CN117795125A - 热冲压组件及其制造方法 - Google Patents

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CN117795125A
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Abstract

根据本发明的实施方案的热冲压组件包括：钢板、位于钢板上的包含锌的镀层以及位于镀层上的表面层，其中，所述表面层包括：包含硅基无机后处理剂的后处理层；位于镀层上与所述后处理层同层的氧化锌层；和位于所述后处理层和/或所述氧化锌层与所述镀层之间的互扩散层，其与所述后处理层和/或所述氧化锌层重叠，所述互扩散层包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，其中，所述钢板的拉伸强度为1680MPa或更高。

Description

热冲压组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及热冲压组件及其制造方法。
背景技术
高强度钢被用于车辆部件，以减轻重量和提高稳定性。与重量相比，高强度钢可以确保高的强度，但是随着强度的增加，冲压成型性下降，导致材料在加工过程中断裂或回弹，从而难以成型具有复杂且精确形状的产品。
解决这些问题的方法之一是热冲压法，随着对该方法的兴趣增加，有关热冲压材料的研究也在积极开展。例如，如韩国专利公布第10-2017-0076009号所公开的，热冲压法是一种制造高强度部件的成型技术，其将用于热冲压的钢板加热到高温，然后在压模中模制的同时快速冷却钢板。
相关技术包括韩国专利公布第10-2018-0095757号(名称为“热冲压部件的修整方法”)。
用于热冲压的钢板存在的问题在于，当加热时，钢板表面可能会被氧化并产生氧化皮，因此产品的表面性能和可涂覆性会下降，且耐腐蚀性也不如镀层材料。因此，在产品成型后，需要进行单独的处理，例如喷丸处理或喷丸硬化以去除氧化皮。或者，为了防止此类问题，已经使用了这样一种方法，其通过使用铝基镀层来抑制钢板表面上的氧化反应并通过诱导形成铝钝化膜来提高钢板的耐腐蚀性。然而，铝镀层材料具有优异的耐热性，但其耐腐蚀性不如锌镀层材料，并且增加了制造成本。
然而，由于锌在热冲压热处理过程中发生氧化，锌基热冲压钢板的涂剂粘合力和外观可能会显著变差。为了解决这个问题，引入了诸如喷丸硬化的后处理工艺，但这导致了额外的成本和工序，从而降低了生产率。
发明内容
技术问题
本发明的实施方案旨在提供一种具有改善的表面性能和可涂覆性的热冲压组件及其制造方法。
技术方案
根据本发明实施方案的热冲压组件包括：钢板；位于所述钢板上且包含锌的镀层；以及位于所述镀层上的表面层，其中，所述表面层包括：包含硅基无机后处理剂的后处理层；位于镀层上与所述后处理层同层的氧化锌层；和位于所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者与所述镀层之间的互扩散层，其与所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者重叠，所述互扩散层包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，其中，所述钢板的拉伸强度为1680MPa或更高。
相对于所述后处理层的总面积份数，所述互扩散层的面积份数可以为至少10％但不多于80％。
所述后处理层可以包含从所述钢板和所述镀层扩散的作为组分的Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，以及硅基后处理剂的氧化物。
所述后处理层的平均厚度可以小于所述氧化锌层的平均厚度，其中，所述后处理层的平均厚度为所述氧化锌层的平均厚度的5％或更多且小于100％。
所述后处理层的平均厚度可以为0.5μm至3μm，所述氧化锌层的平均厚度可以为1μm至10μm。
所述互扩散层的平均厚度可以为0.1μm至2μm。
根据本发明实施方案的制造热冲压组件的方法包括：将在包含Zn的镀层上施用了硅基无机后处理剂的钢板插入加热炉中并加热所述钢板的加热操作；将经加热的钢板从加热炉传送至压模的传送操作；通过热冲压经传送的钢板来形成模制体的成型操作；和冷却所述模制体的冷却操作，其中，在加热操作中，镀层的无机后处理剂和组分扩散以形成互扩散层、后处理层和镀层被氧化的氧化锌层，其中，所述互扩散层位于所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者与所述镀层之间，与所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者重叠，且包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，其中，所述钢板的拉伸强度为1680MPa或更高。
相对于所述后处理层的总面积份数，所述互扩散层的面积份数可以为至少10％但不多于80％。
所述后处理层可以包含从所述钢板和所述镀层扩散的作为组分的Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，以及无机后处理剂的氧化物。
所述后处理层的平均厚度可以小于所述氧化锌层的平均厚度，其中，所述后处理层的平均厚度为所述氧化锌层的平均厚度的5％或更多。
所述后处理层的平均厚度可以为0.5μm至3μm，所述氧化锌层的平均厚度可以为1μm至10μm。
所述互扩散层的平均厚度可以为0.1μm至2μm。
在所述加热操作中，可以将所述钢板在所述加热炉中加热至范围为Ac3至910℃的目标加热温度，并在保持在所述加热炉中的同时加热120秒至600秒。
在加热操作之前，该方法还可以包括后处理操作，即在镀层形成于其上的钢板上施用并干燥硅基无机后处理剂，从而形成预备后处理层。
在所述后处理操作中，将所述后处理剂施用于所述钢板达到0.5μm至3μm的厚度，以形成预备后处理层，其中，所施用的无机后处理剂的量为0.5g/m2至3g/m2。
所述后处理操作可以包括在70℃至150℃的温度下干燥施用了无机后处理剂的钢板1秒至10秒。
有益效果
根据本发明的实施方案，可以提供一种通过使用无机后处理而具有改善的表面性能和可涂覆性的热冲压组件，以及制造该热冲压组件的方法。
附图说明
图1是描述根据本发明实施方案制造热冲压组件的方法的流程图。
图2是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺之前材料的一部分的透射电子显微镜(TEM)图像。
图3是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺之后组件的一部分的TEM图像。
图4是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺之后组件的横截面图。
图5是示出在图2的热冲压工艺之后组件的一部分的放大TEM图像。
图6是示出根据比较实施例的热冲压组件与根据本发明实施方案的热冲压组件之间的粘合力评价结果的视图。
具体实施方式
由于本发明允许各种改变和大量实施方案，因此某些实施方案将在附图中示出并在具体实施方式中加以描述。本发明的效果和特征以及实现它们的方法将结合附图参考下文详细描述的实施方案而变得清楚。然而，本发明并不限于以下实施方案，而是可以以各种形式来实施。
尽管术语“第一”、“第二”等可以用于描述各个元件，但是这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。
如在本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该/所述”旨在也包括复数形式。
将进一步理解的是，本文使用的术语“包含”或“包括”表明存在所陈述的特征或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征或组件。
将进一步理解的是，当层、区域或组件被称为在另一层、区域或组件“上面”时，其可以是直接在另一层、区域或组件上面，或者可以是间接在另一层、区域或组件上面，中间有间隔的层、区域或组件。
为了便于解释，附图中组件的尺寸可能被放大或缩小。例如，因为为了便于解释而任意示出了附图中元件的尺寸和厚度，所以本发明并不限于此。
当某个实施方案可以不同地实现时，具体的处理顺序可以与所描述的顺序不同。例如，两个连续描述的过程可以基本上同时进行，或者可以以与所描述的顺序相反的顺序进行。
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方案，其中，相同或相应的元件始终由相同的附图标记标识。
图1是描述根据本发明实施方案制造热冲压组件的方法的流程图。
参照图1，根据实施方案的制造热冲压组件的方法可以包括：后处理操作S100、加热操作S200、传送操作S300、成型操作S400和冷却操作S500。
在后处理操作S100中，可以将硅基无机后处理剂施用至其上形成有包含Zn的镀层的钢板以形成预备后处理层，并且可以将钢板干燥以制备经后处理的钢板。在后处理操作S100之前制备其上形成有镀层的钢板的操作可以包括：制备用于热冲压的具有已知组成的钢坯；在钢坯上进行已知的热轧和冷轧中的至少一种；然后进行退火热处理以制造钢板材料。在退火热处理之后，可以使用已知的方法在钢板材料上形成锌镀层。
在后处理操作S100中，可以通过干燥施用了无机后处理剂的钢板来形成预备后处理层。在这种情况下，干燥可以例如在70℃至150℃的温度下进行1秒至10秒。
下面将参照图2详细描述在后处理操作S100中生成的热冲压之前的部件。
接下来，在加热操作S200中，可以将施用了无机后处理剂的钢板插入加热炉中并进行加热。在加热操作S200中，可以将钢板加热至目标温度以确保加热炉中钢板的机械性能(或材料性能)并防止锌镀层的蒸发，并且目标温度可以为约Ac3至约910℃。在加热操作S200中，钢板可以在加热炉中停留约120秒至约600秒进行加热。
在加热操作S200期间，在钢板温度从约700℃达到目标加热温度的区段中，钢板的平均加热速率可以为约1.5℃/秒至约7℃/秒。当平均加热速率为约1.5℃/秒至约7℃/秒时，镀层与后处理层之间的组分可以相互扩散，同时钢板和镀层的机械性能(或材料性能)可得以确保。当加热速率小于约1.5℃/秒时，无法确保钢板的机械性能(或材料性能)并且生产率降低，而当加热速率大于约7℃/秒时，由于镀层的过度合金化导致难以确保目标镀层结构。
根据实施方案，在加热操作S200中，可以进行分步加热操作或均热操作。
分步加热操作可以是分步加热钢板的操作，均热操作可以是将经分步加热的钢板加热至均匀温度的操作。在分步加热操作中，钢板的温度可以在穿过加热炉中设置的多个区段时逐步升高。在加热炉中设置的多个区段中，可以存在进行分步加热操作的多个区段，并且可以为每个区段设定温度，使其从插入钢板的加热炉入口向取出钢板的加热炉出口升温，从而逐步提高钢板的温度。在分步加热操作之后，可以进行均热操作。在均热操作中，分步加热的钢板可以在穿过加热炉的设定为约Ac3至约910℃的温度的区段时进行热处理。另外，在加热炉内设置的多个区段中，可以存在至少一个进行均热操作的区段。
在加热操作S200期间，镀层和包含后处理剂的预备后处理层的组分可以彼此扩散以形成互扩散层、第二后处理层和镀层被氧化的氧化锌层。互扩散层可以位于第二后处理层和氧化锌层中的至少一者与镀层之间，与第二后处理层和氧化锌层中的至少一者重叠，并且可以包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO。在加热操作S200之后的组件的上述层将在下面参照图3至5详细描述。
接下来，在传送操作S300中，经加热的钢板可以从加热炉传送到压模。在传送操作S300中加热的坯料可以被空气冷却5秒至30秒。
成型操作S400是通过热冲压经转移的钢板来形成模制体的操作。在成型操作S400中，模制开始温度可以为约550℃至约750℃。当模制温度为约750℃或更高时，由于液态金属脆化(LME)，在组件的侧壁中可能出现约10μm或更大的裂纹，从而降低耐久性。相反，当模制温度为约550℃或更低时，钢板的机械性能(或材料性能)可能不足。
冷却操作S500是冷却模制体的操作。在冷却操作S500中，平均冷却速率可以为约25℃/秒或更高。
最终产品可以通过在压模中模制成最终组件形状的同时冷却模制体来形成。冷却介质循环通过的冷却通道可以设置在压模中。经加热的坯料可以通过循环经由设置在压模中的冷却通道所供应的冷却介质加以快速冷却。在这种情况下，为了防止板材的回弹并维持所需形状，快速冷却可以在压模闭合的状态下进行。当经加热的坯料成型并冷却时，经加热的坯料可以以至少10℃/s的平均冷却速率冷却至马氏体最终温度。坯料可以在压模中停留3秒至20秒。当坯料停留在压模中的时间小于3秒时，材料可能无法充分冷却，因此，由于余热导致的各部分的温度变化可能影响尺寸品质。另外，由于未生成足够量的马氏体，因此可能无法确保物理性能。另一方面，当坯料停留在压模中的时间大于20秒时，坯料停留在压模中的时间可能增加，从而降低生产率。
通过根据本发明实施方案的制造方法所控制的热冲压组件可以通过由镀层和无机后处理剂的组分扩散形成的互扩散层而具有改善的表面性能和涂剂粘合力。在这种情况下，相对于第二后处理层的总面积份数，互扩散层的面积份数可以为至少10％但不多于80％。另外，第二后处理层的平均厚度可以小于通过锌镀层氧化而形成的氧化锌层的平均厚度。下面将结合图3至图5来描述各层之间的具体关系。
图2是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺(或加热)之前材料10(下文称为“热冲压材料”)的一部分的透射电子显微镜(TEM)图像。
根据本发明实施方案的热冲压材料10可以包括钢板100、热冲压之前的镀层200p、以及镀层200p上的预备后处理层300p。在下文中，为了区分热冲压材料10的后处理层300p与下述热冲压工艺之后的组件20的后处理层310，后处理层300p将被称为“预备后处理层300p”。
本发明的钢板100可以是通过对铸坯进行热轧工艺和/或冷轧工艺而制造的钢板，以包含一定量的合金元素。钢板100可以包含碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、硼(B)、钼(Mo)、镍(Ni)、添加剂、余量的铁(Fe)和其他不可避免的杂质。另外，在实施方案中，钢板100还可以包含钛(Ti)、铌(Nb)和钒(V)中的至少一种作为添加剂。在另一实施方案中，钢板100还可以包含一定量的钙(Ca)。
碳(C)可以充当钢板100中的奥氏体稳定元素。碳可以是决定钢板100的强度和硬度的主要元素，并且可以被添加以确保钢板100的拉伸强度(例如，1,680MPa或更高的拉伸强度)和淬硬性。相对于钢板100的总重量，碳的含量可以为0.25重量％至0.50重量％。当碳含量小于0.25重量％时，难以确保硬质相(马氏体等)，从而难以满足钢板100的机械强度。相反，当碳含量大于0.50重量％时，可能引起钢板100的脆性或降低的弯曲性能的问题。
硅(Si)可以充当钢板100中的铁素体稳定元素。硅(Si)可以是固溶体强化元素，提高钢板100的延展性，并且可以通过抑制低温区域中碳化物的形成来提高奥氏体中的碳浓度。此外，硅可能是热轧、冷轧、热压、均质化结构(珍珠岩、锰偏析区控制)和铁素体精细分散的关键元素。硅可以充当马氏体强度异质性控制元素以改善碰撞性能。相对于钢板100的总重量，硅的含量可以为0.10重量％至0.8重量％。当硅含量小于0.10重量％时，难以获得上述效果，最终热冲压马氏体结构中可能出现渗碳体形成和粗化，钢板100的均匀化效果不显着，并且难以确保V形弯曲角度。相反，当硅含量大于0.8重量％时，热轧和冷轧的负荷可能增加，热轧红氧化皮可能变得过量，并且钢板100的镀覆特性可能下降。
锰(Mn)可以充当钢板100中的奥氏体稳定元素。可以添加锰以提高热处理过程中的淬硬性和强度。相对于钢板100的总重量，锰的含量可以为0.30重量％至3.0重量％。当锰含量低于0.30重量％时，晶粒细化效果可能不充分，因此，热冲压之后成形产品中的硬质相份数可能由于淬硬性不足而不足。相反，当锰含量大于3.0重量％时，延展性和韧性可能由于锰偏析或珠光体带而降低，从而降低弯曲性能并产生不均匀的微观结构。
相对于钢板100的总重量，磷(P)的含量可以大于0重量％且等于或小于0.05重量％，以防止钢板100的韧性降低。当磷含量大于0.05重量％时，可能形成磷化铁化合物，从而降低韧性和可焊性，并在制造过程中在钢板100中产生裂纹。
相对于钢板100的总重量，硫(S)的含量可以为大于0重量％且等于或小于0.01重量％。当硫含量大于0.01重量％时，热加工性、可焊性和冲击特性可能降低，并且可能由于形成大的夹杂物而出现表面缺陷例如裂纹。
可以添加硼(B)以通过抑制铁素体、珠光体和贝氏体转变并确保马氏体结构来确保钢板100的淬硬性和强度。另外，硼在晶界偏析以降低晶界能，从而提高淬硬性，并且提高奥氏体晶粒生长温度，从而具有晶粒细化效果。相对于钢板100的总重量，硼的含量可以为0.0005重量％至0.005重量％。当硼含量在上述范围内时，可以防止硬质晶界脆性并且可以确保高韧性和可弯曲性。当硼含量小于0.0005重量％时，淬硬性效果不足，相反，当硼含量大于0.005重量％时，硼可能具有低固溶度，根据热处理条件可能容易在晶界处析出，淬硬性可能降低或可能导致高温脆化，并且由于硬质晶界脆性可能会降低韧性和可弯曲性。
可以添加铬(Cr)以提高钢板100的淬硬性和强度。铬可以通过析出硬化来细化晶粒并确保强度。相对于钢板100的总重量，铬的含量可以为0.01重量％至1.0重量％。当铬含量小于0.01重量％时，析出硬化效果差，而当铬含量大于1.0重量％时，Cr基析出物和基体固溶体可能增加，从而降低韧性并增加原材料成本从而增加生产成本。
相对于钢板100的总重量，钼(Mo)的含量可以为0.01重量％至1.0重量％。
相对于钢板100的总重量，镍(Ni)的含量可以为0.001重量％至1.0重量％。
添加剂可以是氮化物或碳化物形成元素。具体地，添加剂可以包含钛(Ti)、铌(Nb)和钒(V)中的至少一种。钛(Ti)、铌(Nb)和钒(V)可以通过形成氮化物或碳化物形式的细小析出物来确保热冲压和淬火构件的强度。另外，钛(Ti)、铌(Nb)和钒(V)包含在Fe-Mn基复合氧化物中，用作氢捕集位点，有效提高抗延迟断裂性，是提高抗延迟断裂性所需的元素。相对于钢板100的总重量，添加剂的含量可以为0.01重量％至0.1重量％。当添加剂含量大于0.1重量％时，屈服强度可能过度增加。
可以添加钛(Ti)以增强淬硬性并通过在热压热处理之后形成析出物来改善机械性能(或材料性能)。另外，钛通过在高温下形成诸如Ti(C，N)的析出相，有效地有助于奥氏体晶粒的细化。钛可以防止连铸不良和析出物粗化，可以容易地确保钢材的物理性能，并且可以防止钢材表面中的缺陷(例如裂纹)。
可以添加铌(Nb)和钒(V)使得随着马氏体板条束的尺寸减小而提高强度和韧性。铌和钒在热轧和冷轧过程中具有高的钢材晶粒细化作用，可以防止炼钢/连铸过程中的坯中裂纹和产品脆性断裂，并且5可以最小化炼钢粗大析出物的产生。
例如，钢板100可具有如表1所示的组分。参照表1，C、Si、Mn、P、S和B可以是必需组分，Cr、Mo、Ni和添加剂可以是任选组分。添加剂可以包含例如Ti、Nb和V中的至少一种，并且其总量可以为约
0.01重量％至约0.1重量％。
10[表1]
本发明的钢板100的结构可以包括，例如铁素体、珠光体、剩余其他不可避免的结构以及其他析出物。关于本发明钢板100的物理性能，例如，在热冲压之后，拉伸强度(TS)可以在约1680MPa至约2300MPa的范围内，屈服温度(YP)可以在约1150MPa至约1500MPa的范围内，伸长率(EL)可以为约4％或更高且约10％或更低。本发明的镀层200p可以是锌基镀层。即，本发明的热冲压材料10是镀锌钢板，例如，镀锌退火铁(GA)钢板，其中合金化镀层200p是通过锌和钢板100的热扩散而形成的，或者镀锌铁(GI)钢板，其中镀层200p由当熔融锌在钢板100的表面上凝固时所形成的细小锌粒形成。
在本发明的热冲压之前的镀层200p可以包含但不限于Zn和Fe。
镀层200p可以镀在钢板100的一个表面上，附着量为约15g/m2至约100g/m2(在两个表面上约30至200g/m2)，镀层200p的厚度h1可以为约4μm至约30μm。
本发明的预备后处理层300p是通过在参照图1描述的后处理操作S100中施用和干燥而形成的层。将结合上述后处理操作S100来描述预备后处理层300p。预备后处理层300可以包含无机后处理剂，例如硅基无机后处理剂。预备后处理层300p的Si用于在热冲压热处理过程中在钢板100或镀层200p的表面上形成包含SiO的互扩散层，由此改善热冲压组件的组件特性，这将在下面的相关附图中更详细地描述。由于在本发明中使用无机后处理剂，因此可以解决包含碳(C)链的有机后处理剂因在热冲压工艺的过程中经由加热碳链被切断从而导致耐久性降低的问题。
在后处理操作S100中，可以将无机后处理剂施用于钢板100至约0.5μm～约3μm的厚度，以形成预备后处理层300p。即，预备后处理层300p的厚度h0可以为约0.5μm至约3μm。在这种情况下，所施用的无机后处理剂的量可以为约0.5g/m2至约3g/m2。本发明的无机后处理剂应该以该量施用以确保下述根据本发明实施方案的热冲压组件以及该热冲压组件的表面性能和涂剂粘合力。
在下文中，将参考图3和图4一起描述热冲压工艺之后的最终组件。图3是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺之后组件20的一部分的TEM图像。图4是示出根据本发明实施方案在热冲压工艺之后的组件20(下文中称为“热冲压组件”)的横截面图。在下文中，热冲压组件20可以指进行参照图1所述的所有操作S200至S500之后的组件。将省略或简要提供与参照图2所述的基本上相同的描述。
本发明的热冲压组件20可以包括钢板100、包含Zn的镀层200以及通过热冲压工艺形成的表面层300。表面层300可以位于镀层200上并且可以包括后处理层310、氧化锌层320和互扩散层330。热冲压工艺之后的钢板100的组分可以与参照图2描述的热冲压工艺之前的钢板100的组分类似，但是结构可能彼此不同。在本发明的热冲压工艺之后，钢板100的结构可经历相变，因此可以包含例如90％或更多的马氏体和小于10％的剩余的其他不可避免的结构以及其他析出物。
当热冲压材料10的镀层200p和钢板100的组分彼此扩散时，可以形成热冲压工艺之后的镀层200。镀层200可以包含Zn、Fe、Al、Mn和Si中的至少一种。镀层200的组成可以包含例如但不限于10重量％至70重量％的Fe、0重量％至5重量％的Al、0重量％至5重量％的Mn、0重量％至5重量％的Si、余量的Zn和其他杂质。镀层200可以形成为约5μm至约50μm的厚度。当镀层200的厚度小于5μm时，耐腐蚀性可能降低，而当镀层200的厚度大于50μm时，生产率可能降低。
当热冲压材料10的镀层200p和钢板100的组分扩散到预备后处理层300p中时，可以形成表面层300。或者，在热冲压工艺的过程中，当通过热冲压材料10的镀层200p和钢板100的组分扩散而形成的热冲压组件200的镀层200的组分扩散至后处理层300p时，可以形成表面层300。表面层300可以位于镀层200上并且可以包括后处理层310、氧化锌层320和互扩散层330。
后处理层310可以位于镀层200上并且可以包含无机后处理剂。例如，后处理层310可以包含硅基无机后处理剂，并且与预备后处理层300p相比，后处理层310还可以包含氧化硅，例如SiO，其中Si被氧化，并且组分从镀层200p或钢板100扩散。可以通过混合硅基后处理剂、后处理剂的氧化物以及镀层200和钢板100的组分而形成后处理层310。或者，可以通过混合热冲压材料10的镀层200p和钢板100的组分而形成后处理层310。例如，从钢板100或镀层200和200p扩散的组分可以包含Si、O、Mn、Zn和Fe中的至少一种。
后处理层310可以形成在镀层200上，并且可以抑制和最小化氧化锌层的形成，在氧化锌层中，镀层200或200p的Zn组分与氧结合以降低涂剂粘合力。因此，后处理层310可以抑制氧化锌的形成(其抑制与涂覆层的结合)，并且可以诱导氧化硅的形成(其改善与涂覆层的结合)，最终改善热冲压组件20的涂剂粘合力。后处理层310的平均Zn含量可以小于镀层200的平均Zn含量。后处理层310的平均Zn含量可以大于后处理层310的平均Si含量。例如，包含磷酸盐的磷酸盐处理层可以进一步位于后处理层310与形成在后处理层310上的涂覆层(未示出)之间，并且后处理层310可以与磷酸盐处理层具有强结合力，从而改善涂剂粘合力。
后处理层310的平均厚度h3可以小于下文所述的氧化锌层320的平均厚度h4。后处理层310的平均厚度h3可以为氧化锌层200的平均厚度h4的约5％或更大且小于100％。例如，后处理层310的平均厚度h3可以为约0.5μm至约3μm，并且当平均厚度h3为0.5μm或更小时，可涂覆性可能降低。后处理层310相对于整个表面层300的面积份数可以为约20％至约100％，并且当后处理层310的面积份数小于20％时，可涂覆性可能降低。后处理层310可以包含SiO、Zn、Fe和Mn中的至少一种。后处理层310的组成可以包含例如20重量％至90重量％的Si、0重量％至15重量％的Mn、10重量％至80重量％的O、0重量％至15重量％的Fe以及0重量％至15重量％的Zn，如表2所示。
[表2]
Si Mn O Fe Zn
20～90重量％ 0～15重量％ 10～80重量％ 0～15重量％ 0～15重量％
氧化锌层320可以在镀层200上位于与后处理层310相同的层上。氧化锌层320可以通过在热冲压热处理工艺过程中氧化镀层200中的锌来形成。氧化锌层320可能降低组件的表面性能和涂剂粘合力。氧化锌层320的平均厚度h4可以为约1μm至约10μm，并且当平均厚度h4大于10μm时，组件的可涂覆性可能降低。在本发明中，表面性能和可涂覆性的降低可以通过如下方式解决：通过形成包含上述无机后处理剂的后处理层310和由后处理层310形成的互扩散层330，从而减少氧化锌层320的厚度和面积份数。本发明的互扩散层330可以位于后处理层310和氧化锌层320中的至少一者与镀层200之间，与后处理层310和氧化锌层320中的至少一者重叠。在该图中，互扩散层330位于后处理层310和镀层200之间，并且互扩散层的至少一部分与后处理层310和镀层200重叠。互扩散层330可以包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种。互扩散层330的组分可以包含例如15重量％至35重量％的Si、0重量％至15重量％的Mn、35重量％至80重量％的O、0重量％至15重量％的Fe以及5重量％至40重量％的Zn，如表3所示。互扩散层330的平均Zn含量可以大于上述后处理层310的平均Zn含量。
[表3]
Si Mn O Fe Zn
15～35重量％ 0～15重量％ 35～80重量％ 0～15重量％ 5～40重量％
相对于后处理层310的总面积份数，互扩散层330的面积份数可以为至少约10％但不多于约80％。当互扩散层330的存在量为后处理层310的10％或更多时，可以确保镀层200和镀层上的涂覆层(未示出)之间的结合力，并且氧化锌层320可以充分减少以确保必要的可涂覆性。互扩散层330的平均厚度可以为例如约0.1μm至约2μm。互扩散层330的平均厚度可以是后处理层310的平均厚度的至少约10％但不大于约80％。
因此，根据本发明的实施方案，表面层300由于与镀层200的附加结合力因而可以改善热冲压组件20的涂剂粘合力，所述表面层300包括由预备后处理层300p通过热冲压热处理形成的后处理层310和互扩散层330。而且，由于镀层200的Zn不会通过使用无机后处理剂形成互扩散层330而扩散到表面，而是在互扩散层330中被消耗以形成比后处理层310具有更高平均Zn含量的互扩散层330，因此可以减少氧化锌层320的量并最终可以改善涂剂粘合力。
图5是示出在图3的热冲压工艺之后组件的一部分的放大TEM图像21。将省略或简要提供与上述进行的基本上相同的描述。
参照图5，示出了热冲压组件21中的锌镀层200、位于锌镀层200上的表面层300以及用于在表面层300上分析取样的取样板400。包括第二后处理层310和互扩散层330的表面层300可以起到将位于表面层300下方的镀层200与表面层300上的涂覆层(未示出)结合的作用，互扩散层330可以起到将镀层200与后处理层310结合的作用，最终增加镀层200与涂覆层之间的结合力，并改善热冲压组件20的表面性能和涂剂粘合力。
图6是示出根据比较实施例的热冲压组件与根据本发明实施方案的热冲压组件之间的粘合力评价结果的视图。比较实施例1对应于如下情况：未将本发明的无机后处理剂施用于镀锌退火铁(GA)钢板并且未进行喷丸硬化处理，比较实施例2对应于如下情况：采用喷丸硬化粉末对相同的GA钢板进行喷丸硬化处理(未施用本发明的无机后处理剂)，实施方案1对应于如下情况：根据本发明实施方案制造热冲压组件(未进行后处理工艺，例如喷丸硬化)。
图6的粘合力评价是进行台车测试的实施例，组件的粘合力可以基于当通过使用粘合剂将台车固定在根据每个比较实施例或实施方案而制备的热冲压组件上然后分离时从测试组件的表面去除了多少材料加以评价。
首先，从未进行喷丸硬化处理的比较实施例1中发现，组件表面上的涂覆层或镀层的大部分被去除并附着到台车上，导致可涂覆性差。另一方面，从进行喷丸硬化处理以改善传统热冲压组件的可涂覆性的比较实施例2中发现，即使除去台车，热冲压组件的表面仍保持几乎相同，从而改善了可涂覆性。从本发明的实施方案1中发现，即使使用本发明的无机后处理剂而不进行诸如喷丸硬化或喷丸处理的后处理工艺，组件的表面仍保持几乎相同。即，当使用本发明的无机后处理剂时，即使不进行诸如喷丸硬化的复杂且昂贵的工艺，也可以确保与进行复杂且昂贵的工艺相同的表面性能、可涂覆性和粘合力。
尽管已经参照本发明的实施方案具体地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，根据本发明可做出各种修改和等同的其他实施方案。因此，本发明的真正技术范围由所附权利要求的技术精神限定。

Claims (16)

1.一种热冲压组件，其包括：
钢板；
位于所述钢板上且包含锌的镀层；以及
位于所述镀层上的表面层，其中，所述表面层包括：
包含硅基无机后处理剂的后处理层；
位于镀层上与所述后处理层同层的氧化锌层；和
位于所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者与所述镀层之间的互扩散层，其与所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者重叠，所述互扩散层包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，
其中，所述钢板的拉伸强度为1680MPa或更高。
2.根据权利要求1所述的热冲压组件，其中，相对于所述后处理层的总面积份数，所述互扩散层的面积份数为至少10％但不多于80％。
3.根据权利要求2所述的热冲压组件，其中，所述后处理层包含从所述钢板和所述镀层扩散的作为组分的Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，以及硅基后处理剂的氧化物。
4.根据权利要求1所述的热冲压组件，其中，所述后处理层的平均厚度小于所述氧化锌层的平均厚度，
其中，所述后处理层的平均厚度为所述氧化锌层的平均厚度的5％或更多且小于100％。
5.根据权利要求4所述的热冲压组件，其中，所述后处理层的平均厚度为0.5μm至3μm，以及
所述氧化锌层的平均厚度为1μm至10μm。
6.根据权利要求5所述的热冲压组件，其中，所述互扩散层的平均厚度为0.1μm至2μm。
7.一种制造热冲压组件的方法，所述方法包括：
将在包含Zn的镀层上施用了硅基无机后处理剂的钢板插入加热炉中并加热所述钢板的加热操作；
将经加热的钢板从加热炉传送至压模的传送操作；
通过热冲压经传送的钢板来形成模制体的成型操作；和
冷却所述模制体的冷却操作，
其中，在加热操作中，无机后处理剂和镀层的组分扩散以形成互扩散层、后处理层和镀层被氧化的氧化锌层，
其中，所述互扩散层位于所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者与所述镀层之间，与所述后处理层和所述氧化锌层中的至少一者重叠，且包含Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，
其中，所述钢板的拉伸强度为1680MPa或更高。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，相对于所述后处理层的总面积份数，所述互扩散层的面积份数为至少10％但不多于80％。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述后处理层包含从所述钢板和所述镀层扩散的作为组分的Si、Mn、O、Fe、Zn和SiO中的至少一种，以及无机后处理剂的氧化物。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述后处理层的平均厚度小于所述氧化锌层的平均厚度，
其中，所述后处理层的平均厚度为所述氧化锌层的平均厚度的5％或更多。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述后处理层的平均厚度为0.5μm至3μm，以及
所述氧化锌层的平均厚度为1μm至10μm。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述互扩散层的平均厚度为0.1μm至2μm。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述加热操作中，将所述钢板在所述加热炉中加热至范围为Ac3至910℃的目标加热温度，并在保持在所述加热炉中的同时加热120秒至600秒。
14.根据权利要求7所述的方法，在所述加热操作之前，所述方法还包括后处理操作，即在镀层形成于其上的钢板上施用并干燥硅基无机后处理剂，从而形成预备后处理层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述后处理操作中，将所述后处理剂施用于所述钢板达到0.5μm至3μm的厚度，以形成预备后处理层，其中，所施用的无机后处理剂的量为0.5g/m2至3g/m2。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述后处理操作包括在70℃至150℃的温度下干燥施用了无机后处理剂的钢板1秒至10秒。
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