JP2014014834A - 高強度鋼成形部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】亜鉛系めっき鋼板を焼入れ可能温度以上の温度範囲に加熱し、加熱された亜鉛系めっき鋼板を、焼入れ可能温度以上の温度範囲でプレス成形を開始し、プレス成形と並行してまたはプレス成形の直後に金型内で急冷して成形部材とし、この成形部材の表面を、ショット投射装置で平均粒子径90μm以下のメディアをショット弾として投射することによって研掃する。得られた成形部材が、部材表面の鉄亜鉛固溶相の上部に厚さが15g/m2以下の酸化亜鉛層を有するとともに、JIS規定の粗さ指標Rpで7μm以下である表面粗さを有するようにして、高強度鋼成形部材を製造する。
【選択図】なし
Description
(1)加熱工程
亜鉛系めっき鋼板を焼入れ可能温度以上の温度範囲に加熱する。
加熱工程により加熱された亜鉛系めっき鋼板を、焼入れ可能温度以上の温度範囲でプレス成形を開始し、プレス成形と並行してまたはプレス成形の直後に金型内で急冷することにより高強度鋼成形部材を得る。
熱間プレス工程で得られた高強度鋼成形部材の表面の酸化亜鉛層の厚さを研掃工程において低減するか、あるいは酸化亜鉛層を除去する。研掃工程の結果、高強度鋼成形部材の表面の酸化亜鉛の厚さを15g/m2以下とし、かつ高強度鋼成形部材の表面粗さをJIS B 0601(2001)の粗さ曲線の最大山高さRpで7μm以下であるようにする。
(A)高強度鋼成形部材(熱間プレス部材)の製造
C:0.2%、Si:0.3%、Mn:1.3%、P:0.01%を含有する板厚2mmの焼入れ性の冷延鋼板を素地鋼板とする、めっき付着量が片面当たり65g/m2で、めっき皮膜中のFe含有量が15%の合金化溶融亜鉛めっき鋼板(記号:GA)を加工素材として用いた。
前記のめっき鋼板を、大気雰囲気の電気炉を用いて900℃で5分間加熱した。ただし、GI材は7分間加熱した。
前記めっき鋼板を電気炉から取り出し後、速やかに、プレス成形を模擬するため、ジャケット水冷機構を有する平板プレスによりプレスして焼き入れサンプルを作成した。水冷プレス金型には30秒間保持した。これにより、プレス成形と同時に焼入れも達成された。
表1に示す投射方法で、カバー率、酸化亜鉛層の厚み、表面粗さを変えた試料No.1〜39を作成した。
条件2:エアー圧0.5MPa,投射距離100mm,ノズル径8mm
条件3:エアー圧0.5MPa,投射距離100mm,ノズル径8mm
条件4:エアー圧0.5MPa,投射距離100mm,ノズル径8mm
条件5:荷重9.8N,10往復
また、粒径200,300μmのショット弾は直圧式のショット投射機で投射し、その他のショット弾は吸引式のショット投射機で投射した。
(E1)表面の酸化亜鉛量
試料No.1〜39の表面を5%クロム酸で溶解し、溶液をICP発光分析することにより定量した。
まず、試料No.1〜39の表面からX線回折スペクトルをとった。表1に示す試料ではいずれも、亜鉛−鉄金属間化合物に由来するピークは観察されなかった。次に、試料No.1〜39から断面観察用サンプルを切り出し、樹脂埋め込みと鏡面研磨した後、表層部を断面方向から、SEMの後方散乱電子(BSE)像で観察した。表1の試料No.1〜39の鉄亜鉛固溶相の厚みは10〜30μm程度であり、固溶相中の亜鉛濃度は25〜35%の範囲であった。
試料No.1〜39に化成処理(処理液:日本パーカライジング株式会社製PBL−3080,処理条件は当該処理液での標準条件)を施した後、さらに、電着塗装[関西ペイント製GT10,膜厚目標値15μm,電圧および通電パターン:200Vのスロープ通電(0Vから200Vまで30秒間で昇圧)]、焼付け160℃×20分間)を施した。この電着塗装材を、50℃の5%塩化ナトリウム水溶液に1000時間浸漬し、その後、塗装面について、JIS K 5600に規定された、2mm幅碁盤目試験25マスの剥離試験を行い、レーティングで8以上のものを合格(○)と表示し、特にレーティング10を合格(◎)と表示し、レーティング6以下を×と表示した。
市販のリン酸亜鉛処理液を用いてサンプル表面に約2.0〜2.3g/m2の化成処理層を形成した。これをX線回折法により、燐酸亜鉛結晶のホパイト;H、燐酸亜鉛鉄結晶のフォスフォフィラト;Pの回折強度(cps)をそれぞれ測定して、その比率をP/(P+H)とした。P/(P+H)が0.20以上を合格とし、これ以外を不合格とした。
次の条件で試料1〜39の表面の電気抵抗を測定し、これをスポット溶接性の評価とした。
表1の試料No.1〜4,6〜14は本発明例である。試料No.1〜4,6〜14の投射結果から、試料No.1〜4,6〜14は、良好な抵抗溶接性および塗装密着性を有することが分かる。
表1の試料No.16〜19は、酸化亜鉛量と表面粗さが本発明の範囲を満足する本発明例であり、抵抗溶接性および塗装密着性がいずれも良好であり、特に塗装密着性が良好であった。
表1の試料No.20〜23は、酸化亜鉛層の除去は達成されたものの表面粗さが本発明の範囲を超える比較例であるため、塗装密着性が不芳であった。母材の表面粗さが過大であると、塗膜厚みでは被覆し切れない突起部分からの腐食が進行するためと推定される。
表1の試料No.24〜27のうちで酸化亜鉛量と表面粗さの両方が本発明の範囲を満足する試料No.26のみが抵抗溶接性および塗装密着性が良好であった。このように、サンドペーパーによる研削は、ショットブラスト処理よりも、表面が荒れ易く、適正条件の設定が難しいことがわかる。
表1の試料No.29〜32は、Zn−Ni70材であり、酸化亜鉛量と表面粗さが本発明の範囲内であり、特に試料No.29〜31はSDT1000h後の碁盤目剥離のレーティングが良好であった。
表1の試料No.36〜38は、亜鉛酸化物量および粗さが本発明の範囲を満足する本発明例であり、抵抗溶接性および塗装密着性がいずれも良好であった。
Claims (2)
- 亜鉛系めっき鋼板を焼入れ可能温度以上の温度範囲に加熱する加熱工程と、
加熱された前記亜鉛めっき鋼板を、焼入れ可能温度以上の温度範囲でプレス成形を開始し、プレス成形と並行してまたはプレス成形の直後に金型内で急冷して成形部材を得る熱間プレス工程と、
熱間プレス成形工程で得られた前記成形部材の表面を研掃する研掃工程とを備え、
前記研掃工程を経て得られた成形部材が、表面の鉄亜鉛固溶相の上部に厚さが15g/m2以下の酸化亜鉛層を有するとともに、JIS規定の粗さ指標Rpで7μm以下である表面粗さを有すること
を特徴とする高強度鋼成形部材の製造方法。 - 前記成形部材の表面の研掃は、前記成形部材の表面に、ショット投射装置で平均粒子径90μm以下のメディアをショット弾として投射することにより、行われる請求項1記載の高強度鋼成形部材の製造方法。
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