[发明专利]在钢质构件上制备有效阴极防腐蚀涂层的方法

说明书

本发明涉及一种在钢质构件上制备有效防腐蚀涂层的方法。

越来越多的场合使用热成型工艺生产高强度钢质构件，例如在汽车制造业 中将其用作承重车身构件。有一种热成型方式就是所谓的模压淬火或者冲压淬 火，即将特种钢(通常是锰硼钢)加热到奥氏体化温度、将其成型，然后在成 型模具中将其激冷淬火。这时将形成机械强度极高的马氏体组织结构，这样就 能以很小的材料厚度来制造轻巧的高强度构件。在高于850℃的温度下形成 奥氏体。该温度下会在钢表面上形成大量氧化皮。氧化皮形成速度很快，即 使在保护气体氛围下(例如在连续式退火炉中)加热零件，一旦这些零件从退 火炉转移到冲压模具时与空气中的氧接触，就会形成氧化皮。对于专为逐件生 产汽车零件而设计的成型线而言，无法以合理、经济、有益的费用将从加热到 成型的全部范围置于保护气体之下。

所形成的氧化皮有剥落倾向，并且粗糙易碎，因此会损害零构件以及成型 模具，必须在模压淬火之后(例如采用喷丸法)以很高的费用将其从零构件上 清除。由于必须定时清理模具，使得生产节拍大为增加，而且必须使用较大的 板材厚度来补偿因为喷丸处理而被去除的材料。因此在多数情况下均使用具有 防氧化保护层的钢板进行模压淬火。

EP1013785A1所公开的是使用热镀铝钢。采用热浸工艺将厚度约为20-30 μm的铝硅合金镀在钢上。这种铝硅镀层在热镀铝钢板存放过程中有一定的防 腐作用，因此在存放和运输过程中不必给这些钢板或卷材上油；但在经过加热 处理进行热成型之后，该镀层的防腐作用就会大为减小。例如按照DIN 50021 标准的规定在950℃温度下对加热后的热镀铝钢板进行盐雾试验，这一现象就 会变得很明显。经过几天之后，就能发现在整个表面上有红锈形成。经过拼 装以及对整个车身进行磷化处理之后，也可以对相应的零件进行电泳浸涂，使 其具有充分的防腐能力，从而可应用于一定的范围。但如果电泳涂层受损，将 无法保证充分有效的防腐。在常规条件下以直接冲压淬火法进行淬火处理之 后，热镀铝钢板的电阻＜1mOhm。

WO 2006/040030A1所描述的是另一种防氧化涂层，利用有机硅粘结剂、 铝颗粒以及固体润滑剂构成的一种涂料对钢板或卷材进行湿化学涂层处理。可 以对其进行冷、热成型，并且能在热成型过程中方式生成氧化皮。经过热成型 或模压淬火之后，采用喷丸法去除无机表面反应层，为此所耗费的电能和时间 明显少于去除氧化皮时所需的量。之所以采用喷丸清除法，是因为随后供电阻 点焊用的反应层没有所需的导电能力。在焊接露出金属光泽的钢板之后，也对 其进行磷化处理和电泳涂层处理。

WO 2007/076766A2所涉及的是上述湿化学防氧化起皮层的一种改进实施 方式，在经过模压淬火之后具有进行电阻点焊以及电泳涂层处理所需的导电能 力，因此在经过模压淬火之后可以留在零构件上。在常规条件下以直接冲压淬 火法进行淬火处理之后，这些钢板的电阻＜5mOhm。如果随后要对该零构件 进行焊接，尤其是进行电阻点焊，或者对其进行电泳涂层处理，则尤其要遵守 相关工艺参数，也就是能加热具有防氧化起皮层的钢板时形成导电反应层的参 数。已征明最好使用一种保护气体气氛(例如氮气，氩气)或者使用减少了氧 含量(0～10％)的炉内气氛。短暂的加热时间同样也会形成较高的导电能力， 使得电阻＜3mOhm，因此有助于提高可焊接性。相应的零件在经过焊接、磷 化处理和电泳涂层处理之后，将会具有充分的防腐能力，可应用于一定的范围。 当然如果保护钢材的电泳涂层受损，就不会存在有效的防腐能力。

所述湿化学防氧化起皮层相对于热浸镀铝的优点在于：在加热到奥氏体化 温度时不必形成扩散层，因此能够以较短的生产节拍运行。此外在加热过程中 不存在熔化的危险，因此在进行模压淬火时也可以使用感应法或者传导法进行 加热。