[发明专利]由冲压成型硬化的铝基涂层钢板制成的部件和生产该部件的方法

说明书

本发明涉及由冲压成型硬化的铝基涂层钢板制成的部件，该涂层具有应用于热浸工艺的含铝和硅的覆盖层，其特征在于冲压成型硬化部件在钢板与覆盖层之间的过渡区中具有互扩散区I，其中，取决于在加热和冲压硬化之前覆盖层的层应用，互扩散区I的厚度遵从如下公式：I[μm](1/35)×两侧的应用[g/m²]+(19/7)，在互扩散区I上形成了具有平均总厚度是8μm至50μm的不同金属间相的区域，在该区域上又布置有含氧化铝和/或氢氧化铝、平均厚度是最小0.05μm至最大5μm的覆盖层。本发明还涉及生产前述部件的方法。

本发明涉及由具有铝基涂层的冲压成型硬化钢板构成的部件，其中该涂层(coating)包括应用于热浸工艺并且含有铝和硅的涂覆层(coat)。本发明还涉及生产该部件的方法。特别地，该涂层涉及铝硅涂覆层。

众所周知，热成型钢板被越来越频繁地使用，尤其是在汽车工程中。通过定义为冲压硬化(press-hardening)的工艺，可以生产主要用在车身制造领域的高强度部件。冲压硬化基本上能够通过两种不同的方法变型来实施，也就是通过直接法或间接法。然而，在间接法中，成型和硬化的方法步骤是彼此分开执行的，在直接法中，它们在一个设备(tool)中一起进行。在下文中将只考虑直接法。

在直接法中，将钢板加热至超过所谓的奥氏体化温度(Ac3)。然后，将加热钢板转移至成型设备中并且在单级成型步骤中成型以制造成品部件，在这种情况下，同时由冷却成型设备以大于钢板的临界冷却速度的速度对成品部件进行冷却，以便生产硬化部件。钢板本身通常会从缠绕成卷的钢带上切割下来，然后进一步加工。待成型的钢板经常被称作板材(plate)。

该应用领域已知的热成型钢例如是锰硼钢“22MnB5”和近来根据欧洲专利EP 2449 138 B1的气硬钢。

除了未经涂布的钢板之外，包括针对冲压硬化的防锈皮的钢板也被使用(例如，用于车身构建)。这方面的优势是：除了成品部件耐腐蚀性增强之外，板材或部件在熔炉内不会产生锈皮，借此，剥落的锈皮对冲压设备造成的磨损会降低并且部件在进一步加工之前通常不需要进行昂贵的喷射处理(blasting)。

目前，热浸采用的下述(合金)涂层对冲压硬化来说是已知的：铝-硅(AS)、锌-铝(Z)、锌-铝-铁(ZF/镀层退火)、锌-镁-铝(ZM)以及锌-镍或锌的电解沉积涂层，其中后者在热成型之前会转变为铁-锌合金层。这些防腐蚀涂层按照惯例会在连续进料过程中应用于热轧或冷轧带材。

通过由在成型设备中热成型的冲压硬化钢构成的预制品的淬火(quenching)而生产的部件从德国专利DE 601 19 826 T2知晓。在这种情况下，将钢板预先加热至超过奥氏体化温度至800-1200℃并且可能被提供有锌或基于锌的金属涂覆层，然后在间或冷却设备中通过热成型来成型钢板以生产部件，其中，在成型过程中，由于快速排热的原因，成型设备中的钢板或部件经过淬火硬化(冲压硬化)并且由于产生的马氏体硬度结构而得到需要的强度性能。

通过涂覆有铝合金并且由在成型设备中热成型的冲压硬化钢构成的预制品的淬火而生产的部件从德国专利DE 699 33 751 T2知晓。在这种情况下，在成型之前将涂覆有铝合金的钢板加热至700℃以上，其中基于铁、铝和硅的金属间化合物在钢板表面生成，随后将钢板成型并以超过临界冷却速度的速度冷却。

公开文献US 2011/0300407 A1公开了一种用于汽车工业的冲压成型硬化钢板的生产方法。在热浸工艺中，向钢板提供层支撑物(layer support)是20至80g/m²的铝-硅(AS)涂覆层，将钢板加热至超过820℃的温度并在该温度下保持一段时间(大约3分钟)。从而在涂覆层中形成不同的金属间相，例如Fe₃Al、FeAl或Fe-Al₂O₃。通过使用冲压机热成型之后，产品仍在冲压机中时冷却。