WO2015098653A1 - 自動車部品及び自動車部品の製造方法 - Google Patents

自動車部品及び自動車部品の製造方法 Download PDF

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WO2015098653A1
WO2015098653A1 PCT/JP2014/083420 JP2014083420W WO2015098653A1 WO 2015098653 A1 WO2015098653 A1 WO 2015098653A1 JP 2014083420 W JP2014083420 W JP 2014083420W WO 2015098653 A1 WO2015098653 A1 WO 2015098653A1
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真木　純
山中　晋太郎
秀昭 入川
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新日鐵住金株式会社
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    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
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    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys

Definitions

  • the present invention relates to an automobile part and a method for producing the automobile part.
  • a material having a high mechanical strength tends to have a low formability and a shape freezing property in a forming process such as a bending process, and when processing into a complicated shape, the process itself becomes difficult.
  • a hot press method also called hot stamp method, hot press method, die quench method, press hardening
  • a material to be formed is once heated to a high temperature (austenite region), pressed and formed on a steel sheet softened by heating, and then cooled.
  • the material is once heated to a high temperature and softened, so that the material can be easily pressed, and further, the mechanical strength of the material is increased by the quenching effect by cooling after molding. Can be increased. Therefore, a molded product having both good shape freezing property and high mechanical strength can be obtained by this hot pressing.
  • An example of a method for suppressing such a decrease in productivity is a method of coating a steel sheet.
  • various materials such as organic materials and inorganic materials are used as the coating on the steel plate.
  • zinc-based plated steel sheets that have a sacrificial anticorrosive action on steel sheets are widely used for automobile steel sheets and the like from the viewpoint of their anticorrosion performance and steel sheet production technology.
  • the heating temperature (700-1000 ° C) in hot pressing is higher than the decomposition temperature of organic materials, the boiling point of Zn, etc., and when heated by hot pressing, the surface plating layer evaporates and the surface properties May cause significant deterioration of the material.
  • a steel plate that performs hot pressing to be heated to a high temperature for example, a steel plate with an Al-based metal coating having a higher boiling point than that of an organic material coating or a Zn-based metal coating (that is, an Al-plated steel plate) ) Is desirable.
  • Patent Document 1 listed below describes a method in which an Al-plated steel sheet obtained by applying an Al-based metal coating to steel having a predetermined steel component for hot pressing.
  • the peeled Al-Fe alloy layer adheres to the mold, or the Al-Fe surface is rubbed strongly and adheres to the mold, and Al-Fe adheres and accumulates on the mold, resulting in a pressed product. Degrading the quality of For this reason, it is necessary to remove the Al—Fe alloy powder adhered to the mold during repair, which contributes to a decrease in productivity and an increase in cost.
  • this Al—Fe alloy layer has low reactivity with a normal phosphating treatment, and it is difficult to form a chemical conversion coating (phosphate coating) which is a pretreatment for electrodeposition coating. Even if the chemical conversion coating does not adhere, the paint adhesion is good, and if the amount of Al plating attached is sufficient, the corrosion resistance after painting will also be good, but increasing the amount of adhesion is the mold adhesion described above Tend to deteriorate.
  • phosphate coating phosphate coating
  • Patent Document 2 discloses a technique for treating a surface of an Al-plated steel sheet with a wurtzite type compound.
  • the hot lubricity and chemical conversion treatment are improved by such treatment. This technique is effective in improving lubricity, and an effect of improving post-coating corrosion resistance is recognized.
  • Patent Document 3 among the crystal grains of the intermetallic compound phase mainly composed of Al—Fe formed on the surface of the steel sheet, crystals of the intermetallic compound phase containing 40% or more and 65% or less of Al. There is disclosed a technique for controlling the average slice length of grains and the thickness of the intermetallic compound phase and forming a lubricating film containing ZnO on the surface of the Al plating layer. In the following Patent Document 3, this technique can improve the post-coating corrosion resistance and the moldability during hot stamping.
  • JP 2000-38640 A International Publication No. 2009/131233 International Publication No. 2012/137687
  • Al-plated steel sheets plated with relatively high melting point Al are considered promising as members that require corrosion resistance, such as automobile steel sheets, and improvement proposals have also been made regarding the application of Al-plated steel sheets to hot pressing. Yes.
  • the film thickness of the electrodeposition coating is premised on a relatively thick one of about 20 ⁇ m.
  • electrodeposition coating is a technique in which a vehicle body is dipped and the film thickness has a great influence on the cost.
  • thinning of electrodeposition coating has been progressing, and it is necessary to ensure characteristics even in thinner electrodeposition coating.
  • Patent Document 1 there is no description about such electrodeposition coating, and in the above-mentioned Patent Document 2, the electrodeposition coating thickness is 20 ⁇ m.
  • Patent Document 3 a value of 1 to 30 ⁇ m is described as a general electrodeposition coating thickness. When such a relatively thick electrodeposition coating is assumed, there is no problem in the conventional technique, but the situation changes when the film thickness of the electrodeposition coating is less than 15 ⁇ m.
  • the maximum cross-sectional height Rt of about 20 ⁇ m indicates that a convex portion of about 10 ⁇ m can appear on the surface of the material.
  • the film thickness of the electrodeposition coating is 14 ⁇ m, the present inventors have conceived that there is a site of about 4 ⁇ m locally, and such a site can preferentially corrode.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to have excellent post-coating corrosion resistance even with a smaller electrodeposition coating thickness than in the past, and molding in hot pressing. It is an object of the present invention to provide an automobile part and a method for producing an automobile part that improve the productivity and productivity, and further improve the chemical conversion treatment property after hot press molding.
  • the present inventors have intensively studied.
  • the steel sheet has an intermetallic compound layer made of an Al—Fe intermetallic compound, and the surface of the intermetallic compound layer contains ZnO.
  • the thickness of the electrodeposition coating film has been made by finding that it has sufficient post-coating corrosion resistance even if it is less than 15 ⁇ m, and further finding Al plating conditions and heating conditions for realizing the surface roughness.
  • the gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.
  • the surface of the formed steel sheet has an intermetallic compound layer made of an Al—Fe intermetallic compound having a thickness of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and the diffusion layer located closest to the steel sheet in the intermetallic compound layer
  • the surface of the intermetallic compound layer has a surface coating layer including a coating containing ZnO and a zinc phosphate coating, and the surface roughness of the surface coating layer is JIS B0601.
  • Rt The automobile part according to (1), wherein the maximum cross-sectional height Rt is 7 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less.
  • (10) coating weight of the Al plating layer is less than one side per 30 g / m 2 or more 60 g / m 2, (6) automotive component according to any one of - (8).
  • the plating adhesion of an Al plating layer having an average primary crystal diameter of 4 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less The amount is 30 g / m 2 or more and 110 g / m 2 or less per side, the ZnO amount is 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less in terms of metal Zn, and the heating rate in the heating process during hot pressing is A method for manufacturing an automobile part, wherein the temperature is 12 ° C./second or more, the ultimate plate temperature is 870 ° C. or more and 1100 ° C.
  • an Al plated layer having an average primary crystal diameter of 4 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less coating weight was per one surface 30 g / m 2 or more 60 g / m less than 2, the amount of ZnO and 0.3 g / m 2 or more 3 g / m 2 or less of metal Zn terms, the temperature in the heating step in the hot press temperature
  • the speed is 12 ° C / second or less
  • the ultimate plate temperature is 850 ° C or more and 950 ° C or less
  • the thickness of the electrodeposition coating film is 6 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m.
  • the present invention has excellent post-coating corrosion resistance even with a smaller electrodeposition coating thickness than conventional ones, improves formability and productivity in hot pressing, and further hot presses. It is possible to provide an automobile part with improved chemical conversion properties after molding and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 2 is a cross-sectional photograph showing a cross-sectional structure of a typical Al plating layer. 2 is a cross-sectional photograph showing a typical Al—Fe layer and a diffusion layer. 1 is a perspective view showing the shape of a hat molded product manufactured in Example 1. FIG.
  • the plated steel sheet according to an embodiment of the present invention has a layer structure of at least two layers on each of one side or both sides of the steel sheet. That is, an Al plating layer containing at least Al is formed on one side or both sides of the steel plate, and a surface film layer containing at least ZnO is further laminated on the Al plating layer.
  • Steel sheet for example, has high mechanical strength (for example, various properties related to mechanical deformation and fracture such as tensile strength, yield point, elongation, drawing, hardness, impact value, fatigue strength, and creep strength) It is desirable to use a steel plate formed to have.
  • An example of the components of the steel sheet that achieves high mechanical strength that can be used in one embodiment of the present invention is as follows.
  • This steel sheet is, for example, mass%, C: 0.1% to 0.4%, Si: 0.01% to 0.6%, Mn: 0.5% to 3%, Ti: 0 .01% or more and 0.1% or less, B: 0.0001% or more and 0.1% or less, and the balance consists of Fe and impurities.
  • C 0.1% to 0.4%
  • C is added to ensure the desired mechanical strength.
  • the C content is less than 0.1%, sufficient mechanical strength cannot be improved, and the effect of adding C becomes poor.
  • the C content exceeds 0.4%, the steel sheet can be further hardened, but melt cracking tends to occur. Accordingly, the C content is desirably 0.1% or more and 0.4% or less in terms of mass%.
  • the content of C is more preferably 0.15% or more and 0.35 or less.
  • Si 0.01% to 0.6%
  • Si is one of the strength improving elements for improving the mechanical strength and, like C, is added to ensure the target mechanical strength.
  • Si content is less than 0.01%, it is difficult to exert the effect of improving the strength, and sufficient mechanical strength cannot be improved.
  • Si is also an easily oxidizable element. Therefore, when the Si content is more than 0.6%, wettability may be reduced and non-plating may occur when performing molten Al plating. Therefore, the Si content is desirably 0.01% or more and 0.6% or less in terms of mass%. More preferably, the Si content is 0.01% or more and 0.45% or less.
  • Mn is one of the strengthening elements that strengthens steel and is also one of the elements that enhances hardenability. Furthermore, Mn is an element effective for preventing hot brittleness due to S which is one of impurities. When the content of Mn is less than 0.5%, these effects cannot be obtained, and the above effects are exhibited with a content of 0.5% or more. On the other hand, when the Mn content is more than 3%, the residual ⁇ phase becomes too much and the strength may be lowered. Therefore, the Mn content is desirably 0.5% or more and 3% or less by mass%. The content of Mn is more preferably 0.8% or more and 3% or less.
  • Ti is one of strength-enhancing elements and is an element that improves the heat resistance of the Al plating layer.
  • the Ti content is less than 0.01%, the strength improving effect and the oxidation resistance improving effect cannot be obtained, and these effects are exhibited when the content is 0.01% or more.
  • the Ti content is desirably 0.01% or more and 0.1% or less by mass. The Ti content is more preferably 0.01% or more and 0.07% or less.
  • B has an effect of improving strength by acting during quenching.
  • the B content is less than 0.0001%, such an effect of improving the strength is low.
  • the B content is more than 0.1%, inclusions are formed, the steel sheet becomes brittle, and fatigue strength may be reduced. Therefore, the B content is desirably 0.0001% or more and 0.1% or less by mass%.
  • the content of B is more desirably 0.0001% or more and 0.01% or less.
  • Such steel sheets include, as optional elements other than the above, Cr: 0.01% to 0.5%, Al: 0.01% to 0.1%, N: 0.001% to 0.02%, In many cases, P: 0.001% or more and 0.05% or less, and S: 0.001% or more and 0.05% or less. Cr is effective in hardenability like Mn, and Al is applied as a deoxidizer. In addition, it cannot be overemphasized that not all the said arbitrary elements may be added to this steel plate.
  • Such a steel sheet may contain inevitable impurities that are mixed in in other manufacturing processes.
  • impurities can include, for example, Ni, Cu, Mo, O, and the like.
  • the steel plate formed of such components is quenched by heating by a hot press method or the like, and can have a mechanical strength of about 1500 MPa or more. Although it is a steel plate having such a high mechanical strength, if it is processed by a hot pressing method, it can be formed easily because it can be pressed in a softened state by heating. Moreover, this steel plate can implement
  • the Al plating layer is formed on one side or both sides of the steel plate.
  • the Al plating layer may be formed on the surface of the steel sheet by, for example, a hot dipping method, but the method of forming the Al plating layer in the present invention is not limited to such an example.
  • the plating component of the Al plating layer contains Al and often contains Si.
  • Si as a plating component, it is possible to control the Al—Fe alloy layer generated during the coating of the hot dipped metal.
  • the Si content is less than 3%, the Al—Fe alloy layer grows thick at the stage of applying Al plating, and promotes cracking of the plating layer during processing, which may adversely affect corrosion resistance.
  • the Si content exceeds 15%, the workability and corrosion resistance of the plating layer may be reduced. Therefore, it is desirable that Si is contained in a content of 3% to 15% by mass.
  • the Al plating bath As an element other than Si in the Al plating bath, 2 to 4% of Fe eluted from the equipment and steel strip in the bath is present. In addition to Si and Fe, elements such as Mg, Ca, Sr and Li can be contained in the Al plating bath in an amount of about 0.01 to 1%.
  • the Al plating layer formed of such components can prevent corrosion of the steel sheet. Moreover, when processing a steel plate by a hot pressing method, it is possible to prevent the generation of scale (iron oxide) generated by oxidation of the surface of the steel plate heated to a high temperature. Therefore, by forming such an Al plating layer, the process of removing the scale, the surface cleaning process, the surface treatment process, and the like can be omitted, and the productivity can be improved. Also, since the Al plating layer has a higher boiling point than plating coating with organic materials or plating coating with other metal materials (for example, Zn-based), it can be processed at a high temperature when forming by a hot press method. This makes it possible to further improve the formability in hot pressing and to easily process.
  • the average initial crystal diameter of the Al plating layer is 4 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the average primary crystal diameter of the Al plating layer can be measured by observing with an optical microscope after the cross-section polishing.
  • the primary crystal is often Al, and the Al—Si eutectic (Al—Si eutectic) solidifies at the end of solidification. Therefore, the location of the eutectic part composed of the Al—Si eutectic can be specified, and the structure existing between the adjacent eutectic parts can be determined as the primary crystal part composed of the Al primary crystal.
  • the average primary crystal diameter of the Al plating layer falls within such a range, a desired surface roughness is realized in the surface coating layer described later.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a typical Al plating layer.
  • the position of the primary crystal part can be determined.
  • a region surrounded by a dotted line is an initial crystal portion made of an Al primary crystal, and a region existing between adjacent primary crystal portions is a eutectic portion.
  • the primary crystal diameter (diameter of the circle) is obtained by converting it into a circle having the same area as the ellipse representing the primary crystal part.
  • five primary crystal diameters are measured for one visual field, and a total of ten measured values in two arbitrary visual fields are measured. The average of
  • the average primary crystal diameter depends on the state of formation of the alloy (that is, the eutectic part) and the cooling rate after plating, and is practically difficult to be less than 4 ⁇ m. Therefore, the lower limit of the average primary crystal diameter is 4 ⁇ m or more. On the other hand, if the average primary crystal diameter is too large, it means that the plating composition is partially non-uniform, and the plating composition becomes partially non-uniform so that unevenness after heating tends to increase. Therefore, the upper limit of the average primary crystal diameter is set to 40 ⁇ m. The average primary crystal diameter is more desirably 4 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • Deposition amount of the Al plating layer (1) may be less per side 30 g / m 2 or more 110g / m 2, (2) be less than per side 30 g / m 2 or more 60 g / m 2 good it, may be (3) per side 60 g / m 2 or more 110g / m 2 or less.
  • the heating rate in the heating process in the hot pressing method, the maximum reached plate temperature, and the like are controlled according to the adhesion amount of the Al plating layer.
  • the adhesion amount shown in (1) is more preferably 50 g / m 2 or more and 80 g / m 2 or less
  • the adhesion amount shown in (2) is more preferably 35 g / m 2. above 55 g / m 2 or less
  • the adhesion amount shown in the above (3) more preferably is 60 g / m 2 or more 90 g / m 2 or less.
  • the adhesion amount of the Al plating layer can be measured by a known method such as fluorescent X-ray analysis. For example, using a sample with a known Al adhesion amount, a calibration curve indicating the relationship between the fluorescent X-ray intensity and the adhesion amount is prepared in advance, and the measurement result of the fluorescent X-ray intensity is calculated using the calibration curve. What is necessary is just to determine the adhesion amount of Al plating layer.
  • the above-described Al-plated steel sheet is hot-formed into a part shape.
  • the Al plating component and the steel plate component react to change into an Al—Fe-based intermetallic compound.
  • an alloyed plating layer has a complicated structure.
  • the alloyed plating layer often has a structure in which five layers are laminated.
  • the plated layer composed of a plurality of alloyed layers is also referred to as an “intermetallic compound layer”.
  • the thickness of the diffusion layer closest to the steel plate of the Al—Fe layer is 10 ⁇ m or less.
  • a typical Al—Fe layer and diffusion layer are shown in FIG.
  • Such cross-sectional structure can be obtained by performing nital etching after cross-sectional polishing.
  • the intermetallic compound layer according to the embodiment of the present invention has a structure in which five layers a to e as illustrated in FIG. 2 are laminated, and the d layer and the e layer are combined. Together, it is defined as “diffusion layer”.
  • the number of intermetallic compound layers is not limited to the five layers illustrated in FIG. 2, and the intermetallic compound layer has a number of layers other than five. Even if it is a case, the 1st layer and the 2nd layer from the steel plate side of the intermetallic compound layer should just be handled as a diffusion layer.
  • the thickness of this diffusion layer is 10 ⁇ m or less. The reason for this thickness is that spot weldability depends on this thickness. If the diffusion layer exceeds 10 ⁇ m, dust tends to be generated, and the appropriate welding current range is narrowed.
  • the lower limit of the thickness of the diffusion layer is not particularly limited, but such a diffusion layer is usually 1 ⁇ m or more, and practically 1 ⁇ m is the lower limit.
  • the surface coating layer is laminated on the surface of the Al plating layer as described above.
  • This surface coating layer contains at least ZnO.
  • a surface film layer can be formed by applying a suspension obtained by suspending ZnO fine particles in an aqueous solution to the Al plating layer using a roll coater or the like. This surface film layer has the effect of improving the lubricity in hot pressing and the reactivity with the chemical conversion solution.
  • an organic binder component can be contained.
  • the organic binder include water-soluble resins such as polyurethane resins, polyester resins, acrylic resins, and silane coupling agents.
  • oxides other than ZnO it is also possible to contain SiO 2 or TiO 2, Al 2 O 3 or the like.
  • Examples of the method for applying the suspension include a method in which a suspension containing ZnO as described above is mixed with a predetermined organic binder and applied to the surface of the Al plating layer, or application by powder coating. The method etc. are mentioned.
  • the particle diameter (average particle diameter) of ZnO is not particularly limited.
  • the diameter is preferably about 50 nm to 1000 nm, and more preferably 50 nm to 400 nm.
  • the definition of the particle size of ZnO is defined as the particle size after hot pressing.
  • the particle size after passing through the process of quenching in a mold after being held in a furnace at 900 ° C. for 5 to 6 minutes is determined by observing with a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope: SEM) or the like. .
  • SEM scanning Electron Microscope
  • the adhesion amount of the coating containing ZnO is not particularly limited, it is preferably 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less in terms of metal Zn per one side of the steel sheet.
  • the adhesion amount of ZnO is 0.3 g / m 2 or more in terms of metal Zn, the effect of improving lubrication can be effectively exhibited.
  • the adhesion amount of ZnO is more than 3 g / m 2 in terms of metal Zn, the thickness of the Al plating layer and the surface coating layer becomes too thick and the weldability is lowered.
  • ZnO is desirably 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less in terms of metal Zn in the surface coating layer on one side.
  • the adhesion amount of ZnO is 0.5 g / m 2 or more and 1.5 g / m 2 or less.
  • the adhesion amount of ZnO is 0.5 g / m 2 or more and 1.5 g / m 2 or less, lubricity during hot pressing can be ensured, and weldability and paint adhesion are also improved.
  • components other than ZnO and a binder for example, compounds such as Mg, Ca, Ba, Zr, P, B, V, and Si can be included in the surface coating layer.
  • a baking / drying method after coating for example, a hot air furnace, an induction heating furnace, a near-infrared furnace or the like may be used, or a combination of these methods may be used. Further, depending on the type of binder used for coating, instead of baking and drying after coating, for example, a curing process using ultraviolet rays, electron beams, or the like may be performed.
  • the baking temperature after coating is often about 60 to 200 ° C.
  • the method of forming the surface coating layer is not limited to these examples, and can be formed by various methods.
  • the adhesion before heating after application to the Al plating is slightly low, and there is a concern that it may be partially peeled when rubbed with a strong force.
  • the zinc phosphate film will be described.
  • immersion type chemical conversion treatment is performed before electrodeposition coating.
  • This chemical conversion treatment is performed using a chemical conversion treatment solution containing a known phosphate.
  • zinc in the coating containing ZnO reacts with the phosphate contained in the chemical conversion treatment solution, so that the zinc phosphate coating is formed on the surface of the steel sheet on which the Al plating layer and the surface coating layer are formed. Is formed.
  • This zinc phosphate coating improves adhesion to the coating and contributes to post-coating corrosion resistance.
  • the alloyed Al—Fe surface is covered with a strong Al oxide film, and the reactivity with the chemical conversion solution is low.
  • a technique for improving the reactivity with such a chemical conversion treatment solution is described in Patent Document 2 described above.
  • the zinc phosphate film (chemical conversion treatment film) is the same as that of Patent Document 2 described above, and by attaching a film containing ZnO, the reactivity between the Al-plated steel sheet and the chemical conversion treatment liquid is achieved. Is improved, and a zinc phosphate film is also formed.
  • the amount of zinc phosphate coating is almost governed by the content of ZnO.
  • the amount of ZnO in the coating containing ZnO is 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less per side in terms of metallic Zn, zinc phosphate the degree per side 0.6 g / m 2 or more 3 g / m 2 or less as a coating amount.
  • a zinc phosphate coating is formed on the surface of the surface coating layer, and it is difficult for a part to separate both the surface coating layer and the zinc phosphate coating.
  • the part has a total thickness of the surface coating layer and the zinc phosphate coating, and when the ZnO amount is 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less per side in terms of metal Zn, the surface coating layer and phosphoric acid are used.
  • the total thickness of the zinc film is about 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the ZnO amount and the zinc phosphate coating amount of the surface coating layer can be measured by a known analysis method such as a fluorescent X-ray analysis method.
  • a calibration curve showing the relationship between the fluorescent X-ray intensity and the adhesion amount is prepared in advance using a sample with a known Zn adhesion amount or phosphorus adhesion amount, and the calibration curve is used to obtain a fluorescence X-ray. What is necessary is just to determine the amount of ZnO and the amount of zinc phosphate film from the measurement result of strength.
  • the plated steel sheet according to this embodiment which can be suitably used as a raw material for automobile parts according to the embodiment of the present invention, has been described.
  • the plated steel sheet formed in this way is particularly useful when processing by a hot pressing method. Therefore, the case where the plated steel plate which has the said structure is processed by the hot press method is demonstrated here.
  • the hot pressing method first, the plated steel sheet as described above is heated to a high temperature to soften the plated steel sheet. Then, the softened plated steel sheet is pressed and formed, and then the formed plated steel sheet is cooled. Thus, the subsequent press work can be easily performed by once softening the plated steel sheet. Moreover, the plated steel sheet having the above components can be hardened by heating and cooling to achieve a high mechanical strength of about 1500 MPa or more.
  • the plated steel sheet according to the present embodiment is heated by a hot pressing method.
  • a heating method such as infrared heating can be adopted in addition to a normal electric furnace and a radiant tube furnace.
  • the Al-plated steel sheet melts at a melting point or higher when heated, and at the same time changes into an Al—Fe alloy layer (ie, the above-mentioned intermetallic compound layer) centering on Al—Fe by mutual diffusion with Fe.
  • the melting point of the Al—Fe alloy layer is high and is about 1150 ° C.
  • a desirable surface state for the final product is a state in which the surface is alloyed and the Fe concentration in the alloy layer is not high.
  • the Al-plated steel sheet on which the coating (that is, the surface coating layer) containing ZnO is formed by hot pressing the surface roughness after forming is important. From the viewpoint of controlling the surface roughness of the Al—Fe alloy layer after alloying, it is important to control three factors: the amount of Al plating deposition, the rate of temperature rise, and the ultimate plate temperature.
  • the factor that has a particularly large influence is the temperature rising rate, and by raising the temperature at a temperature rising rate of 12 ° C./second or more, the surface roughness can be reduced regardless of the amount of Al plating deposited and the ultimate plate temperature. .
  • the temperature increase rate at this time is an average temperature increase rate from 50 ° C. to (final plate temperature ⁇ 30 ° C.).
  • the Al plating adhesion amount is set to 30 g / m 2 or more and 110 g / m 2 or less.
  • the amount of Al plating adhesion is more desirably 50 g / m 2 or more and 80 g / m 2 or less.
  • the upper limit of the rate of temperature increase is not particularly defined, it is difficult to obtain a rate of temperature increase of more than 300 ° C./second even when a method such as energization heating is used.
  • the rate of temperature increase in such a temperature increase pattern is desirably 12 ° C./second or more and 150 ° C./second or less.
  • the ultimate plate temperature does not affect the surface roughness, but the ultimate plate temperature is set to 870 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. If the ultimate plate temperature is less than 870 ° C., alloying may not be completed completely, and if the ultimate plate temperature exceeds 1100 ° C., alloying may proceed too much, resulting in poor corrosion resistance. There is sex.
  • the rate of temperature rise is less than 12 ° C./second
  • the surface roughness varies depending on the amount of deposited Al plating and the ultimate plate temperature. The surface roughness tends to be smaller when the amount of Al plating attached is smaller. Therefore, in such heating pattern, Al coating weight, and per side 30 g / m 2 or more 60 g / m less than 2.
  • the ultimate plate temperature is set to 850 ° C. or more and 950 ° C. or less. At this time, it is difficult to obtain corrosion resistance when the Al plating adhesion amount is less than 30 g / m 2 .
  • the ultimate plate temperature is less than 850 ° C, the hardness after quenching may be insufficient, and if the ultimate plate temperature exceeds 950 ° C, the diffusion of Al-Fe proceeds too much, and the corrosion resistance also decreases. To do.
  • a lower limit of the temperature rising rate is not particularly set, but economical rationality is remarkably lacking at a temperature rising rate of less than 1 ° C./second regardless of the amount of plating.
  • the amount of Al plating adhesion is desirably 35 g / m 2 or more and 55 g / m 2 or less
  • the ultimate plate temperature is desirably 850 ° C. or more and 900 ° C. or less
  • the temperature rising rate Is desirably 4 ° C./second or more and 12 ° C./second or less.
  • the rate of temperature rise is less than 12 ° C./second and the amount of Al plating is large, the surface roughness tends to increase, so it is important to strictly control the ultimate plate temperature.
  • the higher the ultimate plate temperature the smaller the surface roughness. Therefore, in such a temperature rising pattern, when the Al plating adhesion amount is 60 g / m 2 or more and 110 g / m 2 or less per side, it is important that the ultimate plate temperature is 920 ° C. or more and 970 ° C. or less.
  • the Al plating adhesion amount exceeds 110 g / m 2 per side, the Al plating that is too thick tends to peel off during molding and may adhere to the mold, and if the ultimate plate temperature is less than 920 ° C., the surface Since the roughness tends to increase, the corrosion resistance of the thin electrodeposition coating film cannot be maintained.
  • the amount of Al plating adhesion is more desirably 60 g / m 2 or more and 90 g / m 2 or less.
  • the rate of temperature rise economic rationality is remarkably lacking at a rate of temperature rise of less than 1 ° C./second regardless of the amount of plating.
  • the ultimate plate temperature is desirably 940 ° C. or higher and 970 ° C. or lower, and the temperature rising rate is desirably 4 ° C./second or higher and 12 ° C./second or lower.
  • the thickness of the Al—Fe alloy layer as a hot-pressed part (that is, the thickness of the intermetallic compound layer) is approximately 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. It becomes. Therefore, it is desirable that the thickness of the Al—Fe alloy layer be in this region.
  • the embodiment of the present invention provides a part having good post-coating corrosion resistance when the electrodeposition coating thickness is less than 15 ⁇ m, and as described above, controls the surface roughness to a certain value or less.
  • the maximum cross-sectional height: Rt defined in JIS B0601 (2001) JIS B0601 (2001) is a standard corresponding to ISO 4287) shall be used.
  • the maximum section height Rt is defined as the sum of the maximum peak height and the maximum valley depth of the roughness curve at the evaluation length, and generally corresponds to the difference between the maximum value and the minimum value of the roughness curve.
  • the value of the maximum cross-sectional height Rt of the surface coating layer is 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. Since it is practically impossible to set the maximum cross-sectional height Rt to less than 3 ⁇ m, the lower limit is set to this value. Further, when the maximum cross-sectional height Rt exceeds 20 ⁇ m, the upper limit is set to 20 ⁇ m because corrosion occurs starting from a thin portion of the electrodeposition coating film due to unevenness.
  • the value of the maximum cross-sectional height Rt of the surface coating layer is more preferably 7 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less.
  • the plated steel plate used for the automotive component according to the embodiment of the present invention and the hot pressing method for the plated steel plate have been described.
  • the automobile part formed using the plated steel sheet according to the present embodiment has a surface coating layer containing ZnO, zinc phosphate, and the like, thereby realizing, for example, high lubricity and chemical conversion treatment as described above. Is improved.
  • the automotive part according to the embodiment of the present invention is manufactured.
  • This automotive part has an intermetallic compound layer made of an Al—Fe intermetallic compound having a thickness of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less on the surface of a formed steel plate (steel plate as a base material).
  • the thickness of the diffusion layer located closest to the steel plate is 10 ⁇ m or less.
  • the surface of the intermetallic compound layer has a surface coating layer including a coating containing ZnO and a zinc phosphate coating, and the surface roughness of the surface coating layer is the maximum cross-sectional height defined in JIS B0601 (2001).
  • Rt is 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. Furthermore, the surface of the surface coating layer has an electrodeposition coating film having a thickness of 6 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m. Such automotive parts have a high mechanical strength of, for example, about 1500 MPa or more.
  • the electrodeposition coating film formed on the surface of the surface coating layer is not particularly limited, and a known electrodeposition coating film can be formed by a known method.
  • the thickness of the electrodeposition coating film is desirably 8 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less.
  • the surface roughness of the surface coating layer is 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less at the maximum cross-sectional height Rt, which is an extremely flat surface. Even if it is made extremely thin, excellent effects such as excellent post-coating corrosion resistance, excellent moldability and productivity in hot press forming, and excellent chemical conversion processability after hot press forming can be stably achieved. It can be realized.
  • the automotive part according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
  • the Example shown below is an example of the automotive component which concerns on embodiment of this invention, Comprising: The automotive component which concerns on embodiment of this invention is not limited to the following example.
  • Example 1 In this example, a cold-rolled steel sheet having a steel component shown in Table 1 (sheet thickness: 1.2 mm) was used, and this cold-rolled steel sheet was Al-plated. The annealing temperature at this time was about 800 degreeC. Moreover, the Al plating bath contained Si: 9% and, in addition, contained about 2% Fe eluted from the steel strip.
  • the adhesion amount after plating is adjusted to a range of 20 g / m 2 or more and 120 g / m 2 or less per side by gas wiping method, and after cooling, ZnO having a diameter of about 50 nm and an acrylic system with 20% of ZnO amount
  • the suspension containing the binder was applied with a roll coater and baked at about 80 ° C.
  • the adhesion amount was in the range of 0.1 g / m 2 or more and 4 g / m 2 or less as the amount of metal Zn.
  • the average initial crystal diameter was adjusted by changing the plating adhesion amount and the cooling rate.
  • the average primary crystal diameter was calculated by the above method by observing the cross section of the structure with an optical microscope.
  • This plated steel sheet was hot stamped under the following conditions. Two heating methods were used. One is a method of inserting into an atmospheric furnace maintained at a constant temperature, and the other is a method using a two-zone far-infrared heating furnace. Regarding the latter, one zone was held at 1150 ° C. and the other zone was held at 900 ° C., and after heating to 800 ° C. in a 1150 ° C. furnace, it was moved to a 900 ° C. furnace. The plate temperature was measured by welding a thermocouple, and the average temperature increase rate from 50 ° C. to (final plate temperature ⁇ 30) ° C. was measured.
  • FIG. 3 shows the molding shape and the cutout part at this time.
  • the cut specimen was subjected to a chemical conversion treatment with a conversion treatment solution (PB-SX35) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd., which is a chemical conversion treatment solution containing phosphate, and then an electrodeposition paint (Powernics 110) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. ) Was applied aiming at 5 ⁇ m to 20 ⁇ m and baked at 170 ° C.
  • PB-SX35 conversion treatment solution manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.
  • the post-painting corrosion resistance evaluation was performed by the method prescribed in JASO M609 established by the Automotive Engineering Association.
  • the coating was not subjected to wrinkles and only the end face was sealed for the test.
  • the corrosion state after 180 cycles (60 days) of the corrosion test was observed and rated as follows.
  • As a comparative material an alloyed hot-dip galvanized steel sheet having a single side of 45 g / m 2 was also cold-formed and evaluated in the same manner, and was evaluated as “Good”.
  • the surface roughness (Rt) of the sample up to the chemical conversion treatment was measured based on JIS B0601 (2001). Further, after the cross-sectional examination, the thickness of the diffusion layer was determined by etching with 3% nital and observing with an optical microscope.
  • a 1.4 mmt flat plate was heated under the same heat treatment conditions as in the hat forming test, and the mold was quenched.
  • an appropriate current range was evaluated with a single-phase AC power source (60 Hz), a pressure of 400 kgf (1 kgf is about 9.8 N), and 12 cycles.
  • the lower limit was 4 ⁇ (t) 0.5 (t is the thickness), and the upper limit was evaluated as the occurrence of dust and evaluated according to the following criteria.
  • ⁇ Appropriate 1.5 kA or more ⁇ : Appropriate less than 1.5 kA
  • Table 2 summarizes the results obtained.
  • the amount of plating adhesion and the amount of ZnO are both shown as the amount of adhesion per side.
  • the ZnO amount is an amount as metal Zn.
  • a film containing ZnO and a film containing zinc phosphate were formed as the surface film layer.
  • the lubricity is good and the workability is improved, so that it is possible to perform complicated press work compared to the conventional one. Furthermore, it is possible to save labor for maintenance and inspection of hot presses, and to improve productivity. It has been confirmed that the processed product after hot pressing also has good chemical conversion treatment, so that the coating and corrosion resistance of the final product are also improved. From the above, it is convinced that the application range of the hot press of Al plated steel is expanded by the present invention, and the applicability of the Al plated steel material to automobiles and industrial machines which are end uses is increased.

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Abstract

【課題】より少ない電着塗膜厚においても優れた塗装後耐食性を有し、熱間プレス加工における成形性及び生産性を向上させ、更には熱間プレス成形後の化成処理性も改善した、自動車部品及び自動車部品の製造方法を提供する。 【解決手段】本発明に係る自動車部品は、成形された鋼板の表面に、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下のＡｌ－Ｆｅ金属間化合物からなる金属間化合物層を有し、当該金属間化合物層の中の最も鋼板側に位置する拡散層の厚みが、１０μｍ以下であり、前記金属間化合物層の表面には、ＺｎＯを含有する皮膜及びリン酸亜鉛皮膜を含む表面皮膜層を有し、当該表面皮膜層の表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定める最大断面高さ：Ｒｔとして、３μｍ以上２０μｍ以下であり、前記表面皮膜層の表面に、厚みが６μｍ以上１５μｍ未満の電着塗膜を有する。

Description

自動車部品及び自動車部品の製造方法
　本発明は、自動車部品及び自動車部品の製造方法に関する。
　近年、環境保護と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、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、鉄系材料（特に鋼板）により形成されており、この鋼板の重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、単に鋼板の重量を低減することは許されず、鋼板の機械的強度を確保することもが求められる。このような鋼板に対する要請は、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、鋼板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板より薄肉化しても機械的強度を維持又は高めることが可能な鋼板について、研究開発が行われている。
　一般的に、高い機械的強度を有する材料は、曲げ加工等の成形加工において、成形性、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。この成形性についての問題を解決する手段の一つとして、いわゆる「熱間プレス方法（ホットスタンプ法、ホットプレス法、ダイクエンチ法、プレスハードニングとも呼ばれる）」が挙げられる。この熱間プレス方法では、成形対象である材料を一旦高温（オーステナイト域）に加熱して、加熱により軟化した鋼板に対してプレス加工を行って成形した後に、冷却する。この熱間プレス方法によれば、材料を一旦高温に加熱して軟化させるので、その材料を容易にプレス加工することができ、更に、成形後の冷却による焼入れ効果により、材料の機械的強度を高めることができる。従って、この熱間プレス加工により、良好な形状凍結性と高い機械的強度とを両立した成形品が得られる。
　しかし、この熱間プレス方法を鋼板に適用した場合、例えば８００℃以上の高温に加熱することにより、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、熱間プレス加工を行った後に、この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り、やはり生産性が低下する。
　このような生産性の低下を抑制する方法の例として、鋼板に被覆を施す方法が挙げられる。一般に、鋼板上の被覆としては、有機系材料や無機系材料など様々な材料が使用される。なかでも、鋼板に対して犠牲防食作用のある亜鉛系めっき鋼板が、その防食性能と鋼板生産技術の観点から、自動車鋼板等に広く使われている。しかし、熱間プレス加工における加熱温度（７００～１０００℃）は、有機系材料の分解温度やＺｎの沸点などよりも高く、熱間プレスで加熱したとき、表面のめっき層が蒸発し、表面性状の著しい劣化の原因となる場合がある。
　よって、高温に加熱する熱間プレス加工を行う鋼板としては、例えば、有機系材料被覆やＺｎ系の金属被覆に比べて沸点が高いＡｌ系の金属被覆が施された鋼板（すなわち、Ａｌめっき鋼板）を使用することが望ましい。
　Ａｌ系の金属被覆を施すことにより、鋼板表面にスケールが付着することを防止でき、デスケーリング工程などの工程が不要となるため、生産性が向上する。また、Ａｌ系の金属被覆には防錆効果もあるため、塗装後の耐食性も向上する。Ａｌ系の金属被覆を所定の鋼成分を有する鋼に施したＡｌめっき鋼板を熱間プレス加工に用いる方法が、下記特許文献１に記載されている。
　しかしながら、下記特許文献１のようなＡｌ系の金属被覆を施した場合、熱間プレス方法におけるプレス加工前の予備加熱の条件によっては、Ａｌ被覆はまず溶融し、その後鋼板からのＦｅ拡散によりＡｌ－Ｆｅ化合物へと変化する。更に、Ａｌ－Ｆｅ化合物は成長して、鋼板の表面までＡｌ－Ｆｅ化合物となる。以後この化合物層を、Ａｌ－Ｆｅ合金層と称する。このＡｌ－Ｆｅ合金層は、極めて硬質である。元来Ａｌ－Ｆｅ合金層は、比較的表面が滑りにくく、潤滑性が悪い。更に、このＡｌ－Ｆｅ合金層は、比較的割れやすく、めっき層にヒビが入ったり、パウダー状に剥離したりしやすい。加えて、剥離したＡｌ－Ｆｅ合金層が金型に付着したり、Ａｌ－Ｆｅ表面が強く擦過されて金型に付着したりし、金型にＡｌ－Ｆｅが凝着・堆積してプレス品の品位を低下させる。そのため、補修時に金型に凝着したＡｌ－Ｆｅ合金の粉末を除去する必要があり、生産性低下やコスト増大の一因となっている。
　更に、このＡｌ－Ｆｅ合金層は、通常のリン酸塩処理との反応性が低く、電着塗装の前処理である化成処理皮膜（リン酸塩皮膜）が生成し難い。化成処理皮膜は付着しなくとも、塗料密着性は良好で、Ａｌめっきの付着量を十分な量とすれば塗装後耐食性も良好となるが、付着量を増大させることは先述した金型凝着を劣化させる傾向にある。
　一方、下記特許文献２には、ウルツ鉱型の化合物をＡｌめっき鋼板表面に処理する技術が開示されている。下記特許文献２では、かかる処理により、熱間潤滑性と化成処理性を改善している。この技術は、潤滑性向上に有効で、塗装後耐食性の向上効果も認められる。
　また、下記特許文献３には、鋼板の表面に形成されたＡｌ－Ｆｅを主とする金属間化合物相の結晶粒のうち、Ａｌが４０％以上６５％以下を含有する金属間化合物相の結晶粒の平均切片長さと、かかる金属間化合物相の厚みと、を制御するとともに、Ａｌめっき層の表面にＺｎＯを含有する潤滑皮膜を形成する技術が開示されている。下記特許文献３では、この技術により、塗装後耐食性及びホットスタンプ成形時の成形性を向上させることができる。
特開２０００－３８６４０号公報 国際公開第２００９／１３１２３３号 国際公開第２０１２／１３７６８７号
　以上説明したように、比較的高融点のＡｌをめっきしたＡｌめっき鋼板は、自動車鋼板等の耐食性を要求する部材として有望視され、Ａｌめっき鋼板の熱間プレスへの適用について改善提案もなされている。
　しかしながら、上記従来技術において、電着塗装の膜厚は２０μｍ程度と、比較的厚いものを前提としていた。しかしながら、電着塗装は車体を浸漬して塗装する手法であり、その膜厚のコストへの影響は大きい。近年、電着塗装の薄膜化が進行しつつあり、より薄い電着塗装においても特性を確保する必要がある。
　上記特許文献１には、このような電着塗装についての記述は無く、上記特許文献２には、電着塗装厚みが２０μｍとされている。また、上記特許文献３では、一般的な電着塗装厚みとして１～３０μｍという値が記載されている。このような比較的厚い電着塗装を前提とした場合には従来技術で問題は無かったが、電着塗装の膜厚が１５μｍ未満となると、状況が一変する。
　すなわち、Ａｌめっき鋼板を合金化させた後の表面粗さは大きいことが知られており、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定めるＲａ（算術平均粗さ、ＩＳＯ２５１７８に定める算術平均高さＳａ）として２μｍ前後となる。このような表面粗さの大きい表面を膜厚の薄い塗膜で覆うとき、合金層の凸部直上の実質的な塗膜厚は薄くなる。その結果、この局部的に塗膜厚の薄い部分を起点として、塗膜の下の腐食が開始される。算術平均粗さＲａが２μｍである場合、かかる素材に関する、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定めるＲｔ（最大断面高さ）は約２０μｍとなる。最大断面高さＲｔが約２０μｍ程度ということは、素材の表面に１０μｍ程度の凸部が現れ得ることを示している。かかる場合に電着塗装の膜厚が１４μｍであるとすると、局部的に４μｍ程度の部位が存在し、かかる部位が優先的に腐食しうることに本発明者らは想到した。
　なお、上記特許文献３では、その実施例として、電着塗装厚みが約２０μｍの例のみが開示されているのみであり、電着塗装厚みが１５μｍ未満という領域においても、上記特許文献３に開示されている効果が安定して得られるかは不明である。また、上記特許文献３では、上記のような最大断面高さＲｔと腐食との関係に関する知見については、一切開示されていない。
　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、従来よりも少ない電着塗膜厚においても優れた塗装後耐食性を有し、熱間プレス加工における成形性及び生産性を向上させ、更には熱間プレス成形後の化成処理性も改善した、自動車部品及び自動車部品の製造方法を提供するものである。
　上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、鋼板の表面にＡｌ－Ｆｅ金属間化合物からなる金属間化合物層を有し、当該金属間化合物層の表面に、ＺｎＯを含有する皮膜とリン酸亜鉛を主成分とする皮膜とを含む表面皮膜層を有し、当該表面皮膜層の表面粗さが所定の閾値以下となるようにすることで、電着塗膜の厚みが１５μｍ未満であっても十分な塗装後耐食性を有することを見出し、更にその表面粗さを実現するためのＡｌめっき条件、加熱条件を見出すことで、本発明をなすに至った。
　上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）成形された鋼板の表面に、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下のＡｌ－Ｆｅ金属間化合物からなる金属間化合物層を有し、当該金属間化合物層の中の最も鋼板側に位置する拡散層の厚みが、１０μｍ以下であり、前記金属間化合物層の表面には、ＺｎＯを含有する皮膜及びリン酸亜鉛皮膜を含む表面皮膜層を有し、当該表面皮膜層の表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定める最大断面高さ：Ｒｔとして、３μｍ以上２０μｍ以下であり、前記表面皮膜層の表面に、厚みが６μｍ以上１５μｍ未満の電着塗膜を有する、自動車部品。
（２）前記最大断面高さＲｔは、７μｍ以上１４μｍ以下である、（１）に記載の自動車部品。
（３）前記ＺｎＯの平均粒径は、直径５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、（１）又は（２）に記載の自動車部品。
（４）前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下である、（１）～（３）の何れか１項に記載の自動車部品。
（５）前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下である、（１）～（４）の何れか１項に記載の自動車部品。
（６）前記鋼板は、母材となる鋼板の表面にＡｌめっき層が形成された、Ａｌめっき鋼板である、（１）～（５）の何れか１項に記載の自動車部品。
（７）前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上４０μｍ以下である、（６）に記載の自動車部品。
（８）前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上３０μｍ以下である、（６）又は（７）に記載の自動車部品。
（９）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下である、（６）～（８）の何れか１項に記載の自動車部品。
（１０）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満である、（６）～（８）の何れか１項に記載の自動車部品。
（１１）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下である、（６）～（８）の何れか１項に記載の自動車部品。
（１２）ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて自動車部品を製造するに際し、平均初晶径が４μｍ以上４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒以上とし、到達板温を８７０℃以上１１００℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
（１３）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり５０ｇ／ｍ２以上８０ｇ／ｍ２以下である、（１２）に記載の自動車部品の製造方法。
（１４）ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて高強度自動車部品を製造するに際し、平均初晶径が４μｍ以上４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒以下とし、到達板温を８５０℃以上９５０℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
（１５）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３５ｇ／ｍ２以上５５ｇ／ｍ２以下である、（１４）に記載の自動車部品の製造方法。
（１６）ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて高強度自動車部品を製造するに際し、平均初晶径が４μｍ以上４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒以下とし、到達板温を９２０℃以上９７０℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
（１７）前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり６０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下である、（１６）に記載の自動車部品の製造方法。
（１８）前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下である、（１２）～（１７）の何れか１項に記載の自動車部品の製造方法。
（１９）前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上３０μｍ以下である、（１２）～（１８）の何れか１項に記載の自動車部品の製造方法。
（２０）熱間プレス加工に先立ち、前記Ａｌめっき鋼板に対して、リン酸塩を含む化成処理液を利用した化成処理を施す、（１２）～（１９）の何れか１つに記載の自動車部品の製造方法。
　以上説明したように本発明によれば、従来よりも少ない電着塗膜厚においても優れた塗装後耐食性を有し、熱間プレス加工における成形性及び生産性を向上させ、更には熱間プレス成形後の化成処理性も改善した自動車部品とその製造方法を提供することが可能となる。
代表的なＡｌめっき層の断面組織を示した断面写真である。 代表的なＡｌ－Ｆｅ層及び拡散層を示した断面写真である。 実施例１で製造したハット成形品の形状を示した斜視図である。
　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。
（めっき鋼板について）
　本発明の一実施形態に係るめっき鋼板について説明する。
　本実施形態に係るめっき鋼板は、鋼板上の片面又は両面のそれぞれの面に、少なくとも２層の層構造を有する。つまり、鋼板の片面又は両面には、少なくともＡｌを含有するＡｌめっき層が形成され、そのＡｌめっき層上に、少なくともＺｎＯを含有する表面皮膜層が更に積層される。
＜鋼板＞
　鋼板としては、例えば、高い機械的強度（例えば、引張強さ・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及び破壊に関する諸性質を意味する。）を有するように形成された鋼板を使用することが望ましい。本発明の一実施形態に使用されうる高い機械的強度を実現する鋼板の成分の一例は、以下の通りである。
　この鋼板は、例えば、質量％で、Ｃ：０．１％以上０．４％以下、Ｓｉ：０．０１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．５％以上３％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．１％以下、Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下を含有し、かつ、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。
　鋼中に添加される各成分について説明する。なお、以下において、％の表記は、特に断りがない場合は「質量％」を意味する。
［Ｃ：０．１％以上０．４％以下］
　Ｃは、目的とする機械的強度を確保するために添加される。Ｃの含有量が０．１％未満の場合には、十分な機械的強度の向上が得られず、Ｃを添加する効果が乏しくなる。一方、Ｃの含有量が０．４％超過の場合には、鋼板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０．１％以上０．４％以下であることが望ましい。Ｃの含有量は、更に望ましくは、０．１５％以上０．３５以下である。
［Ｓｉ：０．０１％以上０．６％以下］
　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添加される。Ｓｉの含有量が０．０１％未満の場合には、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０．６％超過の場合には、溶融Ａｌめっきを行う際に、濡れ性が低下し、不めっきが生じる可能性がある。従って、Ｓｉの含有量は、質量％で０．０１％以上０．６％以下であることが望ましい。Ｓｉの含有量は、更に望ましくは、０．０１％以上０．４５％以下である。
［Ｍｎ：０．５％以上３％以下］
　Ｍｎは、鋼を強化させる強化元素の１つであり、焼入れ性を高める元素の１つでもある。更に、Ｍｎは、不純物の１つであるＳによる熱間脆性を防止するのにも有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．５％未満の場合には、これらの効果が得られず、０．５％以上の含有量で上記効果が発揮される。一方、Ｍｎの含有量が３％超過の場合には、残留γ相が多くなり過ぎて強度が低下する可能性がある。従って、Ｍｎの含有量は、質量％で０．５％以上３％以下であることが望ましい。Ｍｎの含有量は、更に望ましくは、０．８％以上３％以下である。
［Ｔｉ：０．０１％以上０．１％以下］
　Ｔｉは、強度強化元素の１つであり、Ａｌめっき層の耐熱性を向上させる元素でもある。Ｔｉの含有量が０．０１％未満の場合には、強度向上効果や耐酸化性向上効果が得られず、０．０１％以上の含有量でこれらの効果が発揮される。一方、Ｔｉは、あまり添加され過ぎると、例えば、炭化物や窒化物を形成して、鋼を軟質化させる可能性がある。特に、Ｔｉの含有量が０．１％超過の場合には、目的とする機械的強度を得られない可能性が高い。従って、Ｔｉの含有量は、質量％で０．０１％以上０．１％以下であることが望ましい。Ｔｉの含有量は、更に望ましくは、０．０１％以上０．０７％以下である。
［Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下］
　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。Ｂの含有量が０．０００１％未満の場合には、このような強度向上効果が低い。一方、Ｂの含有量が０．１％超過の場合には、介在物を形成して鋼板が脆化し、疲労強度を低下させる可能性がある。従って、Ｂの含有量は、質量％で０．０００１％以上０．１％以下であることが望ましい。Ｂの含有量は、更に望ましくは、０．０００１％以上０．０１％以下である。
［任意元素について］
　かかる鋼板は、上記以外の任意元素として、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１％以下、Ｎ：０．００１％以上０．０２％以下、Ｐ：０．００１％以上０．０５％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０５％以下程度を含有することが多い。Ｃｒは、Ｍｎと同様焼入性に効果があり、Ａｌは、脱酸剤として適用される。なお、かかる鋼板には、上記任意元素の全てが添加されていなくともよいことは言うまでもない。
［不純物について］
　また、かかる鋼板は、その他の製造工程などで混入してしまう不可避的な不純物を含んでもよい。かかる不純物としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｏ等がありうる。
　このような成分で形成される鋼板は、熱間プレス方法などによる加熱により焼入れされて、約１５００ＭＰａ以上の機械的強度を有することができる。このように高い機械的強度を有する鋼板ではあるが、熱間プレス方法により加工すれば、加熱により軟化した状態でプレス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、かかる鋼板は、高い機械的強度を実現できる。その結果、軽量化のために鋼板の厚みを薄くしたとしても、機械的強度を維持又は向上することができる。
＜Ａｌめっき層＞
　Ａｌめっき層は、上述の通り、鋼板の片面又は両面に形成される。このＡｌめっき層は、例えば溶融めっき法により鋼板の表面に形成されてもよいが、本発明におけるＡｌめっき層の形成方法は、かかる例に限定されるものではない。
　また、Ａｌめっき層のめっき成分としては、Ａｌを含有し、更にＳｉを含有することが多い。めっき成分としてＳｉが含有されることで、溶融めっき金属被覆時に生成されるＡｌ－Ｆｅ合金層を制御することができる。Ｓｉの含有量が３％未満の場合には、Ａｌ－Ｆｅ合金層がＡｌめっきを施す段階で厚く成長し、加工時にめっき層割れを助長して、耐食性に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、Ｓｉの含有量が１５％超過の場合には、めっき層の加工性や耐食性が低下する恐れがある。従って、Ｓｉは、質量％で３％以上１５％以下の含有量で含有されることが望ましい。
　Ａｌめっき浴における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％存在する。また、かかるＳｉやＦｅに加えて、Ａｌめっき浴中にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ等の元素を０．０１～１％程度含有させることも可能である。
　このような成分で形成されるＡｌめっき層は、鋼板の腐食を防止することができる。また、鋼板を熱間プレス方法により加工する場合には、高温に加熱された鋼板の表面が酸化することにより発生するスケール（鉄の酸化物）の発生を、防止可能である。よって、かかるＡｌめっき層を形成することで、スケールを除去する工程・表面清浄化工程・表面処理工程などを省略することができ、生産性を向上できる。また、Ａｌめっき層は、有機系材料によるめっき被覆や他の金属系材料（例えばＺｎ系）によるめっき被覆よりも沸点などが高いため、熱間プレス方法により成形する際に高い温度での加工が可能となり、熱間プレス加工における成形性を更に高め、かつ、容易に加工できるようになる。
　なお、かかるＡｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上４０μｍ以下である。なお、Ａｌめっき層の平均初晶径は、断面研磨後に光学顕微鏡で観察することで測定が可能である。Ａｌめっきにおいて、初晶はＡｌであることが多く、凝固の終期でＡｌ－Ｓｉの共晶（Ａｌ－Ｓｉ共晶）が凝固する。従って、Ａｌ－Ｓｉの共晶からなる共晶部の場所を特定し、互いに隣り合う共晶部の間に存在する組織を、Ａｌ初晶からなる初晶部と判断することができる。Ａｌめっき層の平均初晶径がかかる範囲となることで、後述する表面皮膜層において所望の表面粗さが実現される。
　図１に、代表的なＡｌめっき層の断面組織を示す。断面組織を観察することで、初晶部の位置を判断することができる。図１において、点線で囲んだ領域が、Ａｌ初晶からなる初晶部であり、互いに隣り合う初晶部の間に存在する領域が、共晶部である。ここで、初晶部を表わす楕円と面積が同等な円に換算することで、初晶径（円の直径）を求めるものとする。また、上記のようにして得られた初晶径の平均を算出する際には、１つの視野について５か所の初晶径を測定し、任意の２視野における計１０か所の測定値についての平均を求めるものとする。
　かかる平均初晶径は、合金（すなわち、共晶部）の生成状況とめっき後の冷却速度に依存し、事実上４μｍ未満とすることは困難である。従って、平均初晶径の下限を４μｍ以上とする。一方で、平均初晶径が大きすぎるとめっき組成が部分的に不均一であることを意味し、めっき組成が部分的に不均一となることで、加熱後の凹凸が大きくなりやすい。従って、平均初晶径の上限を４０μｍとする。平均初晶径は、より望ましくは、４μｍ以上３０μｍ以下である。
　かかるＡｌめっき層の付着量は、（１）片面当たり３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下であってもよいし、（２）片面当たり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満であってもよいし、（３）片面当たり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下であってもよい。本発明の実施形態に係る熱間プレス方法では、後述するように、かかるＡｌめっき層の付着量に応じて、熱間プレス方法における加熱工程での昇温速度や最高到達板温等が制御される。
　ここで、上記（１）に示した付着量は、より望ましくは、５０ｇ／ｍ２以上８０ｇ／ｍ２以下であり、上記（２）に示した付着量は、より望ましくは、３５ｇ／ｍ２以上５５ｇ／ｍ２以下であり、上記（３）に示した付着量は、より望ましくは、６０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下である。
　なお、Ａｌめっき層の付着量は、例えば蛍光Ｘ線分析などの公知の方法により測定することが可能である。例えば、Ａｌの付着量が既知の試料を用いて、蛍光Ｘ線強度と付着量との関係を示す検量線を予め作成しておき、かかる検量線を用いて、蛍光Ｘ線強度の測定結果からＡｌめっき層の付着量を決定すればよい。
　本発明の実施形態において、上述のＡｌめっき鋼板を熱間成形して、部品形状にする。このため、熱間成形時にＡｌめっき成分と鋼板成分とが反応して、Ａｌ－Ｆｅ系の金属間化合物へと変化する。Ａｌ－Ｆｅ系あるいはＡｌ－Ｆｅ系にＳｉを含有した系においては、沢山の化合物が知られており、合金化しためっき層は、複雑な構造をとる。代表的には、合金化しためっき層は、５層が積層したような構造をとることが多い。以下では、この合金化した複数の層からなるめっき層を、「金属間化合物層」とも称することとする。
　本発明の実施形態において、このＡｌ－Ｆｅ層（金属間化合物層）の最も鋼板側にある拡散層の厚みを、１０μｍ以下とする。代表的なＡｌ－Ｆｅ層及び拡散層を、図２に示す。断面研磨後、ナイタールエッチングをすることで、このような断面組織を得ることができる。ここで、本発明の実施形態に係る金属間化合物層は、図２に例示したようなａ～ｅの５層が積層したような構造をとっており、この中のｄ層とｅ層とを合わせて、「拡散層」と定義する。なお、本発明の実施形態において、金属間化合物層の層数については、図２に例示したような５層に限定されるものではなく、金属間化合物層が５層以外の層数を有している場合であっても、金属間化合物層の最も鋼板側から第１層目及び第２層目を、拡散層として扱えばよい。
　この拡散層の厚みは、１０μｍ以下とする。このような厚みとする理由は、スポット溶接性がこの厚みに依存するためである。拡散層が１０μｍ超過となるとチリが発生しやすくなり、適正溶接電流範囲が狭くなる。拡散層の厚みの下限については特に限定しないが、かかる拡散層は通常１μｍ以上存在し、事実上は１μｍが下限である。
＜表面皮膜層＞
　表面皮膜層は、上記のようなＡｌめっき層の表面に積層される。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て、かかる懸濁液をロールコーター等でＡｌめっき層上に塗布することで、表面皮膜層を形成することができる。この表面皮膜層は、熱間プレスにおける潤滑性や、化成処理液との反応性を改善する効果がある。
　表面皮膜層における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、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、表面皮膜層に対して、ＺｎＯ以外の酸化物、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を含有させることも可能である。
　上記懸濁液の塗布方法としては、例えば、上記のような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。
　ここで、ＺｎＯの粒径（平均粒径）は、特に限定するものではないが、例えば、直径５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度であることが望ましく、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが更に望ましい。なお、ＺｎＯの粒径の定義は、熱間プレスをした後の粒径として定義する。代表的には９００℃で炉内に５～６分保定した後に金型で急冷するプロセスを経た後の粒径を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）等で観察して定めるものとする。なお、熱間プレスの際にバインダーの有機成分は分解されるため、表面皮膜層には酸化物のみが残存することとなる。
　ＺｎＯを含有する皮膜の付着量は、特に限定されるものではないが、鋼板の片面当たり、金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。ＺｎＯの付着量が金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上である場合には、潤滑向上効果などを効果的に発揮することができる。一方、ＺｎＯの付着量が金属Ｚｎ換算で３ｇ／ｍ２超過の場合には、上記Ａｌめっき層及び表面皮膜層の厚みが厚くなり過ぎ、溶接性が低下する。従って、ＺｎＯは、片面側の表面皮膜層において、金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下であることが望ましい。なかでも、ＺｎＯの付着量は、０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下であることが特に望ましい。ＺｎＯの付着量が０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下となることで、熱間プレス時の潤滑性も確保でき、更に、溶接性や塗料密着性も良好となる。ＺｎＯとバインダー以外の成分として、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｐ、Ｂ、Ｖ、Ｓｉ等の化合物を表面皮膜層に含有させることも可能である。
　塗布後の焼付け・乾燥方法としては、例えば、熱風炉・誘導加熱炉・近赤外線炉などの方法でもよいし、これらの組み合わせによる方法を用いても良い。また、塗布に使用されるバインダーの種類によっては、塗布後の焼付け・乾燥の代わりに、例えば紫外線・電子線などによる硬化処理が行われてもよい。なお、塗布後の焼付温度は６０～２００℃程度であることが多い。表面皮膜層の形成方法はこれらの例に限定されるものではなく、様々な方法により形成可能である。
　バインダーを使用しない場合にはＡｌめっきに塗布した後、加熱前の密着性がやや低く、強い力で擦ると部分的に剥離する懸念がある。
　次に、リン酸亜鉛皮膜について述べる。
　通常の自動車の塗装工程において、電着塗装の前に浸漬型の化成処理が行われている。この化成処理は、公知のリン酸塩を含む化成処理液を用いて実施されるものである。この化成処理によって、ＺｎＯを含む皮膜中の亜鉛と化成処理液に含まれるリン酸塩とが反応することで、Ａｌめっき層及び表面皮膜層の形成されている鋼板の表面に、リン酸亜鉛皮膜が形成される。このリン酸亜鉛皮膜は、塗膜との密着性を改善すると共に、塗装後耐食性にも寄与する。例えば上記特許文献１に示すような従来のＡｌめっき鋼板の場合、合金化したＡｌ－Ｆｅ表面は強固なＡｌの酸化皮膜で覆われており、化成処理液との反応性が低かった。かかる化成処理液との反応性を改善した技術が、上記特許文献２に記載されている。本発明の実施形態においても、リン酸亜鉛皮膜（化成処理皮膜）については上記特許文献２と同様であり、ＺｎＯを含有する皮膜を付着させることで、Ａｌめっき鋼板と化成処理液との反応性が改善され、リン酸亜鉛皮膜も形成されるようになる。
　リン酸亜鉛皮膜量は、ほぼＺｎＯの含有量に支配され、ＺｎＯを含有する皮膜中のＺｎＯ量が金属Ｚｎ換算で片面当たり０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下のとき、リン酸亜鉛皮膜量としては片面当たり０．６ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下程度となる。表面皮膜層の表面にリン酸亜鉛皮膜が形成され、部品としては表面皮膜層とリン酸亜鉛皮膜の両者を分けることは困難である。従って、部品としては、表面皮膜層とリン酸亜鉛皮膜の合計の厚みとなり、ＺｎＯ量が金属Ｚｎ換算で片面当たり０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下のとき、表面皮膜層とリン酸亜鉛皮膜の合計厚みは、０．５μｍ以上３μｍ以下程度である。
　なお、表面皮膜層のＺｎＯ量やリン酸亜鉛皮膜量は、蛍光Ｘ線分析法等の公知の分析方法により測定することが可能である。例えば、Ｚｎの付着量やリンの付着量が既知の試料を用いて、蛍光Ｘ線強度と付着量との関係を示す検量線を予め作成しておき、かかる検量線を用いて、蛍光Ｘ線強度の測定結果からＺｎＯ量及びリン酸亜鉛皮膜量を決定すればよい。
（熱間プレス方法による加工について）
　以上、本発明の実施形態に係る自動車部品の原材料として好適に利用可能な、本実施形態に係るめっき鋼板について説明した。このように形成されるめっき鋼板は、特に熱間プレス方法による加工を施す場合に有用である。従って、ここでは、上記構成を有するめっき鋼板が熱間プレス方法により加工される場合について説明する。
　本実施形態に係る熱間プレス方法では、まず、上記のようなめっき鋼板を高温に加熱して、めっき鋼板を軟化させる。そして、軟化しためっき鋼板をプレス加工して成形し、その後、成形されためっき鋼板を冷却する。このようにめっき鋼板を一旦軟化させることにより、後続するプレス加工を容易に行うことができる。また、上記成分を有するめっき鋼板は、加熱及び冷却されることにより、焼入れされて約１５００ＭＰａ以上の高い機械的強度を実現することができる。
　本実施形態に係るめっき鋼板は、熱間プレス方法において加熱されるが、このときの加熱方法として、通常の電気炉、ラジアントチューブ炉に加え、赤外線加熱等の加熱方法を採用することができる。
　Ａｌめっき鋼板は、加熱された際に融点以上で溶融し、同時にＦｅとの相互拡散によりＡｌ－Ｆｅを中心としたＡｌ－Ｆｅ合金層（すなわち、上記の金属間化合物層）へと変化する。Ａｌ－Ｆｅ合金層の融点は高く、１１５０℃程度である。Ａｌ－Ｆｅ、あるいは、更にＳｉを含有するＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ化合物は複数存在し、高温加熱、あるいは、長時間加熱することで、よりＦｅ濃度の高い化合物へと変態していく。最終製品として望ましい表面状態は、表面まで合金化された状態で、かつ、合金層中のＦｅ濃度が高くない状態である。未合金のＡｌが残存すると、未合金のＡｌが残存してい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、望ましくない。逆に、Ａｌ－Ｆｅ合金層中のＦｅ濃度が高くなり過ぎてもＡｌ－Ｆｅ合金層自体の耐食性が低下して、塗装後耐食性において塗膜膨れが起こりやすくなる。これは、Ａｌ－Ｆｅ合金層の耐食性が、合金層中のＡｌ濃度に依存するためである。従って、塗装後耐食性上望ましい合金化状態があり、合金化状態は、Ａｌめっき付着量と加熱条件とで決定される。
　更に本発明の実施形態においては、ＺｎＯを含有する皮膜（すなわち、表面皮膜層）が形成されたＡｌめっき鋼板を熱間プレスして成形するが、成形した後の表面粗さが重要となる。合金化した後のＡｌ－Ｆｅ合金層の表面粗さの制御の観点からは、Ａｌめっき付着量、昇温速度、到達板温の３つの因子を制御することが重要である。
　特に影響の大きい因子は昇温速度であり、１２℃／秒以上の昇温速度で昇温することで、Ａｌめっき付着量、到達板温を問わずに、表面粗さを低減することができる。このときの昇温速度は、５０℃から（到達板温－３０℃）までの平均昇温速度とする。かかる昇温パターンの場合には、Ａｌめっき付着量は、３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下とする。めっき付着量が３０ｇ／ｍ２未満では、Ａｌめっきによる耐食性が十分でなく、めっき付着量が１１０ｇ／ｍ２超過では厚すぎるめっきが成形時に剥離しやすく、金型に凝着しやすいためである。Ａｌめっき付着量は、より望ましくは、５０ｇ／ｍ２以上８０ｇ／ｍ２以下である。昇温速度の上限値は特に定めないが、通電加熱等の手法を用いても３００℃／秒超の昇温速度を得ることは困難である。かかる昇温パターンでの昇温速度は、望ましくは、１２℃／秒以上１５０℃／秒以下である。また、かかる昇温パターンでは、到達板温は表面粗さに影響を与えるものではないが、到達板温は、８７０℃以上１１００℃以下とする。到達板温が８７０℃未満である場合には、合金化が完全に終了しない可能性があり、到達板温が１１００℃超過である場合には、合金化が進行しすぎて耐食性不良となる可能性がある。
　一方、昇温速度が１２℃／秒未満においては、Ａｌめっき付着量と到達板温によって、表面粗さは様々に変化する。Ａｌめっき付着量が少ない方が表面粗さは小さい傾向にある。そのため、かかる昇温パターンでは、Ａｌめっき付着量は、片面あたり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満とする。また、かかるＡｌめっき付着量のめっき鋼板を１２℃／秒未満の昇温速度で加熱する場合、到達板温は、８５０℃以上９５０℃以下とする。このとき、Ａｌめっき付着量が３０ｇ／ｍ２未満では、耐食性を得ることは難しい。また、到達板温が８５０℃未満では、焼入後の硬度が不十分となる可能性があり、９５０℃超過の到達板温では、Ａｌ－Ｆｅの拡散が進行し過ぎて、やはり耐食性が低下する。かかる昇温パターンにおいて、昇温速度の下限は特に設けないが、めっき付着量によらず１℃／秒未満の昇温速度では経済合理性を著しく欠く。また、かかる昇温パターンにおいて、Ａｌめっき付着量は、望ましくは、３５ｇ／ｍ２以上５５ｇ／ｍ２以下であり、到達板温は、望ましくは、８５０℃以上９００℃以下であり、昇温速度は、望ましくは、４℃／秒以上１２℃／秒以下である。
　一方、昇温速度が１２℃／秒未満であり、かつ、Ａｌめっき付着量が多い場合には、表面粗さは大きくなりやすいため、到達板温を厳しく管理することが重要である。到達板温が高い方が表面粗さは小さくなりやすい。そのため、かかる昇温パターンでは、Ａｌめっき付着量が片面あたり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下のときには、到達板温を９２０℃以上９７０℃以下にすることが重要である。Ａｌめっき付着量が片面あたり１１０ｇ／ｍ２超過となる場合には、厚すぎるＡｌめっきが成形時に剥離しやすく、金型に凝着する可能性があり、到達板温が９２０℃未満では、表面粗さが大きくなりやすいために、薄い電着塗膜での耐食性を保つことができない。Ａｌめっき付着量は、より望ましくは、６０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下である。昇温速度の下限は特に設けないが、めっき付着量によらず１℃／秒未満の昇温速度では経済合理性を著しく欠く。また、かかる昇温パターンにおいて、到達板温は、望ましくは、９４０℃以上９７０℃以下であり、昇温速度は、望ましくは、４℃／秒以上１２℃／秒以下である。
　Ａｌめっきの付着量を３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下にしたとき、熱間プレス部品としてのＡｌ－Ｆｅ合金層の厚み（すなわち、金属間化合物層の厚み）は、ほぼ１０μｍ以上５０μｍ以下となる。従って、Ａｌ－Ｆｅ合金層の厚みは、この領域となることが望ましい。
　次に、熱間プレスした後の表面粗さの限定理由を説明する。本発明の実施形態は、電着塗膜厚が１５μｍ未満において、良好な塗装後耐食性を有する部品を提供するもので、前述したように、表面粗さを一定値以下に制御するものである。その指標としては、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）は、ＩＳＯ４２８７に対応した規格である。）に定める最大断面高さ：Ｒｔを用いるものとする。この最大断面高さＲｔは、評価長さでの粗さ曲線の最大山高さと最大谷深さとの和として規定され、概ね粗さ曲線の最大値と最小値の差異に対応する。本発明の実施形態に係る高強度自動車部品では、表面皮膜層の最大断面高さＲｔの値を３μｍ以上２０μｍ以下とする。最大断面高さＲｔを３μｍ未満とすることは事実上不可能であるために、下限をこの値とする。また、最大断面高さＲｔが２０μｍ超過となると、凹凸に起因して電着塗膜の薄い部位を起点にして腐食が起こるために、上限を２０μｍとする。表面皮膜層の最大断面高さＲｔの値は、より望ましくは、７μｍ以上１４μｍ以下である。
（めっき鋼板及び熱間プレス方法による効果の一例）
　以上、本発明の実施形態に係る自動車部品に用いられるめっき鋼板及びめっき鋼板の熱間プレス方法について説明した。本実施形態に係るめっき鋼板を用いて形成された自動車部品は、ＺｎＯ及びリン酸亜鉛等を含有する表面皮膜層を有することにより、上述の通り、例えば、高い潤滑性を実現し、化成処理性が改善される。
　ＺｎＯにより化成処理皮膜が付着する理由は、化成処理反応は酸による素材へのエッチング反応を引き金として反応が進行するものである一方で、ＺｎＯ自体が両性化合物であり酸に溶解することから、化成処理液と反応するためと考えている。
（自動車用部品について）
　以上説明したようなＡｌめっき鋼板に対して、以上説明したような熱間プレス加工を行うことにより、本発明の実施形態に係る自動車用部品が製造される。この自動車用部品は、成形された鋼板（母材となる鋼板）の表面に、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下のＡｌ－Ｆｅ金属間化合物からなる金属間化合物層を有し、この金属間化合物層の中の最も鋼板側に位置する拡散層の厚みが、１０μｍ以下となっている。また、金属間化合物層の表面には、ＺｎＯを含有する皮膜及びリン酸亜鉛皮膜を含む表面皮膜層を有し、この表面皮膜層の表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定める最大断面高さ：Ｒｔとして、３μｍ以上２０μｍ以下となっている。更に、上記表面皮膜層の表面には、厚みが６μｍ以上１５μｍ未満の電着塗膜を有している。かかる自動車用部品は、例えば約１５００ＭＰａ以上という高い機械的強度を有する。
　なお、表面皮膜層の表面に形成される電着塗膜は、特に限定されるものではなく、公知の電着塗膜を公知の方法で成膜することが可能である。また、電着塗膜の厚みは、望ましくは８μｍ以上１４μｍ以下である。本発明の実施形態に係る自動車部品は、表面皮膜層の表面粗さが、最大断面高さＲｔで３μｍ以上２０μｍ以下と、極めて平坦な表面となっているため、電着塗膜の厚みを上記のように極めて薄くしたとしても、優れた塗装後耐食性、熱間プレス加工における優れた成形性及び生産性、並びに、熱間プレス成形後の優れた化成処理性といった優れた効果を、安定して実現することが可能となる。
　続いて、実施例を参照しながら、本発明の実施形態に係る自動車用部品をより詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る自動車用部品のあくまでも一例であって、本発明の実施形態に係る自動車用部品が下記の例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
　本実施例では、表１に示す鋼成分の冷延鋼板（板厚１．２ｍｍ）を使用して、この冷延鋼板をＡｌめっきした。このときの焼鈍温度は、約８００℃であった。また、Ａｌめっき浴はＳｉ：９％を含有し、他に鋼帯から溶出するＦｅを約２％含有していた。めっき後の付着量をガスワイピング法で片面あたり２０ｇ／ｍ２以上１２０ｇ／ｍ２以下の範囲に調整し、冷却後、直径が約５０ｎｍであるＺｎＯと、ＺｎＯ量に対して２０％のアクリル系のバインダーとが含有された懸濁液をロールコーターで塗布し、約８０℃で焼きつけた。付着量は、金属Ｚｎ量として０．１ｇ／ｍ２以上４ｇ／ｍ２以下の範囲とした。また、めっき付着量及び冷却速度を変えることで、平均初晶径を調整した。平均初晶径は、組織の断面を光学顕微鏡で観察して、上記の方法により算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このめっき鋼板を、次に示す条件でホットスタンプした。加熱方法は２種類とした。１つは、一定温度に保定された大気炉に挿入する方法であり、もう１つは、２ゾーンの遠赤外加熱炉を用いる方法である。後者については、１ゾーンを１１５０℃に、もう１ゾーンを９００℃に保定し、１１５０℃の炉内で８００℃まで加熱したのちに９００℃の炉に移動させた。それぞれ熱電対を溶接して板温を実測し、５０℃～（到達板温－３０）℃までの平均昇温速度を測定した。
　到達板温と、到達板温での保定時間を調節した後に、ハット形状に成型して下死点で１０秒間冷却して焼入した。次に、このハット成形品より、耐食性評価のため一部を切出した。この時の成形形状と切出し部位を、図３に示す。切り出した試験片は、リン酸塩を含む化成処理液である日本パーカライジング（株）社製化成処理液（ＰＢ－ＳＸ３５）で化成処理後、日本ペイント（株）社製電着塗料（パワーニクス１１０）を５μｍ以上２０μｍ以下狙いで塗装し、１７０℃で焼き付けた。
　塗装後耐食性評価は、自動車技術会制定のＪＡＳＯ　Ｍ６０９に規定する方法で行った。塗膜には疵を付与せず、端面のみシールして試験に供した。腐食試験１８０サイクル（６０日）後の腐食状況を観察して、下記のように評点付けした。比較材として、片面４５ｇ／ｍ２の合金化溶融亜鉛めっき鋼板も冷間でハット成形して同様に評価したところ、○の評点であった。
　　◎：赤錆、膨れ発生無し
　　○：赤錆、膨れ面積３％以下
　　△：赤錆、膨れ面積５％以下
　　×：赤錆、膨れ面積５％超
　また、化成処理までした試料について、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に基づき表面粗さ（Ｒｔ）を測定した。更に断面検鏡後、３％ナイタールでエッチングして光学顕微鏡観察することで、拡散層の厚みを求めた。
　ハット成形後、Ｒ部内面部（圧縮応力部）からのＡｌ－Ｆｅの剥離が認められたため、剥離程度を目視で評点付けした。このような圧縮応力部からのＡｌ－Ｆｅの剥離が金型に凝着してプレス品に疵をつけるため、剥離は望ましくない。
　　○：剥離殆ど無し
　　△：剥離小
　　×：剥離大
　スポット溶接性については、ハット成形試験と同じ熱処理条件で１．４ｍｍｔの平板を加熱し、金型焼入れした。この試料を用いて、単相交流電源（６０Ｈｚ）、加圧４００ｋｇｆ（１ｋｇｆは、約９．８Ｎである。）、１２サイクルで適正電流範囲を評価した。下限は４×（ｔ）０．５（ｔは厚みである。）とし、上限はチリ発生として、下の基準で評価した。
　　○：適正１．５ｋＡ以上
　　×：適正１．５ｋＡ未満
　表２に得られた結果をまとめた。この表では、めっき付着量、ＺｎＯ量はいずれも片面当たりの付着量で表示している。またＺｎＯ量は、金属Ｚｎとしての量である。なお、本発明例に該当するサンプルでは、いずれにおいても、表面皮膜層としてＺｎＯを含む皮膜とリン酸亜鉛を含む皮膜とが形成されていることを確認している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２において、Ａｌめっき付着量、ＺｎＯ量、平均初晶径、昇温速度、到達板温、電着塗膜の膜厚が適正な場合には、優れた塗装後耐食性を示すことがわかる。しかし、例えばＡｌめっき付着量の少ない場合（番号１）、ＺｎＯ量の少ない場合（番号３０）、電着塗膜の薄すぎる場合（番号３１）、平均初晶径が大きすぎる場合（番号３２）には、十分な耐食性が得られず、また、到達板温が低すぎる場合（番号１０）や高すぎる場合（番号１１）にも耐食性が低下する。番号１１は、到達板温が高すぎてＡｌ－Ｆｅ自体が溶融し、表面粗さが大きくなっている。昇温速度が低い場合には、Ａｌめっき付着量によって適正な到達板温範囲が異なり、特にめっき付着量が厚い場合に９００℃前後の到達板温としたとき（番号２９）、表面粗さが増大して十分な耐食性が得られない。従って、このような場合には、到達板温をより高め（番号２１、２２）にする必要があることが明らかとなった。
　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。
　本発明により、Ａｌめっき鋼板を熱間プレスするに際し、潤滑性がよく、加工性が改善されたことから、従来に比べ複雑なプレス加工が可能となった。更に、熱間プレスの保守点検の省力化も可能となり、生産性の向上も図られることが可能となった。熱間プレス後の加工製品においても化成処理性が良いことから、最終製品の塗装、耐腐食性も向上することが確認されている。以上のことから、本発明によりＡｌめっき鋼の熱間プレスの適用範囲が拡大し、最終用途である自動車や産業機械へのＡｌめっき鋼材の適用可能性を高めるものと確信する。
 

Claims (20)

  1. 　成形された鋼板の表面に、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下のＡｌ－Ｆｅ金属間化合物からなる金属間化合物層を有し、当該金属間化合物層の中の最も鋼板側に位置する拡散層の厚みが、１０μｍ以下であり、
    　前記金属間化合物層の表面には、ＺｎＯを含有する皮膜及びリン酸亜鉛皮膜を含む表面皮膜層を有し、当該表面皮膜層の表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１）に定める最大断面高さ：Ｒｔとして、３μｍ以上２０μｍ以下であり、
    　前記表面皮膜層の表面に、厚みが６μｍ以上１５μｍ未満の電着塗膜を有する、自動車部品。
  2. 　前記最大断面高さＲｔは、７μｍ以上１４μｍ以下である、請求項１に記載の自動車部品。
  3. 　前記ＺｎＯの平均粒径は、直径５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の自動車部品。
  4. 　前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下である、請求項１～３の何れか１項に記載の自動車部品。
  5. 　前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下である、請求項１～４の何れか１項に記載の自動車部品。
  6. 　前記鋼板は、母材となる鋼板の表面にＡｌめっき層が形成された、Ａｌめっき鋼板である、請求項１～５の何れか１項に記載の自動車部品。
  7. 　前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上４０μｍ以下である、請求項６に記載の自動車部品。
  8. 　前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上３０μｍ以下である、請求項６又は７に記載の自動車部品。
  9. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下である、請求項６～８の何れか１項に記載の自動車部品。
  10. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満である、請求項６～８の何れか１項に記載の自動車部品。
  11. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下である、請求項６～８の何れか１項に記載の自動車部品。
  12. 　ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて自動車部品を製造するに際し、
    　平均初晶径が４μｍ以上４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり３０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎ換算で０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、
    　熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒以上とし、到達板温を８７０℃以上１１００℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
  13. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり５０ｇ／ｍ２以上８０ｇ／ｍ２以下である、請求項１２に記載の自動車部品の製造方法。
  14. 　ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて高強度自動車部品を製造するに際し、
    　平均初晶径が４μｍ以上４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり３０ｇ／ｍ２以上６０ｇ／ｍ２未満とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎとして０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、
    　熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒未満とし、到達板温を８５０℃以上９５０℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
  15. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり３５ｇ／ｍ２以上５５ｇ／ｍ２以下である、請求項１４に記載の自動車部品の製造方法。
  16. 　ＺｎＯを含有する皮膜を表面に有するＡｌめっき鋼板を使用し、熱間プレス工法を用いて高強度自動車部品を製造するに際し、
    　平均初晶径が４μｍ４０μｍ以下であるＡｌめっき層のめっき付着量を片面あたり６０ｇ／ｍ２以上１１０ｇ／ｍ２以下とし、ＺｎＯ量を金属Ｚｎとして０．３ｇ／ｍ２以上３ｇ／ｍ２以下とし、
    　熱間プレスの際の加熱工程における昇温速度を１２℃／秒未満とし、到達板温を９２０℃以上９７０℃以下とし、電着塗膜の厚みを６μｍ以上１５μｍ未満とする、自動車部品の製造方法。
  17. 　前記Ａｌめっき層の付着量は、片面当たり６０ｇ／ｍ２以上９０ｇ／ｍ２以下である、請求項１６に記載の自動車部品の製造方法。
  18. 　前記ＺｎＯの含有量は、金属Ｚｎ換算で、片面当たり０．５ｇ／ｍ２以上１．５ｇ／ｍ２以下である、請求項１２～１７の何れか１項に記載の自動車部品の製造方法。
  19. 　前記Ａｌめっき層の平均初晶径は、４μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１２～１８の何れか１項に記載の自動車部品の製造方法。
  20. 　熱間プレス加工に先立ち、前記Ａｌめっき鋼板に対して、リン酸塩を含む化成処理液を利用した化成処理を施す、請求項１２～１９の何れか１項に記載の自動車部品の製造方法。
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