JP2019073778A - Ａｌめっき鋼管部品 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｌめっき鋼管をＳＴＡＦ工法により加工することで製造される、スポット溶接性に優れるＡｌめっき鋼管部品を提供すること。【解決手段】本発明に係るＡｌめっき鋼管部品は、所定の断面形状を有する中空部と、前記中空部の外表面から突出するフランジ部と、を少なくとも備え、前記中空部及び前記フランジ部は、同一の鋼材を素材とし、前記中空部及び前記フランジ部の表面は、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含有するめっき層で被覆されており、前記めっき層の厚みは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であり、前記フランジ部における前記めっき層の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、Ａｌめっき鋼管部品に関する。

近年、環境保護及び地球温暖化の抑制のために、化石燃料の消費を抑制する要請が高まっており、この要請は、様々な製造業に対して影響を与えている。例えば、移動手段として日々の生活や活動に欠かせない自動車についても例外ではなく、車体の軽量化などによる燃費の向上等が求められている。しかしながら、自動車では単に車体の軽量化を実現することは製品品質上許されず、適切な安全性を確保する必要がある。

自動車の構造の多くは、鋼材（特に、鋼板や鋼管）により形成されており、これら鋼材の質量を低減することが、車体の軽量化にとって重要である。しかしながら、上述の通り、単に鋼材の質量を低減することは許されず、鋼材の機械的強度を確保することもが求められる。このような鋼材に対する要請は、自動車製造業のみならず、様々な製造業でも同様に高まっている。よって、鋼材の機械的強度を高めることにより、以前使用されていた鋼材より薄くしても機械的強度を維持又は高めることが可能な鋼材について、研究開発が行われている。

一般的に、鋼管は、その閉断面形状に起因して質量に対する剛性を保ちやすいという特徴があり、種々の部材の軽量化に貢献する可能性がある。ただし、高い機械的強度を有する鋼管材料は、曲げ加工等の成形加工において、成形性及び形状凍結性が低下する傾向にあり、複雑な形状に加工する場合、加工そのものが困難となる。この鋼管の成形性についての問題を解決する手段の一つとして、近年、ＳＴＡＦ（Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ Ａｉｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ）（登録商標）工法と呼ばれる方法が提案されている（例えば、以下の特許文献１及び特許文献２を参照。）。このＳＴＡＦ工法では、成形対象である鋼管を金型で挟持したうえで、一旦高温（例えば、オーステナイト域）まで通電加熱し、加熱により軟化した鋼管の中空部に対して所定の圧力の気体を供給することでブロー成形した後に、冷却する。このＳＴＡＦ工法によれば、鋼管を一旦高温に加熱して軟化させるため、鋼管を容易にブロー加工することができ、更に、成形後の冷却による焼き入れ効果により、鋼管の機械的強度を高めることができる。従って、かかるＳＴＡＦ工法により、良好な形状凍結性と高い機械的強度とを両立したフランジ部を有する中空部材を、容易に製造することができる。

ここで、ＳＴＡＦ工法と類似する技術として、鋼管に対して加熱、成形及び焼入れを行う３ＤＱ（Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｈｏｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｑｕｅｎｃｈ）と呼ばれる技術がある。３ＤＱは、内圧を付与するわけでないために、拡管／縮管加工が困難であり、また、フランジを付与することも難しい一方で、ＳＴＡＦ工法は、拡管／縮管加工が可能であり、また、フランジを付与することも可能である。そのため、ＳＴＡＦ工法により製造された中空部材は、その後、部品として他の部品との接合が容易になるという特徴を有している。

特開２０１６− ３６８１６号公報 特開２０１６−１１２５６７号公報

上記特許文献１及び特許文献２に開示されているようなＳＴＡＦ工法を、例えば酸素を含む大気中で実施した場合、鋼管を例えば８００℃以上の高温に加熱することで表面の鉄などが酸化して、スケール（酸化物）が発生する。従って、ＳＴＡＦ工法を適用した後に、表面に発生したスケールを除去する工程（デスケーリング工程）が必要となり、生産性が低下する。また、耐食性を必要とする部材等では、加工後に部材表面へ防錆処理や金属被覆を実施する必要があり、表面清浄化工程、表面処理工程が必要となって、やはり生産性が低下する。更に、デスケーリングの目的でショットブラストを使用した場合には、かかるショットブラスト工程による形状劣化の懸念があり、また、デスケーリングの目的で酸洗を使用した場合には、酸処理液の廃棄工程が必要となる。

このような生産性の低下等を抑制するために、本発明者らは、ＳＴＡＦ工法に供される鋼管の表面を被覆することを検討した。かかる被覆の一例として、自動車鋼板等に広く用いられている、犠牲防食作用のある亜鉛系めっき被覆が考えられる。しかしながら、ＳＴＡＦ工法における加熱温度（例えば、８００〜１０００℃程度）は、Ｚｎの沸点（９０６℃）より高くなる可能性があり、ＳＴＡＦ工法において材料を加熱したときに表面のめっき層が蒸発して、表面性状の著しい劣化の原因となることが懸念される。そこで、本発明者らが更なる検討を行った結果、高温に加熱するＳＴＡＦ工法を実施する鋼管に対しては、Ｚｎ系の金属被覆に比べて沸点が高いＡｌ系の金属を被覆した鋼管（いわゆるＡｌめっき鋼管）を使用することが望ましいのではないか、との知見を得るに至った。

ここで、Ａｌめっき鋼管を製造する方法としては、例えば、鋼板の両面にＡｌめっきが施されたＡｌめっき鋼板を曲げ加工し、両端部を押しつけて電縫溶接する方法や、鋼管を溶融Ａｌめっき浴に浸漬したり、アルミイオンを含む非水溶液を用いて電気めっきしたりするなどして、鋼管の表面にＡｌめっき層を形成する方法等が考えられる。かかる方法により製造されたＡｌめっき鋼管の少なくとも外表面には、Ａｌめっき層が存在する。かかるＡｌめっき鋼管をＳＴＡＦ工法により加工してＡｌめっき鋼管部品とした場合、ブロー加工によって成形されたフランジ部では、Ａｌめっき層が二重に存在するようになる。そのため、かかるＡｌめっき鋼管部品を、鋼板部品と溶接する際に、鋼板を用いた部材同士を溶接する場合とは異なる状況となり、溶接性（特に、スポット溶接性）が低下することが判明した。具体的には、加熱した後のＡｌめっき層は、Ａｌ−Ｆｅ系合金を含むめっき層に変化し、抵抗が大きくなる。また、かかる表面を二重に有するＡｌめっき鋼管は、より抵抗が大きく、チリ発生しやすい。更に、板厚も大きくなり、加圧の効果が現れにくくなる。特に、Ａｌめっき鋼管の加熱後の表面粗度が大きい場合には、加圧時に通電面積が広がりきれず、局部通電となって極めてチリが出やすくなる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、Ａｌめっき鋼管をＳＴＡＦ工法により加工することで製造される、スポット溶接性に優れるＡｌめっき鋼管部品を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、フランジ部におけるめっき層の表面粗さを所定の範囲内とすることで、ＳＴＡＦ工法により製造されたＡｌめっき鋼管部品のフランジ部におけるスポット溶接性を向上させることが可能であるとの知見を得て、以下で説明するような本発明に想到した。
かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。

［１］所定の断面形状を有する中空部と、前記中空部の外表面から突出するフランジ部と、を少なくとも備え、前記中空部及び前記フランジ部は、同一の鋼材を素材とし、前記中空部及び前記フランジ部の表面は、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含有するめっき層で被覆されており、前記めっき層の厚みは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であり、前記フランジ部における前記めっき層の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内である、Ａｌめっき鋼管部品。
［２］連続した異形閉断面構造を有する、［１］に記載のＡｌめっき鋼管部品。
［３］前記めっき層中には、未合金のＡｌが残存しない、［１］又は［２］に記載のＡｌめっき鋼管部品。
［４］前記めっき層は、Ａｌ−Ｆｅ系合金のε相を主体とするめっき層である、［１］〜［３］の何れか１つに記載のＡｌめっき鋼管部品。
［５］前記鋼材は、鋼成分として、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．５％、Ｓｉ：０．０１〜２％、Ｍｎ：０．６〜３％、Ｂ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部がＦｅ及び不純物である、［１］〜［４］の何れか１つに記載のＡｌめっき鋼管部品。
［６］前記鋼材は、鋼成分として、残部のＦｅの一部に換えて、質量％で、０．０１％以上０．１％以下のＴｉ、０．０１％以下のＰ、０．００６％以下のＮ、０．１％以下のＡｌ、及び、１．５％以下のＣｒの少なくとも何れかを含有する、［５］に記載のＡｌめっき鋼管部品。
［７］前記めっき層の表面に、更に、ＺｎＯを主体とする皮膜を備え、前記ＺｎＯを主体とする皮膜の付着量は、金属Ｚｎとして、０．１ｇ／ｍ^２〜２ｇ／ｍ^２である、［１］〜［６］の何れか１つに記載のＡｌめっき鋼管部品。

以上説明したように本発明によれば、Ａｌめっき鋼管をＳＴＡＦ工法により加工することで、スポット溶接性に優れるＡｌめっき鋼管部品を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の断面構造の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の断面構造の他の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態にＡｌめっき鋼管部品について説明するための説明図である。 同実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法の流れの一例を示した流れ図である。 同実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法について説明するための説明図である。 同実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法について説明するための説明図である。 同実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（Ａｌめっき鋼管部品について）
以下では、図１Ａ〜図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品について、詳細に説明する。図１Ａは、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の断面構造の一例を模式的に示した説明図であり、図１Ｂは、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の断面構造の他の一例を模式的に示した説明図である。図２は、本実施形態にＡｌめっき鋼管部品について説明するための説明図である。

＜Ａｌめっき鋼管部品の全体構造について＞
本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１は、Ａｌめっき鋼管を素材として、かかるＡｌめっき鋼管を、以下で例示するようなＳＴＡＦ工法により成形することで製造される。このＡｌめっき鋼管部品１は、図１Ａに模式的に示したように、中空部３と、フランジ部５と、を有している。

中空部３は、所定の断面形状を有している。ここで、中空部３における断面形状は特に限定されるものではなく、図１Ａに示したような矩形状であってもよいし、円形状であってもよいし、楕円形状や多角形状などの各種の異形形状であってもよい。かかる中空部３の断面形状は、ＳＴＡＦ工法で使用する金型の形状に依存し、金型の形状を所望の形状とすることで、中空部３の断面形状を調整することができる。

フランジ部５は、中空部３の外表面から突出するように設けられている。ここで、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１におけるフランジ部５の個数や、フランジ部５が設けられている位置については、特に限定されるものではなく、１以上の任意の個数のフランジ部５を、中空部３の任意の箇所に設けることができる。また、フランジ部５の形状についても、図１Ａに示した例に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。かかるフランジ部５の形状、個数、設置位置についても、ＳＴＡＦ工法で使用する金型の形状に依存し、金型の形状を所望の形状とすることで、フランジ部５の形状、個数、設置位置等を調整することができる。

これら中空部３及びフランジ部５は、同一の鋼材１１を素材とし、かつ、図１Ａに模式的に示したように、中空部３とフランジ部５との間で接合面が存在せずに、一体となっている。このような一体構造は、素材であるＡｌめっき鋼管を、ＳＴＡＦ工法により熱間ブロー成形することで実現される。

また、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１において、中空部３及びフランジ部５の表面は、めっき層１３で全体が被覆されている。このめっき層１３は、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含有する。

めっき層１３の厚みは、Ａｌめっき鋼管部品１の外表面及び内表面のそれぞれで、例えば、５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。めっき層１３の厚みが５μｍ未満となる場合には、Ａｌめっき鋼管部品１の耐食性が十分ではなくなる可能性があるため、好ましくない。また、めっき層１３の厚みが５０μｍを超える場合には、Ａｌめっき鋼管部品１の耐食性が飽和する一方で、Ａｌめっき鋼管部品１の製造コストが増加するため、好ましくない。また、めっき層１３の厚みが５０μｍを超える場合、その理由は不明であるが表面粗度が大きくなりやすく、以下で詳述するような、本実施形態で規定する表面粗度とすることが困難となるため、好ましくない。めっき層１３の厚みは、より好ましくは、１０μｍ〜４０μｍの範囲内である。

以上のような層構造を有するＡｌめっき鋼管部品１は、中空部３及びフランジ部５の双方が、（接合面の存在しない）連続した鋼材１１及びめっき層１３で構成された、連続した異形閉断面構造を有している。

なお、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１について、図１Ａに示した例では、中空部３及びフランジ部５の外形が直線で構成されているが、Ａｌめっき鋼管部品１の外形は、曲線で構成されていてもよいし、直線と曲線の双方で構成されていてもよい。また、中空部３及びフランジ部５の角部（コーナー部位）は、Ｒ形状を有していてもよい。

また、図１Ａに示した例では、めっき層１３が鋼材１１の外面及び内面の双方に存在している場合を示しているが、例えば図１Ｂに示したように、めっき層１３は、鋼材１１の外面側又は内面側の何れか一方にのみ存在していてもよい。本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１が示す従来技術に比較してのスポット溶接性の優位性（改善効果）は、めっき層１３が鋼材１１の外面及び内面に存在する場合により顕著なものとなるが、めっき層１３が鋼材１１の一方の面にのみ存在している場合であっても、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１は、従来技術に比較し優れたスポット溶接性を示す。めっき層１３が、鋼材１１の一方の面側にのみ存在するのか、鋼材１１の両方の面に存在するのか、については、Ａｌめっき鋼管部品１の素材としたＡｌめっき鋼管でのＡｌめっき層の付着状態に依存する。

図１Ａ及び図１Ｂに示したような、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１において、めっき層１３の表面に、更に、ＺｎＯを主体とする皮膜（図示せず。）が形成されていてもよい。かかるＺｎＯを主体とする皮膜は、素材であるＡｌめっき鋼管にＳＴＡＦ工法を適用して、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１を製造した後に、めっき層１３上に形成してもよいし、素材であるＡｌめっき鋼管の表面にＺｎＯを主体とする皮膜を形成した上で、かかるＡｌめっき鋼管に対してＳＴＡＦ工法を適用することで形成することもできる。ＺｎＯを主体とする皮膜がめっき層１３の表面に存在することで、Ａｌめっき鋼管部品１に対して各種の化成処理を施す場合に、化成処理液との反応性を改善する（換言すれば、化成処理皮膜との塗膜密着性を向上させる）ことができる。また、ＺｎＯを主体とする皮膜を、ＳＴＡＦ工法の適用に先立ちＡｌめっき鋼管の表面に形成する場合には、ＳＴＡＦ工法における潤滑性（素材であるＡｌめっき鋼管と、金型との間の潤滑性）を改善することができる。

かかるＺｎＯを主体とする皮膜の付着量は、Ａｌめっき鋼管部品１の片面あたり、金属Ｚｎとして、０．１ｇ／ｍ^２〜２ｇ／ｍ^２の範囲内であることが好ましい。ＺｎＯを主体とする皮膜の付着量が０．１ｇ／ｍ^２以上である場合に、上記のような塗膜密着性向上効果や潤滑性向上効果などを効果的に発揮させることができる。一方、ＺｎＯを主体とする皮膜の付着量が２ｇ／ｍ^２を超える場合には、ＺｎＯの皮膜抵抗が加算されるために、表面粗度を以下で詳述するように制御したとしてもスポット溶接がより困難となる。なお、自動車等に用いられる高強度鋼管部品において、鋼管部品の内面は腐食環境に晒される可能性は低いため、ＺｎＯを主体とする皮膜を、鋼材１１の外面となる側だけに付与することも可能である。

以上、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１の全体構造について説明した。

＜鋼材１１について＞
次に、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１を構成する鋼材１１について、詳細に説明する。
Ａｌめっき鋼管部品１の素材となる鋼材１１としては、ＳＴＡＦ工法による加工後に高い機械的強度（例えば、引張強度、降伏点、伸び、絞り、硬さ、衝撃値、疲れ強さ、クリープ強さなどの機械的な変形又は破壊に関する諸性質を意味する。）を有するように設計された鋼材（例えば、焼入れ性の高い鋼材）を使用することが好ましい。本実施形態で使用されうる、高い機械的強度を実現する鋼材の成分の一例は、以下の通りである。

かかる鋼材は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．５％、Ｓｉ：０．０１〜２％、Ｍｎ：０．６〜３％、Ｂ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。以下に、鋼中に含有される各成分について、簡単に説明する。

Ｃは、目的とする機械的強度を確保するために含有させる元素である。Ｃの含有量が０．１５質量％未満である場合には、十分な機械的強度の向上が得られず、Ｃを含有させる効果が乏しくなる。一方、Ｃの含有量が０．５質量％を超える場合には、鋼材を更に硬化させることができるものの、溶融割れが生じやすくなる。従って、Ｃの含有量は、質量％で、０．１５％以上０．５％以下であることが好ましい。

Ｓｉは、機械的強度を向上させる強度向上元素の一つであり、Ｃと同様に、目的とする機械的強度を確保するために含有させる。Ｓｉの含有量が０．０１質量％未満である場合には、強度向上効果を発揮しにくく、十分な機械的強度の向上が得られない。一方、Ｓｉは、易酸化性元素でもある。よって、Ｓｉの含有量が２質量％を超える場合には、種々のめっき性向上対策を実施したとしても溶融Ａｌめっきを行う際にめっき濡れ性が低下して、不めっきが生じる。従って、Ｓｉの含有量は、質量％で、０．０１％以上２％以下であることが好ましい。

Ｍｎは、鋼を強化させる強化元素の一つであり、焼入れ性を高める元素の一つでもある。更に、Ｍｎは、不純物の一つであるＳによる熱間脆性を防止するために有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．６質量％未満である場合には、これらの効果が得られず、０．６質量％以上で上記効果が発揮される。一方、Ｍｎの含有量が３質量％を超える場合には、残留γ相が多くなり過ぎて強度が低下する恐れがある。従って、Ｍｎの含有量は、質量％で、０．５％以上３％以下であることが好ましい。

Ｂは、焼入れ時に作用して強度を向上させる効果を有する元素である。Ｂの含有量が０．０００１質量％未満である場合には、このような強度向上効果が低い。一方、Ｂの含有量が０．１質量％を超える場合には、介在物を形成して脆化し、疲労強度を低下させる恐れがある。従って、Ｂの含有量は、質量％で、０．０００１％以上０．１％以下であることが好ましい。

上記鋼板は、上記以外の元素として、残部のＦｅの一部に換えて、Ｃｒ：０．０１〜１．５質量％、Ａｌ：０．０１〜０．１質量％、Ｎ：０．００１〜０．０２質量％、Ｐ：０．００１〜０．０５質量％、Ｓ：０．００１〜０．０５質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％程度の少なくとも何れかを含有することが多い。Ｃｒは、Ｍｎと同様に焼入性に効果がある元素であり、Ａｌは、脱酸剤として用いられる元素である。また、Ｔｉは、Ｎと反応してＴｉＮを生成することでＢＮ析出を抑制して、Ｂの焼入れ性を確保させる効果がある。

本実施形態において、Ａｌめっき鋼管部品１の素材となるＡｌめっき鋼管を、上記のような鋼材を母材とするＡｌめっき鋼板を電縫溶接することで製造する場合、Ａｌめっき鋼板の曲げ加工及び溶接が必要となる。また、曲げ加工されたＡｌめっき鋼板の端部を溶接する際に生じる溶接ビード部に対しては、Ａｌ等を溶射することで補修することが望ましい。Ａｌ等を溶射しない場合、溶接部からの酸化及び脱炭が起こり、溶接管の使用中に腐食する懸念がある。Ａｌ等を含有する金属溶射を適用することで、溶接部からの酸化及び脱炭をある程度抑制することが可能となる。この際の溶射金属との密着性に関して、鋼材に含有されるＰ、Ｎ、Ａｌが影響する。そのため、鋼材におけるＰ、Ｎ、Ａｌの含有量は、それぞれ、Ｐ：０．０１質量％以下、Ｎ：０．００６質量％以下、Ａｌ：０．１質量％以下であることが特に好ましい。Ｐ、Ｎ、Ａｌを上記の含有量以上で含有する鋼材を用いた場合、補修溶射部の密着性が低下し、ＳＴＡＦ工法における加工時の昇温等で、溶射部が剥離してしまう場合がある。

本実施形態に係る鋼材１１は、その他、製造工程などで混入してしまう不純物を含んでいてもよい。かかる不純物としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｏ、Ｗ、Ｓｂ等が存在しうる。

上記のような成分を含有する鋼材は、Ａｌめっきされた後、ＳＴＡＦ工法における通電加熱及び金型での冷却によって焼入れされて、引張強度で約１５００ＭＰａ以上の機械的強度を有するようになる。このように高い機械的強度を有する鋼材ではあるが、ＳＴＡＦ工法を採用することで、通電加熱により軟化した状態でブロー加工を行うことができるので、容易に成形することができる。また、鋼材は、高い機械的強度を実現でき、ひいては、軽量化のために薄くしたとしても機械的強度を維持又は向上することができる。

また、焼入れされたＡｌめっき鋼管部品１の鋼材１１の硬度は、ビッカース硬度（Ｈｖ）で３５０〜８００程度の硬度を有する。かかる硬度の値は、鋼中のＣ量にほぼ対応するもので、Ｃ量０．１５質量％においては、Ｈｖは３５０程度となり、Ｃ量０．５質量％においては、Ｈｖは８００程度となる。なお、Ｈｖは、ＪＩＳ Ｚ２２４４に則して測定可能であり、Ｈｖを測定する際には、鋼材の板厚中央部付近を荷重５ｋｇｆ（１ｋｇｆは、約９．８Ｎである。）で測定するものとする。

＜めっき層１３について＞
続いて、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１を構成するめっき層１３について、詳細に説明する。
本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１が有するめっき層１３は、先だって言及したように、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含有する合金めっき層である。

ここで、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１のめっき層１３のうち、特にフランジ部５に該当する部分のめっき層１３は、以下で詳述するように、ＳＴＡＦ工法により素材となるＡｌめっき鋼管を熱間ブロー加工することで形成される結果、平坦な表面を有する傾向を有する。これは、ＳＴＡＦ工法では、加熱された鋼管の中空部に対して高い圧力の気体を供給することで熱間ブロー加工が施されるが、供給される高い圧力に耐えるだけの圧力が、鋼管を挟持している金型（特に、フランジ部に対応している部分の金型）に印加されるからである。本実施形態に係るめっき層１３は、フランジ部５に対応する部分の表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内となるようにする。

フランジ部５の表面粗さを上記のような表面粗さとするための制御因子について、述べる。表面粗さは、材料側条件、加熱条件及び成形条件に依存する。影響が相対的に大きい因子は、フランジ部５の金型条件（すなわち、成形条件）である。すなわち、金型の表面粗さを小さくし、更に、ＣｒＮ、ＴｉＮ系の皮膜やＣｒめっき等を金型表面に施して、金型表面の硬度をより大きくすることで、高い面圧が加わったときに金型側の表面は変形し難くなる。なお、材料側の表面硬度は、熱履歴及び金型接触時の温度が一定との前提においてほぼ一定となり、金型表面粗さを適切に調整することで、フランジ部５の表面粗さを、所望の状態に管理することが可能となる。

また、フランジ部５の表面粗さには、材料側条件及び加熱条件等も大きな制御因子となる。例えば、材料における元来のめっき厚を厚くすることで、同じ加熱条件で処理した場合であっても、表面粗さが大きくなるように制御することが可能となる。この場合、フランジ部５においても、表面粗さは大きくすることができる。また、材料におけるめっき層１３の付着量条件と加熱条件とを適切に選定して特定のＡｌ−Ｆｅ相を表面に形成させることで表面の硬度を変化させ、金型と押圧力による変形挙動を制御することで表面粗さの調整が可能である。更には、例えばめっき層１３中のＳｉ量を調整することで生成する相を制御することも可能であり、このような現象を利用することでも、フランジ部５の表面粗さの制御は可能である。例えば、フランジ部５の表面粗さを大きくするためには、材料側因子として、めっき層１３の付着量を大きすること、及び、めっき層１３中のＳｉ量を小さくすることがそれぞれ有効であり、加熱条件としては昇温速度を小さくすることが有効である。

従って、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１では、上記のような材料側条件、加熱条件及び成形条件の組み合わせを適切に選定することで、めっき層１３のうちフランジ部５に対応する部分の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内となるようにする。

なお、上記のようなフランジ部５におけるめっき層１３の表面粗さは、Ａｌめっき鋼管部材１の素材となるＡｌめっき鋼管でのＡｌめっき層の表面粗さには依存しない。これは、ＳＴＡＦ工法によってＡｌめっき鋼管を熱間ブロー成形する際に、通電加熱によりＡｌめっき層が一旦溶融した後合金化し、ＳＴＡＦ工法で用いられる金型にめっき金属が接触することで冷却されて、めっき層１３となるからである。ここで、フランジ部５におけるめっき層１３の表面粗さをＲａで０．３μｍ未満とすることは、ＳＴＡＦ工法に用いられる金型の表面粗さを制御したとしても困難が伴う。一方、フランジ部５におけるめっき層１３の表面粗さがＲａで１．２μｍを超える場合には、Ａｌめっき鋼管部品１のフランジ部５におけるスポット溶接性を向上させることができない。

本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１は、図１Ａ及び図１Ｂに模式的に示したようにフランジ部５を有しているため、Ａｌめっき鋼管部品１を鋼板に連結する際には、図２に模式的に示したように、Ａｌめっき鋼管部品１のフランジ部５を鋼板に溶接することが行われる。ここで、ＳＴＡＦ工法で製造されるＡｌめっき鋼管部品１のフランジ部５では、図１Ａ〜図２に示したように、めっき層が二重に存在している。しかしながら、フランジ部５がＲａで０．３μｍ〜１．２μｍという表面粗さを有していることでスポット溶接時の接触面積が増加して、スポット溶接性を向上させることができる。

フランジ部５におけるめっき層１３の表面粗さは、好ましくは、Ｒａで０．３μｍ〜１．０μｍであり、より好ましくは、Ｒａで０．４μｍ〜０．９μｍである。

なお、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１において、フランジ部５以外のめっき層１３の表面粗さは特に規定するものではないが、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、例えば、０．７μｍ〜２．５μｍ程度となる。

ここで、フランジ部５におけるめっき層１３の表面粗さＲａは、ＪＩＳ規格に準拠した触針式粗度計又は光学式粗度計を用いて、測定することが可能である。

また、Ａｌめっき鋼管部品１が有するめっき層１３は、Ａｌ−Ｆｅ系合金のε相（Ｆｅ_２Ａｌ_３）を主体とするめっき層であることが、より好ましい。Ａｌ−Ｆｅ系合金のε相は、Ａｌ−Ｆｅ系合金の他の合金相やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金と比較して、相対的に柔らかい合金相である。そこで、めっき層１３をＡｌ−Ｆｅ系合金のε相を主体とするめっき層とすることで、スポット溶接時の接触面積をより大きくして、スポット溶接後の継手強度を向上させることが可能となり、上記のようなフランジ部５における表面粗さＲａが与える効果と相まって、優れたスポット溶接性及びスポット溶接継手強度の双方を実現することが可能となる。かかるＡｌ−Ｆｅ系合金のε相は、Ａｌめっき鋼管部品１をＳＴＡＦ工法により製造する際に、素材となるＡｌめっき鋼管の加熱温度を適切に制御することで生成させることができる。

Ａｌめっき鋼管部品１のめっき層１３の状態は、表面まで合金化された状態で、かつ、合金化の結果形成されるめっき層中のＦｅ酸化物（スケール）の発生率が５％以下であることが好ましい。また、Ａｌめっき鋼管部品１として更に好ましいめっき層１３の状態は、表面まで合金化された状態で、かつ、合金化の結果形成されるめっき層中にＦｅ酸化物が発生していない状態である。

なお、めっき層１３中に未合金のＡｌが残存すると、未合金のＡｌが残存する部位のみが急速に腐食して、塗装後耐食性において塗膜膨れが極めて起こりやすくなるために好ましくない。また、スポット溶接においても溶接電流が広がりやすく適正範囲が狭くなる。めっき層１３内部に５％以上スケールが存在すると、鋼材１１の表面に脱炭層が存在し、疲労特性が低下する懸念がある。また、脱炭層に該当する部位はめっきの保護作用が及んでいないことを意味し、耐食性も低下する。

また、ＳＴＡＦ工法の素材として用いたＡｌめっき鋼管において、Ａｌめっき層の表面に、ＺｎＯを主体とする表面皮膜層が形成されていた場合、ＳＴＡＦ工法による製造物であるＡｌめっき鋼管部品１のめっき層１３上においても、ＺｎＯを主体とする皮膜が存在する。また、ＺｎＯを主体とする皮膜の形成されていないＡｌめっき鋼管を用いてＳＴＡＦ工法によりＡｌめっき鋼管部品１を製造した後、製造されたＡｌめっき鋼管部品１の表面に、上記のようなＺｎＯを主体とする皮膜を設けてもよい。

なお、めっき層１３の主体となる合金相の特定、及び、めっき層１３中に未合金のＡｌが残存するか否かの特定は、以下のようにして行うことが可能である。すなわち、着目する試料について、断面埋込み研磨後ＳＥＭ−ＥＤＳ分析を行うという公知の測定方法を適用することで、着目する試料のめっき層１３の組成を分析することができ、生成している合金相を判別することができる。また、めっき層１３中に未合金のＡｌが残存するか否かについても、上記と同様の手法により、判別することができる。なお、簡便には、断面埋込み研磨後の試料の反射電子像（組成像）を観察することでも、主体となっている合金の相をある程度判別することができる。

また、めっき層１３中のスケール発生率については、以下のように定義する。Ａｌめっき鋼管部品１の断面を埋め込み研磨し、円周方向に０．５ｍｍ範囲を光学顕微鏡又はＳＥＭ観察して、スケールの発生している組織の全体における割合を計測する。めっき層１３内部でのスケールは、比較的粗大（例えば５〜２０μｍ幅）であるために、光学顕微鏡観察でも容易に測定することができる。例えば０．５ｍｍ（５００μｍ）範囲を光学顕微鏡観察し、かかる範囲中に１０μｍ幅のスケールが５個存在した場合は、（１０μｍ×５個）／５００μｍ＝１０％のスケール発生率と判定する。

以上、図１Ａ〜図２を参照しながら、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１について、詳細に説明した。

（Ａｌめっき鋼管部品の製造方法について）
次に、図３〜図４Ｃを参照しながら、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法について、簡単に説明する。図３は、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法の流れの一例を示した流れ図であり、図４Ａ〜図４Ｃは、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品の製造方法について説明するための説明図である。

先だって言及したように、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部材１は、素材となるＡｌめっき鋼管を、ＳＴＡＦ工法により熱間ブロー加工することで製造される。

＜Ａｌめっき鋼管の製造方法について＞
まず、ＳＴＡＦ工法に供するＡｌめっき鋼管の製造方法について、説明する。
ＳＴＡＦ工法に供するＡｌめっき鋼管は、公知の方法を用いて製造することが可能である。例えば、上記のような化学成分を有する鋼板に対し、公知の方法によりＡｌめっきを施してＡｌめっき鋼板を製造した後、得られたＡｌめっき鋼板を曲げ加工し、両端部を押付けて電縫溶接することで製管して、Ａｌめっき鋼管（より詳細には、Ａｌめっき溶接管）とすることができる。電縫溶接としては、高周波溶接が用いられることが多い。通常、溶接ビード部となる部位のめっき層は、予め研削等で除去してから溶接することが好ましい。また、溶接後に溶接ビード部を平坦にするために、切削加工等を用いることが好ましい。更に、溶接ビード部にはめっきが被覆されていないため、その後の熱間プレス加工時の表面酸化とそれに伴う表層からの脱炭、及び、使用時の腐食等が生じうる。上記の可能性を回避するために、溶接ビード部に対してＡｌを含有する金属を溶射して、溶接ビード部上に溶射皮膜を形成することが好ましい。ここで、Ａｌを含有する金属とは、純Ａｌ、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｇ等を挙げることができる。Ａｌは、耐熱性に優れるために、熱間プレス時の保護性に優れる。この際の溶射皮膜の厚みは、例えば、５〜１００μｍが好ましい。ここで、溶射は、鋼管外面に対して行うものとする。

また、ＳＴＡＦ工法に供するＡｌめっき鋼管は、上記のような化学成分を有する鋼塊を用いて製造された鋼管に対して、公知の方法によりＡｌめっきを施すことで、製造することが可能である。

なお、本実施形態において、Ａｌめっき鋼管は、断面形状が円形状の丸管であってもよいし、断面形状が矩形状の角管であってもよいし、楕円形状、又は、多角形状などの各種の断面形状を有する異形管であってもよい。すなわち、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管の断面形状は、特に限定されるものではなく、任意の断面形状を有していてもよい。また、Ａｌめっき鋼管の外径についても特に限定されるものではなく、Ａｌめっき鋼管部品１に求められる大きさに応じて、適切に選択すればよい。

なお、鋼管に対して実施されるＡｌめっきは、例えば溶融めっき法により形成されてもよい。なお、鋼管に対するＡｌめっき層の形成方法は、上記の溶融めっき法に限定されるものではなく、電気めっき法、蒸着法、カロライジング法等といった公知のＡｌめっき法を利用することが可能である。ただし、現在の技術において最もコストと製品特性のバランスの良い製品は溶融めっき法で得られるため、以下では、溶融めっき法のＡｌめっきについて述べる。

Ａｌめっき層の成分としては、Ａｌを含有し、更にＳｉを含有することが好ましい。すなわち、本実施形態に係るＡｌめっき層は、Ａｌ−Ｓｉからなるめっき層であることが好ましい。Ａｌめっき層中にＳｉが含有されると、溶融めっき金属の被覆時に生成される合金層を制御することができる。Ｓｉの含有量が３質量％未満である場合には、Ｆｅ−Ａｌ合金層がＡｌめっきを施す段階で厚く成長し、ＳＴＡＦ工法による成形時にクラックが入って耐食性等に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、Ｓｉの含有量が１５質量％を超える場合には、めっき層の加工性や耐食性が低下する可能性がある。従って、Ｓｉの含有量は、質量％で、３％以上１５％以下であることが好ましい。

また、溶融めっき法によりＡｌめっき層を形成する場合、Ｓｉ以外の元素として、浴中の機器や鋼帯より溶出するＦｅが２〜４質量％含有されることがある。また、かかるＦｅに加えて、Ａｌめっき浴中に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉの少なくとも何れかをそれぞれ０．０１〜１質量％程度含有させることも可能である。

なお、上記のような鋼管の表面に上記のようなＡｌめっき層を形成すると、鋼管とＡｌめっき層との間に、鋼管の成分とＡｌめっき層の成分とが相互拡散することで、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の合金からなる金属間化合物を含む金属間化合物層が形成される。かかる金属間化合物層の厚みは、Ａｌめっき時の浴温、通板速度、鋼成分等に依存して決まるものであるが、例えば、３μｍ〜８μｍ程度の範囲となる。

かかる金属間化合物層の成分は、通常、質量％で、Ａｌ：３５〜６５％、Ｓｉ：３〜１５％を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。

上記のようなＡｌめっき層及び金属間化合物層の厚みは、公知の各種測定方法により測定することが可能であり、例えば、鋼管成形前のＡｌめっき鋼板、又は、Ａｌめっき溶接管の断面を、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等で観察することで、測定することが可能である。

具体的には、Ａｌめっき鋼管の断面を、適切な倍率で複数の視野について観察を行い、各視野におけるＡｌめっき層及び金属間化合物層の厚みを測定する。その後、測定した視野間で得られた測定値の平均をとることで、Ａｌめっき層及び金属間化合物層の厚みとすることができる。

また、得られたＡｌめっき鋼管の表面に、予めＺｎＯを主体とする皮膜（表面皮膜層）を付与する場合、表面皮膜層は、Ａｌめっき層の表面に積層させる。この表面皮膜層は、少なくとも、ＺｎＯを含有するものとする。ＺｎＯの微粒子を水溶液中に懸濁させた液を用い、かかる懸濁液をロールコーター等で塗布及び乾燥させることで、表面皮膜層を形成することができる。

表面皮膜層において、ＺｎＯ以外の成分としては、例えば有機物のバインダー成分を含有させることができる。有機性バインダーとしては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、シランカップリング剤などの水溶性樹脂が挙げられる。また、表面皮膜層に対し、ＺｎＯ以外の酸化物（例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等）を含有させることも可能である。

上記のようなバインダー成分を含む表面皮膜層の形成方法としては、例えば、ＺｎＯを含有する懸濁液を所定の有機性のバインダーと混合してＡｌめっき層の表面に塗布する方法や、粉体塗装による塗布方法などが挙げられる。また、表面皮膜層の形成方法は、上記の例に限定されるものではなく、公知の様々な方法により形成可能である。

また、かかる表面皮膜層は、Ａｌめっき鋼管部品１を製造した後に付与することも可能である。この際には、Ａｌめっき鋼管部品１を上記懸濁液中に浸漬する、あるいは、上記懸濁液をスプレーで付与する等の方法により、表面皮膜層を形成可能である。

＜ＳＴＡＦ工法によるＡｌめっき鋼管部品の製造方法について＞
次に、図３〜図４Ｃを参照しながら、ＳＴＡＦ工法によるＡｌめっき鋼管部品の製造方法について、詳細に説明する。
本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１は、例えば上記特許文献１又は特許文献２に開示されているようなＳＴＡＦ工法に適した成形装置を用いて、Ａｌめっき鋼管を素材として製造される。

ＳＴＡＦ工法によるＡｌめっき鋼管部品の製造方法は、図３に示したように、加熱工程（ステップＳ１０１）と、張出工程（ステップＳ１０３）と、成形工程（ステップＳ１０５）と、を含む。

加熱工程（ステップＳ１０１）は、図４Ａに模式的に示したように、鋼管１０１と、鋼管１０１上に位置するＡｌめっき層１０３（かかるＡｌめっき層１０３は、先だって説明したような金属間化合物層を含むものとする。）と、を有するＡｌめっき鋼管１００を、所定の形状を有する少なくとも一組の金型２００の間（図４Ａにおける上型２０１と、下型２０３との間）に配置した上で、８５０℃以上の温度（より好ましくは、鋼管１０１の素材となっている鋼材のＡ３変態点以上の温度）まで、通電加熱により加熱する工程である。

かかる加熱工程において、上型２０１及び下型２０３を含む金型２００を完全に閉めるのではなく、素材となるＡｌめっき鋼管１００が金型２００に完全に密着しない程度に金型を開けて、通電加熱を行うことが好ましい。

Ａｌめっき鋼管１００が上記のような加熱温度まで加熱されることで、Ａｌめっき鋼管１００は柔らかくなり、金型２００と接触した部分は、変形し始めるとともに、金型２００により熱が奪われて、部分的に冷却が始まる。また、Ａｌめっき層１０３の合金化が進行し、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含むめっき層１３へと変化していく。

また、かかる加熱工程において、加熱温度を１１０２℃以上１２３２℃以下とすることで、Ａｌめっき層１０３を、Ａｌ−Ｆｅ系合金のε相を主体とするめっき層１３に変化させることができる。

なお、通電加熱方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることが可能である。また、所望の加熱温度までの平均加熱速度については、例えば、１００℃／秒程度とすることが好ましい。

張出工程（ステップＳ１０３）では、図４Ｂに模式的に示したように、所望の加熱温度まで達したＡｌめっき鋼管１００の中空部に対して、空気圧が抜けないようにした上で、所定圧力の気体（例えば、空気等）を供給することで、Ａｌめっき鋼管１００を熱間ブロー成形する。かかる張出工程においても、金型２００の型閉めを行わずに、所定圧力の気体が供給される。これにより、Ａｌめっき鋼管１００は、中空部に供給される高圧気体により変形して、図４Ｂに模式的に示したような張出部１０５が形成されていく。ここで、Ａｌめっき鋼管１００の中空部に供給される気体の圧力は、１５ＭＰａ〜１７ＭＰａ程度とすることが好ましい。

かかる張出工程は、張出部１０５の大きさが、Ａｌめっき鋼管部品１に求められるフランジ幅となるまで継続される。

成形工程（ステップＳ１０３）は、図４Ｃに模式的に示したように、金型２００を所定の圧力で型締めした後に、鋼管の中空部に対して所定圧力の気体を供給して、所定の断面形状を有する中空部３と、中空部３の外表面から突出するフランジ部５と、を成形する工程である。ここで、鋼管の中空部に供給される気体の圧力は、張出工程で供給される気体の圧力よりも高い圧力であることが好ましく、例えば、２０ＭＰａ〜３０ＭＰａとすることが好ましい。

上記のような高圧気体が供給されることで、Ａｌめっき鋼管１００は、型締めされた金型２００に完全に密着するようになり、上型２０１及び下型２０３で規定される形状に、Ａｌめっき鋼管が変形していく。これにより、図１Ａ及び図１Ｂに示したような、Ａｌめっき鋼管部品１が製造される。

本実施形態に係る成形工程において、中空部に供給される２０ＭＰａ〜３０ＭＰａという高圧気体の圧力に耐えるために、金型２００（特に、フランジ部に対応する部分の金型）に対して、１０ＭＰａ〜６０ＭＰａ程度の圧力を印加する。これにより、Ａｌめっき鋼管部品１のフランジ部５に対応する部分は、より強い圧力で押圧され、適切に設定された材料側条件及び加熱条件とも相まって、先だって説明したような中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍという表面粗さが実現される。

ここで、上記張出工程及び成形工程において、金型２００による冷却速度（平均冷却速度）は、例えば２０℃／秒以上とすることが好ましい。かかる冷却速度は、焼入により高強度部材を得るために、重要な条件である。なお、冷却速度の上限値は、特に規定するものではないが、実用上３００℃／秒以上とすることは困難である。金型による急冷の冷却速度は、より好ましくは、３０℃／秒以上３００℃／秒以下である。

なお、ＳＴＡＦ工法に用いられる上型２０１及び下型２０３において、素材となるＡｌめっき鋼管に当接する部分の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．２μｍ〜１．５μｍ程度となっていることが好ましい。上型２０１及び下型２０３の表面粗さが上記のような範囲内となっていることで、より確実に、Ａｌめっき鋼管部品１のフランジ部５の表面粗さＲａを、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内とすることができる。また、製造されたＡｌめっき鋼管部品１と、金型２００との間の潤滑性を更に向上させるために、上型２０１及び下型２０３においてＡｌめっき鋼管に当接する部分に対し、ＺｎＯを主体とする皮膜を形成してもよい。

以上、図３〜図４Ｃを参照しながら、本実施形態に係るＡｌめっき鋼管部品１の製造方法について、詳細に説明した。

以下では、実験例を示しながら、本発明に係るＡｌめっき鋼管部品について、具体的に説明する。なお、以下に示す実験例は、あくまでも本発明に係るＡｌめっき鋼管部品の一例にすぎず、本発明に係るＡｌめっき鋼管部品が下記の例に限定されるものではない。

（試験例１）
以下の表１に示す鋼成分を有する冷延鋼板を用いて、溶融めっき法により、板厚が１．４ｍｍであり、めっき付着量が両面で２０〜３００ｇ／ｍ^２(それぞれの面は、等付着量である。）であるＡｌめっき鋼板を製造した。次に、得られたＡｌめっき鋼板を用いて、高周波電縫溶接により外径３６ｍｍのＡｌめっき鋼管を得た。なお、用いた冷延鋼板のＡ３変態点は、約７５０℃である。また、Ａｌめっき鋼板のＡｌめっき層は、約９％のＳｉと約１％のＦｅと、を含有し、残部がＡｌ及び不純物であり、鋼板とＡｌめっき層との間には、先だって説明したような金属間化合物層が形成されていた。得られたＡｌめっき鋼管の表面に、ＺｎＯを主体とする表面皮膜層を、付着量がＺｎとして０．６ｇ／ｍ^２となるように形成した。

上記のようにして得られたＡｌめっき鋼管の長さを７００ｍｍとし、先だって説明したようなＳＴＡＦ工法による加工によって、図１Ａに模式的に示したような連続した異形閉断面構造を有する、幅１０ｍｍの両側フランジ付きの部材（すなわち、Ａｌめっき鋼管部材）を得た。ＳＴＡＦ加工の際には、Ａｌめっき鋼管を高周波加熱で加熱し、昇温条件を変動させた。またフランジ部の金型への表面処理と表面粗度を変更し、フランジ部の面圧も変動させた。成形後は、金型との接触により急冷して焼入れた。なお、ＳＴＡＦ工法における張出工程では、供給する気体の圧力を１５ＭＰａとし、成形工程では、供給する気体の圧力を２５ＭＰａとした。また、急冷時の平均冷却速度は、８０℃／秒であった。

得られたＡｌめっき鋼管部品について、フランジ部と中空部の表面粗さＲａを、ＪＩＳ規格に準拠した触針式の粗度計で測定した。また、Ａｌめっき鋼管部品のめっき層において、主体となる合金相と種別と、めっき層中に未合金のＡｌが存在するか否かを、得られた各試料について断面埋込み研磨後ＳＥＭ−ＥＤＳ分析を行って組成分析することで、特定した。分析に用いたＳＥＭ−ＥＤＳ装置は、日本電子社製ＪＥＭ６７００Ｆである。

更に、得られたＡｌめっき鋼管部品の中空部の断面を埋込み研磨し、周方向に沿った０．５ｍｍの範囲をＳＥＭ（日本電子社製ＪＥＭ６７００Ｆ）により観察して、スケールの発生している組織の全体における割合を計測した。

また、得られたＡｌめっき鋼管部品のフランジ部と、引張強度が４４０ＭＰａであり、板厚が０．６ｍｍである合金化溶融亜鉛めっき鋼板とを、図２に模式的に示したように合わせて、スポット溶接した。この際の加圧力は、５００ｋｇｆ（１ｋｇｆは、約９．８Ｎである。）とし、直流電源を使用して通電時間は６０Ｈｚで２２サイクルとした。ナゲット径が４．７ｍｍとなる電流からチリが発生するまでの電流を評価し、適正電流範囲として評価した。通常、適正電流範囲の値が１．５ｋＡ以上であれば、安定して溶接できるとされている。
得られた結果を、表２にまとめて示した。

上記表２より、フランジ部の表面粗さとスポット溶接性とは大きな相関を示し、フランジ部の表面粗さが小さいほど、スポット溶接適正電流範囲の値は大きくなる傾向があることがわかる。かかる結果より、フランジ部の表面粗さを制御することで、良好なスポット溶接性が得られることが分かる。

また、上記表２から、めっき厚が薄い場合には、スポット溶接性及びスケール発生率は、ともに不利な方向に推移すること、めっき厚が厚い場合には、表面粗度が大きくなりやすいことがわかる。また、例えば、番号１４のように、フランジ部に対応する部分の金型に表面処理を施さない場合には、フランジ部の表面粗さの抑制効果が得られにくいことがわかる。また、番号１９のように、加熱温度を高くしすぎると金属間化合物自体が溶融するために、表面粗さが大きくなりすぎる傾向が認められた。

（試験例２）
試験例１におけるＮｏ．１のＡｌめっき鋼板（めっき厚３０μｍ）の表面に対し、ＺｎＯを含有する水溶性コロイドを塗布し、８０℃で焼付けた。この際、Ａｌめっき鋼管の外面に相当する面のみにおいてＺｎＯ付着量が金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ^２、又は、０．６、１ｇ／ｍ^２となるように調整した。また、比較として、ＺｎＯを塗布しない試料も準備した。その後の製管条件、及び、ＳＴＡＦ工法における各種条件についても、試験例１のＮｏ．１と同様として、Ａｌめっき鋼管部品を製造した。その後、拡管加工した部位より試料を切出して、耐食性試験に供した。

具体的には、自動車用のリン酸塩系化成処理（日本パーカライジング社製ＰＢ−ＳＸ３５を使用）、及び、電着塗装（厚み：１５μｍ、日本ペイント社製ＰＮ−１０１０を使用）を施した後、塗膜にカッターで疵を付与し、ＪＡＳＯ−Ｍ６１０に規定する複合腐食試験を１５０サイクル（５０日）行い、塗膜カット部からの片面最大膨れ幅を測定した。

その結果、ＺｎＯ皮膜を付与した試料は、いずれも膨れ幅が２ｍｍ以下であったのに対して、ＺｎＯ皮膜を付与しなかった試料は、膨れ幅が５ｍｍであった。これより、ＺｎＯを主体とする皮膜を付与することで、塗装後耐食性が向上する効果が認められた。

（試験例３）
試験例１におけるＮｏ．１のＡｌめっき鋼管（めっき厚３０μｍ）を得た後に、反対面のめっきを機械研磨により除去した鋼板を使用して、試験例１と同様の評価を行った。かかる鋼板を使用して製造されるＡｌめっき鋼管部品は、図１Ｂに示したような構造を有することとなる。なお、ＳＴＡＦ工法における供給ガスは、窒素とした。その結果、フランジ部の表面粗さＲａは０．４１μｍ（めっき面）、フランジ部以外の表面粗さＲａは１．２μｍ（めっき面）となった。また、得られたＡｌめっき鋼管部品のスポット溶接性は２．１ｋＡであり、スケール発生率は０％であった。

（試験例４）
Ｓｉ量を５％に低下させためっき浴を用いてＡｌめっきを行った以外は、試験例１のＮｏ．１と同様にして、Ａｌめっき鋼管部品を製造した。得られたＡｌめっき鋼管部品について、フランジ部の表面粗さＲａは０．６μｍとなり、フランジ部以外の表面粗さＲａは１．５１μｍとなった。また、得られたＡｌめっき鋼管部品のスポット溶接性は２．２ｋＡであり、スケール発生率は０％であった。

以上のように、めっき厚、ＳＴＡＦ工法における加熱条件、及び、金型とフランジ部となる部分との接触状態を適切に制御することで、製造されるＡｌめっき鋼管部品のフランジ部の表面粗さを制御することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ Ａｌめっき鋼管部品
３ 中空部
５ フランジ部
１１ 鋼材
１３ めっき層
１００ Ａｌめっき鋼管
１０１ 鋼管
１０３ Ａｌめっき層
１０５ 張出部
２００ 金型
２０１ 上型
２０３ 下型

Claims (7)

1. 所定の断面形状を有する中空部と、
   前記中空部の外表面から突出するフランジ部と、
   を少なくとも備え、
   前記中空部及び前記フランジ部は、同一の鋼材を素材とし、
   前記中空部及び前記フランジ部の表面は、Ａｌ−Ｆｅ系合金、及び、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金の少なくとも何れかを含有するめっき層で被覆されており、
   前記めっき層の厚みは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であり、
   前記フランジ部における前記めっき層の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６１０で規定された中心線平均粗さＲａで、０．３μｍ〜１．２μｍの範囲内である、Ａｌめっき鋼管部品。
2. 連続した異形閉断面構造を有する、請求項１に記載のＡｌめっき鋼管部品。
3. 前記めっき層中には、未合金のＡｌが残存しない、請求項１又は２に記載のＡｌめっき鋼管部品。
4. 前記めっき層は、Ａｌ−Ｆｅ系合金のε相を主体とするめっき層である、請求項１〜３の何れか１項に記載のＡｌめっき鋼管部品。
5. 前記鋼材は、鋼成分として、質量％で、
   Ｃ：０．１５〜０．５％
   Ｓｉ：０．０１〜２％
   Ｍｎ：０．６〜３％
   Ｂ：０．０００１〜０．１％
   を含有し、残部がＦｅ及び不純物である、請求項１〜４の何れか１項に記載のＡｌめっき鋼管部品。
6. 前記鋼材は、鋼成分として、残部のＦｅの一部に換えて、質量％で、０．０１％以上０．１％以下のＴｉ、０．０１％以下のＰ、０．００６％以下のＮ、０．１％以下のＡｌ、及び、１．５％以下のＣｒの少なくとも何れかを含有する、請求項５に記載のＡｌめっき鋼管部品。
7. 前記めっき層の表面に、更に、ＺｎＯを主体とする皮膜を備え、
   前記ＺｎＯを主体とする皮膜の付着量は、金属Ｚｎとして、０．１ｇ／ｍ^２〜２ｇ／ｍ^２である、請求項１〜６の何れか１項に記載のＡｌめっき鋼管部品。
   

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