BR112013013443A2

BR112013013443A2 - método para produzir componentes conformados por prensagem a quente

Info

Publication number: BR112013013443A2
Application number: BR112013013443-7A
Authority: BR
Inventors: Seiji Nakajima; Tatsuya Miyoshi; Hiroki Nakamaru
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2021-05-04
Also published as: EP2647739A4; MX2013006145A; TW201244847A; EP2647739A1; BR112013013443B1; KR20140019299A; CA2820571C; US20130333436A1; MX364477B; KR101527048B1; JP2012233248A; CN103237927B; TWI485014B; CA2820571A1; JP5834587B2; CN103237927A; WO2012074132A1; US9498810B2

Abstract

MÉTODO PARA PRODUZIR COMPONENTES CONFORMADOS POR PRENSAGEM A QUENTE. A presente invenção refere-se a métodos para produzir componentes conformados por prensagem a quente que possa garantir a resistência à corrosão após o revestimento. O método para produzir componentes conformados por imersão a quente que inclui aquecer a chapa de aço até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC e conformar por prensagem a quente a chapa de aço a uma temperatura na faixa de temperaturas acima, a chapa de aço tendo uma camada de revesti-mento de liga Zn-Ni em sua superfície, a camada de revestimento incluindo 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e inevitáveis impurezas e tendo peso de revestimento de 10 a 90 g/m2.

Description

- 1/32 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUZIR COMPONENTES CONFORMADOS POR PRENSAGEM A QUEN- TE". Campo técnico A presente invenção refere-se a um método para produzir compo- nentes conformados por prensagem a quente adequado para produzir compo- nentes tais como estruturas de automóveis e componentes estruturais de carro- cerias de automóveis.

Fundamentos da técnica Muitos dos componentes tais como estruturas de automóveis e componentes estruturais de carrocerias de automóveis são convencionalmente " produzidos pela conformação por prensagem de chapas de aço tendo a resis- tência prescrita.

Nos últimos anos foi colocada uma grande demanda em redu- Zir o peso das carrocerias de automóveis pelo ponto de vista de preservação do ambiente global.

Assim estão sendo envidados esforços para aumentar a resis- tência das chapas de aço usadas, e assim reduzir a espessura da chapa.

Entre- tanto, o aumento da resistência das chapas de aço é acompanhado de uma diminuição da capacidade de conformação por prensagem das chapas de aço.

Como resultado, são mais frequentemente encontradas dificuldades em con- formar chapas de aço em na forma dos componentes desejados.

Assim, foi dada a atenção a uma técnica na qual chapas de aço são conformadas por prensagem após serem previamente aquecidas.

Em particular, a conformação por prensagem a quente é uma técnica na qual chapas de aço são conformadas a quente após serem aquecidas até uma temperatura relati- vamente baixa.

Se comparado comas técnicas de conformação por prensagem a frio, a técnica de conformação por prensagem a quente permite uma diminui- ção na carga de conformação bem como melhorias na capacidade de confor- mação tal como capacidade de flangeamento no estiramento e capacidade de fixação da forma.

Com essas vantagens, uma variedade de métodos de con- formação por prensagem a quente foi proposta.

. 2/32 Por exemplo, a Literatura de Patente 1 propõe um método para produção de produtos conformados a quente de alta resistência que inclui a- quecer uma chapa de aço laminada a quente, laminada a frio ou revestida com Zn contendo os componentes prescritos até uma temperatura de 200 a 850ºC e posteriormente conformando a quente a chapa de aço a uma temperatura de forma que uma tensão plástica de não menos de 2% seja aplicada à região que necessite resistência de modo a garantir a razão de um aumento na resistência à tração excedendo 1,10. A Literatura de Patente 2 propõe um método para conformar por 210 prensagem a quente chapas de aço no qual uma chapa de aço de alta resis- tência é conformada por prensagem sucessivamente a alta velocidade através » de múltiplas etapas.

Nesse método, a chapa de aço de alta resistência é rapi- damente aquecida entre etapas no decurso da conformação por prensagem.

Além disso, a Literatura de Patente 3 propõe um método para pro- duzir componentes conformados por prensagem a quente de alta resistência que inclui deformar plasticamente uma chapa de aço de alta resistência com uma resistência à tração de não menos que 980 MPa para formar uma região deformada plasticamente com uma tensão logarítmica de não menos que 1 na totalidade de uma porção da chapa de aço de alta resistência, e conformar por prensagem a chapa de aço a uma temperatura em uma faixa de temperaturas mornas para produzir um componente conformado por prensagem a quente de alta resistência.

No entanto a resistência à corrosão se tornou recentemente alvo de maior interesse também para componentes tais como estruturas de automóveis e componentes estruturais de carrocerias de carros.

Em particular, houve uma demanda crescente de que a ocorrência de bolhas em falhas aos o revestimen- to seja suprimida, isto é, seja apresentada resistência à corrosão após o reves- timento. [Lista de Citações] [Literatura de Patente]

. 3/32 [PTL 1] Japanese Patent nº 3962186 [PTL 2] Japanese Unexamined Patent Application Publication nº 2001-314923 [PTL 3] Japanese Unexamined Patent Application Publication nº 2007-308744 [Resumo da invenção] [Problema técnico] Entretanto, componentes conformados por prensagem a quente ob- tidos pelos métodos de conformação por prensagem a quente descritos nas Literaturas de Patente 1 a 3 são pobres em resistência à corrosão após o reves- timento.

É muito difícil garantir com segurança a resistência á corrosão após o » revestimento mesmo quando são usadas chapas de aço revestidas de Zn des- critas na Literatura acima.

É um objetivo da presente invenção fornecer um método para a produção de componentes conformados por prensagem a quente que possam garantir a resistência à corrosão após o revestimento. [Solução para o problema) Os presentes inventores estudaram diligentemente métodos para a produção de componentes conformados por prensagem a quente para alcançar oobjetivo acima.

Como resultado, os presentes inventores descobriram o que segue.

D É difícil garantir a resistência à corrosão mesmo quando são —. usadas chapas de aço revestidas com Zn descritas nas Literaturas de Patente 1 e 2. A razão para Isto é porque durante o aquecimento antes da conformação por prensagem a quente, o zinco na camada de revestimento forma uma gran- de quantidade de óxido de zinco na superfície da camada de revestimento, ou é difundido na chapa de aço base e parte desse zinco forma um composto inter- metálico Zn-Fe, com o resultado de que o efeito anticorrosivo de sacrifício do zinco é notavelmente diminuído.

- 4/32 ii) Para suprimir a formação de uma grande quantidade de ó- xido de zinco na superfície da camada de revestimento ou suprimir a difusão o zinco na chapa de aço base, é eficaz fornecer uma camada de revestimento de liga ZN-Ni incluindo 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitá- veisimpurezas. : ii) A difusão do zinco na chapa de aço base pode ser suprimi- da mais efetivamente e a resistência à corrosão após o revestimento pode ser efetivamente também aumentada pelo fornecimento de uma camada de reves- timento menor incluindo não menos que 60% em massa de Ni e o saldo sendo Zneasinevitáveis impurezas entre a chapa de aço base e a camada de reves- timento de liga Zn-Ni.

. A presente invenção foi feita com base nas descobertas acima. À presente invenção fornece um método para produção de componentes confor- mados por prensagem a quente incluindo aquecer a chapa de aço até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC e conformar por prensagem a quente a chapa de aço a uma temperatura na faixa de temperaturas acima, a chapa de aço tendo uma camada de revestimento de liga Zn-Ni na superfície da chapa de aço que inclui 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas e tem um peso de revestimento de 10 a 90 gm?.

Além disso, a presente invenção fornece um método para produção de componentes conformados por prensagem a quente incluindo aquecer a chapa de aço até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC e conformar por prensagem a quente a capa de aço a uma temperatura na faixa de temperatu- ras acima, a chapa de aço tendo uma camada de revestimento menor e uma camada de revestimento de liga Zn-Ni nessa ordem na superfície da chapa de aço, a camada de revestimento menor incluindo não menos que 60% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas e tendo um peso de reves- timento de 0,01 a 5 gm?, a camada de revestimento de liga Zn-Ni incluindo 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas e tendo um —pesode revestimento de 10 a 90 g/m?.

. 5/32 Nos métodos da invenção para produzir componentes conformados por prensagem a quente, é preferível que a chapa de aço usada também tenha, na camada de revestimento de liga Zn-Ni, pelo menos uma camada composta selecionada entre camadas compostas contendo Zn, camadas compostas con- tendoTi, camadas compostas contendo Al, e camadas compostas contendo Zr.

Essas camadas compostas podem também conter um lubrificante sólido inor- gânico. [Efeitos vantajosos da invenção] Os métodos para produção de componentes conformados por pren- sagem a quente da presente invenção tornam possível produzir componentes conformados por prensagem a quente que possam garantir a resistência à cor- - rosão após o revestimento.

Componentes conformados por prensagem a quen- te produzidos pelos métodos da invenção para produção de componentes con- formados por prensagem a quente são adequados para estruturas de automó- veiseparacomponentes estruturais de carrocerias de automóveis. [Breve descrição dos desenhos] [Fig. 1] A Fig. 1 é uma vista ilustrando o equipamento de medição do coeficiente de fricção usado nos Exemplos. [Fig. 2] A Fig. 2 é uma vista ilustrando a forma de uma tira 6 na Fig. 1 [Descrição de modalidades] 1) Chapas de aço a serem conformadas por prensagem a quen- te 1-1) Camada de revestimento Para garantir a resistência à corrosão após o revestimento devido ao efeito anticorrosivo de sacrifício do zinco pela supressão da formação de óxido de zinco na superfície de uma camada de revestimento bem como pela supressão da difusão do zinco na camada de revestimento em uma chapa de aço base, a presente invenção propicia que uma camada de revestimento de liga Zn-Ni seja disposta na superfície de uma chapa de aço, que inclua 10 a

. 6/32 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas. Limitar-se o teor de Ni na camada de revestimento de liga Zn-Ni em 10 a 25% em massa garante que seja formada a fase y que tem uma estrutura cristalina, representa- da por qualquer um entre Ni2Zn11, NiZn3 e NisZn2, e apresenta um alto ponto de fusãocom881ºC. Consequentemente, a reação de formação de óxido a super- fície da camada de revestimento durante o processo de aquecimento é suprimi- da até uma extensão mínima. A camada de revestimento tendo tal ponto de fusão garante que a difusão do zinco na chapa de aço base durante o processo de aquecimento seja suprimida até uma extensão mínima e o teor de Zn pre- 210 sente na camada de revestimento pode ser mantido em um alto nível mesmo após o aquecimento, tornando então possível obter excelente resistência à cor- - rosão após o revestimento utilizando o efeito anticorrosivo de sacrifício do zin- co.

A formação da fase y com teor de Ni de 10 a 25% em massa não é necessariamente consistente com o diagrama de equilíbrio da liga Zn-Ni. Essa inconsistência provavelmente aumenta porque à reação de formação da cama- da de revestimento por um método tal como eletrogalvanização não ocorre no equilíbrio. A fase y de NioZn11, NiZn3 e NisZn2, pode ser identificada por um mé- todo de difração de raio-x ou por um método de difração de elétrons usando-se umTEM (microscópio de transmissão eletrônica).

O peso do revestimento da camada de revestimento de liga Zn-Ni em cada superfície é limitado a ser 10 a 90 g/m?. Se o peso do revestimento for menor que 10 glm?, a resistência à corrosão após o revestimento não é melho- rada suficientemente. Se o peso do revestimento exceder 90 g/m?, o efeito de —melhoriaé saturado e os custos são aumentados.

Para obter uma resistência à corrosão após o revestimento ainda maior por também suprimir a difusão do zinco da camada de revestimento de liga Zn-Ni na chapa de aço base, é preferível na invenção que uma camada de menor revestimento incluindo não menos que 60% em massa de Ni e o saldo sendoZneas inevitáveis impurezas seja fornecida entre a chapa de aço base e ãM 7/32 a camada de revestimento de liga Zn-Ni. Se o teor de Ni na camada de menor revestimento for menor que 60% em massa, tal camada de revestimento não pode suprimir suficientemente a difusão do zinco na camada de revestimento de liga Zn-Ni na chapa de aço base e falha em alcançar uma melhoria na resis- tência à corrosão após o revestimento. Especificamente, o teor de Ni é preferi- velmente 100% em massa. No caso m que o teor de Ni é menor que 100% em massa, entretanto, o saldo é Zn tendo um efeito anticorrosivo de sacrifício e as inevitáveis impurezas. O peso do revestimento da camada de menor revesti- mento em cada superfície é limitado a ser 0,01 a 5 g/ym?, tal camada de reves- 210 timento não pode ter efeito em suprimir suficientemente a difusão do zinco da camada de revestimento Zn-Ni na chapa de aço base. Se o peso do revesti- - mento exceder 5 gm?, o efeito supressivo é saturado e os custos são aumenta- dos.

A camada de revestimento de liga Zn-Ni e a camada de menor re- vestimento podem ser formadas por quaisquer métodos, sem limitação. Entre- tanto, um método conhecido de eletrogalvanização é preferível.

Uma excelente aderência de tinta pode ser obtida fornecendo-se na camada de revestimento de liga Zn-Ni pelo menos uma camada composta sele- cionada entre camadas compostas contendo Si, camadas compostas contendo Ti, camadas compostas contendo Al e camadas compostas contendo Zr. Para obter esse efeito, é preferível que a espessura da camada composta seja não menos que 0,1 um. Se a espessura exceder 3,0 um, a camada composta pode se tornar frágil e a aderência de tinta pode ser diminuída. Assim, a espessura é preferivelmente controlada para ser não mais que 3,0 um. A espessura é mais preferiveimente 0,4 a 2,0 um.

Exemplos de compostos contendo Si incluem resinas de silicone, si- licato de lítio silicato de sódio, sílica coloidal e agentes de ligação silanos. E- xemplos de compostos contendo Ti incluem agentes de ligação de titânio base- ados em titanatos tais como titanato de lítio e titanato de cálcio, alcóxidos de titânio ou compostos de titânio quelados. Exemplos de compostos contendo Al

, 8/32 incluem agentes de ligação de alumínio com base em aluminatos tais como a- luminato de sódio e aluminato da cálcio, alcóxidos de alumínio ou compostos de alumínio quelados. Exemplos de compostos contendo Zr incluem agentes de ligação de zircônio com base em zZirconatos tais como zirconato de lítio e zirco- —natode cálcio, alcóxidos de zircônio ou compostos de zircônio quelados.

Tal(is) camada(s) composta(s) podem ser formadas na camada de revestimento de liga Zn-Ni anexando-se pelo menos um composto selecionado entre os acima mencionados compostos contendo Si, compostos contendo Ti, compostos contendo Al e compostos contendo Zr na camada de revestimento, e posteriormente secando o revestimento pelo aquecimento sem lavagem com água. Esses compostos podem ser anexados por quaisquer métodos tais como revestimento, imersão e pulverização, usando-se equipamentos adequados tais como cilindros de revestimento, revestimento por compressão e revestimento em molde. Após serem anexadas por um tratamento de revestimento com um revestimento por compressão ou similar, um tratamento de imersão ou um tra- tamento de pulverização, o composto pode ser tratado por um método à faca de ar ou um método de compressão de cilindro para controlar a quantidade de re- vestimento e tornar a aparência e a espessura uniformes. A secagem térmica é preferivelmente executada de forma que a temperatura máxima da chapa de açoalcance40 a 200ºC, e mais preferivelmente 60 a 160ºC.

Alternativamente, tais camadas compostas podem ser formadas na camada de revestimento de Zn-Ni submetendo-se a chapa de aço tendo a ca- mada de revestimento a um tratamento reativo no qual a chapa de aço é mer- gulhada em uma solução aquosa ácida contendo pelo menos um cátion sele- cionado entre Si, Ti, Al e Zr bem como pelo menos um anion selecionado entre fon fosfato, íon ácido de flúor e íon fluoreto, e posteriormente secando a chapa de aço por aquecimento posterior ou sem lavagem com água.

Essas camadas compostas podem conter um lubrificante inorgânico sólido. A incorporação de um lubrificante inorgânico sólido diminui coeficiente

. 9/32 de fricção dinâmica durante a conformação por prensagem a quente e assim melhora a capacidade de trabalho de prensagem. O lubrificante inorgânico sólido pode ser pelo menos um seleciona- do entre sulfetos metálicos (tais como dissulfeto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio), compostos de selênio (tais como seleneto de molibdênio e seleneto de tungstênio), grafites, fluoretos (tais como fluoreto de grafite e fluoreto de cál- cio), nitretos (tais como nitreto de boro e nitreto de silício), bórax, mica, estanho metálico e sulfatos de metais alcalinos (tais como sulfato de sódio e sulfato de potássio). O teor desses lubrificantes inorgânicos sólidos na camada composta é preferivelmente 0,1 a 20% em massa. Efeitos lubrificantes são obtidos quando o teor é não menos de 0,1% em massa. Uma diminuição na aderência de tinta é . evitada quando o teor é de não mais que 20% em massa.

1.2) Chapas de aço base A chapa de aço como base para a camada de revestimento na pre- sente invenção não é particularmente limitada. Em vista da aplicação das cha- pas de aço, entretanto, são desejáveis chapas de aço de alta resistência tendo uma resistência à tração de não menos que 440 MPa. É também desejável que as chapas de aço base sejam chapas de aço de alta resistência que apresen- tem mudanças mínimas nas características mecânicas tais como resistência à tração e alongamento antes e depois da conformação por prensagem a quente. Por exemplo, a chapa de aço como base para a camada de reves- timento pode ser uma chapa de aço laminada a quente ou uma chapa de aço laminada a frio que tenha uma composição química incluindo, em % em massa, 0,01 a 0,5% de C, 0,01 a 2% de Si, 0,1 a 3% de Mn, não mais que 0,1% de P, —nãomais que 0,05% de S, não mais que 0,1% de Al, e não mais que 0,01% de N, o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, As razões porque cada ele- mento da composição química é limitado serão descritas abaixo. Aqui, a unida- de "%" para os teores dos elementos indica "% em massa" a menos que men- cionado de forma diferente. C: 0,01 a 0,5%

, 10/32 Carbono é um elemento eficaz para aumentar a resistência das chapas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de C for menor que 0,01%. Se o teor de C exceder 0,5%, a capacidade de conformação é deterio- rada. Assim, o teor de C é limitado a ser 0,01 a 0,5%.

Si: 0,01 a 2% O silício é um elemento eficaz para aumentar a resistência das cha- pas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de Si for menor que 0,01%. Se o teor de Si exceder 2%, a capacidade de conformação é deteriora- da. Assim, o teor de Si é limitado a ser 0,01 a 2%.

1o Mn: 0,1 a 3% O manganês é um elemento eficaz para aumentar a resistência das - chapas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de Mn for menor que 0,1%. Se o teor de Mn exceder 3%, a capacidade de conformação é deteriora- da, Assim, o teor de Mn é limitado a ser 0,1 a 3%. P: não mais que 0,1% Qualquer teor de P acima de 0,1% provoca deteriorações na uni- formidade das características mecânicas devido à segregação, e também leva a uma diminuição marcante na tenacidade. Assim o teor de P é limitado para ser não mais que 0,1%.

S: não mais que 0,05% A fragilidade a quente pode ocorrer se o teor de S exceder 0,05%. Assim, o teor de S é limitado a ser não mais que 0,05%.

Al: não mais que 0,1% A capacidade de esboço das chapas de aço como materiais é dete- rioradaseo teor de Al exceder 0,1%. Assim, o teor de Al é limitado para ser não mais que 0,1%.

N: não mais que 0,01% Se o teor de N exceder 0,01%, o nitreto AIN é formado durante a laminação a quente e a capacidade de esboço das chapas de aço como mate- riais é deteriorada, Assim, O teor de N é limitado a ser não mais que 0,01%.

he 11/32 O saldo é Fe e as inevitáveis impurezas. Pelas razões descritas a- baixo, é preferível que a chapa de aço contenha pelo menos um elemento sele- cionado entre 0,01 a 2% de Cr, 0,005% a 2% de Ti, 0,005% a 2% de Nb, 0mOO5% a 2% de V, 0,005% a 2% de Mo, 0,005% a 2% de W, 0,0005% a 0,08% deBe0,003% a 0,03% de Sb.

Cr: 0,01 a 2% Cromo é um elemento eficaz para aumentar a resistência das cha- pas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de Cr for menor que 0,01%. Se o teor de Cr exceder 2%, a capacidade de conformação é deteriora- da Assim,oteorde Cr é preferivelmente limitado para ser 0,01 a 2%.

Ti: 0,005% a 2% - Titânio é um elemento eficaz para aumentar a resistência das cha- pas de aço bem como para aumentar a tenacidade pela redução dos tamanhos de grão. Esses efeitos não podem ser obtidos se o teor de Ti for menor que 0,005%. $Se o teor de Ti exceder 2%, a capacidade de conformação é deteriora- da. Assim, o teor de Ti é preferivelmente limitado para ser 0,005 a 2%.

Nb: 0,005% à 2% Nióbio é um elemento eficaz para aumentar a resistência das cha- pas de aço bem como para aumentar a tenacidade pela redução dos tamanhos de grão. Esses efeitos não podem ser obtidos se o teor de Nb for menor que 0,005%. Se o teor de Nb exceder 2%, a capacidade de conformação é deterio- rada. Assim, o teor de Nb é preferivelmente limitado a ser 0,005 a 2%.

V: 0,005 a 2% Vanádio é um elemento eficaz para aumentar a resistência das chapas de aço bem como para aumentar a tenacidade pela redução do tama- nho dos grãos. Esses efeitos não podem ser obtidos se o teor de V for menor que 0,005%. Se o teor de V exceder 2%, a capacidade de conformação é dete- riorada. Assim, o teor de V é preferivelmente limitado a ser 0,005 a 2%.

Mo: 0,005 a 2%

. 12/32 Molibdênio é um elemento eficaz para aumentar a resistência das chapas de aço bem como para aumentar a tenacidade pela redução do tama- nho dos grãos. Esses resultados não podem ser obtidos se o teor de MO for menor que 0,005%. Se o teor de Mo exceder 2%, a capacidade de conformação é deteriorada. Assim, o teor de Mo é preferivelmente limitado a ser 0,005 a 2%.

W: 0,005 a 2% Tungstênio é um elemento eficaz para aumentar a resistência das chapas de aço bem como para aumentar a tenacidade pela redução dos tama- nhos dos grãos. Esses efeitos não podem ser obtidos se o teor de W for menor que0,005%. Se o teor de W exceder 2%, a capacidade de conformação é dete- riorada. Assim, o teor de W é preferivelmente limitado a ser 0,005 a 2%. - B: 0,0005 a 0,08% Boro é um elemento eficaz para aumentar a tenacidade das chapas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de B for menor que 0,0005%.

SeoteordeB exceder 0,08%, a laminação a quente de tais chapas de aço in- : corre em uma carga de laminação extremamente alta e pode resultar na ocor- rência de fraturas. Assim, o teor de B é preferivelmente limitado a ser 0,0005 a 0,08%.

Sb: 0,003 a 0,03% Antimônio tem o efeito de suprimir a formação de uma camada des- carburada em uma porção da superfície durante o aquecimento das chapas de aço. Esse efeito não pode ser obtido se o teor de Sb for menor que 0,003%. Qualquer teor de Sb acima de 0,03% provoca um aumento na carga de lamina- ção e a deterioração da produtividade. Assim, o teor de Sb é preferivelmente limitadoa ser 0,003 a 0,03%.

. 13/32 2) Método de conformação por prensagem a quente Na presente invenção, a chapa de aço mencionada anteriormente para ser conformada por prensagem a quente é aquecida até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC e é posteriormente conformada por prensagem a quen- teaumatemperatura na faixa de temperaturas acima. O aquecimento da chapa de aço até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC antes da conformação por prensagem a quente torna possível reduzir a carga de conformação bem como melhorar a capacidade de conformação, tal como a capacidade de flangeamen- to no estiramento e capacidade de fixação da forma. A chapa de aço precisa ser aquecida até não menos de 200ºC porque os efeitos acima são insuficien- tes se a temperatura de aquecimento for menor que 200ºC. Por outro lado, os - custos de energia são aumentados se a temperatura de aquecimento exceder 800ºC. Assim, a temperatura de aquecimento para a chapa de aço é limitada a ser 200 a 800ºC, e preferivelmente 200 a 700ºC. Pelas mesmas razões porque atemperatura de aquecimento antes da conformação por prensagem é limitada conforme descrito acima, a temperatura da chapa de aço durante a conforma- ção por prensagem a quente precisa ser 200 a 800ºC e preferivelmente 200 a 700ºC. No caso em que a chapa de aço é aquecida antes da conformação por prensagem e é conformada por prensagem a quente com equipamentos dife- rentes, o transporte entre os equipamentos precisa ser completado o mais rapi- damente possível. O tempo de transporte é limitado a ser não mais que 30 se- gundos, mais preferivelmente não mais que 10 segundos, e ainda mais preferi- velmente não mais que 5 segundos.

A taxa de aquecimento à qual a chapa de aço é aquecida até a temperatura de aquecimento, e a taxa de resfriamento após a conformação por prensagem a quente não são particularmente limitadas porque essas taxas têm pouca influência nas características mecânicas e na resistência à corrosão após o revestimento dos componentes conformados por prensagem a quente. O tempo de retenção durante o aquecimento não é particularmente limitado. Co- moum aquecimento prolongado é economicamente desvantajoso, entretanto, o

* 14/32 tempo de retenção é preferivelmente limitado a ser não mais de 10 segundos, e mais preferivelmente O segundos.

Métodos exemplares para aquecer a chapa de aço incluem aquecer em um forno tal como um forno elétrico ou um forno a gás, aquecimento com chama, aquecimento elétrico, aquecimento de lata fre- quênciae aquecimento por indução. [EXEMPLO 1]

Chapas de aço laminadas a quente com uma espessura de 2,3 mm foram usadas como chapas de aço base.

As chapas de aço tiveram ia composi- ção incluindo, em massa, 0,10% de C, 0,02% de Si, 1,2% de Mn, 0,01% de P, 0,003% de 5S, 0,03% de Al, 0,003% de N, 0,12% de Ti e 0,22% de Mo, o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas.

As chapas de aço foram eletrogalvaniza- - das em um banho de revestimento contendo 200 g/I de hexaidrato de sulfato de níquel e 10 a 100 g/l de hexaidrato sulfato de zinco a um pH de 1,5 e a uma temperatura de 50ºC enquanto muda a densidade de corrente na faixa de 5 a 100 AS/dm?. Assim, camadas de revestimento de liga Zn-Ni com diferentes teo- res de Ni e diferentes pesos de revestimento foram formadas nas superfícies das chapas de aço laminadas a quente.

Antes da formação da camada de liga Zn-Ni, algumas das chapas de aço foram eletrogalvanizadas em um banho de revestimento contendo 2000 g/I de hexaidrato suifato de níquel e O a 50 g/l de hexaidrato sulfato de zinco a um pH de 3,0 e a uma temperatura de 50ºC en- quanto mudava a densidade de corrente na faixa de 5 a 100 Aldm?, formando, portanto, camadas de menor revestimento tendo diferentes teores de Ni e dife-

rentes pesos de revestimento.

As chapas de aço assim obtidas foram aquecidas até uma tempera- turade aquecimento de 200 a 800ºC com o uso de um forno elétrico.

Imediata- mente após, as chapas de aço foram removidas do forno elétrico e foram resfri- adas até a temperatura ambiente ao serem prensadas entre matrizes de Al.

Em adição, uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente (Gl) e uma capa de aço galvannealed (GA) foram tratadas termicamente de maneira similar para comparação.

A Tabela 1 descreve os teores de Ni e os pesos de revestimento

* 15/32 das camadas de menor revestimento e das camadas de revestimento de liga ZN-Ni, bem como as temperaturas de aquecimento.

Após essas chapas de aço serem convertidas quimicamente e re- vestidas por eletrogalvanização, sua resistência à corrosão após o revestimento foitestada.

O tratamento de conversão química foi executado sob condições padrão usando-se PB-L3020 produzido por Nihon Parkerizing Co., Ltd.

O reves- timento de eletrogalvanização foi executado sob condições tais que GT-10 pro- duzido por Kansai Paint Co., Ltd. foi depositado a uma voltagem de 200 V e foi posteriormente cozido a 170ºC por 20 minutos.

Para testar a resistência à cor- rosão após o revestimento, a amostra revestida por eletrogalvanização foi cor- tada na seção transversal com uma ferramenta de corte até uma profundidade - que alcance a chapa de aço base.

A superfície e as bordas que estavam livres das marcas do corte transversal foram seladas.

Posteriormente a amostra foi submetida a um teste de pulverização de sal por 480 horas de acordo com a JISZ2371-2000, e foi lavada com água e seca.

Uma fita adesiva de celofane foi aplicada e retirada da seção transversal.

A largura máxima de descascamento a partir de uma linha de corte na seção de corte transversal foi medida e avaliada como segue.

Chapas de aço avaliadas com O e foram considerados satisfaze- rem o objetivo da presente invenção.

O: largura máxima de descascamento a partir de qualquer linha de corte < 3 mm O: 3 mm < largura máxima de descascamento a partir de qualquer linha de corte < 4 mm x: 4 mm < largura máxima de descascamento a partir de qualquer linhade corte A Tabela 1 descreve os resultados da avaliação da resistência à corrosão após o revestimento.

Foi demonstrado que todas as chapas de aço dos Exemplos da Invenção apresentaram excelente resistência à corrosão após o revestimento.

" 16/32

Embora a conformação por prensagem a quente não seja realmente executada nesse exemplo, os resultados desse exemplo permitem a avaliação da resistência à corrosão após o revestimento de membros conformados por prensagem a quente porque, conforme descrito mais acima, a resistência após o revestimento é afetado por mudanças das camadas de revestimento devido ao aquecimento antes da conformação por prensagem, em particular pelo com-

portamento do zinco nas camadas de revestimento.

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. [EXEMPLO 2] Chapas de aço base similares àquelas usadas no EXEMPLO 1 foram tratadas da mesma maneira que no EXEMPLO 1 para formar cama- das de revestimento de liga Zn-Ni com diferentes teores de Ni e diferentes pesos de revestimento nas superfícies das chapas de aço. Antes dessa for- mação da camada de revestimento de liga de Zn-Ni, algumas das chapas de aço foram eletrogalvanizadas da mesma maneira que no EXEMPLO 1, para formar camadas de menor revestimento tendo diferentes teores de Ni e dife- rentes pesos de revestimento. Posteriormente, uma composição (teor sólido de15% em massa) contendo qualquer um entre os seguintes compostos contendo Si, compostos contendo Ti, compostos contendo Al, compostos f contendo Zr, e compostos contendo Si e Zr, o saldo sendo um solvente, foi : aplicada à camada de revestimento de liga Zn-Ni e foi secada sob condições tais que a temperatura da chapa alcançou 140ºC. Assim, as foram produzi- das chapas de aço nº 1 a42 que tiveram qualquer um entre compostos con- tendo Si, compostos contendo Ti, compostos contendo Al, compostos con- tendo Zr, e camadas compostas contendo Si e Zr com diferentes espessuras descritas nas Tabelas 2 e 3.

Os compostos contendo Si e compostos contendo Zr usados a- quisãoos seguintes compostos: Resina silicone: KR-242A produzido por Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

Silicato de lítio: silicato de lítio 45 produzido por NISSAN CHE- MICAL INDUSTRIES, LTD.

Sílica coloida: SNOWTEX OS produzida por NISSAN CHEMI- CAL INDUSTRIES, LTD.

Agente de ligação silano: KBE-403produzido por Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

Agente de ligação titânio: ORGATIX TA-22 produzido por Mat- —sumoto Fine Chemical Co., Ltd.

Titanato de lítio: titanato de lítio produzido por Titan Kogyo, Ltd.

: Aluminato de sódio: NA-170 produzido por Asahi Chemical Co., Ltd.

Agente de ligação alumínio: PLENACT AL-M produzido por Aji- nomoto Fine-Techno Co,, Inc.

Acetato de zircônio: acetato de zircônio produzido por SAN'EI KAKO CO,, LTD.

Agente de ligação zircônio: ORGATIX ZA-65 produzido por Mat- sumoto Fine Chemical Co., Ltd.

Um solvente contendo etileno glico! monobutil éter e nafta de pe- tróleo em uma razão de 55:45 (em % em massa) foi usado como solvente para a resina silicone.

Para compostos diferentes da resina silicone, a água À deionizada foi usada como solvente. y As chapas de aço assim obtidas foram aquecidas até uma tem- peratura de aquecimento de 200 a 800ºC com o uso de um forno elétrico.

Imediatamente após, as chapas de aço foram removidas do forno elétrico e - + «==- “> — foram resfriadas até a temperatura' ambiente ao serem prensadas entre ma- trizes de Al.

As Tabelas 2 e 3 descrevem os teores de Ni e os pesos de re- vestimento das camadas de menor revestimento e as camadas de revesti- mento de liga Zn-Ni, bem como os compostos que formam as camadas compostas, as espessuras das camadas compostas e as temperaturas de aquecimento.

Essas chapas de aço foram testadas da mesma maneira que no EXEMPLO 1 para avaliar sua resistência à corrosão após o revestimento.

Além disso, a aderência da tinta foi avaliada da maneira a seguir.

Aderência de tinta: Foi obtida uma amostra da chapa de aço tratada termicamente foi submetida a um tratamento de conversão química sob condições padrão usando PB-SX35 produzido por Nihon Parkerizing Co., Ltd.

Posteriormente, foi depositada por eletrogalvanização a tinta GT-10HT Gray produzida por Kansai Paint Co., Ltd. e cozida a 170ºC por 20 minutos para formar uma pe- lícula de revestimento com uma espessura de 20 um, produzindo assim um corpo de prova revestido.

A superfície do corpo de prova foi submetido ao tratamento de conversão química e ao revestimento por eletrogalvanização

. foi cortada com uma ferramenta de corte até uma profundidade que alcance a chapa base de modo a formar um padrão de treliça (quadrados de 10 x 10 com 1 mm de intervalo). Uma fita adesiva foi aplicada e retirada desse pa- drão de treliça.

O resultado desse teste de adesão da seção de corte trans- —versalforam avaliados na base do seguinte critério: O: indica que a aderência de tinta foi excelente O: sem descascamento O: descascamento em 1 a 10 quadrados A: descascamento em 11 a 30 quadrados x: descascamento em 31 ou mais quadrados Os resultados estão descritos nas Tabelas 2 e 3. Foi ilustrado Ô que a incorporação das camadas compostas forneceram não apenas exce- | lente resistência à corrosão após o revestimento mas também excelente a- derência de tinta.

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: Embora a conformação por prensagem a quente não seja real- mente executada nesse exemplo, os resultados desse exemplo permitem a avaliação da aderência de tinta dos componentes conformados por prensa- gem a quente por razão similar conforme descrito em relação à resistência à corrosão após o revestimento.

[EXEMPLO 3] Chapas de aço base similares àquelas usadas no EXEMPLO 1 foram tratadas da mesma maneira que no EXEMPLO 1 para formar uma camada de menor revestimento e uma camada de revestimento de liga Zn- Nidescritana Tabela 4 nessa ordem na superfície da chapa de aço. Posteri- ormente, similarmente ao EXEMPLO 2, uma composição (teor sólido 15% ' em massa), contendo uma resina de silicone (KR-242A produzida por Shin- : Etsu Chemical Co., Ltd.) e um lubrificante inorgânico sólido descrito na Ta- bela 4, o saldo sendo um solvente, foi aplicada à camada de revestimento de liga Zn-Ni e foi seca sob tais condições de que a temperatura da chapa de aço alcançou 140ºC para formar uma camada composta contendo Si descri-" ta na Tabela 4. Assim, foram produzidas as chapas de aço nº 1 a 17. Os lubrificantes inorgânicos sólidos descritos na Tabela 4 são os compostos a seguir. Em algumas das chapas de aço, a camada composta foi formada sem qualquer lubrificante inorgânico sólido.

Dissulfeto de molibdênio: LM-13 produzido por DAITO CO. LTD.

Grafite: GP-60S produzido por Hitachi Chemical Co. Ltd.

Nitreto de boro: FS-1 produzido por MIZUSHIMA FERROALLOY CO. LTD.

Dissulfeto de tungstênio: Tungmic B produzido por JAPANESE

LUBRICANT CORPORATION Seleneto de molibdênio: seleneto de molibdênio produzido por Mitsuwa Chemicals Co., Ltd.

Fluoreto de grafite: CEFBON CMA produzido por Centrel Glass Co, Ltd.

Bórax: metaborato de sódio produzido por TAIYO CHEMICAL INDUSTRY SCO. LTD.

: Estanho metálico: AT-Sn nº 600 produzido por YANAISHI ME- TAL CO,, LTD. Mica: A-11 produzido por YAMAGUCHI MICA CO., LTD. Sulfato de sódio: A12 produzido por SHIKOKU CHEMICALS

CORPORATION O solvente foi um solvente contendo etileno glicol monobutil éter e nafta de petróleo em uma razão de 55:45 (em massa). As chapas de aço assim obtidas foram aquecidas até uma tem- peratura de aquecimento de 600ºC com o uso de um forno elétrico. Imedia- tamente após, as chapas de aço foram removidas do forno elétrico e foram resfriados até a temperatura ambiente por serem prensadas entre moldes de Ê Al. A Tabela 4 descreve os teores de Ni e os pesos de revestimento das ca- madas de menor revestimento e das camadas de revestimento de liga Zn-Ni, bem como os compostos e os lubrificantes inorgânicos sólidos que formam as camadas compostas, os teores dos lubrificantes inorgânicos sólidos, as espessuras das camadas compostas e as temperaturas de aquecimento: — : As chapas de aço obtidas após o aquecimento do forno elétrico até 600ºC foram testadas da mesma maneira que nos EXEMPLOS 1 e 2 para avaliar sua resistência à corrosão após o revestimento e a aderência de tinta. Além disso, antes do aquecimento no forno elétrico, as chapas de aço foram testadas da maneira a seguir para avaliar as propriedades de lubrifi- cação. Propriedades lubrificantes: uma amostra foi obtida a partir da chapa de aço antes do aquecimento no forno elétrico. A amostra foi aqueci- da até 600ºC. Imediatamente depois, o coeficiente de fricção dinâmica foi medido da maneira a seguir com um equipamento de medição do coeficiente de fricção ilustrado na Fig. 1. Conforme ilustrado na Fig. 1, esse equipamen- to de medição do coeficiente de fricção inclui uma mesa de amostra 2, uma mesa de deslizamento 3 para mover horizontalmente mesa da amostra 2, cilindros 4 fornecidos sob a mesa de deslizamento, o apoio da mesa de des- lizamento 5 que estava localizado abaixo dos cilindros 4 e capaz de mover verticalmente as mesas de amostra 2, uma tira 6 que estava localizada aci-

. mada mesa de amostra 2 e teve a forma descrita na Fig. 2, uma primeira célula de carga 7 que foi ajustado à superfície menor do apoio da mesa de deslizamento 5 e capaz de medir a carga de pressão N aplicada na direção vertical, uma segunda célula de carga 8 que foi ajustada a uma extremidade damesa de deslizamento 3 e capaz de medir a força friccional de desliza- mento F na direção horizontal, e trilhos 9 nos quais a mesa de deslizamento 3 foi movida horizontalmente.

Inicialmente a amostra 1 foi colocada na mesa de amostra 2, e o suporte da mesa de deslizamento 5 foi levantado até a carga de pressão N N aplicada à tira 6 pela amostra 1 alcançou 400 kgf.

À seguir a mesa de deslizamento 3 foi movida horizontalmente a uma taxa de 100 cm/min, e a força friccional de deslizamento F foi medida.

O coeficiente p de fricção dinâmica u = F/N entre a amostra 1 e a tira 6 foi determinada.

O coeficiente u foi obtido foi avaliado com base nos seguintes critérios.

Os símbolos O e O que as propriedades de fabricação foram exce- lentes.

Er: O: p<019- PSBNNBERNEI 0: 0,19 <u<0,23 4: 0,23 <un <0,3 x 03<un Os resultados estão descritos na Tabela 4. Foi ilustrado que a incorporação do lubrificante inorgânico sólido na camada composta permite não apenas uma excelente resistência à corrosão após o revestimento e a- derência de tinta mas também excelentes propriedades de lubrificação.

Embora a conformação por prensagem a quente não seja real- mente executada nesse exemplo, os resultados desse exemplo permitem a avaliação da resistência à corrosão após o revestimento dos componentes conformados por prensagem a quente e sua aderência de tinta.

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Ê : [LISTAGEM DE REFERÊNCIA]

1. AMOSTRA (CHAPA DE AÇO)

2. MESADE AMOSTRA

3. MESADE DESLIZAMENTO

4. CILINDROS

5. APOIO DA MESA DE DESIZAMENTO

6. TIRA

7. PRIMEIRA CÉLULA DE CARGA

8. SEGUNDA CÉLULA DE CARGA

9. TRILHOS

N CARGA DE PRESSÃO : F FORÇA FRICCIONAL DE DESLIZAMENTO 6

Claims

. REIVINDICAÇÕES

1. Método para produção de componentes conformados por prensagem a quente, compreendendo aquecer a chapa de aço até uma temperatura na faixa de 200 a 800ºC e conformar por prensagem a quente a chapadeaçoa uma temperatura na faixa de temperaturas acima, a chapa de aço tendo uma camada de revestimento de liga Zn-Ni na superfície da chapa de aço que inclui 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas e tem peso de revestimento de 10 a 90 gm?.

2. Método para produção de membros conformados por prensa- gema quente, compreendendo aquecer uma chapa de aço até uma tempe- ratura na faixa de 200 a 800ºC e conformar por prensagem a quente a cha- ? pa de aço a uma temperatura na faixa de temperaturas acima, a chapa de 4 aço tendo uma camada de revestimento menor e uma camada de revesti- mento de liga Zn-Ni nessa ordem na superfície da chapa de aço, a camada derevestimento menor incluindo não menos que 60% em massa de Nie o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas e tendo um peso de revestimento de0,01a5 gm?, a camada de revestimento de liga Zn-Ni incluindo 10 a 25% em massa de Ni e o saldo sendo Zn e inevitáveis impurezas e tendo um peso de revestimento de 10 a 90 g/m?.

3. Método para produção de componentes conformados por prensagem a quente de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde a chapa de aço usada também tem, na camada de revestimento de liga de Zn-Ni, pelo menos uma camada composta selecionada dentre camadas compostas contendo Si, camadas compostas contendo Ti, camadas compostas conten- doaAl ecamadas compostas contendo Zr.

4. Método para produção de componentes conformados por prensagem a quente de acordo com a reivindicação 3, onde a camada com- posta contém um lubrificante inorgânico sólido.

À 11 FIG. 1 6 [ee] j FDA, mr LEA O Ly | E HE A Ez NM [| Ls | 3 EEE AS E 4 ' Ce LO!

NS FIG. 2 10omm 12mm

WS o : —Ã. F 3mm Direção de desliza- mento da amostra