JP6483709B2 - 金属防食被覆を備える鋼部品の製造方法 - Google Patents
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Description
−被覆される基材上の流れの性質:層流又は乱流;被覆の成果は、被覆対象の平鋼製品上の電解物の層流及び乱流の両方の場合に良好である。しかしながら、実際に利用可能な多くの被覆ユニットでは、実際の電解物と鋼基材との間のより集中的な交換のために乱流が好ましい。
−電解物の流量:0.1〜6m/s。
−被覆される特定の鋼基材に関する電解物の流れの方向:鋼基材が垂直及び水平の両方に整列したセルで被覆され得る。
−電流密度:10〜140A/dm2。
−電解物の温度:30〜70℃。
−電解物のpH:1〜3.5。
−電解セル内の通過時間/存在時間:1〜15分。
そして、鋼ブランクは、被覆される平鋼製品から発明の方法によって成形される。このブランクは、特定の鋼ストリップ又は鋼シートから従来の方法で区切られ得る。しかしながら、被覆段階の平鋼製品に関しても考えられるのは、部品へのその後の成形に求められる形状をすでに有していること、すなわち、ブランクに対応していることである。極薄で実質的な純亜鉛被覆が適宜発明の方法で提供された鋼ブランクは、本発明の方法の第1変形例に従って800℃以上のブランク温度まで続けて加熱され、及び、その段階において、加熱されたブランクから鋼部品が成形される。逆に言えば、第2の方法の変形例に従って、鋼部品は、最初にブランクから少なくとも予め成形され、及び、その後にのみ、少なくとも800℃の部品温度まで加熱が実行される。ブランク又は部品温度へのそれぞれの加熱中、予め適用された薄い亜鉛層内でZn−Fe合金への変質が起きる。
−脱脂槽内での平鋼製品のアルカリ脱脂。通常、脱脂槽は、5〜150g/l、より具体的には10〜20g/lの界面活性洗浄剤を収容する。本明細書での脱脂槽の温度は20〜85℃であり、65〜75℃の槽温度で特に良好な活動が確立される。これは、特に、脱脂が電解的に行われる場合であり、並びに、サンプルが陽極及び陰極の両極性を与えられる少なくとも1つのサイクルが行われる場合に特に良好な洗浄効果が得られる場合である。この場合、アルカリ洗浄において、電解的な浸漬脱脂があるのみならず、アルカリ媒体によるスプレー/ブラシ洗浄が電解洗浄の前に実行されることが好都合であることを証明し得る。
−平鋼製品のすすぎ、このすすぎは、白く泡立つ水又は完全な脱塩水によって実行される。
−平鋼製品の酸洗い。酸洗いにおいて、平製品は、平鋼製品自体の表面を攻撃することなく平製品から酸化物層を洗い流す酸浴槽を通過させられる。酸洗いの制御されたステップを通じて、酸化物の除去は、結果として生じる表面が電解ストリップ亜鉛めっきのために好適に設定されるように誘導される。酸洗いが行われた後、平鋼製品から酸洗いに用いられた酸の残留物を除去するため、平鋼製品のさらなるすすぎが有用であり得る。
−平鋼製品のすすぎが実行される場合、平鋼製品は、平鋼製品の表面から頑固な小片も同様に除去するために、すすぎ中、機械的にブラシ洗浄され得る。
−前処理された平鋼製品上に依然として存在する液体は、製品が電解槽に進入する前に絞りロールによって通常は除去される。
グレード22MnB5(1.5528)のアニールされたコールドストリップは、アルカリ性スプレー脱脂と電解脱脂とを受ける。脱脂槽は、25%以上の水酸化ナトリウムと、1〜5%の脂肪アルコールエーテルと、5〜10%のエトキシル化、プロポキシル化及びメチル化C12〜18アルコールと、を有する市販の洗浄剤を約15g/lの濃度で含む。槽温度は約65℃である。スプレー脱脂における存在時間は約4〜6秒である。この後にブラシ洗浄が続く。さらに、ストリップは、約3秒の存在時間で、陽極と陰極との両極性でかつ電流密度15A/dm2で電解的に脱脂される。この後には、室温の完全な脱塩水での、展開されたブラシによって複数ステージのすすぎが続く。すすぎにおける存在時間は約2〜4秒である。その後、塩酸洗いが約10〜12秒の存在時間で行われる(20g/l;温度35〜38℃)。約7〜9秒続いた完全な脱塩水でのすすぎ後、金属シートは、圧延装置を通過し、及びその後、水平に整列した電解セル内に送られる。このセルでは、鋼ストリップ又はシートは本発明に従って被覆される。この処理について設定された動作パラメータは以下のとおりであった。
−電解物のZn含有量:80〜150g/l;
−電解物のNa2SO4含有量:23〜28g/l;
−電解物のpH:1.4〜1.6;
−電解物の温度:60〜70℃;
−電流密度:10〜40A/dm2;
−電解物の流量:0.1〜6m/s;
−電解セル内の通過/処理時間:2〜8分。
グレード22MnB5(1.5528)の(酸洗いされた)ホットストリップは、アルカリ性スプレー脱脂と電解脱脂とを受ける。脱脂槽は、20g/lの濃度で、1〜5%C12〜C18脂肪アルコールポリエチレングリコールブチルエーテルと、0.5〜2%の水酸化カリウムと、を備える洗浄剤を収容する。槽温度は約75℃である。水平スプレーすすぎでの存在時間は約10〜12秒である。この後には二重ブラシ洗浄が続く。さらに、ストリップは、約8〜10秒の存在時間に、陽極と陰極との両極性でかつ約10A/dm2の電流密度で電解的に脱脂される。この後には、室温の完全な脱塩水で、展開されたブラシによってマルチステージのすすぎが続く。すすぎにおける存在時間は約2〜4秒である。その後、塩酸洗いが、約26〜28秒の存在時間で行われる(100g/l;室温)。ブラシ及び真水でのスプレーすすぎの後、金属シートは、圧延装置を通過して、及びその後、水平に整列した電解セル内に移動し、水平に整列した電解セルでは、亜鉛被覆の堆積が本発明に従って行われる。この処理について設定された動作パラメータは以下のとおりであった。
−電解物のZn含有量:100〜130g/l;
−電解物のNa2SO4含有量:23〜27g/l;
−電解物のpH:1.4〜1.6;
−電解物の温度:60〜75℃;
−電流密度:20〜40A/dm2;
−電解物の電流量:0.1〜6m/s;
−電解物セルの通過/処理時間:2〜6分。
・本発明に係るアプローチの場合に、酸素に対する親和性を有する要素、例えば、特にアルミニウムなどの不要な被覆成分を除外することができる。
・純亜鉛層の適用。
・溶融被覆で形成する種類の境界層(金属間層)の大部分が阻止される。
・加熱中のベース材料のスケーリングの阻止。
・溶融被覆の場合よりも均一な層厚さを得ることができる。
・極薄の亜鉛層厚さが適用されることができ、それによって、熱間成形中の亜鉛の液状化、及び従って、亀裂の傾向を低減する。
・簡単な方法で、1側面のみの被覆、及び、材料の各側面上で異なる層厚さを有する両側面の被覆を実現可能である。
・(防食効果のないものから能動的な腐食制御までの)条件に従って所望の防食効果を設定する可能性。
・より良好な成形性を有する直接的な熱間成形の場合に摩擦係数の減少が生じる。
・亜鉛層厚さが小さいことによって、急速な加熱方法、特に、部分加熱処理及び/又は部分プレス硬化を用いることができる。
・非常に短い拡散経路が、亜鉛層内への鉄の部分的な拡散を可能にする。
・冷間成形性は、部分的に間接的な熱間成形工程又は完全に間接的な熱間成形工程に良好である。
・溶接継ぎ目エリアで亜鉛被覆が除去される必要がないことによる、AlSi被覆に比べて、状況に応じて溶接されたブランクの高い適合性。
・被覆された平鋼製品の加熱中、不活性ガス雰囲気を必要としない。酸化物の形成は容認可能である。
・事前のブラスト加工による又は事前のブラスト加工を要しない高い被覆性。
・部品の発送のための防食オイルの可能な節約。
Claims (9)
- 腐食から保護する金属被覆を備える鋼部品を製造する方法であって、
a)熱間成形工程で焼き入れすることによって硬化可能な鋼材料であって、150〜1100MPaの降伏点及び300〜1200MPaの引張強度を有する鋼材料から形成された平鋼製品を提供するステップと、
b)亜鉛と避けられない不純物とを含有する防食被覆によって前記平鋼製品を電解被覆するステップであって、電解堆積した防食被覆が5μm未満の平均層厚さを有するように前記被覆が実行される、ステップと、
c)前記被覆された平鋼製品から形成されたブランクを少なくとも800℃のブランク温度まで加熱するステップと、
d)成形型内で前記ブランクから前記鋼部品を成形するステップと、
e)強化された又は硬化されたミクロ構造の成形に適した状態に前記鋼部品がある温度から、前記強化された又は硬化されたミクロ構造の成形に十分な冷却速度で、冷却することによって前記鋼部品を硬化させるステップと、を含み、
前記ブランクの加熱は、5vol%〜25vol%の酸素を含むオーブン雰囲気で実行されることを特徴とする方法。 - 腐食から保護する金属被覆を備える鋼部品を製造する方法であって、
a)熱間成形工程で焼き入れすることによって硬化可能な鋼材料であって、150〜1100MPaの降伏点及び300〜1200MPaの引張強度を有する鋼材料から形成された平鋼製品を提供するステップと、
b)亜鉛と避けられない不純物とを含有する防食被覆によって前記平鋼製品を電解被覆するステップであって、電解堆積した防食被覆が5μm未満の平均層厚さを有するように前記被覆が実行される、ステップと、
c)前記平鋼製品から形成されたブランクから成形型内で前記鋼部品を成形するステップと、
d)少なくとも800℃の部品温度まで前記鋼部品を加熱するステップと、
e)強化された又は硬化されたミクロ構造の成形に適した状態に前記鋼部品がある温度から、前記強化された又は硬化されたミクロ構造の成形に十分な冷却速度で、冷却することによって前記鋼部品を硬化させるステップと、を含み、
前記鋼部品の加熱は、5vol%〜25vol%の酸素を含むオーブン雰囲気で実行されることを特徴とする方法。 - 前記鋼部品の成形(ステップc)は予備成形として実行されること、かつ、前記鋼部品は前記加熱(ステップd)の後に完成状態に成形されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記防食被覆が平鋼製品の側面ごとに異なる層厚さで適用されるように前記電解被覆が実行されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記防食被覆が前記平鋼製品の一側面のみに適用されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ブランクの又は前記鋼部品の加熱は、乾燥気体を含むオーブン雰囲気で実行されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ブランクの又は前記鋼部品の加熱は、前記ブランクの又は前記鋼部品の部分的に異なる加熱処理である、若しくは、前記ブランクの又は前記鋼部品の部分的に異なる加熱処理を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ブランクの又は前記鋼部品の前記部分的な加熱処理は、誘導又はレーザ補助加熱によって生じることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 提供される前記平鋼製品は再結晶コールドストリップであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
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