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特表2024-534815熱間プレス成形後に優れた塗装密着性と耐食性を示すめっき鋼板、めっき鋼板の製造方法及び熱間プレス成形部材
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-26
(54)【発明の名称】熱間プレス成形後に優れた塗装密着性と耐食性を示すめっき鋼板、めっき鋼板の製造方法及び熱間プレス成形部材
(51)【国際特許分類】
C23C 2/12 20060101AFI20240918BHJP
C23C 2/28 20060101ALI20240918BHJP
C23C 2/40 20060101ALI20240918BHJP
C23C 2/26 20060101ALI20240918BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20240918BHJP
C22C 38/38 20060101ALI20240918BHJP
C22C 38/58 20060101ALI20240918BHJP
C21D 1/18 20060101ALI20240918BHJP
C21D 9/00 20060101ALI20240918BHJP
【ＦＩ】
C23C2/12
C23C2/28
C23C2/40
C23C2/26
C22C38/00 301T
C22C38/38
C22C38/58
C21D1/18 Q
C21D9/00 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024510486
(86)(22)【出願日】2022-12-20
(85)【翻訳文提出日】2024-02-20
(86)【国際出願番号】 KR2022020870
(87)【国際公開番号】W WO2023121241
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】10-2021-0185822
(32)【優先日】2021-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522492576
【氏名又は名称】ポスコ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100195257
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 一志
(72)【発明者】
【氏名】オー、 ジン－クン
(72)【発明者】
【氏名】キム、 ソン－ウ
(72)【発明者】
【氏名】イ、 サ－ウン
(72)【発明者】
【氏名】キム、 サン－ホン
(72)【発明者】
【氏名】パク、 ジェ－ソン
(72)【発明者】
【氏名】イ、 ル－リ
【テーマコード（参考）】
4K027
4K042
【Ｆターム（参考）】
4K027AA05
4K027AA23
4K027AB02
4K027AB48
4K027AC12
4K027AC64
4K027AE02
4K027AE03
4K042AA25
4K042BA01
4K042BA08
4K042BA14
4K042CA02
4K042CA05
4K042CA06
4K042CA08
4K042CA09
4K042CA10
4K042CA12
4K042CA13
4K042DA06
4K042DC02
4K042DC03
4K042DC04
4K042DD01
4K042DE02
(57)【要約】
本発明は、熱間プレス成形後に優れた塗装密着性と耐食性を示す熱間プレス成形用めっき鋼板、上記めっき鋼板の製造方法及び熱間プレス成形部材に関するものである。
本発明の一実施形態によるめっき鋼板は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、上記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、上記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍであることができる。
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
本発明の一実施形態によるめっき鋼板は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、上記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、上記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍであることができる。
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
素地鋼板及び前記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、
前記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、
前記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、
前記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍである、熱間プレス成形用めっき鋼板。
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
【請求項2】
素地鋼板及び前記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、
前記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、
前記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、
前記めっき層の表面を走査電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察したときに得られる視野を横及び縦に１０等分して得られる各領域内に存在するクラックの個数が１ｍｍ２当たり１０～２００個であり、
前記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％である、熱間プレス成形用めっき鋼板。
ここで、圧痕部とは、光学顕微鏡で１００倍の倍率で観察した領域で測定される最も高い明度に対して７０％以上の明度を有する領域を意味する。
【請求項3】
前記めっき層の表面部のＦｅの含有量が前記めっき層中のＦｅの平均含有量に対して５０％以上である、請求項１に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。ここで、表面部のＦｅ含有量は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１００倍拡大した部位でＥＤＳ面分析を介して測定した値であり、Ｆｅの平均含有量はＧＤＳ分析により得られる表層からＦｅとＡｌ含有量が交差する深さまでのＦｅ含有量の曲線を積分した後、これを表層からＦｅとＡｌ含有量が交差する深さまでの距離で割った値を意味する。
【請求項4】
前記めっき層の表面部のＦｅの含有量が重量基準で１５％以上である、請求項３に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項5】
前記めっき層の表面部のＦｅの含有量が、前記めっき層中のＦｅの平均含有量に対して５０％以上である、請求項２に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。ここで、表面部のＦｅ含有量は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１００倍拡大した部位でＥＤＳ面分析を介して測定した値であり、Ｆｅの平均含有量はＧＤＳ分析により得られる表層からＦｅとＡｌ含有量が交差する深さまでのＦｅ含有量の曲線を積分した後、これを表層からＦｅとＡｌ含有量が交差する深さまでの距離で割った値を意味する。
【請求項6】
前記めっき層の表面部のＦｅの含有量が重量基準で１５％以上である、請求項５に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項7】
前記めっき層中のＦｅの平均含有量は９０％以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項8】
前記めっき層は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉの中から選択される１種又は２種以上の元素を含有量の合計で２０重量％以下含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項9】
前記素地鋼板は、重量基準で、Ｃ：０．０１～０．５％、Ｓｉ：２．０％以下（０％は除く）、Ｍｎ：０．１～４．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１～１％、Ｃｒ：５．０％（０％は除く）、Ｎ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．１％以下（０％は除く）、Ｂ：０．０００１～０．０１％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含む組成を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項10】
前記素地鋼板は、Ｎｂ：０．１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下、及びＶ：０．５％以下の中から選択された１種または２種以上の元素をさらに含む、請求項９に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板。
【請求項11】
素地鋼板上にＡｌとＦｅの合金からなるめっき層が形成されたＡｌ－Ｆｅの合金めっき鋼板を得る段階；及び前記Ａｌ－Ｆｅ合金めっき鋼板に対して下記関係式１で表されるＳＰＭＩが５０００～８５００となる条件下でスキンパス圧延する段階を含む、熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【数1】
【請求項12】
前記Ａｌ－Ｆｅ合金めっき鋼板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金がめっきされたアルミニウムめっき鋼板を得る段階；及び
前記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階を含む過程によって得られる、請求項１１に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【請求項13】
前記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階は、鋼板をアルミニウムまたはアルミニウム合金でめっきするラインに直接連結され、前記めっき鋼板が走行する状態で加熱するオンライン加熱によって行われる、請求項１２に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【請求項14】
前記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階は、巻き取られためっき鋼板を箱型焼鈍炉で加熱する箱焼鈍によって行われる、請求項１２に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【請求項15】
前記素地鋼板は、重量基準で、Ｃ：０．０１～０．５％、Ｓｉ：２．０％以下（０％は除く）、Ｍｎ：０．１～４．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１～１％、Ｃｒ：５．０％以下（０％は除く）、Ｎ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．１％以下（０％は除く）、Ｂ：０．０００１～０．０１％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含む組成を有する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【請求項16】
前記素地鋼板は、Ｎｂ：０．１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下、及びＶ：０．５％以下の中から選択された１種または２種以上の元素をさらに含む、請求項１５に記載の熱間プレス成形用めっき鋼板の製造方法。
【請求項17】
素地鋼板及び前記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、
前記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で７０％以上であり、
前記めっき層中のＦｅの含有量は重量基準で３０％以上であり、
前記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍである、熱間プレス成形部材。
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
【請求項18】
素地鋼板及び前記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、
前記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で７０％以上であり、
前記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で３０％以上であり、
前記めっき層の表面を走査電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察した際に得られる視野を横及び縦に１０等分して得られる各領域内に存在するクラックの個数が１ｍｍ２当たり１５～２２０個であり、
前記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％である、熱間プレス成形部材。
ここで、圧痕部とは、光学顕微鏡で１００倍の倍率で観察した領域で測定される最も高い明度に対して７０％以上の明度を有する領域を意味する。
【請求項19】
前記素地鋼板は、重量基準で、Ｃ：０．０１～０．５％、Ｓｉ：２．０％以下（０％は除く）、Ｍｎ：０．１～４．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１～１％、Ｃｒ：５．０％以下（０％は除く）、Ｎ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．１％以下（０％は除く）、Ｂ：０．０００１～０．０１％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含む組成を有する、請求項１７または１８に記載の熱間プレス成形部材。
【請求項20】
前記素地鋼板は、Ｎｂ：０．１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下、及びＶ：０．５％以下の中から選択された１種または２種以上の元素をさらに含む、請求項１９に記載の熱間プレス成形部材。
【請求項21】
前記素地鋼板は、面積基準でマルテンサイト５～５０％と残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種又は２種以上の相からなる微細組織を有し、引張強度が４００～８００ＭＰａである、請求項１７または１８に記載の熱間プレス成形部材。
【請求項22】
前記素地鋼板は、面積基準でマルテンサイト９０％以上と残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種または２種以上の相からなる微細組織を有し、引張強度が８００～１３００ＭＰａである、請求項１７または１８に記載の熱間プレス成形部材。
【請求項23】
前記素地鋼板は、面積基準でマルテンサイト９５％以上と、残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種または２種以上の相からなる微細組織を有し、引張強度が１３００ＭＰａ以上である、請求項１７または１８に記載の熱間プレス成形部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱間プレス成形用めっき鋼板、上記めっき鋼板の製造方法及び熱間プレス成形部材に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、石油エネルギー資源の枯渇及び環境に関する関心の高まりに伴い、自動車の燃費向上に対する規制は日々、強化されつつある。材料的側面から、自動車の燃費を向上させるための１つの方法として用いられる鋼板の厚さを減少させる方法が挙げられるが、厚さを減少させる場合には、自動車の安全性に問題が生じる可能性があるため、必ず鋼板の強度向上が確保される必要がある。
【0003】
このような理由から、高強度鋼板に対する需要が継続的に発生し、様々な種類の鋼板が開発されている。しかし、かかる鋼板は、それ自体が高い強度を有しているため加工性が不良であるという問題がある。すなわち、鋼板の等級別に強度と延伸率の積は常に一定の値を有しようとする傾向にあることから、鋼板の強度が高くなる場合には、加工性の指標となる延伸率が減少するという問題があった。
【0004】
かかる問題を解決するために、熱間プレス成形法が提案されている。熱間プレス成形法は、鋼板を加工しやすい高温で加工した後、これを低い温度で急冷することにより、鋼板内にマルテンサイトなどの低温組織を形成させて、最終製品の強度を高める方法である。このような方法により、高い強度を有する部材を製造する際に、加工性の問題を最小限に抑えることができるという利点がある。
【0005】
しかし、上記熱間プレス成形法においては、鋼板を高温で加熱するため鋼板の表面が酸化することから、プレス成形後に鋼板表面の酸化物を除去する過程が追加される必要があるという問題があった。かかる問題点を解決するための方法として、特許文献１が提案されている。上記特許文献１では、アルミニウムめっきを行った鋼板を熱間プレス成形または常温成形後に、加熱し急冷する過程（つまり「後熱処理」）を用いており、アルミニウムめっき層が鋼板表面に存在するため、加熱時に鋼板が酸化することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許公報第６，２９６，８０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の一実施形態によると、熱間プレス成形部材の塗装密着性を改善させることができるだけでなく、耐食性も確保可能な熱間プレス成形用めっき鋼板、上記めっき鋼板の製造方法が提供される。
【0008】
本発明の他の一実施形態によると、塗装密着性と耐食性に優れた熱間プレス成形部材が提供される。
【0009】
本発明の課題は、上述した範囲に限定されない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも本明細書に記載された全体的な事項から本発明のさらなる課題を理解するのに何ら困難がない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施形態によるめっき鋼板は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、上記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、上記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍであってよい。
【0011】
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
【0012】
本発明の他の一実施形態によるめっき鋼板は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で８０％以上であり、上記めっき層中のＦｅの平均含有量は重量基準で２０％以上であり、上記めっき層の表面を走査電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察したときに得られる視野を横及び縦に１０等分して得られる各領域内に存在するクラックの個数が１ｍｍ２当たり１０～２００個であり、上記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％であってよい。
【0013】
ここで、圧痕部とは、光学顕微鏡で１００倍の倍率で観察した領域で測定される最も高い明度に対して７０％以上の明度を有する領域を意味する。
【0014】
本発明のさらに他の一実施形態によるめっき鋼板の製造方法は、素地鋼板上にＡｌとＦｅの合金からなるめっき層が形成されたＡｌ－Ｆｅの合金めっき鋼板を得る段階；及び上記Ａｌ－Ｆｅ合金めっき鋼板に対して、下記関係式１で表されるＳＰＭＩが５０００～８５００となる条件下でスキンパス圧延する段階を含むことができる。
ここで、上記Ｐはスキンパス圧延時の圧下力（単位：ｔｏｎ）、上記Ｒａｒｏｌｌはスキンパス圧延ロール表面の算術平均粗さ（単位：μｍ）、上記ＲＰｃｒｏｌｌはスキンパス圧延ロールの単位長さ当たりのピーク数（単位：／ｃｍ）を意味する。また、上記ＳＰＭＩの単位は√Ｔｏｎ・μｍ／ｃｍである。
【数1】
【0015】
本発明のまた他の一実施形態による熱間プレス成形部材は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で７０％以上であり、上記めっき層中のＦｅの含有量は重量基準で３０％以上であり、上記めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が６０～１５０μｍ／ｃｍであってよい。
【0016】
但し、Ｒａは算術平均粗さを意味し、単位はμｍであり、ＲＰｃは単位長さ当たりのピーク数を意味し、単位は／ｃｍである。
【0017】
本発明のまた他の一実施形態による熱間プレス成形部材は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含み、上記めっき層中のＡｌとＦｅの含有量の合計は重量基準で７０％以上であり、上記めっき層中Ｆｅの平均含有量は重量基準で３０％以上であり、上記めっき層の表面を走査電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察したときに得られる視野を横及び縦に１０等分して得られる各領域内に存在するクラックの個数が１ｍｍ２当たり１５～２２０個であり、上記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％であってよい。
【0018】
ここで、圧痕部とは、光学顕微鏡で１００倍の倍率で観察した領域で測定される最も高い明度に対して７０％以上の明度を有する領域を意味する。
【発明の効果】
【0019】
上述したように、本発明のめっき鋼板は表面のＲａとＲＰｃが適正レベルに制御されたものであるため、熱間プレス成形過程で大幅の照度増加が起こらなくても部材の十分な塗装密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】比較例１（ａ）及び発明例２（ｂ）により製造されたアルミニウム－鉄系めっき鋼板の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真である。
【図2】比較例１（ａ）及び発明例２（ｂ）により製造されたアルミニウム－鉄系めっき鋼板の表面を光学顕微鏡で観察した結果をイメージ処理した写真である。
【図3】スキンパス圧延条件によるアルミニウム－鉄系めっき鋼板の表面に発生したクラック数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
ここで用いられる専門用語は、単に特定の実施形態に言及するためのものであり、本発明を限定する意図ではない。ここで用いられる単数の形態は、文句がこれと明らかに反対の意味を示さない限り、複数の表現も含む。
【0022】
明細書で用いられる「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素及び／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分及び／または群の存在や付加を除外させるものではない。
【0023】
他に定義してはいないが、ここで用いられる技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。普通用いられる事前に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味として解釈されない。
【0024】
なお、本発明において鋼板とは、コイルや板材（ｓｈｅｅｔ）状態のものであり、まだ特定の形状に加工される前のものを意味し、部材とは成形過程により板状ではない形態に加工されたものを意味する。また、本発明でいうめっき層は、素地鋼板と接して形成された金属、合金又は金属間化合物の層を意味する。
【0025】
本発明において、各元素の含有量を示すとき、特に断りのない限り、重量を基準とすることに留意する必要がある。また、結晶や組織の割合は、特に断りのない限り、面積を基準とし、またガスの含有量は特に断りのない限り体積を基準とする。
【0026】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0027】
上述したように、熱間プレス成形のためにアルミニウムめっき鋼板を加熱する場合には、加熱速度によってアルミニウムめっき層が溶融して設備を汚染させるなどの問題が発生することがある。また、強度の高い部材の場合には、素地鋼板内にトラップされた水素が集積されて部品の破壊にまで至る、いわゆる水素遅れ破壊の問題が発生する場合もある。
【0028】
このような問題を解決するための一つの方案として熱間プレス成形のための加熱前にアルミニウムめっき鋼板を加熱して鋼板上にアルミニウム－鉄合金層を形成させた後、上記アルミニウム－鉄合金めっき層が形成された鋼板を熱間プレス成形に用いる方法がある。すなわち、熱間プレス成形のための加熱前に比較的低い温度範囲でめっき層を合金化させておくことにより、比較的速い速度で加熱するとしても、すでにアルミニウムが合金化されているため、アルミニウムの融点より高い温度で加熱されるとしても、アルミニウムの溶融による問題を防止することができる。また、事前に合金化させためっき鋼板の場合には、水素が排出されやすい構造の合金層を表面に有することができ、水素遅れ破壊が発生する可能性を減少させるという効果を奏することができる。
【0029】
一方、一般的なめっき鋼板上に塗装を行う場合、塗装（ペンキ）層を固定することができるアンカーが存在せず、塗装と鋼板表面の密着が十分でなくなるという問題が発生することがある。したがって、このような問題を解決するために通常的にリン酸塩処理を行うことになるが、リン酸塩処理により鋼板表面の粗さが増加して、鋼板と塗装との間の密着性が高くなる。
【0030】
ところで、このように表面にアルミニウム－鉄めっき層が形成されためっき鋼板を熱間プレス成形する場合、部材の表面粗さがこれ以上増加し難いという問題がある。熱間プレス成形部材の表面に形成されためっき層は、アルミニウムと鉄の合金化反応によって形成されたものであり、比較的化学的に安定する。このように、熱間プレス成形部材の表面が化学的に安定するため、リン酸塩処理を行っても、粗さがさらに改善され難い。しかし、通常のアルミニウムめっき鋼板を加熱して熱間プレス成形する場合には、アルミニウムめっき鋼板を加熱する過程で表面の粗さが増加するため、リン酸塩処理なしでも十分な粗さ確保が可能であり、塗装密着性に大きな問題はない場合がある。
【0031】
一方、予め合金化処理が行われてアルミニウム－鉄合金層が形成されたアルミニウム－鉄合金めっき鋼板の場合には、後続の熱間プレス成形のための加熱時に表面粗さの増加幅が大きくない。したがって、たとえ事前合金化熱処理過程で粗さが一部増加しても、後続の熱間プレス成形過程での粗さ増加が大きくないため、アルミニウム－鉄合金めっき鋼板を熱間プレス成形して得られた部材の表面粗さは、アルミニウムめっき鋼板を合金化熱処理なしですぐ熱間プレス成形して得られた部材の表面粗さに比べて十分でなく、したがって塗装密着性が十分でないという問題がある。
【0032】
また、アルミニウム合金めっき層は亜鉛系めっき層に比べて犠牲防食性能に優れておらず、クラック等により鋼板が露出する場合には、ブリストと共に腐食が発生する問題がある。
【0033】
通常、表面の粗さ（Ｒａ）を高める場合には塗装密着性が向上し、それにより塗装後の耐食性も向上することが一般的であったが、本発明者によると、単に表面粗さを高めるだけでなく、単位長さ当たりのピーク数（ＲＰｃ）と粗さ（Ｒａ）の積（Ｒａ×ＲＰｃ）の値を高めることが塗装密着性と耐食性を向上させるのに効果的であるということを研究結果により確認することができた。
【0034】
また、本発明の発明者らは、熱間プレス成形前に既に合金化された、いわゆるアルミニウム－鉄合金めっき鋼板を用いて製造された熱間プレス成形部材の塗装性を把握している中に、上述したように合金めっき鋼板の場合には既にかなりの量の鉄がめっき層に拡散していたことから、追加的な鉄拡散による表面粗さ（Ｒａ）と単位長さ当たりのピーク数（ＲＰｃ）の増加量が大きくないため、結局熱間プレス成形前のめっき鋼板の粗さ（Ｒａ）または単位長さ当たりのピーク数（ＲＰｃ）を増加させて、結果的にＲａ×ＲＰｃ値を増加させることが熱間プレス成形部材のＲａ×ＲＰｃ値を高めるのに効果的であることを見出した。
【0035】
したがって、本発明の一実施形態では、高い塗装密着性を確保するために熱間プレス成形により得られた部材の表面Ｒａ×ＲＰｃを考慮して、めっき鋼板のめっき層の表面のＲａ×ＲＰｃは６０μｍ／ｃｍ以上であってよい。数式において、Ｒａは算術平均粗さとしてμｍの単位を有し、ＲＰｃはピーク数（Ｐｅａｋ Ｃｏｕｎｔ）としてのｃｍの逆数（／ｃｍ）の単位を有する。上記Ｒａ×ＲＰｃが十分でない場合には、十分な塗装密着性を期待し難いため、上記Ｒａ×ＲＰｃの下限を６０μｍ／ｃｍと定めることができる。場合によっては、上記Ｒａ×ＲＰｃの下限を７０μｍ／ｃｍと定めることもできる。塗装密着性の改善のためにＲａ×ＲＰｃの数値が高いほど有利であるが、上記数値が高すぎる場合にはＲａとＲＰｃを高めるための加工過程でめっき層の表面に過度のクラックが導入されて耐食性が低下することがあるため、本発明の一実施形態では、上記Ｒａ×ＲＰｃの上限を１５０μｍ／ｃｍと定めることができ、場合によっては上記Ｒａ×ＲＰｃの上限を１４０μｍ／ｃｍと定めることもできる。
【0036】
また、本発明の他の一実施形態によるめっき鋼板は、表面に形成されたクラックの個数と圧痕部の面積割合を適切に調整することにより、以降の熱間プレス成形工程によって得られた部材の塗装密着性と耐食性を向上させることができる。このために本発明の一実施形態によるめっき鋼板は、めっき層の表面積１ｍｍ２当たりのクラックが１０～２００個存在し、上記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％であってよい。
【0037】
上記クラックは、熱間プレス成形部材の表面で塗装層が固定（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）される固定部の役割を果たすことができるため、本発明の一実施形態では、めっき層の単位面積１ｍｍ２当たり１０個以上、場合によっては１５個以上のクラックが存在していてもよい。クラックの個数は、顕微鏡（倍率：１００倍）の視野を縦横それぞれ１０等分して得られる１００個の領域内で観察されるクラックの個数を観察面積１ｍｍ２で観察されるものに換算して測定する。本発明の一実施形態において、上記顕微鏡は、ＺＥＩＳＳ ＳＵＰＲＡ ５５ＶＰモデル走査電子顕微鏡であってよい。このとき、１つのクラックであっても観察される領域が複数個存在する場合には、クラックの個数は、そのクラックが観察された領域の数だけとしてよい。１つの領域内に複数個のクラックが観察される場合には、クラックの個数はその数だけとしてよい。これは、観察面積内のクラックの全体長さを考慮した概念であり、クラックの全体長さが塗装層の固定効果に影響を及ぼすためである。但し、アルミニウム系めっき鋼板は亜鉛系めっき鋼板とは異なり、犠牲防食機能がないため、クラックが存在する場合、クラックを介して腐食が発生する可能性がある。したがって、過度のクラックの個数は鋼板の耐食性を損なう可能性があるため、上述の方式で計算した１ｍｍ２当たりのクラックの個数の上限は２００個に制限することができ、場合によっては１８０個に制限することもできる。
【0038】
また、本発明の一実施形態では、塗装層の接触面積を増加させるためにめっき層の表面に多量の圧痕部を形成させることができる。上記圧痕部が存在する場合にはめっき層の表面のＲａとＲＰｃを増加させることができるが、本発明の一実施形態ではめっき層の表面で圧痕部の割合が５％以上であってよく、場合によっては８％以上であってもよい。本発明の一実施形態において、上記圧痕部とは、光学顕微鏡で１００倍の倍率で観察した領域で測定される最も高い明度に対して７０％以上の明度を有する領域を意味することができる。また、必ずしもこれに制限するものではないが、本発明の一実施形態において、ライカ（Ｌｅｉｃａ）ＤＭ６０００Ｍモデル光学顕微鏡を用いて倍率１００倍で表面イメージを観察した結果をＣｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ ＰＥソフトウェアを用いて色の明度を２５６個に区分した後、最も高い明度値の７０％値に該当する明度以上の部分を上記圧痕部として特定してその面積割合を求めることができる。上記圧痕部の割合が高すぎる場合には、上記圧痕部を形成させるために鋼板に加わる負荷が過度であり、表面クラックが増加することがあるため、上記圧痕部の割合の上限は５０％と定めることができ、４５％と定めることもできる。本発明の一実施形態において、上記圧痕部をスキンパス圧延によって形成させることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0039】
また、本発明の対象はアルミニウムと鉄の合金めっき鋼板であるため、ＡｌとＦｅの含有量の合計が重量基準で８０％以上である必要がある。これらの元素の含有量合計の上限は特に定める必要はなく、１００％ＡｌとＦｅのみからなるめっき層も該当する。
【0040】
また、本発明の一実施形態は十分に合金化されためっき鋼板を対象とするものであるため、Ｆｅの平均含有量が重量基準で２０％以上の値を有する。もし、めっき層中のＦｅの含有量が２０％未満の場合には、加熱時のアルミニウムめっき層の溶融や水素脆化等の問題解決にあまり役に立たないことがあるため、本発明では、Ｆｅが重量基準で２０％以上含まれたＡｌ－Ｆｅ合金めっき鋼板を対象とする。場合によっては、上記Ｆｅ含有量は３０％以上であってよく、４０％以上であってもよい。
【0041】
Ｆｅ含有量の上限には特に制限はないが、通常の合金めっき鋼板内のＦｅ含有量を考慮する場合、Ｆｅ含有量の上限を９０％と定めることもでき、場合によっては８０％以下と定めることもできる。ここで、Ｆｅの平均含有量は、全体めっき層中のＦｅ含有量の平均を意味するものであり、測定方法がいくつかあることができるが、本実施例ではグロー放電分光分析（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ；略してＧＤＳ）法でめっき層の表面から鋼板の界面まで分析したときに現れる深さ（厚さ）に応じたＦｅの含量曲線を積分した後、これをめっき層の厚さ（すなわち、表面から鋼板の界面までの距離）で割った値を用いることができる。めっき層と鋼板の界面を判断する基準は色々あるが、一実施形態ではＧＤＳ結果からＡｌとＦｅ含有量の曲線が交差する、すなわち２元素の含有量が同様になる地点をめっき層と鋼板の界面として規定することができる。
【0042】
本発明の一実施形態においては、めっき層は、上述したＡｌ及びＦｅ以外にもめっき層に含まれる一般的な元素をさらに含んでよい。このような元素の例としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉの中から選択される１種または２種以上が挙げられ、これらは合計で２０重量％以下までめっき層に含まれ得る。
【0043】
また、本発明の一実施形態においては、上記熱間プレス成形用アルミニウム鉄合金めっき鋼板の表面部におけるＦｅ含有量は、上記めっき層中のＦｅの平均含有量に対して５０％以上であるってよい。すなわち、表面におけるＦｅ含有量をめっき層中のＦｅの平均含有量に対して５０％以上とすることにより、めっき層の表面まで十分に合金化されためっき鋼板を得ることができる。本発明の一実施形態では、上記表面におけるＦｅ含有量は重量基準で１５％以上であってよい。本発明の一実施形態において、上記表面部とは、最表面から深さ１μｍの地点を意味することができる。また、本発明の一実施形態において、表面部のＦｅ含有量は、走査電子顕微鏡で１００倍拡大した部位でＥＤＳ面分析を介して測定することができる。
【0044】
本発明の鋼板は、熱間プレス成形用鋼板であり、熱間プレス成形に用いられるものであれば、その組成を特に制限しない。但し、本発明の一実施形態においては、重量％で（以下、特に断りのない限り、本発明の鋼板とめっき層の組成は重量を基準とすることに留意する必要がある）、Ｃ：０．０１～０．５％、Ｓｉ：２．０％以下（０％は除く）、Ｍｎ：０．１～４．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００１～１％、Ｃｒ：５．０％以下（０％は除く）、Ｎ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．１％以下（０％は除く）、Ｂ：０．０００１～０．０１％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含む組成を有していてよい。
【0045】
Ｃ：０．０１～０．５％
上記Ｃは、熱処理部材の強度を向上させるための必須元素であって、適正量で添加されることができる。すなわち、熱処理部材の強度を十分に確保するために、上記Ｃは０．０１％以上添加されてよい。一実施形態では、上記Ｃ含有量の下限は０．０５％であってよい。但し、その含有量が高すぎると、冷延材を生産する場合、熱延材を冷間圧延する際に熱延材の強度が高すぎて、冷間圧延性が大きく劣化するだけでなく、スポット溶接性を大きく低下させるため、十分な冷間圧延性及びスポット溶接性を確保するために０．５％以下添加されるてもよい。また、上記Ｃ含有量は、０．４５％以下または０．４％以下に制限することもできる。
上記Ｃは、熱処理部材の強度を向上させるための必須元素であって、適正量で添加されることができる。すなわち、熱処理部材の強度を十分に確保するために、上記Ｃは０．０１％以上添加されてよい。一実施形態では、上記Ｃ含有量の下限は０．０５％であってよい。但し、その含有量が高すぎると、冷延材を生産する場合、熱延材を冷間圧延する際に熱延材の強度が高すぎて、冷間圧延性が大きく劣化するだけでなく、スポット溶接性を大きく低下させるため、十分な冷間圧延性及びスポット溶接性を確保するために０．５％以下添加されるてもよい。また、上記Ｃ含有量は、０．４５％以下または０．４％以下に制限することもできる。
【0046】
Ｓｉ：２．０％以下（０％は除く）
上記Ｓｉは、製鋼において脱酸剤として添加される必要があるだけでなく、熱間プレス成形部材の強度に最も大きく影響を与える炭化物の生成を抑制するだけでなく、熱間プレス成形におけるマルテンサイトの生成後に、マルテンサイトラス（ｌａｔｈ）粒界に炭素を濃化させて残留オーステナイトを確保するために鋼中に添加てもよい。但し、鋼板にアルミニウムめっきを行うとき、十分なめっき性を確保するためには、上記Ｓｉの含有量の上限を２％に定めることができる（０％は除く）。本発明の一実施形態では、上記Ｓｉ含有量を１．５％以下に制限することもできる。また、本発明の他の一実施例では、上記Ｓｉ含有量の下限を０．０１％に定めることもできる。
上記Ｓｉは、製鋼において脱酸剤として添加される必要があるだけでなく、熱間プレス成形部材の強度に最も大きく影響を与える炭化物の生成を抑制するだけでなく、熱間プレス成形におけるマルテンサイトの生成後に、マルテンサイトラス（ｌａｔｈ）粒界に炭素を濃化させて残留オーステナイトを確保するために鋼中に添加てもよい。但し、鋼板にアルミニウムめっきを行うとき、十分なめっき性を確保するためには、上記Ｓｉの含有量の上限を２％に定めることができる（０％は除く）。本発明の一実施形態では、上記Ｓｉ含有量を１．５％以下に制限することもできる。また、本発明の他の一実施例では、上記Ｓｉ含有量の下限を０．０１％に定めることもできる。
【0047】
Ｍｎ：０．１～４．０％
上記Ｍｎは、固溶強化の効果を確保するためだけでなく、熱間プレス成形部材においてマルテンサイトを確保するための臨界冷却速度を下げるために、０．１％以上の含有量で添加されてよい。また、鋼板の強度を適切に維持することにより、熱間プレス成形工程の作業性を確保し、製造原価を節減し、スポット溶接性を向上させるという点から、上記Ｍｎ含有量は４％以下にすることができ、本発明の一実施形態では、３．５％以下、または２．５％以下にすることができる。
上記Ｍｎは、固溶強化の効果を確保するためだけでなく、熱間プレス成形部材においてマルテンサイトを確保するための臨界冷却速度を下げるために、０．１％以上の含有量で添加されてよい。また、鋼板の強度を適切に維持することにより、熱間プレス成形工程の作業性を確保し、製造原価を節減し、スポット溶接性を向上させるという点から、上記Ｍｎ含有量は４％以下にすることができ、本発明の一実施形態では、３．５％以下、または２．５％以下にすることができる。
【0048】
Ｐ：０．０５％以下
上記Ｐは、鋼内に不純物として存在し、なるべくその含有量が少ないほど有利である。したがって、本発明の一実施形態におけるＰは、０．０５％以下の含有量で含まれていてもよい。本発明の他の一実施形態におけるＰは、０．０３％以下に制限されることもできる。Ｐは、少ないほど有利な不純物元素であるため、その含有量の上限を特に定める必要はない。但し、Ｐ含有量を過度に下げるためには製造費用が上昇するおそれがあるため、これを考慮する場合にはその下限を０．００１％とすることもできる。
上記Ｐは、鋼内に不純物として存在し、なるべくその含有量が少ないほど有利である。したがって、本発明の一実施形態におけるＰは、０．０５％以下の含有量で含まれていてもよい。本発明の他の一実施形態におけるＰは、０．０３％以下に制限されることもできる。Ｐは、少ないほど有利な不純物元素であるため、その含有量の上限を特に定める必要はない。但し、Ｐ含有量を過度に下げるためには製造費用が上昇するおそれがあるため、これを考慮する場合にはその下限を０．００１％とすることもできる。
【0049】
Ｓ：０．０２％以下
上記Ｓは、鋼中に不純物として部材の延性、衝撃特性、及び溶接性を阻害する元素であるため、最大含有量を０．０２％とする（好ましくは０．０１％以下）。また、その最小含有量が０．０００１％未満では、製造費用が上昇されるおそれがあるため、本発明の一実施形態では、その含有量の下限を０．０００１％とすることができる。
上記Ｓは、鋼中に不純物として部材の延性、衝撃特性、及び溶接性を阻害する元素であるため、最大含有量を０．０２％とする（好ましくは０．０１％以下）。また、その最小含有量が０．０００１％未満では、製造費用が上昇されるおそれがあるため、本発明の一実施形態では、その含有量の下限を０．０００１％とすることができる。
【0050】
Ａｌ：０．００１～１％
上記Ａｌは、Ｓｉと共に製鋼において脱酸作用を行って、鋼の清浄度を高めることができるため、０．００１％以上の含有量で添加されてよい。また、Ａｃ３温度が高すぎないようにして熱間プレス成形時に必要な加熱を適切な温度範囲で行うことができるようにするために、上記Ａｌ含有量は、１％以下にすることができる。
上記Ａｌは、Ｓｉと共に製鋼において脱酸作用を行って、鋼の清浄度を高めることができるため、０．００１％以上の含有量で添加されてよい。また、Ａｃ３温度が高すぎないようにして熱間プレス成形時に必要な加熱を適切な温度範囲で行うことができるようにするために、上記Ａｌ含有量は、１％以下にすることができる。
【0051】
Ｃｒ：５．０％以下（０％は除く）
上記Ｃｒは、鋼の硬化能を向上させて熱間プレス成形部材の強度を向上させる役割を果たすため、添加が必要である。場合によっては、上記Ｃｒ含有量の下限は０．００１％と定めることもできる。但し、その含有量が５．０％を超過する場合には、これ以上の効果上昇を期待することは難しいだけでなく、費用も増加することがあるため、Ｃｒ含有量の上限は５．０％と定めることができる。
上記Ｃｒは、鋼の硬化能を向上させて熱間プレス成形部材の強度を向上させる役割を果たすため、添加が必要である。場合によっては、上記Ｃｒ含有量の下限は０．００１％と定めることもできる。但し、その含有量が５．０％を超過する場合には、これ以上の効果上昇を期待することは難しいだけでなく、費用も増加することがあるため、Ｃｒ含有量の上限は５．０％と定めることができる。
【0052】
Ｎ：０．０２％以下
上記Ｎは、鋼中に不純物として含まれる元素であって、スラブの連続鋳造時にクラック発生に対する敏感度を減少させ、衝撃特性を確保するためには、その含有量が低いほど有利であるため、０．０２％以下含むことができる。下限を特に定める必要はないが、製造費用の上昇などを考慮して、一実施形態におけるＮ含有量を０．００１％以上に定めることもできる。
上記Ｎは、鋼中に不純物として含まれる元素であって、スラブの連続鋳造時にクラック発生に対する敏感度を減少させ、衝撃特性を確保するためには、その含有量が低いほど有利であるため、０．０２％以下含むことができる。下限を特に定める必要はないが、製造費用の上昇などを考慮して、一実施形態におけるＮ含有量を０．００１％以上に定めることもできる。
【0053】
Ｔｉ：０．１％以下（０％は除く）
上記Ｔｉは、窒素と反応することによりＢによる硬化能向上に役立つことができる。また、微細析出物を形成することにより熱間プレス成形部材の強度を向上させ、結晶粒を微細化して衝撃靭性の向上に効果があるため、０．１％以下の量で添加することができる（０％は除く）。上述した効果をより確実に得るために、本発明の一実施例では、上記Ｔｉの含有量の下限を０．０００５％と定めることもできる。
上記Ｔｉは、窒素と反応することによりＢによる硬化能向上に役立つことができる。また、微細析出物を形成することにより熱間プレス成形部材の強度を向上させ、結晶粒を微細化して衝撃靭性の向上に効果があるため、０．１％以下の量で添加することができる（０％は除く）。上述した効果をより確実に得るために、本発明の一実施例では、上記Ｔｉの含有量の下限を０．０００５％と定めることもできる。
【0054】
Ｂ：０．０００１～０．０１％
上記Ｂは、少量の添加でも硬化能を向上させることができるだけでなく、旧オーステナイト結晶粒界に偏析されて、Ｐ及び／またはＳの粒界偏析による熱間プレス成形部材の脆性を抑制することができる元素である。したがって、Ｂは０．０００１％以上添加されてもよい。但し、０．０１％を超過すると、その効果が飽和するだけでなく、熱間圧延において脆性をもたらすため、その上限を０．０１％とすることができ、一実施形態では、上記Ｂ含有量を０．００５％以下にすることができる。
上記Ｂは、少量の添加でも硬化能を向上させることができるだけでなく、旧オーステナイト結晶粒界に偏析されて、Ｐ及び／またはＳの粒界偏析による熱間プレス成形部材の脆性を抑制することができる元素である。したがって、Ｂは０．０００１％以上添加されてもよい。但し、０．０１％を超過すると、その効果が飽和するだけでなく、熱間圧延において脆性をもたらすため、その上限を０．０１％とすることができ、一実施形態では、上記Ｂ含有量を０．００５％以下にすることができる。
【0055】
本発明の一実施形態では、必要に応じて、Ｎｂ：０．１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下及びＶ：０．５％以下の中から選択された１種又は２種以上の元素をさらに含むことができる。
【0056】
Ｎｂ：０．１％以下
上記Ｎｂは、微細析出物形成で熱処理部材の鋼板向上と、結晶粒微細化により残留オーステナイト安定化と衝撃靭性の向上に効果があるため、鋼中に添加することができる。但し、その添加量が０．１％を超過すると、その効果が飽和されるだけでなく、過度の合金鉄添加により費用上昇をもたらすことがある。本発明の一実施形態では、上記Ｎｂは０．００１％以上添加することもできる。
上記Ｎｂは、微細析出物形成で熱処理部材の鋼板向上と、結晶粒微細化により残留オーステナイト安定化と衝撃靭性の向上に効果があるため、鋼中に添加することができる。但し、その添加量が０．１％を超過すると、その効果が飽和されるだけでなく、過度の合金鉄添加により費用上昇をもたらすことがある。本発明の一実施形態では、上記Ｎｂは０．００１％以上添加することもできる。
【0057】
Ｍｏ：０．５％以下
Ｍｏは、硬化能向上と、析出強化の効果による強度及び結晶粒微細化を確保することができる元素である。但し、過度に添加する場合には、溶接性が悪くなる可能性があるため、これを考慮して０．５％以下で添加することができる。本発明の一実施形態では、上記Ｍｏを添加する場合、添加量の下限を０．００１％と定めることもできる。
Ｍｏは、硬化能向上と、析出強化の効果による強度及び結晶粒微細化を確保することができる元素である。但し、過度に添加する場合には、溶接性が悪くなる可能性があるため、これを考慮して０．５％以下で添加することができる。本発明の一実施形態では、上記Ｍｏを添加する場合、添加量の下限を０．００１％と定めることもできる。
【0058】
Ｎｉ：１％以下
上記Ｎｉは、微細析出物を形成させて強度を向上させる元素である。但し、その値が１．０％を超過すると過度の費用増加となるため、その上限を１％とする。本発明の一実施形態では、上述した効果を確実に得るために、Ｎｉの添加量を０．００５％以上とすることができる。
上記Ｎｉは、微細析出物を形成させて強度を向上させる元素である。但し、その値が１．０％を超過すると過度の費用増加となるため、その上限を１％とする。本発明の一実施形態では、上述した効果を確実に得るために、Ｎｉの添加量を０．００５％以上とすることができる。
【0059】
Ｃｕ：１％以下
上記Ｃｕは、Ｎｉと同様に微細析出物を形成させて強度を向上させる元素である。但し、その値が１．０％を超過すると過度の費用増加となるため、その上限を１％とする。上述した効果を確実に得るためには、Ｃｕの添加量を０．００５％以上とすることができる。
上記Ｃｕは、Ｎｉと同様に微細析出物を形成させて強度を向上させる元素である。但し、その値が１．０％を超過すると過度の費用増加となるため、その上限を１％とする。上述した効果を確実に得るためには、Ｃｕの添加量を０．００５％以上とすることができる。
【0060】
Ｖ：０．５％以下
上記Ｖは、微細析出物形成で熱処理部材の鋼板向上と、結晶粒微細化により残留オーステナイト安定化と衝撃靭性の向上に効果があるため、鋼中に添加されることができる。但し、その添加量が０．５％を超過すると、その効果が飽和するだけでなく、過度の合金鉄添加により費用上昇をもたらすことがある。本発明の一実施形態では、上述したＶ添加の効果を確実にするためにＶを０．００１％以上添加することができる。
上記Ｖは、微細析出物形成で熱処理部材の鋼板向上と、結晶粒微細化により残留オーステナイト安定化と衝撃靭性の向上に効果があるため、鋼中に添加されることができる。但し、その添加量が０．５％を超過すると、その効果が飽和するだけでなく、過度の合金鉄添加により費用上昇をもたらすことがある。本発明の一実施形態では、上述したＶ添加の効果を確実にするためにＶを０．００１％以上添加することができる。
【0061】
上述した成分以外の残部としては、鉄及び不可避不純物が挙げられるが、熱間成形用鋼板に含まれることができる成分であれば、特に制限しない。
【0062】
以下、本発明の一実施形態による熱間プレス成形用鋼板の製造方法の一例を説明すると以下のとおりである。但し、下記熱間プレス成形用鋼板の製造方法は、一例示であり、本発明の熱間プレス成形用鋼板が必ずしも本製造方法によって製造される必要があるというわけではなく、如何なる製造方法であっても本発明の特許請求の範囲を満たす方法であれば、本発明の各実施例を実現するのに何ら問題がないことに留意する必要がある。
【0063】
本発明の一実施形態による場合、鋼板は、素地鋼板上にアルミニウム－鉄合金めっき層が形成されたアルミニウム－鉄（Ａｌ－Ｆｅ）合金めっき鋼板を得る段階；及び、上記アルミニウム－鉄（Ａｌ－Ｆｅ）合金めっき鋼板にスキンパス圧延を行うことにより製造することができる。
【0064】
本発明の一実施形態において、上記アルミニウム－鉄合金めっき鋼板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金がめっきされたアルミニウムめっき鋼板を得る段階；及び、上記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階を含む過程によって得ることができる。
【0065】
このとき、アルミニウムめっき鋼板は工業的にアルミニウム系と称されるものであればどのようなものでも使用可能であり、本発明の一実施形態ではＡｌ含有量が重量基準で７０％以上であるものを用いることができる。めっき層においてＡｌ以外の残りの元素としては、アルミニウム系めっき層に通常添加できるＳｉとＭｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｆｅの中から選択される１種又は２種以上の成分及び／又はその他の不純物元素が挙げられる。そのうち、Ｓｉは０．０１～２０％の割合で含まれてよい。Ｓｉ含有量を０．０１％以下に制御するためには高純度の原材料が必要であり、製造費用の上昇が非常に大きく、２０％を超過するようになると、めっき浴溶融温度の増加による設備維持に困難があり、合金化速度が低下して十分な合金化を得ることが難しい。したがって、本発明においてめっき浴に含まれるＳｉ含有量は０．０１～２０％に制限することができる。上記Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉの中から選択される１種又は２種以上の元素は、含有量の合計で２０重量％以下だけめっき層に含まれていていよい。
【0066】
上述したアルミニウム系めっき層は、熱間圧延または冷間圧延及び焼鈍熱処理された鋼板を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬するめっきする溶融アルミニウムめっき方式により形成することができる。
【0067】
本発明の一実施形態において、上記アルミニウムめっき時のめっき量は、片面当たり１０～１００ｇ／ｍ２であってよい。めっき量が１０ｇ／ｍ２未満であると、耐食性が減少し、これに対し、めっき量が１００ｇ／ｍ２を超過すると、溶接性が低下する問題が生じる。したがって、本発明において、アルミニウムめっき時のめっき量は片面当たり１０～１００ｇ／ｍ２に制限することが好ましい。一方、本発明の他の一実施形態では、上記アルミニウムめっき時のめっき量は片面当たり２０～９０ｇ／ｍ２であることもできる。
【0068】
また、本発明の一実施形態では、上記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階は、鋼板をアルミニウムまたはアルミニウム合金でめっきするラインに直接連結され、上記めっき鋼板が走行する状態で加熱するオンライン加熱によって行われることができる。本発明の一実施形態において、上記合金化時の加熱温度範囲は６７０～９００℃であってよく、維持時間は１～２０秒であってよい。さらに、本発明の他の一実施形態では、上記加熱温度範囲は６８０～８８０℃であってよく、上記維持時間は１～１０秒であってよい。
【0069】
本発明の他の一実施形態では、上記アルミニウムめっき鋼板を加熱して合金化する段階は、巻き取られためっき鋼板を箱型焼鈍炉で加熱する箱焼鈍によって行うこともできる。このとき、アルミニウムめっき後の常温まで冷却されたコイルを露点温度－１０℃未満の水素または水素と窒素雰囲気の箱焼鈍炉で６００～８００℃の範囲の温度で０．１～１００時間加熱して合金化熱処理することができる（本発明では、上記温度範囲で炉雰囲気温度が到達する最高温度を加熱温度とする）。
【0070】
各実施形態における維持時間は、雰囲気温度が目標温度に到達した後、冷却を開始するまでの時間を意味する。
【0071】
本発明の一実施形態において、上記スキンパス圧延は、下記関係式１で表されるＳＰＭＩが５０００～８５００となる条件下で実施されることができる。
ここで、上記Ｐはスキンパス圧延時の圧下力（単位：ｔｏｎ）、上記Ｒａｒｏｌｌはスキンパス圧延ロール表面の算術平均粗さ（単位：μｍ）、上記ＲＰｃｒｏｌｌはスキンパス圧延ロールの単位長さ当たりのピーク数（単位：／ｃｍ）を意味する。また、上記ＳＰＭＩの単位は√Ｔｏｎ・μｍ／ｃｍである。
【数2】
【0072】
すなわち、上記ＳＰＭＩは、本発明者が考案した鋼板表面状態を制御することができる条件であり、鋼板表面のＲａとＲＰｃは、ロール表面のＲａとＲＰｃはもちろんであり、ロールが加える押下力によっても影響を受け、これらの影響度を定量的に分析した結果、上記関係式１によって表れる関係を示していることが研究結果によって分かった。鋼板表面のＲａとＲＰｃの積が十分な値を有するようにするためには、上記ＳＰＭＩ値は５０００以上である必要があり、場合によっては上記ＳＰＭＩ値を５５００以上に制限することもできる。但し、ＳＰＭＩ値が高すぎる場合には、熱間プレス成形後に得られる部材の耐食性が低下することがあるため、その値を８５００以下に制限することができ、場合によっては８０００以下に制限することもできる。
【0073】
以下では、本発明の一実施形態による熱間プレス成形部材について説明する。但し、熱間プレス成形部材を製造する方法は、従来公知のように鋼板をオーステナイト化温度以上の温度で加熱して維持した後、急冷と同時に成形する過程からなるものであるため、本発明において特に制限しない。
【0074】
本発明の一実施形態による熱間プレス成形部材は、素地鋼板及び上記素地鋼板上に形成されたＡｌ－Ｆｅ合金からなるめっき層を含むものであって、めっき層の表面のＲａとＲＰｃの積が調整されて塗装密着性と耐食性を兼ね備えたものであることができる。
【0075】
本発明の一実施形態では、高い塗装密着性を確保するために熱間プレス成形によって得られた部材のめっき層の表面のＲａ×ＲＰｃは６０μｍ／ｃｍ以上であることができる。数式において、Ｒａは算術平均粗さとしてμｍの単位を有し、ＲＰｃはピーク数（Ｐｅａｋ Ｃｏｕｎｔ）としてのｃｍの逆数（／ｃｍ）の単位を有する。上記Ｒａ×ＲＰｃが十分でない場合には、十分な塗装密着性を期待し難いことがあるため、上記Ｒａ×ＲＰｃの下限を６０μｍ／ｃｍと定めることができる。場合によっては、上記Ｒａ×ＲＰｃの下限を７０μｍ／ｃｍと定めることもできる。塗装密着性の改善のためにＲａ×ＲＰｃの数値が高いほど有利であるが、上記数値が高すぎる場合には、本発明の一実施形態によって部材のＲａとＲＰｃを高めるためのめっき鋼板の加工過程でめっき層の表面に過度のクラックが導入されて耐食性が低下することがあるため、本発明の一実施形態では上記Ｒａ×ＲＰｃの上限を１５０μｍ／ｃｍと定めることができ、場合によっては上記Ｒａ×ＲＰｃの上限を１４０μｍ／ｃｍと定めることもできる。
【0076】
また、本発明の他の一実施形態による熱間プレス成形部材は、Ａｌ－Ｆｅ合金めっき層の表面に形成されたクラックの個数と圧痕部の面積割合を適宜調整することで、この後の熱間プレス成形工程によって得られた部材の塗装密着性と耐食性を向上させることができる。このために本発明の一実施形態によるめっき鋼板は、めっき層の表面積１ｍｍ２当たりのクラックが１５～２２０個存在し、上記めっき層の表面で圧痕部が占める面積の割合が５～５０％であることができる。
【0077】
上記クラックは、熱間プレス成形部材の表面で塗装層が固定（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）される固定部の役割を果たすことができるため、本発明の一実施形態においてめっき層の単位面積１ｍｍ２当たり１５個以上、場合によっては２０個以上のクラックが存在することができる。クラックの個数は、顕微鏡（倍率１００倍）の視野を縦横それぞれ１０等分して得られる１００個の領域内で観察されるクラックの個数を観察面積１ｍｍ２で観察されるものに換算して測定する。本発明の一実施形態において、上記顕微鏡は、ＺＥＩＳＳ ＳＵＰＲＡ ５５ＶＰモデル走査電子顕微鏡であってよい。このとき、１つのクラックであっても観察される領域が複数個存在する場合、クラックの個数は、そのクラックが観察された領域の数だけとしてよい。１つの領域内に複数個のクラックが観察される場合、クラックの個数がその数だけになることはもちろんである。これは、観察面積内のクラックの全体長さを考慮した概念であり、クラックの全体長さが塗装層の固定効果に影響を及ぼすためである。但し、アルミニウム系めっき鋼板（部材）は亜鉛系めっき鋼板と異なって犠牲防食機能がないため、クラックが存在する場合、クラックを介して腐食が発生することがある。したがって、過度のクラックの個数は部材の耐食性を損なう可能性があるため、１ｍｍ２当たりのクラック個数の上限は２２０個に制限することができ、場合によっては２００個に制限することもできる。
【0078】
また、本発明の一実施形態では、塗装層の接触面積を増加させるために鋼板のめっき層の表面に多量の圧痕部を形成させることができ、このような圧痕部は部材にまで残留して塗装密着性を向上させることができる。上記圧痕部が存在する場合にはめっき層の表面のＲａとＲＰｃが増加することがあるが、このために本発明の一実施形態ではめっき層の表面で圧痕部の割合が５％以上であってよく、場合によっては８％以上であってもよい。必ずしもこれに制限するものではないが、本発明の一実施形態では、ライカ（Ｌｅｉｃａ）ＤＭ６０００Ｍモデル光学顕微鏡を用いて倍率１００倍で表面イメージを観察した結果をＣｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ ＰＥソフトウェアを用いて色の明度を２５６個に区分した後、最も高い明度値の７０％値に該当する明度以上の部分を上記圧痕部として特定してその面積割合を求めた。上記圧痕部の割合が高すぎる場合には、圧痕部を形成させるためにめっき層に加わる負荷が過度であって表面クラックが増加することがあるため、上記圧痕部の割合の上限は５０％と定めることができ、４５％と定めることもできる。
【0079】
本発明の一実施形態によると、上記アルミニウム－鉄（Ａｌ－Ｆｅ）合金めっき層は、ＡｌとＦｅを重量基準で合計７０％以上含むことができる。これらの元素のみでめっき層が行われることもできるため、含有量合計の上限を特に定める必要はなく、これら元素の含有量の合計は１００％にであってもよい。
【0080】
めっき層のうち、Ｆｅは熱間プレス成形中にめっき層に拡散することができるため、重量基準で３０％以上含まれてよい。仮に、めっき層中のＦｅの含有量が３０％未満の場合には、保管時の水素脆化等の問題解決にあまり役に立たない場合があるため、本発明では部材のめっき層中にＦｅが重量基準で３０％以上含まれてよく、場合によっては、上記Ｆｅ含有量は３５％以上であってよく、４０％以上であってもよい。
【0081】
Ｆｅ含有量の上限には特に制限はないが、通常の熱間プレス成形部材のめっき層内のＦｅ含有量を考慮する場合、Ｆｅ含有量の上限を９０％と定めることもでき、場合によっては８０％以下に定めることもできる。ここで、Ｆｅの平均含有量は、全体めっき層中のＦｅ含有量の平均を意味するものであり、測定方法が様々であることができるが、本実施形態ではグロー放電分光分析（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ；略してＧＤＳ）法でめっき層の表面から鋼板の界面まで分析したときに現れる深さ（厚さ）に応じたＦｅの含有量の曲線を積分した後、これをめっき層の厚さで割った値として用いることができる。めっき層と鋼板の界面を判断する基準には様々なものがあるが、本実施例ではＧＤＳ結果でＡｌとＦｅ含有量の曲線が交差する、すなわち２元素の含有量が等しくなる地点をめっき層と鋼板の界面として規定することができる。
【0082】
本発明の一実施形態によると、熱間プレス成形部材のめっき層は、上述したＡｌ及びＦｅ以外にもめっき層に含まれる一般的な元素をさらに含むことができる。このような元素の例としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉの中から選択される１種または２種以上が挙げられ、これらは合計で２０重量％以下までめっき層に含まれ得る。
【0083】
本発明の熱間プレス成形部材の素地鋼板は、強度別に様々な組織を有することができる。仮に引張強度が４００～８００ＭＰａの場合には、面積基準でマルテンサイト５～５０％と残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種又は２種以上の相からなる微細組織を有することができ、引張強度が８００～１３００ＭＰａの場合には面積基準でマルテンサイト９０％以上と残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種又は２種以上の相からなる微細組織を有することができ、引張強度が１３００ＭＰａ以上の場合には、面積基準でマルテンサイト９５％以上と残りのフェライト、パーライト、ベイナイト及びオーステナイトの中から選択された１種又は２種以上の相からなる微細組織を有することができる。
【実施例】
【0084】
以下、実施例を挙げ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、具体化するためのものにすぎず、本発明の権利範囲を制限するためのものではない点に留意する必要がある。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された事項と、これから合理的に類推される事項によって決定されるものであるためである。
【0085】
（実施例）
素地鋼板として下記表１の組成を有する熱間プレス成形用冷間圧延鋼板を用意した。上記素地鋼板を通常の方法で焼鈍熱処理した後、溶融アルミニウムめっきを行った。めっき浴は実質的に重量％で９．５％Ｓｉと残部Ａｌからなる組成を有するものとし、めっき浴温度は６６０℃とした。めっき後、エアナイフ（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ）を用いてめっき付着量を片面当たり４０ｇ／ｍ２に調整した。
素地鋼板として下記表１の組成を有する熱間プレス成形用冷間圧延鋼板を用意した。上記素地鋼板を通常の方法で焼鈍熱処理した後、溶融アルミニウムめっきを行った。めっき浴は実質的に重量％で９．５％Ｓｉと残部Ａｌからなる組成を有するものとし、めっき浴温度は６６０℃とした。めっき後、エアナイフ（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ）を用いてめっき付着量を片面当たり４０ｇ／ｍ２に調整した。
【0086】
この後、各発明例及び比較例別にオンライン又は箱焼鈍により合金化を行い、Ａｌ－Ｆｅの合金めっき鋼板を得た。オンライン合金化は、７２０℃まで鋼板を再加熱した後、５秒間維持及び常温まで冷却する方式で行われ、箱焼鈍による合金化は、コイルを６５０℃の箱焼鈍炉で１０時間維持する方式で行われた。
【0087】
合金化の後に、表２に示した表面粗さ（Ｒａ）とピーク数（ＲＰｃ）を有するロールを用いて表２に示した圧下力でめっき鋼板をスキンパス圧延することにより、鋼板の合金化されためっき層の表面の状態を調整した。
【0088】
全ての発明例と比較例において、それぞれの合金化方式及びスキンパス圧延により得た合金めっき層内のＡｌとＦｅの含有量の合計とＦｅ含有量はそれぞれ９０％及び４３％であることから、実施例別の差異は特に確認されなかった。また、全ての発明例と比較例においてめっき層の表面におけるＦｅ含有量がめっき層中のＦｅの平均含有量に対して７７％レベルと大きな差異を示さなかった。このとき、めっき層の表面は、めっき層の最表面から深さ１μｍの地点を意味する。
【0089】
上記スキンパス圧延されためっき鋼板に対して大気雰囲気下９３０℃で６分間鋼板を加熱した後、熱間でプレス成形と急冷を実施して、熱間プレス成形部材を得た。得られた熱間プレス成形部材の内部組織は実質的に１００％マルテンサイトからなり、強度が１５００ＭＰａであることを確認することができた。但し、鋼材の組織と強度は必要に応じて変更できるものであり、通常の技術者であれば鋼材の組成や冷却条件等をはじめとする製造条件を変更させることで目標とする組織と強度を有する部材を製造するのに何ら困難がない。
【0090】
また、全ての発明例と比較例により得られた熱間プレス成形部材において、合金めっき層内のＡｌとＦｅの含有量の合計とＦｅ含有量はそれぞれ８３％及び４４％レベルであり、実施例別に特別な差異は確認されなかった。
【0091】
スキンパス圧延されためっき鋼板及び熱間プレス成形部材の表面粗さ（Ｒａ）、ピーク数（ＲＰｃ）、単位面積当たりのクラックの個数及び圧痕部の割合を測定した。表面粗さとピーク数は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）規格によって５部位を測定し、その値を平均して求めた。クラックの個数は、顕微鏡（倍率：１００倍）の視野を縦横それぞれ１０等分して得られる１００個の領域のそれぞれにおいて観察されるクラックの総個数を観察面積１ｍｍ２で観察されるものに換算して測定した。測定にはＺＥＩＳＳ ＳＵＰＲＡ ５５ＶＰモデル走査電子顕微鏡を使用し、５部位に対して測定したものの平均値を求めて解析に使用した。また、圧痕部の割合はライカ（Ｌｅｉｃａ）ＤＭ６０００Ｍモデル光学顕微鏡で倍率１００倍で表面イメージを観察した結果をＣｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ ＰＥソフトウェアを用いて色の明度を２５６個に区分した後、最も高い明度値の７０％値に該当する明度以上の部分を上記圧痕部として特定して、その面積割合を求めた。上記面積割合も５か所を観察した結果の平均値とした。上記測定結果のうち、めっき鋼板に対したものは表３に示し、熱間プレス成形部材に対したものは表４に示した。
【0092】
また、得られた熱間プレス成形部材の塗装密着性と耐食性を以下の方法によって評価し、その結果を表４に示した。
【0093】
まず、塗装密着性等級は、ＧＭＷ１４８２９方法により得られた部材に塗装を実施した後、１ｍｍ間隔の格子スクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）を形成し、これに対してテープ剥離評価により等級を定めた。上記等級が１以下の場合、良好であるとみなすことができる。
【0094】
耐食性は、ＧＭＷ１４８７２規格によって上記部材にリン酸塩処理及び塗装を行った後、クロスカット（ｃｒｏｓｓｃｕｔ）を出した後、塩水雰囲気でＣｙｃｌｉｃ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｓｔを５２回実施した後、ブリスター（ｂｌｉｓｔｅｒ）幅を測定した。本実施例では、幅が２ｍｍ以下であることを良好であると判断した。
【0095】
【表1】
【0096】
【表2】
【0097】
【表3】
【0098】
【表4】
【0099】
比較例１～３は、スキンパス圧延時のＳＰＭＩが５０００未満であった場合であって、その結果、合金化されためっき鋼板表面のＲａ×ＲＰｃが十分に確保されないか、圧痕部の割合とクラックの個数が十分に形成されなかった。このような鋼板を熱間プレス成形して得られた熱間プレス成形部材も十分なＲａ×ＲＰｃが低いか、クラックの個数または圧痕部の割合が十分でなかった。このような場合、アンカリング効果が不足して塗装層が部材表面に強固に結合し難いことがあり、その結果、塗装密着性の等級が全て２以上と良くないことが確認できた。一方、比較例４～６はＳＰＭＩ値が高すぎた場合である。このような場合には、めっき層のＲａ×ＲＰｃや圧痕部の割合とクラックの個数などは部材の塗装密着性を確保するには十分であることがあるが、却ってめっき層に損傷が発生しながら表４に示したように部材の耐食性が悪くなった結果を示した。すなわち、めっき層が損傷する場合には、犠牲陽極方式の防食性能を提供することができないアルミニウム合金系めっき層の損傷した隙間から素地鋼板が露出して腐食が発生する可能性があり、その結果、耐食性の指標であるブリスターの幅が許容限界値より大きくなる可能性がある。
【0100】
一方、本発明の条件を満たす発明例１～７は、スキンパス圧延条件を適宜制御してめっき鋼板の表面特性を確保した結果、最終的に得られる部材の塗装密着性と耐食性を同時に確保することができた。
【0101】
図１に比較例１により製造されためっき鋼板（ａ）と発明例２によって製造されためっき鋼板（ｂ）を示した。図面から分かるように、比較例１によって製造されためっき鋼板の場合には表面の凹凸が十分ではないのに対し、発明例２によって製造されためっき鋼板の場合には表面に凹凸が十分に形成されて、この後の熱間プレス成形によって製造された部材の表面が塗装層を固定するのに適合することができる。
【0102】
図２に比較例１と発明例２によって製造された鋼板の表面を１００倍率顕微鏡（ＤＭ６０００Ｍ）で観察し、Ｃｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ ＰＥソフトウェアを用いて処理した後、最高明度の７０％以上の領域（圧痕部）を白色で表した結果を示した。図面から確認できるように、本発明によりＳＰＭＩを適正範囲に制御してスキンパス圧延を行った発明例２の場合が低いＳＰＭＩ条件でスキンパス圧延した比較例１に比べてはるかに高い圧痕部を形成させることができた。
【0103】
図３のグラフにＳＰＭＩ値とクラック数との間の関係を示した。図面においてＳＰＭＩ値が５０００～８０００√Ｔｏｎ・μｍ／ｃｍの間の値を有する場合、クラックの個数が適切な範囲内に維持され得ることが確認できる。
【0104】
したがって、本発明の有利な効果を確認することができた。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】