つである強度差のある一体成形物、すなわち、熱間プレス後に高強度となる鋼板と、熱間プレス後も強度が低く高い延性を示す鋼板から構成されるテーラードブランク熱間プレス部材を製造するのに必要な条件等については、何ら示されていない。

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであって、Al系めっき鋼板からテーラードブランク材を得る場合に必要となるめっき層の除去やフィラーワイヤの添加といった溶接金属中へのAlの混入制御を行うことなく、熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）において十分な強度を確保した、テーラードブランク熱間プレス部材を提供することを目的とする。

さて、発明者らは、上記の目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、以下の知見を得た。
（１）耐食性を確保しつつ、テーラードブランク材を得る際の鋼板の接合時に、鋼板のめっき層から溶接金属中へのAlの混入を抑制するには、主成分をZnとしたZn系めっき鋼板を用いることが有効である。
すなわち、Znは、沸点が907℃と低温であるため、レーザあるいはプラズマ溶接中に溶接金属からの熱伝導により蒸散し、溶接金属中には混入しない。また、Zn系めっき層ではAlの含有量が少ないため、溶接金属中へのAlの混入も抑制できる。
そのため、テーラードブランク材を得る際の鋼板の接合時にZn系めっき鋼板を用いることで、溶接金属の焼き入れ性の低下を抑制することができる。

（２）しかし、純Znめっき層や溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層を形成した鋼板を適用した場合には、依然として、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性は十分とは言えず、本発明で対象とする、強度差のあるテーラードブランク熱間プレス部材においては、必ずしも熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）で十分な強度を確保することができなかった。
そこで、鋼板表面に形成するめっき層の成分について、さらに詳しく検討したところ、Znを主成分として所定量のNiを添加するとともに、鋼板片面当たりのめっき付着量を所定の範囲に制御することで、めっき層に含まれるNiがレーザまたはプラズマ溶接中に適正量、溶接金属に流れ込み、これにより、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性が向上して、熱間プレス後の溶接金属の強度を改善できることを見出した。

（３）また、熱間プレス後に高強度となる鋼板の板厚を、低強度となる鋼板の板厚よりも大きくすることで、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接またはプラズマ溶接時に、熱間プレス後に高強度となる鋼板、すなわち焼き入れ後の強度の高い鋼板の下地鋼板部分からの溶接金属への溶け込みが多くなる。これにより、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性が高まり、熱間プレス後の溶接金属の熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）の引張強さを、第２のめっき鋼板の引張強さよりも高くすることが可能となり、鋼板の接合部での破断を抑制できる。
さらに、これと同時に、熱間プレス後の鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さを、低強度となる鋼板の板厚に対して十分に確保することで、鋼板の接合部における破断を一層有効に抑制することができる。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．板厚が異なる２種類のめっき鋼板を素材とし、板厚t₁の第１のめっき鋼板と板厚t₂の第２のめっき鋼板の端部同士を突き合わせてレーザ溶接またはプラズマ溶接により接合したテーラードブランク材を、熱間プレスすることにより得られるテーラードブランク熱間プレス部材であって、
前記第１および第２のめっき鋼板の表面に形成しためっき層がZn-Ni合金めっき層であり、該Zn-Ni合金めっき層は、10質量％以上25質量％以下のNiを含み、かつ鋼板片面当たりの付着量が10g/m²以上90g/m²以下であり、
前記第１のめっき鋼板の板厚t₁と前記第２のめっき鋼板の板厚t₂が、t₁＞t₂の関係を満足し、
また、熱間プレス後の前記第１のめっき鋼板と前記第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さをt_w、熱間プレス後の前記第２のめっき鋼板の板厚をt₀としたとき、t_w/t₀≧0.8の関係を満足し、
さらに、熱間プレス後の前記第１のめっき鋼板の引張強さが1180MPa以上、前記第２のめっき鋼板の引張強さが780MPa以下である
ことを特徴とする、テーラードブランク熱間プレス部材。

本発明によれば、めっき層の除去やフィラーワイヤの添加といった溶接金属中へのAlの混入制御を行うことなく、耐食性や熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）における十分な強度を確保した、テーラードブランク熱間プレス部材を安定して得ることができる。

第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板を突き合わせ、レーザ溶接を施して得たテーラードブランク材の概略断面図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明は、第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の端部同士を突き合わせてレーザ溶接またはプラズマ溶接により接合したテーラードブランク材を、熱間プレスすることにより得られるテーラードブランク熱間プレス部材である。

ここで、テーラードブランク材において要望される、接合される鋼板の組み合わせとしては、例えば、防錆が必要な部位と防錆を必要としない部位を持つ部品に対して、めっき鋼板と非めっきの冷延鋼板の組み合わせや、高強度部位と低強度部位（＝延性を必要とする部位）を持つ部品に対して、高強度の鋼板と低強度の鋼板の組み合わせなどが挙げられる。
本発明は、後者の高強度の鋼板と低強度の鋼板の組み合わせた、強度差のあるテーラードブランク熱間プレス部材（具体的には、熱間プレス後の第１のめっき鋼板の引張強さが1180MPa以上、第２のめっき鋼板の引張強さが780MPa以下であるテーラードブランク熱間プレス部材）を対象とするものである。このようなテーラードブランク熱間プレス部材としては、例えば、乗員を衝突から守るために大きな力に対しても変形しない高強度部位と、衝撃を吸収するために積極的に変形させる部位を必要とするセンタピラーが挙げられる。

次に、上記した第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板の表面に形成するめっき層について説明する。
本発明では、テーラードブランク材を形成する第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板のめっき層を、従来多く用いられているAl系めっきではなく、Zn系めっきであるZn-Ni合金めっきとしている。
これにより、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接あるいはプラズマ溶接において、溶接金属中にめっき層からAlが混入することが抑制され、めっき層が付着したままでの溶接が可能となる。

すなわち、Alは、融点が660℃、沸点が2513℃であるため、レーザあるいはプラズマでの溶接時には、溶融するものの蒸散しない。このため、Al系めっき鋼板を用いる場合には、めっき層を予め除去しないと、レーザあるいはプラズマ溶接時に、溶融したAlが溶接金属中に混入する。
一方、Zn系めっき鋼板を用いる場合、Znは、沸点が907℃と比較的低温であるため、レーザあるいはプラズマ溶接中に、溶接金属からの熱伝導により、レーザあるいはプラズマアークの到達前に蒸散する。このため、Znは、溶接金属中に混入せず、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性に影響しない。
このため、Zn系めっき鋼板を用いる場合には、Al系めっき鋼板の場合のように予めめっき層を除去する工程を加えることを必要とせず、めっき層が付着したままでの溶接が可能となる。

ただし、純Znめっき層や溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層を有するめっき鋼板を使用する場合、高強度の鋼板と低強度の鋼板から構成される、強度差のあるテーラードブランク熱間プレス部材では、熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）において、必ずしも十分な強度が得られないことは前述した通りである。

このため、本発明においては、テーラードブランク材を構成する第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板のめっき層を、純Znめっき層や溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層ではなく、所定量のNiを含有させたZn-Ni合金めっき層としたのである。

すなわち、Znがレーザまたはプラズマ溶接時の熱で蒸散するのに対して、Niはその融点が高いために溶接時の熱でも蒸散することなく、溶接金属中に取り込まれる。ここで、Niは次式（１）に示すとおり、炭素当量Ｃeqを増加させる元素である。このため、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接あるいはプラズマ溶接時に、Niがめっき層から溶接金属中に混入し、溶接金属の炭素当量が溶接される鋼板そのものよりも高くなる。その結果、熱間プレス時の溶接金属の焼き入れ性が高まり、熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）で高い強度が得られるようになるのである。
Ｃeq＝[%Ｃ]＋[%Mn]/6＋([%Cu]＋[%Ni])/15＋([%Cr]＋[%Mo]＋[%Ｖ])/5・・・（１）
ただし、[%Ｍ]は、Ｍ元素の含有量（質量％）を示す。

このように、第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板の表面に形成するめっき層を、Zn-Ni合金めっき層としたのであるが、本発明では、このZn-Ni合金めっき層について、以下の要件を満足させることが極めて重要である。
Zn-Ni合金めっき層に含まれるNi量：10質量％以上25質量％以下
上記したように、めっき層中に含まれるNiは、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接あるいはプラズマ溶接時に、溶接金属中に取り込まれ、熱間プレス後の冷却時における溶接金属（鋼板の接合部）の焼き入れ性を高めて、熱間プレス後の溶接金属の高強度化に寄与する。このような効果を得るには、Zn-Ni合金めっき層に含まれるNi量を10質量％以上とする必要がある。一方、Zn-Ni合金めっき層に含まれるNi量が25質量％を超えると、相対的にZn量が減少するため、塗装後耐食性（めっきに傷がついたときの耐食性）が劣化することに加え、材料コストも増加する。
従って、Zn-Ni合金めっき層に含まれるNi量は10質量％以上25質量％以下とする。好ましくは11質量％以上15質量％以下である。
なお、Zn-Ni合金めっき層において、ZnおよびNi以外の成分は不可避的不純物である。

鋼板片面当たりのめっきの付着量：10g/m²以上90g/m²以下
鋼板片面当たりのめっきの付着量が10g/m²未満になると、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接あるいはプラズマ溶接時に、十分な量のNiが溶接金属中に取り込まれず、熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）で高い強度が得られない場合がある。また、塗装後耐食性の劣化も懸念される。このため、鋼板片面当たりのめっきの付着量は10g/m²以上とする。好ましくは11g/m²以上である。
一方、鋼板片面当たりのめっきの付着量が90g/m²を超えると、塗装後耐食性の向上効果は飽和する上、材料コストが増加する。このため、鋼板片面当たりのめっきの付着量は90g/m²以下とする。好ましくは70g/m²以下である。

なお、めっき層の形成方法は特に限定されず、電気めっきなど公知の方法を用いればよい。
また、第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板の下地鋼板の成分組成などについても特に限定されず、所望とする強度に応じ、適宜選択すればよい。例えば、第１のめっき鋼板では、炭素含有量および炭素当量の高い成分組成とすることで、熱間プレス後の冷却での焼き入れ性を高める一方、第２のめっき鋼板では、炭素含有量および炭素当量の低い成分組成として、熱間プレス後の冷却で焼きが入らず、良好な延性（低強度）が得られるようにすればよい。

さらに、本発明では、熱間プレス後に高強度（引張強さ：1180MPa以上）になる鋼板を形成する第１のめっき鋼板の板厚t₁と、熱間プレス後に低強度（引張強さ：780MPa以下）になる鋼板を形成する第２のめっき鋼板の板厚t₂について、以下の関係を満足させることが重要である。

t₁＞t₂
本発明において、第１のめっき鋼板は、熱間プレス後、高強度（引張強さ：1180MPa以上）になる鋼板を形成するため、第２のめっき鋼板よりも焼き入れ後の強度の高い成分組成を有している。
このため、第１のめっき鋼板の板厚t₁を、第２のめっき鋼板の板厚t₂よりも大きくすることで、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接あるいはプラズマ溶接時に、焼き入れ後の強度が高い第１のめっき鋼板の下地鋼板からの溶接金属への溶け込み量が多くなり、熱間プレス後の冷却における溶接金属の焼き入れ性が向上する。これにより、熱間プレス後の溶接金属（鋼板の接合部）の引張強さを、第２のめっき鋼板の引張強さよりも高くすることが可能となり、当該溶接金属での破断を有効に抑制できる。
従って、第１のめっき鋼板の板厚t₁および第２のめっき鋼板の板厚t₂については、t₁＞t₂の関係を満足させるものとする。
なお、通常、第１のめっき鋼板の板厚t₁は1.2〜2.0mm程度、第２のめっき鋼板の板厚t₂は0.8〜1.6mm程度である。

加えて、熱間プレス後の第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さをt_w、熱間プレス後の第２のめっき鋼板の板厚をt₀としたとき、以下の関係を満足させることも重要である。

t_w/t₀≧0.8
熱間プレス後の第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さt_wが、熱間プレス後の第２のめっき鋼板の板厚t₀の0.8倍未満になると、鋼板の接合部において、やはり破断が生じ易くなる。
このため、熱間プレス後の第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さt_wと、熱間プレス後の第２のめっき鋼板の板厚t₀については、t_w/t₀≧0.8の関係を満足させるものとする。

なお、テーラードブランク材とするためのレーザ溶接またはプラズマ溶接条件は、ハンピングなく、貫通溶接される条件であれば特に限定されない。例えば、板厚1.8mmの第１のめっき鋼板と板厚1.0mmの第２のめっき鋼板間でレーザ溶接を行う場合、隙間を0〜0.3mmとしてこれらの鋼板同士をレーザ照射面と反対側で合わせて突き合わせ、集光径：0.6mmのYAGレーザを用い、レーザ出力：3.0kW、焦点位置：第１のめっき鋼板表面、溶接速度：3m/min、シールドガス：Ar（20L/min）の条件で溶接すればよい。

また、熱間プレス条件についても特に限定されるものではなく、従来の熱間プレスにて用いられている電気炉、ガス炉、遠赤外線炉などによる炉加熱、直接通電加熱、高周波誘導加熱などを用いて行うことができる。例えば、上記のようにして接合したテーラードブランク材を、電気炉にて大気中で900℃まで180秒かけて加熱し、900℃にて２分間保持した後、電気炉から取り出し、鋼板の温度が700℃まで冷却される前に、所望形状とするための金型を用いて、プレスすればよい。また、直接通電加熱、高周波誘導加熱等では短時間に目標温度まで加熱することができるため、加熱中にめっき表面に形成されるZnOを減らすことができ、得られた部材の抵抗スポット溶接性において有利である。

表１に示す種々の板厚およびめっき層を有する、第１のめっき鋼板（焼き入れ性が高く、焼き入れ後の引張強さが高い鋼板）と第２のめっき鋼板（焼き入れ性が低く、焼き入れ後の引張強さが低い鋼板）を準備した。ついで、これらの鋼板を150×300mmサイズに切出し、図１に示すように第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板を突き合わせ、レーザ溶接を施してテーラードブランク材とした。図１中、符号１は第１のめっき鋼板、２は第２のめっき鋼板、３は溶接金属（鋼板の接合部）であり、t₁は（熱間プレス前の）第１のめっき鋼板の板厚、t₂は（熱間プレス前の）第２のめっき鋼板の板厚、t_wは熱間プレス後の第１のめっき鋼板と第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さ、t₀は熱間プレス後の第２のめっき鋼板の板厚である。
なお、レーザ溶接は、集光径：0.6mmのYAGレーザを用い、レーザ出力：3.0kW、溶接速度3m/min、シールドガス：Ar（20L/min）、焦点位置：厚板側の鋼板表面の条件で行った。このとき、溶接部のめっきは別途除去することなく、レーザ溶接に供した。また、鋼板間の隙間を0〜0.4mmの範囲で変化させることにより、接合部の厚さを変化させた。

かくして得られたテーラードブランク材について、以下の条件にて熱間プレスを施し、テーラードブランク熱間プレス部材を得た。
すなわち、各テーラードブランク材を電気炉にて大気中で900℃まで180秒かけて加熱し（厚板側の鋼板温度にて測定）、900℃にて２分間保持した後、電気炉から取り出し、鋼板温度が700℃まで冷却される前に、金型にて挟み込むことにより、冷却・焼き入れして、図１のような形状のテーラードブランク熱間プレス部材を得た。

ついで得られたテーラードブランク熱間プレス部材における第１のめっき鋼板部分および第２のめっき鋼板部分から、それぞれJIS Z2241 5号の形状の引張試験片を切出し、熱間プレス後の第１および第２のめっき鋼板の引張強さを測定した。測定結果を表１に示す。
また、溶接部からJIS Z3121 １A号の形状の突き合わせ溶接継手の引張試験片を切出し、さらにその両側から溶接部の断面形状観察用の試料を切出した。
そして、この断面形状観察用の試料から、溶接金属（鋼板の接合部）の最も薄い部分の厚さt_w（mm）を測定し、このt_w（mm）と熱間プレス後の第２のめっき鋼板の板厚t₀（mm）とから、t_w/t₀を求めた。このt_w/t₀の値を表１に示す。

さらに、上記のようにして得た突き合わせ溶接継手の引張試験片について、10mm/minの引張速度で引張試験を行い、第２のめっき鋼板（熱間プレス後に低強度となる鋼板）で破断したものを合格、溶接金属で破断したものを不合格と判定した。評価結果を表１に示す。

さらに、得られたテーラードブランク熱間プレス部材の塗装後耐食性評価を行った。
まず、第１のめっき鋼板部分と第２のめっき鋼板部分からそれぞれ70mm×150mmの試験片を採取し、化成処理、電着塗装を施した。化成処理は、日本パーカライジング株式会社製PB-L3020を使用して標準条件で行った。電着塗装は、関西ペイント株式会社製GT-10を使用し、電圧200Vで塗装後、170℃で20分間の焼付けを行う条件で行い、膜厚を20μmとした。次に、得られた電着塗装試験片にカッターナイフによりクロスカット傷を入れ、傷を入れていない面、および、端部をシールした後、JIS Z2371(2000)に準拠して480時間の塩水噴霧試験を行った。そして、試験後の試験片を水洗・乾燥し、セロハン粘着テープにより傷部の剥離試験を行い、片側最大剥離幅を測定した。
得られた片側最大幅から、塗装後耐食性を以下の基準で評価し、○であれば合格と判定した。
○：片側最大剥離幅≦5mm
×：片側最大剥離幅＞5mm

表１に示すように、発明例となるNo.1〜5、8〜10、16〜18、22、24、26、27ではいずれも、引張試験において、低強度側の鋼板である第２めっき鋼板部分で破断し、溶接金属での破断は見られなかった。また、塗装後耐食性についても、良好な結果が得られた。

一方、第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板としてAl-Siめっき鋼板を用いたNo.14およびNiを含有しないEG（電気亜鉛めっき）、GA（合金化溶融亜鉛めっき）、GI（溶融亜鉛めっき）鋼板を用いたNo.11〜13では、溶接金属において十分な強度が得られず、引張試験において溶接金属で破断した。加えて、目付量の少ないNo.11では塗装後耐食性も不十分であった。
また、第１のめっき鋼板および第２のめっき鋼板としてZn-Ni合金めっき層を有するめっき鋼板を使用する場合であっても、Ni量やめっき付着量が適正範囲に満たないNo.15および28では、溶接金属において十分な強度が得られず、引張試験において溶接金属で破断した。さらに、目付量の少ないNo.28では塗装後耐食性も不十分であった。
加えて、t₁＞t₂および／またはt_w/t₀≧0.8の関係を満足しないNo.6、7、19〜21、23、25では、引張試験において溶接金属で破断した。

１：第１のめっき鋼板
２：第２のめっき鋼板
３：溶接金属（鋼板の接合部）

Claims

板厚が異なる２種類のめっき鋼板を素材とし、板厚t₁の第１のめっき鋼板と板厚t₂の第２のめっき鋼板の端部同士を突き合わせてレーザ溶接またはプラズマ溶接により接合したテーラードブランク材を、熱間プレスすることにより得られるテーラードブランク熱間プレス部材であって、
前記第１および第２のめっき鋼板の表面に形成しためっき層がZn-Ni合金めっき層であり、該Zn-Ni合金めっき層は、10質量％以上25質量％以下のNiを含み、かつ鋼板片面当たりの付着量が10g/m²以上90g/m²以下であり、
前記第１のめっき鋼板の板厚t₁と前記第２のめっき鋼板の板厚t₂が、t₁＞t₂の関係を満足し、
また、熱間プレス後の前記第１のめっき鋼板と前記第２のめっき鋼板の接合部における最も薄い部分の厚さをt_w、熱間プレス後の前記第２のめっき鋼板の板厚をt₀としたとき、t_w/t₀≧0.8の関係を満足し、
さらに、熱間プレス後の前記第１のめっき鋼板の引張強さが1180MPa以上、前記第２のめっき鋼板の引張強さが780MPa以下である
ことを特徴とする、テーラードブランク熱間プレス部材。