RU2674377C2 - Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов для изготовления детали при повышенной температуре с закалкой под прессом - Google Patents

Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов для изготовления детали при повышенной температуре с закалкой под прессом Download PDF

Info

Publication number
RU2674377C2
RU2674377C2 RU2016112492A RU2016112492A RU2674377C2 RU 2674377 C2 RU2674377 C2 RU 2674377C2 RU 2016112492 A RU2016112492 A RU 2016112492A RU 2016112492 A RU2016112492 A RU 2016112492A RU 2674377 C2 RU2674377 C2 RU 2674377C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
coating
manganese
aluminum
steel
Prior art date
Application number
RU2016112492A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016112492A3 (ru
RU2016112492A (ru
Inventor
Фридрих ЛЮТЕР
Марк ДЕБО
Original Assignee
Зальцгиттер Флахшталь Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зальцгиттер Флахшталь Гмбх filed Critical Зальцгиттер Флахшталь Гмбх
Publication of RU2016112492A publication Critical patent/RU2016112492A/ru
Publication of RU2016112492A3 publication Critical patent/RU2016112492A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2674377C2 publication Critical patent/RU2674377C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0278—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C23C2/29—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к антикоррозионному покрытию на основе цинка для стальных листов или лент, которые с целью закалки подлежат нагреванию по меньшей мере на отдельных участках до температуры свыше температуры аустенизации (Ac3) и затем охлаждению со скоростью, которая по меньшей мере на отдельных участках выше критической скорости охлаждения. Антикоррозионное покрытие наносится погружением в расплав и содержит цинк в количестве по меньшей мере 75 мас. %, от 0,5 до 15,0 мас. % марганца, от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия и, при необходимости, неизбежные примеси. Изобретение обеспечивает создание металлического покрытия для непосредственно закаливаемых под прессом стальных деталей, которое эффективно предотвращает охрупчивание под воздействием жидкого металла при горячей деформации и дополнительно обеспечивает надежную катодную защиту детали после деформации от коррозии, при исключении содержания элементов, которые при изготовлении и обработке считаются потенциально опасными для здоровья людей. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к антикоррозионному покрытию на основе цинка для стальных листов или лент, которые с целью закалки подлежат нагреванию, по меньшей мере на отдельных участках, до температуры свыше температуры аустенизации (Ac3) и затем охлаждению со скоростью, которая, по меньшей мере на отдельных участках, выше критической скорости охлаждения, при этом указанное антикоррозионное покрытие наносится погружением в расплав.
Как известно, стальные листы, полученные горячей деформацией, находят всё большее применение, в частности, в автомобилестроении. В результате процесса, называемого также закалкой под прессом, могут быть изготовлены высокопрочные детали, используемые преимущественно для автомобильных кузовов. В принципе закалка под прессом может осуществляться двумя разными вариантами способа, а именно посредством прямого и косвенного способов.
При прямом способе заготовку стального листа (сутунку) нагревают свыше так называемой температуры аустенизации, затем нагретый лист подают в формовочный инструмент и за один этап деформации формируют готовую деталь, при этом она одновременно охлаждается охлажденным формовочным инструментом со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали, в результате получают закалённую деталь.
При косвенном способе деталь сначала почти полностью деформируют до готового состояния при необходимости в ходе многоэтапного процесса деформации. Затем эту деформированную деталь также нагревают до температуры свыше температуры аустенизации и после этого перемещают в формовочный инструмент и располагают в нём, размеры которого уже соответствуют размерам детали или её конечным размерам. После закрытия, в частности, охлаждённого инструмента предварительно сформированная деталь охлаждается лишь в этом инструменте со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, и происходит закаливание.
Известными формируемыми в горячем состоянии сталями для данной области применения являются, например, марганцовисто-борсодержащая сталь 22MnB5 и ставшие недавно известными закаливаемые на воздухе стали согласно DE 10 2010 024 664 А1.
Наряду со стальными листами без покрытия автомобильной промышленностью затребованы и применяются также стальные листы с антикоррозионным покрытием для закалки под прессом. Преимущества, помимо повышенной коррозионной стойкости готовой детали, заключаются в данном случае в том, что листы или детали не покрываются в печи окалиной, в результате чего снижается износ прессовых инструментов, вызываемый отслоившейся окалиной, и часто отпадает необходимость в затратной пескоструйной обработке деталей перед последующей обработкой.
В настоящее время для закалки под прессом используются наносимые погружением в расплав покрытия из алюминия-кремния (AS), цинка-алюминия (Z), цинка-алюминия-железа (ZF/отожженное), а также осаждаемые электролитическим способом покрытия из цинка-никеля. Эти антикоррозионные покрытия обычно наносятся на горячекатаную или холоднокатаную ленты непрерывными способами.
Преимущество антикоррозионных покрытий на основе цинка состоит в том, что они не только обладают барьерным эффектом, как и покрытия на основе алюминия, но также могут дополнительно обеспечить активную катодную защиту детали от коррозии.
Закалка под прессом стальных листов с покрытиями на основе цинка известна из DE 601 19 826 Т2. Здесь стальной лист, предварительно нагретый свыше температуры аустенизации, составляющей от 800 до 1200°С, и при необходимости снабженный покрытием из цинка или на его основе, деформируется в инструменте, который в отдельных случаях может быть охлажденным, путём горячей деформации с получением детали, причём во время деформации вследствие быстрого отвода тепла стальной лист или деталь претерпевает в деформационном инструменте закалку и вследствие образующейся мартенситной закалённой микроструктуры приобретает требуемые прочностные свойства.
Правда системы на основе цинка имеют и недостаток. Так, в частности, при прямой закалке под прессом антикоррозионных покрытий на основе цинка известно, что при деформации в приповерхностной зоне стали могут образовываться макротрещины (> 100 мкм), которые иногда могут даже проходить через всё поперечное сечение листа. Даже менее значительные микротрещины могут снизить предел выносливости детали и тем самым исключить её применение.
Причиной появления трещин является коррозия под напряжением, вызываемая жидкими фазами цинка и называемая также охрупчиванием под воздействием жидкого металла (LMAC: liquid Metal Assisted Cracking или LME: Liquid Metal Embrittlement). При этом жидкие фазы цинка проникают через границы аустенитных зёрен в стали и вызывают ослабление, что может вести к глубоким трещинам, в частности, на участках с высокими напряжениями или степенями деформации.
Один из путей решения этой проблемы заключается в использовании косвенной закалки под прессом в случае покрытий на основе цинка, так как в этом случае собственно деформация проводится при температуре окружающей среды перед закалкой. Правда при закалке и заключительном формообразовании инструментом также могут образоваться трещины, однако их глубина заметно меньше по сравнению с трещинами при прямой закалке и, поскольку они, как правило, не превышают допустимую глубину, считаются безвредными.
Однако косвенный способ значительно более затратный, поскольку, во-первых, требуется дополнительная рабочая операция (холодная деформация) и, во-вторых, необходимо использовать специальные нагревательные печи, в которых вместо сутунок могут нагреваться детали перед закалкой.
Другой возможностью является раскрытый в DE 10 2010 056 265 В3 способ изготовления закалённой стальной детали с покрытием из цинка или его сплава, при этом сутунку в зависимости от толщины слоя из цинка или его сплава выдерживают перед деформацией в течение такого времени при температуре свыше 782°С, чтобы между сталью и покрытием из цинка или его сплава образовался барьерный слой из феррита цинка и образующийся слой феррита поглотил жидкий цинк и его толщина является такой, что во время деформации предотвращает взаимодействие жидких фаз цинка со сталью.
Под ферритом цинка здесь подразумевается твёрдый раствор из железа и цинка, в котором атомы цинка путем замены растворены в кристаллической решётке железа. Вследствие низкого содержания цинка точка плавления феррита цинка располагается выше температуры деформации. Однако на практике выяснилось, что у полученных этим способом деталей из-за необходимо высокого содержания железа в покрытии из сплава катодная защита готовой детали от коррозии является чрезвычайно низкой. Кроме того технологическое окно для нагрева очень мало, так как при слишком коротком времени нагрева может происходить охрупчивание под воздействием жидкого металла, а при слишком продолжительном времени нагрева более не обеспечивается катодная защита от коррозии.
Дополнительная возможность обеспечивается описанным в ЕР 2 414 562 В1 способом получения закалённой стальной детали, при этом на плоское стальное изделие электролитическим осаждением наносится однофазное покрытие из сплава «цинк-никель», состоящее из [гамма]ZnNi-фазы, в котором наряду с цинком и неизбежными примесями содержится никель в количестве от 7 до 15 мас. %, полученную из этого плоского стального изделия сутунку нагревают до температуры по меньшей мере 800°С, затем формируют в инструменте и охлаждают со скоростью, достаточной для образования термообработанной или закалённой микроструктуры.
Благодаря содержанию никеля точка плавления нанесённого из сплава покрытия повышается настолько, что при горячей деформации не может образоваться жидкая фаза цинка и, следовательно, произойти охрупчивание под воздействием жидкого металла. Правда у этого способа имеется недостаток, проявляющийся в том, что из-за содержания никеля существует опасность для здоровья людей во время обработки при вдыхании пыли или паров никеля.
Задачей изобретения является создание металлического покрытия для непосредственно закаливаемых под прессом стальных деталей, которое эффективно предотвращает охрупчивание под воздействием жидкого металла при горячей деформации и дополнительно обеспечивает надёжную катодную защиту детали после деформации от коррозии, при исключении содержания элементов, которые при изготовлении и обработке считаются потенциально опасными для здоровья людей.
Согласно техническому решению изобретения указанная задача решается за счёт покрытия для стального листа или ленты, подлежащего деформированию под действием закалки под прессом, содержащего по меньшей мере 75 мас. % цинка, 0,5 – 15 мас. % марганца и 0,1 – 10 мас. % алюминия.
Во время опытов неожиданно выявилось, что сутунки с покрытиями, в которых помимо цинка и алюминия дополнительно содержался марганец в достаточном количестве, могут быть прямо закалены под прессом даже без наличия толстого слоя из феррита цинка, т. е. после очень короткого времени нагрева, без охрупчивания под воздействием жидкого металла. При этом эффект достигается не за счёт повышения точки плавления покрытия свыше температуры деформации, а согласно исследованиям за счёт присутствия марганца в зоне поверхности раздела между сталью и покрытием. Вследствие этого даже при наличии жидких фаз цинка во время деформации не происходит охрупчивания под воздействием жидкого металла.
На фиг. 1 приведён снимок, выполненный под сканирующим электронным микроскопом, на котором показан поперечный шлиф антикоррозионного покрытия из сплава «цинк-марганец-алюминий» согласно изобретению в переходной зоне «сталь – покрытие». И хотя в настоящее время остаётся ещё не ясным механизм ингибирующего охрупчивание эффекта при содержании марганца в покрытии, однако в исходном состоянии перед горячей деформацией содержащие марганец фазы обнаруживаются в покрытии на поверхности раздела со сталью, которые образуются вместо защитных покрытий из Fe2Al5Znx и/или фаз «цинк-железо», известных обычно при цинковании погружением в расплав.
Поскольку охрупчивания под воздействием жидкого металла при достаточно высоком содержании марганца не происходит, то и не требуется минимальное время отжига для образования толстого слоя из феррита цинка перед непосредственной горячей деформацией или же требуется только время для достижения необходимой температуры деформации. На фиг. 2 показаны для сравнения загнутые под углом 90° буртики в непосредственно деформированных в горячем состоянии деталях после очень короткого времени нагрева (180 секунд) до 900°С. Если у контрольных образцов (22MnB5+Z140) трещины распространяются вглубь основного материала, то у 22MnB5 с покрытием согласно изобретению трещина заканчиваются в месте перехода от выполненного из сплава покрытия к стальной подложке.
Таким образом благодаря короткому времени нагрева в выполненном из сплава покрытии готовой детали может быть сохранено высокое содержание цинка, вследствие чего существенно повышается катодная защита от коррозии. С увеличением доли марганца в покрытии повышается также точка плавления, что затрудняет процесс непрерывного нанесения покрытия погружением в расплав или делает его полностью неосуществимым. Кроме того снижается доля цинка, имеющая решающее значение для катодной защиты от коррозии. Поэтому для обеспечения достаточной защиты от коррозии в сочетании с эффектом, препятствующим охрупчиванию под воздействием жидкого металла, изобретением предусмотрено, чтобы доля цинка в покрытии составила по меньшей мере 75 мас. % и доля марганца в покрытии от 0,5 до 15 мас. %. Правда с возрастанием содержания марганца повышается точка плавления антикоррозионного покрытия на основе цинка и вследствие этого также необходимая температура расплава, что увеличивает технические затраты и стоимость энергии. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание марганца составляло 0,5 – 5,0 мас. %, более предпочтительно 0,5 – 3,0 мас. %. При этом указанные показатели содержания следует считать усреднёнными, поскольку, в частности, на поверхности раздела возле стальной подложки образуются богатые марганцем фазы.
Добавка алюминия в количестве от 0,1 до 10 мас. % необходима для того, чтобы в процессе нагрева до температуры аустенизации на поверхности покрытия образовался слой из оксида алюминия, который защитил бы покрытие, в частности, цинк от испарения или массивного окисления. Алюминий также повышает точку плавления антикоррозионного покрытия на основе цинка и, следовательно, необходимую температуру ванны расплава. Кроме того с увеличением содержания алюминия снижается срок службы встроенных в ванну расплава элементов. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание алюминия составляло 0,1 – 2,0 мас. %, более предпочтительно 0,1 – 1,0 мас. %.
В случае необходимости уже во время непрерывного процесса нанесения погружением в расплав покрытие может быть превращено в слой из сплава «цинк-железо-марганец-алюминий» путём прямого нагрева после извлечения из ванны расплава (обработка отжигом). Это предпочтительно для возможного быстрого нагрева сутунок перед горячей деформацией, например, индуктивным методом, так как в результате снижается опасность испарения нанесённого из сплава слоя из-за повышения содержания железа.
Толщина покрытия может составлять, в зависимости от требований к защите от коррозии, от 1 до 25 мкм, причём возможны также и большие толщины.
Настоящее изобретение также относится к способу нанесения антикоррозионного покрытия на основе цинка на стальные листы или ленты, которые с целью закалки подлежат нагреванию, по меньшей мере на отдельных участках, до температуры свыше Ас3 и затем охлаждению со скоростью, которая, по меньшей мере на отдельных участках, выше критической скорости охлаждения, отличающийся тем, что указанное покрытие, содержащее, помимо цинка и, в некоторых случаях, неизбежно присутствующих примесей, от 0,5 до 15,0 мас. % марганца и от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия, наносится погружением в расплав.
Способ согласно изобретению в равной мере пригоден для нанесения покрытий на горячекатаные или холоднокатаные плоские стальные изделия.
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению антикоррозионного покрытия на основе цинка в соответствии с изобретением, содержащего от 0,5 до 5,0 мас. % марганца и от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия, в качестве антикоррозионного покрытия для стальных изделий, полученных деформацией стальных листов или лент при температуре свыше 500°С.
Наряду с применением для закаливаемых под прессом деталей для автомобилестроительной промышленности антикоррозионное покрытие согласно изобретению может эффективно применяться и для стальных изделий в других отраслях промышленности, подвергаемых, как правило, при последующей обработке деформацией и/или термообработке температурной нагрузке и обязанных обладать достаточной антикоррозионной защитой в форме готовой детали. Ими могут быть, например, листы, деформируемые для получения лемеха плуга в с.-х. машиностроении, закаляемые и термообрабатываемые толстые листы или сортовой прокат для строительного сектора или машиностроения.
Существенные преимущества изобретения могут быть кратко изложены следующим образом:
- содержание железа в выполненном из сплава покрытии готовой детали может быть заметно уменьшено и, следовательно, содержание цинка будет заметно выше по сравнению с деталями с известным антикоррозионным покрытием на основе цинка, в результате чего достигается заметно лучшая катодная защита от коррозии;
- технологическое окно при горячей деформации больше по сравнению с известными антикоррозионными покрытиями на основе цинка, нанесёнными погружением в расплав, так как не требуется минимального времени нагрева в печи, а лишь время для достижения температуры деформации;
- в противоположность электролитическому нанесению покрытия из сплава «цинк – никель» при обработке не образуются пыль и/или пары никеля. При изготовлении не требуются содержащие никель среды.

Claims (9)

1. Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов или лент, которые с целью закалки подлежат нагреванию по меньшей мере на отдельных участках до температуры свыше Ас3 и затем охлаждению со скоростью, которая по меньшей мере на отдельных участках выше критической скорости охлаждения, при этом указанное антикоррозионное покрытие наносится погружением в расплав, отличающееся тем, что указанное покрытие содержит цинк в количестве по меньшей мере 75 мас. %, от 0,5 до 15,0 мас. % марганца, от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия и, при необходимости, неизбежные примеси.
2. Антикоррозионное покрытие на основе цинка по п. 1, отличающееся тем, что содержание марганца составляет от 0,5 до 5,0 мас. %, а содержание алюминия - от 0,1 до 2,0 мас. %.
3. Антикоррозионное покрытие на основе цинка по п. 1, отличающееся тем, что содержание марганца составляет от 0,5 до 3,0 мас. %, а содержание алюминия - от 0,1 до 1,0 мас. %.
4. Антикоррозионное покрытие на основе цинка по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью превращения в слой из сплава цинк-марганец-алюминий-железо при непосредственном его нагревании после извлечения из ванны расплава.
5. Антикоррозионное покрытие на основе цинка по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что толщина покрытия или слоя из сплава составляет от 1 до 25 мкм.
6. Способ нанесения антикоррозионного покрытия на основе цинка на стальные листы или ленты, которые с целью закалки подлежат нагреванию по меньшей мере на отдельных участках до температуры свыше Ас3 и затем охлаждению со скоростью, которая по меньшей мере на отдельных участках выше критической скорости охлаждения, отличающийся тем, что указанное покрытие, содержащее цинк в количестве по меньшей мере 75 мас. %, от 0,5 до 15,0 мас. % марганца, от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия и, при необходимости, неизбежные примеси, наносят погружением в расплав.
7. Деталь, изготовленная из стального листа или ленты, закаленная по меньшей мере на отдельных участках и содержащая антикоррозионное покрытие по любому из пп. 1-5, нанесенное способом по п. 6.
8. Применение антикоррозионного покрытия на основе цинка по п.1, содержащего от 0,5 до 5,0 мас. % марганца и от 0,1 до 10,0 мас. % алюминия, в качестве антикоррозионного покрытия для стальных изделий, полученных деформацией стальных листов или лент при температуре свыше 500°С.
9. Применение по п. 8, в котором стальные изделия представляют собой лемех плуга, толстые листы или сортовой прокат.
RU2016112492A 2013-09-02 2014-07-24 Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов для изготовления детали при повышенной температуре с закалкой под прессом RU2674377C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013015032.9 2013-09-02
DE201310015032 DE102013015032A1 (de) 2013-09-02 2013-09-02 Zinkbasierte Korrosionsschutzbeschichtung für Stahlbleche zur Herstellung eines Bauteils bei erhöhter Temperatur durch Presshärten
PCT/DE2014/000393 WO2015027972A1 (de) 2013-09-02 2014-07-24 Zinkbasierte korrosionsschutzbeschichtung für stahlbleche zur herstellung eines bauteils bei erhöhter temperatur durch presshärten

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016112492A RU2016112492A (ru) 2017-10-09
RU2016112492A3 RU2016112492A3 (ru) 2018-10-23
RU2674377C2 true RU2674377C2 (ru) 2018-12-07

Family

ID=51454501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112492A RU2674377C2 (ru) 2013-09-02 2014-07-24 Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов для изготовления детали при повышенной температуре с закалкой под прессом

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160215376A1 (ru)
EP (1) EP3041969B1 (ru)
KR (1) KR20160049540A (ru)
DE (1) DE102013015032A1 (ru)
RU (1) RU2674377C2 (ru)
WO (1) WO2015027972A1 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015149918A1 (de) * 2014-03-29 2015-10-08 Daimler Ag Bauteil, insbesondere strukturbauteil für einen kraftwagen, sowie verfahren zum herstellen eines solchen bauteils
DE102016102504A1 (de) 2016-02-08 2017-08-10 Salzgitter Flachstahl Gmbh Aluminiumbasierte Beschichtung für Stahlbleche oder Stahlbänder und Verfahren zur Herstellung hierzu
DE102016107152B4 (de) 2016-04-18 2017-11-09 Salzgitter Flachstahl Gmbh Bauteil aus pressformgehärtetem, auf Basis von Aluminium beschichtetem Stahlblech und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils und dessen Verwendung
US10385415B2 (en) 2016-04-28 2019-08-20 GM Global Technology Operations LLC Zinc-coated hot formed high strength steel part with through-thickness gradient microstructure
US10619223B2 (en) 2016-04-28 2020-04-14 GM Global Technology Operations LLC Zinc-coated hot formed steel component with tailored property
KR101786377B1 (ko) 2016-08-22 2017-10-18 주식회사 포스코 내골링성, 성형성 및 실러 접착성이 우수한 용융 아연도금 강판 및 그 제조방법
JP6683093B2 (ja) * 2016-09-27 2020-04-15 日本製鉄株式会社 凸条付き溶融亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法と、ホットスタンプ成形体
DE102016219579A1 (de) 2016-10-10 2018-04-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Wärmebehandlung und Einrichtung zur Wärmebehandlung
DE102017011557A1 (de) 2017-12-14 2019-06-19 Daimler Ag Beschichtung für ein Karosserieteil mit einer Legierung aus Zink und Mangan, Karosserieteil mit einer solchen Beschichtung und Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Karosserieteils mit einer solchen Beschichtung
US11913118B2 (en) 2018-03-01 2024-02-27 Nucor Corporation Zinc alloy coated press-hardenable steels and method of manufacturing the same
WO2019169199A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-06 Nucor Corporation Zinc-based alloy coating for steel and methods
WO2019222950A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 GM Global Technology Operations LLC A method for improving both strength and ductility of a press-hardening steel
US11612926B2 (en) 2018-06-19 2023-03-28 GM Global Technology Operations LLC Low density press-hardening steel having enhanced mechanical properties
DE102018128131A1 (de) 2018-11-09 2020-05-14 Thyssenkrupp Ag Gehärtetes Bauteil umfassend ein Stahlsubstrat und eine Korrosionsschutzbeschichtung, entsprechendes Bauteil zur Herstellung des gehärteten Bauteils sowie Herstellverfahren und Verwendung
US11530469B2 (en) 2019-07-02 2022-12-20 GM Global Technology Operations LLC Press hardened steel with surface layered homogenous oxide after hot forming
EP4093896A1 (de) * 2020-01-24 2022-11-30 ThyssenKrupp Steel Europe AG Stahlbauteil mit einer manganhaltigen korrosionsschutzschicht
WO2021154240A1 (en) 2020-01-29 2021-08-05 Nucor Corporation Zinc alloy coating layer of press-hardenable steel
EP3872230A1 (de) * 2020-02-28 2021-09-01 voestalpine Stahl GmbH Verfahren zum herstellen gehärteter stahlbauteile mit einer konditionierten zinklegierungskorrosionsschutzschicht

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56108845A (en) * 1980-01-29 1981-08-28 Mitsubishi Metal Corp Zinc alloy for hot dipping
JPH0368749A (ja) * 1989-08-05 1991-03-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法
JPH05117830A (ja) * 1991-10-22 1993-05-14 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 溶融亜鉛−アルミニウム合金めつき法
US20060141280A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Sakuratech Co., Ltd. Highly corrosion-resistant/highly workable plated steel wire, plating bath composition, method for producing the plated steel wire and wire netting product
WO2009080292A1 (de) * 2007-12-20 2009-07-02 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum herstellen von beschichteten und gehärteten bauteilen aus stahl und beschichtetes und härtbares stahlband hierfür
RU2469102C2 (ru) * 2007-02-23 2012-12-10 Тата Стил Эймейден Б.В. Способ термомеханического придания формы конечному продукту с очень высокой прочностью и полученный таким образом продукт

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2807447B1 (fr) 2000-04-07 2002-10-11 Usinor Procede de realisation d'une piece a tres hautes caracteristiques mecaniques, mise en forme par emboutissage, a partir d'une bande de tole d'acier laminee et notamment laminee a chaud et revetue
AT412878B (de) * 2003-07-29 2005-08-25 Voestalpine Stahl Gmbh Korrosionsgeschütztes stahlblechteil mit hoher festigkeit
DE102010024664A1 (de) 2009-06-29 2011-02-17 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem lufthärtbaren Stahl und ein damit hergestelltes Bauteil
PT2290133E (pt) 2009-08-25 2012-06-19 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Método para a produção de um componente de aço com um revestimento metálico anti-corrosão e um componente de aço
ES2858225T3 (es) * 2010-12-24 2021-09-29 Voestalpine Stahl Gmbh Procedimiento para producir elementos estructurales templados
DE102010056265C5 (de) 2010-12-24 2021-11-11 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum Erzeugen gehärteter Bauteile

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56108845A (en) * 1980-01-29 1981-08-28 Mitsubishi Metal Corp Zinc alloy for hot dipping
JPH0368749A (ja) * 1989-08-05 1991-03-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法
JPH05117830A (ja) * 1991-10-22 1993-05-14 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 溶融亜鉛−アルミニウム合金めつき法
US20060141280A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Sakuratech Co., Ltd. Highly corrosion-resistant/highly workable plated steel wire, plating bath composition, method for producing the plated steel wire and wire netting product
RU2469102C2 (ru) * 2007-02-23 2012-12-10 Тата Стил Эймейден Б.В. Способ термомеханического придания формы конечному продукту с очень высокой прочностью и полученный таким образом продукт
WO2009080292A1 (de) * 2007-12-20 2009-07-02 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum herstellen von beschichteten und gehärteten bauteilen aus stahl und beschichtetes und härtbares stahlband hierfür

Also Published As

Publication number Publication date
EP3041969A1 (de) 2016-07-13
US20160215376A1 (en) 2016-07-28
RU2016112492A3 (ru) 2018-10-23
RU2016112492A (ru) 2017-10-09
KR20160049540A (ko) 2016-05-09
DE102013015032A1 (de) 2015-03-05
EP3041969B1 (de) 2020-05-06
WO2015027972A1 (de) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674377C2 (ru) Антикоррозионное покрытие на основе цинка для стальных листов для изготовления детали при повышенной температуре с закалкой под прессом
CN109982839B (zh) 用于热压印的热轧涂覆钢板、热压印涂覆钢部件以及用于制造其的方法
JP6376140B2 (ja) 自動車部品及び自動車部品の製造方法
EP3358037B1 (en) Method for producing a coated steel strip for producing taylored blanks suitable for thermomechanical shaping, strip thus produced, and use of such a coated strip
CA2908885C (en) Plated steel sheet for hot pressing, hot pressing method for plated steel sheet, and automobile part
KR101974182B1 (ko) 열간 프레스용 도금 강판 및 도금 강판의 열간 프레스 방법
WO2017017484A1 (en) Method for the manufacture of a hardened part which does not have lme issues
US20120118437A1 (en) Zinc coated steel with inorganic overlay for hot forming
CN103806029A (zh) 从柔性轧制的带材制造制品的方法
US20170321314A1 (en) Method for producing an anti-corrosion coating for hardenable sheet steels and an anti-corrosion coating for hardenable sheet steels
CA3082980A1 (en) Aluminum-based plated steel sheet, method of manufacturing aluminum-based plated steel sheet, and method of manufacturing component for vehicle
KR102189424B1 (ko) 프레스 성형-경화된 알루미늄 기반 코팅 강판으로 만들어진 부품 및 이 같은 부품을 생산하기 위한 방법
RU2686324C2 (ru) Способ изготовления высокопрочного стального листа с покрытием, обладающего улучшенными прочностью, формуемостью, и полученный лист
JP6830468B2 (ja) 熱間形成性空気焼き入れ性溶接性鋼板
US20220228248A1 (en) Method for Manufacturing a Sheet Metal Component from a Flat Steel Product Provided With a Corrosion Protection Coating
KR101719446B1 (ko) 프레스 성형품 및 그 제조 방법
KR20180125458A (ko) 열간 성형된 강재 구성성분을 생산하기 위한 방법 및 열간 성형된 강재 구성성분
RU2684659C1 (ru) Деформационно-упрочненный компонент из гальванизированной стали, способ его изготовления и способ получения стальной полосы, пригодной для деформационного упрочнения компонентов
WO2019066063A1 (ja) めっき鋼板、めっき鋼板コイル、熱間プレス成形品の製造方法、及び自動車部品
CN115003848B (zh) 具有含锰防腐蚀覆层的钢部件
US20240002965A1 (en) Steel Material and Method for Its Manufacture
Shukla et al. Simulation studies in Hot Dip Process Simulator (HDPS) on Al-Si Coatings
WO2019117832A2 (en) Method of obtaining dual-phase parts with press hardening method