JP2023517165A - 当該プレコート鋼板から製造された溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるための追加コーティングを備えるプレコート鋼板 - Google Patents

Abstract

本発明は、主に、プレコート鋼板に関し、前記プレコート鋼板（１、１’）の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも一方（６ａ；６ｂ）の周囲（７）の少なくとも一領域は、レーザ溶接法中にプレコーティング（２）と当該追加コーティング（８）との間の蒸気圧をプレコーティング（２）が溶接部（１４）から放出される臨界圧力まで増加させるために選択された追加コーティング（８）でコーティングされる。好ましくは、追加コーティング（８）の蒸発温度は、プレコーティング（２）の蒸発温度よりも高く、追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルのようなガンマ生成元素を含む。本発明はまた、上記のような少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板（１、１’）のレーザ溶接、好ましくは突合せレーザ溶接によって得られた鋼部品に関する。

Description

本発明は、主に、当該プレコート鋼板から製造された溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるための追加コーティングを備えるプレコート鋼板に関する。

本発明はまた、前記プレコート鋼板の製造方法に関する。

本発明はさらに、溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるための追加コーティングを備える、少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ溶接により得られた鋼部品に関する。

最後に、本発明は、前記鋼部品の製造方法に関する。

従来技術は、互いに連続的に突合せ溶接される異なる組成及び／又は厚さの鋼ブランクから溶接鋼部品を製造する方法を開示している。第１の既知の製造モードでは、これらの溶接ブランクは冷間成形される。第２の既知の製造モードでは、これらの溶接ブランクは、鋼のオーステナイト化を可能にする温度に加熱され、次いで熱間成形され、成形型において急速に冷却される。本発明は、この第２の製造モードに関する。

鋼の組成は、その後の加熱及び成形作業を可能にするため、及び溶接鋼部品に高い機械的強度、高い衝撃強度及び良好な耐食性を与えるための両方で選択することができる。

近年、ホウ素含有プレス硬化鋼（ＰＨＳ）が、プレス硬化条件における優れた極限引張強度（１５００～２０００ＭＰａ）のために、自動車メーカーの間で注目を集めている。プレス硬化鋼の高い比強度及び部品設計におけるそれらの高い柔軟性のために、それらは、Ｂピラー、Ａピラー及びドアリングなどの自動車用の耐衝撃性部品に広く使用されている。典型的には、プレス硬化鋼は、受け取ったままの状態のフェライト－パーライト組織からなり、その後、高温でオーステナイト化し、それに続いて約３０℃／秒の臨界冷却速度で水冷金型を用いたプレス硬化中に周囲温度まで冷却すると、完全なマルテンサイト組織に変態する。プレス硬化鋼は、Ａｌ－Ｓｉ、Ｚｎ及びＺｎ－Ｎｉなどの種々の形態の耐食性合金コーティングとともに自動車産業でますます採用されており、それらの中でもＡｌ－Ｓｉコーティングは、より良好な耐食性能及び高温耐酸化性能を有する。

溶接鋼部品を製造するための既知の方法は、欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書に記載されているように少なくとも２枚の鋼板を調達し、これらの２枚の鋼板を突合せ溶接して溶接ブランクを得、任意選択的にこの溶接ブランクを切断し、次いで、熱間成形作業を行う前に溶接ブランクを加熱して、その適用に必要な形状を鋼部品に付与することからなる。

１つの既知の溶接技術は、レーザビーム溶接である。この技術は、シーム溶接又はアーク溶接などの他の溶接技術と比較して、柔軟性、品質及び生産性の点で利点を有する。

しかしながら、溶接作業中、金属合金の層で覆われた鋼基材と接触している金属間化合物合金層からなるアルミニウム系プレコーティングは、溶接作業中に溶融状態にあるゾーンであり、この溶接作業後に凝固する溶接金属ゾーン内の鋼基材で希釈され、２枚のシート間に結合を形成する。

プレコーティングのアルミニウム含有量の範囲において、マトリックス中の固溶体中のアルファ生成（ａｌｐｈａｇｅｎｅ）元素であるアルミニウムは、スタンピングに先行する工程中に起こるオーステナイトへの変態を防ぐ。その結果、熱間成形後の冷却中にマルテンサイトを得ることはもはや不可能であり、溶接シームはフェライトを含有する。次いで、溶接金属ゾーンは、２枚の隣接するシートの硬度及び機械的強度よりも低い硬度及び機械的強度を示し、溶接ゾーンにおける最終部品の重大な破壊につながる可能性がある。

第３世代Ｚｎ系プレコート冷間プレス鋼のレーザ溶接によってもたらされる問題のあるレーザ溶接作業と、ホットスタンプ鋼のＡｌ系コーティングの上記の有害な相互作用との間に類似点を見いだすことができる。非常に高い強度及び高い成形性を示し、冷間プレスによって複雑な構造部品を製造するために使用されるこのような第３世代鋼は、レーザ溶接中に液体金属脆化を受ける。これは、プレコーティングの液化亜鉛と基材の残留オーステナイトとの間の相互作用によるものである。

上述の有害な相互作用を防ぐために、いくつかの解決策が開発されている。例えば、欧州特許出願公開第２００７５４５号明細書には、溶接作業を受けるように定められたシートの周囲のレベルで、金属合金の表層を除去し、金属間化合物合金の層のみを残すことからなる解決策が記載されている。除去は、ブラッシング又はレーザビームによって行うことができる。金属間化合物合金層は、耐食性を保証し、成形作業に先行する熱処理中の脱炭及び酸化の現象を防ぐために保存される。

欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書 欧州特許出願公開第２００７５４５号明細書

本発明の目的は、レーザ溶接中の母材／プレコーティング相互作用に対する新規な解決策を提供することである。本発明は、製造が容易であり、前記プレコート鋼板から製造された溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるプレコート鋼板を提供することを目的とする。

この目的のために、本発明の第１の主題は、プレコート鋼板からなり、前記プレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域は、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択された追加コーティングでコーティングされる。

本発明によるプレコート鋼板はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－追加コーティングの蒸発温度は、プレコーティングの蒸発温度より高い。

－追加コーティングはガンマ生成（ｇａｍｍａｇｅｎｅ）元素を含む。

－追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルを含む。

－追加コーティングは、前記プレコート鋼板の一方の面の周囲に沿って配置されている。

－追加コーティングはニッケルを含み、その厚さは１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍである。

－追加コーティングの厚さは約２５μｍである。

－追加コーティングは炭素を含み、その厚さは３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍである。

－追加コーティングの厚さは約４０μｍである。

－プレコーティングは、アルミニウム又はアルミニウム基合金の金属合金コーティングである。

－金属合金コーティングは、重量パーセントで表して、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含み、金属合金コーティングの組成の残りは、アルミニウム及び不可避の不純物からなる。

－鋼基材の組成は、重量パーセントで表される以下の元素：
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部は鉄及び加工による不可避の不純物である。

本発明の第２の主題は、プレコート鋼板の製造方法からなり、前記プレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域に少なくとも追加コーティングを適用する工程を含み、前記追加コーティングは、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－追加コーティングの蒸発温度は、プレコーティングの蒸発温度より高い。

－追加コーティングはガンマ生成元素を含む。

－追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルを含む。

本発明の別の主題は、少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ溶接により得られた鋼部品からなり、前記第１及び第２のプレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域は、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択された追加コーティングでコーティングされる。

本発明による鋼部品はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－追加コーティングは、前記第１及び第２のプレコート鋼板の一方の面の周囲に沿って配置されている。

－追加コーティングはニッケルを含み、その厚さは１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍ、最も好ましくは約２５μｍである。

－追加コーティングは炭素を含み、その厚さは３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍ、最も好ましくは約４０μｍである。

－溶接金属ゾーンにおける炭素含有量は、追加コーティングなしで少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ溶接から生じた溶接金属ゾーンにおける炭素含有量と比較して、少なくとも２５％増加する。

－プレコーティングは、アルミニウム又はアルミニウム基合金の金属合金コーティングである。

－金属合金コーティングは、重量パーセントで表して、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含み、金属合金コーティングの組成の残りは、アルミニウム及び不可避の不純物からなる。

－第１及び第２のプレコート鋼板の鋼基材の組成は、重量パーセントで表される以下の元素：
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部は鉄及び加工による不可避の不純物である。

最後に、本発明はまた、少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板をレーザ溶接する工程を少なくとも含む鋼部品の製造方法からなり、前記第１及び第２のプレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域は、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択された追加コーティングで事前にコーティングされている。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－レーザ溶接は突合せレーザ溶接である。

－前記第１及び第２のプレコート鋼板の対向面のうちの一方の周囲の少なくとも一領域での追加コーティングの適用と、前記第１及び第２のプレコート鋼板の溶接とが同時に行われる。

－追加コーティングの蒸発温度は、プレコーティングの蒸発温度より高い。

－追加コーティングはガンマ生成元素を含む。

－追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルを含む。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明においてさらに詳細に説明される。

本発明は、単に説明の目的で提供されており、決して限定的であることを意図するものではない以下の説明を、以下の図を参照して読むことによってよりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態によるプレコート鋼板の斜視概略図である。 本発明の一実施形態による方法の突合せレーザ溶接作業の斜視概略図である。 Ｚｎ系プレコーティングを有し、追加コーティングなしの２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 Ｚｎ系プレコーティングを有し、前記鋼板の周囲が本発明による追加コーティングでコーティングされている２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおける総フェライト面積率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおけるアルミニウム重量百分率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおける炭素重量百分率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、対応する追加コーティングの厚さの関数として、前記プレコート鋼板の周囲が炭素を含む追加コーティング及びニッケルを含む追加コーティングでコーティングされた２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業から生じた溶接ゾーンの極限引張強度の比較プロファイルを示す。 Ａｌ系プレコーティングを有し、追加コーティングなしの２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 Ａｌ系プレコーティングを有し、前記鋼板の周囲が本発明による追加コーティングでコーティングされている２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。

本発明のプレコート鋼板は、一般に鋼基材を腐食から保護するように設計された金属コーティングでコーティングされる。プレコーティングの金属コーティングは、例えば、プレス硬化鋼の場合に一般的に使用されるＡｌ系とすることができる。プレコーティングの金属コーティングは、例えば、冷間プレス鋼の場合に一般的に使用されるＺｎ系とすることができる。Ａｌ系とは、コーティングが重量で少なくとも５０％のＡｌを含有することを意味する。Ｚｎ系とは、コーティングが重量で少なくとも５０％のＺｎを含有することを意味する。

本発明のプレコート鋼板は、欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書に記載されているような連続的な「ディップコーティング」と呼ばれる方法に従って、溶融アルミニウムの浴中に浸漬することによってコーティングされる。シートという用語は、ストリップ、コイル又はシートから切断することにより得られたあらゆるストリップ又は物体として広い意味で使用される。浸漬操作の対象であるアルミニウム浴はまた、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含むことができる。したがって、プレコート鋼板のプレコーティングは、重量パーセントで、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含む金属合金コーティングである。

シートの鋼基材を構成する鋼は、重量パーセントで表される以下の組成：
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
を示し、
残部は鉄及び加工による不可避の不純物である。

互いに溶接されるシートは、同一の又は異なる組成であり得る。

図１を参照すると、本発明のプレコート鋼板１は、鋼基材３と接触する金属合金コーティング２を備える。金属合金コーティング２は、鋼基材３の表面に接触するＡｌＳｉＦｅタイプの第１の金属間化合物合金層４を有する。この金属間化合物合金層４は、鋼基材３とアルミニウム浴との反応に起因する。この金属間化合物合金層４は、プレコーティング２の表面層を形成する金属合金層５で覆われている。プレコーティング２は、シート４の２つの対向面６ａ、６ｂ上に存在する。

本発明によれば、プレコート鋼板１の上面６ａの周囲７の少なくとも一領域は、追加コーティング８でコーティングされる。本発明の一実施形態を示す図１を参照すると、追加コーティング８は、シート１の自由縁９に沿って延在する。追加コーティング８の特性をさらに詳述する。

本発明によれば、追加コーティング８は、スピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用などの適用手段を用いた前記追加コーティング８の適用によって、上面６ａ上又は両面６ａ、６ｂ上に適用することができ、前記適用手段は当業者に周知である。追加コーティング８は、図２の表示に従って、レーザ溶接作業の前に行われる別個のステップか、又はレーザ溶接作業と同じ加工ステップのいずれかで適用される。

図２を参照すると、第１のシート１及び第２のシート１’は、それらのそれぞれの自由縁９、９’間の接触又はほぼ接触による従来のレーザ溶接技術による突合せ継手又は突合せ溶接構成として知られている端と端とを接して配置される。

図２は、各シート１、１’の周囲に追加コーティング８、８’の適用を確実にする少なくとも１つの適用手段１２を備え、レーザビーム１３をさらに備える溶接ヘッド１１を備えるレーザ溶接機１０の一部を示す。レーザ溶接作業中、レーザ溶接機１０と溶接されるシートとの間の相対移動が確保され、溶接機１０の相対移動は矢印Ｆで示す溶接方向に従う。追加コーティング８、８’は、レーザビーム１３の上流に位置する適用手段１２によってプレコート鋼板１、１’のそれぞれの周囲に適用される。同時に、レーザビーム１３は、周囲が追加コーティング８、８’で既にコーティングされている鋼板１、１’間の接合部に沿って溶接を行い、次いで２枚の鋼板１、１’を互いに接続する溶接金属ゾーン１４を形成する。代替的に、レーザビームは、図２に示されていないフィラーワイヤと組み合わされてもよい。得られた鋼部品１００は、溶接金属ゾーン１４によって接合された母材１０１、１０１’と呼ばれる基本的に２つのプレートを含む。

溶接方法は、当業者に周知の条件下及び装置を用いて実現される。

追加コーティング８は、まず、プレコーティング２とともに考慮されるそれ自体の能力に基づいて、レーザ溶接中に前記プレコーティング２と前記追加コーティング８との間の蒸気圧をプレコーティング２が溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される。プレコーティング２がＡｌＳｉＦｅタイプである場合、溶接ゾーンからのその放出は、さらに詳述するように、溶接金属ゾーンにおけるアルミニウム含有量を省くか、又は少なくとも制限することにつながる。

そのような放出を提供するために、追加コーティング８は、プレコーティング２と前記追加コーティング８との間の蒸気圧がレーザ溶接中に十分に増加することを可能にする状態に維持する必要がある。この目的のために、好ましくは、追加コーティング８の蒸発温度は、プレコーティング２の蒸発温度よりも高く、その結果、プレコーティング２と追加コーティング８との間の溶接ゾーンにおける温度上昇によるプレコーティング２の蒸発は、蒸気圧を、追加コーティング８がプレコーティング２の一部に沿って放出される臨界圧力まで増加させることができる。ＡｌＳｉＦｅタイプのプレコーティング２の蒸発温度がアルミニウムの約２５２０℃の蒸発温度に相当することを考慮すると、少なくとも２７２０℃を超える蒸発温度を有する追加コーティング８を有することが好ましい。

追加コーティング８は、好ましくは、溶接ゾーンにガンマ生成元素をもたらすように選択されてもよい。例えば、追加コーティング８は、有利には、炭素及び／又はニッケルを含む。炭素は約３５００℃の蒸発温度を有し、ニッケルは約２９１３℃の蒸発温度を有するので、それらは両方とも、上で説明したようにプレコーティング２と追加コーティング８との間の蒸気圧の十分な増加を可能にする可能性のある候補である。追加コーティング８が炭素系である場合、ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄを有利に使用することができる。

図３、４及び９、１０を参照すると、追加コーティングを含む本発明のプレコート鋼板のレーザ溶接は、追加コーティングを含まないプレコート鋼板のレーザ溶接（図３及び９）と比較して、スパークの形態で材料（アルミニウム）放出を伴う（図４及び１０）ことが観察できる。

本発明によれば、追加コーティング８は、プレコート鋼板１の一方の面上、又は両法の対向面上に周囲に沿って適用することができる。

追加コーティング８がプレコート鋼板１の一方の面上に適用される場合、及び追加コーティング８が純ニッケルを含む場合、前記追加コーティング８の厚さは、１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍ、最も好ましくは約２５μｍであってもよい。

追加コーティング８がプレコート鋼板１の一方の面上に適用される場合、及び追加コーティング８が炭素（ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄ）を含む場合、前記追加コーティング８の厚さは、３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍ、最も好ましくは約４０μｍであってもよい。

追加コーティング８の幅は、少なくとも溶接ゾーンを覆うように調整される。この目的のために、追加コーティング８の幅は、２ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

［実施例１］
この実施例では、追加コーティング８を、互いに溶接されるように意図された各プレコート鋼板１、１’の一方の面（上面）上にのみ適用する。

各プレコート鋼板１、１’は、Ａｌ－Ｓｉコートプレス硬化鋼（ＰＨＳ）（ＵＳＩＢＯＲ（Ｒ）１５００）である。

使用したプレス硬化鋼の化学組成を以下の表１に示す。

Ａｌ－Ｓｉのプレコーティング２は、９０重量％のアルミニウム及び８重量％のケイ素及び２％の鉄を含む。プレコーティング２の厚さは約１５マイクロメートルである。

図５、６及び７を参照すると、追加コーティング８は、商品名ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄで市販されているイソプロパノール系グラファイト抵抗性ドライフィルム潤滑剤コーティングである。この実施例では、最初に、ビードオンプレートタイプの構成を使用して突合せ溶接作業をシミュレートした。この構成では、溶接されるように並んで配置された２つの別個のプレコート鋼板（突合せ溶接構成）を使用する代わりに、追加コーティングの事前適用の有無にかかわらず、シートの表面にレーザビームを照射することによってレーザ溶接作業がシミュレートされる単一のシートを使用して実験が行われる。それは突合せ溶接加工と同じタイプのレーザ及び同じ材料を使用するので、ビードオンプレート構成は、レーザビームによってもたらされるエネルギーの効果、並びに基材、プレコーティング及び追加コーティングの間の相互作用に関連する物理現象をシミュレートするための便利な方法である。それは溶接される２枚のシートを並べて設置する必要がないため、突合せ溶接よりも実施が簡単であり、したがって、実験を行うのに便利である。

プレコート鋼板を、ＩＰＧ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓのイッテルビウムファイバーレーザシステム（モデル：ＹＬＳ－６０００－Ｓ２）を使用して、それぞれ出力４ｋＷ及び速度４ｍ／分で、ビードオンプレート構成で溶接する。レーザ溶接システムの詳細な説明を以下の表２に示す。

溶接後、溶接されたシートを９３０℃の炉内で５分間オーステナイト化し、続いて平坦なダイ間で急冷する。

フェライト含有量（図５の参照符号１５）、アルミニウム含有量（図６の参照符号１６）及び炭素含有量（図７の参照符号１７）を、炭素追加コーティング８の厚さの関数として、Ｃｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｔｅソフトウェアを使用する画像解析によって溶融部で測定する。

図５を参照すると、溶接金属ゾーンのフェライト面積率１５は、溶接シートが追加コーティングでコーティングされていない場合の溶接金属ゾーンのフェライト面積率と比較して、２０μｍの炭素コーティング厚さでは大幅に減少し、４０μｍの炭素コーティング厚さでは最も大幅に３０％減少することが観察できる。

このフェライト面積率の減少は、レーザ溶接中のＡｌ－Ｓｉのプレコーティング２中に含有されるアルミニウムの放出によって説明することができる。この放出は図６によって確認され、溶接金属ゾーンのアルミニウム重量百分率１６は、溶接シートが追加コーティングでコーティングされていない場合の溶接金属ゾーンのアルミニウム重量百分率と比較して、２０μｍの炭素コーティング厚さでは大幅に減少し、４０μｍの炭素コーティング厚さでは最も大幅に３０％減少することが観察できる。

同時に、図７に示すように、溶接金属ゾーンの炭素重量百分率は、炭素コーティング厚さの増加とともに増加する。

図８は、本発明の２つのプレコート鋼板の突合せ継手構成におけるレーザ溶接作業から生じた溶接ゾーンの極限引張強度の比較プロファイルを示し、それらは両方とも、追加コーティング厚さの関数として、炭素（参照符号１９）及びニッケル（参照符号１８）の追加コーティングでそれぞれコーティングされている。参照符号２０は、鋼基材の１５４３ＭＰａの極限引張強度を示す。

ニッケルを含む追加コーティング（参照符号１９）の場合、極限引張強度は、２５μｍの追加コーティング厚さで１５３９ＭＰａの極限引張強度に達し、その後、破壊は金属溶接ゾーンから母材に移行する。金属溶接ゾーンにおける系統的な破損を回避するため、参照曲線１９の形状を参照すると、ニッケルコーティングの厚さは、１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍであってもよい。

炭素を含む追加コーティング（参照符号１８）の場合、極限引張強度は、４０μｍの追加コーティング厚さで１５５５ＭＰａの極限引張強度に達し、その後、破壊は金属溶接ゾーンから母材に移行する。金属溶接ゾーンにおける系統的な破損を回避するため、参照曲線１８の形状を参照すると、炭素コーティングの厚さは、３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍであってもよい。

［実施例２］
この実施例では、プレコーティングは、冷間プレス鋼の場合に典型的に使用されるＺｎ系プレコーティングである。実験は突合せ溶接構成を使用して行った。使用される追加コーティングはＮｉ系コーティングである。図９は、追加コーティングなしで行われた突合せ溶接作業の写真である。見てわかるように、プレコーティングの排出は起こらない。一方、図１０に見られるように、溶接される縁部に適用された追加コーティングを有するシートの場合、プレコーティングの排出はスパークの形態で発生する。

要約すると、プレコート鋼板は、溶接前に各プレコート鋼板の周囲の領域の少なくとも１つの面上にコーティングされた炭素又はニッケルの追加コーティングを導入することにより、突合せ継手レーザ溶接によって首尾よく接合された。溶接金属ゾーンにおけるアルミニウム含有量は、軟質なデルタフェライト相を形成するのに必要な臨界値未満にまで減少させられ、したがって、溶融プールにおけるデルタフェライト相の形成が抑制／排除される。溶接金属ゾーンのミクロ組織は、フェライト－マルテンサイト二相組織から完全なマルテンサイト組織に変態し、これはプレス硬化状態の溶接されていない母材と比較して高い機械的特性（微小硬度及び引張特性の両方）を示す。溶接されていない母材と同等の極限引張強度が得られ、破壊経路は溶接金属ゾーンから母材に移行した。プレコート鋼部品のホットスタンプ後の溶接継手強度及び延性は、溶接されていない母材（ｂａｓｅ）のプレス硬化鋼のレベルまで向上する。

本発明は、主に、当該プレコート鋼板から製造された溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるための追加コーティングを備えるプレコート鋼板に関する。

本発明はまた、前記プレコート鋼板の製造方法に関する。

本発明はさらに、溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるための追加コーティングを備える、少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ溶接により得られた鋼部品に関する。

最後に、本発明は、前記鋼部品の製造方法に関する。

従来技術は、互いに連続的に突合せ溶接される異なる組成及び／又は厚さの鋼ブランクから溶接鋼部品を製造する方法を開示している。第１の既知の製造モードでは、これらの溶接ブランクは冷間成形される。第２の既知の製造モードでは、これらの溶接ブランクは、鋼のオーステナイト化を可能にする温度に加熱され、次いで熱間成形され、成形型において急速に冷却される。本発明は、この第２の製造モードに関する。

鋼の組成は、その後の加熱及び成形作業を可能にするため、及び溶接鋼部品に高い機械的強度、高い衝撃強度及び良好な耐食性を与えるための両方で選択することができる。

近年、ホウ素含有プレス硬化鋼（ＰＨＳ）が、プレス硬化条件における優れた極限引張強度（１５００～２０００ＭＰａ）のために、自動車メーカーの間で注目を集めている。プレス硬化鋼の高い比強度及び部品設計におけるそれらの高い柔軟性のために、それらは、Ｂピラー、Ａピラー及びドアリングなどの自動車用の耐衝撃性部品に広く使用されている。典型的には、プレス硬化鋼は、受け取ったままの状態のフェライト－パーライト組織からなり、その後、高温でオーステナイト化し、それに続いて約３０℃／秒の臨界冷却速度で水冷金型を用いたプレス硬化中に周囲温度まで冷却すると、完全なマルテンサイト組織に変態する。プレス硬化鋼は、Ａｌ－Ｓｉ、Ｚｎ及びＺｎ－Ｎｉなどの種々の形態の耐食性合金コーティングとともに自動車産業でますます採用されており、それらの中でもＡｌ－Ｓｉコーティングは、より良好な耐食性能及び高温耐酸化性能を有する。

溶接鋼部品を製造するための既知の方法は、欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書に記載されているように少なくとも２枚の鋼板を調達し、これらの２枚の鋼板を突合せ溶接して溶接ブランクを得、任意選択的にこの溶接ブランクを切断し、次いで、熱間成形作業を行う前に溶接ブランクを加熱して、その適用に必要な形状を鋼部品に付与することからなる。

１つの既知の溶接技術は、レーザビーム溶接である。この技術は、シーム溶接又はアーク溶接などの他の溶接技術と比較して、柔軟性、品質及び生産性の点で利点を有する。

しかしながら、溶接作業中、金属合金の層で覆われた鋼基材と接触している金属間化合物合金層からなるアルミニウム系プレコーティングは、溶接作業中に溶融状態にあるゾーンであり、この溶接作業後に凝固する溶接金属ゾーン内の鋼基材で希釈され、２枚のシート間に結合を形成する。

プレコーティングのアルミニウム含有量の範囲において、マトリックス中の固溶体中のアルファ生成（ａｌｐｈａｇｅｎｅ）元素であるアルミニウムは、スタンピングに先行する工程中に起こるオーステナイトへの変態を防ぐ。その結果、熱間成形後の冷却中にマルテンサイトを得ることはもはや不可能であり、溶接シームはフェライトを含有する。次いで、溶接金属ゾーンは、２枚の隣接するシートの硬度及び機械的強度よりも低い硬度及び機械的強度を示し、溶接ゾーンにおける最終部品の重大な破壊につながる可能性がある。

第３世代Ｚｎ系プレコート冷間プレス鋼のレーザ溶接によってもたらされる問題のあるレーザ溶接作業と、ホットスタンプ鋼のＡｌ系コーティングの上記の有害な相互作用との間に類似点を見いだすことができる。非常に高い強度及び高い成形性を示し、冷間プレスによって複雑な構造部品を製造するために使用されるこのような第３世代鋼は、レーザ溶接中に液体金属脆化を受ける。これは、プレコーティングの液化亜鉛と基材の残留オーステナイトとの間の相互作用によるものである。

上述の有害な相互作用を防ぐために、いくつかの解決策が開発されている。例えば、欧州特許出願公開第２００７５４５号明細書には、溶接作業を受けるように定められたシートの周囲のレベルで、金属合金の表層を除去し、金属間化合物合金の層のみを残すことからなる解決策が記載されている。除去は、ブラッシング又はレーザビームによって行うことができる。金属間化合物合金層は、耐食性を保証し、成形作業に先行する熱処理中の脱炭及び酸化の現象を防ぐために保存される。

欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書 欧州特許出願公開第２００７５４５号明細書

本発明の目的は、レーザ溶接中の母材／プレコーティング相互作用に対する新規な解決策を提供することである。本発明は、製造が容易であり、前記プレコート鋼板から製造された溶接鋼部品の溶接金属ゾーンの機械的強度を高めるプレコート鋼板を提供することを目的とする。

この目的のために、本発明の第１の主題は、プレコート鋼板の製造方法からなり、前記プレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域に少なくとも追加コーティングを適用する工程を含み、前記追加コーティングは、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－追加コーティングの蒸発温度は、プレコーティングの蒸発温度より高い。

－追加コーティングはガンマ生成元素を含む。

－追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルを含む。

最後に、本発明はまた、少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板をレーザ溶接する工程を少なくとも含む鋼部品の製造方法からなり、前記第１及び第２のプレコート鋼板の対向面のうちの少なくとも一方の周囲の少なくとも一領域は、レーザ溶接法中にプレコーティングと前記追加コーティングとの間の蒸気圧をプレコーティングが溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択された追加コーティングで事前にコーティングされている。

本発明による方法はまた、個別に又は組み合わせて考慮される、以下に列挙される任意の特徴を有してもよい。

－レーザ溶接は突合せレーザ溶接である。

－前記第１及び第２のプレコート鋼板の対向面のうちの一方の周囲の少なくとも一領域での追加コーティングの適用と、前記第１及び第２のプレコート鋼板の溶接とが同時に行われる。

－追加コーティングの蒸発温度は、プレコーティングの蒸発温度より高い。

－追加コーティングはガンマ生成元素を含む。

－追加コーティングは、炭素及び／又はニッケルを含む。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明においてさらに詳細に説明される。

本発明は、単に説明の目的で提供されており、決して限定的であることを意図するものではない以下の説明を、以下の図を参照して読むことによってよりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態によるプレコート鋼板の斜視概略図である。 本発明の一実施形態による方法の突合せレーザ溶接作業の斜視概略図である。 Ｚｎ系プレコーティングを有し、追加コーティングなしの２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 Ｚｎ系プレコーティングを有し、前記鋼板の周囲が本発明による追加コーティングでコーティングされている２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおける総フェライト面積率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおけるアルミニウム重量百分率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、炭素を含む追加コーティングの厚さの関数としての溶接ゾーンにおける炭素重量百分率を示すグラフである。 追加コーティングなしの場合を含む、対応する追加コーティングの厚さの関数として、前記プレコート鋼板の周囲が炭素を含む追加コーティング及びニッケルを含む追加コーティングでコーティングされた２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業から生じた溶接ゾーンの極限引張強度の比較プロファイルを示す。 Ａｌ系プレコーティングを有し、追加コーティングなしの２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。 Ａｌ系プレコーティングを有し、前記鋼板の周囲が本発明による追加コーティングでコーティングされている２枚のプレコート鋼板の突合せレーザ溶接作業の写真である。

本発明のプレコート鋼板は、一般に鋼基材を腐食から保護するように設計された金属コーティングでコーティングされる。プレコーティングの金属コーティングは、例えば、プレス硬化鋼の場合に一般的に使用されるＡｌ系とすることができる。プレコーティングの金属コーティングは、例えば、冷間プレス鋼の場合に一般的に使用されるＺｎ系とすることができる。Ａｌ系とは、コーティングが重量で少なくとも５０％のＡｌを含有することを意味する。Ｚｎ系とは、コーティングが重量で少なくとも５０％のＺｎを含有することを意味する。

本発明のプレコート鋼板は、欧州特許出願公開第９７１０４４号明細書に記載されているような連続的な「ディップコーティング」と呼ばれる方法に従って、溶融アルミニウムの浴中に浸漬することによってコーティングされる。シートという用語は、ストリップ、コイル又はシートから切断することにより得られたあらゆるストリップ又は物体として広い意味で使用される。浸漬操作の対象であるアルミニウム浴はまた、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含むことができる。したがって、プレコート鋼板のプレコーティングは、重量パーセントで、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含む金属合金コーティングである。

シートの鋼基材を構成する鋼は、重量パーセントで表される以下の組成：
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
を示し、
残部は鉄及び加工による不可避の不純物である。

互いに溶接されるシートは、同一の又は異なる組成であり得る。

図１を参照すると、本発明のプレコート鋼板１は、鋼基材３と接触する金属合金コーティング２を備える。金属合金コーティング２は、鋼基材３の表面に接触するＡｌＳｉＦｅタイプの第１の金属間化合物合金層４を有する。この金属間化合物合金層４は、鋼基材３とアルミニウム浴との反応に起因する。この金属間化合物合金層４は、プレコーティング２の表面層を形成する金属合金層５で覆われている。プレコーティング２は、シート４の２つの対向面６ａ、６ｂ上に存在する。

本発明によれば、プレコート鋼板１の上面６ａの周囲７の少なくとも一領域は、追加コーティング８でコーティングされる。本発明の一実施形態を示す図１を参照すると、追加コーティング８は、シート１の自由縁９に沿って延在する。追加コーティング８の特性をさらに詳述する。

本発明によれば、追加コーティング８は、スピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用などの適用手段を用いた前記追加コーティング８の適用によって、上面６ａ上又は両面６ａ、６ｂ上に適用することができ、前記適用手段は当業者に周知である。追加コーティング８は、図２の表示に従って、レーザ溶接作業の前に行われる別個のステップか、又はレーザ溶接作業と同じ加工ステップのいずれかで適用される。

図２を参照すると、第１のシート１及び第２のシート１’は、それらのそれぞれの自由縁９、９’間の接触又はほぼ接触による従来のレーザ溶接技術による突合せ継手又は突合せ溶接構成として知られている端と端とを接して配置される。

図２は、各シート１、１’の周囲に追加コーティング８、８’の適用を確実にする少なくとも１つの適用手段１２を備え、レーザビーム１３をさらに備える溶接ヘッド１１を備えるレーザ溶接機１０の一部を示す。レーザ溶接作業中、レーザ溶接機１０と溶接されるシートとの間の相対移動が確保され、溶接機１０の相対移動は矢印Ｆで示す溶接方向に従う。追加コーティング８、８’は、レーザビーム１３の上流に位置する適用手段１２によってプレコート鋼板１、１’のそれぞれの周囲に適用される。同時に、レーザビーム１３は、周囲が追加コーティング８、８’で既にコーティングされている鋼板１、１’間の接合部に沿って溶接を行い、次いで２枚の鋼板１、１’を互いに接続する溶接金属ゾーン１４を形成する。代替的に、レーザビームは、図２に示されていないフィラーワイヤと組み合わされてもよい。得られた鋼部品１００は、溶接金属ゾーン１４によって接合された母材１０１、１０１’と呼ばれる基本的に２つのプレートを含む。

溶接方法は、当業者に周知の条件下及び装置を用いて実現される。

追加コーティング８は、まず、プレコーティング２とともに考慮されるそれ自体の能力に基づいて、レーザ溶接中に前記プレコーティング２と前記追加コーティング８との間の蒸気圧をプレコーティング２が溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される。プレコーティング２がＡｌＳｉＦｅタイプである場合、溶接ゾーンからのその放出は、さらに詳述するように、溶接金属ゾーンにおけるアルミニウム含有量を省くか、又は少なくとも制限することにつながる。

そのような放出を提供するために、追加コーティング８は、プレコーティング２と前記追加コーティング８との間の蒸気圧がレーザ溶接中に十分に増加することを可能にする状態に維持する必要がある。この目的のために、好ましくは、追加コーティング８の蒸発温度は、プレコーティング２の蒸発温度よりも高く、その結果、プレコーティング２と追加コーティング８との間の溶接ゾーンにおける温度上昇によるプレコーティング２の蒸発は、蒸気圧を、追加コーティング８がプレコーティング２の一部に沿って放出される臨界圧力まで増加させることができる。ＡｌＳｉＦｅタイプのプレコーティング２の蒸発温度がアルミニウムの約２５２０℃の蒸発温度に相当することを考慮すると、少なくとも２７２０℃を超える蒸発温度を有する追加コーティング８を有することが好ましい。

追加コーティング８は、好ましくは、溶接ゾーンにガンマ生成元素をもたらすように選択されてもよい。例えば、追加コーティング８は、有利には、炭素及び／又はニッケルを含む。炭素は約３５００℃の蒸発温度を有し、ニッケルは約２９１３℃の蒸発温度を有するので、それらは両方とも、上で説明したようにプレコーティング２と追加コーティング８との間の蒸気圧の十分な増加を可能にする可能性のある候補である。追加コーティング８が炭素系である場合、ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄを有利に使用することができる。

図３、４及び９、１０を参照すると、追加コーティングを含む本発明のプレコート鋼板のレーザ溶接は、追加コーティングを含まないプレコート鋼板のレーザ溶接（図３及び９）と比較して、スパークの形態で材料（アルミニウム）放出を伴う（図４及び１０）ことが観察できる。

本発明によれば、追加コーティング８は、プレコート鋼板１の一方の面上、又は両法の対向面上に周囲に沿って適用することができる。

追加コーティング８がプレコート鋼板１の一方の面上に適用される場合、及び追加コーティング８が純ニッケルを含む場合、前記追加コーティング８の厚さは、１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍ、最も好ましくは約２５μｍであってもよい。

追加コーティング８がプレコート鋼板１の一方の面上に適用される場合、及び追加コーティング８が炭素（ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄ）を含む場合、前記追加コーティング８の厚さは、３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍ、最も好ましくは約４０μｍであってもよい。

追加コーティング８の幅は、少なくとも溶接ゾーンを覆うように調整される。この目的のために、追加コーティング８の幅は、２ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

［実施例１］
この実施例では、追加コーティング８を、互いに溶接されるように意図された各プレコート鋼板１、１’の一方の面（上面）上にのみ適用する。

各プレコート鋼板１、１’は、Ａｌ－Ｓｉコートプレス硬化鋼（ＰＨＳ）（ＵＳＩＢＯＲ（Ｒ）１５００）である。

使用したプレス硬化鋼の化学組成を以下の表１に示す。

Ａｌ－Ｓｉのプレコーティング２は、９０重量％のアルミニウム及び８重量％のケイ素及び２％の鉄を含む。プレコーティング２の厚さは約１５マイクロメートルである。

図５、６及び７を参照すると、追加コーティング８は、商品名ＰＥＬＣＯ（Ｒ）Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ｂａｓｅｄで市販されているイソプロパノール系グラファイト抵抗性ドライフィルム潤滑剤コーティングである。この実施例では、最初に、ビードオンプレートタイプの構成を使用して突合せ溶接作業をシミュレートした。この構成では、溶接されるように並んで配置された２つの別個のプレコート鋼板（突合せ溶接構成）を使用する代わりに、追加コーティングの事前適用の有無にかかわらず、シートの表面にレーザビームを照射することによってレーザ溶接作業がシミュレートされる単一のシートを使用して実験が行われる。それは突合せ溶接加工と同じタイプのレーザ及び同じ材料を使用するので、ビードオンプレート構成は、レーザビームによってもたらされるエネルギーの効果、並びに基材、プレコーティング及び追加コーティングの間の相互作用に関連する物理現象をシミュレートするための便利な方法である。それは溶接される２枚のシートを並べて設置する必要がないため、突合せ溶接よりも実施が簡単であり、したがって、実験を行うのに便利である。

プレコート鋼板を、ＩＰＧ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓのイッテルビウムファイバーレーザシステム（モデル：ＹＬＳ－６０００－Ｓ２）を使用して、それぞれ出力４ｋＷ及び速度４ｍ／分で、ビードオンプレート構成で溶接する。レーザ溶接システムの詳細な説明を以下の表２に示す。

溶接後、溶接されたシートを９３０℃の炉内で５分間オーステナイト化し、続いて平坦なダイ間で急冷する。

フェライト含有量（図５の参照符号１５）、アルミニウム含有量（図６の参照符号１６）及び炭素含有量（図７の参照符号１７）を、炭素追加コーティング８の厚さの関数として、Ｃｌｅｍｅｘ Ｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｔｅソフトウェアを使用する画像解析によって溶融部で測定する。

図５を参照すると、溶接金属ゾーンのフェライト面積率１５は、溶接シートが追加コーティングでコーティングされていない場合の溶接金属ゾーンのフェライト面積率と比較して、２０μｍの炭素コーティング厚さでは大幅に減少し、４０μｍの炭素コーティング厚さでは最も大幅に３０％減少することが観察できる。

このフェライト面積率の減少は、レーザ溶接中のＡｌ－Ｓｉのプレコーティング２中に含有されるアルミニウムの放出によって説明することができる。この放出は図６によって確認され、溶接金属ゾーンのアルミニウム重量百分率１６は、溶接シートが追加コーティングでコーティングされていない場合の溶接金属ゾーンのアルミニウム重量百分率と比較して、２０μｍの炭素コーティング厚さでは大幅に減少し、４０μｍの炭素コーティング厚さでは最も大幅に３０％減少することが観察できる。

同時に、図７に示すように、溶接金属ゾーンの炭素重量百分率は、炭素コーティング厚さの増加とともに増加する。

図８は、本発明の２つのプレコート鋼板の突合せ継手構成におけるレーザ溶接作業から生じた溶接ゾーンの極限引張強度の比較プロファイルを示し、それらは両方とも、追加コーティング厚さの関数として、炭素（参照符号１９）及びニッケル（参照符号１８）の追加コーティングでそれぞれコーティングされている。参照符号２０は、鋼基材の１５４３ＭＰａの極限引張強度を示す。

ニッケルを含む追加コーティング（参照符号１９）の場合、極限引張強度は、２５μｍの追加コーティング厚さで１５３９ＭＰａの極限引張強度に達し、その後、破壊は金属溶接ゾーンから母材に移行する。金属溶接ゾーンにおける系統的な破損を回避するため、参照曲線１９の形状を参照すると、ニッケルコーティングの厚さは、１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍであってもよい。

炭素を含む追加コーティング（参照符号１８）の場合、極限引張強度は、４０μｍの追加コーティング厚さで１５５５ＭＰａの極限引張強度に達し、その後、破壊は金属溶接ゾーンから母材に移行する。金属溶接ゾーンにおける系統的な破損を回避するため、参照曲線１８の形状を参照すると、炭素コーティングの厚さは、３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍであってもよい。

［実施例２］
この実施例では、プレコーティングは、冷間プレス鋼の場合に典型的に使用されるＺｎ系プレコーティングである。実験は突合せ溶接構成を使用して行った。使用される追加コーティングはＮｉ系コーティングである。図９は、追加コーティングなしで行われた突合せ溶接作業の写真である。見てわかるように、プレコーティングの排出は起こらない。一方、図１０に見られるように、溶接される縁部に適用された追加コーティングを有するシートの場合、プレコーティングの排出はスパークの形態で発生する。

要約すると、プレコート鋼板は、溶接前に各プレコート鋼板の周囲の領域の少なくとも１つの面上にコーティングされた炭素又はニッケルの追加コーティングを導入することにより、突合せ継手レーザ溶接によって首尾よく接合された。溶接金属ゾーンにおけるアルミニウム含有量は、軟質なデルタフェライト相を形成するのに必要な臨界値未満にまで減少させられ、したがって、溶融プールにおけるデルタフェライト相の形成が抑制／排除される。溶接金属ゾーンのミクロ組織は、フェライト－マルテンサイト二相組織から完全なマルテンサイト組織に変態し、これはプレス硬化状態の溶接されていない母材と比較して高い機械的特性（微小硬度及び引張特性の両方）を示す。溶接されていない母材と同等の極限引張強度が得られ、破壊経路は溶接金属ゾーンから母材に移行した。プレコート鋼部品のホットスタンプ後の溶接継手強度及び延性は、溶接されていない母材（ｂａｓｅ）のプレス硬化鋼のレベルまで向上する。

Claims (28)

1. 鋼基材（３）と、前記鋼基材（３）の表面と接触している金属プレコーティング（２）とを備えるプレコート鋼板（１、１’）であって、前記プレコート鋼板（１、１’）の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも一方の周囲（７）の少なくとも一領域が、スピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用によって、金属合金コーティング（２）の上に適用される追加コーティング（８、８’）でコーティングされ、前記追加コーティング（８、８’）が、前記金属合金コーティング（２）より高い蒸発温度を有し、レーザ突合せ溶接法中にプレコーティング（２）と前記追加コーティング（８、８’）との間の蒸気圧をプレコーティング（２）が溶接部（１４）から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される、プレコート鋼板。
2. 追加コーティングがガンマ生成（ｇａｍｍａｇｅｎｅ）元素を含む、請求項１に記載のプレコート鋼板。
3. 追加コーティングが、炭素及び／又はニッケルを含む、請求項２に記載のプレコート鋼板。
4. 追加コーティングがニッケルを含み、その厚さが１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍである、請求項３に記載のプレコート鋼板。
5. 追加コーティングが炭素を含み、その厚さが３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍである、請求項３に記載のプレコート鋼板。
6. プレコーティング（２）が、アルミニウム又はアルミニウム基合金の金属合金コーティングである、請求項１～５のいずれか一項に記載のプレコート鋼板。
7. 金属合金コーティングが、重量パーセントで表して、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含み、金属合金コーティングの組成の残りが、アルミニウム及び不可避の不純物からなる、請求項６に記載のプレコート鋼板。
8. 金属合金コーティングが少なくとも５０％の亜鉛を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のプレコート鋼板。
9. 鋼基材（３）の組成が、重量パーセントで表される以下の元素：
   ０．１０％≦Ｃ≦０．５％
   ０．５％≦Ｍｎ≦３％
   ０．１％≦Ｓｉ≦１％
   ０．０１％≦Ｃｒ≦１％
   Ｔｉ≦０．２％
   Ａｌ≦０．１％
   Ｓ≦０．０５％
   Ｐ≦０．１％
   ０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
   を含み、残部は鉄及び加工による不可避の不純物である、請求項１～８のいずれか一項に記載のプレコート鋼板。
10. 鋼基材（３）と、前記鋼基材（３）の表面と接触している金属プレコーティング（２）とを備えるプレコート鋼板の製造方法であって、前記方法が、少なくとも、前記プレコート鋼板（１、１’）の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも一方（６ａ；６ｂ）の周囲（７）の少なくとも一領域に追加コーティング（８、８’）をスピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用によって金属合金コーティング（２）の上に適用する工程を含み、前記追加コーティング（８、８’）が、前記金属合金コーティング（２）より高い蒸発温度を有し、レーザ突合せ溶接法中にプレコーティング（２）と前記追加コーティング（８、８’）との間の蒸気圧をプレコーティング（２）が溶接部（１４）から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される、方法。
11. 追加コーティングがガンマ生成元素を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 追加コーティング（８、８’）が、炭素及び／又はニッケルを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 各々が鋼基材（３）と、前記鋼基材（３）の表面と接触している金属プレコーティング（２）とを備える少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板（１、１’）のレーザ突合せ溶接により得られた鋼部品であって、前記第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも一方（６ａ；６ｂ）の周囲（７）の少なくとも一領域が、スピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用によって、金属合金コーティング（２）の上に適用される追加コーティング（８、８’）でコーティングされ、前記追加コーティング（８、８’）が、前記金属合金コーティング（２）より高い蒸発温度を有し、レーザ突合せ溶接法中にプレコーティング（２）と前記追加コーティング（８）との間の蒸気圧をプレコーティング（２）が溶接部から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される、鋼部品。
14. 溶接金属ゾーン（１４）におけるアルミニウム含有量が、追加コーティングなしで少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ突合せ溶接法から生じた溶接金属ゾーンにおけるアルミニウム含有量と比較して、少なくとも３０％減少する、請求項１３に記載の鋼部品。
15. 溶接金属ゾーン（１４）におけるフェライト含有量が、追加コーティングなしで少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ突合せ溶接から生じた溶接金属ゾーンにおけるフェライト含有量と比較して、少なくとも３０％減少する、請求項１３又は１４に記載の鋼部品。
16. 追加コーティング（８、８’）が、ガンマ生成元素を含む、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の鋼部品。
17. 追加コーティング（８、８’）が、炭素及び／又はニッケルを含む、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の鋼部品。
18. 追加コーティングがニッケルを含み、その厚さが１５～４０μｍ、好ましくは２０～３０μｍである、請求項１７に記載の鋼部品。
19. 追加コーティング（８、８’）が炭素を含み、その厚さが３０～８５μｍ、好ましくは３５～５０μｍである、請求項１７に記載の鋼部品。
20. 溶接金属ゾーン（１４）における炭素含有量が、追加コーティングなしで少なくとも第１及び第２のプレコート鋼板のレーザ突合せ溶接から生じた溶接金属ゾーンにおける炭素含有量と比較して、少なくとも２５％増加する、請求項１７又は１９に記載の鋼部品。
21. プレコーティング（２）が、アルミニウム又はアルミニウム基合金の金属合金コーティングである、請求項１３～２０のいずれか一項に記載の鋼部品。
22. プレコーティング（２）が、少なくとも５０％の亜鉛を含む金属合金コーティングである、請求項１３～２０のいずれか一項に記載の鋼部品。
23. 金属合金コーティング（２）が、重量パーセントで表して、８～１１％のケイ素及び２～４％の鉄を含み、金属合金コーティングの組成の残りが、アルミニウム及び不可避の不純物からなる、請求項２１に記載の鋼部品。
24. 第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板の鋼基材（３）の組成が、重量パーセントで表される以下の元素：
    ０．１０％≦Ｃ≦０．５％
    ０．５％≦Ｍｎ≦３％
    ０．１％≦Ｓｉ≦１％
    ０．０１％≦Ｃｒ≦１％
    Ｔｉ≦０．２％
    Ａｌ≦０．１％
    Ｓ≦０．０５％
    Ｐ≦０．１％
    ０．０００２％≦Ｂ≦０．０１０％
    を含み、残部は鉄及び加工による不可避の不純物である、請求項１３～２３のいずれか一項に記載の鋼部品。
25. 各々が鋼基材（３）と、前記鋼基材（３）の表面と接触している金属プレコーティング（２）とを備える少なくとも第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板をレーザ突合せ溶接する工程を少なくとも含む鋼部品の製造方法であって、前記第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも一方（６ａ；６ｂ）の周囲（７）の少なくとも一領域が、スピンコーティング、若しくはスプレー塗装、又はペイントブラシの使用によって、金属合金コーティング（２）の上に適用される追加コーティング（８、８’）で事前にコーティングされており、前記追加コーティング（８、８’）が、前記金属合金コーティング（２）より高い蒸発温度を有し、レーザ突合せ溶接法中にプレコーティング（２）と前記追加コーティング（８、８’）との間の蒸気圧をプレコーティング（２）が溶接部（１４）から放出される臨界圧力まで増加させるために選択される、方法。
26. 前記第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板の対向面（６ａ、６ｂ）のうちの一方（６ａ）の周囲（７）の少なくとも一領域での追加コーティング（８、８’）の適用と、前記第１（１）及び第２（１’）のプレコート鋼板のレーザ突合せ溶接とが同時に行われる、請求項２５に記載の方法。
27. 追加コーティング（８、８’）がガンマ生成元素を含む、請求項２５又は２６に記載の方法。
28. 追加コーティング（８、８’）が、炭素及び／又はニッケルを含む、請求項２５～２７のいずれか一項に記載の方法。

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