DE102017011557A1 - Coating for a body part with an alloy of zinc and manganese, body part with such a coating and method for producing a coated body part with such a coating - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung (3) für ein Karosserieteil (1), wobei die Beschichtung (3) eine Legierung aufweist, und wobei die Legierung Zink und Mangan aufweist. Die Legierung weist dabei einen Konzentrationsgradienten (5) an Mangan auf, wobei der Anteil an Mangan in der Legierung in Richtung von einer dem Karosserieteil (1) abgewandten Seite (7) der Beschichtung (3) zu einer dem Karosserieteil (1) zugewandten Seite (9) der Beschichtung (3) hin abnimmt, und wobei die Legierung einen Anteil an Mangan an der dem Karosserieteil (1) abgewandten Seite (7) von höchstens 40 Gew.-% aufweist.The invention relates to a coating (3) for a body part (1), wherein the coating (3) comprises an alloy, and wherein the alloy comprises zinc and manganese. In this case, the alloy has a concentration gradient (5) of manganese, wherein the proportion of manganese in the alloy in the direction of a side (7) facing away from the body part (1) of the coating (3) to a side facing the body part (1) ( 9) of the coating (3) decreases, and wherein the alloy has a proportion of manganese on the body part (1) facing away from the side (7) of at most 40 wt .-%.
Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für ein Karosserieteil mit einer Legierung aus Zink und Mangan, ein Karosserieteil mit einer solchen Beschichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Karosserieteils mit einer solchen Beschichtung.The invention relates to a coating for a body part with an alloy of zinc and manganese, a body part with such a coating and a method for producing a coated body part with such a coating.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit von Karosserieteilen, insbesondere Karosserieteilen aus Stahl, werden die Karosserieteile mit einer Korrosionsschutzbeschichtung sowohl für die Kaltumformbarkeit als auch für die Warmumformbarkeit versehen. Um die Korrosionsbeständigkeit von Karosserieteilen zu erhöhen, insbesondere um gute Korrosionsschutzeigenschaften zu gewährleisten, sind die Karosserieteile üblicherweise mit einem metallischen Überzug beschichtet. Feuerverzinkte oder elektrolytisch-verzinkte Beschichtungen haben sich für Karosserieteile etabliert. Diese Überzüge bieten einen kathodischen Korrosionsschutz aufgrund des niedrigen Korrosionspotentials basierend auf einer Zink-basierten Schicht im Vergleich zu Karosserieteilen ohne eine derartige Schicht. Darüber hinaus können durch diese Beschichtung gute Eigenschaften für die darauffolgenden Lackier- und Fügeprozesse erzielt werden.To improve the durability of body parts, in particular body parts made of steel, the body parts are provided with a corrosion protection coating both for cold workability and for hot workability. In order to increase the corrosion resistance of body parts, in particular to ensure good corrosion protection properties, the body parts are usually coated with a metallic coating. Hot dip galvanized or electrolytically galvanized coatings have become established for body parts. These coatings provide cathodic corrosion protection because of the low corrosion potential based on a zinc-based layer compared to body parts without such a layer. In addition, good properties for the subsequent painting and joining processes can be achieved by this coating.
Der Vorteil von Zink-basierten Korrosionsbeschichtungen liegt darin, dass diese nicht nur eine Barrierewirkung mit der Bildung von Korrosionsprodukten aufweisen, sondern zusätzlich einen aktiven kathodischen Korrosionsschutz für das Karosserieteil bieten. Reine Zink-Korrosionsbeschichtungen haben allerdings auch Nachteile; so ist insbesondere beim direkten Presshärten von Zink-Korrosionsschutzbeschichtungen bekannt, dass Makro- und Mikrorisse im Stahl auftreten können.The advantage of zinc-based corrosion coatings is that they not only have a barrier effect with the formation of corrosion products, but also provide an active cathodic corrosion protection for the body part. However, pure zinc corrosion coatings also have disadvantages; In particular, it is known in direct press-hardening of zinc anticorrosive coatings that macro- and microcracks can occur in the steel.
Es sind zahlreiche Zinklegierungen für Beschichtungen bekannt, beispielsweise aus Zink-Nickel, Zink-Mangan, Zink-Eisen, Zink-Aluminium, Zink-Magnesium und Zink-Aluminium-Magnesium, die bessere Eigenschaften als reine Zinküberzüge aufweisen. Es sind Zink-Eisen-Beschichtungen bekannt, die für die Fügetechnik gut geeignet sind. Zink-Eisen-Beschichtungen weisen allerdings eine geringere Korrosionsbeständigkeit als reine Zinküberzüge auf, da das Korrosionspotential von Zink-Eisen-Beschichtungen im Vergleich zu reinem Zink erhöht ist. Des Weiteren führt der hohe Eisenanteil in der Beschichtung zu höheren Risiken von Rotrostbildung an der Oberfläche der Beschichtung, wodurch die optische Qualität und auch die langfristige Korrosionsstabilität des Produkts beeinflusst werden. Im Fall von Zink-Magnesium- und Zink-Aluminium-Magnesium-Beschichtungen sind vorteilhafte Korrosionsschutzeigenschaften wegen der Bildung von besonders stabilen Korrosionsprodukten zu erwarten.Numerous zinc alloys for coatings are known, for example zinc-nickel, zinc-manganese, zinc-iron, zinc-aluminum, zinc-magnesium and zinc-aluminum-magnesium, which have better properties than pure zinc coatings. There are zinc-iron coatings known that are well suited for the joining technique. However, zinc-iron coatings have lower corrosion resistance than pure zinc coatings because the corrosion potential of zinc-iron coatings is increased compared to pure zinc. Furthermore, the high iron content in the coating leads to higher risks of red rust formation on the surface of the coating, which affects the optical quality as well as the long-term corrosion stability of the product. In the case of zinc-magnesium and zinc-aluminum-magnesium coatings, advantageous corrosion protection properties are to be expected owing to the formation of particularly stable corrosion products.
Aus der Internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
Aus der Internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung für ein Karosserieteil mit einer Zink-basierten Legierung, ein Karosserieteil mit einer solchen Beschichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Karosserieteils mit einer solchen Beschichtung bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere eine Erhöhung des Korrosionsschutzes des Karosserieteils im Vergleich zu herkömmlichen Zink-basierten Beschichtungen erreicht wird, wobei außerdem bevorzugt die Lackhaftung, die Phosphatierbarkeit, die Fügbarkeit sowie die Verarbeitbarkeit bei der Kalt- und Warmumformung im Vergleich zu bekannten Zink-basierten Beschichtungen verbessert werden.The invention has for its object to provide a coating for a body part with a zinc-based alloy, a body part with such a coating and a method for producing a coated body part with such a coating, said disadvantages do not occur, and in particular a Increasing the corrosion protection of the body part is achieved in comparison to conventional zinc-based coatings, wherein also preferably the paint adhesion, the phosphatability, the availability and the processability in the cold and hot forming compared to known zinc-based coatings are improved.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the objects of the independent claims are created, advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Beschichtung für ein Karosserieteil geschaffen wird, wobei die Beschichtung eine Legierung aufweist, und wobei die Legierung Zink und Mangan aufweist. Die Legierung weist dabei einen Konzentrationsgradienten an Mangan auf, wobei der Anteil an Mangan in der Legierung in Richtung von einer dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung zu einer dem Karosserieteil zugewandten Seite der Beschichtung hin abnimmt, und wobei die Legierung einen Anteil an Mangan an der dem Karosserieteil abgewandten Seite von höchstens 40 Gew.-% aufweist.The object is achieved in particular by providing a coating for a body part, wherein the coating comprises an alloy, and wherein the alloy comprises zinc and manganese. The alloy has a concentration gradient of manganese, wherein the proportion of manganese in the alloy in the direction of one of the body part side facing away from the coating toward a body part facing side of the coating decreases, and wherein the alloy has a proportion of manganese on the side facing away from the body part of at most 40 wt .-%.
Die Beschichtung weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird durch die erfindungsgemäße Beschichtung, insbesondere aufgrund der Schaffung eines Konzentrationsgradienten an Mangan in der Legierung, wobei der Anteil an Mangan in der Legierung bestimmungsgemäß in Richtung von einer dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung zu einer bestimmungsgemäß dem Karosserieteil zugewandten Seite der Beschichtung hin abnimmt, eine Erhöhung des Korrosionsschutzes erzielt, insbesondere wird eine lokale Korrosion verringert. Vorteilhafterweise wird durch die erfindungsgemäße Beschichtung eine verbesserte Lackhaftung und verbesserte Phosphatierbarkeit der Beschichtung erzielt. Die erfindungsgemäße Beschichtung ermöglicht bei der Herstellung eine verbesserte Kaltumformung und/oder der Warmumformung, insbesondere dadurch, dass weniger Makro und/oder Mikrorisse in der erfindungsgemäßen Beschichtung und in dem Substrat entstehen. Die erfindungsgemäße Beschichtung mit einer Legierung aus Zink und Mangan stellt eine Zink-basierte Schutzschicht dar, welche einen kathodischen Korrosionsschutz bildet, insbesondere durch die Bildung stabiler Korrosionsprodukte mit einer geringen Auflösungsgeschwindigkeit nach der Bildung von intermetallischen Phasen aus Zink-Mangan im Vergleich zu herkömmlichen Zink-basierten Überzügen, die sich durch den erfindungsgemäßen Konzentrationsgradienten an Mangan in der Legierung vorteilhafterweise an der dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung befinden. Es kann also eine verbesserte Korrosionsschutzwirkung erzielt werden, da der Konzentrationsgradient an Mangan in der Legierung derart ausgebildet ist, dass der Anteil an Mangan in der Legierung der Beschichtung an dem Karosserieteil am niedrigsten und an der Oberfläche der Beschichtung, die mit Luft in Kontakt steht, am höchsten ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die erfindungsgemäße Beschichtung die Ausbildung einer besonders dünnen Beschichtung, was zu einer Ersparnis von Kosten und Gewicht beim Korrosionsschutz des Karosserieteils führt. Vorzugsweise kann auf die erfindungsgemäße Beschichtung eine weitere Beschichtung, die eine andere Legierung aufweist, aufgebracht werden.The coating has advantages over the prior art. Advantageously, due to the coating according to the invention, in particular due to the creation of a concentration gradient of manganese in the alloy, the proportion of manganese in the alloy decreases as intended in the direction of a side of the coating facing away from the body part to a side of the coating facing the body part, achieved an increase in corrosion protection, in particular, a local corrosion is reduced. Advantageously, improved coating adhesion and improved phosphatability of the coating are achieved by the coating according to the invention. The coating according to the invention permits improved cold working and / or hot working in the production, in particular in that less macroscopic and / or microcracks are produced in the coating according to the invention and in the substrate. The zinc and manganese alloy coating of the present invention is a zinc-based protective layer which provides cathodic corrosion protection, particularly by forming stable corrosion products with a low dissolution rate after the formation of zinc-manganese intermetallic phases compared to conventional zinc-manganese. based coatings, which are located by the inventive concentration gradient of manganese in the alloy advantageously on the side facing away from the body part of the coating. Thus, an improved anticorrosive effect can be obtained because the concentration gradient of manganese in the alloy is such that the content of manganese in the alloy of the coating is lowest on the body part and on the surface of the coating in contact with air. is highest. Advantageously, the coating of the invention allows the formation of a particularly thin coating, which leads to a saving of cost and weight in the corrosion protection of the body part. Preferably, a further coating comprising a different alloy can be applied to the coating according to the invention.
Unter einem Karosserieteil versteht man insbesondere ein Teil der Karosserie eines Fahrzeugs, bevorzugt eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens, Bus, Wohnmobil, Baufahrzeug, Nutzfahrzeug oder auch Schienenfahrzeug, Boot, Schiff oder Luftfahrzeug.A body part is understood to mean, in particular, a part of the bodywork of a vehicle, preferably a passenger car, lorry, bus, motorhome, construction vehicle, commercial vehicle or rail vehicle, boat, ship or aircraft.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legierung an der dem Karosserieteil abgewandten Seite einen Anteil an Mangan aufweist von höchstens 40 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 35 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 30 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 25 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 35 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%, oder bevorzugt von 20 bis 30 Gew.-%. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one embodiment of the invention, it is provided that the alloy has on the side facing away from the body part a proportion of manganese of at most 40 wt .-%, preferably of at most 35 wt .-%, preferably of at most 30 wt .-%, preferably from at most 25 wt .-%, preferably of at most 20 wt .-%, preferably of at most 15 wt .-%, preferably of at most 10 wt .-%, preferably from 10 to 40 wt .-%, preferably from 10 to 35 wt .-%, preferably from 10 to 30 wt .-%, preferably from 10 to 25 wt .-%, preferably from 10 to 20 wt .-%, or preferably from 20 to 30 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legierung an der dem Karosserieteil zugewandten Seite einen Anteil an Mangan von höchstens 5 Gew.-% aufweist, bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, bevorzugt, höchstens 2 Gew.-%, bevorzugt höchstens 1 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,4 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, oder bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%. Insbesondere bevorzugt weist die Legierung an der dem Karosserieteil zugewandten Seite kein oder nahezu kein Mangan aufweist. In diesen Bereichen verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one development of the invention, it is provided that the alloy has a proportion of manganese of not more than 5% by weight, preferably not more than 4% by weight, preferably not more than 3% by weight, preferably not more than 2, on the side facing the body part Wt .-%, preferably at most 1 wt .-%, preferably at most 0.8 wt .-%, preferably at most 0.6 wt .-%, preferably at most 0.4 wt .-%, preferably at most 0.2 wt. -%, or preferably at most 0.1 wt .-%. Particularly preferably, the alloy has no or almost no manganese on the side facing the body part. In these areas, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Vorzugsweise weist die Beschichtung einen Anteil an Mangan auf von höchstens 30 Gew.-% auf, bevorzugt höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, oder bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.The coating preferably has a proportion of manganese of at most 30% by weight, preferably at most 20% by weight, preferably at most 15% by weight, preferably at most 10% by weight, preferably 10 to 20% by weight. , preferably 5 to 15 wt .-%, preferably 1 to 15 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-%, or preferably 1 to 5 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung einen Anteil an Zink von mindestens 60 Gew.-% aufweist, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 75 Gew.-%. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one development of the invention, it is provided that the coating has a proportion of zinc of at least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, or preferably at least 75% by weight. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legierung einen Anteil an mindestens einem weiteren Element aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Aluminium,
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Chrom,
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Eisen,
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Kobalt,
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Magnesium, und
- - mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Nickel.
- at least 0.1% by weight to at most 10% by weight of aluminum,
- at least 0.1% by weight to at most 10% by weight of chromium,
- at least 0.1% by weight to at most 10% by weight of iron,
- at least 0.1% by weight to at most 10% by weight of cobalt,
- at least 0.1% by weight to at most 10% by weight of magnesium, and
- - At least 0.1 wt .-% to at most 10 wt .-% nickel.
In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile. Sonstige Elemente können Schwefel, Blei, Kupfer, Molybdän, Titan, Zirconium oder herstellungsbedingte Verunreinigungen sein, insbesondere unvermeidbare Verunreinigungen. Unvermeidbare Verunreinigung treten vorzugsweise mit einem Anteil von höchstens 0,2 Gew.-% auf, bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%.In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way. Other elements may be sulfur, lead, copper, molybdenum, titanium, zirconium or manufacturing impurities, in particular unavoidable impurities. Unavoidable impurity preferably occurs in a proportion of at most 0.2% by weight, preferably at most 0.1% by weight.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Schichtdicke von höchstens 200 µm aufweist, bevorzugt höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 80 µm, bevorzugt höchstens 60 µm, bevorzugt höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm, bevorzugt höchstens 30 µm, bevorzugt höchstens 25 µm, bevorzugt höchstens 20 µm, bevorzugt zwischen 1 und 100 µm, bevorzugt zwischen 1 und 80 µm, bevorzugt zwischen 1 und 50 µm, bevorzugt zwischen 1 und 40 µm, bevorzugt zwischen 1 und 30 µm, bevorzugt zwischen 1 und 20 µm, bevorzugt zwischen 10 und 100 µm, bevorzugt zwischen 10 und 80 µm, bevorzugt zwischen 10 und 50 µm, bevorzugt zwischen 10 und 40 µm, bevorzugt zwischen 10 und 30 µm, oder bevorzugt zwischen 10 und 20 µm. In den hier genannten Ausführungsformen verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile in besonderer Weise.According to a development of the invention, it is provided that the coating has a layer thickness of at most 200 μm, preferably at most 100 μm, preferably at most 80 μm, preferably at most 60 μm, preferably at most 50 μm, preferably at most 40 μm, preferably at most 30 μm at most 25 μm, preferably at most 20 μm, preferably between 1 and 100 μm, preferably between 1 and 80 μm, preferably between 1 and 50 μm, preferably between 1 and 40 μm, preferably between 1 and 30 μm, preferably between 1 and 20 μm , preferably between 10 and 100 μm, preferably between 10 and 80 μm, preferably between 10 and 50 μm, preferably between 10 and 40 μm, preferably between 10 and 30 μm, or preferably between 10 and 20 μm. In the embodiments mentioned here, the advantages already described are realized in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Anteilen an Mangan aufweist. Bevorzugt weist die Beschichtung mindestens 3 Schichten mit unterschiedlichen Anteilen an Mangan auf, bevorzugt mindestens 4 Schichten, bevorzugt mindestens 5 Schichten, bevorzugt mindestens 6 Schichten, bevorzugt mindestens 10 Schichten, bevorzugt mindestens 20 Schichten, bevorzugt mindestens 50 Schichten, oder bevorzugt mindestens 100 Schichten. Vorzugsweise weisen die Schichten unterschiedliche Schichtdicken auf. In der hier genannten Ausführungsform verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile in besonderer Weise.According to a development of the invention, it is provided that the coating has at least two layers with different proportions of manganese. The coating preferably has at least 3 layers with different proportions of manganese, preferably at least 4 layers, preferably at least 5 layers, preferably at least 6 layers, preferably at least 10 layers, preferably at least 20 layers, preferably at least 50 layers, or preferably at least 100 layers. Preferably, the layers have different layer thicknesses. In the embodiment mentioned here, the advantages already described are realized in a special way.
Vorzugsweise nimmt der Anteil an Mangan in der Legierung von einer Schicht der Beschichtung in Richtung der dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung zu einer benachbarten Schicht der dem Karosserieteil zugewandten Seite der Beschichtung hin um mindestens 5 Gew.-% ab, bevorzugt um mindestens 8 Gew.-%, bevorzugt um mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt um mindestens 15 Gew.-%, bevorzugt um mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt um 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt um 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt um 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt um 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt um 5 bis 30 Atom-%, oder bevorzugt um 10 bis 30 Gew.-%, wobei die Angabe Gew.-% bezogen ist auf die Gesamtmenge der Metalle in der Legierung. In der hier genannten Ausführungsform verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile in besonderer Weise.The proportion of manganese in the alloy preferably decreases from at least 5% by weight, preferably by at least 8% by weight, from one layer of the coating in the direction of the side of the coating facing away from the body part to an adjacent layer of the side facing the body part. %, preferably by at least 10% by weight, preferably by at least 15% by weight, preferably by at least 20% by weight, preferably by 1 to 50% by weight, preferably by 5 to 50% by weight, preferably by 10 to 50 wt .-%, preferably by 1 to 30 wt .-%, preferably by 5 to 30 atomic%, or preferably by 10 to 30 wt .-%, wherein the indication wt .-% based on the total amount of metals in the alloy. In the embodiment mentioned here, the advantages already described are realized in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anteil an Mangan in der Beschichtung von der dem Karosserieteil abgewandte Seite zu der dem Karosserieteil zugewandten Seite kontinuierlich abnimmt. Unter einer kontinuierlichen Abnahme des Anteils an Mangan in der Beschichtung wird bevorzugt verstanden, dass sich der Anteil an Mangan nicht sprunghaft ändert, sondern sich insbesondere über die Schichtdicke hinweg kurvenartig, insbesondere stetig, bevorzugt stetig und differenzierbar, besonders bevorzugt linear ändert, In der hier genannten Ausführungsform verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile in besonderer Weise.According to one embodiment of the invention, it is provided that the proportion of manganese in the coating decreases continuously from the side facing away from the body part to the side facing the body part. A continuous decrease in the proportion of manganese in the coating is preferably understood to mean that the proportion of manganese does not change abruptly, but rather curvilinearly, in particular steadily, preferably continuously and differentiably, more preferably linearly, over the layer thickness embodiment mentioned above realize the advantages already described in a special way.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anteil an Mangan in der Beschichtung von der dem Karosserieteil abgewandte Seite zu der dem Karosserieteil zugewandten Seite diskontinuierlich abnimmt. Vorzugsweise ändert sich der Anteil an Mangan von einer Schicht in Richtung der dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung zu einer Schicht in Richtung dem Karosserieteil zugewandten Seite der Beschichtung hin sprunghaft. Vorzugsweise nimmt der Anteil an Mangan in der Beschichtung von einer Schicht in Richtung der dem Karosserieteil abgewandten Seite der Beschichtung zu einer Schicht in Richtung der dem Karosserieteil zugewandten Seite der Beschichtung stufenweise ab. Vorzugsweise kann eine Schicht zwischen zwei der Schicht benachbarten Schichten einen höheren oder einen geringeren Anteil an Mangan aufweisen im Vergleich zu den benachbarten Schichten.According to one embodiment of the invention, it is provided that the proportion of manganese in the coating decreases discontinuously from the side facing away from the body part to the side facing the body part. Preferably, the proportion of manganese changes abruptly from one layer in the direction of the side of the coating facing away from the body part to a layer in the direction of the body part facing side of the coating. Preferably, the proportion of manganese in the coating gradually decreases from one layer in the direction of the side of the coating facing away from the body part to a layer in the direction of the side of the coating facing the body part. Preferably, a layer between two layers adjacent to the layer may have a higher or a lower amount of manganese compared to the adjacent layers.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Karosserieteil mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das beschichtete Karosserieteil insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved by providing a body part with a coating according to the invention, in particular according to one of the previously described embodiments. In particular, the advantages which have already been explained in connection with the coating result for the coated body part.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Karosserieteil aus Stahl ausgebildet ist, beispielsweise aus hochfestem Stahl ohne Zwischengitteratome (HSIF), hochfestem niedriglegiertem Stahl (HSLA), Dualphasen Stahl (DP), Komplexphasen Stahl (CP), Verformungsinduziertem Verfestigungs-Stahl (TRIP), Bake-Hardening Stahl, Ultrahochfeste Stähle 22MnB5, oder einer ähnlichen Stahlsorte.According to a development of the invention, it is provided that the body part is made of steel, for example high-strength steel without interstitial atoms (HSIF), high-strength low-alloy steel (HSLA), dual-phase steel (DP), complex phases steel (CP), deformation-induced hardening steel ( TRIP), bake-hardening steel, ultra high-strength steels 22MnB5, or a similar steel grade.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Karosserieteil vollständig mit der erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Karosserieteil bereichsweise, bevorzugt einseitig, mit der erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet ist.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the body part is completely coated with the coating according to the invention. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the body part is coated in regions, preferably on one side, with the coating according to the invention.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Karosserieteils mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung mit einem Konzentrationsgradienten an Mangan geschaffen wird, wobei im Rahmen des Verfahrens eine Legierung, die Zink und Mangan aufweist, durch ein Schmelztauchverfahren, ein elektrolytisches Verfahren, ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), ein CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) und/oder ein IVD-Verfahren (Ion Vapor Deposition) zur Bildung der Beschichtung auf einem Karosserieteil abgeschieden wird, wobei der Anteil an Mangan in der Legierung während des Abscheidens der Legierung zunimmt, so dass das beschichtete Karosserieteil mit der Beschichtung mit dem Konzentrationsgradienten an Mangan erhalten wird. Dabei ergeben sich in Zusammenhang mit dem Verfahren insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Beschichtung und/oder dem Karosserieteil mit der erfindungsgemäßen Beschichtung erläutert wurden. The object is also achieved by providing a method for producing a coated body part with a coating according to the invention having a concentration gradient of manganese, wherein in the process an alloy comprising zinc and manganese by a hot dip process, an electrolytic process, a PVD Method (Physical Vapor Deposition), a CVD (Chemical Vapor Deposition) method and / or an IVD (Ion Vapor Deposition) method for forming the coating is deposited on a body part, wherein the proportion of manganese in the alloy during deposition of the alloy increases, so that the coated body part with the coating with the concentration gradient of manganese is obtained. In particular, the advantages which have already been explained in connection with the coating and / or the body part with the coating according to the invention result in connection with the method.
Vorzugsweise wird die Legierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen durch Schmelzen erhalten.Preferably, the alloy of at least one master alloy and / or the chemical elements is obtained by melting.
Vorzugsweise wird die Legierung in einem elektrolytischen Verfahren aus einer wässrigen Elektrolyt-Lösung abgeschieden, insbesondere aus einer Sulfat- oder Chlorid-Lösung. Preferably, the alloy is deposited in an electrolytic process from an aqueous electrolyte solution, in particular from a sulfate or chloride solution.
Vorzugsweise wird eine elektrische Stromdichte, oder Potential während des Abscheidens variiert, so dass der Anteil an Mangan in der Legierung variiert werden kann. Dabei führt eine Erhöhung der Stromdichte zu einer Erhöhung des Anteils an Mangan in der Legierung und eine Verringerung der Stromdichte führt zu einer Verringerung des Anteils an Mangan in der Legierung.Preferably, an electric current density or potential is varied during the deposition, so that the proportion of manganese in the alloy can be varied. Incidentally, an increase in the current density leads to an increase in the proportion of manganese in the alloy and a reduction in the current density leads to a reduction in the proportion of manganese in the alloy.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Stahlsubstrats mit einer Beschichtung mit Konzentrationsgradienten; und -
2 ein schematisches Diagramm des Anteils an Mangan in der Legierung in Abhängigkeit von einer elektrischen Stromdichte.
-
1 a schematic representation of a steel substrate with a coating with concentration gradients; and -
2 a schematic diagram of the proportion of manganese in the alloy as a function of an electric current density.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die dem Karosserieteil
In einer derartigen Zink-basierten Legierung mit einem Konzentrationsgradienten
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Legierung einen kontinuierlichen Konzentrationsgradienten
Der Einsatz von weiteren Elementen in der Legierung, wie Aluminium, Chrom, Eisen, Kobalt, Magnesium und/oder Nickel, ist denkbar. Dadurch können weitere spezifische Eigenschaften der Zink-basierten Legierung mit Konzentrationsgradienten
Der Anteil an Mangan beim Abscheiden der Legierung ist von der eingesetzten Stromdichte, dem Potential, der Elektrolyt-Zusammensetzung und dem Abscheidungsverfahren abhängig. Der Verlauf des Anteils an Mangan in der Legierung kann je nach Anwendungsanforderung variiert und durch die Verwendung der oben genannten Abscheidungstechniken frei gewählt werden, wenn die Stromdichte, das Potential oder der Elektrolyt während der Abscheidung der Legierung variiert werden. Eine Erhöhung der Stromdichte führt zu einer Erhöhung des Anteils an Mangan in der Beschichtung. Dadurch nimmt der Anteil an Mangan in der Legierung während des Abscheidens der Legierung unter Erhöhung der Stromdichte zu, so dass das beschichtete Karosserieteil
Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier vorgeschlagenen Beschichtung mit einer Legierung, die Zink und Mangan aufweist, wobei der Anteil an Mangan einen Konzentrationsgradienten
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2015/027972 A1 [0005]WO 2015/027972 A1 [0005]
- WO 2015/149918 A1 [0006]WO 2015/149918 A1 [0006]
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2017
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