CN106133195A - 用于汽车的构件、特别是结构构件,以及制造构件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种构件(10)、特别是用于汽车的结构构件,该构件具有由可热成型的钢材制成的本体(12),所述本体在至少一个分区内配设有涂层(14),所述涂层包括具有铝硅的第一层(16)和至少一第二层(18),其中所述第一层(16)布置在所述本体(12)与所述第二层(18)之间,其中所述第二层(18)由锌钴或锌锰或者由锰制成。本发明还涉及一种制造构件(10)的方法,特别是制造用于汽车的结构构件的方法。

Description

用于汽车的构件、特别是结构构件,以及制造构件的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于汽车的构件、特别是结构构件,以及一种根据权利要求5的前序部分所述的制造构件的方法。
背景技术
DE 10 2009 007 909 A1已揭示过这种构件和这种方法。该构件包括由可热成型的钢材构成的本体,其至少在一个分区内配设有涂层,该涂层包括具有铝硅合金的第一层和一第二层,其中这个第一层布置在本体与第二层之间。
制造构件时,将本体连同涂层一起热成型。亦即,在实施热成型前为本体配设涂层。制造涂层时,将第一层布置在本体与第二层之间。
该本体例如是可热成型的金属板,其中该本体例如由硼钢制成。在热成型过程中,对本体连同涂层一起施加高温。通常也将具有至少两个层的涂层称为“涂层系统”。
一般性现有技术中公开过两种用于可热成型的钢板的涂层系统:这两种涂层系统中的第一涂层系统是热镀锌,第二涂层系统是热镀铝。亦即,本体的钢材要么被热镀锌,要么被热镀铝。这类热镀锌或热镀铝的钢材例如用来批量生产特别是用于汽车的经冲压硬化的结构构件。
与钢衬底(阴极腐蚀防护)相比,热镀锌的钢材因其电化学应力较小而具有良好的防腐性。采用这类涂层时会造成以下有害现象:热成型过程中在高温下产生液态金属脆化。液态锌会扩散至钢衬底的晶界,并在单级冲压硬化过程中因机械应力或热应力而在衬底中形成裂纹。可以通过二级成型来避免这种现象。其中在室温下实施传统成型。随后以较小的成型程度实施冲压硬化。在此过程中将镀锌蒸发,此举会造成腐蚀防护材料的损失。此外还将镀锌氧化。这样就能在成型工艺完毕后对这些构件进行清洁或射流,以便(例如)实施涂漆操作。铁在热成型过程中因处理温度而扩散至涂层,这种现象会增大表面上的铁含量并降低阴极防护效果。导致在构件表面上出现锈斑。
热镀铝的钢材在单级冲压硬化时具有良好的成型特性,不会发生液态金属脆化,且不会在钢衬底中形成裂纹。这种涂层会引起稳定的腐蚀产物,且无需对热成型后的产品进行清洁。但采用这类涂层时会造成以下有害现象:热镀铝不提供任何电镀防护效果。换言之,无法通过牺牲阳极原理来为该构件提供抗腐蚀防护。铁在热成型过程中因处理温度而扩散至涂层,这种现象会增大表面上的铁含量。导致在构件表面上出现锈斑。
发明内容
本发明的目的是提供本文开篇所述类型的一种构件和一种方法,以便克服上述难题。
本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的一种构件以及具有权利要求5的特征的一种方法。本发明的有利设计方案以及有益且创造性的改良方案参阅从属权利要求。
为提供一种能够克服本文开篇所述的难题的具有涂层系统的构件,根据本发明,所述第二层由锌钴(ZnCo)或锌锰(ZnMn)或者由锰(Mn)制成。
通过涂布锌钴或锌锰或锰作为第二层,就能提供一种用来至少减轻液态金属脆化的金属间AlSiFe阻挡层。此外还能通过形式为第一层的铝硅涂料来减轻铁扩散至涂层,从而防止产生锈斑或者至少将其保持在较低水平。此外,通过这些相互扩散层还能增强涂层的附着性。与纯锌层相比,即与主要由纯锌(Zn)制成的层相比,通过形式为第二层的这个锌合金镀层特别有利于实现阴极腐蚀防护(纯锌层指的是具有至少99重量百分比(wt%)的锌(Zn)且剩余部分例如为杂质的层)。
此外由于使用铝硅层,本发明的构件能够实现具有较小的分解速度的稳定的腐蚀产物。具有较小的分解速度的稳定的腐蚀产物还能通过锌合金实现。此外由于锌合金的熔点较高,还能至少减轻锌蒸发。
替代地,所述第二层可以由锰构成。通过这种方式也能实现阴极腐蚀防护,因为锰与铁相比具有相对较低的电化学电位。此外在对构件进行热处理时,在冲压硬化过程中会在第一与第二层间发生相互扩散,其引起由这两个层制成的阴极系统的电耦合,从而增强第二层在第一层上的附著性。因此,也可以对具有这种涂层系统的构件进行单级冲压硬化。
在所述第二层由锰构成的情况下,所述第二层有利地具有小于5μm的厚度。这个相对较小的层厚的优点是,上述腐蚀防护效果与采用较厚层时相同,其中与具有较厚涂层的工件不同,借助热接合法就能非常简单地对通过上述方式涂布的构件进行接合。所述第二层采用相对较小的厚度后,特别是能够显著增强通过上述方式涂布的构件的热焊接性。优选借助物理气相沉积或化学气相沉积来涂覆这种较薄的第二层,因为通过上述工艺能够非常简单且尤其是薄膜式地镀覆锰。替代地,也可以借助电解法涂覆由锰制成的所述第二层。
根据本发明的另一有利实施方式,硅在所述第一层的铝硅合金中的重量比例为最大百分之12。
本发明也包含一种制造构件的方法,其中在对所述本体进行热成型前,形成由锌钴或锌锰制成的所述第二层。
在制造构件(特别是用于汽车的结构构件)的本发明的方法中,在由可热成型的钢材制成的本体的至少一个分区内,涂覆涂层,其包括具有铝硅合金的第一层和一第二层,随后将所述本体连同所述涂层一起热成型,其中将所述第一层布置在所述本体与所述第二层之间。根据本发明,将锌钴(ZnCo)或锌锰(ZnMn)或锰(Mn)作为所述第二层进行涂覆。
本发明的更多优点、特征和细节参阅下文对优选实施例的说明以及附图。此前在发明内容中列出的特征和特征组合以及下文在附图描述中列出和/或在唯一一个附图中单独示出的特征和特征组合,不仅可按本申请所给出的方式进行组合,也可按其他方式组合应用或单独应用,而不脱离本发明的范围。
附图说明
下面结合唯一一个附图对本发明的实施例进行详细说明,这个附图为一构件的侧视图,该构件具有本体,其配设有双层式涂层。
具体实施方式
附图以截面图的形式示出一整体用10表示的构件。构件10例如为汽车(特别是乘用车)的结构构件。构件10可构建为汽车的车身构件。多数汽车制造商的车身结构中安装有冲压硬化的钢材,从而与传统钢材相比达到减重效果。这类构件需要满足各种要求,特别是在腐蚀防护、漆料附着性、润湿性、磷化、热成型性和减重方面的要求。特定而言,在实施冲压硬化时应防止在这类构件上形成裂纹。
构件10具有本体12,其由可热成型的钢材制成。本体12在至少一个分区内配设有涂层14。因此,本体12为由可硬化的钢材或深拉钢材构成的钢衬底。特别是硼钢或锰硼钢以及微合金钢材适合用作这种钢衬底。
在构件10的制造过程中,将本体12连同涂层14一起热成型,特别是冲压硬化。亦即,在实施热成型前为本体12配设涂层14,从而在将涂层14镀覆在本体12上后,将本体12连同涂层14一起热成型。
如图所示,在涂层14的制造过程中,制造该涂层14的第一层16和(另一)第二层18。亦即,涂层14具有第一层16和第二层18,其中第一层16布置在本体12与第二层18之间。在此,第一层16直接镀覆在本体12上。亦即,第一层16接触本体12。第二层18直接镀覆在第一层16上。
例如通过以下方式来制造涂层14、即层16和18:PVD法(PVD-Physical VaporDeposition-物理气相沉积)、CVD法(CVD-Chemical Vapor Deposition-化学气相沉积)、浸渍法、料浆法、电镀或电解法或者热喷涂。
第一层16由铝硅(AlSi)制成。而第二层18由锰(Mn)、锌锰(ZnMn)或者由锌钴(ZnCo)制成。借助涂层14就能防止液态金属脆化和产生锈斑或者至少将其保持在较低水平。此外还能实现阴极腐蚀防护。还能为涂层14提供良好的附着性并实现稳定的腐蚀产物。此外还能至少减轻锌蒸发。
在所述第二层由锰构成的情况下,这个第二层18优选具有较小的厚度,该厚度有利地小于5μm。
硅在第一层16的该铝硅合金中的重量比例为最大百分之12。在冲压硬化时应用这个第一镀铝层会对构件10起积极作用。
有鉴于此,借助涂层14就能实现构件10的特别有利的机械特性。还能提供非常有效的防腐效果。

Claims (6)

1.一种构件(10)、特别是用于汽车的结构构件,该构件具有由可热成型的钢材制成的本体(12),所述本体在至少一个分区内配设有涂层(14),所述涂层包括具有铝硅的第一层(16)和至少一第二层(18),其中所述第一层(16)布置在所述本体(12)与所述第二层(18)之间,
其特征在于,
所述第二层(18)由锌钴或锌锰或者由锰制成。
2.根据权利要求1所述的构件(10),
其特征在于,
由锰制成的所述第二层(18)具有小于5μm的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的构件(10),
其特征在于,
硅在所述第一层(16)的铝硅合金中的重量比例为最大百分之12。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的构件(10),
其特征在于,
所述可热成型的钢材为硼钢。
5.一种制造构件(10)的方法,其中为由可热成型的钢材制成的本体(12)在其至少一个分区内配设有涂层(14),所述涂层包括具有铝硅的第一层(16)和一第二层(18),随后将所述本体连同所述涂层(14)一起热成型,其中将所述第一层(16)布置在所述本体(12)与所述第二层(18)之间,
其特征在于,
将锌钴或锌锰或锰作为所述第二层(18)进行涂覆,以及,在实施所述热成型前形成所述第二层(18)。
6.根据权利要求5所述的方法,
其特征在于,
通过物理或化学气相沉积或者电解沉积来涂覆所述第二层(18)。
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