热压用镀覆钢板、镀覆钢板的热压方法及汽车零件

摘要

为了提供以更少的附着量具有优异的润滑性、热压加工中的成型性和生产率提高、能够改善热压成型后的化学转化处理性的热压用镀覆钢板及镀覆钢板的热压方法、和通过该热压方法制造的汽车零件，设置形成于钢板的单面或两面，至少含有Al，还含有总计0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以上元素的镀Al层；和层叠于前述镀Al层上、至少含有ZnO的表面覆膜层。

权利要求

1.一种热压用镀覆钢板，其具有：形成于钢板的单面或两面，至少含有Al，还含有总计

0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以上元素的镀Al层；和层叠于所述镀Al层上、至少含有ZnO的表面覆膜层，所述ZnO的粒径为50～1000nm，所述钢板的单面侧的所述表面覆膜层的量按金属Zn量计为0.3～1.1g/m2，所述镀Al层中包含的Al没有与钢板中的Fe合金化，或者所述镀Al层中包含的Al的一部分与钢板中的Fe合金化。

2.根据权利要求1所述的热压用镀覆钢板，其中，所述钢板为按质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.01～0.6％、

Mn：0.5～3％、

Ti：0.01～0.1％、

B：0.0001～0.1％，

剩余部分由Fe和杂质组成的钢板。

3.一种镀覆钢板的热压方法，其中，对镀覆钢板进行加热，将经过加热的所述镀覆钢板压制成型，所述镀覆钢板具有：形成于钢板的单面或两面，至少含有Al，还含有总计0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以上元素的镀Al层；和层叠于所述镀Al层上、至少含有ZnO的表面覆膜层，所述ZnO的粒径为50～1000nm，所述钢板的单面侧的所述表面覆膜层的量按金属Zn量计为0.3～1.1g/m2，所述镀Al层中包含的Al没有与钢板中的Fe合金化，或者所述镀Al层中包含的Al的一部分与钢板中的Fe合金化。

4.根据权利要求3所述的镀覆钢板的热压方法，其中，加热所述镀覆钢板时，由所述镀覆钢板的温度为50℃的状态至比最高达到板温度低10℃的温度的平均升温速度设为10～

300℃/秒。

5.根据权利要求3所述的镀覆钢板的热压方法，其中，所述钢板为按质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.01～0.6％、

Mn：0.5～3％、

Ti：0.01～0.1％、

B：0.0001～0.1％，

剩余部分由Fe和杂质组成的钢板。

6.根据权利要求4所述的镀覆钢板的热压方法，其中，所述钢板为按质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.01～0.6％、

Mn：0.5～3％、

Ti：0.01～0.1％、

B：0.0001～0.1％，

剩余部分由Fe和杂质组成的钢板。

7.一种汽车零件，其通过权利要求3～6中任一项所述的热压方法制造。

8.根据权利要求7所述的汽车零件，其具有1500MPa以上的机械强度。

说明书

热压用镀覆钢板、镀覆钢板的热压方法及汽车零件

技术领域

[0001] 本发明涉及热压用镀覆钢板、镀覆钢板的热压方法以及汽车零件。

背景技术

[0002] 近年为了保护环境以及抑制全球变暖，抑制化石燃料消耗的要求提高， 该要求对于各种制造业造成影响。例如，对于作为移动手段的每天的生活、 活动不可欠缺的汽车而言也不例外，要求通过车体的轻量化等实现油耗提高 等。但是，对于汽车而言，仅实现车体的轻量化在产品品质上是不允许的， 需要确保适当的安全性。

[0003] 汽车的结构很多通过铁、特别是钢板形成，降低该钢板的重量对于车体 的轻量化而言是重要的。但是，如上所述，仅降低钢板的重量是不允许的， 要求维持钢板的机械强度。这种对于钢板的要求，不仅在汽车制造业，在各 种制造业也同样地提高。因此，对于通过提高钢板的机械强度，即使比以前 使用的钢板薄、也能够维持或提高机械强度的钢板进行了研究开发。

[0004] 通常具有高的机械强度的材料，在弯曲加工等成型加工中，存在成型性、 定形性(shape fixability)降低的倾向，加工为复杂形状的情况下，加工其本身 变得困难。作为解决这种关于成型性的问题的手段之一，可列举出所谓“热 压方法(也被称为热印(hot stamping)法、热压(hot pressing)法、模压淬火(die quenching)法、模压淬火(press hardening)法)”。该热压方法中，将作为成型 对象的材料暂时加热到高温(奥氏体范围)，对于通过加热而软化了的钢板进 行压制加工、进行成型后，进行冷却。根据这种热压方法，将材料暂时加热 到高温使其软化，因此可以容易地对该材料进行压制加工，进而通过利用成 型后的冷却实现的淬火效果，可以提高材料的机械强度。因此，通过该热压 加工，可以得到兼具良好的定形性和高的机械强度的成型品。

[0005] 但是，将该热压方法适用于钢板的情况下，例如由于加热到800℃以上 的高温，表面的铁等氧化而产生氧化皮(氧化物)。因此进行热压加工之后， 需要去除该氧化皮的工序(除氧化皮工序)，生产率降低。另外，对于需要耐 蚀性的构件等而言，加工后需要对于构件表面进行防锈处理、金属覆盖，需 要表面清浄化工序和表面处理工序，生产率仍然降低。

[0006] 作为抑制这种生产率降低的方法的例子，可列举出对钢板实施覆盖的方 法。通常作为钢板上的覆盖，使用有机系材料、无机系材料等各种材料。其 中，对于钢板具有牺牲防蚀作用的镀锌系钢板，从其防蚀性能和钢板生产技 术的观点考虑被广泛用于汽车钢板等。但是，热压加工中的加热温度(700～ 1000℃)比有机系材料的分解温度、Zn的沸点等高，热压中进行加热时表面 的镀层蒸发，有可能成为表面性状显著劣化的原因。

[0007] 因此，对于进行加热到高温的热压加工的钢板，例如优选使用沸点比有 机系材料覆盖和Zn系的金属覆盖高的Al系的金属覆盖了的钢板、所谓镀Al 钢板。通过实施Al系的金属覆盖，可以防止氧化皮对钢板表面的附着，无需 除氧化皮工序等工序，因此生产率提高。另外，Al系的金属覆盖也具有防锈 效果，因此涂装后的耐蚀性也提高。以上说明的对具有规定的钢成分的钢实 施Al系的金属覆盖而成的镀Al钢板用于热压加工的方法记载于下述专利文 献1。

[0008] 实施了Al系的金属覆盖的情况下，根据热压加工的前阶段中的预加热的 条件，Al覆盖首先熔融后，通过由钢板的Fe扩散而变化为Al-Fe化合物。该 Al-Fe化合物生长，形成Al-Fe化合物直至到达钢板的表面为止。以下将该化 合物层称为合金层。该合金层极其硬质，因此由于压制加工时与模具接触而 形成加工缺陷。

[0009] 换而言之，原来的Al-Fe合金层，表面比较难以滑动，润滑性差。并且， Al-Fe合金层比较硬，因此容易破裂，镀层容易形成裂纹或者容易以粉末状 剥离。进而，所剥离的Al-Fe合金层附着于模具或者Al-Fe表面被强烈摩擦而 附着于模具，在模具胶粘·堆积Al-Fe，使得压制品的等级降低。因此，修 补时需要去除胶粘于模具的Al-Fe合金的粉末，成为生产率降低、成本增大 的原因之一。

[0010] 进而，上述Al-Fe合金层，与通常的磷酸盐处理的反应性低，不会生成 作为电沉积涂装的前处理的化学转化处理覆膜(磷酸盐覆膜)。即使不附着化 学转化处理覆膜，涂料密合性也良好，若Al镀层的附着量为充分的量则涂装 后耐蚀性也良好。但是，Al镀层的附着量增大时，存在使得前述的模具胶粘 劣化的倾向。先前说明了胶粘存在所剥离的Al-Fe合金层附着的情况、Al-Fe 表面被强烈摩擦而附着的情况的要旨。在此，通过表面覆膜的润滑性提高， 对于Al-Fe表面被强烈摩擦而附着的情况进行改善，但是对于所剥离的Al-Fe 合金层附着的情况的改善效果比较小。为了改善所剥离的Al-Fe合金层的附 着，Al镀层的附着量降低是最有效的。但是，若附着量降低则如上所述耐蚀 性降低。

[0011] 与此相对，以防止加工缺陷的产生等为目的的钢板记载于下述专利文献 2。根据该专利文献2，提出了在具有规定的钢成分的钢板上实施Al系的金属 覆盖，进而在Al系的金属覆盖上形成含有Si、Zr、Ti或P中的至少一种的无机 化合物覆膜、有机化合物覆膜、或它们的复合化合物覆膜。对于这种形成有 表面覆膜的钢板而言，在加热后的压制加工时也残留表面覆膜，可以防止压 制加工时的加工缺陷的形成。另外，该表面覆膜也可以发挥作为压制加工时 的润滑剂的作用，可以提高成型性。但是，实际上得不到充分的润滑性，谋 求新的润滑剂、替代手段。

[0012] 另外，下述专利文献3中公开了在镀锌钢板的热压中、解决由于表面镀 锌层的蒸发所导致的表面劣化的方法。该专利文献3中记载的方法中，通过 在镀锌层的表面生成高熔点的氧化锌(ZnO)层作为阻障层，防止下层的镀锌 层的蒸发流出。但是，专利文献3中公开的方法以镀锌层作为前提。专利文 献3中，关于Al，虽然容许至0.4％的含有，但是Al浓度低者为宜，是实质上 没有设想Al的技术。该文献中的技术课题是Zn的蒸发，因此是在沸点高的 Al镀覆中当然不能产生的课题。

[0013] 另外，下述专利文献4中公开了将含有纤维锌矿型的化合物的表面覆膜 层设置于镀Al钢板表面后，进行热压加工的方法。下述专利文献4中，通过 设置这种表面覆膜层，改善热润滑性和化学转化处理性。该技术对于润滑性 提高而言是有效的，也发现涂装后耐蚀性的提高效果。但是，为了通过该技 术来提高Al镀层的热润滑性，根据专利文献4的实施例，需要赋予2～3g/m2的纤维锌矿型的化合物，需要量比较大的化合物。

[0014] 另外，下述专利文献5中公开了得到在热压之前的加热时氧化皮的生成 得到抑制、并且在热压时镀层不会胶粘于模具的热压用钢板的方法。下述专 利文献5中，通过在钢板表面设置含有Al：20～95质量％、Ca：0.01～10质量％、 和Si的Al-Zn系合金镀覆层，实现加热时的氧化皮生成的抑制、和热压时的镀 层对模具的胶粘的防止。但是，下述专利文献5中公开的Al-Zn系合金镀覆层 由于含有Zn，在热压加工时容易产生金属脆裂，另外，在热压加工时生成Zn 的氧化物，由此点焊接性降低。

[0015] 另外，下述专利文献6中公开了有效制造镀覆缺陷少的热浸镀Al钢板的 方法。下述专利文献6中，为了制造镀覆缺陷少的热浸镀Al钢板，将在规定 条件下加热了的钢板浸渍于含有Mg、Ca、Li中的一种以上元素的镀Al浴规 定时间。但是，下述专利文献6中记载的制造方法无意制造热压加工用的钢 板，因此对于所制造的钢板而言，关于热压加工时的各种特性存在改善的余 地。另外，下述专利文献6中对于在镀覆浴中添加Zn的情况也进行了公开， 但是在镀覆浴中添加Zn的情况下，与上述同样地，在热压加工时容易产生金 属脆裂，点焊接性降低。

[0016] 现有技术文献

[0017] 专利文献

[0018] 专利文献1：日本特开2000-38640号公报

[0019] 专利文献2：日本特开2004-211151号公报

[0020] 专利文献3：日本特开2003-129209号公报

[0021] 专利文献4：国际公开第2009/131233号

[0022] 专利文献5：日本特开2012-112010号公报

[0023] 专利文献6：日本专利第4264373号

发明内容

[0024] 发明要解决的问题

[0025] 如以上说明那样，镀有熔点比较高的Al的镀Al钢板作为汽车钢板等要求 耐蚀性的构件值得期待，关于镀Al钢板对热压处理的适用有各种提案。但是， 热压处理中，Al-Fe合金层得不到良好的润滑性等，因此实际情况是，不能 将镀Al钢板适用于复杂形状的热压处理。另外，作为汽车用途，成型后大多 进行涂装处理，也要求镀Al钢板的热压处理后的化学转化处理性(涂装性)、 涂装后耐蚀性。

[0026] 因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的在于，提供以更 少的附着量具有优异的润滑性、热压加工中的成型性和生产率提高、能够改 善热压制成型后的化学转化处理性的热压用镀覆钢板及镀覆钢板的热压方 法、和通过该热压方法制造的汽车零件。

[0027] 用于解决问题的方案

[0028] 为了解决上述问题，本发明人等进行深入研究，结果发现通过在形成于 钢板的单面或两面的镀Al层中添加Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种 以上元素，进而在其表面设置含有ZnO的表面覆膜层，可以解决全部上述问 题，从而完成了本发明。而其主旨如下所述。

[0029] (1)一种热压用镀覆钢板，其具有：形成于钢板的单面或两面，至少含有 Al，还含有总计0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以 上元素的镀Al层；和层叠于前述镀Al层上、至少含有ZnO的表面覆膜层。

[0030] (2)根据(1)所述的热压用镀覆钢板，其中，前述钢板的单面侧的前述表 面覆膜层的量按金属Zn量计为0.3～4g/m2。

[0031] (3)根据(1)或(2)所述的热压用镀覆钢板，其中，前述钢板为按质量％计 含有C：0.1～0.4％、Si：0.01～0.6％、Mn：0.5～3％、Ti：0.01～0.1％、B： 0.0001～0.1％，剩余部分由Fe和杂质组成的钢板。

[0032] (4)一种镀覆钢板的热压方法，其中，对镀覆钢板进行加热，将经过加热 的前述镀覆钢板压制成型，所述镀覆钢板具有：形成于钢板的单面或两面， 至少含有Al，还含有总计0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种 或两种以上元素的镀Al层；和层叠于前述镀Al层上、至少含有ZnO的表面覆 膜层。

[0033] (5)根据(4)所述的镀覆钢板的热压方法，其特征在于，加热前述镀覆钢 板时，由前述镀覆钢板的温度为50℃的状态至比最高达到板温度低10℃的温 度的平均升温速度设为10～300℃/秒。

[0034] (6)根据(4)或(5)所述的镀覆钢板的热压方法，其中，前述钢板的每单面 的前述表面覆膜层的量按金属Zn量计设为0.3～4g/m2。

[0035] (7)根据(4)～(6)中任一项所述的镀覆钢板的热压方法，其中，前述钢板 为按质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.01～0.6％、Mn：0.5～3％、Ti：0.01～ 0.1％、B：0.0001～0.1％，剩余部分由Fe和杂质组成的钢板。

[0036] (8)一种汽车零件，其通过(4)～(7)中任一项所述的热压方法制造。

[0037] (9)根据(8)所述的汽车零件，其具有1500MPa以上的机械强度。

[0038] 发明的效果

[0039] 如以上说明那样，根据本发明，能够提供通过在镀覆钢板的镀Al层中含 有总计0.02～2质量％的Mg、Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以上元素， 在镀Al层上形成含有ZnO的表面覆膜层，热压加工中的成型性和生产率提 高，能够改善热压制成型后的化学转化处理性的热压用镀覆钢板及热压方 法、和通过该方法制造的汽车零件。

附图说明

[0040] 图1A为用于说明本发明的第一实施方式的镀Al钢板的说明图。

[0041] 图1B为用于说明本发明的第一实施方式的镀Al钢板的说明图。

[0042] 图2为用于对实施例进行说明的图。

具体实施方式

[0043] 以下参照随附附图的同时，对本发明的优选实施方式进行详细说明。需 要说明的是，本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要 素，通过附加相同的附图标记，省略重复说明。

[0044] (第一实施方式)

[0045] 以下对本发明的第一实施方式的热压用镀覆钢板和镀覆钢板的热压方 法进行详细说明。本实施方式的热压用镀覆钢板具备：含有规定成分的镀Al 层、和形成于该镀Al层上的以ZnO作为主体的表面覆膜层。另外，本实施方 式的镀覆钢板的热压方法中，对具备含有规定成分的镀Al层、和形成于该镀 Al层上的以ZnO作为主体的表面覆膜层的特定的镀Al钢板进行热压加工。

[0046] ＜关于镀覆钢板＞

[0047] 首先参照图1A和图1B的同时对本实施方式的镀覆钢板进行详细说明。 图1A和图1B为示意性地示出本实施方式的镀覆钢板的层结构的示意图。

[0048] 本实施方式的镀覆钢板为热压用的镀覆钢板，例如具有能够利用于汽车 零件用的高的机械强度。该镀覆钢板如图1A和图1B所示具备：成为母材的 钢板101、形成于钢板101的表面的镀Al层103、和层叠于镀Al层103上的表面 覆膜层105。在此，镀Al层103和表面覆膜层105可以如图1A所示形成于钢板 101的单面，也可以如图1B所示形成于钢板101的两面。以下对构成本实施方 式的镀Al覆钢板10的各层进行详细说明。

[0049] [关于钢板101]

[0050] 作为本实施方式的钢板101，例如优选使用以具有高的机械强度(例如指 的是拉伸强度·屈服点·伸长率·面积收缩率·硬度·冲击值·疲劳强度·蠕变强 度等关于机械的变形及破坏的各种性质)的方式形成的钢板。通过使用上述 钢板101，对后述的具有镀Al层103和表面覆膜层105的镀Al钢板10进行热压 加工，由此能够制造具有高的机械强度的汽车零件。

[0051] 本实施方式的热压加工处理中，若为具有高的机械强度的钢板则能够利 用公知的钢板，作为上述实现高的机械强度的钢板101，可列举出具有以下 成分的钢板。需要说明的是，以下所示的钢成分仅为一例，能够利用于本实 施方式的热压加工的钢板不限于以下。

[0052] 上述钢板101例如按质量％计含有

[0053] C：0.1～0.4％、

[0054] Si：0.01～0.6％、

[0055] Mn：0.5～3％、

[0056] Ti：0.01～0.1％、

[0057] B：0.0001～0.1％，

[0058] 还可以含有Cr、P、S、Al、N等元素，剩余部分由Fe和杂质组成。

[0059] 以下对添加于钢中的各成分进行说明。

[0060] C是为了确保目的的机械强度而添加的。C的含量不足0.1％的情况下， 得不到充分的机械强度的提高，添加C的效果缺乏，因此不优选。另一方面， C的含量超过0.4％的情况下，虽然可以使得钢板进一步硬化，但是容易产生 熔融裂纹，因此不优选。因此，C优选按质量％计以0.1％以上且0.4％以下的 含量添加。

[0061] Si是提高机械强度的强度提高元素之一，与C同样地是为了确保目的的 机械强度而添加的。Si的含量不足0.01％的情况下，难以发挥强度提高效果， 得不到充分的机械强度的提高，因此不优选。另一方面，Si也是易氧化性元 素，因此Si的含量超过0.6％的情况下，进行热浸镀Al时，润湿性降低，有可 能产生镀不上，所以不优选。因此，Si优选按质量％计以0.01％以上且0.6％ 以下的含量添加。

[0062] Mn是使钢强化的强化元素之一，也是提高淬火性的元素之一。进而Mn 对于防止作为杂质之一的S所导致的热脆性而言也是有效的。Mn的含量不足 0.5％的情况下，不能得到上述效果，所以不优选。另一方面，Mn的含量超 过3％的情况下，残留γ相过多而强度有可能降低，所以不优选。因此，Mn 优选按质量％计以0.5％以上且3％以下的含量添加。

[0063] Ti是强度强化元素之一，也是提高形成于钢板表面的镀Al层103的耐热 性的元素。Ti的含量不足0.01％的情况下，不能得到强度提高效果、耐氧化 性提高效果，所以不优选。另一方面，Ti也是若过多添加则例如形成碳化物、 氮化物而有可能使得钢软质化的元素。特别是Ti的含量超过0.1％的情况下， 得不到目的的机械强度的可能性高，所以不优选。因此，Ti优选按质量％计 以0.01％以上且0.1％以下的含量添加。

[0064] B是在淬火时发挥作用而具有提高强度的效果的元素。B的含量不足 0.0001％的情况下，这种强度提高效果低，所以不优选。另一方面，B的含量 超过0.1％的情况下，形成夹杂物而脆化，有可能使得疲劳强度降低，所以不  优选。因此，B优选按质量％计以0.0001％以上且0.1％以下的含量添加。

[0065] Cr是在将镀Al层合金化而形成Al-Fe合金层时、生成于镀Al层与钢板母 材的界面，由此具有抑制成为镀覆层剥离的原因的AlN的生成的效果的元素。 另外，Cr是提高耐磨耗性的元素之一，也是提高淬火性的元素之一。Cr的含 量不足0.05％的情况下，不能得到上述效果，所以不优选。另外，Cr的含量 超过2％的情况下，这些效果饱和，另外，成本也升高，所以不优选。因此， Cr优选按质量％计以0.05％以上且2％以下的含量添加。

[0066] P是不可避免含有的元素，另一方面也是固溶强化元素，能够比较廉价 地提高钢板的强度，但是从经济的精炼限度考虑，优选含量的下限设为 0.001％。另外，磷的含量超过0.1％的情况下，钢板的韧性有可能降低，所以 不优选。因此，P优选按质量％计为0.001％以上且0.1％以下。

[0067] S是不可避免含有的元素，以MnS形式形成钢中的夹杂物而形成破坏的 起点，阻碍延展性、韧性，成为加工性劣化的主要原因，因此含量越低越优 选，优选含量的上限设为0.1％。另一方面，为了降低S的含量，预计制造成 本增加，因此含量的下限优选设为
0.001％。

[0068] Al是作为脱氧剂而含有于钢中的成分，但是也是镀覆性阻碍元素，因此 优选含量的上限设为0.1％。另一方面，对Al的含量的下限没有特别规定，但 是从经济的精炼限度观点考虑，例如优选设为0.001％。

[0069] N是不可避免含有的元素，从特性的稳定化的观点考虑优选固定，能够 通过Ti、Al等元素而固定。另一方面，若N的含量増加则固定用中添加的元 素量大，预计制造成本的增加，因此含量的上限优选设为0.01％。

[0070] 需要说明的是，钢板101除了上述元素之外，还可以含有制造工序等中 混入的其它杂质。作为上述杂质，可列举出例如Ni、Cu、Mo、O等。

[0071] 另外，对于上述钢板，除了上述元素之外，还可以选择性地添加W、V、 Nb、Sb等元素。

[0072] 通过这种成分形成的钢板，通过利用热压方法等的加热而被淬火，可以 具有约1500MPa以上的机械强度。虽然是具有如此高的机械强度的钢板，但 是若通过热压方法进行加工则可以在通过加热而软化了的状态下进行压制 加工，因此可以容易地成型。另外，钢板可以实现高的机械强度，进而由于 轻量化，即使薄，也可以维持或提高机械强度。

[0073] [关于镀Al层103]

[0074] 镀Al层103如图1A和图1B所示形成于钢板101的单面或两面。该镀Al层 103例如优选通过热浸镀法而形成于钢板101的表面。但是，镀Al层103的形 成方法不限于上述例子，能够利用电镀法、真空蒸镀法、金属包层法等公知 的方法。

[0075] 该镀Al层103，作为成分，至少含有Al，还含有总计0.02～2质量％的Mg、 Ca、Sr、Li、Na、K中的一种或两种以上。

[0076] 本发明人等对将Al镀层合金化后的高温时的摩擦系数进行研究，结果明 白合金化后的表面形状对摩擦系数有影响。即，若合金化后的表面粗糙度大 则高温时的摩擦系数增大，因此优选尽可能减小合金化后的表面粗糙度。

[0077] 通常常温时的压制成型中，发现表面粗糙度大时形成低摩擦系数的倾 向。该倾向被指出是由于，表面粗糙度大时，更容易供给润滑油。另一方面， 本实施方式中着眼的热压等高温时的压制成型中，不存在常温时的压制成型 那样的润滑油，形成金属间或氧化物间的接触。这种热压制成型的情况下， 表面粗糙度小时容易滑动。虽然其理由不明确，但是推测是由于，高温时屈 服应力也降低，因此表面粗糙度大的情况下，硬度高的Al-Fe化合物的前端 部分地陷入到模具而难以滑动。

[0078] 进而本发明人等也发现，通过在镀Al层103中添加Mg、Ca、Sr、Li、Na、 K中的一种或两种以上，可以降低合金化后的表面粗糙度。这些元素为符合 碱金属元素或碱土金属元素的元素。通过这些元素含有于镀Al层103中而合 金化后的表面粗糙度降低的理由不明确，但是推测，Al-Si镀层被加热时在 600℃左右熔融，熔融的结果生成的Al-Si熔液的表面能造成影响。另外，上 述专利文献6中的镀Al系钢板的制造方法中，制造所利用的镀Al浴中含有 Mg、Ca、Li中的一种以上，但是利用上述制造方法制造的镀Al钢板不是热 压加工用的钢板，因此上述专利文献6中，无意将所形成的镀层在热压加工 时熔融。因此需要注意，上述专利文献6中，对于本发明人等首先发现的认 为通过镀层的熔融实现的表面粗糙度的降低没有任何启示。

[0079] 为了发挥上述效果，本实施方式中，这些元素总计添加0.02质量％以上。 另一方面，这些碱金属元素和碱土金属元素由于是极其容易氧化的元素，因 此在镀Al浴中容易氧化。这些元素的添加量总计超过2质量％的情况下，产 生起因于这些元素的氧化膜的外观花纹，因此这些碱金属元素和碱土金属元 素的添加量的上限设为2质量％。

[0080] 通过以上的成分含有于镀Al层103中，镀Al层103的表面粗糙度能够实现 小的值例如按算术平均粗糙度Ra计、0.4～1.0μm左右。

[0081] 本实施方式的镀Al层103通过热浸镀法形成的情况下，能够使用含有上 述成分的镀覆浴，但是也可以对于镀覆浴进而积极添加3～15质量％的Si。这 是由于，Si具有抑制热浸镀金属覆盖时生成的合金层的生长的效果。Si的添 加量不足3质量％的情况下，Fe-Al合金层在实施镀Al的阶段中生长得厚，有 可能助长加工时的镀覆裂纹而对加工性和耐蚀性造成不良影响，所以不优 选。另一方面，Si的含量超过15质量％的情况下，Si以粗大晶体形式结晶于 镀层中，阻碍耐蚀性、镀覆的加工性，所以不优选。因此，Si优选按质量％ 计以3％以上且15％以下的含量添加。

[0082] 这种镀覆浴中混入有作为杂质的自钢板溶出的Fe等。另外，这种镀覆浴 中，在以Al作为主体的基础上，作为添加元素，可以添加Mn、Cr、Ti、Zn、 Sb、Sn、Cu、Ni、Co、In、Bi、Mo、混合稀土金属等。特别是对于耐蚀性 提高具有效果的元素为Mn、Cr、Mo，也可以少量添加这些元素。

[0083] 镀Al层103的附着量每两面优选为60～140g/m2。附着量不足60g/m2的情 况下，不能充分得到上述起因于Al系的金属覆盖实现的各种效果，所以不优 选。另外，附着量超过140g/m2的情况下，表面的凹凸增大，得不到本发明 中说明的滑动性的改善效果，所以不优选。另外，镀Al层103的附着量更优 选每两面为80～120g/m2。

[0084] 通过这种成分形成的镀Al层103可以防止钢板101的腐蚀。另外，在通过 热压方法加工钢板时，能够防止由于加热到高温的钢板的表面氧化而产生的 氧化皮(铁的氧化物)的产生。因此，通过设置上述镀Al层103，可以省略去除 氧化皮的工序、表面清浄化工序、表面处理工程等，从而可以提高生产率。 另外，镀Al层103由于与利用有机系材料的镀覆覆盖、利用其它的金属系材 料(例如Zn系等)的镀覆覆盖相比，沸点等高，因此在通过热压方法成型时能 够在高的温度下进行加工，热压加工中的成型性进一步提高，并且可以容易 地加工。

[0085] 进而，通过钢板101含有B作为化学成分，不仅实现淬火时的钢板的强度 提高，而且与镀Al层103协同地发挥功能，由此能够进一步提高热压加工时 的镀覆钢板的各种特性。

[0086] 如上所述，热浸镀金属覆盖时、利用热压的加热工序等时，该镀Al层103 中含有的Al的一部分能够与钢板中的Fe合金化。由此，该镀Al层103不必限 于通过成分恒定的单一的层形成，也包含部分地合金化了的层(合金层)。

[0087] [关于表面覆膜层105]

[0088] 本实施方式的表面覆膜层105为层叠于镀Al层103的表面的以ZnO(氧化 锌)作为主体的覆膜层。表面覆膜层105例如可以使用在水、有机溶剂等各种 溶剂中悬浮微粒而成的液体来形成。上述表面覆膜层105具有改善热压加工 中的润滑性、与化学转化处理液的反应性的效果。

[0089] 另外，在用于形成表面覆膜层105的悬浮液中，作为ZnO以外的成分， 例如可以添加有机物的粘合剂成分。作为这种有机性粘合剂成分，可列举出 例如公知的聚氨酯系树脂、聚酯系树脂、丙烯酸系树脂、硅烷偶联剂等水溶 性树脂。另外，作为ZnO以外的氧化物，例如可以添加SiO2、TiO2、Al2O3等。

[0090] 上述表面覆膜层105能够利用公知的涂布方法形成。作为涂布方法，可 列举出例如将上述悬浮液与规定的有机性粘合剂成分混合、用辊涂机等涂布 于镀Al层的表面的方法，利用粉体涂装的涂布方法等。

[0091] 在此，对所利用的ZnO的粒径没有特别限定，例如优选直径50～1000nm 左右。通过ZnO的粒径处于上述范围内，能够确保作为覆膜的密合性。需要 说明的是，ZnO的粒径定义为进行加热处理后的粒径。代表地说，对于经过 900℃下在炉内保持5～6分钟后用模具骤冷的工艺之后的粒径，用扫描电子 显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)等进行观察来规定。此时，由于 粘合剂的有机成分被分解，在观察样品内仅残留氧化物。

[0092] 另一方面，树脂成分或硅烷偶联剂等有机性粘合剂成分的含量，按与 ZnO的质量比计，优选为3～30％左右。含量不足3％的情况下，不能充分得 到粘合剂效果，加热前的涂膜容易剥离，所以不优选。为了稳定地得到粘合 剂效果，更优选有机性粘合剂成分的含量按质量比计设为10％以上。另一方 面，有机性粘合剂成分的含量按质量比计超过30％的情况下，加热时的气味 产生显著，所以不优选。

[0093] 上述表面覆膜层105的涂布量(附着量)，对于钢板的单面侧的表面覆膜层 105而言，按金属Zn量换算计为0.3～4g/m2。ZnO的含量按金属Zn计为0.3g/m2以上的情况下，可以有效地发挥润滑提高效果。另一方面，ZnO的含量按Zn 计超过4g/m2的情况下，上述镀Al层103和表面覆膜层105的厚度过厚，焊接 性、涂料密合性降低。表面覆膜层105的附着量进一步优选为0.5～2g/m2左右。 通过形成上述范围的附着量，除了确保热压时的润滑性之外，焊接性、涂料 密合性也良好。

[0094] 在此，对于表面覆膜层105的金属Zn量，能够利用通常使用的所谓湿式 法、干式法中的任意一种分析方法来测定。例如使用湿式法的情况下，可以 通过使用将镀Al钢板10浸渍于盐酸、硫酸或硝酸等酸使得镀层溶解，对于镀 层溶解而成的液体，利用高频电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma： ICP)发射光谱分析法定量Zn等方法来测定。另外例如使用干式法的情况下， 可以通过使用将镀Al钢板10切出规定的尺寸后、用荧光X射线分析法定量Zn 等方法来测定。

[0095] 作为涂布后的烧结·干燥方法，例如可以单独利用或者组合利用热风炉· 感应加热炉·近红外线炉等公知的方法。此时，根据涂布中使用的粘合剂的 种类，例如也可以进行利用紫外线·电子束等的固化处理来替代涂布后的烧 结·干燥。

[0096] 需要说明的是，不使用有机性粘合剂成分的情况下，涂布于镀Al层103 上后，加热前的密合性稍低，若用强的力摩擦则有可能部分地剥离。

[0097] 如以上所述，本实施方式的表面覆膜层105，通过发挥提高热压加工中 的润滑性等效果，可以提高压制加工时的成型性和压制加工后的耐蚀性。另 外，表面覆膜层105的润滑性优异，抑制对模具的胶粘。即使镀Al层103粉化 的情况下，表面覆膜层105也能够防止粉末(Al-Fe粉等)胶粘于后续的压制加 工中使用的模具。因此，不进行去除胶粘于模具的Al-Fe粉的工序等，可以 进一步提高生产率。

[0098] 另外，表面覆膜层105也可以发挥作为防止在压制加工时有可能产生于 钢板101和镀Al层103的缺陷等的保护层的作用，从而也能够提高成型性。进 而，该表面覆膜层105不会使得点焊接性、涂料密合性等使用性能降低。因 此，涂装后耐蚀性得到大幅改善，还能够进一步降低镀层的附着量。其结果， 进一步降低急速压制时的胶粘，生产率进一步提高。

[0099] 以上参照图1A和图1B的同时，对本实施方式的热压方法中使用的镀Al 钢板10进行了详细说明。

[0100] ＜关于利用热压方法的加工＞

[0101] 接着对利用热压方法加工具有上述结构的镀Al钢板10的方法进行说明。

[0102] 本实施方式的热压方法中，首先将根据需要冲切的镀Al钢板10加热到高 温，使钢板软化。接着将软化了的镀Al钢板10压制加工、成型，然后将所成 型的镀Al钢板10冷却。通过如此将钢板暂时软化，可以容易地进行后续的压 制加工。另外，具有上述成分的钢板通过加热以及冷却而被淬火，可以实现 约1500MPa以上的高机械强度。

[0103] 本实施方式的镀Al钢板10在实施热压加工时被加热。作为此时的加热方 法，没有特别限定，除了通常的电炉、辐射管炉之外，还可以利用红外线加 热等公知的方法。

[0104] 镀Al钢板10在被加热时在熔点以上熔融，同时通过与Fe的相互扩散，变 化为Al-Fe合金层、Al-Fe-Si合金层。Al-Fe合金层、Al-Fe-Si合金层的熔点高， 为1150℃左右。这种Al-Fe化合物、Al-Fe-Si化合物存在多种，若高温加热或 长时间加热则转化为Fe浓度更高的化合物。作为最终产品优选的表面状态为 合金化至表面且合金层中的Fe浓度不高的状态。若残留未合金的Al，则仅该 部位急速腐蚀而在涂装后耐蚀性方面极其容易产生涂膜膨胀，所以不优选。 相反地，合金层中的Fe浓度过高时，合金层自身的耐蚀性也会降低而在涂装 后耐蚀性方面容易产生涂膜膨胀。这是由于，合金层的耐蚀性取决于合金层 中的Al浓度。因此，具有涂装后耐蚀性上优选的合金化状态，合金化状态通 过镀层附着量和加热条件确定。

[0105] 本实施方式的镀覆钢板的热压方法中，加热镀Al钢板101时，由50℃至 比最高达到板温度低10℃的温度的高温下的平均升温速度可以设定于 10℃～300℃/秒。加热的平均升温速度决定镀覆钢板的压制加工中的生产率， 但作为通常的平均升温速度，例如气氛加热的情况下，高温下为约5℃/秒左 右。100℃/秒以上的平均升温速度可以通过通电加热或高频电感加热来达成。

[0106] 本实施方式的镀Al钢板10，如上所述能够实现高的平均升温速度，因此 能够提高生产率。另外，平均升温速度决定合金层的组成、厚度等，是控制 镀覆钢板中的产品品质的重要原因之一。本实施方式的镀Al钢板10的情况 下，升温速度可以提高至300℃/秒，因此能够实现更宽范围的产品品质的控 制。对于最高到达温度而言，根据热压的原理，需要在奥氏体范围加热，因 此通常大多采用约900～950℃左右的温度。本实施方式中，对最高达到温度 没有特别限定，但是在850℃以下时，有可能得不到充分的淬火硬度，所以 不优选。另外，镀Al层103需要变化为Al-Fe合金层，从这种观点考虑，也不 优选为850℃以下。若在超过1000℃的温度下过度进行合金化则Al-Fe合金层 中的Fe浓度升高而有可能导致涂装后耐蚀性的降低。这也取决于升温速度、 Al镀层附着量，因此不能一概而论，考虑到经济性，也不优选为1100℃以上 的加热。

[0107] ＜关于利用热压方法实现的效果的一例＞

[0108] 以上对本发明的第一实施方式的镀覆钢板和镀覆钢板的热压方法进行 了说明。本实施方式的镀覆钢板10，在镀Al层103中还含有选自碱土金属元 素和碱金属元素中的至少一种元素，并且具有以ZnO等作为主体的表面覆膜 层105，由此如上所述例如实现高的润滑性、化学转化处理性得到改善。

[0109] 通过ZnO而附着化学转化处理覆膜的理由在现阶段不明确，但是认为是 由于，化学转化处理反应，以利用酸进行的对原材料的蚀刻反应作为诱因而 进行反应，另一方面ZnO由于为两性化合物而溶解于酸，因此与化学转化处 理液反应。

[0110] 以上对本发明的实施方式的镀覆钢板的热压方法进行了详细说明。

[0111] 实施例

[0112] 以下示出实施例和比较例的同时，对本发明的热压用镀覆钢板和镀覆钢 板的热压方法进行具体说明。需要说明的是，以下所示的实施例仅为本发明 的热压用镀覆钢板和镀覆钢板的热压方法的一例，本发明的热压用镀覆钢板 和镀覆钢板的热压方法不被以下所示的实施例所限定。

[0113] ＜实施例1＞

[0114] 使用以下的表1所示的钢成分的冷轧钢板(板厚1.4mm)，对冷轧钢板的两 面进行镀Al。此时的退火温度为约800℃。在镀Al浴中添加Si：9质量％，另 外含有自钢带溶出的Fe。在该镀Al浴中添加Ca、Mg等元素。添加于浴中的 元素和添加量如以下的表2所示。镀覆后的附着量利用气体擦拭(gas wiping) 法调整为两面120g/m2。对于冷却后的镀Al钢板，用辊涂机涂布相对于ZnO 量含有20质量％的丙烯酸系粘合剂的ZnO悬浮液，并在约80℃下烧结。

[0115] 如此制造的供试材料的特性利用以下所示的方法评价。

[0116] [表1]

[0117] 表1镀Al钢板的钢成分(单位：质量％)

[0118]C Si Mn P S Ti B Al
0.22 0.13 1.20 0.005 0.002 0.02 0.004 0.03

[0119] (1)热润滑性

[0120] 对于上述供试材料，在热的状态下进行模具拉拔试验，由此评价热润滑 性。更具体而言，将30mm×350mm的镀Al钢板加热到900℃之后，约700℃下 由钢板的两侧按压SKD11制的平模具，进行拉拔加工。测定按压负荷和拉拔 负荷，由拉拔负荷/(2×按压负荷)得到的值作为热摩擦系数。

[0121] (2)点焊接接头强度

[0122] 将上述供试材料插入到炉内，900℃下在炉加热6分钟，取出后立即夹于 不锈钢制模具，进行骤冷。此时的冷却速度为约150℃/秒。接着根据JIS Z3137，测定十字拉伸强度。此时的焊接条件如下所述。需要说明的是，试 验以N＝3进行，算出接头强度的平均值。

[0123] 电极：铬铜制、DR(前端8mmφ为40R)

[0124] 加压：880kgf(1kgf为约9.8N。)

[0125] 通电时间：上升(upslope)3次循环-通电22次循环(60Hz)

[0126] 焊接电流：9.5kA

[0127] (3)涂装后耐蚀性

[0128] 将上述供试材料插入到炉内，900℃下在炉加热6分钟，取出后立即夹于 不锈钢制模具，进行骤冷。此时的冷却速度为约150℃/秒。接着将冷却后的 供试材料剪切为70mm×150mm，用Nihon Parkerizing Co.,Ltd制化学转化处理 液(PB-SX35)进行化学转化处理后，以膜厚15μm涂装Nippon Paint Co.,Ltd. 制电沉积涂料(Powernics 110)，并在170℃下烧结。

[0129] 涂装后耐蚀性评价通过汽车技术会制定的JASO M609中规定的方法进 行。即，在涂膜预先用切刀形成十字切口，测定腐蚀试验180次循环(60天) 后的由十字切口的涂膜膨胀的宽度(单侧最大值)。作为比较材料，也评价单 面45g/m2的合金化热浸镀锌钢板。若与该比较材料相比、涂装后耐蚀性良好 则可以判断能够作为防锈钢板使用，而该比较材料的膨胀宽度为5mm。

[0130] 需要说明的是，此时向设定于900℃的大气炉内插入焊接有热电偶的 70mm×150mm的供试材料，测定50℃～890℃的温度，算出平均升温速度， 结果为4.7℃/秒。

[0131] 镀层组成和所得到的评价结果汇总示于以下的表2。需要说明的是，以 下的表2中，表面覆膜层的覆膜量记载按通过荧光X射线分析法测得的金属 Zn计的量。另外，热润滑性记载所测得的动摩擦系数，点接头强度记载所测 得的十字拉伸强度值，涂装后耐蚀性记载由十字切口的单侧最大膨胀宽度的 值。

[0132] 表2

[0133] 表2镀层组成与特性评价结果

[0134]

[0135] 对于编号1～5的供试材料而言可知，镀覆浴中没有Mg、Ca等添加元素， 覆膜多时，热润滑性和耐蚀性得到改善，但是另一方面接头强度降低。如此 对于编号1～5的供试材料而言，难以满足全部特性。另外可知，编号6的供 试材料，在镀覆浴中添加Mg，另一方面没有形成表面覆膜层，涂装后耐蚀 性降低。与此相对，如编号7～12的供试材料的评价结果所示，通过在浴中 添加Mg，热润滑性和耐蚀性都得到改善，覆膜的必要量变得更低。作为其 结果，接头强度的降低变小，可以满足全部特性。

[0136] 另外，编号13的供试材料为添加2％以上的Mg的情况，此时浴面的氧化 剧烈，不能实现具有充分外观的Al镀层。编号14～22的供试材料为改变浴中 的添加元素种类或添加量的情况，都得到良好的特性。

[0137] 着眼于编号1～10的供试材料，所测得的热摩擦系数的值由于Zn附着量 而变化的样子汇总示于图2。

[0138] 由图2可知，在镀覆浴中添加Mg，对于镀Al钢板设置表面覆膜层105， 由此与镀覆浴中没有添加规定成分的情况相比，能够使得热摩擦系数的值形 成更小的值。另外可知，表面覆膜层105的覆膜量为同等程度的情况下，通 过使用添加有Mg的镀覆浴，可以实现更小的热摩擦系数。该结果说明，通 过使用添加有Mg等规定的添加元素的镀覆浴，实现某热摩擦系数的值的情 况下，能够使得表面覆膜层105的覆膜量更薄。

[0139] ＜实施例2＞

[0140] 使用实施例1的编号2和编号7的供试材料，利用远红外线进行加热。此 时，使用具有升温炉和保持炉这两个区域的炉子，区域之间的移动通过手操 作进行。升温炉在1000℃～1150℃变化，改变升温速度。保持炉设定于900℃， 在70mm×150mm的供试材料焊接热电偶，在升温炉达到850℃时移动到保持 炉。此时，与实施例1同样地，计算50～890℃的平均升温速度。淬火与实施 例1同样地进行，此后的评价也与实施例1同样地进行。所得到的评价结果如 以下的表3所示。

[0141] [表3]

[0142] 表3急速加热时的特性

[0143]

[0144] 若比较上述表3和表2则可知，升温速度大时，发现热润滑性和涂装后耐 蚀性的提高。急速升温的情况下，表面粗糙度减小，另外合金化后的组织变 化。认为这些事项对特性有影响。

[0145] ＜实施例3＞

[0146] 尝试利用通电加热来急速加热。使用对应于实施例1的编号7的供试材料 的镀覆浴，Al镀层的附着量设为两面80g/m2，其表面赋予1g/m2的ZnO，使用 这样的试样。所得到的100×300mm的钢板的两端用电极夹持，进行通电加热。 此时，50～890℃的平均升温速度为
88℃/s。与实施例1同样地评价该试样， 结果热润滑性示出0.41、点接头强度示出7.3kA、涂装后耐蚀性示出3.6mm。 由该结果确认了，利用通电加热进行急速加热，也能得到同样的效果。

[0147] 如以上说明那样，通过本发明，将镀Al钢板热压时，润滑性良好，加工 性得到改善，因此与以往相比，能够实现复杂的压制加工。进而，也能够实 现热压的维护检修的省力化，还能够实现生产率的提高。对于热压后的加工 产品而言，化学转化处理性良好，因此确认最终产品的涂装、耐腐蚀性也提 高。由以上确信，通过本发明，镀Al钢的热压的适用范围扩大，镀Al钢材对 作为最终用途的汽车、工业机械的适用可能性提高。

[0148] 以上参照随附附图的同时对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本 发明不被上述例子所限定是不言而喻的。若为本领域技术人员则在权利要求 书记载的范围内，能够想到各种变更例或修正例是显而易见的，对于它们而 言，当然了解属于本发明的技术范围内。

[0149] 附图标记说明

[0150] 10  镀Al钢板

[0151] 101 钢板

[0152] 103 镀Al层

[0153] 105 表面覆膜层