以高生产率生产经压制硬化并涂覆的钢部件的方法技术

本发明专利技术涉及包括用于热处理的钢基材的预涂覆板坯或金属板，所述钢基材至少一个主面的至少一部分被预涂层所覆盖，所述预涂层包含至少一个铝层或铝合金层，所述预涂层的至少一部分被聚合层所覆盖，所述聚合层的厚度为2微米至30微米并且由不含硅并且氮含量为相对于所述层的小于1重量％的聚合物组成，所述聚合层包含相对于所述层的量为3重量％至30重量％的碳颜料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及由预涂覆的钢板制造部件的方法，所述预涂覆的钢板经加热、冲压然后在冷却期间通过将其保持在加压工具中实现硬化；这些部件旨在用作机动车中的结构元件以发挥防撞入或能量吸收功能等。此类部件还可用于例如制造农业机械的工具或部件。在这类应用中，目的是制造结合了高机械强度、良好耐腐蚀性和良好可焊接性的钢部件。还必须能够使用高生产力方法制造这些热冲压部件。这些要求特别适用于汽车行业，其中目的是显著降低车辆的重量。例如，防撞入的部件或在机动车安全方面发挥作用的部件如保险杠、门加强件或中柱均需要上述品质。这些品质可特别地通过显微组织为马氏体或贝氏体-马氏体的钢部件而获得。已知此类部件的制造特别地来自于公开FR2780984和FR2807447，根据所述公开，将由钢板切割而成用于热处理、预涂覆有金属或金属合金的板坯在炉中加热并且然后热冲压。预涂层可以是铝或铝合金、锌或锌合金。在炉内加热期间，该预涂层与钢基材合金化以形成为钢表面提供保护使其免于脱碳和形成氧化皮(scalet)的化合物。该化合物适于热成形。在成形之后将工件保持在工具中使得能够快速冷却，这导致在钢基材中获得与强度和硬度的良好机械特征有关的硬化显微组织。该方法被称作“压制硬化”。在此类方法中，板坯一般在连续炉中进行加热，由此所述板坯在这些炉中在辊上向前移动。该阶段包括加热步骤，随后是在加热炉内保持温度，一般为约900℃至950℃。保持温度和保持时间是板坯厚度和板坯上预涂层类型等的函数。出于生产力的原因，期望使用能够尽可能地缩短在炉内加热步骤的方法。在这点上，公开EP2312005公开了一种这样的方法，其中提供具有铝预涂层的钢线圈，并且然后在600℃至750℃下退火1小时至200小时的时间段。发生铁从基材向预涂层的扩散，到达获得预合金产物的程度。在切割之后，可更快速地加热这些预合金的板坯，特别由于由预合金处理引起的发射率改变。然而，该方法需要对线圈进行预先、耗时的退火。文献EP2463395也提出了借助多种方法局部地降低板坯的反射率以加速加热阶段的动力学：预先施加黑漆，通过喷丸清理、轧制、激光或在酸溶液中浸渍蚀刻来改变表面粗糙度。该文献还描述了这样的实施例：其中水相中的颜料和溶剂相中基于聚酯/三聚氰胺的黑漆已经沉积在镀锌的预涂层上。考虑到常规的混合速率：在干燥之后漆层中90％至92％的聚酯和8％至10％的三聚氰胺(C12H30N6O6)，并且按体积计30％的最大颜料浓度，在干燥之后用于这些测试的漆层中的氮含量的量级为1.7至2.4％％。然而，该方法完全忽视了与这些部件的后续使用相关的某些基本问题。在热冲压之后，所述部件必须适用于通过电泳的涂漆，必须可焊接并耐腐蚀。然而，将如下所示，在热冲压之前施加耐高温的常规黑漆不可能获得这些特性。因此已经进行了尝试来确定这样的方法：其能够同时地提高热冲压过程的生产力并控制该过程以使由此获得的经热冲压和硬化的部件与常规工业生产条件相容，即例如，他们不需要改变用于这些部件装配的电阻点焊机的现有设置。该方法还必须与用铝涂层预涂覆的焊接板坯的制造相容，所述制造需要在板坯边缘上预先去除预涂层的一部分，如文献EP2007545中所述。还进行了尝试以确定这样的方法：其对制造条件的某些潜在变化相对不敏感。特别地，已经进行了尝试以设计一种方法，所述方法的结果对预涂覆板坯的制备条件相对不敏感。此外，寻找这样的方法：其将能够获得对延迟开裂的优异抗性。已知的是压制硬化能够获得具有极高机械强度的部件，所述部件的显微组织可在应力存在下由于氢的存在对开裂敏感，例如由切割部件得到的那些。因此已经进行了尝试以限定这样的方法：其对延迟开裂不存在任何增加风险或将甚至能够降低对该风险的敏感度。已经进行了另外的尝试限定这样的方法：其能够由不同厚度的板制造焊接板坯，所述不同厚度的板将不会在这些焊接板坯的不同部分中产生显著不同的加热速率。最后，已经进行了尝试来设计这样的方法：其中组成步骤和物理元件使得该方法能够得以实施而不会导致高成本增加。令人惊奇地，本专利技术人已经示出可由于在热冲压之前将聚合层沉积在包括至少一个铝层或铝合金层的预涂层上来经济地解决上述提到的问题，其中聚合层由包含量为3重量％至30重量％的碳颜料的特定聚合物构成。为此，本专利技术的第一目的是包括用于热处理的钢基材1的预涂覆板或板坯，所述钢基材至少一个主面的至少一部分被预涂层2所覆盖，所述预涂层包括至少一个铝层或铝合金层，所述预涂层的至少一部分被聚合层3所覆盖，所述聚合层3的厚度为2μm至30μm，由不含硅并且相对于所述层氮含量小于1重量％的聚合物组成，其中相对于所述层，所述聚合物层包含量为3重量％至30重量％的碳颜料。优选地，聚合物的元素选自C、H、O、N。在一个优选实施方案中，聚合层由在水相中的分散体或乳液形式的树脂获得。根据另一个优选实施方案，聚合层由在非水性溶剂中的溶液形式的树脂获得。在另一个优选实施方案中，聚合层由与基材辊压接合的膜组成。优选地，聚合层由丙烯酸型树脂获得。在一个优选实施方案中，聚合层由在非水性溶剂中为溶液形式的环氧型树脂或丙烯酸型树脂获得。在另一个优选实施方案中，聚合层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丙烯膜组成。颜料优选至少部分地由活性炭构成。在一个优选实施方案中，颜料至少部分地由石墨构成。相对于层按重量表示，聚合物层中活性炭的量优选少于5％。优选地，铝层或铝合金层构成预涂层厚度的多于50％。本专利技术的另一个目的是根据上述实施方案之一的板或板坯，其特征在于预涂层包括接触基材1的金属间合金层4，所述金属间合金层被金属铝合金层5所覆盖，并且特征在于，在所述板的至少一个预涂覆表面上，聚合层和金属合金层不存在于区域6中，其中该区域位于所述板或所述板坯的边缘上。本专利技术的又一个目的是通过焊接至少两个板坯获得的焊接板坯，其中板坯7中的至少之一是厚度e7的根据上述特征中任一者的板坯，并且所述板坯中的至少之一是厚度e8的板坯8，板坯8由通过被与所述板坯7相同的铝层或铝合金层涂覆的钢基材构成，其中板坯7和8的厚度使得：板坯(7)优选为涂覆在聚合层3的整个预涂层上的板坯，并且厚度e7和e8使得：本专利技术的再一个目的是部件9，所述部件9通过以下步骤获得：使具有包括至少一个铝层或铝合金层的预涂层的板或板坯奥氏体化，随后通过保持在冲压工具中热冲压并硬化，其中所述部件的基材10的显微组织包含马氏体和/或贝氏体，其中基材的至少一个主表面被涂层11所覆盖，涂层11由钢基材和预涂层之间的相互扩散得到，其中涂层11被氧化物层12所覆盖，其中在所述部件表面之下0μm至0.01μm之间氧的平均百分数小于25重量％，并且在所述表面之下0.1μm至0.2μm之间氧的平均百分数小于10重量％。本专利技术的另一个目的是一种用于制造经压制硬化的部件的方法，所述方法包括依次进行的以下步骤：-提供用于热处理的钢板或板坯基材，-施加预涂层，所述预涂层包括在板或板坯至少一个主面上接触钢基材的至少一个铝层或铝合金层，然后，-在所述预涂层上，沉积厚度为2μm至30μm的聚合层3，所述聚合层由不含硅并且氮含量为相对所述层小于1重量％的聚合物组成，其中所述聚合层包含相对于所述层量为3重量％至30重量％的碳颜料，然后-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括用于热处理的钢基材(1)的板或预涂覆板坯，所述钢基材至少一个主面的至少一部分上覆有预涂层(2)，所述预涂层(2)包括至少一个铝层或铝合金层，上述预涂层的至少一部分上覆有厚度为2μm至30μm的聚合层(3)，所述聚合层(3)由不含硅并且氮含量相对于上述层大于1重量％的聚合物构成，其中上述聚合层包含相对于上述层的量为3重量％至30重量％的碳颜料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 IB PCT/IB2014/0004551.一种包括用于热处理的钢基材(1)的板或预涂覆板坯，所述钢基材至少一个主面的至少一部分上覆有预涂层(2)，所述预涂层(2)包括至少一个铝层或铝合金层，上述预涂层的至少一部分上覆有厚度为2μm至30μm的聚合层(3)，所述聚合层(3)由不含硅并且氮含量相对于上述层大于1重量％的聚合物构成，其中上述聚合层包含相对于上述层的量为3重量％至30重量％的碳颜料。2.根据权利要求1所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合物的元素选自C、H、O、N。3.根据权利要求1至2中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由在水相中的分散体或乳液形式的树脂获得。4.根据权利要求1至2中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由在非水性溶剂中的为溶液形式的树脂获得。5.根据权利要求1至2中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由辊压接合至所述基材的膜构成。6.根据权利要求3所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由丙烯酸型树脂获得。7.根据权利要求4所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由环氧型树脂或丙烯酸型树脂获得。8.根据权利要求5所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丙烯的膜构成。9.根据权利要求1至8中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述颜料至少部分地由活性炭构成。10.根据权利要求1至9中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述颜料至少部分地由石墨构成。11.根据权利要求1至10中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述聚合物层中活性炭的量相对于所述层少于5重量％。12.根据权利要求1至11中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述铝层或铝合金层占所述预涂层厚度的大于50％。13.根据权利要求1至12中任一项所述的板或板坯，其特征在于，所述预涂层包括接触所述基材(1)的金属间合金层(4)，所述金属间合金层(4)上覆有金属铝合金层(5)，并且特征在于，在所述板的至少一个预涂覆面上，所述聚合层和所述金属合金层不存在于区域(6)中，所述区域位于所述板或板坯的边缘上。14.一种通过焊接至少两个板坯制造的焊接板坯，其特征在于，所述板坯(7)中的至少之一是厚度为e7的根据权利要求1至13中任一项所述的板坯，并且所述板坯中的至少之一是厚度为e8的板坯(8)，所述板坯(8)由涂覆有与所述板坯(7)相同的铝层或铝合金层的钢基材构成，所述板坯(7)和板坯(8)的厚度使得15.根据权利要求14所述的焊接板坯，其特征在于，所述板坯(7)为在其整个预涂层上涂覆有聚合涂层(3)的板坯，并且特征在于：16.一种部件(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂娜·德桑，米歇尔·萨娜德雷斯，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU