WO2010005121A1 - 急速加熱ホットプレス用アルミめっき鋼板、その製造方法、及びこれを用いた急速加熱ホットプレス方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は、Ａｌめっき鋼板をホットプレスに適用するにあたり従来から問題となっていたホットプレス前加熱時おけるＡｌ溶融問題を解決し、また、残存水素による遅れ破壊問題を解決するホットプレス用Ａｌめっき鋼板及びその製造方法、さらには、そのＡｌめっき鋼板を用いた急速加熱ホットプレス方法を提供するものである。本発明のホットプレス用Ａｌめっき鋼板は、Ａｌめっきが施された鋼板を、コイル状のままボックス焼鈍炉にて、図５に図示される領域内部にある保定時間と温度で焼鈍することによって、Ａｌめっきと鋼板を合金化させることで製造される。また、本発明の急速加熱ホットプレス方法は、本発明のホットプレス用Ａｌめっき鋼板から切出したブランクを、ホットプレス前加熱において昇温速度が平均４０℃／秒以上、且つ７００℃以上の環境に曝される時間が２０秒以下となるように加熱してホットプレス加工することを特徴とする。

Description

明の ホッ トプレス アルミめっき 、 その製 法、 びこれを用 た ホッ トプレス

術分野

、 急速 ホッ トプレスにお て、 食性と耐 性を有し、 かつ 産性に優れた ホッ トプレス ア ルミめっき 、 その製 法及び 板を用 た ホッ トプレス 法に関するものである。

・ 動車用鋼板の えば、 自動車のピラ 、 ドアイ ン パタ トビ ム、 バンパ ビ ム等) にお て、 度と高成形 立する 板が望まれている。 これに対応するものの つとして、 残留オ ステナイ トの ルテンサイ ト 態を利用した P

a s f o a o c e P a s c ) 鋼がある。 この 鋼により、 成形 の れた ０ ０ MP a 度の 度を有する 板により、 前記 動車 品を 製造することは可能となった。 しかし、 さ らに 度、 例えば 5 ０ ０MP a 上と った超高 成形 を確保することは、 今 のところ 難である。

このよ な状況で、 度及び 成形 立するものとして最 近 目を浴びて るのが、 ホッ トプレス プレス、 ホッ トスタ ンプ、 ダイクエンチ、 プレスクエンチ等とも呼称される。 ) である 。 このホッ トプレスは、 板を 8 ０ ０ C 上のオ ステナイ ト域に なるまで加熱した後に、 熱間で成形することにより 板の を向上させ、 成形 の 却により きを入れて所望の 質を得 ると う ものである。 ホッ トプレスは、 超高 度の を成形する方法として有望であ るが、 通常は大気中で 板を加熱するため、 板表面に酸化物 ス ケ ル) が生成する。 そのため スケ ルを除去する工程が必要で あるが、 スケ ルの や環境 の 点からの 応策の 要 である。

これを改善する 術として、 ホッ トプレス用の鋼板としてA アルミ ) めっき 板を使用することにより、 加熱 スケ ルの 成を抑制する 術が提案されて る えば、 特許 ～ 3 を参 照) 。 また、 ホッ トプレスの A めっきが溶融して ( めっき部分が溶融 動すること) を生じるために、 アルミ ) の 点以下の 度で保 することで れを回避する 術につ ても 開示されている 4を参照) 。 術文献 9 2 ０ 2 9 5 3

2 2 ０ ０ 3 8 5 4 9

3 2 ０ ０ 3 4 9 2 5 6

4 2 ０ ０ 3 2 7 2 ０ 3 報 発明の 明が解決しようとする課題 ～ 3 に記載されたホッ トプレス 、 A ア ルミ めっき層がA e 金化していない 板を によ って 度が緩やかな 件とすることを前提として る。 えば、 熱の 合には通常 温から 9 ０ ０で 度まで平均

3～ 5C 秒のため、 加熱するまでに ０～ 2 9 ０秒が必要 であった。 そのため、 熱間プレスにより成形 能な部品の 産性は 2～4 程度と、 非常に生産性が低かった。 4は、 A めっき層をA e 金化していない 板 を約 2 ０C という、 比較的 度で する 術である。 こ のようなときには したメタルが れると 題が示されてい る。 これを解決するために 点以下の 度で緩やかに させてこ の間に合金 (めっきと 板が反応して金属 合物 と変化する 現象をこう呼ぶ)を進行させることでめっきの 点を上昇させるこ とが示されている。 しかしこの 合も例えば 3 ０ m みのめっき 層では 6 ０秒の緩やかな 熱が必要とされており、 合計

０ ０ 要となっている。 って生産性向上とい 点からはま だ 善の 地があった。

トプレスの 産性を向上させるためには 通電

のような 熱を行 ことが有効である。 しかし 速に加熱 すると特許 4にも記載されているよ に れが発生して、 め っき みが不均 になるとい 問題があった。 れの 質的な原因 は、 加熱 程でめっきが合金化する前に溶融することにある。 すな わち合金化すると、 融点が上昇するため れは起こ らないが、 急速 に すると、 合金化しないうちにA ( 6 6 ０ ) 上と なり、 A めっきが溶解するためと考えられるし。 このよ なめっ き みが不均一なめっき 、 プレス時に型に みこんだり、 着したりするため、 生産性を大きく 害する。 すなわちこの れ現 象を克服することで生産性向上を達成することが可能となる。 熱を利用して急速 する 術もある。 すなわち、 外 線のようなエネルギ 度の 放射線を 板に照射することで急 速 することも可能である。 一般にブランク材の形 約があるが、 はその 約が少な と う 点がある。 と ころが 熱を使用してA めっき 板を急速 すると、 めっ きが溶融した時点で表面が鏡面となり、 熱の吸 率が低下して例 えば めっき材と比 て 度が小さ くなるとい 題もあった

またこのよ な 板を用 る えでは水素による 壊 を考慮しなければならない。 板に共通する 課題であるが ホッ トプレスに めっき 板を適用する際は、

の 素の 数が非常に小さいことが問題となる 。 すなわち めっきを付与することにより の 素が抜け くな り、 般に遅れ 壊の 点からは不利となる。 めっき製 ( の 結晶 ホッ トプレスのオ ステナイ ト域 の 、 化成 理 電 に吸 される。 って、 めっき 、 局部 な応力 あるいは応力 与により遅れ 壊 を発生させる可能性がある。 述したよ に、 この 自動車の 度部 として使用されるものであり、 小さな割れであっても生じ ることは好ましくない。 プロセスとすることでオ ステ イ ト域への の 素吸 抑制される方向にあるが、 めっき を製造する時にも 素を含有する 囲気中で焼鈍するのが通常の 法であり・ この 素を除去することが困難であった。 そのため、 めっき 、 ～ で 度で長時間 すると、 めっき製 に吸 した水素を除去することが可能であ ることが知られている。

しかし、 コイル状のまま すると a に示す様にコ イルの の 面に粉状の 着物が生成し、 その 囲に白 筋が生じる現象が起き、 コイルが使用できないと言 問題があっ た。

1

まとめると、 遅れ 壊の 因である の 素については、 A 1 めっき に吸 する水素 、 ホッ トプレス前の鋼

に吸 する水素があり、 それぞれに対策を採 必要がある。

トプレス前の鋼 熱に対しては、 急速 熱が水素吸 抑制する ため 効な手段である。 しかし、 ホッ トプレス前の急 、 A e 金化が遅れ るため、 A めっき部分が溶融 、 れが生じるとい 問題がある 。 これを解決することは、 水素吸 の 点だけでなく 、 生産性の 上と 点からも重要な課題となっている。 また A めっき に吸 した水素を除去するには、 A めっき

6 ０ ０～ 7 0 度で長時間 することが有効である が、 コイル状のまま すると、 板表面に 質の 分が発生 する。 産性や ン ド リ ングの 点からコイル状で焼鈍することが 合理的であるため、 この 板表面の 解決することも、 な課題となって る。 題を解決するための らは、 上記 題を解決するために 究を重ねた結果 A めっき コイル状で行 焼鈍にお て、 特定の 囲内の 件であれば、 板表面の 常が発生せず、 またA めっき部がA e 金化が進行することを見出し、 明を 成すに至った。 これにより、 ホッ トプレス前に急速 熱を適用して も、 めっきの れを完全に防止でき、 また 壊の 因となる に残留した水素も 去することができることも確認した。 時 にA e 金化することで表面は黒色化し、 外線のような 熱での 熱をも可能とした。 明の 旨とするところは、 以下の りである。

面当たりのアルミめっき付着 3 ０～ ０ ０ 2 であるアルミめっき 板を、 コイル状のま タス で焼 鈍するに際し、 その 時間及び 度をそれぞれX ・ Y と し、 X軸を対数 示するXY 面において、 座標 、 5 ) 、 C、 2 ０ ０ ) C、 ) 、 7 5 ０で ) 、 、 4 ) の 5点を頂点とする 5 形 の を含む 域にある 時間及び 度の み合わせで 焼鈍することを特徴とする ホッ トプレス アルミめっき 板の 。 ( 2 ) アルミめっき 板の となる 板の 分が質量 C ０ ～０ 4 S ０ ０ ～０ 6

M ０ 5～ 3

P ０ ０ ０ 5～０ ０ 5

S ０ ０ ０ 2～０ ０ 2

０ ０ ０ 5～０・ 含有し、

更に、

０ ０ ～０

０ ０ ０ ０ ～０ ０

C ０ ０ ～０・ 4 のうち または 2 以上を含有し、 残部が e び不可避的 より成ることを特徴とする に記載の ホッ トプレス アルミめっき 板の 。 3 アルミめっき 板において、 表面に付着しているアル ミめっき Z S を 3～ 5 有することを特徴とする ) 2 ) に記載の ホッ トプレス アルミめっき 板の 。

1

(4) 面当たりのアルミめっき付着 3 ０～ ０ ０ 2 であるアルミめっき 板を コイル状のま ボックス で焼 鈍するに際し、 その 時間及び 度をそれぞれX 、 Y と し、 X軸を対数 示するXY 面において、 座標 ( 6 ０ 5 ) 6 ０ ０C 2 ０ ０ ) ( 6 3 ０C ) 7 5 C、 ) ( C、 4 ) の 5点を頂点とする 5 形 の を含む 域にある 時間及び 度の み合わせで 焼鈍したことを特徴とする ホッ トプレス アルミめっき 。 ( 5 ) アルミめっき 板の となる 板の 分が質量 C ０ ～０ 4

S ０ ０ ～０ 6

０ 5～ 3

P ０ ０ ０ 5～０ ０ 5

S ０ ０ ０ 2～０ ０ 2

A ０ ０ ０ 5～０ 含有し

更に

０ ０ ～０

B ０ ０ ０ ０ ～０ ０

C ０ ０ ～０・ 4 の ち または 2 以上を含有し、 残部が e び不可避的 より成る ことを特徴とする (4) に記載の ホッ トプレス アルミめっき 。 ( 6 ) アルミめっき 板表面の 値が ０～ 6 ０であるこ とを特徴とする 4) ( 5 ) に記載の ホッ トプレス アルミめっき 。 7 アルミめっき 板において、 表面に付着しているアル ミめっき中に S を 3～ 5 有することを特徴とする (4 ) ～ ( 6 ) のいずれか 項に記載の ホッ トプレス アルミ めっき 。 ( 8 ) アルミめっき 板において、 となる 板の 面に A 算で4 ０～ 7 ０ であるA e がある ことを特徴とする (4) ～ ( 7 のいずれか1項に記載の

ホッ トプレス アルミめっき 。 9 ) 4 ～ 8 のいずれか1項に記載のアルミめっき 板 からプレス ブランタを切出し、 そのブランタをホッ トプレス 熱にお て 度が平均4 ０C 以上、 7 ０ ０で以上 の環境に される時間が 2 ０ 以下となるように加熱し、 ホットプ レス 工することを特徴とする ホッ トプレス 。 明の 明によれば、 ホッ トプレス A めっき 板にお て、 表面 までA e 金化させることにより、 ホッ トプレス前に 板を 急速 熱しても れの 生を無くすことが可能となるだけでなく 、 遅れ 壊のリスタを低減させることが可能となる。 さ らに急速 熱 を適用することにより、 トプレスの 産性を向上させることが 可能となる。 また、 付随 効果も認められる。 熱の 合 部分的に加熱 することも可能だが、 電極 接する部位を加熱することは困難であ った。 来の 金化していないA めっき 板を使用する場合には 、 加熱されていない部位を切り捨てる必要があったが、 明によ り、 その はなくなる。 更に、 A めっき部分をA e 金 化させることでスポッ ト が向上し スポ 接の 極を 繁に研削する必要がなくなる。 食性についても、 特に れが起こ り難くなり、 明により されていない部位は れされないものの、 そのまま 品として使用することが可能となる 面の 単な説明

０

は、 めっき 板をコイル 態のまま 5 5 ０Cでボックス 鈍した後の外観の 況とそのメカニズムを示す。

a は、 ボックス に発生するA めっき 板の 常の 型的な例を写真で示す。

b) は、 この 常のメカニズムを説明する であ る。

C は、 焼鈍により得られる理想的なA めっき層の合金 化を説明する である。

2 は、 めっき 板を加熱 金化した後の断面 織の 造の 般的な例を示す 微鏡 真である。 めっき 板表層 層 から 5 までの層が確認される。

3は、 e A を示す である。

4は、 明に係る被覆 の 織の 造の 例を示す 微鏡 真である。

5は 明に係る タス の 件の 囲を示す 図である。 明を実施するための 下に 面を参照しながら、 明の 適な実施の 態について 詳細に説明する。

明に係る生産性と遅れ 性に優れたホッ トプレス 法 の

述したよ に、 上記 ～ 3 に記載された技術では、 加 熱に約 2 ０ ０ 以上を掛けるよ な 産性プロセスであった。 トプレスの 産性を向上させるために、 通電 により急速 熱を行 と、 特許 4に記載されているよ に 板表面に溶融し ためっきの れが発生すると う問題もあった。 こ こで電気を用 た加熱 法における垂れにつ て述 る。 周波 熱、 通電 熱の いずれも、 板を電流が流れることで 板の 熱を利用した加 熱 法である。 ところが 板に電流が流れると、 磁界が生じ、 電 流と 界との 用で力が生じる。 この力のために溶融した金属 が移動する。 法により 流の に変わるため に は言えず、 板の が厚くなる場合や、 逆に 板の が厚く なる場合があり る。 またブランタ材を縦 きにした場合、 重力が 働いてブランタ 部のめっきが厚くなる場合もある。 らの 討によれば、 このめっきの れを防止するために は、 めっき付着 を減らせば良いことがわかって る。 えば、 A 1 めっき 板を使用して 度を 5 ０C 以上で 9 ０ ０～ ０ ０ とした場合には、 めっき付着 が片面で 3 ０

2 では、 めっきの れが発生せずに平滑な表面となるが、 めっき付 着 が片面で 6 ０ 2 では、 めっきの れが発生すると 実 験 が得られている。 方、 めっきの れを防止するために めっ き付着 を減らすと、 十分な 食性を確保することができな い。 すなわち、 生産性の 上と耐食性の 保とはトレ ドオフの 係にあるため、 従来は、 優れた 食性と優れた生産性を兼ね備える トプレス A めっき 得られていなかった。 そこで、 らは、 優れた 食性と優れた生産性を兼ね備え る トプレス めっき 板を得るために 討を行っ た結果、 表面までA e 金化させることが有効との 見を得 た。 そして、 優れた 食性を得るためには、 定 上の付 量が必要となる。 A めっき 板を表面まで合金化させるためには加熱する必要が ある。 これまでホッ トプレスのための 熱を施すことで合金化は問 題なく こっており、 A めっき 板のコイルを加熱することで合 金化は 成されると予想された。 しかしA めっき 板のコイルを 加熱することで合金化することは予想より も かに困難を伴った。 ホッ トプレスのための コイルをブランキングした後、 で 加熱する。 ある は通電、 高周波 の 段を用いて されるが、 いずれの 法でもブランクされた 単独で加熱される。 これに 対してコイル状のまま加熱すると、 士を重なった状態での 熱となる。 このような状態で加熱すると、 以下の 象が現れた。 Zその 象を示す。 a ) は、 A めっき 板のコイル を タス 囲気を大気として 熱、 合金化を試みたと きに生じた表面 常である。 このときめっき組成はA

S で、 この 成の 6 ０ ０ である。 点以上で加熱する と、 しためっき 士が する懸念があるため、 焼鈍 5 で 4 8 間保 した。 その 、 焼鈍炉から外に出し、 表面 を観察したところ、 A の には、 異常のない通 常の 全部 2があるが、 板の 向で 3 度のところに白い 筋上の帯が観察された。 これは、 A めっきの 部が 離した部分 3であることが分かった。 更に、 板の 面に粉状物 が付着する部分 4が観察された。 この タス コイル状のまま 鈍した際に現れ る。 件であっても 板を切り板として 単独で加熱して も現れず、 コイル 、 すなわち 士が 着するように重なっ た状況で加熱して現れる現象である。 状物付着物 4の 状物は A であることが分かった。 方、 3の 離する部位は合 金化していな A めっき層で、 めっき 2 とA e

との 面に 4が生成して ること びこの

4が合金化を抑制していることが確認された。 b) にこの メカニズムを示している。 A めっき 、 となる ０ 上に e が薄く生成し、 その上に S 3 を含有 するA めっき 2がある 端の ) 。 すると、 合金

アルミめっき 2の 面に 4が生成し始める 左か ら 2 目の ) 。 そして合金 とA めっき 2の

4が成長する 左から 3 目の ) 。 での を続ける と、 A 4が成長し、 A めっき層が薄くなり、 部分的に 離 する 左から 4 目の 。 これが、 3 を形成しているもの と考えられる。 4の 長が更に進むと、 A めっき 3 の 離が進行し、 A 4の 状になって見える ものと考えられる 端の ) 。 これが、 粉状物付着 4である。

1

この 象は大気中の 素とめっき層のA 反応してA が生 成することが原因と判断される。 部は大気中の 素の 響でA が生成し難くなっているが、 コイル 態では 向の 心部まで 素が影響しないものと考えられる。 なお は 囲気の 素に由来 するが、 A はA S めっきと合金 の 面から生成を始め る。 これは A S を 過し、 合金 A 成に何ら かの 用を有しているためと推定している。 コイル状になっていると、 A めっき 3中の窒 ( ) が できな ため、 板の 心になるに 、 A めっき 層の剥離が進むものと推察する。 想的には、 c にあるよ うに、 となる ０のA めっき 2が全てA e

となることである。 a) の の 全部 2は 、 こう した 金化が十分進んだ 分であることも確認した。

０

かかる 見に従 、 窒素を含有しな 水素中で、 同じ 度、 時間 件で焼鈍したが、 水素中でも合金化が抑制され合金化しな A 離が認められた。 この 現段階 明であるが、 アルミ 素 化合物が生成して合金化を阻害した可能性がある。 って大気、 窒 素、 水素 ずれの 囲気でも、 コイル状での により、 板表面 にめっき剥離ある は 状物付着またはその 方が発生し、 健全な 合金化は不可能である。 大気中でオ プンコイル のようなこと をすれば合金化は可能と思われるが、 専用の 備が必要で非常に高 価なプロセスとなり、 現実的でない。 明において重要な点は、 このよ な現象を起こさずに焼鈍 能な条件を選定したことである。 となる 焼鈍 の 温度 で、 5 5 ０ C 度で焼鈍した際にはA が生成するが 6 ０ ０ち で焼鈍するとA 成を抑制できることを見出した。 この

A 点以上であるため したA する懸念があ るが、 7 5 ０で以下では 起こ らず、 健全な合金 とすること が可能である。 このときA あるいは e 反応物を形成し、 A 成とA eの 金化反応が競争するが、 6 ０ ０C ではA が優先的に生成し、 6 ０ ０で以上ではA eの 金 化反応が優先して ると解釈できる。 この で焼鈍することは脱水素処理という意味でも重要であ る。 度が高すぎると の 素の が上昇し、 脱水素 果が 小さ く 、 また温度が低すぎると水素の 外 の 十分に進まな い。 6 ０ ０～ 7 ０ ０でで焼鈍することでA めっき に吸 し た水素は放出され、 遅れ 壊に寄与する 散性 素量は極めて小さ くなる。 6 ０ ０ 上のめっき層が溶融する 度で加熱することで 水素の 進されるものと考えて る。 上の知見に基づき、 推奨される条件は 6 ０ ０～ 7 5 ０でで、 大 気 囲気での 望まし 。 度を 6 ０ ０ 上とすること でA 抑制されるため、 囲気は必ずしも大気である必要 は無く 、 窒素 囲気でも可能であるが、 この 度であっても A は表面に若干 生成され るため大気 囲気が望ましい。 囲 気であっても露点を 以上にすることが望ましい。 明に係る生産性と遅れ 性に優れたホッ トプレス 法 の

(A めっき材の 般的な合金 の 造について)

2を参照しながら、 A めっき 板を加熱することにより得ら れる 般的な合金 の 造について説明する。 なお、 2は A めっき 板を加熱 金化した後の断面 織の 造の 般的な例を示 す 微鏡 真である。

ホッ トプレス前の めっき 板のめっき層は、 表層より A

S 層及びA e S 層から成る。 このめっき層は、 ホット プレス 程で 9 ０ ０で 度に加熱されることでA S

eとの 起こ り、 全体がA e 合物 化する。 このとき、 A e 合物 に部分的に S を含有する相も生成 する。 ここで、 2に示すように、 めっき 板を加熱 金化した後 のA e 、 般に 5 構造となることが多 。 これら 5層を図 2では、 めっき 板表面から順に、 ～ 5層で表して る。 A 5 ０ 、 2

3 ０ 、 3 5 ０ 、 4 A

5～ 3 ０ 、 5 A ～ 5 成となっている。 e S である。 4 と第 5層の 界面 近にボイ ドの 成が観察されることもある。 このような合金 の 食性はA 有量にほぼ 存し、 A 有量が高 ほど耐食 性に優れる。 って、 、 第 3層が最も耐食性に優れて る。 なお、 5層の下部の組 地であり、 ルテンサイ トを主体 とする 織となっている。 3 に、 A eの を示す。 この 3 を参照すれ ば、 、 第 3層は e 2 A 、 eA 2 を主成分とし、 4 、 第 5層はそれぞれ eA Q eに対応するものと判断で きる。 また、 2層はA e 図から 明できない S を含有する層でその 細な組成は明らかではない。 らは e A 2 とA e S 物が微細に混じりあったよ なものであると推定している。 明の 産性と遅れ 性に優れたホッ トプレス 法に用 いるめっき 板の 構造について

次に、 明に係るボックス で合金化させたホッ トプレ ス めっき 板を、 通電 を用いて 5 ０ 秒で 9 0 0 した後、 直ちに金型 れした試料の 下、

称する。 の 造について説明する。 型的な の 態として、 タス 、 3 ０ 秒で 9 ０ ０でまで加熱したときの、 被覆 の 態を図 4 Z 。 4に示 すように 5 構造は示さな 。 A 度が4 ０ ～ 7 ０

であるA e の 分が断面の 積率で 6 ０ 上を占 めるようになって る。 これは タス 比較的低温である ことと、 その 熱をしたために、 eのA めっき層 の が少ないためと推察する。 その 果として、 従来より も 食性が向上する効果が認め られる。 来の 、 すなわち 2のような 5 構造の 合、 最 の 位が最も低いために優先 しやす 。 このとき れの幅は最 の 対応する。 このとき比較的 が少 なくても 食が最 のみとなるため、 する面積としては大 きぐなりやす 。 つまり れとしては比較的 こ りやすい。 こ れ 対して今回の 、 すなわち 4のよ な構造の 合には明 確な 構造を示していないため、 合金 体に進むことが 定される。 このときには 5 構造と同じ とすると、 向 に進行する分、 板の ( 向及び長さ には進行し 難くなる。 って、 幅は小さ くなる。

下、 上述したよ なホッ トプレス めっき 板の 造に用いら れるA めっき 板の 成について詳細に説明する。 ( 板について)

トプレスが金型によるプレス を同時に行 ものである ことから、 明に係る ホッ トプレス めっき 板として は、 されやす 成分である必要がある。 体的には、 の 分として 質量 C ０・ ～０・ 4 S ０ ～０ 6 M ０ 5～ 3 P ０ ０ ０ 5～０ ０ 5 S ０ ０ ０ 2～０ ０ 2 A ０ ０ ０ 5～０ 含有 し、 Z ０ ０ ～０ B ０ ０ ０ ０ ～０ ０ 、 C ０ ０ ～０・ 4 または 2 以上を含有するこ とが好まし 。

C量につ ては 性の 上とい 点から 0・ 上であ ることが好ましく 、 また、 C量が多過ぎると 板の 性の 下が著 しくなるため、 0・ 4 下であることが好まし 。 S を 0・ 6 加するとA めっき性が低下し、 0・ ０ 満とすると疲労 性が るため ましくない。 M は に寄与する元素で 0・ 5 上の添加が有効である が、 後の 性の 下と う 点からは 3 超える ことは好ま しくない。 はアルミめっき後の耐熱性を向上させる元素で 0・ ０ 上の添加が有効であるが、 過剰に添加すると Cや 反応して 度を低下させてしま ため、 ０・ 超えることは好ましくな い。 Bは 性に寄与する元素で０・ ０ ０ ０ 上の添加が有効で あるが、 熱間での れの 念があるため 0・ ０ 超えること は好ましくな 。 C は強化元素であるとともに れ性の向上に有効である。 し かし、 0・ ０ ではこれらの 果が得られ難 。 0・ 4 有しても この での では効果が 和する。 って、 0 4 上限とする。 Pは過剰に添加すると 板の 性を引き起こすため、 0・ ０ 5 下が好ましい。 しかし、 精錬 程での 去が難しく 、 経済的な観 点から下限 度を０・ ０ ０ 5 とすることが合理的である。

1

SはM Sとして の 在的になり、 M Sが多 と破壊の 点となり、 延性、 性を阻害するため 0・ ０ 2 下が好ましい。 P 同様に精錬 程の 済的 点から下限 度を０・ ０ ０ 5 とし た。 A はめっき 素であるため、 0・ 下が好ましい。 PやS 同様に精錬 程の 済的 点から下限 度を 0・ ０ ０ 5 とした。 また の 分として、 他に 、 b C 、 V S S 等が含有されう る。 質量 、 ０ ０ 下、 ０ ０ 5 下、 C ０ ０ 5 下である。 A めっきにつ て)

明に係る 板へのA めっきの 法については特に限定する ものでなく 、 めっき 電気めっき 、 真空蒸着 、 クラッ ド が適用 能である。 業的に最も普及して るのは め っき法であり、 通常、 めっき として、 A 3 ～ 5 S を含有するものを使用する。 これに不可避的 e 等が混入して る。 これ以外の 素として、 M C M

Z S b S C C o B ミッ シ メタル等があり得る。 Z M の 赤錆を発生し難くす ると 意味で有効であるが、 気圧の これら元素の 剰な Z M のヒ ム 生、 表面 の Z M 因の 物質の の 題がある。 そのため、 Z 6 ０ 上、 M ０ 上の添 好ましくな 。 また、 明において、 A めっきのめっき 理、 後処理 に ついては特に限定するものではない。 めっき 理として 、 C 、 C eプレめっき等も適用 能である。 また、 めっき後処 理として、 次 、 潤滑 を目的とした後処理 施してもよ 。 このとき ロメ トではない皮膜であることが望ましく 、 また めっき後に加熱されるため 厚い樹脂 望ましくない。 ホッ トプレス時の潤 を向上させるために Z Oを含有する 理が有 効で、 このような処理をすることも可能である。 A e の みは ０～4 5 u が好ましい。 A e の みが ０ 上であれば、 ホッ トプレスでの

、 十分な 食性を確保できる。 みが大きいほど耐食 性上は優位に働くが、 一方、 A めっき層の厚みと e A

の みの和が大きいほど、 加熱 程により 成された被覆 が加 工 に欠落し易くなるため、 被覆 の みは4 5 下であるこ とが好ましい。 なおA めっきの が片面当たり ０ 2 を超えた場合は上述したように e A 金化を行っても、 プ レス時にめっき層が 離して金型 の 着することを防止できず、 プレス品に押 疵を生じるので ける必要がある。 また表面の 調として J S Z 8 7 2 9 に定める 値を計測 し・ 値が ０～ 6 ０であることが好ましい。 これは表面まで合 金化した結果として明度が低下するものである。 度が低下し、 した表面は特に 熱に適し、 外線 熱で 5 ０ 以上 の昇 度を得ることができる。 値が 6 ０超は 金のA 表面に残存することを意味し、 熱での 度が低下する ために好ましくな 。 値は どんな合金化 件としても ０ 下にならないことから、 ０ を下限 とした。 明に用いるホッ トプレス めっき 板の

明に係るホッ トプレス めっき 、 分として、 上述 した成分の鋼に付着 3 ０～ ０ 2 下となるようにA めっきが施されたA めっき 板を合金化 理することで製造さ れる。 この 金化 理により、 A めっき層が母 中の e 合金 化して、 A e となる。 また、 上記 金化 、 A めっき後に A めっき層を合金 化するものであり、 A めっき後にボックス コイル ボ ッタス ) する方法が好ましい。 金化 理を行 場合には、 焼 鈍 件、 すなわち 度、 最高 冷却 の 条件 を調整することにより、 A めっき層の厚みを制御することができ る。 このときの 件としては、 その 時間、 温度をそれぞれX 、 Y とし、 X軸を対数 示した時に、 ( 、 5 、 6 ０ ０ C 2 ０ ０ ) 6 3 ０ ) 7 5 ０

) 、 7 5 ０ 、 4 ) の 5点を頂点とする 5 形の を含 域にある 時間及び 度の み合わせで焼鈍する こ とが望まし 。 この 件を図 5 Z 。 これらの 定理由は以下である。 まず 度下限 6 ０ ０では前述し たようにA を生成させずにA めっきを合金化させるのに必須 の 件である。 A めっきを焼鈍した際にめっき中のA 板の e、 大気中の 反応することができ、 これは競争 応である。 6 ０ ０で 満の 度にお てはA の 成が主となり、 結果とし てA eとの 応が抑制される。 しかし 6 ０ ０で以上ではA e 応が優勢となり、 抑制される。 これはそれぞ れの 応の が異なることからそ なるものと解釈できる

また温度上 7 5 ０でであり、 これはコイルで焼鈍した際の 士の を抑制するために必要である。 すなわち 7 5 ０で超 の高 したA 士が接触すると 易に接合してしまい、 コ イルを展開することが困難となる。 7 5 ０C 下の 度とする ことで を抑制でき、 合金化されたコイルを得ることができる。 またこの ツクス 素を低下させるためには 7 5 ０で 以下とする必要がある。 次に時間につ ては 間が下限となる。 これはボックス に おいて、 間以下の 時間では安定した ができないためで ある。

( ・ 5 ) 、 ( 、 を結ぶ線はほぼ まで合金化する条件に対応する。

、 2 ０ ０ ) 、 ( 、 4 ) を結ぶ線はほ ぼ な 食性を得られる線に対応する。 5 にお て右上に行くほど高温、 長時間保 となり合金化が進 行することを意味する。 金化 度として表面まで合金化しないと 熱における 度が低下し、 また通電 れが発生 する。 また 金化しすぎると表面のA 度が低下し、 食 性が低下する傾向にある。 行の 料であるGA

金化めっき ) 同等の 食性を確保するためには 6 ０ 、 2 ０ ０ ) 、 、 4 ) を結ぶ線より も左側 ( 、 短時間 )で焼鈍することが望まし 。

なお、 タス はめっき付着 も影響し、 めっき付着 が少ないと低温でも表面まで合金化 能であるが、 付着 が多 と 高温あるいは長時間の 件が必要となる。 ホッ トプレス 法について)

なお、 上述したよ にして得られたA めっき 、 その後の ホッ トプレス 程において平均の 4 ０ C 以上の昇 度で急速 されることが望ましい。 来の した場 合の 4～ 5 秒である。 生産性と遅れ 性に優れたホッ トプレス 法を提供するものであるので、 平均 の 度を 4 ０C 以上とすることで するまでの 間が 2 ０ 以下と従来の 5 下に低減できる。 えて 7 ０ ０で以上 の時間を極力 くすることでこの間の鋼板 の 素吸 抑制する ことができる。 この際の加 式については特に限定しな 。

熱による場合・ ０ ０で 度の 温の炉で急速に昇 させた後 に 9 ０ ０で 度の炉にブランクを移動させることで急速 熱が可能 であるし、 合金化して表面の が高 ため 外線方式の

式を使用することで 5 ０ 度の 度が可能である。 また 7 ０ ～ ０ ０ 度の なる 度のために ほ 高周波 の 気を用 る加熱 式を使用する ことがより好ましい。 度の 限は特に 定しな が、 上記の 高周波 の 式を使用する場合には、 その 置の 上、 3 ０ ０ 度が上限となる。 7 ０ ０V 上にさ らされる時間を 2 ０ 以下とすることは、 ホッ トプレスにお てオ ステナイ ト域に加熱する際の水素吸 最小 限にするために重要である。 タス 除去した水素を再度取 り込まな よ に極力 間を短くすることが望ましい。 ここで 7 ０ ０ C 上の時間を規定するのはホッ トプレス用の鋼・ 分においては ほぼこの 度がA C に相当し、 オ ステナイ ト域で水素吸 活発になるためである。

また、 この 程にお て 最高 8 5 ０で以上とす ることが好ましい。 をこの 度とするのは、 板をオ ステナイ ト まで加熱するためである。 ホッ トプレス後の鋼 、 接、 化成 理 電 経て最 終 品となる。 、 カチオン 装が用いられることが多く 、 その ～ 3 ０ は 度である。 装の後に中塗り、 等の塗装が施されることもある。 下、 実施 を用 て 明をさ らに 体的に説明する。

常の 程及び 程を経 、 Z すような 分の 延鋼板 ・ 2 ) を 料として、 A めっきを行っ た。 A めっきは無酸化 タイプのライ ンを使用し、 めっき ガスワイピング法でめっき付着 を片面 2 ０～ ０ ０ 2 まで調節 、 その 冷却した。 この際のめっき 成としては A 9 2 eであった。 eは のめっき 器やス ト リップから供給される不可避のものである。 めっき外観 は めっき等がなく であった。 次に、 この 板をコイル 態でボックス 鈍した。 タス 件は大気 囲気 54０～ 7 8 ０ C、 ～ ０ ０ 間とした。

、 コイル状のA めっき 板からブランク プレス

コイル 板から 要なサイズに切り出した ) を切り出し、 試 料とした。 こ して作成した試料の 性を評価した。 ホッ トプレス 件 の 熱として、 大気中で 2 ０ 0 大の試 9 ０ ０ 上に加熱し、 7 ０ ０Cの 度まで大気中で冷却して、 その 、 厚さ 5 ０ の で圧着することで急冷した。 このときの

での ０C 秒であった。 なお、 加熱 度の 響 を見るために加熱 法としては、 通電 熱、 近 外線 熱 高周波 熱とい 3 類の 法を使用した。 このときの 、 通電 熱で約 6 0 、 外線 熱で約4 5 、 電気

熱で約 5C 秒であった。 ）

n r

・ 0 これらの 料の 食性を評価した。 また、 加熱した後の鋼 板につ て、 れによるめっきの みの 均 性を評価するため、 加熱前後の 化を測定した。

食性の 価は次の方法で行った。 まず、 日本パ カライ ジング 株 P B S X 3 5 で化 理を施し、 そ の 、 日本ペイン ト 株) カチオン パワ ０ を 2 ０ みで塗装した。 その 、 カッタ で塗 ロスカ ッ トを入れ、 自動車 術会で定めた J AS O 6 ０ 9 2 を ０サイクル 6 ０ ) ない、 ロスカ か らの ) を測定した。 このときGA

4 5 ) の 幅は 5 であった。 って、 膨れ幅が 5 下であれば、 食性は良好 判断した。 2の 食性 には、 この を記載した。 2 中に一を記載してい る部分は、 れが発生し、 めっきが となったため 食性 価 ができなかったものを示す。

性の 価は次の方法とした。 後、 常温にて プ レスで ０ の アス穴を空けた。 このときのク リ アランスは ０ とした。 ピアス 7 間放置し、 その 子顕微鏡で観察す ることで アス部の割 無を判定した。 れが発生したものを X 、 発生しな ものを とした。 金化につ ては、 表面まで合金化したものを 、 合金化しなか ったもの を Xにした。 金化したものの、 部に 状物付着が確認されたものを x として記載した。 また、 合金化したものの、 着してしまい、 コイル 態から展開 可能となったものを ) 記載した。

2 に、 加熱 件と組織 びに特性 果をまとめた。

が低すぎると・ れは発生しな が、 十分な 食性 が得られなかった ( 。 タス の 件が表面まで合金化 まで らな と ( 2 、 表面の 値が高く 、 A 残 存して ることを示していた。 このときには れが発生し、 局部

0 2 くなり、 食性 価ができなかった。 ま た タス での 度が高すぎると、 コイルが してしま

3 、 一方 度が低すぎると したA の 成が 起こ り、 表面のめっきが 、 粉状物が付着 6、 7 、 8、 9 、 3 が確認された。 時間が長すぎるよ な条件 (

3 ではボックス 合金化が進行しすぎて 食性の 下が認められた。 8～ 2 ０は高温での 時間を増大させた場合であるが、 7 ０ ０で以上に される時間を 2 ０ 以上とすると、 この間に水素吸 起こったと思われ ピアス 部に遅れ 壊が認められた。 また、 タス 施していない場 合 ( 2 は、 れが発生し、 遅れ 壊も発生した。 方、 付 着 に見合った条件で加熱した水準においては合金化が表面まで進 行し、 食性は良好で、 化も認められなかった。 2 3表に示した 分を持つ 延鋼板 ( ・ 2 ) に実施 同じ 領で A めっきを施した。 めっき付着 片面 6 ０ 2 とした。 これらのA めっき 板を、 ボックス 用いて 6 2 ０でで 8 間加熱した。

次に通電 熱により平均の 6 ０oC 9 ０ ０ で加熱し、 その 金型 した。 後の (ビッカ ス 、 荷重 測定した結果も第 3表に示している。 C量 が低いと 後の 度が低下するため、 C として 0・ ０

上であることが好ましいことがわかる。 なおこのときには、 全て の れは起こって なかった。 3 ( )

3 表の鋼 分を有する冷延鋼板 ・ 6 ) を用いて実 施 同様の 法で片面 8 ０ A めっきを施した。 その Z O 粒子 (シ アイ 株) a O e s 1 Z 溶性のアク リル 脂を Z Oに対して重量 2 ０ 加した液を Z として となるよ に 布し 8 ０ でで乾燥させた。 この 料を用 て 6 3 ０で、 7 間のボック ス 件で焼鈍し、 表面まで合金化させた。 このとき 値は 5 2であった。 この 料を用いて通電 9 ０ ０ oCまで 、 時間は とらずに金型で急冷した。 このときの 6 ０C 秒で あった。 こ して製造した 料の 食性を実施 同様の 法で評価したところ、 膨れ幅は であった。 この 件とほぼ 同様の 件が第 2表の番 4に相当するが、 これと比較しても極め 優れた 食性を示した。 このことからA めっき表面に Z Oを 含有する 理を施すことで塗装 食性の なる向上が図れると考 えられた。 4 2の の 件で合金化させたコイルから・ 2 ０ 0 ０ のブランタを切り出し、 通電 で長手方向の 端に電極 を圧着して 熱した。 このときの 件も表 2の 同一であ る。 この 料の 接触した部位を切出し、 断面 度を測定した とこ 2 2 ０で、 焼き入れされて なかった。 この 位の

食性を実施 に示した方法で評価したところ、 膨れ幅は 2 極めて良好であった。 スポッ ト ク ロム R ( 6 、 加圧力 4０ ０ f 、 電流 7 Aで 5 ０ ０ ずつ 接し、 断面 ゲッ ト径の変化を確認した。 ゲッ ト径が4 4 下になるまでの 点数を評価したところ、 5 ０ ０ ０ 以 上であった。 次に表 2の 2 、 つま り 鈍していないA めっき 板を用 いて同様の 件で通電 熱し 電極に接触した部位の 食性 とスポッ ト を評価した。 その 果、 膨れ幅は 2 、 打点 数は ０ ０ 以下であった。 この より、 急速 熱した際の電 の 合金化され ることで大幅に向上することが確認された。 上 面を参照しながら 明の 適な実施 態について 明したが、 はかかる例に限定されないことは言う までもな 。 業者であれば、 特許 求の 囲に記載された 内にお て 、 各種の または修正 し得ることは明らかであり、 そ れらにつ ても当然に本 明の 術的 囲に属するものと 解され る。 上の利用 能性 、 以上述 たとおり、 A めっき 板をホッ トプレスに 適用するにあたり 、 従来から問題となっていたA e 金化が 不十分なためのA ) と、 コイル状での に発生する 板表面 解決するものである。 さ らに、 めっ き 板のホッ トプレス 上の問題となって た残存 素による 壊問題につ ても、 明により 素の 果があり、 この 題も解決する。 って、 、 A めっき 板のホッ トプレス の 能 性を高め、 造だけでなく 、 自動車 料を始めとした広く産業 野 の 用が見込まれ、 技術の 展に貢献するものと確信す る。 号の A めっき

2 タス の 全部 金化部分)

3 ボックス の ( )

4 ボックス の 状物付着 ) A めっき 板の となるA e

A めっき ( S めっきS

A

Claims

求 の

面当たりのアルミめっき付着 3 ０～ ０ ０ 2 である アルミめっき 板を、 コイル状のま タス で焼鈍する に際し、 その 時間及び 度をそれぞれX 、 Y とし、 X 軸を対数 示するXY 面にお て、 座標 6 0 x、 5 、 6 ０ ０ 2 ０ ０ ) 6 3 0 ) 7 5 ０ C ) 、 ( 7 5 ０C、 4 の 5点を頂点とする 5 形の を含む 域にある 時間及び 度の み合わせで焼鈍す ることを特徴とする ホッ トプレス アルミめっき 板の 。 2

アルミめっき 板の となる 板の 分が質量

C ０ ～０ 4

S ０ ０ ～０ 6

M ０ 5～ 3

P ０ ０ ０ 5～０ ０ 5

S ０ ０ ０ 2～０ ０ 2

A ０ ０ ０ 5～０・ 含有し

更に

０ ０ ～０

B ０ ０ ０ ０ ～０

C ０ ０ ～０・ 4 の ち または 2 以上を含有し 残部が e び不可避的 より成ることを特徴とする に記載の ホッ トプレス アルミめっき 板の 。 3

アルミめっき 板にお て、 表面に付着して るアルミめっ き中に S を 3～ 5 有することを特徴とする

2 に記載の ホッ トプレス アルミめっき 板の 4

面当たりのアルミめっき付着 3 ０～ ０ ０ 2 である アルミめっき 板を、 コイル状のま タス で焼鈍する に際し、 その 時間及び 度をそれぞれX 、 Y とし、 X 軸を対数 示するXY 面において、 座標 ( 6 ０ ０ C、 5 、 6 ０ ０ o 2 ０ ０ ) 6 3 ０ ) 7 5 ０ ) 、 、 4 ) の 5点を頂点とする 5 形の を含む 域にある 時間及び 度の み合わせで焼鈍し たことを特徴とする ホッ トプレス アルミめっき 。 5

アルミめっき 板の となる 板の 分が質量

C ０ ～０ 4

S ０ ０ ～０ 6

M ０ 5～ 3

P ０ ０ ０ 5～０ ０ 5

S ０ ０ ０ 2～０ ０ 2

A ０ ０ ０ 5～０ Q

・ を含有し、

更に

０ ０ ～０

B ０ ０ ０ ０ ～０ ０ C ０ ０ ～ 0・ 4 のうち または 2 以上を含有し、 残部が e び不可避的 より成ることを特徴とする 4 に記載の ホットプレス アルミめっき 。 6

アルミめっき 板表面の 値が ０～ 6 ０であることを特 徴とする 4又は 5 に記載の ホッ トプレス アルミめ っき 。 7

アルミめっき 板にお て、 表面に付着して るアルミめっ き中に S を 3～ 5 有することを特徴とする 4～ 6の ずれか 項に記載の ホッ トプレス アルミめっき 。 8

アルミめっき 板において、 となる 板の 面にA 算で4 ０～ 7 ０ である e がある ことを 特徴とする 4～ 7のいずれか1項に記載の ホッ トプ レス アルミめっき 。 9

4～ 8の ずれか1項に記載のアルミめっき 板からプレ ス ブランタを切出し、 そのブランタをホッ トプレス 熱に お て 度が平均4 ０ oC 以上、 7 ０ ０ 上の環境に される時間が 2 ０ 以下となるように加熱し ホッ トプレス することを特徴とする ホッ トプレス 。