DE102015225662A1 - Process for preparatory treatment and hot working of a steel component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils (1), wobei das Stahlbauteil (1) mit wenigstens einer Beschichtung (10, 11) versehen wird, um eine Zunderbildung in Zusammenhang mit der Warmumformung und eine Korrosion teilweise zu unterbinden. Erfindungsgemäß weist das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte auf: Bereitstellen des Stahlbauteils (1) an eine Beschichtungsanlage (100) zur Durchführung eins Gasphasenabscheideverfahrens; Abscheiden zumindest einer Beschichtung (10, 11) mittels des Gasphasenabscheideverfahrens auf wenigstens eine Oberfläche (12) des Stahlbauteils (1) und Warmumformen des beschichteten Stahlbauteils (1).The invention relates to a process for the preliminary treatment and hot working of a steel component (1), wherein the steel component (1) is provided with at least one coating (10, 11) to partially prevent scale formation in connection with the hot forming and corrosion. According to the invention, the method comprises at least the following steps: providing the steel component (1) to a coating installation (100) for carrying out a vapor deposition method; Depositing at least one coating (10, 11) by means of the vapor deposition method on at least one surface (12) of the steel component (1) and hot forming of the coated steel component (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils, wobei das Stahlbauteil mit wenigstens einer Beschichtung versehen wird, um eine Zunderbildung in Zusammenhang mit der Warmumformung und eine Korrosion wenigstens teilweise zu unterbinden.The present invention relates to a process for the preliminary treatment and hot working of a steel component, wherein the steel component is provided with at least one coating to at least partially prevent scale formation in connection with the hot working and corrosion.

Aus der DE 10 2009 007 909 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur vorbereitenden Behandlung von Stahlbauteilen bekannt, wobei angegeben wird, dass das Stahlbauteil mit einem vor Korrosion schützenden Überzug auf wenigstens einer der Oberflächen versehen wird. Der Überzug soll Aluminium umfassen, gepaart mit einem Gewichtsanteil Silizium. Die Beschichtung wird dabei mittels einer Diffusionsbehandlung in einem Erwärmungsofen aufgebracht, wodurch lange Prozesszeiten und hohe Kosten entstehen.From the DE 10 2009 007 909 A1 For example, a method for the preliminary treatment of steel components is known, wherein it is stated that the steel component is provided with a corrosion-protective coating on at least one of the surfaces. The coating should comprise aluminum, paired with a weight fraction of silicon. The coating is applied by means of a diffusion treatment in a heating furnace, resulting in long process times and high costs.

Die EP 0 971 044 B1 beschreibt eine Beschichtung auf Basis eines Aluminium-Silizium-Überzugs, und das derart beschichtete Stahlband wird auf eine Temperatur von mehr als 750 C° erwärmt, zu einem Bauteil geformt und anschließend mit einer definierten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt. Die Beschichtung wird dabei ebenfalls auf konventionelle Weise im Schmelztauchverfahren aufgebracht. The EP 0 971 044 B1 describes a coating based on an aluminum-silicon coating, and the steel strip coated in this way is heated to a temperature of more than 750 ° C, molded into a component and then cooled at a defined cooling rate. The coating is also applied in a conventional manner in the hot dip process.

Derzeit eingesetzte Aluminium-Silizium-Beschichtungen für die Warmumformung benötigen lange Diffusionszeiten bei bis zu 950 C° Prozesstemperatur in großen Rollenherdöfen, welche einen hohen Platzbedarf sowie einen hohen Energiebedarf aufweisen. Die Diffusionszeiten zur vollständigen Ausbildung der Beschichtung sind häufig sehr lang, wodurch neben den langen Prozesszeiten die Energiekosten sowie die benötigte Ofenlänge nochmals länger und größer ausfallen. Aluminum-silicon coatings for hot forming currently in use require long diffusion times at up to 950 ° C process temperature in large roller hearth furnaces, which require a large space and a high energy requirement. The diffusion times for complete formation of the coating are often very long, which in addition to the long process times, the energy costs and the required furnace length again longer and larger.

Zwar kann mittels einer Schnellerwärmung Zeit bei niedrigen Temperaturen eingespart werden und damit die Diffusion im Falle von Aluminium-Silizium-Beschichtungen beschleunigt werden. Alternativ gibt es auch Ansätze, weitere Schichten auf die Oberfläche aufzubringen, die ein Lackieren der Bleche ermöglicht, ohne eine lange Ofenverweilzeit zu fordern. Beispielsweise sind ZnFe-Beschichtungen bekannt, die auf sogenannten Vorkühlkonzepten beruhen, die das Vorhandensein von flüssigem Zn während der Umformung vermeiden können. Weiterhin gibt es Beschichtungen, die Nickelzusätze aufweisen. Although it can save time at low temperatures by means of rapid heating and thus accelerate the diffusion in the case of aluminum-silicon coatings. Alternatively, there are also approaches to apply more layers on the surface, which allows a painting of the sheets, without requiring a long Ofenverweilzeit. For example, ZnFe coatings are known, which are based on so-called pre-cooling concepts, which can avoid the presence of liquid Zn during forming. Furthermore, there are coatings that have nickel additives.

Den bekannten Beschichtungen basierend auf Diffusionsverfahren ist gemein, dass die Schichtdicken häufig sehr groß ausfallen, was zu Nachteilen bei der Warmumformung führen kann, beispielsweise verursacht durch Rissbildung. Die Beschichtungsstrukturen sind dabei begrenzt, ferner ergeben sich festgelegte chemische Zusammensetzungen, die nicht zwingend ein Optimum für die Warmumformung darstellen. The known coatings based on diffusion methods have in common that the layer thicknesses are often very large, which can lead to disadvantages in the hot working, for example caused by cracking. The coating structures are limited, also resulting in specified chemical compositions that do not necessarily represent an optimum for hot forming.

In Folge der vorstehend aufgeführten Nachteile ergibt sich die Forderung nach alternativen Beschichtungsverfahren zur Bereitstellung eines Stahlbauteils, das einem Warmumformverfahren zugeführt werden kann. As a result of the disadvantages listed above, there is the demand for alternative coating methods for providing a steel component, which can be supplied to a hot forming process.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils mit einer verbesserten Beschichtung zur Vermeidung von Korrosion, der sogenannten Zunderbildung. The object of the invention is the development of a method for preparatory treatment and hot forming of a steel component with an improved coating to prevent corrosion, the so-called scale formation.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved on the basis of a method according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen des Stahlbauteils an eine Beschichtungsanlage zur Durchführung eines Gasphasenabscheideverfahrens; Abscheiden zumindest einer Beschichtung mittels des Gasphasenabscheideverfahrens auf wenigstens eine Oberfläche des Stahlbauteils und Warmumformen des beschichteten Stahlbauteils. The invention includes the technical teaching that the method has at least the following steps: providing the steel component to a coating installation for carrying out a vapor deposition method; Depositing at least one coating by means of the vapor deposition method on at least one surface of the steel component and hot working the coated steel component.

Kern der Erfindung ist die Applikation eines Gasphasenabscheideverfahrens zur vorbereitenden Behandlung eines Stahlbauteils, welches anschließend einem Warmumformverfahren zugeführt wird. Der Vorteil liegt insbesondere in der verbesserten Anpassung der Beschichtung an die Vermeidung von Zunderbildung auf der Oberfläche des Stahlbauteils, weiterhin können für die spätere Weiterbearbeitung des Stahlbauteils Vorteile entstehen, beispielsweise für eine bessere Schweißbarkeit. Beispielsweise können mit einem Gasphasenabscheideverfahren erzeugte Beschichtungen auf einem Stahlbauteil sehr viel dünner ausgeführt werden als bei konventionellen Verfahren wie vorstehend beschrieben, sodass trotz einer elektrisch nicht leitenden Oxidschicht ein Schweißverfahren angewendet werden könnte. Ferner erzeugen dünne Schichten Vorteile durch eine Vermeidung von Rissbildungen bei der Umformung, zudem können die Umformwerkzeuge geschont werden, indem die Beschichtungen entsprechend angepasst und dünn ausgeführt werden. Core of the invention is the application of a gas phase separation process for the preliminary treatment of a steel component, which is then fed to a hot forming process. The advantage lies in particular in the improved adaptation of the coating to the prevention of scale formation on the surface of the steel component, further advantages for the subsequent further processing of the steel component, for example, for a better weldability. For example, coatings produced by a vapor deposition process may be made much thinner on a steel component than in conventional methods as described above, so that a welding process could be used despite an electrically non-conductive oxide layer. Furthermore, thin layers produce advantages by avoiding formation of cracks in the forming process, and in addition the forming tools can be spared by appropriately adapting and thinly coating the coatings.

Mit weiterem Vorteil ergeben sich durch die Gasphasenabscheideverfahren geringere Prozesszeiten und deutlich geringere Energiekosten. Zudem können Stoffe auf der Oberfläche des Stahlbauteils abgeschieden werden, die mit konventionellen Beschichtungsverfahren nicht aufgebracht werden können. With further advantage, the gas phase deposition processes result in shorter process times and significantly lower energy costs. moreover For example, substances can be deposited on the surface of the steel component that can not be applied by conventional coating techniques.

Das Gasphasenabscheideverfahren kann beispielsweise ein PVD-Verfahren und/oder ein CVD-Verfahren sein. Die physikalische Gasphasenabscheidung, kurz PVD, bezeichnet eine Gruppe von vakuumbasierten Beschichtungsverfahren im Bereich der Dünnschichttechnologie. Das Überführen des Ausgangsmaterials in die Gasphase erfolgt dabei durch physikalische Verfahren, beispielsweise durch ein thermisches Verdampfen mittels Laserstrahlung, durch ein Elektrodenstrahlverdampfen, durch ein Lichtbogenverdampfen oder dergleichen. Beim chemischen Gasphasenabscheideverfahren, kurz CVD-Verfahren, wird das sich in der Gasphase befindende Schichtmaterial an der erhitzen Oberfläche des Substrates durch eine chemische Reaktion aus der Gasphase abgeschieden. The vapor deposition method may be, for example, a PVD method and / or a CVD method. Physical Vapor Deposition, or PVD for short, refers to a group of vacuum-based coating processes in the field of thin-film technology. The conversion of the starting material into the gas phase takes place by physical methods, for example by thermal evaporation by means of laser radiation, by electron beam evaporation, by arc vaporization or the like. In the chemical vapor deposition (CVD) process, the gaseous phase coating material is deposited on the heated surface of the substrate by a gas phase chemical reaction.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise das PVD-Verfahren auch mit einem CVD-Verfahren kombiniert werden, etwa zur Bildung mehrerer, aufeinander aufgebauter Beschichtungen, wobei jeder der Beschichtungen eine eigene Verfahrensart zukommt. In the context of the present invention, for example, the PVD process can also be combined with a CVD process, for example to form a plurality of coatings built on one another, wherein each of the coatings has its own type of process.

Auf die wenigstens eine Oberfläche des Stahlbauteils kann jede Form eines metallischen Systems abgeschieden werden. Die Beschichtungen können Stoffe umfassend Aluminium, Titan, Chromstahl, Titanaluminium, Molybdän, Wolfram und/oder Kupfer aufweisen, um zur Bildung der zumindest einen Beschichtung abgeschieden zu werden. Beispielsweise kann eine Aluminium-Silizium-Beschichtung als Basisbeschichtung dienen, auf der eine Oxidbeschichtung aufgebracht wird. On the at least one surface of the steel component, any shape of a metallic system can be deposited. The coatings may include materials comprising aluminum, titanium, chrome steel, titanium aluminum, molybdenum, tungsten, and / or copper to be deposited to form the at least one coating. For example, an aluminum-silicon coating can serve as a base coat on which an oxide coating is applied.

Das Stahlbauteil, das das Substrat mit der zu beschichtenden Oberfläche bildet, kann ein Warmumformstahl, insbesondere ein Bor-Mangan-Stahl bilden und zur nachfolgenden Beschichtung bereitgestellt werden. The steel component which forms the substrate with the surface to be coated can form a hot-forming steel, in particular a boron-manganese steel, and be provided for the subsequent coating.

Um besonders vorteilhafte Eigenschaften für die Warmumformung zu erzielen, ist die Dicke der aufgebrachten Beschichtung beispielsweise mit 1 μm bis 5 μm vorgesehen, welche Dicke durch konventionelle Diffusionsverfahren nicht mit jedem der vorstehend genannten Stoffe hergestellt werden kann.In order to achieve particularly advantageous properties for hot forming, the thickness of the applied coating is provided, for example, 1 .mu.m to 5 .mu.m, which thickness can not be produced by conventional diffusion methods with each of the abovementioned substances.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur vorbereitenden Behandlung und zur anschließenden Warmumformung eines Stahlbauteils ist vorgesehen, dass als eine erste Beschichtung eine Aluminium-Silizium-Schicht ausgebracht wird und anschließend auf die erste Beschichtung eine zweite Beschichtung aus Metallen, Oxiden, Nitriden und/oder Carbiden abgeschieden wird. Die zweite Beschichtung kann beispielsweise Titan, Titanoxid, Chrom, Chromoxid, Aluminium, Silber, Gold oder Bornitride umfassen. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention for the preparatory treatment and subsequent hot forming of a steel component is provided that is applied as a first coating an aluminum-silicon layer and then on the first coating a second coating of metals, oxides, nitrides and / or Carbides is deposited. The second coating may comprise, for example, titanium, titanium oxide, chromium, chromium oxide, aluminum, silver, gold or boron nitrides.

Mit weiterem Vorteil wird die erste Beschichtung mit einer Dicke von 20 μm bis 70 μm beispielsweise konventionell aufgebracht und es ist vorgesehen, dass die zweiten Beschichtung mit einer Dicke von nur 1 μm bis 5 μm mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens auf der ersten Beschichtung abgeschieden wird. Insbesondere die zweite Beschichtung kann damit seltenere, teurere Stoffe umfassen, beispielsweise Silber oder Gold, wodurch eine Oxidation des Eisenanteils im Stahlbauteil effektiv vermieden wird. Durch die geringen Schichtdicken entstehen aufgrund des damit einhergehenden geringen Materialeinsatzes keine wesentlichen Kosten, sodass derartige Beschichtungen durch ihre sehr geringe Dicke effektiv eingesetzt werden können.With further advantage, the first coating with a thickness of 20 microns to 70 microns, for example, conventionally applied and it is envisaged that the second coating is deposited with a thickness of only 1 micron to 5 microns by means of a vapor deposition on the first coating. In particular, the second coating may thus include rarer, more expensive materials, such as silver or gold, which effectively prevents oxidation of the iron content in the steel component. Due to the low layer thicknesses resulting from the associated low material use no significant costs, so that such coatings can be effectively used by their very small thickness.

Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn die Beschichtung mittels der Gasphasenabscheidung in einem kontinuierlichen Abscheideverfahren aufgebracht wird. Beispielsweise weist die Beschichtungsanlage einen Rezipienten auf, und das Stahlbauteil ist beispielsweise ein Stahlblech, das kontinuierlich in den Rezipienten eingeführt und/oder aus diesem auch wieder herausgeführt wird. Innerhalb des Rezipienten wird dabei das Gasphasenabscheideverfahren ausgeführt. A particular advantage is achieved if the coating is applied by means of vapor deposition in a continuous deposition process. For example, the coating system has a recipient, and the steel component is, for example, a steel sheet which is continuously introduced into and / or out of the recipient. Within the recipient, the gas phase separation process is carried out.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Stahlbauteil, das mit einem Verfahren zur vorbereitenden Behandlung einer Warmumformung beschichtet wurde, wobei das Beschichtungsverfahren mit einem Gasphasenabscheideverfahren ausgeführt wurde. Dabei ist wenigstens eine Beschichtung auf einer Oberfläche des Stahlbauteils mittels eines Gasabscheideverfahrens erzeugt worden. Das Stahlbauteil weist einen Warmumformstahl auf, insbesondere einen Bor-Mangan-Stahl, und kann dabei vorzugsweise ein Flachmaterial aus einer Bor-Mangan-Legierung sein, wobei die wenigstens eine Beschichtung eine Dicke von 1 μm bis 8 μm aufweist.The invention is further directed to a steel member coated with a process of preliminarily treating a hot working, the coating method being carried out by a vapor deposition method. In this case, at least one coating has been produced on a surface of the steel component by means of a gas separation process. The steel component comprises a hot-forming steel, in particular a boron-manganese steel, and may preferably be a sheet material of a boron-manganese alloy, wherein the at least one coating has a thickness of 1 .mu.m to 8 .mu.m.

Weiterführend kann eine Zusatzbeschichtung zur Vermeidung einer Flüssigphasenverschiebung durch einen Marangonieffekt abgeschieden werden. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass eine dünne Zusatzbeschichtung auf einer konventionell aufgetragenen Beschichtung vorgesehen wird.Furthermore, an additional coating can be deposited to avoid a liquid phase shift by a Marangonieffekt. To be particularly advantageous has been found that a thin additional coating is provided on a conventionally applied coating.

Die AlSi-Beschichtung wird dabei bevorzugt im Ofen flüssig und im Falle von inhomogener Erwärmung und insbesondere einer Schnellerwärmung aufgrund oberflächengetriebener Effekte und Kräfte, z.B. Marangonikräfte, in Abhängigkeit der Oberflächenspannung von der Temperatur verschoben. The AlSi coating is preferably liquid in the oven and in the case of inhomogeneous heating and in particular rapid heating due to surface-driven effects and forces, e.g. Marangonikräfte, depending on the surface tension of the temperature shifted.

Eine Zusatzbeschichtung, die während der Erwärmung nicht flüssig wird, also einen Schmelzpunkt von beispielsweise über 930°C aufweist, unterbindet eine Grenzfläche zwischen Luft und flüssiger AlSi-Beschichtung und beseitigt damit die Triebkraft für die Verschiebung. Hiermit ist eine Schnellerwärmung durchführbar, die beispielsweise induktiv, konduktiv, und Beispiel mittels einer Kontaktplattenerwärmung, oder mit Nahinfrarot und dergleichen erzeugt wird. Damit ergibt sich ein weiteres Potential für eine Prozessverbesserung der Warmumformung. An additional coating, which does not liquefy during heating, ie has a melting point of, for example, over 930 ° C, prevents an interface between air and liquid AlSi coating and thus eliminates the driving force for the shift. This is a fast heating feasible, which is produced, for example, inductive, conductive, and example by means of a contact plate heating, or with near-infrared and the like. This results in a further potential for a process improvement of hot forming.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Stahlbauteils mit einer Beschichtung, erzeugt durch ein Gasphasenabscheideverfahren, 1 an embodiment of a steel component with a coating produced by a gas phase separation method,

2 das Ausführungsbeispiel eines Stahlbauteils mit zwei übereinander aufgebrachten Beschichtungen auf einer Oberfläche des Stahlbauteils und 2 the embodiment of a steel component with two superimposed coatings on a surface of the steel component and

3 ein Beispiel einer Beschichtungsanlage zur Ausführung eines Gasphasenabscheideverfahrens. 3 an example of a coating system for carrying out a vapor deposition method.

Die Beispiele in den 1 und 2 zeigen jeweils ein Stahlbauteil 1 mit einer oder mehreren Beschichtungen 10, 11. Das Stahlbauteil 1 umfasst einen Bor-Mangan-Stahlwerkstoff und wird auf nicht näher gezeigte Weise einem nachfolgenden Warmumformverfahren zugeführt. Die erzeugte Beschichtung 10 dient dabei unter anderem zur Vermeidung einer Zunderbildung auf der Oberfläche 12 des Stahlbauteils 1, welches beispielsweise ein Blechbauteil ist. Insbesondere soll die aufgebrachte Beschichtung 10, 11 eine Zunderbildung bei der Warmumformung bei beispielsweise 700°C bis 950°C verhindern.The examples in the 1 and 2 each show a steel component 1 with one or more coatings 10 . 11 , The steel component 1 comprises a boron-manganese steel material and is supplied in a manner not shown in detail to a subsequent hot forming process. The generated coating 10 It serves, among other things, to prevent the formation of scale on the surface 12 of the steel component 1 which is, for example, a sheet metal component. In particular, the applied coating 10 . 11 prevent scale formation during hot forming at, for example, 700 ° C to 950 ° C.

1 zeigt ein Stahlbauteil 1, und auf die Oberfläche 12 ist eine Beschichtung 11 aufgebracht worden, die ein Dünnschichtkonzept bildet mit einer Dicke von beispielsweise 1 μm bis 8 μm. Die Beschichtung 11 ist mit einem Gasphasenabscheideverfahren aufgebracht worden und umfasst beispielsweise Aluminium, Titan, Chromstahl, Titanaluminium, Molybdän, Wolfram und/oder Kupfer. Das Stahlbauteil 1 weist beispielhaft ein Bor-Mangan-Stahlsubstrahl mit einer Dicke von 1 mm bis 2 mm auf. 1 shows a steel component 1 , and on the surface 12 is a coating 11 has been applied, which forms a thin-film concept with a thickness of for example 1 micron to 8 microns. The coating 11 has been applied by a vapor deposition method and includes, for example, aluminum, titanium, chrome steel, titanium aluminum, molybdenum, tungsten and / or copper. The steel component 1 exemplifies a boron-manganese steel sub-beam having a thickness of 1 mm to 2 mm.

Schließlich zeigt 2 ein Beispiel eines Stahlbauteils 1, und auf der Oberfläche 12 des Stahlbauteils 1 ist mit einem konventionellen Auftragsverfahren die Beschichtung 10 aufgebracht worden, die eine Aluminium-Silizium-Beschichtung mit einer Dicke von 20 μm bis 70 μm bildet. Auf der neu gebildete Oberfläche 19 der Beschichtung 10 ist eine weitere Beschichtung 11 aufgebracht. Finally shows 2 an example of a steel component 1 , and on the surface 12 of the steel component 1 is the coating with a conventional application process 10 has been applied, which forms an aluminum-silicon coating with a thickness of 20 microns to 70 microns. On the newly formed surface 19 the coating 10 is another coating 11 applied.

3 zeigt schließlich eine Beschichtungsanlage 100 mit einem Rezipienten 14, in dem das Stahlbauteil 1 beispielhaft als Substrat angeordnet ist. Alternativ kann das Stahlbauteil 1 auch als Bandmaterial auf einer ersten Seite in den Rezipienten 14 eingeführt werden, und auf einer weiteren Seite wird das Stahlbauteil 1 nach der Beschichtung aus dem Rezipienten 14 wieder herausgeführt. 3 finally shows a coating system 100 with a recipient 14 in which the steel component 1 is arranged by way of example as a substrate. Alternatively, the steel component 1 also as a band material on a first page in the recipient 14 and on another page becomes the steel component 1 after coating from the recipient 14 brought out again.

Die Beschichtungsanlage 100 weist eine Strahlungsquelle 15 auf, beispielsweise eine Laserstrahlquelle. Mit der Strahlungsquelle 15 wird ein Strahl 15‘, also beispielsweise ein Laserstrahl oder ein Elektrodenstrahl, auf eine Schichtmaterialquelle 16 geleitet, die in einem Verdampfer 17 aufgenommen ist. Die Schichtmaterialquelle 16 wird durch den Verdampfer 17 aufgeheizt, sodass das Material der Schichtmaterialquelle 16 verdampft und schließlich auf der Oberfläche des Stahlbauteils 10 abgeschieden werden kann. Um eine entsprechende Atmosphäre zu schaffen, ist beispielhaft noch eine Gaszufuhr 18 und ein Vakuumanschluss 20 gezeigt. The coating system 100 has a radiation source 15 on, for example, a laser beam source. With the radiation source 15 becomes a ray 15 ' , For example, a laser beam or an electron beam, on a layer material source 16 passed in an evaporator 17 is included. The layer material source 16 is through the evaporator 17 heated so that the material of the layer material source 16 evaporated and finally on the surface of the steel component 10 can be deposited. In order to create a suitable atmosphere, is still an example of a gas supply 18 and a vacuum connection 20 shown.

Die Anlage 100 ist beispielsweise ausgeführt als PVD-Beschichtungsanlage, wobei eine CVD-Beschichtungsanlage erfindungsgemäß ebenfalls zur Anwendung kommen kann. Bei der gezeigten PVD-Beschichtungsanlage 100 wird die Schichtmaterialquelle 16 bestrahlt, beispielsweise mit vorstehend erwähntem Laserstrahl 15‘. Dadurch verdampfen metallische Targets und scheiden sich im weiteren Prozess im erzeugten Vakuum auf der Oberfläche des Stahlbauteils 1 ab. Das Stahlbauteil 1 umfasst beispielsweise den Werkstoff 22MnB5. Die Anbindung der erzeugten Beschichtung an das Stahlbauteil 1 ist durch die atomare Auftragsweise sehr gut und auch die Verformbarkeit der dünnen Schichten, die eine Dicke von beispielsweise maximal 5 μm aufweisen, ist im Vergleich zu sehr viel dickeren mit konventionellen Verfahren aufgebrachten Schichten vorteilhaft. Der weitere Vorteil des verwendeten Gasabscheideverfahrens zur Behandlung eines Stahlbauteils 1 für die Warmumformung liegt darin, dass nahezu jede metallische Beschichtung aufgetragen werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass auch Multilayer-Systeme aufgetragen werden können. The attachment 100 is for example designed as a PVD coating system, wherein a CVD coating system according to the invention can also be used. In the PVD coating system shown 100 becomes the layer material source 16 irradiated, for example, with the above-mentioned laser beam 15 ' , As a result, metallic targets evaporate and separate in the further process in the vacuum generated on the surface of the steel component 1 from. The steel component 1 includes, for example, the material 22MnB5. The connection of the generated coating to the steel component 1 is very good by the atomic application and also the deformability of the thin layers, which have a thickness of, for example, a maximum of 5 microns, is advantageous compared to much thicker layers applied by conventional methods. The further advantage of the gas separation method used for the treatment of a steel component 1 for hot forming is that almost any metallic coating can be applied. Another advantage is that even multilayer systems can be applied.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which of the illustrated solution makes use even in fundamentally different versions. All features and / or advantages resulting from the claims, the description or the drawings, including design details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stahlbauteil  steel component
1010
Beschichtung  coating
1111
Beschichtung  coating
1212
Oberfläche  surface
1313
Beschichtungsanlage coating plant
1414
Rezipient recipient
1515
Strahlungsquelle  radiation source
15‘15 '
Strahl beam
1616
Schichtmaterialquelle  Layer material source
1717
Verdampfer  Evaporator
1818
Gaszufuhr  gas supply
1919
Oberfläche  surface
2020
Vakuumanschluss  vacuum connection
100100
Beschichtungsanlage  coating plant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009007909 A1 [0002] DE 102009007909 A1 [0002]
  • EP 0971044 B1 [0003] EP 0971044 B1 [0003]

Claims (11)

Verfahren zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils (1), wobei das Stahlbauteil (1) mit wenigstens einer Beschichtung (10, 11) versehen wird, um eine Zunderbildung in Zusammenhang mit der Warmumformung und eine Korrosion wenigstens teilweise zu unterbinden, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist; – Bereitstellen des Stahlbauteils (1) an eine Beschichtungsanlage (100) zur Durchführung eins Gasphasenabscheideverfahrens, – Abscheiden zumindest einer Beschichtung (10, 11) mittels des Gasphasenabscheideverfahrens auf wenigstens eine Oberfläche (12) des Stahlbauteils (1) und – Warmumformen des beschichteten Stahlbauteils (1).Process for the preliminary treatment and hot working of a steel component ( 1 ), the steel component ( 1 ) with at least one coating ( 10 . 11 ) to at least partially inhibit scale formation associated with hot working and corrosion, the method comprising at least the following steps; - providing the steel component ( 1 ) to a coating installation ( 100 ) for carrying out a vapor deposition method, - depositing at least one coating ( 10 . 11 ) by means of the vapor deposition method on at least one surface ( 12 ) of the steel component ( 1 ) and hot-forming the coated steel component ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasphasenabscheideverfahren ein PVD-Verfahren und/oder ein CVD-Verfahren ist. A method according to claim 1, characterized in that the gas-phase deposition method is a PVD method and / or a CVD method. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die wenigstens eine Oberfläche (12) des Stahlbauteils (1) zumindest ein metallisches System abgeschieden wird und/oder dass Stoffe umfassend Aluminium, Titan, Chromstahl, Titanaluminium, Molybdän, Wolfram und/oder Kupfer zur Bildung der zumindest einen Beschichtung (10, 11) abgeschieden werden. Method according to claim 1 or 2, characterized in that on the at least one surface ( 12 ) of the steel component ( 1 ) at least one metallic system is deposited and / or that materials comprising aluminum, titanium, chromium steel, titanium aluminum, molybdenum, tungsten and / or copper for forming the at least one coating ( 10 . 11 ) are deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stahlbauteil (1) ein Warmumformstahl, insbesondere ein Bor-Mangan-Stahl, zum nachfolgenden Beschichtungsverfahren bereitgestellt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as steel component ( 1 ) a hot-forming steel, in particular a boron-manganese steel, is provided for the subsequent coating process. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtung mit einer Dicke von 1μm bis 8μm abgeschieden wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one coating with a thickness of 1 .mu.m to 8 .mu.m is deposited. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als eine erste Beschichtung (10) eine Antizunderschutzbeschichtung, insbesondere eine Aluminium-Silizium Schicht, aufgetragen wird und auf die erste Beschichtung (10) wird eine zweite Beschichtung (11) aus Metallen, Oxiden, Nitriden und/oder Karbiden mittels des Gasphasenabscheideverfahrens, insbesondere PVD-Verfahren und/oder ein CVD-Verfahren, abgeschieden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a first coating ( 10 ) an antiserum coating, in particular an aluminum-silicon layer, is applied and applied to the first coating ( 10 ), a second coating ( 11 ) of metals, oxides, nitrides and / or carbides by means of the vapor deposition method, in particular PVD method and / or a CVD method, deposited. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (10) mit einer Dicke von 20μm bis 70μm abgeschieden wird und dass die zweite Beschichtung (11) mit einer Dicke von 1μm bis 5μm abgeschieden wird. Method according to claim 6, characterized in that the first coating ( 10 ) is deposited with a thickness of 20μm to 70μm and that the second coating ( 11 ) is deposited with a thickness of 1 .mu.m to 5 .mu.m. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels der Gasphasenabscheidung in einem kontinuierlichen Abscheideverfahren aufgebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating is applied by means of the vapor deposition in a continuous deposition process. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzbeschichtung zur Vermeidung einer Flüssigphasenverschiebung durch einen Marangonieffekt abgeschieden wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an additional coating to avoid a liquid phase shift by a Marangonieffekt is deposited. Stahlbauteil (1), das mit einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche beschichtet ist. Steel component ( 1 ) coated with a method according to any one of the preceding claims. Stahlbauteil (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil (1) ein Flachmaterial aus einem Warmumformstahl, insbesondere aus einem Bor-Mangan-Stahl ausgebildet ist, und wobei zumindest eine Beschichtung (10, 11) eine Dicke von 1μm bis 8μm aufweist.Steel component ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the steel component ( 1 ) a flat material made of a hot-forming steel, in particular made of a boron-manganese steel, and wherein at least one coating ( 10 . 11 ) has a thickness of 1μm to 8μm.
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