JP7326612B2 - 優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品及びその製造方法 - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
C:0.01~0.8%、Si:0.05~1.0%、Mn:0.1~5%、P≦0.3%、S≦0.1%、Al≦0.3%、Ti≦0.5%、B:0.0005~0.1%、Cr:0.01~3%、Nb≦0.5%、V≦0.5%、残部はFe及び他の不可避の不純物である。
C:0.05~0.6%、
Si:0.07~0.8%、
Mn:0.3~4%、
P≦0.2%、
S≦0.08%、
Al≦0.2%、
Ti≦0.4%、
B:0.0005~0.08%、
Cr:0.01~2%、
Nb≦0.3%、
V≦0.3%。
C:0.15~0.5%、
Si:0.1~0.5%、
Mn:0.5~3%、
P≦0.1%、
S≦0.05%、
Al≦0.1%、
Ti≦0.2%、
Cr:0.01~1%。
(1)基材をアルミニウムめっき液に浸入し、表面にアルミめっき層を備える板を得る;
(2)レベリング:粗さRaが0.5~3.0μmのレベリングローラーを使用して板をレベリングし、レベリング率を2.0%以下に制御して、板の表面の熱放射率が0.1~0.8に、板の表面粗さRaが0.3~2.0μmに、板の表面粗さのピークカウントRpcが30~150になるようにする;
(3)ブランキング:板を、部品の希望の形状を有するビレットに打抜またはカットされる;
(4)熱処理:ビレットを、加熱炉に入れ、加熱・保温し、加熱炉の温度は、880~960℃で、加熱炉内の雰囲気は、空気または窒素であり、加熱炉中のビレットの滞留時間は、2.5~10minである;
(5)輸送と熱プレス:熱いビレットを、迅速に金型へ輸送し、冷却プレス成形を行い、上記の熱成形部品を形成する。
本発明の優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品は、塗装性、塗装フィルム付着力、及び耐食性に優れ、フロントドアとリアドアの左右のクラッシュバー/ビーム、フロントバンパーとリアバンパー、Aピラー補強、Bピラー補強、フロアセンターチャネルなどの自動車部品に非常に適する。
実施例1-10の優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品と比較例1は、以下のステップで製造される:
(1)基材をアルミニウムめっき液に浸入し、表面にアルミめっき層を備える板を得る。
(5)輸送と熱プレス:熱いビレットを、迅速(例えば20秒間)に金型へ輸送し、冷却プレス成形を行い、熱成形部品を形成する。熱プレス過程において、金型を型締めた後に、プレッシャーを保持しつつ4~20s焼入れを続いて、ビレット表面に加えられるプレッシャー≧8MPaであり、金型の材料は、700℃での熱拡散率は、3.8mm2/sより高いことを満たし、プレス際の金型の型締め速度は、30~150mm/sであり、ビレットを30~150℃/sの冷却速度で50~200℃に冷却する。
実施例1
レベリングロールで、1.2mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:8.5%、Fe:2.6%、Zn:15%、Mg:4%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、950℃であり、滞留時間は、3.5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、2℃/sであり、輸送時間は、4sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、10MPaであり、型締め速度は、50mm/sであり、冷却速度は、50℃/sであり、200℃まで冷却し、700℃での金型の熱拡散率は、4mm2/sである。
レベリングロールで、0.9mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:5%、Fe:2.4%、Zn:8%、Mg:8%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、940℃であり、滞留時間は、5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、5℃/sであり、輸送時間は、6sであり、プレッシャーを保持する時間は、15sであり、保持されるプレッシャーは、20MPaであり、型締め速度は、150mm/sであり、冷却速度は、150℃/sであり、50℃まで冷却し、700℃での金型の熱拡散率は、5mm2/sである。
レベリングロールで、1.0mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:9.0%、Fe:2.7%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、400-600℃での加熱速率は、5℃/sであり、加熱炉温度は、930℃であり、滞留時間は、7minであり、金型まで輸送する時間は、8s以内であり、700℃前後での金型の熱拡散率は、7mm2/sである。型締め速度は、70mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、6sであり、保持されるプレッシャーは、12MPaであり、冷却速度は、100℃/sであり、100℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は96%超である。
レベリングロールで、2.8mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:8.8%、Fe:2.7%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、920℃であり、滞留時間は、7minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、10℃/sであり、金型まで輸送する時間は、8s以内であり、型締め速度は、70mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、6sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、冷却速度は、60℃/sであり、60℃まで冷却し、700℃での金型の熱拡散率は、6mm2/sである。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は98%超である。
レベリングロールで、1.1mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、Zn:2%、Mg:1%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、935℃であり、滞留時間は、4.5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、4℃/sであり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、4mm2/sであり、100℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、1.5mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、Mg:0.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、935℃であり、滞留時間は、5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、6℃/sであり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、4mm2/sであり、120℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、1.8mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、945℃であり、滞留時間は、2.5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、7℃/sであり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、6.8mm2/sであり、140℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、2.0mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、940℃であり、滞留時間は、3minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、3℃/sであり、炉内の雰囲気の酸素含有量は、22%であり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、7mm2/sであり、110℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、2.4mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、935℃であり、滞留時間は、5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、8℃/sであり、炉内の雰囲気の酸素含有量は、22%であり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、4mm2/sであり、100℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、2.8mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、950℃であり、滞留時間は、2.5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、4℃/sであり、炉内の雰囲気の酸素含有量は、20%であり、金型まで輸送する時間は、15s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、5mm2/sであり、80℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
レベリングロールで、1.5mmのアルミ合金めっき層付き鋼板をレベリングし、表2に示す表面粗さを有する熱処理と熱プレスの前の板を得、一定のサイズと形を有するビレットへレーザーブランキングし、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:10%、Fe:3.5%、残部はAl及び不可避の不純物であり、ビレットを、加熱炉に入れ、加熱炉温度は、935℃であり、滞留時間は、5minであり、400~600℃の範囲での加熱速率は、6℃/sであり、金型まで輸送する時間は、7s以内であり、上型と下型の型締め速度は、80mm/sであり、プレッシャーを保持する時間は、5sであり、保持されるプレッシャーは、15MPaであり、700℃での金型の熱拡散率は、4mm2/sであり、120℃まで冷却した。得られた熱成形部品基材の微細組織中のマルテンサイトの割合は95%超である。
GB / T 9286-1998 100グリッド法を参照し、ナイフを使用して表面に100グリッドを作成し、形成されたグリッドの中央にテープで貼り付けてからスムーズに引き抜き、塗装フィルムのはがれ現象を観察し、クロスカットのグリッド内の状態の対応する基準を計算して評価判断を行う。
耐食性の試験方法はGMW14872を参照する。
本発明の保護の範囲における従来技術部分は、本出願書類に記載の実施例に限定されるものではなく、本発明の方案と矛盾しない先行技術(先行の特許文献、先行の公開出版物、先行の公開使用などを含むが、それらに限定されない)は、全て本発明の保護の範囲に取り入れられることを説明すべきである。
Claims (20)
- 基材及び基材の少なくとも一つ表面にめっきされるアルミめっき層から構成され、熱成形部品の表面の平均粗度Raは、1.0~3.0μmであり、ピークとピークバレー的高さRtは、8~30μmであり、粗さのピークカウントはRpc≧50であることを特徴とする優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記のアルミめっき層は、基材と隣接する拡散層和アルミめっき層の表面にある合金層を含み、ただし、拡散層の厚さとアルミめっき層の総厚さの比の値は、0.08-0.5であることを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記の拡散層の厚さ≦16μm;上記のアルミめっき層の総厚さ≦60μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記のアルミめっき層の化学組成重量パーセントは、Si:4~14%、Fe:0~4%、Mg:0~10%、Zn:0~20%、残部はAl及び他の不可避の不純物;好ましく、上記のアルミめっき層の化学組成重量パーセントは、Si:4~14%、Fe:2~4%、Mg:0~10%、Zn:0~20%、残部はAl及び他の不可避の不純物であることを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記のアルミめっき層の重量平均値は、片側あたり20~120g/m2であることを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記のアルミめっき層の重量平均値は、片側あたり30~100g/m2であることを特徴とする請求項5に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記の基材の化学組成質量パーセントは、C:0.01~0.8%、Si:0.05~1.0%、Mn:0.1~5%、P≦0.3%、S≦0.1%、Al≦0.3%、Ti≦0.5%、B:0.0005~0.1%、Cr:0.01~3%、Nb≦0.5%、V≦0.5%、残部はFe及び他の不可避の不純物であることを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記の基材の各化学組成質量パーセントは、さらに以下の少なくとも1つを満たすことを特徴とする請求項7に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品:
C:0.05~0.6%、
Si:0.07~0.8%、
Mn:0.3~4%、
P≦0.2%、
S≦0.08%、
Al≦0.2%、
Ti≦0.4%、
B:0.0005~0.08%、
Cr:0.01~2%、
Nb≦0.3%、
V≦0.3%。 - 上記の基材の各化学組成質量パーセントは、さらに以下の少なくとも1つを満たすことを特徴とする請求項7又は8に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品:
C:0.15~0.5%、
Si:0.1~0.5%、
Mn:0.5~3%、
P≦0.1%、
S≦0.05%、
Al≦0.1%、
Ti≦0.2%、
Cr:0.01~1%。 - 降伏強度は400~1400MPaで、引張強度は、500~2100MPaで、伸び≧4%であることを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品の表面は、Fe2Al5とFeAl合金からなり、或いは、主にFe2Al5とFeAl合金からなり、同時に、珪の酸化物、アルミニウムの酸化物と鉄の酸化物を含有することを特徴とする請求項1に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 上記の優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品の基材の微細組織では、マルテンサイの体積百分比≧95%であることを特徴とする請求項9に記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品。
- 以下のステップを含むことを特徴とする請求項1-12のいずれか一つに記載された優れた塗装フィルム付着力を有する熱成形部品の製造方法:
(1)基材をアルミニウムめっき液に浸入し、表面にアルミめっき層を備える板を得る;
(2)レベリング:粗さRaが0.5~3.0μmのレベリングローラーを使用して板をレベリングし、レベリング率を2.0%以下に制御して、板の表面の熱放射率が0.1~0.8に、板の表面粗さRaが0.3~2.0μmに、板の表面粗さのピークカウントRpcが30~150になるようにする;
(3)ブランキング:板を、部品の希望の形状を有するビレットに打抜またはカットされる;
(4)熱処理:ビレットを、加熱炉に入れ、加熱・保温し、加熱炉の温度は、880~960℃で、加熱炉内の雰囲気は、空気または窒素であり、加熱炉中のビレットの滞留時間は、2.5~10minである;
(5)輸送と熱プレス:熱いビレットを、迅速に金型へ輸送し、冷却プレス成形を行い、上記の熱成形部品を形成する。 - 上記のステップ(1)において、アルミニウムめっき液の化学成分質量パーセント含有量は、Si:5~11%、Fe:2~4%、Zn:0~15%、Mg:0~8%、残部はAl及び他の不可避の不純物である;好ましく、Si:8~11%、Fe:2~4%、Zn:0~11%、Mg:0~8%、残部はAl及び他の不可避の不純物であることを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(4)において、ビレットを加熱する昇温過程では、400~600℃の範囲まで昇温する際に、加熱速率は、10℃/s超えないことを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(5)において、ビレットは、20s以内に、金型に輸送されることを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(5)の熱プレス過程において、上記の金型を型締めた後に、プレッシャーを保持しつつ4~20s焼入れを続いて、ビレット表面に加えられるプレッシャー≧8MPaであることを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(5)において、上記の金型の材料は、700℃での熱拡散率は、3.8mm2/sより高いことを満たすことを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(5)において、プレス際の金型の型締め速度は、30~150mm/sであることを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
- 上記のステップ(5)においてビレットを30~150℃/sの冷却速度で50~200℃に冷却することを特徴とする請求項13に記載された製造方法。
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