[发明专利]用于钢基材的非金属涂层及其形成方法

说明书

一种用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者制备的第一层和由氮化铬制备的第二层。第二层的厚度为3nm至30nm，第一层和第二层共同形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

技术领域

本发明一般地涉及用于钢基材和用于经涂覆的钢基材的非金属涂层。更具体地，本发明涉及包含至少一个保护层和至少一个吸收层的多层非金属涂层，以及用于在钢基材上或在经涂覆的钢基材上形成这样的涂层的方法和系统。

背景技术

经常通过对冷轧或热轧钢板进行热成型来生产机动车辆组件。这样的汽车钢产品的实例包括车辆柱、支承件、保险杠、门槛板、燃油箱组合件、门框和例如机动车辆底板的部件的组件。热成型在高于700℃的温度下进行且经常包括对钢板进行热冲压。然后进行组件的快速冷却以改善最终产品的机械强度和其他特性。

遗憾地是，未经涂覆的钢基材易受氧化皮形成、腐蚀和脱碳影响，这可在热成型期间在基材露出的表面上发生。这些类型的表面缺陷可以导致最终产品中降低的机械强度并且在成型工具上产生增加的磨损。此外，这些类型的表面缺陷使得更难给组件的表面上漆，并且可导致随后施加的漆层的差粘合性。

已提出多种解决方案以用于降低这些类型的表面缺陷的严重程度。例如，可以对热成型钢部件进行喷丸处理以除去表面腐蚀和氧化皮，但是这需要高水平能量并且可能对组件的其他特性产生负面影响。或者，可在受控气氛炉中加热钢基材以在最初就防止表面缺陷发生，但是这种解决方案增加了用于进行热成型工艺的系统的成本和复杂性。或者，可在热成型之前涂覆钢基材。作为实例，WO 2013/166429中公开了用于钢基材的涂层，其包括一至三个不同的层，各个层不含金属原子。该层的组成至少包括硅和碳，并且涂层的总厚度不超过约300nm。

提供克服至少一些上述缺点的非金属涂层和方法将是有益的。

发明内容

根据至少一个实施方案的一个方面，提供了用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

根据至少一个实施方案的一个方面，提供了经涂覆的钢组件，包括：钢基材；形成于钢基材上的非金属涂层，所述非金属涂层包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

根据至少一个实施方案的一个方面，提供了使用非金属涂层涂覆钢组件的方法，包括：提供钢基材或经涂覆的钢基材；在钢基材或经涂覆的钢基材上沉积非金属涂层，所述非金属涂层包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

根据至少一个实施方案的一个方面，提供了用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含金属氮化物的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

附图说明

图1是示出沉积在基材上的非金属涂层的第一层结构的简化截面图。

图2是示出沉积在基材上的非金属涂层的第二层结构的简化截面图。

图3是示出沉积在先前涂覆的基材上的非金属涂层的第一层结构的简化截面图。

图4是示出沉积在先前涂覆的基材上的非金属涂层的第二层结构的简化截面图。

图5是使用非金属涂层涂覆钢基材的方法的简化流程图。

图6a是示出使用非金属涂层涂覆钢基材的第一生产系统的简化框图。