CN1809650A

CN1809650A - 热冲压成形品及其制造方法

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Publication number: CN1809650A
Application number: CN200480017496.8A
Authority: CN
Inventors: 吉川幸宏; 今井和仁; 福井国博; 土岐保; 须藤俊太郎; 尾林彰; 市川正信
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyoda Iron Works Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: JP4085876B2; JP2004323897A; CN1809650B

Abstract

一种改善了耐蚀性和喷涂结合性的热冲压成形品，对镀锌系钢材进行热冲压成形，而备有包含铁－锌固溶相的锌系镀层以及其上部的氧化锌层，最表层的氧化锌层的厚度平均厚度在2μm以下。另外，一种外观良好，且耐蚀性、喷涂结合性、喷涂后耐蚀性以及可焊性优异的热冲压成形品，在基材钢板(1)上具有本质上由铁－锌固溶相形成的层(2)，作为最上层具有平均厚度5μm以下的氧化锌层(3)，而不具有实质量的铁－锌金属间化合物相。包含于所述铁－锌固溶体(2)和氧化锌层(3)的Al的合计量在0.5g/m²以下及/或Al氧化物的合计量作为Al在5g/m²以下。

Description

热冲压成形品及其制造方法

技术领域

本发明涉及高强度且喷涂后耐蚀性及喷涂结合性优异的钢材的热冲压成形品及其制造方法。本发明的热冲压成形品及其制造方法，特别适用于所谓的汽车的行走部分和增强构件要求高强度和耐蚀性的部件的制造。

背景技术

近年，为了提高汽车的燃料使用率而以轻量化为目的，实现钢板的高强度化，而对所使用的钢板进行轻量化的努力不断进展。但是，若钢板的强度变高，则在由热冲压成形制作汽车部件时，将会发生划伤和钢材断裂，并且会因为回弹现象而出现成形品的形状不稳定的问题。

作为制造高强度部件的技术，是不对高强度钢板进行冲压成形，而以低强度的状态进行冲压成形，在冲压成形后进行淬火而提高强度的方法。此时，将钢板的钢组成选择为可以进行淬火。

其他技术是通过加热钢板而进行冲压成形的热冲压技术。在热冲压中，因为通过加热使钢板低强度化，所以即使常温下的强度比较高的钢板，也能够不使上述问题发生而进行冲压成形。

通过在热冲压中组合淬火，也能够进一步实现构件的高强度化。即将具有可以进行淬火的钢组成的钢板加热到淬火温度，在该温度热冲压成形，并在冲压模具内，或在冲压成形后急冷而进行淬火。由此，与仅采用淬火或热冲压的情况相比较，能够制造更高强度的成形品。为此，一般在热冲压中进行淬火。若在冲压模具内进行淬火，则在冲压成形后不进行旨在淬火的热处理，即能够同时地实现成形和淬火。参照例如特开2002-102980号公报。

因为热冲压成形是加工加热后钢板的成形方法，所以不可避免钢板表面的氧化。例如，即使在非氧化性气氛中加热的钢板，在从加热炉取出而进行冲压之间，因接触到大气，而在钢板的表面形成铁的氧化物。而且，这种非氧化性气氛中的加热增加了成本。

钢板表面形成的铁氧化物，在冲压时脱落而附着于模具，阻碍了生产性，在冲压成形后的成形品中残存有由该铁氧化物构成的皮膜(以下，简称为铁氧化皮膜)，影响外观。并且，若在成形品中残存该种铁氧化皮膜，则因为铁氧化皮膜与成形品表面的结合性差，所以若不除去铁氧化皮膜而在以下的工序中进行化学转换处理和喷涂，则喷涂结合性会发生问题，因此喷涂后的耐蚀性降低。

因此，如特开2003-2058号公报的第六发明所记载，在喷涂热冲压成形品前，通常通过喷沙或喷丸处理清洗成形品的表面，除去表面的铁氧化皮膜。可是，这种喷洗处理较为繁杂，使热冲压的生产性显著降低。并且，有可能会在成形品中产生应变。

另一方面，为了抑制由钢板表面的氧化而引起的铁氧化物的产生，并在成形后也具有耐蚀性，在特开2001-353548号公报和特开2003-73774号公报中提出了热冲压镀锌系钢板的技术，在2000-38640号公报中提出了热冲压铝系镀钢板的技术。

但是，在热冲压铝系镀钢材的情况下，在钢材加热时，镀层和钢基材之间产生相互扩散，在镀层界面生成Fe-Al和Fe-Al-Si的金属间化合物。因为该金属间化合物，在热冲压温度下比镀层更硬质，所以在连续成形时会损伤热冲压用镀模具，进而有损成形品的外观。

另外，在铝系镀钢材的热冲压中，加热时在镀层表面生成铝的氧化皮膜。该铝的氧化皮膜，虽然不像铁的氧化皮膜，但在还是会发生喷涂结合性的问题，未必能够满足汽车外板、行走部分用构件等所要求的严格的喷涂结合性。另外，难以形成作为喷涂基底处理而广泛使用的化学转换处理皮膜。

另一方面，在热冲压锌系钢材的情况下，由镀层和钢母材的相互扩散而形成铁一锌(Fe-Zn)金属间化合物。因为该金属间化合物同样为硬质，所以仍然会损伤热冲压用模具。或者，若因加热不充分而使纯锌相残留，则因为锌的熔点比热冲压温度低，所以在热冲压中有时也会因熔融的锌飞散而污染模具。

在特开2003-73774号公报中所提出的镀锌系钢板的热冲压成形中，通过例如合金化热处理的加热，而在钢板的锌系镀层的表面，预先形成氧化锌层。该镀钢板表面的氧化锌层，在热冲压成形中以及事先的加热中具有作为防止锌系镀层蒸发的障阻层的作用。可是，在该公报中，对于由热冲压成形的成形品，没有言及任何有关表面氧化锌层的存在及其效果。虽然记载了作为障阻层而发挥作用氧化皮膜(即氧化锌层)的厚度为大约0.01～5.0μm就已很充分，但是，其作为防止热冲压时的锌的蒸发放入障阻层，因此是被加热到热冲压温度前的镀锌系钢板表面的氧化锌层的厚度，而不是由热冲压得到的成形品表面的氧化锌层的厚度。

镀锌系钢板的热冲压成形品，大多在成形后进行喷涂而作为部件进行使用。该喷涂部件，与对裸钢板的热冲压成形品进行喷涂的部件相比，一般表现出进一步改善了耐蚀性。

在特开2003-73774号公报的实施例中，对镀锌系钢板的热冲压成形品的喷涂后耐蚀性进行了试验。具体地说，将480小时盐水喷雾试验中的膨胀幅度低于4mm的情况判断为“喷涂后耐蚀性良好”。

可是，对喷涂后耐蚀性的要求的标准逐年提高，根据部件的种类，上述判断基准变得不充分。特别是作为要求喷涂后耐蚀性较高的部件，可以举出汽车车体外板，行走部分构件等。

因此，在镀锌系钢板的热冲压成形的技术领域中，要求稳定而高生产性地制造，除高强度外，喷涂结合性良好，喷涂后耐蚀性得到进一步改善的成形品。另外，若要求外观良好，则因为热冲压成形品大多由点焊而组装或安装，所以也要求点焊性良好。

发明内容

在本发明的第一方式中，是高强度且喷涂后耐蚀性以及喷涂结合性优异热冲压成形品，其特征在于，在钢材表面以1μm以上且在50μm以下的厚度具有含有铁-锌固溶相的锌系镀层，在其上部实质上不存在氧化锌层，或者以平均厚度在2μm以下而存在。该热冲压成形品，能够通过热冲压镀锌系钢材而得到。

包含铁-锌固溶相的锌系镀层，也可以实质上仅由铁-锌固溶相构成。存在于钢板表面的锌系镀层和氧化锌层中的总锌量优选为10g/m²以上且在90g/m²以下。

在热冲压中，通常将钢材，典型的是钢板，加热到700℃～1000℃而冲压成形。为此，在将镀锌系钢板热冲压而得到的成形品的表面，形成相当厚的锌的氧化皮膜(即氧化锌层)。并判明了在该热冲压中所形成的厚的氧化皮膜对喷涂后耐蚀性产生负面影响。

另外，在实际的热冲压作业中，在冲压前的钢板表面会有作业者的皮脂和汗水附着的情况。若以此状态进行热冲压，而其后实施喷涂，则所述皮脂和汗水附着部分的喷涂结合性局部极端地劣化。此时，所述皮脂和汗水等附着部分的冲压成形后的氧化皮膜的厚度比其他部分变厚。

通过将镀锌系钢板的热冲压成形品的表面所产生的氧化锌层由喷丸等处理完全除去或将其平均厚度减到2μm以下，能够稳定并改善热冲压成形品的喷涂结合性。作为结果，喷涂后耐蚀性也良好。

上述的第一方式的热冲压成形品，能够通过包含如下工序的方法进行制造，即对镀锌系钢材进行热冲压成形的工序，和其后为了使所得到的成形品的表层的氧化锌层的平均厚度成为2μm以下，而将该氧化膜层的部分或全部除去的工序。热冲压成形工序，使所得到的成形品具备包含铁-锌固溶层的锌系镀层以及其上的氧化锌层(氧化皮膜)的方式而进行。

除去氧化锌层的工序也可以通过喷丸及/或液体珩磨而进行。使用喷丸法时，优选将平均颗粒直径为100～500μm钢球作为丸弹使用。

在本发明的第二方式中，是高强度且外观良好，喷涂后耐蚀性和喷涂结合性优异，此外可焊性良好的热冲压成形品，其特征在于，具有作为最上层的氧化锌层，在其下本质地具有由铁-锌固溶相形成的铁-锌固溶体层，但没有包含实质量的铁-锌金属间化合物的层。氧化锌层的平均厚度为5μm以下。铁-锌固溶体层，优选平均厚度为10～40μm。铁-锌固溶体层和氧化锌层中所含的Al的合计量是0.5g/m²以下，或者这些层中所含的Al氧化物的合计量作为Al在5g/m²以下。

上述第二方式的热冲压成形品，可以通过包含有下述工序的方法进行制造，即将钢材加热到给定温度的加热工序，和紧接着加热工序的将钢材以如此高温冲压成形的冲压工序。钢材是，(1)Al含量为0.35质量％以下的熔融镀锌钢材或合金化的镀锌钢材，或者(2)电镀锌钢材或镀层中的Fe含量为20质量％以下的电镀Zn-Fe合金钢材。这些镀钢的镀层附着量为40g/m²以上且在80g/m²以下。在加热工序中，在氧化性气氛中以15℃/秒以下的平均速度将钢材从室温升温到850℃～950℃的温度范围后，在该温度范围中保持30秒钟以上，且所述升温时间和所述保持时间的合计为3分钟以上且在10分钟以下。在冲压工序中，在700℃～950℃的温度范围中对钢材进行冲压成形。

第二方式的热冲压成形品，因为被最上层的氧化锌层和存在于其下的本质上由铁-锌固溶相形成的铁-锌固溶体层所覆盖，所以耐蚀性优异。此外，表层的氧化锌层结合性优异，冲压成形时也不易剥离，因为不存在包含硬质的铁-锌金属间化合物相的层，因此不易发生模具的损伤，成形品外观良好，对于喷涂时的喷涂结合性和喷涂后耐蚀性也优异。另外，该冲压成形品能够稳定且高生产性地制造。

附图说明

图1是本发明的第二方式的热冲压成形品的表面附近的模式图。

图2是现有技术的一般的热冲压成形品的表面附近的模式图。

具体实施方式

以下，在钢材是钢板的情况下，对本发明进行详细地说明。但是，热冲压成形，除钢板以外也可以对棒材、线材、管材等，例如通过弯曲加工、挤压加工等进行。因此，本发明中的钢材不限于钢板。在以下的说明中，只要不特别指定，％是质量％。

第一实施方式

在本发明的第一实施方式的热冲压成形品中，在钢板表面存在铁-锌固溶相。并且，实质上镀层整体也可以由该固溶相构成。

在本发明中，所谓铁-锌固溶相，其晶格结构与基材α-Fe相同，但是晶格常数较大，并且被认为是在铁中混入锌的相。通过并用X射线衍射装置和X射线微探针(被称作EPMA或XMA)等元素分析装置能够确认该相的存在。

若加热镀锌系钢板，则镀层中的锌和基材钢板的铁相互扩散，首先在镀层中形成铁-锌金属间化合物相。若通过升高加热温度及/或延长加热时间而进行上述相互扩散，则铁-锌金属间化合物逐渐变换为固溶体。其结果为，最终金属间化合物消失，锌系镀层本质上由铁-锌固溶相构成。

虽然第一方式的热冲压成形品的锌系镀层，也可以残留部分金属间化合物，但是优选为本质上由铁-锌固溶相构成。

因为包含铁-锌固溶相的锌系镀层，其硬度与钢板接近，所以若在热冲压前的加热中生成该铁-锌固溶相，则冲压成形性会变得良好。

包含铁-锌固溶相的锌系镀层的锌含量，优选为5％以上，更优选为10％以上。若镀层的锌含量过低，则镀层的耐蚀性变得不充分，因此热冲压成形品的喷涂后耐蚀性降低。

包含铁-锌固溶相的锌系镀层的厚度，形成为1μm以上。若该镀层的厚度低于1μm，则耐蚀性不充分。还有因为若过后则会有可焊性变差的倾向，所以实用上将其上限设为50μm。锌系镀层的厚度优选为5～25μm。

如前所述，因为在工业的热冲压成形中钢板表面的氧化不可避免，所以所得到的成形品，一般在包含铁一锌固溶相的锌系镀层表面具有锌的氧化皮膜，即氧化锌层。根据第一方式的热冲压成形品的制造方法，如后所述，优选通过对成形品进行除去氧化锌层的处理，而使锌系镀层上的氧化锌层实际上为不存在，或者即使存在，作为平均厚度也在2μm以下。这是因为若平均厚度超过2μm，则氧化锌层本身的结合性变差，喷涂结合性也变得不充分，喷涂后耐蚀性劣化的情况也较多。氧化锌层的厚度，优选为1μm以下，更优选为0.5μm以下。氧化锌层的厚度，可以通过成形品截面的微观观察(光学显微镜或电子显微镜)而测定。

不过，完全除去该氧化锌层实际上较为困难。即使完全除去热冲压时所生成的表层的氧化锌层，因为锌较易氧化，在大气中包含铁-锌固溶相的锌系镀层中的锌被氧化，所以肯定会存在非常薄(纳米量级)的氧化锌层。但是，若是这种程度的氧化锌层，实质在性能上不会发生问题。所谓“氧化锌层实质上不存在”的状态，包括存在这种非常薄的氧化皮膜的情况。在氧化锌层中，除了氧化锌外，也有时会含有锌的氢氧化物等和作为镀中成分的铝等的氧化物，在本发明中，氧化锌层也包括含有氧化锌以外的这些成分的情况。

虽然所述包含铁-锌固溶相的锌系镀层和氧化锌层中所包含的锌的总量，根据所要求的耐蚀性的标准而决定，但作为优选的范围是10～90g/m²。若锌总量低于10g/m²，则耐蚀性变得不充分，相反若超过90g/m²，则可焊性劣化。锌总量更优选为45～70g/m²。在计算附着量时，因为考虑到成形前的平板状态的面积与成形后的面积的差基本不发生变化，所以在本发明中采用以平板状态的面积作为基准而求得的值。

在本发明中基材钢板不对成分进行特别的限定。钢成分可以根据在熔融镀锌时的润湿性、镀后的镀层结合性良好而进行选择。因为热冲压具有能够利用淬火而实现提高强度的这个特征，因此淬火性的钢为优选。此外，从容易进行高强度钢的冲压加工出发，高张力钢为优选。

在设定在热冲压工序中进行淬火的情况下，因为钢板的淬火后的强度主要由含碳量决定，所以，在需要高强度成形品的情况下，优选将C含量设为0.1％以上且在3％以下。若C含量超过该上限，则韧性有可能降低。

在与熔融锌的润湿性中，对于高Si钢等其润湿性存在问题的情况，可采用表面磨削和预镀等的用于提高镀层结合性的前处理。

此外，如后所述，在本发明中因为优选使用合金化熔融镀锌钢板作为镀钢板，所以为了镀后在较短的时间内进行铁-锌的合金化，优选P含量低的钢。在设定以连续生产线镀合金化处理的情况下，P含量优选为0.2％以下。

本发明第一方式的热冲压成形品能够通过以下说明的方法进行制造。

用于热冲压的镀锌系钢板，在基材钢板上备有锌系镀膜。锌系镀膜的种类，只要最终能够得到第一方式的热冲压成形品，不做特别限定。即，可以是纯锌镀膜，也可以是根据其目的适当添加Mn、Ni、Cr、Co、Mg、Sn、Pb等合金元素的锌合金镀膜。对于锌系镀膜，从其原料不可避免地含有Be、B、Si、P、S、Ti、V、W、Mo、Sb、Cd、Nb、Cu、Sr等。

所希望的锌系镀膜是锌-铁、锌-镍、锌-钴、锌-铬、锌-锰等锌合金皮膜。这是因为这些锌合金镀膜，其熔点与纯锌镀膜相比较高，在热冲压成形中镀膜中的锌难以蒸发。

虽然锌合金系镀膜优选通过熔融镀而形成，但是也可以通过电镀等的其他镀法而形成。

从成本和性能方面出发，最为优选的镀锌系钢板是合金化熔融镀锌钢板。这些是在熔融镀锌后通过进行加热处理，使来自钢板中的Fe和镀层中的Zn合金化(固溶化)。如果通过由该加热处理的合金化，使镀膜中的铁的含量形成在比较高的10％以上，则因为在冲压成形前以比较短的时间的加热即可充分地形成铁-锌固溶相，所以在实用上较为有利。

通常，因为熔融镀锌液中包含Al，所以镀膜中也包含有Al。若镀膜中Al的含量大约在0.5％以下，则没有特别问题。但是，为了通过由加热处理的合金化而使镀膜中的铁含量形成在10％以上，则Al的含量在大约0.4％以下较低为有利。

镀附着量，考虑到后述加热工序中的锌的蒸发以及除去氧化皮膜工序中的减少，使其在最终的冲压成形品的表层部，作为锌残存10g/m²以上的程度较为充分。具体地说，根据成形品所使用的部位所需要的耐蚀性标准而进行选择。例如，在耐蚀性要求严格的汽车部件中，优选单面的镀附着量作为锌形成在50g/m²以上。

对如此而制备的镀锌系钢板进行热冲压。热冲压时的加热方法，不特别做限定，但通常使用气体炉或电炉进行加热。加热气氛不做限定，大气中即可。

通过该加热，镀膜中所含的锌的一部分蒸发，并变成氧化锌层存在于上部，并且残余的一部分或全部扩散到基材钢中，从而形成包含铁-锌固溶相的锌系镀层。氧化锌层的厚度也根据加热条件，在通常的大气气氛中加热时多为3μm以上。在加热时，在积极地控制所形成的氧化锌层的厚度的情况下，也可以对气氛进行调整。例如，在气体炉的情况下，通过空燃比的调整而较低地设定氧的浓度，从而能够降低氧化皮膜的平均厚度。

热冲压时的材料温度通常为700～1000℃左右。因此，炉温也可以设定为700～1000℃左右。若材料的加热温度过高，则有时固溶相和氧化皮膜的厚度变得过大，可焊性劣化，氧化锌层的结合性劣化，从而喷涂结合性劣化。另外，若加热温度过低，则材料软化不充分，热冲压时需要过大的冲压压力，有时会成为钢板表面产生缺陷和钢板断裂的原因。

对于淬火钢的情况，因为冷却梯度与该淬火性相关，所以需要以一定以上的冷却梯度对加热到规定温度的材料进行冷却。因此，若材料的加热温度未被设到一定温度以上，则不能不能保证充分的冷却梯度。从这一观点出发，特别优选加热条件为将炉温设定成使材料温度成为800～900℃。

虽然加热时间不做特别限定，但是为了将固溶相和氧化锌层的厚度控制在目的条件内，而存在最佳值。若加热时间是例如几秒左右或非常的短，则通过锌系镀膜中的Zn和母材中的Fe的相互扩散而产生的铁-锌固溶相的生成变得不充分。另外，相反若加热时间成为超过10分钟的长时间，则根据炉内的气氛，有时氧化锌层厚度也会变得过量。当然，考虑到能量损失，长时间加热并非优选。优选的加热时间为4～7分钟左右。

若在加热后立即进行冲压成形，则此时的成形方法可以与通常的冲压相同。热冲压时的材料温度一般优选为700℃以上。该温度可以根据材料厚度、强度、成形形状而进行调整。优选将被加热的材料以尽可能迅速地搬送设置在冲压机中，进行冲压成形。

进行由热冲压的成形后，立即进行冷却。虽然冷却方法不做特别限定，但是进行淬火时，应确保淬火时足够的冷却梯度。为此在冲压模具中组合水冷机构较为有效。使用以在材料上直接浇水的直接水冷方式，和对模具内部进行水冷的间接水冷方式的任何一种均可。虽然在材料表面直接浇水或不浇水，表面的氧化锌层的厚度和结构会产生若干的差异，但是以任一种方法均能达到平均厚度为2μm以下的第一方式的氧化锌层厚度。

若在通常的热冲压条件下进行加热和冷却，则在热冲压成形品的表面，氧化锌层会典型地以3μm以上的厚度而生成。因为在连续进行的喷涂时，这种氧化锌层的存在使喷涂结合性和喷涂后耐蚀性劣化，因此要将其除去。

成形品表面所生成的氧化锌层的厚度，根据第一实施方式限制为2μm以下，通过热冲压成形前进行的镀组成的调整，以及热冲压的加热和冷却的气氛以外的条件的调整并非不能实现。但是，为此需要对各种条件进行严格的控制。因此，工业上在热冲压成形后以某种手段除去表层的氧化锌层的方法，简便且符合实际。

除去表面氧化锌层的方法可以由任意的适当的方法实施。例如有向钢板表面高速投射微细钢球的喷丸法、以高压向钢板表面喷射含有研磨材的液体珩磨、利用磨削刷进行表面磨削、利用砂纸研磨等。作为对复杂加工形状的构件表面进行均一处理的方法，优选喷丸法或液体珩磨法。在利用砂纸研磨除去镀层表层的氧化皮膜时，会有磨削过度的倾向，从这一点来说，喷丸法较为优异。

喷丸法也是指吹丸法(shot peening)，通常是指通过由离心力或空气压力投射直径数百μm的钢球从而除去表面污物和锈蚀等的方法。在本发明中，作为所被投射丸弹，优选使用钢球。一般为了除锈的目的，投射被称作为棱角磨料的钢屑或被切断得很细得钢丝的方法较为适用。但是，对于本发明的情况，也可以仅除去表面过剩的氧化锌层，尽可能地不损伤包含铁-锌固溶相的镀锌系层。在适用磨料时，如后述的实施例，因为除去氧化锌层时锌镀层也容易被损伤，所以条件设定很难。因此优选丸弹为球状且其硬度也与钢的程度相当。

喷丸的条件，可以根据成形品的形状和表面的氧化状态而适当地调整。一般因为在处理成形品时与平板形状的材料相比投射距离变长，所以为了防止投射能量衰减而得到有效的喷丸效果，优选适用涡轮型的投射装置。在平板形状和小型成形品的情况下，也可以使用气压式的空气喷射。另外，若投射的钢球过细，则因为能量衰减从而皮膜除去能力降低，所以优选使用平均颗粒直径100～150μm量级的钢球。喷射时间，作为喷丸束斑(shot pattern)到达特定部位的时间，大约从几秒到30秒左右就足够了。

液体珩磨是以100MPa以上的高压喷射含有硅颗粒等的研磨材的水的方法。与喷丸相同，能够不对母材和锌系镀层施以实质上的损伤而仅除去表层的氧化锌层。因为使用水，特别是因为有可能在端面部生锈，所以在处理后使其充分干燥。

喷丸和液体珩磨的任一种均具有不仅能够除去表层的氧化锌的效果，还具有除去端面的铁的氧化皮的效果。

第二实施方式

本发明的第二实施方式的热冲压成形品，如图1的模式图所示，在表层附近具有由2所示的本质上由铁-锌固溶相形成的铁-锌固溶体层(以下，简称为固溶体层)，在其上部具有形成表层的氧化锌3存在的表面结构。即，在基材的钢1之上，顺序形成有铁-锌固溶体层2以及其上的氧化锌层3。如图2所示，并不形成一般所见的，在铁-锌固溶体层2以及氧化锌层3之间存在含有实质量的铁-锌金属间化合物的层4的表面结构。铁-锌固溶体层2和氧化锌层3，通过在氧化性气氛中加热镀锌系钢板而形成。

在本发明中，所谓铁-锌固溶相，虽然其晶格结构与基材α-Fe相同，但是晶格常数较大，并且被认为是在铁中混入锌的相。本质上由该铁-锌固溶相形成的铁-锌固溶体层，可以通过并用X射线衍射装置和X射线微探针(EPMA或XMA)等元素分析装置而确认其存在和厚度。因为铁-锌固溶体层的硬度接近于钢板，因此与Fe-Zn金属间化合物不同，不易损伤模具，因此能够避免由模具损伤而引起的成形品的外观不良。

铁-锌固溶体层的厚度优选为10～40μm的范围。若固溶体层的厚度比10μm小则耐蚀性不充分，若超过40μm则可焊性变得不充分。另外，铁-锌固溶体层中的锌含量优选为5％以上。铁-锌固溶体层的厚度更优选为15～35μm。在实施例中说明厚度测定法。

在本发明的第二实施方式的热冲压成形品中，在钢板表层的附近不存在金属间化合物相。所谓金属间化合物相，是在例如合金化熔融镀锌钢板的镀膜中观察到的δ1相、Γ相等铁-锌间的金属间化合物。金属间化合物，因为硬度较高，所以在冲压成形中容易对模具造成损伤。另外，在进行重度加工的情况下，由于在金属间化合物相中产生裂纹，容易产生皮膜的结合性下降和喷涂后的外观不良。金属间化合物相的不存在这一事实可以通过外观组织观察而确认。

即，在该热冲压成形品中，合金化熔融镀锌钢板的镀膜中所见到的铁-锌金属间化合物相消失。当然，也不存在纯锌相。可通过热冲压的加热工序和冲压工序的加热而实现这种相的消失。因此，在热冲压前的钢板中也可以存在金属间化合物相和纯锌相。

通过表面的氧化锌层以及存在于其正下(不夹杂上述金属间化合物相)的铁-锌固溶体层，能够确保冲压成形品的耐蚀性。但是若氧化锌层变得过厚，则除氧化锌层自身的结合性劣化，喷涂结合性变得不充分外，可焊性也劣化。为此氧化锌层的平均厚度形成在5μm以下。对氧化锌层的厚度的下限不做特别限制。如后所述，在氧化性气氛中热冲压镀锌系钢板时，氧化锌层的厚度大多为3μm以上。然而，氧化性层的厚度也可以比3μm薄，例如0.1μm的薄度。

在氧化锌层中，除氧化锌外，还有含有锌的氧化物等其他锌的化合物或作为镀层中成分的Al等氧化物的情况。在本发明中，使氧化锌层形成含有此的涂层。氧化锌层的厚度，可以通过成形品的剖面的微观观察(光学显微镜或电子显微镜)而进行观察。

因为在熔融锌镀液中添加有少量的Al，所以熔融镀锌系钢板(例如，合金化熔融镀锌钢板)的镀膜中含有少量的Al。因此在对其热冲压的成形品中，由镀膜形成的铁-锌固溶体层和氧化锌层中含有Al。此外，因为一般情况基材钢中也含有微量的Al，所以Al有可能从基材钢进行扩散。

第二实施方式的热冲压成形品，氧化锌层和固溶体层中所含的Al的总量为0.5g/m²以下，优选为0.45g/m²以下。Al除了作为金属间化合物和金属存在外，也以Al氧化物的形式存在。氧化锌层和固溶体层中存在的Al氧化物的合计含量，作为Al在5mg/m²以下，优选为3mg/m²以下。

作为Al的合计含量和作为Al氧化物的Al的合计含量，如果超过上述的上限，则喷涂结合性就不充分。因为在Al的含量和Al氧化物的含量中，已经确认到了相互的关联，所以仅测定Al的合计含量或作为Al氧化的Al的合计含量中的任何一方，都能够判断是否是根据第二实施方式的喷涂结合性良好的热冲压成形品。并且，优选Al的合计含量和作为Al氧化物的Al的合计含量的两方，满足第二实施方式所规定的条件。

Al和Al的氧化物的含量对喷涂结合性所产生的负面影响的理由尚未明确。但是，一般认为如果Al或Al氧化物变得过多，则它们在热冲压成形品的氧化锌层和固溶体层的界面变浓，阻碍氧化锌层的结合性，并对成形品的喷涂结合性产生负面影响。

Al和Al氧化物的含量，可以通过将测定了表面面积的冲压成形品试料分别浸渍到盐酸和铬酸的水溶液(浓度例如为5～10％左右)中，使皮膜(氧化锌层和固溶体层)溶解，而对该溶液中所含有的Al定量后而求出。相对于在盐酸中金属状态(包括金属间化合物)和氧化物这两种状态的Al和Zn进行溶解，在铬酸中金属状态的Al和Zn不溶解。因此通过将试料在例如5％的三氧化铬酸水溶液中浸渍10分钟左右，就能够仅使Al和Zn的氧化物溶解。至于溶解液中Al的定量，通过例如ICP(高频诱导耦合等离子体)(Inductively coupled plasma)发光分析法、原子吸光法等仪器分析进行较为便利。

如前所述，该Al和Al氧化物量，根据镀膜中Al量和钢中的Al量的双方而变动，特别是镀膜中Al量的影响较大。因此，在加工原材料是通过熔融镀锌而制造的情况下，控制镀膜中的Al量较为重要。关于这一点，有关制造方法在下面记述。对于电镀锌和电镀锌合金的情况，因为镀膜实质上不含Al，所以仅从钢中扩散Al，但是因为该扩散为微量不会成为问题，所以不需要特别的对策。

在第二实施方式中，对热冲压成形品的基材钢板的组成不做特别限定。通过对用途和冲压成形品的制造方法进行考虑，可以确定合适的组成。

例如，如前所述，由于在热冲压工序中通过淬火而高强度化，因此在形成高强度的成形品的情况下，钢板的淬火后的强度主要由含碳量决定，因此优选将C含量设为0.1％以上且在3％以下。若C含量比3％多，则韧性有可能会降低。除了C外，也可以在钢中适量添加周知的提高淬火性的其他合金元素(例如，Mn、Cr、B)的一种或两种以上。

在对基材钢板进行熔融镀锌时，与熔融锌的湿润性非常必要。对于高Si钢等镀层湿润性存在问题的钢种，可以使用表面磨削和预镀等提高结合性的方法。因此，在图1中，在基材钢板1和铁-锌固溶体层2之间，也可以存在预镀层或此后通过热处理形成的熔融固溶体层。但是由于生成金属间化合物存在较多问题，因此并非优选。

另外，作为镀钢板使用合金化熔融镀锌钢板时，优选P含量少的钢板，以便在镀后的铁-锌的合金化能够在短时间进行。在设想以连续生产线对镀锌膜进行合金化处理的情况下，P量优选为0.2％以下。

因为第二实施方式的热冲压成形品，具有优异的喷涂结合性，所以能够在冲压成形后进行喷涂而使用。但是根据使用部位，也可以不喷涂而使用。

本发明的第二实施方式的热冲压成形品，可以通过包含将成为原材料的钢板以给定条件进行加热的加热工序，以及接着对高温钢板冲压的冲压工序的方法而制造。

作为加工原材料使用的钢板，不限于由加热工序和高温的冲压而最终制造的热冲压成形品的表层附近具有前述结构，没有特别的限定，但优选使用如下所说明的镀锌系钢板。

在镀锌系钢板的单面镀层附着量为40g/m²以上且在80g/m²以下。若镀层附着量过小，根据部位，也有耐蚀性不满足要求的情况。另外，在纯镀锌中，在热冲压时的加工工序中，相反不容易形成固溶体层，而形成较厚的氧化皮膜，并残存金属间化合物。若镀层附着量超过80g/m²，则在热冲压成形的通常加热中，不能在钢中充分地固溶镀膜中的锌，有可能残存Γ相等的铁-锌金属间化合物和金属锌。若残存金属间化合物，则表层变硬，不仅冲压时的加工性会发生问题，引起模具的损伤，并且还会导致模具寿命的降低和成形品外观的劣化。镀层附着量优选为50g/m²以上且在70g/m²以下。

为了得到这种相对厚的镀锌系钢板，熔融镀的方法与电镀相比在成本上更为有利。此外，合金化的熔融镀锌钢板的方法比单纯的熔融镀锌钢板更适合用于第二实施方式。这是因为，合金化的熔融镀锌钢板，在热冲压时的加热时，铁-锌间的相互扩散快速地进行，最终能够容易地得到不存在铁-锌金属间化合物相的成形品。但是，若能够形成由本发明所规定的氧化锌层和铁-锌固溶体层所构成的表面结构，则熔融镀锌钢板也能够作为加工原材料进行使用。

如前所述，熔融镀锌钢板(包含合金化的熔融镀锌钢板)通常在镀膜中含有少量的Al。这样，在熔融镀锌中，为了抑制镀层-母材钢界面的铁-锌的扩散，以及控制镀液的浮渣量，在镀液中通常添加0.1～0.2％左右的Al。如前所述，若成形品的铁-锌固溶体层和氧化皮膜(氧化锌层)中所包含的Al量(或Al氧化物量)过剩，则对成形品的喷涂结合性产生负面影响。从这一点来说，熔融镀锌钢板或合金化的熔融镀锌钢板的镀膜中的Al含量设为0.35％以下。

合金化的熔融镀锌钢板作为热冲压的原材料使用时，优选镀膜中Fe的含量较高。这是因为，如上所述，通过以比较短的时间加热消除金属间化合物相，而形成仅由氧化锌层及其下方的铁-锌固溶体层形成的表层结构。但是，若镀膜中的Fe的含量过高，则根据情况，需要极度地降低熔融镀的线速度，这不太现实。镀膜中Fe的含量的优选范围为10～20％，更优选为10～15％。

虽然成本变高，但是也可以将电镀钢板作为热冲压的加工原材料使用。在电镀钢板中，通常具有在镀膜中不含有Al的优点。电镀钢板也可以是普通的纯镀锌钢板，但优选为镀铁-锌(Fe-Zn)合金钢板(镀膜中的Fe含量为20％以下)。Fe-Zn合金电镀钢板，除了具有不含Al的优点外，与合金化的熔融镀锌钢板相同，具有能够以比较短的时间形成固溶体层，且不残存金属间化合物的另外的优点。

热冲压的加热工序的加热方法，不做特别限定。通常，使用气体炉或电炉，在氧化性气氛中加热加工原材料的镀锌系钢板。虽然氧化性气氛也可以是大气，但也可以是大气及/或氧以及其他气体(例如，氮气、燃烧气体等)的混合气体。

在该加热中，镀膜中所包含的锌的一部分，蒸发，或成为氧化锌层而存在于上部，残留的扩散到基材钢中而完全在铁中固溶。由此，金属间化合物相不残存，从镀膜形成上部的氧化锌层和下部的铁-锌固溶体层。

氧化锌层的厚度，虽然根据加热条件，但是在通常的大气气氛的加热中多形成为3μm以上。在积极地控制加热时所形成的氧化锌层(氧化皮膜)的厚度时，也可以进行加热气氛的调整。例如，在是气体炉的情况下，通过空燃比的调整而较低地设定氧的浓度，从而能够降低氧化皮膜的平均厚度。

热冲压时的材料温度，通常是700～1000℃左右，炉温通常也设为同样的温度。若材料的加热温度过高，则存在固溶体层和氧化皮膜层的厚度变得过大，有时可焊性会劣化，氧化锌层的结合性也劣化，喷涂结合性变差。另一方面，若加热温度过低，则对于材料软化不充分，热冲压时需要过大的冲压压力，有时会成为材料表面发生缺陷或材料断裂的原因。

对于淬火钢的情况，因为冷却梯度与该淬火性相关联，所以需要将材料温度加热到一定值以上，并在冲压中以一定值以上的冷却梯度进行冷却。因此，若材料的加热温度不在一定值以上，则不能充分确保其冷却梯度。

此外，在第二实施方式中，为了通过该加工工序中的加热，而消除金属间化合物相不使其残留，需要使锌扩散到基材钢中。为此，材料的加热温度设成比较高的温度较为有利。从以上的观点出发，第二实施方式的材料加热温度设为850～950℃的范围。

在加热条件中，从消除金属间化合物相以及控制固溶体层和氧化锌层的厚度的观点出发，除了前述的温度外，加热条件和升温速度也很重要。若加热时间为例如数秒或极短，则很难充分地形成由锌系镀膜和母材的相互扩散而形成的铁-锌固溶体层皮膜。由电炉或气体炉加热室温的钢板时，若加热时间(后述的升温和保持的合计时间)为3分钟以下时，很难得到金属间化合物消减的、图1所示的皮膜结构。但是，若加热时间是超过10分钟的长时间，则根据炉内气氛，有时会出现氧化锌层厚度过剩的情况。当然，考虑到能量损失，长时间加热也并非优选。因此，加热时间设为3～10分钟，优选为4～7分钟。

此外，从室温直至850～950℃的范围的加热温度的平均升温速度设为15℃/秒以下。若以比其更快的速度升温，则形成铁-锌金属间化合物残留的硬度高的皮膜，在热冲压时损耗的模具，或者，在钢板包含低熔点的纯锌相时，液体状态的金属锌有可能会飞散。若过低地设定升温速度，则加热时间变得过长，有损工业的实用性。优选的升温速度是3～12℃/秒，进一步优选为4～10℃/秒。

在以15℃/秒以下的速度升温至850～950℃的范围的温度后，在该温度范围保持一定时间。若在该温度范围的保持时间不在30秒以上，则存在金属间化合物相残留的情况。

冲压工序的冲压条件可以与通常的热冲压条件相同。成形时的材料温度应当根据材料厚度、强度和成形形状进行调整，但是通常冲压时的材料温度为700℃以上。因此，优选将预先如上述加热的镀锌系钢板，迅速地搬运设置到冲压机而冲压成形。

热冲压中以及冲压后的冷却方法不做特别限定。但是，进行淬火时，需要进行确保淬火所需要的冷却梯度的工作。为此，在冲压模具内组合水冷机构较为有效。可以使用在材料上直接浇水的直接水冷方式，或对模具内部进行水冷的间接水冷方式的任何一种。虽然根据在材料表面直接浇水或不浇水，而对表面的氧化锌层的厚度和结构会产生一些差异，但是任一种方式均能够得到第二实施方式的皮膜的结构。

在第二实施方式的方法中，在热冲压后，未必需要除去表面氧化锌层的工序。但是，在要求极为严格的喷涂结合性的情况下，虽然会导致生产性的降低，但是也可以进行通过喷丸和液体珩磨而除去氧化锌层的全部或一部分的工序。

该氧化锌层的除去处理，与前述的现有技术中的除去铁氧化物的情况相比可以是轻度的处理。例如，在喷丸的情况下，可以使用直径100～150μm的钢球，通过涡轮型的装置进行数秒～数十秒左右的处理。

液体珩磨是以100Mpa以上的高压喷射含有硅颗粒等研磨材的水的方法。与喷丸相同，不会对母材和锌系镀层产生实质上的损伤，并能够只除去上层的氧化锌层。因为使用水，所以在端面部有可能会生锈，因此处理后使其充分干燥。

喷丸和液体珩磨均不仅具有除去上层的氧化锌层的效果，还具有除去端面产生的铁的氧化皮的效果。用砂纸除去氧化锌层容易磨削过多，因此并不优选。

实施例

以下的实施例是用于具体地例证本发明的作用效果，不应理解为是对本发明的限制。

[实施例1]

本实施例例示本发明的第一实施方式。

作为热冲压成形用的镀锌系钢板，使用的是合金化熔融镀锌钢板，其特征如下，将含有C：0.2％、Si：0.3％、Mn：1.3％、P：0.01％的板厚2mm的冷压延钢板作为基材钢板，则镀层附着量为单面45～75g/m²且镀膜中的铁含量为13～15％。但是，在表1的例No.5中，作为比较例，使用未施镀的冷轧钢板。

将如此而制备的镀锌钢板在炉内温度850～950℃的大气气氛炉中进行加热3～10分钟。通过改变加热条件(温度×时间的组合)，而制作成变换了氧化锌层的厚度和铁-锌固溶相的厚度以及固溶相中的锌量的热冲压用供试验材料。

各供试验材，从炉中取出后，为了模拟热冲压成形，而立即通过具有水套的水冷机构的平板冲压机进行30秒冷却。

在冷却后的供试验材的一面，进行空气压式的喷丸处理，完全或不完全地除去表层的氧化锌层。空气压是2kgf/cm²，喷嘴和供试验材料之间的距离为20mm，将平均颗粒直径为0.3mm的钢球作为丸弹而使用。喷丸的程度根据喷丸时间而进行调整。

在表1的例No.6中不进行喷丸处理。在No.8中通过利用砂纸而进行氧化锌的除去处理。如表1所示，利用砂纸完全除去的镀锌层。

在如此而得到的模拟热冲压成形的成形品中，以如下的方式对结果进行了评价。

1)包含铁-锌固溶相的锌系镀层的厚度测定：

制作成热冲压成形品的剖面试料，对进行了上述除去处理一侧的面进行最终的镜面研磨。在该试料中，以电子加速电压15kV、电流5～10nA、扫描速度2～5μm/分的条件，进行由EPMA的X射线分析。考虑到从试料放出X射线的区域，以如下方式确定比Zn-Fe金属间化合物相或者氧化锌层更靠近内部侧(母材侧)所出现的铁-锌固溶相与母材的界面，以及与Zn-Fe金属间化合物相或氧化锌层的界面。

在铁-锌固溶相和母材的界面中，铁-锌固溶相的Zn的特征X射线强度假定为，以铁-锌固溶相的恒定部分的1/2强度位置为中心，母材钢侧的尾迹(tail)部分的积分强度为正态分布，并将强度分布置换为分布函数，从判定的第一错误概率将标准偏差2σ的位置作为界面。同样根据以Zn-Fe金属间化合物相或氧化锌层的恒定部分或极大部分的1/2强度位置为中心从向着铁-锌固溶相而连着尾迹的部分的积分强度，求出铁-锌固溶相的相反侧的界面(即，与金属间化合物相或氧化锌层的界面)。将该两方的界面间的长度作为铁-锌固溶相的厚度。

在不存在铁-锌金属间化合物相的情况下，将以上所求得的铁-锌固溶相的厚度作为锌系镀层的厚度。当存在铁-锌固溶相时，利用光学显微镜观察而求出该相的厚度，并与上述的铁-锌固溶相的厚度相加作为锌系镀层的厚度。

2)氧化锌层的厚度测定：

以光学显微镜观察上述的截面试料，并调查进行了氧化锌除去处理的一侧的表面的氧化锌层的厚度。

3)附着锌的总量

附着锌的总量的测定以如下进行。

从成形品切出10cm×10cm的试验片，并利用砂纸研磨测定面的相反面(未进行除去处理的一侧)的镀层的厚度，完全除去锌系镀层(包含铁一锌固溶相)。如此，将仅在一面残留有镀层的试验片全部溶解于10％的盐酸中，并求算存在于溶液中的锌量。

4)性能试验

喷涂结合性：

在对成形品进行化学转换处理(处理液：日本磷化处理制PBL-3080、处理条件为该处理液的标准条件)后，在进行了除去处理的一侧的面上实施电喷涂(关西油漆制GT10、目标膜厚20μm、电压以及通电模式：200V的坡度(slope)通电(从0V到200V以30秒)、烧结160℃×20分)。

将该电附着喷涂材，浸渍于40℃的离子交换水中500个小时，此后在喷涂面上以JIS G3312 12.2.5中所记载的交叉格试验的方法切割交叉格，而进行带剥离试验。以棋盘格的剥离面积率(100方块中的剥离方块数)在1％以下为合格(○)，超过1％为不合格(×)。

喷涂后的耐蚀性：

在所述电附着喷涂材的喷涂面，在形成用切刀切入达及钢基材的伤口(十字形口)后，供于JIS Z2371的盐水喷雾试验使用。将960小时后的伤口部的最大膨胀宽度是2mm以下的试料作为为合格(○)，超过2mm的试料作为不合格(×)。

表1中集中示出了结果。No.1～4是根据本发明的例子。

表1

试验No.	钢板镀层附着量(g/m²)	处理方法	锌系镀层		氧化锌层厚度(μm)	总锌量(g/m²)	喷涂结合性	喷涂耐蚀性
			锌系镀层						厚度(μm)	锌量(％)
			1	40					厚度(μm)	锌量(％)	喷丸	5	15	0.5	7	○	○
2	50	喷丸	1	40	15	20	0.5	26	○	○	喷丸	5	15	0.5	7	○	○
2	50	喷丸	3	50	15	20	0.5	26	○	○	喷丸	15	20	0	24	○	○
4	50	喷丸	3	50	20	10	0	16	○	○	喷丸	15	20	0	24	○	○
4	50	喷丸	5	40	20	10	0	16	○	○	喷丸	0^*	0	0	0	○	×
6	50	无	5	40	15	20	5^*	39	×	×	喷丸	0^*	0	0	0	○	×
6	50	无	7	50	15	20	5^*	39	×	×	喷丸	15	20	3^*	33	×	×
8	50	砂纸	7	50	0^*	-	0	0	○	×	喷丸	15	20	3^*	33	×	×

^*本发明的范围外的条件。

[实施例2]

本实施例例示本发明的第二实施方式。

1)热冲压成形品的制造

原材料镀钢板：

将含有C：0.2％、Si：0.3％、Mn：1.3％、P：0.01％的板厚2mm的淬火性的冷轧钢板作为基材钢板，镀层附着量在每单面为50～65g/m²，镀膜中的Fe的含量在13～15％范围内的合金化熔融镀锌钢板(记号：GA)作为加工素材而使用。

此外，将与上述相同的化学组成和板厚的冷轧钢板作为基材钢板，电镀锌钢板(记号：EG；镀层附着量：每单面30或70g/m²)、铁-锌(Fe-Zn)合金电镀钢板(记号：FZ，镀层附着量：每单面45g/m²、镀膜中的Fe含量：15％)、以及熔融镀锌钢板(记号GI、镀附着量：每一面60g/m²)也作为加工原材料而使用。另外，作为现有例，使用镀铝钢板(记号AL；镀层附着量：每单面80g/m²)。

在镀膜含有Al的GA、GI以及AL的各镀钢板中，通过将镀膜溶解而得到的溶液的ICP发光分析而调查镀膜中的Al含量。另外，在镀膜含有Fe的GA、FZ，以及熔融镀时Fe扩散到镀膜的GI以及AL的各个钢板中，镀膜中的Fe的含量也以同样方法进行调查。

加热工序：

在炉内以表2所示的加热条件加热所述镀钢板。并通过变更加热条件(升温速度、加热温度、保持时间的组合)，而制作成变更了金属间化合物相有无、氧化锌层的厚度以及铁-锌固溶体层的厚度的试样。

冲压工序：

从炉中取出所述试样后，为了模拟热冲压成形，迅速地通过具有水套的水冷机构的平板冲压机进行冲压而制作成形品。冲压时(正前)的材料温度，在表2中以冲压温度表示。在水冷冲压模具中保持30秒钟。由此与冲压成形同时地实现基材钢板的淬火。

2)成形品的分析

金属间化合物相的有无、氧化锌层的厚度：

生成热冲压成形品的截面试料，并进行最终的镜面研磨。用光学显微镜观察该试样，而调查金属间化合物相的有无以及氧化锌层的厚度。

铁-锌固溶体层的厚度：

利用EPMA，以电子加速电压15kV、电流5～10nA、扫描速度2～5μm/分的条件，对热冲压成形品的截面试料(进行了镜面研磨)进行X射线分析。考虑从试料放出的X射线的区域，以如下方式确定比Zn-Fe金属间化合物相或者氧化锌层更靠近内部侧(母材侧)所出现的铁-锌固溶相与母材的界面，以及与Zn-Fe金属间化合物相或氧化锌层的界面。

在铁-锌固溶相和母材的界面中，铁-锌固溶相的Zn的特征X射线强度假定为，以铁-锌固溶相的恒定部分的1/2强度位置为中心，母材钢侧的尾迹部分的积分强度为正态分布，并将强度分布置换为分布函数，从判定的第一错误概率将标准偏差2σ的位置作为界面。同样根据以Zn-Fe金属间化合物相或氧化锌层的恒定部分或极大部分的1/2强度位置为中心从向着铁-锌固溶相而连着尾迹的部分的积分强度，求出铁-锌固溶相的相反侧的界面(即，与金属间化合物相或氧化锌层的界面)。将该两方的界面间的长度作为铁-锌固溶相的厚度。

Al量和Al氧化物量：

从热冲压成形品切出给定面积的2片试验片，将一片浸入10％HCl(阻化计)，再将另一片浸入5％的CrO₃中，溶解表层。根据各液体中的Al析出量(由ICP发光分析测定)，计算Al量和Al氧化物的量。

3)性能试验、其他评价

皮膜裂纹：

利用光学显微镜观察热成形品的表面，调查在表面的镀膜中是否产生了裂纹。如前所述，若金属间化合物相存在，则镀膜中容易产生裂纹，从而也容易产生模具瑕疵。

模具瑕疵：

通过目视观察冲压成形后的模具，调查有无模具瑕疵。

喷涂结合性：

对成形品实施了化学转换处理(处理液：日本磷化处理制PBL-3080)后，进而实施电附着喷涂(关西油漆制GT10、目标膜厚：20μm；以及电压和通电模式：200V的坡度通电(从0V到200V30秒钟)、烧结160℃×20分)。

将该电附着喷涂材，浸渍于40℃的离子交换水中500个小时，此后在喷涂面上以JIS G3312 12.2.5中记载的交叉格试验的方法切割交叉格，而进行带剥离试验。以棋盘格的剥离面积率(100方块中的剥离方块数)在1％以下为合格(○)，超过1％为不合格(×)。

喷涂后的耐蚀性：

可焊性：

在下述的点焊条件中，对焊接电流进行了调查。具体地说，根据，点焊熔核(nugget)直径(mm)成为 (t：板厚(mm))的最小电流(

电流)，调查喷溅开始发生的电流(喷溅发生电流)。将从

电流到喷溅发生的电流的电流差为1000A以上的定为合格(○)，将低于1000A的定为不合格(×)。

在表2中集中示出了以上的测定和试验结果。

表2

试验No.	加工原材料(热冲压成形前)				热冲压条件					热冲压成形后										2备注
	加工原材料(热冲压成形前)				热冲压条件					热冲压成形后											镀种类	镀层附着量(g/m²)	镀层中Al量(％)	镀层中Fe量(％)	升温速度	加热温度	保持时间	加热时间	冲压温度	金属间化合物相的有无	皮膜中Al量(g/m²)	皮膜中Al氧化物量(g/m²)	Fe-Zn固溶体层厚度(μm)	氧化锌层厚度(μm)	皮膜裂纹	模具瑕疵	涂装结合性	涂装后耐蚀性	焊接性
	℃/sec	℃	秒	分钟	℃																				升温速度	加热温度	保持时间	加热时间	冲压温度
	℃/sec	℃	秒	分钟	℃	1	GA	50	0.3	15	5	900	70	4	850	无	0.42	1.3	25						3	无	无	○	○											○	本
2	GA	65	0.25	13	5	1	GA	50	0.3	15	5	900	70	4	850	无	0.42	1.3	25	900	70	4	850	无	3	无	无	○	○	0.35	0.9	30	3	无	无	○	○	○	本	○	本
2	GA	65	0.25	13	5	3	EG	70	-¹	-¹	5	880	130	5	800	无	-¹	-¹	30	900	70	4	850	无	4.5	无	无	○	○	0.35	0.9	30	3	无	无	○	○	○	本	○	本
4	FZ	45	-¹	15	5	3	EG	70	-¹	-¹	5	880	130	5	800	无	-¹	-¹	30	880	130	5	800	无	4.5	无	无	○	○	-¹	-¹	20	3	无	无	○	○	○	本	○	本
4	FZ	45	-¹	15	5	5	GI	60	0.45^*	03	5	880	130	6	800	有^*	0.64^*	7	0	880	130	5	800	无	3	有	有	×	×	-¹	-¹	20	3	无	无	○	○	○	本	○	比
6	GA	60	0.4^*	14	5	5	GI	60	0.45^*	03	5	880	130	6	800	有^*	0.64^*	7	0	900	70	4	850	无	3	有	有	×	×	0.6^*	6^*	25	4	无	无	×	×	○	比	○	比
6	GA	60	0.4^*	14	5	7	EG	30^*	-¹	-¹	5	880	130	5	800	有^*	-¹	-¹	0	900	70	4	850	无	7^*	-	有	×	×	0.6^*	6^*	25	4	无	无	×	×	○	比	×	比
8	AL^*	80	92	3	5	7	EG	30^*	-¹	-¹	5	880	130	5	800	有^*	-¹	-¹	0	900	70	4	850	有^*	7^*	-	有	×	×	70^*	-	0	-	有	有	○	×	○	比	×	比
8	AL^*	80	92	3	5	9	GA	50	0.3	14	20^*	900	200	4	850	有^*	0.4	4	0	900	70	4	850	有^*	10^*	有	有	×	×	70^*	-	0	-	有	有	○	×	○	比	×	比
10	GA	50	0.3	15	5	9	GA	50	0.3	14	20^*	900	200	4	850	有^*	0.4	4	0	980^*	50	4	940	无	10^*	有	有	×	×	0.45	1.5	20	7^*	无	无	×	×	×	比	×	比
10	GA	50	0.3	15	5	11	GA	50	0.3	15	5	900	550	12^*	850	无	0.5	1.7	20	980^*	50	4	940	无	7^*	无	无	×	×	0.45	1.5	20	7^*	无	无	×	×	×	比	×	比
12	GA	50	0.3	15	10	11	GA	50	0.3	15	5	900	550	12^*	850	无	0.5	1.7	20	900	30	2^*	850	有^*	7^*	无	无	×	×	0.5	5	10	3	有	有	○	×	×	比	×	比
12	GA	50	0.3	15	10	13	GA	50	0.3	15	5	900	0^*	3	850	有^*	0.4	1	5	900	30	2^*	850	有^*	3	有	有	○	○	0.5	5	10	3	有	有	○	×	×	比	×	比

¹镀膜中不含有Al或Fe。²本＝本发明例，比＝比较例。

如表2所示，本发明例的热冲压成形品(No.1～4)，能够不对模具产生损伤而进行制造，并且喷涂结合性、喷涂后耐蚀性、可焊性均较为优异。

相对与此，在表面附近残存有金属间化合物相的热冲压成形品(No.5、7、8、9、12、13)，任一个均在冲压后的模具中确认有瑕疵。这些或是镀层组成或镀种类不同的试料(No.5、8)、或是镀层附着量过薄的试料(No.7)、或是升温速度过大的试料(No.9)、或者保持时间或全加热时间过短的试料(No.12、13)。表层的Al量和Al氧化量较大的试料(No.5、6)中，喷涂结合性和喷涂后耐蚀性差。他们任一个的皮膜中的Al含量均较大。另外，氧化锌层(氧化皮膜)的厚度较大的试料(No.7、9、10、11)，其喷涂结合性、喷涂后耐蚀性、可焊性均较差。其中，或是镀层附着量过薄的试料(No.7)、或是升温速度过大的试料(No.9)、或是加热温度过高的试料(No.10)、或者加热时间过长的试料(No.11)。此外对于热冲压熔融镀Al钢板的试料(No.8)，因残存金属间化合物相而对模具产生损伤，还有喷涂后耐蚀性也差。

本发明的热冲压成形品，不仅喷涂后耐蚀性优异，喷涂结合性也较为优异，特别适用于行走部分部件、增强构件等的汽车部件。另外，根据本方面的热冲压成形品的制造方法，能够容易且稳定地制造该热冲压成形品，因此当然能够降低制造成本，并在确保产品稳定的品质方面发挥较大的效果。

Claims

1、一种热冲压成形品，是对镀锌系钢材进行热冲压而成形，其特征在于，在该成形品的表面，具有含有铁—锌固溶相的，而且1μm以上且在50μm以下的锌系镀层，存在于该锌系镀层上的氧化锌层的平均厚度在2μm以下。

2、根据权利要求1所述的热冲压成形品，其特征在于，在所述锌系镀层之上，实质上不存在氧化锌层。

3、根据权利要求1或2所述的热冲压成形品，其特征在于，所述锌系镀层实质上由铁—锌固溶相构成。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的热冲压成形品，其特征在于，存在于钢材表面的所述锌系镀层以及氧化锌层中的总锌量为10g/m²以上且在90g/m²以下。

5、一种热冲压成形品的制造方法，其特征在于，包括：

热冲压工序，通过对镀锌系钢材进行热冲压，从而形成具有包含铁—锌固溶相的锌系镀层以及在其之上的氧化锌层的热冲压成形品；以及

除去氧化锌层工序，为了使所得到的热冲压成形品的最表层的氧化锌层的平均厚度为2μm以下，而除去该氧化锌层的部分或全部。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热冲压工序，同时实现钢材的淬火。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述除去氧化锌层工序，根据从由喷丸以及液体珩磨构成的组中任选的方法而进行。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷丸，将平均颗粒直径为100～500μm的钢球作为丸弹进行使用。

9、根据权利要求5～8中任一项所述的方法，其特征在于，进行所述除去氧化锌层工序，使1μm以上且在50μm以下的厚度的锌系镀层残留。

10、一种热冲压成形品，作为最上层具有氧化锌层，并在其下本质上具有由铁—锌固溶相形成的铁—锌固溶体层，但不具有含有实质量的铁—锌金属间化合物相的层，其特征在于，

是所述氧化锌层的平均厚度在5μm以下，且满足下述a和b的其一或两者的热冲压成形品：

a、包含于所述铁—锌固溶体和氧化锌层的Al的合计量在0.5g/m²以下；

b、包含于所述铁—锌固溶体和氧化锌层的Al氧化物的合计量作为Al在5g/m²以下。

11、根据权利要求10所述的热冲压成形品，其特征在于，所述铁—锌固溶体层的平均厚度为10～40μm。

12、一种热冲压成形品的制造方法，包含将钢材加热到给定温度的加热工序，和紧接着将钢材在此高温进行冲压成形的冲压工序，其特征在于，

所述钢材是Al含量为0.35质量％以下，镀层附着量为40g/m²以上且在80g/m²以下的熔融镀锌钢材或合金化熔融镀锌钢材；

在所述加热工序中，在氧化性气氛中以15℃/秒以下的平均速度将钢材从室温升温到850℃～950℃的温度范围后，在该温度范围中保持30秒钟以上，且所述升温时间和保持时间的合计为3分钟以上且在10分钟以下；

在所述冲压工序中，在700℃～950℃的温度范围对钢材进行冲压成形。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，钢材是镀膜中的Fe的含量为10～20质量％的合金化熔融镀锌钢材。

14、一种热冲压成形品的制造方法，包含将钢材加热到给定温度的加热工序，和紧接着将钢材在此高温进行冲压成形的冲压工序，其特征在于，

所述钢材是电镀锌钢材或镀层中的Fe含量为20质量％以下的Zn-Fe合金电镀钢材，其镀层附着量为40g/m²以上且在80g/m²以下；

在所述加热工序中，在氧化性气氛中以15℃/秒以下的平均速度将钢材从室温升温到850℃～950℃的温度范围后，在该温度范围保持30秒钟以上，且所述升温时间和所述保持时间的合计为3分钟以上且在10分钟以下；

在所述冲压工序中，在700℃～950℃的温度范围，对钢材进行冲压成形。

15、根据权利要求12～14中任一项所述的方法，其特征在于，通过对冲压工序中所使用的模具的至少一部分进行冷却，而在冲压工序中进行淬火。

16、根据权利要求12～15中任一项所述的方法，其特征在于，在冲压工序后，通过喷丸或液体珩磨对在冲压工序中所得到的成形品进行处理，从而除去表面的氧化锌层的一部分或全部。