[发明专利]减轻电阻焊接中的焊接开裂的高温涂层

说明书

一种用于减轻汽车中液体金属脆化(LME)开裂的高温基体涂层，包括基体。涂层设置在基体上，涂层为锌基材料和铝基材料中的一种，涂层的熔点为至少500℃。

技术领域

本公开涉及涂覆到金属上的涂层材料，其在后续的焊接操作期间减轻液体金属脆化开裂。

背景技术

用于汽车面板和车身结构的金属通常例如通过电镀工艺或热浸镀锌工艺涂覆有保护涂层材料以减轻腐蚀。这种保护涂层材料可以包括锌材料和铝材料。已知和常用的锌涂层材料的熔融温度较“低”，在本文中定义为熔融温度等于或低于约491℃。拉应力，例如内部存在的拉应力(例如在涂覆后快速冷却期间发生)或外部施加的拉应力(例如在焊接工艺期间发生)，可在靠近边缘的基体表面处、在电极下方和/或在焊接基体之间的界面处引起液体金属脆化(LME)。

已知LME发生在延性金属中，当暴露于特定的液体金属中时，其经历拉伸延性损失或脆性断裂。LME的实际影响在多种钢中很明显，例如适用于汽车可增加材料强度并减轻重量的Gen3钢。Gen3钢在此定义为拉伸强度和伸长率乘积最小为20GPa％的钢。已经发现Gen3钢在焊接时经历延性损失和开裂。LME开裂可能会发生严重的后果，并且已经发现裂纹扩展速率较高。因此，某些受益于耐腐蚀涂层的理想材料，例如Gen3钢，在应用于汽车时受限。

在焊接操作时，例如用于连接具有低熔化温度涂层材料的金属部件的电阻点焊，在已知的锌和铝涂层材料中会发生LME开裂。LME开裂的原因可能是由于金属熔化温度和在电阻焊接过程中所施加压力的差异，特别易发生在诸如钢材料的基材与涂层材料的相交处。LME开裂削弱了基材，降低了基材的基础强度。

因此，虽然用于减轻腐蚀的当前涂层实现了其目的，但是需要新的改进的涂层材料以减轻在电阻焊接时的开裂。

发明内容

根据若干方面，一种制品，包括基体。涂层设置在基体上，涂层是锌基材料和铝基材料中的一种，涂层的熔点为至少500℃。

在本公开的另一方面，涂层限定为Zn-20Ni材料。

在本公开的另一方面，涂层限定为Zn-10Ni-15Fe材料。

在本公开的另一方面，涂层限定为Al-10Zn-10Mg材料。

在本公开的另一方面，涂层限定为Al-20Si材料。

在本公开的另一方面，涂层的最高熔点为约1034℃。

在本公开的另一方面，涂层的厚度为约5微米至约50微米。

在本发明的另一方面，涂层限定为Zn-Ni和Zn-Ni-Fe中的一种，以减少电阻焊接过程中在接触涂层的电极处熔化的锌的量。

在本公开的另一方面，涂层限定为Al-Zn-Mg和Al-Si中的一种，以减少电阻焊接过程中在接触涂层的电极处熔化的锌的量。

在本公开的另一方面，基体限定为Gen3钢。

根据若干方面，一种涂层系统，具有高温涂层材料以减轻液体金属脆化(LME)开裂，涂层系统包括限定为钢材料的基体。在基体上涂覆耐腐蚀材料涂层。耐腐蚀材料涂层限于锌基材料和铝基材料中的一种。耐腐蚀材料限定为熔点大于约500℃的高温涂层。

在本公开的另一方面，锌基材料限定为Zn-20Ni材料和Zn-10Ni-15Fe材料中的一种，铝基材料限定为Al-10Zn-10Mg材料和Al-20Si材料中的一种。

在本公开的另一方面，基体限定为Gen3钢。