熱壓部件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合用于汽車的底部部件、車體結(jié)構(gòu)部件等的熱壓部件及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，汽車的底部部件、車體結(jié)構(gòu)部件等的大部分是對(duì)具有規(guī)定的強(qiáng)度的鋼板進(jìn) 行壓制加工而制造的。近年來，從地球環(huán)境的保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，熱切希望汽車車體的輕量 化，持續(xù)進(jìn)行將使用的鋼板高強(qiáng)度化而減少其板厚的努力。然而，伴隨著鋼板的高強(qiáng)度化， 其壓制加工性下降，因此難以將鋼板加工成所需的部件形狀的情況變多。
[0003] 因此，專利文獻(xiàn)1中提出了通過將被加熱的鋼板在使用由沖模和沖頭構(gòu)成的模具 加工的同時(shí)進(jìn)行驟冷而能夠兼具加工的容易化和高強(qiáng)度化的被稱為熱壓的加工技術(shù)。然 而，該熱壓中，在熱壓前將鋼板加熱至950°C左右這樣高的溫度，因此存在以下問題：在鋼 板表面生成氧化皮（鐵氧化物），該氧化皮在熱壓時(shí)剝離而使模具受損，或使熱壓后的部件 表面受損。
[0004] 此外，殘留在部件表面的氧化皮也成為外觀不良、涂裝密合性下降的原因。因此， 通常通過進(jìn)行酸洗、噴丸等處理來除去部件表面的氧化皮。然而，這會(huì)使得制造工序復(fù)雜， 導(dǎo)致生產(chǎn)率的下降。
[0005] 進(jìn)而，汽車的底部部件、車體結(jié)構(gòu)部件等還需要優(yōu)異的耐腐蝕性。然而，通過如上 所述的工序制造的熱壓部件未設(shè)置鍍覆層等防銹被膜，因此耐腐蝕性尚不充分。
[0006] 由此，期望可以在熱壓前的加熱時(shí)抑制氧化皮的生成且提高熱壓后的部件的耐腐 蝕性的熱壓技術(shù)，提出了在表面設(shè)置有鍍覆層等被膜的熱壓用鋼板或使用它的熱壓方法。 例如，專利文獻(xiàn)2中公開了對(duì)以Zn或Zn基合金被覆的鋼板進(jìn)行熱壓并將Zn-Fe基化合物 或Zn-Fe-Al基化合物設(shè)置于表面的耐腐蝕性優(yōu)異的熱壓部件的制造方法。
[0007] 此外，專利文獻(xiàn)3中尤其以改善熱壓用鍍鋅鋼板的涂裝密合性為目的，公開了以 具有硅烷醇基的有機(jī)硅樹脂被膜進(jìn)行被覆的熱壓用熔融鍍鋅鋼板，并述及磷酸鹽處理性、 涂裝后耐腐蝕性、耐鋅揮發(fā)性也優(yōu)異?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :英國專利第1490535號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利第3663145號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2007-63578號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 然而，通過專利文獻(xiàn)2中記載的方法制造的熱壓部件使用熔點(diǎn)低的鍍鋅鋼板、鍍 鋅鋁鋼板。因此，熱壓前的熱處理工序中，在鍍覆表面的鋅的氧化反應(yīng)激烈地發(fā)生，作為最 終制品而得到的熱壓部件的涂裝密合性不充分。此外，使用專利文獻(xiàn)3中記載的熱壓用鋼 板時(shí)，雖然提高了被施于鍍覆表面的樹脂被膜與涂料的密合性，但是因熱壓前的熱處理的 條件，導(dǎo)致熔融鍍鋅層自身的氧化激烈地進(jìn)行，因此無法穩(wěn)定地確保良好的涂裝密合性。
[0013] 本發(fā)明是以解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的課題為目的而作出的，其目的是提供一種 涂裝密合性優(yōu)異的熱壓部件及其制造方法。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人等為了解決上述課題，對(duì)熱壓部件及其制造方法進(jìn)行了深入研 究。其結(jié)果是首次發(fā)現(xiàn)：將鋅系鍍覆鋼板進(jìn)行熱壓時(shí)產(chǎn)生的涂裝密合性不良是由鍍覆層與 在其表面生成的氧化鋅被膜之間的空隙形成所引起的；為了抑制該空隙形成，有利的是使 用在表面具有熔點(diǎn)高的Zn-Ni合金鍍覆層的鍍覆鋼板；進(jìn)而，空隙形成的程度取決于加熱 前的鍍覆附著量、鍍覆鋼板的最高到達(dá)板溫和總加熱時(shí)間，從而完成了本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明的熱壓部件是基于這樣的見解而作出的，其特征在于，在構(gòu)成部件的鋼板 表面具有含有Zn和Ni的鍍覆層，進(jìn)一步在該鍍覆層上具有含有Zn的氧化被膜，上述鍍覆 層與上述氧化被膜之間的空隙形成率為80%以下。
[0016] 此外，本發(fā)明的熱壓部件的制造方法的特征在于，將鍍覆鋼板在滿足下述式（1) 和下述式（2)的加熱條件下加熱后進(jìn)行熱壓，該鍍覆鋼板在鋼板表面具有含有10~25質(zhì) 量％的Ni、剩余部分由Zn和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成、每單面的附著量為10~90g/m 2的鍍覆 層。
[0017] 850 ^ T ^ 950 (1)
[0018] 0 < t ^ {20-(T/50) + (ff/10)} (2)
[0019] 其中，T :鍍覆鋼板的最高到達(dá)板溫（°C )、t :從鍍覆鋼板的升溫開始至加熱結(jié)束為 止的總加熱時(shí)間（分鐘）、W :每單面的鍍覆附著量（g/m2)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，能夠制造涂裝密合性優(yōu)異的熱壓部件。通過本發(fā)明制造的熱壓部件 適于汽車的底部部件、車體結(jié)構(gòu)部件。
【附圖說明】
[0021] 圖1是表示空隙形成率不同的代表性熱壓部件的EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:電子探針微分析儀）的組成圖像的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 1)熱壓部件
[0023] 1-1)鍍覆層
[0024] 本發(fā)明中，在構(gòu)成部件的鋼板表面具有含有Zn和Ni的鍍覆層。由在表面具有該 鍍覆層的鋼板構(gòu)成的熱壓部件的涂裝密合性優(yōu)異。這是因?yàn)榭梢砸种棋兏矊优c在其表面生 成的氧化鋅被膜之間的空隙形成。
[0025] 1-2)氧化被膜
[0026] 本發(fā)明的部件的特征在于，在含有Zn和Ni的鍍覆層上具有含有Zn的氧化被膜， 鍍覆層與氧化被膜之間的空隙形成率設(shè)為80%以下。
[0027] 在將鋅系鍍覆鋼板熱壓時(shí)產(chǎn)生的涂裝密合性不良是由鍍覆層與在其表面生成的 氧化鋅被膜之間的空隙形成引起的。為了抑制該空隙形成，首先，有效的是使用高熔點(diǎn)的鋅 系鍍覆鋼板。本發(fā)明的熱壓部件使用具有含有Zn和Ni的鍍覆層的鍍覆鋼板。然后，通過 熱壓前的加熱，在鍍覆層的表面形成含有Zn的氧化被膜。作為氧化被膜所含的除Zn以外 的元素，例如，例示有在基底鋼板中含有的Mn等。
[0028] 本發(fā)明的部件中，將鍍覆層與氧化被膜之間的空隙形成率限定為80%以下。若空 隙形成率大于80%，則該空隙成為剝離界面而使被施于部件的涂裝發(fā)生剝離，因此涂裝密 合性變差。若空隙形成率為80%以下，則即使存在空隙，不是空隙的部分也會(huì)作為用于確保 密合性的保持點(diǎn)發(fā)揮功能，因此涂裝密合性良好。
[0029] 空隙形成率能夠通過進(jìn)行熱壓部件的截面觀察來測(cè)定?？障缎纬陕手灰褂霉鈱W(xué) 顯微鏡、SEM(Scanning Electron Microscope:掃描電子顯微鏡）、EPMA (Electron Probe Micro Analyzer:電子探針微分析儀）等對(duì)截面長(zhǎng)度100 μπι以上的區(qū)域進(jìn)行觀察，求出空 隙形成率即可。例如，從熱壓部件切下l〇_X IOmm的小片，埋入至樹脂。使用EPM觀察被 埋入的熱壓部件小片的截面。只要利用EPM得到500倍的視野的組成圖像，將空隙形成部 長(zhǎng)度在鍍覆層總長(zhǎng)度中占有的比率作為空隙形成率而數(shù)值化即可。在圖1中示出空隙形成 率不同的代表性樣品的利用EPM(視野500倍）進(jìn)行的觀察結(jié)果（組成圖像）與空隙形成 率的關(guān)系。
[0030] 上述的形成于鍍覆層與氧化被膜之間的空隙的比率，即空隙形成率可以利用后述 的熱壓前的加熱條件進(jìn)行控制。
[0031] 2)熱壓部件的制造方法
[0032] 2-1)鍍覆鋼板
[0033] 本發(fā)明的熱壓部件的制造方法使用鍍覆鋼板，該鍍覆鋼板在鋼板表面具有含有 10~25質(zhì)量％的Ni、剩余部分由Zn和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成、每單面的附著量為10~90g/ m2的鍍覆層。
[0034] 將鍍覆層中的Ni含有率設(shè)為10~25質(zhì)量％的理由是因?yàn)閷㈠兏矊拥南嘟Y(jié)構(gòu)設(shè) 為熔點(diǎn)為881°C的γ相。γ相的熔點(diǎn)高，因此含有Zn的氧化被膜的生成被抑制。因此，可 以將鍍覆層與氧化被膜之間的空隙形成率也抑制得低，可以確保良好的涂裝密合性。應(yīng)予 說明，γ相可具有Ni 2Znn、NiZn3、Ni5Zn21中的任一晶體結(jié)構(gòu)，并可通過X射線衍射法進(jìn)行確 認(rèn)。
[0035] 本發(fā)明的熱壓部件的制造方法中，使用的鍍覆鋼板的每單面的鍍覆層的附著量設(shè) 為10~90g/m 2。附著量小于10g/m2時(shí)容易形成空隙，因此熱壓部件的涂裝密合性變得不充 分。若附著量大于90g/m 2,則會(huì)導(dǎo)致成本上升。基于以上理由，鍍覆層的附著量設(shè)為10~ 90g/m2的范圍。這里，鍍覆層的附著量可以通過濕式分析法求出。具體而言，例如，只要在 將lg/Ι的六亞甲基四胺作為抑制劑添加于6質(zhì)量％鹽酸水溶液而成的水溶液中溶解已知 附著面積的鍍覆層整體并由此時(shí)的重量減少量求出鍍覆層的附著量即可。
[0036] 另外，本發(fā)明的熱壓部件的制造方法中，也可以在上述鍍覆層的下層設(shè)置基底鍍 覆層?；族兏矊訉?duì)涂裝密合性不造成任何影響。作為基底鍍覆層，例如可舉出含有60質(zhì) 量％以上的Ni且剩余部分由Zn和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的附著量為0. 01~5g/m2的鍍覆 層等。
[0037] 這樣的鍍覆層的形成方法沒有特別限定，優(yōu)選為公知的電鍍法。此外，鍍覆層的附 著量可以通過以通常進(jìn)行的方式調(diào)整通電時(shí)間而進(jìn)行控制。
[0038] 2-2)基底鋼板
[0039] 為了得到具有980MPa以上的強(qiáng)度的熱壓部件，作為鍍覆層的基底鋼板，例如，可 以使用具有如下成分組成的熱乳鋼板或冷乳鋼板：以質(zhì)量％計(jì)含有C :0. 15~0. 50%、 Si :0· 05 ~2. 00%、Mn :0· 5 ~3. 0%、P :0· 10% 以下、S :0· 05% 以下、Al :0· 10% 以下、N : 0.010%以下且剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。以下，對(duì)各成分元素的限定理由進(jìn) 行說明。這里，表示成分的含量的" ％ "只要沒有特別說明，則是指"質(zhì)量％ "。
[0040] C :0.15 ~0.50%
[0041] C是使鋼的強(qiáng)度提高的元素，為了使熱壓部件的TS為980MPa以上，需要將其量設(shè) 為0. 15%以上。另一方面，若C量大于0. 50%，則原材料的鋼板的沖裁加工性顯著下降。因 此，C量設(shè)為(λ 15~(λ 50%。
[0042] Si :0· 05 ~2. 00%
[0043] Si與C同樣是使鋼的強(qiáng)度提高的元素，為了使熱壓部件的TS為980MPa以上，需 要將其量設(shè)為〇. 05%以上。另一方面，若Si量大于2. 00%，則在熱乳時(shí)被稱為紅色氧化皮 的表面缺陷的產(chǎn)生顯著增大，并且乳制負(fù)荷增大，或?qū)е聼崛殇摪宓难诱剐宰儾?。此外，?Si量大于2. 00%，則施行在鋼板表面形成以Zn、Al為主體的鍍覆被膜的鍍覆處理時(shí)，有時(shí) 對(duì)鍍覆處理性造成不良影響。因此，Si量設(shè)為0. 05~2. 00%。
[0044] Mn :0· 5 ~3. 0%
[0045] Mn是對(duì)抑制鐵素體相變而提高淬透性有效的元素，此外，由于使Ac3相變點(diǎn)下降， 因此是對(duì)降低熱壓前的加熱溫度也有效的元素。為了體現(xiàn)這種效果，需要將其量設(shè)為0.5% 以上。另一方面，若Mn量大于3. 0%，則偏析而原材料的鋼板和熱壓部件的特性的均勻性下 降。因此，Mn量設(shè)為0.5~3.0%。
[0046] P :0.10 % 以下
[0047] 若P量大于0. 10%，則偏析而原材料的鋼板和熱壓部件的特性的均勻性下降，并 且韌性也顯著下降。因此，P量設(shè)為0.10%以下。
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