JP2018090879A - Steel plate for hot press molding, method for producing hot press molding, and hot press molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間プレス成形用鋼板、熱間プレス成形品の製造方法、および熱間プレス成形品に関する。詳細には本発明は、例えば各種自動車の車体や部品などのように高い強度が要求される熱間プレス成形品、および当該熱間プレス成形品を製造するための素材として有用な熱間プレス成形用鋼板に関する。 The present invention relates to a steel plate for hot press forming, a method for producing a hot press formed product, and a hot press formed product. Specifically, the present invention relates to a hot press-molded product that requires high strength, such as the body and parts of various automobiles, and hot press-molding useful as a material for producing the hot press-formed product. It relates to a steel plate.
近年、自動車の軽量化のため、自動車の車体や部品などに引張強度が例えば980MPaを超える高強度鋼板が適用されている。一方、鋼板の高強度化に伴って、部品加工時の金型寿命低下、スプリングバックによる部品形状のばらつきなどの問題が増大している。上記問題を解決するため、熱間プレス成形またはホットスタンプと呼ばれる成形方法が開発されている。熱間プレス成形とは、鋼板をAc1変態点(例えば約900℃)以上の温度に加熱してオーステナイト化し、成形し易くした後に高温域でプレス成形し、焼入れする方法である。熱間プレス成形によれば、鋼板の変形抵抗を低減できるため、上述したスプリングバックの問題も生じ難い。更に熱間プレス成形では、プレス成形と同時に焼入れを行うため、所望とする高強度を確保できる。よって、熱間プレス成形は、特に引張強度が1470MPa以上の高強度鋼板の成形方法として広まりつつある。 In recent years, in order to reduce the weight of automobiles, high-strength steel sheets having a tensile strength exceeding, for example, 980 MPa have been applied to automobile bodies and parts. On the other hand, with the increase in strength of steel sheets, problems such as a decrease in mold life during part processing and part shape variations due to springback are increasing. In order to solve the above problems, a molding method called hot press molding or hot stamping has been developed. Hot press forming is a method in which a steel sheet is heated to a temperature equal to or higher than the Ac1 transformation point (for example, about 900 ° C.) to become austenite, which is easy to form and then press formed in a high temperature range and quenched. According to the hot press forming, the deformation resistance of the steel sheet can be reduced, so that the above-described problem of spring back hardly occurs. Furthermore, in the hot press molding, the desired high strength can be ensured because quenching is performed simultaneously with the press molding. Therefore, hot press forming is becoming widespread as a method for forming high strength steel sheets having a tensile strength of 1470 MPa or more.
ところで自動車用部品のうち、高耐食性が求められるサイドメンバ、サイドシル、クロスメンバ、ピラー下部などの部品では、犠牲防食効果を発揮することが必須である。よって、これまでは、耐食性に優れた亜鉛めっき鋼板を素地鋼板として用い、上記亜鉛めっき鋼板に冷間加工を施して自動車用部品を製造してきた。近年では、上記亜鉛めっき鋼板を熱間プレス成形によって成形することで、高強度かつ高耐食性の自動車用部品が製造されるようになっている。 By the way, among automotive parts, parts such as side members, side sills, cross members, and pillar lower parts that require high corrosion resistance must exhibit a sacrificial anticorrosive effect. Therefore, until now, a galvanized steel sheet having excellent corrosion resistance has been used as a base steel sheet, and the galvanized steel sheet has been cold worked to produce automobile parts. In recent years, automobile parts having high strength and high corrosion resistance are manufactured by forming the galvanized steel sheet by hot press forming.
しかしながら、亜鉛めっき鋼板を用いて熱間プレス成形すると、加熱によりめっき層中の亜鉛が酸化し、熱間プレス成形後の鋼板表面には亜鉛の酸化皮膜(酸化亜鉛)が生成する。そのため、熱間プレス成形により得られた成形品の上に、更なる防錆目的で化成処理皮膜や、更にその上に電着塗装などにより塗膜を形成すると、上記塗膜との密着性(塗膜密着性)が低下したり、更には耐食性(塗装後耐食性)が低下する。その結果、製品としての価値が低減し、自動車部品として適用できないという問題がある。 However, when hot press forming is performed using a galvanized steel sheet, the zinc in the plating layer is oxidized by heating, and a zinc oxide film (zinc oxide) is formed on the surface of the steel sheet after hot press forming. Therefore, when a coating film is formed on the molded product obtained by hot press molding for the purpose of further rust prevention, and further by electrodeposition coating or the like, adhesion to the coating film ( (Coating film adhesion) decreases, and further, corrosion resistance (corrosion resistance after painting) decreases. As a result, there is a problem that the value as a product is reduced and it cannot be applied as an automobile part.
そこで、例えば特許文献1には、熱間プレス成形後の塗装後耐食性と塗膜密着性の双方を安定して得ることができる技術が開示されている。詳細には特許文献1には、亜鉛系めっき鋼板を用いて熱間プレス成形を行った後に適度のショットブラストを施すことで、熱間プレス成形品の塗膜密着性が一層安定することが記載されている。また、亜鉛系めっき鋼板を加熱・成形すると、鉄−亜鉛固有相を含む亜鉛系めっき層とその上層に生成した酸化亜鉛層を有する皮膜構造となり、さらに、この酸化亜鉛層の一部を除去することにより、目的とする性能を有する熱間プレス成形品が安定して得られることも記載されている。 Thus, for example, Patent Document 1 discloses a technique capable of stably obtaining both post-coating corrosion resistance after hot press molding and coating film adhesion. Specifically, Patent Document 1 describes that the coating film adhesion of a hot press-formed product is further stabilized by performing appropriate shot blasting after hot press forming using a zinc-based plated steel sheet. Has been. Moreover, when a zinc-based plated steel sheet is heated and formed, a coating structure having a zinc-based plated layer containing an iron-zinc intrinsic phase and a zinc oxide layer formed thereon is formed, and a part of the zinc oxide layer is removed. It is also described that a hot press-formed product having the intended performance can be obtained stably.
上記特許文献1は、熱間プレス成形後にショットブラストを施す技術であり、生産工程および生産時間の増加を招いて生産性が低下する。 The above-mentioned Patent Document 1 is a technique for performing shot blasting after hot press forming, which leads to an increase in production process and production time, resulting in a decrease in productivity.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱間プレス成形後、塗装などにより形成される塗膜との密着性に優れた熱間プレス成形品、熱間プレス成形品の製造方法、および上記熱間プレス成形品を製造するための熱間プレス成形用鋼板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is a hot press-molded product and a hot press-molded product excellent in adhesion to a coating film formed by coating after hot press molding. And a hot press-formed steel sheet for producing the hot press-formed product.
上記課題を解決し得た本発明の熱間プレス成形用鋼板は、熱間プレス成形に用いられる鋼板であって、素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、およびAl層を有しており、上記Al層におけるAlの付着量は0.4g/m2以上であるところに要旨を有する。 The hot-press forming steel sheet of the present invention that has solved the above-mentioned problems is a steel sheet used for hot press forming, and on at least one surface of the base steel sheet, in order from the base steel sheet side, a zinc-based plating layer, and Al The gist of the present invention is that the adhesion amount of Al in the Al layer is 0.4 g / m 2 or more.
本発明の好ましい実施形態において、上記亜鉛系めっき層におけるZnの付着量は、熱間プレス成形用鋼板の単位面積当たり、片面で40〜100g/m2である。 In preferable embodiment of this invention, the adhesion amount of Zn in the said zinc-type plating layer is 40-100 g / m < 2 > on one side per unit area of the steel plate for hot press molding.
本発明には、上記熱間プレス成形用鋼板を熱間プレス成形する熱間プレス成形品の製造方法も包含される。 The present invention also includes a method for producing a hot press-formed product in which the hot press-forming steel sheet is hot press formed.
また、上記課題を解決し得た本発明の熱間プレス成形品は、素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、および1.0質量%以上のAlを含むAl酸化物層を有しており、上記亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域におけるAl濃度は1.8質量%以上であり、且つ、上記素地鋼板と前記亜鉛系めっき層との界面におけるAl濃度は1質量%未満であるところに要旨を有する。 In addition, the hot press-formed product of the present invention that has solved the above problems is an aluminum oxide containing a zinc-based plating layer and 1.0% by mass or more of Al in order from the base steel plate side on at least one side of the base steel plate. An Al concentration in a region 2 μm deep from the surface of the zinc-based plating layer is 1.8% by mass or more, and Al at the interface between the base steel sheet and the zinc-based plating layer The concentration is summarized as being less than 1% by mass.
本発明によれば、塗膜密着性に優れた熱間プレス成形品が得られる。 According to the present invention, a hot press-formed product having excellent coating film adhesion can be obtained.
本発明者らは、上記目的を達成するため、検討を行った。その結果、素地鋼板として、亜鉛系めっき層の上に所定量のAlを含むAl層(以下、単にAl層と略記する場合がある。)を有する鋼板を用いると、特許文献1のように熱間プレス成形後にショットブラストなどの徐錆工程を余分に行わなくても塗膜密着性、更には塗装後耐食性に優れた熱間プレス成形品が得られることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have studied in order to achieve the above object. As a result, when a steel sheet having an Al layer containing a predetermined amount of Al on the zinc-based plating layer (hereinafter sometimes simply referred to as an Al layer) is used as the base steel sheet, The present invention has been completed by finding that a hot press-molded product having excellent coating film adhesion and further anti-corrosion resistance after coating can be obtained without extra rusting steps such as shot blasting after hot press molding.
本明細書において塗膜密着性とは、亜鉛系めっき層の上に通常施される電着塗装膜などの塗膜との密着性を意味する。亜鉛系めっき層の上には通常、耐食性向上のため、上記塗膜が形成される。必要に応じて、上記塗膜の下地層として、リン酸亜鉛皮膜などの化成処理皮膜が形成されるため、上記化成処理皮膜を有する場合は、上記化成処理皮膜を介した上での上記塗膜との密着性を意味する。塗膜密着性は、特に塩化物イオンを含む腐食環境において顕著に劣化する。その原因は、塗膜に浸潤した水に含まれる溶存酸素と塩化物イオンにより、酸化亜鉛の下に存在する亜鉛系めっき層の腐食が進行するためと考えられている。本発明によれば、後記する実施例の欄で実証したとおり、塩化物イオンを含む苛酷な腐食環境下での塗膜密着性が高められる。 In the present specification, the coating film adhesion means adhesion with a coating film such as an electrodeposition coating film usually applied on the zinc-based plating layer. The coating film is usually formed on the zinc-based plating layer in order to improve corrosion resistance. If necessary, since a chemical conversion treatment film such as a zinc phosphate film is formed as an undercoat layer of the coating film, when the chemical conversion treatment film is included, the coating film on the chemical conversion treatment film is used. Means adhesion. The adhesion of the coating film is significantly deteriorated particularly in a corrosive environment containing chloride ions. The cause is considered to be that corrosion of the zinc-based plating layer existing under the zinc oxide proceeds due to dissolved oxygen and chloride ions contained in the water infiltrated into the coating film. According to the present invention, as demonstrated in the Examples section described later, the adhesion of a coating film in a severe corrosive environment containing chloride ions is enhanced.
なお、化成処理皮膜は当該皮膜を構成する結晶のアンカー効果により、上記塗膜との密着性は良好であるため、化成処理皮膜と上記塗膜との間の密着性が問題になることはない。 In addition, since the chemical conversion treatment film has good adhesion to the coating film due to the anchor effect of the crystals constituting the film, the adhesion between the chemical conversion treatment film and the coating film does not become a problem. .
本発明によって塗膜密着性が向上する理由は詳細には不明であるが、以下のように考えられる。 The reason why the coating film adhesion is improved by the present invention is unknown in detail, but is considered as follows.
熱間プレス成形時の加熱時において、まず、Al層の一部はその下の亜鉛系めっき層との間で合金化反応が進行し、Al−Zn系めっきの拡散層を形成する。また、Al層の一部は上記合金化反応の開始に引き続き、雰囲気中の酸素と反応してAl酸化物を形成する。酸化反応の際、下層の亜鉛系めっき層から拡散してきた亜鉛の他、下層の素地鋼板から拡散したMn等も最表面近傍に存在するため、酸化物はAlだけでなく亜鉛やMnの酸化物も含有することとなる。その結果、加熱後の亜鉛系めっき層の上には、1.0質量%以上のAlを含むAl酸化物層が形成されると共に、亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域におけるAl濃度(めっき表層のAl濃度)および素地鋼板と亜鉛系めっき鋼板との界面におけるAl濃度(地鉄との界面におけるAl濃度)が適切に制御される。このようにAl濃度が所定範囲に制御されたAl酸化物層を含む層構成とすることにより、酸化亜鉛による亜鉛系めっき層の腐食抑制効果が発揮されて、塗膜密着性が改善すると考えられる。 At the time of heating at the time of hot press forming, first, an alloying reaction proceeds between a part of the Al layer and a zinc-based plating layer thereunder to form an Al—Zn-based plating diffusion layer. Further, a part of the Al layer reacts with oxygen in the atmosphere following the start of the alloying reaction to form an Al oxide. In the oxidation reaction, in addition to zinc diffused from the lower zinc-based plating layer, Mn diffused from the lower base steel sheet also exists in the vicinity of the outermost surface, so the oxide is not only Al but also oxides of zinc and Mn Will also be included. As a result, an Al oxide layer containing 1.0% by mass or more of Al is formed on the zinc-based plated layer after heating, and the Al concentration in a region 2 μm deep from the surface of the zinc-based plated layer (Al concentration of the plating surface layer) and Al concentration at the interface between the base steel plate and the zinc-based plated steel plate (Al concentration at the interface with the base iron) are appropriately controlled. Thus, it is thought that by having a layer structure including an Al oxide layer in which the Al concentration is controlled within a predetermined range, the corrosion-inhibiting effect of the zinc-based plating layer by zinc oxide is exhibited, and the coating film adhesion is improved. .
なお、上記領域(めっき表層および地鉄との界面)以外の亜鉛系めっき層は、加熱後も、Al層を有しない亜鉛系めっき層を加熱したときと同様のめっき組成を有する。よって、Znの付着量が適切に制御された亜鉛系めっき層を設けることにより、塗膜密着性のみならず、塗装後耐食性も向上するようになる。 In addition, the zinc-based plating layer other than the above-described region (interface with the plating surface layer and the ground iron) has the same plating composition as when the zinc-based plating layer not having the Al layer is heated after heating. Therefore, by providing a zinc-based plating layer in which the amount of deposited Zn is appropriately controlled, not only the coating film adhesion but also the corrosion resistance after coating is improved.
まず、本発明の熱間プレス成形用鋼板について説明する。上述したとおり、本発明の熱間プレス成形用鋼板は、素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、および所定量のAlを含むAl層を有する点に特徴がある。 First, the hot press forming steel sheet of the present invention will be described. As described above, the hot press-formed steel sheet of the present invention is characterized in that it has a zinc-based plating layer and an Al layer containing a predetermined amount of Al in order from the base steel sheet side on at least one side of the base steel sheet.
本発明に用いられる素地鋼板(母材鋼板)の種類は特に限定されず、熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板のいずれも用いることができる。詳細には、例えば熱間圧延鋼板表面の酸化皮膜を除去した鋼板、冷間圧延鋼板に、更に焼鈍などの熱処理を施した鋼板、上記の熱処理後に表面を洗浄した鋼板などを用いることができる。 The kind of the base steel plate (base material steel plate) used in the present invention is not particularly limited, and any of a hot rolled steel plate and a cold rolled steel plate can be used. Specifically, for example, a steel plate from which the oxide film on the surface of the hot-rolled steel plate has been removed, a steel plate obtained by subjecting a cold-rolled steel plate to heat treatment such as annealing, a steel plate whose surface has been cleaned after the heat treatment, and the like can be used.
上記素地鋼板の化学成分組成は、高強度の熱間プレス成形品が得られる限り、特に限定されないが、例えば、以下のように制御することが好ましい。 Although the chemical component composition of the said base steel plate is not specifically limited as long as a high intensity | strength hot press-molded product is obtained, For example, it is preferable to control as follows.
C:0.15〜0.4%
Cは、熱間プレス成形により得られるプレス成形品の強度を得るために重要な元素である。上記観点から、C量は0.15%以上であることが好ましく、より好ましくは0.18%以上、更に好ましくは0.20%以上である。一方、C量が過剰になると、プレス成形品の溶接性やプレス成形時の延性を確保することが困難である。上記観点から、C量は、0.4%以下であることが好ましく、より好ましくは0.38%以下、更に好ましくは0.35%以下である。
C: 0.15-0.4%
C is an important element for obtaining the strength of a press-molded product obtained by hot press molding. From the above viewpoint, the C content is preferably 0.15% or more, more preferably 0.18% or more, and further preferably 0.20% or more. On the other hand, if the amount of C is excessive, it is difficult to ensure the weldability of the press-formed product and the ductility during press forming. From the above viewpoint, the C content is preferably 0.4% or less, more preferably 0.38% or less, and still more preferably 0.35% or less.
Si:0%超、3%以下
Siは、焼入れ時に残留オーステナイトを形成させる作用を有する。また、固溶強化によって、延性をあまり劣化させずに強度を高める作用も有する。このような効果を有効に発揮させるためには、Si量は0.5%以上であることが好ましく、より好ましくは1.0%以上、更に好ましくは1.2%以上である。一方、Si量が過剰になると、熱間プレス後の靭性などが劣化する。よって、Si量は3%以下であることが好ましく、より好ましくは2.5%以下、更に好ましくは2.0%以下、更により好ましくは1.8%以下である。
Si: more than 0%, 3% or less Si has an action of forming retained austenite during quenching. Moreover, it has the effect | action which raises an intensity | strength, without reducing ductility so much by solid solution strengthening. In order to exhibit such an effect effectively, the Si amount is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and further preferably 1.2% or more. On the other hand, when the amount of Si becomes excessive, the toughness after hot pressing deteriorates. Accordingly, the Si amount is preferably 3% or less, more preferably 2.5% or less, still more preferably 2.0% or less, and even more preferably 1.8% or less.
Mn:0〜3%
Mnは、必要によって添加される元素である。Mnは焼入れ性を高め、加熱後の冷却中にフェライト、パーライト、ベイナイトの生成を抑制し、高強度の確保に寄与する元素である。このような効果を有効に発揮させるため、Mn量は0.5%以上であることが好ましく、より好ましくは0.8%以上、更に好ましくは1.0%以上である。一方、熱間圧延の負荷などを考慮すると、Mn量は3%以下であることが好ましく、より好ましくは2.8%以下、更に好ましくは2.5%以下、更により好ましくは2.1%以下である。
Mn: 0 to 3%
Mn is an element added as necessary. Mn is an element that enhances hardenability, suppresses the formation of ferrite, pearlite, and bainite during cooling after heating, and contributes to securing high strength. In order to exhibit such an effect effectively, the amount of Mn is preferably 0.5% or more, more preferably 0.8% or more, and further preferably 1.0% or more. On the other hand, considering the hot rolling load, the Mn content is preferably 3% or less, more preferably 2.8% or less, still more preferably 2.5% or less, and even more preferably 2.1%. It is as follows.
Al:0%超、0.10%以下
Alは、脱酸元素として有用な元素である。上記観点から、Al量を好ましくは0%超、より好ましくは0.01%以上とする。しかしながら、Al量が過剰になるとAl2O3の生成により延性などが劣化する。よって、Al量は0.10%以下であることが好ましく、より好ましくは0.08%以下、更に好ましくは0.05%以下である。
Al: more than 0% and 0.10% or less Al is an element useful as a deoxidizing element. From the above viewpoint, the Al content is preferably more than 0%, more preferably 0.01% or more. However, if the amount of Al becomes excessive, ductility and the like deteriorate due to generation of Al 2 O 3 . Therefore, the Al content is preferably 0.10% or less, more preferably 0.08% or less, and still more preferably 0.05% or less.
B:0〜0.01%
Bは、必要によって添加される元素であり、鋼板の焼入れ性向上に有効な元素である。このような効果を有効に発揮させるため、B量は、好ましくは0.0002%以上、より好ましくは0.0003%以上、更に好ましくは0.0005%以上である。一方、B量を過剰になると上記効果が飽和するため、B量は0.01%以下であることが好ましく、より好ましくは0.008%以下、更に好ましくは0.005%以下である。
B: 0 to 0.01%
B is an element added as necessary, and is an element effective for improving the hardenability of the steel sheet. In order to effectively exhibit such an effect, the B content is preferably 0.0002% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.0005% or more. On the other hand, when the amount of B becomes excessive, the above effect is saturated, so the amount of B is preferably 0.01% or less, more preferably 0.008% or less, and still more preferably 0.005% or less.
本発明に用いられる素地鋼板の基本的な化学成分組成は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。上記不可避的不純物としては、例えばP、S、N、O、Hなどの製造上不可避的に含まれる不純物が挙げられる。また、本発明による上記特性を阻害しない程度の微量成分、例えばMg、Ca、Sr、Baの他、Laなどの希土類元素;Zr、Hf、Ta、W、Moなどの炭化物形成元素などが含まれていても良い。 The basic chemical composition of the base steel sheet used in the present invention is as described above, with the balance being iron and inevitable impurities. Examples of the inevitable impurities include impurities inevitably included in the production of P, S, N, O, H and the like. In addition, the present invention includes trace components that do not inhibit the above-described characteristics, for example, Mg, Ca, Sr, Ba, rare earth elements such as La, and carbide forming elements such as Zr, Hf, Ta, W, and Mo. May be.
上記素地鋼板は、必要によって、以下に記載のとおり、(a)Ti:0%超、0.1%以下、(b)Cr、Ni、およびCuよりなる群から選択される1種以上:合計で0%超、1%以下などの選択成分を含有することができる。 The base steel sheet is, as necessary, (a) Ti: more than 0%, 0.1% or less, (b) one or more selected from the group consisting of Cr, Ni, and Cu: total And more than 0%, 1% or less and the like.
Ti:0%超、0.1%以下
Tiは、Nを固定し、Bを固溶状態で維持して焼入れ性の改善に寄与する元素である。このような効果を有効に発揮させるためには、Ti量は0.04%以上であることが好ましく、より好ましくは0.05%以上、更に好ましく0.06%以上である。しかしながら、Ti量が過剰になって0.1%を超えると、TiCが多量に形成されて、析出強化により強度は上昇するが延性が低下する。そのため、Ti量は0.1%以下であることが好ましく、より好ましくは0.09%以下、更に好ましくは0.08%以下である。
Ti: more than 0% and 0.1% or less Ti is an element that contributes to improving hardenability by fixing N and maintaining B in a solid solution state. In order to effectively exhibit such an effect, the Ti content is preferably 0.04% or more, more preferably 0.05% or more, and further preferably 0.06% or more. However, when the amount of Ti becomes excessive and exceeds 0.1%, a large amount of TiC is formed, and the strength increases due to precipitation strengthening, but the ductility decreases. Therefore, the Ti content is preferably 0.1% or less, more preferably 0.09% or less, and still more preferably 0.08% or less.
Cr、Ni、およびCuよりなる群から選択される1種以上:合計で0%超、1%以下
Cr、Ni、およびCuは、加熱後の冷却中におけるフェライト、パーライトおよびベイナイトの生成を防止し、残留オーステナイトの確保に有効に寄与する元素である。これらの元素は単独で添加しても良いし、二種以上を併用しても良い。このような効果を有効に発揮させるためには、上記元素の合計量は0.01%以上であることが好ましく、より好ましくは0.05%以上、更に好ましくは0.06%以上である。なお、上記元素の合計量が増加するにつれて添加コストが上昇するため、上記元素の合計量は1%以下であることが好ましく、より好ましくは0.9%以下、更に好ましくは0.8%以下である。
One or more selected from the group consisting of Cr, Ni, and Cu: Total of more than 0% and 1% or less Cr, Ni, and Cu prevent the formation of ferrite, pearlite, and bainite during cooling after heating. It is an element that contributes effectively to securing retained austenite. These elements may be added alone or in combination of two or more. In order to effectively exhibit such an effect, the total amount of the above elements is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and further preferably 0.06% or more. The addition cost increases as the total amount of the elements increases, so the total amount of the elements is preferably 1% or less, more preferably 0.9% or less, and even more preferably 0.8% or less. It is.
本発明の熱間プレス成形用鋼板は、上記素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、およびAl層を有する。 The hot press-forming steel sheet of the present invention has a zinc-based plating layer and an Al layer in order from the base steel sheet side on at least one side of the base steel sheet.
ここで、上記「亜鉛系めっき層、およびAl層」の層は、素地鋼板の少なくとも片面に存在していれば良く、素地鋼板の両面に存在していても良い。 Here, the layers of the “zinc-based plating layer and the Al layer” may be present on at least one surface of the base steel plate, and may be present on both surfaces of the base steel plate.
詳細には、まず、上記素地鋼板の上(直上)に、亜鉛を主体とする亜鉛系めっき層を有する。亜鉛主体の亜鉛系めっき鋼板を用いることにより、自動車の走行時に飛び石などによって生じる塗膜やめっき層のチッピングに起因する腐食を防止して、チッピングした箇所の耐食性確保に必要な犠牲防食性を確保することができる。 Specifically, first, a zinc-based plating layer mainly composed of zinc is provided on (directly above) the base steel sheet. By using zinc-based galvanized steel sheets, the corrosion caused by chipping of coatings and plating layers caused by stepping stones during driving of automobiles is prevented, and the sacrificial corrosion resistance necessary to ensure the corrosion resistance of the chipped areas is ensured. can do.
ここで「主体とする」とは、亜鉛をおおむね、75質量%以上含むものを意味し、亜鉛を100質量%含む純亜鉛めっき鋼板も含まれる。亜鉛以外に、Fe、Ni、Alなどの合金元素を含んでいても良く、例えばFe−Zn合金めっき鋼板(合金化溶融亜鉛めっき鋼板)、Ni−Zn合金めっき鋼板、Al−Zn合金などが挙げられる。 Here, “mainly” means a material containing approximately 75% by mass or more of zinc, and includes a pure galvanized steel sheet containing 100% by mass of zinc. In addition to zinc, alloy elements such as Fe, Ni, and Al may be included. Examples thereof include an Fe—Zn alloy-plated steel sheet (alloyed hot-dip galvanized steel sheet), an Ni—Zn alloy-plated steel sheet, and an Al—Zn alloy. It is done.
これらのうち上記Al−Zn合金としては、例えば典型的な溶融めっきのように少量(0.05〜0.2%程度)のAlを含むAl−Znめっき鋼板の他、約2%以下のAlを含むAl−Znめっき鋼板が挙げられる。 Among these, as the Al—Zn alloy, for example, an Al—Zn plated steel sheet containing a small amount (about 0.05 to 0.2%) of Al as in typical hot dipping, or about 2% or less of Al. An Al—Zn plated steel sheet containing
上記亜鉛系めっき層におけるZnの付着量(Znめっき付着量)は、塗装後耐食性向上の観点から、片面当たり、40g/m2以上であることが好ましい。より好ましくは45g/m2以上である。但し、Znの付着量が多すぎても上記効果は飽和して経済的に無駄であるため、おおむね、100g/m2以下であることが好ましい。より好ましくは80g/m2以下である。 From the viewpoint of improving the corrosion resistance after coating, the amount of Zn deposited on the zinc-based plating layer is preferably 40 g / m 2 or more per one surface. More preferably, it is 45 g / m 2 or more. However, even if there is too much adhesion amount of Zn, the above effect is saturated and it is economically wasteful, so it is generally preferable that the amount is 100 g / m 2 or less. More preferably, it is 80 g / m 2 or less.
上記亜鉛系めっき層の上(直上)にAl層を有する。本発明の鋼板は特に所定量のAlを含むAl層を設けた点に特徴があり、これにより、塗膜密着性が向上する。 An Al layer is provided on (directly above) the zinc-based plating layer. The steel sheet of the present invention is particularly characterized in that an Al layer containing a predetermined amount of Al is provided, and this improves coating film adhesion.
本発明に用いられるAl層は、Alを含む層であれば特に限定されず、純Al、Alを主体とする合金の両方を含む。ここで「主体とする」とは、Alを約80質量%以上含むことを意味し、具体的には、例えばAl−Mg系合金、Al−Si系合金などが挙げられる。 The Al layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a layer containing Al, and includes both pure Al and an alloy mainly composed of Al. Here, “mainly” means that Al is contained in an amount of about 80% by mass or more, and specific examples include Al—Mg alloys and Al—Si alloys.
Al層による塗膜密着性向上効果を有効に発揮させるため、Al層におけるAl量は金属Al量換算で、片面あたり0.4g/m2以上である。好ましくは1g/m2以上であり、より好ましくは1.5g/m2以上である。Al付着量の上限は、塗膜密着性の観点からは特に限定されないが、過剰になると熱間プレス成形後の犠牲防食性が低下する虞があるため、好ましくは5g/m2以下、より好ましくは3g/m2以下である。 In order to effectively exhibit the coating film adhesion improving effect by the Al layer, the Al amount in the Al layer is 0.4 g / m 2 or more per side in terms of metal Al amount. Preferably it is 1 g / m 2 or more, more preferably 1.5 g / m 2 or more. The upper limit of the Al adhesion amount is not particularly limited from the viewpoint of coating film adhesion, but if it is excessive, sacrificial corrosion resistance after hot press molding may be reduced, and therefore preferably 5 g / m 2 or less, more preferably. Is 3 g / m 2 or less.
次に、本発明の熱間プレス成形用鋼板を製造する好ましい方法について説明する。 Next, a preferred method for producing the hot press-formed steel sheet of the present invention will be described.
まず、素地鋼板を用意する。前述したとおり、素地鋼板の種類は特に限定されず、熱延鋼板、冷延鋼板の両方が用いられる。熱延鋼板の製造方法も特に限定されず、例えば熱間圧延前の加熱温度:約1100〜1300℃、仕上げ圧延温度:約800〜950℃、巻取り温度:約500〜700℃にて製造することができる。冷延鋼板を製造する方法も特に限定されず、例えば熱延鋼板に対して、例えば冷延率3〜70%の冷間圧延を施して製造することができる。 First, a base steel plate is prepared. As described above, the type of the base steel sheet is not particularly limited, and both hot-rolled steel sheets and cold-rolled steel sheets are used. The method for producing the hot-rolled steel sheet is not particularly limited, and for example, it is produced at a heating temperature before hot rolling: about 1100 to 1300 ° C, a finish rolling temperature: about 800 to 950 ° C, and a winding temperature: about 500 to 700 ° C. be able to. The method for producing the cold-rolled steel sheet is not particularly limited. For example, the cold-rolled steel sheet can be produced by subjecting the hot-rolled steel sheet to cold rolling at a cold rolling rate of 3 to 70%, for example.
必要に応じて、冷延鋼板に対して、更に焼鈍などの熱処理を行ってもよい。焼鈍により、素地鋼板の硬さを調節でき、製造性、通板安定性などを改善することができる。 If necessary, the cold-rolled steel sheet may be further subjected to heat treatment such as annealing. By annealing, the hardness of the base steel sheet can be adjusted, and the manufacturability, sheet feeding stability, etc. can be improved.
素地鋼板の板厚は、熱延鋼板の場合、例えば2.0〜3.5mm;冷延鋼板の場合、例えば0.8〜1.8mmであることが好ましい。 The thickness of the base steel plate is preferably 2.0 to 3.5 mm in the case of a hot-rolled steel plate, for example, and preferably 0.8 to 1.8 mm in the case of a cold-rolled steel plate.
次に、上記素地鋼板に亜鉛系めっき層を形成する。めっき層の形成方法は特に限定されず、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっきを採用することができる。めっき条件は特に問わず、一般的に行われている方法を採用することができる。また、上記めっき後に合金化処理を更に行ってもよい。具体的には、亜鉛系めっき層の種類や膜厚などに応じて、適宜好適なめっき方法を採用すれば良い。 Next, a zinc-based plating layer is formed on the base steel plate. The formation method of a plating layer is not specifically limited, Hot dip galvanization and electrogalvanization can be employ | adopted. The plating conditions are not particularly limited, and a generally performed method can be adopted. Moreover, you may further perform an alloying process after the said plating. Specifically, a suitable plating method may be employed as appropriate according to the type and film thickness of the zinc-based plating layer.
例えば溶融亜鉛めっき層を形成するときの好ましいめっき条件は、めっき槽の浴温度:420〜480℃程度、浸漬時間:1〜10秒程度である。合金化処理も特に限定されないが、例えば大気や窒素などの雰囲気下、470〜580℃で20秒〜10分間保持することが好ましい。上記合金化温度から室温までの冷却条件も特に限定されないが、例えば、10〜50℃/秒程度の平均冷却速度で冷却を行うことが好ましい。電気亜鉛めっきを採用する場合、例えばNi−Znめっきを用いるとウィスカの抑制に有効である。 For example, preferable plating conditions for forming the hot dip galvanized layer are a bath temperature of the plating tank: about 420 to 480 ° C. and an immersion time of about 1 to 10 seconds. Although the alloying treatment is not particularly limited, for example, it is preferably held at 470 to 580 ° C. for 20 seconds to 10 minutes in an atmosphere such as air or nitrogen. Although the cooling conditions from the said alloying temperature to room temperature are not specifically limited, For example, it is preferable to cool at the average cooling rate of about 10-50 degreeC / second. When employing electrogalvanizing, for example, using Ni—Zn plating is effective in suppressing whiskers.
なお、塗装後耐食性向上の観点から、亜鉛系めっき層におけるZn量の付着量を、好ましくは40〜100g/m2の範囲に制御するためには、例えばめっき時間、めっき層中のZn量、めっき浴からの引き上げ速度、ガスワイピングのガス流量などを適切に制御することが好ましい。 In addition, from the viewpoint of improving the corrosion resistance after coating, in order to control the adhesion amount of the Zn amount in the zinc-based plating layer, preferably in the range of 40 to 100 g / m 2 , for example, the plating time, the Zn amount in the plating layer, It is preferable to appropriately control the pulling rate from the plating bath, the gas flow rate of gas wiping, and the like.
次に、上記亜鉛系めっき層の上にAl層を形成する。具体的には、例えば亜鉛系めっき鋼板をブランクに切断してから、スパッタ蒸着等の気相成膜法によって形成することができる。 Next, an Al layer is formed on the zinc-based plating layer. Specifically, for example, after galvanized steel sheet is cut into a blank, it can be formed by a vapor deposition method such as sputter deposition.
以上、本発明の熱間プレス成形用鋼板について説明した。 The hot press forming steel sheet of the present invention has been described above.
本発明の熱間プレス成形品は、上記鋼板を熱間プレス成形して製造される。熱間プレス成形の条件は特に限定されず、当該技術分野で用いられる方法を採用することができる。具体的には、素地鋼板のブランクを、その後の熱間プレス成形時の急冷によって所望の部品硬さが得られる温度、一般的には900℃程度まで10分程度で加熱し、プレス機まで搬送した後に熱間プレス成形を行い、成形と同時に焼入れを行うことにより熱間プレス成形品を製造する。 The hot press-formed product of the present invention is manufactured by hot press-forming the steel sheet. The conditions for hot press molding are not particularly limited, and methods used in the technical field can be employed. Specifically, the blank of the base steel plate is heated to a temperature at which a desired part hardness is obtained by rapid cooling during subsequent hot press forming, generally about 900 ° C. in about 10 minutes, and conveyed to the press machine. After that, hot press molding is performed, and a hot press molded product is manufactured by quenching simultaneously with the molding.
本発明の熱間プレス成形品は、素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、および1.0質量%以上のAlを含むAl酸化物層を有しており、前記亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域におけるAl濃度は1.8質量%以上であり、且つ、前記素地鋼板と前記亜鉛系めっき層との界面におけるAl濃度は1質量%未満である。 The hot press-formed product of the present invention has, on at least one surface of the base steel sheet, in order from the base steel sheet side, a zinc-based plating layer, and an Al oxide layer containing 1.0% by mass or more of Al, The Al concentration in the region 2 μm deep from the surface of the zinc-based plating layer is 1.8% by mass or more, and the Al concentration at the interface between the base steel sheet and the zinc-based plating layer is less than 1% by mass.
前述したとおり、熱間プレス成形用鋼板を構成するAl層の一部は、加熱によって上記のAl酸化物層に変化する。Al酸化物層のAl量が1.0質量%未満では、熱間プレス時にめっき層の酸化反応が不安定になり、部分的に耐食性に劣る箇所が発生する場合がある。好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは3質量%以上である。但し、Al酸化物層のAl量が過剰になると、塗装後耐食性が低下するため、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。 As described above, a part of the Al layer constituting the hot press forming steel plate is changed to the Al oxide layer by heating. When the Al content of the Al oxide layer is less than 1.0% by mass, the oxidation reaction of the plating layer becomes unstable during hot pressing, and there may be a portion that is partially inferior in corrosion resistance. Preferably it is 2 mass% or more, More preferably, it is 3 mass% or more. However, if the Al amount in the Al oxide layer is excessive, the corrosion resistance after coating is lowered, and therefore it is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
更に亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域(以下、めっき表層と略記する場合がある。)におけるAl濃度は1.8質量%以上であり、且つ、素地鋼板と前記亜鉛系めっき層との界面近傍(以下、地鉄との界面と略記する場合がある。)におけるAl濃度は1質量%未満である。これにより、所望とする塗膜密着性が得られる。 Furthermore, the Al concentration in the region 2 μm deep from the surface of the zinc-based plating layer (hereinafter sometimes abbreviated as plating surface layer) is 1.8% by mass or more, and the base steel sheet and the zinc-based plating layer The Al concentration in the vicinity of the interface (hereinafter sometimes abbreviated as the interface with the ground iron) is less than 1% by mass. Thereby, desired coating film adhesiveness is obtained.
ここで、図1および図2を用いて、上記「めっき表層」および「地鉄との界面」の領域を説明する。図1は後記する表2のNo.14の断面図であり、図2は表2のNo.16の断面図である。 Here, the area | region of the said "plating surface layer" and the "interface with a ground iron" is demonstrated using FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows the No. in Table 2 described later. 14 is a cross-sectional view of FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG.
まず、上記「めっき表層」とは、加熱により亜鉛系めっき層の表面に生じた酸化亜鉛の酸化膜の直下から深さ2μmの領域を意味する。実際には図に示すように亜鉛系めっき層の最表面は凹凸を有するため、最表面から深さ2μm(縦)で、且つ、亜鉛系めっき層表面に平行に2〜20μm範囲の長さ(横)を有する長方形(図中、□)の領域を複数箇所選択して、各長方形(□)を構成する長さ(横)を測定する。測定は、各長方形を構成する長さ(横)の合計が100μm以上になるまで行い、合計長さを長方形の測定数で割った平均値を「めっき表層」とする。この「めっき表層」に存在するAl濃度を、後記する実施例に記載のように走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光法(Scanning Electron Microscope−Energy Dispersive X−ray Spectroscop、SEM−EDX)にて測定する。 First, the above “plating surface layer” means a region having a depth of 2 μm from directly under the zinc oxide film formed on the surface of the zinc-based plating layer by heating. Actually, as shown in the figure, the outermost surface of the zinc-based plating layer has irregularities, so that the depth is 2 μm (longitudinal) from the outermost surface and the length in the range of 2 to 20 μm in parallel to the surface of the zinc-based plating layer ( A plurality of rectangular regions (□ in the figure) having a horizontal direction are selected, and the length (horizontal) constituting each rectangle (□) is measured. The measurement is performed until the total length (horizontal) constituting each rectangle reaches 100 μm or more, and an average value obtained by dividing the total length by the number of measured rectangles is defined as a “plating surface layer”. The Al concentration present in the “plating surface layer” is measured by a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) as described in Examples below. To measure.
また、上記「地鉄との界面」は、上記SEM−EDXにて鋼板断面を観察したとき、亜鉛が存在する領域と亜鉛が存在しない領域との界面から、亜鉛系めっき層側に向かって厚さ2μmの領域を意味する。但し、亜鉛系めっき層の最表面は凹凸を有するため、前述した「めっき表層」の場合と同様、最表面から深さ2μm(縦)で、且つ、界面に平行に2〜20μm範囲の長さ(横)を有する長方形(図中、□)を複数箇所選択して、各長方形(□)を構成する長さ(横)を測定する。測定は、各長方形を構成する長さ(横)の合計が100μm以上になるまで行い、合計長さを長方形の測定数で割った平均値を「地鉄との界面」とする。この「めっき表層」に存在するAl濃度を、上記SEM−EDXにて測定する。 In addition, the “interface with the base iron” is a thickness from the interface between the region where zinc is present and the region where zinc is not present toward the zinc-based plating layer side when the steel sheet cross section is observed with the SEM-EDX. This means an area of 2 μm. However, since the outermost surface of the zinc-based plating layer has irregularities, as in the case of the above-mentioned “plating surface layer”, the depth is 2 μm (longitudinal) from the outermost surface and the length in the range of 2 to 20 μm parallel to the interface. A plurality of rectangles (□ in the figure) having (horizontal) are selected, and the length (horizontal) constituting each rectangle (□) is measured. The measurement is performed until the total length (horizontal) constituting each rectangle reaches 100 μm or more, and an average value obtained by dividing the total length by the number of measurements of the rectangle is defined as “interface with the ground iron”. The Al concentration present in the “plating surface layer” is measured by the SEM-EDX.
本発明者らの実験結果によれば、上記「めっき表層」および「地鉄との界面」におけるAl濃度は塗膜密着性向上と密接に寄与していることが判明した。熱間プレス部品では、酸化膜直下のめっき層の溶解によって腐食環境での塗膜密着性が劣化すると考えられるが、上記「めっき表層」のAl濃度(めっき層直下のAl濃度)を高めることで密着性を改善することができる。但し、めっき層の下層までAl濃度が高くなってしまうと、亜鉛系めっきの本来の特性である犠牲防食性能が劣化するため、上記「地鉄との界面」のAl濃度(下層のAl濃度)を抑制しためっき構成とした。 According to the results of experiments by the present inventors, it has been found that the Al concentration in the “plating surface layer” and “interface with the base metal” contributes closely to the improvement in coating film adhesion. In hot-pressed parts, the adhesion of the coating in a corrosive environment is thought to deteriorate due to the dissolution of the plating layer directly under the oxide film. By increasing the Al concentration of the above “plating surface layer” (the Al concentration directly under the plating layer), Adhesion can be improved. However, if the Al concentration increases to the lower layer of the plating layer, the sacrificial anticorrosion performance, which is the original characteristic of zinc-based plating, deteriorates. Therefore, the Al concentration at the above-mentioned interface with the base iron (Al concentration in the lower layer) The plating configuration was suppressed.
具体的には、所望とする塗膜密着性を有効に発揮させるためには、めっき表層におけるAl濃度は1.8質量%以上であり、好ましくは2.0質量%以上、より好ましくは2.5質量%以上である。但し、上記濃度が増大すると、めっき層の犠牲防食性能が劣化するため、その上限は15質量%以下であることが好ましい。同様に、所望とする塗膜密着性を有効に発揮させるためには、地鉄との界面におけるAl濃度は1質量%未満であり、好ましくは0.8質量%以下、より好ましくは0.7質量%以下である。なお、その下限は、めっき層と素地鋼板の合金化反応の安定性や亜鉛付着量の制御のし易さなどを考慮すると、おおむね、0.1質量%以上である。 Specifically, in order to effectively exhibit the desired coating film adhesion, the Al concentration in the plating surface layer is 1.8% by mass or more, preferably 2.0% by mass or more, more preferably 2. It is 5 mass% or more. However, since the sacrificial anticorrosion performance of the plating layer deteriorates when the concentration increases, the upper limit is preferably 15% by mass or less. Similarly, in order to effectively exhibit the desired coating film adhesion, the Al concentration at the interface with the base iron is less than 1% by mass, preferably 0.8% by mass or less, more preferably 0.7%. It is below mass%. The lower limit is about 0.1% by mass or more in consideration of the stability of the alloying reaction between the plating layer and the base steel sheet, the ease of control of the zinc adhesion amount, and the like.
本発明の熱間プレス成形品は、通常の熱間プレス成形品と同様、耐食性向上の目的で、必要に応じて化成処理皮膜と、電着塗装などの塗膜とを順次有する。電着塗装によって形成される塗膜は、更に塗膜の均一性に優れている。電着塗装の方法は特に限定されず、例えばカチオン電着塗装などが挙げられる。また、必要に応じて施される化成処理皮膜は、上記塗膜の下地層として有用であり、例えば、リン酸亜鉛皮膜などが挙げられる。 The hot press-molded product of the present invention sequentially has a chemical conversion treatment film and a coating film such as electrodeposition coating for the purpose of improving corrosion resistance, as in the case of a normal hot press-molded product. The coating film formed by electrodeposition coating is further excellent in the uniformity of the coating film. The method of electrodeposition coating is not particularly limited, and examples thereof include cationic electrodeposition coating. Moreover, the chemical conversion treatment film | membrane applied as needed is useful as a base layer of the said coating film, for example, a zinc phosphate film | membrane etc. are mentioned.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with modifications within a range that can meet the purpose described above and below. They are all included in the technical scope of the present invention.
下記表1に示すA〜Cの化学成分組成を有する鋼材(残部は、鉄およびP、S以外の不可避的不純物)を溶製し、鋳造してスラブを得た後、加熱温度1250℃、仕上げ圧延温度900℃、巻き取り温度600℃の条件で熱間圧延を行って板厚2.3mmの熱延鋼板を製造した。この熱延鋼板に冷間圧延を行って板厚1.4mmの冷延鋼板を得た。 A steel material having the chemical composition of A to C shown in Table 1 below (the balance is inevitable impurities other than iron, P, and S) is melted and cast to obtain a slab, followed by a heating temperature of 1250 ° C. and finishing. Hot rolling was performed under conditions of a rolling temperature of 900 ° C. and a winding temperature of 600 ° C. to produce a hot-rolled steel plate having a plate thickness of 2.3 mm. This hot-rolled steel sheet was cold-rolled to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.4 mm.
このようにして得られた冷延鋼板に溶融亜鉛めっき処理を行い、鋼板の両面に亜鉛系めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。また、一部の試料については、溶融亜鉛めっき処理後、直ちに合金化処理を施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。 The cold-rolled steel sheet thus obtained was subjected to hot dip galvanizing treatment to produce a hot dip galvanized steel sheet having a zinc-based plating layer on both surfaces of the steel sheet. Moreover, about some samples, the alloying process was performed immediately after the hot dip galvanization process, and the galvannealed steel plate was manufactured.
ここで、上記溶融亜鉛めっき処理および合金化処理はいずれも、雰囲気制御が可能で加熱冷却機構と亜鉛めっき浴となる坩堝を備え、めっき処理および合金化処理を一貫工程で実施可能な実験炉を用いて行った。溶融亜鉛めっき処理は、460℃の0.13%Al−Zn浴に3秒間浸漬して行った。また、合金化処理は5%H2−N2(露点−45℃)の雰囲気にて、550℃で20秒間保持して行った。合金化処理の冷却は、Arガスの吹き付けにより行った。また、冷却開始から室温までの平均冷却速度は10〜15℃/secとした。 Here, both the hot dip galvanizing process and the alloying process have an experimental furnace capable of controlling the atmosphere, equipped with a heating / cooling mechanism and a crucible serving as a galvanizing bath, and capable of performing the plating process and the alloying process in an integrated process. Used. The hot dip galvanizing treatment was performed by immersing in a 0.13% Al—Zn bath at 460 ° C. for 3 seconds. Further, the alloying treatment was performed by holding at 550 ° C. for 20 seconds in an atmosphere of 5% H 2 —N 2 (dew point −45 ° C.). The alloying treatment was cooled by blowing Ar gas. The average cooling rate from the start of cooling to room temperature was 10 to 15 ° C./sec.
亜鉛めっき鋼板および合金化亜鉛めっき鋼板のZn付着量は、ガスワイピングにより調整し、実績はICP(Inductively Coupled Plasma、誘導結合プラズマ)発光分光分析により測定した。Zn付着量は片面あたり、30〜100g/m2とした。 The Zn adhesion amount of the galvanized steel sheet and the alloyed galvanized steel sheet was adjusted by gas wiping, and the results were measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analysis. The amount of Zn deposited was 30 to 100 g / m 2 per side.
上記の方法で製造した溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を50mm×150mmの大きさに切断した後、真空スパッタ蒸着により、亜鉛系めっき層の上にAl層を形成した。Al層の付着量は成膜時間で調整し、0(Al層の形成なし)〜10g/m2とした。 After the hot dip galvanized steel sheet and the alloyed hot dip galvanized steel sheet manufactured by the above method were cut into a size of 50 mm × 150 mm, an Al layer was formed on the zinc-based plated layer by vacuum sputtering deposition. The adhesion amount of the Al layer was adjusted by the film formation time, and was 0 (no formation of the Al layer) to 10 g / m 2 .
次に、上記の方法で作製した鋼板に対し、熱間プレス成形を模擬して通電加熱方式で加熱した。加熱パターンは、室温から900℃までの範囲を30秒かけて加熱した後、N2ガスの吹き付けにより冷却した。詳細には、900℃から350℃までの範囲の平均冷却速度が30℃/秒となるように冷却ガスを一定の流量に設定した。その後、350℃から室温までの範囲を放冷した。 Next, the steel plate produced by the above method was heated by an electric heating method while simulating hot press forming. In the heating pattern, the range from room temperature to 900 ° C. was heated for 30 seconds, and then cooled by spraying N 2 gas. Specifically, the cooling gas was set at a constant flow rate so that the average cooling rate in the range from 900 ° C. to 350 ° C. was 30 ° C./second. Then, the range from 350 degreeC to room temperature was stood to cool.
その結果、加熱後の亜鉛系めっき層の上には、1.0質量%以上のAlを含むAl酸化物層が形成されていることを確認した(表には示さず)。上記の確認は、グロー放電発光分析装置(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry、GD−OES)による元素プロファイルで、酸素濃度が10質量%以上の表層の平均Al濃度を測定することにより行なった。 As a result, it was confirmed that an Al oxide layer containing 1.0% by mass or more of Al was formed on the heated zinc-based plating layer (not shown in the table). The above confirmation was performed by measuring the average Al concentration of the surface layer having an oxygen concentration of 10% by mass or more using an element profile obtained by a glow discharge optical emission spectrometer (GD-OES).
(各Al濃度の測定)
加熱後、各鋼板の断面を前述したSEM−EDXにより分析し、亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域(めっき表層)におけるAl濃度、および素地鋼板と亜鉛系めっき層との界面近傍(地鉄との界面)におけるAl濃度を測定した。本実施例では、上記SEM−EDXとして、日本電子株式会社製の電界放出型走査電子顕微鏡JSM−7001F(FE−SEM)を用いた。
(Measurement of each Al concentration)
After heating, the cross section of each steel plate was analyzed by the SEM-EDX described above, the Al concentration in the region (plating surface layer) 2 μm deep from the surface of the zinc-based plating layer, and the vicinity of the interface between the base steel plate and the zinc-based plating layer ( The Al concentration at the interface with the ground iron was measured. In this example, a field emission scanning electron microscope JSM-7001F (FE-SEM) manufactured by JEOL Ltd. was used as the SEM-EDX.
上記加熱後の各鋼板に対し、アルカリ脱脂洗浄、表面調整、およびリン酸亜鉛処理を行った後、電着塗装を行った。具体的には、上記リン酸亜鉛処理は、日本パーカライジング(株)製のパルボンドL3065(PB−L3065)に2分間浸漬して、リン酸亜鉛の付着量を3g/m2前後に調整した。また、上記表面調整は、上記リン酸亜鉛処理液に対応するものを使用した。また、上記電着塗装は、日本ペイント(株)製のカチオン電着塗料(パワーニックスエクセル1220)を用いて電圧170Vにて塗装、180℃で15分焼付けを行い、塗膜の膜厚を15μmに調整した。 Each steel plate after the heating was subjected to alkaline degreasing, surface conditioning, and zinc phosphate treatment, and then electrodeposition coating was performed. Specifically, the zinc phosphate treatment was immersed in Palbond L3065 (PB-L3065) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. for 2 minutes to adjust the adhesion amount of zinc phosphate to around 3 g / m 2 . Moreover, the said surface adjustment used the thing corresponding to the said zinc phosphate process liquid. The electrodeposition coating is performed using a cationic electrodeposition paint (Powernicks Excel 1220) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. at a voltage of 170 V and baked at 180 ° C. for 15 minutes, and the film thickness of the coating film is 15 μm. Adjusted.
(塗膜密着性の評価)
上記のようにして塗膜を形成した各鋼板を、5重量%のNaCl水溶液に、50℃で700時間浸漬した。浸漬の際には、各鋼板の端部をシールし、端部からの腐食や浸漬水の浸潤効果が無視できるようにした。浸漬終了後、図3に示す評価対象について、セロハンテープによる塗膜剥離試験を行い、電着塗装が剥離した部分の剥離面積率を評価した。評価対象の領域は、熱間プレス成形を模擬した上記加熱処理時において均熱が保たれている鋼板長手方向の中央部約100mm×幅方向約40mm(評価面積:40mm×100mm=4000mm2)とした。評価面積(4000mm2)に占める塗膜剥離面積率を画像処理によって評価し、3%以下を合格とした。浸漬の際には、サンプルの端部はシールを行い、端部からの腐食や浸漬水の浸潤効果が無視できるようにした。
(Evaluation of coating film adhesion)
Each steel plate on which the coating film was formed as described above was immersed in a 5 wt% NaCl aqueous solution at 50 ° C. for 700 hours. When dipping, the end of each steel plate was sealed so that the corrosion from the end and the infiltration effect of the immersion water could be ignored. After completion of the immersion, the evaluation target shown in FIG. 3 was subjected to a coating film peeling test using a cellophane tape, and the peeled area ratio of the portion where the electrodeposition coating was peeled was evaluated. The area to be evaluated is about 100 mm in the longitudinal direction of the steel plate in which soaking is maintained during the heat treatment simulating hot press forming × about 40 mm in the width direction (evaluation area: 40 mm × 100 mm = 4000 mm 2 ) did. The coating film peeling area ratio in the evaluation area (4000 mm 2 ) was evaluated by image processing, and 3% or less was regarded as acceptable. At the time of immersion, the end of the sample was sealed so that the corrosion from the end and the infiltration effect of immersion water could be ignored.
(塗装後耐食性の評価)
上記のようにして形成した塗膜に60°のクロスカットで人工的な塗膜傷を形成した。次に、スガ試験機株式会社製の複合サイクル試験機を用いて、JASO−CCTモードの環境下に90日間暴露した。次に、ネオスCS500を用いて塗膜を剥離除去した後、液体ホーニングによる除錆処理を行ってから、クロスカット部の侵食深さを測定した。具体的には、クロスカット部において、カットラインに沿って等間隔に選択した10箇所の侵食深さを接触式のニードルで測定し、その平均値を侵食深さとした。このようにして得られた侵食深さが0.10mm以下の場合を塗装後耐食性に優れる(良)と評価し、0.10mmを超える場合を塗装後耐食性に劣る(不良)と評価した。
(Evaluation of corrosion resistance after painting)
Artificial coating film scratches were formed on the coating film formed as described above by 60 ° cross cut. Next, it exposed for 90 days in the environment of JASO-CCT mode using the combined cycle tester by Suga Test Instruments Co., Ltd. Next, after peeling off and removing the coating film using Neos CS500, rust removal treatment by liquid honing was performed, and then the erosion depth of the crosscut portion was measured. Specifically, in the cross-cut portion, the erosion depths at 10 locations selected at equal intervals along the cut line were measured with a contact-type needle, and the average value was taken as the erosion depth. The case where the erosion depth thus obtained was 0.10 mm or less was evaluated as excellent (good) after coating, and the case where the erosion depth exceeded 0.10 mm was evaluated as poor (bad) after coating.
これらの結果を表2に示す。 These results are shown in Table 2.
表1の鋼種記号Aを用いた表2のNo.12、13、16,17、20、21;表1の鋼種記号Bを用いた表2のNo.23、24;表1の鋼種記号Cを用いた表2のNo.26、27はいずれも、Al層におけるAl付着量が適切に制御された本発明例であり、加熱後のめっき表層のAl濃度は1.8質量%以上であり、地鉄との界面におけるAl濃度は1質量%未満であった。その結果、鋼種にかかわらず、また合金化の有無にかかわらず、いずれの鋼板も塗膜密着性に優れている。また、上記鋼板は、亜鉛系めっき層のZn付着量がNo.3〜5、8、9のように35g/m2でなく、すべて40g/m2以上に制御されているため、塗装後耐食性にも優れている。 No. 1 in Table 2 using steel type symbol A in Table 1. 12, 13, 16, 17, 20, 21; No. 2 in Table 2 using steel type symbol B in Table 1. 23, 24; No. 2 in Table 2 using steel type symbol C in Table 1. Both 26 and 27 are examples of the present invention in which the Al adhesion amount in the Al layer is appropriately controlled, and the Al concentration of the plating surface layer after heating is 1.8% by mass or more, and Al at the interface with the base iron The concentration was less than 1% by mass. As a result, regardless of the steel type and regardless of the presence or absence of alloying, all the steel plates are excellent in coating film adhesion. In the steel sheet, the zinc adhesion amount of the zinc-based plating layer was No. Since it is all controlled to be 40 g / m 2 or more instead of 35 g / m 2 as in 3-5, 8 and 9, it is excellent in corrosion resistance after painting.
これに対し、下記例は本発明の要件を満足しない比較例であり、以下の不具合を有している。 On the other hand, the following examples are comparative examples that do not satisfy the requirements of the present invention, and have the following problems.
まず、表2のNo.1、6、10、14、18、22、25はいずれも、亜鉛系めっき層の上にAl層を形成しなかった例である(Al層の欄0)。その結果、加熱後のめっき表層および地鉄との界面におけるAl濃度が低減したため、亜鉛系めっき層中の亜鉛の酸化が抑制されず、塗膜密着性が低下した。これらのうちNo.1、6は、亜鉛系めっき層のZn付着量が40g/m2未満のため、塗装後耐食性も低下した。 First, No. 2 in Table 2 was used. 1, 6, 10, 14, 18, 22, 25 are all examples in which an Al layer was not formed on the zinc-based plating layer (Al layer column 0). As a result, since the Al concentration at the interface with the plating surface layer and the ground iron after heating was reduced, the oxidation of zinc in the zinc-based plating layer was not suppressed, and the coating film adhesion was lowered. Of these, No. In Nos. 1 and 6, since the zinc adhesion amount of the zinc-based plating layer was less than 40 g / m 2 , the corrosion resistance after coating was also lowered.
また、表2のNo.2、7、11、15、19はいずれも、亜鉛系めっき層の上にAl層を形成したが、Al付着量が少ない例であり、加熱後のめっき表層におけるAl濃度が低く、塗膜密着性が低下した。これらのうちNo.2、7は、亜鉛系めっき層のZn付着量が40g/m2未満のため、塗装後耐食性も低下した。 In Table 2, No. 2, 7, 11, 15 and 19 are all examples in which an Al layer was formed on the zinc-based plating layer, but the amount of Al adhesion was small, and the Al concentration in the plating surface layer after heating was low, and the coating film adhered. Decreased. Of these, No. In Nos. 2 and 7, since the zinc adhesion amount of the zinc-based plating layer was less than 40 g / m 2 , the corrosion resistance after coating was also lowered.
参考のため、Al付着量が異なる市販のAlめっき鋼板(JIS G 3314 のSA1C、Al付着量は片面あたり45g/m2または72g/m2、板厚1.2mm)を用意して上記と同様の加熱を行って塗膜密着性および塗装後耐食性を測定した。その結果、塗膜密着性は良好であるが、亜鉛めっき層を有しないため、塗装後耐食性が低下した(表には示さず)。 For reference, similar to the commercial Al-plated steel sheet (SA1C of JIS G 3314, Al coating weight per one side 45 g / m 2 or 72 g / m 2, thickness 1.2 mm) of Al deposition amount differs prepared above The coating film adhesion and the corrosion resistance after coating were measured. As a result, the coating film adhesion was good, but since it did not have a galvanized layer, the corrosion resistance after coating decreased (not shown in the table).
Claims (4)
素地鋼板の少なくとも片面に、素地鋼板側から順に、亜鉛系めっき層、およびAl層を有しており、前記Al層におけるAlの付着量は0.4g/m2以上であることを特徴とする熱間プレス成形用鋼板。 A steel plate used for hot press forming,
It has a zinc-based plating layer and an Al layer in order from the base steel plate side on at least one surface of the base steel plate, and the amount of Al deposited in the Al layer is 0.4 g / m 2 or more. Steel sheet for hot press forming.
前記亜鉛系めっき層の表面から深さ2μmの領域におけるAl濃度は1.8質量%以上であり、
前記素地鋼板と前記亜鉛系めっき層との界面におけるAl濃度は1質量%未満であることを特徴とする熱間プレス成形品。 In order from at least one side of the base steel plate, from the base steel plate side, a zinc-based plating layer, and an Al oxide layer containing 1.0 mass% or more of Al,
The Al concentration in the region having a depth of 2 μm from the surface of the zinc-based plating layer is 1.8% by mass or more,
A hot press-formed product, wherein an Al concentration at an interface between the base steel plate and the zinc-based plating layer is less than 1% by mass.
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