由涂覆有非金属涂层的金属板形成的机动车部件制造技术

机动车部件(20)通过在热冲压钢坯(26)之前将非金属涂层(24)沉积在钢坯(26)的表面上制造而成。非金属涂层(24)通常通过物理气相沉积施加。非金属涂层(24)由均具有不同组成的一至三个层(32)形成。非金属涂层(24)包括硅和碳中至少之一，并且还可以包括氧、氮、陶瓷复合物和碳化物。非金属涂层(24)的总厚度小于300nm。可以在非金属涂层(24)之前向钢坯施加金属涂层(30)。非金属涂层(24)提供了许多优点，包括在热冲压过程中减少起氧化皮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由涂覆有非金属涂层的金属板形成的机动车部件相关申请的交叉引用该PCT专利申请要求2012年5月3日提交的题为“由涂覆有非金属涂层的金属板形成的机动车部件(AutomotiveComponentFormedOfSheetMetalCoatedWithANon-MetallicCoating)”的美国临时专利申请序列第61/642113号的权益，认为该申请的全部公开内容是本申请的公开内容的一部分，并且在此通过引用并入本文。
本专利技术涉及包含热成型钢的机动车部件及其制造方法。
技术介绍
机动车辆部件经常由热成型钢坯，例如冷轧或热轧钢板制成。这样的机动车部件的实例包括A柱、B柱、D柱、门梁、保险杠梁、底框梁(sill)、摇杆、油箱护板、防滑板、前纵梁、中纵梁、后纵梁、门框、门内侧加强部件、前管道以及如沿机动车辆底板的零件的湿区部件(wetareacomponent)。热成型过程在温度大于700℃下进行，并且时常包括热冲压钢板。热成型工艺增加钢板的机械强度并且可以提高钢板的其他物理性能。然而，由于在热成型过程期间所采用的高温，在钢板的表面经常发生形成白色氧化物、起氧化皮(scaling)、腐蚀结垢或脱碳，这降低了机械强度并且磨损了在热成型过程期间所使用的制造工具。表面的形成白色氧化物、起氧化皮、腐蚀结垢和脱碳还导致粘附力差并且使得难以给零件的表面涂涂料。尽管热成型钢零件可以进行喷丸处理以除去白色氧化物、氧化皮和其他表面缺陷，但是喷丸过程需要大量的能量，并且可以使钢零件变形以及增加成本。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种机动车部件，该机动车部件包括热成型钢零件，以及布置在热成型钢零件的表面上的非金属涂层。该非金属涂层包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。本专利技术的另一方面提供了一种形成机动车部件的方法。该方法包括：提供由钢材料形成的坯；以及对坯进行热成型来提供热成型零件。该方法还包括在热成型步骤之前在坯的表面上布置非金属涂层。该非金属涂层包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。在热成型过程期间，非金属涂层防止或减少钢坯表面的起氧化皮、结垢、氧化和脱碳。非金属涂层还润滑该表面并且从而提高可成形性。与未涂覆的钢零件或具有不同涂层的零件相比，非金属涂层还可以具有使得能够更快速加热钢坯的颜色和反射系数。非金属涂层还可以提高热成型零件与施加到零件的涂料或另一材料之间的粘附力。附图说明因为结合附图考虑时，通过参照以下具体实施方式，本专利技术变得更好理解，所以可容易地理解本专利技术的其他优势，附图中：图1示出了根据一个示例性实施方案的形成机动车辆部件的方法；图2是根据另一示例性实施方案的机动车辆部件的一部分的截面图；以及图3是通过本专利技术的方法形成的其他示例性机动车部件的透视图。具体实施方式在图1中一般性地示出了形成包括涂覆有非金属涂层24的钢零件22的机动车辆部件20的方法。经涂覆机动车部件20是在热成型钢坯26之前，优选地通过物理气相沉积(PVD)或反应溅射向由钢材料形成的坯26施加非金属涂层24而形成。在热成型过程期间，非金属涂层24防止钢坯26起氧化皮、结垢、腐蚀、氧化和脱碳。非金属涂层24还可以润滑，并且从而提高钢坯26的可成形性；调节表面颜色和反射系数以提供钢坯26的更快速加热；以及提高涂料和粘合剂的粘附力。此外，向钢坯26施加非金属涂层24的过程是环保的并且需要很少的能量。形成机动车部件20的方法首先包括提供由钢材料形成的未涂覆坯26。用于形成坯26的钢材料可以是纯钢或任何类型的钢合金。坯26优选地是通过热轧、冷轧或本领域中已知的另外工艺形成的如图1中所示的钢材料的板。热轧可以包括在高于钢的再结晶温度的温度下使如板坯、大方坯或小方坯的钢原料通过成对的辊来形成钢的板。冷轧包括在低于钢原料的再结晶温度的温度下使钢原材料通过成对的辊来形成钢板。在一个优选的实施方案中，钢坯26是冷轧硼钢，被称为22MnB5，并且具有包括铁素体和珠光体的显微组织。在非金属涂层24之前也可以将金属涂层30，或另一类型的涂层，布置在坯26上以提高可成形性并且使得能够更快速地加热。例如，在施加非金属涂层24之前可以向钢坯26施加包含锌的金属涂层30。图2是根据不同于图1的实施方案的另一示例性实施方案的机动车辆部件20的一部分的截面图。在图2的实施方案中，金属涂层30布置在钢零件22与非金属涂层24之间。另外，可以向坯26施加防腐蚀层来防止腐蚀和生锈。在提供钢坯26之后，该方法包括：在钢坯26的表面上或在金属涂层30上直接施加非金属涂层24。在施加涂层之前钢坯26经清洗和干燥或以其他方式制备。通常使用物理气相沉积(PVD)或反应溅射来施加非金属涂层24。在一个实施方案中，向钢坯26施加锌形成的金属涂层30，接着是PVD表面涂层，其中PVD表面涂层是非金属涂层24。锌涂层和PVD表面涂层在热成型步骤期间防止白色氧化物的形成。因此，能够取消为了去除白色氧化物的喷丸处理。非金属涂层24包含硅和碳中至少之一。优选地，非金属涂层24包含硅或碳两者之一，但是非金属涂层24可以同时包含硅和碳。基于非金属涂层24的总重量，硅通常以40重量百分数至70重量百分数(wt％)的量存在，碳以最高达15wt％的量存在。非金属涂层24也可以包含氧和氮中至少之一，并且通常同时包含氧和氮。基于非金属涂层24的总重量，氧和氮的总含量不大于50wt％。此外，非金属涂层24可以包含陶瓷复合物和碳化物中至少之一以提高抗高温起氧化皮和抗腐蚀性。陶瓷复合物可以是SiOxNy，碳化物可以是CNx，其中x，y和z为正整数或正分数。非金属涂层24还可以包含SiCxOyNz。非金属涂层24不含金属和包含如Al2O3、TiO2和CrNx的组成的金属。非金属涂层24包括多个独立的层32，优选一至三个独立的层32，并且更优选如图2中所示出的两个独立的层32。层32共同具有不大于300nm的总厚度，并且优选不大于100nm的总厚度。在一个示例性实施方案中，层32共同具有不大于50nm的总厚度。在另一实施方案中，层32共同具有不大于30nm的总厚度。小厚度的非金属涂层24在每一个层32上提供较小的内应力与低的生产成本。厚度小的非金属涂层24也有助于卓越的行为(exceptionalbehavior)、可成形性、以及在热成型过程期间改善性能。非金属涂层24的各个层32包含硅和碳中至少之一。各个层32也可以包含氧和氮中至少之一，以及包含陶瓷复合物和碳化物中至少之一。然而，非金属涂层24的各个层32优选具有不同于其他层32的组成或化学计量。形成具有不同组成或化学计量的层32降低任何针孔的长度，增加层32的叠层的密度，并且有助于提高抗腐蚀性。此外，各个层32可以包括梯度，其中随着层32的厚度增加，一种或更多种组分的量增加或减少以提供更密集的柱状生长(densercolumnargrowth)。直接布置在钢坯26的表面上或在金属涂层30上的第一层32可以具有小于，大于，或等于其他层32厚度的厚度。优选地，第一层32的厚度不大于3纳米，这在钢表面与非金属涂层24的其他层32之间提供卓越的粘附力。第二层32直接布置在第一层32上并且通常具有比第一层32更大的厚度，例如大于3纳米。然而，第二层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机动车部件，包括：由钢材料形成的热成型零件，以及布置在所述零件的表面上的非金属涂层，其中所述非金属涂层包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.03 US 61/642,1131.一种机动车部件，包括：由钢材料形成的热成型零件，以及在热成型之前直接布置在所述零件的所述钢材料的表面上的非金属涂层，其中所述非金属涂层包含硅和碳中至少之一并且具有不大于100nm的厚度。2.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述非金属涂层不含金属并且包含：40重量百分数至70重量百分数wt％的量的硅；最高达15wt％的量的碳；以及总量低于50wt％的氧与氮中至少之一。3.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述非金属涂层包含陶瓷和碳化物中至少之一。4.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述非金属涂层调节所述零件的所述表面的反射系数。5.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述非金属涂层包括一至三个独立层，所述层中的每一个均包含硅和碳中至少之一，并且所述层中的每一个均包含不同于其他层的组成。6.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述零件的所述钢材料是22MnB5。7.根据权利要求1所述的机动车部件，其中所述部件是A柱、B柱、D柱、门梁、保险杠梁、底框梁、摇杆、油箱护板、防滑板、前纵梁、中纵梁、后纵梁、门框、门内侧加强件、前管道或湿区部件。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·威廉·施莱歇特，亚历山大·扎克，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA