DE102018003396A1

DE102018003396A1 - A method for producing a zinc-based coating for a component, zinc-based coating produced by such a method, as well as component with at least partially such a zinc-based coating

Info

Publication number: DE102018003396A1
Application number: DE102018003396.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Claudel; Damien Close; Claas Felix Raschke; Michael Bayer; Regis Lallement; Nicolas Stein; Nathalie Allain; Albert Tidu
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2019-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung (3) für ein Bauteil (5), insbesondere ein Karosseriebauteil, wobei die Beschichtung (3) eine Legierung (7) aufweist, wobei die Legierung (7) Zink und Mangan aufweist, und wobei die Beschichtung (3) durch ein elektrolytisches Verfahren, insbesondere ein galvanostatisches Verfahren, mittels eines Pulsstroms aus einer Elektrolyt-Lösung abgeschieden wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Pulsstrom eine mittlere Stromdichte von 0,01 bis 0,02 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,025 bis 0,15 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 1 bis 50 ms aufweist, und die Legierung (7) einen Anteil an Mangan von 5 bis 25 Gew.-% aufweist.

The invention relates to a method for producing a zinc-based coating (3) for a component (5), in particular a body component, wherein the coating (3) comprises an alloy (7), the alloy (7) comprising zinc and manganese, and wherein the coating (3) is deposited by an electrolytic process, in particular a galvanostatic process, by means of a pulse current from an electrolyte solution. The method is characterized in that the pulse current has an average current density of 0.01 to 0.02 A / cm ² , a maximum current density of 0.025 to 0.15 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 1 to 50 ms , and the alloy (7) has a manganese content of 5 to 25% by weight.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung für ein Bauteil, eine Zink-basierte Beschichtung, hergestellt nach einem solchen Verfahren, und ein Bauteil mit zumindest bereichsweise einer solchen Zink-basierten Beschichtung.The invention relates to a method for producing a zinc-based coating for a component, a zinc-based coating produced by such a method, and a component having at least partially such a zinc-based 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 Korrosionsschutzbeständigkeit von Karosserieteilen zu erhöhen, insbesondere um gute Korrosionsschutzeigenschaften zu gewährleisten, sind Karosserieteile üblicherweise mit einem metallischen Überzug beschichtet. Feuerverzinkte oder elektrolytisch-verzinkte Beschichtungen haben sich für kalt- und warmumgeformte 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 Beschichtungen 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 protection resistance of body parts, in particular to ensure good corrosion protection properties, body parts are usually coated with a metallic coating. Hot dip galvanized or electrolytic galvanized coatings have become established for cold and hot formed body parts. These coatings provide cathodic corrosion protection due to the low corrosion potential based on a zinc-based layer compared to body parts without such a layer. In addition, these coatings can be used to achieve good properties for the subsequent painting and joining processes.

Zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen sind insbesondere Stähle mit einer feueraluminierten oder feuerverzinkten Beschichtung für Karosserieteile bekannt. Feueraluminierte Beschichtungen sind für eine direkte Presshärtung geeignet, da die Beschichtung eine geringe Kaltumformbarkeit aufweist. Nach der Presshärtung ist keine Reinigung der Bauteile erforderlich. Feueraluminierte Beschichtungen bieten allerdings keinen ausreichenden kathodischen Korrosionsschutz. Feuerverzinkte Beschichtungen dagegen bieten einen hohen kathodischen Korrosionsschutz, sind allerdings für die direkte Presshärtung nicht geeignet, insbesondere da Risse im Stahlsubstrat durch Flüssigmetallversprödung (Liquid Metal Embrittlement - LME) entstehen können. Feuerverzinkte Stähle werden deshalb durch indirekte Presshärtung hergestellt, bei der eine Reinigung des Karosserieteils notwendig ist. Die Verwendung der indirekten Presshärtung und der Reinigung von feuerverzinkten Karosserieteilen führt zu höheren Kosten als bei direktpressgehärteten feueraluminierten Stählen. Durch die Verwendung von Zinklegierungen mit einer hohen Schmelztemperatur im Vergleich zu reinem Zink, kann die Flüssigmetallversprödung bei direkter Presshärtung von Zink-basierten Beschichtungen vermieden oder zumindest reduziert werden.For the production of press-hardened components in particular steels with a hot-dip or hot-dip galvanized coating for body parts are known. Fire-aluminized coatings are suitable for direct press hardening because the coating has low cold workability. After press hardening, no cleaning of the components is required. However, fire-aluminized coatings do not provide adequate cathodic corrosion protection. In contrast, hot-dip galvanized coatings offer high cathodic protection against corrosion, but are not suitable for direct press-hardening, especially as cracks in the steel substrate can be caused by liquid metal embrittlement (LME). Hot-dip galvanized steels are therefore produced by indirect press hardening, which requires cleaning of the body part. The use of indirect press-hardening and cleaning of hot-dip galvanized body parts results in higher costs than direct-hot-hardened steels. By using zinc alloys with a high melting temperature compared to pure zinc, liquid metal embrittlement under direct press hardening of zinc-based coatings can be avoided or at least reduced.

Der Vorteil von Zink-basierten Korrosionsschutzbeschichtungen liegt darin, dass diese nicht nur eine Barrierewirkung durch die Bildung von Korrosionsprodukten aufweisen, sondern auch einen aktiven kathodischen Korrosionsschutz für das Karosserieteil bieten. Die Beschichtung verhält sich als Opferanode und löst sich vor dem Karosserieteil auf, da das Korrosionspotential der Beschichtung niedriger als das des Karosserieteils ist. Aktuelle Zink-basierte Korrosionsschutzbeschichtungen haben allerdings auch Nachteile; so ist insbesondere bei direkter Presshärtung von Zink-basierten Korrosionsschutzbeschichtungen bekannt, dass Makro- und Mikrorisse im Stahl aufgrund der Flüssigmetallversprödung auftreten können. Des Weiteren sind reine Zinküberzüge wegen ihrer Gesundheits- und Umweltrisiken im Gaszustand für das Schweißen zu vermeiden.The advantage of zinc-based anticorrosive coatings is that they not only have a barrier effect through the formation of corrosion products, but also provide active cathodic corrosion protection for the body panel. The coating behaves as a sacrificial anode and dissolves in front of the body part, since the corrosion potential of the coating is lower than that of the body part. However, current zinc-based corrosion protection coatings also have disadvantages; In particular, in the case of direct press-hardening of zinc-based anticorrosive coatings, it is known that macro- and microcracks can occur in the steel due to liquid-metal embrittlement. Furthermore, because of their health and environmental hazards in the gaseous state, they are to be avoided for welding only.

Es sind außerdem Zink-Eisen-Beschichtungen bekannt, die insbesondere 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 Korrosionsbeständigkeit des Produkts beeinflusst werden. Es sind weitere Legierungen für Beschichtungen bekannt, beispielsweise Zink-Magnesium-, Zink-Mangan-, Zink-Aluminium- und Zink-Aluminium-Mangan-Beschichtungen, die bessere Korrosionsschutzeigenschaften als reine Zinküberzüge aufweisen.There are also known zinc-iron coatings, which are particularly 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 resistance of the product. Other alloys for coatings are known, for example, zinc-magnesium, zinc-manganese, zinc-aluminum and zinc-aluminum-manganese coatings, which have better corrosion protection properties than pure zinc coatings.

Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2015/027972 A1 sind Zink-basierte Korrosionsschutzbeschichtungen für Stahlbleche bekannt, die durch Schmelztauchverfahren aufgebracht werden, wobei die Beschichtung neben einem Zinkanteil von mindestens 75 Gew.-% Verunreinigungen von 0,5 bis 15 Gew.-% Mangan und 0,1 bis 10 Gew.-% Aluminium aufweist.From the international patent application with the publication number WO 2015/027972 A1 Zinc-based corrosion protection coatings are known for steel sheets, which are applied by hot dip method, the coating in addition to a zinc content of at least 75 wt .-% impurities of 0.5 to 15 wt .-% manganese and 0.1 to 10 wt .-% Aluminum has.

Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2015/149918 A1 sind Bauteile für einen Kraftwagen bekannt, mit einem aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper, der mit einer Zink-aufweisenden Beschichtung versehen ist, wobei die Beschichtung aus einer Legierung aus Zink-Kobalt-Mangan, Zink-Kobalt oder Zink-Mangan ausgebildet ist, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils.From the international patent application with the publication number WO 2015/149918 A1 are known components for a motor vehicle, comprising a made of a hot-forming steel base body, which is provided with a zinc-containing coating, wherein the coating of an alloy of zinc-cobalt-manganese, zinc-cobalt or zinc-manganese is formed, and a method for producing such a component.

Traditionell werden Zink-basierte Legierungen durch Schmelztauchverfahren und elektrolytische Verfahren abgeschieden, es sind aber auch weitere Abscheidungsverfahren wie zum Beispiel PVD, CVD, JVD oder Slurry-Verfahren bekannt, um derartige Beschichtungen herzustellen. Es ist ebenfalls bekannt, dass bei der elektrolytischen Abscheidung von Metallbeschichtungen durch die Auswahl von Verfahrensbedingungen die Eigenschaften des Materials und die Anforderungen der erhaltenen Beschichtung angepasst werden können. Die elektrolytische Abscheidung kann mittels potentiostatischer oder galvanostatischer Verfahren durchgeführt werden. Die Beschichtungen können dabei beispielsweise durch Pulsstrom auf den Träger abgeschieden werden.Traditionally, zinc-based alloys have been deposited by hot dip processes and electrolytic processes, but other deposition processes such as PVD, CVD, JVD, or slurry processes are also known to produce such coatings. It is also known that in the electrolytic deposition of metal coatings by the selection of Process conditions, the properties of the material and the requirements of the coating obtained can be adjusted. The electrolytic deposition can be carried out by potentiostatic or galvanostatic methods. The coatings can be deposited on the carrier, for example by pulse current.

Es ist bekannt, dass die Abscheidung von metallischen Überzügen mittels Pulsstrom zu einer höheren Stabilität des Elektrolyts und zu einem reduzierten Verbrauch von Additiven führt, insbesondere im Vergleich zur kontinuierlichen Abscheidung. Zusätzlich erlauben derartige Verfahren die chemische Zusammensetzung, die Mikrostruktur, die Porosität und den Anteil an Sauerstoff in der Beschichtung präziser zu kontrollieren. Durch Pulsstromverfahren kann die Oberflächenbedeckung von konventionell pulsabgeschiedenen Überzügen auf Stahlsubstrate im Vergleich zu konventionell abgeschiedenen Beschichtungen, insbesondere im Vergleich zu kontinuierlich abgeschiedenen Beschichtungen, deutlich verbessert werden. Des Weiteren wird die Überplatierung, die zu einem inhomogenen Kornwachstum und einer dendritischen Kristallmorphologie führt, zumindest teilweise verhindert. Dadurch werden derartige Beschichtungen deutlich ebener und zeigen eine homogenere Korrosionsbeständigkeit und bessere Oberflächeneigenschaften.It is known that the deposition of metallic coatings by means of pulse current leads to a higher stability of the electrolyte and to a reduced consumption of additives, in particular in comparison to the continuous deposition. In addition, such methods allow more precise control of the chemical composition, microstructure, porosity, and oxygen content of the coating. Pulsed-current processes can significantly improve the surface coverage of conventionally pulse-deposited coatings on steel substrates in comparison to conventionally deposited coatings, in particular in comparison with coatings deposited continuously. Furthermore, overplating, which results in inhomogeneous grain growth and dendritic crystal morphology, is at least partially prevented. As a result, such coatings are much more level and show a more homogeneous corrosion resistance and better surface properties.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung für ein Bauteil, eine Zink-basierte Beschichtung, hergestellt nach einem solchen Verfahren, sowie ein Bauteil mit zumindest bereichsweise einer solchen Zink-basierten Beschichtung bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention is therefore based on the object to provide a method for producing a zinc-based coating for a component, a zinc-based coating prepared by such a method, and a component with at least partially such a zinc-based coating, wherein said Disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung für ein Bauteil, insbesondere ein Karosseriebauteil, bereitgestellt wird, wobei die Beschichtung eine Legierung aufweist, wobei die Legierung Zink und Mangan aufweist, und wobei die Beschichtung durch ein elektrolytisches Verfahren, insbesondere ein galvanostatisches Verfahren, mittels eines Pulsstroms aus einer Elektrolyt-Lösung abgeschieden wird. Der Pulsstrom weist dabei eine mittlere Stromdichte von 0,01 bis 0,02 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,025 bis 0,15 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 1 bis 50 ms auf. Die Legierung weist dabei einen Anteil an Mangan von 5 bis 25 Gew.-% auf.The object is achieved in particular by providing a method for producing a zinc-based coating for a component, in particular a body component, wherein the coating comprises an alloy, wherein the alloy comprises zinc and manganese, and wherein the coating by an electrolytic process , in particular a galvanostatic method, is deposited by means of a pulse current from an electrolyte solution. The pulse current in this case has an average current density of 0.01 to 0.02 A / cm ² , a maximum current density of 0.025 to 0.15 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 1 to 50 ms. The alloy has a manganese content of 5 to 25 wt .-%.

Die Beschichtung weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Erhöhung des Korrosionsschutzes einer Zink-basierten Beschichtung erzielt, insbesondere wird eine lokale Korrosion verringert. Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Verträglichkeit der dadurch erhaltenen Beschichtung zu anderen Bauteilen verbessert, und dadurch Kontaktkorrosion verhindert oder zumindest verringert. Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte Lackhaftung und verbesserte Phosphatierbarkeit der dadurch erhaltenen Beschichtung erzielt. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Beschichtung ermöglicht bei der Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils, eine verbesserte Kaltumformung und/oder Warmumformung, insbesondere dadurch, dass weniger Makro- und/oder Mikrorisse entstehen. Vorteilhafterweise wird durch die Verwendung eines Pulsstroms gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Mikrostruktur der erhaltenen Beschichtung verfeinert, insbesondere wird die Größe der Kristalle und der Partikel der Beschichtung reduziert. Dadurch können das Passivierungsverhalten der Beschichtung verbessert und die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden bei der Bildung der besonders kleinen Kristalle und Partikel Gitterfehler auf der Oberfläche homogen verteilt, und lokale Korrosion kann verhindert oder zumindest verringert werden.The coating has advantages over the prior art. Advantageously, an increase in the corrosion protection of a zinc-based coating is achieved by the inventive method, in particular, a local corrosion is reduced. Advantageously, the compatibility of the resulting coating with other components is improved by the method according to the invention, thereby preventing or at least reducing contact corrosion. Advantageously, an improved paint adhesion and improved phosphatability of the resulting coating is achieved by the inventive method. The coating obtained by the method according to the invention makes it possible to achieve improved cold working and / or hot working in the production of a component, in particular a body component, in particular by producing fewer macrocracks and / or microcracks. Advantageously, by using a pulse current according to the method of the invention, the microstructure of the obtained coating is refined, in particular the size of the crystals and of the particles of the coating is reduced. As a result, the passivation behavior of the coating can be improved and the corrosion resistance can be increased. As a result of the method according to the invention, lattice defects are homogeneously distributed on the surface during the formation of the particularly small crystals and particles, and local corrosion can be prevented or at least reduced.

Unter einem Bauteil, insbesondere einem Karosseriebauteil, versteht man insbesondere ein Teil der Karosserie eines Fahrzeugs, bevorzugt eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens, Busses, Wohnmobils, Baufahrzeugs, Nutzfahrzeugs, oder auch Schienenfahrzeugs, Boots, Schiffs oder Luftfahrzeugs.A component, in particular a body component, is understood to mean, in particular, a part of the body of a vehicle, preferably a passenger car, lorry, bus, motorhome, construction vehicle, commercial vehicle, or rail vehicle, boat, ship or aircraft.

Vorzugsweise weist die Legierung einen Anteil an Mangan von 5 bis 20 Gew.-% auf, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 25 Gew.-%, oder bevorzugt 20 bis 25 Gew.-%. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.Preferably, the alloy has a manganese content of 5 to 20 wt .-%, preferably 10 to 20 wt .-%, preferably 10 to 25 wt .-%, preferably 5 to 15 wt .-%, preferably 15 to 25 wt .-%, or preferably 20 to 25 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Vorzugsweise weist die Beschichtung mindestens 40 % der Legierung auf, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 55 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 65 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 97 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus der Legierung. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.The coating preferably has at least 40% of the alloy, preferably at least 50% by weight, preferably at least 55% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, preferably at least 70% by weight. , preferably at least 75 wt .-%, preferably at least 80 wt .-%, preferably at least 85 wt .-%, preferably at least 90 wt .-%, preferably at least 95 wt .-%, or preferably at least 97 wt .-% ( based on the total weight of the coating). In a particularly preferred embodiment, the coating consists of Alloy. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pulsstrom eine mittlere Stromdichte von 0,012 bis 0,018 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,05 bis 0,13 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 1 bis 20 ms aufweist, bevorzugt eine mittlere Stromdichte von 0,014 bis 0,016 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,08 bis 0,12 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 5 bis 20 ms, oder bevorzugt eine mittlere Stromdichte von 0,014 bis 0,016 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,09 bis 0,11 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 5 bis 15 ms. Insbesondere bevorzugt weist der Pulsstrom eine mittlere Stromdichte von 0,015 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,1 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 10 ms auf. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one embodiment of the invention, it is provided that the pulse current has an average current density of 0.012 to 0.018 A / cm ² , a maximum current density of 0.05 to 0.13 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 1 to 20 ms, preferably has an average current density of 0.014 to 0.016 A / cm ² , a maximum current density of 0.08 to 0.12 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 5 to 20 ms, or preferably a mean current density of 0.014 to 0.016 A / cm ² , a maximum current density of 0.09 to 0.11 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 5 to 15 ms. Particularly preferably, the pulse current has an average current density of 0.015 A / cm ² , a maximum current density of 0.1 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 10 ms. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrolyt-Lösung eine wässrige Elektrolyt-Lösung ist, wobei die Elektrolyt-Lösung 2,5 bis 3,0 mol/L KCl, 0,5 bis 0,7 mol/L MnCl₂, 0,07 bis 0,08 mol/L ZnCl₂, und 0,28 bis 0,36 mol/L H₃BO₃ aufweist. Insbesondere bevorzugt weist die Elektrolytlösung 2,8 mol/L KCI, 0,6 mol/L MnCl₂, 0,075 mol/L ZnCl₂, und 0,32 mol/L H₃BO₃ auf. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one embodiment of the invention, it is provided that the electrolyte solution is an aqueous electrolyte solution, wherein the electrolyte solution 2.5 to 3.0 mol / L KCl, 0.5 to 0.7 mol / L MnCl ₂ , 0.07 to 0.08 mol / L ZnCl ₂ , and 0.28 to 0.36 mol / LH ₃ BO ₃ . More preferably, the electrolytic solution has 2.8 mol / L KCl, 0.6 mol / L MnCl ₂ , 0.075 mol / L ZnCl ₂ , and 0.32 mol / LH ₃ BO ₃ . In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Vorzugsweise ist die wässrige Elektrolyt-Lösung eine Chlorid-, Sulfat-, Citrat-, oder Pyrophosphat-Lösung.Preferably, the aqueous electrolyte solution is a chloride, sulfate, citrate, or pyrophosphate solution.

Durch die Verwendung von Additiven können die Mikrostruktur und/oder die Morphologie weiter verbessert werden. Vorteilhafte Additive sind beispielsweise Natriumgluconat, Benzylidenaceton, Benzoesäure, Polyethylenglycol (PEG), 4-Hydroxybenzaldehyd (4-HB), 3-Hydroxybenzaldehyd (3-HB), Triton X₁₀₀, Ammoniumthiocyanat, Ethylendiamintetraacetat (EDTA), Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB), oder Natriumlaurylsulfat (SDS).By using additives, the microstructure and / or the morphology can be further improved. Advantageous additives are, for example, sodium gluconate, benzylideneacetone, benzoic acid, polyethylene glycol (PEG), 4-hydroxybenzaldehyde (4-HB), 3-hydroxybenzaldehyde (3-HB), Triton X ₁₀₀ , ammonium thiocyanate, ethylenediaminetetraacetate (EDTA), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), or Sodium lauryl sulfate (SDS).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legierung einen Anteil an Zink von mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 65 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 90 Gew.-% aufweist. Vorzugsweise weist die Legierung einen Anteil an Zink von 40 bis 90 Gew.-% auf, bevorzugt von 50 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 60 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 70 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 60 bis 80 Gew.-%, oder bevorzugt von 70 bis 80 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 alloy has a zinc content of at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 75 Wt .-%, preferably at least 80 wt .-%, preferably at least 85 wt .-%, or preferably at least 90 wt .-%. Preferably, the alloy has a content of zinc of 40 to 90 wt .-%, preferably from 50 to 90 wt .-%, preferably from 60 to 90 wt .-%, preferably from 70 to 90 wt .-%, preferably from 40 to 80 wt .-%, preferably from 50 to 80 wt .-%, preferably from 60 to 80 wt .-%, or preferably from 70 to 80 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Vorzugsweise weist die Legierung einen Anteil an mindestens einem weiteren Element auf, 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, mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% Nickel. Sonstige Elemente können Schwefel, Blei, Kupfer, Molybdän, Titan, Zirkonium oder herstellungsbedingte Verunreinigungen sein, insbesondere unvermeidbare Verunreinigungen. Unvermeidbare Verunreinigungen treten vorzugsweise mit einem Anteil von höchstens 0,2 Gew.-% auf, bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung).

Preferably, the alloy has a proportion of at least one further element selected from the group consisting of:

at least 0.1 wt .-% to at most 10 wt .-% aluminum, at least 0.1 wt .-% to at most 10 wt .-% chromium, at least 0.1 wt .-% to at most 10 wt .-% iron , at least 0.1 wt.% to at most 10 wt.% cobalt, at least 0.1 wt.% to at most 10 wt.% magnesium, at least 0.1 wt.% to at most 10 wt. Nickel. Other elements may be sulfur, lead, copper, molybdenum, titanium, zirconium or manufacturing impurities, especially unavoidable impurities. Unavoidable impurities preferably occur in a proportion of at most 0.2% by weight, preferably at most 0.1% by weight (based on the total weight of the alloy).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung Partikel, insbesondere Nanopartikel, bevorzugt aus Oxiden und/oder Nitriden, insbesondere aus Aluminumoxiden, insbesondere aus Al₂O₃, eingelagert werden, wobei der Anteil der Partikel mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 5 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to one embodiment of the invention, it is provided that the coating particles, in particular nanoparticles, preferably of oxides and / or nitrides, in particular of aluminum oxides, in particular Al ₂ O ₃ , are stored, wherein the proportion of particles at least 0.1 wt. % to at most 10 wt .-%, preferably at least 0.1 wt .-% to at most 5 wt .-%, preferably at least 0.1 wt .-% to at most 2 wt .-%, preferably at least 0.5 wt % to at most 10% by weight, preferably at least 0.1% by weight to at most 5% by weight, preferably at least 1% by weight to at most 10% by weight, preferably at least 1% by weight to at most 5% by weight, or preferably at least 5% by weight to at most 10% by weight (based on the total weight of the coating). In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Vorzugsweise weisen die eingelagerten Partikel, insbesondere Nanopartikel, einen Durchmesser von 10 bis 200 nm auf, bevorzugt 10 bis 200 nm, bevorzugt von 10 bis 50 nm, bevorzugt 1 bis 50 nm, bevorzugt 1 bis 20 nm, oder bevorzugt 1 bis 10 nm.The incorporated particles, in particular nanoparticles, preferably have a diameter of 10 to 200 nm, preferably 10 to 200 nm, preferably 10 to 50 nm, preferably 1 to 50 nm, preferably 1 to 20 nm, or preferably 1 to 10 nm.

Vorzugsweise sind die Partikel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxiden, insbesondere Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid, Ceroxid, Zinnoxid, Chromoxid, Eisenoxid, Magnesiumoxid, Manganoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Zinkoxid, Yttriumoxid und Molybdänoxid; Hydroxiden, insbesondere Magnesiumhydroxid, Nickelhydroxid, Kupferhydroxid, Aluminiumhydroxid, Zinkhydroxid, Eisenhydroxid; Carbiden, insbesondere Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Borcarbid, Titancarbid, Zirkoniumcarbid, Hafniumcarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid, Molybdäncarbid; Nitriden, insbesondere Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Eisennitrid; und Titanaten, insbesondere Aluminiumtitanat, Zinktitanat, Strontiumtitanat. Vorzugsweise weisen die Partikel Metalle auf, insbesondere Aluminium, Titan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Molybdän, Palladium, Silber, und/oder Platin. Vorzugsweise weisen die Partikel weitere nicht-metallische Komponenten auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluoroethylen (PTFE), Kohlenstoff, Graphit, Diamant, Graphen und Kohlenstoffnanoröhren.The particles are preferably selected from the group consisting of oxides, in particular aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, cerium oxide, tin oxide, chromium oxide, iron oxide, magnesium oxide, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide, yttrium oxide and molybdenum oxide; Hydroxides, especially magnesium hydroxide, nickel hydroxide, copper hydroxide, aluminum hydroxide, zinc hydroxide, iron hydroxide; Carbides, in particular silicon carbide, tungsten carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, vanadium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, chromium carbide, molybdenum carbide; Nitrides, in particular aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, iron nitride; and titanates, especially aluminum titanate, zinc titanate, strontium titanate. Preferably, the particles have metals, in particular aluminum, titanium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, molybdenum, palladium, silver, and / or platinum. Preferably, the particles comprise further non-metallic components selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), carbon, graphite, diamond, graphene and carbon nanotubes.

Vorzugsweise weist die Beschichtung die Partikel in der Legierung auf, insbesondere als Metallmatrix in einem Metallmatrix-Partikel-Verbund.Preferably, the coating comprises the particles in the alloy, in particular as a metal matrix in a metal matrix-particle composite.

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 200 µm, bevorzugt zwischen 5 und 100 µm, bevorzugt zwischen 10 und 100 µm, bevorzugt zwischen 10 und 50 µm, bevorzugt zwischen 10 und 80 µm, bevorzugt zwischen 10 und 30 µm oder bevorzugt zwischen 10 und 20 µm. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.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 200 μm, preferably between 5 and 100 μm, preferably between 10 and 100 μm, preferably between 10 and 50 μm, preferably between 10 and 80 μm, preferably between 10 and 30 μm or preferably between 10 and 20 μm. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Zink-basierte Beschichtung, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für die Zink-basierte Beschichtung insbesondere die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved by providing a zinc-based coating produced by a method according to the invention, in particular according to one of the embodiments described above. In particular, the advantages that have already been explained in connection with the method for producing a zinc-based coating result for the zinc-based coating.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Bauteil mit zumindest bereichsweise einer Zink-basierten-Beschichtung, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das beschichtete Bauteil insbesondere die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved by providing a component with at least a portion of a zinc-based coating, produced by a method according to the invention, in particular according to one of the embodiments described above. This results in particular for the coated component, the advantages that have already been explained in connection with the coating.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Bauteil vollständig mit der erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet ist. Vorzugsweise ist das Bauteil bereichsweise, insbesondere bevorzugt einseitig oder vollständig, mit der erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet.It is preferably provided that the component is completely coated with the coating according to the invention. Preferably, the component is partially coated, in particular preferably on one side or completely, with the coating according to the invention.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil aus Stahl gebildet ist, bevorzugt aus IF-Stahl oder DC-Stahl, insbesondere DC06-Stahl, oder aus 22MnB5. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.According to a development of the invention, it is provided that the component is formed from steel, preferably from IF steel or DC steel, in particular DC06 steel, or from 22MnB5. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.

Vorzugsweise ist das Bauteil, insbesondere das Karosserieteil, aus hochfestem Stahl ohne Zwischengitteratome (HSIF), hochfestem niedrig legiertem Stahl (HSLA), Dualphasenstahl (DP), Komplexphasenstahl (CP), verformungsinduziertem Verfestigungs-Stahl (TRIP), Bake-Hardening Stahl, ultrahochfesten Stählen, oder ähnlichen Stahlsorten. Insbesondere bevorzugt ist vorgesehen, dass das Bauteil aus ultrahochfestem Stahl, bevorzugt 6Mn3, 6Mn6, 22MnB5, 27MnCrB5 oder 37MnB4, oder martensitischem Stahl gebildet ist.Preferably, the component, in particular the bodywork part, is of high strength steel without interstitial (HSIF), high strength low alloy steel (HSLA), dual phase steel (DP), complex phase steel (CP), deformation induced hardening steel (TRIP), bake hardening steel, ultra high strength Steels, or similar steel grades. In particular, it is provided that the component is made of ultra high-strength steel, preferably 6Mn3, 6Mn6, 22MnB5, 27MnCrB5 or 37MnB4, or martensitic steel.

Vorzugsweise wird der Pulsstrom während des Verfahrens variiert, insbesondere die mittlere Stromdichte, die maximale Stromdichte und/oder die kathodische Pulsdauer. Dabei führt eine Erhöhung der Stromdichte zu einer Erhöhung des Anteils an Mangan in der Legierung und eine Verringerung der Stromdichte zu einer Verringerung des Anteils an Mangan in der Legierung.Preferably, the pulse current is varied during the process, in particular the average current density, the maximum current density and / or the cathodic pulse duration. Increase in the current density leads to an increase in the proportion of manganese in the alloy and a reduction in the current density to a reduction in the proportion of manganese in the alloy.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.

Dabei zeigen:

1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mit einer Zink-basierten Beschichtung beschichteten Bauteils;
2 ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels verschiedener Parameter eines Pulsverfahrens zur Abscheidung einer Zink-basierten Beschichtung; und
3 durch verschiedene Beschichtungsverfahren erhaltene Morphologien von Zink-basierten Beschichtungen.

Showing:

1 A schematic representation of an embodiment of a coated with a zinc-based coating component;
2 a schematic diagram of an embodiment of various parameters of a pulse method for depositing a zinc-based coating; and
3 obtained by different coating processes morphologies of zinc-based coatings.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bauteils 5 mit einer Zink-basierten Beschichtung 3. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a component 5 with a zinc-based coating 3 ,

In dem Ausführungsbeispiel zum Herstellen der Zink-basierten Beschichtung 3 für das Bauteil 5, insbesondere ein Karosseriebauteil, weist die Beschichtung eine Legierung 7 auf, wobei die Legierung 7 Zink und Mangan aufweist. Die Beschichtung 3 wird durch ein elektrolytisches Verfahren, insbesondere ein galvanostatisches Verfahren, mittels eines Pulsstroms aus einer Elektrolyt-Lösung abgeschieden. Der Pulsstrom weist dabei eine mittlere Stromdichte von 0,01 bis 0,02 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,025 bis 0,15 A/cm², und eine kathodische Pulsdauer von 1 bis 50 ms auf. Die Legierung 7 weist dabei einen Anteil an Mangan von 5 bis 25 Gew.-% auf. Die Parameter des Pulsverfahrens sind in 2 dargestellt. Die Legierung 7 wird durch ein elektrolytisches Verfahren auf dem Bauteil 5 abgeschieden, so dass das beschichtete Bauteil 1 mit der Zink-basierten Beschichtung 3 erhalten wird.In the embodiment for producing the zinc-based coating 3 for the component 5 , In particular, a body component, the coating has an alloy 7 on, with the alloy 7 Having zinc and manganese. The coating 3 is deposited by an electrolytic process, in particular a galvanostatic process, by means of a pulse current from an electrolyte solution. The pulse current has a mean Current density of 0.01 to 0.02 A / cm ² , a maximum current density of 0.025 to 0.15 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 1 to 50 ms. The alloy 7 has a manganese content of 5 to 25 wt .-%. The parameters of the pulse method are in 2 shown. The alloy 7 becomes due to an electrolytic process on the component 5 deposited, leaving the coated component 1 with the zinc-based coating 3 is obtained.

In einer Ausführungsform weist der Pulsstrom eine mittlere Stromdichte von 0,014 bis 0,016 A/cm², eine maximale Stromdichte von 0,08 bis 0,12 A/cm²,und eine kathodische Pulsdauer von 5 bis 20 ms auf.In one embodiment, the pulse current has an average current density of 0.014 to 0.016 A / cm ² , a maximum current density of 0.08 to 0.12 A / cm ² , and a cathodic pulse duration of 5 to 20 ms.

Durch die Berücksichtigung der verschiedenen Parameter beim Abscheiden der Beschichtung mittels des Pulsstroms, insbesondere der mittleren Stromdichte, der maximalen Stromdichte und der kathodischen Pulsdauer, wird die erfindungsgemäße Beschichtung mit vorteilhaften Eigenschaften erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Zink-basierten Beschichtung für ein Bauteil 5 führt insbesondere zu einem verbesserten Korrosionsschutz im Vergleich zu bekannten Beschichtungen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die dadurch erhaltenen erfindungsgemäßen Beschichtungen verhindern oder verringern zumindest die Korrosionsmechanismen an dem Bauteil 5 und den darunter liegenden Schichten. Vorteilhafterweise kann die Bildung von Mikro- und Makrorissen bei direkter Presshärtung verringert oder vermieden werden.By taking into account the various parameters when depositing the coating by means of the pulse current, in particular the average current density, the maximum current density and the cathodic pulse duration, the coating according to the invention having advantageous properties is obtained. The inventive method for producing a zinc-based coating for a component 5 leads in particular to an improved corrosion protection compared to known coatings. The inventive method and the resulting coatings according to the invention prevent or at least reduce the corrosion mechanisms on the component 5 and the underlying layers. Advantageously, the formation of micro- and macrocracks can be reduced or avoided in direct press-hardening.

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 Beschichtung erhalten werden.The use of other elements in the alloy, such as aluminum, chromium, iron, cobalt, magnesium and / or nickel, is conceivable. As a result, further specific properties of the zinc-based coating can be obtained.

In einer Ausführungsform ist die Elektrolyt-Lösung eine wässrige Elektrolyt-Lösung, wobei die Elektrolyt-Lösung 2,5 bis 3,0 mol/L KCl, 0,5 bis 0,7 mol/L MnCl₂, 0,07 bis 0,08 mol/L ZnCl₂, und 0,28 bis 0,36 mol/L H₃BO₃ aufweist.In one embodiment, the electrolyte solution is an aqueous electrolyte solution, the electrolyte solution being 2.5 to 3.0 mol / L KCl, 0.5 to 0.7 mol / L MnCl ₂ , 0.07 to 0, 08 mol / L ZnCl ₂ , and 0.28 to 0.36 mol / LH ₃ BO ₃ .

In einer Ausführungsform weist die Legierung 7 einen Anteil an Zink von mindestens 60 Gew.-% auf.In one embodiment, the alloy 7 a proportion of zinc of at least 60 wt .-% on.

In einer Ausführungsform werden in die Beschichtung 3 Partikel, insbesondere Nanopartikel, bevorzugt aus Oxiden und/oder Nitriden, insbesondere aus Aluminumoxiden, insbesondere aus Al₂O₃, eingelagert, wobei der Anteil der Partikel mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung).In one embodiment, in the coating 3 Particles, in particular nanoparticles, preferably of oxides and / or nitrides, in particular of aluminum oxides, in particular of Al ₂ O ₃ , embedded, wherein the proportion of particles at least 0.1 wt .-% to at most 10 wt .-% is (based on the total weight of the coating).

In einer Ausführungsform weisen die eingelagerten Partikel, insbesondere Nanopartikel, einen Durchmesser von 10 bis 200 nm auf, bevorzugt von 10 bis 50 nm.In one embodiment, the embedded particles, in particular nanoparticles, have a diameter of 10 to 200 nm, preferably of 10 to 50 nm.

Die Bauteile 5 werden zumindest bereichsweise mit der erfindungsgemäßen Zink-basierten Beschichtung beschichtet, insbesondere werden die Bauteile einseitig oder vollständig mit der Zink-basierten Beschichtung beschichtet.The components 5 are at least partially coated with the zinc-based coating according to the invention, in particular the components are coated on one side or completely with the zinc-based coating.

In einer Ausführungsform wird das Bauteil 5 mit der Zink-basierten Beschichtung in einer Schichtdicke von höchstens 200 µm beschichtet, insbesondere zwischen 5 und 100 µm.In one embodiment, the component becomes 5 coated with the zinc-based coating in a layer thickness of at most 200 microns, in particular between 5 and 100 microns.

In einer Ausführungsform ist das Bauteil 5 aus Stahl gebildet, bevorzugt aus IF-Stahl oder DC-Stahl, insbesondere aus DC06-Stahl, oder aus 22MnB5.In one embodiment, the component is 5 made of steel, preferably of IF steel or DC steel, in particular of DC06 steel, or of 22MnB5.

2 zeigt ein schematisches Diagramm verschiedener Parameter eines Pulsverfahrens zur Abscheidung einer Zink-basierten Beschichtung, insbesondere die mittlere Stromdichte, die maximale Stromdichte und den kathodischen Puls. Durch die Einstellung der spezifischen Parameter können besonders bevorzugte Eigenschaften der Zink-basierten Beschichtungen erhalten werden. 2 shows a schematic diagram of various parameters of a pulse method for the deposition of a zinc-based coating, in particular the average current density, the maximum current density and the cathodic pulse. By adjusting the specific parameters, particularly preferred properties of the zinc-based coatings can be obtained.

3 zeigt die durch unterschiedliche Verfahren erhaltene Morphologie verschiedener Zink-basierter Beschichtungen, die auf ein Bauteil abgeschieden wurden. 3 shows the morphology obtained by different methods of various zinc-based coatings deposited on a device.

3A zeigt eine Beschichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei durch eine galvanostatische Pulsabscheidung eine Zn/Mn-Beschichtung aufgetragen wird. Die mittlere Stromdichte (i_a) beträgt 0,015 A/cm², die maximale Stromdichte (i_p) beträgt 0,1 A/cm², und die Pulsdauer (T_on) beträgt 10 ms. Mit diesen Parametern wurden Zink-basierte Überzüge mit einem Mangan-Anteil von 15,2 Gew.-% erhalten. Die eingesetzte Elektrolyt-Lösung weist 2,8 mol/L KCI, 0,6 mol/L MnCl₂, 0,075 mol/L ZnCl₂, und 0,32 mol/L H₃BO₃ auf. 3A shows a coating according to the inventive method in an embodiment according to 1 , wherein a Zn / Mn coating is applied by a galvanostatic pulse deposition. The average current density (i _a ) is 0.015 A / cm ² , the maximum current density (i _p ) is 0.1 A / cm ² , and the pulse duration (T _on ) is 10 ms. With these parameters, zinc-based coatings were obtained with a manganese content of 15.2 wt .-%. The electrolyte solution used has 2.8 mol / L KCl, 0.6 mol / L MnCl ₂ , 0.075 mol / L ZnCl ₂ , and 0.32 mol / LH ₃ BO ₃ .

Im Vergleich dazu ist in 3B die potentiostatische Abscheidung mittels Gleichstrom mit einem Potential (E) von -1,6 V dargestellt, die zu einem Anteil an Mangan in der Zink-basierten Beschichtung von 12,6 Gew.-% führt, und in 3C die galvanostatische Abscheidung mittels Gleichstrom bei einer Stromdichte (i) von 0,015 A/cm², die zu einem Anteil an Mangan in der Zink-basierten Beschichtung von 13,1 Gew.-% führt. Die eingesetzten Elektrolyt-Lösungen weisen 2,8 mol/L KCI, 0,6 mol/L MnCl₂, 0,075 mol/L ZnCl₂, und 0,32 mol/L H₃BO₃ auf. In allen drei Verfahren wurde die gleiche Elektrolyt-Lösung eingesetzt (3A, 3B und 3C).In comparison, in 3B presented the potentiostatic deposition by means of direct current with a potential (E) of -1.6 V, which leads to a proportion of manganese in the zinc-based coating of 12.6 wt .-%, and in 3C the direct current galvanostatic deposition at a current density (i) of 0.015 A / cm ² , which results in a manganese content in the zinc-based coating of 13.1% by weight. The electrolyte solutions used have 2.8 mol / L KCl, 0.6 mol / L MnCl ₂ , 0.075 mol / L ZnCl ₂ , and 0.32 mol / LH ₃ BO ₃ . In all three methods, the same electrolyte solution was used ( 3A . 3B and 3C ).

Die nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren erhaltene Zink-basierte Beschichtung weist eine besondere Mikrostruktur auf, was zu vorteilhaften Korrosionseigenschaften einer derartigen Beschichtung und derart beschichteten Bauteilen führt. Die Vorteile der durch das hier vorgeschlagene Verfahren erhaltenen Zink-basierten Beschichtungen, insbesondere durch ein Pulsverfahren mit den spezifischen Parametern, sind durch Vergleich der 3A mit den 3B und 3C aufgezeigt. The zinc-based coating obtained by the method proposed here has a special microstructure, which leads to advantageous corrosion properties of such a coating and components coated in this way. The advantages of the zinc-based coatings obtained by the method proposed here, in particular by a pulse method with the specific parameters, can be determined by comparing the 3A with the 3B and 3C demonstrated.

Das hier vorgeschlagene Verfahren führt zu einer deutlich homogeneren Mikrostruktur und/oder Morphologie der erhaltenen Beschichtung, die insbesondere feinere Partikel aufweist, wobei bevorzugt monophasische Zn/Mn-Legierungen entstehen (siehe 3A). Das hier vorgeschlagene Verfahren führt zu einer besseren Verteilung von Mangan in der Beschichtung und zu dichteren Beschichtungen im Vergleich zu konventionellen Beschichtungen. Die erhaltene Beschichtung zeigt dadurch eine bessere Oberflächenbedeckung des Bauteils. Des Weiteren weist die durch das hier vorgeschlagene Verfahren erhaltene Beschichtung höhere Mangananteile auf. Die Struktur der durch das hier vorgeschlagene Verfahren erhaltenen Beschichtung, insbesondere die homogene Mikrostruktur und/oder Morphologie, die feinen Partikel und die bessere Oberflächenbedeckung, führen zu den vorteilhaften Eigenschaften der durch das hier vorgeschlagene Verfahren erhaltenen Beschichtungen.The method proposed here leads to a significantly more homogeneous microstructure and / or morphology of the coating obtained, which in particular has finer particles, with monophasic Zn / Mn alloys preferably being formed (see 3A) , The method proposed here results in a better distribution of manganese in the coating and to denser coatings compared to conventional coatings. The coating obtained thereby shows a better surface coverage of the component. Furthermore, the coating obtained by the method proposed here has higher manganese contents. The structure of the coating obtained by the method proposed here, in particular the homogeneous microstructure and / or morphology, the fine particles and the better surface coverage, lead to the advantageous properties of the coatings obtained by the method proposed here.

Durch Rühren der Elektrolyt-Lösung, Ultraschall oder ein Fließen der Elektrolyt-Lösung ist ein weiteres Optimieren der erhaltenen Zink-basierten Beschichtung möglich. Des Weiteren kann durch eine Änderung der Temperatur der Elektrolyt-Lösung die Eigenschaft der erhaltenen Zink-basierten Beschichtung den Anforderungen nach angepasst werden, um gezielte Eigenschaften der Zink-basierten Beschichtungen zu erhalten.By stirring the electrolyte solution, ultrasound or flowing the electrolyte solution, further optimization of the obtained zinc-based coating is possible. Furthermore, by changing the temperature of the electrolyte solution, the property of the obtained zinc-based coating can be adjusted as required to obtain specific properties of the zinc-based coatings.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015/027972 A1 [0006]
WO 2015/149918 A1 [0007]

Claims

Method for producing a zinc-based coating (3) for a component (5), in particular a body component, wherein the coating comprises an alloy (7), wherein the alloy (7) comprises zinc and manganese, and wherein the coating (3) is deposited by an electrolytic method, in particular a galvanostatic method, by means of a pulse current from an electrolyte solution, characterized in that the pulse current has an average current density of 0.01 to 0.02 A / cm ² , a maximum current density of 0.025 to 0th , 15 A / cm ² , and having a cathodic pulse duration of 1 to 50 ms, and wherein the alloy (7) has a content of manganese of 5 to 25% by weight.

Method according to Claim 1 wherein the average current density is 0.014 to 0.016 A / cm ² , the maximum current density is 0.08 to 0.12 A / cm ² , and the cathodic pulse duration is 5 to 20 ms.

Method according to Claim 1 or 2 wherein the electrolyte solution is an aqueous electrolyte solution, and wherein the electrolyte solution is 2.5 to 3.0 mol / L KCl, 0.5 to 0.7 mol / L MnCl ₂ , 0.07 to 0, 08 mol / L ZnCl ₂ , and 0.28 to 0.36 mol / LH ₃ BO ₃ .

Method according to Claim 3 wherein the electrolyte solution comprises 2.8 mol / L KCl, 0.6 mol / L MnCl ₂ , 0.075 mol / L ZnCl ₂ , and 0.32 mol / LH ₃ BO ₃ .

Method according to one of the preceding claims, wherein the alloy (7) has a content of zinc of at least 60 wt .-%.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the coating (3) particles, in particular nanoparticles, preferably of oxides and / or nitrides, in particular of aluminum oxides, in particular of Al ₂ O ₃ , are embedded, wherein the proportion of particles at least 0.1 Wt .-% to at most 10 wt .-% is (based on the total weight of the coating).

Method according to one of the preceding claims, wherein the embedded particles, in particular nanoparticles, a diameter of 10 to 200 nm, preferably from 10 to 50 nm.

Zinc-based coating (3), produced by a process according to one of Claims 1 to 7 ,

Component (5) with at least partially a zinc-based coating (3), produced by a method according to one of Claims 1 to 7 ,

Component (5) after Claim 9 in which the component (5) is formed from steel, preferably from IF steel or DC steel, in particular from DC06 steel, or from 22MnB5.