本发明专利技术涉及用于热成形的经涂覆的钢基材，其包含：第一涂层(4)，其包含85重量％的铝；以及覆在第一涂层(4)上面的第二涂层(11)，其中，第二涂层(11)是含铜涂层。本发明专利技术还提供一种生产硬化成形部件的方法，所述方法包括以下步骤：用铝涂层(4)涂覆钢基材(2)，施加含铜涂层(11)；从钢基材(2)加工坯料；并且使坯料热成形以产生硬化成形部件。
Method of producing hardened components from coated steel substrates and coated steel substrates
The present invention relates to a coated steel substrate for hot forming, comprising a first coating (4) containing 85% aluminum by weight, and a second coating (11) coated on the first coating (4), wherein the second coating (11) is a copper-containing coating. The invention also provides a method for producing hardened forming parts, which comprises the following steps: coating steel base material (2) with aluminium coating (4), applying copper coating (11); processing billet from steel base material (2); and hot forming billet to produce hardened forming parts.
【技术实现步骤摘要】
经涂覆的钢基材和由经涂覆的钢基材生产硬化组件的方法说明本专利技术涉及经涂覆的钢基材和由经涂覆的钢基材生产硬化组件的方法。用于金属组件腐蚀保护的涂覆系统以及由经涂覆的组件制成的热成形部件是本领域已知的。实际上，铝硅涂覆的高强度和超高强度淬火和回火钢、特别是含锰硼的淬火和回火钢(例如22MnB5或34MnB5)用于机动车的安全相关主体组件。然而，铝硅涂层倾向于在热成形期间载氢，这可能导致氢致裂纹(氢脆)。为了避免这种现象，已知向铝涂层施加另一涂层。该额外的涂层旨在减少热成形过程期间铝涂层的不希望的氢吸收。由EP2270257A1(对应于US2012/0073351A1)已知一种涂覆钢板和用于对涂覆钢板进行热形成的方法。钢板具有铝涂层和覆盖性表面涂层。表面涂层包含具有纤锌矿晶体结构的化合物。作为具有纤锌矿晶体结构的化合物，提及了AlN、GaN、InN、TiN、TlN、MnS、MnSe、ZnO、ZnS、CdS、CdSe，特别是ZnO。由WO2016132194A1已知一种钢板和用于生产压制硬化(pressharden)组件的方法，所述钢板具有基于铝的第一涂层和基于锌的第二涂层。锌涂层的厚度小于或等于1.1毫米。本专利技术的目的在于提供可热成形的经涂覆的钢板，所述钢板在热成形过程期间具有特别低的氢吸收，并且其表面能够简单且良好地进一步加工。作为一个方案，提出了一种用于热成形的经涂覆的钢基材，其包含：含至少85重量％的铝的第一涂层；以及覆在第一涂层上面的第二涂层；其中，第二涂层是含铜涂层。经涂覆的钢基材的优点是含铜涂层在后续加工期间用作阻止不希望的可扩散氢吸收的屏障。在含铜涂层的情况下，任意含铜或铜合金的涂层都应包括在本专利技术的范围内。含铜涂层还可以含有其它合金元素，例如锌。优选使用锌铜涂层，在施加时其包含至少60重量％的锌和至少1重量％的铜。含铜涂层具体是纳米晶体涂层。在本专利技术的上下文中，纳米晶体理解为晶体物质，其平均晶粒尺寸在纳米范围内，例如小于20纳米，特别是小于10纳米。钢基材可以是可硬化钢材料，例如，具体是含镁的钢。除了镁之外，钢可以还有其它微合金元素，例如，质量含量优选为至多1000ppm的铌和/或钛，和/或低质量比的其它微合金元素，例如硼和/或钒。可用钢材料的示例是17MnB5、22MnB5、26MnB5或34MnB5，但不限于此例如，起始材料(带材)可以具有至少450Mpa的拉伸强度。例如，由经涂覆的钢基材制成的成形部件的最终拉伸强度在至少一些区域处可以是至少1100MPa，优选至少1300MPa，特别是至少1500MPa，甚至特别优选1900MPa或更高。其它部件也可能具有低于1100MPa的较低拉伸强度，因此具有较高的延展性。钢基材的起始材料可以是厚度恒定的材料或者具有可变板厚的材料。不同板厚的示例包括由多个板焊接在一起制成的坯料[称为拼焊板(TailorWeldedBlank，TWB)]，或者通过柔性轧制生产的具有不同厚度的单片坯料[称为连续变截面辊轧板(TailorRolledBlank，TRB)]。可以以带材(卷)、矩形坯料、轮廓切割坯料(contourcutblank)形式提供钢基材。第一涂层包含至少85重量％的铝，其包括使用纯铝涂层(100重量％的Al)以及使用合金的可能性，所述合金含有作为主要合金成分的至少85重量％铝和任选的其它合金组分，例如硅，例如5-15重量％的硅，和/或至多5重量％铁和/或较小比例的其它合金元素。在本公开上下文中，由于主要成分铝，术语铝涂层/涂层或铝基涂层/涂层通常用于第一涂层/涂层，由此概念性地包括上述其它合金组成的可能性。例如，铝涂层可以在具有至少85重量％的铝以及视情况而定的其他合金成分的熔融浴中以热浸工艺施加到钢基材上，或通过其它已知的涂覆工艺施加。熔体的示例性组合物，就所施加的涂层而言，可含有至多3重量％的铁、9至12重量％的硅，其余为铝。应理解还可以含有不可避免的杂质，其适用于本公开的任意组合物。第一涂层的厚度例如可以为5微米至50微米，优选10微米至35微米。第二涂层的最小厚度可以是至少10纳米(10nm)，特别是至少200纳米(200nm)。例如，纳米晶体涂层的最大厚度可以是至多2微米(2μm)，特别是至多800纳米(800nm)。本公开中提及的用于锌镍涂层的合金组合物(例如，至少60重量％Zn和至少5重量％Cu)具体是指锌镍涂层的上部和/或中部深度范围。锌铜涂层、特别是纳米晶体锌铜涂层的施加可以通过例如无电沉积和/或电解沉积在经铝涂覆的钢基材上来进行。或者，第二涂层也可以通过浸渍、PVD、CVD或热浸电镀来施加。在施加至钢基材时第二涂层可以具体包含80重量％至90重量％的锌和/或10重量％至20重量％的铜。第一个可能性可以是第二涂层仅包含锌和铜。或者，第二涂层还可以包含其它合金成分，特别是多至5重量％的铁和/或多至10％重量％的镍，或其它。该目的通过用以下步骤生产硬化成形部件的方法进行进一步解决：用铝涂层涂覆钢基材，在施加至钢基材时铝涂层含有至少85重量％的铝；对钢基材进行轧制；施加含铜涂层，其中，含铜涂层在钢基材已经用铝涂层涂覆后进行施加；从钢基材加工坯料；使坯料热成形以生产硬化成形部件。硬化成形部件还可以称为硬化组件。该方法获得了与经涂覆的钢基材基本相同的优点，因此在这方面可以参考上述说明。应理解，根据本专利技术和有效实施方式的经涂覆的钢基材的上述特征也可以用于所述方法，反之亦然，与方法相关的所有特征也可以用于产品。含铜涂层形成了阻止不希望的可扩散氢吸收的屏障，特别是在随后的热成形过程中。发现所提出的方法可以实现可扩散氢吸收下降超过50％。以此方式，可以避免或至少减少钢材料的不希望的氢脆。总之，这导致硬化组件非常高的机械强度或耐磨性。含铜涂层可以具体作为锌铜涂层施加，在施加时其含有至少60重量％的锌和至少1重量％，优选至少5重量％的铜。优选施加纳米晶体锌铜涂层，例如通过无电沉积、电解沉积、电化学(镀锌)沉积、PVD工艺、CVD工艺、和/或热浸电镀工艺来施加。特别高效的方法是无电涂覆或无电金属沉积，具体包括进行涂覆处理而不使用外部电源。根据一个可能的实施方式，纳米晶体锌铜涂层可以通过合金化锌酸盐酸洗溶液(其也可称为锌酸盐酸洗剂或锌酸盐溶液)的方式来施加。锌酸盐酸洗溶液具体可以至少包含氢氧化钠，氧化锌，络合剂和金属盐，如铁和铜。合金化锌酸盐酸洗的pH值可以是例如11-14。例如，涂覆可以在20℃至98℃的温度下发生。涂覆后，经涂覆的钢基材可以进行干燥，例如通过热空气干燥进行。将锌铜涂层施加至经铝涂覆的钢基材所花费时间可以是例如至少0.5分钟和/或多至5.0分钟。涂覆时间越长，纳米晶体锌铜涂层越厚。优选地，对持续时间进行选择，使得第二涂层的厚度为10纳米(10nm)至2微米(2μm)，特别是200纳米(200nm)至800纳米(800nm)。对于良好的粘附性，如果在施加纳米晶体锌铜涂层之前使铝涂层表面活化是有利的，这可以例如通过酸洗来完成。含铝酸洗剂可以用于该目的。活化去除了铝涂层的外部氧化层，实现了铝涂层与待施加的锌铜涂层的粘合的有利条件。在活化前，根据表面情况，钢基材可以任选地进行去油污。在活化后，钢基材可以任选地进行分割。在生产硬化组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于热成形的经涂覆的钢基材，其包含：第一涂层(4)，所述第一涂层(4)包含至少85重量％的铝；以及覆在第一涂层(4)上面的第二涂层(11)，其特征在于，第二涂层(11)含有铜。
【技术特征摘要】
2017.11.27 DE 102017127987.31.用于热成形的经涂覆的钢基材，其包含：第一涂层(4)，所述第一涂层(4)包含至少85重量％的铝；以及覆在第一涂层(4)上面的第二涂层(11)，其特征在于，第二涂层(11)含有铜。2.如权利要求1所述的经涂覆的钢基材，其特征在于，第二涂层(11)是锌铜涂层，其在施加状态下包含至少60重量％的锌和至少5重量％的铜，特别是80至90重量％的锌和10至20重量％的铜。3.如权利要求1或2所述的经涂覆的钢基材，其特征在于，第二涂层(11)包含多至5重量％的铁和/或多至10重量％的镍。4.如权利要求1或2所述的经涂覆的钢基材，其特征在于，第二涂层(11)仅含有锌和铜。5.如权利要求1至4中任一项所述的经涂覆的钢基材，其特征在于，第二涂层(11)的厚度(D11)为多至2微米(2μm)，特别是多至800纳米(800nm)，并且/或者第二涂层(11)的厚度(D11)为至少10纳米(10nm)，特别是至少200纳米(200nm)。6.如权利要求1至5中任一项所述的经涂覆的钢基材，其特征在于，第二涂层(11)通过无电沉积、电解沉积、镀锌工艺、PVD工艺、CVD工艺、或热浸涂覆工艺施加。7.一种制造硬化成形部件的方法，所述方法包括以下步骤：用铝涂层(4)涂覆钢基材(2)，其中当施加至钢基材时(2)铝涂层(4)包含至少85重量％的铝；施加含铜涂层(11)，其中，含铜涂层(11)在用铝涂层(4)涂覆(...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·巴蒂斯塔，J·D·布莱赫特，G·本德特，
申请(专利权)人：穆尔和本德公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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