KR20150136012A

KR20150136012A - 경화 성형 부품을 제조하기 위한 방법 및 플랜트

Info

Publication number: KR20150136012A
Application number: KR1020150070187A
Authority: KR
Inventors: 토마스 무르; 예르크 디터 브레히트; 크리스토프 슈나이더; 필립 바이터
Original assignee: 무어 운트 벤더 카게
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2015-12-04
Also published as: US9938600B2; US20150337406A1; CN105316734B; JP2015224393A; EP2949787A2; CN105316734A; EP2949787A3; DE102014210008A1

Abstract

본 발명은 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 경화 가능 스트립 재료(11)로부터 판(16)을 생산하는 단계와, 오스테나이트화 온도로 판(16)을 가열하는 단계와, 판을 경화된 성형 부품(16)으로 성형 및 경화하는 단계와, 경화된 성형 부품(16)을 세척하는 단계와, 경화된 성형 부품(16)을 전해질 용액(21)을 구비한 침지 욕 내에서 금속성 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하며, 코팅 공정 도중에, 적어도 하나의 보조 요소(22)가 침지 욕 내에 사용되어, 코팅의 전착이 부분적으로 영향을 받는다. 본 발명은 또한 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트에 관한 것이다.

Description

경화 성형 부품을 제조하기 위한 방법 및 플랜트{METHOD AND PLANT FOR MANUFACTURING A HARDENED FORMED PART}

본 발명은 압연 스트립 재료로부터 경화 및 코팅된 성형 부품을 제조하기 위한 방법 및 플랜트에 관한 것이다. 상기 코팅은 성형 부품을 부식으로부터 보호할 것이다. 또한, 본 발명은 부식 보호 시스템을 갖는 구조적 구성 요소, 구체적으로는 자동차용 차 몸체 구성 요소인 성형 부품에 관한 것이다.

DE 10 2004 037 206 A1에는 차 몸체가 개별적인 요소들로부터 조립된 자동차로 공지되어 있다. 이를 위해, 가변 시트 두께를 갖는 유연 압연 시트로 이루어진 개별적인 요소들이 사용된다. 또한, 가변 시트 두께를 갖는 이러한 시트 금속 요소들은 맞춤식 압연판(Tailor Rolled Blanks)(TRB)으로 설계된다.

경량 설계 및 승객 보호를 지향하는 자동차 산업에서의 최근 개발은 고강도 또는 초고강도 차체 스틸의 사용을 증가시킨다. 이러한 개발의 과정에서, 다중-상 스틸(multi-phase steel) 또는 마텐자이트-상 스틸(martensite-phase steel)이 특히 사용된다. 마텐자이트-상 스틸은 간접 또는 직접 열간 성형 방법을 통해 구조적 구성 요소로 일반적으로 처리된다.

자동차용 구조적 구성 요소는 부식으로부터 금속 시트를 보호해야 하는 코팅을 공통적으로 구비한다. 하지만, 신뢰적인 부식 보호의 수행은 열간 성형 스틸 재료에 관해 특히 어렵다. 몇몇 코팅 및 코팅 방법이 공지되어 있는데, 이는 특히 코팅이 열간 성형 공정 이전 또는 이후에 도포된다는 점에서 서로 상이하다.

스틸 구성 요소를 코팅하기 위한 공지된 방법은 예컨대, 갈바닉(전해질) 아연 코팅(galvanic(electrolytic) zinc coating)이다. 갈바닉 아연 코팅 도중, 작업편들은 아연 전해질 내에 침지된다. 아연으로 이루어진 코팅은 작업편에 비해 덜 귀한 특성으로 인해 "희생 애노드"로 작용한다. 갈바닉계 재료(galvanised base material)는 캐소드 역할을 하는데, 이는 이러한 유형의 코팅이 캐소드 부식 보호라는 특징도 갖고 있기 때문이다.

EP 2 412 848 A1에는 부식 보호 코팅을 구비하는 시트 금속 성형 부품을 제조하기 위한 방법이 공지되어 있다. 이를 위해, 시트 금속 재료는 초기에 시트 금속 성형 부품으로 성형되어 경화된다. 이후, 아연-니켈-코팅이 부식 보호 코팅으로서 경화된 시트 금속 성형 부품 상에 도포된다. 코팅 공정의 초기에, 얇은 니켈 층이 전착되는데, 이는 스틸 시트 금속의 수소 메짐성(hydrogen embrittlement)을 방지할 것이다.

대향 시리즈 제조에 사용되는 초고강도 구조적 구성 요소를 위한 코팅 재료의 공정과 관련된 어려움은 열간 성형 전에 도포된 부식 보호 코팅이 열간 성형 전후에 코팅 시스템에 작용하는 온도에 의해 불리하게 구성 요소 및 코팅의 특성을 변화시킬 수 있다는 점이다. 이로 인해, 코팅된 구성 요소 또는 코팅 내에 땜납 크랙 및 마이크로-크랙이 발생할 수 있는데, 이는 코팅된 구성 요소 및 그 부식 거동에 부정적인 영향을 미친다. 열간 성형 후 적용되는 플레임 분사 및 셰러다이징(flame spraying and sheradising)과 같은 코팅 시스템 및 방법은, 층 두께가 큰 변동을 가지며 방법이 전체적으로 다루기 어렵다는 단점을 갖는다.

슈투트가르트 대학의 기계 공학부의 Christoph Janisch의 간행물 "Hochgeschwinkeitsverzinken (HGV) geometrisch komplexer Bauteile"(기하학적으로 복잡한 구성 요소의 고속 갈바나이징 (HGV))에는, 전해질 코팅 도중 전류 밀도가 추가적으로 부착된 애노드에 의해 국부적으로 증가될 수 있다는 것이 공지되어 있다.

본 발명은 특히 양호한 부식 보호를 제공하는 경화된 성형 부품을 제조하는 방법을 제시할 목적을 기초로 한다. 양호한 부식 보호 특성을 갖는 경화된 성형 부품 및 대응적으로 제조된 구성 요소를 제조하기 위한 대응 플랜트를 제시하는 것도 목적으로 한다.

해결책으로, 경화 가능 스트립 재료로부터 판을 생산하는 단계와, 오스테나이트화 온도로 판을 가열하는 단계와, 판을 경화된 성형 부품으로 성형 및 경화하는 단계와, 경화된 성형 부품을 세척하는 단계와, 경화된 성형 부품을 전해질 용액을 구비한 침지 욕 내에서 금속성 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하며, 코팅 공정 도중에, 적어도 하나의 보조 요소가 침지 욕 내에 제공되어, 코팅의 전착이 부분적으로 영향을 받는 경화된 성형 부품 제조 방법이 제공된다.

장점으로는, 코팅 공정이 성형 및 경화 후에만 수행되기 때문에, 코팅이 성형 또는 경화 공정에 의해 유발되는 원치않는 영향을 받지 않는다는 것이다. 실질적으로 일정한 분포 및 층 두께가 성형 부품의 표면상에 생성될 수 있는데, 이는 특히 크랙이 존재하지 않는다. 성형 공정은 성형되기 전에 판 또는 스트립 재료가 코팅되는 경우에 발생할 수 있는 코팅에 대한 어떠한 부정적인 기계적 또는 열적 영향을 갖지 않는다. 적어도 하나의 보조 요소가 침지 욕 내에 제공되고 성형 부품의 표면상의 적층(build-up)이 부분적으로 영향을 받을 받는다는 점에서 실질적으로 균일하게 분포된 코팅의 전착이 추가적으로 지지된다. 전적으로, 성형 부품 상의 코팅의 품질과 그에 따른 성형 부품의 내부식성이 상당히 증가된다. 하나의 또는 적어도 하나의 보조 요소는 하나 이상의 보조 요소가 제공될 수 있다는 것을 의미하는데, 이러한 보조 요소들은 코팅 공정에 영향을 주는 그들의 특성과 개별적으로 연관되도록 구성 및 설계될 수 있다. 특히, 여러 개의 보조 요소를 사용하는 경우, 보조 요소들은 서로 다른 특징, 예컨대, 형상 또는 전기 전도성을 가질 수 있다. 본원의 개시에서 하나로 언급되거나 또는 보조 요소가 지칭될 때, 이는 적어도 하나의 보조 요소의 의미로 이해되어야 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 코팅 공정은 적어도 3μm, 특히 7μm의 평균 층 두께가 경화된 성형 부품 상에 도포되도록 수행된다. 따라서, 성형 부품의 양호한 부식 보호가 보장된다. 층 두께의 상한은 예컨대, 최대 30μm, 특히 최대 15μm일 수 있어서, 코팅 공정은 상대적으로 빨리 수행될 수 있다. 지칭된 상한 및 하한은 무작위로 조합될 수 있으며 그들 사이의 임의 값이 각각 사용될 수 있으며, 또 다른 층 두께가 일반적으로 고려될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 층 두께는 보조 요소에 의해 일부 부분에서 개별적으로 조절되거나 영향 받을 수 있다. 예컨대, 보조 요소의 대응 배열에 의해 다른 부분 영역에서 보다 더 큰 층 두께가 표적 방식으로 일부 영역에서 얻어질 수 있다. 또한, 공정은 구성 요소의 전체 표면을 가로질러 바람직하게는 일정한 층 두께를 생성하도록 설정될 수 있다.

코팅은 갈바닉적으로, 즉 전기 분해로 도포된다. 이를 위해, 예컨대 순수한 아연으로 또는 아연 및 다른 합금 요소로 이루어진 애노드가 이용될 수 있는데, 이는 전류가 인가될 때 전해질에 금속 이온을 전달한다. 대안적으로, 형태 안정적 애노드가 사용될 수 있는데, 이 경우 코팅 재료가 미리 전해질 내에 용해된다. 아연 이온 및 필요한 경우 다른 합금 요소의 이온이 원자로서 성형 부품 상에 전착되어 코팅을 형성하는데, 이때 성형 부품이 캐소드로 작용한다.

바람직하게는, 코팅 재료는 적어도 50 질량%의 아연, 바람직하게는 적어도 90 질량%의 아연의 양을 갖는데, 아연 함유량은 100%일 수도 있다(순수 아연 코팅). 코팅 공정의 지속 시간은 20분 이하, 특히 15분 이하, 더욱 특정적으로는 10분 이하로 지속되는 것이 바람직하다. 코팅 공정 도중에, 상대 유동이 바람직한 실시예에 따른 전해질 용액과 경화된 성형 부품 사이에서 발생된다. 성형 부품의 표면 상의 상대 유동은 전해질 용액 내의 수소의 원치않는 형성을 유리하게 억제하여, 성형 부품 내로의 수소 전달이 낮게 유지된다. 코팅 공정 도중의 수소 함유가 특정한 상한 미만인 경우, 유출 소둔과 같은 후속하는 열처리가 생략될 수 있다.

보조 요소 중 적어도 하나는 전기 전도성 재료로 구성될 수 있는데, 이 전기 전도성 재료로 전류가 코팅 공정 도중에 경화된 성형 부품과 관련하여 인가된다. 여러 개의 전기 전도성 보조 요소를 사용하는 경우, 보조 요소들은 코팅 공정 도중 상이한 전위에 의해 부하를 받는다. 따라서, 성형 부품 상에 생성되는 층 두께는 부분적으로 개별적으로 조절될 수 있다. 예컨대, 기하학적 조건 또는 다른 경계 조건으로 인해 층 구조의 형성이 대체로 더 느린 속도로 발생하는 성형 부품의 부분 영역 내의 층 구조는 증가된 전류에 의해 가속될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 보조 요소 중 적어도 하나는 전기 전도체에 의해 코팅되는 구성 요소에 연결되는 전기 전도성 재료로부터 제공될 수 있다.

가능한 실시예에 따르면, 코팅 공정은 적어도 하나의 공정 단계에서 코팅될 성형 부품에 맥동 전류가 가해지도록 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 성형 부품에는 비맥동 전류가 가해질 수도 있다. 맥동 또는 비맥동 전류로 처리되는 동안의 순서는 가변적인데, 즉 성형 부품은 제1 단계에서 맥동 전류로 처리되고 후속하는 제2 단계에서 비맥동 전류로 처리되거나 또는 그와 반대로 우선 비맥동 전류로 처리된 후에 맥동 전류로 처리될 수 있다. 제1 부분 단계에서 맥동 전류를 인가함으로써, 나노결정 층 구조가 얻어지는데, 이는 예컨대 1 내지 2 마이크로미터의 층 두께를 가질 수 있다. 그 결과 코팅은 확산 차단 층으로 작용하는 특히 조밀한 구조로 작업편에 인접 형성된다. 맥동 전류에 의한 전해질 용액의 처리는 제1 단계에서 발생할 수 있으며, 후속하는 제2 단계에서는 전해질 용액이 비맥동 전류에 의해 부하를 받을 수 있다. 전류의 인가는 전기 전도성 보조 요소에 의해 및/또는 개별 애노드에 의해 수행될 수 있다.

대안적으로 또는 전기 전도성 재료로 이루어진 보조 요소의 사용에 추가하여, 보조 요소 중 적어도 하나는 전기 비전도성 재료로 구성될 수 있다. 코팅 공정에 대해, 이러한 비전도성 보조 요소는 특히 코팅의 전착이 부분적으로 억제되도록 침지 욕 내에 배열된다. 비전도성 보조 요소는 마스킹으로 작용 하는 한 코팅 공정을 국부적으로 억제한다.

보조 요소의 설계와 무관하게, 바람직한 실시예에 따르면, 보조 요소 중 적어도 하나가 보유 장치 내에 수용되며, 보유 장치는 침지 욕 내에서 이동 가능하다. 특히, 경화된 성형 부품을 침지 욕 내에 침지시킨 후에, 보조 요소가 성형 부품으로부터 이격된 휴지 위치로부터 보조 요소가 성형 부품에 근접하게 이동하는 처리 위치로, 보조 요소가 성형 부품에 대해 이동되는 구성이 제공될 수 있다. 성형 부품에 대한 각각의 보조 요소의 이동성으로 인해, 보조 요소는 코팅 공정을 위해 매우 정확하게 위치 설정될 수 있으며, 따라서 국부적으로 층 형성, 개벽적으로는 코팅 전착에 영향을 미칠 수 있는데, 즉 코팅 전착을 촉진 또는 억제할 수 있다. 또한, 보조 요소의 보유 장치가 이동 가능하게 배열된 상태로 액침 욕에 잔류하는 구성이 제공될 수도 있다.

코팅 공정은 전해질 용액을 구비한 침지 욕 내로 작업편을 침지함으로써 수행된다. 침지 욕은 또한 액침 욕 또는 전해질 욕으로도 지칭된다. 제1 가능 예에 따르면, 코팅 공정은 연속적인 방식으로 수행될 수 있는데, 작업편은 침지 욕을 통해 연속적으로 이동되는 상태에서 코팅된다. 작업편 표면 상의 상대 유동으로 인해, 코팅 공정의 양호한 재현성이 얻어질 뿐만 아니라 전체 표면에 걸친 특히 균일한 코팅이 얻어진다. 상기 연속 방법은 또한 일시적으로 중지될 수도 있는데, 이때 전진은 예컨대, 체인 전달 시스템에서 그러하듯이 잠시 동안 짧게 정지될 수 있다. 대안적으로, 코팅 공정은 또한 불연속 공정에서 수행될 수 있는데, 이때 작업편은 침지 욕 내에 침지되고 코팅 공정을 완료한 후에 다시 인출된다. 또한, 불연속 공정은 예컨대, 성형 부품에 대한 유체 유동을 발생시키는 노즐에 의해 상대 유동을 생성하는 것을 유리한 방식으로 포함할 수 있다.

상대 유동을 이용하여 코팅 공정을 수행하는 것은 아연 함유량이 전방-유동 전해질로 인해 작업편 표면상에서 높게 유지되는 것을 유리한 방식으로 보장한다. 전해질 내에서의 수소의 원하지 않는 생성 및 작업편 내의 수소의 대응하는 함유는 따라서 코팅 공정 동안 억제된다. 작업편의 수소 메짐성이 방지되어, 후속하는 열처리가 생략될 수 있다.

특히 2 내지 4의 pH 값을 가질 수 있는 바람직하게는 산성 전해질 용액이 전해질 용액으로 사용된다. 하지만, 대안적으로 바람직하게는 7보다 큰 pH 값을 갖는 알칼리성 전해질이 사용될 수도 있다는 것이 이해된다. 산성 전해질은 높은 전류 밀도가 가해질 수 있다는 점에서, 즉 사전에 결정된 시간에 전착된 코팅 두께가 상대적으로 두껍고 구성 요소 내의 수소 함유가 상대적으로 낮다는 점에서 장점을 갖는다. 하지만, 산성 전해질은 열등한 균일 전착성을 갖는다는 점에서 불리하다. 그와 반대로, 알칼리성 전해질에서는 전착이 더욱 균일한데, 즉 전해질은 더욱 양호한 균일 전착성(throwing power)을 가져서, 특히 균일한 코팅 형성이 작업편 상에서 달성된다.

이하에서는 코팅 공정 이전에 수행되는 방법 단계가 상세하게 기술된다.

시작 지점은 경화 가능 스틸 재료로 이루어진 적어도 하나의 스트립 재료일 수 있다. 바람직하게는, 망간 함유 재료가 경화 가능 스틸 재료로 사용되는데, 이는 예컨대, 니오븀 및/또는 티타늄과 같은 다른 마이크로 합금 원소를 추가로 함유할 수 있다. 이 경우, 총 질량의 이러한 마이크로 합금 원소의 중량 퍼센트는 최대 1000ppm인 것이 바람직하다. 또한, 붕소 및/또는 바나듐과 같은 마이크로 합금 원소는 낮은 중량 퍼센트로 추가될 수 있다. 사용 가능한 스틸 재료의 예는 22MnB5, 34MnB5 또는 51CrV4이다. 시작 재료(스트립 재료)는 바람직하게는 적어도 450 MPa 및/또는 바람직하게는 850 MPa의 인장 강도를 갖는다. 완성된 성형 부품은 적어도 부분적인 영역에서 적어도 1100 MPa, 바람직하게는 적어도 1300 MPa, 특히 바람직하게는 1500 MPa를 초과하는 최종 인장 강도를 가질 수 있다.

적어도 하나의 스트립 재료로부터, 판이 생산되는데, 이 판은 상이한 두께를 갖는 부분들을 갖도록 일 실시예에 따라 생산될 수 있다. 상이한 두께를 갖는 부분들은 스트립 재료의 유연 압연에 의한 제1 공정 및 유연 압연된 스트립 재료로부터 판의 후속하는 경화에 따라 얻어질 수 있다. 이와 같이 제조된 판은 맞춤식 압연판으로도 지칭된다. 제1 공정과 조합될 수 있는 대안적인 제2 공정에 따르면, 판들은 상이한 두께를 갖는 여러 개의 부분 판들을 서로 연결함으로써 제조될 수 있다. 부분 판들은 서로 다른 금속 시트 두께를 갖는 여러 개의 스트립 재료로부터 대응적으로 생산될 수 있다. 개별적인 부분 판들의 연결은 예컨대, 용접에 의해 수행될 수 있다. 여러 개의 부분 판들로 이루어진 판은 맞춤식 용접판(Tailor Welded Blank)으로도 지칭된다. 상이한 두께로 인해, 이러한 판들로 이루어진 구성 요소는 특정 부하와 같은 기술적 요구 조건에 대해 유리한 방식으로 부분적으로 맞춰질 수 있다. 하지만, 상기 방법은 일정한 금속 시트 두께를 갖는 판을 위해 사용될 수 있다는 것이 이해된다.

유연 압연은 일정한 두께를 갖는 스틸 스트립이 길이를 따라 가변 두께를 갖는 스트립 재료로 길이를 따라 압연되는 압연 공정을 의미한다. 유연 압연 이전의 시작 두께는 최대 8mm일 수 있다. 유연 압연을 위한 스트립 재료로서, 열간 스트립 또는 냉간 스트립이 사용될 수 있는데, 이 용어들은 일반적인 기술 용어의 측면에서 이해될 것이다. 스틸 스트립은 스틸 밴드로도 지칭될 수 있다. 열간 스트립은 예열 후 압연에 의해 생산되는 압연 스틸 제품(스틸 스트립 또는 밴드)이다. 냉간 스트립은 냉간 압연 스틸 스트립(평판 스틸(flat steel))로서, 최종 두께 감소가 예열 없이 압연에 의해 달성된다. 유연 압연 이후에, 스트립 재료는 예컨대, 최대 두께 지점에서 거의 6.0mm의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 유연 압연은 적어도 상이한 두께를 갖는 두 위치에 생성되도록 수행되며, 제2 부분의 제2 두께에 대한 더 얇은 제1 부분의 제1 두께의 비율은 0.8보다 작으며, 특히 0.7보다 작으며, 바람직하게는 0.6보다 작다. 하지만, 원칙적으로 완성된 제품의 요구 조건에 따라, 상이한 두께를 갖는 임의 수의 부분이 생성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 두께는 구성 요소의 하중이 적어도 기본적으로 일정하거나 또는 하중 피크가 방지되거나 적어도 감소되는 방식으로 길이를 따라 조절될 수 있다.

용어와 관련하여, 분리로도 기술될 수 있는 스트립 재료로부터의 판의 절단은 스트립 재료로부터의 판 또는 윤곽이 형성된 시트 금속 부품의 임의 유형의 생산을 포함하는 것을 의미한다. 이는 예컨대, 천공 또는 절단과 같은 기계 가공 절단 또는 레이저 절단에 의해 달성될 수 있다. 판(blank)은, 예컨대 스트립 재료로부터 절단되며 사각형 형상을 가질 수 있는 시트 금속 부품을 지칭한다. 윤곽이 형성된 시트 금속 부품은 스트립 재료로부터 절단된 시트 금속 요소를 의미하며, 외부 프로파일, 즉 윤곽이 최종 제품의 형상에 이미 맞춰진 것이다. 판 또는 윤곽이 형성된 시트 금속 부품을 생산할 때, 더 사용되지 않는 에지가 스트립 재료 상에 남아 있을 수 있다. 하지만, 부분 조각으로의 스트립 재료의 길이에 대한 간단한 절단이 수행될 수도 있는데, 이때 에지는 남아있지 않는다. 본원의 개시에서, 용어 판은 임의 유형의 윤곽, 예컨대 사각형 또는 성형된 에지를 갖는 시트 금속 판과 여러 개의 부분 판으로부터 조합된 시트 금속 판을 지칭할 것이다.

판을 형성하는 단계는 제1 실시예에 따라 열간 성형으로 수행될 수 있다. 열간 성형은 작업편이 성형 전에 오스테나이트화 온도보다 높은 범위 내의 온도로 가열되고 적어도 부분 영역들이 성형 공정 이후에 개별적으로 짧은 시간 동안 경화되는 성형 공정을 지칭한다. 가열은 예컨대, 노와 같은 적절한 가열 수단에 의해 수행된다.. 열간 성형은, 판을 예비 성형된 구성 요소로 냉간 예비 성형한 후 오스테나이트화 온도로 냉간 예비 성형된 구성 요소의 적어도 부분 영역을 가열하고 이후에 제품의 최종 외형을 생성하기 위해 구성 요소를 열간 성형하는 부분 단계들을 포함하는 간접 공정인 제1 가능 예에 따른다. 오스테나이트화 온도는 적어도 부분적인 오스테나이트화(2상역 페라이트 및 오스테나이트(two phase range ferrite and austenite)의 마이크로-구조)가 존재하는 온도 범위이다. 또한, 예컨대 부분 경화를 가능하게 하기 위해 판의 일부 영역만을 오스테나이트화 하는 것도 가능하다. 열간 성형은 또한 직접 공정인 제2 가능 예에 따라 수행될 수도 있는데, 이는 판의 적어도 부분적인 영역이 오스테나이트화 온도로 직접 가열된 후에 하나의 단계에서 요구되는 최종 외형으로 열간 성형 및 경화되는 것을 특징으로 한다. 예비(냉간) 성형은 수행되지 않는다. 또한 직접 공정 도중에, 부분 경화는 부분 영역을 오스테나이트화하여 수행될 수 있다. 두 공정 모두에 있어서, 구성 요소의 부분 영역의 경화는 상이하게 소려된 공구 부분(differently tempered tool portion)에 의해 또는 상이한 냉각 속도들을 가능하게 하는 여러 개의 공구 재료에 의해 가능하다. 후자의 경우에, 전체 판 또는 전체 구성 요소는 전적으로 오스테나이트화될 수 있다.

대안적인 방법 공정에 따르면, 시트 금속 판은 또한 냉각 압연될 수 있다. 냉간 성형은 판이 성형 전에 가열되지 않는 성형 공정으로서, 상온에서 수행된다. 냉간 성형은 소프트 차체 스틸을 성형하기 위한 공정으로 특히 사용된다. 냉간 성형 이후에, 성형 부품은 선택적으로 경화될 수 있다.

성형 도중 또는 이후에, 열처리가 통합 또는 개별 방법 단계로 제공될 수 있는데, 이와 함께 연성이 상이한 부분들이 작업편 내에 생성될 수 있다. 연성은 손상 또는 크랙 형성이 없는 시트 금속의 성형성을 의미한다. 연성은 예컨대 인장 테스트에서 파괴 시 신장성 또는 파괴 시 수축성에 의해 평가될 수 있다. 부분 영역에서 연성이 증가되면 그러한 상기 부분 영역에서 재료의 에지 크랙 민감도가 감소되고 용접 가능성(weldability)이 증가된다.

경화 후에, 성형 부품은 세척된다. 바람직한 실시예에 따르면, 세척 공정은 세척 직전 또는 직후에 측정된 세척과 관련된 확산 가능 소소의 증가가 0.7ppm(백만 분율) 미만이도록 수행된다. 세척 직전 또는 직후는 각각 10분 전 또는 10분 후까지의 기간을 포함할 수 있으며, 이 기간 내에서 확산 가능 수소의 함유량이 재료 내에서 측정된다. 이 방식에서, 스틸 재료의 원하지 않는 수소 메짐성이 방지될 수 있거나 적어도 감소될 수 있다.

제1 공정에 따르면, 성형 부품의 세척은 기계적으로 수행될 수 있다. 이는 성형 이후에 존재하는 원하지 않는 오염물이 표면으로부터 기계적으로 제거되는 임의의 처리를 의미한다. 기계적 세척의 이점은 원치않는 수소가 작업편 내로 주입되지 않는다는 것이다. 바람직하게는, 성형 부품은 블라스팅 되거나 브러싱될 수 있다. 블라스팅 하기 위한 방법으로서, 특히 숏 블라스팅, 강옥 또는 드라이 아이스(CO₂)에 의한 블라스팅이 이용될 수 있다. 숏 블라스팅에 의해, 블라스팅되지 않은 조건에서보다 거친 표면이 생성되는데, 이는 이후에 도포되는 코팅의 부착 특성에 유리한 효과를 갖는다. 대안적 공정에 따르면, 세척은 또한 애노드 에칭에 의해 수행될 수 있다. 애노드 에칭은 액침 액 내로 성형 부품을 침지함으로써 수행될 수 있는데, 스케일 및 다른 오염물의 제거는 직류의 감응(influence) 하에서 수행된다.

상술된 방법 단계에 추가하여, 또 다른 단계가 사전에, 도중에 또는 사후에 이용될 수 있다. 예컨대, 유연 압연 이전 또는 이후에, 스트립 재료의 열처리가 수행될 수 있다. 유연 압연 이후에, 스트립 직선화가 제공될 수 있다. 또한, 코팅 공정 이전에, 정화 및/또는 탈산(deoxidation)(표면 활성화(surface activation))과 같은 전처리가 제공될 수 있다. 코팅 공정 이후에, 정화 처리, 부동태 처리(passivation treatment), 건조 처리 및/또는 열처리와 같은 추가의 처리가 추가 처리로 수행될 수 있다.

방법 단계들은 바람직하게는 코팅 공정 이후에 확산 가능 수소의 최대 0.7ppm이 성형 부품 내에 함유되도록 수행된다. 이 방식에서, 스틸 재료의 원치않는 수소 메짐성이 방지되거나 적어도 감소된다. 세척 도중, 수소 함유는 특히 애노드 에칭에 의해 낮게 유지된다. 코팅 공정 도중, 보조 요소의 사용은 낮은 수소 함유에 기여한다. 특히 낮은 수소 함유는 보조 요소의 사용 및 상대 유동과 함께 산성 전해질의 사용을 조합함으로써 달성된다.

또한, 상기한 목적은 경화 가능 스트립 재료를 압연하는 단계와, 스트립 재료로부터 판을 생산하기 위한 절단 장치와, 오스테나이트화 온도로 판을 가열하기 위한 열처리 장치와, 경화된 성형 부품으로 판을 성형 및 경화하기 위한 성형 및 경화 장치와, 경화된 성형 부품을 세척하기 위한 세척 장치와, 금속성 코팅으로 경화된 성형 부품을 코팅하기 위한 코팅 장치를 포함하고, 코팅 장치는 전해질 용액을 구비하는 침지 욕 및 침지 욕 내의 적어도 하나의 보조 요소를 포함하고, 상기 보조 요소는 경화된 성형 부품 상의 코팅 전착에 부분적으로 영향을 미치도록 형성된다.

상술된 방법과 동일한 장점이 플랜트와 함께 달성될 수 있는데, 반복을 피하기 위해 상술된 설명이 참조된다. 본 발명에 따른 플랜트와 함께, 본 발명에 따른 방법이 수행될 수 있거나 그 반대일 수 있다. 방법에 관련된 각각의 개별 특징은 또한 플랜트에 유효하거나, 반대로 플랜트에 관한 각각의 특징이 방법에 유효하다. 본 발명에 따라 플랜트를 함께 형성하는 압연 장치, 절단 장치, 열처리 장치, 성형 장치 및 세척 장치와 같은 개별 장치는, 작업편의 처리 및 운송 비용을 상대적으로 낮게 유지할 수 있도록 서로 공간적으로 밀접하게 배열될 수 있거나 또는 공간적으로 분리된 위치에 배열될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 보조 요소가, 불활성 및/또는 불용성 및/또는 치수적으로 안정적이도록 구성될 수 있는 보조 애노드로 형성된다. 치수적으로 안정적인 애노드는 코팅 공정 도중에 용해되지 않으며, 바람직하게는 코팅될 구성 요소의 형상에 맞춰진다.

바람직하게는, 코팅 장치는 적어도 하나의 보조 요소가 부착되는 보유 기구를 갖는데, 보유 기구는 경화된 성형 부품에 대해 침지 욕 내에서 이동 가능하다. 보유 기구는 적어도 하나의 보조 요소를 동반하도록 구성되고 보유 장치로도 지칭될 수 있다. 여러 개의 보조 요소를 사용할 때, 여러 개의 유지 기구가 제1 가능 예에 따라 제공될 수 있다. 대안적으로, 여러 개의 보조 요소가 하나의 유지 기구 내에 수용될 수도 있다. 바람직하게는, 유지 기구의 기능은 하나 이상의 보조 요소를 내부에 수용하는 것이다. 코팅될 구성 요소를 침지 욕 내에서 침지한 후에, 보유 기구는 내부에 수용된 적어도 하나의 보조 요소와 함께 구성 요소로 전진되는데, 상기 적어도 하나의 보조 요소는 성형 부품에 인접한 요구된 위치로 운반된다. 이 위치에서, 하나 이상의 보조 요소가 요구되는 방식으로 코팅 구조에 영향을 미친다.

보조 요소 중 적어도 하나는 하나 이상의 관통 개방부를 가질 수 있는데, 이 개방부를 통해 전해질이 성형 부품의 부분 영역 상으로 표적 방식으로 유동할 수 있다. 이 방식으로, 코팅의 증가된 전착이 성형 부품 상에 국부적으로 달성된다. 전체적으로는, 하나 이상의 보조 요소가, 전해질에 의한 구성 요소 주위의 유도된 순환이 가능하도록 성형 부품을 둘러싸도록 배열되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 코팅 장치는 전해질 용액과 경화된 성형 부품 사이에 상대 유동을 생성하는 유동 기구를 갖는다. 상기 유동은 수소의 형성을 방지하고 성형 부품의 수소 메짐성의 그러한 위험을 방지한다. 작업편과 전해질 사이의 생성된 상대 유동 속도는 예컨대, 10mm/초 및 600mm/초일 수 있다. 제1 가능 예에 따르면, 유동 기구 또는 장치는 성형 부품이 고정된 침지 욕을 통함으로써 이동하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 유동 장치는 하나 이상의 펌프를 가질 수 있는데, 이는 작업편에 대해 상대적으로 유동하도록 전해질 용액을 이동시킨다. 바람직하게는, 전해질 용액은 노즐에 의해 성형 부품 상으로 이동하게 될 수 있는데, 이때 노즐은 작업편 표면에 대해 바람직하게는 90°로부터 ± 45°까지인 각도 하에서 배열된다. 일반적으로, 전해질 용액 내에서의 전류 밀도의 불균일한 분포가 작업편 표면 상에 존재할 수 있다. 따라서, 작업편에 대한 전해질 용액의 유동은 전류 밀도의 균일한 분포가 작업편 표면 상에 생성되도록 조절되는 것이 바람직하다. 상술된 보조 요소는 불균일한 전류 밀도를 상쇄하는 역할을 하며, 이를 위해 상기 보조 요소들은 전체적으로 적어도 가능한 일정한 층 두께를 갖는 코팅이 생성되도록 성형 부품 상에 배열된다. 코팅 공정을 위한 전류 밀도는 2와 70A/dm² 사이일 수 있다.

상술된 목적은 본 발명에 따른 방법에 따라 또는 본 발명에 따른 플랜트와 함께 제조된 제품, 특히 자동차를 위한 구조적 구성 요소에 의해 달성될 수 있다.

이하에서는, 양호한 실시예가 도면을 이용하여 설명된다.
도 1은 유연 압연 스트립 재료로부터 제품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 제1 실시예에서 제품을 코팅하기 위한 본 발명에 따른 장치를 도시하는데, A는 제1 위치(휴지 위치)인 상태이고, B는 제2 위치(작동 위치)인 상태이다.
도 3은 코팅 장치를 더욱 상세하게 도시된 도 2의 제품을 도시하는데, A는 제1 조망이고, B는 도 3의 A의 섹션 라인 III-III을 따르는 단면도이고, C는 제2 조망이다.
도 4는 다른 실시예에서 제품을 코팅하기 위한 본 발명에 따른 장치를 도시하는데, A는 제1 조망이고, B는 도 4의 A의 섹션 라인 IV-IV를 따르는 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에서 제품을 코팅하기 위한 본 발명에 따른 장치를 도시하는데, A는 제1 조망이고 B는 도 5의 A의 섹션 라인 V-V를 따르는 단면도이다.

도 1은 스트립 재료로부터 제품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한다. 단계 S10에서, 시작 상태에서 코일(12) 상에 권취된 스트립 재료(11)는 압연 방식, 특히 유연 압연(flexible rolling)에 의해 가공된다. 이를 위해, 유연 압연 이전에 길이를 따라 다소 일정한 시트 두께를 갖는 스트립 재료(11)는 롤(13)에 의해 압연되어, 압연 방향을 따라 가변 시트 두께를 갖게 된다. 압연 도중, 공정은 압연 간극 제어에 의해 감시 및 제어되며, 시트 두께 측정 장치에 의해 결정된 데이터가 롤을 제어하기 위한 입력 신호로 사용된다. 유연 압연(flexible rolling) 후에, 스트립 재료(11)는 압연 방향으로 상이한 두께를 갖는다. 스트립 재료(11)는 유연 압연 이후에 코일(12)에 다시 권취되어, 다음 제조 단계로 전달될 수 있다. 하지만, 기술된 유연 압연 대신에 스트립 재료가 일정한 시트 두께로 압연되는 압연 공정이 이용될 수도 있다는 것이 이해된다.

예컨대, 22MnB5, 34MnB5 또는 51CrV4와 같은 경화 가능 스틸 재료가 스트립 재료(11)를 위한 재료로 사용될 수 있다. 시작 재료는 적어도 450MPa 및 최대 850MPa의 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다.

유연 압연 이후에, 스트립 재료는 스트립 직선화 장치(15) 내에서 평활하게 된다. 이러한 평활 단계 S20는 선택적이며 생략될 수도 있다.

유연 압연(S10) 이후에, 개별 시트 판(sheet blank)(16)의 개별적인 평활화(S20)는 다음 방법 단계 S30에서 스트립 재료(11)로부터 처리된다. 스트립 재료로부터 시트 판(16)을 처리하는 것은 천공 또는 절단에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 생산될 시트 금속 판의 형상에 따라, 이는 스트립 재료(11)로부터 스트립 재료상에 더 이상 사용되지 않는 에지가 남게 되는 윤곽이 성형된 판으로 천공되거나, 또는 스트립 재료는 부분 조각으로 간단하게 절단될 수 있다.

스트립 재료로부터 판을 생산한 후에, 요구되는 성형 부품으로의 작업편의 성형 및 경화가 다음 방법 단계 S40에서 수행된다.

성형 및 경화는 직접 또는 간접 공정으로 수행될 수 있다. 직접 공정에서, 판은 성형 전에 오스테나이트화 온도(austenitizing temperature)로 가열되는데, 이는 예컨대 유도 가열에 의해서 또는 노 내에서 수행될 수 있다. 오스테나이트화 온도는 적어도 부분적인 오스테나이트화(2상역 페라이트 및 오스테나이트(two phase range ferrite and austenite)의 마이크로-구조)가 존재하는 온도 범위를 지칭한다. 하지만, 예컨대 부분적인 경화가 가능하도록 판의 단지 일부 영역만이 오스테나이트화 될 수 있다.

오스테나이트화 온도로 판을 가열한 후에, 가열된 판(16)은 성형 공구(17) 내에서 성형되고 높은 냉각 속도로 냉각되는데, 구성 요소는 최종 형상으로 형성되고 동시에 경화된다. 열간 성형으로 지칭되기도 하는 이 공정은 방법 단계 S40로 나타내어진다. 특별한 유형의 열간 성형으로는 프레스 경화(press hardening)가 있는데, 이는 고압에 의해 수행된다.

간접 열간 성형 공정에서, 판(16)은 오스테나이트화 이전에 예비 성형된다. 예비 성형은 판의 냉각 상태, 즉 예열이 없는 상태에서 수행된다. 예비 성형 도중, 구성 요소는, 아직은 최종 형상에 대응하지 않지 않지만 최종 형상에 근접한 프로파일을 갖게 된다. 예비 성형 이후에, 오스테나이트화 및 열간 성형이 직접 공정에서와 같이 수행되며, 구성 요소는 그 최종 윤곽을 갖게 되며 경화된다.

성형 공정 도중, 상이한 연성(ductility)을 갖는 영역들 및/또는 상이한 강도를 갖는 영역들이 작업편 내에 생성될 수 있다.

스틸 재료는 열간 성형(직접 또는 간접)이 제공되는 한 최소 0.1 질량% 내지 0.35 질량%의 카본 비율을 갖는다. 열간 성형의 유형과 관계 없이, 전체 작업편 또는 단지 일부 영역이 경화될 수 있다. 단지 부분 영역만이 경화되도록 열간 성형이 수행될 때, 성형 부품은 파괴 시 강도가 감소되고 신장성(elongation)은 증가된 영역을 갖는다. 후속 방법 단계에서 이러한 부드러운 구역에만 코팅을 도포함으로써, 경화된 영역의 수소 메짐성의 위험이 감소된다.

성형 및 경화(방법 단계 S40) 이후에, 성형 부품(16)에는 방법 단계 S50에서 세척 공정이 가해진다. 성형 부품의 세척은 확산 가능한 수소(H)의 최대 0.7ppm이 성형 부품에 주입된다. 이를 위해, 애노드 산 세척(anodical acid cleaning)이 여기서 제공된다. 애노드 산 세척 도중, 성형 부품(16)은 침지 욕(19) 내로 침지되는데, 여기서 스케일 및 다른 오염물들의 제거가 전류의 영향 하에서 수행된다. 대안적으로, 숏 블라스팅 또는 브러싱과 같은 기계적 세척 공정이 이용될 수도 있다.

성형 부품(16)은 세척 후에 방법 단계 S60에서 부식 보호부가 제공된다. 이를 위해, 성형 부품은 여러 스테이션을 포함할 수 있는 전해질 코팅 플랜트(20)를 통과한다. 바람직하게는, 적어도 50 질량%의 아연, 특히 적어도 90 질량%의 아연의 비율을 갖는 코팅 재료가 코팅 공정에 사용되는데, 순수한 아연 코팅도 가능하다. 코팅 재료는 다른 합금 요소를 포함할 수도 있다.

코팅 이후에, 성형 부품(16)에는 정화, 즉 세척(도시 생략)이 선택적으로 가해질 수 있다. 정화 이후에, 성형 부품(16)은 확산 가능한 수소 함유량이 허용 가능한 최대 수준 미만일 때 열처리(도시 생략) 될 수 있는데, 이 열처리는 생략될 수도 있다. 열 처리는 대체로 예컨대, 유도 가열에 의해서 또는 상자 소둔(batch annealing)에서 임의의 적절한 기술 방식으로 수행될 수 있는데, 상기 두 방법은 단지 예시로 언급되었다. 열처리는 220℃보다 높은 온도, 바람직하게는 230℃에서 수행될 수 있다. 열처리를 위한 최고 온도는 스틸 재료의 AC1-온도, 구체적으로는 최고 600℃, 바람직하게는 최대 400℃보다 낮은 것이 바람직하다. 유출 소둔(effusion annealing)으로도 지칭되는 열처리에 의해, 작업편 내의 잔류 응력 또는 경화된 구성 요소 내의 응력 피크가 감소되고, 개별적으로 파손 시 신장성이 증가된다. 동시에, 선택된 온도에 의해, 수소 유출이 가속화되어, 전체적으로 더 낮은 수소 메짐이 달성된다. 열처리는 수 초 내지 3시간의 기간에서 수행될 수 있다. 코팅 후 열처리를 수행하는 것은 구성 요소의 건조를 가속시키고, 소려(tempering)에 의해, 재료 특성은 고강도 스틸을 사용할 때 파괴 시 연성 및 신장성과 관련하여 개선된다.

후속하여, 코팅 공정이 도 2 내지 도 5를 이용하여 개별적으로 설명된다.

코팅은 성형 부품(16)이 침지되는 전해질 용액(21)에 의해 갈바닉적으로 수행된다. 제1 실시예에서 대응하는 코팅 장치(20)가 도 2의 A 및 도 2의 B에 개략적으로 도시된다. 전해질 용액(21)을 갖는 액침 욕 내로 침지된 성형 부품(16)이 도시된다. 성형 부품(16)은 액침 욕 내로 이동될 수 있어서, 상대 유동이 성형 부품(16) 및 전해질 사이에서 발생된다. 이러한 방식으로, 균일한 층 구조가 얻어지며, 수소의 생성이 감소된다. 액침 욕 내에는, 코팅 재료로 이루어져서 전류가 인가될 때 전해질에 금속 이온을 제공하는 애노드(도시 생략)가 제공될 수 있거나, 또는 불용성 재료로 이루어진 애노드가 제공될 수 있는데 이러한 경우는 코팅 재료가 전해질 내에 이미 수용된 경우이다. 금속 이온은 성형 부품(16) 상에 원자로서 전착되어 코팅을 형성하는데, 이때 성형 부품은 캐소드로 작용한다. 성형 부품(16)은 예컨대, A-필러, B-필러 또는 C-필러, 또는 다른 차체 부품과 같은 자동차의 차체의 구조 구성 요소일 수 있다.

코팅 방법의 특별한 특징은, 코팅의 전착에 부분적으로 영향을 미치는 몇몇 보조 요소(22, 22')가 액침 욕 내에 사용된다는 것이다. 본 경우에, 2개 그룹의 보조 요소, 즉 성형 부품(16)의 제1 측(23)을 위한 제1 보조 요소(22)와 성형 부품의 제2 측(23')을 위한 제2 보조 요소(22')가 제공된다. 2개의 제1 보조 요소(22)가 제1 연결 캐리어(24)에 부착되는데, 이는 전해질(21) 내에 배열되어 성형 부품(16) 및 액침 욕(19) 각각에 대해 이동 가능하다. 제2 보조 요소(22')는 제2 캐리어(24') 상에 장착되는데, 이는 전해질(21) 내에 배열되고 액침 욕(19)에 대해 그리고 성형 부품(16)에 대해 개별적으로 이동 가능하다. 캐리어(24, 24')는 또한 유지 기구 또는 장치로 설계된다.

도 2의 A에는, 성형 부품에 이격되어 배열된 캐리어(24, 24') 및 상기 캐리어에 연결된 보조 요소(22, 22')가 도시된다. 침지 욕(19) 내로 성형 부품(16)을 침지한 후에, 보조 요소(22, 22')가 부착된 캐리어(24, 24')는 휴지 위치(도 2의 A)로부터 작동 위치(도 2의 B)로 성형 부품(16)을 향해 이동되어, 코팅 공정에 국부적으로 영향을 미친다. 성형 부품(16)에 대한 각각의 보조 요소(22, 22')의 이동성에 의해, 보조 요소는 코팅 공정을 위해 정확하게 위치 설정될 수 있어서, 코팅의 전착, 개별적으로는 층 구조가 국부적으로 증진되거나 금지되는 것과 같은 영향을 받을 수 있다.

보조 요소(22, 22') 중 적어도 하나 또는 일부는 코팅 공정 도중에 전위가 가해지는 전기 전도성 재료로 구성될 수 있다. 하나보다 많은 보조 요소가 사용되는 경우, 보조 요소(22, 22')들은 코팅 공정 도중 상이한 전위로 인가될 수 있다. 따라서, 성형 부품(16) 상에 생성되는 층 두께는 개별적으로 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 코팅 공정은 제1 단계에서 전해질 용액에 맥동 전류가 가해진 후, 후속하는 제2 단계에서 전해질 용액에 비맥동 전류가 가해지도록 수행될 수 있다. 맥동 전류 공급으로 인해, 나노결정 층 구조가 획득되어, 코팅은 작업편에 근접한 특히 미세한 입자 크기를 갖는다. 전류의 적용은 전기 전도성 보조 요소(22, 22')를 통해 및/또는 개별 애노드(도시 생략)를 통해 수행될 수 있다.

또한, 하나 이상의 보조 요소(22, 22')는 비전도성 재료로 구성될 수도 있다. 코팅 공정을 위해, 그러한 비전도성 보조 요소(22, 22')는 특히 액침 욕 내에 배열되며, 그로 인해 코팅의 전착이 부분적으로 금지된다. 하나 이상의 전기 전도성 보조 요소가 하나 이상의 비전도성 보조 요소와 조합하여 사용될 수 있다는 것이 이해된다.

도 3의 A 및 도 3의 C에는 보조 요소(22, 22')를 갖는 예시적 성형 부품(16)이 더욱 상세하게 도시된다. 보조 요소(22)는 성형 부품(16)의 상위 및 하위 부분(25, 26)을 횡단하는 방향으로 연장되는데, 이는 자동차를 위한 B-필러의 형태로 현재 제공된다. 대략적인 삼각형 단면을 가지며 성형 부품(16)의 상위 부분(25)의 대응하는 윤곽에 맞춰진 상위 보조 요소(22)가 도시된다. 하위 보조 요소(22)는 대략적인 사각형 단면을 가지며 성형 부품(16)의 하위 부분(26)의 U 형상 윤곽에 맞춰진다. 반대측(23')에서, 보조 요소(22')는 중간 부분(27)의 하위 부분에 제공되는데, 이는 측면에서 볼 때 성형 부품(16)의 외부 윤곽 내에 배열된다.

도 4의 A 및 도 4의 B는 다른 실시예에서 본 발명에 따른 코팅 장치(20)를 도시한다. 이는 도 2 및 도 3의 실시예와 다소 대응되는데, 따라서 상술된 설명이 참조된다. 액침 욕 및 캐리어는 단순화로 인해 도시되지 않는다. 동일하거나 대응하는 구성 요소에는 이전 도면과 동일한 도면 부호가 제공된다.

도 4의 A 및 도 4의 B의 실시예의 특별한 특징은, 보조 요소(22, 22')가 성형 부품(16)의 전체 표면을 가로질러 연장한다는 것이다. 성형 부품(16)은 2개의 보조 요소(22, 22') 사이에 배열되는데, 상기 2개의 보조 요소는 채널(30, 30')을 형성하고, 이 채널을 통해 전해질 용액이 하나 이상의 노즐(28)에 의해 펌핑된다. 이러한 방식에서, 유동이 작업편을 잘 둘러싸며, 따라서 상대적으로 빠른 적층이 달성된다. 또한, 전해질 유동은 수소의 형성 및 작업편 내로의 수소의 주입에 상쇄한다. 도 4의 B의 단면도에는 성형 부품(16)의 윤곽에 맞춰진 보조 요소(22, 22')의 형상이 도시된다. 성형 부품(16)을 따라 대략적으로 일정한 폭을 갖는 개별적인 간극이 성형 부품(16)의 표면(23, 23')과 대응하는 보조 요소(22, 22') 사이에 형성된다. 본 예에서, 전해질은 상위 부분(24)에서 유입되며 하위 부분(25)에서 유출되는데, 이는 화살표로 지시된다. 보조 요소는 또한 상이한 형상을 가질 수도 있으며, 특히 간극은 이러한 영역에서 선택적인 방식으로 유동에 영향을 주기 위해 부분적으로 감소 및/또는 확대된다는 것이 이해된다.

도 5의 A 및 도 5의 B는 다른 실시예에서 본 발명에 따른 코팅 장치(20)를 도시한다. 이는 대체로 도 2 내지 도 4의 실시예와 대응하며, 따라서 상술된 설명이 참조된다. 액침 욕 및 캐리어는 단순화로 인해 도시되지 않는다. 동일하거나 대응하는 구성 요소에는 이전 도면에서와 동일한 도면 부호가 제공된다.

도 5의 A 및 도 5의 B의 실시예의 특별한 특징은 보조 요소(22)가 성형 부품(16)의 전체 표면을 가로질러 연장한다는 점이다. 보조 요소(22) 내에서, 몇 개의 관통 개방부(29)가 성형 부품(16)의 연장부를 가로질러 분포되는데, 이를 통해 전해질 용액이 성형 부품(16) 상으로 노즐(28)에 의해 살포된다. 이러한 방식에서, 증가된 부분 코팅 전착이 상기 관통 개방부에 의해 커버되는 그러한 영역에서 달성된다. 도 5의 B의 단면도에서는 성형 부품(16)의 윤곽에 맞춰진 보조 요소(22)의 형상이 도시된다. 대략적으로 일정한 거리를 갖는 간극이 각각의 보조 요소(22)와 성형 부품(16)의 표면(23) 사이에서 각각 성형 부품(16)을 따라 형성된다. 본 예에서, 보조 요소(22)는 성형 부품의 일측에만 배열되는데, 관통 개방부(29)를 통해, 전해질 용액이 성형 부품(16) 상으로 살포된다. 하지만, 반대편 상에 다른 보조 요소가 배열될 수 있으며 그리고/또한 간극은 성형 부품을 따라 가변 폭을 갖도록 형성될 수도 있다는 것이 이해된다.

본 실시예에서는, 성형 부품의 전체 코팅이 항상 제공된다. 하지만, 성형 부품의 단지 부분 영역만이 코팅되는 것도 고려될 수 있다. 따라서, 다른 구성 요소에 성형 부품을 연결하기 위한 그에 후속하는 용접 공정과 같은 처리 노력이 단순화될 수 있다. 또한, 비코팅 영역에서, 수소는 쉽게 방출될 수 있어서, 수소 메짐성의 위험이 감소된다. 이 경우, 성형 부품이 부식 위험 영역에 국부적으로만 부식 보호 코팅을 구비하는 경우 특히 유리하다. 예컨대, 자동차 내에서 증가된 습기에 노출되어 습윤 영역으로 지칭될 수 있는 영역이 존재한다.

본 발명의 특별한 특징은 전해질 코팅이 유연 압연 이후, 판의 절단 이후 및 성형 후에 수행된다는 점이다. 성형 부품상에 도포되는 코팅은 연속적으로 밀폐될 뿐만 아니라 크랙이 없으며, 균일한 두께로 설정될 수 있는데, 즉 작업편의 개별적인 두께와 무관할 수 있다. 따라서, 더 강력한 압연 영역도 충분한 두께의 코팅을 가질 수 있어서, 부식을 신뢰적으로 방지할 수 있다. 상류 또는 하류 열전달에 의해, 잔류 응력은 작업편 내에서 감소될 수 있으며, 수소 유출이 가속될 수 있는데, 이는 재료의 더 낮은 수소 메짐성으로 이어진다.

본 발명에 따른 방법 공정은 변경될 수 있다는 것이 이해된다. 예컨대, 본원에서 개별적으로 도시되지 않은 중간 단계도 상술된 단계들 사이에 제공될 수 있다. 예컨대, 성형 부품에는 전해질 코팅의 단계 이전에 중간 층, 특히 니켈 층, 알루미늄 층 또는 망간 층이 제공될 수 있다. 중간 층은 표면의 추가적인 보호부를 형성하고, 나중에 도포되는 아연 함유 코팅의 부착을 향상시킨다.

11 스트립 재료
12 코일
13 롤
14 압연 간극 제어
15 평활 장치
16 판/성형 부품
17 성형-/경화 장치
18 침지 탱크
19 침지 욕
20 코팅 장치
21 전해질 용액
22, 22' 보조 요소
23, 23' 표면
24, 24' 보유 장치
25 부분
26 부분
27 부분
28 유동 장치
29 관통 개방부
30, 30' 채널
S10 압연
S20 평활
S30 분리
S40 성형/경화
S50 세척
S60 코팅

Claims

경화된 성형 부품을 제조하기 위한 방법이며,
경화 가능 스트립 재료(11)로부터 판(16)을 생산하는 단계와,
오스테나이트화 온도로 판(16)을 가열하는 단계와,
판을 경화된 성형 부품(16)으로 성형 및 경화하는 단계와,
경화된 성형 부품(16)을 세척하는 단계와,
경화된 성형 부품(16)을 전해질 용액(21)을 구비한 침지 욕 내에서 금속성 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하며,
코팅 공정 도중에, 적어도 하나의 보조 요소(22, 22')가 침지 욕 내에 제공되어, 코팅의 전착이 부분적으로 영향을 받는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 단계는, 최소 3μm 내지 최대 30μm의 평균 코팅 두께가 경화된 성형 부품에 도포되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
보조 요소(22, 22') 중 적어도 하나는 전기 전도성 재료로 구성되고 상기 코팅 단계 도중 전류가 가해지는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
전기 전도성 재료로 이루어진 여러 개의 요소(22, 22')가 제공되고, 상기 코팅 단계 도중에 이 요소들에 상이한 전류가 가해지는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 단계는, 적어도 하위 단계에서 전해질 용액(21)에 맥동 전류가 가해지도록 수행되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
보조 요소(22, 22') 중 적어도 하나는 전기 비전도성 재료로 구성되고 상기 코팅 공정 도중에 액침 욕 내에 배열되어, 코팅의 전착이 부분적으로 억제되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
보조 요소(22, 22') 중 적어도 하나는 보유 장치(24, 24') 내에 수용되고, 보유 장치(24, 24')는 액침 욕 내에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
보조 요소(22, 22')는 침지 욕 내로 경화된 성형 부품(16)을 침지한 후에 보조 요소가 경화된 성형 부품(16)에 이격된 휴지 위치로부터 보조 요소(22, 22')가 경화된 성형 부품(16)에 근접한 처리 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 단계 도중에, 경화된 성형 부품(16)과 전해질 용액(21) 사이에 상대적 유동이 발생되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 단계는 적어도 50%의 아연의 질량 부분을 갖는 코팅 재료로 수행되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
경화된 성형 부품은 최대 20분, 특히 최대 15분, 바람직하게는 최대 10분 동안 코팅되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 판(16)은, 상이한 두께를 갖는 부분들이 스트립 재료의 유연 압연(flexible rolling)에 의해 형성된 후에 상기 판을 유연 압연된 스트립 재료로부터 절단하거나, 또는 제1 두께를 갖는 제1 부분 판과 제1 두께와는 다른 제2 두께를 갖는 제2 부분 판을 연결함으로써 생산되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
방법 단계(S10 내지 S60)는 상기 코팅 단계 이후에 확산 가능 수소의 최대 0.7ppm이 경화된 성형 부품(16) 내에 함유되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
경화된 성형 부품(16)의 세척 단계는 애노드 에칭, 블라스팅 및 브러싱 중 적어도 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품 제조 방법.
경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트이며,
경화 가능 스트립 재료를 압연하기 위한 압연 장치(13)와,
스트립 재료로부터 판(16)을 생산하기 위한 절단 장치와,
오스테나이트화 온도로 판(16)을 가열하기 위한 열처리 장치와,
경화된 성형 부품으로 판을 성형 및 경화하기 위한 성형 및 경화 장치(17)와,
경화된 성형 부품을 세척하기 위한 세척 장치(18)와,
금속성 코팅으로 경화된 성형 부품을 코팅하기 위한 코팅 장치(20)를 포함하고,
코팅 장치(20)는 전해질 용액(21)을 구비하는 침지 욕 및 침지 욕 내의 적어도 하나의 보조 요소(22, 22')를 포함하고, 상기 보조 요소는 경화된 성형 부품(16) 상의 코팅 전착에 부분적으로 영향을 미치도록 형성되는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.
제15항에 있어서,
보조 요소(22, 22') 중 적어도 하나는, 불활성, 불용성 및 수치적 안정성 중 적어도 하나가 되도록 구성되는 보조 애노드로 형성되는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.
제15항에 있어서,
코팅 장치(20)는 보조 요소(22, 22')가 부착되는 보유 장치(24, 24')를 구비하고, 보유 장치(24, 24')는 경화된 성형 부품(16)에 대해 침지 욕 내에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.
제15항에 있어서,
보조 요소(22) 중 적어도 하나는 관통 개방부(29)를 구비하고, 상기 관통 개방부를 통해 전해질이 경화된 성형 부품(16)의 부분 영역을 표적으로 하는 방식으로 유동할 수 있는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.
제15항에 있어서,
코팅 장치(20)는 전해질 용액과 경화된 성형 부품(16) 사이에 상대 유동 이동을 생성하기 위한 유동 기구(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.
제19항에 있어서,
유동 기구(28)는 성형 부품(16)의 부분 영역을 표적으로 하는 방식으로 전해질을 유도하기 위한 적어도 하나의 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 경화된 성형 부품을 제조하기 위한 플랜트.