JP7280531B2 - ホットスタンプ成形体 - Google Patents

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Description

本発明は、ホットスタンプ成形体に関する。より具体的には、本発明は、改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体に関する。
近年、自動車用部材に使用される鋼板の成形には、ホットスタンプ法（熱間プレス法）が多く使用されている。ホットスタンプ法とは、鋼板をオーステナイト域の温度に加熱した状態でプレス成形し、成形と同時にプレス金型により焼入れ（冷却）を行う方法であり、強度及び寸法精度に優れる鋼板の成形方法の１つである。また、ホットスタンプに使用される鋼板において、鋼板表面にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層等のめっき層が設けられる場合がある（例えば特許文献１）。
鋼板上にめっき層を有するめっき鋼板をホットスタンプすることで得られるホットスタンプ成形体（「熱間プレス部材」とも称される）においては、周辺環境（例えば水など）によって表面が腐食しないように耐食性が求められる。
ホットスタンプ成形体の耐食性に関連して、特許文献２及び３では、部材を構成する鋼板の表層にＮｉ拡散領域が存在し、前記Ｎｉ拡散領域上に、順に、Ｚｎ－Ｎｉ合金の平衡状態図に存在するγ相に相当する金属間化合物層、及びＺｎＯ層を有し、かつ２５℃±５℃の空気飽和した０．５ＭＮａＣｌ水溶液中で示す自然浸漬電位が標準水素電極基準で－６００～－３６０ｍＶである熱間プレス部材が記載されている。特許文献２では、当該熱間プレス部材に上記金属間化合物層を設けると、優れた塗装後耐食性が得られることが教示されている。
特開２００４－１２４２０７号公報 特開２０１１－２４６８０１号公報 特開２０１２－１８１６号公報
特許文献２及び３に記載の熱間プレス部材は、塗装後耐食性については検討しているものの、熱間プレス部材に塗装しない場合の当該部材の表面部耐食性、又は塗装する前の当該部材の表面部耐食性については検討されておらず、塗装がなされていない状態の表面部耐食性の改善についての方策は明らかでなった。
そこで、本発明は、新規な構成により、改善した表面部耐食性、より具体的には塗装がなされていない状態において改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために、ホットスタンプ成形体において、鋼板上に形成されるめっき層の表層にＺｎＯ領域を設け、当該ＺｎＯ領域におけるＦｅ等の濃度を低く制御することが有効であることを見出した。ＺｎＯ領域におけるＦｅ等の濃度を低減すると、ホットスタンプ成形体の表層での赤錆発生を抑制することができ、塗装がなされていない状態において改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体を得ることが可能となる。
上記目的を達成する本発明は下記のとおりである。
（１）
鋼板と、前記鋼板の少なくとも片面に形成されためっき層とを有し、前記めっき層が、前記めっき層の表面側に存在し、酸素濃度が１０質量％以上であるＺｎＯ領域と、前記めっき層の鋼板側に存在し、酸素濃度が１０質量％未満であるＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とからなり、前記ＺｎＯ領域において、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が０質量％超５質量％未満である、ホットスタンプ成形体。
（２）
前記ＺｎＯ領域の厚さが０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、（１）に記載のホットスタンプ成形体。
（３）
前記Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域において、Ｚｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの各濃度が、前記めっき層の表面側から鋼板側に向けて減少する、（１）又は（２）に記載のホットスタンプ成形体。
（４）
前記Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域が、前記めっき層の表面側から順に、Ｆｅ濃度が６０質量％未満である第１の領域と、Ｆｅ濃度が６０質量％以上である第２の領域とからなり、前記第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下の範囲であり、前記第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．７以上２．０以下である、（１）～（３）のいずれかに記載のホットスタンプ成形体。
（５）
前記第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．８以上１．２以下である、（４）に記載のホットスタンプ成形体。
本発明によれば、ホットスタンプ成形体のめっき層表面側に存在するＺｎＯ領域におけるＦｅ等の濃度を制御し、当該成形体の表層での赤錆発生を抑制し、改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体を提供することができる。
＜ホットスタンプ成形体＞
本発明に係るホットスタンプ成形体は、鋼板と、鋼板の少なくとも片面に形成されためっき層とを有する。好ましくは、めっき層は鋼板の両面に形成される。
［鋼板］
本発明における鋼板の成分組成は、特に限定されず、ホットスタンプ後のホットスタンプ成形体の強度やホットスタンプ時の焼入れ性を考慮して決定すればよい。以下では、本発明における鋼板に含まれ得る元素について説明する。なお、成分組成についての各元素の含有量を表す「％」は特に断りがない限り質量％を意味する。
好ましくは、本発明における鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０５％以上０．７０％以下、Ｍｎ：０．５％以上１１．０％以下、Ｓｉ：０．０５％以上２．５０％以下、Ａｌ：０．００１％以上１．５００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｎ：０．０１０％以下、及びＯ：０．０１０％以下を含有することができる。
（Ｃ：０．０５％以上０．７０％以下）
Ｃ（炭素）は、鋼板の強度を向上させるのに有効な元素である。自動車用部材には、例えば９８０ＭＰａ以上の高強度が求められる場合がある。強度を十分に確保するためには、Ｃ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃを過度に含有すると鋼板の加工性が低下する場合があるため、Ｃ含有量を０．７０％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量の下限は、好ましくは０．１０％、より好ましくは０．１２％、さらに好ましくは０．１５％、最も好ましくは０．２０％である。また、Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．６５％、より好ましくは０．６０％、さらに好ましくは０．５５％、最も好ましくは０．５０％である。
（Ｍｎ：０．５％以上１１．０％以下）
Ｍｎ（マンガン）は、ホットスタンプの際の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。この効果を確実に得るためには、Ｍｎ含有量を０．５％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｎを過度に含有すると、Ｍｎが偏析してホットスタンプ後の成形体の強度等が不均一になるおそれがあるため、Ｍｎ含有量を１１．０％以下とすることが好ましい。Ｍｎ含有量の下限は、好ましくは１．０％、より好ましくは２．０％、さらに好ましくは２．５％、よりさらに好ましくは３．０％、最も好ましくは３．５％である。Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．５％、さらに好ましくは９．０％、よりさらに好ましくは８．５％、最も好ましくは８．０％である。
（Ｓｉ：０．０５％以上２．５０％以下）
Ｓｉ（ケイ素）は、鋼板の強度を向上させるのに有効な元素である。強度を十分に確保するためには、Ｓｉ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｉを過度に含有すると、加工性が低下する場合があるため、Ｓｉ含有量を２．５０％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは０．１０％、より好ましくは０．１５％、さらに好ましくは０．２０％、最も好ましくは０．３０％である。Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは２．００％、より好ましくは１．８０％、さらに好ましくは１．５０％、最も好ましくは１．２０％である。
（Ａｌ：０．００１％以上１．５００％以下）
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素として作用する元素である。脱酸の効果を得るためには、Ａｌ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌを過剰に含有すると加工性が低下するおそれがあるため、Ａｌ含有量を１．５００％以下とすることが好ましい。Ａｌ含有量の下限は、好ましくは０．０１０％、より好ましくは０．０２０％、さらに好ましくは０．０５０％、最も好ましくは０．１００％である。Ａｌ含有量の上限は、好ましくは１．０００％、より好ましくは０．８００％、さらに好ましくは０．７００％、最も好ましくは０．５００％である。
（Ｐ：０．１００％以下）
（Ｓ：０．１００％以下）
（Ｎ：０．０１０％以下）
（Ｏ：０．０１０％以下）
Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｎ（窒素）及び酸素（Ｏ）は不純物であり、少ない方が好ましいため、これらの元素の下限は特に限定されない。ただし、これらの元素の含有量を０．０００％超又は０．００１％以上としてもよい。一方、これらの元素を過剰に含有すると、靭性、延性及び／又は加工性が劣化するおそれがあるため、Ｐ及びＳの上限を０．１００％、Ｎ及びＯの上限を０．０１０％とすることが好ましい。Ｐ及びＳの上限は、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０５０％である。Ｎ及びＯの上限は、好ましくは０．００８％、より好ましくは０．００５％である。
本発明における鋼板の基本成分組成は上記のとおりである。さらに、当該鋼板は、必要に応じて、残部のＦｅの一部に替えて以下の任意選択元素のうち少なくとも一種を含有してもよい。例えば、鋼板は、Ｂ：０％以上０．００４０％を含有してもよい。また、鋼板は、Ｃｒ：０％以上２．００％以下を含有してもよい。また、鋼板は、Ｔｉ：０％以上０．３００％以下、Ｎｂ：０％以上０．３００％以下、Ｖ：０％以上０．３００％以下、及びＺｒ：０％以上０．３００％以下からなる群より選択される少なくとも一種を含有してもよい。また、鋼板は、Ｍｏ：０％以上２．０００％以下、Ｃｕ：０％以上２．０００％以下、及びＮｉ：０％以上２．０００％以下からなる群より選択される少なくとも一種を含有してもよい。また、鋼板は、Ｓｂ：０％以上０．１００％以下を含有してもよい。また、鋼板は、Ｃａ：０％以上０．０１００％以下、Ｍｇ：０％以上０．０１００％以下、及びＲＥＭ：０％以上０．１０００％以下からなる群より選択される少なくとも一種を含有してもよい。以下、これらの任意選択元素について詳しく説明する。
（Ｂ：０％以上０．００４０％以下）
Ｂ（ホウ素）は、ホットスタンプの際の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。Ｂ含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｂ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｂを過度に含有すると、鋼板の加工性が低下するおそれがあるため、Ｂ含有量を０．００４０％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量の下限は、好ましくは０．０００８％、より好ましくは０．００１０％、さらに好ましくは０．００１５％である。また、Ｂ含有量の上限は、好ましくは０．００３５％、より好ましくは０．００３０％である。
（Ｃｒ：０％以上２．００％以下）
Ｃｒ（クロム）は、ホットスタンプの際の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。Ｃｒ含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は０．１０％以上、０．５０％以上又は０．７０％以上であってもよい。一方、Ｃｒを過度に含有すると、鋼材の熱的安定性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は２．００％以下とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は１．５０％以下、１．２０％以下又は１．００％以下であってもよい。
（Ｔｉ：０％以上０．３００％以下）
（Ｎｂ：０％以上０．３００％以下）
（Ｖ：０％以上０．３００％以下）
（Ｚｒ：０％以上０．３００％以下）
Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）及びＺｒ（ジルコニウム）は金属組織の微細化を通じ、引張強さを向上させる元素である。これらの元素の含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒ含有量は０．００１％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒを過度に含有すると、効果が飽和するとともに製造コストが上昇する。このため、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒ含有量は０．３００％以下とすることが好ましく、０．１５０％以下、０．１００％以下又は０．０６０％以下であってもよい。
（Ｍｏ：０％以上２．０００％以下）
（Ｃｕ：０％以上２．０００％以下）
（Ｎｉ：０％以上２．０００％以下）
Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｕ（銅）及びＮｉ（ニッケル）は、引張強さを高める作用を有する。これらの元素の含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｍｏ、Ｃｕ及びＮｉ含有量は０．００１％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上、０．０５０％以上又は０．１００％以上であってもよい。一方、Ｍｏ、Ｃｕ及びＮｉを過度に含有すると、鋼材の熱的安定性が低下する場合がある。したがって、Ｍｏ、Ｃｕ及びＮｉ含有量は２．０００％以下とすることが好ましく、１．５００％以下、１．０００％以下又は０．８００％以下であってもよい。
（Ｓｂ：０％以上０．１００％以下）
Ｓｂ（アンチモン）は、めっきの濡れ性や密着性を向上させるのに有効な元素である。Ｓｂ含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｓｂ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０２０％以下であってもよい。一方、Ｓｂを過度に含有すると、靭性の低下を引き起す場合がある。したがって、Ｓｂ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は０．０８０％以下、０．０６０％以下又は０．０５０％以下であってもよい。
（Ｃａ：０％以上０．０１００％以下）
（Ｍｇ：０％以上０．０１００％以下）
（ＲＥＭ：０％以上０．１０００％以下）
Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウム）及びＲＥＭ（希土類金属）は、介在物の形状を調整することによりホットスタンプ後の靭性を向上させる元素である。これらの元素の含有量は０％であってもよいが、この効果を確実に得るためには、Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましく、０．００１０％以上、０．００２０％以上又は０．００４０％以上であってもよい。一方、Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭを過度に含有すると、効果が飽和するとともに製造コストが上昇する。このため、Ｃａ及びＭｇ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましく、０．００８０％以下、０．００６０％以下又は０．００５０％以下であってもよい。同様に、ＲＥＭ含有量は０．１０００％以下とすることが好ましく、０．０８００％以下、０．０５００％以下０．０１００％以下であってもよい。
上記元素以外の残部は鉄及び不純物からなる。ここで「不純物」とは、母材鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明の実施形態に係る母材鋼板に対して意図的に添加した成分でないものを包含するものである。また、不純物とは、上で説明した成分以外の元素であって、当該元素特有の作用効果が本発明の実施形態に係るホットスタンプ成形体の特性に影響しないレベルで母材鋼板中に含まれる元素をも包含するものである。
本発明における鋼板としては、特に限定されず、熱延鋼板、冷延鋼板などの一般的な鋼板を使用することができる。また、本発明における鋼板は、鋼板上に後述するＺｎ－Ｎｉめっき層を形成しホットスタンプ処理を行うことができれば如何なる板厚であってよく、例えば、０．１～３．２ｍｍであればよい。
［めっき層］
本発明に係るホットスタンプ成形体のめっき層は、ＺｎＯ領域と、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とからなる。ＺｎＯ領域は、当該めっき層の表面側に存在し、酸素濃度が１０質量％以上である領域をいう。めっき層の残りの領域がＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域であり、すなわち、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域は、当該めっき層の鋼板側に存在し、酸素濃度が１０％未満である領域をいう。したがって、ＺｎＯ領域とＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とは接するように存在しており、この２つの領域でめっき層を構成する。本発明におけるめっき層においては、酸素はホットスタンプ時にめっき層に取り込まれるものであるため、めっき層の表面側が最も酸素濃度が高く、鋼板側に進むにつれて酸素濃度が減少する。したがって、ホットスタンプ成形体の表面から酸素濃度が１０質量％の位置までがＺｎＯ領域であり、めっき層の残りの部分がＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域となる。
本発明に係るホットスタンプ成形体のめっき層は、例えば、鋼板上にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成し、さらにその上にＮｉめっき層を形成した後に、５～２５％の酸素雰囲気下、例えば大気圧雰囲気下でホットスタンプすることで得ることができる。したがって、本発明におけるめっき層に含まれ得る成分は、ホットスタンプ前のＺｎ－Ｎｉめっき層又はＮｉめっき層に含まれる元素（典型的にＺｎ及びＮｉ）の他に、鋼板に含まれる元素（例えば、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉなど）、並びにホットスタンプ時に取り込まれるＯであり、残部は不純物である。ここで、「不純物」とは、製造工程において不可避的に混入する元素だけでなく、本発明に係るホットスタンプ成形体の耐食性が阻害されない範囲で意図的に添加された元素も含む。
本発明におけるめっき層中の各成分の濃度は、定量分析のグロー放電分析（ＧＤＳ：Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定される。めっき層の表面から深さ方向に定量的にＧＤＳ分析することで、各成分の板厚方向の濃度分布が定量的に特定される。したがって、ＧＤＳによりめっき層の酸素濃度分布を測定し、酸素濃度が１０質量％である位置を特定することで、ＺｎＯ領域とＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とを区別可能である。ＧＤＳの測定条件は、測定径４ｍｍφ、Ａｒガス圧力：６００Ｐａ、電力：３５Ｗ、測定時間：１００秒間で行えばよい。使用する装置は、堀場製作所のＧＤ－ｐｒｏｆｉｌｅｒ２とすればよい。
本発明におけるめっき層の厚さは、例えば、片面あたり３．０μｍ以上２０．０μｍ以下であればよい。また、めっき層においてＺｎＯ領域が占める厚さの割合は、特に限定されないが、ホットスタンプ成形体の耐食性を確保し、表面の凹凸形成による外観劣化防止の観点から、１％以上１５％以下であることが好ましく、２％以上１２％以下であることがより好ましい。めっき層の厚さは、本発明に係るホットスタンプ成形体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することで測定可能である。また、定量分析ＧＤＳの元素分析からめっき層の領域を特定し、厚み換算することでも測定可能である。
（ＺｎＯ領域）
本発明に係るホットスタンプ成形体において、めっき層は、当該めっき層の表面側に酸素濃度が１０質量％以上であるＺｎＯ領域を有する。当該ＺｎＯ領域は、典型的に、ホットスタンプ前に形成されていたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＺｎと、ホットスタンプ時の雰囲気中のＯとが結合する、すなわちＺｎが酸化されてＺｎＯになることで形成される領域である。本発明においては、ホットスタンプ前のめっき鋼板において、Ｚｎ－Ｎｉめっき層上にＮｉめっき層が存在するが、比較的酸化しやすいＺｎは、ホットスタンプ時に雰囲気中のＯに引き寄せられる形で、Ｎｉめっき層中を拡散して表面に達し、ＺｎＯ領域を形成することが可能である。
ホットスタンプの条件によっては、ホットスタンプ加熱時に、鋼板の成分であるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉ等がめっき層に拡散される場合がある。このような元素、特にＦｅがホットスタンプ成形体の表層のＺｎＯ領域に多く拡散されると、表層のＦｅが周辺環境（例えば水）により腐食し赤錆を発生するおそれがある。したがって、本発明に係るホットスタンプ成形体を得るために用いるめっき鋼板においては、鋼板上に、Ｚｎ－Ｎｉめっき層に加えて、さらにその上にＦｅ等の鋼板中の成分の拡散を抑制することができるＮｉめっき層が設けられる。このＮｉめっき層の存在により、ホットスタンプ後に得られるホットスタンプ成形体の表層に所望の厚さのＺｎＯ領域を形成しつつ、鋼板由来の成分が当該ＺｎＯ領域に拡散しにくくなり、すなわちＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度を低く抑えられる。したがって、赤錆の発生を効果的に抑制し、改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体を得ることが可能となる。十分な表面部耐食性を得るためには、本発明におけるＺｎＯ領域において、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が０質量％超５質量％未満とすることが必要である。なお、本発明においては、ＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が上記範囲であればよいが、特に赤錆の主な原因となるＦｅが少ないほど好ましい。したがって、好ましくは、本発明におけるめっき層には、Ｆｅ：０質量％以上１質量％以下、Ｍｎ：０質量％以上２質量％以下、及びＳｉ：０質量％以上２質量％以下含まれる。これらの元素の合計の平均濃度は、好ましくは４質量％以下、より好ましくは３質量％以下、さらに好ましくは２質量％以下である。
「Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度」とは、定量分析ＧＤＳで特定した酸素濃度≧１０％の領域（すなわちＺｎＯ領域）を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＦｅ濃度、Ｍｎ濃度及びＳｉ濃度をＧＤＳ結果から読み取り、各区分でこれらの元素の濃度の合計を求め、得られた１０個のＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の値を平均化することで求められる。
上述したように、本発明に係るホットスタンプ成形体を得るために用いるめっき鋼板の表面側にはＮｉめっき層が設けられる。したがって、その下のＺｎ－Ｎｉめっき層からのＺｎの拡散は当該Ｎｉめっき層により幾らか抑制され得る。そのため、本発明におけるＺｎＯ領域の厚さは、例えば、３．０μｍ以下である場合がある。ＺｎＯ領域の厚さが３．０μｍ以下であると、ホットスタンプ成形体の表層の酸化物の欠落などによる凹凸形成が防止され、表面外観に優れるホットスタンプ成形体を得ることが可能となる。この厚さが３．０μｍ超となるとめっき層の表層の酸化物がもろくなって欠落し凹凸が形成されることで外観が劣化するおそれがあるだけでなく、欠落した酸化物がプレス金型を痛めるおそれもある。一方、ＺｎＯ領域の厚さを０．５μｍ未満とするには、めっき鋼板のＮｉめっき層を厚くする必要がありコスト的に好ましくないため、ＺｎＯ領域の厚さの下限は０．５μｍであるとよい。ＺｎＯ領域の厚さの下限は、好ましくは０．７μｍ、より好ましくは１．０μｍ、さらに好ましくは１．２μｍである。また、ＺｎＯ領域の厚さの上限は、好ましくは２．８μｍ、より好ましくは２．５μｍ、さらに好ましくは２．２μｍである。
ＺｎＯ領域は、典型的に、Ｎｉ濃度に比べてＺｎ濃度が高い。例えば、当該ＺｎＯ領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が５．０以上である。「ＺｎＯ領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が５．０以上」とは、ＺｎＯ領域の全ての位置で、Ｚｎ／Ｎｉの質量比が５．０以上であることを意味し、本発明においては、ＺｎＯ領域を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＺｎ濃度及びＮｉ濃度をＧＤＳ結果から読み取り各区分のＺｎ／Ｎｉ質量比を求め、得られた１０個のＺｎ／Ｎｉ質量比が全て５．０以上であるかどうかで判断することができる。ＺｎＯ領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比は、５．５以上であると好ましく、６．０以上であるとより好ましく、７．０以上であるとさらに好ましい。当該領域のＺｎ／Ｎｉ質量比の上限は、特に限定されないが、例えば、３０．０、又は２０．０であればよい。
このようにホットスタンプ成形体のＺｎＯ領域でＮｉに比べてＺｎが多く存在するのは酸素雰囲気でホットスタンプした際に、ホットスタンプ前のＺｎ－Ｎｉめっき層中のＮｉ及びＺｎのうち、Ｎｉに比べて酸化しやすいＺｎが、ホットスタンプ雰囲気中のＯで酸化されてＺｎＯを形成するためである。Ｚｎはその酸化しやすさから、Ｎｉめっき層を超えて表面に拡散しＺｎＯを形成することができる。なお、ＮｉもＺｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層から幾らか拡散される。Ｚｎ／Ｎｉ質量比が５．０以上であると、酸化物であるＺｎＯがホットスタンプ成形体の表層に多く存在するため、ホットスタンプ成形体の表面部耐食性が向上する。ＺｎＯ領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が５．０未満であると、表層でのＺｎＯが十分に形成されていないため、表面部耐食性が不十分になるおそれがある。
本発明におけるＺｎＯ領域に含まれる各成分の濃度は、上述したように、定量分析ＧＤＳにより決定される。上述したＧＤＳ条件と同一の条件で、対象元素として少なくともＺｎ、Ｎｉ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ及びＭｎを指定して測定する。また、ＺｎＯ領域の厚さは、定量分析ＧＤＳにより酸素濃度≧１０質量％の範囲を特定し、その深さを測定することで決定することができる。
（Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域）
本発明に係るホットスタンプ成形体は、めっき層の鋼板側に、上述したＺｎＯ領域に接し、酸素濃度が１０質量％未満であるＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域を有する。好ましくは、当該合金領域には、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｏ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉが存在する。当該Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域は、典型的に、ホットスタンプの加熱時に、鋼板中のＦｅがめっき層中に拡散することで、ホットスタンプ前のＺｎ－Ｎｉめっき層中のＺｎ及びＮｉ並びにＮｉめっき層中のＮｉと、鋼板中から拡散されるＦｅとが合金化して形成される領域である。また、鋼板中のＭｎ及びＳｉもＦｅと同時にＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域に拡散し、合金化される場合がある。
本発明におけるＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域では、Ｚｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの各濃度がめっき層の表面側から鋼板側に向けて減少していることが好ましい。換言すると、当該合金領域では、めっき層の表面側から鋼板側に向けてＦｅ濃度が増加していることが好ましい。「Ｚｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの各濃度がめっき層の表面側から鋼板側に向けて減少」とは、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域において、めっき層の表面側から鋼板側に向けてこれらの元素の濃度が単調に減少していることを意味し、すなわち、列挙したいずれの元素においても、任意の２つの位置でＧＤＳ等により濃度を測定した場合に、その２つの位置のうちめっき層の表面側に近い位置の方が、他方の位置に比べ濃度が高いことを意味する。ここでいう減少とは、Ｚｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの濃度が単調に減少していればよく、その直線性は問わない。なお、Ｎｉのみは表面からやや鋼板側で濃度の最大値を持つ。本発明に係るホットスタンプ成形体のめっき層にＺｎＯ領域とＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とが形成されると、典型的に、このような濃度分布を有することが多い。したがって、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域は、めっき層の表面側から順に、Ｆｅ濃度が６０質量％未満である第１の領域と、Ｆｅ濃度が６０質量％以上である第２の領域とからなっていてもよい。Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域における第１の領域と第２の領域の区別は、定量分析ＧＤＳによりＦｅ濃度を測定することで行うことができる。
Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域は、めっき層の鋼板側の領域であり、典型的に、ホットスタンプ時に、ホットスタンプ前のＺｎ－Ｎｉめっき層に含まれていたＺｎが鋼板に拡散される。この拡散は、鋼板に近いほど顕著に発生する。そのため、当該合金領域において、Ｚｎ濃度はめっき層の表面側から鋼板側に向けて減少する場合がある。また、酸素は、典型的にホットスタンプ時の雰囲気中に含まれるものであるため、ホットスタンプ成形体のめっき層において、当該めっき層の表面側から鋼板側へ進むにつれて濃度が減少する。さらに、Ｍｎ及びＳｉは、ホットスタンプ前は鋼板中に存在する元素であるが、酸素雰囲気下でホットスタンプすることで、その酸化しやすさのため、Ｆｅに比べて優先してめっき層の表面側へ拡散し得る。よって、当該合金領域において、Ｍｎ及びＳｉの各濃度はめっき層の表面側から鋼板側に向けて減少する場合がある。
本発明において、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、当該第１の領域において、めっき層の表面側から鋼板側に向けてＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下の範囲で連続的に変化する。「第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下の範囲である」とは、第１の領域の全ての位置で、Ｚｎ／Ｎｉの質量比が３．０以上１３．０以下の範囲内にあることを意味し、本発明においては、第１の領域を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＺｎ濃度及びＮｉ濃度をＧＤＳ結果から読み取り各区分のＺｎ／Ｎｉ質量比を求め、得られた１０個のＺｎ／Ｎｉ質量比が全て３．０以上１３．０以下であるかどうかで判断することができる。第１の領域のＺｎ／Ｎｉ質量比が上記範囲であると、当該領域で十分なＺｎ量を確保でき、さらに他の領域でのＺｎ量も十分な量にできる。そのため、ホットスタンプ成形体のめっき層に疵が付いた場合であっても、当該領域に存在するＺｎがＺｎＯに酸化され酸化皮膜を形成する（「犠牲防食作用」と呼ばれる）ことで、当該疵部の腐食を抑制することができ、ホットスタンプ成形体の疵部耐食性を向上させることができる。第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０未満となると、Ｚｎの犠牲防食作用を十分に発揮できず、疵部耐食性が不十分になるおそれがある。一方、１３．０超となると、他の領域、例えばめっき層の表層部及び／又は第２の領域のＺｎが不足し得るため、ホットスタンプ成形体全体の疵部耐食性が不十分になるおそれがある。第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比の下限は、好ましくは３．５、より好ましくは４．０であり、上限は、好ましくは１２．０、より好ましくは１１．０、さらに好ましくは１０．０である。
本発明において、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．７以上２．０以下であることが好ましい。上述したように、ホットスタンプ前に形成されていたＺｎ－Ｎｉめっき層中のＺｎはホットスタンプ時にめっき層の表面側及び鋼板中に拡散するが、本発明に係るホットスタンプ成形体では、鋼板と接するＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第２の領域でも所定量のＺｎが残存している。当該第２の領域に上記範囲でＺｎが残存していると、めっき層又は更に下地の鋼板に疵が付いた場合でも、Ｚｎの犠牲防食作用を発揮することができるため、疵部耐食性を向上させることができる。第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．７未満であると、Ｚｎの犠牲防食作用が十分に発揮されず、疵部耐食性が不十分になるおそれがある。一方、２．０超であると、めっき層の表層部に十分にＺｎが拡散していないか及び／又は第１の領域でＺｎが不足しているおそれがあり、ホットスタンプ成形体全体としての疵部耐食性が不十分になるおそれがある。第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比は、好ましくは０．８以上である。また、第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比は、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．５以下、さらに好ましくは１．２以下である。したがって、最も好ましくは、第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比は０．８以上１．２以下である。
「第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比」とは、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域のＦｅ濃度≧６０％の領域（第２の領域）を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＺｎ濃度及びＮｉ濃度をＧＤＳ結果から読み取り各区分のＺｎ／Ｎｉ質量比を求め、得られた１０個のＺｎ／Ｎｉ質量比を平均化することで求めることができる。
Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の厚さは、定量分析ＧＤＳにより酸素濃度＜１０質量％の範囲を特定し、その深さを測定することで決定することができる。また、同様に、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第１の領域（Ｆｅ濃度＜６０質量％）及び第２の領域（Ｆｅ濃度≧６０質量％）の厚さは、ＧＤＳにより得られるＦｅ濃度から決定することができる。
＜ホットスタンプ成形体の製造方法＞
本発明に係るホットスタンプ成形体の製造方法の例を以下で説明する。本発明に係るホットスタンプ成形体は、鋼板の少なくとも片面、好ましくは両面に、例えば、電気めっきにより、順にＺｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層を形成してめっき鋼板を得て、得られためっき鋼板を所定の条件でホットスタンプすることで得ることができる。得られたホットスタンプ成形体は、鋼板上に、表面側から順に、酸素濃度が１０質量％以上であるＺｎＯ領域と、酸素濃度が１０質量％未満であるＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とからなるめっき層を有する。ＺｎＯ領域は、ホットスタンプ時の雰囲気中に含まれる酸素と、Ｎｉめっき層中を拡散して表面に達したＺｎ－Ｎｉめっき層中のＺｎとが結合することで形成され、一方、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域は、ホットスタンプの加熱時に鋼板からめっき層中に拡散したＦｅがＺｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層中のＺｎ及びＮｉと合金化して形成される。
（鋼板の製造）
本発明に係るホットスタンプ成形体を製造するのに使用される鋼板の製造方法は特に限定されない。例えば、溶鋼の成分組成を所望の範囲に調整し、熱間圧延し、巻取り、さらに冷間圧延を行うことで鋼板を得ることができる。本発明における鋼板の板厚は、例えば、０．１ｍｍ～３．２ｍｍであればよい。
使用する鋼板の成分組成は特に限定されないが、上述したように、質量％で、Ｃ：０．０５％以上０．７０％以下、Ｍｎ：０．５％以上１１．０％以下、Ｓｉ：０．０５％以上２．５０％以下、Ａｌ：０．００１％以上１．５００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下及びＢ：０．０００５％以上０．００４０％以下を含有し、残部が鉄及び不純物からなることが好ましい。
（めっき層の形成）
Ｚｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層の形成方法は、特に限定されないが、電気めっきにより形成することが好ましい。ただし、電気めっきに限らず、溶射や蒸着などを使用することもできる。以下では、Ｚｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層を電気めっきにより形成した場合を説明する。
電気めっきで形成される鋼板上のＺｎ－Ｎｉめっき層について、めっき付着量は、例えば、片面あたり２５ｇ／ｍ2以上９０ｇ／ｍ2以下であると好ましく、３０ｇ／ｍ2以上５０ｇ／ｍ2以下であるとより好ましい。Ｚｎ－Ｎｉめっき層のＺｎ／Ｎｉ比は、例えば、３．０以上２０．０以下であればよく、４．０以上１０．０以下であると好ましい。当該Ｚｎ／Ｎｉ比が小さすぎると、ホットスタンプ成形体のめっき層中に残存するＺｎ濃度が不足し、犠牲防食作用が十分に得られず、疵部耐食性が不十分になるおそれがある。一方で、当該Ｚｎ／Ｎｉ比が２０．０を超えると、Ｚｎ－Ｎｉめっき層の融点の低下等に起因して、当該Ｚｎ－Ｎｉめっき層からのＺｎの拡散が促進され、さらにはそれに伴いＦｅ等の鋼板中の成分の拡散も促進されて、ＺｎＯ領域が厚くなりすぎたり、ＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が高くなりすぎたりする場合がある。このような場合には、最終的に得られるめっき層の表層の酸化物がもろくなって欠落し凹凸が形成されることで外観が劣化したり、表層のＦｅ等が周辺環境により腐食し赤錆を発生したりするおそれがある。また、Ｚｎ－Ｎｉめっき層の形成に用いる浴の組成は、例えば、硫酸ニッケル・６水和物：２５～３５０ｇ／Ｌ、硫酸亜鉛・７水和物：１０～１５０ｇ／Ｌ、及び硫酸ナトリウム：２５～７５ｇ／Ｌであればよい。また、電流密度は、１０～１００Ａ／ｄｍ2であればよい。浴組成と電流密度は、所望のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比が得られるように適宜調整することができる。浴温及び浴ｐＨは、めっき焼けが発生しないように適宜調整すればよく、例えば、それぞれ４０～７０℃及び１．０～３．０であればよい。
また、電気めっきで形成される鋼板上のＮｉめっき層について、めっき付着量は、例えば、片面あたり０．３ｇ／ｍ2以上１５．０ｇ／ｍ2以下であると好ましく、０．５ｇ／ｍ2以上１０．０ｇ／ｍ2以下であるとより好ましい。このような範囲のめっき付着量のＮｉめっき層を形成することで、当該Ｎｉめっき層がバリアとなり、ホットスタンプ時に鋼板由来の成分がホットスタンプ成形体の表層のＺｎＯ領域に拡散するのを抑制し、ＺｎＯ領域において、所望量のＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度を得ることが可能となる。Ｎｉめっき層のめっき付着量が０．３ｇ／ｍ2未満となると、バリア機能を十分に果たせず、ＺｎＯ領域に多くのＦｅ等が拡散するおそれがある。一方、１５．０ｇ／ｍ2超であると、Ｚｎ－Ｎｉめっき層のＺｎの表層への拡散が過剰に抑制され、ＺｎＯ領域の厚さが不十分なるおそれがあり、さらにコスト的にも好ましくない。Ｎｉめっき層の形成に用いる浴の組成は、例えば、ストライク浴又はワット浴であればよい。また、電流密度は、５～５０Ａ／ｄｍ2であればよい。浴温及び浴ｐＨは、めっき焼けが発生しないように適宜調整すればよく、例えば、それぞれ４０～７０℃及び１．０～３．０であればよい。
Ｚｎ－Ｎｉめっき層のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比並びにＮｉめっき層のめっき付着量は、鋼板からめっき層への鋼板成分の拡散及びＺｎＯ領域の形成等に対して相互に関係している。このため、各パラメータの値を単に上記の範囲内に制御しただけでは、所望のめっき層の構成が得られない場合がある。例えば、Ｎｉめっき層のめっき付着量が上記の範囲内にあっても、Ｚｎ－Ｎｉめっき層のＺｎ／Ｎｉ比が比較的大きい場合には、Ｚｎ－Ｎｉめっき層の融点の低下等に起因して、当該Ｚｎ－Ｎｉめっき層からのＺｎの拡散及びそれに伴うＦｅ等の鋼板中の成分の拡散が促進されて、Ｎｉめっき層が必ずしも十分なバリア機能を発揮できず、ＺｎＯ領域の過度な形成及び／又は当該ＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度の増大を招く場合がある。加えて、これらの元素の拡散は、後で説明するホットスタンプ処理の際の加熱温度や保持時間によっても大きく影響を受ける。したがって、同じＺｎ－Ｎｉめっき層のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比並びにＮｉめっき層のめっき付着量であっても、ホットスタンプ処理の際の加熱温度、昇温速度及び保持時間などに応じて、最終的に得られるめっき層の特徴が変化し得る。このため、所望のめっき層の構成を得るためには、Ｚｎ－Ｎｉめっき層のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比並びにＮｉめっき層のめっき付着量の具体的な値は、これらのパラメータ間の相関関係及びホットスタンプ処理の条件などを考慮して適切に選択する必要がある。
形成されるＺｎ－Ｎｉめっき層のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比、並びに、Ｎｉめっき層のめっき付着量の測定方法は特に指定されるものではないが、例えば、Ｚｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層が形成された鋼板の断面からＳＥＭ／ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法）により測定することができる。
（ホットスタンプ処理）
次いで、Ｚｎ－Ｎｉめっき層及びＮｉめっき層を形成した鋼板にホットスタンプを行う。ホットスタンプの加熱温度は、鋼板をオーステナイト域の温度に加熱できればよく、例えば、８００℃以上１０００℃以下であり、８５０℃以上９５０℃以下であると好ましい。ホットスタンプの加熱温度が高くなると、鋼板由来の成分がより拡散しやすくなり、ＺｎＯ領域に過剰なＦｅ等が拡散するおそれがある。ホットスタンプの加熱方式としては、限定されないが、例えば、炉加熱、通電加熱、及び誘導加熱などが挙げられる。加熱後の保持時間は、０．５分間以上５．０分間以下で適宜設定することができる。より好ましくは１．０分間以上４．０分間以下、さらに好ましくは１．０分間以上２．０分間以下である。保持時間が長すぎると、ホットスタンプ成形体の表層にＦｅ等の鋼板成分が多く拡散する、及び／又は、ＺｎＯ領域が厚くなりすぎるおそれがある。ホットスタンプ時の雰囲気は、５～２５％の酸素雰囲気下で行うことが好ましく、例えば、大気雰囲気下で行うことができる。また、加熱処理の後は、例えば１０～１００℃／秒の範囲の冷却速度で冷却（焼入れ）を行うことができる。
本発明に係るホットスタンプ成形体を得るためのめっき鋼板には、表面上にＮｉめっき層が形成されるため、当該Ｎｉめっき層により、下地のＺｎ－Ｎｉめっき層中のＺｎの表層への拡散を幾らか防止することが可能となり、大気圧雰囲気下でホットスタンプしても、得られるホットスタンプ成形体の表層のＺｎＯ領域が過剰に厚くなるのを防止することができる。したがって、ホットスタンプ時の雰囲気中の露点制御等の炉内環境の制御を必要以上に行わずに、比較的薄いＺｎＯ領域を容易に得ることが可能となり、ホットスタンプ時の制御が簡易化される。
ホットスタンプ前のＺｎ－Ｎｉめっき層の付着量及びＺｎ／Ｎｉ比、Ｎｉめっきの付着量、並びにホットスタンプ条件（例えば、温度、保持時間、雰囲気中の酸素濃度等）を適宜調整することで、ＺｎＯ領域及びＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域、より具体的には、ＺｎＯ領域並びにＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第１の領域及び第２の領域を形成し、それぞれの領域の各元素の濃度及び厚さを調整することができる。
本発明に係るホットスタンプ成形体について、以下で幾つかの例を挙げてより詳細に説明する。しかし、以下で説明される特定の例によって特許請求の範囲に記載された本発明の範囲が制限されることは意図されない。
（めっき鋼板の形成）
板厚１．４ｍｍの冷延鋼板を以下のめっき浴組成（Ｚｎ－Ｎｉめっき）を有するめっき浴に浸漬し、電気めっきにより当該冷延鋼板上の両面にＺｎ－Ｎｉめっき層を形成した。このめっき浴のｐＨは２．０とし、浴温を６０℃で維持し、電流密度は５０Ａ／ｄｍ2とした。次いで、Ｚｎ－Ｎｉめっき層が形成された鋼板を、以下のめっき浴組成（Ｎｉめっき）を有するめっき浴（ストライク浴）に浸漬し、Ｚｎ－Ｎｉめっき層上に電気めっきによりＮｉめっき層を形成し、後述するホットスタンプに使用するめっき鋼板を得た。このめっき浴のｐＨは１．５とし、浴温を５０℃で維持し、電流密度は２０Ａ／ｄｍ2とした。なお、使用した全ての鋼板は、質量％で、Ｃ：０．５０％、Ｍｎ：３．０％、Ｓｉ：０．５０％、Ａｌ：０．１００％、Ｐ：０．０１０％、Ｓ：０．０２０％、Ｎ：０．００３％、Ｏ：０．００３％、及びＢ：０．００１０％を含有し、残部が鉄及び不純物であった。
めっき浴組成（Ｚｎ－Ｎｉめっき）
・硫酸ニッケル・６水和物：２５～２５０ｇ／Ｌ（可変）
・硫酸亜鉛・７水和物：１０～１５０ｇ／Ｌ（可変）
・硫酸ナトリウム：５０ｇ／Ｌ（固定）
めっき浴組成（Ｎｉめっき）
・塩化ニッケル：２４０ｇ／Ｌ（固定）
・塩酸：１２５ｍｌ／Ｌ（固定）
Ｚｎ－Ｎｉめっき層において所望のめっき付着量及びＺｎ／Ｎｉ比を得るために、めっき浴組成（硫酸ニッケル・６水和物及び硫酸亜鉛・７水和物の濃度）、電流密度、並びに通電時間を調整した。また、Ｎｉめっき層において所望のめっき付着量を得るために、電流密度及び通電時間を調整した。電気めっきにより得た鋼板上のＺｎ－Ｎｉめっき層におけるめっき付着量（ｇ／ｍ2）及びＺｎ／Ｎｉ比、並びにＮｉめっき層におけるめっき付着量（ｇ／ｍ2）を、めっき鋼板の断面からＳＥＭ－ＥＤＸにより測定した。それらの測定結果を表１に示す。なお、めっき付着量は片面当たりの付着量を示す。
（ホットスタンプ処理）
次いで、得られためっき鋼板を、表１に示す条件でホットスタンプを行った。加熱は炉加熱により行い、成形には９０度のＶ字金型を使用した。また、焼入れは冷却速度：３０℃／秒で行い、全て大気雰囲気下で行った。
（めっき層の定量分析ＧＤＳ）
ホットスタンプ後に得た各試料のめっき層に含まれる元素を、堀場製作所のＧＤ－ｐｒｏｆｉｌｅｒ２を使用して、定量分析ＧＤＳにより測定した。ＧＤＳの測定条件は、測定径４ｍｍφ、Ａｒガス圧力：６００Ｐａ、電力：３５Ｗ、測定時間：１００秒間とし、測定対象元素は、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＯとした。具体的には、まず、各試料について、ＧＤＳにより酸素濃度が１０質量％以上の領域と酸素濃度が１０質量％未満の領域に分け、それぞれをＺｎＯ領域とＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とし、ＺｎＯ領域の厚さを決定した。また、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域におけるＺｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの濃度分布から、これらの元素の濃度が、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域において、めっき層の表面側から鋼板側に向けて減少しているかを確認した。次いで、特定したＺｎＯ領域を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＦｅ濃度、Ｍｎ濃度及びＳｉ濃度をＧＤＳ結果から読み取り各区分でこれらの濃度の合計を求め、得られた１０個のＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計濃度の値を平均化することで、各試料のＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度を決定した。次いで、得られたＧＤＳ結果から、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域を、Ｆｅ濃度が６０質量％未満である領域（第１の領域）と、Ｆｅ濃度が６０質量％以上である領域（第２の領域）とに分けた。第１の領域におけるＺｎ濃度及びＮｉ濃度からＺｎ／Ｎｉ質量比の最大値と最小値を求め、第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比の範囲を特定した。また、第２の領域を等間隔に１０個の区分に分け、各区分の中心位置のＺｎ濃度及びＮｉ濃度を読み取りＺｎ／Ｎｉ質量比を求め、得られた１０個のＺｎ／Ｎｉ質量比を平均化することで、第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比を決定した。各試料のＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度（質量％）、第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比、第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比及びＺｎＯ領域の厚さ（μｍ）を表２に示す。なお、表２中の「Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域のＺｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの濃度分布」については、これらの元素全てがＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域においてめっき層の表面側から鋼板側に向けて減少していた場合は「〇」、そうでない場合は「×」と示した。
（表面部耐食性の評価）
表面部耐食性は、各試料から５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの評価用サンプルを切り出し、当該サンプルを温度７０℃、湿度７０％の恒温恒湿槽に１０００時間放置した後の赤錆面積率で評価した。具体的には、上記恒温恒湿環境に放置した後の評価用サンプルの表面をスキャナーで読み込んだ。その後、画像編集ソフトを用いて赤錆が発生している領域を選択し、赤錆面積率を求めた。この手順を１つの試料あたり５つの評価用サンプルに対して行い、得られた５つの錆面積率の平均として「赤錆面積率」を決定した。赤錆面積率＜３０％である場合は「表面部耐食性：〇」、赤錆面積率≧３０％である場合は「表面部耐食性：×」とした。各試料の表面部耐食性の評価結果を表２に示す。
（外観の評価）
外観は、ホットスタンプ成形時に９０度のＶ字金型を使用して得た曲げ加工部での酸化物欠落面積率を測定することで行った。具体的には各試料の表面部をＳＥＭで観察することで評価した。曲げ部の頭頂部の、２００μｍ×２００μｍの視野で連続した隣接する５つの視野をＳＥＭで観察し、観察した画像から各視野で酸化物が欠落している面積率を算出し、得られた５つの値を平均化することで「酸化物欠落面積率」を決定した。酸化物欠落面積率＜３０％である場合は「外観：〇」、酸化物欠落面積率≧３０％である場合は「外観：×」とした。各試料の外観の評価結果を表２に示す。
（疵部耐食性の評価）
別の５０ｍｍ×５０ｍｍの評価用サンプルに、下地の鋼板まで到達する対角線長さ７０ｍｍのクロスカット疵を形成し、その後、ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験（Ｍ６０９－９１）、塩水噴霧（５％ＮａＣｌ、３５℃）：２時間、乾燥（６０℃、２０～３０％ＲＨ）：４時間、湿潤（５０℃、９５％ＲＨ）：２時間を１８０サイクル実施し、疵部耐食性を評価した。膨れ幅２ｍｍ以下であれば「疵部耐食性：〇」、膨れ幅２ｍｍ超であれば「疵部耐食性：×」とした。各試料の疵部耐食性の評価結果を表２に示す。
Figure 0007280531000001
Figure 0007280531000002
試料Ｎｏ．１～４及びＮｏ．８～１１は、ＺｎＯ領域において、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が０質量％超５質量％未満であったため、表面部耐食性が良好であった。また、試料Ｎｏ．１～５及びＮｏ．８～１１は、酸化物層の厚さが３．０μｍ以下であったため、外観が良好であった。
また、試料Ｎｏ．１～１０において、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域の第１の領域においてＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下であり、第２の領域の平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．７以上２．０以下であったため、膨れ幅２ｍｍ以下となり、疵部耐食性が良好であった。
試料Ｎｏ．５～７は、Ｎｉめっき層がない、あるいは、Ｎｉめっき層の付着量が少なかったため、ＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が５質量％以上となり、ホットスタンプ成形体の表層にＦｅ等が多く存在したことにより、比較的多くの赤錆が発生し、表面部耐食性が不十分であった。さらに、試料Ｎｏ．６及び７は、ＺｎＯ領域の厚さが３．０μｍを超え、ホットスタンプ成形体の表層で比較的多くの酸化物の欠落が発生したため、外観が不十分であった。試料Ｎｏ．１１は、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域においてＺｎに比べてＮｉが過剰に存在し、犠牲防食作用を発揮するＺｎが不足したため、疵部耐食性が不十分であった。試料Ｎｏ．１２は、Ｚｎ－Ｎｉめっき層のＺｎ／Ｎｉ比が大きすぎたために、Ｚｎ－Ｎｉめっき層の融点の低下等に起因して、当該Ｚｎ－Ｎｉめっき層からのＺｎの拡散が促進され、さらにはそれに伴いＦｅ等の鋼板中の成分の拡散も促進されて、ＺｎＯ領域の厚さが３．０μｍを超え、ＺｎＯ領域におけるＦｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度も５質量％以上となり、その結果として外観及び表面部耐食性が不十分であった。さらに、試料Ｎｏ．１２は、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域においてＺｎが過剰に存在し、その結果として表層部のＺｎが不足したため、ホットスタンプ成形体全体の疵部耐食性が不十分であった。
本発明によれば、めっき層の表面側に存在するＺｎＯ領域における鋼板由来の成分を制御し、改善した表面部耐食性を有するホットスタンプ成形体を提供することができ、これにより、表面部耐食性に優れる自動車用部材を提供することができる。したがって、本発明は産業上の価値が極めて高い発明といえるものである。

Claims (5)

  1. 鋼板と、前記鋼板の少なくとも片面に形成されためっき層とを有し、前記めっき層が、前記めっき層の表面側に存在し、酸素濃度が１０質量％以上であるＺｎＯ領域と、前記めっき層の鋼板側に存在し、酸素濃度が１０質量％未満であるＮｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域とからなり、前記ＺｎＯ領域において、Ｆｅ、Ｍｎ及びＳｉの合計の平均濃度が０質量％超５質量％未満である、ホットスタンプ成形体。
  2. 前記ＺｎＯ領域の厚さが０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１に記載のホットスタンプ成形体。
  3. 前記Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域において、Ｚｎ、Ｏ、Ｍｎ及びＳｉの各濃度が、前記めっき層の表面側から鋼板側に向けて減少する、請求項１又は２に記載のホットスタンプ成形体。
  4. 前記Ｎｉ－Ｆｅ－Ｚｎ合金領域が、前記めっき層の表面側から順に、Ｆｅ濃度が６０質量％未満である第１の領域と、Ｆｅ濃度が６０質量％以上である第２の領域とからなり、前記第１の領域におけるＺｎ／Ｎｉ質量比が３．０以上１３．０以下の範囲であり、前記第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．７以上２．０以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のホットスタンプ成形体。
  5. 前記第２の領域における平均Ｚｎ／Ｎｉ質量比が０．８以上１．２以下である、請求項４に記載のホットスタンプ成形体。
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