JP5957015B2 - 鋼板製品、鋼板製品の製造方法及び部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホットプレスによって部品に成形するために提供され、かつその上に腐食から保護するためにＺｎ又はＺｎ合金で形成される金属保護コーティングが塗布されている鋼から成る基層を有する鋼板製品に関する。

さらに本発明は、該鋼板製品の製造方法に関する。

最後に本発明は、本発明のタイプの鋼板製品からのホットプレス部品の製造方法に関する。

本明細書で我々が「鋼板製品」に言及する場合、これらには鋼ストリップ、鋼シート又はプレート並びにそれらから得られる同様のものが含まれる。

最近の車体構築に必要とされる軽量、最大強度及び保護効果の組合せを提供するために、現在は、衝突が起こった場合に特に激しい応力を受ける可能性のある車体の領域にはホットプレス及び硬化される高強度鋼製の部品が使用される。

ホットプレス硬化法では、冷間又は熱間圧延鋼ストリップから切断した鋼プレートを、通常は関連鋼のオーステナイト化温度より高い成形温度に加熱し、加熱状態で成形プレスの工具内に入れる。それに続く成形中、切断プレート又はそれから成形された部品は、冷たい工具と接触するため急速な冷却を受ける。この急速な冷却は、部品内に硬化構造が生じるように設定される。

ホットプレス硬化に適した鋼の典型例は名称「２２ＭｎＢ５」で知られており、スチール・コーデックス２００４（Steel Codex 2004, Stahlschluessel 2004（英、独訳））において材料番号１．５５２８で見つけられる。

実際には、特にホットプレス硬化に適しているＭｎＢ鋼の利益は、マンガン含有鋼は一般に腐食攻撃を受けやすく、苦労しなければ不動態化できないという欠点で相殺される。

ここで検討するタイプのＭｎ含有鋼の耐食性を改善するために、特許文献１は、ホットプレスを意図した鋼シートにまず亜鉛コーティングを塗布してから、加熱中に鋼シート上のコーティングの変換によって鋼板製品上に金属間結合が生じるように、熱間成形前に鋼シートを加熱することを提案している。この金属間結合は、鋼シートを腐食及び脱炭から保護し、熱間成形中にプレス工具内で潤滑機能を果たす。

既知の方法で製造されたプレートの実際の成形では、従来技術の金属保護コーティングに割り当てられたこの潤滑機能にもかかわらず、成形される鋼板製品と、それと接触することになる成形工具表面との間の摩擦のため、鋼板製品の金属コーティングと鋼材料との間に高い応力が生じることが分かった。これらの応力は非常に大きいので、鋼材料に応力亀裂が生じる恐れがある。

特許文献２は、工具内で金属被加工物のホットプレス時に生じる摩擦を、金属製品に塗布される潤滑特性のあるカバー層によって減少させることを提案している。この金属製品はＡｌ材料、Ｍｇ材料、Ｔｉ材料又は特殊鋼から成ってよく、その上に直接カバー層が塗布される。カバー層はＢＮ、グラファイト、ＷＳ_２又はＭｏＳ_２の粒子を含む水性又はアルコール性コーティング液の形態で塗布される。コーティング液を被加工物に特定厚さで塗布した後、被加工物の表面へのコーティングの接着を達成するため少なくとも１日２５〜６０℃で５０〜１００％の相対湿度の雰囲気に被加工物をさらす。次に被加工物をホットプレスに必要なそれぞれの成形温度に加熱し、この加熱された被加工物を成形工具内で成形する。このようにして成形工具内で被加工物と工具との間に生じる摩擦を実際に減じることができる。しかしながら正確に予め定義された雰囲気下での少なくとも１日の作業時間を要するコーティング方法は、途切れない連続的な製造方法が経済的製造に不可欠である鋼板製品の大規模製造には適さない。さらにこの既知の方法は例えばＺｎコーティングを有する鋼板製品の成形性の改善に適していない。

欧州特許第１１４３０２９（Ｂ１）号明細書（ＥＰ １ １４３ ０２９ Ｂ１） 米国特許出願公開第２０１０／０２６９５５８（Ａ１）号明細書（ＵＳ ２０１０／０２６９５５８ Ａ１） 国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５２３２６号明細書

上記で説明した従来技術との関連で、本発明の目的は、ホットプレスに対して最適の適合性を有する、Ｚｎに基づいたコーティングを備えた鋼板製品を作り出すことである。さらに該鋼板製品の製造を可能にする方法、及び該鋼板製品からの部品の製造を可能にする方法を提案する。

鋼板製品については、この目的は、請求項１で与える特徴を有する本発明により達成される。

本発明によれば、本発明の鋼板製品の製造方法は、請求項１２で与える手段を含む。

本発明の鋼板製品からの部品の製造のために、本発明は請求項１９で与える手段を提案する。

本発明の有利な改良形態及び変形形態を従属請求項に与えてあり、これらについては一般発明概念とともに以下にさらに詳細に説明する。

ホットプレスによって部品に成形するために提供される本発明の鋼板製品は、鋼の基層を有し、その上にＺｎ又はＺｎ合金によって形成される防食金属層が塗布される。

本発明によれば、今や鋼板製品には、その自由表面の少なくとも１つに、卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物を含む個別のカバー層をも与えられる。その結果、本発明によれば、カバー層は個別の作業プロセスで、かつ本発明の鋼板製品上に任意に存在し得る他のコーティングとは無関係に塗布される。このカバー層は、潤滑剤のように作用し、ひいてはホットプレスによって部品に成形するための本発明の鋼板製品の適合性を改善する。

本発明の意味では、本発明に従って存在する酸化物、窒化物、硫化物、炭化物又はリン酸塩化合物が形成される卑金属には、標準条件下でさえ大気の酸素と反応する全ての金属が含まれる。さらに本明細書では卑金属には、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びメタロイドとも呼ばれる半金属、並びに遷移金属も含まれる。

本発明に従って製造される鋼板製品の鋼基層は典型的に、ホットプレス用に従来技術の種々の実施形態で既に提供されているようにＭｎ合金鋼を含む。該鋼は、所要の強度レベルを達成するために０．１〜３ｗｔ％のＭｎの典型的含量及びＢ含量を有する。このような鋼製の該鋼板製品は一般的に非常に腐食しやすいので、通常は、Ｚｎに基づいた金属保護層で被覆して腐食から鋼板製品を保護する。本発明のカバー層は、Ｚｎ又はＺｎ合金の防食層が鋼板製品の鋼基層に塗布され、次にこの上にカバー層が塗布される該鋼板製品のホットプレスに特に有効なことが判明した。

本発明の方法で金属Ｚｎ又はＺｎ合金保護層を有し、かつその上にカバー層がある鋼板製品のホットプレスについては、同一の保護層を有するが、本発明のカバー層なしでホットプレスされた比較製品より約８０％少ない亀裂が生じることが判明した。

本発明に従って提供されるカバー層に存在する化合物としては、例えばアルカリ土類金属の化合物、例えばＭｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２、ＭｇＯ又はＣａＯ_３等、アルカリ金属化合物、Ｋ_２Ｃｏ_３又はＮａ_２Ｃａ_３、半金属の化合物、例えばＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３（立方晶）、ＳｉＯ_２、ＳｎＳ、ＳｎＳ_２等及び遷移金属の化合物、例えばＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＺｎＳ等がある。

本発明のカバー層は、それぞれの成形工具内で本発明の鋼板製品の成形中の摩擦の決定的な減少をもたらす。これは、カバー層に本発明により準備される金属化合物を粒子の形態で塗布する場合に特に当てはまり、このことは粒子が一緒に高密度の緻密なカバー層を形成する可能性を含める。本発明の鋼板製品の成形の際に、化合物の粒子の平均直径が０．１〜３μｍに等しい場合に最適の結果が達成される。

これとは別に本発明のカバー層を溶液として塗布することもでき、乾燥中に溶液から金属塩が生じ、鋼板製品上に結晶性コーティングを形成する。

この点において本発明のカバー層の組成の特定の利点は、本発明により被覆される鋼板製品の熱間成形が起こる高温でさえ、カバー層の組成はそれらの効果を確実に発現することにある。本発明により塗布されるカバー層は、特別な手段を必要とせずに、それぞれの鋼基板に非常に堅く接着するので、プレートを加熱するために用いられるオーブンにも成形工具にも最小限の摩耗及びささいな接着しかもたらさない。

後者のことは、本発明により被覆される鋼板製品を連続通路オーブンで成形温度に加熱し、そこで鋼板製品が回転オーブンローラー上を前進する場合に特に有利だと分かった。ここで本発明の鋼板製品上に本発明に従って構成されるカバー層は、オーブンローラーにわずかに粘着するだけなので、ローラーの摩耗及びそれらのメンテナンスに必要な出費は最小限である。

これに関連する実際の実験は、７００〜９５０℃のホットプレスに典型的な温度範囲における直接的な温度応力後でさえ、本発明に従って構成されるカバー層は、十分に長い時間その全ての所要特性を保持し、特に、本発明に従って被覆されるそれぞれの鋼板製品の成形を完了するのに十分長く高温で安定なままである。

本発明のカバー層は、熱間成形のための加熱段階中に、金属Ｚｎに基づいたコーティングの所望の酸化物層形成に悪影響を及ぼさない。また本発明のカバー層の存在は、さらなる加工にとっても不利益をもたらさない。特に本発明のカバー層は、溶接、接着、塗装又は他のコーティングの塗布に対する適合性を妨げない。その結果、ホットプレスと、結果として生じる部品に引き続き行なわれる作業工程との間で本発明のカバー層を除去する必要はない。

本発明に従って塗布されるカバー層は、その後のホットプレスのための加熱中に鋼板製品のそれぞれの表面に生じるかなりの基本的粗さを埋める。この点についての実際の実験は、本発明により塗布されるカバー層は、できる限り薄くなければならない、特にほんの０．１〜５μｍの厚さでなければならないことを示した。

特に本発明のカバー層が完成製品上の鋼板製品のそれぞれのコーティングに塗布されるコーティング重量は、１５ｇ／ｍ^２、特に５ｇ／ｍ^２までになるべきである。第１に該コーティング重量で成形工具内におけるカバー層の摩擦低減効果を最大限活用することができる。第２に、本発明の鋼板製品のさらなる加工で行なわれる作業工程の結果に及ぼす悪影響は本発明の薄いカバー層で特に確実に排除される。

特にＺｎＮｉ合金コーティングのような電解塗布されるＺｎ合金コーティングを有し、かつ鋼が０．３〜３ｗｔ％のＭｎを含有する本発明に従って被覆される鋼板製品の成形では、Ｍｎ含有鋼基板にＺｎ又はＺｎ合金コーティングを塗布できる高い精度のため最適の作業結果が達成される。本発明の方法で摩擦低減カバー層が与えられていれば、ホットプレス中、該鋼板製品は亀裂に対して最小限の脆弱性を示す。

従って本発明によれば、応力亀裂が生じる危険が最小限に減少する鋼板製品が提供される。

製造の理由では、本発明のカバー層の決定的な利点は、鋼板製品の鋼基層の金属保護コーティングへのカバー層の塗布を連続製造プロセスに容易に組み込めることにある。

上記鋼板製品製造のための本発明の方法は、少なくとも下記作業工程：
−その表面の少なくとも１つがＺｎ又はＺｎ合金から形成された金属保護層で被覆されている鋼基層を含む鋼板製品の準備、
−鋼板製品の金属保護層へのコーティング液の塗布による鋼板製品へのカバー層の塗布（ここで、コーティング液は、（ｗｔ％で）５〜５０％の卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物、１〜２０％のバインダー及び残余の溶媒から成る）
−カバー層の厚さの設定、及び
−カバー層の乾燥
を具備する。

本発明の鋼板製品のコーティングのために与えられる作業工程は、例えば、溶融めっき又は電解コーティングプラントで、金属Ｚｎに基づいた保護層の塗布に必要なプロセス工程後に、金属Ｚｎに基づいた保護層の塗布に必要なワークステーションとインラインにあり、かつこれらのワークステーションの最後から鋼板製品が出て連続的な途切れない移動プロセスに入るコーティング装置で行なうことができる。明らかにカバー層を個別の連続作業プラントで塗布することもできる。

本発明の手順によれば、鋼板製品の金属Ｚｎに基づいた保護層に塗布されるコーティング液のさらなる構成物質の量に応じて、２０〜９８ｗｔ％の当該卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物及び残余の他成分から成るカバー層が生じる。

本発明により塗布されるコーティング液に含まれるそれぞれの卑金属の化合物がホットプレス中に工具内に存在する摩擦を最小限にすることに本質的に寄与するのに対して、コーティング液中に存在するバインダーも、鋼板製品上で、コーティング液によって形成されるカバー層の、Ｚｎ又はＺｎ合金から成る金属保護層への十分堅い結合を確実にする。

当該バインダーは、例えば有機又は無機バインダー、例えば水ガラス又はセルロース等であってよい。当該バインダーは、Ｚｎに基づいた保護層に本発明に従って塗布されるコーティングを固定し、かつ本発明に従って塗布されるコーティングがシート成形プロセス前に脱離するのを防止する。

天然バインダー又は合成により製造された有機バインダーを使用する場合、これは、コーティング液の溶媒として問題なく水を使用できるように、水溶性であり、容易に分散できるのが好ましい。当該有機バインダーの例は、セルロースエステル、硝酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、スチレンアクリルアセタート、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリラート、シリコーン樹脂及びポリエステル樹脂である。有機バインダーは、コーティング液の塗布又は乾燥中或いは熱間成形のために行なわれる加熱中に最小限の残渣で燃えるように選択すべきである。これには、バインダーが確実に溶接性に悪影響を与えないという利点がある。また、有機バインダーは、燃焼プロセス（熱間成形）中に有害、爆発性又は腐食性化合物の放出につながる恐れのあるフッ素、塩素又は臭素等のハロゲンを含有すべきでない。

特に良いコーティング結果は、無機バインダーを使用しても見られる。加熱及びプレス硬化プロセス後に、これらの無機バインダーは鋼板製品の上に残るので、それらが完成製品のカバー層に見られることも多い。当該タイプの無機バインダーの典型例は、シラザン（silizanes, Silizane（英、独訳））、ケイ酸カリウム（Ｋ_２Ｏ−ＳｉＯ_２）、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ−ＳｉＯ_２）、（Ｈ_２ＳｉＯ_３）又はＳｉＯ_２である。

本発明により塗布されるコーティング液の他の構成物質を含有する液体キャリア、すなわち溶媒は好ましくは、カバー層の乾燥中に容易に蒸発し、水蒸気として低コストで環境に無害な廃棄によって抽出できる水である。本発明により塗布されるコーティング液の溶媒含量は、典型的に１５〜８０ｗｔ％、特に通常は５０ｗｔ％より多い。水の代わりに、油及びアルコールも、これらが迅速に蒸発し、かつ塗布エリアの人又は設備を危険にさらさない限りにおいて溶媒として使用することができる。

「卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物」及び「バインダー」というその主構成物質のみならず、金属Ｚｎに基づいた保護層に本発明に従って塗布されるコーティング液は、例えば本発明に従ってその中に含まれる化合物の濡れ特性又は分布を改善する構成物質を含むこともできる。

実際の実験は、コーティング液が５〜３５ｗｔ％の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物成分を含む場合に最適のコーティング結果が達成されることを示した。コーティング液中の当該化合物成分の該含量によれば、９４ｗｔ％までの卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物を基礎とするカバー層が達成される。

プロセス時間を最小限にし、コーティング結果を最適にすることに関しては、塗布中のコーティング液の温度が２０〜９０℃、特に６０〜９０℃であれば有益である。コーティング液の塗布中の鋼板製品の温度が５〜１５０℃、特に４０〜１２０℃であれば同じ目的が達成される。先行する作業工程「金属保護層の塗布」から、適宜近接した連続の作業工程で、作業工程「カバー層の塗布」に望ましい鋼板製品の温度を繰り越すことができる。この場合、追加の加熱装置は必要ない。

これとは別に、ホットプレス前の準備作業工程中に本発明のカバー層を塗布することもできる。ここではホットプレスに必要な加熱を利用してカバー層を乾燥させ得る。Ｚｎ保護層によるコーティング後、鋼板製品をまずその後の加工ステーションに輸送し、そこで、鋼板製品が熱間成形に必要な温度に加熱される熱間成形オーブンに入る直前にカバー層を塗布するのが適切かもしれない。

浸漬、噴霧又は他の通常の塗布法によってコーティング液を塗布することができる。

コーティング厚は、スクイーズ回転、過剰な液体の吹き出し、コーティング液の固体比率の変動、又はコーティング液の温度の変更によって通常の方法で好ましくは０．１〜５μｍの範囲にあるそれぞれの所定コーティング厚に設定可能である。

本発明により塗布されたカバー層は、典型的に１００〜３００℃で乾燥され、典型的な乾燥時間は５〜１８０秒の範囲内である。乾燥温度も乾燥時間もそれぞれの鋼板製品が連続プロセスで導かれる通常の乾燥装置で容易に行なえるように調整される。

本発明の方法で被覆された鋼ストリップを次に巻いてコイルにし、さらなる加工のために輸送することができる。本発明の鋼板製品から部品を製造するのに必要なさらなるプロセス工程を個別の場所と時にさらなる加工ステーションで行なうことができる。

成形工具が本発明のカバー層を有する鋼板製品と接触しながら成形中に生じる摩擦が最小限になるため、本発明に従って被覆された鋼板製品からホットプレスによって、成形のために高度の伸張又は複雑に構造化された変形が必要とされる部品を亀裂なしで製造することができる。ここで、ホットプレス部品の製造のための本発明の方法は、例えばレーザー切断によって又は別の通常の切断装置を用いて、本発明のタイプのカバー層を有する鋼板製品からプレートを切断し、次にこのプレートを７００℃より高い成形温度に加熱し、成形工具内で部品に成形することを提供する。実際には典型的成形温度は７００〜９５０℃の範囲内にあり、加熱時間は３〜１５分である。

基層が０．３〜３ｗｔ％のＭｎを含む鋼製である鋼板製品を加工する場合、例えばプレート又は部品の温度が最大９２０℃、特に８３０〜９０５℃である場合に最適の作業結果が達成される。これは、鋼部品の成形をプレート又は部品温度への加熱後に、加熱プレート（「直接」法）又は加熱鋼部品（「間接」法）が一定の温度損失を伴って、引き続き使用される成形工具内に配置されるように、熱間成形として行なう場合に特に当てはまる。そして、加熱オーブンを出る際のプレート又は部品温度が８５０〜８８０℃に達する場合にそれぞれの最終熱間成形を特に確実に行なうことができる。実際には輸送経路、輸送時間及び周囲条件に応じて、工具内の部品温度は、加熱オーブンを出る際の温度より普通は１００〜１５０℃低い。

このような高温での成形によって得られた部品をそれぞれの成形温度から出発して加速様式で既知の方法で冷却して、部品内に硬化構造を作り出し、ひいては最適の荷重負担能力を達成することができる。

本発明により塗布されたカバー層による成形工具内の摩擦低減は、本発明の鋼板製品を、本発明により被覆された鋼板製品の鋼基板の亀裂及び摩耗に対する脆弱性欠如のため、一段階ホットプレスに特に相応しくし、前記一段階ホットプレスでは、前に施した加熱からの熱を利用してそれぞれの成形工具内で１つのプロセスで鋼部品の熱間成形と冷却を行なう。

本発明により被覆された鋼板製品の特性は当然に二段階ホットプレス硬化にも同様にプラスの効果を及ぼす。このプロセス変形形態では、まず第１にプレートを形成してから、中間熱処理なしでこのプレートから鋼部品を成形する。ここで鋼部品は典型的に、一つ以上の冷間成形操作を行なう冷間成形プロセスで成形される。得られる鋼部品が実質的に完全に成形されるように冷間成形の度合いを高くすることができる。しかしながら、第１成形を予備成形として行なってから加熱後にこの鋼部品を最終的に成形工具内で成形することも考えられる。適切な成形工具内で成形硬化として硬化を行なうという点で、この最終成形を硬化プロセスと同時に行なうことができる。その完成最終形状を反映する工具内に鋼部品を配置し、所望の硬化又は焼きなまし構造にとって十分急速に冷却して成形する。従って成形硬化は、特に鋼部品の良い形状安定性を可能にする。

本発明の方法の２つの変形形態が使用するのとは無関係に、従来技術から逸脱する特定の方法では、硬化又は焼きなまし構造を形成するために必要な成形も冷却も行なう必要がない。むしろ既知の方法及び現存するアプライアンスをこのために使用できる。

本発明に従って得られた部品を次に通常の接合及びコーティングプロセスに供することができる。

以下、典型的実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
＜実験１＞
例えば名称「２２ＭｎＢ５」で知られ、スチール・コーデックス２００４に材料番号１．５５２８で掲載されている鋼から成る１．５ｍｍ厚の冷間圧延及び再結晶焼きなましされた鋼ストリップからホットプレス部品を製造するため、鋼ストリップをインライン洗浄処理に供した。該洗浄処理は、ブラシを用いる噴霧洗浄を伴うアルカリ洗浄浴、電解脱脂、再びブラシを用いて行なわれる浄水すすぎ、塩酸による酸洗い及びさらなる水すすぎを含むことができる。

このようにして前処理したストリップ鋼に電解コーティング装置でＺｎＮｉ合金コーティングを与え、鋼基板を腐食その他の攻撃から保護するＺｎ又はＺｎ合金コーティングを形成した。ここで行なう手段については特許文献３に詳細に説明されており、この点についての開示を補充するためこの文献の内容を本出願に含める。

このように１０μｍ厚のＺｎＮｉ保護層で電解被覆されたストリップ鋼を１２０℃に加熱してから、本発明に従って卑金属の炭酸塩として２０ｗｔ％の炭酸カルシウム、バインダーとして５ｗｔ％のケイ酸化合物Ｋ_２Ｏ−ＳｉＯ_２、及び残余の水を含むコーティング液に浸漬した。まだ液状のコーティング液を絞り出すことによって、この鋼ストリップのＺｎＮｉ保護層にこのようにして塗布されるカバー層の厚さを設定してから乾燥オーブンでカバー層を乾燥させた。浸漬コーティング後に設定されるカバー層の厚さは、乾燥プロセスの最後にカバー層の厚さが鋼ストリップのそれぞれの面で２μｍとなるように調整された。乾燥オーブンを通過中に行なわれる乾燥は１２０℃のオーブン温度で５秒以内で起こった。これとは別に卑金属化合物の比率を変えるか、浴温度を変えるか、又は吹き出しによって層厚を設定することもできる。

このようにして被覆された鋼ストリップからプレートを切断し、次に例えば加熱オーブンを出る際に８８０℃に達する熱間成形温度に加熱し、通常の一段階ホットプレス硬化工具でホットプレスして鋼部品にしてから、鋼基板に硬化構造が形成されるように急速に冷却した。結果として生じたホットプレス及び硬化された鋼部品には亀裂がなかった。

＜実験２＞
第２実験では、鋼材料２２ＭｎＢ５から成り、溶融めっき及びその後のガルバニーリングによって通常の方法で１０μｍ厚のＺｎＦｅ保護層で被覆された鋼ストリップからプレートを切断した。

次に、水と、本発明に従う成形助剤として単斜晶系タルクの形態の１５ｗｔ％の卑金属の水和物と、カバー層を金属保護コーティングに結合するための無機バインダーとしてさらなる１０％のケイ酸化合物Ｎａ_２Ｏ−ＳｉＯ_２とを含むコーティング液で１２０℃のプレート温度にて噴霧することによってプレートを被覆した。

このようにして塗布されるカバー層の厚さを絞り出しによって設定した後、プレートを乾燥オーブンで乾燥させた。乾燥後の完成カバー層が片面１．５μｍの厚さを有するように層の厚さを設定した。乾燥はＮＩＲ乾燥ライン内の連続通路内で８秒以内に起こった。

加熱オーブンを出る際に８９０℃に達するプレート温度への加熱後、このようにして被覆されたプレートをホットプレスと、それに続く硬化によって成形して亀裂のない鋼部品を与えた。

＜実験３＞
溶融めっきと、それに続く熱処理によってガルバニーリングプロセスで１０μｍ厚のＺｎＦｅ保護コーティングが与えられた２２ＭｎＢ５鋼の鋼ストリップに、時と場所の点では、保護コーティングを塗布するために用いたガルバニーリングコーティングプラントからの出口における溶融めっきプロセスの直後に、６０℃の鋼ストリップ温度でコーティング液を噴霧することによってカバー層を与えた。本発明に従うコーティング液は、窒化ホウ素の形態で１５ｗｔ％の半金属の窒化物と、カバー層を鋼ストリップの金属ＺｎＦｅ保護コーティングに結合するための無機バインダーとしてさらなる５ｗｔ％のケイ酸塩化合物（Ｎａ_２Ｏ−ＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ−ＳｉＯ_２）と、残余の水とを含有した。

保護コーティングに塗布されるカバー層の厚さは、カバー層がまだ湿っている間に、乾燥状態のカバー層の厚さが片側０．１〜５μｍ、平均して１μｍになるように設定した。噴霧圧及びコーティングプラントから出てくる鋼ストリップの速度を変えることによってカバー層の厚さを設定した。

コーティングプラントとインライン配置された通常の乾燥機（この乾燥機を通って鋼は連続的にコーティングプラントに移動する）で１２０℃にて１８０秒以内でカバー層を乾燥させた。このように、途切れない連続的通路で防食コーティングとカバー層を特に経済的に塗布することができる。

被覆された鋼ストリップからプレートを切断し、加熱オーブンを出る際に８９０℃のプレート温度に加熱してから、ホットプレスとそれに続く硬化によって亀裂のない鋼部品に成形した。

＜実験４＞
１０μｍ厚のＺｎＮｉ防食コーティングで電解被覆された２２ＭｎＢ５鋼のシート鋼プレートに保護コーティングの製造とは時と場所の点では別のプロセスで、鋼板製品のホットプレスに必要な８９０℃まで加熱する直前にコーティング液で噴霧することによってカバー層を与えた。この場合のコーティング液は、本発明の通りに、硫化亜鉛の形態で２５ｗｔ％の卑金属の硫化物と、金属保護コーティングにカバー層を結合するためのバインダーとしてさらなる２％のシラザンと、残余の高揮発性鉱油とを含有した。

このようにして塗布されたまだ湿っているカバー層の厚さを次にそれがプレートの片面で１〜６μｍ、平均して３μｍになるように設定した。プレートをホットプレスに必要な熱間成形温度（加熱ラインを出る際に８８０℃）に加熱する加熱ラインへの入口で噴霧圧及び基板速度を変えることによって層厚を設定した。加熱ラインの第１セグメント（残りの加熱ラインと別に又は一緒にデザインすることができる）でカバー層を乾燥させた。

このようにして被覆された鋼プレートを次に、加熱オーブンを出る際に８６０℃のプレート温度に加熱し、ホットプレスと、それに続く硬化によって亀裂のない鋼部品に成形した。

＜実験５＞
２２ＭｎＢ５鋼から成り、１０μｍ厚のガルバニーリングされたＺｎＦｅ保護層で電解被覆され、引き続き熱処理された１．５ｍｍ厚の鋼シートをコーティング液に１２０℃のシート温度で浸漬することによって鋼シートにカバー層を与えた。

ここではコーティング液は水と、本発明に従って炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の形態の２５ｗｔ％のアルカリ土類金属の炭酸塩と、カバー層を金属保護コーティングに結合するため、コーティング液の水に溶解したバインダーとして８ｗｔ％のセルロースエステルとを含有した。水の蒸発後、この有機膜形成剤は、亜鉛に基づいた保護コーティング上における炭酸カルシウム粒子の良い接着及び固定を確実にし、鋼シートからホットプレスされた部品の特に良い溶接性に寄与した。

この場合も保護コーティングに塗布されるカバー層の厚さは、乾燥後のカバー層が片面０．１〜５μｍ、平均して２．５μｍ厚になるように湿った状態で設定された。過剰なコーティング液を吹き出すことによって湿ったカバー層の厚さを設定した。ここでも、述べた全ての他の典型的実施形態のように、或いはさらにコーティング液の固体比率又は浴温度を変えることによってカバー層の厚さを設定することができる。層厚の設定後、連続通路オーブンで１５０℃にて５秒以内でカバー層を乾燥させた。

保護コーティングを有し、かつその上に本発明に従ってカバー層を有するシート鋼を次に、加熱オーブンを出る際に８８０℃のプレート温度に加熱し、ホットプレスと、それに続く硬化によって亀裂のない鋼部品に成形した。

＜実験６＞
２２ＭｎＢ５鋼から成るシート鋼プレートを溶融めっきによって１０μｍ厚のＺｎＮｉ防食コーティングで被覆した。次に２０℃の温度及び保護コーティングを有するシート鋼プレートに本発明の通りに単斜晶系タルクの形態で１５ｗｔ％の卑金属の水和物を含むコーティング液を噴霧することによってカバー層を塗布した。

さらに、カバー層を金属保護コーティングに結合するため、コーティング液はバインダーとして、水中の分散系として重合したさらなる１０ｗｔ％の酢酸ビニルを含有した。この有機バインダーは、架橋によって、亜鉛に基づいたコーティングへのマグネシウム−ケイ酸塩−水和物の良い固定を確実にした。コーティング液の残りは水から成った。

まだ液状のカバー層を絞り出すことによってカバー層の厚さを設定した。絞り出し後に乾燥させ、乾燥は１４０℃の乾燥温度で８秒以内に起こった。保護コーティングに塗布されるカバー層の厚さは、乾燥状態で、カバー層が０．１〜５μｍとなり、厚さが平均して片面２μｍになるように設定された。

次にシート鋼プレートを、加熱オーブンを出る際に９２０℃のプレート温度に加熱し、ホットプレスと、それに続く硬化によって亀裂のない鋼部品に成形した。

＜実験７＞
２８Ｍｎ５Ｂ鋼から成り、１０μｍ厚のＺｎＭｇ防食コーティングで電解被覆されたシート鋼プレートに、時と場所の点では別のプロセスで、ＺｎＭｇ保護コーティングの製造直後に、コーティング液で噴霧することによってカバー層を与えた。

この場合のコーティング液は、水と、硫化亜鉛の形態で２５ｗｔ％の卑金属の硫化物と、カバー層を金属保護コーティングに結合するためのバインダーとしてさらなる７％のシラザンとを含有した。このように塗布された湿潤層を次にＮＩＲ乾燥機で乾燥させた。片面３μｍの乾燥層を与えるように湿潤層を設定した。乾燥は連続通路内で３秒の時間で起こった。

このようにして被覆されたプレートから、加熱オーブンを出る際に８９０℃に達するプレート温度に加熱した後にホットプレスと、それに続く硬化によって亀裂のない鋼部品を製造した。

Claims (19)

1. ホットプレスによって部品に成形するために提供され、かつその上に腐食から保護するためにＺｎ又はＺｎ合金で形成される金属保護コーティングが塗布されている鋼から成る基層を有する鋼板製品において、前記鋼板製品の自由表面の少なくとも１つに、卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物を含む個別のカバー層が塗布され、前記カバー層が０．１〜５μｍの厚さであることを特徴とする鋼板製品。
2. 前記化合物の金属がアルカリ土類金属の群に属することを特徴とする請求項１に記載の鋼板製品。
3. 前記化合物の金属がアルカリ金属の群に属することを特徴とする請求項１に記載の鋼板製品。
4. 前記化合物の金属が半金属の群に属することを特徴とする請求項１に記載の鋼板製品。
5. 前記金属が遷移金属の群に属することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板製品。
6. 前記化合物の金属が群「Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ」に属することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼板製品。
7. 前記カバー層に存在する前記化合物が粒子の形態で存在することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼板製品。
8. 前記化合物粒子の平均直径が０．１〜３μｍであることを特徴とする請求項７に記載の鋼板製品。
9. 前記カバー層が２０〜９８ｗｔ％の前記化合物を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼板製品。
10. 前記鋼板製品が０．３〜３ｗｔ％のマンガンを含む鋼材料製であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼板製品。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に従って構成された鋼板製品の製造方法であって、下記作業工程：
    −Ｚｎ又はＺｎ合金から形成された金属保護層を有する鋼板製品の準備、
    −前記鋼板製品の前記金属保護層への、５〜５０ｗｔ％の卑金属の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、水和物又はリン酸塩化合物と、１〜２０ｗｔ％のバインダーと、残余の溶媒とから成るコーティング液の塗布による前記鋼板製品へのカバー層の塗布、
    −前記カバー層の厚さの設定、及び
    −前記カバー層の乾燥
    を具備する方法。
12. 前記コーティング液が５〜３５ｗｔ％の前記化合物を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記溶媒が水であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記コーティング液の塗布中の温度が２０〜９０℃であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記コーティング液の塗布中の前記鋼板製品の温度が５〜１５０℃であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記カバー層を１００〜３００℃で乾燥させることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記カバー層を５〜１８０秒以内で乾燥させることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. ホットプレス部品の製造方法であって、請求項１〜１０のいずれか１項に従って構成された鋼板製品からプレートを切断し、このプレートを７００℃より高い成形温度に加熱し、このプレートを成形工具内で部品に成形する方法。
19. 前記成形部品を前記成形温度から加速様式で冷却して、前記部品内に硬化構造を作り出すことを特徴とする請求項１８に記載の方法。