等离子体电解氧化的构件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种表面氧化金属构件或半成品的制造方法、其应用及相应平面构件，特别是汽车外壳构件，如发动机罩、车顶、车门、挡泥板和/或侧架、烤盘或浴缸。本发明专利技术目的在于提出一种制造表面氧化构件或者半成品的方法，该构件或半成品具有至少局部等离子电解氧化表面，其中尽管必需的成型步骤该方法仍适用于大规模生产，该目的通过一种用于制造表面氧化金属构件或者半成品的方法实现，包括以下方法步骤：制备带状或板状金属基底，随后至少局部涂覆至少一个一侧或两侧表面涂层，其由以下金属中一种或多种合金组成：Al、Mg、Ti或Zr，对基底已涂覆的表面涂层实施至少局部的等离子体电解氧化并且随后将已涂层基底可选地定长切割并成型为构件或半成品，其中表面涂层的等离子体电解氧化部分厚度小于5μm,优选小于3μm，或者可选地定长切割基底并将基底成型为构件或半成品，随后对构件或半成品的已涂覆表面涂层实施至少局部的等离子体电解氧化，其中表面涂层的等离子体电解氧化部分厚度为5μm至200μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造表面氧化的、金属的构件或者半成品的方法、该构件或者半成品的应用以及相应的平面的构件，特别是汽车的外壳构件，比如发动机罩、车顶、车门、挡泥板和/或侧架、摩擦衬片和/或磨料层、轴承材料、煎盘和/或烤盘以及炊具领域的制品，在以屋顶覆盖、墙体和/或天花板嵌板的形式的建筑领域，在照明工业和/或辐射加热工业中，用于燃烧室外罩、涡轮外罩和/或炉外罩以及排气装置，热保护屏障、离岸应用或者在卫生领域中的应用，比如淋浴槽、浴缸、盥洗台/盥洗盆、洗衣机外罩和/或烘干机外罩，以及在电气工业和/或电子娱乐系统中的构件和/或外罩，用于电子部件的散热体，例如用于LED和/或工业电子设备，为了改善物体消声和/或在振动引起的和/或声音冲击的构件的消声，在特别是有强腐蚀性和/或磨损性的介质流通经过的管路铺设中，对耐磨性有要求的搅拌装置和/或混合装置中以及用于输送含沙的和/或边缘锋利的散装货物的覆盖物和/或装置，以及在食品工业中与食品接触的表面以及在医学修补术和/或医学技术中作为生物兼容的、耐磨损的层，以及通过结构化的层使在构件上全面地或部分地提高压曲强度、压曲刚性、抗弯强度、表面硬度和/或耐磨强度成为必要的措施。
技术介绍
金属的基底的表面改善是已知的。例如长时间以来已知作为保护防护层的珐琅。在珐琅涂层的过程中，通过浸入或喷涂而为物体设置珐琅涂层并随后在800至850℃下煅烧。虽然珐琅层可以涂覆在许多基底上，例如也可以涂覆在钢上。但是珐琅层会轻易地受到损坏并因此非常易受撞击。此外，还已知用于铝基底的阳极氧化。在阳极氧化的过程中利用铝的电解氧化，从而有针对性地在铝基底上产生氧化
铝层。阳极氧化后的表面具有相对较大的硬度。对于大于400HV的硬度而言需要更厚的层，其具有增加的易碎性。此外还已知铝的等离子体电解氧化，特别是以PVD法或CVD法涂覆在钢基底上的铝薄层的等离子体电解氧化。通过等离子体电解氧化(PEO)或者MAO(微弧氧化)可以产生极高的硬度。另外，“电镀技术(Galvanotechnik)5/2012”,“由热的和阳极的过程产生的薄陶瓷层(Dünne keramische Schichten aus thermischen und anodischen Prozessen)”,T.Lampke等人著,参见934页中还已知,通过电弧或火焰喷镀使照射后的钢基底涂覆有铝材料并且随后使该表面等离子体电解氧化，从而在该表面上至少局部地产生陶瓷釉。等离子体电解氧化可以产生最大2000HV的层硬度。但是PVD法或CVD法并不适用于大规模生产。另外还提出了构件或半成品通常必须经过成型过程的问题。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的因此在于提出一种用于制造表面改善的构件或者半成品的方法，该构件或半成品具有至少局部的等离子电解氧化的表面，其中，尽管必需的成型步骤该方法仍适用于大规模生产。此外，本专利技术的目的还在于提出有利的应用以及有利的构件。根据本专利技术的第一教导，该目的通过一种用于制造表面改善的、金属的构件或者半成品的方法得以实现，该方法包括以下方法步骤：-制备带状或者板状的金属的基底，-随后至少局部地涂覆至少一个一侧或两侧的表面涂层，该表面涂层由以下金属中的一种或多种的合金组成：Al、Mg、Ti或Zr，-对基底的已涂覆的表面涂层实施至少局部的、特别是连续的等离子体电解氧化，并且随后将已涂层的基底可选地定长切割并成型成为构件或半成品，其中，表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为小于5μm、优选小于3μm，或者-将基底可选地定长切割并且将基底成型成为构件或半成品，-随后对构件或半成品的已涂覆的表面涂层实施至少局部的等
离子体电解氧化，其中，表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为5μm至200μm、特别是不超过50μm、优选不超过30μm。按照本专利技术，带状的基底应理解为一种以带材形式的基底，例如将带材卷绕作为卷材而提供。板状的基底是一种平面的、通常轧制过的基底，其厚度基本上比其宽度和长度小。半成品与构件的区别在于，根据本专利技术的半成品进行了其他的方法步骤，例如成型步骤。通过使方法步骤的顺序取决于等离子体电解转化的层的厚度可以提供特别经济的制造。在小于5μm、特别是小于3μm的较小的表面涂层厚度的情况下，至少局部的等离子体电解氧化既可以在带状的金属的基底上特别是连续地实施也可以在板材成型之前在块状涂层的板材上实施。在5μm至200μm、特别是不超过50μm、优选不超过30μm的较大的等离子体电解氧化的表面涂层厚度的情况下，必须在成型之后进行等离子体电解氧化。但是在此也可以充分利用，可以以特别经济的方式、例如通过带状的基底优选连续地实施各个操作步骤直到表面涂层的一部分的等离子体电解氧化。表面的等离子体电解氧化在电解液中通过与阳极氧化相比明显更高的电压进行。在电解池中产生等离子体放电，其促使表面的等离子体电解氧化。元素Al、Mg、Ti和Zr的合金的氧化物的特征在于特殊的硬度和耐腐蚀性，其中，铝合金是成本很低而且以其氧化物的形式可以提供非常高的硬度。通过等离子体放电调整氧化层，该氧化层例如与阳极氧化相比具有几乎无孔的、封闭的层并且促使改善耐腐蚀保护性能和更高硬度的作用。已显示，特别是平面的构件，即板状的基底或带状的基底可以以较大的规模等离子体电解地通过充分的生产速度转变成为陶瓷釉，从而使大规模生产成为可能和经济性的。根据本专利技术的第一种设计方案，通过基底的热浸镀层或者滚压包层完成基底的一侧或两侧表面涂层的涂覆，该表面涂层由以下金属中的一种或多种的合金组成：Al、Mg、Ti或Zr。热浸镀层特别是适用于为带状的基底涂覆两侧的表面涂层。通过滚压包覆也可以制造一侧的涂层，该涂层具有以下一种金属的合金：Al、Mg、Ti或Zr。但
是，当然也可以通过滚压包层实现两侧的涂层。在热浸镀槽中，可以使用铝、铝合金、铝镁合金、镁、镁合金、镁铝合金和可选的外来混入物(比如铁、锌、钛、钒、铬、钴和/或锰)。这两种方法都适用于已涂层的金属的基底的大规模生产。优选通过这些方法制造带状的已涂层的金属基底。优选由钢、不锈钢、镍基合金(超级合金)或者其他的非铁合金制备基底，其中，钢基底可选地涂覆有基于Zn、ZnAl、AlZn、ZnMg的金属的涂层。除了通过金属层而受到耐腐蚀保护的钢材之外，例如优选使用碳钢、不锈钢、耐热且高耐腐蚀的不锈钢或者工具钢。镍基合金或者其他的非铁合金，例如不含有金属Al、Mg、Ti和/或Zr的基本组成部分的合金，同样适合作为用于表面涂层和随后已涂覆的表面涂层的等离子体电解氧化的基底。根据该方法的另一种设计方案，由钢制备具有最大3.0mm、特别是最大1.5mm、优选最大0.8mm、特别优选最大0.5mm厚度的基底。尽管钢基底的厚度较小，但是等离子体电解氧化的构件具有更高的硬度和由于氧化层所产生的更高的E模量，这最终促使更高的压曲强度和压曲刚性，从而由此实现了例如在汽车制造中进一步的重量减轻。在热浸镀层的过程中，涂层的层厚为10μm至最大50μm、优选最大30μm。在滚压包层的过程中，涂层的层厚为20μm至最大200μm、优选最大100μm。根据本专利技术的另一种设计方案，带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造表面氧化的、金属的构件或者半成品的方法，所述方法包括以下方法步骤：‑制备(1)带状或者板状的金属的基底，‑随后至少局部地涂覆(2)至少一个一侧或两侧的表面涂层，所述表面涂层由以下金属中的一种或多种的合金组成：Al、Mg、Ti或Zr，‑对基底的已涂覆的表面涂层实施(3a)至少局部的等离子体电解氧化，并且‑随后将已涂层的基底可选地定长切割(3b)并成型(3c)成为构件或半成品，其中，所述表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为小于5μm,或者‑将基底可选地定长切割(3a')并且将基底成型(3b')成为构件或半成品，‑随后对构件或半成品的已涂覆的表面涂层实施(3c')至少局部的等离子体电解氧化，其中，所述表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为5μm至200μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 EP 14154045.01.一种用于制造表面氧化的、金属的构件或者半成品的方法，所述方法包括以下方法步骤：-制备(1)带状或者板状的金属的基底，-随后至少局部地涂覆(2)至少一个一侧或两侧的表面涂层，所述表面涂层由以下金属中的一种或多种的合金组成：Al、Mg、Ti或Zr，-对基底的已涂覆的表面涂层实施(3a)至少局部的等离子体电解氧化，并且-随后将已涂层的基底可选地定长切割(3b)并成型(3c)成为构件或半成品，其中，所述表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为小于5μm,或者-将基底可选地定长切割(3a')并且将基底成型(3b')成为构件或半成品，-随后对构件或半成品的已涂覆的表面涂层实施(3c')至少局部的等离子体电解氧化，其中，所述表面涂层的等离子体电解氧化的部分的厚度为5μm至200μm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过基底的热浸镀层或者滚压包层完成表面涂层的一侧或两侧的涂覆，所述表面涂层由以下金属中的一种或多种的合金组成：Al、Mg、Ti或Zr。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由钢、不锈钢、镍基合金(超级合金)或者其他的非铁合金制备基底，其中，钢基底可选地涂覆有基于Zn、ZnMg、ZnAl和/或AlZn的金属的涂层。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，由钢制备具有最大3.0mm厚度的基底。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，带状的基底在涂覆一侧或两侧的表面涂层之后卷绕成卷材，以便...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·克劳克，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE