專利名稱：溫壓部件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適于制造汽車的行走部件、車體結構部件等的溫壓(Warm Press)部件的制造方法。
背景技術：
以往以來，汽車的行走部件、車體結構部件等部件大多通過對具有規(guī)定的強度的鋼板進行沖壓成型來制造。近年來，從保護地球環(huán)境的觀點出發(fā)，熱切期望汽車車體的輕量化，在不斷努力將使用的鋼板高強度化、降低其板厚。但是，伴隨著鋼板的高強度化，其沖壓成型性降低，因此多數情況下難以將鋼板成型為所希望的部件形狀。因此，預先將鋼板加熱之后進行沖壓成型的技術備受關注，其中，溫壓成型技術因加熱至較低溫度來進行沖壓成型，所以不僅與冷壓成型技術相比能夠降低成型負載，而且還能夠提高拉伸凸緣性、形狀凍結性等成型性，因此對其提出有很多方案。例如，專利文獻I中提出了一種高強度沖壓成型體的制造方法，是將含有規(guī)定的成分的熱軋鋼板、冷軋鋼板、鍍Zn鋼板中的I種鋼板加熱至200 850°C的溫度后，在該溫度對需要強度的部位進行賦予2%以上的塑性應變的溫成型，確保拉伸強度的強度上升比大于1.10的拉伸強度。另外，專利文獻2中提出了一種高張力鋼板的溫壓成型方法，是在對高張力鋼板利用多段工序連續(xù)進行高速沖壓成型的高張力鋼板溫壓成型方法中，在對高張力鋼板進行沖壓成型過程中的工序間進行快速加熱。此外，在專利文獻3中提出了一種溫壓成型高強度部件的制造方法，是對拉伸強度為980MPa以上的高強度鋼板，在高強度鋼板的全部或部分上形成對數應變?yōu)镮以上的塑性變形部，在溫的溫度區(qū)域進行沖壓成型，得到溫壓成型高強度部件。另一方面，近年來，對汽車的行走部件、車體結構部件等的耐腐蝕性的關注也在提高，特別是對抑制從涂裝后的損傷部產生氣泡，即對所謂的涂裝后耐腐蝕性的要求在增加。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特許第3962186號公報專利文獻2:日本特開2001-314923號公報專利文獻3:日本特開2007-308744號公報

發(fā)明內容
然而，用專利文獻I 3中記載的溫壓成型方法得到的溫壓部件的涂裝后耐腐蝕性差，例如使用這些文獻中公開的鍍Zn鋼板也很難可靠地確保涂裝后耐腐蝕性。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠確保涂裝后耐腐蝕性的溫壓部件的制造方法。

本發(fā)明人等對實現上述目的的溫壓部件的制造方法進行了深入研究，結果得到了以下見解。
i)使用專利文獻1、2中公開的鍍Zn鋼板也難以確保涂裝后耐腐蝕性的原因是由于在溫壓成型前的加熱時，鍍層的Zn在鍍層表面形成大量的氧化鋅，或向基底鋼板擴散而其一部分形成Zn-Fe金屬間化合物等，進而使Zn本來所具有的犧牲防蝕作用顯著下降。ii)為了抑制在鍍層表面形成大量氧化鋅、Zn向基底鋼板擴散，有效的是設置含有10 25質量％的N1、剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成的Zn-Ni合金鍍層。iii)如果在基底鋼板與Zn-Ni合金鍍層之間設置含有60質量％以上的N1、剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成的下層鍍層，則能夠進一步抑制Zn向基底鋼板擴散，對進一步提聞涂裝后耐腐蝕性有效。本發(fā)明是基于這樣的見解而完成的，提供一種溫壓部件的制造方法，其特征在于，將在鋼板表面具有如下的附著量為10 90g/m2的Zn-Ni合金鍍層的鋼板加熱至200 800°C的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型；所述Zn-Ni合金鍍層含有10 25質量％的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成。本發(fā)明還提供一種溫壓部件的制造方法，其特征在于，將在鋼板表面依次具有如下的附著量為0.01 5g/m2的下層鍍層和附著量為10 90g/m2的Zn-Ni合金鍍層的鋼板加熱至200 800°C的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型；所述下層鍍層含有60質量％以上的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成，所述Zn-Ni合金鍍層含有10 25質量％的Ni，剩余部分由Z·n和不可避免的雜質構成。在本發(fā)明的溫壓部件的制造方法中，優(yōu)選使用在Zn-Ni合金鍍層上進一步具有選自含Si化合物層、含Ti化合物層、含Al化合物層、含Zr化合物層中的至少一種化合物層的鋼板。另外，可以在這樣的化合物層中含有無機系固體潤滑劑。利用本發(fā)明的溫壓部件的制造方法，能夠制造可確保涂裝后耐腐蝕性的溫壓部件。利用本發(fā)明的溫壓部件的制造方法制造的溫壓部件適于汽車的行走部件、車體結構部件。


圖1是表示實施例中使用的摩擦系數測定裝置的圖。圖2是表示圖1的凸緣(Bead) 6的形狀的圖。
具體實施例方式I)溫壓成型用鋼板1-1)鍍層在本發(fā)明中，為了抑制在鍍層表面形成氧化鋅，而且為了抑制鍍層中的Zn向基底鋼板擴散，確?；赯n的犧牲防蝕作用的涂裝后耐腐蝕性，在鋼板表面設置含有10 25質量％的N1、剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成的Zn-Ni合金鍍層。通過將Zn-Ni合金鍍層的Ni含有率設為10 25質量％，能夠形成具有Ni2Zn11、NiZn3、Ni5Zn21中的一種的晶體結構的熔點高達881°C的Y相，因此能夠將加熱過程中的鍍層表面的氧化鋅形成反應抑制在最低限度。另外，通過設置這樣的熔點的鍍層，能夠將加熱過程中的Zn向基底鋼板的擴散抑制至最低限度，即使在加熱后也能夠高度保持鍍層中存在的Zn含有率，能夠發(fā)揮基于Zn的犧牲防蝕作用的優(yōu)異的涂裝后耐腐蝕性。
應予說明，Ni含有率為10 25質量％的、相的形成并非一定與N1-Zn合金的平衡狀態(tài)圖一致。認為這是由于用電鍍法等進行的鍍層的形成反應非平衡地進行。Ni2Znn、NiZn3、Ni5Zn21 的 Y 相可以通過 X 射線衍射法、使用 TEM (Transmission ElectronMicroscopy)的電子衍射法來確認。如果Zn-Ni合金鍍層的單面當中的附著量小于10g/m2，則無法充分發(fā)揮涂裝后耐腐蝕性的提高效果，如果大于90g/m2，則其效果飽和，導致成本上升，因此為10 90g/m2。在本發(fā)明中，為了更進一步抑制Zn-Ni合金鍍層中的Zn向基底鋼板擴散，得到進一步優(yōu)異的涂裝后耐腐蝕性，優(yōu)選在基底鋼板與Zn-Ni合金鍍層之間設置含有60質量％以上的N1、剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成的下層鍍層。如果下層鍍層的Ni含有率小于60質量％，則無法充分抑制Zn-Ni合金鍍層的Zn向基底鋼板擴散，無法得到更進一步提高涂裝后耐腐蝕性的效果。應予說明，優(yōu)選Ni含有率為100質量％，而小于100質量％時，剩余部分為具有犧牲防蝕作用的Zn和不可避免的雜質。另外，如果下層鍍層的單面當中的附著量小于0.01g/m2，則無法充分發(fā)揮抑制Zn-Ni合金鍍層的Zn向基底鋼板擴散的效果，如果大于5g/m2，則其效果飽和，導致成本上升，因此為0.01 5g/m2。對上述Zn-Ni合金鍍層、下層鍍層的形成方法沒有特別限定，優(yōu)選公知的電鍍法。如果在Zn-Ni合金鍍層上進一步設置選自含Si化合物層、含Ti化合物層、含Al化合物層、含Zr化合物層中的至少一種化合物層，則可得到優(yōu)異的涂裝密合性。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使化合物層的厚度為0.1 μ m以上。但是，如果大于3.0 μ m，則有時化合物層變脆而導致涂裝密合性降低，因此優(yōu)選為3.0 μ m以下。更優(yōu)選為0.4 2.0 μ m。作為含Si化合物，例如可以使用有機硅樹脂、硅酸鋰、硅酸鈉、膠體二氧化硅、硅烷偶聯劑等。作為含Ti化合物，例如可以使用鈦酸鋰、鈦酸鈣等鈦酸鹽，以烷氧基鈦、螯合型鈦化合物為主劑的鈦偶聯劑等。作為含Al化合物，例如可以使用鋁酸鈉、鋁酸鈣等鋁酸鹽，以烷氧基鋁、螯合型鋁化合物為主劑的鋁偶聯劑等。作為含Zr化合物，例如可以使用鋯酸鋰、鋯酸鈣等鋯酸鹽，以烷氧基鋯、螯合型鋯化合物為主劑的鋯偶聯劑等。為了在Zn-Ni合金鍍層上形成這樣的化合物層，將選自上述的含Si化合物、含Ti化合物、含Al化合物、含Zr化合物中的至少一種化合物在鍍層上進行附著處理后，不進行水洗直接加熱干燥即可。這些化合物的附著處理可以為涂布法、浸潰法、噴涂法中的任一種，使用輥涂機、擠壓涂布機、模涂機等即可。此時，在進行利用擠壓涂布機等的涂布處理、浸潰處理、噴霧處理之后，也可以利用氣刀法、輥擠壓法來調整涂布量，進行外觀的均勻化、厚度的均勻化。另外，加熱干燥優(yōu)選以鋼板最高到達溫度為40 200°C的方式進行。更優(yōu)選在60 160°C進行。另外，為了在Zn-Ni合金鍍層上形成這樣的化合物層，也可以利用以下方法，SP，進行在酸性水溶液中浸潰具有鍍層的鋼板的反應型處理后，在水洗或不進行水洗的情況下加熱干燥，所述酸性水溶液含有選自S1、T1、Al、Zr中的至少一種陽離子，含有選自磷酸離子、氟酸離子、氟化物離子中的至少一種陰離子。這樣的化合物層可以含有無機系固體潤滑劑。這是由于通過含有無機系固體潤滑齊U，從而降低溫 壓時的動摩擦系數，可提高沖壓加工性。作為無機系固體潤滑劑，可舉出選自金屬硫化物(二硫化鑰、二硫化鎢等)、硒化合物(硒化鑰、硒化鎢等)、石墨、氟化物(氟化石墨、氟化鈣等)、氮化物(氮化硼、氮化硅等)、硼砂、云母、金屬錫、堿金屬硫酸鹽(硫酸鈉、硫酸鉀等)中的至少一種。優(yōu)選這樣的無機系固體潤滑劑的化合物層中的含有率為0.1 20質量％。這是由于如果為0.1質量％以上則能夠得到潤滑效果，如果為20質量％以下則涂料密合性不降低。1-2)基底鋼板本發(fā)明中使用的鍍層的基底鋼板沒有特別限定，從其用途方面考慮，優(yōu)選拉伸強度為440MPa以上的高強度鋼板。另外，優(yōu)選在溫壓成型前后拉伸強度、伸長率等機械特性的變化極小的高強度鋼板。作為這樣的鍍層的基底鋼板，例如可以使用具有以下成分組成的熱軋鋼板、冷軋鋼板，即，以質量％計含有c:0.01 0.5%、S1:0.01 2%、Mn:0.1 3%、Ρ:0.1%以下、S:0.05%以下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下，剩余部分為Fe和不可避免的雜質構成。以下說明各成分元素的限定理由。在此，表示成分的含量的“％”只要沒有特別說明就指“質量％”。C:0.01 0.5%C是對提高鋼板的強度有效的元素，但如果其量小于0.01%，則無法得到其效果。另一方面，如果C量大于0.5%，則成型性劣化。因此，C量為0.01 0.5%。S1:0.01 2%Si是對提高鋼板的強度有效的元素，但如果其量小于0.01%，則無法得到其效果。另一方面，如果Si量大于2%，則成型性劣化。因此，Si量為0.01 2%。Mn:0.1 3%Mn是對提高鋼板的強度有效的元素，但如果其量小于0.1%，則無法得到其效果。另一方面，如果Mn量大于3%，則成型性劣化。因此，Mn量為0.1 3%。P:0.1% 以下如果P量大于0.1%，則因偏析而導致機械特性的均勻性降低，并且韌性也顯著降低。因此，P量為0.1%以下。S:0.05% 以下如果S量大于0.05%，則有時引起熱脆性。因此，S量為0.05%以下。Al:0.1% 以下如果Al量大于0.1%，則使素材鋼板的沖裁成型性劣化。因此，Al量為0.1%以下。N:0.01% 以下如果N量大于0.01%，則在熱軋時形成AlN氮化物，使素材鋼板的沖裁成型性劣化。因此，N量為0.01%以下。剩余部分為Fe和不可避免的雜質，但由于以下理由而優(yōu)選含有選自Cr:0.01 2%、T1:0.005 2%、Nb:0.005 2%、V:0.005 2%、Mo:0.005 2%、W:0.005 2%、B: 0.0005 0.08%、Sb: 0.003 0.03% 中的至少一種。Cr:0.01 2%Cr是對提高鋼板的強度有效的元素，但如果其量小于0.01%，則無法得到其效果。另一方面，如果Cr量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選Cr量為0.01 2%。T1:0.005 2%Ti是對 提高鋼板的強度和基于細?；捻g性提高有效的元素，但如果其量小于0.005%，則無法得到其效果。另一方面，如果Ti量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選Ti量為 0.005 2%ONb: 0.005 2%Nb是對提高鋼板的強度和基于細?；捻g性提高有效的元素，但如果其量小于0.005%，則無法得到其效果。另一方面，如果Nb量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選Nb量為 0.005 2%οV:0.005 2%V是對提高鋼板的強度和基于細粒化的韌性提高有效的元素，但如果其量小于
0.005%，則無法得到其效果。另一方面，如果V量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選V量為
0.005 2%。Mo: 0.005 2%Mo是對提高鋼板的強度和基于細粒化的韌性提高有效的元素，但如果其量小于
0.005%，則無法得到其效果。另一方面，如果Mo量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選Mo量為 0.005 2%οW: 0.005 2%W是對提高鋼 板的強度和基于細?；捻g性提高有效的元素，但如果其量小于
0.005%，則無法得到其效果。另一方面，如果W量大于2%，則成型性劣化。因此，優(yōu)選W量為
0.005 2%。B:0.0005 0.08%B是對提高鋼板的韌性有效的元素，但如果其量小于0.0005%，則無法得到其效果。另一方面，如果B量大于0.08%，則熱軋時的軋制負荷極端地增大，有時產生鋼板的裂紋等。因此，優(yōu)選B量為0.0005 0.08%。Sb: 0.003 0.03%Sb具有抑制加熱鋼板時在表層部產生脫碳層的效果，但如果其量小于0.003%,則無法得到其效果。另一方面，如果Sb量大于0.03%，則導致軋制負荷增大，降低生產率。因此，優(yōu)選Sb量為0.003 0.03%。2)溫壓成型方法在本發(fā)明中，將上述的溫壓成型用鋼板加熱至200 800°C的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型。通過在沖壓成型前預先將鋼板加熱至200 800°C的溫度范圍，從而不僅能夠降低成型負荷，還能夠提高拉伸凸緣性、形狀凍結性等成型性。如果加熱溫度小于200°C，則這樣的效果變不充分，因此需要加熱至200°C以上。另一方面，如果加熱溫度大于800°C，則導致能耗增大。因此，鋼板的加熱溫度為200 800°C，優(yōu)選為200 700°C。進行溫壓成型時的鋼板的溫度也與上述沖壓成型前的加熱溫度的限定理由相同，需要為200 800°C，優(yōu)選為200 700°C。因此，使用其它裝置進行沖壓成型前的加熱和溫壓成型時，需要這些裝置間的搬運時間盡可能為短的時間，搬運時間為20秒以下，更優(yōu)選為10秒以下，進一步優(yōu)選為5秒以下。應予說明，由于將鋼板升溫至加熱溫度時的升溫速度、溫壓成型后的冷卻速度對溫壓部件的機械特性、涂裝后耐腐蝕性的影響少，所以沒有特別限定。另外，加熱時的保持時間也沒有特別限定，但如果為長時間則不經濟，所以優(yōu)選為10秒以下，更優(yōu)選為O秒。作為鋼板的加熱方法，可以例示利用電爐、煤氣爐等進行的加熱、火焰加熱、通電加熱、高頻加熱、感應加熱等。[實施例1]作為基底鋼板，使用具有以下成分組成的板厚2.3mm的熱軋鋼板，S卩，以質量％計含有 C:0.10%、S1:0.02%、Mn: 1.2%、Ρ:0.01%、S:0.003%、Al:0.03%、Ν:0.003%、T1:0.12%、Mo: 0.22%，剩余部分由Fe和不可避免的雜質構成的熱軋鋼板。在含有200g/L的硫酸鎳六水合物和10 100g/L的硫酸鋅七水合物的pHl.5、溫度50°C的鍍覆浴中，使電流密度變化為5 ΙΟΟΑ/dm2，對該熱軋鋼板的表面實施電鍍處理而形成Ni含有率和附著量不同的Zn-Ni合金鍍層。另外，在上述Zn-Ni合金鍍層形成之前，在含有200g/L的硫酸鎳六水合物和O 50g/L的硫酸鋅七水合物的pH3.0、溫度50°C的鍍覆浴中，使電流密度變化為5 100A/dm2，對部分鋼板實施電鍍處理而形成Ni含有率和附著量不同的下層鍍層。使用電爐將這樣得到的鋼板加熱至200 800°C的加熱溫度后，立即從電爐中取出，通過用Al制模 具夾持，從而冷卻至室溫。應予說明，作為比較的鋼板，增加了同樣對熱浸鍍Zn鋼板(GI)、合金化熱浸鍍Zn鋼板(GA)進行了加熱處理的鋼板。表I中示出了下層鍍層和Zn-Ni合金鍍層的Ni含有率、附著量以及加熱溫度。對這些鋼板實施化成處理、電沉積涂裝后，進行涂裝后耐腐蝕性的試驗?；商幚硎褂肗IHON PARKERIZING株式會社制PB-L3020，按標準條件進行。另外，電沉積涂裝按以下條件進行，即，使用KANSAIPAINT株式會社制GT-10，用電壓200V進行涂裝后，在170°C進行20分鐘的烘焙。對于涂裝后耐腐蝕性，利用割刀對電沉積涂裝后的試樣進行到達基底鋼板的十字劃格損傷，密封未帶十字劃格損傷的面和端部后，根據JIS Z2371-2000進行480小時鹽水噴霧試驗，對試樣進行水洗 干燥，利用玻璃紙粘合膠帶進行十字劃格部的剝離試驗，測定十字劃格損傷部的單側最大剝離寬度，如下評價。如果是◎、〇，則判定為達到本發(fā)明的目的?！?單側最大剝離寬度彡3mmO:3mm <單側最大剝離寬度< 4mmX:4mm <單側最大剝離寬度將涂裝后耐腐蝕性的評價結果示于表I?？芍景l(fā)明例的鋼板的涂裝后耐腐蝕性均優(yōu)異。應予說明，本實施例中實際上未進行溫壓成型，但如上所述，涂裝后耐腐蝕性受到由溫壓成型前的加熱引起的鍍層的變化，特別是受到鍍層中的Zn的行為的影響，因此能夠用本實施例的結果來評價溫壓部件的涂裝后耐腐蝕性。表I
權利要求
1.一種溫壓部件的制造方法，其特征在于，將在鋼板表面具有如下的附著量為10 90g/m2的Zn-Ni合金鍍層的鋼板加熱至200 800°C的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型； 所述Zn-Ni合金鍍層含有10 25質量％的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成。
2.一種溫壓部件的制造方法，其特征在于，將在鋼板表面依次具有如下的附著量為0.01 5g/m2的下層鍍層和附著量為10 90g/m2的Zn-Ni合金鍍層的鋼板,加熱至200 800 V的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型； 所述下層鍍層含有60質量％以上的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成， 所述Zn-Ni合金鍍層含有10 25質量％的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成。
3.根據權利要求1或2所述的溫壓部件的制造方法，其特征在于，使用在Zn-Ni合金鍍層上進一步具有選自含Si化合物層、含Ti化合物層、含Al化合物層、含Zr化合物層中的至少一種化合物層的鋼板。
4.根據權利要求3所述的溫壓部件 的制造方法，其特征在于，化合物層含有無機系固體潤滑劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠確保涂裝后耐腐蝕性的溫壓部件的制造方法。所述溫壓部件的制造方法的特征在于，將在鋼板表面具有如下的附著量為10～90g/m2的Zn-Ni合金鍍層的鋼板加熱至200～800℃的溫度范圍后，在該溫度范圍內進行溫壓成型；所述Zn-Ni合金鍍層含有10～25質量%的Ni，剩余部分由Zn和不可避免的雜質構成。
文檔編號C22C38/60GK103237927SQ20118005797
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2010年12月3日
發(fā)明者中島清次, 三好達也, 中丸裕樹 申請人:杰富意鋼鐵株式會社