CN112236243A - 热压成型品的制造方法、压制成型品、冲模模具及模具套件 - Google Patents

热压成型品的制造方法、压制成型品、冲模模具及模具套件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热压成型品的制造方法,其中,冲模模具(11)在作为冲模孔(11D)的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的镀覆钢板(10)(具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板)相接触的钢板接触面(11A)中的与冲模肩部(11B)相邻的全部区域中具有硬质层(11C),所述硬质层(11C)的沿从冲模孔(11D)的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为‑5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。

Description

热压成型品的制造方法、压制成型品、冲模模具及模具套件
技术领域
本申请涉及热压成型品的制造方法、压制成型品、冲模模具及模具套件。
背景技术
近年来,为了保护环境和防止地球变暖,抑制化学燃料的消耗的要求在提高。该要求对各种制造业造成影响。关于汽车也不例外,要求由车身的轻量化等带来的燃料效率的提高等。但是,就汽车而言需要兼顾车身的轻量化和安全性。
汽车的车身结构大多通过铁、特别是钢板而形成。对于车身的轻量化要求维持由该钢板带来的结构材料的强度并且降低重量。这样的对于钢板的要求不仅在汽车制造业,而且在各种制造业也被视为同样。因而,通过提高钢板的机械强度,从而即使比以往使用的钢板薄,也能够维持或提高结构材料的机械强度。
一般具有高机械强度的材料在弯曲加工等成型加工中存在形状冻结性降低的倾向。即,在加工成复杂形状的情况下,加工本身变得困难。作为解决关于该成型性的问题的手段之一,可列举出所谓的“热压成型(热压法、高温压制法、模具淬火法)”。在该热压成型中,将作为成型对象的钢板暂且加热至高温,对通过加热而软化后的钢板进行压制加工而成型后,进行冷却。
根据该热压成型,使钢板暂且加热至高温而发生软化,因此能够对该钢板容易地进行压制加工。进而,通过成型后的由冷却带来的淬火效果,能够提高钢板的机械强度。因此,通过该热压成型,可获得兼顾了良好的形状冻结性和高机械强度的成型品。
但是,例如通过将钢板加热至800℃以上的高温,导致钢板的表面氧化而产生氧化皮(氧化物)。在为了确保耐蚀性而进行涂装或镀覆的情况下,氧化皮成为障碍。因此,在进行热压成型后,变得需要除去该氧化皮的工序(去氧化皮工序)。即,生产率差。
作为避免这样的氧化皮生成的方法,可列举出对热压成型前的钢板实施被覆的方法。对钢板镀覆了具有替化防蚀作用的锌而成的镀锌(Zn)系钢板从其防蚀性能和钢板生产技术的观点出发被广泛用于汽车钢板等中。但是,热压成型中的加热温度(700~1000℃)比锌的沸点高,在为了热压成型而进行加热时,表面的镀层蒸发,有可能成为表面性状的显著劣化的原因。
针对该课题,在专利文献1中公开了一种方法,其为了防止加工瑕疵的产生,出于改善热润滑性以及化学转化处理性和耐蚀性的目的,在镀Al钢板的表面形成氧化锌皮膜(以下也称为“ZnO皮膜”)等纤锌矿型化合物的皮膜。
另一方面,在专利文献2中公开了一种方法,其出于提高压制成型时的ZnO皮膜的密合性的目的,在镀Al钢板的表面形成选自由氢氧化Zn、磷酸Zn及有机酸Zn构成的组中的1种以上的Zn化合物的皮膜。就专利文献2的方法而言,通过对形成有Zn化合物的皮膜的镀Al钢板进行热压成型时的热来生成ZnO的皮膜,形成密合性优异的ZnO皮膜,能够提高热润滑性、皮膜密合性、点焊性及涂装后耐蚀性。
需要说明的是,在专利文献3中公开了一种被覆模具,其是在表面具有硬质皮膜的被覆模具,上述硬质皮膜包含膜厚为5μm以上的由氮化物形成的A层和由类金刚石碳皮膜形成的B层,上述B层与上述A层相比位于外表面侧,上述B层的表面满足算术平均粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏度Rsk<0。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2009/131233号
专利文献2:日本特开2014-139350号公报
专利文献3:国际公开第2016/171273号
发明内容
发明所要解决的课题
其中,专利文献1~2的镀覆钢板均热润滑性优异,能够抑制加工瑕疵的产生。
可是,一般在使用非镀覆材料或镀覆钢板来进行热压成型时,在压制成型品的处于纵壁部及凸缘部的部分等镀覆钢板进行滑动的热压成型用模具的滑动面上会产生磨损。因此,作为在热压成型的高面压部在模具的滑动面所产生的磨损对策,需要模具修理。虽然期待通过专利文献1~2的镀覆钢板来减轻模具磨损,但即使通过专利文献1~2也与其他的非镀覆材料或镀覆钢板同样地无法解决模具磨损。
另外,即使使用如专利文献3中记载的那样在表面具备被覆层的塑性加工用模具,也无法解决在热压成型的高面压部在模具的滑动面所产生的磨损。
本申请的课题是提供抑制对具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板进行热压成型时的冲模模具的滑动面的磨损的产生的热压成型品的制造方法。
另外,本申请的课题是提供抑制滑动面的磨损的产生的冲模模具、冲模模具与冲头模具的模具套件以及冲模模具与钢板压紧模具的模具套件。
另外,本申请的课题是提供表面品位优异并且抑制延迟断裂的产生的压制成型品。
用于解决课题的手段
本申请的主旨如下所述。
<1>一种热压成型品的制造方法,该热压成型品的制造方法包括以下步骤:
将冲模模具的冲模孔堵塞地将具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板配置于上述冲模模具上;以及
对上述镀覆钢板使用上述冲模模具进行热压成型,
其中,上述冲模模具在作为上述冲模孔的外侧的表面的、并且与上述热压成型之前的上述镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从上述冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
<2>根据<1>所述的热压成型品的制造方法,其中,上述硬质层为具有氮化层作为最表层的层。
<3>根据<1>或<2>所述的热压成型品的制造方法,其中,上述硬质层为包含氮化层和位于上述氮化层的表面的硬质涂层的层。
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的热压成型品的制造方法,其中,上述镀覆钢板在上述镀层之上具有锌化合物层或金属锌层作为最表层。
<5>一种压制成型品,其是钢板制的压制成型品,
上述钢板具有硬度Hv_Parts为HV400以上的钢母材、上述钢母材上的选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层和上述镀层上的作为最表层的氧化锌层,
上述压制成型品具有顶板部、通过第1棱线部与上述顶板部相连接的纵壁部和通过第2棱线部与上述纵壁部相连接的凸缘部,
在上述第2棱线部中曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径[Rmin]为3mm以上且低于10mm,
在从与上述压制成型品的长度方向正交且与上述顶板部平行的方向将上述压制成型品投影而得到的包含上述凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min的上述压制成型品的横截面中,上述顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min处的平滑度[SaB1]与上述纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min处的平滑度[SaB2]之差[SaB1-SaB2]为0.35μm以上,
上述顶板部中的上述部位PB1min处的表面性状的长宽比[StrB1]与上述纵壁部中的上述部位PB2min处的表面性状的长宽比[StrB2]之差[StrB1-StrB2]为0.50以下。
<6>根据<5>所述的压制成型品,其中,上述氧化锌层的平均厚度为0.3μm~2.0μm。
<7>一种冲模模具,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
在冲模孔的外侧的表面并且与冲模肩部相邻的冲模肩相邻面中的与上述冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
<8>根据<7>所述的冲模模具,其中,上述硬质层为具有氮化层作为最表层的层。
<9>根据<7>或<8>所述的冲模模具,其中,上述硬质层为包含氮化层和位于上述氮化层的表面的硬质涂层的层。
<10>一种模具套件,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
其具备<7>~<9>中任一项所述的冲模模具和冲头模具,
上述冲头模具在与上述冲模模具的上述冲模肩相邻面相向的相向面中的与上述冲模模具具有上述硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
<11>根据<10>所述的模具套件,其中,上述第二硬质层为具有第二氮化层作为最表层的层。
<12>根据<10>或<11>所述的模具套件,其中,上述第二硬质层为包含第二氮化层和位于上述第二氮化层的表面的第二硬质涂层的层。
<13>一种模具套件,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
其具备<7>~<9>中任一项所述的冲模模具和钢板压紧模具,
上述钢板压紧模具在与上述冲模模具的上述冲模肩相邻面相向的相向面中的与上述冲模模具具有上述硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头插通部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
<14>根据<13>所述的模具套件,其中,上述第二硬质层为具有第二氮化层作为最表层的层。
<15>根据<13>或<14>中任一项所述的模具套件,其中,上述第二硬质层为包含第二氮化层和位于上述第二氮化层的表面的第二硬质涂层的层。
发明效果
根据本申请,能够提供抑制对具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板进行热压成型时的冲模模具的滑动面的磨损的产生的热压成型品的制造方法。
另外,根据本申请,能够提供抑制滑动面的磨损的产生的冲模模具、冲模模具与冲头模具的模具套件以及冲模模具与钢板压紧模具的模具套件。
另外,根据本申请,能够提供表面品位优异并且抑制延迟断裂的产生的压制成型品。
附图说明
图1是表示通过冲模模具、保持器(钢板压紧模具)及冲头而被热压成型的镀覆钢板的一个例子的示意图。
图2A是表示通过图1中所示的热压成型而得到的压制成型品的一个例子的示意图(立体图)。
图2B是表示通过图1中所示的热压成型而得到的压制成型品的一个例子的示意图(侧视图)。
图3A是表示通过本实施方式的热压成型而得到的压制成型品的另一个例子的示意图。
图3B是图3A的A-A’截面图。
图4A是表示通过本实施方式的热压成型而得到的压制成型品的另一个例子的示意图。
图4B是图4A的B-B’截面图。
图5是表示通过本实施方式的热压成型而得到的压制成型品的另一个例子的示意图。
图6是表示通过冲模模具及冲头模具而被热压成型的镀覆钢板的一个例子的示意图。
图7是表示本实施方式中使用的镀覆钢板的一个例子的概略截面图。
图8是表示热润滑性的评价装置的概略构成图。
具体实施方式
接下来,对本申请进行详细说明。
以下参照所附附图的同时,对本申请的优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是,在本说明书及附图中,对于实质上具有同一功能构成的构成要素,有时通过标注同一符号来省略重复说明。
在本说明书中,将“压制成型品的长度方向”定义为x方向。x方向是沿着连结顶板部的长度方向的端部各自的重心的线的方向。
另外,将“与压制成型品的长度方向正交且与顶板部平行的方向”定义为y方向。y方向是在与压制成型品的长度方向正交的压制成型品的横截面中沿着连结第1棱线部彼此的线的方向。
<热压成型品的制造方法>
对本申请的一实施方式的热压成型品的制造方法进行说明。
本实施方式的热压成型品的制造方法是包括下述步骤的热压成型品的制造方法:
将冲模模具的冲模孔堵塞地将具有选自由热浸镀锌(以下也简称为“GI镀覆”)层及镀锌镍(以下也简称为“Zn-Ni镀覆”)层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板配置于上述冲模模具上;以及
对上述镀覆钢板使用上述冲模模具进行热压成型。
需要说明的是,在本实施方式中,可以是镀覆钢板仅具有GI镀层作为镀层的方案,也可以是仅具有Zn-Ni镀层的方案,还可以是具有GI镀层及Zn-Ni镀层这两者的方案。
而且,上述冲模模具在作为冲模孔的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的上述特定镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
在将冲模模具的冲模孔堵塞地将镀覆钢板配置于冲模模具上时,镀覆钢板可以将冲模孔的全部堵塞,也可以将一部分堵塞。例如在将图5的杯状的帽材进行成型的情况下,镀覆钢板将冲模孔的全部堵塞地配置。另外,在将图2的槽型的帽材进行成型的情况下,镀覆钢板将冲模孔的一部分堵塞地配置。即,镀覆钢板的端部将冲模孔横断而配置。
本实施方式的热压成型品的制造方法通过上述构成来抑制在热压成型时在高面压部产生的冲模模具的滑动面处的磨损的产生。而且,本实施方式的热压成型品的制造方法是由以下所示的认识被发现的。
若将以往的热压成型用的特定镀覆钢板(在钢板的两面设置有GI镀层及Zn-Ni镀层中的至少一种镀层的镀覆钢板)进行热压成型,则会产生GI镀层或Zn-Ni镀层的锌与冲模模具的原材料(铁)发生反应的烧结。有时通过该烧结生成的金属间化合物(锌粘合物)会大量地粘合于冲模模具的表面。
出于抑制冲模模具上的粘合物的粘合的目的,在专利文献1及2中提出了在设置于钢板的两面上的镀层的表面分别形成有ZnO皮膜的镀覆钢板(以下为“带ZnO皮膜的镀覆钢板”)。
带ZnO皮膜的镀覆钢板由于镀层的表面被ZnO皮膜覆盖,因此即使是在进行热压成型时,也可抑制因烧结而引起的粘合物向冲模模具的表面的粘合。其结果是,与冲模模具的表面的摩擦系数得以降低。
但是,即使有ZnO皮膜,模具也会磨损。在作为冲模孔的外侧的表面的、且在热压成型时与镀覆钢板进行滑动的表面的与冲模肩部相邻的区域,会受到高面压。因此,不管有无ZnO皮膜,在使用特定镀覆钢板时,都有可能在冲模模具的滑动面产生磨损。
与此相对,在本实施方式中,在作为冲模模具的冲模孔的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的特定镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层。而且,该硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2。
其中,偏度Rsk在JIS B 0601(2001年)中被定义,是表示相对于平均线而言的山部与谷部的对称性的指标。在该Rsk为正(0<Rsk)时,表示山部及谷部与平均线相比向下侧偏在的状态。另一方面,在该Rsk为负(Rsk<0)时,表示山部及谷部与平均线相比向上侧偏在的状态。即,在Rsk为负(Rsk<0)的情况下,处于向表面突出的山部少的状态。偏度(Rsk)为上述范围是指在从冲模孔的外侧朝向内侧的方向上硬质层的表面突出的山部少的状态。即,处于下述状态:在热压成型时特定镀覆钢板相对于冲模模具进行滑动的方向上,硬质层的表面突出的山部少。由此,在与镀覆钢板进行滑动的表面的与冲模肩部相邻的区域即受到高面压的部位,磨损也得以抑制。
另外,上述硬质层的硬度Hv_Die为HV1000~1550。通过最表面层即硬质层的硬度为上述范围,即使是与硬质的特定镀覆钢板的滑动,硬质层自身的磨损也得以抑制,冲模模具的磨损得以抑制。
以下,对本实施方式的热压成型品的制造方法进行详述。
本实施方式的热压成型品的制造方法是在将镀覆钢板加热后通过冲模模具进行压制来进行热压成型的热压成型品的制造方法。而且,在热压成型中,将加热至高温的镀覆钢板通过模具进行压制成型。之后,通过进行冷却,可得到目标形状的压制成型品。
需要说明的是,热压成型在将冲模模具的冲模孔堵塞地将镀覆钢板配置于冲模模具上之后实施。
-热压成型-
在压制成型中,钢板被引入冲模模具的冲模孔中而被成型。在冲模孔的边缘(冲模肩部)朝向冲模孔的外侧伸出而弯曲的情况下,在钢板被引入冲模孔中时,发生收缩凸缘变形。
在拉深成型的情况下,在收缩凸缘变形中随着钢板接近冲模孔的边缘(冲模肩部)而厚度增加。若钢板的厚度增加,则会对钢板赋予高的面压。
在弯曲成型的情况下,在收缩凸缘变形中随着钢板接近冲模孔的边缘(冲模肩部)而在钢板中产生皱褶。若在钢板中产生皱褶,则在冲模孔的附近成为皱褶的钢板与冲模模具相接触,所接触的部位成为高面压。
它们在热压成型中也是相同的。本实施方式的冲模模具在产生高面压的部位具备硬质层。
图1中示出了通过冲模模具、保持器(钢板压紧模具)及冲头而被热压成型的镀覆钢板。另外,图2A及图2B中示出了通过图1的冲模模具而成型的热压成型品。需要说明的是,图1是将图2A中所示的热压成型品30通过冲模模具进行成型时的相当于y方向的截面的截面图。另外,在图2A及图2B中,将热压成型品30的长度方向设定为x方向,将与x方向正交的方向中的从纵壁部33侧进行观察的方向设定为y方向,将与x方向及y方向正交的方向且从顶板部31侧进行观察的方向设定为z方向。
图2A及图2B中所示的热压成型品30具有:两个纵壁部33;将两个纵壁部33通过第1棱线部32来连结的顶板部31;和相对于两个纵壁部33分别通过第2棱线部34在与顶板部31相反侧进行连接的凸缘部35。另外,其是下述形状:在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品30进行投影的情况(例如如图2B中所示的那样从y方向进行观察的情况)下,在凸缘部35中具有曲率半径成为最小的部位PB0min。即,其是下述形状:凸缘部35具有在长度方向(x方向)上弯曲的部位,作为凸缘部35整体而言曲率半径不是恒定的。另外,与凸缘部35同样地顶板部31也具有在长度方向(x方向)上弯曲的部位。
另外,通过本实施方式的冲模模具而成型的热压成型品并不限定于图2A及图2B中所示的形状的热压成型品。例如也可以是如图3A及图3B中所示的那样,顶板部及凸缘部为平坦的形状的成型品。需要说明的是,图3B是图3A中的A-A’截面图。
在图3A及图3B中,将热压成型品40的长度方向设定为x方向,将与x方向正交的方向中的从纵壁部43侧进行观察的方向设定为y方向,将与x方向及y方向正交的方向且从顶板部41侧进行观察的方向设定为z方向。
图3A及图3B中所示的热压成型品40具有:两个纵壁部43;将两个纵壁部43通过第1棱线部42来连结的顶板部41;和相对于两个纵壁部43分别通过第2棱线部44在与顶板部41相反侧进行连接的凸缘部45。需要说明的是,该热压成型品40是下述形状:在对与长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面、例如图3B中所示的截面等)进行观察的情况下,无论对在何处切断的横截面进行观察第2棱线部44的曲率半径都成为相同的值。另外,无论对在何处切断的横截面进行观察都成为左右对称的形状。
进而,通过本实施方式的冲模模具成型的热压成型品并不限于如图3A及图3B中所示的那样横截面中的形状为左右对称的热压成型品,例如也可以是如图4A及图4B中所示的中柱的那样在横截面视图中左右为不同形状的成型品。需要说明的是,图4B为图4A中的B-B’截面图。
在图4A及图4B中,将热压成型品50的长度方向设定为x方向,将与x方向正交的方向中的从纵壁部53a侧进行观察的方向设定为y方向,将与x方向及y方向正交的方向且从顶板部51侧进行观察的方向设定为z方向。
图4A及图4B中所示的热压成型品50具有:两个纵壁部53a、53b;将两个纵壁部53a、53b分别通过第1棱线部52a、52b来连结的顶板部51;和相对于两个纵壁部53a、53b分别通过第2棱线部54a、54b在与顶板部51相反侧进行连接的凸缘部55a、55b。需要说明的是,在该热压成型品50中,在对与长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面)进行观察的情况下存在左右的形状不对称的部位。例如其是下述形状:在图4B中所示的横截面中,存在于平坦的顶板部51的两侧的两个第1棱线部52a、52b的z方向高度不同,右侧的第1棱线部52a与左侧的第1棱线部52b相比在z方向上隆起变高。另外,其是下述形状:在图4B中所示的横截面中,两个凸缘部55a、55b的z方向高度也不同,右侧的凸缘部55a比左侧的凸缘部55b高。而且,就该热压成型品50而言,在对横截面进行观察的情况下第2棱线部54a、54b的曲率半径根据切断的部位而为不同的形状,是图4B中所示的横截面中的第2棱线部54a的曲率半径成为最小的形状。
在这些热压成型品(例如热压成型品30)的成型中,若如图1中所示的那样,在热压成型时,将冲头13按压于镀覆钢板10并插通至冲模孔11D中,则镀覆钢板10流入至冲模孔11D内。此时,随着镀覆钢板10接近冲模孔11D,发生收缩凸缘变形从而热压成型品20的板厚变厚。在图1中,冲模模具(冲模)11在作为冲模孔11D的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的镀覆钢板10相接触的钢板接触面11A中的与冲模肩部11B相邻的全部区域具有硬质层11C。
通过该硬质层11C满足上述偏度(Rsk)及硬度Hv_Die,从而在将特定镀覆钢板进行热压成型时,在高面压部产生的冲模模具11的滑动面处的磨损的产生得以抑制。
另外,保持器(钢板压紧模具)12优选在与冲模模具11的钢板接触面11A相向的相向面中的与冲模模具11具有硬质层11C的部位相向的全部区域具有第二硬质层12C。
通过该第二硬质层12C满足上述偏度(Rsk)及硬度Hv_Die,从而在将特定镀覆钢板进行热压成型时,在高面压部产生的保持器12的滑动面处的磨损的产生得以抑制。
需要说明的是,从抑制冲模模具11的磨损的观点考虑,硬质层11C优选沿着冲模肩部11B遍及整个区域来形成。另一方面,在从成本等观点出发而降低形成的区域的情况下,也可以选择产生特别高的面压的部位来形成硬质层11C。
另外,从抑制保持器12的磨损的观点考虑,第二硬质层12C优选沿着与冲模模具11的冲模肩部11B相对的部位遍及整个区域来形成。另一方面,在从成本等观点出发而降低形成的区域的情况下,也可以选择产生特别高的面压的部位来形成第二硬质层12C。
需要说明的是,在本实施方式中,所成型的热压成型品的形状并不限定于图2A及图2B、图3A及图3B、图4A及图4B等中所示的形状。例如,可以制造图5中所示的帽状的形状的压制成型品等其他多种形状的压制成型品。
而且,作为该压制成型中使用的冲模模具,通过应用在作为冲模孔的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的特定镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有满足沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)及硬度Hv_Die为上述范围的硬质层的冲模模具,从而在高面压部产生的冲模模具的滑动面处的磨损的产生得以抑制。
需要说明的是,在本实施方式的热压成型品的制造方法中,在热压成型中,例如根据需要进行冲裁(冲裁加工)后,加热至高温以使镀覆钢板软化。然后,使用模具,将软化后的镀覆钢板进行压制并成型,之后,进行冷却。像这样,在热压成型中,通过使镀覆钢板暂且软化,能够容易地进行后续的压制。另外,热压成型后的压制成型品通过加热及冷却被淬火,成为约1500MPa以上的高抗拉强度的成型品。
作为用于热压成型的加热方法,除了通常的电炉、辐射管炉以外,还可以采用利用红外线加热、通电加热、感应加热等而进行的加热方法。加热在氧化气氛中进行。
-冲模模具-
接着,对本实施方式的冲模模具进行详述。
本实施方式的冲模模具被用于具有GI镀层及Zn-Ni镀层中的至少一种镀层的特定镀覆钢板的热压成型。例如可以作为用于对具有GI镀层作为最表层的GI镀覆钢板或在GI镀层之上进一步具有锌化合物层或金属锌层作为最表层的GI镀覆钢板进行热压成型的冲模模具、用于对具有Zn-Ni镀层作为最表层的Zn-Ni镀覆钢板或在Zn-Ni镀层之上进一步具有锌化合物层或金属锌层作为最表层的Zn-Ni镀覆钢板进行热压成型的冲模模具等来使用。
而且,在冲模孔的外侧的表面并且与冲模肩部相邻的冲模肩相邻面中的与上述冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
需要说明的是,在该冲模模具被用于本实施方式的热压成型品的制造方法的情况下,在作为冲模孔的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的特定镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
·偏度Rsk
通过冲模模具所具备的硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为1.2以下,从而在热压成型时在高面压部产生的冲模模具的滑动面处的磨损的产生得以抑制。另外,若将特定镀覆钢板进行热压成型,则有时产生锌粘合物而粘合于冲模模具的表面,通过偏度(Rsk)的上限值为上述范围,冲模模具上的粘合得以抑制。其结果是,冲模模具的与镀覆钢板表面的摩擦系数降低。
硬质层的偏度(Rsk)更优选为1.0以下,进一步优选为0.8以下。
另外,从抑制因用于降低偏度(Rsk)的表面控制而导致的制造时的成本增大的观点出发,硬质层的偏度(Rsk)的下限值为-5.0以上,更优选为-3.0以上。
其中,偏度Rsk依据JIS B 0601(2001年)来测定。具体而言,偏度Rsk依据JIS B0601(2001年)以下述的测定条件来进行测定。
(测定条件)
测定装置:Mitutoyo Corporation制“表面粗糙度·轮廓形状测定机FORMTRACER(表面粗さ·輪郭形状測定機フォームトレーサ)”
测定长度L:9.6mm
截止波长λc:0.8mm
触针前端形状:前端角度60°圆锥
触针前端半径:2μm
测定速度:1mm/秒
作为将硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)控制在上述的范围内的方法,没有特别限定。例如,将所形成的硬质层的表面进行研磨,并且在该研磨时朝向从冲模孔的外侧朝向内侧的方向(即在热压成型时镀覆钢板进行滑动的方向)进行研磨。例如,若是使研磨片滑动来进行研磨的情况,则可列举出将使该研磨片滑动的方向设定为从冲模孔的外侧朝向内侧的方向的方法。
·硬度Hv_Die
通过冲模模具所具备的硬质层的硬度Hv_Die为HV1000以上,从而在热压成型时在高面压部产生的冲模模具的滑动面处的磨损的产生得以抑制。
硬质层的硬度Hv_Die更优选为HV1200以上。
另外,硬质层的硬度Hv_Die的上限值为HV1550以下。通过为HV1550以下,从而在特定镀覆钢板中的GI镀层或Zn-Ni镀层的刮削、进而在具有锌化合物层或金属锌层的情况下该锌化合物层或金属锌层的刮削得以抑制。另外,若将特定镀覆钢板进行热压成型,则有时产生锌粘合物而粘合于冲模模具的表面,但通过硬度Hv_Die的上限值为上述范围,冲模模具上的粘合得以抑制。其结果是,冲模模具的与镀覆钢板表面的摩擦系数降低。
需要说明的是,所谓硬度Hv_Die是指JIS-Z-2244(2009年)中指定的维氏硬度,在本说明书中,是在维氏硬度试验方法中基于试验载荷0.2452N而得到的硬度值。
对于显微维氏试验机,使用Mitutoyo Corporation制HM-115。
·硬质层的形成
在本实施方式中,形成于冲模模具上的硬质层只要是满足上述的偏度Rsk及硬度Hv_Die,则对其材质、形成方法没有限制。
作为硬质层,例如可列举出具有氮化层作为最表层的层。另外,可列举出具有硬质涂层的层(更优选为包含氮化层和处于氮化层的表面的硬质涂层的层叠型的硬质层)。
氮化层的形成例如优选为基于氮化处理之类的利用了扩散的表面硬化处理的方法。氮化层的形成通过对冲模模具的母材实施例如离子氮化处理来进行即在规定浓度的N2及H2气体气氛中调整温度而实施离子氮化处理来进行。
此时,氮化处理中形成的被称为白层的氮化物层之类的化合物层由于成为使密合性降低的原因,因此优选通过控制处理条件以防止其形成或通过研磨等来除去。
作为硬质涂层,可列举出利用物理蒸镀(PVD)而成的蒸镀膜。对于物理蒸镀法的种类没有特别限制。另外,也可以使用化学气相生长(CVD)法。作为物理蒸镀法,例如优选电弧离子镀法及溅射法。
其中,作为硬质涂层的蒸镀膜,优选为包含Ti及Cr中的至少一者的膜。例如,其金属元素部分优选为以选自Ti、Cr及Al中的1种或2种以上作为主体的氮化物、碳化物、碳氮化物中的任一者。进而,其金属元素部分更优选为以Ti或Cr作为主体的氮化物、碳化物、碳氮化物中的任一者。
需要说明的是,关于作为其主体,以除氮及碳以外的仅金属(包含半金属)组成部的比例计,Ti、Cr或Al(或者Ti或Cr)设定为70(原子%)以上、进而设定为90(原子%)以上较佳(实质包含100(原子%))。
作为硬质涂层的蒸镀膜例如可以通过使用作为金属成分的蒸发源的各种金属制靶及反应气体(N2气体、CH4气体等),调整温度、气体压力并施加偏(Bias)电压,从而在冲模模具的母材的表面成膜出PVD膜。
具体而言,可列举出以选自Ti、Cr及Al中的1种或2种以上作为主体的氮化膜、碳化膜、碳氮化膜、类金刚石碳(DLC)膜等。
包含氮化层和处于氮化层的表面的硬质涂层的层叠型的硬质层通过例如通过上述的方法形成氮化层后,进一步通过上述的方法等形成硬质涂层(例如蒸镀膜)而获得。
·母材
对于冲模模具的母材的金属材质,没有特殊规定,例如可以使用冷冲模钢、热冲模钢、高速钢及超硬合金等公知的金属材料。对此,包括基于JIS等的标准金属种(钢种)在内,还可以应用以往作为能够在模具中使用的钢种而被提出的改良金属种。
-模具套件-
接下来,对本实施方式的模具套件进行详述。
模具套件是指冲模模具和冲头模具的组合,所述冲头模具具备与冲模模具的冲模孔相对应的凸部并且具备与冲模模具的钢板接触面(冲模肩相邻面)相向的相向面。另外,模具套件也包含冲模模具和钢板压紧模具(保持器)的组合,所述钢板压紧模具(保持器)具备与冲模模具的钢板接触面(冲模肩相邻面)相向的相向面并且具备插通至冲模孔中的冲头所通过的孔。
本实施方式的第一模具套件具备上述的本实施方式的冲模模具和冲头模具。
冲头模具在与冲模模具的冲模肩相邻面(钢板接触面)相向的相向面中的与冲模模具具有硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
例如图6中所示的冲模模具(冲模)111在作为冲模孔111D的外侧的表面的、并且与被热压成型之前的镀覆钢板10相接触的钢板接触面111A中的与冲模肩部111B相邻的全部区域具有硬质层111C。进而,冲头(冲头模具)113优选在与冲模模具111的钢板接触面111A相向的相向面中的与冲模模具111具有硬质层111C的部位相向的全部区域具有第二硬质层113C。这是由于:在接近成型下止点时成为皱褶的镀覆钢板10与具有第二硬质层113C的部位相接触。
本实施方式的第二模具套件具备上述的本实施方式的冲模模具和钢板压紧模具。
钢板压紧模具在与冲模模具的冲模肩相邻面(钢板接触面)相向的相向面中的与冲模模具具有硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头插通部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度(Rsk)为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
如已经说明的那样,例如图1中所示的保持器(钢板压紧模具)12优选在与冲模模具11的钢板接触面11A相向的相向面中的与冲模模具11具有硬质层11C的部位相向的全部区域具有第二硬质层12C。
需要说明的是,作为本实施方式的第一模具套件所具备的冲头模具中的第二硬质层及第二模具套件所具备的钢板压紧模具中的第二硬质层的优选方案,可直接应用在上述的本实施方式的冲模模具所具备的硬质层中说明的优选方案。
接下来,对本实施方式的热压成型品的制造方法中使用的特定镀覆钢板的详细情况进行说明。
(镀覆钢板)
特定镀覆钢板在钢母材上具有选自由GI镀层及Zn-Ni镀层构成的组中的至少一种镀层。另外,在镀层之上也可以进一步具有锌化合物层或金属锌层作为最表层。
例如如图5中所示的镀覆钢板10那样,在钢板(钢母材)112的两面(上表面及下表面)具备镀层(具体而言为GI镀(热浸镀锌)层或Zn-Ni镀(镀锌镍)层)114A、114B,并且在镀层114A、114B上具备锌化合物层或金属锌层116A、116B作为最表层。
·钢母材
实施镀覆的钢板(镀覆前的钢板、钢母材)例如优选为具有高机械强度(例如是指抗拉强度、屈服点、伸长率、拉深、硬度、冲击值、疲劳强度、蠕变强度等关于机械变形及断裂的各性质)的钢板。本实施方式的镀覆钢板中使用的实现高机械强度的钢板(镀覆前的钢板)的一个例子如下所述。
需要说明的是,%的表述在没有特别说明的情况下是指质量%。另外,本说明书中使用“~”来表示的数值范围是指包含在“~”的前后记载的数值作为下限值及上限值的范围。
钢板优选以质量%计含有C:0.01~0.6%、Si:0.01~0.6%、Mn:0.5~3%、Ti:0.01~0.1%及B:0.0001~0.1%中的至少1种以上,并且剩余部分包含Fe及杂质。
C是为了确保目标机械强度而含有的。在C低于0.01%的情况下,得不到充分的机械强度的提高,含有C的效果变得不足。另一方面,在C超过0.6%的情况下,虽然能够使钢板进一步硬化,但是变得容易产生熔融开裂。因此,C含量优选设定为0.01%~0.6%。
Si是提高机械强度的强度提高元素之一,与C同样为了确保目标机械强度而含有。在Si低于0.01%的情况下,难以发挥强度提高效果,得不到充分的机械强度的提高。另一方面,Si也是易氧化性元素。因而,在Si超过0.6%的情况下,在进行GI镀覆或Zn-Ni镀覆时,有可能润湿性降低、产生未镀覆。因此,Si含量优选设定为0.01%~0.6%。
Mn是使钢强化的强化元素之一,也是提高淬透性的元素之一。此外,Mn对于防止由作为杂质之一的S引起的热脆性也是有效的。在Mn低于0.5%的情况下,得不到这些效果,在0.5%以上时发挥上述效果。另一方面,在Mn超过3%的情况下,有可能残余γ相变得过多从而强度降低。因此,Mn含量优选设定为0.5%~3%。
Ti是强度强化元素之一,也是提高GI镀层或Zn-Ni镀层的耐热性的元素。在Ti低于0.01%的情况下,得不到强度提高效果、耐氧化性提高效果,在0.01%以上时发挥这些效果。另一方面,Ti若过量含有,则例如有可能形成碳化物或氮化物而使钢软质化。特别是在Ti超过0.1%的情况下,得不到目标机械强度的可能性高。因此,Ti含量优选设定为0.01%~0.1%。
B具有在淬火时起作用而提高强度的效果。在B低于0.0001%的情况下,这样的强度提高效果低。另一方面,在B超过0.1%的情况下,有可能形成夹杂物而脆化、使疲劳强度降低。因此,B含量优选设定为0.0001%~0.1%。
需要说明的是,该钢板也可以包含其他在制造工序等中混入的杂质。
由这样的化学成分形成的钢板通过利用热压成型等而进行的加热被淬火,可以具有约1500MPa以上的机械强度。虽然是具有像这样高的机械强度的钢板,但若通过热压成型进行加工,则能够通过加热而以软化的状态来进行热压成型,因此能够容易地进行成型。另外,钢板能够实现高的机械强度,进而即使是为了轻量化而变薄也能够维持或提高机械强度。
·GI镀层
对GI镀(热浸镀锌)层进行说明。
作为GI镀层的形成方法,例如可列举出利用还原炉方式的镀覆处理的形成方法。一般而言,在还原炉方式的镀覆处理中,进行前处理工序、退火工序及镀覆工序。当然,本实施方式中的方法并不限定于上述方案,例如也可以利用无氧化炉方式来进行镀覆处理。以下,基于还原炉方式进行说明。
首先,对钢板(钢母材)进行前处理。前处理是为了除去钢板表面的油(油脂)或污垢而通常进行的处理,代表性而言,通过碱脱脂来进行。但是,在本实施方式中,只要钢板表面被适当脱脂则前处理的方法没有限定。在进行碱脱脂作为前处理时,例如为了使附着于钢板上的脱脂液脱落,进行热冲洗(温水洗涤),用干燥器等进行干燥。
接着,将前处理后的上述钢板投入至还原炉中,在还原炉中进行退火(还原性气氛下的热处理)。此时的退火条件例如在500~700℃的范围(退火温度、均热温度)内将滞留时间(退火时间、均热时间)设定为30~270秒。将上述温度域中的退火处理也称为均热处理。还原时的气氛、露点没有特别限定,例如可以设定为H2-N2混合气体中H2浓度为1~30%、-10~-60℃的露点范围。出还原炉后的钢板被冷却带冷却。冷却方法例如可列举出将还原性气氛的气体吹送至钢板而进行冷却等通常使用的方法。
这样操作而进行退火工序之后,通过进行热浸镀锌处理而形成GI镀(热浸镀锌)层。
镀覆(热浸镀锌)工序没有特别限定,可以采用通常使用的方法。例如热浸镀锌浴的温度只要控制在430~500℃左右即可。
这样操作而形成GI镀层之后,也可以实施表皮光轧处理、张力平整处理、涂油等处理。
另外,在上述热浸镀锌处理后也可以进行再退火。再退火的条件将加热温度(再退火温度)设定为400℃以上较佳,另一方面,从抑制锌的蒸发的观点出发再退火温度设定为750℃以下较佳。在上述再退火温度下保持的时间(再退火时间)可以根据加热方法等而适当设定。例如在炉加热的情况下,再退火时间优选为1小时以上(更优选为2小时以上),在感应加热的情况下,再退火时间优选为10秒以上。另一方面,从抑制锌的蒸发的观点出发,再退火时间在上述炉加热的情况下优选为15小时以下,更优选为10小时以下。另外在上述感应加热的情况下,再退火时间优选为3分钟以下,更优选为1分钟以下。
GI镀层的成分组成可以是由锌形成的镀层,另外也可以是除了锌以外还含有少量的异种金属元素或杂质(例如钴、钼、钨、镍、钛、铬、铝、锰、铁、镁、铅、铋、锑、锡、铜、镉、砷等)的镀层。另外,还可以包含二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等无机物。
作为GI镀层的优选的成分组成,例如可列举出以质量%计含有Al:0.01~0.20%、且剩余部分:包含Zn及杂质的镀层。
GI镀层的附着量(单位面积重量)以Zn量换算计优选为20~100g/m2。通过将GI镀层的附着量设定为20g/m2以上,从而使适量的锌粘合物粘合于冲模模具的滑动面,冲模模具的滑动面的磨损抑制效果提高。另外,压制成型品的耐蚀性也提高。另一方面,若将GI镀层的附着量设定为超过100g/m2,则大量的锌粘合物粘合于模具的滑动面,冲模模具的滑动面发生磨损的倾向提高。
GI镀层的附着量以Zn量换算的附着量进行评价。GI镀层的附着量的测定利用荧光X射线法。具体而言,通过荧光X射线法,使用GI镀层的附着量(Zn量换算)已知的多种标准试样,制成标准曲线。然后,通过标准曲线,将作为测定对象的试样的Zn强度换算成GI镀层的附着量,求出GI镀层的附着量。
·Zn-Ni镀层
对Zn-Ni镀(镀锌镍)层进行说明。
Zn-Ni镀层的成分组成可以是由锌及镍形成的镀层,另外也可以是除此以外还包含少量的异种金属元素或杂质(例如钴、钼、钨、钛、铬、铝、锰、铁、镁、铅、铋、锑、锡、铜、镉、砷等)的镀层。另外,还可以包含二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等无机物。
作为Zn-Ni镀层的优选的成分组成,例如可列举出以质量%计含有Ni:10~25%、且剩余部分:包含Zn及杂质的镀层。
Zn-Ni镀层的附着量(单位面积重量)以Zn量换算计优选为20~100g/m2。通过将Zn-Ni镀层的附着量设定为20g/m2以上,从而使适量的锌粘合物粘合于冲模模具的滑动面,冲模模具的滑动面的磨损抑制效果提高。另外,压制成型品的耐蚀性也提高。另一方面,若将Zn-Ni镀层的附着量设定为超过100g/m2,则大量的锌粘合物粘合于模具的滑动面,冲模模具的滑动面发生磨损的倾向提高。
另外,Zn-Ni镀层也可以是将两层以上层叠而成的层叠型的镀层。
在将两层Zn-Ni镀层层叠的情况下,作为各个层的优选的成分组成,例如可列举出第1层(下层)为以质量%计含有Ni:60%以上、且剩余部分:由Zn及杂质构成的镀层、并且第2层(上层)为以质量%计含有Ni:10~25%、且剩余部分:由Zn及杂质构成的镀层的构成。
需要说明的是,在将两层Zn-Ni镀层层叠的情况下,第1层(下层)的附着量(单位面积重量)以Zn量换算计优选为0.01~5g/m2,并且第2层(下层)的附着量(单位面积重量)以Zn量换算计优选为10~90g/m2
Zn-Ni镀层的附着量以Zn量换算的附着量进行评价。Zn-Ni镀层的附着量的测定利用荧光X射线法。具体而言,通过荧光X射线法,使用Zn-Ni镀层的附着量(Zn量换算)已知的多种标准试样,制成标准曲线。然后,通过标准曲线,将作为测定对象的试样的Zn强度换算成Zn-Ni镀层的附着量,求出Zn-Ni镀层的附着量。
Zn-Ni镀层的形成方法没有特别限定,公知的电镀法适宜。将两层以上Zn-Ni镀层层叠的情况也同样。
例如通过在含有硫酸镍六水合物等镍化合物及硫酸锌七水合物等锌化合物的镀覆浴中实施电镀处理,可以在钢板(钢母材)上形成Zn-Ni镀层。
另外,将两层以上Zn-Ni镀层层叠的情况也可以同样地形成各个镀层。需要说明的是,各层中的Ni含量、附着量(单位面积重量)等的调整可以通过公知的方法来控制,例如可以通过调整硫酸镍六水合物等镍化合物与硫酸锌七水合物等锌化合物的比率、镀覆浴中的电流密度等来控制。
·锌化合物层或金属锌层
锌化合物层(Zn化合物层)或金属锌层(金属Zn层)是ZnO皮膜或在热压成型时成为ZnO皮膜的层。在热压成型之前镀覆钢板在氧化气氛中被加热。此时ZnO皮膜以外的Zn化合物层或金属Zn层被氧化而成为ZnO皮膜。ZnO皮膜以外的Zn化合物层或金属Zn层只要氧化而成为ZnO皮膜,则种类没有特别限定。对于ZnO皮膜以外的Zn化合物层,可例示出磷酸锌层、Zn系金属皂层等。另外,Zn化合物与金属Zn也可以与通过加热燃烧而消失的树脂混合而制成ZnO皮膜以外的Zn化合物层或金属Zn层。Zn化合物层或金属Zn层中所含的Zn的量根据作为目标的制品的ZnO皮膜的附着量来调节。
·ZnO皮膜
ZnO皮膜是与冲模模具相接触的面,是处于压制成型品的外侧的面的皮膜。
ZnO皮膜的形成方法没有特别限制,例如可以通过专利文献1及2中记载的方法来形成于镀层上。
从制品的耐蚀性的观点考虑,ZnO皮膜的附着量优选以Zn量换算计设定为0.4~4.0g/m2。若ZnO皮膜的附着量以Zn量换算计设定为0.4g/m2以上,则压制成型品的耐蚀性提高。在ZnO皮膜的附着量以Zn量换算计超过4.0g/m2的情况下,有时镀层(GI镀层或Zn-Ni镀层)及ZnO皮膜的厚度变得过厚,焊接性、涂料密合性降低。ZnO皮膜的附着量以Zn量换算计更优选为0.4~2.0g/m2。从模具磨损的观点考虑,在镀层(GI镀层或Zn-Ni镀层)的附着量低的情况下,ZnO皮膜的附着量优选在上述范围内是高的。
需要说明的是,作为ZnO皮膜的附着量的测定方法,利用荧光X射线法。具体而言,通过荧光X射线法,使用ZnO皮膜的附着量(Zn量换算)已知的多种标准试样制成标准曲线,将作为测定对象的试样的Zn强度换算成ZnO皮膜的附着量,求出ZnO皮膜的附着量。
(压制成型品)
接下来,对本实施方式的压制成型品进行详述。
本实施方式的压制成型品为钢板制的压制成型品。压制成型品的钢板具有钢母材、钢母材上的选自由热浸镀锌(GI镀覆)层及镀锌镍(Zn-Ni镀覆)层构成的组中的至少一种镀层和镀层上的作为最表层的氧化锌(ZnO)层。
作为最表层的氧化锌(ZnO)层通过对特定镀覆钢板实施热压成型时的加热而形成。
从获得高机械强度的观点出发,钢母材(钢板)的硬度Hv_Parts为HV400以上,优选为HV450以上,更优选为HV550以上。
另外,本实施方式的压制成型品为具有顶板部、通过第1棱线部与顶板部相连接的纵壁部和通过第2棱线部与纵壁部相连接的凸缘部的形状。例如为具有图3A及图3B中所示的形状的顶板部为平坦的具有帽形状截面的热压成型品40、或具有图2A及图2B中所示的形状的热压成型品30。
-第1方案的压制成型品-
首先,作为第1方案的压制成型品,对从与压制成型品的长度方向正交且与顶板部平行的方向将压制成型品投影而得到的具有凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min的形状的压制成型品进行说明。需要说明的是,作为第1方案的压制成型品的一个例子,列举出图2A及图2B中所示的成型品为例。
图2A及图2B中所示的热压成型品30具有:两个纵壁部33;将两个纵壁部33通过第1棱线部32来连结的顶板部31;和相对于两个纵壁部33分别通过第2棱线部34在与顶板部31相反侧进行连接的凸缘部35。需要说明的是,顶板部31为在热压成型时相当于冲头的顶面的部分,纵壁部33为与冲头及冲模模具进行滑动的部分,凸缘部35为不进行基于热压成型的成型的部分。另外,第1棱线部32为将顶板部31与纵壁部33相连结的弯曲部,第2棱线部34为将纵壁部33与凸缘部35相连结的弯曲部。
另外,其是下述形状:在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品30进行投影的情况(例如如图2B中所示的那样从y方向进行观察的情况)下,顶板部31、纵壁部33及凸缘部35均以一部分弯曲,朝向顶板部31的外侧方向一部分膨起。因此,其是下述形状:就该膨起的部位的凸缘部35而言,存在曲率半径成为最小的部位PB0min,在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品30投影的情况下作为凸缘部35整体而言曲率半径不是恒定的,另外顶板部31也是作为整体而言曲率半径不是恒定的。
·第2棱线部处的曲率半径(第1方案)
而且,就第1方案的压制成型品而言,在第2棱线部34处曲率半径成为最小的部位(即弯曲最严格的部位)处的该曲率半径[Rmin]为3mm以上且低于10mm。其中,第2棱线部34处的最小曲率半径[Rmin]低于10表示在对特定镀覆钢板进行热压成型来制造压制成型品30时在成为纵壁部33的部位受到高面压。因此,可以说是在受到高面压的纵壁部33处以容易因滑动而产生擦伤的条件实施了热压成型的压制成型品。需要说明的是,若第2棱线部34处的最小曲率半径[Rmin]的上限值为8mm以下,则可以说更容易在纵壁部33处因滑动而产生擦伤。
另一方面,从防止压制成型时的开裂的观点出发,第2棱线部34处的最小曲率半径[Rmin]的下限值为3mm以上,优选为4mm以上。
其中,曲率半径如下进行测定。首先,通过三维形状测定器对第2棱线部34的外侧的面即在热压成型时与冲模模具相接触的面中的三维形状进行测定。而且,获得横截面中的曲率半径成为最小的部位处的曲率半径[Rmin]。
·顶板部与纵壁部的平滑度之差(第1方案)
另外,第1方案的压制成型品在顶板部31和纵壁部33处平滑度产生差异。具体而言,关于顶板部31,在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品30进行投影的情况(例如如图2B中所示的那样从y方向进行观察的情况)下,在与凸缘部35处的曲率半径成为最小的部位PB0min相对应的位置(即在如图2B中所示的那样从y方向进行观察的情况下,以相对于凸缘部35上的部位PB0min仅在z方向上错开、在x方向上没有错开的方式可到达的顶板部31上的位置)并且顶板部31中的宽度方向(即y方向)上的中心部位PB1min处,测定平滑度[SaB1]。
另外,关于纵壁部33,在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品30投影的情况下与部位PB0min相对应的部位(例如在如图2B中所示的那样从y方向进行观察的情况下,以相对于凸缘部35上的部位PB0min仅在z方向上错开、在x方向上没有错开的方式可到达的纵壁部33上的位置)并且纵壁部33中的高度方向(即z方向)上的中心部位PB2min处测定平滑度[SaB2]。需要说明的是,在部位PB1min及部位PB2min的任一部位均在外侧的面即在热压成型时与冲模模具相接触的面处进行测定。
而且,该差[SaB1-SaB2]为0.35μm以上。
即,在从与压制成型品30的长度方向正交且与顶板部31平行的方向将压制成型品31投影而得到的包含凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min的压制成型品30的横截面中,顶板部31中的宽度方向上的中心部位PB1min处的平滑度[SaB1]与纵壁部33中的高度方向上的中心部位PB2min处的平滑度[SaB2]之差[SaB1-SaB2]为0.35μm以上。
其中,顶板部31与纵壁部33的平滑度之差[SaB1-SaB2]为上述范围表示在对特定镀覆钢板进行热压成型来制造压制成型品30时,相对于成为纵壁部33的部位,与成为顶板部31的部位相比受到更高面压。这是由于:因在纵壁部33受到高面压而进行滑动,从而与顶板部31相比纵壁部33的表面变得平滑。而且,可以说是在受到高面压的纵壁部33处以容易因滑动而产生擦伤的条件实施了热压成型的压制成型品。需要说明的是,若平滑度之差[SaB1-SaB2]为0.40μm以上,则可以说更容易在纵壁部33处因滑动而产生擦伤。
另一方面,作为平滑度之差[SaB1-SaB2]的上限值,从涂装后的清晰性的观点出发,优选为1.0μm以下。
需要说明的是,平滑度[SaB1]及[SaB2]是指ISO25178-2(2012)中规定的算术平均高度Sa(单位:μm)。测定装置及测定条件等如下。
测定装置:KEYENCE CORPORATION制VK-X250/150形状解析激光显微镜
测定范围:以PB1min、PB2min的中心点为中心,5mm×5mm
测定条件:使用高斯滤波器
S滤波器:未使用
L滤波器:4mm
·顶板部与纵壁部的表面性状的长宽比之差(第1方案)
另外,第1方案的压制成型品在顶板部31和纵壁部33处表面性状的长宽比之差小。具体而言,关于顶板部31及纵壁部33中的任一者,与上述平滑度同样地在部位PB1min及部位PB2min处对表面性状的长宽比[StrB1]及表面性状的长宽比[StrB2]进行测定。需要说明的是,与平滑度同样地,均在外侧的面即热压成型时与冲模模具相接触的面处进行测定。
而且,该差[StrB1-StrB2]为0.50以下。
这里,表示为下述压制成型品:顶板部31与纵壁部33的表面性状的长宽比之差[StrB1-StrB2]越小,则尽管在热压成型时相对于成为纵壁部33的部位而言与成为顶板部31的部位相比受到更高面压,但在纵壁部33处因滑动而产生的擦伤越得以抑制。在显著产生因滑动而造成的擦伤的情况下,由于该擦伤为条纹状,因此该部分的表面性状的长宽比Str降低。进而产生了擦伤的部分在涂装前成为光泽部。进而,在涂装后光泽度产生差异,因此如花纹那样被目视确认,表面品位差。但是,通过减小表面性状的长宽比之差[StrB1-StrB2],能够实现涂装后的光泽度之差为25以下的第1方案的压制成型品,具备优异的表面品位。
另外,就使用了硬度Hv_Parts为HV400以上的高硬度的钢母材的压制成型品而言,特别是在压制成型时集中地受到应力的部位,由于氢脆等理由而容易产生延迟断裂。但是,与此相对,第1方案的压制成型品由于如上所述纵壁部33处的擦伤的产生得以抑制,因此可以说向纵壁部33的应力的集中也得以抑制。因此,在应力集中部位容易产生的延迟断裂也得以抑制。
需要说明的是,从优异的表面品位及延迟断裂的抑制的观点出发,表面性状的长宽比之差[StrB1-StrB2]优选为0.50以下,更优选为0.40以下。
需要说明的是,表面性状的长宽比[StrB1]及[StrB2]是指ISO25178-2(2012)中规定的表面性状的长宽比Str。测定装置及测定条件等如下。
测定装置:KEYENCE CORPORATION制VK-X250/150形状解析激光显微镜
测定范围:以PB1min、PB2min的中心点为中心,5mm×5mm
测定条件:使用高斯滤波器
S滤波器:未使用
L滤波器:4mm
需要说明的是,作为将顶板部31与纵壁部33的表面性状的长宽比之差[StrB1-StrB2]控制在上述的范围的方法,没有特别限定,例如可列举出通过上述的本实施方式的热压成型品的制造方法将压制成型品进行成型的方法。
通过利用本实施方式的热压成型品的制造方法将压制成型品进行成型,从而冲模模具上的粘合得以抑制。若粘合物大量地附着则摩擦系数上升,变得容易因滑动而产生擦伤,但通过如上所述粘合物被降低,从而摩擦系数的上升也得以抑制,纵壁部33处的因滑动而产生的擦伤得以抑制。其结果是,认为可以将表面性状的长宽比之差[Str1-Str2]控制为上述的范围。
-第2方案的压制成型品-
接下来,对第2方案的压制成型品进行说明。需要说明的是,作为第2方案的压制成型品的一个例子,可列举出图3A及图3B、以及图4A及图4B中所示的成型品为例。
图3A及图3B中所示的热压成型品40具有:两个纵壁部43;将两个纵壁部43通过第1棱线部42来连结的平坦的顶板部41;和相对于两个纵壁部43分别通过第2棱线部44在与顶板部41相反侧进行连接的凸缘部45。需要说明的是,顶板部41为在热压成型时相当于冲头的顶面的部分,纵壁部43为与冲头及冲模模具进行滑动的部分,凸缘部45为不进行基于热压成型的成型的部分。另外,第1棱线部42为将顶板部41与纵壁部43相连结的弯曲部,第2棱线部44为将纵壁部43与凸缘部45相连结的弯曲部。
另外,其是下述形状:在对热压成型品40从侧面侧进行观察的情况下、即如图3A中所示的那样从y方向进行观察的情况下,顶板部41、纵壁部43及凸缘部45均是平坦的。而且,就该热压成型品40而言,在对与长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面、例如图3B中所示的截面等)进行观察的情况下,无论对在何处切断的横截面进行观察都成为左右对称的形状。另外,热压成型品40为无论对在何处切断的横截面进行观察第2棱线部44的曲率半径都成为相同的值的形状。即,不管是在何处切断的横截面中第2棱线部44的曲率半径均为恒定,换言之,不管是在何处切断的横截面中第2棱线部44的曲率半径均为最小值。
图4A及图4B中所示的热压成型品50为汽车用的中柱,具有:两个纵壁部53a、53b;将两个纵壁部53a、53b分别通过第1棱线部52a、52b来连结的平坦的顶板部51;和相对于两个纵壁部53a、53b分别通过第2棱线部54a、54b在与顶板部51相反侧进行连接的凸缘部55a、55b。需要说明的是,顶板部51为在热压成型时相当于冲头的顶面的部分,纵壁部53a、53b为与冲头及冲模模具进行滑动的部分,凸缘部55a、55b为不进行基于热压成型的成型的部分。另外,第1棱线部52a、52b为将顶板部51与纵壁部53a、53b相连结的弯曲部,第2棱线部54a、54b为将纵壁部53a、53b与凸缘部55a、55b相连结的弯曲部。
在该热压成型品50中,在对与长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面)进行观察的情况下存在左右的形状不对称的部位。例如是下述形状:在图4B中所示的横截面中,存在于平坦的顶板部51的两侧的两个第1棱线部52a、52b的z方向高度不同,右侧的第1棱线部52a与左侧的第1棱线部52b相比在z方向上隆起变高。另外,其是下述形状:在图4B中所示的横截面中,两个凸缘部55a、55b的z方向高度也不同,右侧的凸缘部55a比左侧的凸缘部55b高。而且,就该热压成型品50而言,是在对横截面进行观察的情况下第2棱线部54a、54b的曲率半径根据切断的部位而为不同的形状,是图4B中所示的横截面(图4A的B-B’截面)中的第2棱线部54a的曲率半径成为最小的形状。
·第2棱线部处的曲率半径(第2方案)
而且,在第2方案的压制成型品中,在第2棱线部44、54a或54b处曲率半径成为最小的部位(即弯曲最严格的部位)处的该曲率半径[Rmin]为3mm以上且低于10mm。其中,第2棱线部44、54a或54b处的最小曲率半径[Rmin]低于10表示在对特定镀覆钢板进行热压成型来制造压制成型品40、50时在成为纵壁部43、53a或53b的部位受到高面压。因此,可以说是在受到高面压的纵壁部43、53a或53b处以容易因滑动而产生擦伤的条件实施了热压成型的压制成型品。需要说明的是,若第2棱线部44、54a或54b处的最小曲率半径[Rmin]的上限值为8mm以下,则可以说更容易在纵壁部43、53a或53b处因滑动而产生擦伤。
另一方面,从防止压制成型时的开裂的观点出发,第2棱线部44、54a或54b处的最小曲率半径[Rmin]的下限值为3mm以上,优选为4mm以上。
需要说明的是,曲率半径的测定依据上述的第1方案中的第2棱线部处的曲率半径的测定方法来进行。
·顶板部与纵壁部的平滑度之差(第2方案)
另外,第2方案的压制成型品在顶板部和纵壁部处平滑度产生差异。具体而言,将在对与压制成型品的长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面)进行观察的情况下第2棱线部的曲率半径成为最小的压制成型品的横截面作为测定对象。即,若是图3A及图3B中所示的压制成型品40,则由于不管是在何处切断的横截面中第2棱线部44的曲率半径均成为最小值,因此可以将任意横截面作为测定对象,优选推荐长度方向(x方向)的中心位置处的横截面。另外,若是图4A及图4B中所示的压制成型品50,则由于图4B中所示的横截面(图4A的B-B’截面)中的第2棱线部54a的曲率半径处于最小,因此将该图4B中所示的横截面作为测定对象。而且,在该曲率半径成为最小的横截面中,在顶板部(41、51)的横截面宽度方向上的中心部位(例如若是图3B则为顶板部41的y方向长度W的正中(W/2)的部位)PA1min处,测定平滑度[SaA1]。
另外,关于纵壁部,也同样地将在对与压制成型品的长度方向(x方向)正交的方向的截面(横截面)进行观察的情况下第2棱线部的曲率半径成为最小的横截面作为测定对象。而且,在该曲率半径成为最小的横截面中,在纵壁部(43、53a)的横截面高度方向上的中心部位(例如若是图3B则是纵壁部43的z方向长度H的正中(H/2)的部位)PA2min处,测定平滑度[SaA2]。
需要说明的是,在部位PA1min及部位PA2min的任一部位中,均在外侧的面即在热压成型时与冲模模具相接触的面处进行测定。
而且,该差[SaA1-SaA2]为0.25μm以上。
即,在第2棱线部的曲率半径成为最小的压制成型品的横截面中,顶板部的横截面宽度方向上的中心部位PA1min处的平滑度[SaA1]与纵壁部的横截面高度方向上的中心部位PA2min处的平滑度[SaA2]之差[SaA1-SaA2]为0.35μm以上。
其中,顶板部与纵壁部的平滑度之差[SaA1-SaA2]为上述范围表示在对特定镀覆钢板进行热压成型来制造压制成型品时,相对于成为纵壁部的部位,与成为顶板部的部位相比受到更高面压。这是由于:因在纵壁部受到高面压而进行滑动,从而与顶板部相比纵壁部的表面变得平滑。而且,可以说是在受到高面压的纵壁部处以容易因滑动而产生擦伤的条件实施了热压成型的压制成型品。需要说明的是,若平滑度之差[SaA1-SaA2]为0.45μm以上,则可以说更容易在纵壁部因滑动而产生擦伤。
另一方面,作为平滑度之差[SaA1-SaA2]的上限值,从涂装后的清晰性的观点出发,更优选为1.0μm以下。
需要说明的是,平滑度[SaA1]及[SaA2]是指ISO25178-2(2012)中规定的算术平均高度Sa(单位:μm)。测定装置及测定条件等如下。
测定装置:KEYENCE CORPORATION制VK-X250/150形状解析激光显微镜
测定范围:以PA1min、PA2min的中心点为中心,5mm×5mm
测定条件:使用高斯滤波器
S滤波器:未使用
L滤波器:4mm
·顶板部与纵壁部的表面性状的长宽比之差(第2方案)
另外,第2方案的压制成型品在顶板部和纵壁部处表面性状的长宽比之差小。具体而言,关于顶板部(图3B中的41、图4B中的51)及纵壁部(图3B中的43、图4B中的53a)中的任一者,与上述平滑度同样地在部位PA1min及部位PA2min处测定表面性状的长宽比[StrA1]及表面性状的长宽比[StrA2]。需要说明的是,与平滑度同样地,均在外侧的面即热压成型时与冲模模具相接触的面处进行测定。
而且,该差[StrA1-StrA2]为0.50以下。
这里,表示为下述压制成型品:顶板部与纵壁部的表面性状的长宽比之差[StrA1-StrA2]越小,则尽管在热压成型时相对于成为纵壁部的部位而言与成为顶板部的部位相比受到更高面压,但在纵壁部处因滑动而产生的擦伤越得以抑制。在显著产生因滑动而造成的擦伤的情况下,由于该擦伤为条纹状,因此该部分的表面性状的长宽比Str降低。进而产生了擦伤的部分在涂装前成为光泽部。进而,在涂装后光泽度产生差异,因此如花纹那样被目视确认,表面品位差。但是,通过减小表面性状的长宽比之差[StrA1-StrA2],能够实现涂装后的光泽度之差为25以下的第2方案的压制成型品,具备优异的表面品位。
另外,就使用了硬度Hv_Parts为HV400以上的高硬度的钢母材的压制成型品而言,特别是在压制成型时集中地受到应力的部位,由于氢脆等理由而容易产生延迟断裂。但是,与此相对,第2方案的压制成型品由于如上所述纵壁部处的擦伤的产生得以抑制,因此可以说向纵壁部的应力的集中也得以抑制。因此,在应力集中部位容易产生的延迟断裂也得以抑制。
需要说明的是,从优异的表面品位及延迟断裂的抑制的观点出发,表面性状的长宽比之差[StrA1-StrA2]优选为0.50以下,更优选为0.40以下。
需要说明的是,表面性状的长宽比[StrA1]及[StrA2]是指ISO25178-2(2012)中规定的表面性状的长宽比Str。测定装置及测定条件等如下。
测定装置:KEYENCE CORPORATION制VK-X250/150形状解析激光显微镜
测定范围:以PA1min、PA2min的中心点为中心,5mm×5mm
测定条件:使用高斯滤波器
S滤波器:未使用
L滤波器:4mm
需要说明的是,作为将顶板部与纵壁部的表面性状的长宽比之差[StrA1-StrA2]控制在上述的范围的方法,没有特别限定,例如可列举出通过上述的本实施方式的热压成型品的制造方法将压制成型品进行成型的方法。
通过利用本实施方式的热压成型品的制造方法将压制成型品进行成型,从而冲模模具上的粘合得以抑制。若粘合物大量地附着则摩擦系数上升,变得容易因滑动而产生擦伤,但通过如上所述粘合物被降低,从而摩擦系数的上升也得以抑制,纵壁部处的因滑动而产生的擦伤得以抑制。其结果是,认为可以将表面性状的长宽比之差[Str1-Str2]控制为上述的范围。
·氧化锌层的平均厚度(第1及第2方案)
在第1及第2方案的压制成型品中,作为最表层的氧化锌(ZnO)层的平均厚度优选为0.3μm~2.0μm,更优选为0.4μm~1.5μm。
需要说明的是,如果是在热压成型时滑动少的部位、具体而言是图2A、图3B或图4B中所示的压制成型品30、40或50,则这里所谓的平均厚度是指顶板部31、41或51的内侧的ZnO层的厚度。
通过ZnO层的平均厚度为0.3μm以上,热压成型时的冲模模具上的粘合得以抑制。另一方面,通过ZnO层的平均厚度为2.0μm以下,可获得优异的焊接性,另外由于GA镀层没有变得过薄,因此也维持高耐蚀性。
需要说明的是,ZnO层的平均厚度可通过热压成型时的加热的保持时间、成型前的ZnO被膜的涂布来调整。
ZnO层的平均厚度如上所述在热压成型时滑动少的部位进行测定。具体而言,通过以下的方法来测定厚度。
将压制成型品以横截面切断,使用日本电子制的电子显微镜JSM-7001F对截面的顶板部的最表层处的镀层结构进行观察和分析。然后,对存在于最表面的ZnO层的厚度的最大部的板厚方向厚度进行测定。
需要说明的是,对随机选择的顶板部的内侧3个部位进行测定,取其平均值。
实施例
接下来,对本申请在示出实施例的同时进一步进行说明。需要说明的是,本申请并不限于下面所示的实施例。
<<GI镀覆钢板的制作>>
<GI镀覆钢板(G1)>
准备板厚为1.6mm的冷轧钢板(以质量%计C:0.21%、Si:0.12%、Mn:1.21%、P:0.02%、S:0.012%、Ti:0.02%、B:0.03%、Al:0.04%以及剩余部分:Fe及杂质)作为钢母材,在该钢母材的两面通过还原炉方式的GI镀覆处理来形成GI镀层。
首先,通过碱脱脂对钢母材进行前处理,之后进行热冲洗(温水洗涤)及利用干燥器的干燥。接着,将经前处理的钢母材投入至还原炉中,在还原性气氛下进行退火,冷却。对于该钢母材,通过利用热浸镀锌浴来形成热浸镀锌层,从而形成GI镀(热浸镀锌)层。像这样操作,获得GI镀覆钢板(A1)的供试材。
需要说明的是,GI镀层的成分组成以质量%计含有Al:0.1%,且剩余部分:由Zn及杂质构成。
<GI镀覆钢板(G2)>
除了将GI镀层的上表面及下表面中的附着量(单位面积重量)如下述表1中记载的那样变更以外,与GI镀覆钢板(G1)同样地操作而获得GI镀覆钢板的供试材。
<GI镀覆钢板(G3)>
对于GI镀覆钢板(G1),进一步形成ZnO皮膜。具体而言,在两面的GI镀层上,用辊涂机涂布药液(C.I.Kasei CO.,LTD.制nanotek slurry、氧化锌粒的粒径=70nm),分别实施在约80℃下进行烧结的作业,在两面形成附着量(Zn换算量)为0.6g/m2的ZnO皮膜,获得GI镀覆钢板的供试材。
[表1]
-实施例A(GI镀覆钢板的实施例)-
<<冲模模具的制作>>
<条件编号1A:比较例A1>
·母材
准备表1中记载的材质的钢,在退火状态下粗加工成与图6中所示的上模102A及下模102B近似的形状,通过真空中1180℃的加热保持并通过氮气冷却来进行淬火后,通过540~580℃下的回火来调质成64HRC。之后,进行精加工,得到了冲模模具的母材。
氮化层及PVD膜未形成,将上述母材自身作为冲模模具(上模102A及下模102B)来使用。
对于所得到的冲模模具的钢板接触面,通过上述的方法来测定进行接触(滑动)的镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)。另外,对于所得到的冲模模具的钢板接触面,通过上述的方法来测定硬度Hv_Die。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号2A:实施例A1>
·氮化层的形成
在条件编号1A中得到的母材(上模102A及下模102B)中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面上形成了氮化层。
对上述母材以下述所示的条件实施了离子氮化处理。即,以在流量比为5%N2(剩余为H2)的气氛中、500℃、保持5小时的条件实施了离子氮化处理后,通过研磨各个试验面来进行精加工,形成了氮化层。
需要说明的是,在上述研磨时,使研磨片朝向钢板接触面中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的方向滑动而进行了研磨。
将所得到的冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)及钢板接触面中的硬度Hv_Die示于表2中。进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号3A~4A:实施例A2~A3>
在条件编号2A中,通过变更氮化层的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表2中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号5A:实施例A4>
在条件编号2A中,在实施离子氮化处理后,以未进行试验面的研磨的状态形成了氮化层。接着,在该氮化层上形成了作为硬质涂层的PVD膜。
·PVD膜的形成
对于母材的形成有氮化层的部位,使用电弧离子镀装置在压力为0.5Pa的Ar气氛中对母材施加-400V的偏电压,进行了60分钟的利用热丝的等离子清洗。之后,使用作为金属成分的蒸发源的金属制靶及作为反应气体的N2气,以母材温度500℃、反应气体压力3.0Pa、-50V的偏电压进行了PVD膜的成膜。需要说明的是,对于作为蒸发源的金属制靶,使用了形成满足表2中记载的组成的PVD膜的金属组成的靶。
在形成PVD膜之后,使研磨片朝向钢板接触面中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的方向滑动而进行了研磨。
将所得到的冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)及钢板接触面中的硬度Hv_Die示于表2中。进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号6A~12A:实施例A5及比较例A2~A7>
将PVD膜的组成设定为下述表2中记载的组成,并且以成为下述表2中记载的值的方式调整了该PVD膜的硬度。另外,在条件编号5A中,通过变更PVD膜的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表2中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号13A:实施例A6>
在条件编号2A中,以成为下述表2中记载的值的方式调整了氮化层的硬度。另外,通过变更氮化层的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表2中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号14A:比较例A8>
在条件编号1A中,通过变更钢板接触面的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表2中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号15A~16A:实施例A6~A7>
按照表2的条件,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表2中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<评价>
·模具磨损
首先,准备了热润滑性的评价装置。图6中所示的热润滑性的评价装置具备:近红外线加热炉100、和由上模102A及下模102B构成的模具。上模102A及下模102B具有沿与镀覆钢板的拉拔方向正交的方向延伸的宽度为10mm的凸部,通过将供试材以彼此的凸部的顶面夹入,从而施加规定的按压载荷。另外,在热润滑性的评价装置中,还设置有以近红外线加热炉100进行加热后的镀覆钢板以及用于测定用模具夹入时的镀覆钢板的温度的热电偶(未图示出)。需要说明的是,图6中,10表示镀覆钢板的供试材。
使用图6中所示的热润滑性的评价装置,利用近红外线加热炉100,在氮气氛中将30mm×500mm的供试材加热至920℃后,将达到约650℃的供试材用由上模102A及下模102B构成的模具施加3kN的按压载荷(即,使供试材在模具中滑动),同时进行拉拔。需要说明的是,拉拔长度设定为100mm,拉拔速度设定为40mm/秒。需要说明的是,加热至920℃时的平均升温速度设定为7.5℃/秒。
通过对上述的热润滑性的评价试验前后的“热润滑性的测定装置的模具”的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面的表面形状差量进行分析,测定了模具的磨损量。具体而言,使用接触式的形状测定机,测量滑动前后的滑动部处的模具表面的轮廓,测定了模具磨损量。需要说明的是,关于模具磨损量,由上模及下模各自的表面的轮廓算出平均磨损量,设定为它们的平均值。
由所得到的模具磨损量通过以下的评价基准进行了评价。
A:模具磨损量为0.5μm以下
B:模具磨损量超过0.5μm且1μm以下
C:模具磨损量超过1μm且为2μm以下
D:模具磨损量超过2μm
·粘合
对于模具上的粘合,通过以下的试验进行了评价。
通过对上述的热润滑性的评价试验前后的“热润滑性的测定装置的模具”的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面的表面形状差量进行分析,测定了模具的粘合量。具体而言,使用接触式的形状测定机,测量滑动前后的滑动部处的模具表面的轮廓,对粘合物附着部的高度达到最大的位置处的粘合高度(以下为模具最大粘合高度)进行了测定。需要说明的是,模具最大粘合高度设定为上模及下模的粘合高度中的最大值。
由所得到的模具最大粘合高度通过以下的评价基准进行了评价。
A:模具最大粘合高度为0.5μm以下
B:模具最大粘合高度超过0.5μm且为1μm以下
C:模具最大粘合高度超过1μm且为3μm以下
D:模具最大粘合高度超过3μm
·摩擦系数
对于模具与钢板的摩擦系数,通过以下的试验进行了评价。
通过下述方法测定了上述的热润滑性的评价试验后的“热润滑性的测定装置的模具”的钢板接触面与镀覆钢板10的摩擦系数。
在上述的热润滑性的评价试验中,测定拉拔载荷,使用按压载荷和所测定的拉拔载荷来算出摩擦系数。
[表2]
由表2确认,在实施例A1~A6中,通过在冲模模具的钢板接触面形成滑动方向上的偏度(Rsk)为-5.0~1.2、并且硬度Hv_Die为HV1000~1550的硬质层,能够降低冲模模具的滑动面的磨损。具体而言,与偏度(Rsk)为1.3、且硬度Hv_Die为HV550的比较例A1相比,在各实施例中能够降低冲模模具的滑动面的磨损。
另外,与Hv_Die超过HV1550的比较例A2~A7相比,在各实施例中能够抑制粘合。
-实施例B/使用了GI镀覆钢板的压制成型品的制作-
<<冲模模具的制作>>
在利用上述“实施例A”中的条件编号1A、2A、3A、4A、5A、6A、10A、12A、13A制作的冲模模具中,将其形状设定为可成型为图2A及图2B中所示的压制成型品的形状,并且变更为在第2棱线部处曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径[Rmin]成为下述表3中记载的值的形状,并且将母材变更为纵壁部处的硬度Hv_Die为下述表3中记载的硬度的母材,除此以外,与“实施例A”中的各条件编号同样地操作来制作了冲模模具。
需要说明的是,氮化层及PVD膜的成型部位在假定压制成型时模具与材料相接触的整个区域来形成。
<<压制成型品的制作>>
使用表3中记载的条件编号的冲模模具,以炉温设定:920℃、材炉为5分(仅成型品编号11A是材炉为6分)、成型开始温度:650℃进行了热压成型。
对于所得到的压制成型品,通过上述的方法测定了在第2棱线部处曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径[Rmin]、ZnO层平均厚度、与凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min相对应的顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min处的平滑度[SaB1]、与部位PB0min相对应的纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min处的平滑度[SaB2]、顶板部中的部位PB1min处的表面性状的长宽比[StrB1]、纵壁部中的部位PB2min处的表面性状的长宽比[StrB2]。
进而,使用表3中所示的压制成型品,实施了后述的评价。
<评价>
·纵壁部的表面品位
对于对所得到的各成型品编号的压制成型品实施了膜厚为15μm的电沉积涂装、进而实施了膜厚为20μm的上涂后的制品,通过以下的基准对纵壁部处的表面品位进行了判定。
A:表面品位优异(光泽度差<15,在表面没有伤痕)
B:表面品位OK(15≤光泽度差<30,在表面没有伤痕)
C:表面品位NG(光泽度差≥30,在表面没有伤痕)
D:有表面缺陷且NG(在制品表面有条纹状的伤痕)
·光泽度差
分别通过以下的方法测定顶板部中的在从侧面侧进行观察的情况下与凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min相对应的顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min、纵壁部中的在从侧面侧进行观察的情况下与部位PB0min相对应的纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min的光泽度,算出该两个部位处的光泽度之差。
需要说明的是,关于光泽度的测定,以光的入射角度为60°测量了JIS Z 8741中规定的将黑色镜面玻璃n=1.567的反射率作为基准100的反射率的相对值。
·成型品编号1A
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]大、对纵壁部施加的面压低,平滑度之差[SaB1-SaB2]变小。
·成型品编号2A~4A、12A、13A
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]小、对纵壁部施加的面压高,平滑度之差[SaB1-SaB2]变大。
就使用了满足偏度(Rsk)超过1.2的条件及硬度Hv_Die低于HV1000的条件中的至少一者的模具的热压成型以及使用了满足硬度Hv_Die超过HV1550的条件的模具的热压成型而言,由于产生模具上的镀覆粘合,在纵壁上产生擦伤,因此表示表面状态的各向异性的参数即纵壁部表面性状的长宽比[StrB2]大大降低,变得接近0。
另外,由于纵壁部的擦伤部分与ZnO层的光的反射程度存在差异,因此光泽度之差变大。
·成型品编号5A~7A
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]小、对纵壁部施加的面压高,平滑度之差[SaB1-SaB2]变大。
但是,就使用了满足偏度(Rsk)为1.2以下的条件及硬度Hv_Die为HV1000~HV1550的条件这两者的模具的热压成型而言,纵壁部处的擦伤的产生得以抑制,表示表面状态的各向异性的参数即纵壁部表面性状的长宽比[StrB2]的降低也得以抑制。
因此,纵壁部与顶板部的光泽度之差变小。
·成型品编号8A~10A
是压制成型品的母材强度不同的例子。
·成型品编号11A
是ZnO层的厚度(平均厚度)较厚的情况的例子。
另外,通过阴极充氢试验法(参考文献:大村朋彦等:鉄と鋼(铁和钢),Vol.100,No.10,2014,pp.1289),以保持时间48小时、钢材中的氢量饱和的条件实施了延迟断裂的评价。观察成型品的纵壁部的表面处有无裂纹,结果在成型品编号7A中为“○(无裂纹)”评价,与此相对,在成型品编号3A中为“×(有裂纹)”的评价。
<<Zn-Ni镀覆钢板的制作>>
<Zn-Ni镀覆钢板(Z1)>
准备板厚为1.6mm的冷轧钢板(以质量%计C:0.21%、Si:0.12%、Mn:1.21%、P:0.02%、S:0.012%、Ti:0.02%、B:0.03%、Al:0.04%以及剩余部分:Fe及杂质)作为钢母材,在该钢母材的两面通过电镀处理来形成Zn-Ni镀层。
在含有硫酸镍六水合物及硫酸锌七水合物的pH1.5、温度为50℃的镀覆浴中,调整电流密度实施电镀处理而形成Zn-Ni镀层。像这样操作,获得Zn-Ni镀覆钢板(Z1)的供试材。
需要说明的是,Zn-Ni镀层的成分组成以质量%计含有Ni:12%、且剩余部分:由Zn及杂质构成。
<Zn-Ni镀覆钢板(Z2)>
除了将Zn-Ni镀层的上表面及下表面中的附着量(单位面积重量)如下述表4中记载的那样变更以外,与Zn-Ni镀覆钢板(Z1)同样地操作而得到Zn-Ni镀覆钢板的供试材。
<Zn-Ni镀覆钢板(Z3)>
形成层叠有两层镀层的层叠型的Zn-Ni镀覆钢板。
在Zn-Ni镀覆钢板(Z1)中得到的钢母材的两面通过电镀处理来形成第1层(下层)及第2层(上层)的Zn-Ni镀层。
首先,在含有硫酸镍六水合物及硫酸锌七水合物的pH3.0、温度为50℃的镀覆浴中,调整电流密度而实施电镀处理来形成下层的Zn-Ni镀层。需要说明的是,下层的成分组成以质量%计含有Ni:60%,且剩余部分:包含Zn及杂质。
接着,在含有硫酸镍六水合物及硫酸锌七水合物的pH为1.5、温度为50℃的镀覆浴中,调整电流密度而实施电镀处理来形成Zn-Ni镀层。需要说明的是,Zn-Ni镀层的成分组成以质量%计含有Ni:12%、且剩余部分:由Zn及杂质构成。
像这样操作,获得层叠型的Zn-Ni镀覆钢板(Z3)的供试材。
<Zn-Ni镀覆钢板(Z4)>
对于Zn-Ni镀覆钢板(Z1),进一步形成ZnO皮膜。具体而言,在两面的Zn-Ni镀层上,用辊涂机涂布药液(C.I.Kasei CO.,LTD.制nanotek slurry、氧化锌粒的粒径=70nm),分别实施在约80℃下进行烧结的作业,在两面形成附着量(Zn换算量)为0.6g/m2的ZnO皮膜,获得Zn-Ni镀覆钢板的供试材。
[表4]
-实施例C(Zn-Ni镀覆钢板的实施例)-
<<冲模模具的制作>>
<条件编号1C:比较例C1>
·母材
准备表4中记载的材质的钢,在退火状态下粗加工成与图6中所示的上模102A及下模102B近似的形状,通过真空中1180℃的加热保持并通过氮气冷却来进行淬火后,通过540~580℃下的回火来调质成64HRC。之后,进行精加工,得到了冲模模具的母材。
氮化层及PVD膜未形成,将上述母材自身作为冲模模具(上模102A及下模102B)来使用。
对于所得到的冲模模具的钢板接触面,通过上述的方法来测定进行接触(滑动)的镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)。另外,对于所得到的冲模模具的钢板接触面,通过上述的方法来测定硬度Hv_Die。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号2C:实施例C1>
·氮化层的形成
在条件编号1C中得到的母材(上模102A及下模102B)中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面上形成了氮化层。
对上述母材以下述所示的条件实施了离子氮化处理。即,以在流量比为5%N2(剩余为H2)的气氛中、500℃、保持5小时的条件实施了离子氮化处理后,通过研磨各个试验面来进行精加工,形成了氮化层。
需要说明的是,在上述研磨时,使研磨片朝向钢板接触面中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的方向滑动而进行了研磨。
将所得到的冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)及钢板接触面中的硬度Hv_Die示于表5中。进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号3C~4C:实施例C2~C3>
在条件编号2C中,通过变更氮化层的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表5中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号5C:实施例C4>
在条件编号2C中,在实施离子氮化处理后,以未进行试验面的研磨的状态形成了氮化层。接着,在该氮化层上形成了作为硬质涂层的PVD膜。
<条件编号15C~16C:实施例C6~CC7>
按照表5的条件,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
·PVD膜的形成
对于母材的形成有氮化层的部位,使用电弧离子镀装置在压力为0.5Pa的Ar气氛中对母材施加-400V的偏电压,进行了60分钟的利用热丝的等离子清洗。之后,使用作为金属成分的蒸发源的金属制靶及作为反应气体的N2气,以母材温度500℃、反应气体压力3.0Pa、-50V的偏电压进行了PVD膜的成膜。需要说明的是,对于作为蒸发源的金属制靶,使用了形成满足表5中记载的组成的PVD膜的金属组成的靶。
在形成PVD膜之后,使研磨片朝向钢板接触面中的与镀覆钢板10相接触(滑动)的方向滑动而进行了研磨。
将所得到的冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)及钢板接触面中的硬度Hv_Die示于表5中。进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号6C~12C:实施例C5及比较例C2~C7>
将PVD膜的组成设定为下述表5中记载的组成,并且以成为下述表5中记载的值的方式调整了该PVD膜的硬度。另外,在条件编号5C中,通过变更PVD膜的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表5中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号13C:实施例C6>
在条件编号2C中,以成为下述表5中记载的值的方式调整了氮化层的硬度。另外,通过变更氮化层的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表5中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<条件编号14C:比较例C8>
在条件编号1C中,通过变更钢板接触面的研磨的程度,从而以冲模模具的钢板接触面中的与镀覆钢板10的滑动方向上的偏度(Rsk)成为下述表5中记载的值的方式进行调整,制作了冲模模具(上模102A及下模102B)。
进而,使用表5中所示的镀覆钢板及冲模模具,实施了后述的评价。
<评价>
·模具磨损
首先,准备了热润滑性的评价装置。图6中所示的热润滑性的评价装置具备:近红外线加热炉100、和由上模102A及下模102B构成的模具。上模102A及下模102B具有沿与镀覆钢板的拉拔方向正交的方向延伸的宽度为10mm的凸部,通过将供试材以彼此的凸部的顶面夹入,从而施加规定的按压载荷。另外,在热润滑性的评价装置中,还设置有以近红外线加热炉100进行加热后的镀覆钢板以及用于测定用模具夹入时的镀覆钢板的温度的热电偶(未图示出)。需要说明的是,图6中,10表示镀覆钢板的供试材。
使用图6中所示的热润滑性的评价装置,利用近红外线加热炉100,在氮气氛中将30mm×500mm的供试材加热至920℃后,将达到约700℃的供试材用由上模102A及下模102B构成的模具施加3kN的按压载荷(即,使供试材在模具中滑动),同时进行拉拔。需要说明的是,拉拔长度设定为100mm,拉拔速度设定为40mm/秒。需要说明的是,加热至920℃时的平均升温速度设定为7.5℃/秒。
通过对上述的热润滑性的评价试验前后的“热润滑性的测定装置的模具”的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面的表面形状差量进行分析,测定了模具的磨损量。具体而言,使用接触式的形状测定机,测量滑动前后的滑动部处的模具表面的轮廓,测定了模具磨损量。需要说明的是,关于模具磨损量,由上模及下模各自的表面的轮廓算出平均磨损量,设定为它们的平均值。
由所得到的模具磨损量通过以下的评价基准进行了评价。
A:模具磨损量为0.5μm以下
B:模具磨损量超过0.5μm且为1μm以下
C:模具磨损量超过1μm且为2μm以下
D:模具磨损量超过2μm
·粘合
对于模具上的粘合,通过以下的试验进行了评价。
通过对上述的热润滑性的评价试验前后的“热润滑性的测定装置的模具”的与镀覆钢板10相接触(滑动)的钢板接触面的表面形状差量进行分析,测定了模具的粘合量。具体而言,使用接触式的形状测定机,测量滑动前后的滑动部处的模具表面的轮廓,对粘合物附着部的高度达到最大的位置处的粘合高度(以下为模具最大粘合高度)进行了测定。需要说明的是,模具最大粘合高度设定为上模及下模的粘合高度中的最大值。
由所得到的模具最大粘合高度通过以下的评价基准进行了评价。
A:模具最大粘合高度为0.5μm以下
B:模具最大粘合高度超过0.5μm且为1μm以下
C:模具最大粘合高度超过1μm且为3μm以下
D:模具最大粘合高度超过3μm
·摩擦系数
对于模具与钢板的摩擦系数,通过以下的试验进行了评价。
通过下述方法测定了上述的热润滑性的评价试验后的“热润滑性的测定装置的模具”的钢板接触面与镀覆钢板10的摩擦系数。
在上述的热润滑性的评价试验中,测定拉拔载荷,使用按压载荷和所测定的拉拔载荷来算出摩擦系数。
[表5]
由表5确认了,就实施例C1~C6而言,通过在冲模模具的钢板接触面形成滑动方向上的偏度(Rsk)为-5.0~1.2、并且硬度Hv_Die为HV1000~1550的硬质层,能够降低冲模模具的滑动面的磨损。具体而言,与偏度(Rsk)为1.3、且硬度Hv_Die为HV550的比较例C1相比,在各实施例中能够降低冲模模具的滑动面的磨损。
另外,与Hv_Die超过HV1550的比较例C2~C7相比,在各实施例中能够抑制粘合。
-实施例D/使用了Zn-Ni镀覆钢板的压制成型品的制作-
<<冲模模具的制作>>
在利用上述“实施例C”中的条件编号1C、2C、3C、4C、5C、6C、10C、12C、13C制作的冲模模具中,将其形状设定为可成型为图2A及图2B中所示的压制成型品的形状,并且变更为在第2棱线部处曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径[Rmin]成为下述表6中记载的值的形状,并且将母材变更为纵壁部处的硬度Hv_Die为下述表6中记载的硬度的母材,除此以外,与“实施例C”中的各条件编号同样地操作而制作了冲模模具。
需要说明的是,氮化层及PVD膜的成型部位在假定压制成型时模具与材料相接触的整个区域来形成。
<<压制成型品的制作>>
使用表6中记载的条件编号的冲模模具,以炉温设定:920℃、材炉为5分(仅成型品编号11C是材炉为6分)、成型开始温度:700℃进行了热压成型。
对于所得到的压制成型品,通过上述的方法测定了在第2棱线部处曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径[Rmin]、ZnO层平均厚度、与凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min相对应的顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min处的平滑度[SaB1]、与部位PB0min相对应的纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min处的平滑度[SaB2]、顶板部中的部位P1min处的表面性状的长宽比[StrB1]、纵壁部中的部位PB2min处的表面性状的长宽比[StrB2]。
进而,使用表6中所示的压制成型品,实施了后述的评价。
<评价>
·纵壁部的表面品位
对于对所得到的各成型品编号的压制成型品实施了膜厚为15μm的电沉积涂装、进而实施了膜厚为20μm的上涂后的制品,通过以下的基准对纵壁部处的表面品位进行了判定。
A:表面品位优异(光泽度差<15,在表面没有伤痕)
B:表面品位OK(15≤光泽度差<30,在表面没有伤痕)
C:表面品位NG(光泽度差≥30,在表面没有伤痕)
D:有表面缺陷且NG(在制品表面有条纹状的伤痕)
·光泽度差
分别通过以下的方法测定顶板部中的在从侧面侧进行观察的情况下与凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min相对应的顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min、和纵壁部中的在从侧面侧进行观察的情况下与部位PB0min相对应的纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min的光泽度,算出该两个部位处的光泽度之差。
需要说明的是,关于光泽度的测定,以光的入射角度为60°测量了JIS Z 8741中规定的将黑色镜面玻璃n=1.567的反射率作为基准100的反射率的相对值。
·成型品编号1C
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]大、对纵壁部施加的面压低,平滑度之差[SaB1-SaB2]变小。
·成型品编号2C~4C、12C、13C
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]小、对纵壁部施加的面压高,平滑度之差[SaB1-SaB2]变大。
就使用了满足偏度(Rsk)超过1.2的条件及硬度Hv_Die低于HV1000的条件中的至少一者的模具的热压成型以及使用了满足硬度Hv_Die超过HV1550的条件的模具的热压成型而言,由于产生模具上的镀覆粘合,在纵壁上产生擦伤,因此表示表面状态的各向异性的参数即纵壁部表面性状的长宽比[StrB2]大大降低,变得接近0。
另外,由于纵壁部的擦伤部分与ZnO层的光的反射程度存在差异,因此光泽度之差变大。
·成型品编号5C~7C
认为第2棱线部处的最小曲率半径[Rmin]小、对纵壁部施加的面压高,平滑度之差[SaB1-SaB2]变大。
但是,就使用了满足偏度(Rsk)为1.2以下的条件及硬度Hv_Die为HV1000~HV1550的条件这两者的模具的热压成型而言,纵壁部处的擦伤的产生得以抑制,表示表面状态的各向异性的参数即纵壁部表面性状的长宽比[StrB2]的降低也得以抑制。
因此,纵壁部与顶板部的光泽度之差变小。
·成型品编号8C~10C
是压制成型品的母材强度不同的例子。
·成型品编号11C
是ZnO层的厚度(平均厚度)较厚的情况的例子。
另外,通过阴极充氢试验法(参考文献:大村朋彦等:铁和钢(鉄と鋼),Vol.100,No.10,2014,pp.1289),以保持时间48小时、钢材中的氢量饱和的条件实施了延迟断裂的评价。观察成型品的纵壁部的表面处有无裂纹,结果是在成型品编号6C中为“○(无裂纹)”评价,与此相对,在成型品编号3C中为“×(有裂纹)”的评价。
以上,参照所附附图的同时对本申请的优选的实施方式进行了详细说明,但本申请当然不限于所述例子。只要是具有本申请所属的技术领域的普通知识的人,在权利要求书中记载的技术思想的范围内显然可想到各种变更例或修正例,关于它们当然也理解为属于本申请的技术范围。
符号的说明如下。
10 镀覆钢板
11、111 冲模模具(冲模)
11A、111A 钢板接触面
11B、111B 冲模肩部
11C、111C 硬质层
11D、111D 冲模孔
12 保持器(钢板压紧模具)
12C 第二硬质层
13 冲头
30、40、50 热压成型品
31、41、51 顶板部
32、42、52a、52b 第1棱线部
33、43、53a、53b 纵壁部
34、44、54a、54b 第2棱线部
35、45、55a、55b 凸缘部
100 近红外线加热炉
102A 上模
102B 下模
112 钢板
113 冲头模具
113C 第二硬质层
114A、114B 镀层
116A、116B 锌化合物层或金属锌层
需要说明的是,日本专利申请第2018-127893号的全部公开内容通过参照被纳入本说明书中。
本说明书中记载的全部文献、专利申请及技术标准与具体且分别记载了各个文献、专利申请及技术标准通过参照被纳入的情况相同程度地通过参照被纳入本说明书中。

Claims (15)

1.一种热压成型品的制造方法,该热压成型品的制造方法包括以下步骤:
将冲模模具的冲模孔堵塞地将具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板配置于所述冲模模具上;以及
对所述镀覆钢板使用所述冲模模具进行热压成型,
其中,所述冲模模具在作为所述冲模孔的外侧的表面的、并且与所述热压成型之前的所述镀覆钢板相接触的钢板接触面中的与冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从所述冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度Rsk为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
2.根据权利要求1所述的热压成型品的制造方法,其中,所述硬质层为具有氮化层作为最表层的层。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的热压成型品的制造方法,其中,所述硬质层为包含氮化层和位于所述氮化层的表面的硬质涂层的层。
4.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的热压成型品的制造方法,其中,所述镀覆钢板在所述镀层之上具有锌化合物层或金属锌层作为最表层。
5.一种压制成型品,其是钢板制的压制成型品,
所述钢板具有硬度Hv_Parts为HV400以上的钢母材、所述钢母材上的选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层、和所述镀层上的作为最表层的氧化锌层,
所述压制成型品具有顶板部、通过第1棱线部与所述顶板部相连接的纵壁部和通过第2棱线部与所述纵壁部相连接的凸缘部,
在所述第2棱线部中曲率半径成为最小的部位处的该曲率半径Rmin为3mm以上且低于10mm,
从与所述压制成型品的长度方向正交且与所述顶板部平行的方向将所述压制成型品投影而得到的包含所述凸缘部的曲率半径成为最小的部位PB0min的所述压制成型品的横截面中,所述顶板部中的宽度方向上的中心部位PB1min处的平滑度SaB1与所述纵壁部中的高度方向上的中心部位PB2min处的平滑度SaB2之差SaB1-SaB2为0.35μm以上,
所述顶板部中的所述部位PB1min处的表面性状的长宽比StrB1与所述纵壁部中的所述部位PB2min处的表面性状的长宽比StrB2之差StrB1-StrB2为0.50以下。
6.根据权利要求5所述的压制成型品,其中,所述氧化锌层的平均厚度为0.3μm~2.0μm。
7.一种冲模模具,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
其在冲模孔的外侧的表面并且与冲模肩部相邻的冲模肩相邻面中的与所述冲模肩部相邻的全部区域具有硬质层,所述硬质层的沿从冲模孔的外侧朝向内侧的方向测定的偏度Rsk为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
8.根据权利要求7所述的冲模模具,其中,所述硬质层为具有氮化层作为最表层的层。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的冲模模具,其中,所述硬质层为包含氮化层和位于所述氮化层的表面的硬质涂层的层。
10.一种模具套件,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
其具备权利要求7~权利要求9中任一项所述的冲模模具和冲头模具,
所述冲头模具在与所述冲模模具的所述冲模肩相邻面相向的相向面中的与所述冲模模具具有所述硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度Rsk为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
11.根据权利要求10所述的模具套件,其中,所述第二硬质层为具有第二氮化层作为最表层的层。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的模具套件,其中,所述第二硬质层为包含第二氮化层和位于所述第二氮化层的表面的第二硬质涂层的层。
13.一种模具套件,其被用于具有选自由热浸镀锌层及镀锌镍层构成的组中的至少一种镀层的镀覆钢板的热压成型,
其具备权利要求7~权利要求9中任一项所述的冲模模具和钢板压紧模具,
所述钢板压紧模具在与所述冲模模具的所述冲模肩相邻面相向的相向面中的与所述冲模模具具有所述硬质层的部位相向的全部区域具有第二硬质层,所述第二硬质层的沿从冲头插通部的外侧朝向内侧的方向测定的偏度Rsk为-5.0~1.2,并且硬度Hv_Die为HV1000~1550。
14.根据权利要求13所述的模具套件,其中,所述第二硬质层为具有第二氮化层作为最表层的层。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的模具套件,其中,所述第二硬质层为包含第二氮化层和位于所述第二氮化层的表面的第二硬质涂层的层。
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