特許 6225654 ホットスタンプ鋼材の製造方法、ホットスタンプ用鋼板の製造方法及びホットスタンプ用鋼板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6225654

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】ホットスタンプ鋼材の製造方法、ホットスタンプ用鋼板の製造方法及びホットスタンプ用鋼板

(51)【国際特許分類】

   C23C 28/00 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   C23C28/00 C

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-235887(P2013-235887)

(22)【出願日】2013年11月14日

(65)【公開番号】特開2015-94024(P2015-94024A)

(43)【公開日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】秋岡 幸司

(72)【発明者】

【氏名】竹林 浩史

(72)【発明者】

【氏名】高橋 克

(72)【発明者】

【氏名】仙石 晃大

(72)【発明者】

【氏名】木全 芳夫

【審査官】 坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１３２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１４５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０５６３３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ２／０６

Ｃ２３Ｃ ２２／２６

Ｃ２３Ｃ ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼板を準備する工程と、
前記鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、
前記溶融亜鉛めっき処理された鋼板の表面にＺｒ化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を前記表面に形成する工程と、
前記皮膜が形成された前記鋼板をＡc₃点〜９５０℃に加熱した後、金型を用いて前記鋼板をプレスしながら焼入れしてホットスタンプ鋼材を成形する工程とを備える、ホットスタンプ鋼材の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のホットスタンプ鋼材の製造方法であって、
前記溶融亜鉛めっき処理を実施する工程は、前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板を加熱して合金化処理を実施する工程を含む、ホットスタンプ鋼材の製造方法。

【請求項3】

質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼板を準備する工程と、
前記鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、
前記溶融亜鉛めっき処理された鋼板の表面にＺｒ化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を前記表面に形成する工程とを備える、ホットスタンプ用鋼板の製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法であって、
前記溶融亜鉛めっき処理を実施する工程は、前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板を加熱して合金化処理を実施する工程を含む、ホットスタンプ用鋼板の製造方法。

【請求項5】

質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する母材と、
前記母材上に形成され、溶融亜鉛めっき層、及び、合金化溶融亜鉛めっき層のいずれかであるめっき層と、
前記めっき層上に形成される皮膜とを備え、
前記めっき層は、０．１〜１．０質量％のＡｌを含有し、
前記皮膜は、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する、ホットスタンプ用鋼板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼材の製造方法に関し、さらに詳しくは、ホットスタンプを利用したホットスタンプ鋼材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等に用いられる構造部材を高強度にするために、ホットスタンプにより構造部材を製造する場合がある。ホットスタンプでは、Ａ_c3点以上に加熱された鋼板を、金型でプレスしつつ、金型で鋼板を急冷する。つまり、ホットスタンプでは、プレスと焼入れとを同時に行う。ホットスタンプにより、形状精度が高く、高強度の構造部材を製造できる。

【0003】

鋼板に対してホットスタンプを実施した場合、鋼板表面に鉄酸化物が形成される。鉄酸化物は鋼板の塗装密着性を低下する。つまり、鉄酸化物が形成された場合、鋼板表面を塗装しても、塗膜が剥離しやすい。

【0004】

特開２００３−７３７７４号公報（特許文献１）及び特開２００３−１２９２０９号公報（特許文献２）及び特開２００３−１２６９２１号公報（特許文献３）は、塗装密着性を改善する技術を提案する。

【0005】

特許文献１〜特許文献３では、ホットスタンプ用鋼板として、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を利用する。溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板をホットスタンプに利用することにより、鉄酸化物が表面に形成されることなく、構造部材を成形できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−７３７７４号公報

【特許文献2】特開２００３−１２９２０９号公報

【特許文献3】特開２００３−１２６９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板をホットスタンプに利用した場合、りん酸塩処理により形成されるりん酸塩皮膜が付着しにくい（つまり、りん酸塩処理性が低い）場合がある。特に、ホットスタンプ工程において、通電加熱又は誘導加熱により鋼板をＡ_c3点以上に急速に加熱した後、速やかにプレス成形を行う場合、りん酸塩処理性が低下する。この場合、塗装密着性も低下する。

【0008】

本発明の目的は、塗装密着性を高めるホットスタンプ鋼材の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼板を準備する工程と、鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板の表面にジルコニウム化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を鋼板の表面に形成する工程と、皮膜が形成された前記鋼板をＡ_c3点〜９５０℃に加熱した後、金型を用いて鋼板をプレスしながら焼入れしてホットスタンプ鋼材を成形する工程とを備える。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法により製造されたホットスタンプ鋼材では、塗装密着性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、皮膜が形成されていないホットスタンプ鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像（ＢＳＥ）である。

【図2】図２は、１００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を有するホットスタンプ用鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像である。

【図3】図３は、５００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を有するホットスタンプ用鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像である。

【図4】図４は、皮膜が形成されていないホットスタンプ用鋼板を用いてホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量との関係を示す図である。

【図5】図５は、図４のホットスタンプ用鋼板に４０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した後、ホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【図6】図６は、図４のホットスタンプ用鋼板に１００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した後、ホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【図7】図７は、図４のホットスタンプ用鋼板に２３０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した後、ホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【図8】図８は、図４のホットスタンプ用鋼板に５００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した後、ホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0013】

本発明者らは、ホットスタンプ鋼材の塗装密着性に関して調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。

【0014】

溶融亜鉛めっき処理に利用される溶融亜鉛めっき浴（以下、単にめっき浴という）には、Ａｌが含有される。めっき浴の温度は４４０〜４８０℃程度であり、高温である。このような高温下でＦｅとＺｎとが接触すると、ＦｅとＺｎとが継続的に合金化して、ドロスが発生する。めっき浴にＡｌが含有されれば、ＦｅとＺｎとが反応する前に、ＦｅとＡｌとが反応するため、ドロスの発生が抑制される。そのため、通常、溶融亜鉛めっき浴にはＡｌが含有される。

【0015】

溶融亜鉛めっき浴にＡｌが含有されるため、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層にもＡｌが含有される。めっき層中のＡｌは拡散してめっき層の表層に移動して、Ａｌ酸化膜を形成する。Ａｌ酸化膜はリン酸に溶解しないため、リン酸塩（リン酸亜鉛等）との反応が阻害される。そのため、Ａｌ酸化膜が形成された領域では、りん酸塩皮膜が形成されにくい。つまり、Ａｌ酸化膜が形成された領域は、りん酸塩処理性が低い。

【0016】

ジルコニウム化合物を含有するアルカリ水溶液を鋼板のめっき層表面に塗布して、めっき層表面に２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を形成すれば、ホットスタンプ後の鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。

【0017】

図１は、皮膜が形成されていないホットスタンプ鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像（ＢＳＥ）である（倍率１０００倍）。図２は、１００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を有するホットスタンプ用鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像であり、図３は、５００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を有するホットスタンプ用鋼材に対してりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材の表面の反射電子像である。図中のグレーの領域１０は、化成皮膜である。図中の白色領域２０は、りん酸塩皮膜が形成されず、表面（溶融亜鉛めっき層）が表出している部分である。

【0018】

図１を参照して、皮膜を有さない鋼板で成形されたホットスタンプ鋼材では、りん酸塩皮膜が形成されていない領域２０が多い。そのため、鋼材のりん酸塩処理性は低い。

【0019】

これに対して、Ｚｒを含有する皮膜を有する鋼板を利用した場合、図２に示すとおり、全体がグレー領域１０となり、りん酸塩皮膜が表面全体を覆う。つまり、鋼材のりん酸塩処理性が高まる。一方、皮膜中のＺｒ量が高すぎる場合、図３に示すとおり、再びりん酸塩皮膜が形成されない領域１０が現れ、鋼材のりん酸塩処理性が低下する。

【0020】

以上より、Ｚｒを適量含有する皮膜がめっき層上に形成されたホットスタンプ用鋼板を用いてホットスタンプ鋼材を成形すれば、鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。

【0021】

以上の知見に基づいて完成した本実施形態のホットスタンプ鋼材の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼板を準備する工程と、鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板の表面にジルコニウム化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を鋼板の表面に形成する工程と、皮膜が形成された鋼板をＡ_c3点〜９５０℃に加熱した後、金型を用いて鋼板をプレスしながら焼入れしてホットスタンプ鋼材を成形する工程とを備える。

【0022】

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜がめっき層上に形成された鋼板に対してホットスタンプを実施してホットスタンプ鋼材を成形する。そのため、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。

【0023】

上記製造方法において、溶融亜鉛めっき処理をする工程は、溶融亜鉛めっき処理された鋼板を加熱して合金化処理を実施する工程を含んでもよい。

【0024】

この場合、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）だけでなく、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）もホットスタンプ用鋼板として利用でき、上記と同様の効果が得られる。

【0025】

本実施形態によるホットスタンプ用鋼板の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼板を準備する工程と、鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板の表面にジルコニウム化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜を鋼板表面に形成する工程とを備える。

【0026】

この場合、製造されたホットスタンプ用鋼板は、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する皮膜がめっき層上に形成される。そのため、ホットスタンプにより成形されたホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。

【0027】

本実施形態によるホットスタンプ用鋼板は、母材と、めっき層と、皮膜とを備える。母材は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．００５％、Ｔｉ：０〜０．１％、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｎｉ：０〜１．０％、及び、Ｍｏ：０〜０．５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。めっき層は、母材上に形成され、溶融亜鉛めっき層、及び、合金化溶融亜鉛めっき層のいずれかである。めっき層は、０．１〜１．０％のＡｌを含有する。皮膜は、めっき層上に形成され、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する。

【0028】

以下、上述のホットスタンプ鋼材及びホットスタンプ用鋼板の製造方法について詳述する。

【0029】

［製造工程］
本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、準備工程と、溶融亜鉛めっき処理工程と、皮膜形成工程と、ホットスタンプ工程とを備える。以下、各工程について詳述する。

【0030】

［準備工程］
初めに、鋼板を準備する。鋼板は、次の化学組成を有する。以下、元素に関する「％」は、質量％を意味する。

【0031】

Ｃ：０．０５〜０．４％
炭素（Ｃ）は、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。Ｃ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、ホットスタンプ後の強度は高くなるが、鋼板の靭性が低下する。すなわち所望の強度と靱性が得られるようＣ量は調整されればよい。その際に好ましいＣ含有量は、０．０５〜０．４％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．１０％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．３５％である。

【0032】

Ｓｉ：０．５％以下
シリコン（Ｓｉ）は一般的に鋼の脱酸目的で使用されることが多く、その場合不可避的に含有される。しかしながら、Ｓｉ含有量が高すぎれば、ホットスタンプにおける加熱中に鋼中のＳｉが拡散し、鋼板表面に酸化物を形成する。酸化物はりん酸塩処理性を低下し得る。Ｓｉはさらに、鋼板のＡ_c3点を上昇させる働きがあり、Ａ_c3点が上昇するとホットスタンプ時の加熱温度が、Ｚｎめっきの蒸発温度を超えてしまう。したがって、Ｓｉ含有量は０．５％以下である。好ましいＳｉ含有量の上限は０．３％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は、求められる脱酸レベルによるが、０．０５％である。

【0033】

Ｍｎ：０．５〜２．５％
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、その効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５〜２．５％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．６％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は２．４％である。

【0034】

Ｐ：０．０３％以下
りん（Ｐ）は鋼中に含まれる不純物である。Ｐは粒界に偏析して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｐ含有量は０．０３％以下である。

【0035】

Ｓ：０．０１％以下
硫黄（Ｓ）は鋼中に含まれる不純物である。Ｓは硫化物を形成して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｓ含有量は０．０１％以下である。

【0036】

ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下
アルミニウム（Ａｌ）は一般的に鋼の脱酸目的で使用されることが多く、その場合不可避的に含有される。Ａｌは鋼を脱酸する。一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、脱酸は十分となるが、Ａｌ含有量が高すぎればさらに、鋼板のＡ_c3点が上昇して、ホットスタンプ時の必要な加熱温度がＺｎめっきの蒸発温度を超える。したがって、Ａｌ含有量は０．１％以下である。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０５％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１％である。本明細書におけるＡｌ含有量は、ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）の含有量を意味する。

【0037】

Ｎ：０．０１％以下
窒素（Ｎ）は鋼中に不可避的に含まれる不純物である。Ｎは窒化物を形成して鋼の靭性を低下する。Ｎはさらに、Ｂが含有される場合、Ｂと結合して固溶Ｂ量を減らす。その結果、焼入れ性が低下する。したがって、Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｎ含有量は０．０１％以下である。

【0038】

本実施形態の鋼板の化学組成の残部はＦｅ及び不純物からなる。本明細書において、不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものを意味する。

【0039】

本実施形態による鋼板はさらに、Ｂ及びＴｉを含有してもよい。

【0040】

Ｂ：０〜０．００５％
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｂは鋼の焼入れ性を高め、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。しかしながら、Ｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｂ含有量は、０〜０．００５％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％である。

【0041】

Ｔｉ：０〜０．１％
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、ＴｉはＮと結合して窒化物を形成する。そのため、ＢとＮとの結合が抑制され、ＢＮ形成による焼入れ性の低下を抑制できる。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、上記効果が飽和し、さらに、Ｔｉ窒化物が過剰に析出して鋼の靭性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０〜０．１％である。Ｔｉはそのピン止め効果により、ホットスタンプ加熱時のオーステナイト粒径を微細化し、それにより鋼材の靱性等を高める。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％である。

【0042】

本実施形態による鋼板はさらに、Ｃｒ及びＭｏからなる群から選択される１種以上を含有する。これらの元素は任意元素であり、鋼の焼入れ性を高める。

【0043】

Ｃｒ：０〜０．５％
クロム（Ｃｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｃｒは鋼の焼入れ性を高める。しかしながら、Ｃｒ含有量が高すぎれば、Ｃｒ炭化物が形成され、ホットスタンプの加熱時に炭化物が溶解しにくくなる。そのためオーステナイト化が進行しにくくなり、焼き入れ性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０〜０．５％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．１％である。

【0044】

Ｍｏ：０〜０．５％
モリブデン（Ｍｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｍｏは鋼の焼入れ性を高める。しかしながら、Ｍｏ含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Ｍｏ含有量は０〜０．５％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０５％である。

【0045】

本実施形態による鋼板素材はさらに、Ｎｂ及びＮｉからなる群から選択される１種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、鋼の靭性を高める。

【0046】

Ｎｂ：０〜０．１％
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｎｂは炭化物を形成して、ホットスタンプ時に結晶粒を微細化する。細粒化により、鋼の靭性が高まる。しかしながらＮｂ含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。Ｎｂ含有量が高すぎればさらに、焼入れ性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０〜０．１％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０２％である。

【0047】

Ｎｉ：０〜１．０％
ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｎｉは鋼の靭性を高める。Ｎｉはさらに、ホットスタンプでの加熱時に、溶融Ｚｎに起因した脆化を抑制する。しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Ｎｉ含有量は０〜１．０％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．１％である。

【0048】

上述の化学組成を有する鋼板は、次の方法で製造される。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、鋳造法によりスラブを製造する。製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造してもよい。製造されたスラブ又はインゴットを熱間圧延して鋼板（熱延鋼板）を製造する。必要に応じて、熱延鋼板に対して酸洗処理を実施し、酸洗処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して鋼板（冷延鋼板）としてもよい。

【0049】

［溶融亜鉛めっき処理］
上記鋼板に対して、溶融亜鉛めっき処理を実施する。具体的には、鋼板をめっき浴（溶融亜鉛めっき浴）に浸漬して鋼板表面にめっきを付着させる。めっきが付着した鋼板をめっき浴から引きあげる。好ましくは、鋼板表面のめっき付着量を調整して２０〜１００ｇ／ｍ²にする。鋼板の引き上げ速度や、ワイピングのガスの流量を調整することにより、めっき付着量を調整できる。めっき付着量のさらに好ましい下限は２５ｇ／ｍ²である。めっき付着量のさらに好ましい上限は８０ｇ／ｍ²である。

【0050】

溶融亜鉛めっき浴中のＡｌ濃度は０．１〜０．２５質量％である。めっき浴中のＡｌ濃度が低すぎれば、ＦｅＡｌ合金相の形成が不十分となり、めっき皮膜が不均一に形成される。Ａｌ濃度が低すぎればさらに、鋼板中のＦｅがめっき浴中に溶出する。溶出されたＦｅはドロスを生成する。Ａｌ濃度が高すぎれば、めっき皮膜中のＦｅＡｌ層が過剰に厚く形成される。後述する合金化処理を実施する場合、ＦｅＡｌ層が厚すぎれば、反応速度が遅くなり生産性が低下する。めっき浴中のＡｌ濃度（Ａｌ含有量）は０．１〜０．２５質量％である。好ましいＡｌ濃度の上限は０．１５質量％であり、さらに好ましくは、０．１３５質量％である。

【0051】

［皮膜形成工程］
溶融亜鉛めっき処理後の鋼板に対して、次の方法により、Ｚｒを含有する皮膜を形成する。

【0052】

初めに、ジルコニウム化合物を含有したアルカリ水溶液を準備する。アルカリ水溶液に含有されるジルコニウム化合物は、塩基性ジルコニウム化合物である。塩基性ジルコニウム化合物は、水溶液がアルカリ性を示すジルコニウム化合物である。塩基性ジルコニウム化合物は特に限定されない。塩基性ジルコニウム化合物はたとえば、カチオンとして［Ｚｒ（ＣＯ₃）₂（ＯＨ）₂］^2-又は［Ｚｒ（ＣＯ₃）₃（ＯＨ）］^3-を有する炭酸ジルコニウム化合物、上記カチオンを含有するアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等である。

【0053】

ジルコニウム化合物を含有したアルカリ水溶液のｐＨは、好ましくは、７〜１４である。ｐＨが７〜１４であれば、塩基性ジルコニウム化合物が安定して水溶化される。好ましいｐＨの下限は８であり、好ましいｐＨの上限は１０である。

【0054】

上記アルカリ水溶液は、ｐＨ調整剤を含有してもよい。ｐＨ調整剤はたとえば、アンモニア水、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、リン酸、硝酸、フッ酸、炭酸、弗化アンモニウム等である。

【0055】

上記アルカリ水溶液はさらに、鋼板の表面の濡れ性を高めるために、界面活性剤又は有機溶剤を含有してもよい。アルカリ水溶液はさらに、消泡剤を含有してもよい。

【0056】

アルカリ水溶液はさらに、潤滑剤を含有してもよい。潤滑剤はたとえば、二硫化モリブデン、グラファイト、二硫化タングステン、窒化ホウ素、弗化黒鉛、弗化セリウム、メラミンシアヌレート、フッ素樹脂製ワックス、プレオレフィン系ワックス、コロイダルシリカ、気相シリカ等である。潤滑剤が含有された場合、皮膜が形成された鋼板に対してホットスタンプを実施するときに鋼材表面に疵が発生するのを抑制できる。さらに、金型が摩耗するのを抑制できる。

【0057】

上述のアルカリ水溶液を鋼板上に塗布して、皮膜を形成する。塗布方法は特に限定されない。塗布方法はたとえば、スプレー法、浸漬法、ロールコート法、シャワーリンガー法、エアーナイフ法等である。

【0058】

アルカリ水溶液を鋼板上に塗布した後、塗布されたアルカリ水溶液を乾燥して皮膜を形成する。たとえば、鋼板を加熱して、皮膜を形成する。好ましい加熱温度は５０〜２００℃である。加熱温度の好ましい下限は７０℃である。加熱温度の好ましい上限は１１０℃である。加熱方法は特に限定されない。加熱方法は例えば、熱風、直火、誘導加熱、赤外線加熱、電気炉による加熱等である。

【0059】

皮膜を形成するとき、皮膜に含有されるＺｒ量が２０〜４５０ｍｇ／ｍ²となるように、アルカリ水溶液中のジルコニウム化合物の濃度、アルカリ水溶液の塗布量を調整する。皮膜中のＺｒ量が２０〜４５０ｍｇ／ｍ²であれば、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。その理由としては、次の事項が考えられる。

【0060】

図４は、皮膜が形成されていないホットスタンプ用鋼板を用いてホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さ（μｍ）とＡｌ含有量（Ａｌ濃度、単位は質量％）との関係を示す図である。図４〜図８中の実線はＡｌ含有量、破線はＺｒ含有量を示す。

【0061】

図５は、図４のホットスタンプ用鋼板に４０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した後、ホットスタンプを実施して成形されたホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【0062】

図６は、図４のホットスタンプ用鋼板に１００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した場合、図７は、２３０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した場合、図８は５００ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有した皮膜を形成した場合の、ホットスタンプ鋼材の表面からの深さとＡｌ含有量及びＺｒ含有量との関係を示す図である。

【0063】

図４は、次の方法により得られた。上述の本実施形態の化学組成を有する鋼板を準備した。準備された鋼板に対して、０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有した溶融亜鉛めっき浴を用いて溶融亜鉛めっき処理を実施して、溶融亜鉛めっき層を備える５枚のホットスタンプ用鋼板を製造した。

【0064】

鋼板に対してホットスタンプを実施して鋼材を製造した。製造されたホットスタンプ鋼材の表面（めっき層）を含むサンプルを採取した。採取後、高周波グロー放電発光表面分析装置（ＧＤＳ）を使用して、めっき層の表面から５μｍ深さまでの表層の成分分析を実施し、表層でのＡｌ濃度（質量％）を求め、図４を得た。

【0065】

他の４枚のホットスタンプ用鋼板に対して、ジルコニウム化合物を含有するアルカリ水溶液を塗布して、めっき層上に皮膜を形成した。皮膜中のＺｒ含有量はそれぞれ、４０ｍｇ／ｍ²、１００ｍｇ／ｍ²、２３０ｍｇ／ｍ²、５００ｍｇ／ｍ²であった。各ホットスタンプ用鋼板に対して皮膜を有さない鋼板と同じ条件でホットスタンプを実施して、鋼材を製造した。さらに、皮膜を有さない鋼材と同じ方法で、各鋼材の表層のＡｌ濃度及びＺｒ濃度を求め、図５〜図８を得た。

【0066】

図４〜図８を参照して、皮膜が形成されていない場合（図４）、Ａｌ濃度は表面から０．５μｍの範囲内で最も高くなる。一方、Ｚｒを含有した皮膜が形成された場合（図５〜図８）、Ａｌ濃度は1μｍよりも深い領域で最も高くなる。つまり、Ｚｒを含有した皮膜が形成された場合、Ａｌ濃度のピークは図４よりも鋼材内部に移動する。

【0067】

以上のことから、Ｚｒを含有する皮膜をめっき層上に形成した場合、ホットスタンプ時において、皮膜が表層でのＡｌ酸化膜の形成を阻害していると考えられる。

【0068】

一方、図５〜図８を参照して、皮膜中のＺｒ量が増大するに従い、鋼材の１μｍ深さの領域付近でＺｒ濃度が上昇する。そして、皮膜中のＺｒ量が５００ｍｇ／ｍ²の場合、鋼材の表面から１μｍ深さの領域内のＺｒ含有量が増大する。この場合、図３の反射電子像に示すとおり、ホットスタンプ後の鋼材のりん酸塩処理性が低くなる。以上のことから、皮膜中の表面近傍のＺｒ量が高くなりすぎても、鋼材の塗装密着性が低下すると考えられる。

【0069】

皮膜中のＺｒ量が２０〜４５０ｍｇ／ｍ²である場合、Ｚｒを含有する皮膜により、ホットスタンプ鋼材の表面にＡｌ酸化膜が形成されにくい。さらに、皮膜中のＺｒ量が適切であるため、Ｚｒ自身もりん酸塩処理性を阻害しない。そのため、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が高まり、塗装密着性が高まる。

【0070】

皮膜中のＺｒ量の好ましい下限は４０ｍｇ／ｍ²であり、さらに好ましくは５０ｍｇ／ｍ²である。Ｚｒ量の好ましい上限は４２０ｍｇ／ｍ²であり、さらに好ましくは、４００ｍｇ／ｍ²である。

【0071】

以上の工程により、本実施形態のホットスタンプ用鋼板が製造される。

【0072】

［ホットスタンプ用鋼板について］
以上の製造工程により製造されたホットスタンプ用鋼板は、板材である母材と、めっき層と、皮膜とを備える。母材は、上記鋼板と同じ化学組成を有する。

【0073】

めっき層は、質量％で０．１〜１．０％のＡｌを含有する。０．１〜０．２５質量％のＡｌを含有しためっき浴を用いて溶融亜鉛めっき処理を実施するためである。

【0074】

めっき層中のＡｌ含有量は次の方法で測定される。ホットスタンプ用鋼板のめっき層を含むサンプルを採取する。採取されたサンプルのめっき層を、１０％ＨＣｌ水溶液で溶解し、ＩＣＰ法によりめっき層の組成分析を行う。分析結果に基づいてめっき層中のＡｌ濃度を求める。

【0075】

皮膜は、めっき層上に形成される。皮膜は、上述のとおり、２０〜４５０ｍｇ／ｍ²のＺｒを含有する。皮膜中のＺｒ量は、次の方法で求める。ホットスタンプ用鋼板から、皮膜を含むサンプルを採取する。皮膜を１０％ＨＣｌ水溶液で溶解し、ＩＣＰ分析を実施して皮膜中の１ｍ²あたりのＺｒ量を測定する。

【0076】

Ｚｒ量は次の方法で測定してもよい。あらかじめ上記方法で求めておいたＺｒ量（ｍｇ／ｍ²）既知の鋼板を検量線として、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、皮膜中の１ｍ²あたりのＺｒ量を測定する。

【0077】

［ホットスタンプ工程］
皮膜が形成されたホットスタンプ用鋼板に対して、ホットスタンプを実施する。ホットスタンプには、緩加熱によるホットスタンプと、急速加熱によるホットスタンプとがある。

【0078】

緩加熱によるホットスタンプでは、主に輻射熱を加熱に利用する。初めに、ホットスタンプ用鋼板を加熱炉（ガス炉、電気炉、赤外線炉等）に装入する。加熱炉内で、ホットスタンプ用鋼板をＡ_c3点〜９５０℃に加熱し、この温度で保持（均熱）する。加熱によりめっき層中のＺｎが液化する。しかしながらホットスタンプ用鋼板を上記温度で均熱することにより、めっき層中の溶融ＺｎがＦｅと結合して固相（Ｆｅ−Ｚｎ固溶体相）となる。めっき層中の溶融ＺｎをＦｅと結合して固相化した後、加熱炉から鋼板を抽出する。このように均熱によりめっき層中の溶融ＺｎをＦｅと結合してＦｅ−Ｚｎ固溶体相として加熱炉から抽出し鋼板を準備してもよいし、加熱炉より抽出後、ＺｎＦｅ合金相として固相化するまで降温させ、プレス用鋼板を準備してもよい。固相化するまでの降温中は、プレス成形等、鋼材に応力を付与することなく冷却する。具体的には、少なくとも鋼板の温度が７８２℃以下になるまで冷却する。冷却後、金型を用いて鋼板をプレスしながら焼入れする。

【0079】

抽出された鋼板を、金型を用いてプレスする。鋼板をプレスするとき、金型により鋼板を焼入れする。金型内には冷却媒体（たとえば水）が循環しており、金型が鋼板を抜熱して焼入れする。以上の工程により、緩加熱によりホットスタンプ鋼材を製造する。

【0080】

急速加熱によるホットスタンプでは、次の工程を実施する。初めに、ホットスタンプ用鋼板をＡ_c3点〜９５０℃まで急速加熱する。急速加熱はたとえば、通電加熱又は誘導加熱により実施される。平均加熱速度は２０℃／秒以上である。急速加熱の場合、鋼板をＡ_c3点〜９５０℃に加熱した後、めっき層中の溶融ＺｎがＦｅと結合して固相（Ｆｅ−Ｚｎ固溶体相又はＺｎＦｅ合金相）になるまで、プレス成形等、鋼材に応力を付与することなく冷却する。具体的には、少なくとも鋼板の温度が７８２℃以下になるまで冷却する。冷却後、金型を用いて鋼板をプレスしながら焼入れする。

【0081】

緩加熱及び急速加熱のいずれの工程においても、成形されたホットスタンプ鋼材の組織は、体積率で９０％以上のマルテンサイトを含有する。そのため、ホットスタンプ鋼材は高い強度を有する。

【0082】

製造されたホットスタンプ鋼材は、優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を有する。特に、本実施形態の製造方法は、急速加熱によるホットスタンプを実施したときに効果を発揮する。従来のホットスタンプ鋼材の製造方法において、緩加熱によるホットスタンプを実施する場合、加熱炉で鋼板が均熱される。この場合、ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表層にＡｌ酸化膜が形成されても、長時間の均熱によりＡｌ酸化膜がある程度割れて分断される。一方、急速加熱によるホットスタンプを実施する場合、均熱時間が極めて短い。そのため、最表面に形成されたＡｌ酸化膜は破壊されにくい。そのため、急速加熱によるホットスタンプでは、緩加熱によるホットスタンプと比較して、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が低い。

【0083】

本実施形態の製造方法を採用した場合、急速加熱によるホットスタンプを実施した場合であっても、ホットスタンプ鋼材は優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を有する。急速加熱を実施する前に、鋼板のめっき層上に適量のＺｒを含有した皮膜を形成するためである。

【0084】

なお、本実施形態の製造方法を緩加熱によるホットスタンプを実施した場合も、従来の緩加熱によるホットスタンプを採用した製造方法と比較して、ホットスタンプ鋼材は優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を示す。

【0085】

［合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いたホットスタンプの製造方法］
上述の製造方法では、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ：Ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ Ｉｒｏｎ）を用いてホットスタンプ鋼材を製造した。しかしながら、本実施形態のホットスタンプ鋼材の製造方法では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ：Ｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄ Ｉｒｏｎ）を用いてホットスタンプ鋼材を製造してもよい。具体的には、溶融亜鉛めっき処理工程内において、合金化処理工程を実施する。

【0086】

［合金化処理工程］
合金化処理工程では、溶融亜鉛めっき処理によりめっき層（溶融亜鉛めっき層）が形成された鋼板（溶融亜鉛めっき鋼板）を加熱する。加熱後、３０秒以内で均熱し、その後、冷却する。上記加熱温度まで加熱した直後に冷却してもよい。均熱時間は上述の時間に限定されない。めっき層中の所望のＦｅ濃度に応じて、加熱温度及び均熱時間は適宜設定される。

【0087】

合金化処理における加熱温度の好ましい下限は４７０℃であり、さらに好ましくは５４０℃である。加熱温度の好ましい上限は６００℃である。

【0088】

以上の合金化処理により、めっき層として合金化溶融亜鉛めっき層を有するホットスタンプ用鋼板（ＧＡ）が製造される。以降の工程は、上述のとおりである。本実施形態の製造方法では、ホットスタンプ用鋼板のめっき層が合金化溶融亜鉛めっき層（ＧＡ）であっても、めっき層が溶融亜鉛めっき層（ＧＩ）の場合と同様の効果が得られる。

【0089】

めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層であっても、ホットスタンプ用鋼板のめっき層中のＡｌ含有量は質量％で０．１〜１．０％である。合金化溶融亜鉛めっき層を形成する場合であっても、溶融亜鉛めっき処理に使用される浴中のＡｌ含有量が０．１〜０．２５質量％であるためである。

【0090】

上述の製造方法はさらに、周知のスキンパス工程、ブランキング加工工程を含んでも良い。スキンパス工程はたとえば、溶融亜鉛めっき処理工程後であって皮膜形成工程前に実施される。ブランキング加工工程はたとえば、皮膜形成工程後であってホットスタンプ工程前に実施される。

【実施例】

【0091】

表１に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｆの鋼板を準備した。

【0092】

【表1】

【0093】

表１を参照して、いずれの鋼の化学組成も、本実施形態の鋼板の化学組成を満たした。

【0094】

上記化学組成の各鋼の溶鋼を製造した。溶鋼を用いて連続鋳造法によりスラブを製造した。スラブを熱間圧延し、熱延鋼板を製造した。熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造した。冷延鋼板をホットスタンプ鋼材の製造に利用する鋼板とした。表１に示すとおり、各鋼種の鋼板の板厚はいずれも１．６ｍｍであった。

【0095】

鋼Ａ〜Ｆの鋼板を利用して、表２中の試験番号１〜２２の製造条件でホットスタンプ鋼材を製造した。

【0096】

【表2】

【0097】

具体的には、試験番号１〜２２の鋼板に対して、溶融亜鉛めっき処理を実施した。各試験番号で用いためっき浴のＡｌ濃度はいずれも表２に示すとおりであり、０．１〜０．２５質量％の範囲内であった。

【0098】

さらに、試験番号１〜５、７〜９、１１〜１８、２０〜２２の鋼板に対しては、合金化処理を実施した。合金化処理での最高温度はいずれも５３０℃であり、約３０秒加熱した後、室温まで冷却した。以上の工程により、試験番号１〜５、７〜９、１１〜１８、２０〜２２では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を製造し、試験番号６、１０および１９では、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を製造した。表２中の「鋼板種類」欄の「ＧＡ」は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を意味し、「ＧＩ」は溶融亜鉛めっき鋼板を意味する。溶融亜鉛めっき処理を実施した後、後述の方法により、めっき層中のＡｌ濃度を測定した。

【0099】

製造された各試験番号の鋼板に対して、ジルコニウム化合物を含有したアルカリ水溶液を用いて、皮膜形成工程を実施した。いずれの試験番号においても、アルカリ水溶液は、塩基性ジルコニウム化合物として炭酸ジルコニウムアンモニウムを１５％含有した。
皮膜形成工程の後、後述の方法により、各試験番号の鋼板の皮膜中のＺｒ量を測定した。

【0100】

皮膜形成工程後、各試験番号の鋼板に対して、急速加熱によるホットスタンプを実施した。具体的には、試験番号１〜２２の鋼板に対して通電加熱を実施して、８７０℃に加熱した。加熱速度は８５℃／秒および４２．５℃/秒であった。

【0101】

通電加熱後、鋼板温度が６５０℃になるまで冷却した。冷却後、水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んでホットスタンプ鋼材（鋼板）を製造した。ホットスタンプ時冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点である３６０℃程度まで、５０℃／秒以上の冷却速度となるように焼入れした。

【0102】

［評価試験］
上記製造工程により製造されたホットスタンプ用鋼板及びホットスタンプ鋼材に対して、次の評価試験を実施した。

【0103】

［めっき層中のＡｌ濃度測定試験］
各溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ及びＧＡ）のめっき層のＡｌ濃度は、次の方法により求めた。各溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ及びＧＡ）からサンプルを採取した。採取されたサンプルのめっき層を、１０％ＨＣｌ水溶液で溶解し、ＩＣＰ法によりめっき層の組成分析を行った。分析結果に基づいてＡｌ濃度（質量％）を求めた。その結果、表２に示すとおり、各試験番号のめっき層のＡｌ濃度はいずれも、０．１〜１．０質量％の範囲内であった。

【0104】

［皮膜中のＺｒ量の測定試験］
皮膜形成後の各試験番号の鋼板から、皮膜を含むサンプルを採取した。サンプルに対して、ＩＣＰ測定で濃度既知となった試験片を検量線に用いて、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ社製、商品名ＰＷ−２４００）を用いて、皮膜中の１ｍ²あたりのＺｒ量（ｍｇ／ｍ²）を測定した。

【0105】

［りん酸塩処理性評価試験］
各試験番号の板状のホットスタンプ鋼材に対して、日本パーカライジング株式会社製の表面調整処理剤プレパレンＸ（商品名）を用いて表面調整を室温で２０秒実施した。さらに、日本パーカライジング株式会社製のリン酸亜鉛処理液パルボンド３０２０（商品名）を用いてりん酸塩処理を実施した。処理液の温度は４３℃とし、板状のホットスタンプ鋼材を処理液に１２０秒間浸漬後、水洗・乾燥を行った。

【0106】

りん酸塩処理後のホットスタンプ鋼材の表面を任意の５視野（１２５μｍ×９０μｍ）を１０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して、反射電子像（ＢＳＥ）を得た。反射電子像では、観察領域をグレースケールで画像表示した。反射電子像内において、化成皮膜が形成された部分と、化成皮膜が形成されていない部分とで、コントラストが異なる。そこで、りん酸塩皮膜が形成されていない部分の明度（複数階調）の数値範囲Ｘ１を、ＳＥＭ及びＥＤＳ（エネルギ分散型Ｘ線分光器）によりあらかじめ決定した。

【0107】

各視野の反射電子像において、画像処理により、数値範囲Ｘ１内のコントラストを示す領域の面積Ａ１を求めた。そして、次の式（２）に基づいて、各視野の透け面積率ＴＲ（％）を求めた。
ＴＲ＝Ａ１／Ａ０×１００ （２）
ここで、Ａ０は視野の全面積（１１２５０μｍ²）である。５視野の透け面積率ＴＲ（％）の平均を、その試験番号のホットスタンプ鋼材の透け面積率（％）と定義した。

【0108】

表２中の「化成処理性」欄の「×：ＮＡ」（Ｎｏｔ Ａｃｃｅｐｔｅｄ）は、透け面積率が１５％以上であったことを意味する。「○：Ｇ」（Ｇｏｏｄ）は、透け面積率が５％以上１５％未満であったことを意味する。「◎：Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）は、透け面積率が５％未満であったことを意味する。透け評価において、「○：Ｇ」又は「◎：Ｅ」である場合、化成処理性に優れると判断した。

【0109】

［塗装密着性評価試験］
上述のりん酸塩処理を実施した後、各試験番号の板状のホットスタンプ鋼材に対して、日本ペイント株式会社製のカチオン型電着塗料を電圧１６０Ｖのスロープ通電で電着塗装し、さらに、焼き付け温度１７０℃で２０分間焼き付け塗装した。電着塗装後の塗料の膜厚の平均は、いずれの試験番号も１０μｍであった。

【0110】

電着塗装後、ホットスタンプ鋼材を、５０℃の温度を有する５％ＮａＣｌ水溶液に５００時間浸漬した。浸漬後、試験面６０ｍｍ×１２０ｍｍの領域（面積Ａ１０＝６０ｍｍ×１２０ｍｍ＝７２００ｍｍ²）全面に、ポリエステル製テープを貼り付けた。その後、テープを引きはがした。テープの引きはがしにより剥離した塗膜の面積Ａ２（ｍｍ²）を求め、式（３）に基づいて塗膜剥離率（％）を求めた。
塗膜剥離率＝Ａ２／Ａ１０×１００ （３）

【0111】

表２中の「塗装密着性」欄の「×：ＮＡ」は、塗膜剥離率が１０．０％以上であったことを意味する。「○：Ｇ」は塗膜剥離率が１０．０％未満５．０％以上であったことを意味する。「◎：Ｅ」は塗膜剥離率が５．０％未満であったことを意味する。「塗装密着性」欄において、「○：Ｇ」又は「◎：Ｅ」である場合、塗装密着性に優れると判断した。

【0112】

［試験結果］
表２に試験結果を示す。試験番号２〜６、９、１１、１３、１５及び１８〜１９、２１〜２２では、鋼板の化学組成及び皮膜中のＺｒ量が適切であった。そのため、そのため、ホットスタンプ鋼材において、優れた化成処理性及び塗装密着性が得られた。

【0113】

特に、試験番号３〜５、９、１１、１３及び１８〜１９、２１〜２２では、皮膜中のＺｒ量の下限が５０ｍｇ／ｍ²以上であった。さらに、皮膜中のＺｒ量の上限が４２０ｍｇ／ｍ²以下であった。そのため、これらの試験番号では、試験番号２、６、１５と比較して、さらに優れた化成処理性及び塗装密着性が得られた。

【0114】

一方、試験番号１、８、１７及び２０では、皮膜中のＺｒ含有量が低すぎた。そのため、化成処理性及び塗装密着性が低かった。

【0115】

試験番号７、１０、１２、１４及び１６では、皮膜中のＺｒ含有量が高すぎた。そのため、化成処理性及び塗装密着性が低かった。

【0116】

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0117】

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、ホットスタンプにより製造される鋼材の製造方法として広く適用可能である。急速加熱によるホットスタンプを実施する場合において、特に適する。

【符号の説明】

【0118】

１０，２０ 領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】