热冲压成型体制造技术

一种热冲压成型体，其为具备钢母材和在所述钢母材的表面形成的金属层的热冲压成型体，所述金属层具备：界面层，其以质量％计包含Al：30.0～36.0％，厚度为100nm～5μm，位于与所述钢母材的界面；以及主层，其中MgZn

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热冲压成型体
本专利技术涉及一种热冲压成型体。
技术介绍
用于汽车等中的结构部件(成型体)为了提高强度及尺寸精度这两者，有时采用热冲压(热压)来制造。在通过热冲压制造成型体时，将钢板加热至Ac3点以上，用模具进行压制加工并快速冷却。即，在该制造中，同时进行压制加工和淬火。通过热冲压能够制造高尺寸精度且高强度的成型体。另一方面，通过热冲压制造的成型体由于是在高温下进行加工，因此会在表面形成氧化皮。专利文献1～5中提出了通过使用镀覆钢板作为热冲压用钢板来抑制氧化皮的形成、进而提高耐腐蚀性的技术。例如，日本特开2000-38640号公报(专利文献1)公开了使用了镀Al的热压用钢板。日本特开2003-49256号公报(专利文献2)公开了形成有Al镀层的高强度汽车部件用镀铝钢板。日本特开2003-73774号公报(专利文献3)公开了形成有Zn镀层的热压用钢板。另外，日本特开2005-113233号公报(专利文献4)公开了Zn镀覆钢板的镀层中添加有Mn等各种元素的热压用Zn系镀覆钢材。日本特开2012-112010号公报(专利文献5)公开了使用了镀Al-Zn系合金的镀覆钢材。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-38640号公报专利文献2：日本特开2003-49256号公报专利文献3：日本特开2003-73774号公报专利文献4：日本特开2005-113233号公报专利文献5：日本特开2012-112010号公报专利技术内容专利技术要解决的问题根据专利文献1的技术，抑制了热冲压时产生氧化皮、以及脱碳等。然而，由于这样的热冲压成型体是以镀覆Al为主体，因此与以Zn为主体的镀覆钢板相比，牺牲防蚀性倾向于变差，在防锈方面是不充分的。关于以镀覆Al为主体的镀覆钢板的专利文献2也具有上述相同的问题。就专利文献3和专利文献4的技术而言，由于热冲压后Zn残留在钢材表层，因此可以期待高牺牲防蚀作用。然而，这些Zn系镀覆钢材具有大量的Fe元素从铁基体扩散到镀层中，因此较早发生红锈的问题。另外，由于钢板是在Zn熔融的状态下进行加工的，因此熔融Zn会侵入钢板中，有可能在钢材内部产生裂纹。该裂纹被称为液体金属脆化裂纹(LiquidMetalEmbrittlement，以下也称为“LME”)。并且，由于LME，导致钢板的疲劳特性劣化。将专利文献5的镀覆钢板供于热冲压时，即使是Al-Zn系合金镀覆钢板，也会出现液相Zn从而发生LME。此外，在Al-Zn系合金镀覆钢板中，由于镀层的合金化，并且大量的Fe元素从铁基体扩散到镀层中，因此有时会产生红锈。由于热冲压成型体主要用作汽车结构部件，因此在成型后实施点焊。通常而言，为了提高耐腐蚀性，将镀层的厚度设定得较厚是有效的，但是镀层中所含的Al和Zn与点焊电极的Cu反应，镀层较厚的情况下，点焊的连续打点性大幅降低。因此，在镀覆钢板的热冲压成型体中难以兼顾充分的耐腐蚀性和点焊性。本专利技术是鉴于上述问题完成的，其目的在于，提供一种改善了疲劳特性、耐腐蚀性和点焊性的新型且改良的成型体。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术人等对具有Zn-Al-Mg系镀层的镀覆钢板进行了深入研究。其结果，本专利技术人等得到了下述见解。图1是在通常条件下制造的镀覆钢板10a。钢材10a在母材11a的表面具有镀层13a，在母材11a与镀层13a之间具有铁基体的Fe扩散至镀层而形成的扩散层12a。图2是通常的热冲压成型体20a。热冲压成型体20a是在母材1a的表面上具有固定厚度的表层部2a的热冲压成型体。表层部2a具有层状结构，所述层状结构按照距离母材1a由近到远的顺序依次具备界面层21a、金属层21b，在最表层具备氧化物层4a。将在通常条件下制造的镀覆钢板10a在通常条件下进行热冲压，就会形成热冲压成型体20a。热冲压成型体20a的界面层21a是源自在通常条件下制造的镀覆钢板10a的扩散层12a的部分。界面层21a包括在热冲压时铁基体的Fe扩散到镀层13a中的部分。界面层21a的化学组成根据母材11a和镀层13a的化学组成而不同，例如，镀层13a含有Al、Mg等且以Zn为主体的情况下，镀层13a包含Fe2(Al,Zn)5、Fe(Al,Zn)3等Fe-Al相并且包含大量Si的情况下，形成由Fe3(Al,Si)、Fe(Al,Si)等的Fe-Al-Si相构成的层。另外，氧化物层4a是以Zn为主体的氧化物层。由于在通常条件下制造的镀覆钢板10a的镀层的扩散层12a较厚，因此在热冲压时引起了各种问题。具体而言，镀层13a中的Zn在热冲压的加热时呈液相状态并蒸发，从而金属层21b中的Zn量减少。另外，由于镀层13a中的Zn在热冲压时与界面层21a反应，因此金属层21b中的Zn量减少。因此，对在通常条件下制造的镀覆钢板10a进行热冲压时，镀层(热冲压成型体20a的金属层21b中)具有Zn牺牲防蚀作用，但难以残留，因此存在耐腐蚀性显著下降的问题。此外，Zn的蒸发增加了氧化物层4a的厚度，导致点焊性降低。为了解决上述问题，本专利技术人等对在通常条件下制造的镀覆钢板10a与热冲压成型体20a之间的关系进行了研究，结果发现了使镀覆钢板10a的扩散层12a的厚度变薄的制造条件。通常，为了形成均匀的镀层13a，将镀浴温度设定在镀层的熔融温度+50℃～100℃左右的范围。这是因为，镀浴的温度接近熔融温度时，在制造时镀浴的一部分会固体化而变成浮渣，容易使镀层的表面清洁性变差。并且，为了充分进行Fe向镀层13a的扩散，通常将在镀浴中的浸渍时间设定为5秒以上。此外，浸渍于镀浴之前的钢板的温度(侵入板温)通常被维持在镀浴温度+0～-15℃的温度。原因为提高镀浴的温度是容易的而降低镀浴的温度是困难的，并且侵入板温较高时，需要冷却镀浴。关于这一点，例如在专利文献5中，所有实施例中侵入板温被设定为镀浴温度(℃)～镀浴温度-10(℃)的温度。但是，对于在这种通常的镀覆条件下(镀浴温度为镀层的熔融温度+50～100℃左右，浸渍时间为5秒以上，钢板的侵入板温为镀浴温度+0～-15℃)制造的镀覆钢板10a，镀浴温度、浸渍时间是决定性的，其处于Fe容易向镀覆侧扩散的状态。并且，对于在通常条件下制造的镀覆钢板10a，参见图1，在母材(铁基体)的表层中含有Fe2(Al,Zn)5、Fe(Al,Zn)、镀层含有大量的Si时，由Fe3(Al,Si)、Fe(Al,Si)等构成的扩散层12a在铁基体与镀层之间较厚地(1μm以上)生长。因此，本专利技术人等通过在与通常的镀覆条件不同的镀浴温度的温度、浸渍时间和钢板的侵入板温的条件下制造镀覆钢板，从而成功地使扩散层12a的厚度比以往薄。首先是镀浴的温度和浸渍时间。若镀浴的温度过高，则镀覆钢板中的Fe2(Al,Zn)5等扩散层12a生长至1μm以上，并且在热冲压成型体上形成厚的界面层，从而无法避免形成层状的金属层。另外，即使降低镀浴的温度，浸渍时间过长时也会发生相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热冲压成型体，其为具备钢母材和在所述钢母材的表面形成的金属层的热冲压成型体，/n所述金属层具备：界面层，其以质量％计包含Al：30.0～36.0％，厚度为100nm～5μm，位于与所述钢母材的界面；以及主层，其中MgZn

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热冲压成型体，其为具备钢母材和在所述钢母材的表面形成的金属层的热冲压成型体，
所述金属层具备：界面层，其以质量％计包含Al：30.0～36.0％，厚度为100nm～5μm，位于与所述钢母材的界面；以及主层，其中MgZn2相和岛状的FeAl2相混合存在，厚度为3μm～40μm，位于所述界面层之上，
所述金属层的平均组成以质量％计为
Al：20.0～45.0％、
Fe：10.0～45.0％、
Mg：2.0～10.0％、
Sb：0～0.5％、
Pb：0～0.5％、
Cu：0～1.0％、
Sn：0～1.0％、
Ti：0～1.0％、
Ca：0～3.0％、
Sr：0～0.5％、
Cr：0～1.0％、
Ni：0～1.0％、
Mn：0～1.0％、
Si：0～1.0％、
余...

【专利技术属性】
技术研发人员：德田公平，光延卓哉，仙石晃大，松村贤一郎，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP