TWI317383B

TWI317383B - High-strength alloyed aluminum-system plated steel sheet and high-strength automotive part excellent in heat resistance and after-painting corrosion resistance

Info

Publication number: TWI317383B
Application number: TW091113018A
Authority: TW
Inventors: Masayoshi Suehiro; Masahiro Fuda; Yoshihisa Takada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2009-11-21
Also published as: WO2002103073A3; CN1531604A; CN100370054C; KR20070087240A; KR20070119096A; WO2002103073A2; AU2002309283B2; KR20080108163A; KR100836282B1; KR20040007718A

Description

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五、發明說明（1) 技術範疇本發明係有關一種適合用作為藉高溫壓製製造且需要高強度之元件之合金化鍍鋁系統鋼板，該元件係以汽車部件之結構元件為代表；以及關於其製造方法，特別要求高強度之元件如A車底盤組成元件等之製造方法；以及用於其製造之鋼材。背景技藝由於全球環保問題，促成追求達成汽車重量的減輕，要求用於汽車的鋼板具有最高可能強度。但通常當鋼板強度提升時，伸長率及r值降低因而成形性低劣。因此希望鋼板能同時具有高強度、高成形性及形狀固定性。該問題之一項解決之道為經由使用保有奥氏體的馬氏體轉化製造的TRIP(轉化誘生塑性）鋼，近來TRIp鋼的應用日增。但雖然可使用TRIP鋼製造成形性絕佳之LOOO Mpa 等級高強度鋼板，但難以於更高強度鋼板獲得良好成形性’例如具有強度不低於1，500 MPa之超高強度鋼板獲得良好成形性。此外難以藉該項技術解決形狀固定性問題。為了因應該項問題，有一種溫熱壓製技術，該項技術晚近引人注目作為可達成高強度及高成形性二者之另一項手段趁溫熱時成形鋼板且利用成形期間產生的熱之提高強度技術係揭示於日本專利公開案第2〇〇〇_234153號。此項技術係針對經由適當控制鋼之組成分，於鐵氧體溫度範圍加熱鋼板，以及利用於該溫度範圍之沈澱強化而提高強度。曰本專利申請公開案第2000-87183號提議一種高強度 I? 17483 五、發明說明（6) 度合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於該鋼以重量計含有 C : 0.15至0.55%，Si :不大於0.5%，Μη : 0.2至3%，P :不大於0.1%，S :不大於0_04%，Α1 : 〇.〇1 至 0.1%，以及Ν : 不大於0.01%，以及一或多種選自下列之元素：Β: 0.0002 至 0.0050%，Ti : 0.01 至 0.8%，Cr :不大於2%，Mo :不大於1%’1^:不大於1%，（1：11:不大於〇.5%及811:不大於〇.2%。 (5) 根據第（1)至（4)項中任一種之耐熱性及塗漆後抗蚀性絕佳之高強度合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於該鐵_ 鋁系統塗層進一步含有1至20%矽。 (6) 根據第（1)至（5)項中任一種之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於鐵_ 鋁系統塗層之鋁含量不大於35%重量比。 (7) 根據第（1)至（6)項中任一種之耐熱性及塗漆後抗蚀性絕佳之高強度合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於該鐵_ 銘系統塗層進一步含有Zn : 1至50%及Mg : 0.1至1〇%中之一或二者。 (8) 根據第（1)至（7)項中任一種之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之咼強度合金化紹系統鐘覆鋼板，其特徵在於鐵_ 鋁系統塗層厚度為3至35微米。 (9) 一種高強度汽車零組件用合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於該鋼板具有一塗層於鋼板表面上其主要係由鐵-鋁組成；一鐵氧體於塗層底側，其厚度為不小於2微米至不大於鋼板厚度之1/1〇;以及基底鋼於鐵氧體層底側，該基底鋼主要係由馬氏體組成。 1317383 五、發明說明（7) (10) 根據第（9)項之高強度汽車零組件用合金化鋁系統鍍覆鋼板，其特徵在於鋼板表面之合金化鋁系統鍍覆層以及金屬間化合物層底側之鐵氧體層含矽。 (11) 根據第（9)項之高強度汽車零組件用合金化鋁系統鍍覆鋼板’其特徵在於該鐵氧體相硬度係不高於2〇〇。 (12) —種經由壓製成形而成形之高強度汽車部件，該部件之部分係由根據第（1)至（H)項中任一項之鋼組成。 (13) 根據第（12)項之高強度汽車部件，其特徵在於於至少部分表面上具有厚1至2〇〇微米之塗覆膜。 (14) 一種高強度汽車零組件之熱成形方法，其中當該汽車零組件係經由以主要由鋁組成的金屬鍍覆含有不低於 0.05%重量比碳作為鋼組成分之鋼製造的鋼板藉熱成形而製造汽車零組件時’該零組件之成形方式係於下列各區 A、B、C及D以外該侧更長加熱時間之加熱條件下加熱後熱成形’以及至少部分零組件係以不低於丨〇°c /秒之冷卻速率冷卻： A(800°C ’ 13 分鐘），b(900°C，6分鐘），C(1，05(TC， 1.5分鐘）’ D(1，200°C，0·3分鐘）。圖式之簡要說明第1圖為線圖顯示合金化鋁系統鍍覆層之錳及鉻總量對塗漆後抗蝕性之影響。第2圖為線圖顯示鎳、銅及錫添加量與裸抗蝕性間之關係。第3圖為線圖顯示鎳、銅及錫添加量與塗漆後抗蝕性間 10 五、發明說明（8) 之關係。圖為線圖顯示鉻及鉬添加量與裸抗蝕性間之關係。 Μ後_為線圖顯示鉻及钥添加量與塗漆後抗姓性間之圖為於95〇 c溫度之鐵_紹_石夕系統三元相圖。

第7圖$才目片（背景漫射電子影像）顯示藉光學顯微拍攝根據本發明之結構範例。第8圖為線圖顯示外層厚度與錢覆層加工性間之關係。圖為相片（彦景漫射電子影像)顯示藉顯微鏡拍攝根據本發明之金屬結構範例。第0圖為視圖顯示經由成形根據本發明之鋼板所得形第11圖為線圖顯示根據本發明之加熱時間與加熱溫度間之關係。 ·’、又實施本發明之最佳模式具體實施例1 用於本發明之鋼板之化學組成說明如後。碳：根據本發明鋼板於成形後具有不低於100() MPa 之高強度，且係經由於高溫壓製後藉快逮冷卻獲得，如此將鋼板結構轉成主要由馬氏體組成的結構。如此表示希望碳s董不低於0.05%，且為了穩定獲得高強度，更希望其含量不低於0.1%。它方面，即使碳含量提高至不低於 0.7%，其強度飽和，也容易產生熔接裂縫，因而將其上限設定於0.7%。 1317383 五、發明說明（11) 當存在有多相時應分析何相，由於已知錳及鉻促成塗漆後抗姓性的改良，且腐钱現象是一種巨觀現象，故發明人認為經由隨機於約5個部分分析錳及鉻含量可獲得概略資訊，即使存在有多相時亦如此，經由算出其平均，如此可做判定。此外規定截面以2至3% nitral蝕刻用以觀察加熱後之結構截面。原因在於未經蝕刻無法觀察基底金屬與鋁溶解鐵氧體間之交界面，該交界面特別於加熱時間較長時形成。鋁鍍覆沉積量影響抗蝕性、熔接性、加工性等。若沉積量過小，則塗漆後之抗蝕性不足；而若沉積量過大則熔接性及加工性低劣。有關加工性，於加熱後因脆性，故加熱後壓製期間合金化鋁系統鍍覆層容易剝離。鋁鐘覆方法並無特殊限制，可採用熱浸鍵覆法、電鍍法、真空沉積法、包覆法等。目前產業最廣用之方法為熱浸鍍覆法，Al-10% Si常用於鍍覆浴，鐵含於鍍覆浴中作為無法避免的雜質。前文已述，除了該等元素外，添加鉻及猛可改良鍍覆後抗蝕性。至於其它元素Mg、Ti、Zn、Sb、 Sn、Cu ' Ni、Co ' In、Bi、其它金屬等值得一提，只要鍍覆層主要由銘紐_成’則該等元素皆可應用。本發明並未特別界定鋁鍍覆之前處理及後處理。作為鍵覆前處理’值得一提者為前鍍覆Ni、cu、Cr或Fe等，其中任一者皆可採用。至於鍍覆後處理，值得一提為鉻酸鹽處理、樹脂塗覆處理等，目標係針對防鏽與潤滑，但有機樹脂於加熱後消失，故有機樹脂並不佳。有關鉻酸鹽處理，

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五、發明說明（l2) 考慮有關晚近對六價鉻規定，以含三價鉻之處理膜如電解絡酸鹽等為佳。無機系統鉻酸鹽處理以外之後處理也可應用。也可事先施用氧化銘、氧化石夕、硫化鉬等之處理目的係為了潤滑。實施例2 根據本發明之實施例2規定鋼組成分之理由說明如後。氮為無可避免涵括的元素，當未添加硼時氮含量並無特殊規定；但當添加硼時氮含量不可過高，且需提高鈦添加量°結果造成產生的TiN含量增高且出現熱裂縫問題，同時成本也提升。故氮上限設定於〇1%。硼係添加用於提升壓製成形期間或壓製成形後冷卻時的硬化能力，為了達成該項效果需要添加量不低於 0.0002%。但當添加量過高時，有熱裂縫與效果飽和問題。故硼上限設定於0.03%。鎳、銅及錫經由於高溫加熱期間改變合金化鋁鍍覆層狀態’而具有熱壓成形期間高溫加熱後改變表面裂缝狀態的效果，由於可獲得成形產品之塗漆後抗蝕性改良故相當重要。有關此等元素，由第2及3圖結果顯示，第2及3圖係經由測量鎳、銅及錫添加量、以及於實驗室試驗中於高溫成形後測量試樣之裸抗钱性及塗漆後抗钱性獲得第2及3圖結果，發明人發現為了獲得前述效果，必須添加鎳、銅及錫，讓其滿足式3。此處裸抗蝕性及塗漆後抗姓性係藉本方法評估，使用高溫成形後加工部分取得的試樣，於實施例所示條件下檢驗。 15 1317383 t 五、發明說明（13) (Ni+0.5xCu+3xSn)>0.012 ... 3 至於錄、銅、錫個別方面，過量添加鎳造成效果飽和以及成本升高’銅及錫有產生表面裂縫問題，故各元素上限分別設定於1 .〇%、1 %及0.2%。根據本發明之鋼板製造條件並無特殊規定，但較佳製造條件說明如後。澆鑄具有前述組成分之鋼，所得熱板坯無論為直接或於加熱後、或板坯冷卻而再度加熱，經過熱軋。此處罕見觀察得熱板述直接熱軋與再度加熱後熱軋間鋼性質有任何差異。此外，再度加熱溫度並無特殊規定，但較好考慮生產力而將再度加熱溫度調整至1，〇〇〇至l，3〇(rc之範圍。有關熱軋，規則性熱軋處理或連續熱軋處理，其中板坯彼此連接且於光整熱軋中軋製，兩項處理皆可採用。考慮生產力與鋼板厚度準確度，較好將熱軋時的光整溫度控制於不低於Ar3轉形溫度。熱軋後之冷卻係以尋常方法進行。該種情況下，由生產力觀點視之較好將捲取溫度控制於不低於55〇它。它方面，若捲取溫度過高則拾取能力低劣，故較好將捲取溫度控制於不高於750°C。至於酸浸處理或冷軋處理，可採用尋常方法；至於隨後鋁鍍覆法或隨後鋁鋅鍍覆法也可採用尋常方法。換言之，以鋁鍍覆法為例，鍍覆浴矽濃度5至12%為適當，而以鋁鋅鍍覆法為例，鍍覆浴鋅濃度4〇至5〇%為適當。此處有關鑛覆法之氣氛，㈣可使用具有非氧化爐之 16 1317383 五、發明說明（14) 連續鍍覆設備、或不具有非氧化爐之連續鍍覆設備進行，只要可保有尋常條件即可。因此根據本發明之製品之製造上並無需特殊控制，故生產力不受妨礙。前述製造條件中，金屬前鍍覆未於鍍覆前施用於鋼板表面，但即使於採用鎳預鍍覆、鐵預鍍覆或其它可改良鍍覆性質之金屬預鍍覆也不會造成特殊問題。此外即使當鎂及鋅涵括於鋁鍍覆層、或鎂涵括於鎂_ 鋁鍍覆層也不會發生特定問題，可製造具有類似性質之鋼板。具體實施例3 首先於根據本發明具體實施例時規定鋼之各組成分之理由說明如後。碳為添加用以獲得冷卻後由馬氏體組成結構且確保材料品質及元素’要求碳添加量不低於〇15%俾確保強度不低於1，200 MPa。它方面，若添加量過高，則難以獲得對抗衝擊變形強度，故碳上限設定於〇 55%。石夕為溶質加強元素，可以相對低成本提高鋼板強度。但若添加過度，則鍍覆性質低劣，故矽上限設定於0.5%。添加錳可於以寬廣範圍之冷卻速率冷卻後確保獲得強度。當碳含量高但錳添加量小時，於尋常冷卻速率範圍（該範圍可於壓製成形期間獲得）無法獲得馬氏體結構，故幾乎無法確保其強度。此處引述之冷卻速率範圍於鋼板厚度1.4 毫米時不高於500°C /秒。為了證實此種功能，要求添加量 17 1317383 五、發明說明（15) -低於0.2%。它方面’若猛含量過高，則不僅成本提高，同時效果也飽和，故猛上限設定於30/〇。硫為無可避免而涵括的元素，造成加工性質低劣。故需儘可能減少硫含量。經由將硫含量降至不高於〇〇4%，可免除加工性問題，故硫含量範圍決定為不高於〇.〇4%。磷為溶質加強元素，可以相對低成本提高鋼板強度。但若磷添加量過度，則於熱軋或冷軋期間因脆變產生裂縫，故磷上限設定於〇. 1 〇/〇。鋁用作為氧化劑，為了發揮效果要求鋼之鋁含量不低於0.005%。它方面，添加量超過01%，增加氧化物系統包涵體問通以及表面品質劣化問題，故銘上限設定於〇 . 1 ^ 鉻及铜經由改變高溫加熱期間鋁鍍覆層合金化狀態’ 而具有於高溫加熱後之壓製成形期間，改變表面裂縫狀態的效果’由於鉻及鉬可導致成形製品塗漆後抗蝕性改良故相當重要。由第2及3圖所示結果’第2及3圖之結果係經由測定鉻及鉬添加量以及於實驗室試驗中於高溫成形後試樣之裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性獲得，發明人發現必須添加鉻及鉬。此處’裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性係遵照實施例所示條件’使用取自高溫成形後對施加加工部分試樣進行檢驗方法評估。至於鉻及鉬個別元素，過量添加鉻造成鑛覆性質及成本提高問題，而過量添加鉬則有效果飽和及成本增高問題。故個別元素之上限分別設定於2.0%及1 .〇%。其它組成分並無特殊規定。無可避免地必然含鎳，若 18 1317383 五、發明說明（l7 前述製造條件中，金屬前鍍覆未於鍍覆前施用於鋼板表面，但即使於採用鎳預鍍覆、鐵預鍍覆或其它可改良鍍覆性質之金屬預鍍覆也不會造成特殊問題。此外即使當鎂及鋅涵括於鋁鍍覆層、或鎂涵括於鎂-鋁鍍覆層也不會發生特定問題’可製造具有類似性質之鋼板。具體實施例4 經由加熱鋁鍍覆層，如此將其轉成合金層亦即鐵鋁系統塗層，也經由控制鋁量至不大於35%，如此將鐵鋁系統塗層轉成Fe+FhAl，鋁及矽溶解於其中，於接受加工部分比較含有Fe+Fe^Al以外之其它相之鍍覆層部分可獲得遠更佳之加工性及抗蝕性。碳：根據本發明鋼板於成形後具有不低於M〇〇 Mpa 之兩強度，且係於熱壓後藉快速冷卻鋼板，如此將其結構轉成主要由馬氏體組成的結構達成。為了達成此項目的需要碳含量不低於〇〇5%。它方面，即使碳含量提高至不低於〇·7 /〇，強度飽和，容易產生熔接裂縫，故碳上限設定於 0.7%。 ' 奴以外之納之組成分並無特殊限制，但值得一提Si、 Μη、P、Al、n、Cr、Mo、Ti、Nb、B、Ni、Cu、V、Sn、 Sb等凡素作為添加元素或無法避免的雜質。該等元素可視凊况需要而添加。舉例說明：錳及硼可有效用於硬化性質；絡敛及銷可有效用於鋁鍍覆層之耐熱性以及鎳及銅可改良抗餘性。其期望添加範圍分別為Μη: 0.5至3%，P :不大於0」/〇 ’ S :不大於〇_1%，Α1 :不大於0.2%，Ν :不大於 20 I?17^83 五、發明說明（24) 至表面後趁熱加工’故無需特別添加石夕。但當然可添加石夕。於快速加熱鋼板部分時’由於加工係於室溫進行故無可避免地必須添加石夕。Cr、Mg、Ti、Sb、Sn、Zn等值得一提者為鋁鍍覆層之其它添加元素，只要鍍覆層主要由鋁組成，則可施用該等元素。但鋅沸點低，過量添加時，辞於加熱期間於表面上產生鋅粉，造成壓製過程的擦傷。故不期望鋅添加量不低於60%。本發明並未特別界定鍍覆之前處理及後處理、壓製期間鋼板之加熱處理及其冷卻方法。作為鍍覆後處理，值得一提為鉻酸鹽處理、樹脂塗覆處理等，主要目的係為了防鑛及潤滑。但用於路酸鹽處理，考慮晚近對六價絡規定，以含三價鉻如電解鉻酸鹽等之處理薄膜為佳。樹脂塗覆處理通常可有效改善成形性，當鋼板部分於成形後被快速加熱時特別有效。當鋼板係被加熱然後成形時樹脂薄膜分解故不會造成任何影響。製造銘鍍覆鋼板之方法並無特殊限制。可應用常規製鋼條件及熱軋條件。賴覆通常係藉熱浸鑛覆法進行，作方法非僅囿限於此，可使用於非水處理等。至於铲霜針…♦劑電鍍、氣相蒸鍍且可採用前處理。观騍夺，加熱或冷卻鋼板方法也無特殊限熱、爐内加熱、高頻加熱等手段。此等手求用^加熱適合用於快速加熱鋼板部件。、尚頻加具體實施例8 27 I?17383

五、發明說明（π)表1 編號 ---- 化學組成(重量％) C Si Μη Ρ s A1 N Ti Cr Mo B Ti* 1 0.23 0.12 1.21 0.02 0.009 0.03 0.004 0.02 0.13 - 0.002 0.76 2 0.21 0.20 0.81 0.02 0.007 0.05 0.004 0.22 0.20 - - 0.83 3 0.17 0.15 1.24 0.01 0.008 0.03 0.003 0.01 1.10 - 0.0008 1.73 4 0.42 0.7 2.41 0.01 0.009 0.01 0.003 0.66 0.21 - 0.001 2.08 5 0.23 0.31 4.54 0.02 0.007 0.05 0.003 0.02 0.44 0.002 1.23 6 0.25 0.18 1.22 0.01 0.01 0.04 0.003 0.02 0.66 0.20 0.005 1.29 7 0.24 0.2 0.41 0.01 0.02 0.05 0.004 0.09 0.10 0.15 0.01 0.47 8 0.2 0.2 2.43 0.01 0:01 0.04 0.003 0.09 0.21 - 0.0008 1.52 9 0.03 0.1 1.4 0.02 0.01 0.03 0.004 0.25 0.15 - 0.0003 1.1 10 0.23 0.12 0.3 0.01 0.008 0.05 0.003 0.03 0.23 - - 0.41 11 0.24 0.10 0.51 0.01 0.008 0.03 0.004 0.05 0.03 0.0022 0.34 註l)Ti* : Ti+0.5Mn+Cr+0_5Mo 31 1317383 五、發明說明（33) 由壓製成形期間接受加工部分切出試樣，評估裸抗蝕性及塗漆後抗鞋性作為高溫成形後的表面性質。裸抗飯性之s平估方法係將試樣接受濕槽試驗（相對濕度：95%，、、w产 40°C)經歷3日；而塗漆後抗蝕性係於試樣被切割成十字形後將試樣接受喷鹽試驗（JIS_Z2134)經歷3〇日評估。採用陽離子性電沉積塗料作為本例的塗漆，塗漆厚度為15微米。裸抗蝕性係由外觀判定標為記號〇或><，評估標準為：X 出現紅鏽以及〇無紅鏽。同理，塗漆後抗蝕性係由外觀判疋，標為記號〇、△或X ,評估標準為：〇不大於2毫米之 /包胞、△大於2毫米至不大於4毫米之泡胞以及\大於4 =米之泡胞。1號至7號鋼為具有符合本發明規定範圍之組成^ 之鋼，於本發明規定範圍條件下製造之鋼板於高溫成形後皆可獲得高強度，此外裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性兩方面皆無問題。此處以7號鋼為例，也顯示出退火溫度偏離本發明規定範圍條件下製造之鋼板結果；本例中因鋼板強度過高，故未進行隨後性質的評估。以第8及9號鋼為例，鋼組成係偏離本發明規定範圍。結果8號鋼之高溫成形後強度低，高溫成形後強度為本發明追求的目#9號鋼無法獲得裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性。實施例3 具有表6所示各種組成之鋼經過澆鑄，再度加熱至 1，〇50至l，250t溫度，隨後經熱軋、酸浸、冷軋、退火、接又鍍覆處理（鍍鋁或鍍鋁·鋅），然後以〇 8%降低速率接受回火軋製。又作為實質合金化製程，鋼板加熱至9〇〇至〗，〇〇〇 36 I? 173/3

五、發明說明（μ) °C溫度，於此溫度維持5分鐘，隨後與室溫壓模以及接受壓製成形，然後研究其性質。材料性質之研究係由於壓機中快速冷卻部分切除試樣並對其進行抗拉試驗。試驗係藉將試樣切成5個試驗件根據JIS-Z2201以及遵照JIS-Z2241試驗方法進行。評估結果示於表7。 [表6及表7] 表6 鋼編號 C Si Μη S P A1 N Cr Mo Crf7xMo 備註 1 0.16 0.20 0.72 0.006 0.020 0.035 0.0025 1.00 0.18 2.260 本發明例 2 0.21 0.21 0.68 0.008 0.018 0.032 0.0030 0.95 0.15 2.000 本發明例 3 0.50 0.25 0.75 0.006 0.020 0.026 0.0028 0.98 0.17 2.170 本發明例 4 0.23 0.20 1.50 0.010 0.015 0.030 0.0030 0.32 0.00 0.320 本發明例 5 0.22 0.45 2.20 0.009 0.010 0.038 0.0035 0.00 0.05 0.350 本發明例 6 0.23 0.15 0.30 0.008 0.012 0.032 0.0026 1.90 0.00 1.900 本發明例 7 0.21 0.20 0.50 0.008 0.010 0.033 0.0028 0.00 0.80 5.600 本發明例 8 0.22 0.21 0.65 0.006 0.015 0.032 0.0030 0.10 0.02 0.240 本發明例 9 0.22 0.20 0.70 0.008 0.014 0.025 0.0025 0.25 0.00 0.250 本發明例 10 0.21 0.18 0.45 0.010 0.012 0.028 0.0025 0.00 0.03 0.210 比較例 37 1317383 五、發明說明（π) 表7 鋼編號捲取溫度 CC) 退火溫度 ΓΟ 鍍覆種類成形前抗拉強度 (MPa) 成形前加熱溫度 ΓΟ 降伏強度 (MPa) 抗拉強度 (MPa) 裸抗触性塗漆後抗蝕性備註 1 630 780 鍍鋁 565 980 1080 1208 〇〇本發明例 620 780 鍍鋁-鋅 560 980 1090 1270 〇〇本發明例 2 650 770 鍍鋁 605 950 1290 1560 〇〇本發明例 650 765 鍍鋁-鋅 600 950 1285 1580 〇〇本發明例 3 635 740 鍍鋁 725 930 1705 1890 〇〇本發明例 630 750 鍍鋁-辞 750 930 1700 1900 〇〇本發明例 4 645 775 鍍鋁 500 950 1390 1610 〇〇本發明例 650 780 鍍鋁-鋅 508 950 1400 1600 〇〇本發明例 5 630 770 鍍鋁 603 950 1300 1550 〇〇本發明例 630 770 鍍鋁-鋅 605 950 1320 1555 〇〇本發明例 6 650 770 鍍鋁 654 950 1390 1620 〇〇本發明例 640 760 鍍鋁-鋅 660 950 1380 1620 〇〇本發明例 7 640 770 鍍鋁 780 950 1320 1510 〇〇本發明例 650 760 鍍鋁-辞 774 950 1325 1520 〇〇本發明例 8 630 765 鍍鋁 553 950 1320 1580 〇〇本發明例 635 760 鍍鋁-鋅 555 950 1310 1570 〇〇本發明例 9 640 770 鍍鋁 558 950 1340 1575 〇〇本發明例 645 770 鍍鋁-鋅 562 950 1350 1585 〇〇本發明例 10 630 765 鍍鋁 554 950 1350 1595 X X 比較例 640 760 鍍鋁-鋅 550 950 1330 1530 X X 比較例 38 I? 173,83 五、發明說明（3〇由壓製成形期間接受加工部分切出試樣，評估裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性作為高溫成形後的表面性質。裸抗蝕性之評估方法係將試樣接受濕槽試驗（相對濕度：95%，溫度 40 C )經歷3日；而塗漆後抗蝕性係於試樣被切割成十字形後將試樣接受喷鹽試驗（JIS_Z2134)經歷3〇日評估。採用陽離子性電沉積塗料作為本例的塗漆，塗漆厚度為15微米。裸抗敍性係由外觀判定標為記號〇或χ，評估標準為：X 出現紅鏽以及〇無紅鏽。同理，塗漆後抗蝕性係由外觀判疋，標為記號〇、△或X，評估標準為：〇不大於2毫米之泡胞、△大於2毫米至不大於4毫米之泡胞以及χ大於4毫米之泡胞。1號至9號鋼為具有符合本發明規定範圍之組成分之鋼，於本發明規定範圍條件下製造之鋼板於高溫成形後皆可獲得高強度，此外裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性兩方面皆無問題。以10號鋼為例’鋼組成偏離本發明規定之範圍，故未獲得裸抗蝕性及塗漆後抗蝕性。實施例4 熱浸鍍鋁應用於酸浸鋼板（厚1.8毫米）及冷軋鋼板（厚 1.2毫米）作為材料’具有表8所示組成，且係經由常規熱軋及冷軋製程製造。表8第卜3、5及7號為冷軋鋼板，其餘為熱軋鋼板。熱浸鍍鋁使用非氧化爐_還原爐型生產線，鍍覆沉積量於鍍覆後藉氣體擦拭法調整為兩邊8〇克/平方米，隨後鋼板經冷卻及接受零閃爍處理。此時鍍覆浴組成為 Al-l〇%Si-2%Fe。浴中鐵為鍍覆裝置以及浴中鋼板無可避免提供的組成分。鍍覆外觀良好不具有未經鍍覆缺陷等。 39 1317383 五、發明說明（π) 性質顯示於表9。如此製造之熱浸鍍鋁鋼板之硬化性及加工性經過評估。加工性之評估方法係將鍍鋁鋼板於9 5 〇 °C於氣氛下加熱 10分鐘作為實質合金化製程，隨後冷卻，同時將其插置於鋼製壓模間（冷卻速率約30°C /秒）’冷卻至室溫，隨後接受耐衝擊試驗。又鋼板截面之維克氏硬度係藉施加100克負載測定。加工性評估標準〇：無剝脫 △:產生裂缝 X:產生粉狀剝脫 [表8及9] 表8 編说化學組成(wt%) C Si Μη Ρ s A1 N Ti Cr Mo B 1 0.23 0.12 1.21 0.02 0.009 0.03 0.004 0.02 0.13 - 0.002 2 0.21 0.20 0.81 0.02 0.007 0.05 0.004 0.22 0.20 - - 3 0.17 0.15 1.24 0.01 0.008 0.03 0.003 0.01 1.10 - 0.0008 4 0.23 0.31 1.54 0.02 0.007 0.05 0.003 0.02 0.44 - 0.002 5 0.25 0.18 1.22 0.01 0.01 0.04 0.003 0.02 0.66 0.20 0.005 6 0.24 0.2 0.95 0.01 0.02 0.05 0.004 0.09 0.5 0.15 0.01 7 0.2 0.2 2.43 0.01 0.01 0.04 0.003 0.09 0.21 - 0.0008 8 0.04 0.1 1.4 0.02 0.01 0.03 0.004 0.25 0.15 - 0.0003 1317383 五、發明說明（39) 田紹a量不兩於35%時可獲得良好加工性。又鐵銘塗層之銘含量係依據沉積量及停駐時間決定，須了解沉積量愈小以及停駐時間愈長，則擴散進行愈嚴重，以及鐵-銘塗層之鋁含量愈小。 [表 10]

實施例5 ^ Mg應用於酸浸鋼板（厚1.8毫米）及冷軋鋼板（厚毫来）作為材料，具有表8所示組成，且係經由常規熱札及冷札製程製造。表11之A、C、E及G號為冷軋鋼

42 I?17383 五、發明說明（4〇) 板，其餘為熱軋鋼板。熱浸鍍鋁使用非氧化爐-還原爐型生產線，鍍覆沉積量於鍍覆後藉氣體擦拭法調整為每邊4〇克/ 平方米，隨後鋼板經冷卻及接受零閃爍處理°此時鍍覆浴組成為Al-8%Si-6%Mg-l%Fe-0.1%Ca。浴中鐵為鍍覆裝置以及浴中鋼板無可避免提供的組成分。鍍覆外觀顯示閃爍樣式，良好而無未經鑛覆缺陷等。本例製造條件顯示於表 12。評估如此製造之熱浸鍍覆鋼板之硬化性及抗蝕性。評估方法說明如後。熱浸鍍覆鋼板接受5%拉力應力，然後於 950°C加熱5分鐘，作為實質合金化製程，隨後經冷卻，且插置於鋼板間（冷卻速率約為3(TC/秒）。耐熱性於冷卻後目測觀察試樣評估。然後裸抗蚀性之評估方式係將試樣接受濕槽試驗（相對濕度：95%，溫度：4〇。〇經歷3日；塗漆後抗#性係將試樣切成十字形之後接受喷鹽試驗（JIS Z2丨34) 經歷30日評估。此處採用陽離子性電沉積塗漆作為塗漆，塗漆厚度為15微米。又加上100克負載測量鋼板維克氏硬度。耐熱性評估標準 Ο ·良好 △:表面產生裂縫形圖案 X :產生紅色鱗片裸抗蝕性評估標準〇 ·良好 △:產生紅鏽

43 1317383 五、發明說明（41) 塗漆後抗蝕性評估標準 ◎:塗漆泡胞不大於1毫米〇：塗漆泡胞不大於2毫米 △:塗漆泡胞2至4毫米 X :塗漆泡胞大於4毫米 [表11及12] 表11 鋼代碼 C Si Μη P S A1 N Ti Cr Mo Ni B A 0.21 0.20 0.81 0.02 0.007 0.05 0.004 0.05 0.20 - - 0.0005 B 0.17 0.15 1.24 0.01 0,008 0.03 0.003 0.15 1.10 - - 0.0008 C 0.42 0.7 2.41 0.01 0.009 0.01 0.003 0.46 0.21 - - 0.001 D 0.23 0.31 1.54 0.02 0.007 0.4 0.003 0.24 0.44 - - 0.002 E 0.25 0.18 1.22 0.01 0.01 0.04 0.003 0.003 0.66 0.20 - 0.005 F 0.24 0.2 0.95 0.01 0.02 0.05 0.004 0.001 - 0.15 0.33 0.01 G 0.08 0.1 1.4 0.02 0.01 0.03 0.004 0.25 0.15 - 0.0003 Η 0.24 0.10 0.31 0.01 0.008 0.03 0.004 0.21 0.03 - 0.0001 44 1317383 五、發明說明（43) 至3號鋼板屬於Si-Mg-Zn系統，顯示絕佳抗蝕性。 [表 13] 表13

編號鍍覆層組成(重量％) 裸抗ϋ性 Si Mg Zn Ca 塗漆後抗蝕性 1 2 3 40 0.1 〇 ◎ 2 5 7 20 0.1 〇 ◎ 3 8 6 10 - 〇 ◎ 4 12 8 - 0.1 〇 ◎ 5 8 6 - 0.1 〇 ◎ 6 6 3 - - 〇 ◎ 7 9 0.5 - - 〇 ◎ 8 - 1 3 - X X 實施例6 熱浸鍍IS應用於作為材料的冷軋鋼板（厚1.2毫米），鋼板具有表14所示鋼組成，係經由常規熱軋製程及冷軋製程製造。熱浸鍍鋁係使用非氧化爐-還原爐型生產線，於鍍覆後藉氣體擦拭法將鍍覆沉積量調整至每邊6〇克/平方米；隨後將鋼板冷卻並接受零閃爍處理。此時鍍覆浴組成為从1〇%Si_2%Fe。$巾鐵祕„置衫巾鋼板所無可避免地供應的組成分。鍍覆外觀良好，不含未經鍍覆缺陷等。如此製造之鍍銘鋼板加熱至950t，作為實質合金化製程，评估通風冷卻過程之鐘層加工性（耐剝脫性）。

46 1317383 五、發明說明（糾）此時，經由變更加熱時間及加熱樣式而改變鐵氧體層厚度。藉衝擊试驗加工’冷卻期間隨著加工溫度的改變，目測判定剝脫狀態，評估最低溫時鍍覆層之加工性，此時鍍覆層未出現剝脫。此處以此種鋼為例，即使s1(rc/秒之冷卻速率，硬化性質良好，即使於通風冷卻仍可獲得主要由馬氏體組成的結構。本例中中間鐵氧體層厚度與可獲得最佳加工的最低溫間之關係顯示於第8圖。如第8圖所示，須了解當鐵氧體層厚度不小於2微米，較好不小於4微米時，鍍覆層之剝脫抗性改良。當鐵氧體層厚度約為0.5微米時，即使於80(Γ(：μ工也觀察到鍍覆層之粉狀脫落。又作為實質合金化製程，鍵覆層加工性係依據鍍覆沉積量決定。即使鐵氧體層厚度為2微米，當每邊沉積里為30克/平方米時，獲得良好加工的最低溫約為則。c。又此時基底鋼結構係以光學顯微鏡觀察及隨後進行影像分析分析，各條件下由馬氏體組成的結構百分比皆不低於 80%。 [表 14] 表14 C Si Μη Ρ S A1 N Ti Cr Mo B 0.36 0.21 0.65 0.02 0.006 0.027 0.003 0.002 1.01 0.16 0.0001 實施例7 *熱浸鍍結應用於酸浸鋼板（厚1.8毫米）及冷軋鋼板（厚只）乍為材料，具有表i 5所示組成且係經由常規熱 47 1317383 五、發明說明（45) 軋及冷軋製程製造。表15第1、3及5號為冷軋鋼板，其餘為熱軋鋼板。熱浸鍍鋁使用非氧化爐-還原爐型生產線，鍍覆沉積量於鑛覆後藉氣體擦拭法調整為每邊60克/平方米，隨後鋼板經冷卻及接受零閃爍處理。此時鍍覆浴組成為 Al-l〇%Si-2%Fe。浴中鐵為鍍覆裝置以及浴中鋼板無可避免提供的組成分。鍍覆外觀良好不具有未經鍍覆缺陷等。如此製造之熱浸鍍鋁鋼板加熱至95(TC，作為實質合金化製程’隨後當溫度到達约600°C時藉壓製成形，同時藉水冷式壓模冷卻。於施加彎曲加工部分之鍍覆層剝脫狀態以目測判斷，全部鋼板皆未見鍍覆層的脫落。此時鐵氧體層厚度為10至20微米，各基底鋼之馬氏體百分比不低於80%。此處冷卻速率約為150°C/秒。表15 [表 15] 編號 C Si Μη Ρ S A1 N Ti Cr Mo B 1 0.22 0.20 0.94 0.02 0.007 0.025 0.003 0.22 0,05 0.002 0.0017 2 0.16 0.17 0.69 0.02 0.007 0.037 0.004 0.002 0.98 0.17 0.0001 3 0.20 0.20 0.67 0.02 0.006 0.033 0.003 0.002 0.96 0.17 0.0002 4 0.22 0.15 0,88 0.03 0.007 0.022 0.004 0.55 0.12 0.01 0.0005 5 0.25 0.55 0.72 0.02 0.009 0.025 0.003 0.31 0.58 0.12 0.0020 實施例8 熱浸鍍鋁應用於作為材料的冷軋鋼板（厚1.2毫米），鋼板具有表16所示鋼組成，係經由常規熱軋製程及冷軋製程 1317383 五、發明說明（π) 於第9圖。參考編號1顯示組成為A1: 26.85%，Si : 9.83%， Fe : 59.92%之層；參考編號2顯示組成為A1 : 49.54%，Si : 3.11%，Fe : 44.87%之層；參考編號3顯示組成為A1 : 30.75%，Si : 8.88%，Fe : 56.91%之層；以及參考編號4顯示組成為 A1 : 9.59%，Si : 2.92%，Fe : 84.02%之層。 [熔接性] 點熔接性係於下述條件評估：電極：圓頂形電極，係由氧化鋁分散於銅製成，具有電極梢端6<J)-40R，壓力：600 kgf，熔接電流：10 k A，熔接時間：12週期（60 Hz)。評估標準〇：連續點熔接超過2,000週期 △:連續點熔接1,200至2,000週期 x :連續點熔接少於1，200週期 [塗漆後抗姑性] 鋼板於化學處理以接受化學處理約2分鐘，該化學處理以常用於鍍鋁鋼板及鍍鋅，然後塗覆以厚2〇微米之陽離子性電沉積塗料，於140t烤乾20分鐘，然後切成十字形狀後接受喷鹽試驗20日，塗漆後抗蝕性係由切成十字形部分的腐钱深度判定。此處切削機切成十字形深度約為5〇微米。故由測量值減50微米所得值為真正腐蝕深度。評估結果摘述於表17。 1317383

五、發明說明（奶）微米之範圍。對該等鋼板做實施例7第1項之相同評估。結果全部鋼板皆獲得對應於實施例1評估等級〇之相同評估結果，顯示良好熔接性及良好塗漆後抗蝕性。 [表 18] 表18 編號 C Si Μη Ρ s A1 N Ti Cr Mo B 1 — 0.22 0.20 0.94 0.02 0.007 0.025 0.003 0.22 0.05 0.002 0.0017 2 0.16 0.17 0.69 0.02 0.007 0.037 0.004 0.002 0.98 0.17 0.0001 3 0.20 0.20 0.67 0.02 0.006 0.033 0.003 0.002 0.96 0.17 0.0002 4 0.36 0.21 0.65 0.02 0.006 0.027 0.003 0.002 1.01 0.16 0.0001 5 0.22 0.15 0.88 0.03 0.007 0.022 0.004 0.55 0.12 0.01 0.0005 6 0.25 0.55 0.72 0.02 0.009 0.025 0.003 0.31 0.58 0.12 0.0020 7 0.23 0.18 0.21 0.03 0.007 0.025 0.003 0.27 0.03 0.01 0.0022 實施例10 熱浸鍍鋁應用於作為材料的冷軋鋼板（厚1.2毫米），鋼板具有表19所示鋼組成，係經由常規熱軋製程及冷軋製程製造。熱浸鍍鋁係使用非氧化爐-還原爐型生產線，於鑛覆後藉氟體擦拭法將鐘覆沉積量調整至每邊60克/平方米；隨後將鋼板冷卻並接受零閃爍處理。此時鍍覆浴組成為 Al-10%Si-2%Fe。浴中鐵為鑛覆裝置及浴中鋼板所無可避免地供應的組成分。鍍覆外觀良好，不含未經鍍覆缺陷等。如此製造之熱浸鍍鋁鋼板於大氣中加熱，然後維持於不同溫度，成形為第10圖所示形狀。此時鋼板係以水冷式壓模 52 Ιβ 173)83 五、發明說明（5〇) 冷卻。加熱速率約為5至10。(：/秒，冷卻速率雖然隨各部改變’但於冷卻速率高部分約為l〇〇°C/秒，於冷卻速率低部分約為20°c /秒。評估此時鍍覆層加工性（耐剝脫性）。鍍覆層的脫落係於壓縮面上以條紋狀或以點狀形式形成。鍍覆層之加熱條件與剝脫狀態間之關係顯示表2〇。進—步，根據本發明之加熱條件顯示於第11圖。 [表19及20] 表19 C Si Μη Ρ S A1 N Ti Cr Mo B 0.24 0.21 0.95 0.02 0.006 0.027 0.003 0.002 1.01 0.16 0.0018

表20 編被加熱溫度(°C) 加熱時間(分鐘）黏著性 800 20 Δ 2 850 15 〇 3 900 13 〇 4 950 8 〇 5 1000 6 〇 6 1050 4 〇 7 1100 2 8 900 5 _ X 9 1000 __2 X 鲁 1317383 五、發明說明（SI) 黏著性評估標準〇：锻覆層未剝脫 △:鑛覆層部分產生裂縫 X :鍍覆層產生剝脫

如表20所不，當溫度低抵80(rc即使於加熱後2〇分鐘黏著性仍未能如同實質合金化處理般完美。加熱溫度升高時，留置時間不大於10分鐘可獲得良好黏著性◊當留置時間於500X： 5分鐘或於lOOOt 2分鐘，黏著性仍未如同實質合金化處理般良好。產業應用性如前述，本發明提供一種形成高強度汽車部件之熱壓方法’未來將可促成車體重量的大為減輕。

54

Claims

>1' 1317383 6.25. 第91113018號專利申請案申諸卑利修. 月l· e 六、申請專利範圍 §香 1. -種财熱性及塗漆後抗餘性絕佳*^^合]以銘鑛覆鋼板，其特徵為：於該鋼板之表面上具有一鐵-紹系統塗層’該塗層含有總量大於〇1質量％之鐘及路且該鋼板包含碳：0.05至〇·7質量％、矽：〇〇5至1質量％、錳· 〇_5至3質量％、磷：不大於〇」質量％、硫·不大於 0.1質量％及鋁：不大於0.2質量％，且此外，從鈦：〇〇1 至0.8質量％、鉻：不大於3質量％及鉬：不大於丨質量％之中所選擇之一或多種元素係滿足下列不等式（丨）：欽 + 0·5χ猛 +絡 + 〇5χ# 目 >〇.4_··(1) 2_ —種耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板’其特徵為：於該鋼板之表面上具有一鐵_紹系統塗層，該塗層含有總量大於〇1質量％之錳及鉻，且該鋼板含有碳：0‘15至0.55質量％、石夕$ 〇·5質量％、猛： 0.2至3.0質量％、硫$ 〇_〇4質量％、磷$ 〇」質量％及鋁：0.005至0_100%，且又含有從鉻$2.0質量％、鉬$ 1.〇質量％所選擇之一或多種元素以滿足下列關係式 (鉻+7χ鉬）¥ 0.24。 3.如申§青專利範圍第2項之耐熱性及塗漆後抗触性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為：該鋼板含有碳： 0.15至0.55質量％、矽$0.5質量％、錳：0.2至3質量％、磷S 0.1質量％、硫S0.04質量％、鋁：0.01至0.1質量％及氮S0.01質量％，且又含有從硼：0.0002至0.0050質量％、鈦：0.01至0.8質量％、鉻S 2質量％、鉬$ 1質量 %、鎳S 1質量％、銅S 0.5質量％及錫S 0_2質量％中所 55 六、申請專利範圍選擇之一或多種元素以滿足下列關係式 (錄+0.5x銅+3x錫）¥ 〇.〇12。 4.如申請專利範圍第丨或2項之耐熱性及塗漆後抗钱性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為：該鐵-鋁系統塗層進一步含有1至2〇質量％的矽。 5·如申請專㈣圍第⑷項之耐熱性及塗漆後抗姓性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為··該鐵鋁系統塗層之鋁含量不大於35重量％。如申請專利範圍第1或2項之耐熱性及塗漆後抗蚀性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為：該鐵_鋁系統塗層進一步含有鋅：1至50質量％及鎂：〇丨至⑸質量 %中之一或二者。如申請專利範圍第1或2項之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為：該鐵_鋁系統塗層的厚度為3至35微米。如申请專利範圍第1或2項之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為，該鋼板具有··在該鋼板表面上之主要由鐵_鋁所構成的一塗層，在該塗層底側且厚度不小於2微米且不大於該鋼板厚度十分之一的一鐵氧體層，以及在該鐵氧體層底側且主要由馬氏體所構成的一基底鋼。如申請專利範圍第1或2項之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，係使用於一經由壓製成型之高強度汽車部件的至少一部分的製造。 1317383 六 10. 11. 、申請專利範圍如申請專利範圍第9項之耐熱性及塗漆後抗蝕性絕佳之高強度合金化鋁鍍覆鋼板，其特徵為：於該表面之至少一部分上具有一厚度為1至200微米之塗覆膜。一種用於高強度汽車零組件之熱壓方法，其中，當該汽車零組件係藉由使用一種如申請專利範圍第1項之鋼板經熱壓而製造時，該鐵-鋁系統塗層係包含大於零而不多於3 5 %的銘，且該零組件係藉由在加熱狀況下加熱之後經壓製成型而形成，該加熱狀況係在比下列各區點 A、B、C及D之溫度下的加熱時間更長的時間區間下加熱’並且該零組件之至少一部分係以不低於1 〇°C /秒之冷卻速率冷卻： A(800°C，13分鐘），B(900°C，6分鐘），C(1,050°C， 1·5分鐘），D(1，200°C，0.3分鐘）。