JP6328248B2 - 耐食性及び溶接性に優れた熱間プレス成形用鋼板、成形部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用部品等に用いられる熱間プレス成形用鋼板に関するもので、より詳細には、耐食性及び溶接性に優れた熱間プレス成形用鋼板、成形部材及びその製造方法に関するものである。
最近、自動車の軽量化のために高強度鋼の活用が持続的に増加しているが、このような高強度鋼を常温で加工すると、鋼板の摩耗及び破断が発生しやすくなり、加工中にスプリングバック現象が発生して精密な寸法加工が難しくなるという問題がある。よって、欠陥がない高強度鋼を加工することができる好ましい方法として、熱間プレス成形（Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ＨＰＦ）が適用されている。
熱間プレス成形（ＨＰＦ）は、鋼板が高温で軟質化し高延性になる性質を用いて高温で複雑な形状に加工する方法で、より具体的には、鋼板をオーステナイト領域以上、即ち、相転移が可能な状態で加熱した後、加工とともに急冷を行うことにより鋼板の組織をマルテンサイトに変態させることで、高強度の精密な形状を有する製品を製造することができる方法である。
一方、このような高強度鋼を高温で加熱すると、鋼の表面に腐食や脱炭等のような表面欠陥が発生するおそれがあるため、これを防止するための目的でその表面に亜鉛系またはアルミニウム系めっきを行った後、熱間プレス成形（ＨＰＦ）を行っている。このとき、めっき層として用いられた亜鉛（Ｚｎ）またはアルミニウム（Ａｌ）は、外部環境から鋼板を保護する役割をするため、鋼板の耐食性を向上させることができる。
アルミニウムめっき鋼板は、Ａｌの高い融点、及びめっき層の上部に形成される緻密且つ薄いＡｌ酸化膜により、高温でもめっき層に厚い酸化被膜を形成させないという長所を有する。これに対し、亜鉛めっき鋼板は、亜鉛の自己犠牲防食性によって端面部または表面のスクラッチにおいても鋼板を腐食から保護する効果に優れる。このような自己犠牲防食性はアルミニウムめっき鋼板に比べて亜鉛めっき鋼板がさらに優れる。よって、アルミニウムめっき鋼板に比べて亜鉛めっき鋼板の耐食性の向上効果が卓越しており、これにより、アルミニウムめっき鋼板に代わって亜鉛めっき鋼板を用いた熱間プレス成形（ＨＰＦ）が提示されているのが実情である。
ところが、亜鉛めっき鋼板を熱間成形するためにオーステナイト変態温度以上に加熱する場合、加熱温度が亜鉛層、即ち、亜鉛めっき層の融点より高くなって鋼板の表面で一定の時間亜鉛が液状状態で存在するようになる。この液状の亜鉛が鋼板の表面にそのまま存在すると、プレス（ｐｒｅｓｓ）で加工時に鋼板の表面に引張応力が発生して液状の亜鉛が素地鉄の粒界（Ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）に浸入する。このように、粒界に浸入した亜鉛は界面の結合力を弱くして引張応力下でクラックが発生する部位として作用するという問題があり、鋼板の表面に発生したクラックの伝播速度は通常の素地鉄に比べて早く深く伝播されるという現象を見せる。
このような現象を液化脆性破壊と呼ぶ。これは、疲労破壊や曲げ性の低下等の材質低下の問題をもたらす可能性があるため避けなければならない現象であるが、未だに亜鉛めっき鋼板の熱間プレス成形時の液化脆性破壊の問題を根本的に解決できていないのが実情である。
さらに、アルミニウムめっき鋼板またはアルミニウム−シリコン合金めっき鋼板の耐食性を向上させるための方案として、マグネシウム（Ｍｇ）を合金めっきする方法が適用されている。これによって製造されたアルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板及びアルミニウム−シリコン−マグネシウム合金めっき鋼板は、それ自体が耐食性に優れるため、建築資材及び自動車部品加工用としても利用されている。
しかし、Ａｌ及びＭｇを合金めっきしためっき鋼板を熱間プレス成形するために約９００℃以上に加熱処理する場合、加熱過程でＭｇがめっき層の表面に拡散して表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を形成する。しかし、この酸化物は密着力が低いため一部が成形ダイと接着してダイを汚染させるという問題がある。また、成形後の成形品の表面に付いているＭｇＯには、上記成形品を抵抗溶接する過程で抵抗として作用して溶接不良を誘発させるという問題もある。
本発明の一側面は、従来の熱間プレス成形用鋼板の短所を補完することができるとともに耐食性及び溶接性に優れた熱間プレス成形用鋼板、これを用いた成形部材及びその製造方法を提供することである。
本発明の一側面は、素地鋼板と、上記素地鋼板の少なくとも一面に形成されるアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、を含み、上記合金めっき層は、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を含む熱間プレス成形用鋼板を提供する。
本発明の他の一側面は、素地鋼板と、上記素地鋼板の少なくとも一面に形成されるアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、上記合金めっき層の上部に形成される酸化性被膜層と、を含み、上記酸化性被膜層は、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を含む熱間プレス成形部材を提供する。
本発明のさらに他の一側面は、素地鋼板を設ける段階と、上記素地鋼板をアルミニウム−マグネシウム合金めっき浴に浸漬して合金めっき層を形成する段階と、を含み、上記合金めっき浴は、０．５〜１０重量％のマグネシウム（Ｍｇ）、０．０００５〜０．０５重量％の上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、残部Ａｌ及びその他の不可避不純物を含む熱間プレス成形用鋼板の製造方法を提供する。
本発明による熱間プレス成形用鋼板は、従来の熱間プレス成形用めっき鋼材に比べて耐食性がさらに向上した鋼板である。これを用いて熱間プレス成形を行うと、表面欠陥等がない成形部材を製造することができ、上記成形部材は、溶接性に優れるため溶接時の欠陥を最小化することができ、溶接安定性を確保することができるという効果がある。
熱間プレス成形用アルミニウムめっき鋼板またはアルミニウム−シリコンめっき鋼板の耐食性を向上させるためにマグネシウム（Ｍｇ）めっきを行う場合、熱間プレスのための高温加熱時に、Ｍｇがめっき層の表面に拡散して表面にＭｇＯを形成し、その結果、上記酸化物は、めっき鋼板の耐食性及び溶接性を低下させる要因として作用するという問題が提起された。
よって、本発明者らは、めっき鋼板の耐食性を向上させる目的でＭｇ合金めっきを利用するとともに、これによって製造された合金めっき鋼板の熱間プレスのための高温加熱時に上記Ｍｇによる酸化物の形成を抑制するための方案について深く研究した結果、Ａｌ系めっき浴内にＭｇに加えて上記Ａｌ及びＭｇより酸化性が大きい成分をさらに添加する場合、耐食性だけでなく、溶接性が向上した合金めっき鋼板を製造することができることを確認し本発明を完成させた。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一側面による熱間プレス成形用鋼板は、素地鋼板と、上記素地鋼板の少なくとも一面に形成されるアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、を含む。
まず、本発明において、熱間プレス成形用鋼板のための素地鋼板は、一般の熱間プレス成形に適用される鋼板であれば十分であり、例えば、通常の炭素鋼を用いることができる。上記炭素鋼の一例として、炭素（Ｃ）：０．１〜０．４重量％、シリコン（Ｓｉ）：０．０５〜１．５重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．５〜３．０重量％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物を含む鋼板を用いることができるが、これに限定されるものではない。
本発明の素地鋼板は、上述の成分の他にも、鋼の強度や靱性、溶接性等のような機械的物性をより向上させるための目的で、窒素（Ｎ）：０．００１〜０．０２重量％、ボロン（Ｂ）：０．０００１〜０．０１重量％、チタン（Ｔｉ）：０．００１〜０．１重量％、ニオビウム（Ｎｂ）：０．００１〜０．１重量％、バナジウム（Ｖ）：０．００１〜０．０１重量％、クロム（Ｃｒ）：０．００１〜１．０重量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．００１〜１．０重量％、アンチモン（Ｓｂ）：０．００１〜０．１重量％、及びタングステン（Ｗ）：０．００１〜０．３重量％からなる群より選択された１種以上をさらに含むことができる。
本発明による熱間プレス成形用鋼板は、上述の素地鋼板の少なくとも一面にめっき層を含むことが好ましい。このとき、上記めっき層は、アルミニウム−マグネシウム合金めっき層であることが好ましい。ここで、上記合金めっき層内のマグネシウムの含量は０．５〜１０重量％含む。
一方、上記アルミニウム−マグネシウム合金めっき層は、シリコン（Ｓｉ）を１０重量％以下（０％は除く）さらに含むことができる。このとき、合金めっき層は、アルミニウム−シリコン−マグネシウム合金めっき層であることが好ましい。
上記合金めっき層は５〜３０μｍの平均厚さを有することが好ましい。上記合金めっき層の平均厚さが５μｍ未満であるとめっき鋼板の耐食性を十分に確保することができなくなる。これに対し、３０μｍを超過すると耐食性の確保の側面では有利であるが、めっき量が過多に増加するとともに鋼板の製造費用が上昇するという問題がある。
上記合金めっき層は、その組成がアルミニウム、マグネシウム、シリコンの他にも、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素を含むことが好ましい。
上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素としては、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）のうち１種以上であることが好ましく、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上であることがより好ましい。
上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素、例えば、Ｂｅ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ等は、上記アルミニウム、マグネシウム、シリコンより酸化性が大きい元素で、上述の元素を含む本発明の熱間プレス成形用鋼板を高温で加熱する場合、上述のマグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素がめっき層の表面に先に拡散する特徴がある。これにより、Ｍｇ合金めっき鋼板の問題点、即ち、高温加熱時においてＭｇＯの形成による耐食性及び溶接性の低下を防止することができるという効果がある。そのためには、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素を０．０００５〜０．０５重量％含むことが好ましい。より有利にするには、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が大きい元素を０．０００５〜０．０２重量％含むことがより好ましい。
以下では、本発明による熱間プレス成形用鋼板を製造する方法について好ましい一例を挙げて詳細に説明する。
本発明が提供する熱間プレス成形用鋼板は、素地鋼板を設ける段階と、上記素地鋼板を、マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を含むアルミニウム−マグネシウム合金めっき浴に浸漬して合金めっき層を形成する段階と、を含んで製造することができる。
まず、上記素地鋼板は、本発明で既に言及した鋼種であることが好ましい。その製造方法は、特に制限されず、当該技術分野の公知の方法で製造して設けることができる。
上記設けられた素地鋼板をアルミニウム−マグネシウム合金めっき浴に浸漬することにより、上記素地鋼板の少なくとも一面に合金めっき層を形成することが好ましい。
上記合金めっき層を形成する段階は、６５０〜７５０℃の合金めっき浴で２〜５秒間行うことが好ましい。
上記合金めっき浴の温度が６５０℃未満であると、めっき層の外観が不良となり、めっき密着性が低下するという問題がある。これに対し、７５０℃を超過すると、素地鋼板の熱的拡散が速くなって合金層の異常成長をもたらすため加工性が低下し、めっき浴内の酸化物層が過多に生成されるという問題がある。
また、浸漬時間が２秒未満であると十分なめっきが行われることができないため所望する厚さのめっき層を形成できなくなる。これに対し、５秒を超過すると合金層が異常成長するという問題があるため好ましくない。
上述のような条件でめっきを行って合金めっき層を形成するにあたり、本発明が目標とする組成を有する合金めっき層を形成するために、上記合金めっき浴は、０．５〜１０重量％のマグネシウム（Ｍｇ）、０．０００５〜０．０５重量％（５〜５００ｐｐｍ）の上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、残部Ａｌ及びその他の不可避不純物を含むことが好ましい。
上記合金めっき浴を用いてめっきを行うとき、素地鋼板がめっき浴中で溶出されて素地鋼板の一部の成分がめっき浴中に不純物として存在することがある。より具体的には、各３重量％以下のＦｅ及びＭｇ、各０．１重量％以下のＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、及びＢのうち１種以上の成分が上記めっき浴中に不純物として含まれる可能性がある。
このとき、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素としては、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）のうち１種以上であることが好ましく、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上であることがより好ましい。
上記合金めっき浴内に含有されるＭｇは、耐食性向上のために重要な元素で、特にアルミニウム系めっき鋼板が腐食環境に露出するとき、めっき層の表面及び素地鉄の露出部を、Ｍｇを含む腐食生成物で覆うことにより、アルミニウム系めっき鋼板本来の耐食性を向上させるという効果がある。
めっき浴内のＭｇの含量が０．５重量％未満であるとめっき後に形成される合金めっき層内のＭｇの含量が０．５％未満になる。このような場合、熱間プレス後の成形品の耐食性が低下するという問題がある。これに対し、めっき浴内のＭｇの含量が１０重量％を超過するとドロス発生量が増加するという問題がある。
また、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素の含量が０．０００５％未満であると、めっき後に形成される合金めっき層内の上記成分の含量が本発明で目標とする最少含量より少なくなるという問題がある。このような場合、高温加熱時において合金めっき層内のＭｇの表面拡散によるＭｇＯの生成を抑制する効果が大きく減少するという問題があり、その結果、熱間プレス過程でＭｇＯの脱落による設備汚染を誘発しかねない。また、最終の成形品の合金めっき層内のＭｇの含量が大きく減少するようになって耐食性を確保することができなくなるという問題がある。これに対し、０．０５％を超過すると、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素がめっき層と素地鉄の界面に一部濃化し、これを高温加熱すると界面の濃化物が素地鉄とめっき層の合金化反応を抑制して素地鉄との合金化が遅れるという問題がある。もし、合金化が遅くなると高温で加熱する過程でめっき層が一部溶解されるという問題が発生するようになって熱間プレス時にダイに固着するという問題がある。より有利にするには、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を０．０００５〜０．０２重量％含むことがより好ましい。
本発明は、Ａｌの他にＭｇを主に含む合金めっき浴内にマグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、例えば、Ｂｅ、Ｃａ、Ｌｉ、及びＮａのうち１種以上を微量添加することにより、形成される合金めっき鋼板の耐食性をさらに向上させることができるという効果がある。即ち、上記Ｂｅ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａのような元素は、アルミニウム及びマグネシウムに比べて酸化性に優れた元素であり、上記合金めっき浴内でめっきを完了した後、高温における加熱時に上記元素がめっき層の表面に先に拡散するようになる。これにより、Ｍｇによる酸化物の形成を抑制することができるという効果があり、その結果、合金めっき鋼板の耐食性を向上させることができるという効果がある。
一方、上記合金めっき層内には上述の成分の他に１０重量％以下（０％は除く）のシリコン（Ｓｉ）をさらに含むことができる。上記Ｓｉは、めっき鋼板の高温加熱時において素地鉄が拡散しすぎることを抑制して熱間プレス過程でめっき層の脱落を抑える効果があるとともに、めっき浴の流動性を向上させる役割もする。
上述の合金めっき浴内でめっきを完了した後に形成される合金めっき層は、アルミニウム−マグネシウム合金めっき層またはアルミニウム−シリコン−マグネシウム合金めっき層であってよい。上記それぞれの合金めっき層内には、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）のうち１種以上が含まれることが好ましい。より好ましくは、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上を好ましくは０．０００５〜０．０５重量％、より好ましくは０．０００５〜０．０２重量％含んで形成される。
以下では、本発明による熱間プレス成形用鋼板を用いて製造される熱間プレス成形部材及びその製造方法について詳細に説明する。
まず、本発明の熱間プレス成形部材は、本発明が提供する熱間プレス成形用鋼板を熱間プレス成形することにより得ることができる。より具体的には、図１に示されているように、素地鋼板と、上記素地鋼板の少なくとも一面に形成されたアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、上記合金めっき層の上部に形成された酸化性被膜層と、を含む。
上記酸化性被膜層は、熱間プレス成形用鋼板のアルミニウム−マグネシウム合金めっき層を成していた成分が表面に拡散して形成されたもので、好ましくは上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を含み、一部はアルミニウム及びマグネシウムのうち１種以上を含む。
また、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素は、アルミニウム−マグネシウム合金めっき層内にも一部含有されることができる。
このとき、上記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素としては、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）のうち１種以上であることが好ましく、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上であることがより好ましい。
上記のように構成される酸化性被膜層はその厚さが１μｍ以下（０μｍを除く）であることが好ましい。上記酸化性被膜層の厚さが１μｍを超過するとスポット（ｓｐｏｔ）溶接時に溶接性が低下するという問題がある。
一方、上記合金めっき層は、シリコン（Ｓｉ）を１０重量％以下（０％は除く）さらに含むことができる。このような場合、上記合金めっき層の上部に形成される酸化性被膜層内にもシリコンを一部含むことができる。
次に、本発明の熱間プレス成形部材を製造する方法について詳細に説明する。
上述の通り、素地鋼板の表面に合金めっき層及び酸化性被膜層を順に含む熱間プレス成形部材は、本発明の熱間プレス成形用鋼板を加熱する段階と、熱間プレス成形する段階と、冷却する段階と、を含んで製造することができる。
上記加熱する段階はＡｃ３〜１０００℃まで３〜２００℃／ｓの昇温速度で行うことが好ましい。
上記加熱は、鋼板の微細組織をオーステナイト化するためのもので、その温度がＡｃ３より低いと二相域になるという問題がある。これに対し、１０００℃を超過すると合金めっき層が部分的に劣化するおそれがあるため好ましくない。
また、上記温度範囲までの加熱は３〜２００℃／ｓの昇温速度で行うことが好ましい。昇温速度が３℃／ｓ未満であると加熱温度まで達するのに多くの時間がかかるという問題があるため３℃／ｓ以上で行うことが好ましい。このとき、加熱設備を考えてその上限を２００℃／ｓに設定することが好ましい。
上述の条件で加熱する過程で素地鋼板及び合金めっき層内に含有された成分がめっき層の表面に拡散するようになる。特に、上記合金めっき層内に含有されたマグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、例えば、Ｂｅ、Ｃａ、Ｌｉ、及びＮａのうち１種以上の成分が先に拡散することにより、厚さ１μｍ以下（０μｍは除く）の酸化性被膜層を形成するようになる。このとき、上記酸化性被膜層内には上述の成分の他にめっき層の表面に容易に拡散することができるアルミニウム、マグネシウム、シリコン等が一部さらに含まれることができる。
一方、本発明は、上記加熱する段階後に、必要に応じて目標材質を確保するために上記加熱温度で一定の時間維持させることができる。このとき、維持時間は、特に限定されないが、素地鉄等の拡散時間を考えると２４０秒以下が好ましい。
上記の通り、加熱を完了した後、熱間プレス成形を行って成形部材を製造することができる。
このとき、熱間プレス成形は、当該技術分野に一般的に用いられる方法を利用することができる。例えば、上記加熱温度を維持した状態でプレス（ｐｒｅｓｓ）を用いて上記加熱された鋼板を所望する形状に熱間成形することができるが、これに限定されるものではない。
上記熱間プレス成形を完了した後、１００℃以下まで２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却させることが好ましい。このとき、上記冷却は、その速度が早くなるほど有利である。冷却速度が２０℃／ｓ未満であるとフェライトまたはパーライトのように強度が低い組織が形成されるおそれがあるため好ましくない。
本発明による熱間プレス成形用鋼板は耐食性に優れるため、これを用いて熱間プレス成形すると、表面欠陥等がない成形部材を製造することができる。また、上記成形部材は、溶接性に優れるため、溶接時の欠陥を最小化することができ、溶接安定性を確保することができるという効果がある。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示してより詳細に説明するためのもので、本発明の権利範囲を限定するためのものではないことに留意する必要がある。これは本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された事項及びそこから合理的に類推される事項によって決定されるためである。
（実施例）
まず、厚さ１５ｍｍの熱間プレス成形用冷延鋼板を素地鋼板として設けた。このとき、上記素地鋼板は、その成分がＣ：０．２２ｗｔ％、Ｓｉ：０．２４ｗｔ％、Ｍｎ：１．５６ｗｔ％、Ｐ：０．０１２ｗｔ％、Ｂ：０．００２８ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１ｗｔ％、Ｔｉ：０．０３ｗｔ％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物を含む。
まず、厚さ１５ｍｍの熱間プレス成形用冷延鋼板を素地鋼板として設けた。このとき、上記素地鋼板は、その成分がＣ：０．２２ｗｔ％、Ｓｉ：０．２４ｗｔ％、Ｍｎ：１．５６ｗｔ％、Ｐ：０．０１２ｗｔ％、Ｂ：０．００２８ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１ｗｔ％、Ｔｉ：０．０３ｗｔ％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物を含む。
上記素地鋼板に対して焼鈍熱処理を行うために、８００℃まで加熱し、上記温度で５０秒間維持させてから冷却して、６９０℃で維持されるめっき浴に浸漬した。このとき、めっき浴の組成は下記表１に示した通りである。
上記めっきが完了した後、めっき層を溶解してめっき付着量及び成分を分析し、これを厚さに換算してめっき層の全体厚さを測定した。その結果は下記表２に示した。
また、上記それぞれのめっき鋼板を下記表３に示した条件で加熱した後、１０秒以内に成形を完了してから成形状態で冷却して成形品を製造した。
その後、上記成形品の表面に形成された酸化性被膜層の厚さを測定し、塩水噴霧試験を１２００時間行って素地鉄の腐食深さを測定し、下記表３にその結果を示した。
上記表１〜３に示されているように、本発明による条件で製造しためっき鋼板を用いて熱間プレスする場合は、設備汚染が発生せず、熱間プレス後の表面酸化性被膜層の厚さがすべて０．３７μｍ以下と薄く形成されたことが確認できる。また、それぞれの成形品に対して耐食性を評価した結果、腐食深さがすべて０．３２ｍｍ以下と耐食性に優れることが確認できる。
これに対し、比較例１及び２のように、めっき浴中にＢｅ、Ｃａ、Ｌｉ、及びＮａのうちいずれかの成分も含有されない場合は、成形後の設備汚染が激しく酸化性被膜層の厚さも１μｍを超えて厚く形成された。これにより、腐食深さがそれぞれ０．５４、０．５２ｍｍと耐食性が劣位であることが確認できる。
比較例３は、めっき浴中にＢｅが含有されてはいるが、その含量が非常に少ない場合で、熱間プレスのための高温加熱過程でＭｇの表面酸化の抑制効果がわずかであり、酸化性被膜層が厚く形成された。その結果、耐食性が劣位となる。
比較例４は、めっき浴中に過量のＢｅが含有された場合で、熱間プレスのための高温加熱過程で界面に濃化したＢｅが素地鉄の拡散を抑制してめっき層が合金化することが抑えられた。その結果、プレス過程でめっき層の一部が液状で存在し、この液状が成形ダイに付着されてダイを汚染させた。
比較例５は、めっき浴条件は本発明に適合するが、熱間プレスのための加熱時に昇温速度が遅すぎる場合で、長時間の加熱によって酸化性被膜層が厚く形成された。その結果、耐食性が劣位となった。
Claims (10)
- 素地鋼板と、前記素地鋼板の少なくとも一面に形成されるアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、を含み、
前記合金めっき層は、前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を０．０００５〜０．０５重量％含み、
前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素は、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上であり、前記合金めっき層は５〜３０μｍの平均厚さを有する、熱間プレス成形用鋼板。 - 前記合金めっき層は、前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を０．０００５〜０．０２重量％含む、請求項１に記載の熱間プレス成形用鋼板。
- 前記合金めっき層は、マグネシウム（Ｍｇ）を０．５〜１０重量％含む、請求項１に記載の熱間プレス成形用鋼板。
- 前記合金めっき層はシリコン（Ｓｉ）を１０重量％以下（０％は除く）さらに含み、前記合金めっき層はアルミニウム−シリコン−マグネシウム合金めっき層である、請求項１に記載の熱間プレス成形用鋼板。
- 素地鋼板と、
前記素地鋼板の少なくとも一面に形成されるアルミニウム−マグネシウム合金めっき層と、
前記合金めっき層の上部に形成される酸化性被膜層と、を含み、
前記酸化性被膜層は、前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素を含み、
前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素は、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上であり、
前記合金めっき層の平均厚さは５〜３０μｍであり、前記酸化性被膜層の平均厚さは１μｍ以下（０μｍを除く）である、熱間プレス成形部材。 - 前記酸化性被膜層は、アルミニウム及びマグネシウムのうち１種以上をさらに含む、請求項５に記載の熱間プレス成形部材。
- 前記合金めっき層はシリコン（Ｓｉ）を１０重量％以下（０％は除く）さらに含み、前記合金めっき層はアルミニウム−シリコン−マグネシウム合金めっき層である、請求項５に記載の熱間プレス成形部材。
- 素地鋼板を設ける段階と、前記素地鋼板を６５０〜７５０℃のアルミニウム−マグネシウム合金めっき浴に浸漬して、５〜３０μｍの平均厚さを有する合金めっき層を形成する段階と、を含み、
前記合金めっき浴は、０．５〜１０重量％のマグネシウム（Ｍｇ）、０．０００５〜０．０５重量％の前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素、残部Ａｌ及びその他の不可避不純物を含む、熱間プレス成形用鋼板の製造方法。 - 前記マグネシウム（Ｍｇ）より酸化性が高い元素は、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選択された１種以上である、請求項８に記載の熱間プレス成形用鋼板の製造方法。
- 前記合金めっき浴は１０重量％以下のシリコン（Ｓｉ）をさらに含む、請求項８に記載の熱間プレス成形用鋼板の製造方法。
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