TW202319545A - 熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板及其製造方法。此方法係利用特定組成的浸鍍液形成具有特定結構之鍍層，此鍍層於熱衝壓成形中，可快速進行合金化反應，以變成鐵鋁層及抗氧化層。此鐵鋁層之外側區域具有特定的組成，以避免鍍層沾黏爐輥並提升熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。抗氧化層可抵抗高溫，以避免氧化所導致之鋼板銲接不良。

Description

熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板及其製造方法

本發明係有關於一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板及其製造方法，且特別是有關於一種具有特定結構的鍍層之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板及其製造方法。

現今，汽車製造業致力於車體輕量化，以因應日趨嚴格的二氧化碳排放法規。藉由提高鋼板強度來達成薄化鋼板厚度之技術手段已成為汽車輕量化的發展策略。然而，提高鋼板強度將降低鋼板的成形性，所以汽車製造業採用熱衝壓成形製程，以改善鋼板成形性。

詳述之，熱衝壓成形製程包含對鋼材進行沃斯田鐵化的加熱處理(即加熱鋼材)、對沃斯田鐵化的鋼材進行衝壓成形及快速冷卻，以獲得具有麻田散鐵相之熱衝壓成形鋼板。雖然此熱衝壓成形鋼板所形成之汽車部件具有高於1000MPa的強度，但是於熱衝壓成形處理之加熱成形步驟中，鋼材於高溫下發生嚴重氧化與脫碳，進而降低熱成形鋼板之強度及後續銲接的特性，並縮短模具的使用壽命。因此，在熱衝壓成形處理之加熱成形步驟中，必須使用氮氣氣氛保護經熱處理的鋼材，以減緩氧化與脫碳。此外，於熱衝壓成形處理後，需再以表面噴砂的方式去除鋼板表面生成的氧化鐵皮膜。

雖然熱浸鍍鋅鍍層具有優異的陰極防蝕功效並被應用於汽車鋼板的防蝕鍍層，但是此鋅鍍層不具抗高溫氧化能力。在熱衝壓成形時，此鋅鍍層表面仍會嚴重氧化，並生成5μm至10μm的厚度之氧化鋅皮膜，其降低熱成形鋼板的銲接特性(例如：銲接時發生嚴重的飛爆、銲核表面發生毛刺及銲核表面極頭產生沾黏)。

為了改善前述氧化的缺點，熱浸鍍鋅鍍層被改質成熱浸鍍鋁矽鍍層。然而，由於鋁矽鍍層之合金化反應速率太慢，而使鋁矽鍍層於熱衝壓成形處理之加熱成形步驟中會以液態存在，此液態的鋁矽鍍層沾黏輸送鋼板的爐輥，而造成爐輥結瘤，故降低熱成形鋼板所製之部件的品質。此外，爐輥結瘤將提高爐輥的更換頻率，故降低產率並增加生產成本。

有鑑於此，亟需發展一種新的熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，以改善習知的熱成形鋼板之製造方法的上述缺點。

有鑑於上述之問題，本發明之一態樣是在提供一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法。此方法係利用特定組成的浸鍍液形成具有特定結構之鍍層，此鍍層於熱衝壓成形中可快速進行合金化反應，以避免鍍層沾黏爐輥並提升熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。

本發明之另一態樣是在提供一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板。此熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板係利用前述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法製得。

根據本發明之一態樣，提出一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法。於此製造方法中，提供基底鋼板，再對基底鋼板進行退火處理，以獲得退火鋼板。接著，對退火鋼板進行熱浸鍍鋁處理，以獲得鋁基鍍覆鋼板。熱浸鍍鋁處理包含在640℃至700℃，以浸鍍液形成鍍層於退火鋼板的表面上，其中浸鍍液之矽濃度為不小於8重量百分比，且鍍層的單面鍍覆量為25g/m ²至90g/m ²。然後，對鋁基鍍覆鋼板進行熱衝壓成形處理，以獲得熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板。熱衝壓成形處理包含加熱成形步驟及含有冷卻鋁基鍍覆鋼板之冷卻步驟。前述加熱成形步驟包含加熱鋁基鍍覆鋼板到850℃至950℃，以對鍍層進行合金化反應，並使鍍層變成鐵鋁層及抗氧化層，且合金化反應之合金化時間為60秒至120秒。

依據本發明之一實施例，鍍層包含鋁矽鍍層及鐵鋁矽介金屬鍍層，且鐵鋁矽介金屬鍍層之厚度為2μm至6μm。

依據本發明之另一實施例，於鐵鋁矽介金屬鍍層之外側區域，平均鐵含量為0.5重量百分比至2.0重量百分比。

依據本發明之又一實施例，於鐵鋁矽介金屬鍍層之外側區域，平均矽含量為8重量百分比至25重量百分比。

本發明之另一態樣係提供一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板。此熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板利用前述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法製得。熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板不包含鋁矽鍍層，但包含基底鋼板、鐵鋁層及抗氧化層，其中鐵鋁層設置於基底鋼板與抗氧化層之間。抗氧化層之厚度為0.15μm至0.5μm。

依據本發明之一實施例，鐵鋁層之厚度為15μm至30μm。

依據本發明之另一實施例，鐵鋁層之外側區域的平均鐵含量為35重量百分比至50重量百分比。

依據本發明之又一實施例，鐵鋁層之外側區域的平均矽含量為1.0重量百分比至5.0重量百分比。

依據本發明之又一實施例，鐵鋁層之外側區域的平均鋁含量為大於60重量百分比。

依據本發明之又一實施例，鐵鋁層為鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相，且鐵鋁層包含內側區域、外側區域及中間區域。內側區域包含摻雜的矽且位於鐵鋁層鄰近基底鋼板的一側。外側區域包含塊狀矽且位於鐵鋁層遠離基底鋼板的另一側。中間區域位於內側區域及外側區域之間。

應用本發明之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，其中利用特定組成的浸鍍液形成具有特定結構之鍍層，此鍍層於熱衝壓成形中可快速進行合金化反應，以變成鐵鋁層及抗氧化層。此鐵鋁層之外側區域具有特定的組成，以避免鍍層沾黏爐輥並提升熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。此外，抗氧化層可抵抗高溫，以避免氧化所導致之鋼板銲接不良。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

本發明之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的製造方法係利用特定組成(不小於8重量百分比(wt.%)之濃度的矽)之浸鍍液形成具有特定結構(包含鋁矽鍍層及鐵鋁矽介金屬鍍層)之鍍層，此鍍層於熱衝壓成形處理中，可快速(60秒至120秒)進行合金化反應，以變成鐵鋁層及抗氧化層。此鐵鋁層之外側區域(鐵鋁層遠離基底鋼板的一側)具有特定的組成(平均鐵含量為35重量百分比至50重量百分比、平均矽含量為1.0重量百分比至5.0重量百分比，以及平均鋁含量為大於60重量百分比)，以使鐵鋁層之外側區域的熔點大於1160℃(大於熱衝壓成形處理的沃斯田鐵化溫度)，故於熱衝壓成形處理之加熱成形步驟中，鐵鋁層之外側區域可保持在固態，從而避免鍍層沾黏爐輥。再者，鐵鋁層的外側區域所具有之特定組成亦可提升熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板(以下簡稱熱成形鋁基鍍覆鋼板)的銲接能力。此外，前述抗氧化層可抵抗高溫(如：鋼板銲接時的高溫)氧化，以避免氧化所導致之鋼板銲接不良。

請參閱圖1，於熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法100中，先提供基底鋼板，如操作110所示。基底鋼板可為熱軋鋼板或冷軋鋼板。在一些實施例中，基底鋼板之組成可包含0.1重量百分比至0.5重量百分比之碳、0.5重量百分比至3.0重量百分比之錳、0.01重量百分比至1.2重量百分比之鉻、0.1重量百分比至1.2重量百分比之矽、0.0005重量百分比至0.01重量百分比之硼、小於0.22重量百分比之鈦、小於0.12重量百分比之鋁、小於0.12重量百分比之磷、小於0.06重量百分比之硫、餘量的鐵及不可避免的雜質。當基底鋼板之組成包含0.1重量百分比至0.5重量百分比之碳、0.5重量百分比至3.0重量百分比之錳、0.1重量百分比至1.2重量百分比之矽及小於0.12重量百分比之磷時，基底鋼板具有適於熱衝壓成形處理的機械性質(如：延伸率高於20%及抗拉強度高於1000MPa)，而利於熱衝壓成形，且提供良好的銲接特性。

於操作110後，對基底鋼板進行退火處理，以獲得退火鋼板，如操作120所示。退火處理係使基底鋼板於熱軋或冷軋製程中被軋延而變形的金相組織透過再結晶恢復至正常的型態。在一些實施例中，退火處理包含於還原性氣氛中，從露點溫度升溫到750℃至850℃，並恆溫60秒至120秒，再冷卻到660℃至740℃，並恆溫30秒至60秒。

還原性氣氛可避免基底鋼板於高溫時氧化，而產生氧化物於基底鋼板表面(此氧化物可能導致浸鍍不均勻及不牢固)，故還原性氣氛可利於後續熱浸鍍鋁處理之鍍層形成於鋼板的表面上。還原性氣氛的具體例可包含但不限於10體積百分比的氫氣與90體積百分比的氮氣。再者，露點溫度的具體例可為-30℃至-60℃。當露點溫度為前述之範圍時，後續熱浸鍍鋁處理之鍍層中不易存在缺陷(例如：孔洞)，故提升熱成形鋁基鍍覆鋼板的抗氧化及銲接特性。

於操作120後，對退火鋼板進行熱浸鍍鋁處理，以獲得鋁基鍍覆鋼板，如操作130所示。熱浸鍍鋁處理係以浸鍍液形成鍍層於退火鋼板的表面上。熱浸鍍鋁處理的浸鍍溫度為640℃至700℃。倘若浸鍍溫度低於640℃或高於700℃，浸鍍液組成成分不穩定，易分層或固化析出，而導致鍍層浸鍍不均勻或形成有缺陷的鍍層。較佳地，浸鍍溫度可為670℃至690℃。

本發明之熱浸鍍鋁處理的浸鍍時間沒有特別限制，惟以可達成後續之單面鍍覆量為目的。在一些實施例中，浸鍍時間可為1秒至10秒，且較佳可為2秒至5秒。

浸鍍液的組成可包含矽、鋁，以及平衡量的鐵。基於浸鍍液之重量為100重量百分比，浸鍍液之矽濃度為不小於8重量百分比，且較佳可為9重量百分比至12重量百分比。倘若矽濃度小於8重量百分比，降低所形成之鍍層的矽含量，且此鍍層不能快速(於60秒至120秒內)進行合金化反應，故導致鍍層沾黏爐輥。此外，此鍍層會降低熱成形鋁基鍍覆鋼板的抗氧化層厚度，故降低熱成形鋁基鍍覆鋼板之銲接特性。當矽濃度為9重量百分比至12重量百分比時，可更提升鍍層的均勻性，以提升熱成形鋁基鍍覆鋼板之銲接特性並避免鍍層沾黏爐輥。

在一些實施例中，浸鍍液之鋁濃度可為85重量百分比至91重量百分比。當浸鍍液之鋁濃度為前述之範圍時，可利於形成緻密的抗氧化層，以提升熱成形鋁基鍍覆鋼板之銲接特性。在一些具體例中，浸鍍液之鋁濃度可為總濃度(即100重量百分比)扣除矽濃度與鐵濃度之後的濃度，即平衡量的濃度。

在一些實施例中，本發明之浸鍍液可排除鎂、錳及鋅之一或多者。當浸鍍液排除前述組成時，可更利於鍍層均勻地形成於基底鋼板的表面，以提升熱成形鋁基鍍覆鋼板的抗氧化及銲接能力，並且提高所形成之鐵鋁層的熔點，而可減輕其對輸送爐輥之沾黏情況。

熱浸鍍處理的單面鍍覆量為25g/m ²至90g/m ²，且較佳可為32g/m ²至76g/m ²。鍍層的雙面鍍覆量則為單面鍍覆量的兩倍。倘若單面鍍覆量小於25g/m ²，過度薄化抗氧化層及/或鐵鋁層，故劣化熱成形鋁基鍍覆鋼板的銲接特性及/或加重鍍層沾黏爐輥。倘若單面鍍覆量大於90g/m ²，增長合金化反應的時間，而加重鍍層沾黏爐輥。

鍍層包含鋁矽鍍層及鐵鋁矽介金屬鍍層，且鋁矽鍍層位於鍍層的外側區域，鐵鋁矽介金屬鍍層位於鍍層的內側區域，其中鐵鋁矽介金屬鍍層靠近退火鋼板的表面，而鋁矽鍍層遠離退火鋼板的表面。本發明此處所稱之「鋁矽鍍層」係指含有鋁與矽元素之鍍層。本發明此處所稱之「鐵鋁矽介金屬鍍層」係指含有由鐵、鋁及矽元素所組成之介金屬化合物之鍍層。此外，在一些實施例中，鋁矽鍍層之厚度為5μm至24μm，且較佳可為8μm至22μm。當鋁矽鍍層之厚度為前述範圍時，可縮短合金化反應時間，從而減輕鍍層沾黏爐輥的程度。

鐵鋁矽介金屬鍍層之厚度為2μm至6μm。當鐵鋁矽介金屬鍍層之厚度為前述範圍時，利於在後述之熱衝壓成形處理中發生合金化反應，以縮短合金化反應時間，從而減輕鍍層沾黏爐輥。較佳地，鐵鋁矽介金屬鍍層之厚度可為2μm至4μm，以更縮短合金化反應時間，從而避免鍍層沾黏爐輥。

進一步，於鐵鋁矽介金屬鍍層之外側區域，平均鐵含量為0.5重量百分比至2.0重量百分比，且平均矽含量為8重量百分比至25重量百分比。當平均鐵含量及平均矽含量為前述之範圍時，可利於後述之合金化反應，以減輕鍍層沾黏爐輥，並且所形成之鐵鋁層可提升所製之熱成形鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。較佳地，平均鐵含量可為0.6重量百分比至1.7重量百分比，且平均矽含量可為10.7重量百分比至19.3重量百分比，以避免鍍層沾黏爐輥，且更提升熱成形鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。

在一些實施例中，於鐵鋁矽介金屬鍍層之外側區域，平均鋁含量可為大於60重量百分比。當平均鋁含量為前述之範圍時，於鋁基鍍覆鋼板進行熱衝壓成形處理後，可生成抗氧化層，以提升所製之熱成形鋁基鍍覆鋼板的抗氧化，從而提升其銲接能力。

於操作130後，對鋁基鍍覆鋼板進行熱衝壓成形處理，以獲得熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，如操作140所示。熱衝壓成形處理包含加熱成形步驟及冷卻步驟。於加熱成形步驟中，加熱鋁基鍍覆鋼板到850℃至950℃，此溫度為沃斯田鐵化的溫度，以使鋁基鍍覆鋼板沃斯田鐵化，而利於後續使用模具對此鋼板進行熱衝壓成形。

當鋁基鍍覆鋼板被加熱至前述溫度時，鍍層將進行合金化反應，以變成鐵鋁層及抗氧化層。詳述之，於合金化反應中，基底鋼板中的鐵元素往鍍層擴散，鍍層中的鋁與矽元素往基底鋼板擴散，且隨著此些元素的擴散，鋁矽鍍層逐漸消失，原本的鐵鋁矽介金屬鍍層變厚，而變成鐵鋁層。同時，生成新的抗氧化層於鐵鋁層遠離基底鋼板的一側，也就是，鐵鋁層處於基底鋼板與抗氧化層之間。在一些具體例中，基底鋼板係經過退火處理之鋼板。

概括來說，鐵鋁層的基地為鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相。進一步，前述元素的擴散可在鐵鋁層內產生內側區域(鄰近基底鋼板的一側)、外側區域(遠離基底鋼板的另一側)，以及於內側區域與外側區域之間的中間區域，其中內側區域為連續的摻雜矽之鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相(簡稱連續相)，外側區域為不連續的嵌入塊狀矽之鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相(簡稱不連續相)，且中間區域為未摻雜矽且未嵌入塊狀矽之鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相(即純的鐵鋁合金相)。

進一步，根據鐵鋁與鋁矽之二元相圖可知，Fe ₂Al ₅相的熔點大於1160℃，且鋁矽鍍層的熔點為約580℃。由於熱衝壓成形處理之加熱成形步驟的高溫為850℃至950℃，故使鋁矽鍍層在此高溫中以液態存在。隨著鍍層中的鋁矽鍍層存在時間越長，對輸送鋼板的爐輥之沾黏越嚴重。反之，鐵鋁層之外側區域的熔點大於沃斯田鐵化溫度，故鐵鋁層之外側區域於加熱成形步驟的高溫下可保持在固態，從而減輕鍍層沾黏爐輥。據此，鋁矽鍍層的消失時間(相當於合金化反應之合金化時間)會影響沾黏情況。

前述合金化反應之合金化時間為60秒至120秒。倘若合金化時間短於60秒，鋁與矽元素未完成擴散，降低鐵鋁層之外側區域的熔點，而加重鍍層沾黏爐輥。倘若合金化時間長於120秒，鋁矽鍍層消失太慢，低熔點的鋁矽鍍層呈現液態的時間過久，而加重鍍層沾黏爐輥。在一些較佳的實施例中，合金化時間可為75秒至90秒，產生之不連續相可更提升所製之熱成形鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。

在一些實施例中，於加熱爐中，以6℃/秒至10℃/秒的升溫速率加熱鋁基鍍覆鋼板，從室溫升到850℃至950℃，並恆溫2分鐘至6分鐘。接著於3秒至12秒內從加熱爐移出鋁基鍍覆鋼板至模具，再於模具中進行熱衝壓成形。於此恆溫期間，可發生前述合金化反應。

於加熱成形步驟後，冷卻鋁基鍍覆鋼板，以固定熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的形狀。在一些實施例中，透過模具以30℃/秒至70℃/秒的冷卻速率淬冷鋁基鍍覆鋼板至室溫。前述冷卻速率可使鐵鋁層及抗氧化層快速地冷卻，且二者於冷卻後仍然緊密貼合，而不會從基底鋼板脫落。

請參閱圖2，熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200係利用前述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法製得。熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200包含基底鋼板210、鐵鋁層220及抗氧化層230，其中鐵鋁層220設置於基底鋼板210與抗氧化層230之間。鐵鋁層220之厚度為15μm至30μm。倘若鐵鋁層220之厚度小於15μm，鍍層可能未完成合金化反應，且鋁矽鍍層並未完全消失，鐵鋁層220的組成成分中之鋁含量及/或矽含量可能不足，故降低熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的銲接特性。倘若鐵鋁層220之厚度大於30μm，鐵鋁層220的結構可能過於鬆散而不夠緻密，故降低熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的銲接特性。較佳地，鐵鋁層220之厚度可為15μm至22.5μm。

抗氧化層230之厚度為0.15μm至0.5μm。倘若抗氧化層230之厚度小於0.15μm，過薄的抗氧化層230之抗氧能力較低，故降低熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的抗氧能力，從而降低其銲接特性。倘若抗氧化層230之厚度大於0.5μm，過厚的抗氧化層230導致電阻點銲時極頭與熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200間電阻過高，故降低其銲接特性。較佳地，抗氧化層230之厚度可為0.22μm至0.32μm。在一些具體例中，抗氧化層230可為氧化鋁皮膜。

如前所述，由於合金化反應，鐵鋁層220包含內側區域220A、中間區域220B及外側區域220C。內側區域220A為摻雜矽之FeAl合金相(即前述之連續相)且位於鐵鋁層220鄰近基底鋼板210的一側(稱作內側)221。外側區域220C為嵌入塊狀矽之FeAl合金相(即前述之不連續相)且位於鐵鋁層220遠離基底鋼板210的另一側(稱作外側)222。中間區域220B為未摻雜矽且未嵌入塊狀矽之Fe ₂Al ₅合金相，並且中間區域220B位於內側區域220A及外側區域220C之間。在一些實施例中，內側區域220A之厚度可為2μm至7μm，且外側區域220C之厚度可為3μm至8μm。

鐵鋁層220之外側區域220C的平均鐵含量為35重量百分比至50重量百分比。當平均鐵含量為前述之範圍時，可更提升所製之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的銲接能力。較佳地，平均鐵含量可為36重量百分比至42重量百分比。其次，鐵鋁層220之外側區域220C的平均矽含量為1.0重量百分比至5.0重量百分比。當平均矽含量為前述之範圍時，可更提升所製之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的銲接能力。較佳地，平均矽含量可為1.8重量百分比至3.2重量百分比。

再者，鐵鋁層220之外側區域220C的平均鋁含量為大於60重量百分比。當平均鋁含量為前述之範圍時，可更提升所製之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板200的抗氧化，進而提升其銲接能力。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製備

實施例1

實施例1之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的製備係將基底鋼板(其組成包含0.1重量百分比至0.5重量百分比之碳、0.5重量百分比至3.0重量百分比之錳、0.01重量百分比至1.2重量百分比之鉻、0.1重量百分比至1.2重量百分比之矽、0.0005重量百分比至0.01重量百分比之硼、小於0.22重量百分比之鈦、小於0.12重量百分比之鋁、小於0.12重量百分比之磷、小於0.06重量百分比之硫、餘量的鐵及不可避免的雜質)在含有10體積百分比氫氣之氮氣中，由-30℃(露點溫度)升溫至800℃，並恆溫60秒，再冷卻至700℃，並恆溫60秒，以進行退火處理。然後，在680℃下，以浸鍍液鍍上鍍層於基底鋼板的表面上，以獲得實施例1之鋁基鍍覆鋼板。鍍層的結構包含外側的鋁矽鍍層及內側的鐵鋁矽介金屬鍍層。然後，在加熱爐中，以8℃/秒的升溫速率加熱鋁基鍍覆鋼板，從室溫升至930℃，並恆溫4分鐘，接著於5秒至8秒內從加熱爐移出鋁基鍍覆鋼板至模具。鋁基鍍覆鋼板於模具中進行熱衝壓成形，再透過模具以50℃/秒的冷卻速率淬冷鋁基鍍覆鋼板至室溫，以獲得實施例1之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中內側區域之厚度為2~7μm，且外側區域之厚度為3~8μm。然後，以下述評價方式對熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板進行試驗。

實施例2至10及比較例1至2

實施例2至10及比較例1至2皆以與實施例1相同的方法製備熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板。不同的是，實施例2至10及比較例1至2使用不同的浸鍍溫度及浸鍍液。比較例2使用含有鋅的浸鍍液，其包含0.12重量百分比的鋁及平衡量的鋅，且以感應式加熱器加熱鋅基鍍覆鋼板至520℃，恆溫20秒，以進行合金化反應。製得熱成形硬化鋅基鍍覆鋼板，所形成之鍍層的金相為含有鋅的α相Fe(以α-Fe(Zn)表示)，且不含有鋁矽鍍層及鐵鋁矽介金屬鍍層。前述實施例1至10及比較例1至2之具體條件及評價結果如表1及2所示。

評價方式

1.鍍層之試驗

鍍層之試驗係使用電子顯微鏡觀察鋁基鍍覆鋼板(或鋅基鍍覆鋼板)之鍍層及其經熱衝壓成形後的結構及厚度之變化，並以X射線能量散佈分析儀分析鍍層的化學組成成分，以獲得鍍層中矽含量、鐵含量或鋁含量，進而分析鍍層遭受熱衝壓成形所產生之變化，以及其對沾黏爐輥的情況、銲接能力及抗氧化能力的影響。

2.鍍層沾黏特性試驗

鍍層沾黏特性試驗係以X射線能量散佈分析儀分析鍍層中之鋁矽鍍層經熱衝壓成形處理後消失的時間，做為合金化反應之合金化時間，並以其評估鍍層沾黏爐輥的情況。當合金化時間為60秒至120秒時，鍍層不沾黏爐輥。

3.電阻點銲特性試驗

電阻點銲特性試驗係使用4kA至7kA的銲接電流及7kN的極頭壓力對鍍覆鋼板進行電阻點銲，並以銲接過程中發生之飛爆程度、銲核表面毛刺程度及銲核表面極頭沾黏程度評價鍍覆鋼板之鍍層的電阻點銲特性，且其具體評價標準如下： ◎表示程度輕微；

表示程度中等；

表示程度嚴重。

表1

表2

請參閱表2，各實施例之鋁基鍍覆鋼板經熱衝壓成形後，鍍層僅被輕微氧化，故於鍍層表面生成較薄的氧化鋁皮膜。此薄的氧化鋁皮膜於電阻點銲時使極頭與鍍覆鋼板間之電阻不過高，而減輕飛爆、銲核表面毛刺及銲核表面極頭沾黏的程度，此顯示各實施例之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的氧化鋁皮膜具有抗氧化能力，而具備良好的銲接特性。

再者，各實施例之鍍層於熱衝壓成形處理中發生合金化反應，鍍層變成鐵鋁層及氧化鋁皮膜。在鐵鋁層的內側區域為摻雜矽之FeAl合金相，在鐵鋁層的外側區域為嵌入塊狀矽之FeAl合金相，且在鐵鋁層的中間區域為純的鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相。

其次，經熱衝壓成形處理後，鐵鋁矽介金屬鍍層變成較厚的鐵鋁層。再者，鐵鋁層的元素含量也隨著前述合金化反應發生變化，其中平均鐵含量增加，且平均矽含量降低。此外，鐵鋁層外側區域的平均鋁含量仍高於60wt.%，故可於鐵鋁層表面可生成氧化鋁皮膜。

於熱衝壓成形處理的加熱成形步驟中，各實施例之鋁矽鍍層可在75秒至90秒內完全消失，故相較於比較例1之鋁基鍍覆鋼板(鋁矽鍍層需要較長時間才能消失)可減輕鍍層沾黏爐輥。

比較例2之鐵鋅鍍層經熱衝壓成形處理後，生成過厚的氧化鋅皮膜。於電阻點銲時，此過厚的氧化鋅皮膜導致極頭與鍍覆鋼板間之電阻過高，而造成嚴重的飛爆、銲核表面毛刺及銲核表面極頭沾黏，此顯示熱成形硬化鋅基鍍覆鋼板的銲接特性較差。

綜上所述，本發明之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法利用特定組成的浸鍍液形成具有特定結構之鍍層，此鍍層於熱衝壓成形中可快速進行合金化反應，以變成鐵鋁層及抗氧化層。此鐵鋁層之外側區域具有特定的組成，以避免鍍層沾黏爐輥並提升熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的銲接能力。此外，抗氧化層可抵抗高溫，以避免氧化所導致之鋼板銲接不良。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:方法 110,120,130,140:操作 200:熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板 210:基底鋼板 220:鐵鋁層 220A:內側區域 220B:中間區域 220C:外側區域 221:內側 222:外側 230:抗氧化層

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下： 圖1係繪示根據本發明之一實施例的熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法的流程圖。 圖2係繪示根據本發明之一實施例的熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板的示意圖。

100:方法

110,120,130,140:操作

Claims (10)

1. 一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，包含： 提供一基底鋼板； 對該基底鋼板進行一退火處理，以獲得一退火鋼板； 對該退火鋼板進行一熱浸鍍鋁處理，以獲得一鋁基鍍覆鋼板，其中該熱浸鍍鋁處理包含在640℃至700℃，以一浸鍍液形成一鍍層於該退火鋼板的一表面上，並且 該浸鍍液之一矽濃度為不小於8重量百分比，且該鍍層的一單面鍍覆量為25g/m ²至90g/m ²；以及 對該鋁基鍍覆鋼板進行一熱衝壓成形處理，以獲得該熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該熱衝壓成形處理包含： 一加熱成形步驟，其中該加熱成形步驟包含加熱該鋁基鍍覆鋼板到850℃至950℃，以對該鍍層進行一合金化反應，並使該鍍層變成一鐵鋁層及一抗氧化層，且該合金化反應之一合金化時間為60秒至120秒；以及 一冷卻步驟，其中該冷卻步驟包含冷卻該鋁基鍍覆鋼板。
2. 如請求項1所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，其中該鍍層包含一鋁矽鍍層及一鐵鋁矽介金屬鍍層，且該鐵鋁矽介金屬鍍層之一厚度為2μm至6μm。
3. 如請求項2所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，其中於該鐵鋁矽介金屬鍍層之一外側區域，一平均鐵含量為0.5重量百分比至2.0重量百分比。
4. 如請求項2所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法，其中於該鐵鋁矽介金屬鍍層之一外側區域，一平均矽含量為8重量百分比至25重量百分比。
5. 一種熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，利用如請求項1至4之任一項所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板之製造方法製得，其中該熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板不包含一鋁矽鍍層，但包含： 一基底鋼板； 一鐵鋁層；以及 一抗氧化層，其中該抗氧化層之一厚度為0.15μm至0.5μm，且該鐵鋁層設置於該基底鋼板與該抗氧化層之間。
6. 如請求項5所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該鐵鋁層之一厚度為15μm至30μm。
7. 如請求項5所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該鐵鋁層之一外側區域的一平均鐵含量為35重量百分比至50重量百分比。
8. 如請求項5所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該鐵鋁層之一外側區域的一平均矽含量為1.0重量百分比至5.0重量百分比。
9. 如請求項5所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該鐵鋁層之一外側區域的一平均鋁含量為大於60重量百分比。
10. 如請求項5所述之熱成形硬化鋁基鍍覆鋼板，其中該鐵鋁層為一鐵鋁(Fe ₂Al ₅)合金相，且該鐵鋁層包含： 一內側區域，包含摻雜的矽且位於該鐵鋁層鄰近該基底鋼板的一側； 一外側區域，包含塊狀矽且位於該鐵鋁層遠離該基底鋼板的另一側；以及 一中間區域，位於該內側區域及該外側區域之間。

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