(57)【要約】  本発明は、第１の半完成部品（１）と第２の半完成部品（２）との間に一体接合接続（３）を確立するための方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１５体積％のオーステナイト分率を備える組織を有する鋼合金から製造された少なくとも１つの第１層（１．１）と、全域にわたって片面または両面で前記第１層（１．１）と物質間接合した、鋼合金から製造された少なくとも１つの第２層（１．２、１．２’）と、を備える、部品または構成要素としての第１半製品（１）であって、前記第２層（１．２、１．２’）は、５８０ＭＰａ以下の引張強度を有する軟質鋼合金からなる、前記第１半製品（１）と、鋼合金から製造された部品または構成要素としての少なくとも１つの第２半製品（２）との間で物質間接合（３）を生成するための方法であって、はんだ付けプロセスによって、前記第２半製品（２）は前記第１半製品（１）の前記第２層（１．２）に接合される、方法。
【請求項２】
前記第１層（１．１）は、マンガン含有鋼合金、より具体的にはＴＲＩＰ、ＴＷＩＰ、またはＦｅＭｎ鋼合金からなり、前記第２（１．２、１．２’）層は、ＩＦ鋼合金の、または深絞り鋼合金のマイクロアロイド鋼合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２層（１．２、１．２’）は、前記半製品の材料の全厚を基準として、０．２％から１５％の間、より具体的には０．５％から１０％の間の材料の厚さを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記半製品（１）は、前記第１層（１．１）の両面に設けられて全域にわたってこれと物質間接合されている２つの第２層（１．２、１．２’）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記半製品（１）は、クラッディングまたは鋳造によって製造されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１半製品と第２半製品との間の物質間接合を生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業において、燃料消費量を削減するための新しい解決策が模索されている。乗り物の重量を減少させる軽量構造は、この模索において重要な基礎的要素である。これは、強度が向上した材料の使用を含む手段によって達成され得る。強度の向上は一般に、曲げ性の低下を伴う。強度の向上にもかかわらず軽量構造の実現のための衝突関連構成要素の場合にも必要とされる乗員保護を保証するために、使用される材料が、衝突の結果として生じるエネルギーを変形によって変換できることを保証する必要がある。これは、特に乗り物の構造の衝突関連構成要素における、高度な成形能力を意味する。軽量化の１つの方法は、従来採用されている材料と比較して軽量で革新的な材料によって、たとえば乗り物の車体、フレーム、および／またはシャーシをさらに計量な形態で設計および製作することである。たとえば、従来の材料は、各構成要素について特定の方法で、同等の特性を有するより軽量な材料に置き換えられてもよい。自動車産業にますます入り込んでいるのは、たとえば、２つ以上の異なる材料からなるハイブリッド材料または複合材料であり、各個別の材料は特定の特性を備えるが、個別のモノリシック材料と比較して改良された特性を複合材料に提供するために、複合材は正反対の特性を兼ね備えている。複合材料、特に様々な鋼合金から製造されたものは、従来技術において知られている。たとえば、独国特許出願公開第１０２００８０２２７０９号明細書および独国特許第１０２０１５１１４９８９号明細書を参照されたい。
【０００３】
有利な特性は、特に特定のオーステナイト分率を備える組織を有する鋼合金が有しており、例としては、高い（引張）強度（Ｒｍ）および高い伸び（切断時）（Ａ８０）を有する高マンガン含有量の鋼合金であり、これにより、衝突の際にエネルギーを吸収するための、たとえば複雑な幾何形状を有する構成要素または衝突関連領域用の構成要素の製造を可能にする。これらの種類の鋼合金は、たとえば国際公開第２００６／０４８０３４号から知られており、同じままの特性のため、従来の鋼合金よりも薄くされることが可能であり、材料の厚さの減少が構成要素または乗り物の総重量に対して好影響を及ぼす。したがってこのような鋼合金は、自動車産業に極めて適している。
【０００４】
しかしながら、組織中に所定のオーステナイト分率を有する鋼合金の、特に高マンガン含有量を有する鋼合金の化学的および物理的特性は、特に亜鉛系の防食塗装を備えるときの被覆性が限られている。高マンガン含有量の鋼合金の被覆の一例は、独国特許第１０２００９０１８５７７号明細書から知られている。たとえば、亜鉛を基にして溶融めっきされた高マンガン含有量の鋼合金は、成形後に水素誘起割れを起こしやすい。さらに、組織中に所定のオーステナイト分率を有する鋼合金は、深刻なはんだ割れ、およびＡｉＦ研究プロジェクトＮｏ．１５．２０１Ｂ／ＤＶＳ  Ｎｏ．１．０５８の一部としての研究によって示されるように、ＤＶＳ［ドイツ溶接協会、Ｇｅｒｍａｎ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ｓｏｃｉｅｔｙ］パンフレット０９３８−２によれば許容できないはんだ接合をもたらすので、熱的に組み立てられる、特にはんだ付けされる能力も限定される。はんだ付けは、特に接合されている材料と比較して、低融点を有する材料（はんだ）を用いる材料の物質間接合のための熱的方法として理解される。はんだの溶融（溶融はんだ付けとも称される）によって、または界面におけるはんだの拡散（拡散はんだ付けとも称される）によって、加熱の下で液相が形成され、液相の冷却後に、結合された材料の間の物質間結合の形成が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００８０２２７０９号明細書
【特許文献２】独国特許第１０２０１５１１４９８９号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０４８０３４号
【特許文献４】独国特許第１０２００９０１８５７７号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＤＶＳ［ドイツ溶接協会、Ｇｅｒｍａｎ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ｓｏｃｉｅｔｙ］パンフレット０９３８−２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、物質間接合を生成するための方法を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、本発明は、少なくとも１５体積％のオーステナイト分率を備える組織を有する鋼合金の少なくとも１つの第１層と、全域にわたって片面または両面で第１層と物質間接合した、軟質鋼合金から製造された少なくとも１つの第２層と、を備える、特に成形後に、部品または構成要素としての第１半製品と、鋼合金、より具体的にはモノリシック鋼合金で製造された、特に部品または構成要素としての少なくとも１つの第２半製品との間で物質間接合を生成するための方法であって、はんだ付けプロセスによって、第２半製品は第１半製品の第２層に接合される、方法に関する。第１半製品の第２層ははんだ付けに特に適しており、第２半製品は好ましくはマイクロアロイド鋼合金などの容易にはんだ付け可能な鋼合金からなるので、２つの半製品または部品もしくは構成要素間で操作上信頼できる安定したはんだ接合を生成することが可能である。
【００１０】
本発明者らは、少なくとも１５体積％、より具体的には少なくとも２０体積％、好ましくは少なくとも２５体積％、より好ましくは少なくとも３０体積％のオーステナイト分率を備える組織を有する鋼合金から製造された第１層と全域にわたって片面または両面で物質間接合した、軟質鋼合金から製造された少なくとも１つの第２層を提供することによって、少なくとも片面、好ましくは両面に、第１層との直接的なまたは介入のない接触の可能性がないことを保証できると判断し、つまり軟質鋼合金から製造された第２層が機能性コートとして機能することを意味する。本発明の意味において、軟質鋼合金は、５８０ＭＰａ以下、より具体的には５００ＭＰａ以下、好ましくは４５０ＭＰａ以下、より好ましくは４００ＭＰａ以下の（引張）強度を備える。第２層または軟質鋼合金は、熱はんだ付けに特に有益な特性を備える。したがって、第１半製品は、作業の流れを変化させずに、既存の標準的な作業に組み込まれることが可能である。はんだ付けへの適合性は、機能性コートとして第２層によって提供される半製品の表面上の特性によって、厳然と決定される。少なくとも１５体積％、より具体的には少なくとも２０体積％、好ましくは少なくとも２５体積％、より好ましくは少なくとも３０体積％のオーステナイト含有量を有する鋼合金は、炭素鋼合金に限定されない。非腐食性鋼合金、特にＣｒ−Ｎｉ鋼合金も考えられる。
【００１１】
方法の第１の構成によれば、第１層は好ましくは、マンガン含有鋼合金、より具体的にはＴＲＩＰ、ＴＷＩＰ、またはＦｅＭｎ鋼合金からなる。マンガンは、オーステナイト形成およびオーステナイト安定化成分であり、特に少なくとも２重量％のレベルで、強度に対して好影響を及ぼす。高レベルでは、硬化構造（α’−およびε−マルテンサイト）の形成、ならびにＴＲＩＰ可能および／またはＴＷＩＰ可能オーステナイト、および特に良好な強度／成形性の関係をもたらす。たとえば、３５．０重量％を超えると、誘発された可塑性のこれらのメカニズムは低下し、さらなるコスト関連の合金化は目的を果たさない。マンガンは、特に最大３０．０重量％、およびたとえば少なくとも６．０重量％、より具体的には少なくとも１０．０重量％で合金化され得る。あるいは第１層はまた、組織中に少なくとも１５体積％の残留オーステナイト分率を有するＱ＆Ｐ鋼合金（焼入れ／分配）からなってもよい。第１層上に片面または両面機能性コートを形成するための第２層は、好ましくはマイクロアロイド鋼合金、ＩＦ鋼合金、または深絞り鋼合金からなり、これらは費用および複雑さを伴わずに容易に従来通りにはんだ付けされることが可能である。
【００１２】
方法のさらなる構成によれば、軟質鋼合金から製造された第２層は、半製品の材料の全厚を基準として、０．２％から１５％の間、より具体的には０．５％から１０％の間の材料の厚さを備える。機能性コートとして想定される軟質鋼合金は、材料の厚さに関して、一方では第１層の好ましい特性が実質的に悪影響を受けず、第２層の材料の厚さ（片面あたり）が半製品の材料の全厚を基準として１５％以下、より具体的には１０％以下、好ましくは７％以下となるように、他方では、特に物質間組み立て接合から生じる拡散事象によって第１層が悪影響を受けず、第２層の材料の厚さ（片面あたり）が半製品の材料の全厚を基準として少なくとも０．２％、より具体的には少なくとも０．５％、好ましくは少なくとも１％となることを保証するように、作られるべきである。
【００１３】
方法のさらなる構成によれば、最も単純な実施形態では、片面に接合された第２層を備える１つの第１層のみが設けられる。第２層の自由表面は、好ましくは亜鉛系の防食塗装で被覆されている。半製品は好ましくは２つの第２層を備え、これらは第１層の両面に設けられて全域にわたってこれと物質間接合されており、したがって、用途に応じて対称または非対称構造を備え得るサンドイッチ材料が提供され得る。第２層の両方の自由表面は、好ましくは亜鉛をベースとする防食塗装で被覆されていてもよい。
【００１４】
方法のさらなる構成によれば、半製品は、クラッディング、特にロールクラッディングによって、または鋳造によって、製造されている。第１半製品は好ましくは、たとえば独国特許第１０２００５００６６０６号明細書に開示されるように、熱間ロールクラッディングによって製造されている。この特許明細書が参照され、これによりその内容は本明細書に組み込まれる。あるいは、第１半製品は鋳造によって製造されることが可能であり、この場合、これを製造する１つの方法は、特開平３−１３３６３０号公報に開示されている。金属複合材の製造は一般に従来技術である。
【００１５】
特に部品または構成要素を形成するための成形後の第１半製品は、耐荷重構造に使用される。耐荷重構造は、たとえば乗り物構造（乗用車、実用車、またはトレーラー）または鉄道構造、船舶構造、または航空宇宙において、ならびにたとえば支柱にするなど建築分野においても、フレームまたは補助フレームを包含する。
【００１６】
以下の文章において、本発明は、例示的な実施形態を示す図面を用いてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１半製品と第２半製品との間の物質間接合を通る概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図では、第１半製品（１）または部品もしくは構成要素と、第２半製品（２）または部品もしくは構成要素との間の物質間接合（３）を通る概略断面図があり、接合は、隅肉溶接の形態を取り、はんだ付けプロセスによって製造されている。半製品（１）は、少なくとも１５体積％、より具体的には少なくとも２０体積％、好ましくは少なくとも２５体積％、より好ましくは少なくとも３０体積％のオーステナイト分率を備える組織を有し、特にマンガン含有鋼合金、たとえば、ＴＷＩＰまたはＴＲＩＰタイプのマンガン含有鋼合金、より好ましくは１０から３０重量％の間のマンガン含有量を有するマンガン含有鋼合金からなる鋼合金から製造された第１層（１．１）と、片面で全域にわたって第１層（１．１）と物質間接合した、軟質鋼合金から製造された少なくとも１つの第２層（１．２）と、を備える。あるいは第１層は、少なくとも１５体積％の残留オーステナイト分率を有するＱ＆Ｐ鋼合金からなってもよい。破線として示されているのはさらなる第２層（１．２’）であり、この層および第２層（１．２）は、全域にわたって物質間で、第１層（１．１）をその間に収容する。軟質鋼合金から製造された第２層（１．２、１．２’）は、５００ＭＰａ以下の強度を備え、特に、たとえばＨＸ３４０ＬＡＤタイプの、マイクロアロイド鋼合金からなってもよい。第２層（１．２、１．２’）の材料の厚さは、具体的には１面あたり、第１層（１．１）の好ましい特性が悪影響を受けず、第２層の材料の厚さ（片面あたり）が半製品（１）の材料の全厚を基準として、少なくとも０．２％および１５％以下となるようになっており、半製品（１）は、たとえば、０．５から４ｍｍの材料の全厚を備えてもよい。半製品の第２層（１．２、１．２’）は被覆およびはんだ付けに適しているので、第２層（１．２）の自由表面は亜鉛系の防食塗装を有する。第２層（１．２）によって、半製品（１）は、はんだ付けされた隅肉溶接（３）を介して第２半製品（２）に接合される。亜鉛系の防食塗装は、はんだ接合のより良い濡れ性および／またはより良い濡れ角度に貢献し得る。
【００１９】
本発明は、図面に示される例示的な実施形態、または一般的な説明における実施形態に限定されるものではない。代わりに、第１半製品はまた、たとえばテーラードブランクおよび／またはテーラードロールドブランクなどのテーラード製品から形成されてもよい。はんだ付けプロセスによって第１半製品に熱的に結合される第２半製品もまた、複合材料として、特に第１半製品に対応する複合材料として設計されてもよく、累積的にまたは代替としてテーラード製品として設計されてもよい。
【図１】
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【国際調査報告】
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