[發明專利]熱沖壓成形構件、熱沖壓成形用預涂鍍鋼板及熱沖壓成形工藝

有效

• 申請號: 201810401259.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108588612B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 易紅亮;常智淵;劉釗源;楊達朋;熊小川
• 申請（專利權）人: 育材堂（蘇州）材料科技有限公司
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/40;C22C38/04;C22C38/38;C22C38/58;C22C38/32;C22C38/54;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/12;C22C38/22;C22C38/44;C22C38/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張雨;安文森

本發明提供一種熱沖壓成形構件、熱沖壓成形用預涂鍍鋼板以及熱沖壓成形工藝。本發明的熱沖壓成形構件在基礎鋼的至少一個表面上設置有鋁或鋁合金的涂層，所述涂層由所述基礎鋼與鋁或鋁合金的預涂層之間的相互擴散產生，所述涂層的厚度為6～26μm。

技術領域

本發明涉及一種熱沖壓成形構件、熱沖壓成形用預涂鍍鋼板以及熱沖壓成形工藝。

背景技術

近年來，由于節能環保的迫切需求以及對汽車安全性要求的提高，汽車輕量化和安全性已經成為汽車制造業關注和亟待解決的焦點問題。超高強鋼因其優異的強度性能可以實現減重，從而達到輕量化的目的，但是高強度鋼零件的制造采用傳統的冷沖壓方式難以實現。在這種情況下，熱沖壓成形技術應運而生。

在熱沖壓成形過程中，采用裸板沖壓成形時，需在氮氣或氬氣等保護氣氛下加熱，以避免產生氧化皮和脫碳，然而送料和成形過程中的氧化則無法避免。氧化皮將影響到板料與模具接觸表面的狀態，既降低了模具和板料界面的接觸換熱系數，又增大了鋼板與模具的摩擦系數。沖壓時，脫落的氧化鐵皮將磨損模具表面，影響零件的成形質量以及模具壽命。更重要的是，需要將該氧化層去除后才能進入汽車裝配和涂裝，因此裸板的熱沖壓成形構件必須進行噴丸處理或酸洗，以去除該氧化層后再進行汽車裝配和涂裝，不僅僅大大增加了熱沖壓成形的成本，而且這種噴丸處理會導致零件殘余應力釋放而發生變形，導致汽車的裝配精度下降；酸洗處理導致嚴重環保問題且會增加構件的氫致開裂風險。與此同時，汽車部件一般都要求具有一定的耐蝕性能。因此，開發帶涂層的熱沖壓成形用鋼板就成為熱沖壓成形技術發展的迫切需要。當前國內外研發出的涂層主要有純鋅（GI）、合金化鋅鐵（GA）、熱浸鍍鋅鋁硅（Zn-Al-Si）以及鋁硅（Al-Si）等涂層。其中，熱沖壓成形用鋼應用較為廣泛的是耐高溫的鋁硅涂層，Al-Si涂層可以有效避免鋼板表面氧化和脫碳，省略了噴丸和噴砂工藝，同時耐蝕性也得到了提高。該涂層由Arcelor Mittal 公司最早提出并成功應用于工業鋼板，典型的合金成分（質量百分比）為：87%Al-10%Si-3%Fe。

為滿足越來越苛刻的汽車輕量化和碰撞安全性要求，更高級別的熱沖壓成形用鋼逐漸被開發出來。然而，伴隨著材料強度的提高，其塑性和韌性會相應降低。檢測材料塑性和韌性較為典型的方法之一是靜態三點彎曲試驗（VDA-238標準），如何提高材料在最大載荷狀態時的彎曲角（最大彎曲角），是研究的重點和難點。

對于熱沖壓成形用鋼來說，眾所周知裸板在熱沖壓后因其表面有一定的脫碳層，其最大彎曲角高于同材質同規格的鋁硅涂鍍板。也就是說，裸板在熱沖壓后其材料的最大斷裂應變相對提高，進而提高了汽車發生碰撞時零件局部開裂失效的抗性。但從整個產業鏈考慮，鋁硅涂鍍板更有益于汽車車身部件的生產與制造。因此，開發更高級別熱沖壓成形用鋼的同時，研究鋼板的涂鍍工藝以及成形工藝，提高鋁硅涂鍍板熱沖壓后的最大斷裂應變就顯得尤為重要。

CN101583486B（以下稱作專利文獻1）提供了一種熱沖壓涂覆鋼片材產品及其制備方法。

專利文獻1中使用的熱沖壓涂覆鋼片材的預涂層厚度為20～33μm，工業上一般采用25μm厚度的預涂層。熱沖壓成形后，構件覆蓋有30～40μm的涂層，如圖9所示，該涂層為4層結構，從涂層最外側到基體的微觀組織依次為：含有Al的氧化物和脆性Fe₂Al₅的連續分布的表面層（7μm左右，硬度值HV10gf：900～1000，平均組成：39～47%Fe、53～61%Al、0～2%Si）、金屬間化合物FeAl層（8μm左右，硬度值HV10gf：580～650，平均組成：62～67%Fe、30～34%Al、2～6%Si）、含有脆性Fe₂Al₅相的中間層（8μm左右，硬度值HV10gf：900～1000，平均組成：39～47%Fe、53～61%Al、0～2%Si）、相互擴散層（富含Al、Si的α-Fe）或金屬間化合物FeAl層（17μm左右，硬度值HV10gf：295～407，平均組成：86～95%Fe、4～10%Al、0～5%Si）。