JP7362772B2 - レーザ溶接によるアセンブリの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレコート鋼基材であって、コーティングが少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含み、当該鋼基材が６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上の反射率を有するプレコート鋼基材、アセンブリを製造するための方法、コーティングされた金属基材を製造するための方法、及び最後にコーティングされた金属基材に関する。それは、建設業及び自動車産業に特によく適している。

車両を製造するために鋼部品を使用することが知られている。通常、鋼部品は、車体の軽量化を達成し、衝突安全性を向上させるために、高強度鋼板で製造することができる。鋼部品の製造は、一般に、鋼部品を別の金属基材と溶接することに続く。そのような溶接は、鋼基材に深い溶接溶込みがないため、実現が困難な場合がある。

鋼部品は、一般的な溶接法であるレーザビーム溶接によって溶接されることがある。レーザビーム溶接（ＬＢＷ）は、レーザの使用による金属片を接合するために使用される溶接技術である。ビームは、集中した熱源を提供し、狭く、深い溶接及び速い溶接速度を可能にする。この方法は、自動車産業などの自動化を使用する大量の用途で頻繁に使用される。それは、キーホール又は溶込みモード溶接に基づいている。ＬＢＷは、炭素鋼、ＨＳＬＡ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム及びチタンを溶接することができる方法である。冷却速度が速いため、高炭素鋼を溶接する場合、亀裂が懸念される。溶接の速度は、供給される電力の量に比例するが、ワークピースの種類及び厚さにも依存する。ガスレーザの高出力能力は、大量の用途に特に適している。ＬＢＷは、自動車産業において特に主流である。

それにもかかわらず、特に炭素鋼については、溶接溶込みを改善し、炭素鋼の亀裂のリスクを低減する必要がある。

したがって、鋼基材の溶接溶込み、ひいては溶接鋼基材の機械的特性を改善する必要がある。レーザ溶接によって互いに溶接された少なくとも２つの金属基材のアセンブリを得る必要もあり、当該アセンブリは鋼基材を含む。

この目的のために、本発明は、
－任意選択的に、防食コーティングと、
－少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含むプレコーティングと、
でコーティングされ、
－当該裸鋼基材は、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上の反射率を有する、プレコート鋼基材に関する。

本発明によるプレコート鋼基材はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴であって、
－プレコーティングは、少なくともＮａ_２Ｔｉ_３Ｏ_７、Ｋ_２ＴｉＯ_３、Ｋ_２Ｔｉ_２Ｏ_５、ＭｇＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３及びＺｎＴｉＯ_４又はそれらの混合物の中から選択されるチタネートを含むこと、
－プレコーティングは、少なくともＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３、ＣｒＯ_３、ＣｅＯ_２又はそれらの混合物から選択されるナノ粒子を含むこと、
－プレコーティングは有機溶媒をさらに含むこと、
－コーティングの厚さは１０～１４０μｍの間であること、
－ナノ粒子の割合は８０重量％以下であること、
－チタネートの割合は４５重量％以上であること、
－裸鋼基材は、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で７０％以上の反射率を有すること、
－防食コーティングは、亜鉛、アルミニウム、銅、ケイ素、鉄、マグネシウム、チタン、ニッケル、クロム、マンガン及びそれらの合金を含む群の中から選択される金属を含むこと、
－少なくとも１つのチタネートの直径は１～４０μｍの間であること、
である任意の特徴を有してよい。

本発明はまた、本発明によるプレコート金属基材を製造するための方法に関し、この方法は以下の連続するステップ：
Ａ．本発明による鋼基材を提供するステップ、
Ｂ．本発明によるプレコーティングを堆積するステップ、
Ｃ．任意選択的に、ステップＢ）で得られたコーティングされた金属基材を乾燥させるステップ、
を含む。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴であって、
－ステップＢ）において、プレコーティングの堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング又はブラシコーティングによって実施されること、
－ステップＢ）において、プレコーティングは１～２００ｇ／Ｌのナノ粒子を含むこと、
－ステップＢ）において、プレコーティングは１００～５００ｇ／Ｌのチタネートを含むこと、
である任意の特徴を有してよい。

本発明はまた、アセンブリを製造するための方法に関し、この方法は以下の連続するステップ：
Ｉ．少なくとも２つの金属基材を提供するステップであって、少なくとも１つの金属基材は、本発明によるプレコート鋼基材である、ステップと、
ＩＩ．少なくとも２つの金属基材をレーザ溶接によって溶接するステップであって、レーザ溶接機は、６．０～１５．０μｍの間の波長を有するレーザを有する、ステップと、
を含む。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴であって、
－ステップＩＩ）において、レーザ溶接は、不活性ガス及び／又は活性ガスであるシールドガスを用いて実施されること、
－ステップＩＩ）において、レーザの出力は１～２０ｋＷの間であること、
である任意の特徴を有してよい。

本発明はまた、本発明による方法から得ることができるレーザ溶接によって少なくとも部分的に互いに溶接された少なくとも２つの金属基材のアセンブリに関し、当該アセンブリは、
－任意選択的に防食コーティングでコーティングされた少なくとも１つの裸鋼基材と、
－少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含む溶解及び／又は析出したプレコーティングを含む溶接ゾーンと、
－６．０～１５．０μｍの間の波長で６０％以上の反射率を有する当該裸鋼基材と、
を含む。

本発明によるアセンブリはまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴であって、
－第２の金属基材は、鋼基材又はアルミニウム基材であること、
－第２の金属基材は、本発明によるプレコート鋼基材であること、
－少なくとも２つの金属基材は、溶解及び／又は析出したチタネート及びナノ粒子を含むこと、
である任意の特徴を有してよい。

最後に、本発明は、自動車又は造船部品の製造のための、本発明による方法から得ることができるアセンブリの使用に関する。

以下の用語が定義される。

－ナノ粒子は、サイズが１～１００ナノメートル（ｎｍ）の間の粒子である。

－チタネートは、酸化チタンと少なくとも１つの他の酸化物とを組み合わせた組成の無機化合物を指す。それらはそれらの塩の形態であり得る。

－「コーティングされた」とは、鋼基材が少なくとも局所的にプレコーティングで被覆されていることを意味する。被覆は、例えば、鋼基材が溶接される領域に限定することができる。「コーティングされた」には、「直接的に」（中間材料、要素又は空間がそれらの間に配置されていない）及び「間接的に」（中間材料、要素又は空間がそれらの間に配置されている）が包含的に含まれる。例えば、鋼基材をコーティングすることは、中間材料／要素がそれらの間にない基材に直接プレコーティングを適用すること、並びに１つ以上の中間材料／要素がそれらの間にある基材に間接的にプレコーティングを適用すること（防食コーティングなど）を含むことができる。

－材料の表面の反射率は、放射エネルギーを反射する際のその有効性である。それは、界面で反射される入射電磁力の割合である。反射率は、分光法により測定することができる。

いかなる理論にも束縛されるものではないが、プレコーティングは、主に鋼基材の溶融池の物理的性質を改変し、より深い溶融溶込みを可能にすると考えられる。本発明では、化合物の性質だけでなく、１００ｎｍ以下の粒子のサイズも、キーホール効果、マランゴニ効果及び吸光度の増加により、溶込みを改善するように思われる。

実際、ナノ粒子と混合されたチタネートは、深い溶込みを引き起こすキーホール効果溶接を促進する。キーホールとは、鋼基材における文字通りの穴を指し、その気化によって引き起こされ、エネルギービームをさらにより深く入り込ませることを可能にする。エネルギーは接合部に非常に効率的に供給され、これにより溶接深さが最大化され、熱影響部が最小限に抑えられ、これにより部品のひずみが制限される。

さらに、プレコーティングは、表面張力勾配による液体－ガス界面での物質移動であるマランゴニ流を改善する。特に、プレコーティングの成分は、界面に沿った表面張力の勾配を変化させる。表面張力のこの変化は、溶接池の中心に向かう流体の流れの反転をもたらし、この場合、溶接溶込み及び濡れ性の改善をもたらす。

いかなる理論にも束縛されるものではないが、ナノ粒子はマイクロ粒子よりも低温で溶解し、したがってより多くの酸素が溶融池に溶解し、逆マランゴニ流を活性化すると考えられる。

さらに、ナノ粒子は、マイクロ粒子間のギャップを充填することによって、適用されたプレコーティングの均一性を改善することが観察された。それは、溶接溶込み及び品質を改善するのに役立つ。

最後に、選択されたナノ粒子は、鋼基材の吸光度を増加させ、より高い溶込みをもたらすように思われる。したがって、鋼基材は、それらの裸表面の反射率が６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上であっても溶接することができる。

好ましくは、プレコーティングは、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３、ＣｒＯ_３、ＣｅＯ_２又はそれらの混合物から選択される少なくとも１つのナノ粒子を含む。実際、いかなる理論にも束縛されるものではないが、これらのナノ粒子は、反射率をさらに低下させ、溶融池の物理的性質を改変し、より深い溶接溶込みを可能にすると考えられる。

好ましくは、ナノ粒子は、ＳｉＯ_２及びＴｉＯ_２であり、より好ましくはＳｉＯ_２及びＴｉＯ_２の混合物である。いかなる理論にも束縛されるものではないが、ＳｉＯ_２は、主に溶込み深さの増加並びにスラグの除去及び剥離に役立ち、ＴｉＯ_２は、主に溶込み深さの増加及び鋼との合金化に役立ち、機械的特性を改善するＴｉ基介在物を形成すると考えられる。

好ましくは、ナノ粒子は、５～６０ｎｍの間に含まれるサイズを有する。

好ましくは、ナノ粒子の乾燥重量における割合は８０％以下、好ましくは２～４０％の間である。場合によっては、ナノ粒子の割合は、高すぎる耐火効果を回避するために制限されなければならない場合がある。各種類のナノ粒子の耐火効果を知っている当業者は、場合毎に割合を適合させるであろう。

ナノ粒子は、炭素鋼にとって有害な硫化物又はハロゲン化物の中から選択されない。

好ましくは、チタネートは、１～４０μｍの間、より好ましくは１～２０μｍの間、有利には１～１０μｍの間の粒径分布を有する。実際、いかなる理論にも束縛されるものではないが、このチタネートの直径は、キーホール効果及びマランゴニ効果をさらに改善すると考えられる。

好ましくは、プレコーティングは、Ｎａ_２Ｔｉ_３Ｏ_７、ＮａＴｉＯ_３、Ｋ_２ＴｉＯ_３、Ｋ_２Ｔｉ_２Ｏ_５、ＭｇＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３及びＺｎＴｉＯ_４又はそれらの混合物の中から選択されるチタネートのうちの少なくとも１種類を含む。実際、いかなる理論にも束縛されるものではないが、これらのチタネートは、金属コーティングの堆積をさらに増加させ、逆マランゴニ流の効果に基づいてコーティング溶込み深さを増加させると考えられる。

好ましくは、少なくとも１つのチタネートの乾燥重量における割合は４５％以上、例えば５０又は７０％である。

本発明の一変形例によれば、プレコーティングが鋼基材上に適用され、乾燥されると、プレコーティングは少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子からなる。

本発明の別の変形例によれば、コーティングは、チタネート及びナノ粒子を包埋し、鋼基材上のプレコーティングの接着性を改善する少なくとも１つのバインダーをさらに含む。好ましくは、バインダーは、特に溶接中に有機バインダーが生成する可能性のあるヒュームを回避するために、純粋に無機である。無機バインダーの例は、有機官能性シラン又はシロキサンのゾルゲルである。有機官能性シランの例は、特にアミン、ジアミン、アルキル、アミノ－アルキル、アリール、エポキシ、メタクリル、フルオロアルキル、アルコキシ、ビニル、メルカプト及びアリールの群の基で官能化されたシランである。アミノ－アルキルシランは、接着性を大幅に促進し、長い貯蔵寿命を有するため、特に好ましい。好ましくは、バインダーは、乾燥したプレコーティングの１～２０重量％の量で添加される。

好ましくは、コーティングの厚さは、１０～１４０μｍの間、より好ましくは３０～１００μｍの間である。

好ましくは、鋼基材は炭素鋼である。

本発明によれば、裸金属基材は、６．０～１５．０μｍの間、好ましくは８．０～１３．０μｍの間、及び実施例では９．０～１１．０μｍの間のすべての波長で、６０％以上、より好ましくは７０％以上の反射率を有する。実際、いかなる理論にも束縛されるものではないが、金属基材の反射率はレーザ源の波長に依存すると考えられる。

本発明によるプレコーティングにより、金属基材の反射率は、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で、３０％未満、好ましくは２０％未満に低下すると考えられる。

好ましくは、防食コーティングは、亜鉛、アルミニウム、銅、ケイ素、鉄、マグネシウム、チタン、ニッケル、クロム、マンガン及びそれらの合金からなる群から選択される金属を含む。

好ましい実施形態では、防食コーティングは、１５％未満のＳｉ、５．０％未満のＦｅ、任意選択的に０．１～８．０％のＭｇ及び任意選択的に０．１～３０．０％のＺｎを含み、残部がＡｌであるアルミニウム系コーティングである。別の好ましい実施形態では、防食コーティングは、０．０１～８．０％のＡｌ、任意選択的に０．２～８．０％のＭｇを含み、残部がＺｎである亜鉛系コーティングである。

防食コーティングは、好ましくは、鋼基材の少なくとも１つの側面に適用される。

本発明はまた、プレコート金属基材を製造するための方法に関し、この方法は以下の連続するステップ：
Ａ．本発明による鋼基材を提供するステップ、
Ｂ．本発明によるプレコーティングを堆積するステップ、
Ｃ．任意選択的に、ステップＢ）で得られたコーティングされた金属基材を乾燥させるステップ、
を含む。

好ましくは、ステップＡ）において、鋼基材は炭素鋼である。

好ましくは、ステップＢ）において、プレコーティングの堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング又はブラシコーティングによって実施される。

好ましくは、ステップＢ）において、プレコーティングは局所的にのみ堆積される。特に、プレコーティングは、鋼基材が溶接される領域に適用される。それは、溶接される鋼基材の縁部に、又は溶接される基材の１つの側面の一部にあってもよい。より好ましくは、適用されるプレコーティングの幅は、吸光度がさらに改善されるように、行われるべき溶接と少なくとも同じ大きさである。

有利には、プレコーティングは有機溶媒をさらに含む。実際、いかなる理論にも束縛されるものではないが、有機溶媒は、十分に分散されたプレコーティングを可能にすると考えられる。好ましくは、有機溶媒は周囲温度で揮発性である。例えば、有機溶媒は、アセトン、メタノール、イソプロパノール、エタノール、酢酸エチル、ジエチルエーテルなどの揮発性有機溶媒、エチレングリコール及び水などの不揮発性有機溶媒の中から選択される。

有利には、ステップＢ）において、プレコーティングは１～２００ｇ／Ｌのナノ粒子、より好ましくは５～８０ｇ．Ｌ^－１の間のナノ粒子を含む。

好ましくは、ステップＢ）において、プレコーティングは１００～５００ｇ／Ｌのチタネート、より好ましくは１７５～２５０ｇ．Ｌ^－１の間のチタネートを含む。

本発明の一変形例によれば、ステップＢ）のプレコーティングは、少なくとも１つのチタネート、少なくとも１つのナノ粒子及び少なくとも１つの有機溶媒からなる。

本発明の別の変形例によれば、ステップＢ）のプレコーティングは、チタネート及びナノ粒子を包埋し、鋼基材上のプレコーティングの接着性を改善するためのバインダー前駆体をさらに含む。好ましくは、バインダー前駆体は、少なくとも１つの有機官能性シランのゾルである。有機官能性シランの例は、特にアミン、ジアミン、アルキル、アミノ－アルキル、アリール、エポキシ、メタクリル、フルオロアルキル、アルコキシ、ビニル、メルカプト及びアリールの群の基で官能化されたシランである。好ましくは、バインダー前駆体は、プレコーティングの４０～４００ｇ．Ｌ－１の量で添加される。

乾燥ステップＣ）が実施される場合、乾燥は、空気又は不活性ガスを周囲温度又は高温で吹き付けることによって実施される。プレコーティングがバインダーを含む場合、乾燥ステップＣ）は、バインダーが硬化されるその間、硬化ステップでもあることが好ましい。硬化は、赤外線（ＩＲ）、近赤外線（ＮＩＲ）、従来のオーブンによって実施することができる。

好ましくは、乾燥ステップＣ）は、有機溶媒が周囲温度で揮発性である場合には実施されない。実際、コーティングの堆積後、有機溶媒が蒸発して、金属基材上に乾燥したプレコーティングがもたらされると考えられる。

本発明はまた、アセンブリを製造するための方法に関し、この方法は以下の連続するステップ：
Ｉ．少なくとも２つの金属基材を提供するステップであって、少なくとも１つの金属基材は、本発明によるプレコート鋼基材である、ステップと、
ＩＩ．少なくとも２つの金属基材をレーザ溶接によって溶接するステップであって、レーザ溶接機は、６．０～１５．０μｍの間の波長を有するレーザを有する、ステップと、
を含む。

好ましくは、ステップＩＩ）において、レーザ堆積は、不活性ガス及び／又は活性ガスであるシールドガスを用いて実施される。例えば、不活性ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン又はそれらの混合物から選択される。例えば、活性ガスは、ＣＯ_２、ＣＯ及びそれらの混合物の中から選択される。例えば、シールドガスは、６０～８５ｖ．％のヘリウム、１３～５５ｖ．％の窒素、及び１～９ｖ．％の二酸化炭素を含む。

好ましくは、ステップＩＩ）において、レーザ出力は１～２０ｋＷの間、より好ましくは１～１０ｋＷの間である。

本発明によれば、レーザ源は、６．０～１５．０μｍの間、好ましくは８．０～１３．０μｍの間、例えば９．０～１１．０μｍの間の波長を有する。

本発明による方法では、任意選択的に防食コーティングでコーティングされた鋼基材の形態の少なくとも第１の金属基材と、第２の金属基材とのアセンブリを得ることが可能であり、第１及び第２の金属基材は、レーザ溶接により少なくとも部分的に互いに溶接されており、溶接ゾーンは、少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含む溶解及び／又は析出したプレコーティングを含み、当該裸鋼基材は、６．０～１５．０μｍの間の波長で６０％以上の反射率を有する。

好ましくは、ナノ粒子は、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３、ＣｒＯ_３、ＣｅＯ_２又はそれらの混合物の中から選択される。

「溶解及び／又は析出したプレコーティング」とは、逆マランゴニ流のためにプレコーティングの成分を溶融池の液体－ガス界面の中心に向かって引き込むことができ、さらに溶融金属内に引き込むことができることを意味する。いくつかの成分は溶融池に溶解し、溶接部の対応する要素の富化をもたらす。他の成分は析出し、溶接部に介在物を形成する複合酸化物の一部である。

特に、鋼基材のＡｌ量が５０ｐｐｍを超える場合、溶接ゾーンは、添加されたナノ粒子の性質に応じて、特にＡｌ－Ｔｉ酸化物若しくはＳｉ－Ａｌ－Ｔｉ酸化物又は他の酸化物を含む介在物を含む。これらの混合要素の介在物は５μｍより小さい。したがって、それらは溶接ゾーンの靭性を損なうことはない。介在物は、電子プローブマイクロ分析（ＥＰＭＡ）によって観察することができる。いかなる理論にも束縛されるものではないが、ナノ粒子は、限定されたサイズの介在物の形成を促進し、その結果、溶接ゾーンの靭性が損なわれないと考えられる。

好ましくは、第２の金属基材は、鋼基材又はアルミニウム基材である。より好ましくは、第２の鋼基材は、本発明によるプレコート鋼基材である。

最後に、本発明は、自動車又は造船用の部品の製造のための、本発明によるアセンブリの使用に関する。

以下の実施例及び試験は、本質的に非限定的であり、例示のみを目的とするものとして考慮されなければならない。それらは、本発明の有利な特徴、広範な実験後に本発明者らによって選択されたパラメータの重要性を示し、本発明によって達成され得る特性をさらに確立する。

試験品については、表１に開示されている重量パーセントの化学組成を有する鋼基材を使用した。

鋼基材の厚さは４ｍｍであった。

鋼基材の反射率は、１０．６μｍの波長で９０％であった。これらの波長は、ＣＯ２レーザ溶接のレーザ源に一般的に使用される。

［実施例１］
試験品１はコーティングしなかった。

試験品２については、ＭｇＴｉＯ_３（直径：２μｍ）、ＳｉＯ_２（直径：１０ｎｍ）及びＴｉＯ_２（直径：５０ｎｍ）を含むアセトン溶液を、アセトンを当該要素と混合することによって調製した。アセトン溶液において、ＭｇＴｉＯ_３の濃度は１７５ｇ．Ｌ^－１であった。ＳｉＯ_２の濃度は２５ｇ．Ｌ^－１であった。ＴｉＯ_２の濃度は５０ｇ．Ｌ^－１であった。次に、試験品２を、噴霧することによってアセトン溶液でコーティングした。アセトンを蒸発させた。コーティング中のＭｇＴｉＯ_３の割合は７０重量％であり、ＳｉＯ_２の割合は１０重量％であり、ＴｉＯ_２の割合は２０重量％であった。コーティングの厚さは４０μｍであった。

次に、試験品１及び２を、上記組成を有する鋼基材とレーザ溶接によって接合した。溶接パラメータを以下の表２示す。

レーザ溶接後、鋼のミクロ組織を走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によって分析した。溶接領域の組成を、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）によって分析した。溶接領域の反射率及び残留応力を、シミュレーションによって決定した。結果を以下の表３に示す。

結果は、試験品２が比較試験品１と比較してレーザ溶接を改善することを示している。

［実施例２］
試験品３については、以下の成分を含む水溶液を調製した。３６３ｇ．Ｌ^－１のＭｇＴｉＯ_３（直径：２μｍ）、７７．８ｇ．Ｌ^－１のＳｉＯ_２（直径範囲：１２～２３ｎｍ）、７７．８ｇ．Ｌ^－１のＴｉＯ_２（直径範囲：３６～５５ｎｍ）及び２３８ｇ．Ｌ^－１の３－アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｅｖｏｎｉｋ（Ｒ）製のＤｙｎａｓｙｌａｎ（Ｒ）ＡＭＥＯ）。溶液を鋼基材に適用し、１）ＩＲ及び２）ＮＩＲによって乾燥させた。乾燥したコーティングは厚さ４０μｍであり、６２重量％のＭｇＴｉＯ_３、１３重量％のＳｉＯ_２、１３重量％のＴｉＯ_２及び３－アミノプロピルトリエトキシシランから得られた１２重量％のバインダーを含有していた。

試験品４については、以下の成分を含む水溶液を調製した。３３０ｇ．Ｌ^－１のＭｇＴｉＯ_３（直径：２μｍ）、７０．８ｇ．Ｌ^－１のＳｉＯ_２（直径範囲：１２～２３ｎｍ）、７０．８ｇ．Ｌ^－１のＴｉＯ_２（直径範囲：３６～５５ｎｍ）、２１６ｇ．Ｌ^－１の３－アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｅｖｏｎｉｋ（Ｒ）製のＤｙｎａｓｙｌａｎ（Ｒ）ＡＭＥＯ）及び１０４．５ｇ．Ｌ^－１の有機官能性シランと官能化ナノスケールＳｉＯ_２粒子との組成物（Ｅｖｏｎｉｋ製のＤｙｎａｓｙｌａｎ（Ｒ）Ｓｉｖｏ１１０）。溶液を鋼基材に適用し、１）ＩＲ及び２）ＮＩＲによって乾燥させた。乾燥したコーティングは厚さ４０μｍであり、５９．５重量％のＭｇＴｉＯ_３、１３．４６重量％のＳｉＯ_２、１２．８重量％のＴｉＯ_２及び３－アミノプロピルトリエトキシシランと有機官能性シランとから得られた１４．２４重量％のバインダーを含有していた。

すべての場合において、鋼基材に対するプレコーティングの接着性が大幅に改善された。

Claims (19)

1. プレコート鋼基材であって、
   －任意選択的に、防食コーティングと、
   －少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含むプレコーティングと、
   でコーティングされ、
   －当該プレコート鋼基材の裸鋼基材が、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上の反射率を有し、
   当該少なくとも１つのチタネートが、Ｎａ _２ Ｔｉ _３ Ｏ _７ 、ＮａＴｉＯ _３ 、Ｋ _２ ＴｉＯ _３ 、Ｋ _２ Ｔｉ _２ Ｏ _５ 、ＭｇＴｉＯ _３ 、ＳｒＴｉＯ _３ 、ＢａＴｉＯ _３ 、ＣａＴｉＯ _３ 、ＦｅＴｉＯ _３ 及びＺｎＴｉＯ _４ 又はそれらの混合物の中から選択され、
   当該少なくとも１つのナノ粒子が、ＴｉＯ _２ 、ＳｉＯ _２ 、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ａｌ _２ Ｏ _３ 、ＭｏＯ _３ 、ＣｒＯ _３ 、ＣｅＯ _２ 又はそれらの混合物から選択され、
   当該少なくとも１つのチタネートの粒径分布が、１～４０μｍの間であり、
   当該プレコーティング中の当該少なくとも１つのチタネートの割合が、４５重量％以上であり、
   当該プレコーティング中の当該少なくとも１つのナノ粒子の割合が、２重量％以上８０重量％以下である、
   プレコート鋼基材。
2. プレコーティングの厚さが、１０～１４０μｍの間である、請求項１に記載のプレコート鋼基材。
3. プレコーティングが、バインダーをさらに含む、請求項１又は２に記載のプレコート鋼基材。
4. プレコーティング中のバインダーの割合が、１～２０重量％の間である、請求項３に記載のプレコート鋼基材。
5. 裸鋼基材が、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で７０％以上の反射率を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のプレコート鋼基材。
6. 防食コーティングが、亜鉛、アルミニウム、銅、ケイ素、鉄、マグネシウム、チタン、ニッケル、クロム、マンガン及びそれらの合金からなる群から選択される金属を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のプレコート鋼基材。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のプレコート鋼基材を製造するための方法であって、以下の連続するステップ：
   Ａ．当該プレコート鋼基材の裸鋼基材が、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上の反射率を有する、任意選択的に防食コーティングでコーティングされた鋼基材を提供するステップ、
   Ｂ．少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含むプレコーティングを堆積するステップ、
   Ｃ．任意選択的に、ステップＢ）で得られたコーティングされた鋼基材を乾燥させるステップ、
   を含む、方法。
8. ステップＢ）において、プレコーティングの堆積が、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング又はブラシコーティングによって実施される、請求項７に記載の方法。
9. ステップＢ）において、プレコーティングが、有機溶媒をさらに含む、請求項７又は８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップＢ）において、プレコーティングが、１～２００ｇ／Ｌの少なくとも１つのナノ粒子を含む、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップＢ）において、プレコーティングが、１００～５００ｇ／Ｌのチタネートを含む、請求項７～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ステップＢ）において、プレコーティングが、バインダー前駆体をさらに含む、請求項７～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. アセンブリを製造するための方法であって、以下の連続するステップ：
    Ｉ．少なくとも２つの金属基材を提供するステップであって、少なくとも１つの金属基材が、少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含むプレコーティングでコーティングされたプレコート鋼基材であり、当該プレコート鋼基材の裸鋼基材が、６．０～１５．０μｍの間のすべての波長で６０％以上の反射率を有し、
    当該少なくとも１つのチタネートが、Ｎａ _２ Ｔｉ _３ Ｏ _７ 、ＮａＴｉＯ _３ 、Ｋ _２ ＴｉＯ _３ 、Ｋ _２ Ｔｉ _２ Ｏ _５ 、ＭｇＴｉＯ _３ 、ＳｒＴｉＯ _３ 、ＢａＴｉＯ _３ 、ＣａＴｉＯ _３ 、ＦｅＴｉＯ _３ 及びＺｎＴｉＯ _４ 又はそれらの混合物の中から選択され、
    当該少なくとも１つのナノ粒子が、ＴｉＯ _２ 、ＳｉＯ _２ 、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ａｌ _２ Ｏ _３ 、ＭｏＯ _３ 、ＣｒＯ _３ 、ＣｅＯ _２ 又はそれらの混合物から選択され、
    当該少なくとも１つのチタネートの粒径分布が、１～４０μｍの間であり、
    当該プレコーティング中の当該少なくとも１つのチタネートの割合が、４５重量％以上であり、
    当該プレコーティング中の当該少なくとも１つのナノ粒子の割合が、２重量％以上８０重量％以下である、ステップと、
    ＩＩ．少なくとも２つの金属基材をレーザ溶接によって溶接するステップであって、レーザ溶接機が、６．０～１５．０μｍの間の波長を有するレーザを有する、ステップと、
    を含む、方法。
14. ステップＩＩ）において、レーザ溶接が、不活性ガス及び／又は活性ガスであるシールドガスを用いて実施される、請求項１３に記載の方法。
15. ステップＩＩ）において、レーザの出力が、１～２０ｋＷの間である、請求項１３又は１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 請求項１～６のいずれか一項に記載のプレコート鋼基材の形態の少なくとも第１の金属基材と、第２の金属基材とのアセンブリであって、当該第１及び第２の金属基材が、レーザ溶接により少なくとも部分的に互いに溶接されており、溶接ゾーンが、少なくとも１つのチタネート及び少なくとも１つのナノ粒子を含む溶解及び／又は析出したプレコーティングを含む、アセンブリ。
17. 第２の金属基材が、鋼基材又はアルミニウム基材である、請求項１６に記載のアセンブリ。
18. 第２の金属基材が、請求項１～６のいずれか一項に記載のプレコート鋼基材である、請求項１６記載のアセンブリ。
19. 自動車又は造船部品の製造のための、請求項１６～１８のいずれか一項に記載のアセンブリの使用。