[发明专利]经涂覆的金属基材

说明书

本发明涉及经涂覆的金属基材，所述经涂覆的金属基材包括由铝组成的至少第一涂层，这样的第一涂层具有1.0μm至4.5μm的厚度并且顶部被基于锌的第二涂层直接覆盖，这样的第二涂层的厚度为1.5μm至9.0μm，以及其中所述第一涂层相对于所述第二涂层的厚度比为0.2至1.2。

本发明涉及经涂覆的金属基材和用于制造这种经涂覆的金属基材的方法。本发明特别适用于汽车工业。

为了节省车辆的重量，已知通过添加具有诸如良好的耐腐蚀性、良好的磷化性(phosphability)等特性的金属涂层来减小钢板或钢面板的厚度。此外，低厚度允许更好的可焊接性。

通常使用基于锌的涂层，因为其由于屏障保护和阴极保护而允许抗腐蚀保护。屏障效应通过在钢表面上施加金属涂层而获得。因此，金属涂层防止钢与腐蚀性气氛之间的接触。另一方面，牺牲阴极保护基于这样的事实：锌是比钢贱的金属。因此，如果腐蚀发生，则锌优先于钢被消耗。阴极保护在钢直接暴露于腐蚀性气氛的区域(如，其中周围的锌将在钢之前被消耗的切割边缘)中是必不可少的。尽管锌涂层具有牺牲保护，但是屏障效应还不够充分，并因此抗腐蚀保护不够高。

此外，当对这样的经锌涂覆的钢板进行加热步骤例如模压淬火或焊接时，在钢中观察到从涂层扩展的裂纹。事实上，偶尔，由于在加热步骤后在经涂覆的钢板中存在裂纹而存在金属机械特性的下降。这些裂纹在以下条件下出现：高温；除应力外，还与具有低熔点的液态金属(例如锌)接触；熔融金属与基材晶粒体积和边界的异质扩散。这样的现象的名称是液态金属致脆(liquid metal embrittlement，LME)，也被称为液态金属辅助开裂(liquid metal assisted cracking，LMAC)。

因此，需要提供具有尽可能最低的厚度的良好保护的经涂覆的金属基材，低厚度允许更好的可焊接性。因此，本发明的目的是提供最薄的经涂覆的金属基材，其具有增强的抗腐蚀保护，即除了屏障保护之外的牺牲阴极保护，并且不具有LME问题。特别地，其旨在使得可获得易于实施的方法以获得这样的经涂覆的金属基材。

在牺牲保护腐蚀方面，电化学电位必须比金属基材的电位负至少50mV。例如，在钢基材的情况下，需要相对于饱和甘汞电极(SCE)的最大电位为-0.78V。优选的是不使值为-1.4V/SCE，甚至-1.25V/SCE的电位降低，这将涉及快速消耗并最终减少钢的保护期。

该目的通过提供根据权利要求1所述的经涂覆的金属基材来实现。经涂覆的金属基材还可以包括根据权利要求2至10所述的任何特征。

另一目的通过提供根据权利要求11所述的制造方法来实现。所述方法还可以包括根据权利要求12至14所述的任何特征。

此外，目的通过提供根据权利要求15所述的经涂覆的金属基材的用途来实现。

最后，目的通过提供根据权利要求20所述的用于在运行的金属基材上连续真空沉积涂层的设备来实现。所述设备还可以包括根据权利要求16至19所述的任何特征。

根据本发明的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。

为了说明本发明，将特别地参照下述附图对非限制性实例的多个实施方案和试验进行描述：

图1是用于LME测试的试样的图示。

在所有的图中，所表示的层的厚度仅用于说明的目的，并且不可以被视为是不同层按比例的表示。

将对下述术语进行定义：

-“重量％”意指重量百分比。

本发明涉及经涂覆的金属基材，其包括由铝组成的至少第一涂层，这样的第一涂层具有1.0μm至4.5μm的厚度并且顶部被基于锌的第二涂层直接覆盖，这样的第二涂层的厚度为1.5μm至9.0μm，其中第一涂层相对于第二涂层的厚度比为0.2至1.2。第一涂层由铝组成，即，第一涂层中铝的量高于99.0重量％。