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公開番号2025075085
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2025027277,2021030348
出願日2025-02-21,2021-02-26
発明の名称ホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ホットスタンプ成形体およびそれらの製造方法
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C22C 38/00 20060101AFI20250507BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高強度であり、ホットスタンプ後のスケールの生成が抑制され、且つ優れた溶接性および化成処理性を有するホットスタンプ成形体、およびこれを製造することができるホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、それらの製造方法の提供。
【解決手段】所定の化学組成を有する鋼板と、前記鋼板上に配された合金化溶融亜鉛めっき皮膜と、前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜上に配された酸化亜鉛含有皮膜と、を有するホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびこれをホットスタンプすることで得られるホットスタンプ成形体、並びにこれらの製造方法を採用する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鋼板と、前記鋼板上に配された合金化溶融亜鉛めっき皮膜と、前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜上に配された酸化亜鉛含有皮膜と、を有するホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０２～０．５８％、
Ｍｎ：０．１０～３．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．２００％、
Ｎｂ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｗ：０～１．００％
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０５％、および
ＲＥＭ：０～０．０５％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜は、
Ｆｅ濃度が８．０質量％超であり、
Ｚｎ量が１５．０～４０．０ｇ／ｍ
２
であり、
Ａｌ量が４００～１０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
Ｎｉ量が０～２０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
前記酸化亜鉛含有皮膜は、
片面当たりの酸化亜鉛量が金属亜鉛換算で０．３～１．５ｇ／ｍ
２
である
ことを特徴とするホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
続きを表示（約 3,300 文字）【請求項２】
前記鋼板の前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．００５～０．２００％、
Ｎｂ：０．００５～０．２００％、
Ｖ：０．１０～１．００％、
Ｗ：０．１０～１．００％、
Ｃｒ：０．０５～１．００％、
Ｍｏ：０．０５～１．００％、
Ｃｕ：０．０５～１．００％、
Ｎｉ：０．０５～１．００％、
Ｂ：０．００１０～０．０１００％、
Ｃａ：０．０００５～０．０５％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０５％
からなる群から選ばれる１種または２種を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項３】
前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜中の前記Ｎｉ量が５０～２０００ｍｇ／ｍ
２
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用合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項４】
鋼板と、前記鋼板上に配されためっき皮膜と、前記めっき層上に配された酸化亜鉛含有皮膜と、を有するホットスタンプ成形体であって、
前記鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０２～０．５８％、
Ｍｎ：０．１０～３．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．２００％、
Ｎｂ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｗ：０～１．００％
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０５％、および
ＲＥＭ：０～０．０５％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記鋼板の金属組織が、８０面積％以上のマルテンサイトを含み、
前記めっき皮膜は、Ｆｅ－Ｚｎ固溶相および酸化亜鉛のみからなり、
Ｚｎ量が１５．０～４０．０ｇ／ｍ
２
であり、
Ａｌ量が４００～１０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
Ｎｉ量が０～２０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
残部が不純物からなり、
前記酸化亜鉛含有皮膜は、
片面当たりの酸化亜鉛量が、金属亜鉛換算で０．３～１．５ｇ／ｍ
２
である
ことを特徴とするホットスタンプ成形体。
【請求項５】
前記鋼板の前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．００５～０．２００％、
Ｎｂ：０．００５～０．２００％、
Ｖ：０．１０～１．００％、
Ｗ：０．１０～１．００％、
Ｃｒ：０．０５～１．００％、
Ｍｏ：０．０５～１．００％、
Ｃｕ：０．０５～１．００％、
Ｎｉ：０．０５～１．００％、
Ｂ：０．００１０～０．０１００％、
Ｃａ：０．０００５～０．０５％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０５％
からなる群から選ばれる１種または２種を含有する
ことを特徴とする請求項４に記載のホットスタンプ成形体。
【請求項６】
前記酸化亜鉛含有皮膜上に、化成皮膜を有することを特徴とする請求項４または５に記載のホットスタンプ成形体。
【請求項７】
請求項１に記載のホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
請求項１に記載の化学組成を有するスラブに対して熱間圧延を施すことで、熱延鋼板を得る熱間圧延工程と、
任意で、前記熱延鋼板に対して冷間圧延を施すことで冷延鋼板を得る冷間圧延工程と、
任意で、前記熱延鋼板または前記冷延鋼板に対してＮｉプレめっきを施すことでＮｉプレめっき鋼板を得るＮｉプレめっき工程と、
前記熱延鋼板、前記冷延鋼板または前記Ｎｉプレめっき鋼板に対して還元性雰囲気中で４６０～８５０℃の温度域で３秒以上保持することで焼鈍鋼板を得る焼鈍工程と、
Ａｌ濃度が０．１９０～０．４００質量％である溶融亜鉛浴に、前記焼鈍鋼板を１．０～１５．０秒間浸漬することで溶融亜鉛めっき鋼板を得る亜鉛めっき工程と、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に対して合金化処理を行う合金化工程と、
片面当たりの酸化亜鉛量が金属亜鉛換算で０．３～１．５ｇ／ｍ
２
である酸化亜鉛含有皮膜を形成する酸化亜鉛含有皮膜形成工程と、を備える
ことを特徴とするホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項８】
請求項４に記載のホットスタンプ成形体の製造方法であって、
鋼板と、前記鋼板上に配された合金化溶融亜鉛めっき皮膜と、前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜上に配された酸化亜鉛含有皮膜と、を有し、
前記鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０２～０．５８％、
Ｍｎ：０．１０～３．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．２００％、
Ｎｂ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｗ：０～１．００％
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０５％、および
ＲＥＭ：０～０．０５％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記合金化溶融亜鉛めっき皮膜は、
Ｆｅ濃度が８．０質量％超であり、
Ｚｎ量が１５．０～４０．０ｇ／ｍ
２
であり、
Ａｌ量が４００～１０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
Ｎｉ量が０～２０００ｍｇ／ｍ
２
であり、
残部が不純物からなり、
前記酸化亜鉛含有皮膜は、
片面当たりの酸化亜鉛量が金属亜鉛換算で０．３～１．５ｇ／ｍ
２
であるホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板を加熱して、１００℃以上の温度域での保持時間を１５０秒以下とし、８５０℃以上の温度域での保持時間を３０秒以下とし、７８２℃以上の温度域でホットスタンプすることでホットスタンプ成形体を得る
ことを特徴とするホットスタンプ成形体の製造方法。
【請求項９】
前記鋼板の前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．００５～０．２００％、
Ｎｂ：０．００５～０．２００％、
Ｖ：０．１０～１．００％、
Ｗ：０．１０～１．００％、
Ｃｒ：０．０５～１．００％、
Ｍｏ：０．０５～１．００％、
Ｃｕ：０．０５～１．００％、
Ｎｉ：０．０５～１．００％、
Ｂ：０．００１０～０．０１００％、
Ｃａ：０．０００５～０．０５％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０５％
からなる群から選ばれる１種または２種を含有する
ことを特徴とする請求項８に記載のホットスタンプ成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記ホットスタンプ成形体の表面に化成皮膜を形成する
ことを特徴とする請求項８または９に記載のホットスタンプ成形体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ホットスタンプ成形体およびそれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化のため、鋼板の高強度化を図り、鋼板の厚みを減ずるための方法が検討されている。高強度鋼板等の難成形材料をプレス成形する技術として、成形に供される鋼板材料を予め加熱してから成形する、ホットスタンプ等の熱間成形方法が採用されている。
【０００３】
このような成形方法は、変形抵抗の小さい高温で成形し、成形と同時に焼入れも実施できることから、部材の高強度化と成形性とを両立できる優れた成形方法である。しかし、この成形方法を採用した場合には、成形前に鋼板材料を７００℃以上の高温に加熱する必要があるため、ホットスタンプ前の加熱時に鋼板表面が酸化するという問題が生じる。この鋼板表面の酸化によって生じた鉄酸化物からなるスケールが、ホットスタンプ時に脱落して金型に付着することで生産性が低下したり、ホットスタンプ後の成形品の表面に残存して外観不良を引き起こしたりするという問題がある。しかも、このようなスケールが成形品の表面に残存すると、次工程で塗装する場合に、成形品と塗膜との密着性が劣り、耐食性の低下を引き起こす。そのため、ホットスタンプ後は、ショットブラスト等のスケール除去処理が必要となる。
【０００４】
このような問題を解決するため、熱間成形用の鋼板材料として、母材鋼板表面の酸化抑制および／またはプレス成形品の耐食性向上を目的として、亜鉛めっきまたはアルミニウムめっきで被覆しためっき鋼板を使用することが提案されている。熱間成形に亜鉛めっき鋼板を用いた例としては、例えば、特許文献１および特許文献２等に記載の技術が挙げられる。
【０００５】
特許文献３には、鋼中のＣ濃度、Ｓｉ濃度、Ｐ濃度および／またはＴｉ濃度を制御し、鋼板表面のＺｎ付着量および皮膜中のＡｌ濃度を制御することにより、熱間成形時に形成される酸化被膜の鋼板との密着性を向上させ、プレス成形品表面の酸化物の剥離処理工程を簡便化あるいは不要とした熱間成形用亜鉛鋼板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００３－７３７７４号公報
特開２００１－３５３５４８号公報
特開２００５－４８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１～３では、ホットスタンプ時に形成される亜鉛酸化物層が過度に生成した場合、ホットスタンプ後において溶接性が劣る場合がある。自動車の車体用部品は、各種形状にホットスタンプされた部品同士を抵抗溶接（特にスポット溶接）で接合することにより、組み立てられる。一般的に、めっき鋼板は冷延鋼板よりも溶接性が劣る。
【０００８】
また、自動車の車体用部品は、上記のスポット溶接後、化成処理と電着とからなる塗装処理を行うため、化成処理性に優れることが求められる。
【０００９】
現在の技術水準では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板をホットスタンプして得られた成形体において、溶接性および化成処理性を向上させ、且つ液体金属脆性（ＬＭＥＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌＥｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔまたはＬＭＣＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌＣｒａｃｋｉｎｇ）を抑制するため、炉内での加熱時間（炉内時間）を約４分間以上とする必要がある。ホットスタンプは冷間プレスに比べてプレス生産性に劣るため、炉内時間を短縮することが求められている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高強度であり、スケールの生成が抑制され、且つ優れた溶接性および化成処理性を有するホットスタンプ成形体、およびこのホットスタンプ成形体を製造することができるホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記ホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる、ホットスタンプ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記ホットスタンプ成形体を製造することができ、且つ炉内時間を短縮することができる、ホットスタンプ成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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