包括钢基板、中间层和防腐蚀保护涂层的部件、相应硬化部件及相应方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种部件，其包括组织结构可转变成马氏体组织结构的钢基板(3)、覆盖该钢基板且主要成分为钛的金属中间层(2)和覆盖该中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)，其中该防腐蚀保护涂层(1)包括一层或多层，并且防腐蚀保护涂层(1)的一个层或其至少与金属中间层(2)邻接的层是金属的并且与该中间层(2)的材料不同。的层是金属的并且与该中间层(2)的材料不同。的层是金属的并且与该中间层(2)的材料不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括钢基板、中间层和防腐蚀保护涂层的部件、相应硬化部件及相应方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种包括钢基板、覆盖该钢基板的金属中间层和覆盖该中间层的防腐蚀保护涂层的部件。关于根据本专利技术的部件的更多细节从所附权利要求及以下说明中得出。本专利技术还涉及一种相应的硬化部件、一种相应的制造部件的方法、一种相应的制造硬化部件的方法以及根据本专利技术的用途。在每种情况下，细节可以从所附权利要求和以下描述中得出。
[0002]根据本专利技术的部件通常以钢板的形式存在并且在此优选以PHS钢板(冲压硬化钢板)的形式存在。
[0003]根据本专利技术的硬化部件优选是由相应的冲压硬化钢板制成的钢模制件。

技术介绍

[0004]关于名称“冲压硬化钢板”(或“PHS钢板”)，可以参考文献DE 10 2012 024 616 A1。如其中所述，通过将钢板加热到奥氏体化温度以上并通过在压制过程中冷却获得基本上纯马氏体的组织结构，可以由冲压硬化钢板制成具有极高强度的硬化部件。
[0005]然而，本专利技术不限于使用冲压硬化钢板(作为部件)或由其生产的钢模制件(作为硬化部件)。
[0006]在本专利技术的范围内，部件和相应硬化部件的钢基板优选为锰硼钢。在这种锰硼钢的热成型中，通常使用防腐蚀保护涂层，例如Al
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Si涂层，以防止在表面形成氧化皮。然而，这种Al
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Si涂层由于其阻隔作用只能被动地防止腐蚀。由于纯锌的419℃的相对较低的熔点，因此只能在有限程度上使用主动保护作用的锌覆层。据观察，在成型过程中，液态锌渗入基材(钢基板)并在此导致裂纹形成(所谓液态金属脆化)。在某些情况下，这个问题已经通过用具有更高熔点的合金代替锌覆层来解决，使得在热成型过程中只有足够小比例的这种合金以液态形式存在。在此，可以再次参考文献DE 10 2012 024 616 A1。其中公开了一种钢板，尤其是冲压硬化钢板，其具有钢基板层和含有锌和锰的防腐蚀保护层。该防腐蚀保护层在此以电镀方式施加到基板层上并且具有至少5重量％，但最多25重量％的锰比例。根据该公开内容，锰比例不应超过25重量％。
[0007]然而，一般来说，在锌合金的情况下，防腐蚀保护涂层的牺牲效果通常低于纯锌的情况。当涂层的钢基板退火时，如在热成型中通常在约900℃下进行的那样，铁通常也强烈扩散到涂层组合物中(在这一点上也可以参考根据图3的本专利技术的研究)。这种向内扩散通常会进一步降低涂层的阴极保护作用。
[0008]这种铁扩散通常是不希望的。
[0009]WO 2014/124749公开了一种其上布置有金属闪光层(Flash
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Schicht)的经涂覆的钢基板，其中该金属闪光层包括第一闪光层，该第一闪光层与钢基板相邻并且包含选自Al、Ag、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、Sn和Zr的一种或者多种元素，以及包括Fe作为主要成分的第二闪光层。
[0010]DE 10 2014 004 656 A1公开了一种具有由可热成型钢制成的基体的部件，该基体至少在部分区域中设有涂层，该涂层包括第一层和至少一个至少包含锌并且是覆盖在第一层之上的第二层。这里，第一层布置在基体和第二层之间并且形成为液态金属脆化和扩散阻挡层。第一层在此优选包含非贵金属的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、水合物、硅酸盐、铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、钛酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氯化物或磷酸盐化合物。
[0011]EP 2 049 699 B1涉及一种用于为钢带涂层的方法和一种经涂层的钢带。钢带的锰含量在6
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30％的范围内。在最后一次退火之前，在钢带上施加铝层，在最后一次退火后，在该铝层上涂上一层由熔融金属组成的涂层。铝层优选通过PVD涂层施加。中间层的层厚优选限制在50nm至1000nm。EP 2 049 699 B1公开了在随后的熔体涂层之前必需的退火处理过程中出现钢带中的铁扩散到所施加的铝中，使得在退火过程中在钢带上出现基本由铝和铁组成的金属覆盖层，其与由钢带形成的基底材料配合地连接。
[0012]EP 2 435 603 B1公开了一种生产扁钢产品的方法，该扁钢产品由通过钢材构成的基层和施加于其上的防腐蚀保护的多层覆层形成。以特定方式在基层上施加有锌层，在该锌层表面施加特定的铝层，在该铝层上面施加镁层，然后进行热后处理，其中在该覆层中，在覆层表面的方向上在Al层上方形成MgZn2层。
[0013]EP 2 848 709 A1公开了一种用于制造具有防腐蚀保护的金属覆层的钢部件的方法和钢部件。
[0014]WO 2016/071399 A1公开了一种用于制造用于可硬化钢板的防腐蚀保护涂层的方法和一种用于可硬化钢板的防腐蚀保护涂层。
[0015]WO 2015/090621 A1公开了一种具有锌基防腐蚀保护涂层的钢基板。可以在基材和锌基涂层之间设置扩散阻挡层，其优选可以是钨层或钨合金层。其公开了，具有在2
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50nm范围内的厚度的相对薄的阻挡层就足够了。
[0016]因此，从现有技术中已知防腐蚀保护涂层以及部分地还有用于钢板(部件)和热成型钢板(硬化部件)的中间层或扩散阻挡层。然而，已知的防腐蚀保护涂层、中间层、部件和硬化部件以及其分别的生产方法还不是最佳的。
[0017]尤其非常需要具有钢基板和防腐蚀保护涂层的部件，其中至少在很大程度上抑制了铁从钢基板到防腐蚀保护涂层中的扩散。
[0018]此外，非常需要这样的部件，其中防腐蚀保护涂层的元素到钢基板中的扩散特别低。
[0019]尤其需要针对热成型过程中破坏性锌渗入，即所谓液态金属脆化的影响有效保护的镀锌部件，这通常是在基材中形成明显裂纹的原因。
[0020]此外，需要相应的部件，其中与例如WO 2015/090621 A1中的部件不同，在钢基板上没有布置特别脆的材料(例如钨)组成的层。在随后的热成型过程中，脆性层容易破裂；由此产生的硬化钢板(硬化部件)会出现不可接受的裂纹。

技术实现思路

[0021]本专利技术以通过共同的技术教导相互联系的各个方面涉及上述目标或需要中的某些或全部。
[0022]根据本专利技术的主要方面，其涉及部件(优选涂层的钢板)，上述目的
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问题中的很多
通过一种部件解决，其包括
[0023]‑
组织结构可以转变为马氏体组织结构的钢基板，
[0024]‑
覆盖该钢基板的金属中间层，其主要成分是钛
[0025]和
[0026]‑
覆盖该中间层的防腐蚀保护涂层，
[0027]其中该防腐蚀保护涂层包括一层或多层，并且该防腐蚀保护涂层的该一个层或其至少与金属中间层邻接的层是金属的并且与该中间层的材料不同。
[0028]根据本专利技术的部件通常适用于并设置用于进一步加工得到根据本专利技术的硬化部件，如下面和所附权利要求中更详细地定义。
[0029]在本文中，“覆盖钢基板的金属中间层”被理解为与钢基板直接接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.部件，所述部件包括
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钢基板(3)，其组织结构能够转变为马氏体组织结构，
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覆盖钢基板的金属中间层(2)，其主要成分是钛和
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覆盖中间层(2)的防腐蚀保护涂层(1)，其中所述防腐蚀保护涂层(1)包括一层或多层，并且防腐蚀保护涂层(1)的一个层或其至少与金属中间层(2)邻接的层是金属的并且与所述中间层(2)的材料不同。2.根据权利要求1所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的金属原子的主要成分或防腐蚀保护涂层(1)的与金属中间层(2)相邻的金属层的金属原子的主要成分选自锌和锰和/或金属锌和/或金属锰包含在防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中。3.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中防腐蚀保护涂层(1)的面对钢基板(3)的面积的至少90％，优选至少95％的区域，更优选整个面向钢基板(3)的面，通过金属中间层(2)与钢基板(3)分开。4.根据前述权利要求中任一项所述的部件，(i)其中基于中间层(2)的总质量，在覆盖钢基板(3)的金属中间层(2)中钛的比例大于或等于90重量％。和/或(ii)其中覆盖所述钢基板并且其主要成分为钛的金属中间层(2)的材料
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具有大于1000℃，优选大于1200℃，优选大于1400℃，特别优选大于1600℃的熔点，和/或
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具有低于4700℃，优选低于3500℃的沸点，和/或(iii)其中
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主要成分为钛的金属中间层(2)具有最多500nm的厚度，优选最多400nm的厚度，特别优选最多300nm的厚度，和/或主要成分为钛的金属中间层(2)具有至少100nm、优选至少150nm的厚度。5.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中(i)金属锌存在于防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层中或至少在其与金属中间层(2)相邻的金属层中，并且
‑
金属锌在覆盖中间层的防腐蚀保护涂层(1)中的比例大于或等于55重量％，优选大于或等于96重量％，基于防腐蚀保护涂层的总质量，和/或
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防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或至少其与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于至419℃，优选在从419℃至580℃的范围内或在高于600℃的范围内，
或者(ii)防腐蚀保护涂层的熔点或防腐蚀保护涂层(1)的一层金属层或其至少与金属中间层(2)相邻的金属层的熔点大于或等于880℃。6.硬化部件，所述硬化部件包括
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钢基板(6)和
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保护所述钢基板的防腐蚀保护涂层(4)，其中所述防腐蚀保护涂层包含钛，优选金属钛。7.根据权利要求6所述的硬化部件，其中所述硬化部件可通过硬化根据方面1至5中任一项的部件获得和/或是一种热成型硬化部件。8.根据权利要求6至7中任一项所述的硬化部件，其中钢基板(6)在面向防腐蚀保护涂层(4)的区域中与钛合金化，优选与钛和至少一种选自锌和锰的金属合金化，和/或其中钢基板(6)和防腐蚀保护涂层(4)通过过渡区(5)连接
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其中存在铁、钛和防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中金属主要成分从过渡区的靠近钢基板的区域开始在防腐蚀保护涂层的方向上发生变化，从铁到防腐蚀保护涂层的金属主要成分，其中防腐蚀保护涂层的主要成分优选选自锌和锰，和/或
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其中通过GDOES确定的铁的质量比例从过渡区(5)的靠近钢基板(6)的区域开始在防腐蚀保护涂层(4)的方向上在最多10μm，优选5μm的距离上从第一质量比例减少到第一质量比例的一半或不到一半，其中在过渡区(5)的靠近钢基板(6)的区域中，铁的第一质量比例优选为至少80重量％。9.根据权利要求6至8中任一项所述的硬化部件，
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其中从防腐蚀保护涂层的外表面测量，在防腐蚀保护涂层(4)中深度为2μm，优选在1
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3μm的范围内，铁的比例小于25重量％，优选小于20重量％，通过GDOES确定和/或
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其...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：