TWI589362B - 抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法與應用 - Google Patents

Description

抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法與應 用

本發明是有關於一種塗裝鋼板及其製造方法，特別是有關於一種具有複合塗鍍層之抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法與其於熱沖壓成型、雷射拼銲或雷射組立之應用。

汽車工業之熱沖壓技術主要是將錳硼鋼板加熱至沃斯田鐵化的狀態，接著快速轉移到模具中高速熱沖壓成形。在保證一定壓力的情況下，此錳硼鋼板在模具本體中以每秒大於27℃(℃/s)的冷卻速度下進行淬火處理，保壓淬火一段時間，以獲得具有均勻麻田散鐵組織之鋼板。熱沖壓鋼板因具有成形性優、尺寸穩定性佳、成形道次較少及可製造出抗拉強度超過1470MPa之汽車結構件等優點，目前已成為汽車鈑件製造之主要應用技術。

目前熱沖壓成形鋼板可分為不具有鋁矽鍍層之錳硼鋼板(或稱為裸鋼)以及具有鋁矽鍍層之錳硼鋼板。裸鋼進行熱沖壓前的加熱時，需要在保護氣體的存在下才能進行，而且熱沖壓成形後需要進行噴砂等除鏽處理，以消除表面的高溫氧化鏽皮，以確保後續點銲及塗裝作業得以進行。

錳硼鋼板經由熱浸鍍鋁矽合金後，可形成具有鋁矽鍍層之錳硼鋼板，提供錳硼鋼板具有抗高溫氧化特性，可省略後續噴砂等除鏽處理。不過，鋁矽鍍層無法提供錳硼鋼底材有犧牲保護的功能。

另外，由於熱沖壓時溫度通常會超過900℃，以致鋼板表面高溫銹皮嚴重，故成形後必須對工件進行噴砂處理，以去除銹皮。此外，鋼板表面之高溫銹皮亦會對熱沖壓模具造成嚴重污染及磨耗，其不僅會造成生產作業之困擾，亦會增加生產成本。

習知技術提出一種具有鋅鎳合金鍍層之鋼板，可以應用於熱沖壓成形，並提供錳硼鋼底材有犧牲保護的功能。然而，具有鋅鎳合金鍍層之鋼板的電鍍鋅鎳層不具有抗高溫氧化特性，在熱沖壓成形加熱後，表面形成氧化鋅層。後續若不以噴砂的方式去除氧化鋅層，會造成界面電阻加大，點銲時界面會產生極大之熱量，容易造成嚴重的飛爆現象，進而影響銲核品質及銲頭壽命。

習知技術提出一種由矽膠樹脂及矽烷組成之塗料，其包含預縮合分子(例如二甲基矽氧烷或其他有機改性的同系物)或高分子量的樹脂，並利用市售起始劑予以固 化，以作為塗層、建築物保護劑、密封劑等。為了使塗料保持在可塗佈狀態且避免產生膠凝，通常使用具有有機改性的側鏈之矽烷，利用溶膠-凝膠法，將多官能基矽烷[例如四乙氧基矽烷(TEOS)或甲基三乙氧基矽烷(MTEOS)]或有機改性的矽烷[例如縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(GPTES、Glyeo)或甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(MPTS)]等形成塗佈組成物，塗覆於表面，在催化劑存在下，用水進行水解及預縮合反應，以固化後作為塗層。

然而上述塗層在應用於鋼板的熱沖壓製程時，其抗高溫氧化特性不佳。因此，習知技術另提出一種由鋁粉、矽膠樹脂及矽烷所組成之塗料，以改善抗高溫氧化性。惟經實際測試，上述塗料形成之塗膜，除了抗高溫氧化特性不佳外，塗覆上述塗膜之鋼板經熱沖壓後，其表面更生成過厚之氧化鋁，以致電阻過高而無法點銲，還需另以噴砂去除。而為因應噴砂去除程序，塗料則必須再添加一種有機犧牲成份(organic sacrificial component)來保護鋁粉，以避免產生氧化。然而，在空氣中熱處理鋼板時，鋼板表面仍會有氧化鋁及氧化鐵存在，而氧化鋁及氧化鐵會造成界面電阻加大，因此點銲時界面會產生極大之熱量，而容易造成飛爆現象。同時，在高熱量下，銅銲頭容易與鋼材反應造成黏結，以致銲點有銅黏附的現象，而鐵與鋁氧化物夾雜於銲核中，則不利於銲核強度與機性。

綜言之，習知合金鍍層缺乏犧牲保護、抗高溫氧化特性不佳或銲接性不佳等缺點，而習知塗料所形成之塗 膜又具有抗高溫氧化特性及銲接性不佳等缺點。有鑑於此，亟需發展一種抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法，藉以克服習知塗裝鋼板於電著塗裝、熱沖壓成型、雷射拼銲或雷射組立之種種問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種抗高溫氧化塗裝鋼板之製造方法，其係於鋼基材之至少一表面設有由合金鍍層與抗高溫氧化塗層所組成之複合保護層。

本發明之另一態樣係在提供一種抗高溫氧化塗裝鋼板，其係利用上述之方法製得。

本發明之又一態樣係在提供一種抗高溫氧化塗裝鋼板之熱沖壓成形方法，其係對上述所得之抗高溫氧化塗裝鋼板進行加熱步驟以及熱沖壓步驟，以形成熱沖壓鋼板。

本發明之又另一態樣則在提供一種熱沖壓鋼板，其係利用上述之熱沖壓成形方法製得。

本發明之再一態樣則在提供一種雷射銲接熱沖壓鋼板之方法，其係對上述之熱沖壓鋼板進行雷射銲接步驟，以形成銲接鋼板，其中所得之銲接鋼板之銲道強度為大於1400MPa，且銲接鋼板之銲道內不存在肥粒鐵相。

根據本發明之上述態樣，提出一種抗高溫氧化塗裝鋼板之製造方法。在一實施例中，首先提供鋼材，其中鋼材之材料為錳硼鋼。接著，形成複合保護層於鋼基材之至少一表面，其中形成複合保護層之步驟更包含形成合金鍍層 於鋼基材之至少一表面。在一例示中，上述合金鍍層之材料為單一γ相之鋅鎳合金(Ni₅Zn₂₁)，其中基於合金鍍層之總使用量為100重量百分比，鎳含量可例如為8重量百分比至16重量百分比，且合金鍍層之平均厚度為大於3μm。

然後，形成抗高溫氧化塗層於上述合金鍍層上。在一例示中，上述抗高溫氧化塗層是由黏結劑以及均勻分散於黏結劑中之複數個微米鋁片所組成，黏結劑具有Al-O立體分子結構，微米鋁片之平均長度為5微米(μm)至30μm，且抗高溫氧化塗層平均厚度為大於2μm至10μm。

之後，對上述抗高溫氧化塗層進行烘烤步驟，以形成複合保護層。在此實施例中，複合保護層為由合金鍍層與抗高溫氧化塗層所組成。

依據本發明一實施例，基於溶膠-凝膠組成物之總使用量為100重量百分比，微米鋁片之使用量可例如為5重量百分比至30重量百分比。

依據本發明一實施例，上述複合保護層塗層可利用例如噴塗法、流延塗佈法、輥塗法或浸塗法形成於合金鍍層上。

依據本發明一實施例，上述烘烤步驟可例如於溫度120℃至300℃進行36至90秒。

根據本發明之另一態樣，提出一種抗高溫氧化塗裝鋼板，其係利用上述之方法製得。

根據本發明之又一態樣，提出一種抗高溫氧化塗裝鋼板之熱沖壓成形方法，包含提供上述之抗高溫氧化塗 裝鋼板，對此抗高溫氧化塗裝鋼板進行加熱步驟，使抗高溫氧化塗裝鋼板轉變為沃斯田鐵化，以及將抗高溫氧化塗裝鋼板置於模具中進行熱沖壓步驟，藉此形成熱沖壓鋼板。

根據本發明之又另一態樣，提出一種熱沖壓鋼板，其係利用上述之方法製得，其中熱沖壓鋼板之抗拉強度可例如至少1500MPa。

根據本發明之再一態樣，提出一種雷射銲接熱沖壓鋼板之方法。在一實施例中，首先提供複數個上述之熱沖壓鋼板，對上述熱沖壓鋼板進行雷射銲接步驟，以形成銲接鋼板，其中銲接鋼板之銲道強度可例如為大於1400MPa，且銲接鋼板之銲道內不存在肥粒鐵相。

依據本發明一實施例，上述之雷射銲接步驟可利用例如雷射拼銲步驟或雷射組立步驟進行。

應用本發明之抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法與應用，其係於鋼基材之至少一表面設有由合金鍍層與抗高溫氧化塗層所組成之複合保護層，所得之抗高溫氧化塗裝鋼板在應用於後續之熱沖壓成形處理以及雷射銲接處理後，所得之銲接鋼板具有較佳的銲道強度、抗高溫氧化性、點銲性、塗裝性及耐蝕性，且銲接鋼板之銲道內不存在肥粒鐵相。

101/103‧‧‧塗裝鋼板試片

105‧‧‧搭接區域

107‧‧‧雷射銲道

111/113‧‧‧箭頭

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 〔圖1〕係繪示根據本案一實施例之塗裝鋼板進行雷射組立鋼板試驗的部份示意圖。

〔圖2〕係顯示根據本案實施例1之塗裝鋼板進行雷射拼銲的部份金相組織照片。

〔圖3〕係顯示根據本案實施例1之塗裝鋼板進行雷射組立的部份金相組織照片。

〔圖4〕係顯示根據本案比較例1之塗裝鋼板進行雷射拼銲的部份金相組織照片。

承前所述，本發明提供一種抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法，其係於鋼基材之至少一表面設有由合金鍍層與抗高溫氧化塗層所組成之複合保護層，所得之抗高溫氧化塗裝鋼板具有較佳的抗高溫氧化特性、點銲性、銲道強度及塗裝性，在後續之熱沖壓成形處理以及雷射銲接處理後，可以具有較佳的附著性與耐蝕性。

本發明此處所稱之「抗高溫氧化塗裝鋼板」係指於鋼材之至少一表面設有複合保護層，以提供在後續熱沖壓成形及雷射銲接處理時，使鋼材具有抗高溫氧化且具優異抗拉強度的特性。在一實施例中，此複合保護層適用於設在錳硼鋼之至少一表面上。一般而言，此複合保護層可包括設在鋼材之至少一表面上的合金鍍層，以及設於合金鍍層上的抗高溫氧化塗層。在另一實施例中，此複合保護層可由設於 鋼基材之至少一表面的合金鍍層，以及設於合金鍍層上的抗高溫氧化塗層所組成。

在此實施例中，上述合金鍍層之材料可例如為單一γ相之鋅鎳合金(Ni₅Zn₂₁)。在一例示中，基於合金鍍層之總使用量為100重量百分比，鎳含量可例如為8重量百分比至16重量百分比，且合金鍍層之平均厚度為大於3μm。一般而言，此合金鍍層可使用任何習知方式，例如電鍍(electroplating)法、無電鍍(electroless plating)法、熱浸法(hot dip plating)法、濺鍍法、蒸鍍法等，形成於鋼材之至少一表面上。惟需說明的是，倘若鎳含量低於8重量百分比或高於16重量百分比，或者合金鍍層之平均厚度小於或等於3μm，則由此所得的合金鍍層於後續熱沖壓成形處理以及雷射銲接處理時，將無法賦予鋼板具有預定抗高溫氧化特性，而且於電著塗裝等處理後再經熱沖壓成形處理及/或雷射銲接處理，所得的塗裝鋼板的耐蝕性不佳。

本發明此處所稱之「抗高溫氧化」特性，係指具有上述複合保護層之抗高溫氧化塗裝鋼板，經後續之熱沖壓成形處理以及雷射銲接處理後，複合保護層具有較佳的抗高溫氧化性，不脫落亦不溶入銲道內，其次，前述之熱沖壓成形鋼板具有較佳的「點銲性」，係指在高電流點銲時，無飛爆亦無銲頭黏結現象，且銲接後的熱沖壓鋼板具有至少1400MPa以上或至少1500MPa以上的抗拉強度(或稱熱沖壓後銲道強度)，可直接進行電著塗裝而毋需經除鏽處理。再者，前述之熱沖壓成形鋼板具有較佳的「塗裝性」，係指 在熱沖壓成形鋼板之複合保護層上形成的電著塗裝層，具有較佳的附著性與耐蝕性，在進行電著塗裝前毋需經由習知的除鏽處理(例如：噴砂處理)。

在一實施例中，上述抗高溫氧化塗層是由抗高溫氧化塗料經塗佈以及烘烤步驟而形成。在一實施例中，前述之抗高溫氧化塗料是由黏結劑以及均勻分散於黏結劑中之複數個微米鋁片所組成。上述之黏結劑可利用溶膠-凝膠(sol-gel)方式形成之習知組成物，例如包括金屬烷氧化物及矽烷化物，其中金屬烷氧化物之金屬可例如鈦或鋁，金屬烷氧化物之烷基與矽烷化物之烷基可以相同或不同之飽和或不飽和之直鏈烴基或支鏈烴基，且烴基亦可選擇性具有取代基。上述金屬烷氧化物可形成金屬原子(M)-氧原子(O)的結構，例如具有Al-O立體分子結構，且此M-O結構的粒徑(particle size)可例如為10微米(μm)至50微米。在一例示中，上述黏結劑也可以是預縮合或部份預縮合之凝膠體，或者以溶膠的狀態在習知催化劑(例如二丁基二月桂酸錫等)的存在下進行水解、預縮合等反應而形成凝膠體。

在上述實施例中，矽烷化物以蒸氣壓在20℃下低於2百帕(hPa)為宜，然以低於1hPa為較佳，又以低於0.5hPa為更佳。上述之矽烷化物可以與同系或非同系的矽烷化物、或與有機單體、低聚物或聚合物等進行有機交聯反應，透過有機官能團的交聯，以合成較高分子量的矽烷化物。在一例示中，矽烷化物之平均分子量可例如為大於200。

矽烷化物可以是與二元醇或多元醇預先交聯的異氰基矽烷，其具體例如：3-氨基丙基三乙氧基矽烷、氨基乙基胺丙基三甲氧基矽烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、氨基乙基氨基丙基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-環己基-3-氨基丙基-三甲氧基矽烷、苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基二甲氧基甲基矽烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基甲氧基甲基矽烷、乙烯基三(O-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、叔丁基三甲氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、氯丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(GPTES、Glyeo)、縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、巰基丙基-三甲氧基矽烷、雙-三乙氧基甲矽烷基丙基二硫化矽烷、雙-三乙氧基甲矽烷基-丙基二硫化矽烷、雙-三乙氧基甲矽烷基丙基四硫化矽烷、四乙氧基矽烷、N-環己基氨基甲基甲基二乙氧基矽烷、N-環己基氨基甲基三乙氧基矽烷、N-苯基氨基甲基三甲氧基矽烷、(甲基丙烯醯氧基甲基)甲基二甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、(甲基丙烯醯氧基 甲基)甲基二乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(MPTS)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙醯氧基矽烷、(異氰酸根合甲基)甲基二甲氧基矽烷、3-異氰酸丙基三甲氧基矽烷、3-三甲氧基甲矽烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、N-二甲氧基-(甲基)甲矽烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、3-(三乙氧基甲矽烷基)丙基琥珀酸酐、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷(MTEOS)、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、異辛基三甲氧基矽烷、異辛基三乙氧基矽烷、十六烷基三甲氧基矽烷、(十八烷基)甲基二甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、(環己基)甲基二甲氧基矽烷、二環戊基二甲氧基矽烷、矽酸四乙酯等。

較佳地，上述之矽烷化物可包括但不限於四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(MTEOS)、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(GPTES、Glyeo)、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(MPTS)及上述之任意組合所組成一族群。

上述微米鋁片之平均長度可例如為5微米至30微米，其平均厚度可例如為0.5微米至1微米。基於抗高溫氧化塗料之總使用量(也就是黏結劑與微米鋁片之總使用量)為100重量百分比，微米鋁片之使用量可例如為5重量百分比至30重量百分比。

為了使微米鋁片均勻分散於黏結劑中，可選擇性添加分散劑，例如脂肪酸類、脂肪族醯胺類、酯類、石蠟 類、金屬皂類以及低分子蠟類等。上述分散劑可以習知使用量添加於黏結劑中，此處不另贅述。

一般而言，上述抗高溫氧化塗層可利用噴塗法、流延塗佈法、輥塗法或浸塗法，形成於鋼基材之合金鍍層上，其中抗高溫氧化塗層的平均厚度可例如為大於2μm至10μm。倘若抗高溫氧化塗層厚度小於2μm時，所得之塗裝鋼板的抗高溫氧化性不足。倘若抗高溫氧化塗層厚度大於10μm時，所得之塗裝鋼板的銲接性不佳。

可以理解的是，當抗高溫氧化塗層厚度為大於2μm至10μm時，抗高溫氧化塗層所含5重量百分比至30重量百分比之微米鋁片可以堆疊成障壁層而阻礙氧氣進入，藉此提供較佳的抗高溫氧化特性。當抗高溫氧化塗層所含之微米鋁片少於5重量百分比時，無法堆疊成障壁層阻礙氧氣進入，甚至部分鋼片表面裸露無法有效保護鋼片，也無法提供預設的抗高溫特性。當抗高溫氧化塗層所含之微米鋁片大於30重量百分比時，則黏結劑的含量不足，無法提供預設的抗氧化特性。

在應用時，上述抗高溫氧化塗裝鋼板可採用習知鋼捲連續式生產或片式不連續生產。當利用鋼捲連續式生產時，鋼捲可經由解捲、鹼洗、烘乾、輥塗或浸塗(雙面)、烘烤、盤捲等方式，製得塗裝鋼捲。當利用片式不連續生產時，鋼板可經由沖片、鹼洗、烘乾、噴塗(單面)、烘烤、噴塗(另一面)、烘烤、堆疊及包裝等方式，製得塗裝鋼板。

上述所得之塗裝鋼板可經後續之熱沖壓成形處理後，其抗高溫氧化塗層不脫落，之後經雷射銲接處理(例如雷射拼銲或雷射組立)，其抗高溫氧化塗層不脫落亦不溶入銲道內，在高電流點銲時無飛爆亦無銲頭黏結現象，熱沖壓鋼板具有至少1500MPa以上的抗拉強度，因此可直接進行電著塗裝，而所得的電著塗裝層的附著性與耐蝕性佳，毋需經除鏽處理(例如：噴砂處理)。銲接後的熱沖壓鋼板具有至少1400MPa以上的抗拉強度，因此可直接進行電著塗裝而毋需經除鏽處理。有關上述熱沖壓成形處理、高電流點銲、電著塗裝以及雷射銲接處理等，應為本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者所熟知，在此不另贅述。

另需說明的是，由於複合保護層包含合金鍍層以及抗高溫氧化塗層形成的抗高溫氧化塗層，當併用合金鍍層時，可以大幅減少抗高溫氧化塗層的厚度。倘若不使用合金鍍層，則抗高溫氧化塗層在鋼基材表面之平均厚度無法有效降低至10μm或10μm以下，而且所得之塗裝鋼板，經後續之熱沖壓成形處理以及雷射銲接處理(例如雷射拼銲或雷射組立)後，抗高溫氧化塗層容易會有脫落以及溶入銲道內的風險，在高電流點銲時也會產生飛爆以及銲頭黏結現象，所得的熱沖壓鋼板無法達到至少1500MPa以上的抗拉強度，銲接後的熱沖壓鋼板也無法達到至少1400MPa以上的抗拉強度。

以下利用數個實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識 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。

實施例1

在此實施例中，首先配製抗高溫氧化塗料，其包括黏結劑以及均勻分散於黏結劑中之複數個微米鋁片，上述之黏結劑是由鈦烷氧化物、鋁烷氧化物及矽烷化物所組成之市售黏結劑，所添加微米鋁片之重量為抗高溫氧化塗料的總使用量之30%，而微米鋁片之長度為5至10微米，並添加分散劑使黏結劑與微米鋁片均勻混合，可得總固形份為50至60wt%之抗高溫氧化塗料。

將上述抗高溫氧化塗料噴塗於具有鋅鎳合金鍍層(鎳含量為12重量百分比，鍍層平均厚度為4μm)之錳硼鋼板(平均厚度為1.6mm；初始強度為500~600MPa)，形成厚度為3±1μm之抗高溫氧化塗層後，於溫度270℃烘烤48秒。然後，將烘烤後具有複合保護層之塗裝鋼板置於930°C之空氣爐中加熱5分鐘至沃斯田鐵化狀態，接著快速轉移到模具中高速熱沖壓成形。在保證一定壓力的情況下，此具有複合保護層之塗裝鋼板在模具本體中以每秒大於27℃(°C/s)的冷卻速度下進行淬火處理，保壓淬火後，以獲得具有複合保護層的塗裝鋼板。

實施例2至4以及比較例1至4

實施例2至4以及比較例1至4係使用與實施例1相同之方法，獲得具有均勻麻田散鐵組織以及複合保護層的 塗裝鋼板，不同之處在於複合保護層之組成、比例以及處理條件不同，其具體數值如表1所示。

評價方式 1.塗膜附著性

此項評估係利用百格試驗，以膠帶黏貼實施例1至4以及比較例1至4經烘烤後或經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板，由塗膜脫落與否評估塗膜附著性，結果如表1所示，而其評估標準如下：◎：塗膜完全無脫落；×：塗膜部分脫落(約5%)。

2.表面電阻

此項評估係利用平面光源電阻量測模組(Surface Resistance Meter，設備廠商/型號：Mitsubishi Chemical Analytech/Loresta-GP MCP-T610)，以四點探針、定電流量測實施例1至4以及比較例1至4之具有複合保護層的塗裝鋼板的表面電阻，結果如表1所示。

3.點銲試驗

此項評估係根據ASTM D8.9M：2012規範，在7kA至87kA的高電流下，對實施例1至4以及比較例1至4之具有複合保護層的塗裝鋼板進行點銲試驗，由點銲時是否出現飛爆、銲頭黏結現象，評估銲接特性，結果如表1所示，而其評估標準如下：◎：在高電流點銲時無飛爆及銲頭黏結現象； ×：在高電流點銲時輕微飛爆及銲頭黏結現象。

4.銲核拉伸強度

此項評估係利用拉伸試驗，評估實施例1至4以及比較例1至4經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板在上述高電流點銲後，其銲核拉伸強度。在評估時，將塗裝鋼板試片沿著相反方向拉伸，以測量塗裝鋼板試片在銲核處之拉伸強度，結果如表1所示。

5.銲道強度

此項評估係根據金屬材料拉伸試驗的標準試驗方法ASTM E8，評估實施例1至3以及比較例1至3經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板在銲接前後的銲道強度變化以及金相組織。

請參閱圖1，其係繪示根據本案一實施例之塗裝鋼板進行雷射組立鋼板試驗的部份示意圖。如圖1所示，在評估時，首先將相同之二試片，例如塗裝鋼板試片101與塗裝鋼板試片103部份重疊(雷射組立)，在搭接區域105沿著雷射銲道107進行雷射組立，以形成組立塗裝鋼板。之後，將組立塗裝鋼板沿著相對於雷射銲道107之剪力方向(如箭頭111及剪頭113所示)進行拉伸試驗，以測量雷射組立銲道107之抗拉強度(亦稱銲道強度)。

另外，上述二塗裝鋼板試片與塗裝鋼板試片另予以並排，在相鄰對接區域進行雷射拼銲，以形成拼銲塗裝鋼板(圖未繪示)。之後，以與圖1相同的方式，將拼銲塗裝 鋼板沿著相對於雷射銲道之剪力方向進行拉伸試驗，以測量雷射拼銲銲道之抗拉強度(亦稱銲道強度)。

上述雷射組立銲道107的長度(L)或雷射拼銲銲道的長度一般為30mm，寬度為1.5mm，並以單位長度銲道的抗拉強度(kN/mm)換算為銲道強度(MPa)。上述結果如表1以及圖2至圖4所示，其中表1的圖號「-」代表未進行該項特定處理。

由表1之測試結果可知，實施例1至3之具有複合保護層的塗裝鋼板，經雷射組立或雷射拼銲後，二者銲道強度皆為0.75kN/mm(也就是30mm總長銲道之試片總強度為22.5kN)。

然而，比較例1至3的塗裝鋼板之點銲試驗結果較不理想，而且銲道會出現軟化的現象，其銲道強度僅為0.49kN/mm(也就是30mm總長銲道之試片總強度為14.7kN)。

另外，請參閱圖2及圖3，其係分別顯示根據本案實施例1之塗裝鋼板進行雷射拼銲(圖2)或雷射組立(圖3)的部份金相組織照片。如圖2及圖3所示，本案實施例1之塗裝鋼板試片之雷射拼銲銲道(圖2)或雷射組立銲道(圖3)的內部皆為均勻麻田散鐵組織，複合保護層並無溶入銲道，且銲道內亦無肥粒鐵相生成。

請參閱圖4，其係顯示根據本案比較例1之塗裝鋼板進行雷射拼銲的部份金相組織照片。如圖4所示，相較之下，本案比較例1之塗裝鋼板之雷射拼銲銲道(圖4)的銲道 頂部與底部色淺薄層為沃斯田鐵化時擴散至銲道內的鋁-矽塗層，且銲道內有肥粒鐵相生成，如白色結構所示。

6.硬度

此項評估係利用市售為氏硬度試驗設備，評估實施例1至4以及比較例1至4經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板的硬度，結果如表1所示。

7.抗拉強度

此項評估係根據金屬材料拉伸試驗的標準試驗方法ASTM E8，評估實施例1至4以及比較例1至4經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板的抗拉強度。在評估時，將塗裝鋼板試片沿著相反方向進行拉伸試驗，以測量塗裝鋼板試片之抗拉強度，結果如表1所示。

8.1 電著塗裝層的附著性

此項評估係於實施例1至4以及比較例1至4經熱沖壓後之具有複合保護層的塗裝鋼板上，再形成電著塗裝層，以評估電著塗裝層的附著性。其中電著塗裝層的附著性係利用與前述相同的百格試驗進行，其附著性的結果如表1所示，而其評估標準如下：◎：電著塗裝層完全無脫落；×：電著塗裝層部分脫落(約5%)；××：電著塗裝層部分脫落(約10%)。

8.2 電著塗裝層的耐蝕性

此項評估係於對前述實施例1至4以及比較例1至4之電著塗裝鋼板，表面劃叉應劃透塗層直至底材，劃叉部份(cross cut)，進行480小時鹽水噴霧試驗(標準試驗方法ASTM B117)，其耐蝕性的結果如表1所示，而其評估標準如下：◎：電著塗裝鋼板劃叉部份的單邊腐蝕寬度<2mm；×：電著塗裝鋼板劃叉部份的單邊腐蝕寬度>2mm。

上述實施例與比較例之數據皆由每一樣品之三重複實驗數據獲得。

由表1之測試結果可知，實施例1至4之具有複合保護層的塗裝鋼板，經熱沖壓成形處理後，其銲核拉伸強度達20kN以上，塗膜附著性與點銲試驗結果佳，且抗拉強度皆為1500MPa。實施例1至4之具有複合保護層的塗裝鋼板後續不需噴砂，即可直接進行電著塗裝，得到良好之塗裝表面，其中實施例1至4的電著塗裝層經百格試驗完全無脫落，代表電著塗裝層具良好之附著性；電著塗裝鋼板經480小時鹽水噴霧試驗後，電著塗裝層的單邊腐蝕寬度<2mm。

然而，比較例1至4的塗裝鋼板之點銲試驗結果較不理想。在電著塗裝後，得到良好之塗裝表面，其中實施例1至4的電著塗裝層經百格試驗完全無脫落，代表電著塗裝層具良好之附著性；電著塗裝鋼板經480小時鹽水噴霧試驗後，電著塗裝層的單邊腐蝕寬度<2mm。

比較例1的塗裝鋼板之表面電阻偏高，與其塗層厚度過高有關；後續進行電著塗裝雖得到良好之塗裝表面，但點銲試驗結果在高電流已有輕微飛爆與銲頭黏結現象，其銲核拉伸強度僅達16kN，且銲核橫截面金相觀察顯現銲核孔洞(圖未繪示)。後續進行電著塗裝雖得到良好之塗裝表面，但電著塗裝層附著性不佳；電著塗裝層經480小時鹽水噴霧試驗後，塗裝層劃叉部份單邊腐蝕寬度<2mm。

比較例2的塗裝鋼板之表面電阻過高，與其微米鋁片添加重量過低僅為塗料總重之3%有關，當微米鋁片添加量過低造成鋁片無法堆疊成障壁層阻礙氧氣進入，甚至部分鋼片表面裸露無法有效保護鋼片防止高溫氧化；後續進行電著塗裝雖得到良好之塗裝表面，但點銲試驗結果在高電流有飛爆與銲頭黏結現象，其銲接特性較裸鋼差。點銲試驗結果在高電流已有輕微飛爆與銲頭黏結現象，其銲核拉伸強度僅達17kN，銲核橫截面金相觀察顯現銲核孔洞(圖未繪示)；後續進行電著塗裝雖得到良好之塗裝表面，但電著塗裝層附著性不佳；電著塗裝層經480小時鹽水噴霧試驗後，塗裝層劃叉部份單邊腐蝕寬度<2mm。

比較例3的塗裝鋼板之表面電阻為1×10^-2歐姆，顯示表面電阻極低。點銲試驗結果在高電流無飛爆與銲頭黏結現象，其銲核拉伸強度>20kN。後續進行電著塗裝得到良好之塗裝表面，電著塗裝層附著性佳；電著塗裝層經480小時鹽水噴霧試驗後，塗裝層劃叉部份的單邊腐蝕寬度 >2mm，顯示鋅鎳合金鍍層厚度未大於3μm，其保護錳硼鋼底材能力不足。

比較例4的塗裝鋼板之定電流量測表面電阻為1×10_-2歐姆，顯示表面電阻極低；後續進行電著塗裝得到良好之塗裝表面，點銲試驗結果在高電流無飛爆與銲頭黏結現象，其銲核拉伸強度>20kN；後續進行電著塗裝得到良好之塗裝表面，電著塗裝層附著性佳；電著塗裝層經480小時鹽水噴霧試驗後，塗裝層劃叉部份的單邊腐蝕寬度>2mm，顯示錳硼鋼底材表面缺乏鋅鎳合金鍍層，無法有效保護錳硼鋼底材。

綜言之，由上述數個實施例證實，使用本發明實施例1至4具有複合保護層之抗高溫氧化塗裝鋼板，經熱沖壓成形處理後，其複合保護層不脫落亦不溶入銲道內，在高電流點銲時無飛爆亦無銲頭黏結現象，嗣後經雷射銲接而得的銲接鋼板，具有較佳的銲道強度，銲道內不存在肥粒鐵相，又具有較佳的抗拉強度，且電著塗裝層之附著性與耐蝕性皆佳，確實可達成本發明之目的。

需補充的是，本發明雖以特定組成比例的複合保護層、特定的製程、特定的分析方法或特定儀器作為例示，說明本發明之抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法，惟本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者可知，本發明並不限於此，在不脫離本發明之精神和範圍內，本發明之抗高溫氧化塗裝鋼板及其製造方法亦可使用其他組成比例的複合保護層、其他的製程、其他分析方法或其他儀器進行。

由上述實施例可知，本發明的抗高溫氧化塗裝鋼板之熱沖壓成形方法，其優點在於製得之具有複合保護層之抗高溫氧化塗裝鋼板，經熱沖壓成形處理後，複合保護層不脫落亦不溶入銲道內，在高電流點銲時無飛爆亦無銲頭黏結現象。其次，熱沖壓成形之塗裝鋼板具有較佳的抗拉強度，可直接進行電著塗裝而毋需經除鏽處理。再者，熱沖壓成形之塗裝鋼板經雷射銲接後，銲接鋼板具有較佳的銲道強度，且銲接鋼板之銲道內不存在肥粒鐵相，可直接進行電著塗裝而毋需經除鏽處理。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，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。

Claims (8)

1. 一種抗高溫氧化塗裝鋼板之製造方法，包含：提供一鋼材，其中該鋼材之一材料為一錳硼鋼；形成一複合保護層於該鋼基材之至少一表面，其中形成該複合保護層之步驟包含：形成一合金鍍層於該鋼基材之該至少一表面，其中該合金鍍層之一材料為單一γ相之鋅鎳合金(Ni₅Zn₂₁)，其中基於該合金鍍層之一總使用量為100重量百分比，鎳含量為8重量百分比至16重量百分比，且該合金鍍層之一平均厚度為大於3μm；形成一抗高溫氧化塗層於該合金鍍層上，其中該抗高溫氧化塗層包含一黏結劑以及均勻分散於該黏結劑中之複數個微米鋁片，其中基於該黏結劑與該些微米鋁片之一總使用量為100重量百分比，該些微米鋁片之一使用量為5重量百分比至30重量百分比，該黏結劑具有Al一O立體分子結構，該微米鋁片之一平均長度為5微米至30微米，且該抗高溫氧化塗層之一平均厚度為大於2μm至10um；以及對該抗高溫氧化塗層進行一烘烤步驟，以形成一複合保護層，其中該複合保護層為由該合金鍍層與該抗高溫氧化塗層所組成。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之抗高溫氧化塗裝鋼板之製造方法，其中該抗高溫氧化塗層係利用噴塗法、流延塗佈法、輥塗法或浸塗法形成於該合金鍍層上。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之抗高溫氧化塗裝鋼板之製造方法，其中該烘烤步驟係於溫度120℃至300℃進行36至90秒。
4. 一種抗高溫氧化塗裝鋼板，其係利用如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述之方法製得。
5. 一種抗高溫氧化塗裝鋼板之熱沖壓成形方法，包含：提供一如申請專利範圍第4項所述之抗高溫氧化塗裝鋼板；對該抗高溫氧化塗裝鋼板進行一加熱步驟，使該抗高溫氧化塗裝鋼板轉變為沃斯田鐵化；以及將該抗高溫氧化塗裝鋼板置於一模具中進行一熱沖壓步驟，以形成一熱沖壓鋼板。
6. 一種熱沖壓鋼板，其係利用如申請專利範圍第5項所述之方法製得，其中該熱沖壓鋼板之一抗拉強度為至少1500MPa。
7. 一種雷射銲接熱沖壓鋼板之方法，包含：提供複數個如申請專利範圍第6項所述之熱沖壓鋼板；以及對該些熱沖壓鋼板進行一雷射銲接步驟，以形成一銲接鋼板，其中該銲接鋼板之一銲道強度為大於1400MPa，且該銲接鋼板之一銲道內不存在肥粒鐵相。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之雷射銲接熱沖壓鋼板之方法，其中該雷射銲接步驟係利用一雷射拼銲步驟或一雷射組立步驟進行。