[发明专利]用于制造设有金属防腐蚀保护层的钢构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，该方法通过成型由可热压硬化的钢材、 优选锰钢构成的扁钢产品来制造设置有金属防腐蚀保护层的钢构件， 该扁钢产品在成型之前设置有锌层。

背景技术

当谈及“扁钢产品”时，其意味着钢带、钢板或者由它们得到 的扁坯或类似物。

为了提供在现代车身结构中所要求的轻质、最大强度以及保护 作用的结合，目前在冲撞情况下可能暴露于特别高负荷的这些车身的 区域中使用由高强度钢材热压成型的构件。

在热压硬化(也称为热成型)的过程中，由冷轧钢带或热轧钢 带分割而得的钢扁坯加热至通常在各种钢材的奥氏体化温度以上的 成型温度并且在已加热的状态下放入成型机的工具中。在接下来进行 的成型过程中，板材坯料或由其成型的构件通过与冷的工具相接触而 迅速冷却。在此这样调整冷却速率，即，在构件中产生淬火组织结构。

适用于热压硬化的钢材的一个典型例子已知为名称“22MnB5” 并且可以通过材料编号1.5528在钢铁指南2004版中找到(Stahlschl üssel2004)。

在实际中，特别适用于热压硬化的锰硼钢的优点与缺点是相对 的，一般含锰钢对湿腐蚀是不稳定的而且难以钝化。与低合金钢相比， 在增加的氯离子浓度作用下有很强地向局部的、虽受限却严重的腐蚀 发展的趋势，该趋势恰好使高合金钢在车身中的使用变得困难。另外， 含锰的钢材倾向于表面腐蚀，由此同样地限制了其应用的范围。

在现有技术中存在有不同的针对减少含锰钢在调温状态下水分 吸收或为这类钢材设置防腐蚀侵蚀的金属涂层的建议。在此分为主动 和被动的防腐蚀保护系统。

主动的防腐蚀保护系统通常通过连续地涂覆含锌防腐蚀保护层 而制造。被动的防腐蚀保护系统相反地通常通过涂覆铝基涂层而制造， 该铝基涂层提供良好的抗腐蚀侵蚀的屏障作用。

在已知的含锌的金属防腐蚀保护层中存在不利和有利的方面。

具有锌基的防腐蚀保护层的钢板可提供相对较长时间有效的防 腐蚀保护，该防腐蚀保护层通常具有在最少80重量％和最多98重量％ 的范围内的高锌含量并且在热浸镀层工艺中施加在带涂层的钢带上。 但是，热浸镀锌中令人不满意的地方在于，这样镀层的钢扁坯的加工 方面上的其他一些局限。

因为过高的扁坯温度会导致锌组成部分的减少；和/或镀锌的钢 扁坯或由其成型的部件的过长时间的加热降低了扁坯或钢构件的耐 腐蚀性。此外，锌熔体的其他组成部分(通常为亲氧元素，例如铝) 会引起在锌基防腐蚀保护层的表面上形成硬氧化物。该氧化层虽然可 以防止锌的蒸发，但是仅能够受限地焊接。因此，为了除去产生的氧 化物(典型为氧化铝)，通常照射钢构件。此外，这类锌基防腐蚀保 护层由于其熔点低而趋向于形成裂纹，因此其使相应涂层的扁钢产品 只能在高成本的间接热成型性过程中加工。

所谓的“合金化热镀锌(Galvannealed)”的钢板专门用于达 到有效的防腐蚀保护的直接热成型过程，这种钢板的锌涂层通过热处 理转化成锌-铁合金涂层。但是这类锌铁涂层通常在锌熔体中或多或 少地含有其他组成成分或杂质。另外，这类涂层的缺点同样为受限的 过程窗口。过高的温度使锌组分燃烧；和/或过长时间的加热再次降 低耐腐蚀性。此外，锌熔体的其他组成部分(通常为亲氧元素，例如 铝)会引起在防腐蚀保护层的表面上形成硬氧化物。因此，为了除去 产生的氧化物(通常为氧化铝)，通常照射钢构件。由于锌同样存在 裂纹形成的危险。另外，由于在加热过程中由亲氧元素形成的硬氧化 物，可能导致一定程度的摩擦系数的增加。

铝硅涂层相反地提供了相对较大的过程窗口。该防腐蚀保护层 在火镀的过程(热浸镀层过程)中涂覆在扁钢产品上。在此，在钢基 层和实际的涂层之间形成硬质的金属间相。由于该硬质的金属间相， AlSi涂层的钢板的冷成型的实现受到限制，因为该涂层会局部地剥 落并且在剥落的位置上出现不期望的氧化或边缘脱碳。因此，AlSi 涂层的、可热压硬化的钢板通常仅在直接的热成型过程中使用。但是， 一些这种涂层的制造方法无法实现。另外，AlSi涂层仅受限地适用 于快速的加热过程，因为这会导致不期望的熔化。在常规的加热(通 常为炉加热)之后，在成型过程中存在高摩擦系数，该摩擦系数对成 型表现产生局部的负面影响。