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公開番号2025163170
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2025129912,2021571660
出願日2025-08-04,2020-05-28
発明の名称腐食保護コーティングを施された平鋼製品からシート金属コンポーネントを製造するための方法
出願人ティッセンクルップスチールヨーロッパアクチェンゲゼルシャフト,ThyssenKrupp Steel Europe AG
代理人個人
主分類C21D 9/46 20060101AFI20251021BHJP(鉄冶金)
要約【課題】溶接性に対する最高要件を満たすことによって、有機コーティングによるコーティング、特に塗布に対する最適条件を有する平鋼製品からシート金属コンポーネントを形成する方法を提供する。
【解決手段】a)鋼でできた平鋼製品が提供され、b)平鋼製品は4つのゾーンA、B、C、Dを有する連続炉において、0.1～15%の水素および窒素からなるアニーリング雰囲気下で特定の露点温度およびアニーリング温度によってアニールされ、c)得られた平鋼製品に腐食保護コーティングを貼着し、f)平鋼製品を平鋼製品の鋼のAc3温度よりも高くかつ1000℃を超えない熱間成形温度に加熱し、g)熱間成形温度に加熱された平鋼製品を熱間成形してシート金属コンポーネントとし、h)コンポーネントの少なくとも1つの部分を、シート金属コンポーネントの部分に硬化構造を生成するために十分な冷却速度で冷却すること、を含む、方法である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
腐食保護コーティングを施された平鋼製品からシート金属コンポーネントを製造するための方法であって、以下の作業ステップ、
ａ）鋼から製造される平鋼製品を提供するステップであって、前記鋼は（重量％にて）０．０５～０．５％のＣ、０．５～３％のＭｎ、０．０６～１．７％のＳｉ、最大０．０６％のＰ、最大０．０１％のＳ、最大１．０％のＡｌ、最大０．１５％のＴｉ、最大０．６％のＮｂ、最大０．０１％のＢ、最大１．０％のＣｒ、最大１．０％のＭｏ、ここでＣｒおよびＭｏの含有量の合計は１．０％以下、最大０．２％のＣａ、最大０．１％のＶ、ならびに残余部の鉄および不可避の不純物からなる、前記提供するステップ、
ｂ）４つのゾーンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する連続炉において前記平鋼製品をアニーリングするステップであって、前記平鋼製品は前記ゾーンを順次通過し、前記ゾーンにおいて前記平鋼製品は、各場合に０．１～１５体積％の水素ならびに残余部の窒素および技術的に不可避の不純物からなるアニーリング雰囲気下でアニールされ、ここでアニーリング温度ＧＴ
Ａ
、ＧＴ
Ｂ
、ＧＴ
Ｃ
、ＧＴ
Ｄ
における露点温度ＴＰ
Ａ
、ＴＰ
Ｂ
、ＴＰ
Ｃ
、ＴＰ
Ｄ
については以下の仕様が当てはまる、前記アニーリングするステップ、
TIFF
2025163170000008.tif
41
170
ｃ）作業ステップｂ）において得られた前記平鋼製品に腐食保護コーティングを貼着するステップであって、前記腐食保護コーティングは（重量％にて）最大１５％のＳｉ、最大５％のＦｅ、合計０．１～５％の少なくとも１つのアルカリ土類または遷移金属、ならびに残余部のＡｌおよび不可避の不純物からなる、前記貼着するステップ、
ｄ）任意には、前記腐食保護コーティングを施された前記平鋼製品を化粧圧延するステップ、
ｅ）任意には、前記平鋼製品からボードを分離するステップ、
ｆ）前記平鋼製品または前記ボードに１００，０００ｋＪよりも高くかつ８００，０００ｋＪ以下の熱エネルギー量Ｊを導入するために十分な保持時間の間、前記平鋼製品または前記ボードを前記平鋼製品の前記鋼のＡｃ３温度よりも高くかつ１０００℃を超えない熱間成形温度に加熱するステップ、
ｇ）前記熱間成形温度に加熱された前記平鋼製品または前記熱間成形温度に加熱された前記ボードを熱間成形して前記シート金属コンポーネントにするステップ、
ｈ）前記コンポーネントの少なくとも１つの部分を、前記シート金属コンポーネントの前記部分に硬化構造を生成するために十分な冷却速度で冷却するステップ、
を含む、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
作業ステップａ）において提供される前記平鋼製品の厚さは０．６～７ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
作業ステップｂ）において完了される前記アニーリングの場合に、前記連続炉の前記ゾーンＡにおける前記アニーリング温度ＧＴ
Ａ
は８１０～９４０℃であり、かつ前記露点温度ＴＰ
Ａ
は－１５℃～－２５℃であ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】
作業ステップｂ）において完了される前記アニーリングの場合に、前記連続炉の前記ゾーンＢにおける前記アニーリング温度ＧＴ
Ｂ
は８００～９００℃であることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
作業ステップｂ）において完了される前記アニーリングの場合に、前記連続炉の前記ゾーンＣにおける前記アニーリング温度ＧＴ
Ｃ
は８００～９２０℃であり、かつ前記露点温度ＴＰ
Ｃ
は－３０℃～－５０℃であることを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
作業ステップｂ）において完了される前記アニーリングの場合に、前記連続炉の前記ゾーンＤにおける前記アニーリング温度ＧＴ
Ｄ
は７８０～９３０℃であることを特徴とする、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
作業ステップｂ）において完了される前記アニーリングの場合に、ゾーンＡ～Ｄにおいて維持される前記アニーリング雰囲気のラムダ値λは０．９５～１．１であることを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
作業ステップｃ）において前記平鋼製品に貼着される前記腐食保護コーティングのＳｉ含有量は少なくとも３重量％であることを特徴とする、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
作業ステップｃ）において前記平鋼製品に貼着される前記腐食保護コーティングのＦｅ含有量は少なくとも１重量％であることを特徴とする、請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
作業ステップｃ）において前記平鋼製品に貼着される前記腐食保護コーティングは、合計で少なくとも０．１１重量％のアルカリ土類または遷移金属を含有することを特徴とする、請求項１～９の何れか一項に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食保護コーティングを施された平鋼製品からシート金属コンポーネントを製造するための方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ここでの平鋼製品とは、その厚さよりも長さおよび幅の各々の方が顕著に大きい圧延製品であるものと理解される。これらの平鋼製品は、特に鋼ストリップおよび鋼シートを含む。
【０００３】
別様のことが明示的に述べられていない限り、このテキストにおいて合金構成物の含有量に対する情報は常に重量％にて提供される。
【０００４】
他方で、大気、特にアニーリング雰囲気の特定の成分の割合は、別様に注記されない限り体積％にて示される。
【０００５】
最初に示されたタイプの方法は、特許文献１より公知である。この方法に対する出発製品として平鋼製品が用いられ、その鋼基体はいわゆる「ＭｎＢ鋼」からなる。このタイプの鋼はＥＮ１００８３－３において規格化されており、良好な硬化性を有する。それらはホットプレスの際の信頼性高いプロセス制御を可能にし、それによって熱間成形の際にツール内で付加的な冷却なしにマルテンサイト硬化をなおももたらすことを経済的に可能にする。こうした鋼の典型的な例は、２２ＭｎＢ５の名称で公知である鋼であり、これはキー・トゥ・スチール（独：Stahlschluessel，英：Key to Steel）２００４において材料番号１．５５２８として見出され得る。通常、市場より入手可能な完全に固められた２２ＭｎＢ５鋼は、鉄および不可避の不純物に加えて、（重量％にて）０．１０～０．２５０％のＣ、１．０～１．４％のＭｎ、０．３５～０．４％のＳｉ、最大０．０３％のＰ、最大０．０１％のＳ、最大０．０４０％のＡｌ、最大０．１５％のＴｉ、最大０．１％のＮｂ、合計で最大０．５％のＣｒ＋Ｍｏ、および最大０．００５％のＢを含有する。こうした複合鋼からなる平鋼製品を腐食作用から保護し、それと同時に熱間成形のために必要な加熱の際の水素吸収のリスクを最小化するために、平鋼製品には公知の方法によってアルミニウムベースの腐食保護コーティングが施され、この腐食保護コーティングは、０．００５～０．７重量％の付加的な合金成分として有効含有量の少なくとも１つのアルカリ土類または遷移金属を含有する。加えて、コーティングには３～１５重量％のＳｉ含有量および最大５重量％のＦｅ含有量も存在してもよい。保護コーティングの少なくとも１つのアルカリ土類または遷移金属として、ここでは好ましくはＭｇが０．１～０．５重量％の含有量で用いられ、代替的または付加的にカルシウム、ストロンチウム、ナトリウム、またはバリウムも考えられる。Ａｌベースの保護コーティングは、「ホットディップアルミナイジング」という技術用語としても公知のホットディップコーティングか、またはたとえば公知のＰＶＤ（物理蒸着）もしくはＣＶＤ（化学蒸着）などのガス分離プロセスによって、鋼基体に貼着され得る。
【０００６】
ＭｎＢ鋼からなる鋼基体に腐食保護コーティングを貼着する方式に対する特別な要件については、上で説明された先行技術において言及されていない。上述の方式でコートされたボードを通常大気の下で従来の方式で３６０～８００ｓの期間にわたって９００℃の温度に加熱する場合には、コーティング中にアルカリ土類または遷移金属が存在するために、鋼基体においてはたかだか最小限の水素吸収が起こるだけであり、よっていわゆる「水素脆化」のリスクが最小化される。
【０００７】
しかし実際の使用においては、この成功にもかかわらず、上述の方式で製造された平鋼製品から形成されたコンポーネントは最適化された強度を有するが、こうした平鋼製品から製造されたシート金属コンポーネントに対する抵抗溶接の場合、およびたとえば塗布などによる有機層の接着において、こうしたシート金属コンポーネントの挙動に対してますます高くなっている要件を常に満たすことはできないことが分かっている。
【０００８】
特許文献２も、金属腐食防止コーティングを施されたアルミニウムベースの鋼コンポーネントを製造するための方法を取り扱っている。この目的のために平鋼製品が提供され、この平鋼製品は重量％にて０．１５～０．５０％のＣ、０．５０～３．０％のＭｎ、０．１０～０．５０％のＳｉ、０．０１～１．００％のＣｒ、最大０．２０％のＴｉ、最大０．１０％のＡｌ、最大０．１０％のＰ、最大０．１％のＮｂ、最大０．０１％のＮ、最大０．０５％のＳ、および最大０．１％のＢ、残余部のＦｅおよび不可避の不純物からなり、かつＡｌコーティングでコートされており、このＡｌコーティングは重量％にて３～１５％のＳｉ、１～３．５％のＦｅ、最大０．５％のアルカリおよび／またはアルカリ土類金属、残余部のＡｌおよび不可避の不純物からなる。提供されたシート金属はオーブン内である温度である期間にわたりアニーリングされ、その温度および期間は複雑な公式によって算出されるパラメータによって互いに関連付けられている。炉の滞在時間および温度に依存して、基体とコーティングとの間の遷移部にいわゆる相互拡散ゾーンが形成され、そこではプレス硬化の間にマルテンサイト構造が生じないが、これはＡｌコーティングにも割り当てられない。この相互拡散ゾーンは、平鋼製品の中心から始まって、コンポーネントにそれ以上のマルテンサイト構造が存在しなくなる厚さから、Ａｌコーティングの鉄含有量が継続的に≦８５重量％となり、かつＡｌ含有量が継続的に≧１０重量％となる厚さまで延在する。相互拡散ゾーンがどのように設計され得たかについての詳細な情報も、相互拡散ゾーンの形成および組成をコーティングの特定の表面特性に関するターゲティング方式でどのように制御し得たかについての説明も、この先行技術において提供されていない。代わりに、ここではＡｌコーティングの変形挙動、特に達成可能な曲げ角度を改善するための考察に焦点が合わせられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
欧州特許出願公開第２９９３２４８（Ａ１）号
独国特許出願公開第１０２０１７２１０２０１（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この背景に対して、溶接性に対する最高要件を満たすことによって、有機コーティングによるコーティング、特に塗布に対する最適条件を有する、上に説明されたタイプの平鋼製品からシート金属コンポーネントを形成することを可能にする方法を示すという目的が出現した。
（【００１１】以降は省略されています）

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