RU2788614C1 - Assembly made of an aluminium component and a pressure-tempered steel part with an alloy coating including silicon, iron, zinc, and magnesium, with the remainder being aluminium - Google Patents
Assembly made of an aluminium component and a pressure-tempered steel part with an alloy coating including silicon, iron, zinc, and magnesium, with the remainder being aluminium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788614C1 RU2788614C1 RU2021132167A RU2021132167A RU2788614C1 RU 2788614 C1 RU2788614 C1 RU 2788614C1 RU 2021132167 A RU2021132167 A RU 2021132167A RU 2021132167 A RU2021132167 A RU 2021132167A RU 2788614 C1 RU2788614 C1 RU 2788614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- pressure
- steel part
- assembly
- paragraphs
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 28
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 9
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002796 Si–Al Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 claims 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 229910018084 Al-Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910018192 Al—Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 description 4
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000680 Aluminized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018191 Al—Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L Mercury(I) chloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting Effects 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к сборочному узлу из детали на основе алюминия и стальной детали, закаленной под давлением, снабженной сплавным покрытием, которое включает в себя кремний, железо, цинк, необязательно магний, причем остаток представляет собой алюминий, по меньшей мере, на одной поверхности этой детали, расположенной таким образом, чтобы находиться в контакте с деталью на основе алюминия.The present invention relates to an assembly of an aluminum-based part and a pressure-hardened steel part provided with an alloy coating that includes silicon, iron, zinc, optionally magnesium, with the remainder being aluminum on at least one surface of this part positioned to be in contact with the aluminum based part.
Эти сборочные узлы предназначены, например, для использования в производстве деталей автомобильного кузова, таких как дверной проём и тому подобное, однако без ограничения указанным. These subassemblies are intended, for example, for use in the manufacture of car body parts such as doorways and the like, but without limitation.
Для сложных деталей транспортного средства, таких как передний/задний брус буфера; усилители дверей; усилители светового пучка; промежуточный усилитель стойки; усилители пола кузова; туннельный усилитель; брус платформы; для крестовины крыши, как известно, используются стальные детали, закаленные под давлением, с нанесенным сплавным покрытием на основе алюминия. Действительно, указанные стальные детали, закаленные под давлением, обеспечивают безопасность и хорошую коррозионную стойкость, благодаря барьерному эффекту покрытия. For complex vehicle parts such as front/rear buffer beam; door amplifiers; light beam amplifiers; intermediate rack amplifier; body floor reinforcements; tunnel amplifier; platform bar; the roof cross is known to use pressure-hardened steel parts coated with an aluminium-based alloy coating. Indeed, said pressure-hardened steel parts provide safety and good corrosion resistance due to the barrier effect of the coating.
Уровень техникиState of the art
Постоянная потребность в поиске снижения массы с целью уменьшения выбросов CO2 приводит к необходимости нахождения комплексных решений, в частности, комбинации алюминия и стальных деталей, закаленных под давлением, с нанесенным сплавным покрытием на основе алюминия. Однако указанная комбинация вызывает сложные явления развития коррозии двух материалов. The constant need to look for weight reduction in order to reduce CO 2 emissions leads to the need for integrated solutions, in particular the combination of aluminum and pressure-hardened steel parts with an aluminum alloy coating. However, this combination causes complex phenomena of the development of corrosion of the two materials.
В заявке на патент EP1669153 описана сварная конструкция стали с алюминием, которая включает в себя:Patent application EP1669153 describes a welded construction of steel with aluminum, which includes:
- горячее алитирование покрытого алюминием стального листа, имеющего слой покрытия, состоящего (в масс.%) из 3-12% Si, 0,5-5% Fe, причем остаток представляет собой алюминий, исключая неизбежные примеси, и слой тройного Al-Fe-Si сплава образуется на поверхности раздела между стальным субстратом и слоем покрытия; и- hot aluminizing an aluminum coated steel sheet having a coating layer consisting (wt.%) of 3-12% Si, 0.5-5% Fe, the remainder being aluminum, excluding inevitable impurities, and a layer of triple Al-Fe -Si alloy is formed at the interface between the steel substrate and the coating layer; and
- точечную сварку листа алюминия или алюминиевого сплава с покрытым-Al стальным листом;- spot welding of aluminum or aluminum alloy sheet with Al-coated steel sheet;
- где отношение площадей слоя бинарного сплава Al-Fe ко всей границе соединения Al/Fe регулируется до 90% или меньше, причем существует область, свободная от Al-Fe сплава, между слоем бинарного сплава Al-Fe и слоем тройного Al-Fe-Si сплава.where the area ratio of the Al-Fe binary alloy layer to the entire Al/Fe interface is controlled to 90% or less, and there is an Al-Fe alloy free region between the Al-Fe binary alloy layer and the Al-Fe-Si ternary layer alloy.
Однако горячее алитирование покрытого алюминием стального листа включает в себя холоднокатаный стальной лист, то есть, не стальные детали, закаленные под давлением, с которыми невозможно производить сложные детали. Кроме того, коррозионная стойкость такого сборочного узла со временем становится слишком низкой, и поэтому существует потребность в усовершенствовании этого способа.However, hot aluminizing an aluminized steel sheet includes cold rolled steel sheet, that is, non-pressure hardened steel parts, which cannot be used to produce complex parts. In addition, the corrosion resistance of such an assembly becomes too low over time, and therefore there is a need to improve this method.
Более того, известно, что сборочный узел стальной детали, закаленной под давлением, с алюминиевой обшивкой обладает низкой коррозионной стойкостью, поскольку сталь повышает скорость коррозии алюминиевой обшивки.Moreover, it is known that an assembly of a pressure-hardened steel part with an aluminum skin has poor corrosion resistance because the steel increases the corrosion rate of the aluminum skin.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Поэтому задачей настоящего изобретения состоит в получении сборочного узла стальной детали, закаленной под давлением, с деталью на основе алюминия, который обладает отличной коррозионной стойкостью по сравнению со сборочным узлом уровня техники. Therefore, it is an object of the present invention to provide a subassembly of a pressure-hardened steel part with an aluminum-based part that has excellent corrosion resistance compared to the subassembly of the prior art.
Изобретение относится к сборочному узлу по любому из пунктов 1- 4 формулы изобретения. The invention relates to an assembly according to any one of paragraphs 1-4 of the claims.
Настоящее изобретение относится к способу производства указанного сборочного узла по любому из пунктов 5 - 8. The present invention relates to a method for manufacturing said assembly according to any one of claims 5 to 8.
Кроме того, изобретение относится к детали по пункту 9 или 10 транспортного средства по пункту 11.In addition, the invention relates to a part according to
Наконец, изобретение относится к применению сборочного узла по пункту 12. Finally, the invention relates to the use of the assembly of
Краткое описание чертежей Brief description of the drawings
Теперь изобретение будет иллюстрировано с помощью индикационных примеров, приведенных только с целью информации, и без ограничения, где сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, в которых:The invention will now be illustrated by way of indicative examples, given for information only and without limitation, where reference is made to the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 схематично представляет сборочный узел согласно изобретению; иfig. 1 schematically represents an assembly according to the invention; and
на фиг. 2 приведены результаты измерений, описывающие развитие максимальной глубины коррозии алюминиевой обшивки внутри сборочного узла согласно изобретению в сопоставлении с узлами по уровню техники. in fig. 2 shows the results of measurements describing the development of the maximum depth of corrosion of the aluminum skin inside the assembly according to the invention in comparison with prior art assemblies.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Обозначение стальных деталей, закаленных под давлением, означает стальной лист после горячего формования или горячей штамповки, который имеет предел прочности при растяжении до 2500 МПа и более предпочтительно до 2000 MПа. Например, предел прочности при растяжении является больше или равным 500 МПа, предпочтительно больше или равным 1200 МПа, предпочтительно больше или равным 1500 МПа. Например, сталь выбирают из сортов: Usibor®1000, Usibor®1500, Ductibor®1000 и Usibor®2000. The designation of pressure-hardened steel parts means a steel sheet after hot forming or hot stamping, which has a tensile strength of up to 2500 MPa, and more preferably up to 2000 MPa. For example, the tensile strength is greater than or equal to 500 MPa, preferably greater than or equal to 1200 MPa, preferably greater than or equal to 1500 MPa. For example, the steel is selected from the grades: Usibor®1000, Usibor®1500, Ductibor®1000 and Usibor®2000.
Обозначение «элемент на основе алюминия» означает чистый алюминий и все его сплавы, содержащие по меньшей мере 85 масс.% алюминия, включая здесь сплавы серии от 1000 до 7000, которые содержат алюминий, без каких-либо дополнительных легирующих элементов, и сплавы различного состава: The designation "aluminum-based element" means pure aluminum and all its alloys containing at least 85 wt.% aluminum, including here alloys of the 1000 to 7000 series, which contain aluminum, without any additional alloying elements, and alloys of various composition :
- алюминий без легирующего элемента : 1000;- aluminum without alloying element : 1000;
- алюминий + медь : 2000;- aluminum + copper : 2000;
- алюминий + марганец : 3000;- aluminum + manganese : 3000;
- алюминий + кремний : 4000;- aluminum + silicon : 4000;
- алюминий + магний : 5000;- aluminum + magnesium : 5000;
- алюминий + магний + кремний : 6000 и- aluminum + magnesium + silicon : 6000 and
- алюминий + цинк + магний : 7000. - aluminum + zinc + magnesium : 7000.
Изобретение относится к сборочному узлу 1 по меньшей мере из элемента 2 на основе алюминия и стальной детали 3, закаленной под давлением, которая имеет по меньшей мере на одной поверхности сплавное покрытие, содержащее кремний, железо, цинк, необязательно магний, причем остаток представляет собой алюминий, неизбежные примеси и, возможно, один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Sr, Ni или Bi, причем указанная стальная деталь 3, закаленная под давлением, соединяется с указанным элементом 2 на основе алюминия.The invention relates to an
Хотя электрохимический потенциал одной покрытой стальной детали, закаленной под давлением, находится между -0,68 и -0,75 В, то есть, весьма близок к потенциалу стали, который находится между -0,6 и -0,78 В, относительно насыщенного каломельного электрода (SCE), что приводит к плохой протекторной защите, сборочный узел согласно настоящему изобретению обладает высокой коррозионной стойкостью по сравнению со сборочным узлом уровня техники. Авторы изобретения установили, что существует синергизм между элементом на основе алюминия и стальной деталью, закаленной под давлением со сплавным покрытием, содержащим кремний, железо, цинк, необязательно магний, причем остаток представляет собой алюминий. Конечно, предполагается, что оксидный слой присутствует на поверхности сплавного покрытия стальной детали, закаленной под давлением. Указанный оксидный слой обладает барьерным эффектом, приводящим к уменьшению скорости коррозии и уменьшению электролитического сочетания между алюминиевым компонентом и стальной деталью, закаленной под давлением. Таким образом, несмотря ни на что, коррозионная стойкость в зоне сборочного узла значительно улучшается. Although the electrochemical potential of one coated steel part, hardened under pressure, is between -0.68 and -0.75 V, that is, very close to the potential of steel, which is between -0.6 and -0.78 V, relative to saturated calomel electrode (SCE), resulting in poor tread protection, the assembly according to the present invention has a high corrosion resistance compared to the prior art assembly. The inventors have found that there is synergy between an aluminum-based element and a pressure-hardened steel part with an alloy coating containing silicon, iron, zinc, optionally magnesium, with the remainder being aluminum. Of course, it is assumed that an oxide layer is present on the alloy coating surface of the pressure hardened steel part. Said oxide layer has a barrier effect resulting in a reduction in the corrosion rate and a decrease in the electrolytic combination between the aluminum component and the pressure hardened steel part. Thus, no matter what, the corrosion resistance in the area of the subassembly is greatly improved.
Согласно изобретению, первый элемент на основе алюминия может иметь форму обшивки 2. Указанная обшивка 2 имеет подходящие размеры, приспособленные для последующего применения сборочного узла согласно изобретению. В предпочтительном осуществлении рассматриваемый сборочный узел 1 представляет собой центральную стойку. Предпочтительно обшивка на основе алюминия расположена снаружи транспортного средства.According to the invention, the first aluminum-based element can be in the form of a
Обшивка на основе алюминия 2 может дополнительно включать, по меньшей мере на одной части поверхности, одно или несколько защитных покрытий, таких как покрытия типа фосфатирования и/или электрофореза, которые обычно наносят на транспортные средства, подготовленные к окраске. Сборку узла со второй покрытой стальной деталью 3, закаленной под давлением, обычно проводят до перехода неокрашенного кузова в ванны, содержащие покрытия типа для фосфатирования и/или электрофореза. Покрывают детали, расположенные снаружи зоны сборочного узла. Зона сборочного узла может быть покрыта только частично из-за малой глубины проникновения покрытия внутрь зоны сборочного узла.The aluminum based
Таким образом, второй элемент сборочного узла согласно изобретению представляет собой стальную деталь 3, закаленную под давлением, которая имеет по меньшей мере на одной поверхности сплавное покрытие, содержащее (в процентах по массе) от 0,1 до 15,0% кремния, от 15,0 до 70% железа, от 0,1 до 20,0% цинка, от 0,1 до 4,0% магния, причем остаток представляет собой алюминий, неизбежные примеси и, возможно, один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Sr или Bi.Thus, the second element of the assembly according to the invention is a
Содержание по массе каждого дополнительного элемента обычно составляет меньше, чем 0,3%. Ко всему прочему, дополнительные элементы могут обеспечить возможность улучшения ковкости или адгезии покрытия на стальном элементе. Специалист в этой области техники, которому известно влияние этих свойств на характеристики покрытия, будет знать особенно их использовании согласно желательной дополнительной или сопряжённой цели. The content by weight of each additional element is usually less than 0.3%. In addition, additional elements may provide the possibility of improving the ductility or adhesion of the coating on the steel element. A person skilled in the art who is aware of the effect of these properties on the characteristics of the coating will be especially aware of their use according to the desired additional or conjugate purpose.
Наконец, покрытие может содержать остаточные элементы, происходящие, например, из ванны с покрытием, когда применение включает нанесение покрытия способом окунания. Покрытие может загрязняться примесями, происходящими из загружаемых слитков или появляющимися при погружении стального элемента в ванну с покрытием. Finally, the coating may contain residual elements originating, for example, from the coated bath when the application includes dip coating. The coating may be contaminated by impurities originating from the loaded ingots or by immersing the steel element in the coated bath.
Предпочтительно сплавное покрытие стальной детали, закаленной под давлением, содержит между 5,0 и 14 масс.% цинка и, например, между 7,0 и 12,0 масс.%. Preferably, the alloy coating of the pressure-hardened steel part contains between 5.0 and 14 wt.% zinc and, for example, between 7.0 and 12.0 wt.%.
Предпочтительно сплавное покрытие стальной детали, закаленной под давлением, содержит от 0,1 до 6,0 масс.% кремния и, например, между 2,0 и 6,0 масс.% кремния. Preferably, the alloy coating of the pressure-hardened steel part contains from 0.1 to 6.0 wt.% silicon and, for example, between 2.0 and 6.0 wt.% silicon.
Предпочтительно сплавное покрытие стальной детали, закаленной под давлением, содержит от 1,0 до 4,0 масс.% магния. Preferably, the alloy coating of the pressure-hardened steel part contains from 1.0 to 4.0 wt.% magnesium.
Преимущественно, сплавное покрытие стальной детали, закаленной под давлением, содержит между 40 и 60 масс.% железа. Железо происходит из загружаемых слитков или появляется при пропускании стального элемента в ванну с покрытием и из стали во время аустенизационной обработки. Preferably, the alloy coating of the pressure-hardened steel part contains between 40 and 60% by weight of iron. The iron originates from the ingots being loaded or comes from passing the steel element into the coated bath and out of the steel during the austenitizing treatment.
Предпочтительно сплавное покрытие содержит интерметаллический слой Fe3Al и слой взаимной диффузии Fe-Si-Al. Preferably, the alloy coating comprises an Fe 3 Al intermetallic layer and an Fe-Si-Al interdiffusion layer.
Преимущественно, микроструктура металлического покрытия содержит фазу Zn2Mg, или фазу Mg2Si, или обе фазы. Preferably, the microstructure of the metallic coating contains a Zn 2 Mg phase or a Mg 2 Si phase or both.
Обычно металлическое покрытие имеет толщину меньше, чем или равную 30 мкм или даже 25 мкм, и больше, чем или равную 3 мкм, или даже 5 мкм. Typically, the metallic coating has a thickness less than or equal to 30 µm, or even 25 µm, and greater than or equal to 3 µm, or even 5 µm.
Как уже упомянуто выше, оба элемента 2 и 3 собраны таким образом, что покрытая поверхность стальной детали 3, закаленной под давлением, находится по меньшей мере в частичном контакте с элементом 2 на основе алюминия. В предпочтительно варианте осуществления сборочный узел может быть выполнен, в частности, путем адгезионного связывания, сварки, уплотнения, обжатия, заклёпывания или расплющивания обоих элементов в зоне 4 сборочного узла, расположенной, например, как показано на фиг. 1.As already mentioned above, both
Например, сварка может быть осуществлена как точечная сварка, лазерная абляционная сварка или электродуговая сварка. For example, welding can be performed as spot welding, laser ablative welding, or electric arc welding.
Указанное обжатие может заключаться в простом складывании одного элемента вокруг другого, как показано на фиг. 1, где элемент 2 расположен таким образом, чтобы огибать элемент 3. Разумеется это может быть осуществлено с помощью любого другого типа механической сборки, известного специалисту в этой области техники.Said crimping may consist of simply folding one element around the other, as shown in FIG. 1, where the
Кроме того, можно монтировать обшивку согласно изобретению с помощью структурного связывания, используя клей или конструкционный герметизирующий материал, который обеспечивает сборку узла таким образом, чтобы механические напряжения, которые действуют на один или другой из элементов 2, 3, передаются на другой элемент 3, 2. Слои клея и/или герметизирующего материала являются очень тонкими (обычно меньше, чем 5 мм, или даже меньше, чем 1 мм и даже меньше, чем 200 мкм), обычно полагают, что такой соединённый сборочный узел соответствует введению в контакт двух элементов 2, 3 таким же образом, как простой механический сборочный узел.In addition, it is possible to mount the skin according to the invention by means of structural bonding, using an adhesive or a structural sealing material, which ensures that the assembly is assembled in such a way that the mechanical stresses that act on one or the other of the
Вполне очевидно, что возможно сочетание структурного связывания и механической сборки с целью увеличения надёжности сборочного узла.It is quite obvious that a combination of structural bonding and mechanical assembly is possible in order to increase the reliability of the assembly.
Кроме того, изобретение относится к способу производства сборочного узла согласно настоящему изобретению, включающему: In addition, the invention relates to a method for manufacturing an assembly according to the present invention, including:
А. Предоставление стального листа, предварительно покрытого, по меньшей мере на одной поверхности, предварительным покрытием, содержащим в процентах по массе, от 0,1 до 20,0% кремния, от 0 до 10% железа, от 0,1 до 25,0% цинка, от 0,1 до 6,0% магния, причем остаток представляет собой алюминий, неизбежные примеси и возможно один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni или Bi, A. Provision of a steel sheet pre-coated, on at least one surface, with a pre-coat containing, in percentage by weight, from 0.1 to 20.0% silicon, from 0 to 10% iron, from 0.1 to 25, 0% zinc, 0.1 to 6.0% magnesium, the remainder being aluminum, unavoidable impurities and possibly one or more additional elements selected from Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr , Ni or Bi,
В. Разрезание предварительно покрытого стального листа с получением заготовки,B. Cutting a pre-coated steel sheet into a blank,
С. Аустенизационная обработка заготовки с целью получения полностью аустенитной микроструктуры в стали, C. Austenitizing treatment of the workpiece in order to obtain a fully austenitic microstructure in steel,
D. Перемещение заготовки в прессовый штамп,D. Moving the workpiece into the press die,
E. Горячее формование заготовки,E. Hot forming blank,
F. Охлаждение заготовки с целью получения стальной детали (3), закаленной под давлением, которая имеет, по меньшей мере на одной поверхности, сплавное покрытие, содержащее кремний, железо, цинк, необязательно магний, причем остаток представляет собой алюминий, неизбежные примеси и возможно один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni или Bi, иF. Cooling the workpiece in order to obtain a steel part (3), hardened under pressure, which has, at least on one surface, an alloy coating containing silicon, iron, zinc, optionally magnesium, the remainder being aluminum, unavoidable impurities and possibly one or more additional elements selected from Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, or Bi, and
G. Сборка стальной детали, закаленной под давлением, которая имеет по меньшей мере на одной поверхности указанное сплавное покрытие, с элементом на основе алюминия. G. Assembly of a pressure-hardened steel part that has said alloy coating on at least one surface with an aluminum based element.
Например, на этапе A), стальной лист может быть предварительно покрыт путем горячего алитирования, физическим осаждением паров или путем электроосаждения. Предпочтительно стальной лист предварительно покрывают путем горячего алитирования. For example, in step A), the steel sheet may be precoated by hot aluminizing, physical vapor deposition, or electroplating. Preferably, the steel sheet is precoated by hot aluminizing.
После предварительного покрытия стального листа предварительным покрытием согласно настоящему изобретению, лист разрезают на этапе B), чтобы получить заготовку.After pre-coating the steel sheet with the pre-coating according to the present invention, the sheet is cut in step B) to obtain a blank.
Предпочтительно на этапе C) проводят аустенизационную обработку заготовку в печи без защитной атмосферы при температуре аустенизации между 800 и 1100°C, более предпочтительно между 800 и 1000°C и преимущественно между 880 и 930°C. Указанную заготовку преимущественно выдерживают в течение времени пребывания tm между 1 и 12 минут, предпочтительно между 3 и 9 минут. В течение термической обработки, до горячего формования, покрытие образует слой сплава, который включает в себя кремний, железо, цинк, необязательно магний, причем остаток представляет собой алюминий, и который обладает высокой стойкостью к коррозии, истиранию, износу и усталостной прочностью. Железо из стали диффундирует в предварительное покрытие. Preferably in step C) the workpiece is austenitized in a furnace without protective atmosphere at an austenitization temperature between 800 and 1100°C, more preferably between 800 and 1000°C and preferably between 880 and 930°C. Said preform is advantageously held for a residence time tm between 1 and 12 minutes, preferably between 3 and 9 minutes. During heat treatment, prior to hot forming, the coating forms an alloy layer which includes silicon, iron, zinc, optionally magnesium, with the remainder being aluminum, and which has high corrosion, abrasion, wear and fatigue resistance. The iron from the steel diffuses into the precoat.
На этапе E), заготовка перемещается в прессовый штамп, где подвергается горячему формованию, например, при температуре между 600 и 900°C. Горячее формование может осуществляться, как горячая штамповка или профилирование роликами. Предпочтительно заготовка подвергается горячей штамповке. In step E), the blank is moved into the press die where it is thermoformed, for example at a temperature between 600 and 900°C. Hot forming can be carried out as hot stamping or roll forming. Preferably, the blank is hot stamped.
Затем, на этапе F), деталь охлаждается в прессовом штампе или после перемещения в специальное устройство охлаждения.Then, in step F), the part is cooled in the press die or after being transferred to a special cooling device.
Предпочтительно, на этапе G), стальная деталь (3), закаленная под давлением, соединяется с указанным элементом (2) на основе алюминия путем адгезионного связывания, сварки, уплотнения, обжатия, заклёпывания или расплющивания.Preferably, in step G), the pressure-hardened steel part (3) is connected to said aluminum-based element (2) by adhesive bonding, welding, sealing, crimping, riveting or flattening.
Применительно к автомобилям, после этапа фосфатирования, деталь помещают в ванну для электроосаждения. Обычно толщина фосфатного слоя находится между 1 и 2 мкм, и толщина слоя электроосаждения находится между 15 и 25 мкм, предпочтительно она меньше или равна 20 мкм. Слой электрофореза обеспечивает дополнительную защиту от коррозии.In the case of automobiles, after the phosphating step, the part is placed in an electroplating bath. Typically, the thickness of the phosphate layer is between 1 and 2 µm and the thickness of the electrodeposition layer is between 15 and 25 µm, preferably less than or equal to 20 µm. The electrophoresis layer provides additional protection against corrosion.
После этапа электроосаждения, могут быть осаждены другие окрашивающие слои, например, грунтовочный слой краски, базовый слой и слой кроющей краски. After the electrodeposition step, other color layers can be deposited, such as a primer layer of paint, a base layer and a top layer of paint.
До применения электроосаждения на деталь, ее предварительно обезжиривают и фосфатируют для того, чтобы обеспечить адгезию при электрофорезе. Before electrodeposition is applied to a part, it is pre-degreased and phosphated in order to ensure adhesion during electrophoresis.
Изобретение относится к закаленной под давлением стальной детали для транспортного средства, включающей в себя по меньшей мере один сборочный узел 1 согласно изобретению. The invention relates to a pressure-hardened steel part for a vehicle, including at least one
Изобретение относится к закаленной под давлением стальной детали согласно настоящему изобретению и представляет собой передний брус буфера, задний брус буфера, усилитель двери, вертикальный усилитель ветрового стекла, усилитель центральной стойки, усилители пола и крыши кузова, крестовина крыши или приборной панели.SUBSTANCE: invention relates to a pressure-hardened steel part according to the present invention and is a front buffer beam, a rear buffer beam, a door reinforcement, a vertical windshield reinforcement, a B-pillar reinforcement, floor and roof reinforcements of the body, a roof or dashboard cross.
Изобретение относится к транспортному средству, которое включает по меньшей мере указанную стальную деталь, закаленную под давлением.The invention relates to a vehicle, which includes at least the specified steel part, hardened under pressure.
Наконец, изобретение относится к применению сборочного узла согласно настоящему изобретению для производства стальных деталей, закаленных под давлением, или транспортного средства. Finally, the invention relates to the use of the assembly according to the present invention for the production of pressure-hardened steel parts or a vehicle.
С учетом выявления улучшенных рабочих характеристик за счет применения сборочных узлов согласно изобретению, будут подробно изложены некоторые конкретные примеры осуществления изобретения в сравнении с узлами на основе уровня техники.In view of the discovery of improved performance through the use of assemblies according to the invention, some specific embodiments of the invention will be set forth in detail in comparison with nodes based on the prior art.
Примеры Examples
Стальные листы сорта Usibor® были покрыты сплавами цинка или алюминия различного состава, как показано в таблице 1, имеющих одинаковую толщину 20 мкм на обеих сторонах. Затем указанные стальные листы были закалены под давлением при 900°C в течение 5 минут для того, чтобы получить детали, имеющие состав сплава, указанный в таблице 2. Затем образцы сборочных узлов покрывали обшивками, выполненными из алюминия AA6061 и указанных покрытых деталей, закаленных под давлением.Usibor® grade steel sheets were coated with zinc or aluminum alloys of various compositions as shown in Table 1 having the same thickness of 20 µm on both sides. Then, said steel sheets were pressure-quenched at 900°C for 5 minutes in order to obtain parts having the alloy composition shown in Table 2. Then, the sample assemblies were covered with skins made of AA6061 aluminum and said coated parts hardened under pressure.
Обшивки, выполненные из алюминия AA6061 и указанных покрытых деталей, закаленных под давлением, соединяли клеящей лентой, оставляя зазор 120 мкм в зоне сборочного узла согласно стандарту SEP1160. Затем края обшивки соединяли вместе электрическими проводами для создания электрогальванической связи. В зоне сборочного узла отсутствовало покрытие. Skins made of AA6061 aluminum and the indicated pressure-hardened coated parts were bonded with adhesive tape, leaving a gap of 120 µm in the area of the subassembly according to the SEP1160 standard. Then the edges of the skin were connected together with electrical wires to create an electro-galvanic connection. There was no coating in the subassembly area.
Сборку образцов алюминиевой обшивки и стальных деталей, закаленных под давлением, подвергали испытанию ВDA 233-102, в котором образцы проходили ряд циклов обработки, причем продолжительность каждого цикла составляла одну неделю, с последовательностью субциклов A, B и C по 24 часа каждый:An assembly of specimens of aluminum plating and pressure-hardened steel parts was subjected to the BDA 233-102 test, in which the specimens were subjected to a series of treatment cycles, each cycle lasting one week, with a sequence of subcycles A, B, and C of 24 hours each:
- Цикл A: цикл, включающий обработку в течение периода 3 часа, путем размещения образца в распыленном солевом тумане при 35°C;- Cycle A: a cycle involving treatment for a period of 3 hours by placing the sample in a sprayed salt spray at 35°C;
- Цикл B: цикл в течение 24 ч без обработки в распыленном солевом тумане при температуре, изменяющейся между 25°C и 50°C, при относительной влажности, изменяющейся между 70% и 95%;- Cycle B: cycle for 24 hours without salt spray treatment at a temperature varying between 25°C and 50°C, with a relative humidity varying between 70% and 95%;
- Цикл C: цикл без обработки в распыленном солевом тумане, при температуре, изменяющейся между -15°C и 50°C, при относительной влажности, изменяющейся между 70% и 95%.- Cycle C: cycle without salt spray treatment, with temperature varying between -15°C and 50°C, with relative humidity varying between 70% and 95%.
Используемым солевым раствором является водный раствор, содержащий 1% масс.% хлористого натрия.The brine used is an aqueous solution containing 1 wt % sodium chloride.
В конце каждого цикла первый образец подвергают измерениям глубины коррозии путем травления алюминиевого элемента методом лазерного триангуляционного картирования по всей поверхности образца, с последующим выделением максимального наблюдаемого значения в микрометрах (мкм). At the end of each cycle, the first sample is subjected to corrosion depth measurements by etching the aluminum element by laser triangulation mapping over the entire surface of the sample, followed by highlighting the maximum observed value in micrometers (µm).
Результаты, полученные после 6 и 12 циклов, обобщены и представлены в таблице 3, причем подробные результаты по циклам приведены на фиг. 2.The results obtained after 6 and 12 cycles are summarized and presented in Table 3, with detailed results by cycle shown in FIG. 2.
Таблица 1. Составы покрытий стальных листовTable 1. Coating compositions of steel sheets
Стальные листы до закалки под давлением имели следующий состав покрытий:Steel sheets before pressure hardening had the following composition of coatings:
После закалки под давлением при 900°C в течение 5 минут стал детали покрывали сплавным покрытием, имеющим состав, указанный ниже в таблице 2. After pressure quenching at 900°C for 5 minutes, the steel parts were coated with an alloy coating having the composition shown in Table 2 below.
Таблица 2. Составы стальных деталей со сплавным покрытиемTable 2 Compositions of Alloy Coated Steel Parts
*: согласно настоящему изобретению *: according to the present invention
Таблица 3. Максимальная глубина коррозииTable 3. Maximum Corrosion Depth
после 6 циклов (мкм)Max Depth
after 6 cycles (µm)
после 12 циклов (мкм)Max Depth
after 12 cycles (µm)
*: согласно настоящему изобретению *: according to the present invention
Образец 3 согласно настоящему изобретению демонстрирует значительное улучшение коррозионной стойкости, по сравнению с образцами 1 и 2.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2019/052899 | 2019-04-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788614C1 true RU2788614C1 (en) | 2023-01-23 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1806200A1 (en) * | 2004-10-26 | 2007-07-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Method for bonding iron-based member with aluminum-based member |
| RU2490133C2 (en) * | 2009-02-02 | 2013-08-20 | Арселормитталь Инвестигасион И Десаррольо С.Л. | Method of forming parts with coating and parts thus produced |
| WO2017006144A1 (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Arcelormittal | Steel for press hardening and press hardened part manufactured from such steel |
| WO2018220430A1 (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-06 | Arcelormittal | Steel sheet for manufacturing press hardened parts, press hardened part having a combination of high strength and crash ductility, and manufacturing methods thereof |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1806200A1 (en) * | 2004-10-26 | 2007-07-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Method for bonding iron-based member with aluminum-based member |
| RU2490133C2 (en) * | 2009-02-02 | 2013-08-20 | Арселормитталь Инвестигасион И Десаррольо С.Л. | Method of forming parts with coating and parts thus produced |
| WO2017006144A1 (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Arcelormittal | Steel for press hardening and press hardened part manufactured from such steel |
| WO2018220430A1 (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-06 | Arcelormittal | Steel sheet for manufacturing press hardened parts, press hardened part having a combination of high strength and crash ductility, and manufacturing methods thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6908659B2 (en) | Steel plate coated with an aluminum-based metal coating | |
| US20220356552A1 (en) | Phosphatable Part Starting from a Steel Sheet Coated with a Metallic Coating Based on Aluminum | |
| US20210395855A1 (en) | Method for manufacture of a pre-coated steel sheet | |
| JP6640090B2 (en) | Steel part provided with anticorrosion coating and method of manufacturing the same | |
| JP4410718B2 (en) | Al-based plated steel sheet having excellent paint adhesion and post-coating corrosion resistance, automobile member using the same, and method for producing Al-based plated steel sheet | |
| EP3359704B1 (en) | Steel sheet coated with a metallic coating based on aluminum and comprising titanium | |
| US20150191077A1 (en) | Assembly of an aluminum component and of a steel component having a znalmg alloy coating | |
| RU2788614C1 (en) | Assembly made of an aluminium component and a pressure-tempered steel part with an alloy coating including silicon, iron, zinc, and magnesium, with the remainder being aluminium | |
| CA3136567C (en) | Assembly of an aluminium component and of a press hardened steel part having an alloyed coating comprising silicon, iron, zinc and magnesium, the balance being aluminum | |
| WO2024028760A1 (en) | Steel sheet having excellent corrosion properties after press hardening and method for manufacturing the same |