CN116368266A - Fe系电镀钢板、电沉积涂装钢板、汽车部件、电沉积涂装钢板的制造方法及Fe系电镀钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向以高比例一体化的情况下,焊接部的耐电阻焊裂纹特性也优异的钢板。上述Fe系电镀钢板具有含有上述0.1质量%~3.0质量%的Si的含Si冷轧钢板、和形成于上述含Si冷轧钢板的至少单面的、每单面的附着量超过20.0g/m2的Fe系电镀层,在上述Fe系电镀层与上述含Si冷轧钢板的界面,上述Fe系电镀层与上述含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。
Description
技术领域
本发明涉及耐电阻焊裂纹特性优异的Fe系电镀钢板、电沉积涂装钢板、汽车部件、电沉积涂装钢板的制造方法和Fe系电镀钢板的制造方法。
背景技术
近年来,从保护地球环境的观点考虑,强烈要求改善汽车的油耗效率。另外,从确保碰撞时的乘员的安全的观点考虑,也强烈要求汽车的安全性提高。为了应对这些要求,需要兼得车身的轻型化和高强度化,在成为汽车部件的材料的冷轧钢板中,积极地进行基于高强度化的薄壁化。然而,由于大多数汽车部件是对钢板进行成型加工而制造的,因此除了要求这些钢板具有高强度,还要求优异的成型性。
要提高冷轧钢板的强度有各种方法,但作为能够在不明显损害冷轧钢板的成型性的情况下实现高强度化的方法,可举出通过添加Si进行固溶强化。另一方面,在汽车部件的制造中,加压成型的部件大多通过电阻焊(点焊)进行组装。在电阻焊的部件包含高强度镀锌钢板的情况下,电阻焊时,在焊接部附近产生残余应力的状态下,镀层的锌发生熔融而扩散侵入到晶界,从而导致液态金属脆化(Liquid Metal Embrittlement:LME),可能在钢板产生晶间裂纹(LME裂纹)。特别是如果焊接用的电极与钢板存在角度的状态下进行焊接时,残余应力可能增加而产生裂纹。认为随着钢板的高强度化残余应力增大,因此可能随着钢板的高强度化而产生LME裂纹。即使高强度钢板是不具有镀锌层的钢板,要焊接的对象侧的钢板为镀锌钢板时,该镀锌层熔融,因此即使在不具有镀锌层的钢板中也产生LME裂纹的问题。这样的LME裂纹的问题在含有Si的钢板中特别显著。
根据以上,寻求板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性(以下,也简称为“焊接部的耐电阻焊裂纹特性”)优异的高强度钢板。
以往,报道了对上述问题的改善对策。例如在专利文献1中公开了一种钢板,从母材的表面到5.0μm以上的深度具有晶界的至少一部分被氧化物覆盖的内部氧化层,并且在从上述母材的表面到5.0μm的深度的区域,上述氧化物的晶界被覆率为60%以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6388099号公报
发明内容
本发明人等新发现通过在冷轧钢板表面形成Fe系电镀层,可以改善耐电阻焊裂纹特性,但另一方面发现在形成Fe系电镀层后实施退火的情况下,根据退火条件,在Fe系电镀层与冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与冷轧钢板的晶体取向以高比例一体化。发现在这样的Fe系电镀钢板中,在板组对象为镀锌钢板的情况下熔融的锌容易经由Fe系电镀层的晶界侵入到冷轧钢板的晶界。在专利文献1中对这样的现象完全没有研究。
因此,本发明的目的在于提供一种即使在Fe系电镀层与冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向以高比例一体化的情况下,焊接部的耐电阻焊裂纹特性也优异的钢板。
本发明人等为了解决上述课题反复进行了深入研究,其结果发现为了以高水准满足焊接部的耐电阻焊裂纹特性,重要的是在冷轧后的连续退火前的冷轧钢板的表面以每单面的附着量超过20.0g/m2形成Fe系电镀层。发现通过以冷轧钢板的每单面的附着量超过20.0g/m2形成软质的Fe系电镀层,从而缓解焊接时施加到钢板表面的应力,并且在冷轧钢板含有Si的情况下,Fe系电镀层作为固溶Si缺乏层发挥作用而抑制因Si固溶导致的韧性降低,能够提高焊接部的耐电阻焊裂纹特性,从而完成了本发明。
本发明是基于上述情况而完成的。即,本发明的主要构成如下。
[1]一种Fe系电镀钢板,具有:
含Si冷轧钢板,含有0.1质量%~3.0质量%的Si,
Fe系电镀层,形成于上述含Si冷轧钢板的至少单面,每单面的附着量超过20.0g/m2,
在上述Fe系电镀层与上述含Si冷轧钢板的界面,上述Fe系电镀层与上述含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。
[2]根据上述[1]所述的Fe系电镀钢板,其中,上述含Si冷轧钢板含有0.50质量%~3.0质量%的Si。
[3]根据上述[1]或[2]所述的Fe系电镀钢板,其中,上述Fe系电镀层的每单面的附着量为25.0g/m2以上。
[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的Fe系电镀钢板,其中,上述含Si冷轧钢板具有如下的成分组成:除了上述Si之外,以质量%计含有C:0.8%以下、Mn:1.0%~12.0%、P:0.1%以下、S:0.03%以下、N:0.010%以下和Al:1.0%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
[5]根据上述[4]所述的Fe系电镀钢板,其中,上述成分组成进一步含有选自B:0.005%以下、Ti:0.2%以下、Cr:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Nb:0.20%以下、V:0.5%以下、Sb:0.200%以下、Ta:0.1%以下、W:0.5%以下、Zr:0.1%以下、Sn:0.20%以下、Ca:0.005%以下、Mg:0.005%以下和REM:0.005%以下中的1种或2种以上。
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的Fe系电镀钢板,其中,上述Fe系电镀层具有如下的成分组成:含有合计10质量%以下的选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的1种或2种以上的元素,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
[7]一种Fe系电镀钢板,具有冷轧钢板、和形成于上述冷轧钢板的至少单面的每单面的附着量超过20.0g/m2的Fe系电镀层,
在上述Fe系电镀层与上述冷轧钢板的界面,上述Fe系电镀层与上述冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。
这里,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,使上述板组相对于将该电阻焊机的电极对(前端直径6mm)的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°、在上述电极对的下侧电极与上述试验片之间设置上述板组的长边方向60mm×上述板组的厚度方向2.0mm的空隙将上述下侧电极和上述板组固定并使上述电极对的上侧电极可移动的状态下,对上述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件下实施电阻焊而制成带焊接部的板组,
接着,将上述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿上述试验片的长边方向切成两半,利用光学显微镜(倍率200倍)观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
[8]根据上述[7]所述的Fe系电镀钢板,其中,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:在将上述保持时间设为0.24秒的条件下,实施上述电阻焊而得到上述带焊接部的板组,利用上述光学显微镜(倍率200倍)观察上述焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
[9]一种电沉积涂装钢板,在上述[1]~[8]中任一项所述的Fe系电镀钢板上进一步具有与上述Fe系电镀层接触而形成的化学转化处理被膜和形成于该化学转化处理被膜上的电沉积涂装被膜。
[10]一种汽车部件,是至少一部分使用上述[9]所述的电沉积涂装钢板而成的。
[11]一种电沉积涂装钢板的制造方法,包括如下的工序:
化学转化处理工序,对上述[1]~[8]中任一项所述的Fe系电镀钢板实施化学转化处理而不实施追加的镀覆处理,得到与上述Fe系电镀层接触而形成有化学转化处理被膜的化学转化处理钢板,
电沉积涂装工序,对上述化学转化处理钢板实施电沉积涂装处理,得到在上述化学转化处理被膜上形成有电沉积涂装被膜的电沉积涂装钢板。
[12]一种Fe系电镀钢板的制造方法,对含有0.1质量%~3.0质量%的Si的冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将上述退火前Fe系电镀钢板在露点-30℃以下的气氛下退火,得到Fe系电镀钢板。
[13]根据上述[12]所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,上述冷轧钢板含有0.5质量%~3.0质量%的Si。
[14]一种Fe系电镀钢板的制造方法,对冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将上述退火前Fe系电镀钢板退火,得到Fe系电镀钢板。
这里,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,使上述板组相对于将该电阻焊机的电极对(前端直径6mm)的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°、在上述电极对的下侧电极与上述试验片之间设置上述板组的长边方向60mm×上述板组的厚度方向2.0mm的空隙将上述下侧电极和上述板组固定并使上述电极对的上侧电极可移动的状态下,对上述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件下实施电阻焊而制成带焊接部的板组,
接着,将上述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿上述试验片的长边方向切成两半,利用光学显微镜(倍率200倍)观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
[15]根据上述[14]所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:在将上述保持时间设为0.24秒的条件下,实施上述电阻焊而得到上述带焊接部的板组,利用光学显微镜(倍率200倍)观察上述焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
[16]根据上述[12]~[15]中任一项所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,使用Fe系电镀浴实施上述Fe系电镀,所述Fe系电镀浴含有选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的1种或2种以上的元素,使上述退火前Fe系电镀层中这些元素的合计含量为10质量%以下。
根据本发明,能够提供一种即使在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向以高比例一体化的情况下,焊接部的耐电阻焊裂纹特性也优异的钢板。
附图说明
图1是表示Fe系电镀钢板的截面的概要的图。
图2是表示用于测定晶体取向一体化的比例的观察用样品的概要的(a)立体图和(b)A-A剖视图。
图3是用于说明晶体取向一体化的比例的评价方法的图,(a)是在SIM图像的Fe系电镀层和含Si冷轧钢板的界面绘制了边界线的图,(b)是对二值化处理的图像绘制了边界线和判定区域的图,以及(c)是上述(b)的由方框包围的部位的放大图。
图4是表示发明例No.31的Fe系电镀层和含Si冷轧钢板的界面的观察像的图。
图5是在发明例No.31中表示在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面的二值化处理后绘制了边界线和判定区域的图像的图。
图6是表示发明例No.34的Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面的观察像的图。
图7是表示发明例No.34中在Fe系电镀层和含Si冷轧钢板的界面的二值化处理后绘制了边界线和判定区域的图像的图。
图8的(a)是对焊接部的耐电阻焊裂纹特性的评价方法进行说明的图,(b)中,上图是该评价的焊接后的板组的俯视图,下图是上图的B-B剖视图。
具体实施方式
上述的LME裂纹可以大致分类为“在与电极接触的表面产生的裂纹(以下,表面裂纹)”和“在钢板间在塑性金属环区附近产生的裂纹(以下,内部裂纹)。已知在发生飞溅的大电流范围的电阻焊中容易产生表面裂纹,通过设为不发生飞溅的适当的电流范围内,能够抑制表面裂纹。另一方面,即使在电阻焊接时的电流不发生飞溅的适当的范围内也产生内部裂纹。另外,通过制造工序的外观检查容易发现表面裂纹,相对于此,通过外观检查很难发现内部裂纹。由于这些原因,在LME裂纹中,内部裂纹也成为特别大的课题。如果焊接用的电极在相对于钢板具有角度的状态下进行电阻焊,则可能残余应力增加而产生内部裂纹。认为残余应力随着钢板的高强度化而增大,因此可能随着钢板的高强度化产生内部裂纹。本公开中,能够提高耐电阻焊裂纹特性,特别是能够提高防止该内部裂纹的特性。
以下,对本发明的实施方式进行说明。
另外,在以下的说明中,含Si冷轧钢板的成分组成的各元素的含量、镀层成分组成的各元素的含量的单位均为“质量%”,只要没有特别说明,仅以“%”表示。另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指包含“~”的前后记载的数值作为下限值和上限值。另外,在本说明书中,钢板为“高强度”是指按照JIS Z 2241(2011)测定的钢板的拉伸强度TS为590MPa以上。
[实施方式1]
图1表示本实施方式涉及的Fe系电镀钢板1的截面的概要。如图1所示,Fe系电镀钢板1在含Si冷轧钢板2的至少单面具有Fe系电镀层3。首先,对含Si冷轧钢板的成分组成进行说明。
Si:0.1%~3.0%
Si不明显损害加工性而通过固溶提高钢的强度的效果(固溶强化能力)大,因此是对实现钢板的高强度化有效的元素。另一方面,Si是对焊接部的耐电阻焊裂纹特性带来负面影响的元素。在为了实现钢板的高强度化添加Si的情况下,需要添加0.1%以上。如果Si小于0.50%,则在以往的0.24秒左右的保持时间的焊接中,焊接部的耐电阻焊裂纹特性不特别产生问题。然而,从生产成本的观点出发,在汽车部件的组装工序中的点焊时的生产间隔时间成为课题,当采取减少保持时间的对策时,即使Si量小于0.50%,焊接部的耐电阻焊裂纹特性也有时变得不充分。另一方面,如果Si的含量超过3.0%,则热轧性和冷轧性大幅降低,对生产率造成不利影响,或者导致钢板本身的延展性的降低。因此,Si以0.1%~3.0%的范围添加。Si量优选为0.50%以上,更优选为0.7%以上,进一步优选为0.9%以上。另外,Si量优选为2.5%以下,更优选为2.0%以下,进一步优选为1.7%以下。
本实施方式涉及的含Si冷轧钢板以在上述范围含有Si为必需的要件,其他成分只要是通常的冷轧钢板所具有的组成范围就可以被允许,并不特别限制。但是,本实施方式的含Si冷轧钢板为拉伸强度(TS)590MPa以上的高强度的情况下,优选为以下的成分组成。
C:0.8%以下(不包含0%)
C通过形成马氏体等作为钢组织而提高加工性。在含有C的情况下,为了得到良好的焊接性,C量优选为0.8%以下,更优选为0.3%以下。C的下限没有特别限定,为了得到良好的加工性,C量优选含有超过0%,更优选为0.03%以上,进一步优选为0.08%以上。
Mn:1.0%~12.0%
Mn是通过将钢固溶强化进行高强度化,并且具有提高淬透性,促进残余奥氏体、贝氏体以及马氏体生成的作用的元素。这样的效果通过添加1.0%以上的Mn而呈现。另一方面,如果Mn量为12.0%以下,则在不增加成本的情况下得到上述效果。因此,Mn量优选为1.0%以上,优选为12.0%以下。Mn量更优选为1.3%以上,进一步优选为1.5%以上,最优选为1.8%以上。另外,Mn量更优选为3.5%以下,进一步优选为3.3%以下。
P:0.1%以下(不包含0%)
通过抑制P的含量,能够防止焊接性的降低。此外,能够防止P在晶界偏析,能够防止延展性、弯曲性以及韧性劣化。另外,如果大量添加P,则促进铁素体相变,从而晶体粒径也变大。因此,P量优选为0.1%以下。P的下限没有特别限定,由于生产技术上的制约,可以超过0%,可以为0.001%以上。
S:0.03%以下(不包含0%)
S量优选为0.03%以下,更优选为0.02%以下。通过抑制S量,能够防止焊接性的降低,并且防止热时的延展性的降低,抑制热裂纹,显著提高表面性状。此外,通过抑制S量,形成粗大的硫化物作为杂质元素,能够防止钢板的延展性、弯曲性、拉伸凸缘性的降低。这些问题在S量超过0.03%时变得显著,优选极力减少S的含量。S的下限没有特别限定,由于生产技术上的制约,可以超过0%,可以为0.0001%以上。
N:0.010%以下(不包含0%)
N的含量优选为0.010%以下。通过将N的含量设为0.010%以下,从而N与Ti、Nb、V在高温下形成粗大的氮化物,能够防止因添加Ti、Nb、V而使钢板的高强度化的效果受损。另外,通过将N的含量设为0.010%以下,也能够防止韧性的降低。并且,通过将N的含量设为0.010%以下,能够防止在热轧中产生板坯裂纹、表面缺陷。N的含量优选为0.005%以下,更优选为0.003%以下,进一步优选为0.002%以下。N的含量的下限没有特别限定,由于生产技术上的制约,可以超过0%,可以为0.0005%以上。
Al:1.0%以下(不包含0%)
Al由于热力学上最容易氧化,因此在Si和Mn之前氧化,具有抑制Si和Mn的钢板最表层的氧化,促进Si和Mn的钢板内部的氧化的效果。该效果在Al量为0.01%以上得到。另一方面,如果Al量超过1.0%则成本增加。因此添加的情况下,Al量优选为1.0%以下。Al量更优选为0.1%以下。Al的下限没有特别限定,可以超过0%,可以为0.001%以上。
成分组成可以进一步任意含有选自B:0.005%以下、Ti:0.2%以下、Cr:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Nb:0.20%以下、V:0.5%以下、Sb:0.200%以下、Ta:0.1%以下、W:0.5%以下、Zr:0.1%以下、Sn:0.20%以下、Ca:0.005%以下、Mg:0.005%以下和REM:0.005%以下中的1种或2种以上。
B:0.005%以下
B是对提高钢的淬透性有效的元素。为了提高淬透性,B量优选为0.0003%以上,更优选为0.0005%以上。然而,如果过量添加B,则成型性降低,因此B量优选为0.005%以下。
Ti:0.2%以下
Ti对钢的析出强化有效。Ti的下限没有特别限定,但为了得到强度调整的效果,优选为0.005%以上。然而,如果过量添加Ti,则硬质相变得过大,成型性降低,因此在添加Ti的情况下,Ti量优选为0.2%以下,更优选为0.05%以下。
Cr:1.0%以下
Cr量优选为0.005%以上。通过将Cr量设为0.005%以上,能够提高淬透性,提高强度与延展性的平衡。在添加的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Cr量优选为1.0%以下。
Cu:1.0%以下
Cu量优选为0.005%以上。通过将Cu量设为0.005%以上,能够促进残留γ相的形成。另外,在添加Cu量的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Cu量优选为1.0%以下。
Ni:1.0%以下
Ni量优选为0.005%以上。通过将Ni量设为0.005%以上,能够促进残留γ相的形成。另外,在添加Ni的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Ni量优选为1.0%以下。
Mo:1.0%以下
Mo量优选为0.005%以上。通过将Mo量设为0.005%以上,能够得到强度调整的效果。Mo量更优选为0.05%以上。另外,在添加Mo的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Mo量优选为1.0%以下。
Nb:0.20%以下
Nb通过含有0.005%以上而得到强度提高的效果。另外,在含有Nb的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Nb量优选为0.20%以下。
V:0.5%以下
V通过含有0.005%以上而得到强度提高的效果。另外,在含有V的情况下,从防止成本增加的观点考虑,V量优选为0.5%以下。
Sb:0.200%以下
Sb从抑制钢板表面的氮化、氧化或者由氧化产生的钢板表面的几十微米区域的脱碳的观点考虑可以含有。Sb通过抑制钢板表面的氮化和氧化,防止马氏体的生成量在钢板表面减少,改善钢板的疲劳特性和表面品质。为了得到这样的效果,Sb量优选为0.001%以上。另一方面,为了得到良好的韧性,Sb量优选为0.200%以下。
Ta:0.1%以下
Ta通过含有0.001%以上而得到强度提高的效果。另外,在含有Ta的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Ta量优选为0.1%以下。
W:0.5%以下
W通过含有0.005%以上而得到强度提高的效果。另外,在含有W的情况下,从防止成本增加的观点考虑,W量优选为0.5%以下。
Zr:0.1%以下
Zr通过含有0.0005%以上而得到强度提高的效果。另外,在含有Zr的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Zr量优选为0.1%以下。
Sn:0.20%以下
Sn是对抑制脱氮、脱硼等而抑制钢的强度降低有效的元素。为了得到这样的效果,分别优选为0.002%以上。另一方面,为了得到良好的耐冲击性,Sn量优选为0.20%以下。
Ca:0.005%以下
Ca通过含有0.0005%以上而抑制硫化物的形态,能够提高延展性、韧性。另外,从得到良好的延展性的观点考虑,Ca量优选为0.005%以下。
Mg:0.005%以下
Mg通过含有0.0005%以上,能够抑制硫化物的形态,提高延展性、韧性。另外,在含有Mg的情况下,从防止成本增加的观点考虑,Mg量优选为0.005%以下。
REM:0.005%以下
REM通过含有0.0005%以上,能够控制硫化物的形态,提高延展性、韧性。另外,在含有REM的情况下,从得到良好的韧性的观点考虑,REM量优选为0.005%以下。
本实施方式的含Si冷轧钢板中,除上述成分以外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
接下来,对形成于上述的含Si冷轧钢板的至少单面的Fe系电镀层进行说明。
Fe系电镀层:超过20.0g/m2
通过具有每单面的附着量超过20.0g/m2的Fe系电镀层提高焊接部的耐电阻焊裂纹特性的机理尚未明确,但认为Fe系电镀层作为软质层发挥功能,能够缓和焊接时施加在钢板表面的应力,降低电阻焊部的残余应力,从而能够提高焊接部的耐电阻焊裂纹特性、特别是提高防止内部裂纹的特性(应力缓和效果)。另外,认为在钢板表面的固溶Si量大的情况下在焊接部韧性降低,焊接部的耐电阻焊裂纹特性变差。与此相对,认为在钢板表面具有一定量以上的Fe系电镀层的情况下,该Fe系电镀层作为固溶Si缺乏层发挥作用,固溶于焊接部的Si量减少,因此由Si固溶引起的焊接部的韧性的降低受到抑制,焊接部的耐电阻焊裂纹特性、特别是防止内部裂纹的特性提高(韧性降低抑制效果)。另一方面,在本实施方式中,如后所述,在形成Fe系电镀层后实施退火。通过在形成Fe系电镀层后实施退火,能够抑制由于退火时形成的Si和Mn等表面氧化物而在Fe系电镀钢板的表面产生被称为粘着屑(pick-ups)的压痕,另一方面,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向以超过50%的比例一体化。因此,熔融的锌容易经由Fe系电镀层的晶界侵入到含Si冷轧钢板的晶界。因此,在本实施方式中,形成具有超过20.0g/m2的附着量的Fe系电镀层。认为通过形成具有超过20.0g/m2的附着量的Fe系电镀层,能够延迟电阻焊时熔融的锌到达含Si冷轧钢板的晶界的时间,能够改善焊接部的耐电阻焊裂纹特性、特别是防止内部裂纹的特性(锌的晶界侵入抑制效果)。这些Fe系电镀层对应力缓和效果、韧性降低抑制效果以及对锌的晶界侵入抑制效果的耐电阻焊裂纹特性的贡献由于很复杂,因此尚未明确定量,但认为复合地作用而改善耐电阻焊裂纹特性。为了产生提高焊接部的耐电阻焊裂纹特性的效果,需要将Fe系电镀层的每单面的附着量设为超过20.0g/m2。Fe系电镀层的每单面的附着量的上限没有特别限定,从成本的观点考虑,优选将Fe系电镀层的每单面的附着量设为60.0g/m2以下。Fe系电镀层的附着量优选为25.0g/m2以上,更优选为30.0g/m2以上,进一步优选为35.0g/m2以上。Fe系电镀钢板优选在含Si冷轧钢板的表背两面具有Fe系电镀层。通过将Fe系电镀层的附着量设为25.0g/m2以上,焊接部的耐电阻焊裂纹特性特别良好。
应予说明,Fe系电镀层的厚度如下测定。从Fe系电镀钢板采取10×15mm尺寸的样品,埋入到树脂,制成截面埋入样品。使用扫描式电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope:SEM)对该截面的任意3个位置,以加速电压15kV和根据Fe系电镀层的厚度的倍率2000~10000倍进行观察,通过3个视场的厚度的平均值乘以铁的密度而换算成Fe系电镀层的每单面的附着量。
作为Fe系电镀层,除了纯Fe之外,可以使用Fe-B合金、Fe-C合金、Fe-P合金、Fe-N合金、Fe-O合金、Fe-Ni合金、Fe-Mn合金、Fe-Mo合金、Fe-W合金等合金镀层。Fe系电镀层的成分组成没有特别限定,但优选如下的成分组成:含有合计10质量%以下的选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的1种或2种以上的元素,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。通过将除Fe以外的元素的量设为合计10质量%以下,从而能够防止电解效率的降低,以低成本形成Fe系电镀层。在Fe-C合金的情况下,C的含量优选为0.08质量%以下。
另外,本实施方式涉及的含Si冷轧钢板优选在表面不具有除Fe系电镀以外的镀层。通过使含Si冷轧钢板在表面不具有除Fe系电镀以外的镀层,从而能够以低成本提供不过度需要作为防锈用途的镀锌钢板的部件、或者在腐蚀环境温和且不需要过度的防锈的环境下使用的部件。
在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。这是因为在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%时,熔融的锌容易经由Fe系电镀层的晶界侵入到含Si冷轧钢板的晶界,通过设置本实施方式的Fe系电镀层得到的效果变得显著。本实施方式涉及的Fe系电镀钢板中,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例可以为70%以上,可以为75%以上。另外,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例的上限没有特别限定,可以为100%。
如上所述,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例越高,熔融的锌越容易经由Fe系电镀层的晶界侵入到含Si冷轧钢板的晶界。特别是,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%时,该趋势变得显著。在本实施方式中,对含Si冷轧钢板实施Fe系电镀后实施退火,并且如后所述在低露点的气氛中实施退火,因此Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例高。因此,通过形成具有超过20.0g/m2的附着量的Fe系电镀层,能够期待延迟熔融的锌经由Fe系电镀层的晶界侵入到含Si冷轧钢板的晶界,进而能够期待进一步提高焊接部的耐电阻焊裂纹特性、特别是防止内部裂纹的特性。
这里,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例如下测定。从Fe系电镀钢板采取10×10mm尺寸的样品。利用聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)装置对该样品的任意的位置进行加工,在该位置形成相对于T截面(与钢板的轧制直角方向平行且与钢板表面垂直的截面)方向呈45°的角度的、轧制直角方向30μm宽度、相对于T截面方向为45°方向的长度为50μm的45°截面,制成观察用样品。图2示出该观察用样品的概要。图2的(a)是观察用样品的立体图。图2的(b)是图2的(a)所示的观察用样品的A-A剖视图。接着,使用扫描离子显微镜(Scanning Ion Microscope:SIM)以倍率5000倍观察该观察用样品的45°截面的中央部,拍摄宽度1024×高度943像素、8位的SIM图像。由在3个部位制作的每个45°截面拍摄的SIM图像,基于以下的式(1),在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,求出Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例。另外,小数点后四舍五入。
(在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例)=(Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面中的Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的部位的长度)÷(观察视场的界面的长度)×100···(1)
在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向是否一体化通过图像处理进行判断。使用图3对晶体取向一体化的比例的评价方法进行说明。首先,如图3的(a)所示,在上述的SIM图像的Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,使用扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope)绘制边界线B。接着,与绘制了前边界线的图像分开地对SIM图像进行图像处理而制作图像。具体而言,首先通过Sobel滤波器对拍摄的宽度1024×高度943像素、8位的SIM图像强调晶界。接着,利用高斯滤波器(半径(R):10像素)对强调了晶界的图像进行平滑化处理。接着,对平滑化处理后的图像进行二值化处理(阈值:17)。接着,将绘制了界面的图像的边界线B转印到经二值化处理的图像。其后,如图3的(b)所示,在二值化处理后的图像,沿着对以边界线B为中心的宽度40像素的判定区域(图3的(b)的由L1和L2围起的区域)进行了二值化处理的图像上的边界线B进行绘制。将边界线B的长度中在该判定区域内不存在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面(经二值化处理的图像上的白黑的边界)的长度的合计视为晶体取向一体化的部位的长度。这里,边界线的长度中在判定区域内不存在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面的长度的合计如下求出。首先,对判定区域整个区域搜索能够将判定区域区分为大致矩形以使得边界线B的两条法线仅包含白黑中任一颜色的部位。接着,将该部位的边界线与两根法线的交点彼此的最大距离在判定区域整个区域进行合计,作为边界线的长度中的在判定区域内不存在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面的长度的合计。应予说明,通过从观察视场的界面的长度减去晶体取向未一体化的部位的长度,可以求出晶体取向一体化的部位的长度。为了说明,图3的(c)中示出了图3的(b)的由方框包围的部位的放大图。首先,对判定区域整个区域搜索能够将判定区域区分为大致矩形以使如图3的(c)所示边界线B的两条法线(在图3的(c)中,l1和l2、以及l3和l4)包含白黑两种颜色的部位。接着,将该部位的边界线与两根法线的交点彼此的最大距离在判定区域整个区域进行合计,作为边界线的长度中的在判定区域内存在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面的长度的合计。通过从观察视场的界面的长度减去该长度、即晶体取向未一体化的部位的长度,可以求出晶体取向一体化的部位的长度。
图4中示出了后述的实施例的发明例No.31的Fe系电镀层和含Si冷轧钢板的界面的SIM图像。将如上所述对该SIM图像进行图像处理进行二值化处理后的图像示于图5。在发明例No.31中,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例为97%。另外,图6中示出了后述的实施例的发明例No.34的Fe系电镀层和含Si冷轧钢板的界面的SIM图像。将如上所述对该SIM图像进行图像处理而二值化处理后的图像示于图7。在发明例No.34中,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例为95%。
根据本公开,可以提供按照JIS Z 2241(2011)测定的钢板的拉伸强度TS为590MPa以上的高强度的Fe系电镀钢板。Fe系电镀钢板的强度更优选为800MPa以上。
本实施方式涉及的Fe系电镀钢板的板厚没有特别限定,通常为0.5mm以上,另外,可以为3.2mm以下。
<Fe系电镀钢板的制造方法>
接下来,对Fe系电镀钢板的制造方法进行说明。
一个实施方式涉及的Fe系电镀钢板的制造方法可以是如下的Fe系电镀钢板的制造方法:对含有0.1质量%~3.0质量%的Si的冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将上述退火前Fe系电镀钢板在露点-30℃以下的气氛下退火,得到Fe系电镀钢板。
首先,制造含有0.1质量%~3.0质量%的Si的冷轧钢板。应予说明,冷轧钢板也可以含有0.50质量%~3.0质量%的Si。冷轧钢板的制造方法可以按照通常的冷轧钢板的制造方法进行。在一个例子中,冷轧钢板通过对具有上述的成分组成的钢坯实施热轧而制成热轧板,接着对该热轧板实施酸洗,接着,对热轧板实施冷轧而制成冷轧钢板而制造。
接着,对冷轧钢板的表面实施Fe系电镀处理,制成退火前Fe系电镀处理钢板。Fe系电镀处理方法没有特别限定。例如作为Fe系电镀浴,可以应用硫酸浴、盐酸浴或者两者的混合等。另外,退火前Fe系电镀钢板是指Fe系电镀层未经过退火工序,不排除对Fe系电镀处理前的冷轧钢板预先进行退火的方式。
通电开始前的Fe系电镀浴中的Fe离子含量以Fe2+计优选为0.5mol/L以上。如果Fe系电镀浴中的Fe离子含量以Fe2+计为0.5mol/L以上,则能够得到充分的Fe附着量。应予说明,为了得到充分的Fe附着量,通电开始前的Fe系电镀浴中的Fe离子含量优选为2.0mol/L以下。
另外,在Fe系电镀浴中可以含有选自Fe离子、以及选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的至少一种的元素。Fe系电镀浴中的这些元素的合计含量优选在退火前Fe系电镀层中这些元素的合计含量为10质量%以下。另外,金属元素可以作为金属离子含有,非金属元素可以作为硼酸、磷酸、硝酸、有机酸等的一部分含有。另外,在硫酸铁镀覆液中,可以包含硫酸钠、硫酸钾等导电助剂、螯合剂、pH缓冲剂。
对于Fe系电镀浴的其他条件没有特别限定。如果考虑恒温保持性,Fe系电镀液的温度优选为30℃以上,优选为85℃以下。Fe系电镀浴的pH也没有特别规定,从防止因氢产生而导致电流效率的降低的观点考虑,优选为1.0以上,并且,如果考虑Fe系电镀浴的电导率,则优选为3.0以下。电流密度从生产率的观点考虑优选为10A/dm2以上,从容易控制Fe系电镀层的附着量的观点考虑优选为150A/dm2以下。通板速度从生产率的观点考虑优选为5mpm以上,从稳定地控制附着量的观点考虑,优选为150mpm以下。
另外,作为实施Fe系电镀处理前的处理,可以实施用于清洁冷轧钢板表面的脱脂处理和水洗,进而实施用于活化冷轧钢板表面的酸洗处理和水洗。这些前处理之后,实施Fe系电镀处理。脱脂处理和水洗的方法没有特别限定,可以使用通常的方法。在酸洗处理中,可以使硫酸、盐酸、硝酸和它们的混合物等各种酸。其中,优选为硫酸、盐酸或者它们的混合。酸的浓度没有特别规定,如果考虑氧化被膜的除去能力和防止过度酸洗导致表面粗糙(表面缺陷)等,优选为1~20mass%左右。另外,在酸洗处理液中可以含有消泡剂、酸洗促进剂、酸洗抑制剂等。
接着,在实施Fe系电镀处理后,对退火前Fe系电镀钢板进行在露点:-30℃以下、氢浓度:1.0体积%~30.0体积%的还原性气氛中,在650℃~900℃的温度区域保持30秒~600秒后进行冷却的退火工序,得到Fe系电镀钢板。退火工序是为了通过除去因轧制工序产生的退火前Fe系电镀钢板的应变,使组织再结晶,从而提高钢板强度而进行。
露点:-30℃以下
在本实施方式中,退火工序的退火气氛的露点为不需要加湿设备等追加设备的条件的-30℃以下的低露点。露点-30℃以下的控制优选在650℃~900℃的温度区域进行。本发明人等通过自主研究发现,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例、与Fe系电镀层形成后的退火工序的退火气氛的露点之间存在相关关系。即,可知在对Fe系电镀层形成后的退火前Fe系电镀钢板实施退火时,退火气氛的露点越低,退火后得到的Fe系电镀钢板的Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例越高,反之,退火气氛的露点越高,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例越低。这样,虽然在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例、与露点之间发现相关关系的原因尚未明确,但可以推测如下。在以一定以上的高露点控制的情况下,退火时从钢板扩散到Fe系电镀层的元素在Fe系电镀层的内部形成为氧化物,该氧化物阻碍Fe系电镀层的晶体生长,使其细粒化。另一方面,在形成Fe系电镀层后在低露点的气氛下实施退火时,难以形成上述那样的氧化物,Fe系电镀层的晶体粒径粗大化。因此,认为在低露点实施退火时Fe系电镀层的晶体取向与含Si冷轧钢板的晶体取向以高比例一体化。出于退火炉的加湿设备的成本等理由,将退火工序的退火气氛的露点设为-30℃以下时,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例提高。其结果,当板组对象为镀锌钢板时,电阻焊时熔融的锌容易经由Fe系电镀层的晶界侵入到含Si冷轧钢板的晶界。在本实施方式中,通过形成具有特定附着量的Fe系电镀层,当板组对象为镀锌钢板时,延迟电阻焊时熔融的锌经由Fe系电镀层的晶界到达含Si冷轧钢板的晶界的时间,改善焊接部的耐电阻焊裂纹特性。退火气氛的露点的下限没有特别限定,但小于-80℃在工业上难以实现,因此优选为-80℃以上。退火气氛的露点更优选为-55℃以上。
氢浓度:1.0体积%~30.0体积%
退火工序在氢浓度为1.0体积%~30.0体积%的还原性气氛中进行。氢起到抑制退火工序中的退火前Fe系电镀钢板表面的Fe的氧化、活化钢板表面的作用。如果氢浓度为1.0体积%以上,则钢板表面的Fe氧化,从而能够避免如后所述设置化学转化处理被膜时化学转化处理性劣化。因此,退火工序优选在氢浓度1.0体积%以上的还原性气氛下进行,更优选在2.0体积%以上的还原性气氛下进行。退火工序中的氢浓度的上限没有特别限定,但从成本的观点考虑,氢浓度优选为30.0体积%以下,更优选为20.0体积%以下。退火气氛的除氢以外的剩余部分优选为氮。
在650℃~900℃的温度区域的保持时间:30秒~600秒
在退火工序中,优选将在650℃~900℃的温度区域的保持时间设为30秒~600秒。通过将在该温度区域的保持时间设为30秒以上,从而能够适当地除去形成于退火前Fe系电镀层表面的Fe的自然氧化膜,能够提高如后所述在Fe系电镀钢板表面设置化学转化处理被膜时的化学转化处理性。因此,在该温度区域的保持时间优选为30秒以上。在该温度区域的保持时间的上限没有特别限定,但从生产率的观点考虑,在该温度区域的保持时间优选为600秒以下。
退火前Fe系电镀钢板的最高到达温度:650℃~900℃
退火前Fe系电镀钢板的最高到达温度没有特别限定,优选为650℃~900℃。通过将退火前Fe系电镀钢板的最高到达温度设为650℃以上,从而钢板组织的再结晶能够适当地进行,得到期望的强度。另外,使形成于退火前Fe系电镀层表面的Fe的自然氧化膜适当地还原,能够提高如后所述在Fe系电镀钢板表面设置化学转化处理被膜时的化学转化处理性。另外,如果Fe系电镀钢板的最高到达温度为900℃以下,则能够防止钢中的Si和Mn的扩散速度过度增加,能够防止Si和Mn向钢板表面的扩散,因此能够提高如后所述在钢板表面设置化学转化处理被膜时的化学转化处理性。另外,如果最高到达温度为900℃以下,则能够防止热处理炉的炉体损伤,也能够降低成本。因此,退火前Fe系电镀钢板的最高到达温度优选为900℃以下。另外,上述最高到达温度以在退火前Fe系电镀钢板的表面测定的温度为基准。
<电沉积涂装钢板>
另外,根据本实施方式,也可以提供一种电沉积涂装钢板,在上述的Fe系电镀钢板上,进一步具有与上述Fe系电镀层接触而形成的化学转化处理被膜和形成在该化成被膜上的电沉积涂装被膜。本实施方式涉及的Fe系电镀钢板的焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异,因此使用该Fe系电镀钢板形成的电沉积涂装钢板特别适合用于汽车部件。本实施方式涉及的电沉积涂装钢板优选在Fe系电镀层上直接形成化学转化处理被膜。换言之,本实施方式涉及的电沉积涂装钢板优选除了Fe系电镀层不再具有追加的镀层。化学转化处理被膜和电沉积涂装被膜的种类没有特别限定,可以为公知的化学转化处理被膜和电沉积涂装被膜。作为化学转化处理被膜,可以使用磷酸锌被膜、锆被膜等。作为电沉积涂装被膜,只要是汽车用的电沉积涂装被膜就没有特别限定。电沉积涂装被膜的厚度根据用途不同,优选干燥状态的涂膜在10μm~30μm左右。另外,根据本实施方式,也可以提供一种用于实施电沉积涂装的电沉积涂装用Fe系电镀钢板。
<电沉积涂装钢板的制造方法>
接着,对上述电沉积涂装钢板的制造方法进行说明。上述的电沉积涂装钢板可以根据如下的电沉积涂装钢板的制造方法进行制造,该电沉积涂装钢板的制造方法包括如下的工序:化学转化处理工序,对Fe系电镀钢板实施化学转化处理而不实施追加的镀覆处理,得到与上述Fe系电镀层接触而形成有化学转化处理被膜的化学转化处理钢板;以及电沉积涂装工序,对上述化学转化处理钢板实施电沉积涂装处理,得到在上述化学转化处理被膜上形成有电沉积涂装被膜的电沉积涂装钢板。化学转化处理和电沉积涂装处理可以根据公知的方法进行。另外,作为实施化学转化处理前的处理,可以实施用于清洁Fe系电镀钢板表面的脱脂处理、水洗和根据需要实施的表面调整处理。这些前处理之后,实施化学转化处理。脱脂处理和水洗的方法没有特别限定,可以使用通常的方法。在表面调整处理中,可以使用具有Ti胶体或者磷酸锌胶体的表面调整剂等。在实施这些表面调整剂时,不需要设置特别的工序,可以按照常规方法实施。例如使所希望的表面调整剂溶解于规定的去离子水,充分搅拌后,制成规定的温度(通常为常温,25~30℃)的处理液,使钢板在该处理液中浸渍规定时间(20~30秒)。接着不干燥进行下一工序的化学转化处理。在化学转化处理中,可以按照常规方法实施。例如,使所希望的化学转化处理剂溶解于规定的去离子水,充分搅拌后,制成规定的温度(通常35~45℃)的处理液,使钢板在该处理液中浸渍规定时间(60~120秒)。作为化学转化处理剂,例如可以使用钢用的磷酸锌处理剂、钢·铝并用型的磷酸锌处理剂和锆处理剂等。接着进行下一工序的电沉积涂装。电沉积涂装也可以按照常规方法实施。根据需要实施水洗处理等前处理后,在经充分搅拌的电沉积涂料中浸渍钢板,通过电沉积处理得到所希望的厚度的电沉积涂装。作为电沉积涂装,除了阳离子型的电沉积涂装之外,还可以使用阴离子型电沉积涂装。并且,根据用途,可以在电沉积涂装后实施顶涂涂装等。
<汽车部件>
另外,根据本实施方式,可以提供一种至少一部分使用上述电沉积涂装钢板而成的汽车部件。本实施方式涉及的Fe系电镀钢板的焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异,因此使用该Fe系电镀钢板的电沉积涂装钢板特别适合应用于汽车部件。使用电沉积涂装钢板而成的汽车部件可以包含除本实施方式涉及的电沉积涂装钢板以外的钢板作为材料。本实施方式涉及的电沉积涂装钢板的焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异,因此即使在使用该Fe系电镀钢板而成的汽车部件包含高强度热浸镀锌钢板作为焊接对象的情况下,也能够适当地防止焊接部的二次裂纹。至少一部分使用电沉积涂装钢板而成的汽车部件的种类没有特别限定,例如可以是侧梁部件、支柱部件和车身等。
[实施方式2]
接下来,对本发明的实施方式2涉及的Fe系电镀钢板进行说明。
本实施方式涉及的Fe系电镀钢板可以是如下的Fe系电镀钢板:具有冷轧钢板、形成于上述冷轧钢板的至少单面的每单面的附着量超过20.0g/m2的Fe系电镀层,
在上述Fe系电镀层与上述冷轧钢板的界面,上述Fe系电镀层与上述冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。
这里,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,使上述板组相对于将该电阻焊机的电极对(前端直径6mm)的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°、在上述电极对的下侧电极与上述试验片之间设置上述板组的长边方向60mm×上述板组的厚度方向2.0mm的空隙将上述下侧电极和上述板组固定并使上述电极对的上侧电极可移动的状态下,对上述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件下实施电阻焊,制成带焊接部的板组,
接着,将上述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿上述试验片的长边方向切成两半,在利用光学显微镜(倍率200倍)观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
本实施方式涉及的冷轧钢板在通过下述的试验评价的情况下,只要是板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差的钢板,就没有特别限定。冷轧钢板的成分组成也没有特别限定。发明人等得到如下见解:如果是钢中的Si含量为0.1质量%以上的冷轧钢板,则根据以下的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差。
冷轧钢板也可以是如下的冷轧钢板:在将保持时间设为0.24秒的条件下实施电阻焊而得到带焊接部的板组,利用光学显微镜(倍率200倍)观察焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。应予说明,如果是同一冷轧钢板,则一般越减少保持时间,焊接部的耐电阻焊裂纹特性越差。因此,如果是在将保持时间设为0.24秒的条件下实施以下试验的情况下,观察到0.1mm以上的长度的裂纹的冷轧钢板,则即使在将保持时间设为0.16秒的条件下实施电阻焊的情况下,利用光学显微镜(倍率200倍)观察焊接部的截面时,也观察到0.1mm以上的长度的裂纹。如果是冷轧钢板的钢中的Si含量为0.50质量%以上的冷轧钢板,则通过以下的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差,但即使是钢中的Si含量小于0.50质量%的冷轧钢板,也确认了通过以下的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差的例子。
<板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性>
使用图8对焊接部的耐电阻焊裂纹特性的评价方法进行说明。将以轧制直角方向(TD)为长边、轧制方向为短边切出50×150mm的试验片6与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板5重叠而制成板组。板组组装成试验片6的评价对象面(Fe系电镀层)与试验用合金化热浸镀锌钢板5的镀锌层彼此相对。将该板组经由厚度2.0mm的隔离物7固定于固定台8。隔离物7是长边方向50mm×短边方向45mm×厚度2.0mm的一对钢板,如图8(a)所示,一对钢板各长边方向端面与板组短边方向两端面对齐地配置。因此,一对钢板间的距离为60mm。固定台8是在中央部开孔的一张板。
接着,使用伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,对板组在利用一对电极9(前端直径:6mm)一边进行加压一边层叠板组的状态下,在加压力:3.5kN、保持时间:0.18秒或0.24秒的条件下,在熔核直径r为5.9mm的焊接电流和焊接时间下实施电阻焊,制成带焊接部的板组。此时,一对电极9从铅直方向的上下对板组进行加压,下侧的电极经由固定台8的孔对试验片6加压。加压时,一对电极9中下侧的电极与从隔离物7与固定台8接触的面延伸的平面接触的方式将下侧的电极和固定台8固定,使上侧的电极可移动。另外,上侧的电极与试验用合金化热浸镀锌钢板5的中央部接触。另外,板组是在相对于将该电阻焊机的电极对的中心轴彼此连接的线的垂直面(图8的(a)中为水平方向)使上述板组向该板组的长边方向侧倾斜5°的状态下进行焊接。通过上述的隔离物,在下侧的电极与试验片6之间,形成板组的长边方向60mm×板组的厚度方向2.0mm的空隙。应予说明,保持时间是指在流通焊接电流结束后到开始释放电极的时间。这里,参照图8的(b)下图,熔核直径r是指板组的长边方向的熔核10的端部彼此的距离。
接着,以包含含有熔核10的焊接部的中心的方式将上述带焊接部的板组沿图8的(b)上图的B-B线切割,利用光学显微镜(200倍)观察该焊接部的截面,按照以下的基准评价焊接部的耐电阻焊裂纹特性。应予说明,如果为◎或○,则判断为焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异。如果为×,则判断为焊接部的耐电阻焊裂纹特性差。
◎:保持时间0.14秒时未观察到0.1mm以上的长度的裂纹
○:保持时间0.14秒时观察到0.1mm以上的长度的裂纹,但保持时间0.16秒时未观察到0.1mm以上的长度的裂纹
×:保持时间0.16秒时观察到0.1mm以上的长度的裂纹
并且,作为更温和的焊接条件,可以按照以下的基准同样地评价焊接部的耐电阻焊裂纹特性。
◎:保持时间0.18秒时未观察到0.1mm以上的长度的裂纹
○:保持时间0.18秒时观察到0.1mm以上的长度的裂纹,但保持时间0.24秒时未观察到0.1mm以上的长度的裂纹
×:保持时间0.24秒时观察到0.1mm以上的长度的裂纹
应予说明,图12的(b)下图中示意性地以符号11表示试验片6产生的裂纹的一个例子。
对于本实施方式涉及的Fe系电镀钢板的Fe系电镀层,与上述实施方式1相同,因此这里省略说明。另外,在Fe系电镀层与冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与冷轧钢板的晶体取向一体化的比例与上述实施方式1相同超过50%。在Fe系电镀层与冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与冷轧钢板的晶体取向一体化的比例的详细内容与上述的实施方式1相同,因此这里省略说明。
接下来,对实施方式2涉及的Fe系电镀钢板的制造方法进行说明。
一个实施方式涉及的Fe系电镀钢板的制造方法可以是如下Fe系电镀钢板的制造方法:对冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将上述退火前Fe系电镀钢板退火,得到Fe系电镀钢板。
这里,上述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,使上述板组相对于将该电阻焊机的电极对(前端直径6mm)的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°、在上述电极对的下侧电极与上述试验片之间设置上述板组的长边方向60mm×上述板组的厚度方向2.0mm的空隙将上述下侧电极和上述板组固定并使上述电极对的上侧电极可移动的状态下,对上述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件实施电阻焊而制成带焊接部的板组,
接着,将上述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿上述试验片的长边方向切成两半,在利用光学显微镜(倍率200倍)观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
首先,制造冷轧钢板。冷轧钢板的制造方法可以按照通常的冷轧钢板的制造方法得到。在一个例子中,对钢坯实施热轧而制成热轧板,接着对该热轧板实施酸洗,接着对热轧板实施冷轧而制造冷轧钢板。
本实施方式涉及的冷轧钢板如果是在通过上述的试验评价的情况下,板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差的钢板,就没有特别限定。冷轧钢板的成分组成也没有特别限定,如果是钢中的Si含量为0.1质量%以上的冷轧钢板,则通过上述的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差。
冷轧钢板也可以是如下的冷轧钢板:在将保持时间设为0.24秒的条件下,实施上述电阻焊而得到带焊接部的板组,利用光学显微镜(倍率200倍)观察焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。另外,如果是同一冷轧钢板,则一般越减少保持时间,焊接部的耐电阻焊裂纹特性越差。因此,如果是在将保持时间设为0.24秒的条件下实施电阻焊而得到,利用光学显微镜(倍率200倍)观察焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹的冷轧钢板,则即使在将保持时间设为0.16秒的条件下实施电阻焊的情况下,利用光学显微镜(倍率200倍)观察焊接部的截面时,也观察到0.1mm以上的长度的裂纹。如果是冷轧钢板的钢中的Si含量为0.50质量%以上的冷轧钢板,则通过上述的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差,但即使是钢中的Si含量小于0.50质量%的冷轧钢板,也确认了通过上述的试验评价的焊接部的耐电阻焊裂纹特性差的例子。
接着,对冷轧钢板的表面实施Fe系电镀处理,得到退火前Fe系电镀钢板。对于Fe系电镀处理的详细内容以上已经阐述,因此这里省略说明。
接着,对退火前Fe系电镀钢板进行在露点:-30℃以下、氢浓度:1.0体积%~30.0体积%的还原性气氛中,在650℃~900℃的温度区域保持30秒~600秒后进行冷却的退火工序,得到Fe系电镀钢板。退火工序的详细内容以上已经阐述,因此这里省略说明。
在本实施方式中,与上述的实施方式1同样也能够提供一种电沉积涂装钢板,在本实施方式涉及的Fe系电镀钢板上,进一步具有与上述Fe系电镀层接触而形成的化学转化处理被膜和形成于该化成被膜上的电沉积涂装被膜。另外,也能够提供一种用于实施电沉积涂装的电沉积涂装用Fe系电镀钢板。电沉积涂装钢板和电沉积涂装钢板的制造方法的详细内容与实施方式1相同,因此这里省略说明。
另外,在本实施方式中,与上述的实施方式1同样也能够提供一种汽车部件。对于汽车部件的详细内容以上已经阐述,因此这里省略记载。
以下,基于实施例具体说明本发明。
实施例1
将表1和表3所示的化学成分的钢进行熔炼而得到铸片,通过热轧、酸洗和冷轧而制成板厚1.6mm的冷轧钢板。
接着,对冷轧钢板利用碱实施脱脂处理,接着,在以下所示的条件下,将钢板作为阴极进行电解处理,制造单面具有Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板。Fe系电镀层的附着量通过通电时间进行控制。接着,对退火前Fe系电镀钢板,以15%H2-N2、均热带温度800℃、如表2-1、2-2和表4所示地调整气氛的露点实施还原退火,得到Fe系电镀钢板。还原退火实施100秒。
〔电解条件〕
浴温:50℃
pH:2.0
电流密度:45A/dm2
Fe系电镀浴:包含1.5mol/L的Fe2+离子
电极(阳极):氧化铱电极
由如上述那样制作的Fe系电镀钢板,按照上述的方法求出Fe系电镀层的每单面的附着量和在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例。
对以上得到的Fe系电镀钢板,调查焊接部的耐电阻焊裂纹特性。以下示出焊接部的耐电阻焊裂纹特性的测定方法和评价方法。
<板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性>
对Fe系电镀钢板,按照上述的方法评价板组对象在0.18秒的保持时间内耐电阻焊裂纹特性不成为课题的Si小于0.50%的拉伸强度为980MPa级和每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板(板厚1.6mm)的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性。焊接时间为0.36秒,保持时间为0.18秒和0.24秒,对应实施例No.改变焊接电流,测定熔核直径,以熔核直径为5.9mm的焊接电流进行了评价。另外,采用在试验用合金化热浸镀锌钢板未产生裂纹的板组对象作为实施例数据。这是因为在板组对象产生裂纹的情况下,对评价对象的Fe系电镀钢板的应力分散,不能进行适当的评价。
将上述试验的结果一并标注于表2-1、2-2和表4。由其结果可知连续退火前在适合本发明的条件下形成Fe系电镀层的发明例的Fe系电镀钢板中,焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异。另外,对于参考例1和2,Si小于0.5%,所以对焊接部的耐电阻焊裂纹特性没有特别问题。在将Fe系电镀层的附着量设为25.0g/m2以上的各发明例中,即使在保持时间0.18秒的条件下,也未观察到0.1mm以上的长度的裂纹,焊接部的耐电阻焊裂纹特性特别良好。应予说明,在表2-1、2-2中,对于未形成Fe系电镀层的例子,将Fe系电镀层的附着量表示为“-”。另外,在进行了高露点的退火工序的参考例No.17、30、46中,通过高露点的退火,在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面,Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例低,焊接部的耐电阻焊裂纹特性良好。应予说明,在这些参考例中,将退火前Fe系电镀钢板以将400℃~650℃的温度区域的平均升温速度设为10℃/秒以上加热到均热带温度800℃,实施还原退火。
表2-1
下划线表示本发明的适当范围外。
表2-2
下划线表示本发明的适当范围外。
实施例2
将表5所示的化学成分的钢熔炼而得到铸片,通过热轧、酸洗和冷轧而制成板厚1.6mm的冷轧钢板。
接着,对冷轧钢板利用碱实施脱脂处理,接着,在以下所示的条件下,将钢板作为阴极进行电解处理,制造单面具有Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板。Fe系电镀层的附着量通过通电时间进行控制。接着,对于退火前Fe系电镀钢板,以15%H2-N2、均热带温度800℃、如表6所示地调整气氛的露点实施还原退火,得到Fe系电镀钢板。还原退火实施100秒。
〔电解条件〕
浴温:50℃
pH:2.0
电流密度:45A/dm2
Fe系电镀浴:包含1.5mol/L的Fe2+离子
电极(阳极):氧化铱电极
由如上述那样制作的Fe系电镀钢板,按照上述的方法求出Fe系电镀层的每单面的附着量和在Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的界面Fe系电镀层与含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例。
对以上得到的Fe系电镀钢板,调查焊接部的耐电阻焊裂纹特性。以下示出焊接部的耐电阻焊裂纹特性的测定方法和评价方法。
<板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性>
对于Fe系电镀钢板,按照上述的方法评价板组对象在0.14秒的保持时间内耐电阻焊裂纹特性不成为课题的Si小于0.1%的拉伸强度为590MPa级和每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板(板厚1.6mm)的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性。焊接时间为0.36秒,保持时间为0.14秒和0.16秒,对应实施例No.改变焊接电流,测定熔核直径,以熔核直径为5.9mm的焊接电流进行了评价。应予说明,作为实施例数据,采用试验用合金化热浸镀锌钢板未产生裂纹的板组对象。这是因为在板组对象产生裂纹的情况下,评价对象向Fe系电镀钢板的应力分散,得不到适当的评价。
将上述试验的结果记于表6。由其结果可知连续退火前在适合本发明的条件下形成Fe系电镀层的发明例的Fe系电镀钢板中,焊接部的耐电阻焊裂纹特性优异。在将Fe系电镀层的附着量设为25.0g/m2以上的各发明例中,即使在保持时间0.14秒的条件下,也未观察到0.1mm以上的长度的裂纹,焊接部的耐电阻焊裂纹特性特别良好。另外,在表6中,对于未形成Fe系电镀层的例子,将Fe系电镀层的附着量表示为“-”。
工业上的可利用性
利用本发明制造的Fe系电镀钢板不仅板组对象为镀锌钢板的情况下的焊接部的耐电阻焊裂纹特性、特别是防止内部裂纹的特性优异,而且具有高强度和优异的加工性,因此不仅用作汽车部件的材料,而且可以优选地在家电制品、建筑部件等领域中要求相同的特性的用途的材料。
符号说明
1Fe系电镀钢板
2含Si冷轧钢板
3Fe系电镀层
5试验用合金化热浸镀锌钢板
6试验片
7隔离物
8固定台
9电极
10熔核
11裂纹
Claims (16)
1.一种Fe系电镀钢板,具有:
含Si冷轧钢板,含有0.1质量%~3.0质量%的Si,以及
Fe系电镀层,形成于所述含Si冷轧钢板的至少单面,每单面的附着量超过20.0g/m2;
在所述Fe系电镀层与所述含Si冷轧钢板的界面,所述Fe系电镀层与所述含Si冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%。
2.根据权利要求1所述的Fe系电镀钢板,其中,所述含Si冷轧钢板含有0.50质量%~3.0质量%的Si。
3.根据权利要求1或2所述的Fe系电镀钢板,其中,所述Fe系电镀层的每单面的附着量为25.0g/m2以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的Fe系电镀钢板,其中,所述含Si冷轧钢板具有如下的成分组成:除了所述Si之外,以质量%计含有C:0.8%以下、Mn:1.0%~12.0%、P:0.1%以下、S:0.03%以下、N:0.010%以下和Al:1.0%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
5.根据权利要求4所述的Fe系电镀钢板,其中,所述成分组成进一步含有选自B:0.005%以下、Ti:0.2%以下、Cr:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Nb:0.20%以下、V:0.5%以下、Sb:0.200%以下、Ta:0.1%以下、W:0.5%以下、Zr:0.1%以下、Sn:0.20%以下、Ca:0.005%以下、Mg:0.005%以下和REM:0.005%以下中的1种或2种以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的Fe系电镀钢板,其中,所述Fe系电镀层具有如下的成分组成:含有合计10质量%以下的选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的1种或2种以上的元素,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
7.一种Fe系电镀钢板,具有冷轧钢板、和形成于所述冷轧钢板的至少单面的每单面的附着量超过20.0g/m2的Fe系电镀层,
在所述Fe系电镀层与所述冷轧钢板的界面,所述Fe系电镀层与所述冷轧钢板的晶体取向一体化的比例超过50%,
这里,所述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式50Hz的单相交流电阻焊机,使所述板组相对于将该电阻焊机的前端直径6mm的电极对的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°,在所述电极对的下侧电极与所述试验片之间设置所述板组的长边方向60mm×所述板组的厚度方向2.0mm的空隙将所述下侧电极和所述板组固定并使所述电极对的上侧电极可移动的状态下,对所述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件下实施电阻焊而制成带焊接部的板组,
接着,将所述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿所述试验片的长边方向切成两半,利用光学显微镜以倍率200倍观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
8.根据权利要求7所述的Fe系电镀钢板,其中,所述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:在将所述保持时间设为0.24秒的条件下实施所述电阻焊而得到所述带焊接部的板组,利用所述光学显微镜以倍率200倍观察所述焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
9.一种电沉积涂装钢板,在权利要求1~8中任一项所述的Fe系电镀钢板上进一步具有与所述Fe系电镀层接触而形成的化学转化处理被膜和形成于该化学转化处理被膜上的电沉积涂装被膜。
10.一种汽车部件,是至少一部分使用权利要求9所述的电沉积涂装钢板而成的。
11.一种电沉积涂装钢板的制造方法,包括如下的工序:
化学转化处理工序,对权利要求1~8中任一项所述的Fe系电镀钢板实施化学转化处理而不实施追加的镀覆处理,得到与所述Fe系电镀层接触而形成有化学转化处理被膜的化学转化处理钢板;以及
电沉积涂装工序,对所述化学转化处理钢板实施电沉积涂装处理,得到在所述化学转化处理被膜上形成有电沉积涂装被膜的电沉积涂装钢板。
12.一种Fe系电镀钢板的制造方法,对含有0.1质量%~3.0质量%的Si的冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将所述退火前Fe系电镀钢板在露点-30℃以下的气氛下退火,得到Fe系电镀钢板。
13.根据权利要求12所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,所述冷轧钢板含有0.5质量%~3.0质量%的Si。
14.一种Fe系电镀钢板的制造方法,对冷轧钢板实施Fe系电镀,制成至少在单面形成有每单面的附着量超过20.0g/m2的退火前Fe系电镀层的退火前Fe系电镀钢板,
接着,将所述退火前Fe系电镀钢板退火,得到Fe系电镀钢板。
这里,所述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:将以轧制直角方向为长边切出50×150mm的试验片与切出相同尺寸的热浸镀锌层的每单面的附着量为50g/m2的试验用合金化热浸镀锌钢板重叠而制成板组,
接着,使用伺服马达加压式50Hz的单相交流的电阻焊机,使所述板组相对于将该电阻焊机的前端直径6mm的电极对的中心轴彼此连接的线的垂直面向该板组的长边方向侧倾斜5°,在所述电极对的下侧电极与所述试验片之间设置所述板组的长边方向60mm×所述板组的厚度方向2.0mm的空隙将所述下侧电极和所述板组固定并使所述电极对的上侧电极可移动的状态下,对所述板组在加压力:3.5kN、保持时间:0.16秒、以及熔核直径为5.9mm的焊接电流和焊接时间的条件下实施电阻焊而制成带焊接部的板组,
接着,将所述带焊接部的板组以包含焊接部的方式沿所述试验片的长边方向切成两半,利用光学显微镜以倍率200倍观察该焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
15.根据权利要求14所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,所述冷轧钢板是如下的冷轧钢板:在将所述保持时间设为0.24秒的条件下实施所述电阻焊而得到所述带焊接部的板组,利用光学显微镜以倍率200倍观察所述焊接部的截面时,观察到0.1mm以上的长度的裂纹。
16.根据权利要求12~15中任一项所述的Fe系电镀钢板的制造方法,其中,使用Fe系电镀浴实施所述Fe系电镀,所述Fe系电镀浴含有选自B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V和Co中的1种或2种以上的元素,使所述退火前Fe系电镀层中这些元素的合计含量为10质量%以下。
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