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公開番号2025000732
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2024164442,2023512991
出願日2024-09-20,2022-03-30
発明の名称ホットスタンプ部材
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C23C 2/12 20060101AFI20241224BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】耐食性に優れるホットスタンプ部材を提供する。
【解決手段】実施形態に係るホットスタンプ部材は、母鋼材と、前記母鋼材上に設けられためっき層と、を備えるホットスタンプ部材であって、前記めっき層が、表層リッチ領域と、Alリッチ領域と、Feリッチ領域と、を前記めっき層の表面からこの順で有し、前記めっき層の前記表面から厚さ方向の各領域において、Cr含有量、Cu含有量、Ni含有量およびFe含有量が所定の条件を満足する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
母鋼材と、前記母鋼材上に設けられためっき層と、を備えるホットスタンプ部材であって、
前記めっき層が、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計が５０質量％以上であり、かつ、Ｎｉ含有量が４０質量％以下、または、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計が５０質量％以上であり、かつ、Ｎｉ含有量が７２質量％以下、かつ、Ｃｒ含有量がＮｉ含有量の０．０８倍以下である表層リッチ領域と、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計が５０質量％未満、Ａｌ含有量が１０質量％以上、かつ、Ｆｅ含有量が５０質量％以下であるＡｌリッチ領域と、
Ａｌ含有量が１０質量％以上、かつ、Ｆｅ含有量が５０質量％超であるＦｅリッチ領域と、
を前記めっき層の表面からこの順で有し、
前記めっき層の前記表面～前記めっき層の前記表面から厚さ方向に１００ｎｍ位置までの領域において、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計の最大値が５０質量％以上であり、
Ｆｅ含有量が１０質量％以下であり、
前記めっき層の前記表面から前記厚さ方向に１００ｎｍ位置～前記めっき層の前記表面から厚さ方向に５００ｎｍ位置までの領域において、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計の最大値が５質量％以上であり、
Ｆｅ含有量が４０質量％以下であり、
前記めっき層の前記表面から前記厚さ方向に５００ｎｍ位置～前記めっき層の前記表面から厚さ方向に１０００ｎｍ位置までの領域において、
Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計の最大値が１質量％以上であり、
Ｆｅ含有量が５０質量％以下である、
ことを特徴とするホットスタンプ部材。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記表層リッチ領域のＣｒ含有量が４質量％以上である場合Ｃｒ含有量はＮｉ含有量より多いこと、若しくは、前記表層リッチ領域のＣｒ含有量が４質量％未満であることのいずれかを満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ部材。
【請求項３】
前記めっき層の前記表面～前記めっき層の前記表面から前記厚さ方向に２０ｎｍ位置までの領域において、
Ｃｒ酸化物、Ｃｒ水酸化物、Ｃｕ酸化物、Ｃｕ水酸化物、Ｎｉ酸化物、または、Ｎｉ水酸化物の少なくとも１種が存在し、かつ、Ｃｒ含有量とＣｕ含有量とＮｉ含有量の合計が３０質量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のホットスタンプ部材。
【請求項４】
前記母鋼材の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１～０．７０％、
Ｓｉ：０．００５～１．０００％、
Ｍｎ：０．３０～３．００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．１０００％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｃｒ：０～１．０００％、
Ｍｏ：０～１．０００％、
Ｎｂ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．０００％、
Ｔｉ：０～０．１５０％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｃｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～１．００％、
Ｓｎ：０～１．００％、
Ｓｂ：０～１．００％、
Ｚｒ：０～１．００％、
Ｍｇ：０～０．２００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０～１．０００００％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
ＲＥＭ：０％～０．３００％、および
残部：Ｆｅ及び不純物である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のホットスタンプ部材。
【請求項５】
前記母鋼材の前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｎｉ：０．０１～１．００％、
Ｃｒ：０．００１～１．０００％下、
Ｍｏ：０．００１～１．０００％、
Ｎｂ：０．００１～０．２００％、
Ｖ：０．００１～１．０００％、
Ｔｉ：０．００１～０．１５０％、
Ｂ：０．００１０～０．０１００％、
Ｃｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．０１～１．００％、
Ｓｎ：０．０１～１．００％、
Ｓｂ：０．０１～１．００％、
Ｚｒ：０．０１～１．００％、
Ｍｇ：０．００１～０．２００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１００～１．０００００％、
Ｃａ：０．００１～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．３００％
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項４に記載のホットスタンプ部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ部材に関する。本願は、２０２１年４月６日に、日本に出願された特願２０２１－０６４８８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護及び省資源化の観点から自動車車体の軽量化が求められており、自動車用部材への高強度鋼板の適用が加速している。自動車用部材はプレス成形によって製造されるが、鋼板の高強度化に伴い成形荷重が増加するだけでなく、成形性が低下するため、高強度鋼板においては、複雑な形状の部材への成形性が課題となる。このような課題を解決するため、鋼板が軟質化するオーステナイト域の高温まで加熱した後にプレス成形を実施するホットスタンプ技術の適用が進められている。ホットスタンプは、プレス加工と同時に、金型内において焼入れ処理を実施することで、自動車用部材への成形性と自動車用部材の強度確保とを両立する技術として注目されている。
【０００３】
めっきなどを施していない裸材の鋼板に対してホットスタンプを行う場合、加熱時のスケールの形成及び表層脱炭を抑制するために、非酸化雰囲気でホットスタンプを行う必要がある。しかし、非酸化雰囲気でホットスタンプを行っても、加熱炉からプレス機までは、大気雰囲気であるので、ホットスタンプ後の鋼板の表面にはスケールが形成される。この鋼板の表面のスケールは、密着性が悪く、簡単に剥離してしまうため、他工程への悪影響が懸念される。そのため、ショットブラストなどを用いて除去する必要がある。ショットブラストは、鋼板の形状への影響があるという問題がある。また、スケール除去工程によって、ホットスタンプ工程の生産性が低下するという問題がある。
【０００４】
鋼板表面のスケールの密着性を改善するための方法として、鋼板の表面にめっき層を形成する方法がある。めっき層を形成することで、ホットスタンプを行っても鋼板の表面に密着性のよいスケールが形成されるため、スケール除去の工程が不要となる。そのため、めっき層を形成することで、ホットスタンプ工程の生産性が改善される。
【０００５】
鋼板表面にめっきを形成する方法としては、Ｚｎめっき又はＡｌめっきを形成する方法が考えられるが、Ｚｎめっきを用いた場合、液体金属脆性（ＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌＥｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ、以下、ＬＭＥと称する）の問題がある。ＬＭＥとは、固体金属表面に液体金属が接触した状態で引張応力を付与すると、本来延性を示す固体金属が脆化する現象をいう。Ｚｎは融点が低く、ホットスタンプ時に、溶けたＺｎがＦｅの旧オーステナイト粒界に沿って入り込み、鋼板にマイクロクラックが生じてしまう。
【０００６】
Ａｌめっきを鋼板に施す場合、上記のＬＭＥの問題は発生しないが、ホットスタンプ時にＡｌめっきの表面において、Ａｌと水との反応が起こり、水素が発生する。そのため、鋼板への侵入水素量が多いという問題がある。鋼板への水素の侵入量が多いと、ホットスタンプ後に応力を負荷すると鋼板が割れてしまう（水素脆化）。
【０００７】
特許文献１には、鋼板の表面領域においてニッケルを富化することで、高温における鋼材への侵入水素を抑制する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、鋼板をニッケル及びクロムを含み、重量比Ｎｉ／Ｃｒが１．５～９の間であるバリアプレコートで被覆することで、鋼材への侵入水素を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
日本国特表２０１７－５２５８４９号公報
日本国特表２０１９－５１８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１および２では、Ａｌめっきの上にさらにバリアプレコートなどを形成することで、鋼板への水素侵入を抑制ししている。しかし、特許文献１及び２の方法では、ホットスタンプ後のホットスタンプ部材において、バリアプレコートを形成してもＦｅがホットスタンプ部材の表面まで拡散していることから、ホットスタンプ部材の腐食を十分に抑制できないという問題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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