热压部件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适合用于汽车的底部部件、车体结构部件等的热压部件及其制造方 法。
【背景技术】
[0002] 以往，汽车的底部部件、车体结构部件等的大部分是对具有规定的强度的钢板进 行压制加工而制造的。近年来，从地球环境的保护的观点出发，热切希望汽车车体的轻量 化，持续进行将使用的钢板高强度化而减少其板厚的努力。然而，伴随着钢板的高强度化， 其压制加工性下降，因此难以将钢板加工成所需的部件形状的情况变多。
[0003] 因此，专利文献1中提出了通过将被加热的钢板在使用由冲模和冲头构成的模具 加工的同时进行骤冷而能够兼具加工的容易化和高强度化的被称为热压的加工技术。然 而，该热压中，在热压前将钢板加热至950°C左右这样高的温度，因此存在以下问题：在钢 板表面生成氧化皮（铁氧化物），该氧化皮在热压时剥离而使模具受损，或使热压后的部件 表面受损。
[0004] 此外，残留在部件表面的氧化皮也成为外观不良、涂装密合性下降的原因。因此， 通常通过进行酸洗、喷丸等处理来除去部件表面的氧化皮。然而，这会使得制造工序复杂， 导致生产率的下降。
[0005] 进而，汽车的底部部件、车体结构部件等还需要优异的耐腐蚀性。然而，通过如上 所述的工序制造的热压部件未设置镀覆层等防锈被膜，因此耐腐蚀性尚不充分。
[0006] 由此，期望可以在热压前的加热时抑制氧化皮的生成且提高热压后的部件的耐腐 蚀性的热压技术，提出了在表面设置有镀覆层等被膜的热压用钢板或使用它的热压方法。 例如，专利文献2中公开了对以Zn或Zn基合金被覆的钢板进行热压并将Zn-Fe基化合物 或Zn-Fe-Al基化合物设置于表面的耐腐蚀性优异的热压部件的制造方法。
[0007] 此外，专利文献3中尤其以改善热压用镀锌钢板的涂装密合性为目的，公开了以 具有硅烷醇基的有机硅树脂被膜进行被覆的热压用熔融镀锌钢板，并述及磷酸盐处理性、 涂装后耐腐蚀性、耐锌挥发性也优异。现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :英国专利第1490535号公报
[0010] 专利文献2 :日本专利第3663145号公报
[0011] 专利文献3 :日本特开2007-63578号公报
【发明内容】
[0012] 然而，通过专利文献2中记载的方法制造的热压部件使用熔点低的镀锌钢板、镀 锌铝钢板。因此，热压前的热处理工序中，在镀覆表面的锌的氧化反应激烈地发生，作为最 终制品而得到的热压部件的涂装密合性不充分。此外，使用专利文献3中记载的热压用钢 板时，虽然提高了被施于镀覆表面的树脂被膜与涂料的密合性，但是因热压前的热处理的 条件，导致熔融镀锌层自身的氧化激烈地进行，因此无法稳定地确保良好的涂装密合性。
[0013] 本发明是以解决如上所述的现有技术的课题为目的而作出的，其目的是提供一种 涂装密合性优异的热压部件及其制造方法。
[0014] 本发明的发明人等为了解决上述课题，对热压部件及其制造方法进行了深入研 究。其结果是首次发现：将锌系镀覆钢板进行热压时产生的涂装密合性不良是由镀覆层与 在其表面生成的氧化锌被膜之间的空隙形成所引起的；为了抑制该空隙形成，有利的是使 用在表面具有熔点高的Zn-Ni合金镀覆层的镀覆钢板；进而，空隙形成的程度取决于加热 前的镀覆附着量、镀覆钢板的最高到达板温和总加热时间，从而完成了本发明。
[0015] 本发明的热压部件是基于这样的见解而作出的，其特征在于，在构成部件的钢板 表面具有含有Zn和Ni的镀覆层，进一步在该镀覆层上具有含有Zn的氧化被膜，上述镀覆 层与上述氧化被膜之间的空隙形成率为80%以下。
[0016] 此外，本发明的热压部件的制造方法的特征在于，将镀覆钢板在满足下述式（1) 和下述式（2)的加热条件下加热后进行热压，该镀覆钢板在钢板表面具有含有10~25质 量％的Ni、剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成、每单面的附着量为10~90g/m 2的镀覆 层。
[0017] 850 ^ T ^ 950 (1)
[0018] 0 < t ^ {20-(T/50) + (ff/10)} (2)
[0019] 其中，T :镀覆钢板的最高到达板温（°C )、t :从镀覆钢板的升温开始至加热结束为 止的总加热时间（分钟）、W :每单面的镀覆附着量（g/m2)。
[0020] 根据本发明，能够制造涂装密合性优异的热压部件。通过本发明制造的热压部件 适于汽车的底部部件、车体结构部件。
【附图说明】
[0021] 图1是表示空隙形成率不同的代表性热压部件的EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:电子探针微分析仪）的组成图像的图。
【具体实施方式】
[0022] 1)热压部件
[0023] 1-1)镀覆层
[0024] 本发明中，在构成部件的钢板表面具有含有Zn和Ni的镀覆层。由在表面具有该 镀覆层的钢板构成的热压部件的涂装密合性优异。这是因为可以抑制镀覆层与在其表面生 成的氧化锌被膜之间的空隙形成。
[0025] 1-2)氧化被膜
[0026] 本发明的部件的特征在于，在含有Zn和Ni的镀覆层上具有含有Zn的氧化被膜， 镀覆层与氧化被膜之间的空隙形成率设为80%以下。
[0027] 在将锌系镀覆钢板热压时产生的涂装密合性不良是由镀覆层与在其表面生成的 氧化锌被膜之间的空隙形成引起的。为了抑制该空隙形成，首先，有效的是使用高熔点的锌 系镀覆钢板。本发明的热压部件使用具有含有Zn和Ni的镀覆层的镀覆钢板。然后，通过 热压前的加热，在镀覆层的表面形成含有Zn的氧化被膜。作为氧化被膜所含的除Zn以外 的元素，例如，例示有在基底钢板中含有的Mn等。
[0028] 本发明的部件中，将镀覆层与氧化被膜之间的空隙形成率限定为80%以下。若空 隙形成率大于80%，则该空隙成为剥离界面而使被施于部件的涂装发生剥离，因此涂装密 合性变差。若空隙形成率为80%以下，则即使存在空隙，不是空隙的部分也会作为用于确保 密合性的保持点发挥功能，因此涂装密合性良好。
[0029] 空隙形成率能够通过进行热压部件的截面观察来测定。空隙形成率只要使用光学 显微镜、SEM(Scanning Electron Microscope:扫描电子显微镜）、EPMA (Electron Probe Micro Analyzer:电子探针微分析仪）等对截面长度100 μπι以上的区域进行观察，求出空 隙形成率即可。例如，从热压部件切下l〇_X IOmm的小片，埋入至树脂。使用EPM观察被 埋入的热压部件小片的截面。只要利用EPM得到500倍的视野的组成图像，将空隙形成部 长度在镀覆层总长度中占有的比率作为空隙形成率而数值化即可。在图1中示出空隙形成 率不同的代表性样品的利用EPM(视野500倍）进行的观察结果（组成图像）与空隙形成 率的关系。
[0030] 上述的形成于镀覆层与氧化被膜之间的空隙的比率，即空隙形成率可以利用后述 的热压前的加热条件进行控制。
[0031] 2)热压部件的制造方法
[0032] 2-1)镀覆钢板
[0033] 本发明的热压部件的制造方法使用镀覆钢板，该镀覆钢板在钢板表面具有含有 10~25质量％的Ni、剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成、每单面的附着量为10~90g/ m2的镀覆层。
[0034] 将镀覆层中的Ni含有率设为10~25质量％的理由是因为将镀覆层的相结构设 为熔点为881°C的γ相。γ相的熔点高，因此含有Zn的氧化被膜的生成被抑制。因此，可 以将镀覆层与氧化被膜之间的空隙形成率也抑制得低，可以确保良好的涂装密合性。应予 说明，γ相可具有Ni 2Znn、NiZn3、Ni5Zn21中的任一晶体结构，并可通过X射线衍射法进行确 认。
[0035] 本发明的热压部件的制造方法中，使用的镀覆钢板的每单面的镀覆层的附着量设 为10~90g/m 2。附着量小于10g/m2时容易形成空隙，因此热压部件的涂装密合性变得不充 分。若附着量大于90g/m 2,则会导致成本上升。基于以上理由，镀覆层的附着量设为10~ 90g/m2的范围。这里，镀覆层的附着量可以通过湿式分析法求出。具体而言，例如，只要在 将lg/Ι的六亚甲基四胺作为抑制剂添加于6质量％盐酸水溶液而成的水溶液中溶解已知 附着面积的镀覆层整体并由此时的重量减少量求出镀覆层的附着量即可。
[0036] 另外，本发明的热压部件的制造方法中，也可以在上述镀覆层的下层设置基底镀 覆层。基底镀覆层对涂装密合性不造成任何影响。作为基底镀覆层，例如可举出含有60质 量％以上的Ni且剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成的附着量为0. 01~5g/m2的镀覆 层等。
[0037] 这样的镀覆层的形成方法没有特别限定，优选为公知的电镀法。此外，镀覆层的附 着量可以通过以通常进行的方式调整通电时间而进行控制。
[0038] 2-2)基底钢板
[0039] 为了得到具有980MPa以上的强度的热压部件，作为镀覆层的基底钢板，例如，可 以使用具有如下成分组成的热乳钢板或冷乳钢板：以质量％计含有C :0. 15~0. 50%、 Si :0· 05 ~2. 00%、Mn :0· 5 ~3. 0%、P :0· 10% 以下、S :0· 05% 以下、Al :0· 10% 以下、N : 0.010%以下且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。以下，对各成分元素的限定理由进 行说明。这里，表示成分的含量的" ％ "只要没有特别说明，则是指"质量％ "。
[0040] C :0.15 ~0.50%
[0041] C是使钢的强度提高的元素，为了使热压部件的TS为980MPa以上，需要将其量设 为0. 15%以上。另一方面，若C量大于0. 50%，则原材料的钢板的冲裁加工性显著下降。因 此，C量设为(λ 15~(λ 50%。
[0042] Si :0· 05 ~2. 00%
[0043] Si与C同样是使钢的强度提高的元素，为了使热压部件的TS为980MPa以上，需 要将其量设为〇. 05%以上。另一方面，若Si量大于2. 00%，则在热乳时被称为红色氧化皮 的表面缺陷的产生显著增大，并且乳制负荷增大，或导致热乳钢板的延展性变差。此外，若 Si量大于2. 00%，则施行在钢板表面形成以Zn、Al为主体的镀覆被膜的镀覆处理时，有时 对镀覆处理性造成不良影响。因此，Si量设为0. 05~2. 00%。
[0044] Mn :0· 5 ~3. 0%
[0045] Mn是对抑制铁素体相变而提高淬透性有效的元素，此外，由于使Ac3相变点下降， 因此是对降低热压前的加热温度也有效的元素。为了体现这种效果，需要将其量设为0.5% 以上。另一方面，若Mn量大于3. 0%，则偏析而原材料的钢板和热压部件的特性的均匀性下 降。因此，Mn量设为0.5~3.0%。
[0046] P :0.10 % 以下
[0047] 若P量大于0. 10%，则偏析而原材料的钢板和热压部件的特性的均匀性下降，并 且韧性也显著下降。因此，P量设为0.10%以下。
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