(57)【要約】  本発明は、被覆鋼板の製造方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆鋼板の製造方法であって、連続する以下の工程、
Ａ．焼鈍鋼板を準備する工程であって、
０．１０＜Ｃ＜０．４０％、
１．５＜Ｍｎ＜３．０％、
０．７＜Ｓｉ＜２．０％、
０．０５＜Ａｌ＜１．０％、
０．７５＜（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３．０％、
及び純粋に任意ベースで１つ以上の元素、例えば、
Ｎｂ≦０．５％、
Ｂ≦０．００５％、
Ｃｒ≦１．０％、
Ｍｏ≦０．５０％、
Ｎｉ≦１．０％、
Ｔｉ≦０．５％、
の化学組成を重量パーセントで有し、残りの成分が、鉄及び加工で生じる不可避の不純物で構成され、６００〜１２００℃の間の温度で焼鈍した焼鈍鋼板を準備する工程、
Ｂ．工程Ａ）で得られた前記鋼板を、ニッケルを含む第１のコーティングであって、鉄を含まず、０．５μｍ以上の厚さを有する第１のコーティングで被覆する工程、及び
Ｃ．工程Ｂ）で得られた前記鋼板を、亜鉛ベースの第２のコーティングで被覆する工程、
を含む製造方法。
【請求項２】
工程Ａ）において、鋼板が、連続焼鈍で焼鈍される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程Ａ）において、焼鈍が、−１０〜−６０℃の間の露点で、１〜３０％のＨ２を含む雰囲気中で行われる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、８０重量％超のニッケルを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、９０重量％超のニッケルを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、ニッケルからなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、リン、水酸化ニッケル又は硫黄化合物を含まない、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、１．０μｍ以上の厚さを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、１．６μｍ以上の厚さを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程Ｂ）において、第１のコーティングが、１．８〜７．０μｍの間の厚さを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
工程Ｃ）において、第２の層が、５０％超の亜鉛を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
工程Ｃ）において、第２の層が、７５％超の亜鉛を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
工程Ｃ）において、第２の層が、９０％超の亜鉛を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
工程Ｃ）において、第２の層が、ニッケルを含まない、請求項１〜１３に記載の方法。
【請求項１５】
工程Ｃ）において、第２の層が、亜鉛からなる、請求項１又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法から得ることができる鋼板であって、ニッケルを含む厚さ０．５μｍ以上の第１のコーティングで被覆され、前記第１のコーティングが、亜鉛ベースの層によって直接覆われる鋼板。
【請求項１７】
鋼の微細組織が、１〜５０％の残留オーステナイト、１〜６０％のマルテンサイト、並びに任意により、ベイナイト、フェライト、セメンタイト及びパーライトから選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項１６に記載の鋼板。
【請求項１８】
微細組織が、５〜２５％の残留オーステナイトを含む、請求項１７に記載の鋼板。
【請求項１９】
微細組織が、１〜６０％の焼戻しマルテンサイトを含む、請求項１７又は１８に記載の鋼板。
【請求項２０】
微細組織が、１０〜４０％のベイナイトを含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の鋼板。
【請求項２１】
微細組織が、１〜２５％のフェライトを含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の鋼板。
【請求項２２】
微細組織が、１〜１５％の非焼戻しマルテンサイトを含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の鋼板。
【請求項２３】
請求項１６〜２８のいずれか一項に記載の鋼板、又は請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法から得ることができる鋼板を少なくとも１枚含む、少なくとも２枚の金属板のスポット溶接継手であって、前記継手に含まれる１００μｍ超のサイズのクラックの数が、３つ未満であり、最長のクラックの長さが、３００μｍ未満である、スポット溶接継手。
【請求項２４】
２枚目の金属板が、鋼板又はアルミニウム板である、請求項２３に記載のスポット溶接継手。
【請求項２５】
２枚目の金属板が、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の鋼板、又は請求項１〜１５に記載の方法から得ることができる鋼板である、請求項２４に記載のスポット溶接継手。
【請求項２６】
鋼板又はアルミニウム板である３枚目の金属板を含む、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
【請求項２７】
請求項１６〜２２に記載の被覆鋼板、又は請求項２３〜２６のいずれか一項に記載のスポット溶接点の、自動車両用部品製造のための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆鋼板の製造方法に関する。本発明は、自動車両の製造に、特によく適する。
【０００２】
亜鉛ベースのコーティングは、バリア防食及び陰極防食によって腐食を防ぐことができるので、一般的に使用されている。鋼の表面に金属コーティングを塗布することで、バリア効果が得られる。したがって、金属コーティングは、鋼と腐食性雰囲気との接触を防止する。バリア効果は、コーティング及び基材の性質に依存しない。対照的に、犠牲的な陰極防食は、亜鉛が鋼よりイオン化傾向の高い金属であるという事実に基づく。したがって、腐食が発生する場合、亜鉛は鋼よりも先に消耗される。陰極防食は、周囲の亜鉛が鋼よりも先に消耗されるカットエッジのように、鋼が腐食性雰囲気に直接さらされる領域では不可欠である。
【０００３】
しかしながら、そのような亜鉛被覆鋼板に対して加熱工程、例えば、ホットプレス硬化又は溶接が行われる場合、鋼／コーティング界面から広がるクラックが、鋼において確認される。実際、場合によっては、上記の作業後に存在する被覆鋼板のクラックによって、金属の機械的特性が低下する。これらのクラックが現れる条件は、高温、引張応力が存在する上での低融点の液体金属（亜鉛など）との接触、基材の結晶粒及び結晶粒界による溶融金属の不均一な拡散である。このような現象は、液体金属脆化（ＬＭＥ）という呼称で知られており、液体金属アシストクラッキング（ＬＭＡＣ）とも呼ばれる。
【背景技術】
【０００４】
ＵＳ２０１２１００３９１は、良好なめっき品質、めっき密着性及びスポット溶接性を有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法を開示しており、この方法は、
−ベース鋼板を０．１−１．０ｇ／ｍ２のコーティング量（ＣＮｉ）のＮｉでコーティングする工程、
−Ｎｉ被覆鋼板を還元雰囲気で加熱する工程、
−加熱された鋼板を、鋼板が亜鉛めっき浴に投入される温度（Ｘｓ）まで冷却する工程、及び
−０．１１〜０．１４ｗｔ％の有効Ａｌ濃度（ＣＡｌ）及び４４０〜４６０℃の温度（Ｔｐ）を有する亜鉛めっき浴に、冷却された鋼板を投入し、浸漬する工程であって、鋼板が亜鉛めっき浴に投入される温度（Ｘｓ）が、ＣＮｉ（Ｘｓ＿Ｔｐ）／２ＣＡｌ＝５−１００の関係を満たす工程
を含む。
【０００５】
それはさらに、合金相が、亜鉛めっき層の断面積の１〜２０％を占めるＦｅ−Ｚｎ合金相である、溶融亜鉛めっき鋼板を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１００３９１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、上記の方法では０．１１〜０．１４ｗｔ％のＡｌを含む浴で亜鉛めっきが実施されたため、抑制層が非常に弱く、Ｆｅ−Ｚｎ金属間相が形成された。スポット溶接性は、Ｎｉコーティングの量、亜鉛めっき浴のＡｌ濃度、及び亜鉛めっき浴の温度と鋼板が亜鉛めっき浴に投入される温度との差を含む制御パラメーターに依存するため、工業的規模では、この方法を適用することは困難である。さらに、実施されるスポット溶接性は、電極寿命、すなわちナゲット径が４Ｖｔ（ｔ：鋼板厚）に達した時点で測定された連続溶接スポットの数を基に評価される。スポット溶接後の被覆鋼板のクラックの存在の減少については、言及されていない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、金属コーティングで被覆された、ＬＭＥの問題がない鋼板を提供することである。それは、成形及び／又は溶接後にＬＭＥの問題のない部品を得るための、特に実行が容易な方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本目的は、請求項１に記載の方法を提供することによって達成される。その方法は、請求項２〜１５のいずれかの特徴を含むこともできる。
【００１０】
別の目的は、請求項１７に記載の鋼板を提供することによって達成される。
【００１１】
その鋼板は、請求項１６〜２２のいずれかの特徴を含むこともできる。
【００１２】
別の目的は、請求項２４に記載のスポット溶接継手を提供することによって達成される。そのスポット溶接継手は、請求項２３〜２６の特徴を含むこともできる。
【００１３】
最後に、別の目的は、請求項２７に記載の鋼板又は組立物の使用を提供することによって達成される。
【００１４】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な説明から、明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
「鋼」又は「鋼板」という呼称は、部品が最大２５００ＭＰａ、より好ましくは最大２０００ＭＰａの引張強度を達成することを可能にする成分を有する鋼の板、コイル、プレートを意味する。例えば、引張強度は、５００ＭＰａ以上、好ましくは９８０ＭＰａ以上、有利には１１８０ＭＰａ以上、さらには１４７０ＭＰａ以上である。
【００１６】
本発明は、以下の連続工程を含む、被覆鋼板の製造方法に関する。
【００１７】
Ａ．焼鈍鋼板を準備する工程であって、
０．１０＜Ｃ＜０．４０％、
１．５＜Ｍｎ＜３．０％、
０．７＜Ｓｉ＜２．０％、
０．０５＜Ａｌ＜１．０％、
０．７５＜（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３．０％、
及び純粋に任意ベースで１つ以上の元素、例えば、
Ｎｂ≦０．５％、
Ｂ≦０．００５％、
Ｃｒ≦１．０％、
Ｍｏ≦０．５０％、
Ｎｉ≦１．０％、
Ｔｉ≦０．５％
の化学組成を重量パーセントで有し、化学組成の残部が鉄及び加工で生じる不可避の不純物で構成され、６００〜１２００℃の間の温度で焼鈍された焼鈍鋼板を準備する工程、
Ｂ．工程Ａ）で得られた鋼板を、ニッケルを含む第１のコーティングであって、鉄を含まず、０．５μｍ以上の厚さを有する第１のコーティングで被覆する工程、及び
Ｃ．工程Ｂ）で得られた鋼板を、亜鉛ベースの第２のコーティングで被覆する工程。
【００１８】
いかなる理論にも束縛されることを望まないが、上記の特定の化学組成を有する鋼とその上の亜鉛コーティングとの界面に存在するＮｉが、あらゆる加熱工程中、例えば、溶接中に液体亜鉛が鋼へ浸透するのを防ぐと思われる。このように、本発明による方法を適用することによって、ＬＭＥに対するバリア層を得ることが可能である。
【００１９】
好ましくは、工程Ａ）において、鋼板は連続焼鈍で焼鈍される。例えば、連続焼鈍は、加熱、均熱及び冷却工程を含む。それは、予熱工程をさらに含むことができる。
【００２０】
有利には、熱処理は、露点−１０〜−６０℃の間で、Ｈ２を１〜３０％含む雰囲気中で実施される。例えば、雰囲気は、露点−１０℃〜−６０℃の間で、Ｈ２を１〜１０％含む。
【００２１】
工程Ｂ）において、ニッケルを含む第１のコーティングは、当業者に知られている任意の堆積方法によって堆積される。それは、真空蒸着又は電気めっき法で堆積され得る。好ましくは、それは電気めっき法で堆積される。
【００２２】
好ましくは、工程Ｂ）において、第１のコーティングは、８０重量％超の、より好ましくは９０重量％超のニッケルを含む。好ましくは、工程Ｂ）において、第１のコーティングは、リン、水酸化ニッケル又は硫酸塩などの硫黄化合物を含まない。
【００２３】
好ましい実施形態では、第１のコーティングはニッケルからなる。この実施形態では、ニッケルの量は９９重量％超であり、好ましくは１００％である。
【００２４】
好ましくは、工程Ａ）において、第１のコーティングは、１．０μｍ以上、有利には１．６μｍ以上の厚さを有する。より好ましくは、第１のコーティングは、１．８〜７．０μｍの間の厚さを有する。
【００２５】
有利には、工程Ｃ）において、第２の層は、５０％超、より好ましくは７５％超の亜鉛、有利には９０％超の亜鉛を含む。好ましくは、第２の層はニッケルを含まない。第２の層は、当業者に知られている任意の堆積方法によって堆積させることができる。それは、溶融めっきコーティング、真空蒸着又は電気亜鉛めっきによって可能である。
【００２６】
例えば、亜鉛ベースのコーティングは、０．０１〜８．０％のＡｌ、任意により０．２〜８．０％のＭｇを含み、残りはＺｎである。
【００２７】
好ましくは、亜鉛ベースのコーティングは、溶融亜鉛めっきによって堆積される。この実施形態では、溶融浴は、インゴットの投入による、又は鋼板の溶融浴内の通過による不可避の不純物及び残留元素も含むことができる。例えば、任意により不純物は、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｚｒ又はＢｉから選択され、各追加元素の重量含有量は、０．３重量％未満である。インゴットの投入又は鋼板の溶融浴中の通過による残留元素は、含有量５．０重量％までの、好ましくは３．０重量％までの鉄であり得る。
【００２８】
好ましい実施形態では、第２の層は亜鉛からなる。コーティングが溶融亜鉛めっきによって堆積される場合、アルミニウムは、０．１５〜０．４０％の間のパーセンテージで浴中に含まれる。
【００２９】
本発明による方法により、ニッケルを含む、厚さが０．５μｍ以上の第１のコーティングで被覆された鋼板が得られ、このようなコーティングは、亜鉛ベースの層によって直接覆われる。第１のコーティングが、ＬＭＥに対するバリア層のように機能し、液体金属が鋼の内部に浸透するのを防止する、と考えられる。
【００３０】
好ましくは、鋼板は、１〜５０％の残留オーステナイト、１〜６０％のマルテンサイト、並びに任意によりベイナイト、フェライト、セメンタイト及びパーライトから選択される少なくとも１つの成分を含む微細組織を有する。この場合、マルテンサイトは焼戻しされても、されなくてもよい。
【００３１】
好ましい実施形態では、鋼板は、５〜２５％の残留オーステナイトを含む微細組織を有する。
【００３２】
好ましくは、鋼板は、１〜６０％、より好ましくは１０〜６０％の間の焼戻しマルテンサイトを含む微細組織を有する。
【００３３】
有利には、鋼板は、１０〜４０％のベイナイトを含む微細組織を有し、このようなベイナイトは、１０〜２０％の下部ベイナイト、０〜１５％の上部ベイナイト、及び０〜５％の炭化物非含有ベイナイトを含む。
【００３４】
好ましくは、鋼板は、１〜２５％のフェライトを含む微細組織を有する。
【００３５】
好ましくは、鋼板は、１〜１５％の非焼戻しマルテンサイトを含む微細組織を有する。
【００３６】
鋼板の製造後、車両のいくつかの部品を製造するために、２枚の金属板を溶接して組み立てることが知られている。したがって、少なくとも２枚の金属板の溶接中にスポット溶接継手が形成され、前記スポットは少なくとも２枚の金属板間を連結する。
【００３７】
本発明によるスポット溶接継手を製造するために、溶接は３ｋＡ〜１５ｋＡの間の実効電流で実施され、電極に加えられる圧力は１５０〜８５０ｄａＮの間であり、前記電極の活性面の直径は４〜１０ｍｍの間である。
【００３８】
このように、本発明による被覆鋼板を含む少なくとも２枚の金属板のスポット溶接継手が得られ、このような継手に含まれる１００μｍ超のサイズのクラックの数は、３つ未満であり、最長のクラックの長さは、３００μｍ未満である。好ましくは、２枚目の金属板は、鋼板又はアルミニウム板である。より好ましくは、２枚目の金属板は、本発明による鋼板である。
【００３９】
別の実施形態では、スポット溶接継手は、鋼板又はアルミニウム板である３枚目の金属板を含む。例えば、３枚目の金属板は、本発明による鋼板である。
【００４０】
本発明の鋼板又はスポット溶接継手は、自動車両用部品の製造に使用することができる。
【００４１】
実施された試験において、これから本発明を情報の目的のみで説明する。
【００４２】
それらは、限定するものではない。
【実施例】
【００４３】
すべてのサンプルについて、使用した鋼板の成分の重量パーセントは、Ｃ＝０．３７ｗｔ％、Ｍｎ＝１．９ｗｔ％、Ｓｉ＝１．９ｗｔ％、Ｃｒ＝０．３５ｗｔ％、Ａｌ＝０．０５ｗｔ％及びＭｏ＝０．１ｗｔ％である。
【００４４】
試作１〜４は、露点−６０℃で、５％のＨ２及び９５％のＮ２を含む雰囲気で連続焼鈍を実施することにより調製した。鋼板を９００℃の温度で加熱した。次に、試作１〜４を、電気亜鉛めっき法によって、種々の厚さに堆積させたニッケルコーティングで被覆した。最後に、電気亜鉛めっき法によって亜鉛コーティングを堆積させた。
【００４５】
試作５は、同様の雰囲気下で鋼板を連続焼鈍した後、電気亜鉛めっき法により亜鉛コーティングを堆積させて調製した。
【００４６】
上記の試作サンプルのＬＭＥに対する耐性を、抵抗スポット溶接法によって評価した。本目的のために、各試作について２枚の被覆鋼板を抵抗スポット溶接によって溶接した。電極のタイプは１６ｍｍの直径を有するＩＳＯタイプＢであり、電極の圧力は５ｋＮであり、水の流量は１．５ｇ／分であった。溶接サイクルの詳細は、表１にて報告した。
【００４７】
【表１】
2021501260.tif 000002
【００４８】
次に、表２に示すように、光学顕微鏡及びＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を使用して、１００μｍを超えるクラックの数を評価した。
【００４９】
【表２】
2021501260.tif 000003
【００５０】
本発明による試作は、試作５と比較して、ＬＭＥに対する優れた耐性を示す。実際、本発明による試作のクラックの数は、試験５と比較すると非常に少なく、存在すらしない。
【００５１】
各試作について、３枚の被覆鋼板を、抵抗スポット溶接によって溶接した。次に、表３に示すように、光学顕微鏡及びＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を使用して、１００μｍを超えるクラックの数を評価した。
【００５２】
【表３】
2021501260.tif 000004
【００５３】
本発明による試作は、試作５と比較して、ＬＭＥに対する優れた耐性を示す。
【国際調査報告】
2021501260.tif 000005
2021501260.tif 000006