WO2015149918A1 - Bauteil, insbesondere strukturbauteil für einen kraftwagen, sowie verfahren zum herstellen eines solchen bauteils - Google Patents

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Peter Feuser
Regis Lallement
Robert Mayrhofer
Felix Raschke
Nicolas Stein
Albert Tidu
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    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Definitions

  • Component in particular structural component for a motor vehicle, and method for
  • the invention relates to a component, in particular a structural component for a motor vehicle, and a method for producing such a component specified in the preambles of the independent claims.
  • the component has a base body formed from a heat-transformable steel, which at least in a partial area with a
  • Coating is provided.
  • the coating has at least zinc.
  • a coating having at least one layer is also referred to as
  • the base body is provided with the coating at least in a partial area and hot-formed together with the coating.
  • the main body is, for example, a thermoformable sheet metal, wherein the base body is formed, for example, of boron steel.
  • the base body is formed, for example, of boron steel.
  • the base body is high along with the coating
  • Two coating systems for hot-forming steel sheets are known from the general state of the art: a first of these coating systems is a hot-dip galvanizing, the second one being hot-dip galvanizing
  • Coating system is a fire aluminizing. This means that the steel of the body is either hot-dip galvanized or fire-aluminized. Hot-dip galvanized or hot-dip aluminized steels are used in series production of press-hardened steels
  • Structural components in particular for motor vehicles, for use as by this in
  • Hot-dip galvanized steels offer good corrosion resistance due to the reduced electrochemical stress compared to the steel substrate
  • Fire-aluminized steels have a good forming property in the single-stage
  • the component can not be protected from corrosion by the principle of the sacrificial anode.
  • the coating is formed from a zinc-cobalt-manganese alloy.
  • the coating is of a zinc-cobalt (ZnCo) alloy or
  • Zinc-manganese (ZnMn) alloy formed.
  • the prerequisite is that the coating already precedes the hot-forming or press-hardening
  • Liquid metal embrittlement can be greatly reduced. Furthermore, a
  • Zinc evaporation can be reduced compared to the design of the coating of pure zinc.
  • the proportion of cobalt is preferably at least 0.1% by weight and at most 40% by weight, particularly preferably approximately 15% by weight.
  • the proportion of manganese is more than 15% by weight and not more than 40% by weight. At slightly above 5% by weight, a melting temperature of 640 ° C. and, at 40% by weight, a melting temperature of 900 ° C. can be achieved. At this point, it should be emphasized once again that the addition of manganese should not achieve the reduction of the oxidation of zinc material, but rather allows a significant increase in the melting temperature, whereby the
  • Liquid metal embrittlement is reduced or prevented.
  • the zinc-manganese or zinc-cobalt coating is a zinc alloyed overlay that provides cathodic corrosion protection because ZnMn and ZnCo form stable corrosion products with a low dissolution rate after the formation of ZnCo and ZnMn intermetallic phases.
  • the invention is based on the idea or the knowledge that in hot-formed components, in particular in press-hardened components, in particular two oxidation phenomena can occur.
  • a first of these oxidation phenomena is effected, for example, on the vehicle by loading the component through an aqueous environment with salts.
  • the second oxidation phenomenon may occur in the Component manufacturing itself come.
  • the second oxidation phenomenon is caused, for example, by an oxidizing environment during the heating phase of the press-hardening.
  • Corrosion protection layers are used as sacrificial anode.
  • a sacrificial anode has a lower electrochemical potential compared to exterior alloys.
  • a cover layer may be used. This cover layer has a barrier to oxidation of the underlying layers and suppresses the evaporation.
  • the liquid metal embrittlement and the diffusion of iron into the coating are avoided by the use of an alloyed or ceramic layer with an increased melting point.
  • it is preferably provided that the coating is applied directly to the steel substrate, that touches the steel substrate.
  • anti-corrosion coating systems for steel sheets have been chosen to be as inexpensive as possible. For cold-formed sheets, this may be justified. In hot forming, however, the cost, especially the material cost, plays a minor role, since the process of hot working is in itself so costly that additional costs for producing the coating are negligible. Therefore, when choosing coatings for
  • Hot-formed sheets the main goal to achieve the best possible corrosion protection, even if the associated coating system is costly in terms of application and / or material costs. This goal can be realized in the component according to the invention.
  • a particularly high corrosion protection effect can be achieved because ZnMn and ZnCo form stable corrosion products with a low dissolution rate after the formation of ZnCo and ZnMn intermetallic phases.
  • (Zn-Mn-Co) increases at a weight fraction of, for example, one percent of the cobalt, the melting temperature of the coating of about 420 ° C with pure zinc to about 567 ° C.
  • the cathodic corrosion protection can be greatly increased by the alloy of zinc with manganese, since manganese is a lower having electrochemical potential as pure zinc.
  • the melting temperature increases from 420 ° C with pure zinc to around 740 ° C.
  • a zinc evaporation can be reduced in this case compared to the design of the coating of pure zinc.
  • the proportion by weight of cobalt in the zinc-cobalt-manganese alloy is up to 15 percent. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the proportion by weight of manganese in the zinc-cobalt-manganese alloy of the coating is up to 70 percent. By using up to 15% by weight of cobalt and up to 70% by weight of manganese, particularly good material properties are achieved in the component.
  • a zinc-containing coating is first applied at least in a partial region of a base body formed from a hot-forming steel and then hot-formed, in particular press-hardened, together with the coating.
  • the inventive method is characterized in that the coating is formed of a zinc-cobalt-manganese alloy or zinc-manganese alloy or zinc-cobalt alloy.
  • the drawing shows in the single figure is a schematic sectional view of a Component comprising a base body formed of a heat-transformable steel, which is provided at least in a partial area with a coating which is formed of an alloy of zinc-cobalt or zinc-manganese or zinc-manganese-cobalt.
  • a component 10 which may, for example, be a structural component for a motor vehicle, is shown in a schematic illustration in the single FIGURE.
  • the component 10 comprises a base body 12 formed from a heat-transformable steel.
  • the base body 12 is provided with a coating 14 in a partial area.
  • the coating 14 is formed of a zinc-cobalt-manganese alloy, but may equally well consist of a zinc-cobalt or zinc-manganese alloy.
  • the coating 14 becomes a coating system
  • the component 10 can be used in particular in the bodywork, wherein the component 10 is preferably press-hardened for it, i. the press hardening of the component 10 takes place after its coating, which was previously applied in the course of a coil coating.
  • the press hardening of the component 10 takes place after its coating, which was previously applied in the course of a coil coating.
  • conventional zinc coatings or coatings formed from zinc there is the problem that, in particular in single-stage press-hardening due to mechanical and thermal stresses in the case of
  • Zinc-manganese alloy (ZnMn) formed coating 14 are the same
  • Corrosion protection properties of the component 10 during press hardening significantly improved.
  • the cathodic corrosion protection of the component 10 is greatly increased during press hardening, since manganese has a lower electrochemical potential than pure zinc.
  • the melting temperature of the manganese alloyed coating 14 is increased over a pure use of zinc. For pure zinc, the melting temperature is about 420 ° C whereas at a
  • Coating 14 increased to about 740 ° C.
  • the alloy of zinc with cobalt also leads to an increase in the melting temperature of the coating 14, which in particular can greatly reduce liquid metal embrittlement. At one percent by weight of the cobalt, the melting temperature increases from 420 ° C to about 567 ° C compared to pure zinc.
  • the described composition of the coating 14 thus improves the corrosion protection properties of the component 10.
  • the coating 14 is applied directly to the base body 12, so that the coating 14 touches the base body 12.
  • the coating 14 has exactly one layer.
  • the coating 14 has a higher melting point than pure zinc. Furthermore, compared to pure zinc, the liquid metal embrittlement and the zinc evaporation, in particular during hot forming, can at least be reduced.
  • the base body 12 is preferably formed of a hardenable steel or a deep-drawing steel, which is for example a boron steel or
  • Manganese-boron steel and microalloyed steels can act.
  • the coating 14 of the types of alloy according to the invention can, for example, by a PVD method (PVD Physical Vapor Disposition - physical
  • the coating 14 is first applied in a partial region of the main body 12. Subsequently, the base body 2 is hot-formed together with the coating 14. In this case, the main body together with the
  • Coating 14 is heated above an austenitizing temperature of the base body 12 and then formed in a cooled tool and rapidly cooled. Due to the explained composition of the coating 14, in particular the cathodic Corrosion protection of the component 10 after hot forming guaranteed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (10), insbesondere ein Strukturbauteil für einen Kraftwagen, mit einem aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper (12), welcher vor der der Warmumformung vorausgehenden Wärmebehandlung zumindest in einem Teilbereich mit einer Zink aufweisenden Beschichtung (14) versehen ist, wobei die Beschichtung (14) aus einer Zink-Kobalt-Mangan-Legierung, aus Zink-Kobalt oder Zink-Mangan ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (10), insbesondere eines Strukturbauteils für einen Kraftwagen.

Description

Bauteil, insbesondere Strukturbauteil für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum
Herstellen eines solchen Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Strukturbauteil für einen Kraftwagen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art.
Ein solches Bauteil und Verfahren sind beispielsweise aus der WO 2013/056848 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Bauteil weist ein aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper auf, welcher zumindest in einem Teilbereich mit einer
Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung weist zumindest Zink auf. Üblicherweise wird eine wenigstens eine Schicht aufweisende Beschichtung auch als
Beschichtungssystem bezeichnet.
Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen eines solchen Bauteils wird der Grundkörper zumindest in einem Teilbereich mit der Beschichtung versehen und zusammen mit der Beschichtung warmumgeformt.
Bei dem Grundkörper handelt es sich beispielsweise um ein warmumformbares Blech, wobei der Grundkörper zum Beispiel aus Borstahl gebildet ist. Im Rahmen einer
Warmumformung wird der Grundkörper zusammen mit der Beschichtung hohen
Temperaturen ausgesetzt.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind dabei zwei Beschichtungssysteme für warmumformbare Stahlbleche bekannt: bei einem ersten dieser Beschichtungssysteme handelt es sich um eine Feuerverzinkung, wobei es sich bei dem zweiten
Beschichtungssystem um eine Feueraluminierung handelt. Dies bedeutet, dass der Stahl des Grundkörpers entweder feuerverzinkt oder feueraluminiert ist. Feuerverzinkte oder feueraluminierte Stähle kommen in der Serienproduktion von pressgehärteten
Strukturbauteilen, insbesondere für Kraftwagen, zum Einsatz, da durch diese im
Karosseriebau Gewichtsreduzierungen im Vergleich zu konventionellen Stählen erreicht werden können. Feuerverzinkte Stähle bieten eine gute Korrosionsbeständigkeit aufgrund der reduzierten elektrochemischen Spannung im Vergleich zum Stahlsubstrat
(kathodischer Korrosionsschutz). Hierdurch sind folgende Phänomene bei dieser Art der Beschichtung problematisch: während der Warmumformung entsteht bei hohen
Temperaturen eine Flüssigmetallversprödung. Flüssiges Zink diffundiert in Korngrenzen des Stahlsubstrats und führt zur Rissbildung in dem Substrat. Dieses Phänomen kann durch eine zweistufige Umformung vermieden werden. Hierbei erfolgt eine konventionelle Umformung bei Raumtemperatur.
Anschließend erfolgt ein Presshärten mit geringem Umformungsgrad. Dabei erfolgt eine Verdampfung der Zinkauflage, was einen Verlust von Korrosionsschutzmaterial bedeutet. Ferner erfolgt eine Oxidation der Zinkauflage. Als Konsequenz werden diese Bauteile nach dem Umformprozess gereinigt oder gestrahlt, um beispielsweise Lackierarbeiten zu ermöglichen. Die Diffusionsphänomene von Eisen in die Beschichtung, aufgrund der Prozesstemperaturen bei der Warmumformung, verursachen eine Erhöhung des
Eisen-Anteils auf der Oberfläche und eine Reduzierung des kathodischen Schutzes. Dadurch tritt Rotrost auf der Bauteiloberfläche auf.
Feueraluminierte Stähle weisen eine gute Umformeigenschaft beim einstufigen
Presshärten ohne Flüssigmetallversprödung und ohne Rissbildung im Stahlsubstrat auf. Eine solche Beschichtung führt zu stabilen Korrosionsprodukten und eine Reinigung des warmumgeformten Produkts ist nicht erforderlich. Jedoch ist bei dieser Art von
Beschichtung folgendes Phänomen problematisch: eine Feueraluminierung bietet keinen galvanischen Schutzeffekt. Mit anderen Worten kann das Bauteil nicht durch das Prinzip der Opferanode vor Korrosion beschützt werden. Die Diffusionsphänomene von Eisen in die Beschichtung, aufgrund der Prozesstemperaturen bei der Warmumformung, verursachen auch hier eine Erhöhung des Eisen-Anteils auf der Oberfläche, wodurch Rotrost auf der Bauteiloberfläche auftritt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, wodurch ein verbesserter Korrosionsschutz und verbesserte Umformeigenschaften beim Presshärten erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Um einen verbesserten Korrosionsschutz und verbesserte Umformeigenschaften beim Presshärten eines Bauteils zu erzielen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Bauteil vorgesehen, dass die Beschichtung aus einer Zink-Cobalt-Mangan-Legierung ausgebildet ist. Alternativ ist die Beschichtung aus einer Zink-Kobalt (ZnCo)-Legierung oder
Zink-Mangan (ZnMn)- Legierung gebildet. Die Voraussetzung ist, dass die Beschichtung bereits vor der der Warmumformung bzw. dem Presshärten vorausgehenden
Wärmebehandlung ausgebildet ist.
Mit allen drei Legierungssorten (Zn mit Mangan, Zn mit Kobalt und Zn mit Mangan und Kobalt) können deutliche Erhöhungen der Schmelztemperatur der Beschichtung gegenüber einer Beschichtung aus reinem Zink (Zn) erzielt werden, wodurch eine
Flüssigmetallversprödung stark reduziert werden kann. Des Weiteren kann eine
Zink-Verdampfung im Vergleich zur Ausgestaltung der Beschichtung aus reinem Zink gemindert werden.
Bevorzugter Weise liegt bei der Beschichtung mit einer Zn-Co-Legierung der Anteil von Kobalt bei mindestens 0,1 Gew. % und maximal 40 Gew. %, besonders bevorzugt bei etwa 15 Gew. %.
Erfindungsgemäß liegt bei der Legierung von Zink mit Mangan der Anteil von Mangan bei mehr als 15 Gew. % und maximal 40 Gew. %. Bei etwas über 5 Gew. % lässt sich eine Schmelztemperatur von 640°C und bei 40 Gew. % eine Schmelztemperatur von 900°C erreichen. An dieser Stelle soll noch einmal betont werden, dass die Zulegierung von Mangan nicht die Minderung der Oxidierung von Zink-Material erzielen soll, sondern vielmehr eine deutliche Erhöhung der Schmelztemperatur ermöglicht, wodurch die
Flüssigmetallversprödung vermindert bzw. verhindert wird.
Die aus Zink-Mangan oder Zink-Kobalt gebildete Beschichtung stellt eine zinklegierte Auflage dar, welche einen kathodischen Korrosionsschutz bietet, denn ZnMn und ZnCo bilden stabile Korrosionsprodukte mit einer geringen Auflösungsgeschwindigkeit nach der Bildung von ZnCo und ZnMn intermetallischen Phasen.
Der Erfindung liegt die Idee beziehungsweise die Erkenntnis zugrunde, dass bei warmumgeformten Bauteilen, insbesondere bei pressgehärteten Bauteilen, insbesondere zwei Oxidationsphänomene auftreten können. Ein erstes dieser Oxidationsphänomene wird beispielsweise am Fahrzeug durch eine Belastung des Bauteils durch eine wässrige Umgebung mit Salzen bewirkt. Zum zweiten Oxidationsphänomen kann es bei der Bauteilherstellung selbst kommen. Das zweite Oxidationsphänomen wird beispielsweise durch eine oxidierende Umgebung während der Erwärmungsphase des Presshärtens bewirkt.
Um nun das erste Oxidationsphänomen zu vermeiden, können beispielsweise
Korrosionsschutzschichten als Opferanode verwendet werden. Eine Opferanode weist ein geringeres elektrochemisches Potential im Vergleich zu Außenlegierungen auf. Um beispielsweise das zweite Oxidationsphänomen zu vermeiden, kann eine Deckschicht verwendet werden. Diese Deckschicht weist eine Sperre gegen Oxidation der darunter liegenden Schichten auf und unterdrückt die Verdampfung. Die Flüssigmetallversprödung und die Diffusion von Eisen in die Beschichtung werden durch die Verwendung einer legierten oder keramischen Schicht mit einem erhöhten Schmelzpunkt vermieden. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, wenn die Beschichtung direkt auf das Stahlsubstrat aufgebracht ist, das heißt das Stahlsubstrat berührt.
Herkömmlicherweise werden Antikorrosions-Beschichtungssysteme für Stahlbleche so gewählt, dass sie möglichst kostengünstig sind. Bei kaltumgeformten Blechen mag dies begründet sein. Beim Warmumformen jedoch spielen die Kosten, insbesondere die Materialkosten, eine untergeordnete Rolle, da das Verfahren des Warmumformens an sich so kostenintensiv ist, dass zusätzliche Kosten zum Herstellen der Beschichtung vernachlässigbar sind. Daher ist bei der Auswahl von Beschichtungen für
warmumgeformte Bleche das Hauptziel, einen möglichst guten Korrosionsschutz zu erreichen, auch wenn das zugehörige Beschichtungssystem in Bezug auf Applikation und/oder Materialkosten kostenintensiv ist. Dieses Ziel kann beim erfindungsgemäßen Bauteil realisiert werden.
Insbesondere die Verwendung einer ZnMn-Beschichtung oder einer ZnCo-Beschichtung, insbesondere als einzige Schicht, kann eine besonders hohe Korrosionsschutzwirkung erzielt werden, denn ZnMn und ZnCo bilden stabile Korrosionsprodukte mit einer geringen Auflösungsgeschwindigkeit nach der Bildung von ZnCo und ZnMn intermetallischer Phasen.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Legierung von Zink mit Mangan und Kobalt
(Zn-Mn-Co), erhöht sich bei einem Gewichtsanteil von beispielsweise einem Prozent des Kobalts die Schmelztemperatur der Beschichtung von circa 420 °C bei reinem Zink auf circa 567 °C. Durch die Legierung von Zink mit Mangan kann insbesondere der kathodische Korrosionsschutz stark erhöht werden, da Mangan ein niedrigeres elektrochemisches Potential als reines Zink aufweist. Bei einem Gewichtsanteil von 23 Prozent Mangan erhöht sich die Schmelztemperatur von 420 °C bei reinem Zink auf circa 740 °C. Zudem kann auch hier eine Zink-Verdampfung im Vergleich zur Ausgestaltung der Beschichtung aus reinem Zink gemindert werden.
Außerdem entstehen sehr stabile Korrosionsprodukte mit geringer Auflösegeschwindigkeit bei der Legierung von Zink mit Mangan und Kobalt. Dadurch werden die
Korrosionsschutzeigenschaften erheblich verbessert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Gewichtsanteil von Kobalt an der Zink-Kobalt-Mangan-Legierung bis zu 15 Prozent beträgt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Gewichtsanteil von Mangan an der Zink-Kobalt-Mangan-Legierung der Beschichtung bis zu 70 Prozent beträgt. Durch die Verwendung von bis zu 15 Gewichtsprozent Kobalt und bis zu 70 Gewichtsprozent Mangan werden besonders gute Werkstoffeigenschaften bei dem Bauteil erzielt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Strukturbauteils für einen Kraftwagen, wird zuerst zumindest in einem Teilbereich eines aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper eine Zink aufweisende Beschichtung aufgetragen und dann anschließend zusammen mit der Beschichtung warmumgeformt, insbesondere pressgehärtet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Beschichtung aus einer Zink-Kobalt-Mangan-Legierung oder Zink-Mangan-Legierung oder Zink-Kobalt-Legierung ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils sind dabei als vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittansicht eines Bauteils, welches einen aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper umfasst, der zumindest in einem Teilbereich mit einer Beschichtung versehen ist, die aus einer Legierung aus Zink-Kobalt oder Zink-Mangan oder Zink-Mangan-Kobalt gebildet ist.
Ein Bauteil 10, bei welchem es sich beispielsweise um ein Strukturbauteil für einen Kraftwagen handeln kann, ist in einer schematischen Darstellung in der einzigen Figur gezeigt. Das Bauteil 10 umfasst einen aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper 12. Der Grundkörper 12 ist in einem Teilbereich mit einer Beschichtung 14 versehen. Die Beschichtung 14 ist aus einer Zink-Kobalt-Mangan-Legierung ausgebildet, kann jedoch genauso gut aus einer Zink-Kobalt- oder Zink-Mangan-Legierung bestehen.
Mit anderen Worten wird durch die Beschichtung 14 ein Beschichtungssystem
bereitgestellt. Das Bauteil 10 kann insbesondere im Karosseriebau eingesetzt werden, wobei das Bauteil 10 vorzugsweise dafür pressgehärtet wird, d.h. die Presshärtung des Bauteils 10 erfolgt nach dessen Beschichtung, die vorher im Zuge eines Coil-Coatings aufgebracht wurde. Bei konventionellen Zinkauflagen beziehungsweise aus Zink ausgebildeten Beschichtungen besteht das Problem, dass insbesondere beim einstufigen Presshärten aufgrund von mechanischen und thermischen Spannungen bei der
Warmumformung Rissbildungen im Grundkörper 12 entstehen. Aufgrund der aus einer Zink-Kobalt -Mangan-Legierung bzw. Zink-Kobalt-Legierung (ZnCo) bzw.
Zink-Mangan-Legierung (ZnMn) ausgebildeten Beschichtung 14 werden die
Korrosionsschutzeigenschaften des Bauteils 10 beim Presshärten erheblich verbessert.
Durch die Legierung von Zink mit Mangan wird der kathodische Korrosionsschutz des Bauteils 10 beim Presshärten stark erhöht, da Mangan ein niedrigeres elektro-chemisches Potential als reines Zink aufweist. Außerdem wird die Schmelztemperatur der mit Mangan legierten Beschichtung 14 gegenüber einer reinen Verwendung von Zink erhöht. Bei reinem Zink beträgt die Schmelztemperatur circa 420 °C wohingegen bei einem
Gewichtsanteil des Mangans von 23 Prozent sich die Schmelztemperatur der
Beschichtung 14 auf circa 740 °C erhöht.
Die Legierung von Zink mit Cobalt führt ebenfalls zur Erhöhung der Schmelztemperatur der Beschichtung 14, wodurch insbesondere die Flüssigmetallversprödung stark reduziert werden kann. Bei einem Gewichtsanteil des Cobalts von einem Prozent erhöht sich die Schmelztemperatur gegenüber reinem Zink von 420 °C auf circa 567 °C.
Durch die Ausbildung der Beschichtung 14 aus der Zink-Kobalt-Mangan-Legierung (Zn-Co-Mn) entstehen sehr stabile Korrosionsprodukte mit geringer
Auflösungsgeschwindigkeit. Durch die beschriebene Zusammensetzung der Beschichtung 14 werden also die Korrosionsschutzeigenschaften des Bauteils 10 verbessert.
Besonders gute Werkstoffeigenschaften werden bei einer Verwendung von bis zu 15 Gewichtsprozent Kobalt und bis zu 70 Gewichtsprozent Mangan in der Beschichtung 14 erzielt.
Vorliegend ist die Beschichtung 14 direkt auf den Grundkörper 12 aufgebracht, sodass die Beschichtung 14 den Grundkörper 12 berührt. Die Beschichtung 14 weist genau eine Schicht auf.
Auch durch die Verwendung von Zink-Mangan oder Zink-Kobalt kann eine besonders hohe Korrosionsschutzwirkung erzielt werden. Ferner weist die Beschichtung 14 einen höheren Schmelzpunkt als reines Zink auf. Des Weiteren lassen sich im Vergleich zu reinem Zink die Flüssigmetallversprödung und die Zink-Verdampfung, insbesondere beim Warmumformen, zumindest mindern.
Der Grundkörper 12 ist vorzugsweise aus einem härtbaren Stahl oder einem Tiefziehstahl gebildet, wobei es sich beispielsweise um einen Borstahl beziehungsweise
Mangan-Bor-Stahl und mikrolegierte Stähle handeln kann.
Die Beschichtung 14 aus den erfindungsgemäßen Legierungssorten kann beispielsweise durch ein PVD-Verfahren (PVD- Physical Vapour Disposition - physikalische
Gasphasenabschaltung), ein CVD-Verfahren (CVD - Chemical Vapour Disposition - chemische Gasphasenabschaltung) in Tauchverfahren, ein Slurry-Verfahren, galvanische oder elektrolytische Verfahren sowie durch thermische Spritzen hergestellt
beziehungsweise auf den Grundkörper 12 aufgebracht werden.
Durch das Beschichtungssystem können besonders vorteilhafte mechanische
Eigenschaften des Bauteils 10 realisiert werden.
Beim Herstellen des Bauteils 0 wird zunächst in einem Teilbereich des Grundkörpers 12 die Beschichtung 14 aufgetragen. Anschließend wird der Grundkörper 2 zusammen mit der Beschichtung 14 warmumgeformt. Dabei wird der Grundkörper mit samt der
Beschichtung 14 über eine Austenitisierungstemperatur des Grundkörpers 12 erhitzt und dann in einem gekühlten Werkzeug umgeformt und schnell abgekühlt. Aufgrund der erläuterten Zusammensetzung der Beschichtung 14 wird insbesondere der kathodische Korrosionsschutz des Bauteils 10 nach dem Warmumformen gewährleistet.

Claims

Patentansprüche
Bauteil (10), insbesondere Strukturbauteil für einen Kraftwagen, mit einem aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörper (12), welcher vor der der Warmumformung vorausgehenden Wärmebehandlung zumindest in einem Teilbereich mit einer Zink aufweisenden Beschichtung (14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (14) aus einer Zink-Kobalt-Mangan-Legierung, aus einer Zink-Kobalt-Legierung oder aus einer Zink-Mangan-Legierung mit einem
Gewichtsanteil von über 15% Mangan ausgebildet ist.
Bauteil (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gewichtsanteil von Kobalt an der Zink-Kobalt-Mangan-Legierung der
Beschichtung (14) bis zu 15 Prozent beträgt.
Bauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gewichtsanteil von Mangan an der Zink-Kobalt-Mangan-Legierung der Beschichtung (14) bis zu 70 Prozent beträgt.
Bauteil ( 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (14) direkt auf dem Grundkörper (12) angeordnet ist und diesen berührt.
5. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils ( 0), insbesondere eines Strukturbauteils für einen Kraftwagen, bei welchem zumindest in einem Teilbereich eines aus einem warmumformbaren Stahl gebildeten Grundkörpers (12) eine Zink
aufweisende Beschichtung (14) aufgetragen und anschließend zusammen mit der Beschichtung (14) warmumgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Beschichtung (14) eine Zink-Kobalt-Mangan-Legierung, Zink-Kobalt-Legierung oder Zink-Mangan-Legierung aufgetragen wird.
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