CN113614272B - 包括钢基板、中间层和防腐蚀保护涂层的部件、相应硬化部件及相应方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种部件，其包括组织结构可转变成马氏体组织结构的钢基板(3)、覆盖该钢基板且主要成分为钛的金属中间层(2)和覆盖该中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)，其中该防腐蚀保护涂层(1)包括一层或多层，并且防腐蚀保护涂层(1)的一个层或其至少与金属中间层(2)邻接的层是金属的并且与该中间层(2)的材料不同。

Description

包括钢基板、中间层和防腐蚀保护涂层的部件、相应硬化部件 及相应方法和用途
技术领域
本发明涉及一种包括钢基板、覆盖该钢基板的金属中间层和覆盖该中间层的防腐蚀保护涂层的部件。关于根据本发明的部件的更多细节从所附权利要求及以下说明中得出。本发明还涉及一种相应的硬化部件、一种相应的制造部件的方法、一种相应的制造硬化部件的方法以及根据本发明的用途。在每种情况下，细节可以从所附权利要求和以下描述中得出。
根据本发明的部件通常以钢板的形式存在并且在此优选以PHS钢板(冲压硬化钢板)的形式存在。
根据本发明的硬化部件优选是由相应的冲压硬化钢板制成的钢模制件。
背景技术
关于名称“冲压硬化钢板”(或“PHS钢板”)，可以参考文献DE 10 2012 024 616A1。如其中所述，通过将钢板加热到奥氏体化温度以上并通过在压制过程中冷却获得基本上纯马氏体的组织结构，可以由冲压硬化钢板制成具有极高强度的硬化部件。
然而，本发明不限于使用冲压硬化钢板(作为部件)或由其生产的钢模制件(作为硬化部件)。
在本发明的范围内，部件和相应硬化部件的钢基板优选为锰硼钢。在这种锰硼钢的热成型中，通常使用防腐蚀保护涂层，例如Al-Si涂层，以防止在表面形成氧化皮。然而，这种Al-Si涂层由于其阻隔作用只能被动地防止腐蚀。由于纯锌的419℃的相对较低的熔点，因此只能在有限程度上使用主动保护作用的锌覆层。据观察，在成型过程中，液态锌渗入基材(钢基板)并在此导致裂纹形成(所谓液态金属脆化)。在某些情况下，这个问题已经通过用具有更高熔点的合金代替锌覆层来解决，使得在热成型过程中只有足够小比例的这种合金以液态形式存在。在此，可以再次参考文献DE 10 2012 024 616 A1。其中公开了一种钢板，尤其是冲压硬化钢板，其具有钢基板层和含有锌和锰的防腐蚀保护层。该防腐蚀保护层在此以电镀方式施加到基板层上并且具有至少5重量％，但最多25重量％的锰比例。根据该公开内容，锰比例不应超过25重量％。
然而，一般来说，在锌合金的情况下，防腐蚀保护涂层的牺牲效果通常低于纯锌的情况。当涂层的钢基板退火时，如在热成型中通常在约900℃下进行的那样，铁通常也强烈扩散到涂层组合物中(在这一点上也可以参考根据图3的本发明的研究)。这种向内扩散通常会进一步降低涂层的阴极保护作用。
这种铁扩散通常是不希望的。
WO 2014/124749公开了一种其上布置有金属闪光层(Flash-Schicht)的经涂覆的钢基板，其中该金属闪光层包括第一闪光层，该第一闪光层与钢基板相邻并且包含选自Al、Ag、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、Sn和Zr的一种或者多种元素，以及包括Fe作为主要成分的第二闪光层。
DE 10 2014 004 656 A1公开了一种具有由可热成型钢制成的基体的部件，该基体至少在部分区域中设有涂层，该涂层包括第一层和至少一个至少包含锌并且是覆盖在第一层之上的第二层。这里，第一层布置在基体和第二层之间并且形成为液态金属脆化和扩散阻挡层。第一层在此优选包含非贵金属的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、水合物、硅酸盐、铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、钛酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氯化物或磷酸盐化合物。
EP 2 049 699 B1涉及一种用于为钢带涂层的方法和一种经涂层的钢带。钢带的锰含量在6-30％的范围内。在最后一次退火之前，在钢带上施加铝层，在最后一次退火后，在该铝层上涂上一层由熔融金属组成的涂层。铝层优选通过PVD涂层施加。中间层的层厚优选限制在50nm至1000nm。EP 2 049 699 B1公开了在随后的熔体涂层之前必需的退火处理过程中出现钢带中的铁扩散到所施加的铝中，使得在退火过程中在钢带上出现基本由铝和铁组成的金属覆盖层，其与由钢带形成的基底材料配合地连接。
EP 2 435 603 B1公开了一种生产扁钢产品的方法，该扁钢产品由通过钢材构成的基层和施加于其上的防腐蚀保护的多层覆层形成。以特定方式在基层上施加有锌层，在该锌层表面施加特定的铝层，在该铝层上面施加镁层，然后进行热后处理，其中在该覆层中，在覆层表面的方向上在Al层上方形成MgZn2层。
EP 2 848 709 A1公开了一种用于制造具有防腐蚀保护的金属覆层的钢部件的方法和钢部件。
WO 2016/071399 A1公开了一种用于制造用于可硬化钢板的防腐蚀保护涂层的方法和一种用于可硬化钢板的防腐蚀保护涂层。
WO 2015/090621 A1公开了一种具有锌基防腐蚀保护涂层的钢基板。可以在基材和锌基涂层之间设置扩散阻挡层，其优选可以是钨层或钨合金层。其公开了，具有在2-50nm范围内的厚度的相对薄的阻挡层就足够了。
因此，从现有技术中已知防腐蚀保护涂层以及部分地还有用于钢板(部件)和热成型钢板(硬化部件)的中间层或扩散阻挡层。然而，已知的防腐蚀保护涂层、中间层、部件和硬化部件以及其分别的生产方法还不是最佳的。
尤其非常需要具有钢基板和防腐蚀保护涂层的部件，其中至少在很大程度上抑制了铁从钢基板到防腐蚀保护涂层中的扩散。
此外，非常需要这样的部件，其中防腐蚀保护涂层的元素到钢基板中的扩散特别低。
尤其需要针对热成型过程中破坏性锌渗入，即所谓液态金属脆化的影响有效保护的镀锌部件，这通常是在基材中形成明显裂纹的原因。
此外，需要相应的部件，其中与例如WO 2015/090621 A1中的部件不同，在钢基板上没有布置特别脆的材料(例如钨)组成的层。在随后的热成型过程中，脆性层容易破裂；由此产生的硬化钢板(硬化部件)会出现不可接受的裂纹。
发明内容
本发明以通过共同的技术教导相互联系的各个方面涉及上述目标或需要中的某些或全部。
根据本发明的主要方面，其涉及部件(优选涂层的钢板)，上述目的-问题中的很多通过一种部件解决，其包括
-组织结构可以转变为马氏体组织结构的钢基板，
-覆盖该钢基板的金属中间层，其主要成分是钛
和
-覆盖该中间层的防腐蚀保护涂层，
其中该防腐蚀保护涂层包括一层或多层，并且该防腐蚀保护涂层的该一个层或其至少与金属中间层邻接的层是金属的并且与该中间层的材料不同。
根据本发明的部件通常适用于并设置用于进一步加工得到根据本发明的硬化部件，如下面和所附权利要求中更详细地定义。
在本文中，“覆盖钢基板的金属中间层”被理解为与钢基板直接接触的中间层。换言之，在金属中间层和钢基板之间没有设置任何其他位于之间的层。
根据本发明，覆盖钢基板的金属中间层的主要成分是钛。这意味着金属中间层中钛的质量比例大于中间层中任何其他金属的质量比例。本发明(在其所有方面)基于以下令人惊讶的认识，即，覆盖(接触)钢基板且其主要成分为钛的金属中间层是极好的扩散屏障，其极大地减缓了铁到防腐蚀保护涂层中的渗透并且还延缓了用于钢加工工业中常规工艺步骤的常规防腐蚀涂层元素的渗透。另外，根据本发明设置的主要成分是钛的金属中间层也不会增加部件的脆性，而例如由诸如钨的脆性金属构成的扩散阻挡层则会发生所述情况。因此，根据本发明的部件在很大程度上被保护免于经受铁在防腐蚀保护涂层的方向上、和防腐蚀保护涂层的元素在钢基板的方向上的过度扩散所导致的不可接受的结果以及不可接受的脆化。同样，例如，对于破坏性锌渗透，即所谓的液态金属脆化产生有效的保护，当防腐蚀保护涂层中存在锌时，其通常是基材(钢基板)中明显裂纹形成的原因。
优选这样的根据本发明的部件，其中防腐蚀保护涂层的金属原子的主要成分或者防腐蚀保护涂层的与金属中间层邻接的金属层的金属原子的主要成分选自锌和锰
和/或
金属锌和/或金属锰包含在防腐蚀保护涂层的一层金属层中或至少在其与金属中间层相邻的金属层中。
元素锌和锰是常用的金属元素，其常用于钢板的防腐蚀保护涂层。在本发明的范围内，其使用也是优选的。根据个别情况的要求，在某些情况下优选使用锌或使用锰。在本发明的研究中，已经发现不管防腐蚀保护涂层的金属原子的主要成分是锌还是锰，根据本发明的部件都是有用的。仅为了简单起见，以下文本重点介绍锌的使用；然而，关于锌的实施方案也相应地适用于锰的使用。
在根据本发明的部件中(如上所述，优选如上文或下文中被称作优选的)，尽管存在(基本)覆盖钢基板的金属中间层，但防腐蚀保护涂层在某些位置完全可以与钢基板直接接触。然而，优选这样的根据本发明的部件，其中防腐蚀保护涂层的面向钢基板的面积的至少90％，优选至少95％的面积，优选防腐蚀保护涂层的面向钢基板的整个面积，通过金属中间层与钢基板分开。
不言而喻，根据本发明存在包含钛作为主要成分并覆盖钢基板的金属中间层的直接优点在防腐蚀保护涂层不与钢基板直接接触的位置发挥作用。出于此原因，本领域技术人员通常会注意确保防腐蚀保护涂层的面向钢基板的大部分区域通过中间层与钢基板分开。
优选这样的根据本发明的部件(如上所述，首先如上文被称作优选)，其中钢基板是锰-硼钢和/或具有铁素体-珠光体组织结构的钢，优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，非常特别优选具有铁素体-珠光体组织结构和小于5重量％，优选0.7至2重量％的锰比例的的锰-硼钢，铁素体-珠光体组织结构可以通过热硬化处理转变为马氏体组织结构。
对于本发明的目的特别有利的是，用作根据本发明的部件的钢基板的钢是具有如下定义的组成的(优选具有铁素体-珠光体组织结构的)锰-硼钢：
0.07–0.4重量％的C，1.0–2.5重量％的Mn，0.06–0.9重量％的Si，最多0.03重量％的P，最多0.01重量％的S，最多0.1重量％的Al，最多0.15重量％的Ti，最多0.6重量％的Nb，最多0.005重量％的B，最多0.5重量％的Cr，最多0.5重量％的Mo，其中Cr和Mo的总含量最多为0.5重量％，其余为铁和不可避免的杂质。
特别优选这样的(优选具有铁素体-珠光体结构的)钢基板，其组成定义如下：
0.07–0.4重量％的C，1.0–2重量％的Mn，0.06–0.4重量％的Si，最多0.03重量％的P，最多0.01重量％的S，最多0.1重量％的Al，最多0.15重量％Ti，最多0.6重量％的Nb，最多0.005重量％的B，最多0.5重量％的Cr，最多0.5重量％的Mo，其中Cr和Mo的总含量最多为0.5重量％，其余为铁和不可避免的杂质。
非常特别优选这样的(优选具有铁素体-珠光体组织结构的)钢基板，其组成定义如下：
0.07–0.4重量％的C，1.0–1.5重量％的Mn，0.3–0.4重量％的Si，最多0.03重量％的P，最多0.01重量％的S，最多0.05重量％的Al，最多0.15重量％的Ti，最多0.6重量％的Nb，最多0.005重量％的B，最多0.5重量％的Cr，最多0.5重量％的Mo，其中Cr和Mo的总含量最多为0.5重量％，其余为铁和不可避免的杂质。
用于钢基板的钢材既可以以纯形式使用，也可以以层的形式组合使用(3–5层，彼此叠置的金属板，这些金属板之前已经通过轧制工艺连接形成钢带)或接合的钢板(例如，两个相邻的钢带的组合，其例如通过激光焊缝连接成一个钢带)或以板坯/定制坯料的形式。
钢基板的厚度优选在0.6mm至7mm的范围内，更优选在0.8至4mm的范围内并且特别优选在0.8至3mm的范围内。但是，可以根据个别情况的要求选择其他厚度。
出于本发明的目的，相比于前述的优选实施方案，钢基板中高于5重量％的锰比例不是优选的。
优选使用适合并设置用于热成型的钢基板。由此，屈服极限在250–580MPa范围内和/或抗拉强度在400–720MPa范围内的钢基板是优选的。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文被称为优选的根据本发明的部件)，其中基于中间层的总质量，在覆盖钢基板的金属中间层中钛的比例大于或等于90重量％。
令人惊讶的是，使用主要成分是钛并且其中钛的比例优选大于或等于90重量％的金属中间层可以实现特别有效的扩散阻挡作用，对此下文中进一步的示例进行了比较。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文中被称为优选的那样)，其中覆盖钢基板并且其主要成分是钛的金属中间层的材料
-具有大于1000℃，优选大于1200℃，更优选大于1400℃，特别优选大于1600℃的熔点，
和/或
-具有低于4700℃，优选低于3500℃的沸点。尤其是为了通过PVD工艺将金属中间层施加到钢基板上，中间层的材料应具有上述沸点之一，其低于3500℃。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文中被称为优选的那样)，其中
(i)金属锌包含在防腐蚀保护涂层的一层金属层中或至少在其与金属中间层相邻的金属层中，并且
-金属锌在覆盖中间层的防腐蚀保护涂层中的比例大于或等于55重量％，优选大于或等于96重量％，基于防腐蚀保护涂层的总质量，
和/或
-防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层的一个金属层或至少其与金属中间层相邻的金属层的熔点大于或等于419℃，优选在从419℃到580℃的范围内或在高于600℃的范围内，
或者甚至(这尤其可以通过防腐蚀保护涂层中锰的存在来实现)
(ii)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层的一层金属层或其至少与金属中间层相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。
令人惊讶地，主要成分是钛的金属中间层的根据本发明的使用与这样的有利技术效果相关，其很大程度上与防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层的一个金属层或其至少与金属中间层相邻的金属层的熔点是无关的。由于根据本发明的部件通常设置用于在大于或等于880℃的温度下热成型的目的，因此在许多情况下具有低Zn比例(因此优选具有高Mn比例)的金属层在经济上比具有高Zn比例的层更令人感兴趣。然而，并非在所有情况下都能达到本发明的技术效果。
在许多情况下优选这样的部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中防腐蚀保护涂层包含一定比例的锰的组分，该比例
-基于防腐蚀保护涂层的总质量，在15至40重量％的范围内
和/或
-基于防腐蚀保护涂层中锰和锌的总质量，大于或等于27％，优选大于或等于30％，
和/或
小于40％，优选小于35％，
和/或
在大于25％至40％的范围内，优选在大于25％至35％的范围内，特别优选在27％至35％的范围内。
这些防腐蚀保护涂层通常具有高熔点，因此特别适用于热成型工艺。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中
主要成分为钛的金属中间层具有最多500nm，优选最多400nm，特别优选最多300nm的厚度，
和/或
主要成分为钛的金属中间层具有至少100nm、优选至少150nm的厚度。
根据本发明的部件的金属中间层(以钛为主要成分)即使在具有非常低的层厚度时也已经可以有效地用作扩散阻挡层。即使是几个原子层，即例如只有1nm厚度，也能有效地促进扩散阻挡作用。对于超过500nm的厚度，本发明的研究通常没有显示出相关的技术差异，因此只有在例外情况下，厚度超过500nm的金属中间层才有优势。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中防腐蚀保护涂层具有至少1μm的厚度，优选具有3μm至50μm范围内的厚度，特别优选具有5μm至30μm范围内的厚度，非常特别优选具有7μm至20μm范围内的厚度。
这种厚度由本领域技术人员以常规方式设定。
优选这样的根据本发明的部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中
-覆盖钢基体的、其主要成分是钛的金属中间层，
和/或
-覆盖该中间层的防腐蚀保护涂层通过物理气相沉积施加。
本发明的一个优点是金属中间层和覆盖中间层的防腐蚀保护涂层都可以通过物理气相沉积(PVD)来施加。在本发明的范围内，优选使用PVD工艺。
本发明还涉及一种硬化部件，其包括
-钢基板
-保护钢基板的防腐蚀保护涂层，其中该防腐蚀保护涂层包含钛，优选金属钛。
根据本发明的硬化部件优选由根据本发明的部件生产(优选如上文中被称为首选的那样)。
在根据本发明的部件转化为根据本发明的硬化部件的过程中(参见下文关于根据本发明的实施方案)，钛在一定程度上从金属中间层的材料迁移进入防腐蚀保护涂层的材料中。这产生保护钢基板并且还包含钛，优选金属钛的防腐蚀保护涂层。在此存在与从现有技术已知的防腐蚀保护涂层的显著区别。尽管在从尚未硬化的部件开始形成硬化部件的常规热成型过程中钛会迁移到防腐蚀保护涂层的材料中，金属中间层的扩散阻隔作用(尤其是阻止铁扩散到防腐蚀保护涂层中以及阻止锌和/或锰扩散到钢基板中)出人意料地出色。
优选这样的根据本发明的硬化部件，其可通过硬化根据本发明的部件获得(优选如上文中被称为首选的那样)
和/或
是一种热成型硬化部件。
因此特别优选通过热成型硬化根据本发明的部件而获得的硬化部件。
优选这样的根据本发明的硬化部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中钢基板主要具有马氏体组织结构。这意味着尤其是在由于对流或扩散过程而在钢基板中存在可观比例的锌、锰或钛的位置也可能存在其他组织结构/相。
在根据本发明的优选硬化部件中存在于钢基板中的马氏体组织结构可以通过本领域技术人员已知的热成型工艺以常规方式由铁素体-珠光体钢基板制造。
优选这样的根据本发明的硬化部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中钢基板在面向防腐蚀保护涂层的区域中与钛合金化，优选与钛和至少一种选自锌和锰的金属合金化。
尤其是当从根据本发明的部件开始，在热成型过程中，钛从金属中间层以一定(低)程度扩散到钢基板中时，或者与锌和/或锰一起扩散到钢基板中时(根据上述实施方案，锌和锰是防腐蚀保护涂层的优选金属)，获得这种硬化部件。钛、锌和/或锰的存在通常不会改变在根据本发明的(优选的)硬化部件中钢基板的组织结构是马氏体的情况。如上所述，马氏体组织结构是优选的；因此特别优选钢基板中的马氏体组织结构，其中该钢基板在面向防腐蚀保护涂层的区域中与钛、锌和/或锰合金化。
优选这样的根据本发明的硬化部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中钢基板和防腐蚀保护涂层通过过渡区连接，
-其中存在铁、钛和防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中金属主要成分从过渡区的靠近钢基板的区域开始在防腐蚀保护涂层的方向上发生变化，从铁到防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中防腐蚀保护涂层的主要成分优选选自锌和锰，
和/或
-其中铁的质量比例从过渡区的靠近钢基板的区域开始在防腐蚀保护涂层的方向上在最多10μm，优选5μm的距离上从第一质量比例减少到第一质量比例的一半或不到一半，其中在过渡区的靠近钢基板的区域中，铁的第一质量比例优选为至少80重量％。
令人惊奇的是，可以通过根据本发明的方法(如下文和所附权利要求中所定义的)来制造根据本发明的硬化部件，其具有过渡区，该过渡区具有上述定义的特性中的一种或两种。在所述过渡区中，在优选的硬化部件中，金属主要成分因此发生变化，和/或铁的质量比例仅在最多10μm的非常短的距离内降低。(非常窄的)过渡区的这些特性可归因于存在于根据本发明的(仍未硬化的)部件中的基于钛的金属中间层的优异扩散屏障作用。
优选这样的根据本发明的硬化部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中从防腐蚀保护涂层的外表面测量，在防腐蚀保护涂层中深度为2μm，优选在1-3μm的范围内，铁的比例小于25重量％，优选小于20重量％，通过GDOES确定。因此，优选这样的根据本发明的硬化部件，其中铁在生产期间和任何后处理期间不会以决定性的程度迁移到防腐蚀保护涂层中。根据ISO标准11505:2012(“表面化学分析-通过辉光放电发射光谱法进行定量成分深度分析的一般程序”)，通过GDOES确定铁的比例。在该测量方法中，通过向充有氩气的辉光放电灯施加高电压来产生等离子体。借助于等离子体，一方面产生用于溅射过程的离子(以移除待检查的表面)，另一方面被移除的原子被激发以放射射线。放射的光在多色仪中进行光谱分解，并且光强由光电倍增器转换为电信号。这些信号随后在PC辅助的控制和评估单元中被数字化和评估。
优选这样的根据本发明的硬化部件(优选如上文中被称为首选的那样)，其中从防腐蚀保护涂层的外表面测量，质量比例-深度图(定量深度曲线)中在＞0μm的深度处，优选在2至20μm范围内的深度处存在钛质量比例的最大值。
尽管在从(仍未硬化的)部件例如通过热成型制造根据本发明的硬化部件期间，钛通常在一定程度上扩散到防腐蚀保护涂层中，但并未追求或达到在防腐蚀保护涂层的外表面处的钛浓度与硬化部件内部一样高的状态，这是有利的。
本发明还涉及一种用于生产部件的方法，优选用于生产根据本发明的部件(优选如上文中被称为首选的那样)。根据本发明的方法包括以下步骤：
-生产或提供钢基板，其中该钢基板的组织结构可以转变为马氏体组织结构，
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以形成覆盖钢基板且主要成分为钛的金属中间层，
-将一种或多种金属施加到金属中间层上，以形成覆盖中间层的防腐蚀保护涂层。
关于优选钢基板和用于形成覆盖中间层的防腐蚀保护涂层的优选金属以及所得部件的优选性能，上文所述实施方案相应地适用。相反，以上或以下与本发明方法相关的所有实施方案相应地适用于根据本发明的部件或硬化部件。
总体而言，对于在本文的范围内解释的本发明的所有方面，针对这些方面之一呈现的优选实施方案也通过相应改变适用于其他方面。
可以以不同方式将钛或钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上以及将一种或多种金属施加到金属中间层上。优选这样的根据本发明的方法，其中通过选自由下列方法组成的组的方法进行单层或多层金属层的施加：电解沉积、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积、浸渍工艺、浆液法、热喷涂及其组合，优选电解或通过物理气相沉积，特别优选通过物理气相沉积。
如上所述，根据本发明的部件中防腐蚀保护涂层的主要成分优选为锌或锰。因此，优选根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)包括以下步骤：
-将(i)锌或(ii)锌和一种或多种其他金属施加到金属中间层上，以形成覆盖中间层且其主要成分为锌的防腐蚀保护涂层
或者
-将(i)锰或(ii)锰和一种或多种其他金属施加到金属中间层上，以形成覆盖中间层且其主要成分为锰的防腐蚀保护涂层。
优选根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以及将一种或多种其他金属施加到金属中间层上，使得防腐蚀保护涂层的面向钢基板的面积的至少90％，优选至少95％，特别优选面向钢基板的整个面通过金属中间层与钢基板分开。
上面结合根据本发明的相应优选部件呈现的优点和效果适用。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中钢基板是锰-硼钢和/或具有铁素体-珠光体组织结构的钢，优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，非常特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构和小于5重量％，优选0.7至2重量％的锰比例的锰-硼钢。
上面结合根据本发明的部件呈现的效果和优点也在此实现。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中在将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板中时选择钛的比例，使得基于中间层的总质量，在所得到的覆盖钢基板的金属中间层中钛的比例大于或等于90重量％。
上面结合根据本发明的部件呈现的效果和优点也在此实现。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中选择待施加以产生金属中间层的金属的类型和量，使得所得到的覆盖钢基板的其主要成分为钛的金属中间层的材料
-具有大于1000℃，优选大于1200℃，优选大于1400℃，特别优选大于1600℃的熔点，
和/或
-具有低于4700℃，优选低于3500℃的沸点。
上文所述实施方案相应适用。
特别优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中
在将(i)锌或(ii)锌和一种或多种其他金属施加到金属中间层上时选择锌的比例，使得基于防腐蚀保护涂层的总重量，覆盖中间层的防腐蚀保护涂层中锌的比例大于或等于55重量％，
或者
在将(i)锰或(ii)锰和一种或多种其他金属施加到金属中间层中时选择锰的比例，使得防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层的至少与金属中间层相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其包括将(ii)锌和锰以及可能情况下的一种或多种其他金属施加到金属中间层以产生覆盖中间层的防腐蚀保护涂层，其主要成分是锌并且包含锰，
其中优选选择锌和锰以及可能情况下的一种或多种其他金属要施加的量，使得所得防腐蚀保护涂层包含一定比例的锰，该比例
-基于所得防腐蚀保护涂层的总质量，在15至40重量％的范围内
和/或
-基于所得防腐蚀保护涂层中锰和锌的总质量
大于或等于27％，优选大于或等于30％，
和/或
小于40％，优选小于35％，
和/或
在大于25％至40％的范围内，优选在大于25％至35％的范围内，特别优选在27％至35％的范围内。
上文所述实施方案相应适用。
优选根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中
所得的主要成分是钛的金属中间层具有最高500nm的厚度，优选最高400nm的厚度，特别优选最高300nm的厚度，
和/或
所得到的主要成分是钛的金属中间层具有至少为100nm，优选至少为150nm的厚度。
上文所述实施方案相应适用。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中所得到的主要成分是锌的防腐蚀保护涂层具有至少1μm的厚度，优选3μm至50μm范围内的厚度，更优选5μm至30μm范围内的厚度，特别优选7μm至20μm范围内的厚度。
上文所述实施方案相应适用。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以得到覆盖钢基板的金属中间层，其主要成分是钛
和/或
-将一种或多种其他金属施加到金属中间层上，从而得到覆盖中间层的防腐蚀保护涂层，
上述施加通过物理气相沉积进行。这种物理气相沉积优选在以下条件下进行，
-在小于0.1mbar，优选小于0.01mbar，特别优选小于0.001mbar的氧分压下，
和/或
-在这样的气相中，其中氧气的体积比例小于20体积％，优选小于10体积％，特别优选小于1体积％。
本发明还涉及一种用于生产硬化部件的方法，其包括以下步骤：
-提供根据本发明的部件或通过根据本发明的方法生产部件(分别如上文和/或所附权利要求中所定义的，优选如在此被称为首选的那样)，
-对所提供或生产的部件进行处理，以得到硬化部件。
上述关于优选的根据本发明的部件、方法和硬化部件的实施方案相应地适用。
因此优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中所提供或生产的部件包括这样的钢作为钢基板，该钢具有可以转变为马氏体组织结构的组织结构，优选包括具有铁素体-珠光体组织结构的钢，特别优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，并且处理包括：
将组织结构转变为马氏体组织结构的热硬化处理，
并且优选包括
-在热硬化处理之前、期间和/或之后(优选期间)进行的机械处理，优选机械成型。
优选这样的根据本发明的方法(优选如上文中被称为首选的那样)，其中处理
至少包括以下步骤：
(i)热处理，其中所提供或生产的部件的钢基板的组织结构保持在高于Ac3的温度，直到该组织结构完全或部分转变为奥氏体组织结构，
(ii)在热处理之前、期间和/或之后将部件机械成型，
(iii)在机械成型期间和/或之后将部件从高于Ac3的温度冷却，优选冷却至低于100℃的温度，以便在钢基板中获得马氏体组织结构，优选以＞20K/s的冷却速率，
和/或
包括以下步骤：
机械处理，其中防腐蚀保护涂层和/或金属中间层的孔隙率降低。
本发明还涉及钛作为其组织结构可转变为马氏体组织结构的钢基板和其主要成分为锌或锰(优选锌)的防腐蚀保护涂层之间的扩散屏障层的主要成分的用途。已经令人惊奇地发现，使用钛作为扩散屏障层的主要成分，导致特别优异的结果和技术效果，这在现有技术中迄今为止是未知的。这些尤其是在从根据本发明的部件开始以得到根据本发明的硬化部件的热成型工艺中反映在显著减少的扩散上。
与根据本发明的部件、根据本发明的硬化部件和根据本发明的方法有关的优点以及在此呈现的技术效果相应地适用于根据本发明的用途。
根据本发明的用途优选用在用于制造硬化的、优选冲压硬化的部件、优选机动车辆的冲压硬化部件、特别优选选自保险杠、侧防撞梁、立柱和车身加强件的冲压硬化部件的方法中。
最后，本发明还涉及根据本发明的部件用于生产根据本发明的硬化部件的用途。
接下来给出本发明的优选方面；附图标记基于附图，下面还将对其进行更详细的解释。
1.部件，其包括
-钢基板(3)，其组织结构可以转变为马氏体组织结构，
-覆盖钢基板的金属中间层(2)，其主要成分是钛
和
-覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)，
其中该防腐蚀保护涂层(1)包括一层或多层，并且防腐蚀保护涂层(1)的一个层或其至少与金属中间层(2)邻接的层是金属的并且与该中间层(2)的材料不同。
2.根据方面1的部件，其中
防腐蚀保护涂层(1)的金属原子的主要成分或防腐蚀保护涂层(1)的与金属中间层(2)相邻的金属层的金属原子的主要成分选自锌和锰
和/或
金属锌和/或金属锰包含在防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中。
3.根据前述方面中任一项所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的面对钢基板(3)的面积的至少90％，优选至少95％，更优选整个面向钢基板(3)的面，通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
4.根据前述方面中任一项所述的部件，其中所述钢基板(3)是锰-硼钢和/或具有铁素体-珠光体组织结构的钢，
优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，
特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，
非常特别优选具有铁素体-珠光体组织结构和小于5重量％，优选0.7至2重量％的锰比例的锰-硼钢，其组织结构可以通过热硬化处理转变为马氏体组织结构。
5.根据前述方面中任一项的部件，其中基于中间层(2)的总质量，在覆盖钢基板(3)的金属中间层(2)中钛的比例大于或等于90重量％。
6.根据前述方面中任一项所述的部件，其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料，
-具有大于1000℃，优选大于1200℃，优选大于1400℃，特别优选大于1600℃的熔点，
和/或
-具有低于4700℃，优选低于3500℃的沸点。
7.根据前述方面中任一项所述的部件，其中
(i)金属锌存在于防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中，并且
-金属锌在覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)中的比例大于或等于55重量％，优选大于或等于96重量％，基于防腐蚀保护涂层的总质量，
和/或
-防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或至少其与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于至419℃，优选在从419℃至580℃的范围内或在高于600℃的范围内，
或者
(ii)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或其至少与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。
8.根据前述方面中任一项所述的部件，其中所述防腐蚀保护涂层(1)包含一定比例的锰，该比例
-基于防腐蚀保护涂层的总质量，在15至40重量％的范围内
和/或
-基于防腐蚀保护涂层中锰和锌的总质量，大于或等于27％，优选大于或等于30％，
和/或
小于40％，优选小于35％，
和/或
在大于25％至40％的范围内，优选在大于25％至35％的范围内，特别优选在27％至35％的范围内。
9.根据前述方面中任一项所述的部件，其中
主要成分为钛的金属中间层(2)具有最多500nm的厚度，优选最多400nm的厚度，特别优选最多300nm的厚度，
和/或
主要成分为钛的金属中间层(2)具有至少100nm、优选至少150nm的厚度。
10.根据前述方面中任一项的部件，其中所述防腐蚀保护涂层(1)具有至少1μm的厚度，优选具有3μm至50μm范围内的厚度，特别优选具有5μm至30μm范围内的厚度，非常特别优选具有7μm至20μm范围内的厚度。
11.根据前述方面中任一项所述的部件，其中
-覆盖钢基体的、其主要成分是钛的金属中间层(2)
和/或
-覆盖所述中间层的防腐蚀保护涂层(1)
通过物理气相沉积施加。
12.硬化部件，其包括
-钢基板(6)和
-保护所述钢基板的防腐蚀保护涂层(4)，其中所述防腐蚀保护涂层包含钛，优选金属钛。
13.根据方面12的硬化部件，其中所述硬化部件
可通过硬化根据方面1至11中任一项的部件获得
和/或
是一种热成型硬化部件。
14.根据方面12和13中任一项所述的硬化部件，其中钢基板(6)主要具有马氏体组织结构。
15.根据方面12至14中任一项的硬化部件，其中钢基板(6)在面向防腐蚀保护涂层(4)的区域中与钛合金化，优选与钛和至少一种选自锌和锰的金属合金化。
16.根据方面12至15中任一项的硬化部件，其中钢基板(6)和防腐蚀保护涂层(4)通过过渡区(5)连接
-其中存在铁、钛和防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中金属主要成分从过渡区的靠近钢基板的区域开始在防腐蚀保护涂层的方向上发生变化，从铁到防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中防腐蚀保护涂层的主要成分优选选自锌和锰，
和/或
-其中通过GDOES确定的铁的质量比例从过渡区(5)的靠近钢基板(6)的区域开始在防腐蚀保护涂层(4)的方向上在最多10μm，优选5μm的距离上从第一质量比例减少到第一质量比例的一半或不到一半，其中在过渡区(5)的靠近钢基板(6)的区域中，铁的第一质量比例优选为至少80重量％。
17.根据方面12至16中任一项的硬化部件，其中从防腐蚀保护涂层的外表面测量，在防腐蚀保护涂层(4)中深度为2μm，优选在1-3μm的范围内，铁的比例小于25重量％，优选小于20重量％，通过GDOES确定。
18.根据方面12至17中任一项的硬化部件，其中从防腐蚀保护涂层(4)的外表面测量，质量比例-深度图中在＞0μm的深度处，优选在2至20μm范围内的深度处存在通过GDOES确定的钛质量比例的最大值。
19.用于生产部件，优选根据方面1至12中任一项的部件的方法，其包括以下步骤：
-生产或提供钢基板(3)，其中所述钢基板的组织结构可以转变为马氏体组织结构，
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以形成覆盖钢基板且其主要成分为钛的金属中间层(2)，
-将一种或多种金属施加到所述金属中间层上，以形成覆盖所述中间层的防腐蚀保护涂层(1)。
20.根据方面19的方法，其包括以下步骤：
-将(i)锌或(ii)锌和一种或多种其他金属施加到金属中间层，以形成覆盖中间层且其主要成分为锌的防腐蚀保护涂层(1)
或者
-将(i)锰或(ii)锰和一种或多种其他金属施加到所述金属中间层上，以形成覆盖中间层并且其主要成分是锰的防腐蚀保护涂层(1)。
21.根据方面19或20的方法，其中将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加至钢基板(3)上，以及将一种或多种其他金属施加到金属中间层(2)上，使得防腐蚀保护涂层(1)的面向钢基板的面积的至少90％，优选至95％，特别优选面向钢基板(3)的整个面，通过金属中间层(2)与钢基板(3)隔开。
22.根据方面19至21中任一项的方法，其中钢基板(3)是锰硼钢和/或具有铁素体-珠光体组织结构的钢，
优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，
特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，
非常特别优选具有可通过热硬化处理转变为马氏体组织结构的铁素体-珠光体组织结构和小于5重量％，优选0.7至2重量％的锰比例的锰-硼钢。
23.根据方面19至22中任一项的方法，其中在将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板(3)中时选择钛的比例，使得基于中间层(2)的总质量，在所得到的覆盖钢基板(3)的金属中间层(2)中的钛的比例大于或等于90重量％。
24.根据方面19至23中任一项的方法，其中选择待施加以产生金属中间层(2)的金属的类型和量，使得所得到的覆盖钢基板(3)的、其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料
-具有大于1000℃，优选大于1200℃，优选大于1400℃，特别优选大于1600℃的熔点，
和/或
-具有低于4700℃，优选低于3500℃的沸点。
25.根据方面19至24中任一项的方法，其中
在将(i)锌或(ii)锌和一种或多种其他金属施加到金属中间层(2)上时选择锌的比例，使得基于防腐蚀保护涂层的总重量，覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)中锌的比例大于或等于55重量％，
或者
在将(i)锰或(ii)锰和一种或多种其他金属施加到金属中间层(2)中时选择锰的比例，使得防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的至少与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。
26.根据方面19至25中任一项的方法，其包括将(ii)锌和锰以及可能情况下的一种或多种其他金属施加到金属中间层以产生覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)，其主要成分是锌并且包含锰，
其中优选选择锌和锰以及可能情况下的一种或多种其他金属要施加的量，使得所得防腐蚀保护涂层(1)包含一定比例的锰，该比例
-基于所得防腐蚀保护涂层(1)的总质量，在15至40重量％的范围内
和/或
-基于所得防腐蚀保护涂层(1)中锰和锌的总质量
大于或等于27％，优选大于或等于30％，
和/或
小于40％，优选小于35％，
和/或
在大于25％至40％的范围内，优选在大于25％至35％的范围内，特别优选在27％至35％的范围内。
27.根据方面19至26中任一项的方法，其中
所得的主要成分是钛的金属中间层(2)具有最高500nm的厚度，优选最高400nm的厚度，特别优选最高300nm的厚度，
和/或
所得到的主要成分是钛的金属中间层(2)具有至少为100nm，优选至少为150nm的厚度。
28.根据方面19至27中任一项的方法，其中所得到的主要成分是锌的防腐蚀保护涂层(1)具有至少1μm的厚度，优选3μm至50μm范围内的厚度，更优选5μm至30μm范围内的厚度，特别优选7μm至20μm范围内的厚度。
29.根据方面19至28中任一项的方法，
其中
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以得到覆盖钢基板的金属中间层(2)，其主要成分是钛
和/或
-将一种或多种其他金属施加到金属中间层上，从而得到覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)，
上述施加通过物理气相沉积进行，优选在以下条件下进行
-在小于0.1mbar，优选小于0.01mbar，特别优选小于0.001mbar的氧分压下，
和/或
-在气相中，其中氧气的体积比例小于20体积％，优选小于10体积％，特别优选小于1体积％。
30.用于生产硬化部件、优选地根据方面12至18中任一项所述的硬化部件的方法，其包括以下步骤：
-提供根据方面1至12中任一项的部件或通过根据方面20至31中任一项的方法生产部件，
-对所提供或生产的部件进行处理，以得到硬化部件。
31.根据方面30的方法，其中所提供或生产的部件包括这样的钢作为钢基板(3)，该钢具有可以转变为马氏体组织结构的组织结构，优选包括具有铁素体-珠光体组织结构的钢，特别优选具有铁素体-珠光体组织结构的锰-硼钢，并且处理包括：
将组织结构转变为马氏体组织结构的热硬化处理，
并且优选包括
-在热硬化处理之前、期间和/或之后进行的机械处理，优选机械成型。
32.根据方面30和31中任一项的方法，其中所述处理
至少包括以下步骤：
(i)热处理，其中所提供或生产的部件的钢基板的组织结构保持在高于Ac3的温度，直到该组织结构完全或部分转变为奥氏体组织结构，
(ii)在热处理之前、期间和/或之后将部件机械成型，
(iii)在机械成型期间和/或之后将部件从高于Ac3的温度冷却，优选冷却至低于100℃的温度，以便在钢基板中获得马氏体组织结构，优选以＞20K/s的冷却速率，
和/或
包括以下步骤：
机械处理，其中防腐蚀保护涂层和/或金属中间层的孔隙率降低。
33.钛用作其组织结构可转变为马氏体组织结构的钢基板(3)和主要成分为锌或锰的防腐蚀保护涂层(1)之间的扩散屏障层的主要成分的用途。
34.根据方面33的用途，用在用于硬化的、优选冲压硬化的部件、优选机动车辆的冲压硬化部件、特别优选选自保险杠、侧防撞梁、立柱和车身加强件的冲压硬化部件的方法中。
35.根据方面1至11中任一项的部件用于生产根据方面12至18中任一项的硬化部件的用途。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的部件，其包括组织结构可转变成马氏体组织结构的钢基板(3)、覆盖该钢基板且主要成分为钛的金属中间层(2)和覆盖该中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)。根据本发明的示例性部件的细节可以在下面的实例1中找到。
图2示意性地示出了根据本发明的硬化部件，其在对根据本发明的部件进行热处理(热成型)之后存在，其中钢基板(6)和防腐蚀保护涂层(4)通过过渡区(5)连接，参见下面的实例2。
图3、图4和图5示出了基于示例性实验原始数据的总结性计算图。
图3示出了在根据本发明的部件、根据本发明的硬化部件以及作为比较的非根据本发明的硬化部件上进行的针对元素铁(Fe)的GDOES测量结果(根据ISO 11505:2012)。X轴表示与样品表面的距离(即深度)，单位为微米。Y轴表示在分别所检查的试样体积中的铁的质量比例(以百分比表示)。
实线[0min.(Ti)]表示在根据本发明的部件(具有由钛构成的中间层)上确定的测量值。作为钢基板，使用22MnB5基板；覆盖钢基板且以钛为主要成分的金属中间层(2)由钛组成(仅含有不可避免的杂质)；并且覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)由锌组成(仅含有不可避免的杂质)。图3中的实线对应于图4和图5中的实线；图3、图4和图5中的实线所基于的测量点分别来自于共同的GDOES测量。
虚线[5min.(Ti)]表示在根据本发明的硬化部件上确定的测量值。所测量的硬化部件通过在880℃以及5分钟的保持时间下从根据本发明的部件热成型获得。图3中的虚线对应于图4和图5中的虚线；图3、图4和图5中虚线所基于的测量点分别来自于共同的GDOES测量。
点划线[5min.]表示在并非根据本发明的硬化部件上测量的测量值，该硬化部件通过在880℃以及5分钟的保持时间下从相应的非根据本发明的部件(没有钛中间层)热成型获得。此处的钢基板(3)例如是22MnB5基板；在此不存在覆盖钢基板的金属中间层(2)，相反，防腐蚀保护涂层(1)，此处例如由锌组成，直接接触钢基板。非根据本发明的相应部件的实验结果未在图3中示出。图3中的点划线对应于图4中的点划线；图3和图4中点划线所基于的测量点分别来自于共同的GDOES测量。
图4示出了在根据本发明的部件、根据本发明的硬化部件以及作为比较的非根据本发明的硬化部件上进行的针对元素锌(Zn)的GDOES测量结果(根据ISO 11505:2012)。X轴表示与样品表面的距离(即深度)，单位为微米。Y轴表示在分别所检查的试样体积中的锌的质量比例(以百分比表示)。
实线[0min.(Ti)]表示在根据本发明的部件(具有由钛构成的中间层)上确定的测量值。作为钢基板，使用22MnB5基板；覆盖钢基板且以钛为主要成分的金属中间层(2)由钛组成(仅含有不可避免的杂质)；并且覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)由锌组成(仅含有不可避免的杂质)。
虚线[5min.(Ti)]表示在根据本发明的硬化部件上确定的测量值。所测量的硬化部件是通过在880℃以及5分钟的保持时间下从根据本发明的部件热成型获得的。
点划线[5min.]表示在非根据本发明的硬化部件上测量的测量值，该硬化部件通过在880℃以及5分钟的保持时间下从相应的部件热成型获得。此处的钢基板(3)例如是22MnB5基板；在此不存在覆盖钢基板的金属中间层(2)，相反，防腐蚀保护涂层(1)，此处例如由锌组成，直接接触钢基板。非根据本发明的相应部件的实验结果未在图4中示出。
图5示出了在根据本发明的部件、根据本发明的硬化部件上进行的针对元素钛(Ti)的GDOES测量结果(根据ISO 11505:2012)。X轴表示与样品表面的距离(即深度)，单位为微米。Y轴表示在分别所检查的试样体积中的钛的质量比例(以百分比表示)。
实线[0min.(Ti)]表示在根据本发明的部件(具有由钛构成的中间层)上确定的测量值。作为钢基板，使用22MnB5基板；覆盖钢基板且以钛为主要成分的金属中间层(2)由钛组成(仅含有不可避免的杂质)；并且覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)由锌组成(仅含有不可避免的杂质)。图5中的实线对应于图3和图4中的实线；图3、图4和图5中的实线所基于的测量点分别来自于共同的GDOES测量。
虚线[5min.(Ti)]表示在根据本发明的硬化部件上确定的测量值。所测量的硬化部件是通过在880℃以及5分钟的保持时间下从根据本发明的部件热成型获得的。
具体实施方式
实例1–根据本发明的部件的生产和检测
将由Ti构成的金属中间层(作为覆盖钢基板并且其主要成分为Ti的金属中间层的实例)以约250nm的厚度通过物理气相沉积(PVD)施加到所提供的22MnB5基板上(具有铁素体-珠光体结构，作为其组织结构可转变为马氏体组织结构的钢基板的实例)。在小于0.001mbar的氧分压下通过物理气相沉积进行施加。由钛构成的金属中间层通过物理气相沉积进行的施加以这样的方式控制，使得钢基板的至少95％的面积被金属中间层覆盖。
在该金属中间层上施加单个的、约5μm厚的Zn层(作为覆盖中间层的防腐蚀保护涂层的示例；如本发明的研究所示，使用锰或锌锰合金同样有利)。
图1示意性地示出了示例性生产的部件的所得到的结构，具有钢基板(3)、覆盖钢基板且其主要成分为钛的金属中间层(2)和覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)。在此用防腐蚀保护涂层这样涂覆金属中间层，使得防腐蚀保护涂层(1)面向钢基板(3)的面积的至少95％与金属中间层(2)接触，由此与钢基板(3)分离。
所说明的实施方式示例性代表了用于生产根据本发明的部件的根据本发明的方法。
通过GDOES测量来检测由此获得的部件；结果在图3、图4和图5中以实线(对于铁、锌或钛)示出。
测量值表明，在部件表面检测到锌是唯一的金属，并且从约5μm的深度开始不再检测到锌。铁只能从3μm开始的样品深度检测到，并且从约5μm深度开始作为此处所考虑的金属中能被探测到的唯一一种。
钛(作为中间层的材料)的测量值在约4μm的深度处具有最大值。借助于GDOES测定的钛质量比例在此未达到100％；这尤其归因于测量点(直径约4mm)相对于层厚度的较大横向延伸，由此信号在深度分辨率方面显著展宽。由此，由于所选择的测量方法，在分别采样的体积中，钛的相对质量比例都被低估了。
并非在沿深度曲线的所有地方，所施加的元素铁、锌和钛的质量比例加起来为100％。其原因尤其是，锌尤其在表面上被氧化，也就是说在此处氧也存在于层中。为清楚起见，氧的比例未在图3、4和5中示出。
实例2–根据本发明的硬化部件的生产和检测
2.1根据本发明的部件的生产：
首先生产与实施例1中所述的部件仅在Zn防腐蚀保护涂层的厚度方面不同的部件；与实例1中选择的约5μm的Zn防腐蚀保护涂层厚度不同，为Zn防腐蚀保护涂层选择约10μm的厚度。这种方式使分析结果更易于比较，因为在本发明的研究中，借助于PVD施加的Zn防腐蚀保护涂层的厚度在热成型过程中通过压缩(孔隙率降低)和锌的蒸发减少到一半左右。因此，实例1的部件(未热成型)和实例2的硬化部件(热成型后)的Zn防腐蚀保护涂层的厚度彼此大致对应。
2.2通过热成型制造根据本发明的硬化部件
根据2.1生产的根据本发明的部件在热成型工艺中硬化，其中在880℃例如保持5分钟的保持时间(以便在钢基板中完全或部分地形成奥氏体组织结构)，并且随后冷却硬化为根据本发明的具有马氏体组织结构的硬化部件。图2示意性地示出了所得到的根据本发明的硬化部件的结构。
2.3.GDOES检测
通过GDOES检测根据本发明的硬化部件；结果在图3、图4和图5中以虚线示出。测量结果显示，在根据本发明的部件中存在过渡区，其中存在铁、钛和锌，金属主要成分从过渡区的靠近钢基板的区域开始在防腐蚀保护涂层的方向上发生变化，从铁到锌。过渡区连接钢基板和防腐蚀保护涂层。(非常窄的，这里大约5μm厚的)过渡区的这些特性可归因于存在于根据本发明的部件中的由钛组成的金属中间层的优异扩散屏障作用(参见第2.1点)。测量清楚地表明，铁、锌和钛作为合金存在于过渡区的面向钢基板的区域中(根据本发明，当锰被选作防腐蚀保护涂层的成分时，替代锌或作为锌的补充，锰可以同样有利地作为该合金的成分)。从防腐蚀保护涂层的外表面测量，在约2μm深度处的铁质量比例小于5％(参见图3)。从防腐蚀保护涂层的外表面开始测量，钛的质量比例在3至5μm的深度处具有最大值(参见图5)。
2.4.比较/评估/结论：
与在其他方面结构相似但不包含由钛构成的中间层(扩散屏障层)或不包含过渡区的对比部件或硬化对比部件相比，根据本发明的产品的特征在于，锌到钢基板中的渗透强烈降低。同时，在根据本发明的产品中，铁从钢基板到防腐蚀保护涂层中的迁移显著减少。对比产品(无中间层)的典型曲线绘制在图3和图4中，分别针对在880℃以及5分钟的保持时间下的热成型。本领域技术人员可以看到，对比产品中锌和铁的相互渗透比在根据本发明的产品中明显得多。在根据本发明的产品中，由钛构成的中间层(扩散屏障层)因此在很大程度上防止了这种相互渗透。
实例3
对在实例2.2中制造并根据实例2.3借助于GDOES分析的硬化部件进行补充湿化学分析。为此，将防腐蚀保护涂层溶解在酸中，然后根据DIN EN ISO 11885:2009-09借助于IPC-OES(电感耦合等离子体发射光谱法)进行分析。确定防腐蚀保护涂层中Fe的比例(退火时间5分钟后)为(3.2±0.1)重量％，基于所观察的元素锌、铁、铝、钛和锰元素。该结果也清楚地表明，由钛构成的金属中间层至少在很大程度上阻止了铁从钢基板扩散到防腐蚀保护涂层中。

Claims (29)

1.部件，所述部件包括
-钢基板(3)，其组织结构能够转变为马氏体组织结构，
-覆盖钢基板的金属中间层(2)，其主要成分是钛
和
-覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)，
其中所述防腐蚀保护涂层(1)包括一层或多层，并且防腐蚀保护涂层(1)的一个层或其至少与金属中间层(2)邻接的层是金属的并且与所述中间层(2)的材料不同，(i)其中基于中间层(2)的总质量，在覆盖钢基板(3)的金属中间层(2)中钛的比例大于或等于90重量％。
2.根据权利要求1所述的部件，其中
防腐蚀保护涂层(1)的金属原子的主要成分或防腐蚀保护涂层(1)的与金属中间层(2)相邻的金属层的金属原子的主要成分选自锌和锰
和/或
金属锌和/或金属锰包含在防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的面对钢基板(3)的面积的至少90％通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
4.根据权利要求3所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的面对钢基板(3)的面积的至少95％的区域通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
5.根据权利要求3所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的整个面向钢基板(3)的面通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
6.根据权利要求1所述的部件，
(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料
-具有大于1000℃的熔点，
和/或
-具有低于4700℃的沸点，
和/或
(iii)其中
-主要成分为钛的金属中间层(2)具有最多500nm的厚度，
和/或
主要成分为钛的金属中间层(2)具有至少100nm的厚度。
7.根据权利要求6所述的部件，
(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料具有大于1200℃的熔点。
8.根据权利要求6所述的部件，
(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料具有大于1400℃的熔点。
9.根据权利要求6所述的部件，
(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料具有大于1600℃的熔点。
10.根据权利要求6所述的部件，
(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料具有低于3500℃的沸点。
11.根据权利要求6所述的部件，
(iii)其中主要成分为钛的金属中间层(2)具有最多400nm的厚度。
12.根据权利要求6所述的部件，
(iii)其中主要成分为钛的金属中间层(2)具有最多300nm的厚度。
13.根据权利要求6所述的部件，
(iii)其中主要成分为钛的金属中间层(2)具有至少150nm的厚度。
14.根据权利要求1所述的部件，其中
(i)金属锌存在于防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中，并且
-金属锌在覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)中的比例大于或等于55重量％，基于防腐蚀保护涂层的总质量，
和/或
-防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或至少其与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于至419℃，或者
(ii)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或其至少与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。
15.根据权利要求14所述的部件，
其中(i)金属锌在覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)中的比例大于或等于96重量％，基于防腐蚀保护涂层的总质量。
16.根据权利要求14所述的部件，
其中(i)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或至少其与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点在从419℃至580℃的范围内。
17.根据权利要求14所述的部件，
其中(i)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或至少其与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点在高于600℃的范围内。
18.用于生产根据权利要求1至17中任一项所述的部件的方法，所述方法包括以下步骤：
-生产或提供钢基板(3)，其中所述钢基板的组织结构能够转变为马氏体组织结构，
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以形成覆盖钢基板且其主要成分为钛的金属中间层(2)，
-将一种或多种金属施加到所述金属中间层上，以形成覆盖所述中间层的防腐蚀保护涂层(1)。
19.根据权利要求18所述的方法，
其中以这样的方式将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加至钢基板(3)上，以及将一种或多种其他金属施加到金属中间层(2)上，使得防腐蚀保护涂层(1)的面向钢基板的面积的至少90％通过金属中间层(2)与钢基板(3)隔开，
和/或
-其中在将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板(3)中时选择钛的比例，以便基于中间层(2)的总质量，使得在所得到的覆盖钢基板(3)的金属中间层(2)中的钛的比例大于或等于90重量％，
和/或
-其中所得的主要成分是钛的金属中间层(2)具有最高500nm的厚度，
和/或
-其中所得到的主要成分是钛的金属中间层(2)具有至少为100nm。
20.根据权利要求19所述的方法，其中防腐蚀保护涂层(1)的面对钢基板(3)的面积的至少95％的区域通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
21.根据权利要求19所述的方法，其中防腐蚀保护涂层(1)的整个面向钢基板(3)的面通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所得的主要成分是钛的金属中间层(2)具有最高400nm的厚度。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所得的主要成分是钛的金属中间层(2)具有最高300nm的厚度。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所得到的主要成分是钛的金属中间层(2)具有至少为150nm的厚度。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，
其中
-将(i)钛或(ii)钛和一种或多种其他金属施加到钢基板上，以得到覆盖钢基板的金属中间层(2)，其主要成分是钛和/或
-将一种或多种其他金属施加到金属中间层上，从而得到覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)，
上述施加通过物理气相沉积进行，
在以下条件下进行
-在小于0.1mbar的氧分压下，
和/或
-在气相中，其中氧气的体积比例小于20体积％。
26.根据权利要求25所述的方法，
其中物理气相沉积在小于0.01mbar的氧分压下进行。
27.根据权利要求25所述的方法，
其中物理气相沉积在小于0.001mbar的氧分压下进行。
28.根据权利要求25所述的方法，
其中物理气相沉积在气相中进行，其中氧气的体积比例小于10体积％。
29.根据权利要求25所述的方法，
其中物理气相沉积在气相中进行，其中氧气的体积比例小于1体积％。
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