Плакированный алюминием стальной лист, способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа и деталь автомобиля

Изобретение относится к плакированному алюминием стальному листу для горячей штамповки, способу горячей штамповки указанного листа и к детали автомобиля. Плакированный алюминием стальной лист содержит стальной лист, слой алюминиевого покрытия, сформированный на одной или обеих поверхностях стального листа, содержащий по меньшей мере 85 мас. % или больше алюминия, и слой защитного покрытия, нанесенный на поверхность слоя алюминиевого покрытия. Нанесенный слой защитного покрытия содержит оксид цинка и одно или более улучшающих маслянистость соединений, которые содержат один или более элементов из числа переходных металлов. Количество улучшающего маслянистость соединения, содержащего переходный металл, в нанесенном слое защитного покрытия составляет от 1 до 40 мас. % относительно общего количества оксида цинка. Обеспечивается плакированный алюминием стальной лист, имеющий улучшенную маслянистость и обладающий улучшенной формуемостью при горячей штамповке и улучшенной производительностью.6 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 9 табл., 6 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к плакированному алюминием стальному листу, к способу для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа, а также к детали автомобиля.

Настоящая заявка притязает на приоритет японской патентной заявки №2012-095014, поданной 18 апреля 2012, и японской патентной заявки №2012-100266, поданной 25 апреля 2012, содержание которых тем самым включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В последние годы вырос спрос на сокращение потребления химического топлива для того, чтобы защитить окружающую среду и предотвратить глобальное потепление, и этот спрос оказывал различные эффекты на обрабатывающую промышленность. Например, даже автомобиль, необходимое средство передвижения в повседневной жизни и активности, не является исключением, и от него требуется улучшенная топливная эффективность и подобное, достигаемые посредством снижения веса кузова и других средств. В случае автомобилей, однако, простое снижение веса кузова не является приемлемым ни с точки зрения качества изделия, ни с точки зрения обеспечения соответствующей безопасности.

[0003] Компоненты автомобиля формируются в значительной степени из стали, в частности из стального листа, и сокращение веса стального листа является важным фактором для сокращения веса кузова. Однако, как уже отмечалось, простое сокращение веса стального листа не является приемлемым, поскольку должна быть обеспечена механическая прочность стального листа. Такие требования к стальному листу не ограничиваются автомобилестроительной промышленностью, но предъявляются также и в различных других отраслях обрабатывающей промышленности.

[0004] Поэтому были проведены научные исследования и разработки в отношении стального листа, который за счет повышения механической прочности стального листа был бы способен к поддержанию или увеличению механической прочности, даже если его сделать тоньше, чем стальной лист, использовавшийся до сих пор.

[0005] В большинстве случаев материал, имеющий высокую механическую прочность, имеет тенденцию к ухудшению стабильности формы при изгибе и другом формовании, так что сама обработка становится трудной в случае формования в сложную форму. Одним средством, доступным для решения этой проблемы формуемости, является так называемый «способ горячей штамповки» (также называемый способом горячего прессования, способом горячей прессовки, способом закалки в пресс-форме или пресс-закалкой).

[0006] В способе горячей штамповки формуемый материал однократно нагревается до высокой температуры, размягчается, прессуется, а затем охлаждается. Поскольку способ горячей штамповки размягчает материал при однократном нагреве стали до высокой температуры, материал может быть легко сформован прессованием, и при этом механическая прочность материала может быть увеличена путем закалки посредством охлаждения после формирования. Способ горячей штамповки, следовательно, позволяет получить сформованное изделие, которое одновременно достигает удовлетворительной стабильности формы и высокой механической прочности.

[0007] Однако, когда способ горячей штамповки применяется к стальному листу, нагревание до высокой температуры, например, до 800°C или выше, вызывает окисление железа и подобного на поверхности, образуя тем самым окалину (оксид). Соответственно, после проведения горячей штамповки требуется выполнить процесс удаления окалины, что уменьшает производительность. В дополнение к этому, в случае детали, которая требует коррозионной стойкости, после проведения горячей штамповки необходимо осуществить антикоррозионную обработку поверхности детали или покрыть ее металлическим плакирующим слоем, что влечет за собой необходимость в процессе очистки поверхности и в процессе обработки поверхности, и также уменьшает производительность.

[0008] В качестве способа предотвращения такого уменьшения производительности используется способ предварительного нанесения покрытия на стальной лист. Как правило, различные материалы, такие как органические материалы и неорганические материалы, используются в качестве материала для покрытия стального листа. Среди этих материалов, с точки зрения антикоррозионных характеристик и технологии производства стального листа, для автомобильных стальных листов и т.п. широко используется металлическое покрытие на основе цинка (Zn), которое дает эффект протекторной защиты стального листа от коррозии.

[0009] Однако, температура нагрева (от 700°C до 1000°C) при горячей штамповке является более высокой, чем температуры разложения органических материалов или температуры плавления металлических материалов, таких как материал на основе цинка, и плакирующий слой на поверхности плавится и испаряется во время нагревания. Таким образом, поверхностные свойства в некоторых случаях значительно ухудшаются.

[0010] Соответственно, в качестве стального листа для горячей штамповки желательно использовать, например, стальной лист, имеющий металлическое покрытие на основе алюминия (Al), который имеет более высокую температуру плавления, чем у покрытий из органического материала или металлических покрытий на основе цинка, то есть так называемый плакированный алюминием стальной лист.

[0011] Металлическое покрытие стального листа на основе алюминия предотвращает образование окалины на поверхности стального листа и улучшает производительность, делая удаление окалины или другой такой процесс ненужным. В дополнение к этому, металлическое покрытие на основе алюминия дает эффект увеличения коррозионной стойкости и таким образом коррозионная стойкость после окрашивания улучшается.

[0012] Патентный документ 1 описывает способ выполнения горячей штамповки с использованием плакированного алюминием стального листа, получаемого путем плакирования стального листа, имеющего предопределенный компонентный состав, металлическим покрытием на основе алюминия.

[0013] Однако, когда стальной лист плакируется металлом на основе алюминия, в зависимости от условий нагревания перед горячим прессованием металлическое покрытие на основе алюминия плавится и изменяется на соединение алюминия и железа путем комбинации железа (Fe), диффундирующего из стального листа, и алюминия, и соединение Al-Fe (в дальнейшем также называемое «слоем железоалюминиевого сплава») ламинируется на поверхность стального листа в некоторых случаях. Так как слой железоалюминиевого сплава является твердым и входит в контакт с пресс-формой, в некоторых случаях на поверхности стального листа во время прессования могут образовываться царапины.

[0014] Поверхность слоя железоалюминиевого сплава является по своей природе относительно стойкой к скольжению и недостаточно маслянистой. В дополнение к этому, слой железоалюминиевого сплава является твердым и таким образом является относительно склонным к образованию трещин, так что из-за образования трещин, опудривания и подобного слоя металлического покрытия формуемость может уменьшиться. Кроме того, когда порошок железоалюминиевого сплава, отделившегося от слоя железоалюминиевого сплава, прилипает к штампу, качество сформованного прессованием изделия ухудшается. В дополнение к этому, когда поверхность слоя железоалюминиевого сплава сильно царапается и порошок железоалюминиевого сплава прилипает к штампу, качество подвергнутого прессовой формовке изделия ухудшается.

[0015] Следовательно, во время ремонта необходимо удалять порошок железоалюминиевого сплава, прилипший к штампу, что уменьшает производительность и увеличивает затраты.

[0016] В дополнение к этому, поскольку соединение Al-Fe обладает низкой реакционной способностью при фосфатировании, покрытие (фосфатное покрытие) не формируется при химической конверсии, которая является предварительной обработкой перед нанесением покрытия электроосаждением. Слой железоалюминиевого сплава имеет удовлетворительную адгезию покрытия даже без формирования предварительного покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, и при условии, что количество осажденного слоя железоалюминиевого сплава является достаточным, коррозионная стойкость после окрашивания также становится удовлетворительной. Однако, когда количество осажденного слоя железоалюминиевого сплава увеличивается, происходит вышеупомянутое прилипание алюминия к пресс-форме.

[0017] Как описано выше, прилипание алюминия к пресс-форме иногда вызывается расслоением слоя железоалюминиевого сплава, поверхностными царапинами слоя железоалюминиевого сплава, и подобным. Хотя в последнем случае прилипание алюминия к пресс-форме (прилипание царапания) можно устранить, улучшая маслянистость защитного покрытия, в первом случае прилипания алюминия к пресс-форме (прилипание расслоения) устраняется лишь незначительно. Самым эффективным способом уменьшить прилипание алюминия к пресс-форме является сокращение количества осажденного слоя железоалюминиевого сплава. Однако, когда количество осажденного слоя железоалюминиевого сплава уменьшается, ухудшается коррозионная стойкость.

[0018] В противоположность этому, в Патентном документе 2 с целью предотвращения царапин при обработке предлагается плакировать стальной лист, имеющий предопределенный компонентный состав, металлическим покрытием на основе алюминия, а затем на металлическом покрытии на основе алюминия дополнительно формировать покрытие из неорганического соединения, включающего в себя по меньшей мере один элемент из кремния (Si), циркония (Zr), титана (Ti) и фосфора (P), покрытие из органического соединения или покрытие из комплексного соединения.

[0019] При использовании стального листа, на котором формируется такое защитное покрытие, защитное покрытие остается на стальном листе во время прессования после нагревания, так что образование царапин во время прессования может быть предотвращено. В Патентном документе 2 описывается, что поскольку поверхностное покрытие функционирует как смазка во время прессования, формуемость улучшается. Фактически, однако, достаточная маслянистость не может быть получена, и требуется другая смазка или альтернативное средство.

[0020] В Патентном документе 3 раскрывается метод решения проблемы ухудшения поверхности путем испарения цинкового слоя при горячей штамповке листа оцинкованной стали. В частности, слой оксида цинка (ZnO), имеющий высокую точку плавления, формируется на поверхности оцинкованного слоя для того, чтобы служить барьерным слоем для предотвращения испарения находящегося под ним цинкового слоя.

[0021] Однако способ, описанный в Патентном документе 3, предполагает использование цинкового слоя. Количество алюминия в цинковом слое может составлять вплоть до 0,4 мас. % Однако предпочтительной является более низкая концентрация алюминия, и фактически описанный способ является способом, который по существу не предполагает использования металлического покрытия на основе алюминия. Поскольку проблемой Патентного документа 3 является испарение цинкового слоя, естественно, что вышеупомянутая проблема не может возникнуть в случае использования металлического покрытия на основе алюминия, имеющего высокую температуру плавления.

[0022] В Патентном документе 4 раскрывается методика покрытия поверхности плакированного алюминием стального листа соединением типа вюртцита для того, чтобы улучшить маслянистость в горячем состоянии и химические конверсионные свойства. Эта методика является эффективной для улучшения маслянистости, а также улучшает коррозионную стойкость после окрашивания. Однако для того, чтобы улучшить маслянистость, необходимое количество осажденного покрытия составляет приблизительно 2 г/м2 в пересчете на цинк, а для того, чтобы получить более устойчивую маслянистость, необходимое количество осажденного покрытия должно составлять приблизительно 3 г/м2. Однако, когда количество осажденного покрытия 3 г/м2 преобразовывается в толщину покрытия, толщина составляет приблизительно 1,5 мкм. При такой толщине покрытия (когда количество осажденного покрытия составляет более 3 г/м2), устойчивость покрытия увеличивается и свариваемость при точечной сварке ухудшается. В результате возникает проблема ухудшения прочности при поперечном растяжении. Следовательно, имеется потребность в способе улучшения маслянистости при меньшем количестве осажденного покрытия.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0023] [Патентный документ 1] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация №2000-38640

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация №2004-211151

[Патентный документ 3] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация №2003-129209

[Патентный документ 4] Международная патентная заявка № WO 2009/131233

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0024] Как было описано выше, стальной лист, покрытый слоем металла на основе алюминия, имеющим высокую температуру плавления (плакированный алюминием стальной лист), предполагается использовать в качестве автомобильного стального листа, который требует коррозионной стойкости, и различные предложения были сделаны применительно к горячей штамповке. Однако в обычном плакированном алюминием стальном листе не удавалось получить удовлетворительную маслянистость (смазывающую способность) слоя железоалюминиевого сплава, сформированного на его поверхности. Таким образом, формуемость при прессовании была недостаточной во время горячей штамповки, и такой стальной лист было сложно использовать для горячей штамповки в усложненную форму.

[0025] Настоящее изобретение было создано с учетом вышеупомянутых обстоятельств, и его задача заключается в том, чтобы предложить плакированный алюминием стальной лист, имеющий более удовлетворительную маслянистость, чем у обычного стального листа, и обладающий улучшенной формуемостью при горячей штамповке и производительностью, способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа, а также деталь автомобиля, произведенную способом горячей штамповки.

МЕРЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

[0026] Настоящее изобретение использует следующие меры для того, чтобы разрешить вышеупомянутые проблемы и решить поставленную задачу.

(1) Плакированный алюминием стальной лист в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения включает в себя: стальной лист; слой алюминиевого металлического покрытия, который формируется на одной поверхности или на обеих поверхностях стального листа и содержит по меньшей мере 85 мас. % или больше алюминия; а также слой защитного покрытия, который ламинирован на поверхности слоя алюминиевого металлического покрытия и содержит оксид цинка и одно или более соединений, улучшающих маслянистость.

[0027] (2) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (1) соединение, улучшающее маслянистость, может быть соединением, включающим в себя один или более элементов из числа переходных металлов.

[0028] (3) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (2) переходный металл может представлять собой любой один или несколько элементов из титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, циркония, молибдена, вольфрама, лантана и церия.

[0029] (4) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (2) количество соединения, улучшающего маслянистость и включающего в себя переходный металл, в слое защитного покрытия может составлять от 1 мас. % до 40 мас. % относительно общего количества оксида цинка.

[0030] (5) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (1) соединение, улучшающее маслянистость, может быть соединением, включающим в себя один или более типичных элементов.

[0031] (6) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (5) типичный элемент может представлять собой любой один или несколько элементов из магния, кальция, стронция, бария, фосфора, олова и германия.

[0032] (7) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с п. (5) количество соединения, улучшающего маслянистость и включающего в себя типичный элемент, в слое защитного покрытия может составить от 5 мас. % до 30 мас. % относительно общего количества оксида цинка.

[0033] (8) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с любым из п.п. (1)-(7) слой защитного покрытия может содержать от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 оксида цинка в пересчете на цинк.

[0034] (9) В плакированном алюминием стальном листе в соответствии с любым из п.п. (1)-(8) слой защитного покрытия может дополнительно содержать от 5 мас. % до 30 мас. % органического соединения относительно общего количества оксида цинка.

[0035] (10) Способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения включает в себя подготовку заготовки с последующим нагреванием плакированного алюминием стального листа в соответствии с любым из п.п. (1)-(9), и прессовое формование стального листа.

[0036] (11) В способе для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа в соответствии с п. (10) средняя скорость подъема температуры плакированного алюминием стального листа при нагревании перед прессовым формованием стального листа от 50°C до температуры, которая на 10°C ниже, чем максимально достигаемая температура, может составлять от 10°C/с до 300°C/с.

[0037] (12) В способе для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа в соответствии с п. (11) нагревание перед прессовым формованием стального листа может быть выполнено с помощью электрического нагрева или индукционного нагрева.

[0038] (13) Деталь автомобиля в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения производится способом горячей штамповки плакированного алюминием стального листа в соответствии с любым из п.п. (10)-(12).

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0039] В соответствии с настоящим изобретением возможно обеспечить плакированный алюминием стальной лист, который имеет более удовлетворительную маслянистость, чем обычный стальной лист, и обеспечивает улучшенную формуемость и производительность при горячей штамповке, способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа, а также деталь автомобиля, произведенную способом горячей штамповки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0040] Фиг. 1A представляет собой вид структуры слоев плакированного алюминием стального листа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1B представляет собой вид структуры слоев плакированного алюминием стального листа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид снаружи, показывающий материал упрочнения центральной стойки в качестве примера детали автомобиля по настоящему изобретению.

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий форму устройства для оценки маслянистости плакированного алюминием стального листа в горячем состоянии.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий зависимость между содержанием оксида цинка (количеством оксида цинка в пересчете на цинк) в слое защитного покрытия и уровнем расслоения покрытия.

Фиг. 5 представляет собой вид, показывающий зависимость между содержанием оксида цинка (количеством оксида цинка в пересчете на цинк) в слое защитного покрытия и маслянистостью в горячем состоянии (коэффициентом трения).

Фиг. 6 представляет собой вид, показывающий зависимость между содержанием оксида цинка (количеством оксида цинка в пересчете на цинк) в слое защитного покрытия и прочностью точечного сварного соединения.

Варианты осуществления настоящего изобретения

[0041] Далее со ссылками на чертежи будут подробно описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения.

[ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

Сначала будет описан первый вариант осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1A представляет собой вид структуры слоев плакированного алюминием стального листа 10 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1A, плакированный алюминием стальной лист 10 в соответствии с первым вариантом осуществления включает в себя стальной лист 11, слой 12 алюминиевого металлического покрытия, который формируется на одной поверхности (например, на верхней поверхности) стального листа 11, и слой 13 защитного покрытия, который формируется на поверхности слоя 12 алюминиевого металлического покрытия.

На Фиг. 1A показан пример случая, в котором слой 12 алюминиевого металлического покрытия и слой 13 защитного покрытия формируются на одной поверхности стального листа 11. Однако, слой 12 алюминиевого металлического покрытия и слой 13 защитного покрытия могут быть сформированы на обеих поверхностях стального листа 11.

[0042] Стальной лист 11 является субстратом плакированного алюминием стального листа 10 и от него требуются определенные механические свойства (прочность при растяжении, предел текучести, удлинение, коэффициент уковки, твердость, ударная вязкость, предел усталости, предел ползучести и другие такие свойства, относящиеся к механической деформации и разрушению). Например, стальной лист 11 содержит от 0,1 мас. % до 0,4 мас. % углерода (C), от 0,01 мас. % до 0,6 мас. % кремния (Si), от 0,5 мас. % до 3 мас. % марганца (Mn), от 0,01 мас. % до 0,1 мас. % титана (Ti), от 0,0001 мас. % до 0,1 мас. % бора (B) и остаток, состоящий из железа (Fe) и неизбежных примесей.

[0043] Далее будет описана роль каждого из вышеупомянутых элементов, содержащихся в стальном листе 11. В следующем описании обозначение «мас. %» относится к массовым процентам.

[0044] Углерод представляет собой элемент, необходимый для обеспечения механической прочности стального листа 11. Когда содержание углерода в стальном листе 11 составляет менее 0,1 мас. %, достаточная механическая прочность не может быть получена. С другой стороны, когда содержание углерода в стальном листе 11 составляет больше чем 0,4 мас. %, твердость (механическая прочность) стального листа 11 увеличивается, но трещины при плавлении легко образуются в стальном листе 11. Соответственно, содержание углерода в стальном листе 11 предпочтительно составляет от 0,1 мас. % до 0,4 мас. %

[0045] Кремний является элементом, необходимым для обеспечения механической прочности стального листа 11, подобно углероду. Когда содержание кремния в стальном листе 11 составляет менее 0,01 мас. %, эффект повышения прочности не проявляется, и достаточная механическая прочность не может быть получена. С другой стороны, кремний является также легко окисляющимся элементом, и таким образом, когда содержание кремния в стальном листе 11 составляет больше чем 0,6 мас. %, ухудшается смачиваемость во время нанесения на стальной лист 11 покрытия способом погружения в расплав, и сплошное плакирующее покрытие не образуется. Соответственно, содержание кремния в стальном листе 11 предпочтительно составляет от 0,01 мас. % до 0,6 мас. %

[0046] Марганец является элементом, необходимым для обеспечения увеличения прокаливаемости стального листа 11 с тем, чтобы увеличить прочность стального листа 11. В дополнение к этому, марганец объединяется с серой (S), которая является неизбежной примесью в стальном листе 11, образуя сульфид марганца (MnS), и предотвращает тепловую хрупкость стального листа 11, обуславливаемую наличием серы. Когда содержание марганца в стальном листе 11 составляет менее 0,5 мас. %, эффект от добавки не проявляется. С другой стороны, когда содержание марганца в стальном листе 11 составляет больше чем 3 мас. %, остаточная γ-фаза в стальном листе 11 увеличивается и прочность уменьшается. Соответственно, содержание марганца в стальном листе 11 предпочтительно составляет от 0,5 мас. % до 3 мас. %

[0047] Титан является элементом, улучшающим прочность, а также улучшает теплостойкость слоя 12 алюминиевого металлического покрытия. Когда содержание титана в стальном листе 11 составляет менее 0,01 мас. %, эффект улучшения прочности и эффект улучшения теплостойкости не могут быть получены. С другой стороны, когда содержание титана в стальном листе 11 составляет больше чем, например, 0,1 мас. %, формируются карбиды и нитриды, и стальной лист 11 с большой долей вероятности будет размягчен. Таким образом, желаемая механическая прочность не может быть получена. Соответственно, содержание титана в стальном листе 11 предпочтительно составляет от 0,01 мас. % до 0,1 мас. %.

[0048] Бор является элементом, необходимым для увеличения прокаливаемости стального листа 11 с тем, чтобы улучшить прочность стального листа 11. Когда содержание бора в стальном листе 11 составляет менее 0,0001 мас. %, эффект улучшения прочности не может быть получен. С другой стороны, когда содержание бора в стальном листе 11 составляет больше чем 0,1 мас. %, усталостная прочность стального листа 11 уменьшается вследствие формирования включений. Соответственно, содержание бора в стальном листе 11 предпочтительно составляет от 0,0001 мас. % до 0,1 мас. %

[0049] Стальной лист 11 может содержать неизбежные примеси, добавляемые в других производственных процессах в пределах диапазона, не ухудшающего механическую прочность стального листа 11.

[0050] В стальном листе 11, имеющем вышеописанный компонентный состав, механическая прочность при закалке способом горячей штамповки увеличивается до приблизительно 1500 МПа или больше. В способе горячей штамповки, поскольку стальной лист 11 прессуется в таком состоянии, в котором стальной лист размягчен, формование является легким. В дополнение к этому, когда толщина стального листа 11 уменьшается для того, чтобы уменьшить вес, поддерживается высокая механическая прочность.

[0051] Слой 12 алюминиевого металлического покрытия формируется на одной поверхности (например, на верхней поверхности) стального листа 11 и содержит по меньшей мере 85 мас. % или больше алюминия (Al). Например, слой 12 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно формируется способом погружения в расплав. Однако способ формирования покрытия не ограничивается способом погружения в расплав.

[0052] Как было описано выше, слой 12 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно содержит 85 мас. % или больше алюминия, и кроме алюминия может содержать другие компоненты. Другие компоненты, кроме алюминия, особенно не ограничиваются, но кремний является предпочтительным по следующим причинам.

[0053] Кремний является элементом, выполняющим функцию подавления формирования слоя сплава железа и алюминия (называемого в дальнейшем слоем сплава Fe-Al) во время нанесения на стальной лист 11 покрытий способом погружения в расплав. Когда содержание кремния в слое 12 алюминиевого металлического покрытия составляет менее 3 мас. %, слой сплава Fe-Al во время нанесения на стальной лист 11 покрытия способом погружения в расплав становится толстым, и таким образом растрескивание плакирующего металлического слоя облегчается во время процесса, и коррозионная стойкость может ухудшиться. С другой стороны, когда содержание кремния в слое 12 алюминиевого металлического покрытия составляет больше чем 15 мас. %, обрабатываемость и коррозионная стойкость слоя 12 алюминиевого металлического покрытия ухудшаются. Таким образом, содержание кремния в слое 12 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно составляет от 3 мас. % до 15 мас. %.

[0054] Слой 12 алюминиевого металлического покрытия, имеющий вышеупомянутый компонентный состав, выполняет функцию предотвращения коррозии стального листа 11 и предотвращения образования окалины (оксида железа) на поверхности стального листа 11 из-за нагревания перед горячим прессованием.

[0055] Соответственно, процесс удаления окалины, процесс очистки поверхности, процесс обработки поверхности и подобное могут быть опущены путем формирования слоя 12 алюминиевого металлического покрытия на стальном листе 11, и таким образом эффективность производства плакированного алюминием стального листа 10 улучшается. В дополнение к этому, слой 12 алюминиевого металлического покрытия имеет более высокую температуру плавления, чем у покрытий, изготовленных из органических материалов, а также покрытий, изготовленных из других металлических материалов (например, материала на основе цинка), и таким образом может обрабатываться при высокой температуре во время горячей штамповки.

[0056] Часть алюминия, содержащегося в слое 12 алюминиевого металлического покрытия, сплавляется с железом в стальном листе 11 во время нанесения покрытия способом погружения в расплав или горячей штамповки. Соответственно, слой 12 алюминиевого металлического покрытия не обязательно формируется как единственный слой с фиксированным компонентным составом, и может включать в себя частично легированный слой (слой сплава).

Далее, когда плотность слоя 12 алюминиевого металлического покрытия на стальном листе 11 составляет 80 г/м2, толщина слоя 12 алюминиевого металлического покрытия составляет приблизительно 15 мкм.

[0057] Слой 13 защитного покрытия ламинируется на поверхность слоя 12 алюминиевого металлического покрытия и содержит по меньшей мере оксид цинка (ZnO). Например, слой 13 защитного покрытия формируется путем нанесения раствора, в котором суспендированы мелкодисперсные частицы оксида цинка, на поверхность слоя 12 алюминиевого металлического покрытия при помощи устройства для нанесения покрытий валиком и подобного. Слой 13 защитного покрытия обладает эффектом улучшения маслянистости во время горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 10, а также эффектом улучшения способности к реакции с химическим конверсионным раствором.

[0058] Слой 13 защитного покрытия в дополнение к вышеупомянутому оксиду цинка содержит одно или более соединений, улучшающих маслянистость. Соединение, улучшающее маслянистость, предпочтительно является соединением, включающим в себя один или более переходных металлов (элементы, принадлежащие группам с третьей по одиннадцатую в периодической таблице Менделеева).

[0059] Далее, вышеупомянутый переходный металл предпочтительно представляет собой любой один или более элементов, выбираемых из группы, включающей в себя титан (Ti), ванадий (V), хром (Cr), марганец (Mn), железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni), медь (Cu), цирконий (Zr), молибден (Mo), вольфрам (W), лантан (La) и церий (Ce).

В частности, соединение, включающее в себя любой один или более элементов из никеля, титана, циркония, марганца и меди, дает замечательный эффект улучшения маслянистости. Соединения этих элементов предпочтительно являются оксидами, нитридами, сульфидами или фосфатами.

[0060] Хотя причина, по которой соединения вышеупомянутых переходных металлов способствуют улучшению маслянистости во время горячей штамповки, неясна, считается, что эффект улучшения маслянистости не может быть получен только за счет соединения вышеупомянутого переходного металла, и таким образом маслянистость улучшается благодаря составному эффекту или синергическому эффекту взаимодействия с оксид цинка.

[0061] В то время как оксид цинка имеет существенный вышеупомянутый эффект улучшения маслянистости, при добавлении соединения переходного металла оксид цинка и соединение вышеупомянутого переходного металла реагируют друг с другом во время горячей штамповки с образованием сложной оксида. В результате предполагается, что маслянистость улучшается.

[0062] Например, слой 13 защитного покрытия, содержащий оксид цинка и соединение вышеупомянутого переходного металла (соединение, улучшающее маслянистость), формируется на поверхности слоя 12 алюминиевого металлического покрытия путем нанесения покрытия, содержащего оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, на поверхность слоя алюминиевого металлического покрытия, спекания и сушки покрытия после его нанесения.

[0063] В качестве способа нанесения оксида цинка и соединения, улучшающего маслянистость, может использоваться, например, способ формирования покрытия путем смешивания суспензии, содержащей оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, содержащее переходный металл, с органическим связующим компонентом, и нанесения покрытия на поверхность слоя 12 алюминиевого металлического покрытия, а также способ нанесения путем покрытия порошковым материалом.

[0064] В качестве соединения, улучшающего маслянистость и содержащего вышеупомянутый переходный металл, предпочтительно использование, например, сульфата никеля, сульфата марганца, фторида титана, нитрата циркония, сульфата меди и подобного. В качестве органического связующего компонента предпочтительно используются, например, полиуретановые смолы, полиэфирные смолы, акрилатные смолы, кремнийорганические аппреты и подобное.

[0065] Вышеупомянутое соединение, улучшающее маслянистость, и органический связующий компонент предпочтительно являются водными для того, чтобы они могли быть смешаны с суспензией, содержащей оксид цинка. Таким образом покрытие, полученное путем смешивания суспензии, содержащей оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, и органического связующего компонента, наносится на поверхность плакированного алюминием стального листа 12.

[0066] Величина частиц оксида цинка особенно не ограничивается, и их диаметр предпочтительно составляет от 50 нм до 1000 нм. Величина частиц оксида цинка является величиной частиц после выполнения термической обработки. В частности, величина частиц оксида цинка определяется путем наблюдения оксида цинка с помощью сканирующего электронного микроскопа и подобного после того, как оксид цинка будет выдержан в печи при температуре 900°C в течение от 5 до 6 минут и быстро охлажден пресс-формой.

[0067] В слое 13 защитного покрытия количество соединения, улучшающего маслянистость и содержащего переходный металл, предпочтительно составляет от 1 мас. % до 40 мас. % относительно общего количества оксида цинка. Когда количество соединения, улучшающего маслянистость, составляет менее 1 мас. %, во время горячей штамповки не может быть получен достаточный эффект улучшения маслянистости. С другой стороны, когда количество соединения, улучшающего маслянистость, составляет больше чем 40 мас. %, адгезия слоя 13 защитного покрытия ухудшается после нагревания.

[0068] Количество органического связующего компонента (органического соединения), такого как полимерный компонент или кремнийорганический аппрет в слое 13 защитного покрытия предпочтительно составляет от 5 мас. % до 30 мас. % относительно общего количества оксида цинка. Когда количество органического связующего компонента составляет менее 5 мас. %, достаточный эффект от связующего компонента не может быть получен и покрытие легко отслаивается до нагревания. Для того, чтобы устойчиво получить эффект от связующего компонента, количество органического связующего компонента предпочтительно составляет 10 мас. % или больше относительно общего количества оксида цинка. Когда количество органического связующего компонента составляет больше чем 30 мас. %, выделение запаха во время нагревания становится значительным, и таким образом количество органического связующего компонента больше чем 30 мас. % не является предпочтительным.

[0069] Авторы настоящего изобретения подтвердили, что слой 13 защитного покрытия в соответствии с данным вариантом осуществления имеет более высокую маслянистость по сравнению с покрытием из неорганического соединения, содержащим по меньшей мере один элемент из кремния, циркония, титана и фосфора, описанным в Патентном документе 2, покрытием из органического соединения, или покрытием из комплексного соединения. Таким образом, при использовании плакированного алюминием стального листа 10 в соответствии с данным вариантом осуществления может быть достигнута более удовлетворительная маслянистость, чем у обычного стального листа, и во время горячей штамповки может быть достигнуто улучшение формуемости и увеличение производительности.

[0070] Слой 13 защитного покрытия предпочтительно содержит от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 оксида цинка в пересчете на цинк.

[0071] Фиг. 4 показывает зависимость между количеством оксида цинка (количество оксида цинка в пересчете на цинк) в слое 13 защитного покрытия и уровнем расслоения покрытия. Уровень расслоения покрытия является значением, получаемым делением количества цинка, отслоившегося от слоя 13 защитного покрытия при выполнении теста на царапание, на количество цинка, содержавшегося в слое 13 защитного покрытия перед выполнением теста на царапание, и используется в качестве индекса для оценки маслянистости.

[0072] Как показано на Фиг. 4, когда количество оксида цинка в слое 13 защитного покрытия составляет от 0,3 г/м2 до 7 г/м2, уровень расслоения покрытия составляет 15%или меньше, и маслянистость слоя 13 защитного покрытия является удовлетворительной. Когда количество оксида цинка в слое 13 защитного покрытия составляет больше чем 7 г/м2, толщина слоя 13 защитного покрытия увеличивается и уровень расслоения покрытия быстро увеличивается. Таким образом, свариваемость и адгезия покрытия ухудшаются.

[0073] Соответственно, количество оксида цинка в слое 13 защитного покрытия на одной поверхности стального листа 11 предпочтительно составляет от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 в пересчете на цинк. Далее, количество оксида цинка в слое 13 защитного покрытия более предпочтительно составляет от 0,5 г/м2 до 2 г/м2, и в дополнение к маслянистости, свариваемость и адгезия покрытия становятся более удовлетворительными во время горячей штамповки.

[0074] В качестве способа для спекания и сушки покрытия, содержащего оксид цинка, соединение, улучшающее маслянистость, и органической связующий компонент после нанесения покрытия, может использоваться, например способ, использующий канальную печь, печь индукционного нагрева, инфракрасную печь ближнего диапазона и подобное, или способ, в котором эти печи комбинируются. В зависимости от типа органического связующего компонента, вместо спекания и сушки после нанесения покрытия может быть использован способ отверждения, использующий ультрафиолетовые лучи или электронные пучки. Способ для формирования слоя 13 защитного покрытия не ограничивается вышеупомянутым способом, и могут быть использованы различные способы формирования покрытия.

[0075] Когда органический связующий компонент не используется, слой 13 защитного покрытия имеет меньшую адгезию к слою 12 алюминиевого металлического покрытия перед нагреванием, и при трении с большим усилием частично отслаивается. Таким образом, поскольку слой 13 защитного покрытия плакированного алюминием стального листа 10 демонстрирует удовлетворительную маслянистость во время горячей штамповки, формуемость плакированного алюминием стального листа 10 улучшается во время горячей штамповки, и коррозионная стойкость плакированного алюминием стального листа 10 после горячей штамповки также улучшается.

[0076] В дополнение к этому, слой 13 защитного покрытия плакированного алюминием стального листа 10 обладает эффектом подавления прилипания плакированного алюминием стального листа 10 к пресс-форме. Если слой 12 алюминиевого металлического покрытия опудривается, слой 13 защитного покрытия, содержащий оксид цинка, препятствует прилипанию порошка (порошка железоалюминиевого сплава и т.п.) к пресс-форме. Таким образом, процесс удаления порошка железоалюминиевого сплава, прилипшего к пресс-форме, не требуется, и в результате производительность повышается.

[0077] Слой 13 защитного покрытия функционирует как защитное покрытие для предотвращения образования царапин на стальном листе 11 и/или на слое 12 алюминиевого металлического покрытия и подобного во время горячей штамповки, и таким образом формуемость плакированного алюминием стального листа 10 дополнительно улучшается. Далее, слой 13 защитного покрытия обладает эффектом подавления ухудшения точечной свариваемости плакированного алюминием стального листа 10, а также адгезии покрытия и подобного. Путем формирования химического конверсионного покрытия на плакированном алюминием стальном листе 10 коррозионная стойкость плакированного алюминием стального листа 10 после окрашивания значительно улучшается, и таким образом плотность слоя 13 защитного покрытия может быть уменьшена. В результате, когда плакированный алюминием стальной лист 10 быстро прессуется, прилипание к пресс-форме порошка железоалюминиевого сплава, отслоившегося от плакированного алюминием стального листа 10, подавляется, и производительность дополнительно увеличивается.

Когда плотность слоя 13 защитного покрытия стального листа 11 (слоя 12 алюминиевого металлического покрытия) составляет 1 г/м2 в пересчете на цинк, толщина слоя 13 защитного покрытия составляет приблизительно 0,5 мкм.

[0078] Плакированный алюминием стальной лист 10 в соответствии с данным вариантом осуществления может быть обработан и сформован различными способами, но является особо подходящим для формования способом горячей штамповки. Далее в виде варианта осуществления будет описан способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 10.

[0079] В способе для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 10 плакированный алюминием стальной лист 10 сначала заготавливается, а затем нагревается и размягчается. Размягченный плакированный алюминием стальной лист 10 формуется прессованием в желаемую форму, а затем охлаждается. Так как плакированный алюминием стальной лист 10 размягчается, последующее формование прессованием может быть легко выполнено. Затем плакированный алюминием стальной лист 10 закаливается путем нагревания и охлаждения с тем, чтобы получить стальной лист, имеющий высокую механическую прочность в 1500 МПа или больше.

[0080] В качестве способа нагрева в способе горячей штамповки могут быть использованы типичные способы нагрева, использующие электропечь, лучистую трубчатую печь, инфракрасное излучение и подобное. Когда плакированный алюминием стальной лист 10 нагревается до температуры плавления алюминия или выше, слой 12 алюминиевого металлического покрытия плавится и алюминий и железо взаимно диффундируют, образуя слой сплава алюминия и железа (слой железоалюминиевого сплава) или слой сплава алюминия, железа и кремния (слой сплава Al-Fe-Si). Как слой железоалюминиевого сплава, так и слой сплава алюминия, железа и кремния имеют высокую температуру плавления, которая составляет около 1150°C.

[0081] В плакированном алюминием стальном листе 10 присутствует множество соединений, которые формируют слой железоалюминиевого сплава и слой сплава алюминия, железа и кремния. Однако эти соединения изменяются на соединения, имеющие высокую концентрацию железа, при нагреве этих соединений при высокой температуре или при нагреве этих соединений в течение длительного периода времени. Желательно, чтобы конечный продукт из плакированного алюминием стального листа 10 имел такое состояние поверхности, в котором легирование распространялось бы на всю поверхность, и концентрация железа в слое сплава не была бы высокой.

[0082] Когда остается алюминий, не вошедший в сплав, только та часть, в которой остается алюминий, быстро корродирует, и таким образом покрытие легко покрывается пузырями после окрашивания. Наоборот, даже когда концентрация железа становится чрезмерно высокой в слое железоалюминиевого сплава, коррозионная стойкость самого слоя железоалюминиевого сплава ухудшается, и покрытие легко покрывается пузырями после окрашивания. Причина этого заключается в том, что коррозионная стойкость слоя железоалюминиевого сплава зависит от концентрации алюминия в слое сплава.

[0083] Следовательно, существует состояние сплава, которое является предпочтительным для обеспечения коррозионной стойкости после окрашивания, и это состояние сплава определяется плотностью металлического покрытия и условиями нагревания.

[0084] В способе горячей штамповки в данном варианте осуществления средняя скорость увеличения температуры плакированного алюминием стального листа 10 от 50°C до температуры, которая на 10°C ниже, чем максимальная температура, может быть установлена в диапазоне от 10°C/с до 300°C/с. Эффективность производства плакированного алюминием стального листа 10 зависит от средней скорости увеличения температуры. Однако, общая средняя скорость увеличения температуры составляет приблизительно 5°C/с в случае атмосферного нагревания при высокой температуре. Средняя скорость увеличения температуры 100°C/с или выше может быть достигнута при помощи электрического нагрева или высокочастотного индукционного нагрева.

[0085] Когда реализуется вышеупомянутая высокая средняя скорость увеличения температуры, производительность повышается. В дополнение к этому, средняя скорость увеличения температуры воздействует на состав и толщину слоя железоалюминиевого сплава и является таким образом важным фактором управления качеством изделия. В случае плакированного алюминием стального листа 10 данного варианта осуществления, поскольку скорость увеличения температуры может быть увеличена до 300°C/с, производительность улучшается, и качеством изделия можно управлять в более широком диапазоне.

[0086] Что касается нагревания перед горячим прессованием, нагревание необходимо выполнять в аустенитной области, поскольку это необходимо для реализации принципа горячей штамповки. Пиковая температура (максимально достигаемая температура) при нагревании обычно составляет от 900°C до 950°C. Хотя максимально достигаемая температура особенно не ограничивается способом горячей штамповки данного варианта осуществления, температура ниже чем 850°C не является предпочтительной, так как при этом не может быть получена достаточная твердость. В дополнение к этому, слой 12 алюминиевого металлического покрытия необходимо изменить на слой железоалюминиевого сплава, и таким образом температура ниже чем 850°C также не является предпочтительной.

[0087] Когда температура нагрева выше чем 1000°C, легирование становится избыточным, концентрация железа в слое железоалюминиевого сплава увеличивается, что вызывает ухудшение коррозионной стойкости после окрашивания. Хотя нельзя сказать ничего абсолютного, но коррозионная стойкость после окрашивания зависит от скорости увеличения температуры и от плотности слоя 12 алюминиевого металлического покрытия, и таким образом нагревание до температуры выше чем 1000°C не является желательным с точки зрения экономической эффективности.

[0088] Как было описано выше, в плакированном алюминием стальном листе 10 в соответствии с первым вариантом осуществления слой 13 защитного покрытия, содержащий оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, включающее в себя переходный металл, формируется на поверхности слоя 12 алюминиевого металлического покрытия, и таким образом может быть получена более удовлетворительная маслянистость, чем у обычного стального листа, а также во время горячей штамповки могут быть реализованы улучшение формуемости и повышение производительности.

Далее, в плакированном алюминием стальном листе 10 в соответствии с первым вариантом осуществления могут быть реализованы улучшение химических конверсионных свойств после горячей штамповки, а также улучшение коррозионной стойкости после окрашивания.

[0089] Причина, по которой химические конверсионные свойства улучшаются посредством формирования слоя 13 защитного покрытия (адгезия химического конверсионного покрытия улучшается), неясна. Однако, химическая конверсионная реакция протекает с кислотной реакцией в направлении субстрата, действующего как триггер, а оксид цинка, содержащийся в слое 13 защитного покрытия, является амфотерным соединением, которое растворяется в кислоте. Соответственно, считается, что причина, по которой химические конверсионные свойства улучшаются, заключается в том, что оксид цинка, содержащийся в слое 13 защитного покрытия, легко реагирует с химическим конверсионным раствором.

[0090] Далее, плакированный алюминием стальной лист 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть сформован в детали машины, имеющие различные формы, путем применения вышеупомянутого способа горячей штамповки, и является особенно подходящим для изготовления тех деталей автомобиля, которые требуют сокращения веса, высокой жесткости и высокой коррозионной стойкости. Примеры таких деталей автомобиля включают в себя силовую балку дверцы, балку бампера, а также фасонные прессованные детали, такие как упрочняющий материал центральной стойки.

Фиг. 2 представляет собой вид снаружи, показывающий упрочняющий материал центральной стойки в качестве примера детали автомобиля. Как показано на Фиг. 2, упрочняющий материал 100 центральной стойки является деталью автомобиля, сформованной в вертикально длинную форму, верхний конец 111 крепится к рельсу крыши автомобиля, а нижний конец 112 крепится к порогу нижней части автомобиля. Уровень безопасности при столкновении автомобилей может быть повышен путем формования плакированного алюминием стального листа 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления для изготовления упрочняющего материала 100 центральной стойки.

[0091] [ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

Далее будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1B представляет собой вид, показывающий структуру слоев плакированного алюминием стального листа 20 в соответствии со вторым вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 1B, плакированный алюминием стальной лист 20 в соответствии со вторым вариантом осуществления включает в себя стальной лист 21, слой 22 алюминиевого металлического покрытия, который формируется на одной поверхности (например, на верхней поверхности) стального листа 21, и слой 23 защитного покрытия, который формируется на поверхности слоя 22 алюминиевого металлического покрытия.

На Фиг. 1B показан случай, в котором слой 22 алюминиевого металлического покрытия и слой 23 защитного покрытия формируются на одной поверхности стального листа 21, но слой 22 алюминиевого металлического покрытия и слой 23 защитного покрытия могут быть сформированы на обеих поверхностях стального листа 21.

[0092] Стальной лист 21 является субстратом плакированного алюминием стального листа 20 и от него требуются определенные механические свойства (прочность при растяжении, предел текучести, удлинение, коэффициент уковки, твердость, ударная вязкость, предел усталости, предел ползучести и другие такие свойства, относящиеся к механической деформации и разрушению). Например, стальной лист 21 содержит от 0,1 мас. % до 0,4 мас. % углерода (C), от 0,01 мас. % до 0,6 мас. % кремния (Si), от 0,5 мас. % до 3 мас. % марганца (Mn), от 0,01 мас. % до 0,1 мас. % титана (Ti), от 0,0001 мас. % до 0,1 мас. % бора (B) и остаток, состоящий из железа (Fe) и неизбежных примесей.

[0093] Далее будет описана роль каждого из вышеупомянутых элементов, содержащихся в стальном листе 21. В следующем описании обозначение «мас. %» относится к массовым процентам.

[0094] Углерод представляет собой элемент, необходимый для обеспечения механической прочности стального листа 21. Когда содержание углерода в стальном листе 21 составляет менее 0,1 мас. %, достаточная механическая прочность не может быть получена. С другой стороны, когда содержание углерода в стальном листе 21 составляет больше чем 0,4 мас. %, твердость (механическая прочность) стального листа, 21 увеличивается, но трещины при плавлении легко образуются в стальном листе 21. Соответственно, содержание углерода в стальном листе 21 предпочтительно составляет от 0,1 мас. % до 0,4 мас. %.

[0095] Кремний является элементом, необходимым для обеспечения механической прочности стального листа 21, подобно углероду. Когда содержание кремния в стальном листе 21 составляет менее 0,01 мас. %, эффект улучшения прочности не проявляется, и достаточная механическая прочность не может быть получена. С другой стороны, кремний является также легко окисляющимся элементом, и таким образом, когда содержание кремния в стальном листе 21 составляет больше чем 0,6 мас. %, ухудшается смачиваемость во время нанесения на стальной лист 21 покрытия способом погружения в расплав, и сплошное плакирующее покрытие не образуется. Соответственно, содержание кремния в стальном листе 21 предпочтительно составляет от 0,01 мас. % до 0,6 мас. %

[0096] Марганец является элементом, необходимым для обеспечения увеличения прокаливаемости стального листа 21 с тем, чтобы увеличить прочность стального листа 21. В дополнение к этому, марганец объединяется с серой (S), которая является неизбежной примесью в стальном листе 21, образуя сульфид марганца (MnS), и предотвращает тепловую хрупкость стального листа 21, обуславливаемую наличием серы. Когда содержание марганца в стальном листе 21 составляет менее 0,5 мас. %, эффект от добавки не проявляется. С другой стороны, когда содержание марганца в стальном листе 21 составляет больше чем 3 мас. %, остаточная γ-фаза в стальном листе 21 увеличивается и прочность уменьшается. Соответственно, содержание марганца в стальном листе 21 предпочтительно составляет от 0,5 мас. % до 3 мас. %.

[0097] Титан является элементом, улучшающим прочность, а также улучшает теплостойкость слоя 22 алюминиевого металлического покрытия. Когда содержание титана в стальном листе 21 составляет менее 0,01 мас. %, эффект улучшения прочности и эффект улучшения стойкости против окисления не могут быть получены. С другой стороны, когда содержание титана в стальном листе 21 составляет больше чем, например, 0,1 мас. %, формируются карбиды и нитриды, и стальной лист 21 с большой долей вероятности будет размягчен. Таким образом, желаемая механическая прочность не может быть получена. Соответственно, содержание титана в стальном листе 21 предпочтительно составляет от 0,01 мас. % до 0,1 мас. %.

[0098] Бор является элементом, необходимым для увеличения прокаливаемости стального листа 21 с тем, чтобы улучшить прочность стального листа 21. Когда содержание бора в стальном листе 21 составляет менее 0,0001 мас. %, эффект улучшения прочности не может быть получен. С другой стороны, когда содержание бора в стальном листе 21 составляет больше чем 0,1 мас. %, усталостная прочность стального листа 21 уменьшается вследствие формирования включений. Соответственно, содержание бора в стальном листе 21 предпочтительно составляет от 0,0001 мас. % до 0,1 мас. %.

[0099] Стальной лист 21 может содержать неизбежные примеси, добавляемые в других производственных процессах в пределах диапазона, не ухудшающего механическую прочность стального листа 21.

[0100] В стальном листе 21, имеющем вышеописанный компонентный состав, механическая прочность при закалке способом горячей штамповки увеличивается до приблизительно 1500 МПа или больше. В способе горячей штамповки, поскольку стальной лист 21 прессуется в таком состоянии, в котором стальной лист размягчен, формование является легким. В дополнение к этому, когда толщина стального листа 21 уменьшается для того, чтобы уменьшить вес, поддерживается высокая механическая прочность.

[0101] Слой 22 алюминиевого металлического покрытия формируется об одной поверхности (например, на верхней поверхности) стального листа 21 и содержит по меньшей мере 85 мас. % или больше алюминия (Al). Например, слой 22 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно формируется способом погружения в расплав. Однако способ формирования покрытия не ограничивается способом погружения в расплав.

[0102] Как было описано выше, слой 22 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно содержит 85 мас. % или больше алюминия, и кроме алюминия может содержать другие компоненты. Другие компоненты, кроме алюминия, особенно не ограничиваются, но кремний является предпочтительным по следующим причинам.

[0103] Кремний является элементом, выполняющим функцию подавления формирования слоя сплава железа и алюминия (называемого в дальнейшем слоем сплава Fe-Al) во время нанесения на стальной лист 21 покрытий способом погружения в расплав. Когда содержание кремния в слое 22 алюминиевого металлического покрытия составляет менее 3 мас. %, слой сплава Fe-Al во время нанесения на стальной лист 21 покрытия способом погружения в расплав становится толстым, и таким образом растрескивание плакирующего металлического слоя облегчается во время процесса, и коррозионная стойкость может ухудшиться. С другой стороны, когда содержание кремния в слое 22 алюминиевого металлического покрытия составляет больше чем 15 мас. %, обрабатываемость и коррозионная стойкость слоя 22 алюминиевого металлического покрытия ухудшаются. Таким образом, содержание кремния в слое 22 алюминиевого металлического покрытия предпочтительно составляет от 3 мас. % до 15 мас. %.

[0104] Слой 22 алюминиевого металлического покрытия, имеющий вышеупомянутый компонентный состав, выполняет функцию предотвращения коррозии стального листа 21 и предотвращения образования окалины (оксида железа) на поверхности стального листа 21 из-за нагревания перед горячим прессованием.

[0105] Соответственно, процесс удаления окалины, процесс очистки поверхности, процесс обработки поверхности и подобное могут быть опущены путем формирования слоя 22 алюминиевого металлического покрытия на стальном листе 21, и таким образом эффективность производства плакированного алюминием стального листа 20 улучшается. В дополнение к этому, слой 22 алюминиевого металлического покрытия имеет более высокую температуру плавления, чем у покрытий, изготовленных из органических материалов, а также покрытий, изготовленных из других металлических материалов (например, материала на основе цинка), и таким образом может обрабатываться при высокой температуре во время горячей штамповки.

[0106] Часть алюминия, содержащегося в слое 22 алюминиевого металлического покрытия, сплавляется с железом в стальном листе 21 во время нанесения покрытия способом погружения в расплав или горячей штамповки. Соответственно, слой 22 алюминиевого металлического покрытия не обязательно формируется как единственный слой с фиксированным компонентным составом, и может включать в себя частично легированный слой (слой сплава).

Далее, когда плотность слоя 22 алюминиевого металлического покрытия на стальном листе 21 составляет 80 г/м2, толщина слоя 22 алюминиевого металлического покрытия составляет приблизительно 15 мкм.

[0107] Слой 23 защитного покрытия ламинируется на поверхность слоя 22 алюминиевого металлического покрытия и содержит по меньшей мере оксид цинка (ZnO). Например, слой 23 защитного покрытия формируется путем нанесения раствора, в котором суспендированы мелкодисперсные частицы оксида цинка, на поверхность слоя 22 алюминиевого металлического покрытия при помощи устройства для нанесения покрытий валиком и подобного. Слой 23 обладает эффектом улучшения маслянистости во время горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 20, а также эффектом улучшения способности к реакции с химическим конверсионным раствором.

[0108] Слой 23 защитного покрытия в дополнение к вышеупомянутому оксиду цинка содержит одно или более соединений, улучшающих маслянистость. В первом варианте осуществления в качестве соединения, улучшающего маслянистость, используется соединение, включающее в себя переходный металл. Однако во втором варианте осуществления в качестве соединения, улучшающего маслянистость, используется соединение, включающее в себя один или более типичных элементов (элементов, принадлежащих первой и второй группе, а также группам с двенадцатой по восемнадцатую в периодической таблице Менделеева), обладающее в дополнение к эффекту улучшения маслянистости эффектом улучшения свойства повышения температуры плакированного алюминием стального листа 20 во время нагревания.

В частности, вышеупомянутый типичный элемент предпочтительно представляет собой любой один или более элементов, выбираемых из группы, включающей в себя магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), фосфор (P), олово (Sn) и германий (Ge).

Соединения этих типичных элементов предпочтительно являются оксидами, и предпочтительными являются, например, оксид магния, оксид кальция и подобное. Считается, что эти соединения имеют высокий коэффициент излучения и эффективно поглощают тепло в нагревательной печи. В частности, когда в нагревательной печи в качестве излучателя используется тело, испускающее далекое инфракрасное излучение, температурные свойства значительно улучшаются. Причиной этого считается то, что оксиды, включая оксид цинка, имеют высокий коэффициент излучения на длинах волн в далекой инфракрасной области.

[0109] Например, слой 23 защитного покрытия, содержащий оксид цинка и соединение вышеупомянутого типичного элемента (соединение, улучшающее маслянистость), формируется на поверхности слоя 22 алюминиевого металлического покрытия путем нанесения покрытия, содержащего оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, на поверхность слоя алюминиевого металлического покрытия, спекания и сушки покрытия после его нанесения.

[0110] В качестве способа нанесения оксида цинка и соединения, улучшающего маслянистость, может использоваться, например, способ формирования покрытия путем смешивания суспензии, содержащей оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, содержащее типичный металл, с органическим связующим компонентом, и нанесения покрытия на поверхность слоя 22 алюминиевого металлического покрытия, а также способ нанесения путем покрытия порошковым материалом.

[0111] В качестве соединения, улучшающего маслянистость и содержащего вышеупомянутый типичный элемент, предпочтительно использование, например, оксида магния (MgO), оксида кальция (CaO), форстерита (Mg2SiO4) и подобного. Далее, в качестве органического связующего компонента предпочтительно используются, например, полиуретановые смолы, полиэфирные смолы, акрилатные смолы, кремнийорганические аппреты и подобное. Вышеупомянутое соединение, улучшающее маслянистость, и органический связующий компонент предпочтительно являются водными для того, чтобы они могли быть смешаны с суспензией, содержащей оксид цинка. Таким образом, покрытие, полученное путем смешивания суспензии, содержащей оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость, и органического связующего компонента, наносится на поверхность плакированного алюминием стального листа 22.

[0112] Величина частиц оксида цинка особенно не ограничивается, и их диаметр предпочтительно составляет от 50 нм до 1000 нм. Величина частиц оксида цинка является величиной частиц после выполнения термической обработки. В частности, величина частиц оксида цинка определяется путем наблюдения оксида цинка с помощью сканирующего электронного микроскопа и подобного после того, как оксид цинка будет выдержан в печи при температуре 900°C в течение от 5 до 6 минут и быстро охлаждена пресс-формой.

[0113] Величина частиц соединения, улучшающего маслянистость и включающего в себя типичный элемент, в слое 23 защитного покрытия особенно не ограничивается. Однако величина этих частиц предпочтительно является той же самой, что и величина частиц оксида цинка.

[0114] В слое 23 защитного покрытия количество соединения, улучшающего маслянистость и содержащего типичный элемент, предпочтительно составляет от 5 мас. % до 30 мас. % относительно общего количества оксида цинка. Когда количество соединения, улучшающего маслянистость, составляет менее 5 мас. %, в нагревательной печи не может быть получен достаточный эффект улучшения свойства увеличения температуры. С другой стороны, когда количество соединения, улучшающего маслянистость, составляет больше чем 30 мас. %, реакционная способность с химическим конверсионным раствором сильно ослабляется после нагревания.

[0115] Количество органического связующего компонента (органического соединения), такого как полимерный компонент или кремнийорганический аппрет в слое 23 защитного покрытия предпочтительно составляет от 5 мас. % до 30 мас. % относительно общего количества оксида цинка. Когда количество органического связующего компонента составляет менее 5 мас. %, достаточный эффект от связующего компонента не может быть получен и покрытие легко отслаивается до нагревания. Для того, чтобы устойчиво получить эффект от связующего компонента, количество органического связующего компонента предпочтительно составляет 10 мас. % или больше общего количества оксида цинка. Когда количество органического связующего компонента составляет больше чем 30 мас. %, выделение запаха во время нагревания становится значительным, и таким образом количество органического связующего компонента больше чем 30 мас. % не является предпочтительным.

[0116] Авторы настоящего изобретения подтвердили, что слой 23 защитного покрытия в соответствии с данным вариантом осуществления имеет более высокую маслянистость по сравнению с покрытием из неорганического соединения, содержащим по меньшей мере один элемент из кремния, циркония, титана и фосфора, описанным в Патентном документе 2, покрытием из органического соединения, или покрытием из комплексного соединения. Таким образом, при использовании плакированного алюминием стального листа 20 в соответствии с данным вариантом осуществления может быть достигнута более удовлетворительная маслянистость, чем у обычного стального листа, и во время горячей штамповки может быть достигнуто улучшение формуемости и увеличение производительности.

[0117] Слой 23 защитного покрытия предпочтительно содержит от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 оксида цинка в пересчете на цинк.

[0118] Когда количество оксида цинка в слое 23 защитного покрытия составляет 0,3 г/м2 или больше в пересчете на цинк, проявляется эффект улучшения маслянистости. С другой стороны, когда количество оксида цинка в слое 23 защитного покрытия составляет больше чем 7 г/м2 в пересчете на цинк, толщины слоя 22 алюминиевого металлического покрытия и слоя 23 защитного покрытия увеличиваются, и таким образом свариваемость и адгезия покрытия ухудшаются.

[0119] Соответственно, количество оксида цинка в слое 23 защитного покрытия предпочтительно составляет от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 на одной поверхности слоя 23 защитного покрытия в пересчете на цинк. С точки зрения обеспечения маслянистости во время горячей штамповки и дополнительного обеспечения удовлетворительной свариваемости и адгезии покрытия количество оксида цинка в слое 13 защитного покрытия особенно предпочтительно составляет от 0,5 г/м2 до 2 г/м2.

[0120] В качестве способа для спекания и сушки покрытия, содержащего оксид цинка, соединение, улучшающее маслянистость, и органический связующий компонент, после его нанесения может использоваться, например, способ, использующий канальную печь, печь индукционного нагрева, печь с инфракрасным излучением ближнего диапазона и подобное, или способ, в котором эти печи комбинируются. В зависимости от типа органического связующего компонента, вместо спекания и сушки после нанесения покрытия может быть использован способ отверждения, использующий ультрафиолетовые лучи или электронные пучки. Способ для формирования слоя 23 защитного покрытия не ограничивается вышеупомянутым способом, и могут быть использованы различные способы формирования покрытия.

[0121] Когда органический связующий компонент не используется, слой 23 алюминиевого металлического покрытия перед нагреванием, и при трении с большим усилием частично отслаивается. Таким образом, поскольку слой 23 защитного покрытия плакированного алюминием стального листа 20 демонстрирует удовлетворительную маслянистость во время горячей штамповки, формуемость плакированного алюминием стального листа 20 улучшается во время горячей штамповки, и коррозионная стойкость плакированного алюминием стального листа 20 после горячей штамповки также улучшается.

[0122] В дополнение к этому, слой 23 защитного покрытия плакированного алюминием стального листа 20 обладает эффектом подавления прилипания плакированного алюминием стального листа 20 к пресс-форме. Если слой 22 алюминиевого металлического покрытия опудривается, слой 23 защитного покрытия, содержащий оксид цинка, препятствует прилипанию порошка (порошка железоалюминиевого сплава и подобного) к пресс-форме. Таким образом, процесс удаления порошка железоалюминиевого сплава, прилипшего к пресс-форме, не требуется, и в результате производительность повышается.

[0123] Слой 23 защитного покрытия функционирует как защитное покрытие для предотвращения образования царапин на стальном листе 21 и/или на слое 22 алюминиевого металлического покрытия и подобного во время горячей штамповки, и таким образом формуемость плакированного алюминием стального листа 20 дополнительно улучшается. Далее, слой 23 защитного покрытия обладает эффектом подавления ухудшения точечной свариваемости плакированного алюминием стального листа 20, а также адгезии покрытия и подобного. Путем формирования химического конверсионного покрытия на плакированном алюминием стальном листе 20 коррозионная стойкость плакированного алюминием стального листа 20 после окрашивания значительно улучшается, и таким образом плотность слоя 23 защитного покрытия может быть уменьшена. В результате, когда плакированный алюминием стальной лист 20 быстро прессуется, прилипание к пресс-форме порошка железоалюминиевого сплава, отслоившегося от плакированного алюминием стального листа 20, подавляется, и производительность дополнительно увеличивается.

Когда плотность слоя 23 защитного покрытия стального листа 21 (слоя 22 алюминиевого металлического покрытия) составляет 1 г/м2 в пересчете на цинк, толщина слоя 23 защитного покрытия составляет приблизительно 0,5 мкм.

[0124] Плакированный алюминием стальной лист 20 в соответствии с данным вариантом осуществления может быть обработан и сформован различными способами, но является особо подходящим для формования способом горячей штамповки. Далее в виде варианта осуществления будет описан способ для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 20.

[0125] В способе для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа 20 плакированный алюминием стальной лист 20 сначала заготавливается, а затем нагревается и размягчается. Размягченный плакированный алюминием стальной лист 20 формуется прессованием в желаемую форму, а затем охлаждается. Так как плакированный алюминием стальной лист 20 размягчается, последующее формование прессованием может быть легко выполнено. Затем плакированный алюминием стальной лист 20 закаливается путем нагревания и охлаждения с тем, чтобы получить стальной лист, имеющий высокую механическую прочность в 1500 МПа или больше.

[0126] В качестве способа нагрева в способе горячей штамповки могут быть использованы типичные способы нагрева, использующие электропечь, лучистую трубчатую печь, инфракрасное излучение и подобное. Когда плакированный алюминием стальной лист 20 нагревается до температуры плавления алюминия или выше, слой 22 алюминиевого металлического покрытия плавится, и алюминий и железо взаимно диффундируют, образуя слой сплава алюминия и железа (слой железоалюминиевого сплава) или слой сплава алюминия, железа и кремния (слой сплава Al-Fe-Si). Как слой железоалюминиевого сплава, так и слой сплава алюминия, железа и кремния имеют высокую температуру плавления, которая составляет около 1150°C.

[0127] В плакированном алюминием стальном листе 20 присутствует множество соединений, которые формируют слой железоалюминиевого сплава и слой сплава алюминия, железа и кремния. Однако эти соединения изменяются на соединения, имеющие высокую концентрацию железа, при нагреве этих соединений при высокой температуре или при нагреве этих соединений в течение длительного периода времени. Желательно, чтобы конечный продукт из плакированного алюминием стального листа 20 имел такое состояние поверхности, в котором легирование распространялось бы на всю поверхность, и концентрация железа в слое сплава не была бы высокой.

[0128] Когда остается алюминий, не вошедший в сплав, только та часть, в которой остается алюминий, быстро корродирует, и таким образом покрытие легко покрывается пузырями после окрашивания. Наоборот, даже когда концентрация железа становится чрезмерно высокой в слое железоалюминиевого сплава, коррозионная стойкость самого слоя железоалюминиевого сплава ухудшается, и покрытие легко покрывается пузырями после окрашивания. Причина этого заключается в том, что коррозионная стойкость слоя железоалюминиевого сплава зависит от концентрации алюминия в слое сплава.

[0129] Следовательно, существует состояние сплава, которое является предпочтительным для обеспечения коррозионной стойкости после окрашивания, и это состояние сплава определяется плотностью металлического покрытия и условиями нагревания.

[0130] В способе горячей штамповки в данном варианте осуществления средняя скорость увеличения температуры плакированного алюминием стального листа 20 от 50°C до температуры, которая на 10°C ниже, чем максимальная температура, может быть установлена в диапазоне от 10°C/с до 300°C/с. Эффективность производства плакированного алюминием стального листа 20 зависит от средней скорости увеличения температуры. Однако, общая средняя скорость увеличения температуры составляет приблизительно 5°C/с в случае атмосферного нагревания при высокой температуре. Средняя скорость увеличения температуры 100°C/с или выше может быть достигнута при помощи электрического нагрева или высокочастотного индукционного нагрева.

[0131] Когда реализуется вышеупомянутая высокая средняя скорость увеличения температуры, производительность повышается. В дополнение к этому, средняя скорость увеличения температуры воздействует на состав и толщину слоя железоалюминиевого сплава и является таким образом важным фактором управления качеством изделия. В случае плакированного алюминием стального листа 20 данного варианта осуществления, поскольку скорость увеличения температуры может быть увеличена до 300C/с, производительность улучшается, и качеством изделия можно управлять в более широком диапазоне.

[0132] Что касается нагревания перед горячим прессованием, нагревание необходимо выполнять в аустенитной области, поскольку это необходимо для реализации принципа горячей штамповки. Пиковая температура (максимально достигаемая температура) при нагревании обычно составляет от 900°C до 950°C. Хотя максимально достигаемая температура особенно не ограничивается способом горячей штамповки данного варианта осуществления, температура ниже чем 850°C не является предпочтительной, так как при этом не может быть получена достаточная твердость. В дополнение к этому, слой 22 алюминиевого металлического покрытия необходимо изменить на слой железоалюминиевого сплава, и таким образом температура ниже чем 850°C также не является предпочтительной.

[0133] Когда температура нагрева выше чем 1000°C, легирование становится избыточным, концентрация железа в слое железоалюминиевого сплава увеличивается, что вызывает ухудшение коррозионной стойкости после окрашивания. Хотя нельзя сказать ничего абсолютного, но коррозионная стойкость после окрашивания зависит от скорости увеличения температуры и от плотности слоя 22 алюминиевого металлического покрытия, и таким образом нагревание до температуры 1100°C или выше не является желательным с точки зрения экономической эффективности.

[0134] Как было описано выше, в плакированном алюминием стальном листе 20 в соответствии со вторым вариантом осуществления слой 23 защитного покрытия, содержащий оксид цинка и смазочное соединение, включающее в себя типичный элемент, формируется на поверхности слоя 22 алюминиевого металлического покрытия, и таким образом может быть получена более удовлетворительная маслянистость, чем у обычного стального листа, а также во время горячей штамповки могут быть реализованы улучшение формуемости и повышение производительности.

В дополнение к этому, согласно плакированному алюминием стальному листу 20 второго варианта осуществления могут быть реализованы улучшение химических конверсионных свойств после горячей штамповки, а также улучшение коррозионной стойкости после окрашивания.

Далее, согласно плакированному алюминием стальному листу 20 второго варианта осуществления в дополнение к вышеупомянутому эффекту может быть получен эффект улучшения свойства повышения температуры во время нагревания.

[0135] Плакированный алюминием стальной лист 20 в соответствии со вторым вариантом осуществления может быть сформован в детали машины, имеющие различные формы, путем применения вышеупомянутого способа горячей штамповки подобно первому варианту осуществления, и является особенно подходящим для изготовления тех деталей автомобиля, которые требуют сокращения веса, высокой жесткости и высокой коррозионной стойкости (например, силовая балка дверцы, балка бампера, а также фасонные прессованные детали, такие как упрочняющий материал центральной стойки).

ПРИМЕРЫ

[0136] Хотя примеры настоящего изобретения будут описаны ниже, условия, используемые в примерах, являются всего лишь одним примером условий, используемым для того, чтобы подтвердить удобство использования и эффект настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этим одним примером условий. Настоящее изобретение может использовать различные условия, если цель настоящего изобретения достигается без отступления от области охвата настоящего изобретения.

[0137] <ПРИМЕР 1>

Холоднокатаный стальной лист с толщиной 1,4 мм, имеющий компонентный состав, приведенный в Таблице 1, был плакирован алюминием по методу Сендзимира. Температура нагрева при отжиге была установлена равной приблизительно 800°C, и алюминиевая ванна для нанесения электролитического покрытия содержала 85 мас.% или больше алюминия и 9 мас. % кремния, и дополнительно содержала железо, элюированное из стального листа.

[0138] Таблица 1 (мас.%)

Таблица 1
C Si Mn P S Ti B Al
0,21 0,11 1,22 0,007 0,002 0,02 0,003 0,03

[0139] После того, как стальной лист был покрыт металлом способом погружения в расплав, плотность покрытия металлом была доведена до 160 г/м2 на обеих поверхностях стального листа способом газовой очистки. Стальной лист, в котором слой алюминиевого металлического покрытия был сформирован таким образом, был охлажден, а затем раствор для обработки покрытия, показанный в Таблицах 2 и 3 (продолжение Таблицы 2), был нанесен на поверхность слоя алюминиевого металлического покрытия при помощи устройства для нанесения покрытий валиком, после чего подвергнут термической обработке при температуре приблизительно 80°C. Таким образом был сформирован слой защитного покрытия, включающий в себя оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость (в частности, соединение переходного металла, описанное в первом варианте осуществления). Все растворы для обработки покрытия, показанные в Таблицах 2 и 3, были суспензиями или водными растворами, в которых смешиваются реактив и дистиллированная вода.

[0140] Свойства стального листа, в котором слой плакирующего алюминиевого покрытия и слой защитного покрытия, включающего в себя соединение переходного металла, были сформированы таким образом (то есть плакированного алюминием стального листа, соответствующего первому варианту осуществления, в дальнейшем называемого первым плакированным алюминием стальным листом), были оценены следующими способами.

[0141] (1) МАСЛЯНИСТОСТЬ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯНИИ

Маслянистость в горячем состоянии первого плакированного алюминием стального листа оценивалась с использованием устройства, показанного на Фиг. 3. Образец 1 для испытания, имеющий размер 150 мм ×200 мм, взятый из первого плакированного алюминием стального листа, был помещен на стенд 4 для образца печи 3, снабженной в верхней части нагревателем 2, после чего образец 1 для испытания был нагрет до температуры 900°C. Затем в состоянии, в котором нагрузка P (давящая нагрузка) была приложена к образцу 1 для испытания с использованием устройства 5 прикладывания нагрузки при температуре приблизительно 700°C, печь 3 приводилась в движение устройством 6 привода печи вдоль шарового пути 7 для того, чтобы измерить силу волочения образца 1 для испытания.

[0142] Сила волочения образца 1 для испытания измерялась динамометрическим датчиком 8, соединенным с устройством 5 прикладывания нагрузки. Динамический коэффициент трения вычислялся путем деления силы волочения на давящую нагрузку.

[0143] (2) АДГЕЗИЯ ПОКРЫТИЯ ПОСЛЕ НАГРЕВАНИЯ

Образец для испытания, взятый из первого плакированного алюминием стального листа, был помещен в атмосферную печь, и был нагрет при температуре 900°C в течение 6 минут. Затем образец для испытания был взят из атмосферной печи, немедленно зажат пресс-формой из нержавеющей стали и быстро охлажден. Скорость увеличения температуры образца для испытания составляла приблизительно 5°C/с, а скорость охлаждения составляла приблизительно 150°C/с. Затем образец для испытания был обрезан до размера 50 мм ×50 мм для выполнения испытания на трение. В испытании на трение тонкая металлическая сетка терлась о поверхность образца для испытания 10 раз с нагрузкой 1,5 кгс в пределах ширины 30 мм, и количество цинка, отложившегося на тонкой металлической сетке, измерялось до и после испытания для того, чтобы вычислить долю уменьшения (%) цинка.

[0144] (3) ПРОЧНОСТЬ ТОЧЕЧНОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Образец для испытания, взятый из первого плакированного алюминием стального листа, был помещен в атмосферную печь и был нагрет при температуре 900°C в течение 6 минут. Затем образец для испытания был взят из атмосферной печи, немедленно зажат пресс-формой из нержавеющей стали и быстро охлажден. Скорость увеличения температуры образца для испытания составляла приблизительно 5°C/с, а скорость охлаждения составляла приблизительно 150°C/с. После этого прочность при растяжении в поперечном направлении образца для испытания была измерена в соответствии с японским промышленным стандартом JIS Z3137 (1990). Условия сварки были следующими. В испытании среднее значение прочности соединения вычислялось путем задания количества N образцов для испытания равным 3 и измерения прочности каждого из 3 образцов.

[0145] Электрод: хромистая бронза, DR (наконечник Ø8 мм 40 R)

Прикладываемое давление: 880 кгс

Продолжительность подачи тока: 3 цикла нарастания - 22 цикла сварки (60 Гц)

Сварочный ток: 9,5 кА

(4) КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОСЛЕ ОКРАШИВАНИЯ

Образец для испытания, взятый из первого плакированного алюминием стального листа, был помещен в атмосферную печь, и был нагрет при температуре 900°C в течение 6 минут. Затем образец для испытания был взят из атмосферной печи, немедленно зажат пресс-формой из нержавеющей стали и быстро охлажден.

[0146] Скорость увеличения температуры образца для испытания составляла приблизительно 5°C/с, а скорость охлаждения составляла приблизительно 150°C/с. Затем образец для испытания был обрезан до размера 70 мм ×150 мм и был подвергнут химическому преобразованию с использованием химического конверсионного раствора (PB-SX35) производства компании Nihon Parkerizing Co., Ltd. После этого образец для испытания был окрашен с использованием установки электроосаждения (Powernics 110) производства компании Nippon Paint Co., Ltd. так, чтобы толщина покрытия составляла 20 мкм, и подвергнут термической обработке при температуре 170°C.

[0147] Коррозионная стойкость после окрашивания образца для испытания оценивалась способом, определенным в японском автомобильном стандарте JASO M609 (1991). Резательная машина использовалась для того, чтобы заранее сделать поперечный разрез в покрытии, и измерялась ширина (максимальное значение на одной стороне) пузыря покрытия от поперечного разреза после выполнения 180 циклов коррозионного испытания (60 дней). В качестве сравнительного примера оценивался стальной лист с отожженным цинковым покрытием плотностью 45 г/м2 на одной поверхности. Ширина пузыря для него составляла 7 мм.

[0148] Все результаты оценки приведены в Таблицах 2 и 3 (продолжение Таблицы 2). В дополнение к этому для сравнения тем же самым образом была также выполнена оценка для случая, в котором слой защитного покрытия не был сформирован. Результаты оценки приведены в Таблице 4.

[0149] Таблица 2

Таблица 2
Номер Количество оксида цинка (г/л) Другие соединения, кроме оксида цинка Количество оставшегося соединения *1 Количество связующего вещества *2 Плотность покрытия *3 Маслянистость в горячем состоянии Адгезия покрытия Прочность точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
1 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 1 0,6 10% 7,5 кН 1,9 мм Пример
2 200 Нитрат никеля 10 мас. % 20 мас. % 1 0,62 9% 7,3 кН 2,0 мм Пример
3 200 Сульфат марганца 10 мас. % 20 мас. % 1 0,6 8% 7,6 кН 2,2 мм Пример
4 200 Сульфат меди 10 мас. % 20 мас. % 1 0,63 10% 7,4 кН 2,3 мм Пример
5 200 Фторид титана 10 мас. % 20 мас. % 1 0,61 8% 7,5 кН 2,5 мм Пример
6 200 Нитрат циркония 10 мас. % 20 мас. % 1 0,62 10% 7,4 кН 2,7 мм Пример
7 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 0,4 0,75 9% 7,6 кН 2,9 мм Пример
8 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 0,8 0,65 10% 7,5 кН 2,5 мм Пример
9 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 1,2 0,62 7% 7,6 кН 2,1 мм Пример
10 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 2,3 0,60 9% 7,2 кН 2,5 мм Пример
11 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 3 0,59 10% 6,7 кН 1,8 мм Пример
12 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 6,5 0,58 15% 4,1 кН 1,2 мм Пример
13 200 Сульфат никеля 10 мас. % 20 мас. % 7,7 0,60 34% 3,8 кН 1,1 мм Пример
14 200 Сульфат никеля 10 мас. % 3мас. % 1 0,63 10% 7,6 кН 2,1 мм Пример
15 200 Сульфат никеля 10 мас. % 7мас. % 1 0,62 8% 7,5 кН 2,0 мм Пример
*1: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*2: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*3: Количество в пересчете на цинк

[0150] Таблица 3 (продолжение Таблицы 2)

Таблица 3
Номер Количество оксида цинка (г/л) Другие соединения, кроме оксида цинка Количество оставшегося соединения *1 Количество связующего вещества *2 Плотность покрытия *3 Маслянистость в горячем состоянии (коэффициент трения) Адгезия покрытия Сила тока точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
16 200 Сульфат никеля 10 мас. % 10 мас. % 1 0,64 8% 7,5 кН 2,6 мм Пример
17 200 Сульфат никеля 10 мас. % 30 мас. % 1 0,60 8% 7,4 кН 2,6 мм Пример
18 200 Сульфат никеля 10 мас. % 40 мас. % 1 0,62 9% 7,5 кН 2,7 мм Пример
19 200 Сульфат марганца 0,5 мас. % 20 мас. % 1 0,61 10% 7,6 кН 1,9 мм Пример
20 200 Сульфат марганца 3 мас. % 20 мас. % 1 0,64 7% 7,5 кН 2,1 мм Пример
21 200 Сульфат марганца 20 мас. % 20 мас. % 1 0,62 9% 7,3 кН 2,6 мм Пример
22 200 Сульфат марганца 35 мас. % 20 мас. % 1 0,63 8% 7,3 кН 2,2 мм Пример
23 200 Сульфат марганца 50 мас. % 20 мас. % 1 0,61 8% 7,5 кН 2,1 мм Пример
24 200 Отсутствуют - 20 мас. % 0,5 0,83 9% 7,5 кН 2,5 мм Сравнительный пример
25 200 Отсутствуют - 20 мас. % 1,2 0,72 7% 7,3 кН 2,0 мм Сравнительный пример
26 200 Отсутствуют - 20 мас. % 1,6 0,67 9% 7,4 кН 2,0 мм Сравнительный пример
27 200 Отсутствуют - 20 мас. % 2 0,64 7% 7,2 кН 2,5 мм Сравнительный пример
28 200 Отсутствуют - 20 мас. % 3,1 0,60 10% 6,5 кН 1,3 мм Сравнительный пример
29 200 Отсутствуют - 20 мас. % 5 0,60 14% 5,3 кН 1,0 мм Сравнительный пример
*1: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*2: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*3: Количество в пересчете на цинк

[0151] Таблица 4

Таблица 4
Маслянистость в горячем состоянии Адгезия покрытия Сила тока точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
0,95 - 7,3 кА 6,5 мм

[0152] Маслянистость в горячем состоянии означает измеренный коэффициент динамического трения, адгезия покрытия означает доли отслоившегося цинка до и после испытания, прочность точечного сварного соединения означает прочность при растяжении в поперечном направлении, и коррозионная стойкость после окрашивания означает максимальную ширину пузыря на одной поверхности от поперечного разреза. Примеры (№№1-23 в Таблицах 2 и 3), имеющие слой защитного покрытия, содержащий оксид цинка, показывают улучшенную маслянистость в горячем состоянии по сравнению со Сравнительными примерами (№№24-29 в Таблице 3), в которых слой защитного покрытия не формируется.

[0153] Однако, если плотность слоя защитного покрытия является относительно небольшой, достаточная маслянистость в горячем состоянии не может быть получена. Когда плотность слоя защитного покрытия является большой, прочность точечного сварного соединения, в частности прочность при растяжении в поперечном направлении, уменьшается. Уменьшение прочности точечного сварного соединения и уменьшение прочности при растяжении в поперечном направлении нежелательны с точки зрения стабильности качества деталей автомобиля. Причина, по которой прочность точечного сварного соединения уменьшается, когда плотность слоя защитного покрытия является большой, неясна. Однако есть вероятность того, что оксида могут оставаться в сварной точке, и напряжение может концентрироваться на той части, в которой оксида остаются во время вытяжки.

[0154] В противоположность этому слой защитного покрытия (№№7-13 в Таблице 2), включающий в себя соединение одного, двух или больше переходных металлов (в частности титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, циркония, молибдена, вольфрама, лантана и церия), показывает превосходную маслянистость в горячем состоянии в области с малой плотностью покрытия, и когда плотность покрытия составляет 2 г/м2 или меньше в пересчете на цинк, уменьшение прочности точечного сварного соединения может быть подавлено.

[0155] Хотя и неясно, влияет ли вышеупомянутое соединение на коррозионную стойкость после окрашивания по сравнению со стальными листами без слоя защитного покрытия, все стальные листы показывают превосходную коррозионную стойкость после окрашивания. Причина этого заключается в том, что химические конверсионные свойства улучшаются.

[0156] Было исследовано влияние плотности слоя защитного покрытия на свойства. Для №№7-13 из Таблицы 2 (Примеры), №№24-29 из Таблицы 3 (Сравнительные примеры) и случая из Таблицы 4, в котором слой защитного покрытия не формируется, доля отслоившегося покрытия, маслянистость в горячем состоянии (коэффициент трения) и прочность точечного сварного соединения соответственно показаны на Фиг.4, 5 и 6.

[0157] По сравнению с системой, не включающей в себя соединение одного, двух или больше переходных металлов (в частности титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, циркония, молибдена, вольфрама, лантана и церия), система, включающая в себя эти соединения, показывает улучшенную маслянистость в горячем состоянии при меньшей плотности покрытия.

[0158] Когда плотность слоя защитного покрытия увеличивается, прочность точечного сварного соединения и адгезия покрытия уменьшаются. Установлено, что для того, чтобы увеличить прочность точечного сварного соединения, плотность слоя защитного покрытия предпочтительно должна составлять 2 г/м2 или меньше (см. Фиг. 6), а для того, чтобы увеличить адгезию покрытия, плотность покрытия предпочтительно должна составлять 7 г/м2 или меньше (см. Фиг. 4).

[0159] <ПРИМЕР 2>

Образец 1 для испытания из Примера 1 был быстро нагрет инфракрасным излучением ближнего спектра. Скорость повышения температуры была установлена равной 21°C/с. Закалка образца для испытания была выполнена тем же самым образом, что и в Примере 1, и последующая оценка также была выполнена тем же самым образом, что и в Примере 1. Результаты оценки показаны в Таблице 5. Было найдено, что хотя коррозионная стойкость после окрашивания улучшилась, никакого изменения в свойствах, кроме коррозионной стойкости после окрашивания, не произошло. Исходя из этих результатов, можно ожидать дополнительного улучшения свойств при быстром нагревании.

[0160] Таблица 5

Таблица 5
Маслянистость в горячем состоянии Адгезия покрытия Сила тока точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
0,62 8 мас. % 7,3 кА 1,2 мм

[0161] <ПРИМЕР 3>

Водный раствор, в котором 20 мас. % уретановой смолы было добавлено к оксиду цинка, использовался в качестве основы, и 10 мас. % ванадиевокислого натрия, двухромовокислого натрия, сульфата железа, хлорида кобальта, молибденовокислого натрия, вольфрамовокислого натрия, нитрата церия добавлялись к раствору.

[0162] 1 г/м2 приготовленного таким образом раствора для обработки в пересчете на цинк наносился на первый плакированный алюминием стальной лист, использованный в Примере 1, и маслянистость в горячем состоянии измерялась способами, описанными в Примере 1. В результате во всех способах было получено численное значение в диапазоне от 0,60 до 0,65. Таким образом, установлено, что все вышеупомянутые соединения способствуют улучшению маслянистости в горячем состоянии.

[0163] <Пример 4>

Холоднокатаный стальной лист с толщиной 1,4 мм, имеющий компонентный состав, приведенный в Таблице 6, был плакирован алюминием по методу Сендзимира. Температура нагрева при отжиге была установлена равной приблизительно 800°C, и алюминиевая ванна для нанесения электролитического покрытия содержала 85 мас. % или больше алюминия и 9 мас. % кремния, и дополнительно содержала железо, элюированное из стального листа.

[0164] Таблица 6 (мас. %)

Таблица 6
C Si Mn P S Ti B Al
0,22 0,13 1,20 0,005 0,002 0,02 0,004 0,03

[0165] После того, как стальной лист был покрыт металлом способом погружения в расплав, плотность покрытия металлом была доведена до 160 г/м2 на обеих поверхностях стального листа способом газовой очистки. Стальной лист, в котором слой алюминиевого металлического покрытия был сформирован таким образом, был охлажден, а затем раствор для обработки покрытия, показанный в Таблице 7, был нанесен на поверхность слоя алюминиевого металлического покрытия при помощи устройства для нанесения покрытий валиком, после чего подвергнут термической обработке при температуре приблизительно 80°C. Таким образом, был сформирован слой защитного покрытия, включающий в себя оксид цинка и соединение, улучшающее маслянистость (в частности, соединение типичного элемента, описанного во втором варианте осуществления). Все растворы для обработки покрытия, показанные в Таблице 7, были суспензиями или водными растворами, в которых смешиваются реактив и дистиллированная вода.

[0166] Как было описано выше, свойства стального листа, включающего в себя слой алюминиевого металлического покрытия и слой защитного покрытия, содержащего соединение типичного элемента (то есть соответствующего плакированному алюминием стальному листу второго варианта осуществления, в дальнейшем называемому вторым плакированным алюминием стальным листом), были оценены следующими способами.

[0167] (1) МАСЛЯНИСТОСТЬ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯНИИ

Маслянистость в горячем состоянии второго плакированного алюминием стального листа оценивалась с использованием устройства, показанного на Фиг. 3. Образец 1 для испытания, имеющий размер 150 мм ×200 мм, взятый из второго плакированного алюминием стального листа, был помещен на стенд 4 для образца печи 3, снабженной в верхней части нагревателем 2, после чего образец 1 для испытания был нагрет до температуры 900°C. Затем в состоянии, в котором нагрузка P (давящая нагрузка) была приложена к образцу 1 для испытания с использованием устройства 5 прикладывания нагрузки при температуре приблизительно 700°C, печь 3 приводилась в движение устройством 6 привода печи вдоль шарового пути 7 для того, чтобы измерить силу волочения образца 1 для испытания. Сила волочения образца 1 для испытания измерялась динамометрическим датчиком 8, соединенным с устройством 5 прикладывания нагрузки. Динамический коэффициент трения вычислялся путем деления силы волочения на давящую нагрузку.

[0168] (2) Свойства повышения температуры во время нагревания

После того, как термопара была приварена к образцу для испытания, имеющему размер 70 мм ×150 мм, взятому из второго плакированного алюминием стального листа, образец для испытания был помещен в атмосферную печь с температурой 900°C, и время, за которое температура образца для испытания повышается от 50°C до 890°C, была измерена для того, чтобы вычислить среднюю скорость повышения температуры.

[0169] (3) ПРОЧНОСТЬ ТОЧЕЧНОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Образец для испытания, взятый из второго плакированного алюминием стального листа, был помещен в атмосферную печь, и был нагрет при температуре 900°C в течение 6 минут. Затем образец для испытания был взят из атмосферной печи, немедленно зажат пресс-формой из нержавеющей стали и быстро охлажден. Скорость охлаждения образца для испытания составляла приблизительно 150°C/с. После этого прочность при растяжении в поперечном направлении образца для испытания была измерена в соответствии с японским промышленным стандартом JIS Z3137 (1990). Условия сварки были следующими. В испытании среднее значение прочности соединения вычислялось путем задания количества N образцов для испытания равным 3 и измерения прочности каждого из 3 образцов.

[0170] Электрод: хромистая бронза, DR (наконечник Ø8 мм 40 R)

Прикладываемое давление: 880 кгс

Продолжительность подачи тока: 3 цикла нарастания - 22 цикла сварки (60 Гц)

Сварочный ток: 9,5 кА

(4) Коррозионная стойкость после окрашивания

Образец для испытания, взятый из второго плакированного алюминием стального листа, был помещен в атмосферную печь, и был нагрет при температуре 900°C в течение 6 минут. Затем образец для испытания был обрезан до размера 70 мм ×150 мм и был подвергнут химическому преобразованию с использованием химического конверсионного раствора (PB-SX35) производства компании Nihon Parkerizing Co., Ltd. После этого образец для испытания был окрашен с использованием установки электроосаждения (Powernics 110) производства компании Nippon Paint Co., Ltd. так, чтобы толщина покрытия составляла 20 мкм, и подвергнут термической обработке при температуре 170°C.

[0171] Коррозионная стойкость после окрашивания образца для испытания оценивалась способом, определенным в японском автомобильном стандарте JASO M609 (1991). Резательная машина использовалась для того, чтобы заранее сделать поперечный разрез в покрытии, и измерялась ширина (максимальное значение на одной стороне) пузыря покрытия от поперечного разреза после выполнения 180 циклов коррозионного испытания (60 дней). В качестве сравнительного примера оценивался стальной лист с отожженным цинковым покрытием плотностью 45 г/м2 на одной поверхности. Ширина пузыря для него составляла 7 мм.

[0172] Все результаты оценки приведены в Таблице 7. В дополнение к этому для сравнения тем же самым образом была также выполнена оценка для случая, в котором слой защитного покрытия не был сформирован. Результаты оценки приведены в Таблице 8.

[0173] Таблица 7

Таблица 7
Номер Количество оксида цинка (г/л) Другие соединения, кроме оксида цинка Количество оставшегося соединения *1 Количество связующего вещества *2 Плотность покрытия *3 Маслянистость в горячем состоянии Скорость повышения температуры (°C/с) Сила тока точечной сварки (кН) Коррозионная стойкость после окрашивания (мм)
1 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 2 0,62 8,2 7,3 1,9 Пример
2 200 CaO 10 мас. % 20 мас. % 2 0,64 8,1 7,2 1,9 Пример
3 200 SrO 10 мас. % 20 мас. % 2 0,63 8,2 7,3 2,0 Пример
4 200 BaO 10 мас. % 20 мас. % 2 0,62 8,3 7,4 1,9 Пример
5 200 Zn3(PO4)2 10 мас. % 20 мас. % 2 0,61 8,2 7,2 2,1 Пример
6 200 SnO2 10 мас. % 20 мас. % 2 0,60 8,1 7,4 2,2 Пример
7 200 GeO2 10 мас. % 20 мас. % 2 0,63 8,3 7,3 1,9 Пример
8 200 Отсутствуют - 20 мас. % 2 0,62 4,6 7,4 2,0 Сравнительный пример
9 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 0,4 0,83 5,8 7,2 2,0 Пример
10 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 0,7 0,76 6,9 7,1 1,8 Пример
11 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 1,5 0,67 8,0 7,3 2,0 Пример
12 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 3,1 0,60 8,5 7,1 1,7 Пример
13 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 5,6 0,61 8,7 6,7 1,3 Пример
14 200 MgO 10 мас. % 20 мас. % 7,7 0,60 8,8 6,2 1,0 Пример
15 200 CaO 3 мас. % 20 мас. % 2 0,63 5,2 7,2 1,9 Пример
16 200 CaO 7 мас. % 20 мас. % 2 0,61 6,6 7,3 2,0 Пример
17 200 CaO 20 мас. % 20 мас. % 2 0,60 8,7 7,1 2,7 Пример
18 200 CaO 35 мас. % 20 мас. % 2 0,61 9,2 7,0 4,1 Пример
*1: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*2: Доля по отношению к количеству оксида цинка
*3: Количество в пересчете на цинк

[0174] Таблица 8

Таблица 8
Маслянистость в горячем состоянии Скорость повышения температуры Прочность точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
0,93 4,5°C/с 7,4 кА 6,8 мм

[0175] Маслянистость в горячем состоянии означает измеренный коэффициент динамического трения, скорость повышения температуры означает значение, полученное путем измерения скорости увеличения температуры, возрастающий уровень, прочность точечного сварного соединения означает прочность при растяжении в поперечном направлении, и коррозионная стойкость после окрашивания означает максимальную ширину пузыря на одной поверхности от поперечного разреза. Примеры (см. Таблицу 7), имеющие слой защитного покрытия, содержащий оксид цинка, показывают улучшенную маслянистость в горячем состоянии и улучшенную коррозионную стойкость после окрашивания по сравнению со Сравнительными примерами (см. Таблицу 8), в которых слой защитного покрытия не формируется.

[0176] С другой стороны, что касается скорости повышения температуры, установлено, что Примеры (№№1-7 в Таблице 7), содержащие соединение одного, двух или больше типичных элементов (в частности магния, кальция, стронция, бария, фосфора, олова и германия), имеют превосходные свойства повышения температуры по сравнению со стальными листами без слоя защитного покрытия или со Сравнительным примером (№ 8 в Таблице 7), в котором слой защитного покрытия состоял только из оксида цинка и связующего компонента.

[0177] №№9-14 в Таблице 7 являются Примерами, в которых изменяется плотность слоя защитного покрытия, а №№15-18 являются Примерами, в которых изменяется количество соединения кальция в слое защитного покрытия. Установлено, что когда слой защитного покрытия является тонким, маслянистость в горячем состоянии несколько понижается, а когда слой защитного покрытия является толстым, слегка уменьшается прочность точечного сварного соединения. Далее, также установлено, что когда количество соединения кальция невелико, скорость повышения температуры немного уменьшается, а когда количество соединения кальция является большим, немного ухудшается коррозионная стойкость после окрашивания.

[0178] <ПРИМЕР 5>

Образцы для испытания №№1-8 из Примера 4 были нагреты инфракрасным излучением дальнего спектра. Были использованы две печи: печь для нагрева и печь для выдержки, и перемещение между печами выполнялось вручную. В то время как температура печи для нагрева была установлена равной 1150°C, а температура печи для выдержки была установлена равной 900°C, термопара была приварена к каждому образцу для испытания, имеющему размер 70 мм ×150 мм. Когда температура образца для испытания достигала 850°C в печи для нагрева, образец для испытания перемещался в печь для выдержки.

[0179] Аналогично Примеру 4, вычислялась средняя скорость увеличения температуры от 50°C до 890°C. Закалка выполнялась тем же самым образом, что и в Примере 4 и оценка после закалки также выполнялась тем же самым образом, что и в Примере 4. Результаты оценки показаны в Таблице 9. Когда скорость увеличения температуры была высокой, коррозионная стойкость после окрашивания улучшалась. Более высокая скорость повышения температуры была получена в №1 по сравнению с №8.

[0180] Таблица 9

Таблица 9
Номер Маслянистость в горячем состоянии Скорость повышения температуры (C/с) Сила тока точечной сварки Коррозионная стойкость после окрашивания
1 0,61 25°C/с 7,2 кА 1,2 мм
8 0,61 14°C/с 7,3 кА 1,0 мм

[0181] <ПРИМЕР 6>

К водному раствору, в котором 20 мас. % уретановой смолы было добавлено к оксида цинка, для того, чтобы подготовить раствор для обработки, соответственно добавлялись 1) 5 мас. % оксида магния и оксида кальция, 2) 5 мас. % оксида кальция и оксида стронция, и 3) 5 мас. % двуоксида олова и двуоксида германия. 2 г/м2 раствора для обработки в пересчете на цинк наносилось на второй плакированный алюминием стальной лист, использованный в Примере 4, и скорость увеличения температуры измерялась способами, описанными в Примере 4. В результате во всех способах была получена скорость повышения температуры в диапазоне от 8°C/с до 8,5°C/с. Как видно из результата, установлено, что все вышеупомянутые соединения способствуют улучшению маслянистости в горячем состоянии.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0182] В соответствии с настоящим изобретением возможно улучшить формуемость и производительность при горячей штамповке путем обеспечения маслянистости слоя алюминиевого металлического покрытия при горячей штамповке плакированного алюминием стального листа. Далее, в соответствии с настоящим изобретением возможно улучшить химические конверсионные свойства плакированного алюминием стального листа после горячей штамповки, коррозионную стойкость после окрашивания плакированного алюминием стального листа, а также свойства повышения температуры плакированного алюминием стального листа в нагревательной печи. Таким образом, настоящее изобретение расширяет диапазон применения горячей штамповки плакированного алюминием стального листа и улучшает применимость плакированного алюминием стального листа к автомобилям и промышленному оборудованию, которые являются конечными применениями, и таким образом промышленная применимость является высокой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0183] 10, 20: Плакированный алюминием стальной лист

11, 21: Стальной лист

12, 22: Слой алюминиевого металлического покрытия

13, 23: Слой защитного покрытия

1: Образец для испытания

2: Нагреватель

3: Печь

4: Стенд образца для испытания

5: Устройство для прикладывания нагрузки

6: Устройство привода печи

7: Шаровой путь

8: Динамометрический датчик

1. Плакированный алюминием стальной лист, включающий в себя:
стальной лист;
слой алюминиевого металлического покрытия, который формируется на одной поверхности или на обеих поверхностях стального листа и содержит по меньшей мере 85 мас.% или больше алюминия; и
слой защитного покрытия, который ламинирован на поверхности слоя алюминиевого металлического покрытия и содержит оксид цинка и одно или более соединений, улучшающих маслянистость.

2. Плакированный алюминием стальной лист по п. 1,
в котором соединение, улучшающее маслянистость, может быть соединением, включающим в себя один или более элементов из числа переходных металлов.

3. Плакированный алюминием стальной лист по п. 2,
в котором переходный металл может представлять собой любой один или несколько элементов из титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, циркония, молибдена, вольфрама, лантана и церия.

4. Плакированный алюминием стальной лист по п. 2,
в котором количество соединения, улучшающего маслянистость и включающего в себя переходный металл, в слое защитного покрытия составляет от 1 мас.% до 40 мас.% относительно общего количества оксида цинка.

5. Плакированный алюминием стальной лист по п. 1,
в котором соединение, улучшающее маслянистость, является
соединением, включающим в себя один или более типичных элементов.

6. Плакированный алюминием стальной лист по п. 5,
в котором типичный элемент представляет собой любой один или несколько элементов из магния, кальция, стронция, бария, фосфора, олова и германия.

7. Плакированный алюминием стальной лист по п. 5,
в котором количество соединения, улучшающего маслянистость и включающего в себя типичный элемент, в слое защитного покрытия составляет от 5 мас.% до 30 мас.% относительно общего количества оксида цинка.

8. Плакированный алюминием стальной лист по любому из пп. 1-7,
в котором слой защитного покрытия содержит от 0,3 г/м2 до 7 г/м2 оксида цинка в пересчете на цинк.

9. Плакированный алюминием стальной лист по любому из пп. 1-7,
в котором слой защитного покрытия дополнительно содержит от 5 мас.% до 30 мас.% органического соединения относительно общего количества оксида цинка.

10. Плакированный алюминием стальной лист по п. 8,
в котором слой защитного покрытия дополнительно содержит от 5 мас.% до 30 мас.% органического соединения относительно общего количества оксида цинка.

11. Способ горячей штамповки плакированного алюминием стального листа, включающий в себя:
подготовку заготовки с последующим нагреванием
плакированного алюминием стального листа по любому из пп. 1-10; и
прессовое формование стального листа.

12. Способ по п. 11,
в котором средняя скорость подъема температуры плакированного алюминием стального листа при нагревании перед прессовым формованием стального листа от 50°C до температуры, которая на 10°C ниже, чем максимально достигаемая температура, составляет от 10°C/с до 300°C/с.

13. Способ по п. 12,
в котором нагревание перед прессовым формованием стального листа выполняется с помощью электрического нагрева или индукционного нагрева.

14. Деталь автомобиля, произведенная способом для горячей штамповки плакированного алюминием стального листа по любому из пп. 11-13.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к стальным листам для горячей штамповки, которые могут быть использованы для производства деталей, в частности деталей шасси транспортных средств, деталей подвески и конструктивных элементов кузова, а также к способам производства деталей из стальных листов горячей штамповкой.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки материалов, в частности к способам химико-термической обработки изделий путем нанесения металлосодержащих покрытий различного назначения.

Изобретение относится к способу напыления в вакууме топологического тонкопленочного рисунка гибридной микросхемы на подложку и может быть использовано в микроэлектронике.

Настоящее изобретение относится к плакированному стальному листу для горячего прессования и к способу его горячего прессования. Стальной лист содержит плакирующий Al-слой, который сформирован на одной поверхности или на обеих поверхностях указанного стального листа, и поверхностный покровный слой, который сформирован на указанном плакирующем Al-слое.

Изобретение относится к способу нанесения антифрикционных покрытий на стальную поверхность, в частности стальную сердцевину подпятникового узла тележки вагона и другие узлы трения.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке слябов из низколегированных сталей перед нагревом под прокатку. Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали при прокатке включает напыление алюминиевого газотермического покрытия на широкие грани сляба перед его нагревом в методической печи под прокатку толщиной 0,60±0,02 мм, нагрев его до температуры кипения воды и нанесение поверх него покрытия в виде шамотной суспензии толщиной 1,0±0,02 мм.

Изобретение относится к вариантам способа получения покрытого изделия. Покрытое изделие включает стеклянную подложку, на которую нанесена тонкая пленка, содержащая углеродные нанотрубки (УНТ).

Изобретение относится к оборудованию для нанесения антикоррозионного защитного покрытия на поверхность патронных гильз. Агрегат содержит привод горизонтального вала, на котором последовательно расположены соединенные между собой шнеками барабаны.

Изобретение относится к оборудованию для нанесения защитного покрытия на поверхность патронных гильз. Установка содержит станину, на которой установлены технологические ванны и опорные ролики, горизонтальный вал, установленный на опорных роликах, на котором для непрерывной последовательной обработки патронных гильз последовательно расположены и соединены между собой барабаны с перфорированными стенками.

Изобретение относится к способу вакуумно-дугового нанесения на подложку покрытия из каталитически активного материала и к подложке, полученной указанным способом.

Заявленная группа изобретений относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению металлических двухкомпонентных контейнеров. Осуществляют зажим кольцевой области листа и растягивание окружного участка.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному листу, используемому для горячей штамповки. Лист выполнен из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: C: 0,05-0,40, Si: 0,001-0,02, Mn: 0,1-3, Al: 0,0002-0,005, Ti: 0,0005-0,01, O: 0,003-0,03, один или оба из Cr и Mo в сумме 0,005-2, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления из листов тонкостенных цилиндрических изделий. Осуществляют вытяжку цилиндрических изделий из плоских листовых заготовок.

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано при вытяжке тонкостенных изделий. Из листа вырезают заготовку квадратной формы.

Изобретение относится к способу горячего прессования с помощью штампа для формования. Нагретую металлическую пластину размещают между пуансоном и матрицей штампа, сближают пуансон и матрицу друг с другом и прессуют металлическую пластину, удерживаемую между пуансоном и матрицей.

Изобретение относится к изготовлению деталей горячей штамповкой из стального листа с гальваническим покрытием. Стальной лист для горячей штамповки включает основной стальной лист, слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа с массой покрытия 10-90 г/м2 и содержащий 10-25 мас.% Ni и остальное Zn с неизбежными примесями, причем содержание η фазы в слое гальванического покрытия составляет 5 мас.% или менее.

Заявленная группа изобретений относится к обработке металлов давлением, конкретно к формованию металлических изделий горячей вытяжкой. Электрически изолированную заготовку размещают в кожухе вблизи к рабочей поверхности матрицы, зажимают ее противоположные концы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу штамповки нижней области стойки стороны пассажирского отделения рамы автомобиля с двумя поверхностями, разграниченными между собой двумя уступами, расположенными в поперечном направлении друг относительно друга и соединенными вместе, при этом первая поверхность металлического листа соединена с верхним краем каждого из двух уступов, а вторая поверхность металлического листа соединена с нижним краем каждого из указанных двух уступов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Гибка в штампе осуществляется воздействием пуансона на заготовку, уложенную на кольцевую матрицу, с рабочей поверхностью, выполненной по параболе.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листовой стали для горячего штампования, используемой для изготовления горячештампованных деталей, обладающих высокой стойкостью к коррозии.

Заявленная группа изобретений относится к обработки металлов давлением и может быть использована для пластического деформирования аустенитной стали. Осуществляют нагрев стали до локальной температуры, определяемой точкой разрыва, после чего ее пластически деформируют. При этом локальную температуру определяют с учетом анализа физических свойств и режима деформации. Пластическое деформирование стали осуществляют в рабочем устройстве с использованием пресс-формы или с использованием давления греющей среды. Предотвращаются утонение и разрывы аустенитной стали за счет повышения пластичности. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Изобретение относится к плакированному алюминием стальному листу для горячей штамповки, способу горячей штамповки указанного листа и к детали автомобиля. Плакированный алюминием стальной лист содержит стальной лист, слой алюминиевого покрытия, сформированный на одной или обеих поверхностях стального листа, содержащий по меньшей мере 85 мас. или больше алюминия, и слой защитного покрытия, нанесенный на поверхность слоя алюминиевого покрытия. Нанесенный слой защитного покрытия содержит оксид цинка и одно или более улучшающих маслянистость соединений, которые содержат один или более элементов из числа переходных металлов. Количество улучшающего маслянистость соединения, содержащего переходный металл, в нанесенном слое защитного покрытия составляет от 1 до 40 мас. относительно общего количества оксида цинка. Обеспечивается плакированный алюминием стальной лист, имеющий улучшенную маслянистость и обладающий улучшенной формуемостью при горячей штамповке и улучшенной производительностью.6 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 9 табл., 6 пр.

Наверх