TWI827352B - 用於熱衝壓成型鋼的防鏽油以及熱衝壓成型鋼的防鏽方法 - Google Patents
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Abstract
公開了一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油以及熱衝壓成型鋼的防鏽方法，該用於熱衝壓成型鋼的防鏽油包含，以總重量100 wt%計，70至90 wt%的礦物油、5至15 wt%的磺酸鈣或磺酸鋇、3至10 wt%的油醯基肌氨酸以及3至5 wt%的硼酸酯；而該熱衝壓成型鋼的防鏽方法包含將該防鏽油塗覆於一熱衝壓成型鋼的表面的步驟，其中該防鏽油的塗油量為500至2500 mg/m
2。
Description
本發明係關於一種防鏽油，特別係關於一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油以及使用該防鏽油對熱衝壓成型鋼進行防鏽的方法。
金屬材料易與周遭環境發生化學、電化學及物理反應而產生腐蝕現象，其中又以鏽蝕為最常見的金屬腐蝕型態。金屬表面生鏽會使產品的性能及價值受到極大的損害，而使用防鏽油來保護金屬產品是最常使用的方法之一。防鏽油可將環境中的水等致鏽因子與金屬表面隔離，防止金屬的鏽蝕。
熱衝壓（hot stamping）為近年出現專門用於成形超高強度鋼板衝壓件的先進技術，主要技術內容為將初始強度500至600 MPa的高強度鋼板加熱至880至950°C，於內部帶有冷卻系統的模具內衝壓成形，並在保壓情況下以20至300°C/s的冷卻速度快速淬火冷卻，使得晶相自沃斯田鐵轉變成麻田散鐵，大幅提高強度，可生產出強度超過1470 MPa的衝壓件。熱衝壓具成形性優、尺寸穩定性佳（不易回彈）及成形道次較少等優勢，為目前汽車鈑件製造之主流發展方向。
在熱衝壓材料的使用上，一般使用具有高硬化能的錳硼鋼，然而其在熱衝壓時會產生高溫氧化鏽皮且易鬆脫，因此在熱衝壓後需進行噴砂除鏽，導致作業成本增加外，亦提高模具磨損的機率。此外，噴砂在薄鋼板（＜1.2 mm）容易造成熱衝壓件的變形。為了避免高溫氧化鏽皮的產生，目前業界的做法包括在錳硼鋼上進行鍍層，其中又以鋁-矽鍍層最廣為使用，然而，該方式的成本遠高於無鍍層的熱成形鋼（即：裸材）。裸材價格相對低廉許多，然而裸材在熱衝壓後需進行噴砂除鏽，不夠環保，在歐美國家地區無法通過環保法規。
綜上所述，習知用於熱衝壓成型鋼的防鏽油有其改良之必要。
本發明之主要目的在於提供一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油，以降低在熱衝壓時所產生的氧化鏽皮。
為達上述之目的，在本發明之一實施例中，提供一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油，包含：以總重量100 wt %計，70至90 wt%的礦物油、5至15 wt%的磺酸鈣或磺酸鋇、3至10 wt%的油醯基肌氨酸以及3至5 wt%的硼酸酯。
在本發明之一實施例中，硼在該硼酸酯中的含量為0.1至3 wt%。
在本發明之一實施例中，該防鏽油包含70至80 wt%的礦物油。
在本發明之一實施例中，該防鏽油包含6至10 wt%的磺酸鈣或磺酸鋇。
在本發明之一實施例中，該防鏽油包含3至5 wt%的油醯基肌氨酸。
在本發明之一實施例中，該防鏽油包含4至5 wt%的硼酸酯。
在本發明之一實施例中，該防鏽油的鹼度為小於50 mg KOH/g。
在本發明之一實施例中，該防鏽油在40°C下的動力黏度為13至22 cSt。
為達上述之目的，在本發明之一另一實施例中，還提供一種熱衝壓成型鋼的防鏽方法，包含：將如上所述之防鏽油塗覆於一熱衝壓成型鋼的表面，其中該防鏽油的塗油量為500至2500 mg/m
2。
在本發明之一實施例中，該防鏽油的塗油量為800至2300 mg/m
2。
本發明的有益效果在於：本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油不僅對鋼材（特別是熱衝壓成型鋼）提供良好的防鏽效果，還可以減少熱衝壓時所產生的氧化鏽皮鬆脫情況，進而降低模具的損傷及清洗頻率。此外，本發明的使用熱衝壓成型鋼的防鏽方法兼具操作簡單、降低後續廢棄物處理成本以及環境友善等優點。
下面將結合本發明之實施例中的附圖，對本發明之實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。另外，爲了更好地說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。
根據本發明之一實施方式的一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油，包含：以總重量100 wt%計，70至90 wt%的礦物油（paraffinic oil）、5至15 wt%的磺酸鈣（calcium sulfonate）或磺酸鋇（barium sulfonate）、3至10 wt%的油醯基肌氨酸（oleoyl sarcosine acid）以及3至5 wt%的硼酸酯（borate ester），其中硼在該硼酸酯中的含量為0.1至3 wt%，例如，可為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3 wt%。
具體而言，本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油特別是金屬用之室內型防鏽油，特別是針對熱衝壓成型鋼。當然，本發明不以此為限。本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油透過常規調整後，也可以適用於室外狀況。
該礦物油的含量可為70至80 wt%。選擇性地，該礦物油的含量可為70、75、80、85、或90 wt%。礦物油為防鏽油的主要組成，佔防鏽油之總量的7成以上。主要功能為作為載體，使添加成分能夠均匀分散、溶解於礦物油中，並且得以均勻地塗覆於金屬表面。此外，礦物油可在成分吸附少的地方進行物理吸附，深入於定向吸附的成分分子間，使得吸附膜更加緊密、牢固，更有效地保護標的金屬。
該磺酸鈣或該磺酸鋇的含量可為6至10 wt%。選擇性地，該磺酸鈣或該磺酸鋇的含量可為5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15 wt%。磺酸鈣或磺酸鋇為磺酸鹽系的防鏽添加劑。磺酸根離子是一種極性很強的基團，一端與金屬氧化物、水等極性物質具有強吸附力，而另一端則是非極性烷基，為疏水性。當磺酸根離子吸附於金屬表面而形成緊密排列的保護層時，非極性端可防止水等腐蝕介質與金屬接觸，進而達到防鏽效果。
該油醯基肌氨酸的含量可為3至5 wt%。選擇性地，該油醯基肌氨酸的含量可為3、4、5、6、7、8、9、10 wt%。油醯基肌氨酸的高電子密度的醯胺官能基易吸附於金屬表面，藉由其碳氫長鏈疏水端的排水性，可達到腐蝕抑制的效果。並且，與磺酸鈣或磺酸鋇複配後，對金屬表面的防鏽性具有協同效應。
該硼酸酯的含量可為3至5 wt%。選擇性地，該硼酸酯的含量可為3、4、5 wt%。硼酸酯具有抗磨損、熱氧化安定及高溫抗腐蝕性。添加於防鏽油中可減少金屬裸材在熱衝壓時產生高溫氧化鏽皮。
較佳地，該防鏽油的鹼度為小於50 mg KOH/g，例如50、49、48、47、46、45、44、43、42、41、40 mg KOH/g，以進一步提升防鏽效果。順帶一提的是，該防鏽油在40°C下的動力黏度為13至22 cSt。
根據本發明之一另一實施方式的一種熱衝壓成型鋼的防鏽方法，包含：將上述之防鏽油塗覆於一熱衝壓成型鋼的表面，其中該防鏽油的塗油量為500至2500 mg/m
2，例如，可為500、600、700、800、900、1000、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、1900、1950、2000、2050、2100、2150、2200、2250、2300、2350、2400、2450、2500 mg/m
2。
爲了進一步彰顯本發明的用於熱衝壓成型鋼的防鏽油的技術手段及其技術效果，以下以實施例及比較例透過各項試驗來進行說明。
測試方法：
（1）熱衝壓鏽皮鬆脫性的評估：使用中國鋼鐵股份有限公司所產之15B22鋼材，其是一種高強度錳硼鋼，分別塗覆本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油（實施例，成分列於下表1）、不含硼酸酯的防鏽油（比較例1；成分列於下表1）、鋇系防鏽油（中日金屬化工股份有限公司的550HN；比較例2），其中塗油量均為2205 mg/m
2，以及未塗有任何防鏽油（比較例3）後，於930°C、99%氮氣與1%氫氣的爐氛下進行5分鐘的熱處理。接著，將熱處理後的15B22鋼材立即置於衝壓機進行熱衝壓，藉由熱衝壓（於模具內保壓約30秒）來急速冷卻15B22鋼材，以獲得具有超高強度特性的均匀麻田散鐵組織。以3M膠帶黏貼熱衝壓冷卻後的15B22試片（鋼材）的凸點處，觀察膠帶表面的鏽皮沾黏情況，並且量秤試片經膠帶黏貼前、後的重量，以作為熱衝壓鏽皮鬆脫性的評估。
實施例及比較例1的成分如下表1：
［表1］
| 礦物油 | 磺酸鋇 | 油醯基肌氨酸 | 硼酸酯 | |
| 實施例 | 80 wt% | 10 wt% | 5 wt% | 5 wt% |
| 比較例1 | 85 wt% | 10 wt% | 5 wt% | - |
參照第1圖及第2圖，第1圖為將第2圖的試片結果量化所得的數據圖表，第2圖的試片中間的顏色愈白表示鏽皮沾黏情況愈低，即鏽皮鬆脫性愈低。結果顯示出實施例對於熱衝壓鏽皮鬆脫抑制性的效果最佳。值得一提的是，實施例與比較例1的成分差別主要在於硼酸酯的有無，從結果可知，相較於不含硼酸酯的防鏽油，含有硼酸酯的防鏽油能進一步改善熱衝壓鏽皮鬆脫。
（2）鹽霧防鏽測試：
使用中國鋼鐵股份有限公司所產之15B22鋼材（高強度錳硼鋼），分別塗覆本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油（實施例）、不含硼酸酯的防鏽油（比較例1）、鋇系防鏽油（中日金屬化工股份有限公司的550HN；比較例2），其中塗油量均為900 mg/m
2，接著將該等鋼材（試片）進行3小時及5小時的鹽霧測試，結果分別顯示於第3圖（鹽霧3小時）及第4圖（鹽霧5小時）。根據第3圖及第4圖中試片表面的鏽蝕結果，實施例的鏽蝕最少，在鹽霧3小時的測試中，幾乎沒有鏽痕，而在鹽霧5小時的測試中，實施例的鏽痕也遠少於比較例1及比較例2，表示本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油對於鋼材的確具有優良的防鏽效果。
此外，還將實施例及比較例2（中日金屬化工股份有限公司的550HN）進行了現場測試。測試條件為：測試鋼材為中鋼之CC15B22，模具為中華AS2023防撞樑，爐氛：N
2及CH
4，加熱溫度為930℃。
第5圖及第6圖顯示了經熱衝壓後鋼材之表面鏽皮累積狀況，在第5圖及第6圖中，其各自的左右兩張圖為中間圖的放大圖，可觀察到在熱衝壓後，塗覆實施例的防撞樑的中間凹槽處，所累積的鏽皮（黑點處）明顯少於塗覆比較例2者。
第7圖顯示了經熱衝壓後鋼材之側邊的刮傷情況，可觀察到塗覆實施例的防撞樑的側邊刮傷（白色條痕處）的面積及深度均少於塗覆比較例2者。
第8圖顯示了經熱衝壓後防撞樑之表面鏽皮鬆脫情況，可觀察到塗覆實施例的防撞樑的表面鏽皮完整，幾乎無脫落現象；反之，塗覆比較例2的防撞樑的表面鏽皮則有明顯鬆落的現象。
第9圖顯示了經熱衝壓後防撞樑之側邊鏽皮鬆脫情況，可觀察到塗覆實施例的防撞樑的側邊鏽皮完整，幾乎無脫落現象；反之塗覆比較例2的防撞樑的側邊鏽皮則有明顯鬆落的現象。
由上述各測試結果可得知，本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油不僅可以在熱衝壓時抑制高溫氧化鏽皮的鬆脫，並且具有良好的防鏽效果。
綜上所述，本發明之用於熱衝壓成型鋼的防鏽油不僅對鋼材（特別是熱衝壓成型鋼）提供良好的防鏽效果，還可以減少熱衝壓時所產生的氧化鏽皮鬆脫情況，進而降低模具的損傷及清洗頻率。此外，本發明的使用熱衝壓成型鋼的防鏽方法兼具操作簡單、降低後續廢棄物處理成本以及環境友善等優點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。
無
第1圖為經塗覆各種防鏽油的鋼材的鏽皮鬆脫性測試結果的圖表；
第2圖為經塗覆各種防鏽油的鋼材的鏽皮鬆脫性測試結果的圖像；
第3圖為經塗覆各種防鏽油的鋼材在鹽霧3小時後的鏽蝕結果的圖像；
第4圖為經塗覆各種防鏽油的鋼材在鹽霧5小時後的鏽蝕結果的圖像；
第5圖為顯示經熱衝壓後鋼材的表面鏽皮累積狀況的圖像；
第6圖為顯示經熱衝壓後鋼材的表面鏽皮累積狀況的圖像；
第7圖為顯示經熱衝壓後鋼材的側邊的刮傷情況的圖像；
第8圖為顯示經熱衝壓後防撞樑的表面鏽皮鬆脫情況的圖像；以及
第9圖為顯示經熱衝壓後防撞樑的側邊鏽皮鬆脫情況的圖像。
Claims (9)
- 一種用於熱衝壓成型鋼的防鏽油，包含：以總重量100wt%計，70至85wt%的礦物油、5至15wt%的磺酸鈣或磺酸鋇、3至10wt%的油醯基肌氨酸以及3至5wt%的硼酸酯，其中該防鏽油的鹼度為小於50mg KOH/g。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中硼在該硼酸酯中的含量為0.1至3wt%。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中該防鏽油包含70至80wt%的礦物油。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中該防鏽油包含6至10wt%的磺酸鈣或磺酸鋇。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中該防鏽油包含3至5wt%的油醯基肌氨酸。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中該防鏽油包含4至5wt%的硼酸酯。
- 如請求項1所述之防鏽油，其中該防鏽油在40℃下的動力黏度為13至22cSt。
- 一種熱衝壓成型鋼的防鏽方法，包含：將如請求項1所述之防鏽油塗覆於一熱衝壓成型鋼的表面，其中該防鏽油的塗油量為500至2500mg/m2。
- 如請求項8所述之防鏽方法，其中該防鏽油的塗油量為800至2300mg/m2。
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| TW111142675A TWI827352B (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 用於熱衝壓成型鋼的防鏽油以及熱衝壓成型鋼的防鏽方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI827352B true TWI827352B (zh) | 2023-12-21 |
| TW202419615A TW202419615A (zh) | 2024-05-16 |
Family
ID=90053491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111142675A TWI827352B (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 用於熱衝壓成型鋼的防鏽油以及熱衝壓成型鋼的防鏽方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI827352B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104927984A (zh) * | 2014-03-20 | 2015-09-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 防锈油组合物 |
| CN107541318A (zh) * | 2017-08-15 | 2018-01-05 | 湖南七纬科技有限公司 | 一种含有石墨烯的抗磨防锈油及其制备方法 |
-
2022
- 2022-11-08 TW TW111142675A patent/TWI827352B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104927984A (zh) * | 2014-03-20 | 2015-09-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 防锈油组合物 |
| CN107541318A (zh) * | 2017-08-15 | 2018-01-05 | 湖南七纬科技有限公司 | 一种含有石墨烯的抗磨防锈油及其制备方法 |
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