钢合金工件和用于制造压制硬化钢合金部件的方法技术

本发明专利技术公开了一种钢合金工件和使用钢合金工件制造压制硬化钢(PHS)部件的方法。钢合金工件包括约1.0至5.0wt％的铬、约0.5至2.0wt％的硅，和带有预定的压印图案的表面。压印图案包括多个交叠的嵌套的正弦波形和一蜂巢图案中的一个，以及产生约1.0至2.5微米的表面粗糙度。方法包括设置钢合金工件；按一预定时间和温度加热工件；将工件热冲压为PHS部件；按预定的淬冷率对PHS部件进行淬火；以及对PHS部件进行电泳涂覆。电泳涂覆直接施加在PHS部件的表面上。

Steel alloy workpieces and methods for making pressed and hardened steel alloy parts

【技术实现步骤摘要】
钢合金工件和用于制造压制硬化钢合金部件的方法
本公开总体上涉及用于压制硬化工艺的钢合金工件，更具体地，涉及抗氧化钢合金工件，其具有用于改进电泳涂层附着性的表面图案。
技术介绍
在汽车应用中，高强度钢合金通过热冲压转换为复杂的形状，这样的热冲压也称为压制硬化。像车身B柱这样的结构部件，是通过从钢板上裁剪出来的预定形状和尺寸的钢胚或称工件制造出来的。这些工件在炉中按预定温度和时间来加热，在一模具中热冲压为预定的零件构形，然后经历淬火以实现所期望的结构性能。通过压制硬化工艺制造出来的高强度的汽车钢零件，称为压制硬化钢(PHS)部件。这些PHS部件在制出之后，立即或很快地，通过电泳涂覆(e-coating)来进行涂布，以保护PHS部件不被腐蚀。在电泳涂覆工艺之前可能需要磷化工艺以增加电子涂层在PHS部件表面上的附着性。在表面裸露的钢合金工件的压制硬化工艺期间，其表面可能会形成较厚的非同质氧化膜，从而不利地影响电泳涂覆的附着性。因此，有需要在工件转换为PHS部件的全部工艺流程中，最小化工件表面的氧化。可在工件表面施加防氧化层，例如锌(Zn)。然而，带有Zn涂层的PHS部件，在其表面上也可能出现非同质氧化层。在施加电泳涂层之前，需要先通过喷丸清理来移除非同质氧化层，以确保电泳涂层在PHS部件上有良好的附着性，从而也导致增大了制造PHS部件的成本。因此，虽然目前具有抗氧化涂层的钢合金工件实现了其制成PHS部件的预期目的，但是需要具有足够表面抗氧化性的钢合金工件，以消除对抗氧化涂层的依赖。
技术实现思路
根据若干方面，公开了一种钢合金工件，其具有约1.0至5.0wt％的铬、约0.5至2.0wt％的硅，以及具有预定的压印图案的表面。在本公开的另一方面，预定的压印图案在表面上产生约1.0至2.5微米的粗糙度。在本公开的另一方面，预定的压印图案包括多个相交波形。在本公开的另一方面，多个相交波形包括平行于A轴延伸的第一多个嵌套的正弦波形，以及平行于A轴延伸的第二多个嵌套的正弦波形。第二多个嵌套的正弦波形与第一多个嵌套的正弦波形不同相，使得第二多个嵌套的正弦波形交叠于第一多个嵌套的正弦波形。在本公开的另一方面，第一多个嵌套的正弦波形和第二多个嵌套的正弦波形包括相同振幅和相同频率中的至少一者。在本公开的另一方面，所述第一多个嵌套的正弦波形与第二多个嵌套的正弦波形异相约180度。在本公开的另一方面，多个交叠的正弦波形包括大于0但小于约150微米的平均相交间距(davg)。在本公开的另一方面，多个相交波形在钢合金工件的表面产生大约1.5微米的粗糙度。在本公开的另一方面，钢合金工件进一步包括约0.01至0.35wt％的碳(C)和约0.0至3.0wt％的锰(Mn)。在本公开的另一方面，所述预定图案包括蜂巢图案。根据若干方面，提供了一种制造电泳涂覆的压制硬化钢(PHS)部件的方法。所述方法包括：设置含有钢合金的工件，包含约1.0至5.0wt％的铬和约0.5至2.0wt％的硅。其中工件包括表面，该表面具有压印的预定表面图案；按一预定时间和温度加热所述工件；将所述工件热冲压为PHS部件；按一预定的淬冷率对所述PHS部件进行淬火；以及对所述PHS部件进行电泳涂覆。在本公开的另一方面，压印的预定表面图案包括多个相交波形和蜂巢图案中的至少一个。在本公开的另一方面，多个相交波形包括多个交叠的嵌套的正弦波形。在本公开的另一方面，所述多个交叠的嵌套的正弦波形在所述钢合金工件的表面产生大约1.5微米的粗糙度。在本公开的另一方面，所述钢合金进一步包括约0.01至0.35wt％的碳(C)和约0.0至3.0wt％的锰(Mn)。在本公开的另一方面，所述电泳涂覆直接施加在工件的压印出的预定表面图案上。根据若干方面，公开了一种压制硬化钢(PHS)部件。所述PHS部件包括一钢合金基板，所述钢合金基板包括约1至5wt％的铬，以及约0.5至2wt％的硅；压印在所述合金基板表面上的预定图案；以及与所述表面直接接触的涂层。在本公开的另一方面，所述预定图案在所述表面上产生约1.0至2.5微米的粗糙度。在本公开的另一方面，涂层为电泳涂覆。在本公开的另一方面，预定图案包括交叠的波形和蜂巢图案中的至少一者。根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本专利技术的范围。附图说明这里描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记在所有视图中表示相应的部件。图1是根据一示例性实施例的用于制造压制硬化钢(PHS)部件的方法的工艺流程的示意图；图2是根据一示例性实施例的图1的工件表面的一部分的详细视图2的示意图，该部分在图中示出了示例性表面图案；图3A-3C根据一示例性实施例，示出了对图2示例性表面图案的第一示例性交叠波形图案的解构；图4A是实验室参考工件表面的照片，显示了胶带附着力试验的结果；图4B是实验室测试工件表面的照片，显示了胶带附着力试验的结果；以及图5是根据示例性实施例的，制造具有交叠的波形图案的合金钢板的方法的示意图。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开，应用或用途。参考附图公开了所示实施例，其中相同的数字表示在所有的几个附图中的相应部分。这些图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化以显示特定特征的细节。所公开的具体结构和功能细节不旨在被解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践所公开的概念的代表性基础。本专利技术提供一种钢合金工件，其具有足够的铬(Cr)和硅(Si)含量，使得钢合金工件在经受压制硬化处理以形成压制硬化钢(PHS)部件之后，呈现一薄表面氧化膜。此外，钢合金工件还包括具有压印图案的表面，该压印图案有利于改善在所制出的PHS部件上的电泳涂层(e-coat)的附着性。本专利技术还提供了利用所公开的钢合金工件制造电泳涂覆的PHS部件的方法，以及用所公开的方法制成的电泳涂覆的PHS部件。图1示出了由钢合金工件106制造电涂覆的PHS部件的方法的工艺流程，该方法基本以附图标记100表示，该合金工件106具有新颖的钢合金成分和压印的表面图案，如下面所详细公开。方法100开始于，设置由合金钢板104组成的钢卷102；将合金钢板104展开并裁剪成具有预定尺寸和形状的多个工件106；在炉中按一预定时间和温度加热所述工件106；在冲模110中将工件106热冲压成PHS部件112；按预定的淬冷率对PHS部件112进行淬火；以及通过将PHS部件112磷化和浸入填充有电泳涂覆乳液的槽114中来电涂覆PHS部件112。所述电泳涂覆直接施加到保留在PHS部件112的压印表面图案上。钢合金成分和表面图案化的这样的独特组合提供了非常致密和薄的表面氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢合金工件，包括：/n约1.0至5.0wt％的铬；/n约0.5至2.0wt％的硅；以及/n具有预定的压印图案的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢合金工件，包括：
约1.0至5.0wt％的铬；
约0.5至2.0wt％的硅；以及
具有预定的压印图案的表面。


2.根据权利要求1所述的钢合金工件，其中所述预定的压印图案在所述表面上产生约1.0至2.5微米的粗糙度。


3.根据权利要求1所述的钢合金工件，其中所述预定的压印图案包括多个相交波形。


4.根据权利要求3所述的钢合金工件，其中所述多个相交波形包括：
平行于A轴延伸的第一多个嵌套的正弦波形；以及
平行于所述A轴延伸的第二多个嵌套的正弦波形；
其中所述第二多个嵌套的正弦波形与所述第一多个嵌套的正弦波形不同相，使得所述第二多个嵌套的正弦波形交叠于所述第一多个嵌套的正弦波形。


5.根据权利要求4所述的钢合金工件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢琦，郭杨，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US