CN102198591A - 高强度且轻量的头枕支撑的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度及轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于包含以下步骤：(a)切断棒材或管状的头枕支撑用的材料后，对卡槽和两个前端进行加工；(b)对经历了上述(a)步骤的材料实施氧氮碳共渗工序；(c)对经历了上述(b)步骤的材料实施表面机械加工；以及(d)对经历了所述(c)步骤的材料进行折弯。由此，能够得到具有高强度及轻量化、耐腐蚀性好、且色相多样外观美丽的头枕支撑。

Description

高强度且轻量的头枕支撑的制造方法

技术领域

本发明涉及一种头枕支撑的制造方法，更详细地，涉及一种应用氧氮碳共渗(Oxynitrocarburizing)工序代替现有的镀硬质铬工序能够实现高强度和轻量化且耐腐蚀性优良的头枕支撑的制造方法。

背景技术

汽车用头枕支撑对用于保护司机及乘客的头部免受冲击的头枕提供支撑，且能够在汽车的座位上侧以一定的高度调节头枕。

图1为一般的头枕支撑的立体图，图2是示出现有的头枕支撑的制造工序的流程图。

就此进行具体的说明，头枕支撑通过以下方式制造，即，对直径为7mm～15mm的钢棒料或直径为7mm～15mm、厚度为1mm～3mm的钢管进行切断(S10)，对卡槽(1)以及两个前端(2)进行锥面加工(S20)，然后，经过折弯过程形成弯曲部(3)(S30)，然后实施镀硬质铬以使镀层的厚度达到10μm的程度(S40)，从而制造产品。

这种现有的头枕支撑，以简易加工为目的，由于使用SM20C相当的强度较低的材料，因而车辆相撞时可能因弯曲或破损而威胁到乘车者的安全。尽管使用直径较大的材料能够解决这种安全性方面的问题，但却面临着材料费用增加以及重量增加的问题。

对于以提高耐磨损性以及耐腐蚀性为目的而实施的镀硬质铬，在镀铬完成后，虽然铬金属不是限制对象，但工序中或废水处理过程中将产生6价铬从而引起大气或水质的污染。另外在工序中进行多次水洗过程这样的工序比较复杂，即使水洗后6价铬也依然残留在产品的表面，特别是管的内部，不易进行水洗，残留的6价铬将对人体产生不良影响，所以成为全世界范围内的限制对象。另外，其色相只能提供银白色的单一色相，所以产品的外观比较单调。

为代替有害的6价铬而使用3价铬的镀硬质铬工序被开发出来，但是，镀3价铬由于在镀液中积聚不纯物而导致镀液不稳定，所以会导致各产品品质产生偏差，且耐腐蚀性低。而且，色相为暗灰色，没有6价铬那样的光泽，生产费用与6价铬相比是其2～3倍，基于这些方面，尽管镀3价铬正在推进商用化但在生产过程中却存在各种各样的问题。

同时还存在以下问题：3价铬以及6价铬在电镀中产生的氢扩散到产品内部，车辆发生撞击时，由于氢的易碎性而发生的破损致使其不能保护乘坐者。

发明内容

如上所述，在现有的头枕支撑的制造工序中，存在因镀硬质铬工序中产生的6价铬而使环境受到污染的问题，还存在因强度较低、撞击时氢的易碎性可能发生破损或弯曲、产品品质不稳定等问题。

所以，本发明是鉴于这样的现有技术问题提出的，本发明的目的在于提供一种头枕支撑的制造方法，该制造方法不仅能够通过高强度来实现撞击时乘坐者的安全且工序中没有公害物质排放、制造工序不污染环境，而且该制造方法还能够实现耐腐蚀性提高、轻量化并能够呈现多种颜色以提高美感。

本发明的其他目的以及优点将在下述说明中阐述，并通过本发明的实施例可以很好地理解。

为达成上述目的，根据本发明，提供一种高强度且轻量的头枕支撑的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)切断棒材或管状的头枕支撑用的材料后，对卡槽和两个前端进行加工；

(b)对经历了上述(a)步骤的材料实施氧氮碳共渗热处理工序；

(c)对经历了上述(b)步骤的材料实施表面机械加工；以及

(d)折弯经历了上述(c)步骤的材料；

根据本发明，优选地，在(d)步骤之后，还包括：实施用于形成彩色氧化层的氧化热处理的步骤。

另外，根据本发明，优选地，在(d)步骤之后，还包括：实施树脂涂层处理的步骤。

而且，根据本发明，优选地，在上述用于形成彩色氧化层的氧化热处理步骤之后，还包括：对上述材料实施树脂涂层处理的步骤。

附图说明

图1是一般的头枕支撑的立体图。

图2是表示现有的头枕支撑制造方法的程序图。

图3是表示本发明的高强度且轻量的头枕支撑的制造方法的程序图。

具体的实施方式

以下，对本发明进行详细的说明。

本发明中，将直径为7mm～15mm的钢棒料或直径为7mm～15mm、厚度为1mm～3mm的钢管切割成预定的长度，对卡槽以及两个前端进行加工并对该材料实施氧氮碳共渗热处理工序。

然后，实施磨光(Buff)、抛光(Polishing)、擦光(Lapping)等表面机械加工，然后进行折弯，然后，根据需要进行树脂涂层或折弯后根据需要只实施氧化处理、或氧化处理后实施树脂涂层。

以下，参照附图对本发明进行更详细的说明。

图3是表示本发明的头枕支撑的制造方法的程序图。

参照图3，首先，在本发明中，将直径为7mm～15mm的钢棒料或直径为7mm～15mm、厚度为1mm～3mm的钢管切割成预定的长度(S10)。

这时，对材料的表面粗糙度并不做特别限定，但是考虑到最终产品的耐腐蚀性、光泽度、外观等因素，优选为2μmRa以下。

对如此切断的材料实施卡槽(1)和两个前端(2)的锥加工，卡槽(1)用于调节头枕支撑的高低，两个前端(2)使头枕支撑易于组装到座位上部。

然后，实施氧氮碳共渗(Oxynitrocarburizing)热处理工序(S40)。此氧氮碳共渗工序是以提高强度、耐腐蚀性、耐磨损性为目的而实施的，所述工序是一种在将氧化性气体混合到氮化性氛围气中而形成的氧氮碳共渗气的氛围气中，在对钢进行氧氮碳共渗时，氮、碳以及氧同时进行扩散、渗透的热化学处理方法。

通过此类氧氮碳共渗工序会在头枕支撑的最表面形成有少量的Fe₃O₄和Fe₂O₃的氧化物层，在其正下方形成有ε-相的氮化层或氮碳化层物，且在上述氮化物层或氮碳化物层之下形成有扩散固溶有氮的氮扩散层，然后通过表面机械加工除去所述氧化物层，从而能够确保银白色的耐腐蚀性优良的材料。

上述氧氮碳共渗工序由于形成耐腐蚀性高的ε-相的氮化物层或氮碳化物层，因而能够代替镀硬质铬工序，且由于强度因氮扩散层而得到提高，因而能够防止车辆发生撞击时头枕支撑发生变形或破损从而确保乘坐者的安全，由于这种强度的提升，能够实现10～20％的轻量化。

而且，在镀硬质铬中，电镀工序中生成的氢原子扩散到钢的表面引起氢脆性，因而即使是小的撞击也有可能发生破损，但在此种氧氮碳共渗工序中不但不会发生氢脆性，反而能够提高硬度。

本发明中，所述氧氮碳共渗热处理工序意味着在同一炉内同时产生氮化和氧化，在此，氮化热处理工序从广义上来说是包含氮化和氮碳共渗的热处理工序。

所述氧氮碳共渗热处理能够在包括天然气法、等离子法、盐浴法、真空法等的所有热处理工程中实施。

考虑到高耐腐蚀性和高耐磨损性，单一的ε-相氮化物层的厚度优选为10～30μm，因此氧氮碳共渗处理温度为500℃～600℃。这是因为，在温度低于该处理温度的情况下化合物层的成长速度低，短时间内很难得到足够厚的氮化物层，在温度高于该处理温度的情况下，难以将氮化物层内的氮的浓度提高到能够得到单一的ε-相的程度。

氧氮碳共渗处理时间优选为2小时～8小时，这是因为，如果比此时间短则氮化物层的厚度薄，如果比此时间长则氮化物层过于厚以致产生剥离。

然后对实施了所述氧氮碳共渗工序后所获得的头枕支撑除去表面的氧化物，并实施表面机械加工如研磨、磨光(buffing)、擦光(lapping)或抛光(polishing)等以得到均匀的粗糙度，从而得到银白色的头枕支撑(S50)。

接着，折弯通过所述表面机械加工所得到的头枕支撑(S30)，从而制成产品。

但是，如图2所示的现有的制造工序中，折弯头枕支撑后(S30)，实施镀硬质铬(S40)，其理由是因为，在卡槽以及两个前端加工后(S20)折弯头枕支撑前，和直线的形态相比，折弯后的状态(S30)呈‘ㄈ’字形，此种形态在镀硬质铬工序中(S40)，易于将产品安装在夹具上，并流阴极的电。

相反，本发明中，将产品安装到氧氮碳共渗工序用的夹具时，由于弯曲状态占据较大空间，因而能够装入到加热炉内的产品的数量受到限制，而且不易于表面机械加工。

因此，如果在实施卡槽以及两前端的加工且经过氧氮碳共渗工序和表面机械加工后进行折弯的话，能够对大量的产品进行热处理，且易于表面机械加工。

在这种工序中制造的产品的色相为银白色，在除银白色外还需要多种彩色色相的情况下，可以在后续工程中进一步实施用于形成彩色氧化层覆膜的氧化处理(S60)。

此氧化处理为，将经过表面机械加工的银白色的头枕支撑在高温的氧化性氛围气中进行加热，在ε-相的氮化物或氮碳化物层上形成厚度在数nm以下的铁氧化物层，由此铁氧化物层表面反射的光和透过铁氧化物层由氮化物或氮碳化物层表面反射的光相互干扰，从而呈现独特的色相。此色相可以根据氧化处理温度、时间、氧化性氛围气的不同而呈现金色、紫色、蓝色以及黑色等。此铁氧化物不仅其色相多样、漂亮，同时具有优良的耐腐蚀性，因而对于车辆设计者来说，能够扩大设计选择的宽度。另外，此铁氧化物层填补折弯部位产生的细微龟裂，能够增强耐腐蚀性。

上述氧化处理条件根据要呈现的色相，温度为200℃～400℃的范围，氧化处理时间为30分钟～4小时。其理由是因为，若氧化处理温度不到200℃，则氧化处理不能够进行，所以不能得到所期望的铁氧化物层，如果氧化处理温度超过400℃，则光泽度低，且呈现黑色。

而且，如果氧化处理时间不到30分钟，则不能达到形成氧化物层所需要的温度，从而难以得到所期望的彩色氧化物层，氧化处理时间超过4小时的时候，由于只能维持黑色，所以从经济的观点来看导致了不必要的时间。

然后，还可以进一步实施树脂涂层(S70)。

此树脂涂层给头枕支撑赋予高光泽性、耐指纹性以及耐污染性，且能够提高耐腐蚀性，实施树脂涂层的方法包括：将聚乙烯类、聚氨酯类、聚丙烯酸类或聚烷基类(ポリ一アルキド)等液状涂料用喷洒、浸渍或所述树脂的粉状涂抹或电附着等方法在头枕支撑的表面涂敷3μm～50μm的厚度且在30℃～50℃的温度范围内进行干燥的过程。通过此种工序在所述头枕支撑的表面形成有透明的树脂涂层。

如前所述，根据本发明，和现有的镀硬质铬方法相比，能够提高强度、确保车辆的乘坐者的安全并实现轻量化。另外，能够制造耐腐蚀性优良并能够呈现在镀硬质铬方法中不能实现的多种色相具有良好装饰性的高强度且轻量化的头枕支撑。

如上所述的本发明的头枕支撑的制造方法能够提供如下的效果。

第一、和现有技术相比，能够提供无氢脆性、高强度以及轻量化的头枕支撑。

第二、作为不同于现有镀硬质铬方法的无公害方法能够防止环境污染。

第三、能够呈现现有方法中不能呈现的各种色相的颜色，能够使车辆的室内设计多样化。

第四、在氧氮碳共渗工序后实施彩色氧化处理和树脂涂层的情况下，能够确保优良的耐腐蚀性。

<实施例1>

将SM20C相当的材料切割成直径为10mm、长为65cm，且加工卡槽和两个前端。此材料在直径为1200mm、高为3000mm的坑式炉中以流量为35m³/hr，气体组成为60vol％的氨、4vol％的丙烷气、16vol％的空气、20vol％的氮气的氛围气进行3.5小时的气体氧氮碳共渗热处理，此后，进行抛光处理得到银白色的产品。

对本实施例的产品、和对与本实施例的产品具有相同规格的材料实施镀硬质铬使镀层的厚度达到10μm所获得的产品的拉伸强度在同样的条件下分别进行测定并进行比较，结果是：与镀硬质铬产品的39kgf/mm²相比，本实施例的产品为48kgf/mm²，本实施例的产品的拉伸强度提高了23％。

<实施例2>

将SM20C相当的材料切割成直径为10mm、长为65cm，以实施例1的顺序进行处理制成产品。但是，此时，对于氧氮碳共渗工序，在和实施例1相同的坑式炉中以总流量为40m³/hr、气体组成为60vol％的氨、2vol％的丙烷气、18vol％的空气、20vol％的氮气的氛围气进行4个小时的气体氧氮碳共渗处理，此后，进行抛光处理得到银白色的产品。

之后，将此产品折弯后，在220℃的空气氛围气中进行2小时的氧化热处理得到有金黄色色相的产品。对本实施例的产品、和对与本实施例的产品具有相同规格的材料实施镀硬质铬使镀层的厚度达到10μm所得到的产品的耐腐蚀性在相同的条件下分别进行测定并比较，结果是：镀硬质铬的产品在96小时后开始生锈，但是本实施例的产品即使在250小时后也没有生锈。

如上，虽然根据具体的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明并不局限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在本发明技术思想和所附权利要求书的等同范围内，本发明显然可以做各种修改及变形。

Claims (5)

1.高强度且轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)切断棒材或管状的头枕支撑用的材料后，对卡槽和两个前端进行加工；

(b)对经历了所述(a)步骤的材料实施氧氮碳共渗热处理工序；

(c)对经历了所述(b)步骤的材料实施表面机械加工；以及

(d)折弯经历了所述(c)步骤的材料。

2.根据权利要求1所述的高强度且轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于，在所述(d)步骤之后，还包括：实施用于形成彩色氧化层的氧化热处理的步骤。

3.根据权利要求1所述的高强度且轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于，在所述(d)步骤之后，还包括：实施树脂涂层处理的步骤。

4.根据权利要求2所述的高强度且轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于，在所述用于形成彩色氧化层的氧化热处理步骤之后，还包括实施树脂涂层处理的步骤。

5.根据权利要求1所述的高强度且轻量化的头枕支撑的制造方法，其特征在于，所述(b)步骤的氧氮碳共渗热处理工序在同一炉中进行以同时产生氮化和氧化。

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