JP2017524806A - ランタンを含む犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板 - Google Patents
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Abstract
本発明は、１重量％から４０重量％の間の亜鉛、０．０１重量％から０．４重量％の間のランタンならびに場合により最大１０重量％のマグネシウム、場合により最大１５重量％のケイ素および場合により累積量で最大０．３重量％のさらなる構成要素と、残部はアルミニウムおよび不可避的不純物または残留元素からなる、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板に関する。本発明は、熱間据込み加工または冷間据込み加工によって部品を製造する方法およびこの方法によって得ることができる部品にも関する。
Description
本発明は、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板に関し、より詳細には、自動車部品の製造用に意図されたこの鋼板に関するが、自動車部品の製造用に限定されるわけではない。
現時点においては、亜鉛皮膜または亜鉛合金皮膜のみが、バリア型防食とカソード型防食との二重の保護により、腐食に対する保護の強化を提供している。バリア効果は、鋼鉄と腐食媒体とのいかなる接触も予防する皮膜を鋼鉄表面に施用することによって得られるものであり、皮膜および基材の種類に影響されることがない。バリア効果とは著しく異なり、犠牲カソード防食は、亜鉛が鋼に比べて貴の程度が低い金属であること、および亜鉛が腐食条件下で鋼よりも優先して消費されることに基づいている。上記犠牲カソード防食は、鋼が露出しており、鋼の周囲の亜鉛が消費された後には無コーティングになった領域が何らかの浸食を受けることになるカットエッジまたは損傷領域等、鋼が腐食性雰囲気に直接さらされる領域において特に肝要なものである。
しかしながら、亜鉛は融点が低いので、部品の溶接が必要とされる場合、亜鉛の揮発があり得るという危険性がつきまとうため、問題が発生する。上記問題を克服するための１つの可能性は、皮膜の厚さを削減することであるが、皮膜の厚さを削減した場合、防食の寿命が限定される。さらに、板材を特に熱間引抜加工によってプレス硬化加工することが所望される場合では、皮膜から伝播したマイクロクラックが、鋼中にまで形成することも見受けられる。さらに、亜鉛によってあらかじめコーティングしておいてからプレス硬化加工された一部の部品の塗装には、部品の表面上に脆弱な酸化物層が存在するため、リン酸化前にサンディング処理が必要になる。
自動車部品を保護するために高頻度で使用される他の系列の金属皮膜は、アルミニウムおよびケイ素を主体とする系列の皮膜である。こうしたアルミニウムおよびケイ素を主体とする系列の皮膜は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ型金属間化合物層が存在するため、成形加工工程の最中にいかなるマイクロクラッキングも鋼中に発生させないものであり、塗料を塗布するのに十分に適している。
しかしながら、上記のアルミニウムおよびケイ素を主体とする系列の皮膜は、バリア効果による保護を得ることもできるし、溶接することも可能ではあるが、いかなるカソード防食も得ることができない。
出願ＥＰ１９９７９２７では、３５重量％超のＺｎを含み、示差走査熱量測定によって測定して１Ｊ／ｇ以上の熱容量を有する非平衡の相を含み、一般的に非晶質構造を有する、皮膜によってコーティングされた耐食性のある鋼板について記述している。好ましくは、皮膜は、少なくとも４０重量％の亜鉛、１重量％から６０重量％までのマグネシウムおよび０．０７重量％から５９重量％までのアルミニウムを含む。皮膜は、皮膜の延性および加工性を改良するために０．１％から１０％までのランタンを含み得る。
本願の目的の１つは、特に引抜加工による製造の前後における腐食に対する保護が強化されたコーティングされた鋼板を提供することにより、先行技術による皮膜の欠点を克服することである。鋼板がプレス硬化加工、特に熱間引抜加工されるように意図されている場合、鋼におけるマイクロクラッキングの伝播に対する抵抗性も求められ、好ましくは、プレス硬化加工前の熱処理中の時間および温度に関する可能な限り広範な動作域にわたって求められる。
犠牲カソード防食においては、鋼の電気化学ポテンシャルより少なくとも５０ｍＶ負の電気化学ポテンシャル、即ち、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を基準にして−０．７８Ｖの最小値に到達することが、求められる。しかしながら、−１．４Ｖ、さらには−１．２５Ｖの値より低くなると、あまりにも急速に皮膜が消費され、鋼の保護の寿命が短くなるため、望ましくない。
上記の最小値に到達するという目的に関して、本発明の主題は、犠牲カソード防食用皮膜を備える鋼板であって、皮膜が、１重量％から４０重量％までの亜鉛、０．０１重量％から０．４重量％までのランタンならびに場合により最大１０重量％のマグネシウム、場合により最大１５重量％のケイ素および場合により累積重量で最大０．３重量％のさらなる可能な元素を含み、残部は、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される、鋼板である。
本発明の鋼板の皮膜には、１つのみ採用されるか、または組み合わせて採用される下記特性：
− 皮膜が、１重量％から４０重量％の間の亜鉛、特に１重量％から３４重量％までの亜鉛、一般的に１重量％から３０重量％までの亜鉛、好ましくは２重量％から２０重量％までの亜鉛を含むこと；
− 皮膜が、０．０５重量％から０．４重量％までのランタン、一般的に０．１重量％から０．４重量％までのランタン、好ましくは０．１重量％から０．３重量％までのランタン、さらに好ましくは０．２重量％から０．３重量％までのランタンを含むこと；
− 皮膜が、０重量％から５重量％までのマグネシウムを含むこと；
− 皮膜が、０．５重量％から１０重量％までのケイ素、好ましくは０．５重量％から５重量％までのケイ素を含むこと；
− 皮膜の厚さが、１０μｍから５０μｍまで、好ましくは２７μｍから５０μｍまでであること；
− 皮膜が、溶融めっきによって得られること
をさらに組み入れることもできる。
− 皮膜が、１重量％から４０重量％の間の亜鉛、特に１重量％から３４重量％までの亜鉛、一般的に１重量％から３０重量％までの亜鉛、好ましくは２重量％から２０重量％までの亜鉛を含むこと；
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− 皮膜が、０重量％から５重量％までのマグネシウムを含むこと；
− 皮膜が、０．５重量％から１０重量％までのケイ素、好ましくは０．５重量％から５重量％までのケイ素を含むこと；
− 皮膜の厚さが、１０μｍから５０μｍまで、好ましくは２７μｍから５０μｍまでであること；
− 皮膜が、溶融めっきによって得られること
をさらに組み入れることもできる。
重量による含量において、
− ２重量％のケイ素、１０重量％の亜鉛、０．２重量％のランタンおよび累積重量で最大０．３重量％のさらなる元素を有し、残部はアルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される皮膜、または、
２重量％のケイ素、４重量％の亜鉛、２重量％のマグネシウム、０．２重量％のランタンおよび累積重量で最大０．３重量％のさらなる元素を有し、残部はアルミニウムおよび残留元素または不可避的な不純物から形成される皮膜が、特に好ましい。
− ２重量％のケイ素、１０重量％の亜鉛、０．２重量％のランタンおよび累積重量で最大０．３重量％のさらなる元素を有し、残部はアルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される皮膜、または、
２重量％のケイ素、４重量％の亜鉛、２重量％のマグネシウム、０．２重量％のランタンおよび累積重量で最大０．３重量％のさらなる元素を有し、残部はアルミニウムおよび残留元素または不可避的な不純物から形成される皮膜が、特に好ましい。
本願の意味において、「Ｘ％からＹ％の間」という表現（例えば、１重量％から４０重量％の間の亜鉛）は、Ｘの値とＹの値が除外されることを含意するが、「Ｘ％からＹ％まで」という表現（例えば、１重量％から４０重量％までの亜鉛）は、Ｘの値とＹの値が含まれることを含意する。
本発明の鋼板の皮膜は、特に、１重量％から３４重量％までの亜鉛、０．０５重量％から０．４重量％までのランタン、０重量％から５重量％までのマグネシウム、０．３重量％から１０重量％までのケイ素および累積重量で最大０．３重量％のさらなる元素を含み、残部はアルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成されることができる。
一般に、鋼板の鋼は、重量百分率において０．１５％＜Ｃ＜０．５％、０．５％＜Ｍｎ＜３％、０．１％＜ケイ素＜０．５％、Ｃｒ＜１％、Ｎｉ＜０．１％、Ｃｕ＜０．１％、Ｔｉ＜０．２％、Ａｌ＜０．１％、Ｐ＜０．１％、Ｓ＜０．０５％、０．０００５％＜Ｂ＜０．０８％を含み、残部は鉄および鋼の加工による不可避的不純物から形成される。
本発明のさらなる主題は、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品を製造するための方法であって、
− 上記に規定のあらかじめコーティングされた鋼板を用意するステップ、次いで、
− 鋼板を切断して、ブランク材を得るステップ、次いで、
− 保護作用のない雰囲気下で最大８４０℃から９５０℃のオーステナイト化温度Ｔｍにブランク材を加熱するステップ、次いで、
− １分から８分までの時間ｔｍにわたってこの温度Ｔｍにブランク材を保持するステップ、次いで、
− ブランク材を熱間引抜加工して部品を得、この部品を、鋼の微細構造がマルテンサイトおよびベイナイトから選択される少なくとも１種の構成要素を含むような速度で冷却して、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品を得るステップ
からなる上記順序で実施される上記ステップを含み、
− 温度Ｔｍ、時間ｔｍ、前出の皮膜の厚さならびに前出の皮膜のランタン、亜鉛および場合によりマグネシウムの含量が、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える前記鋼部品の皮膜の上面部分における最終的な平均鉄含量が７５重量％未満であるように選択される、
方法である。
− 上記に規定のあらかじめコーティングされた鋼板を用意するステップ、次いで、
− 鋼板を切断して、ブランク材を得るステップ、次いで、
− 保護作用のない雰囲気下で最大８４０℃から９５０℃のオーステナイト化温度Ｔｍにブランク材を加熱するステップ、次いで、
− １分から８分までの時間ｔｍにわたってこの温度Ｔｍにブランク材を保持するステップ、次いで、
− ブランク材を熱間引抜加工して部品を得、この部品を、鋼の微細構造がマルテンサイトおよびベイナイトから選択される少なくとも１種の構成要素を含むような速度で冷却して、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品を得るステップ
からなる上記順序で実施される上記ステップを含み、
− 温度Ｔｍ、時間ｔｍ、前出の皮膜の厚さならびに前出の皮膜のランタン、亜鉛および場合によりマグネシウムの含量が、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える前記鋼部品の皮膜の上面部分における最終的な平均鉄含量が７５重量％未満であるように選択される、
方法である。
本発明のさらなる主題は、本発明の方法を使用して得ることができるかまたは本発明の板材を冷間引抜加工することによって得ることができる、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える部品であって、より詳細には、自動車産業用に意図されている、部品である。
次に、非限定的な例として与えられた特定の実施形態を参照しながら本発明について詳細に記述する。
本発明は、ランタンを含む皮膜を備える鋼板を特に対象としている。いかなる理論にも拘束されることは望まないが、ランタンが、皮膜の保護要素として作用するのであろうと思われる。
皮膜は、０．０１重量％から０．４重量％までのランタン、特に０．０５重量％から０．４重量％までのランタン、一般的に０．１重量％から０．３重量％までのランタン、好ましくは０．２重量％から０．３重量％までのランタンを含み、ランタン含量が０．０１％より低い場合、耐食性の効果の増大が観察されない。上記のように耐食性の効果の増大が観察されないことは、ランタン含量が０．４％を超過する場合にも当てはまる。０．１重量％から０．３重量％までのランタンの比率は、赤さびの発生を最小化するために特に適しており、従って、腐食に対する保護にも特に適している。
本発明の鋼板の皮膜は、５重量％から４０重量％までの亜鉛および場合により最大１０重量％のマグネシウムを含む。いかなる理論にも拘束されることは望まないが、上記の亜鉛およびマグネシウムという元素がランタンと連携して、塩化物イオンを含有する媒体または塩化物イオンを含有しない媒体中において、皮膜の電気化学ポテンシャルを鋼より低くすることができるのだと思われる。従って、本発明の皮膜は、犠牲カソード防食を有する。
マグネシウムより大きな保護効果を有し、酸化され難いため使用がより容易である亜鉛を使用することが、好ましい。従って、１重量％から１０重量％まで、さらには１重量％から５重量％までのマグネシウムと連携させても連携させなくてもよいが、１重量％から４０重量％の間の亜鉛、特に１重量％から３４重量％までの亜鉛、好ましくは２重量％から２０重量％までの亜鉛を使用することが、好ましい。
本発明の鋼板の皮膜は、最大１５重量％のケイ素、特に０．１重量％から１５重量％まで、一般的に０．５重量％から１０重量％までのケイ素、好ましくは０．５重量％から５重量％までのケイ素、例えば１重量％から３重量％までのケイ素をさらに含む。特に、ケイ素は、高温においても鋼板への高い酸化抵抗性の付与を可能にする。従って、ケイ素が存在すると、皮膜のフレーキングの危険性を全く伴わずに最大６５０℃までの鋼板の使用が可能になる。さらに、溶融めっきよってコーティングする場合、ケイ素は、皮膜の付着性および加工性を低下させることになる金属間化合物層である、厚い鉄−亜鉛型金属間化合物層の形成を予防し得る。０．５重量％より高いケイ素含量が存在する場合、皮膜は、プレス硬化加工、特に熱間引抜加工による成形に特に適合する。従って、上記のプレス硬化加工を目的とする場合、０．５％から１５％までの量のケイ素を使用することが、好ましい。１５重量％より高い含量は、この含量の場合だと皮膜の特性、特に耐食性に関する特性を劣化させ得る初晶ケイ素が形成されることになるため、望ましくない。
本発明の鋼板の皮膜は、累積含量で最大０．３重量％、好ましくは最大０．１重量％、さらには０．０５重量％未満のＳｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＨｆまたはＢｉ等のさらなる元素をさらに含み得る。特に、上記の異なる元素は、例えば、皮膜の耐食性を改良することができ、または強度もしくは付着性を改良することができる。皮膜の特性への上記の相異なる元素の効果についての知識を有する当業者ならば、上記の相異なる元素を所望のさらなる目的に関連付けて、２０ｐｐｍから５０ｐｐｍまでであるのが一般的なこの目的に適合する比率にしてどのように使用するかは、理解されよう。上記の元素が、本発明によって求められる主要な特性を阻害しないことをさらに確認しておいた。
本発明の鋼板の皮膜は、鋼帯の通過による溶融めっき式ガルバナイジング浴の汚染に特に由来したまたは溶融めっき式ガルバナイジング浴に供給されるインゴットもしくは真空蒸着工程に供給するために使用されるインゴットに由来した不純物に特に由来した残留元素および不可避的不純物をさらに含み得る。残留元素として、溶融めっき式コーティング浴中に最大５重量％の量、一般に２重量％から４重量％までの量で含有され得る鉄を特に挙げることができる。従って、皮膜は、０重量％から５重量％までの鉄、例えば２重量％から４重量％までの鉄を含み得る。
最後に、本発明の鋼板の皮膜は、約２９重量％からほぼ９９重量％までの範囲であり得る含量のアルミニウムを含む。このアルミニウムという元素は、バリア効果により、鋼板の腐食に対する保護を確実に可能にする。アルミニウムは、皮膜の融点および沸点を上昇させ、この結果、特に熱間引抜加工によるより容易な成形加工を広範な範囲の時間および温度にわたって可能にする。アルミニウムは、鋼板の組成および／または所期の部品の最終的な微細構造がオーステナイト化相を高温において必要とする場合および／または長期間の時間にわたって必要とする場合、特に興味深いものであり得る。一般に、皮膜は、５０重量％超のアルミニウム、特に７０重量％超のアルミニウム、好ましくは８０重量％超のアルミニウムを含む。
本発明の鋼板の皮膜は、非晶質相を含まない。非晶質相の存在の有無は、特に示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって確認することができる。非晶質相は一般に、形成が困難である。非晶質相は通常、冷却速度をかなり上昇させることによって形成される。文献ＥＰ１９９７９２７では、皮膜の冷却方法および皮膜の厚さに依存する冷却速度を操作することにより、非晶質相を得ることについて記述している。
好ましくは、皮膜の微細構造は、
− （ｉ）ＦｅＡｌ３／Ｆｅ２Ａｌ５の非常に薄い層および
（ｉｉ）例えば５μｍの厚さのＦｅＳｉＡｌ型金属間化合物層という２つの層を含む界面層と、
− Ａｌ−Ｚｎ型固溶体およびＳｉに富んだ針状結晶から形成された上側層と
を含む。
− （ｉ）ＦｅＡｌ３／Ｆｅ２Ａｌ５の非常に薄い層および
（ｉｉ）例えば５μｍの厚さのＦｅＳｉＡｌ型金属間化合物層という２つの層を含む界面層と、
− Ａｌ−Ｚｎ型固溶体およびＳｉに富んだ針状結晶から形成された上側層と
を含む。
ランタンも、やはり、皮膜の微細構造中に含有される。
亜鉛含量が２０％より高い場合、上側層は、Ａｌ−Ｚｎ型二元体をさらに含有し得る。
皮膜の厚さは、好ましくは、１０μｍから５０μｍまでである。１０μｍ未満では、鋼帯の腐食に対する保護が不十分になる危険性がある。５０μｍ超では、腐食に対する保護が、特に自動車産業で所望されるレベルを超過してしまう。さらに、上述の１０μｍから５０μｍまでの厚さの皮膜が高温まで昇温される場合および／または長期間の時間にわたって高温にさらされる場合であれば、皮膜の上側部分が溶融し、炉のロール上または引抜加工工具の中へと流れて、炉のロールまたは引抜加工工具を損なう危険性がある。２７μｍから５０μｍまでの厚さは、特に熱間引抜加工によってプレス硬化加工される部品の製造用に特に適合する。
本発明の鋼板のために利用される鋼に関しては、鋼の種類は、皮膜が本発明の鋼板に十分に付着することができる限り重要でない。
しかしながら、自動車の構造部品等、高い機械的強度を必要とする一部の用途の場合、鋼は、部品が、使用の条件に応じて５００ＭＰａから１６００ＭＰａまでの引張強度に到達できるようにする、組成物を有すべきものであることが、好ましい。
上記の５００ＭＰａから１６００ＭＰａまでの範囲の抵抗性に関しては、重量％において ０．１５％＜Ｃ＜０．５％、０．５％＜Ｍｎ＜３％、０．１％＜Ｓｉ＜０．５％、Ｃｒ＜１％、Ｎｉ＜０．１％、Ｃｕ＜０．１％、Ｔｉ＜０．２％、Ａｌ＜０．１％、Ｐ＜０．１％、Ｓ＜０．０５％、０．０００５％＜Ｂ＜０．０８％を含み、残部は鉄および鋼の加工に由来した不可避的不純物である鋼組成物を使用することが、特に好ましい。市販の鋼の一例は、２２ＭｎＢ５である。
所望のレベルの抵抗性が５００ＭＰａ程度である場合、０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％、０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％、Ｓｉ≦０．３０％、Ｓ≦０．００５％、Ｐ≦０．０３０％、０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％、０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％、０．０３０％≦Ｔｉ≦０．０８０％、Ｎ≦０．００９％、Ｃｕ≦０．１００％、Ｎｉ≦０．１００％、Ｃｒ≦０．１００％、Ｍｏ≦０．１００％、Ｃａ≦０．００６％を含み、残部は鉄および鋼の加工に由来した不可避的不純物である鋼組成物を使用することが、好ましい。
鋼板は、熱間圧延加工によって製造することができるが、場合により、例えば０．７ｍｍから３ｍｍまでであり得る所期の最終的な厚さに応じて再度冷間圧延加工してもよい。
鋼板は、電気めっき工程もしくは真空蒸着工程等、適合する任意の手段を使用してコーティングすることもできるし、または大気圧に近い圧力下でマグネトロンスパッタリングによる蒸着等、例えば低温プラズマ蒸着または真空蒸着によってコーティングすることもできるが、好ましい工程は、溶融金属浴中での溶融めっき式コーティングである。他のコーティング工程によって得られた皮膜の場合より溶融めっきによって得られた皮膜の場合の方が、表面のカソード防食がより重要であることが、実際に観察される。
溶融めっき式コーティング工程が使用される場合、皮膜の堆積後、前記皮膜は、例えば不活性ガスまたは空気を吹き込むことにより、有利には５℃／ｓから３０℃／ｓの間、好ましくは１５℃／ｓから２５℃／ｓの間の冷却速度において完全に凝固するまで冷却される。本発明の冷却速度では、非晶質相を皮膜中に得ることができない。本発明の鋼板は後で、例えば冷間引抜加工によって製造される部品の構造および形状に適合する任意の方法を使用して成形することができる。
しかしながら、本発明の鋼板は、特に熱間引抜加工によってプレス硬化加工される部品の製造に特に適合する。
上記の製造の工程のためには、あらかじめコーティングされた本発明の鋼板を用意し、切断して、ブランク材を得る。このブランク材は、炉内において保護作用のない雰囲気下で最大８４０℃から９５０℃、好ましくは最大８８０℃から９３０℃のオーステナイト化温度Ｔｍに加熱され、ブランク材は、１分から８分まで、好ましくは４分から６分までの時間ｔｍにわたってこの温度Ｔｍに保持される。
温度Ｔｍおよび保持時間ｔｍは、鋼の種類に依存するが、成形前にオーステナイト領域中に完全に入っていなければならない引抜加工対象の鋼板の厚さにも依存する。温度Ｔｍが高くなるほど、保持時間ｔｍは短くなっていくが、この逆もまた成立する。さらに、温度上昇の速度も同様に、上記の温度Ｔｍおよび保持時間ｔｍというパラメータに影響を与えるが、速い速度（例えば、３０℃／ｓより高い。）は、やはり、保持時間ｔｍの短縮を可能にする。
続いて、ブランク材は、熱間引抜加工工具に移送され、引抜加工される。得られた部品は、引抜加工工具自体の中で冷却され、または特定の冷却設備への移送後に冷却される。
いかなる場合においても、冷却速度は、所望のレベルの機械的強度に到達させるべく、熱間引抜加工後の最終的な微細構造がマルテンサイトおよびベイナイトからの少なくとも１種の構成要素を含むように鋼の組成に応じて制御される。
部品の皮膜の上側部分の最終的な平均鉄含量が７５重量％未満、好ましくは５０重量％未満、さらには３０重量％未満であるように温度Ｔｍ、時間ｔｍ、前出の皮膜の厚さならびに／または前出の皮膜のランタン、亜鉛および場合によりマグネシウムの含量を制御すると、この結果として一般に、コーティング済みの熱間引抜加工された部品が犠牲カソード防食を有することができる。上記の上側部分は、少なくとも５μｍの厚さを有し、一般に、１３μｍ未満である。鉄の保護は、例えばグロー放電スペクトル法（ＧＤＳ）によって測定することができる。
オーステナイト化温度Ｔｍへの加熱の効果により、基材に由来した鉄が前出の皮膜中に拡散し、前出の皮膜の電気化学ポテンシャルを高める。従って、満足なカソード防食を維持するためには、部品の最終的な皮膜の上側部分における平均鉄含量を制限することが、必要である。
上記のように平均鉄含量を制限するためには、温度Ｔｍおよび／または保持時間ｔｍを制限することができる。鉄の拡散の先頭部分が皮膜の表面まで到達できなくなるように、前出の皮膜の厚さを増大させることもできる。上記のような皮膜の厚さの増大に関しては、２７μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、さらには３５μｍ以上の前出の皮膜の厚さを有する鋼板を使用することが、好ましい。
皮膜のカソード特性の喪失を限定するためには、前出の皮膜中のランタンおよび／または亜鉛ならびに場合によりマグネシウムの含量を増大させることもできる。
いずれにしても、鋼の種類も考慮にいれながら上述の多様なパラメータを操作して、コーティングされてプレス硬化加工された鋼部品、特に本発明によって要求される品質を有する熱間引抜加工された鋼部品を得ることは、当業者の範囲に含まれる。
下記の例および図面により、本発明について説明する。
図面は、試験した６個の皮膜のそれぞれについて、１時間を単位とした時間に応じた赤さびの広がりを示している。
実用化試験を、幾つかの本発明の実施形態を説明するために実施した。
＜試験＞
試験は、４個の三重層型供試体を用いて実施したが、これらの４個の三重層型供試体のそれぞれは、下記に指定された組成を有する溶融めっきによって得られた１ｍｍの厚さの皮膜（第２の層）を備えており、この１ｍｍの厚さの皮膜自体には、５ｍｍの厚さに冷間圧延加工された第２の２２ＭｎＢ５型鋼板（第３の層）がコーティングされていた、５ｍｍの厚さに冷間圧延加工された２２ＭｎＢ５型鋼板（第１の層）から形成されていた。
試験は、４個の三重層型供試体を用いて実施したが、これらの４個の三重層型供試体のそれぞれは、下記に指定された組成を有する溶融めっきによって得られた１ｍｍの厚さの皮膜（第２の層）を備えており、この１ｍｍの厚さの皮膜自体には、５ｍｍの厚さに冷間圧延加工された第２の２２ＭｎＢ５型鋼板（第３の層）がコーティングされていた、５ｍｍの厚さに冷間圧延加工された２２ＭｎＢ５型鋼板（第１の層）から形成されていた。
試験した６個の皮膜は、重量％における下記の含量を有していた。
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛と、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．２％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．５％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウムと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．２％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成さる残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．５％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部。
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．２％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．５％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウムと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．２％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成さる残部、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．５％のランタンと、アルミニウムおよび残留元素または不可避的不純物から形成される残部。
異なる腐食試験を、上記バッチの供試体について実施した。
大気腐食のシミュレーション（サイクル腐食試験ＶＤＡ２３３−１０２）を可能にする加速腐食試験；
３５℃または５０℃で９０％または９５％の相対湿度（ＲＨ）における気候室内での静的試験。供試体には、１５日の合計期間にわたって１％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）を１日１回噴霧した。
３５℃または５０℃で９０％または９５％の相対湿度（ＲＨ）における気候室内での静的試験。供試体には、１５日の合計期間にわたって１％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）を１日１回噴霧した。
上記の異なる試験のそれぞれ関しては、赤さびの広がりの測定および電気化学的な測定を実施しており、下記の表に示す。
図面により、赤さびの広がりは、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．２％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜の方が、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．５％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して、または
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛と、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して
少ないことが示されており、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．２％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜の方が、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．５％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成された残り部分との皮膜に比較して、または
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウムと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して
少ないことが示されている。
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．２％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜の方が、
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛、０．５％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して、または
− ２％のケイ素、１０％の亜鉛と、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して
少ないことが示されており、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．２％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜の方が、
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウム、０．５％のランタンと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成された残り部分との皮膜に比較して、または
− ２％のケイ素、４％の亜鉛、２％のマグネシウムと、残部はアルミニウムおよび残留元素もしくは不可避的不純物から形成される皮膜に比較して
少ないことが示されている。
図面は、０．２％のランタンを含有の皮膜が、ランタン不含のまたは０．５％のランタン含有の皮膜より格段に高い鋼との流電結合電流を有することも示している。上記の異なる試験の結果は、０．２％のランタンを含有の皮膜が活性であり、犠牲となるものであり、従って、より良好なカソード防食を鋼に付与することを示している。
Claims (15)
- 犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、１重量％から４０重量％までの亜鉛、０．０１重量％から０．４重量％までのランタンならびに場合により最大１０重量％のマグネシウム、場合により最大１５重量％のケイ素ならびに場合により累積重量で最大０．３重量％のＳｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＨｆおよびＢｉから選択されるさらなる可能な元素を含み、残部は、アルミニウム、および鋼帯の通過による溶融めっき式ガルバナイジング浴の汚染に特に由来したまたは前記溶融めっき式ガルバナイジング浴に供給されるインゴットもしくは真空蒸着工程に供給されるインゴットに由来した不純物に特に由来した残留元素または不可避的不純物から形成される、鋼板。
- 請求項１に記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、１重量％から３４重量％までの亜鉛を含む、鋼板。
- 請求項２に記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、２重量％から２０重量％までの亜鉛を含む、鋼板。
- 請求項１から３のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、０．１重量％から０．３重量％までのランタンを含む、鋼板。
- 請求項１から４のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、０．２重量％から０．３重量％までのランタンを含む、鋼板。
- 請求項１から５のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、０重量％から５重量％までのマグネシウムを含む、鋼板。
- 請求項１から６のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、０．５重量％から１０重量％までのケイ素を含む、鋼板。
- 請求項１から７のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、残留元素として０重量％から５重量％までの鉄含量を有する、鋼板。
- 請求項１から８のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、鋼が、重量による含量において０．１５％＜Ｃ＜０．５％、０．５％＜Ｍｎ＜３％、０．１％＜ケイ素＜０．５％、Ｃｒ＜１％、Ｎｉ＜０．１％、Ｃｕ＜０．１％、Ｔｉ＜０．２％、Ａｌ＜０．１％、Ｐ＜０．１％、Ｓ＜０．０５％、０．０００５％＜Ｂ＜０．０８％を有し、残部は、鉄および鋼の加工による不可避的不純物から形成される、鋼板。
- 請求項１から９のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、１０μｍから５０μｍまでの厚さを有する、鋼板。
- 請求項１０に記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、２７μｍから５０μｍまでの厚さを有する、鋼板。
- 請求項１から１１のいずれかに記載の犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼板であって、前記皮膜が、溶融めっきによって得られる、鋼板。
- 犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼製の部品を製造するための方法であって、
請求項１から１２のいずれかに記載のあらかじめコーティングされた鋼板を用意するステップ、
前記鋼板を切断して、ブランク材を得るステップ、次いで、
保護作用のない雰囲気下で８４０℃から９５０℃までのオーステナイト化温度Ｔｍに前記ブランク材を加熱するステップ、次いで、
１分から８分までの時間ｔｍにわたってこの温度Ｔｍに前記ブランク材を保持するステップ、次いで、
前記ブランク材を熱間引抜加工して部品を得、この部品を、前記鋼の微細構造がマルテンサイトおよびベイナイトから選択される少なくとも１種の構成要素を含むような速度で冷却して、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品を得るステップ
からなる上記順序で実施される上記ステップを含み、
前記温度Ｔｍ、前記時間ｔｍ、前出の皮膜の厚さならびにそのランタン、亜鉛および場合によりマグネシウムの含量が、犠牲カソード防食を提供する前記皮膜を備える前記鋼部品の前記皮膜の上面部分における最終的な平均鉄含量が７５重量％より低いように選択される、
方法。 - 請求項１３に記載の熱間引抜加工工程を使用して得ることができる、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品。
- 請求項１から１２のいずれかに記載の鋼板を冷間引抜加工することによって得ることができる、犠牲カソード防食を提供する皮膜を備える鋼部品。
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