[發明專利]一種用于熱成形的預涂覆鋼板及其制備方法以及熱成形鋼構件及其應用

有效

• 申請號: 202110630714.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113481451B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 周世龍;崔磊;李子濤;晉家春;王蕾;鄧宗吉;劉永剛;詹華;陳直朋
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C2/02
• 分類號: C23C2/02;C23C2/12;C23C2/26;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/24;C23C14/58;C23C26/00;C25D3/56;C25D5/36;C25D5/48;C22C21/02
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 王亞軍

本發明公開了一種用于熱成形的預涂覆鋼板及其制備方法以及熱成形鋼構件及其應用。預涂覆鋼板及其制備方法中，針對預涂層厚度為5～19μm時，設置相應的預涂層的表面粗糙度，經熱成形后可以得到熱成形涂覆鋼構件，其上的涂層具有較高的表面粗糙度Ra≥1.80μm；得到的鋼構件同時具備質量輕且較高的表面粗糙度及其良好的涂漆粘附性和涂漆耐腐蝕性，使用本發明的鋼構件制成的鋼制件，應用于車輛，以使汽車輕量化。

技術領域

本發明涉及一種用于熱成形的預涂覆鋼板及其制備方法以及熱成形鋼構件及其應用。

背景技術

近年來，隨著汽車行業對安全、節能和排放的要求日益嚴格，汽車輕量化和提高安全性能成為汽車行業關注的焦點問題。一般采用高強鋼可以實現輕量化和提高安全性能，但是高強鋼采用傳統冷沖壓方式存在回彈大、成形困難等問題。在此情況下，熱沖壓技術便應運而生。該技術將成形與強化分為兩個步驟生產超高強度汽車零部件，具有超高強度、易于成形、成形精度高等優點。

在熱沖壓成形過程中，若采用裸板熱成形鋼，鋼板表面不可避免地會產生氧化和脫碳，影響了鋼板的強度，且熱成形部件需要經過噴丸或酸洗處理，影響產品的尺寸精度。針對以上問題，涂覆涂層的熱成形鋼成為目前市場主流產品，目前國內外開發的熱成形鋼涂層產品主要包括鋁硅系(Al-Si)、鋅系(如GI、GA)等，而鋅系涂層在高溫沖壓時易產生液態鋅致脆性，造成沖壓開裂，目前已成熟應用的涂層產品主要為Al-Si，該產品最先由Arcelor Mittal提出并成功應用于工業試制，其典型涂層成分(質量百分比)為87％Al-10％Si-3％Fe。

一般情況下，金屬薄板為保證一定的成形性能，材料表面需具有一定的表面粗糙度，其原理是材料表面合理的微觀結構能較好的存儲潤滑油，從而改善材料成形性能。表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度，一般常用表面平均粗糙度Ra來表征表面粗糙度輪廓，表面粗糙度越高，Ra值越大。

Al-Si涂層產品加熱前具有良好的磷化、電泳等涂裝性能，但是，當Al-Si涂層產品作熱沖壓成形用時，由于加熱過程中涂層與基體發生相互擴散形成Fe-Al、Fe-Al-Si合金化涂層，改變了涂層性質，此時涂層磷化性能不佳。為保證電泳等涂漆粘附性及后續耐腐蝕性，熱成形后涂層的表面粗糙度Ra需處于較高值，研究表明，當Al-Si涂層熱成形鋼在熱成形后涂層的表面粗糙度較大時，才能保證良好的涂漆粘附性及耐腐蝕性。

Arcelor Mittal專利CN101583486B(以下稱作專利1)提供了一種涂覆的鋼帶材及其由其制備的熱沖壓產品。專利1提供的涂覆鋼帶材預涂層典型組成為8～11％Si、2～4％Fe、余量為鋁和固有雜質，預涂層厚度為20～33μm，工業上一般采用25μm，并對熱成形工藝窗口、熱成形后涂層結構進行了詳細描述。專利提出，當保證一定的預涂層厚度(不小于20μm)，Al-Si產品熱成形后涂層的表面粗糙度較高。但是，當預涂層厚度較小時，當預涂層厚度小于20μm時，加熱后涂層液化量較少，此時液化涂層主要表現為填充凹坑，加熱后不能保證較大的表面粗糙度Ra，從而隨后的涂料在該表面上的粘附性降低，且耐腐蝕性能降低。

專利CN108588612B(以下稱作專利2)提供了一中熱沖壓成形構件、熱沖壓成形用預涂鍍鋼板及熱沖壓成形工藝。專利2提供的預涂鍍鋼板預涂層鋁或鋁合金涂層，涂層厚度為3～19μm，也對熱成形工藝、熱成形后涂層結構進行了限定。專利2提出，合金化層的表面粗糙度并不由合金化層的厚度和結構決定，只要預涂層在加熱過程中發生了液化現象即會導致較大的表面粗糙度。但是，本申請發明人發現，當預涂層厚度較小時，如專利2預涂層厚度范圍，此時即使涂層發生液化，由于加熱后涂層液化量較少，液化涂層主要表現為填充凹坑，加熱后不能保證較大的表面粗糙度Ra。另外，專利2提出，熱沖壓后涂層防腐蝕性能只與a層(相互擴散層)有關，但研究發現，即使控制a層形成，不能保證良好的涂漆粘附性和耐腐蝕性，這與加熱后不能保證較高的涂層表面粗糙度有關。