由涂覆有非金屬涂層的金屬板形成的機動車部件制造技術

機動車部件(20)通過在熱沖壓鋼坯(26)之前將非金屬涂層(24)沉積在鋼坯(26)的表面上制造而成。非金屬涂層(24)通常通過物理氣相沉積施加。非金屬涂層(24)由均具有不同組成的一至三個層(32)形成。非金屬涂層(24)包括硅和碳中至少之一，并且還可以包括氧、氮、陶瓷復合物和碳化物。非金屬涂層(24)的總厚度小于300nm。可以在非金屬涂層(24)之前向鋼坯施加金屬涂層(30)。非金屬涂層(24)提供了許多優點，包括在熱沖壓過程中減少起氧化皮。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】由涂覆有非金屬涂層的金屬板形成的機動車部件相關申請的交叉引用該PCT專利申請要求2012年5月3日提交的題為“由涂覆有非金屬涂層的金屬板形成的機動車部件(AutomotiveComponentFormedOfSheetMetalCoatedWithANon-MetallicCoating)”的美國臨時專利申請序列第61/642113號的權益，認為該申請的全部公開內容是本申請的公開內容的一部分，并且在此通過引用并入本文。
本專利技術涉及包含熱成型鋼的機動車部件及其制造方法。
技術介紹
機動車輛部件經常由熱成型鋼坯，例如冷軋或熱軋鋼板制成。這樣的機動車部件的實例包括A柱、B柱、D柱、門梁、保險杠梁、底框梁(sill)、搖桿、油箱護板、防滑板、前縱梁、中縱梁、后縱梁、門框、門內側加強部件、前管道以及如沿機動車輛底板的零件的濕區部件(wetareacomponent)。熱成型過程在溫度大于700℃下進行，并且時常包括熱沖壓鋼板。熱成型工藝增加鋼板的機械強度并且可以提高鋼板的其他物理性能。然而，由于在熱成型過程期間所采用的高溫，在鋼板的表面經常發生形成白色氧化物、起氧化皮(scaling)、腐蝕結垢或脫碳，這降低了機械強度并且磨損了在熱成型過程期間所使用的制造工具。表面的形成白色氧化物、起氧化皮、腐蝕結垢和脫碳還導致粘附力差并且使得難以給零件的表面涂涂料。盡管熱成型鋼零件可以進行噴丸處理以除去白色氧化物、氧化皮和其他表面缺陷，但是噴丸過程需要大量的能量，并且可以使鋼零件變形以及增加成本。
技術實現思路
本專利技術的一個方面提供了一種機動車部件，該機動車部件包括熱成型鋼零件，以及布置在熱成型鋼零件的表面上的非金屬涂層。該非金屬涂層包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。本專利技術的另一方面提供了一種形成機動車部件的方法。該方法包括：提供由鋼材料形成的坯；以及對坯進行熱成型來提供熱成型零件。該方法還包括在熱成型步驟之前在坯的表面上布置非金屬涂層。該非金屬涂層包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。在熱成型過程期間，非金屬涂層防止或減少鋼坯表面的起氧化皮、結垢、氧化和脫碳。非金屬涂層還潤滑該表面并且從而提高可成形性。與未涂覆的鋼零件或具有不同涂層的零件相比，非金屬涂層還可以具有使得能夠更快速加熱鋼坯的顏色和反射系數。非金屬涂層還可以提高熱成型零件與施加到零件的涂料或另一材料之間的粘附力。附圖說明因為結合附圖考慮時，通過參照以下具體實施方式，本專利技術變得更好理解，所以可容易地理解本專利技術的其他優勢，附圖中：圖1示出了根據一個示例性實施方案的形成機動車輛部件的方法；圖2是根據另一示例性實施方案的機動車輛部件的一部分的截面圖；以及圖3是通過本專利技術的方法形成的其他示例性機動車部件的透視圖。具體實施方式在圖1中一般性地示出了形成包括涂覆有非金屬涂層24的鋼零件22的機動車輛部件20的方法。經涂覆機動車部件20是在熱成型鋼坯26之前，優選地通過物理氣相沉積(PVD)或反應濺射向由鋼材料形成的坯26施加非金屬涂層24而形成。在熱成型過程期間，非金屬涂層24防止鋼坯26起氧化皮、結垢、腐蝕、氧化和脫碳。非金屬涂層24還可以潤滑，并且從而提高鋼坯26的可成形性；調節表面顏色和反射系數以提供鋼坯26的更快速加熱；以及提高涂料和粘合劑的粘附力。此外，向鋼坯26施加非金屬涂層24的過程是環保的并且需要很少的能量。形成機動車部件20的方法首先包括提供由鋼材料形成的未涂覆坯26。用于形成坯26的鋼材料可以是純鋼或任何類型的鋼合金。坯26優選地是通過熱軋、冷軋或本領域中已知的另外工藝形成的如圖1中所示的鋼材料的板。熱軋可以包括在高于鋼的再結晶溫度的溫度下使如板坯、大方坯或小方坯的鋼原料通過成對的輥來形成鋼的板。冷軋包括在低于鋼原料的再結晶溫度的溫度下使鋼原材料通過成對的輥來形成鋼板。在一個優選的實施方案中，鋼坯26是冷軋硼鋼，被稱為22MnB5，并且具有包括鐵素體和珠光體的顯微組織。在非金屬涂層24之前也可以將金屬涂層30，或另一類型的涂層，布置在坯26上以提高可成形性并且使得能夠更快速地加熱。例如，在施加非金屬涂層24之前可以向鋼坯26施加包含鋅的金屬涂層30。圖2是根據不同于圖1的實施方案的另一示例性實施方案的機動車輛部件20的一部分的截面圖。在圖2的實施方案中，金屬涂層30布置在鋼零件22與非金屬涂層24之間。另外，可以向坯26施加防腐蝕層來防止腐蝕和生銹。在提供鋼坯26之后，該方法包括：在鋼坯26的表面上或在金屬涂層30上直接施加非金屬涂層24。在施加涂層之前鋼坯26經清洗和干燥或以其他方式制備。通常使用物理氣相沉積(PVD)或反應濺射來施加非金屬涂層24。在一個實施方案中，向鋼坯26施加鋅形成的金屬涂層30，接著是PVD表面涂層，其中PVD表面涂層是非金屬涂層24。鋅涂層和PVD表面涂層在熱成型步驟期間防止白色氧化物的形成。因此，能夠取消為了去除白色氧化物的噴丸處理。非金屬涂層24包含硅和碳中至少之一。優選地，非金屬涂層24包含硅或碳兩者之一，但是非金屬涂層24可以同時包含硅和碳。基于非金屬涂層24的總重量，硅通常以40重量百分數至70重量百分數(wt％)的量存在，碳以最高達15wt％的量存在。非金屬涂層24也可以包含氧和氮中至少之一，并且通常同時包含氧和氮。基于非金屬涂層24的總重量，氧和氮的總含量不大于50wt％。此外，非金屬涂層24可以包含陶瓷復合物和碳化物中至少之一以提高抗高溫起氧化皮和抗腐蝕性。陶瓷復合物可以是SiOxNy，碳化物可以是CNx，其中x，y和z為正整數或正分數。非金屬涂層24還可以包含SiCxOyNz。非金屬涂層24不含金屬和包含如Al2O3、TiO2和CrNx的組成的金屬。非金屬涂層24包括多個獨立的層32，優選一至三個獨立的層32，并且更優選如圖2中所示出的兩個獨立的層32。層32共同具有不大于300nm的總厚度，并且優選不大于100nm的總厚度。在一個示例性實施方案中，層32共同具有不大于50nm的總厚度。在另一實施方案中，層32共同具有不大于30nm的總厚度。小厚度的非金屬涂層24在每一個層32上提供較小的內應力與低的生產成本。厚度小的非金屬涂層24也有助于卓越的行為(exceptionalbehavior)、可成形性、以及在熱成型過程期間改善性能。非金屬涂層24的各個層32包含硅和碳中至少之一。各個層32也可以包含氧和氮中至少之一，以及包含陶瓷復合物和碳化物中至少之一。然而，非金屬涂層24的各個層32優選具有不同于其他層32的組成或化學計量。形成具有不同組成或化學計量的層32降低任何針孔的長度，增加層32的疊層的密度，并且有助于提高抗腐蝕性。此外，各個層32可以包括梯度，其中隨著層32的厚度增加，一種或更多種組分的量增加或減少以提供更密集的柱狀生長(densercolumnargrowth)。直接布置在鋼坯26的表面上或在金屬涂層30上的第一層32可以具有小于，大于，或等于其他層32厚度的厚度。優選地，第一層32的厚度不大于3納米，這在鋼表面與非金屬涂層24的其他層32之間提供卓越的粘附力。第二層32直接布置在第一層32上并且通常具有比第一層32更大的厚度，例如大于3納米。然而，第二層本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機動車部件，包括：由鋼材料形成的熱成型零件，以及布置在所述零件的表面上的非金屬涂層，其中所述非金屬涂層包含硅和碳中至少之一并且具有不大于300nm的厚度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.05.03 US 61/642,1131.一種機動車部件，包括：由鋼材料形成的熱成型零件，以及在熱成型之前直接布置在所述零件的所述鋼材料的表面上的非金屬涂層，其中所述非金屬涂層包含硅和碳中至少之一并且具有不大于100nm的厚度。2.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述非金屬涂層不含金屬并且包含：40重量百分數至70重量百分數wt％的量的硅；最高達15wt％的量的碳；以及總量低于50wt％的氧與氮中至少之一。3.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述非金屬涂層包含陶瓷和碳化物中至少之一。4.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述非金屬涂層調節所述零件的所述表面的反射系數。5.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述非金屬涂層包括一至三個獨立層，所述層中的每一個均包含硅和碳中至少之一，并且所述層中的每一個均包含不同于其他層的組成。6.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述零件的所述鋼材料是22MnB5。7.根據權利要求1所述的機動車部件，其中所述部件是A柱、B柱、D柱、門梁、保險杠梁、底框梁、搖桿、油箱護板、防滑板、前縱梁、中縱梁、后縱梁、門框、門內側加強件、前管道或濕區部件。8.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：愛德華·威廉·施萊歇特，亞歷山大·扎克，
申請(專利權)人：麥格納國際公司，
類型：發明
國別省市：加拿大;CA