JP2010248602A - Plated steel sheet for hot press and hot press molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の足回り部材や車体構造部材などの自動車部材等に好適な、めっき鋼板に係り、とくに、被成形材を加熱したのち、プレス加工により成形する熱間プレス成形の適用に好適な、熱間プレス用めっき鋼板に関する。 The present invention relates to a plated steel sheet suitable for automobile members such as automobile undercarriage members and vehicle body structural members, and particularly suitable for application of hot press molding in which a material to be molded is heated and then molded by pressing. The present invention relates to a hot-pressed plated steel sheet.
近年、地球環境の保全という観点から、自動車車体の軽量化が熱望されている。このため、使用する鋼板を高強度化して、使用する鋼板の厚みを低減する努力が続けられている。
従来から、自動車の足回り部材や車体構造部材等の多くは、所定の強度を有する鋼板をプレス加工して製造されてきた。しかし、鋼板の高強度に伴う加工性（成形性）の低下に伴い、鋼板を所望の部材形状に加工することが困難になる場合が多い。具体的には、例えば、加工量の多い部位で破断が生じたり、鋼板の高強度に伴い、絞り加工時に金型との接触面圧が高くなり、かじりや破断が発生するなどの問題があった。このような問題に対しては、絞り加工時の金型への材料の流入を促進するために、ブランク押え圧力を下げるなどの工夫がなされているが、成形後の部材形状がばらつく等の問題がある。また、例えば、スプリングバックが大きくなり寸法精度が低下するなどの問題もある。スプリングバックの低減のためには、潤滑剤を使用するなどの対策があるが、780MPa以上の高強度鋼板をプレス加工する場合にはその効果は小さい。
In recent years, from the viewpoint of conservation of the global environment, there has been a strong desire to reduce the weight of automobile bodies. For this reason, efforts are being made to increase the strength of steel plates to be used and reduce the thickness of the steel plates to be used.
Conventionally, many undercarriage members and body structure members of automobiles have been manufactured by pressing a steel plate having a predetermined strength. However, as the workability (formability) decreases with the high strength of the steel plate, it is often difficult to process the steel plate into a desired member shape. Specifically, for example, there is a problem that fracture occurs at a site where a large amount of processing is performed, or due to high strength of the steel sheet, the contact surface pressure with the mold increases during drawing, and galling or fracture occurs. It was. In order to promote the inflow of material into the die during drawing, such measures as lowering the blank presser pressure have been devised, but problems such as variations in the shape of the parts after molding There is. In addition, for example, there is a problem that the spring back becomes large and the dimensional accuracy is lowered. In order to reduce the springback, there are measures such as using a lubricant, but the effect is small when pressing a high strength steel plate of 780 MPa or more.
高強度と高成形性とを両立させる技術として熱間プレス成形法がある。この技術は、被成形材（鋼板）を所定の温度（温間または熱間）に加熱して、金型を用いて成形し、成形後、金型で急冷することにより、高強度材の成形性の問題を無くし、成形後に所望の高強度が確保できるというものである。
しかし、熱間プレス成形法では、被成形材（鋼板）を高い温度に加熱するため、大気雰囲気中で加熱する場合はもちろん、非酸化雰囲気中で加熱されていても、被成形材を取り出す際等に大気と触れ、表面に酸化物が生成することが避けられない。この表面に形成された酸化物は、熱間プレス成形時に表面から脱落しやすく、プレスの型を損傷させたり、またプレスの型に付着し鋼板表面を損傷させたり、あるいは熱間プレス成形後の製品に酸化物が残存し、製品外観が不良となる場合がある。しかも、このような酸化物は基板との密着性に乏しく、このような酸化物が製品（部材）表面に残存すると、製品（部材）において塗装の剥離や、耐食性の低下を招く。このため、酸洗やショットブラスト等の処理を行って、製品（部材）表面の酸化物を除去する必要があるが、工程が複雑となり、生産性が低下するという問題がある。このようなことから、鋼板表面の酸化を抑制し、熱間プレス成形後においても塗装性、耐食性を向上させることができる、熱間プレス用鋼板が要望されていた。
There is a hot press molding method as a technique for achieving both high strength and high formability. This technology forms a high-strength material by heating a material to be formed (steel plate) to a predetermined temperature (warm or hot), forming it with a mold, and then rapidly cooling it with the mold. The problem of property is eliminated, and a desired high strength can be secured after molding.
However, in the hot press forming method, since the material to be formed (steel plate) is heated to a high temperature, not only when the material is heated in the air atmosphere but also when it is heated in a non-oxidizing atmosphere, It is inevitable that oxides are generated on the surface when exposed to the atmosphere. Oxides formed on this surface are easily removed from the surface during hot press forming, damage the press die, or adhere to the press die and damage the steel plate surface, or after hot press forming. Oxide remains in the product, and the product appearance may be poor. Moreover, such oxides have poor adhesion to the substrate, and if such oxides remain on the surface of the product (member), the coating (peeling) of the product (member) is peeled off and the corrosion resistance is reduced. For this reason, it is necessary to remove the oxide on the surface of the product (member) by performing pickling or shot blasting, but there is a problem that the process becomes complicated and the productivity is lowered. For these reasons, there has been a demand for a steel sheet for hot pressing that can suppress oxidation of the surface of the steel sheet and improve paintability and corrosion resistance even after hot press forming.
このような要望に対し、例えば特許文献１には、熱処理後に極めて高い機械強度を有し、高い耐食性を保証する、アルミニウムを主成分とする被覆材を有する被覆鋼板が記載されている。この被覆鋼板は、成形時、成形後に行う熱処理時、さらには製品の使用中において、高い耐食性を示すとしている。また、特許文献１に記載された技術では、アルミニウムを主成分とする被覆材が存在することにより、成形時、熱処理時等に、基板である鋼板の脱炭、酸化を完全に防止できるとしている。 In response to such a request, for example, Patent Document 1 describes a coated steel sheet having a coating material mainly composed of aluminum, which has extremely high mechanical strength after heat treatment and ensures high corrosion resistance. This coated steel sheet is said to exhibit high corrosion resistance during forming, during heat treatment performed after forming, and during use of the product. Moreover, in the technique described in Patent Document 1, the presence of a coating material mainly composed of aluminum makes it possible to completely prevent decarburization and oxidation of a steel plate as a substrate during forming, heat treatment, and the like. .
このような問題に対し、亜鉛系めっき鋼板の適用も検討されている。
例えば、特許文献２には、金属または金属合金で被覆された鋼板を、型打ちによって部品を成形する段階と、型打ち前または型打ち後に、金属間化合物で表面を保護する段階と、を含む成形部品を製造する方法が記載され、鋼板を被覆する金属または金属合金として、亜鉛または亜鉛ベース合金が好ましく、その厚みを５〜30μmとすることがよいとしている。なお、特許文献２には、亜鉛ベース合金として、50〜55％Al−Znからなり、任意に少量のSiを含む亜鉛−アルミニウム合金被膜を形成した例が示されている。この場合、熱間成形中に亜鉛とアルミニウムと鉄が合金化して密着性に優れた亜鉛−アルミニウム−鉄合金層が形成され、優れた腐食防止効果を示すとしている。
For such problems, the application of galvanized steel sheets has also been studied.
For example, Patent Document 2 includes a step of molding a part by stamping a steel plate coated with a metal or a metal alloy, and a step of protecting the surface with an intermetallic compound before or after stamping. A method for producing a molded part is described, and as a metal or metal alloy for coating a steel plate, zinc or a zinc base alloy is preferable, and the thickness is preferably 5 to 30 μm. Patent Document 2 shows an example in which a zinc-aluminum alloy film made of 50 to 55% Al—Zn and optionally containing a small amount of Si is formed as a zinc base alloy. In this case, zinc, aluminum, and iron are alloyed during hot forming to form a zinc-aluminum-iron alloy layer having excellent adhesion, and exhibit an excellent corrosion prevention effect.
なお、亜鉛は、融点が419℃、沸点が907℃と低く、熱間プレス成形が行われる温度域では、液相または気相となるため、亜鉛または亜鉛系めっき層を被覆された鋼板を熱間プレスすると、めっき層の酸化や、めっき層の溶融、蒸発により、プレス型への亜鉛の溶着が生じたり、また基板である鋼板との合金化が過度に進行し、得られた製品（部材）の耐食性、溶接性の低下が懸念される。このような問題に対し、例えば、特許文献３には、合金化処理を施された溶融亜鉛めっき鋼板に、熱間プレス加工前の加熱を700〜1000℃として施すことにより、鋼材表面に設けためっき層中に鉄亜鉛固溶相が形成され、熱間プレス時のめっき層中の亜鉛の蒸発も防止でき、プレス成形性が向上し、しかも優れた耐食性を有する成形品が得られることが記載されている。特許文献３には、亜鉛系めっきとして、純亜鉛めっき、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−クロム合金めっき、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき等が例示されている。 Zinc has a low melting point of 419 ° C. and a boiling point of 907 ° C., and in the temperature range where hot press forming is performed, it is in the liquid phase or gas phase. Therefore, the steel coated with zinc or the zinc-based plating layer is heated. During the intermediate pressing, zinc is deposited on the press die due to oxidation of the plating layer, melting and evaporation of the plating layer, and alloying with the steel plate as the substrate proceeds excessively, resulting in a product (member) )), Corrosion resistance and weldability may be reduced. For such a problem, for example, in Patent Document 3, a hot dip galvanized steel sheet subjected to alloying treatment is heated to 700 to 1000 ° C. before being hot-pressed, so that it is provided on the surface of the steel material. It is described that a solid solution phase of iron and zinc is formed in the plating layer, the evaporation of zinc in the plating layer during hot pressing can be prevented, the press formability is improved, and a molded product having excellent corrosion resistance can be obtained. Has been. Patent Document 3 exemplifies pure zinc plating, zinc-iron alloy plating, zinc-chromium alloy plating, zinc-aluminum-magnesium alloy plating, and the like as zinc-based plating.
また、最近では、熱間プレス成形の生産性向上を目的として、例えば、非特許文献１に示されるように、加熱において、通電加熱方式による急速加熱が検討されている。非特許文献１に記載された技術は、通電加熱による短時間急速加熱を利用して、ホットスタンピングにおける加熱作業の生産性向上を目的にしており、非特許文献１には、通電加熱による短時間急速加熱を利用した場合の、溶融Alめっき、電気Znめっき、電気Niめっき、電気Crめっきのスケール形成性やめっき密着性におよぼす影響が報告されている。非特許文献１には、Znめっき鋼板では、通電加熱時に貫通した割れが発生することが示されているが、Znめっき鋼板を除くめっき鋼板では、耐スケール形成性を有し、高い酸化防止効果が認められ、また加工によるめっき剥離は認められないとしている。しかし、Alめっきを施した鋼板では、通電加熱により、めっきが融解し筋状のムラが生じるとしている。 Recently, for the purpose of improving the productivity of hot press molding, for example, as shown in Non-Patent Document 1, rapid heating by an electric heating method has been studied. The technique described in Non-Patent Document 1 is intended to improve the productivity of heating work in hot stamping by using short-time rapid heating by energization heating. The effects of rapid heating on scale formability and plating adhesion of hot-dip Al plating, electric Zn plating, electric Ni plating, and electric Cr plating have been reported. Non-Patent Document 1 shows that in Zn-plated steel sheets, cracks that penetrated when energized and heated occurred. However, plated steel sheets other than Zn-plated steel sheets have resistance to scale formation and high antioxidant effects. It is said that plating peeling due to processing is not allowed. However, in steel plates with Al plating, the plating melts and streaky unevenness occurs due to energization heating.
特許文献１に記載された技術では、基板（鋼板）をアルミニウムを主成分とする被覆材（Alめっき）で被覆する必要がある。しかし、アルミニウムを主成分とする被覆材で被覆された鋼板（Alめっき鋼板）は、被覆なし鋼板と比較して高価であり、材料コストの高騰を招くという問題がある。また、Alめっき鋼板では、非特許文献１に示されるように、熱間プレス成形時の通電加熱により、めっきムラが生じるという問題もある。 In the technique described in Patent Document 1, it is necessary to coat a substrate (steel plate) with a coating material (Al plating) containing aluminum as a main component. However, a steel plate (Al-plated steel plate) coated with a coating material containing aluminum as a main component is more expensive than a non-coated steel plate, and there is a problem that the material cost increases. Further, as shown in Non-Patent Document 1, the Al-plated steel sheet also has a problem that uneven plating occurs due to energization heating during hot press forming.
また、特許文献２、特許文献３に記載されたような、純亜鉛めっきや、亜鉛−55％Al合金めっき等の亜鉛系めっき層で被覆した鋼板を使用する場合には。熱間プレス加工時の加熱に際し亜鉛の酸化が著しくなるため耐食性が低下し、さらに加熱時に通電加熱を適用すると、めっき層に割れや、めっきムラが生じる可能性が高いという問題がある。また、特許文献３に記載された技術では、熱間プレス成形前に前加熱を必要とし、工程が複雑となり、生産性が低下するという問題がある。 In addition, when using a steel sheet coated with a zinc-based plating layer such as pure zinc plating or zinc-55% Al alloy plating as described in Patent Document 2 and Patent Document 3. There is a problem that the corrosion resistance is lowered because zinc is remarkably oxidized during heating during hot press working, and further, when energization heating is applied during heating, there is a high possibility that cracking or uneven plating occurs in the plating layer. In addition, the technique described in Patent Document 3 has a problem that preheating is required before hot press forming, the process becomes complicated, and productivity decreases.
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、熱間プレス成形時にスケールの発生を抑制し、さらに熱間プレス成形時に通電加熱を適用しても、めっき割れやめっきムラ等の発生を回避でき、かつ外観性状、化成処理性、耐食性にも優れる熱間プレス成形品を得ることができる、熱間プレス用めっき鋼板を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the prior art, suppresses the generation of scales during hot press forming, and can avoid the occurrence of plating cracks and uneven plating even when electric heating is applied during hot press forming. It is another object of the present invention to provide a hot-pressed plated steel sheet capable of obtaining a hot press-formed product having excellent appearance properties, chemical conversion properties, and corrosion resistance.
本発明者らは、上記した目的を達成するために、とくに熱間プレス成形における加熱に際して、めっき鋼板の耐酸化性（耐スケール形成性）、耐めっき割れ性や耐めっきムラ性、さらには熱間プレス成形後の外観状況、化成処理性、耐食性等に及ぼす各種要因について鋭意研究した。
その結果、本発明者らは、めっき層を、亜鉛に、特定範囲のAlを含有する亜鉛−アルミニウム合金（Zn−Al合金）めっき層とすることに思い至った。このようなZn−Al合金めっき層とすることにより、熱間プレス成形時の加熱に際し、純亜鉛めっき層に比べ、Zn酸化の進行が遅く、さらに急速加熱を施しても純亜鉛めっき層のようなめっき割れの発生や、Alめっき層のようなめっきムラ（液ダレ）の発生が認められないことを新規に見出した。そして、更なる研究により、溶融Zn−Al合金めっき層に含まれるAl含有量は１〜50mass％とすることが、熱間プレス成形時の耐めっき割れ性や耐めっきムラ（液ダレ）性の向上に有効であることを知見した。
In order to achieve the above-described object, the present inventors have achieved the oxidation resistance (scale formation resistance), plating crack resistance, plating unevenness resistance, and heat of the plated steel sheet, particularly during heating in hot press forming. We have intensively studied various factors affecting the appearance, chemical conversion, and corrosion resistance after hot press forming.
As a result, the present inventors have come up with the idea that the plating layer is a zinc-aluminum alloy (Zn-Al alloy) plating layer containing a specific range of Al in zinc. By using such a Zn-Al alloy plating layer, the progress of Zn oxidation is slower than that of the pure zinc plating layer during heating during hot press forming, and even if rapid heating is applied, it will be like a pure zinc plating layer. It has been newly found that the occurrence of an unsatisfactory plating crack and the occurrence of plating unevenness (sagging) like the Al plating layer are not observed. And by further research, the Al content contained in the molten Zn-Al alloy plating layer is 1-50 mass%, the resistance to plating cracking and plating unevenness (drip sag) during hot press forming It was found that it is effective for improvement.
まず、本発明の基礎となった実験結果について、説明する。
基板（質量％で、Ｃ：0.23％、Si：0.12％、Mn：1.5％、Cr：0.50％、Ｂ：0.0020％を含む冷延鋼板：板厚：0.8mm）に、溶融亜鉛めっき（0.3質量％Al含有）およびAl含有量を１〜55質量％の範囲で変更した各種溶融亜鉛−Al合金めっきを施し、めっき鋼板とした。なお、めっき付着量は30g/m２とした。得られためっき鋼板について、熱間プレス成形を模して、加熱速度を３,10,15,100,200 ℃/sに変化して、900℃まで加熱し、60s保持したのち室温まで冷却する処理を施した。
First, the experimental results on which the present invention is based will be described.
Hot-dip galvanized (0.3 mass by mass%) C: 0.23%, Si: 0.12%, Mn: 1.5%, Cr: 0.50%, B: 0.0020% cold-rolled steel sheet: Plate thickness: 0.8mm % Al content) and various hot dip zinc-Al alloy platings in which the Al content was changed in the range of 1 to 55% by mass were made into plated steel sheets. In addition, the plating adhesion amount was 30 g / m 2 . The resulting plated steel sheet was subjected to a treatment that changed the heating rate to 3,10,15,100,200 ° C / s, heated to 900 ° C, held for 60s, and then cooled to room temperature, imitating hot press forming .
そして、得られた鋼板について、鋼板外観状況を目視観察して、めっきムラ（液ダレ）、めっき割れの有無およびその程度を評価した。その結果の一部である、めっき層中のAl含有量が、0.3％（純亜鉛めっき）、1.0％、50％、55％の場合について、加熱速度との関係で図１に示す。Al含有量が1.0％未満の場合には加熱速度の増加とともに、めっき割れの発生が顕著に、また、Al含有量が50％超えの場合には加熱速度の増加とともに、めっきムラ（液ダレ）の発生が顕著となっている。Al含有量が１〜50質量％の溶融亜鉛−Al合金めっきを施された鋼板では、加熱速度の変化にもかかわらず、めっきムラ（液ダレ）、めっき割れのいずれも認められなかった。 And about the obtained steel plate, the steel plate external appearance condition was observed visually, and the presence or absence of plating unevenness (liquid sag), plating cracking, and the degree thereof were evaluated. FIG. 1 shows the relationship between the heating rate and Al content in the plating layer, which is a part of the results, of 0.3% (pure zinc plating), 1.0%, 50%, and 55%. When the Al content is less than 1.0%, the heating rate increases and the occurrence of plating cracks is noticeable. When the Al content exceeds 50%, the heating rate increases and uneven plating (drip) The occurrence of is remarkable. In the steel sheet subjected to hot dip zinc-Al alloy plating with an Al content of 1 to 50% by mass, neither plating unevenness (liquid sag) nor plating cracking was observed regardless of the change in heating rate.
そして、本発明者らの更なる研究により、基板として高強度鋼板を用い、該基板表面に、所定のAl含有量を含む溶融Zn−Al合金めっき層を、所定の付着量形成しためっき鋼板を用いて、熱間プレス成形を行えば、外観特性、化成処理性、耐食性に優れた熱間プレス成形品を容易にしかも精度高く製造できることを知見した。
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
And by further research by the present inventors, a high-strength steel plate is used as a substrate, and a plated steel plate in which a predetermined amount of molten Zn-Al alloy plating layer containing a predetermined Al content is formed on the surface of the substrate. It was found that hot press molding can be used to easily and accurately produce hot press molded products having excellent appearance characteristics, chemical conversion properties, and corrosion resistance.
The present invention has been completed based on such findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows.
（１）基板である鋼板の表面にめっき層を形成してなるめっき鋼板であって、前記めっき層を、Al：１〜50質量％を含む亜鉛−アルミニウム合金からなる亜鉛−アルミニウム合金めっき層とし、前記めっき層の付着量が片面当たり30〜90ｇ／ｍ２であることを特徴とする熱間プレス用めっき鋼板。
（２）（１）に記載された熱間プレス用めっき鋼板を用いて、熱間プレス成形された熱間プレス成形品。
(1) A plated steel sheet formed by forming a plated layer on the surface of a steel sheet as a substrate, wherein the plated layer is a zinc-aluminum alloy plated layer made of a zinc-aluminum alloy containing Al: 1 to 50% by mass. A hot-pressed plated steel sheet, wherein the amount of adhesion of the plating layer is 30 to 90 g / m 2 per side.
(2) A hot press-formed product that is hot press-formed using the hot-pressed plated steel sheet described in (1).
本発明によれば、熱間プレス成形時のめっき割れや、めっきムラの発生を防止でき、しかも外観性状、化成処理性、耐食性に優れた熱間プレス成形品を容易に、精度よく、しかも生産性高く製造でき、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of plating cracking and plating unevenness during hot press molding, and to produce hot press molded products with excellent appearance, chemical conversion, and corrosion resistance easily, accurately, and in production. It can be manufactured with high performance and has a remarkable industrial effect.
本発明の熱間プレス用めっき鋼板は、基板である鋼板の表面にめっき層を形成してなるめっき鋼板であり、めっき層を、亜鉛−アルミニウム合金（Zn−Al合金）めっき層とする。
基板とする鋼板は、鋼帯あるいは切り板いずれも適用できる。鋼帯であれば、連続めっきが可能となる。本発明では、熱間プレス成形法の適用を可能とする鋼板を目的としており、熱間プレス加工後に、金型で急冷され、引張強さ：780MPa以上の高強度となる、焼入れ性に富む組成を有する鋼板とすることが好ましい。このような鋼板としては、例えば、質量％で、Ｃ：0.19〜0.24％、Si：0.12％以下、Mn：1.35〜1.55％、Cr：0.4〜0.5％、Ｂ：0.0015〜0.0025％、Al：0.04％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板が例示できる。なお、必要に応じて、Ti、Nb、Mo、V、Ni、Cu、Wの１種または２種以上を含有してもよい。
The plated steel sheet for hot pressing of the present invention is a plated steel sheet in which a plated layer is formed on the surface of a steel sheet as a substrate, and the plated layer is a zinc-aluminum alloy (Zn-Al alloy) plated layer.
The steel plate used as the substrate can be either a steel strip or a cut plate. If it is a steel strip, continuous plating is possible. The present invention aims at a steel sheet that can be applied with a hot press forming method. After hot pressing, it is quenched with a mold and has a high tensile strength: 780 MPa or more, and has a high hardenability. It is preferable to set it as the steel plate which has. As such a steel plate, for example, in mass%, C: 0.19 to 0.24%, Si: 0.12% or less, Mn: 1.35 to 1.55%, Cr: 0.4 to 0.5%, B: 0.0015 to 0.0025%, Al: 0.04 And a steel sheet having a composition comprising the remaining Fe and unavoidable impurities. In addition, you may contain 1 type, or 2 or more types of Ti, Nb, Mo, V, Ni, Cu, and W as needed.
上記したような鋼板を基板として、該鋼板表面にZn−Al合金めっき層を形成する。そして、Zn−Al合金めっき層におけるAlの含有量は、１〜50質量％とする。Alの含有量が１質量％未満では、Al含有量が少ないためめっき層の耐酸化性が低下し、Znの酸化が著しくなり、熱間プレス成形時に、所望の酸化防止効果が期待できなくなる。また、Alの含有量が１質量％未満では、熱間プレス成形時の加熱に際し加熱速度を増加し、とくに通電加熱として急速加熱した場合にとくに、めっき割れの発生が顕著となる。一方、Alの含有量が50質量％を超えて多量含有されると、熱間プレス成形時の加熱に際し、めっき層の液ダレが生じやすくなり、とくに加熱を通電加熱とした場合には顕著となる。めっき層の液ダレが生じるとめっきムラとなり、成形品の外観特性が低下するとともに、耐食性も低下する。このようなことから、基板表面に形成するZn−Al合金めっき層中のAl含有量は１〜50質量％に限定した。なお、好ましくは、１質量％以上50質量％未満、より好ましくは１〜10質量％である。 Using the steel plate as described above as a substrate, a Zn-Al alloy plating layer is formed on the steel plate surface. And content of Al in a Zn-Al alloy plating layer shall be 1-50 mass%. When the Al content is less than 1% by mass, since the Al content is small, the oxidation resistance of the plating layer is lowered, the oxidation of Zn becomes remarkable, and a desired antioxidant effect cannot be expected during hot press forming. Further, when the Al content is less than 1% by mass, the heating rate is increased during heating during hot press forming, and the occurrence of plating cracks is particularly noticeable particularly when rapid heating is performed as current heating. On the other hand, if the content of Al exceeds 50% by mass, the sag of the plating layer is likely to occur during heating during hot press forming, particularly when heating is carried out by electrical heating. Become. When dripping of the plating layer occurs, plating unevenness is caused, and the appearance characteristics of the molded product are deteriorated and the corrosion resistance is also deteriorated. For this reason, the Al content in the Zn-Al alloy plating layer formed on the substrate surface is limited to 1 to 50% by mass. In addition, Preferably, they are 1 mass% or more and less than 50 mass%, More preferably, it is 1-10 mass%.
なお、本発明めっき鋼板におけるめっき層では、上記したAl以外の残部は、Znおよび不可避的不純物からなる組成とすることが好ましい。なお、不可避的不純物としては、Mg：1.0質量％未満、Ni：0.1質量％未満が許容できる。Mgを、1.0質量％未満とすることにより、ドロス付着が少なく、また、めっき層亀裂の発生が少なくなり、加工性が優れるという利点がある。また、Niは0.1質量％未満とすることにより、耐黒変性が優れるという利点がある。 In the plated layer in the plated steel sheet of the present invention, the balance other than Al described above is preferably composed of Zn and unavoidable impurities. Inevitable impurities include Mg: less than 1.0 mass% and Ni: less than 0.1 mass%. By making Mg less than 1.0% by mass, there is an advantage that dross adhesion is small, plating layer cracking is reduced, and workability is excellent. Further, when Ni is less than 0.1% by mass, there is an advantage that blackening resistance is excellent.
また、上記した組成のZn−Al合金めっき層の付着量は、片面当たり30〜90ｇ／ｍ２とする。付着量を30ｇ／ｍ２以上とすると、付着量が充分で所望の耐食性が確保できる。一方、90ｇ／ｍ２以下とすると、めっき層にクラックが発生せず、熱間プレス成形時にめっき層が剥離せず、プレス型等に付着することがなく、プレス型等の清掃等のため、生産性が低下することがなくなる。このようなことから、めっき層の付着量は30〜90ｇ／ｍ２の範囲内とすることが好ましい。なお、より好ましくは40〜80ｇ／ｍ２である。 Moreover, the adhesion amount of the Zn—Al alloy plating layer having the above composition is 30 to 90 g / m 2 per side. When the adhesion amount is 30 g / m 2 or more, the adhesion amount is sufficient and desired corrosion resistance can be ensured. On the other hand, if it is 90 g / m 2 or less, cracks do not occur in the plating layer, the plating layer does not peel off during hot press molding, does not adhere to the press die, etc., for cleaning the press die, etc. Productivity is not reduced. For this reason, the adhesion amount of the plating layer is preferably in the range of 30 to 90 g / m 2 . In addition, More preferably, it is 40-80 g / m < 2 >.
なお、本発明めっき鋼板におけるめっき層の形成方法（めっき方法）は、所定のめっき付着量が得られるものであれば、常用のめっき処理方法がいずれも適用できる。なかでも、基板である鋼板を溶融しためっき浴に浸漬し、引き上げることにより、鋼板表面に上記した所望の組成を有するめっき層を形成する溶融めっきが、生産性や、経済性の観点から好ましい。この場合、めっき浴は、上記しためっき層組成となるように、所定の組成を有する溶融亜鉛−アルミニウム合金浴とする。なお、めっき付着量の調整は、鋼板の引上げ速度や、ワイピングノズルへのガス流量の調整によって行うことが好ましいのは言うまでもない。なお、本発明では、とくにめっき層の合金化処理を行う必要はない。合金化処理を行うと、耐食性向上に有効なZn量が低下する。 In addition, as for the formation method (plating method) of the plating layer in this invention plated steel plate, if the predetermined plating adhesion amount is obtained, all the usual plating processing methods are applicable. Especially, the hot dipping which forms the plating layer which has the above-mentioned desired composition on the steel plate surface by immersing and pulling up the steel plate which is a board | substrate is preferable from a viewpoint of productivity or economical efficiency. In this case, the plating bath is a molten zinc-aluminum alloy bath having a predetermined composition so as to have the above-described plating layer composition. Needless to say, the adjustment of the plating adhesion amount is preferably performed by adjusting the pulling speed of the steel plate or the gas flow rate to the wiping nozzle. In the present invention, it is not particularly necessary to perform the alloying treatment of the plating layer. When alloying is performed, the amount of Zn effective for improving corrosion resistance decreases.
上記した溶融めっき以外にも、上記しためっき組成を有し、さらには所定のめっき付着量が確保できれば、例えば、電気めっき、蒸着めっき等が、いずれも適用可能である。
本発明になるめっき鋼板は、熱間プレス用として、熱間プレス成形に先立ち、まず、所定の加熱温度に加熱される。熱間プレス成形に先立つ加熱温度としては、十分にオーステナイト域となる1000℃以下の熱間領域とすることが好ましい。これにより、プレス成形加工後の金型急冷で所望の高強度を確保することができる。なお、めっき鋼板の成形性が優れている場合、あるいは高強度を確保する必要がない場合には、上記した温度より低温の温間領域としても何等問題はない。
In addition to the above-described hot dipping, any of electroplating, vapor deposition, and the like can be applied as long as it has the above-described plating composition and a predetermined amount of plating can be secured.
The plated steel sheet according to the present invention is first heated to a predetermined heating temperature for hot pressing prior to hot press forming. The heating temperature prior to hot press forming is preferably a hot region of 1000 ° C. or less that is sufficiently an austenite region. Thereby, desired high intensity | strength is securable by the metal mold | die rapid cooling after press molding. In addition, when the formability of a plated steel plate is excellent, or when it is not necessary to ensure high intensity | strength, there is no problem even if it is a warm area | region lower than above-mentioned temperature.
また、この熱間プレス成形における加熱方法としては、とくに限定されないが、電気炉、ガス炉等による加熱、あるいは通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等が例示できるが、これに限定されるものではない。
このように加熱されためっき鋼板は、ついで、熱間プレス成形を施されるが、熱間プレス成形についてはとくに限定する必要はなく、所望の寸法形状の成形品とすることができればよい。熱間プレス成形後、あるいは熱間プレス成形と同時に、金型で焼入れ処理を行い、所望の高強度を有するプレス成形品とする。
In addition, the heating method in the hot press molding is not particularly limited, but examples include heating by an electric furnace, a gas furnace, etc., or energization heating, high-frequency heating, induction heating, etc., but are not limited thereto. .
The plated steel sheet thus heated is then subjected to hot press forming. However, the hot press forming is not particularly limited as long as it can be formed into a desired size and shape. After the hot press molding or simultaneously with the hot press molding, the mold is quenched to obtain a press molded product having a desired high strength.
以下、実施例に基づき、さらに本発明について詳細に説明する。
表１に示す成分を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の冷延鋼板（板厚：1.6mm）を基板として、表２に示す組成のめっき層を形成するように組成を調整しためっき浴中に浸漬し、引上げて、表２に示すめっき付着量となるようにガスワイピングにより調整して、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板とした。
Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated further in detail.
The composition was adjusted so as to form a plating layer having the composition shown in Table 2, using the cold rolled steel sheet (plate thickness: 1.6 mm) having the composition shown in Table 1 and the balance of Fe and inevitable impurities as the substrate. It was immersed in a plating bath, pulled up, and adjusted by gas wiping so as to have a plating adhesion amount shown in Table 2, to obtain a hot dip galvanized steel sheet and a hot dip galvanized aluminum alloy plated steel sheet.
得られためっき鋼板から試験片を採取し、該試験片を加熱し、直径50mmφのカップ状に絞り成形する熱間プレス成形を施した。熱間プレス成形に際しては、通電加熱装置を用いて、表２に示すように、昇温速度（加熱速度）を３〜200℃／ｓの範囲に変化し、到達温度：900℃まで加熱し、該到達温度で60ｓ間保持したのち、室温の金型でプレス加工を行ってカップ状の成形品とした。 A test piece was taken from the obtained plated steel sheet, and the test piece was heated and subjected to hot press forming for drawing into a cup shape having a diameter of 50 mmφ. At the time of hot press forming, as shown in Table 2, using an electric heating device, the temperature rising rate (heating rate) is changed to a range of 3 to 200 ° C./s, and the target temperature is heated to 900 ° C. After holding at this ultimate temperature for 60 s, it was pressed with a room temperature mold to obtain a cup-shaped molded product.
得られた成形品について外観状況、化成処理性、耐食性を調査した。調査方法は次のとおりである。
（１）外観状況
得られたカップ状成形品の外観を目視で観察し、めっき割れ、めっきムラの発生の有無を調査した。めっき割れ、またはめっきムラが認められない場合を○、軽微のめっき割れ、またはめっきムラが認められる場合を△、重度のめっき割れ、またはめっきムラが認められる場合を×で評価した。
（２）化成処理性
得られたカップ状熱間プレス成形品の壁部から試験片（40mm幅×40mm長さ）を採取して、化成処理性を調査した。採取した試験片に、通常の条件でリン酸塩処理を施した。そして、リン酸塩処理済み試験片の表面を顕微鏡観察（倍率：1000倍）し、結晶のスケの有無を調査した。重度のスケがある場合を×、軽微なスケがある場合を△、スケのない場合を○として化成処理性を評価した。なお、リン酸塩処理は、リン酸塩処理液（日本パーカライジング株式会社製PB-L3080）を使用して2ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜を形成した。
（３）耐食性
得られたカップ状熱間プレス成形品を試験片とし、該試験片に、化成処理として、リン酸塩処理液（日本パーカライジング株式会社製PB-L3080）を使用して、通常の条件でリン酸塩処理を施し、2ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜を形成した。ついで関西ペイント株式会社製電着塗料GT−10を使用し電圧：200Ｖでスロープ通電で電着塗装を行い、焼付け温度：170℃で20min間焼き付けた。塗膜厚さは20μmであった。得られた試験片の塗膜にカッターナイフで地鉄に達するスクラッチ傷を導入した。
The resulting molded product was examined for appearance, chemical conversion properties, and corrosion resistance. The survey method is as follows.
(1) Appearance Status The appearance of the obtained cup-shaped molded product was visually observed, and the occurrence of plating cracking and plating unevenness was investigated. The case where no plating cracks or uneven plating was observed was evaluated as “◯”, the case where minor plating cracks or uneven plating was observed was evaluated as “Δ”, and the case where severe plating cracks or uneven plating was observed was evaluated as “×”.
(2) Chemical conversion property The test piece (40 mm width x 40 mm length) was sampled from the wall of the obtained cup-shaped hot press-formed product, and the chemical conversion property was investigated. The collected test pieces were subjected to phosphate treatment under normal conditions. Then, the surface of the phosphate-treated test piece was observed with a microscope (magnification: 1000 times), and the presence or absence of crystal skein was investigated. Chemical conversion property was evaluated with x when there was a severe scale, Δ when there was a minor scale, and ○ when there was no scale. In the phosphate treatment, a phosphate treatment liquid (PB-L3080 manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.) was used to form a 2 g / m 2 phosphate film.
(3) Corrosion resistance The obtained cup-shaped hot press-molded product was used as a test piece, and a phosphate treatment solution (PB-L3080 manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) was used as a chemical conversion treatment on the test piece. Phosphate treatment was performed under the conditions to form a 2 g / m 2 phosphate film. Subsequently, electrodeposition coating GT-10 manufactured by Kansai Paint Co., Ltd. was used, and electrodeposition coating was performed by applying a slope at a voltage of 200 V, and baking was performed at a baking temperature of 170 ° C. for 20 minutes. The coating thickness was 20 μm. Scratch scratches reaching the iron core with a cutter knife were introduced into the coating film of the obtained test piece.
そして、スクラッチを導入された試験片について、端部をシールし、JIS Z 2371-2000の規定に準拠した塩水噴霧試験（試験時間：480hr）を実施した。塩水噴霧試験後、傷部からの塗膜の膨れ幅、あるいは錆幅を測定し、塗装後の耐食性を評価した。塗膜の膨れ幅、あるいは錆幅のうちいずれか大きい方が、０mm以上、4mm未満の場合を耐食性良好として○、4mm以上である場合を耐食性不良として×とした。 And the edge part was sealed about the test piece in which the scratch was introduce | transduced, and the salt spray test (test time: 480 hr) based on the prescription | regulation of JISZ2371-2000 was implemented. After the salt spray test, the swollen width or rust width of the coating from the scratch was measured to evaluate the corrosion resistance after coating. When the larger of the swollen width or rust width of the coating film is 0 mm or more and less than 4 mm, the corrosion resistance is good, and when it is 4 mm or more, the corrosion resistance is poor.
得られた結果を表２に示す。 The obtained results are shown in Table 2.
本発明例はいずれも、熱間プレス成形時に、亜鉛の酸化や、めっき割れ、めっきムラの発生もなく、表面外観に優れ、化成処理性に優れ、塗膜形成後の耐食性に優れた熱間プレス成形品となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、亜鉛が酸化し、あるいはめっき割れあるいはめっきムラが発生し、表面外観が劣化しているか、化成処理性が低下しているか、あるいは塗膜形成後の耐食性が低下している。 In all of the examples of the present invention, during hot press molding, there is no occurrence of oxidation of zinc, plating cracking, plating unevenness, excellent surface appearance, excellent chemical conversion property, and excellent hot corrosion resistance after coating film formation. It is a press-formed product. On the other hand, the comparative example outside the scope of the present invention is that the zinc is oxidized or plating cracking or plating unevenness occurs, the surface appearance is deteriorated, the chemical conversion property is lowered, or after the coating film formation Corrosion resistance is reduced.
Claims (2)
A hot press-formed product that has been hot press formed using the plated steel sheet for hot press according to claim 1.
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