鋁元件和具有ZnAlMg合金涂層的鋼元件的組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁元件(2)和鋼元件(3)的組件(1)，鋼元件(3)在其至少一個(gè)表面上具有由鋅-鋁-鎂合金制成的金屬涂層，該鋅-鋁-鎂合金包括2.3wt％至3.3wt％的鎂和3.5wt％至3.9wt％的鋁，金屬涂層的其余部分為鋅、不可避免的雜質(zhì)和可選地選自Si、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni或Bi的一種或多種額外的元素，所述鋼元件(3)的涂布表面至少部分地與所述鋁元件(2)相接觸，其中，所述接觸通過(guò)厚度小于5mm的粘合劑和/或油灰的層來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及包括至少一個(gè)這種組件的交通工具元件以及交通工具。
【專利說(shuō)明】鋁元件和具有ZnAIMg合金涂層的鋼元件的組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁基部件和鋼制部件的組件，所述鋼制部件在其至少一個(gè)表面上 設(shè)置有由鋅-鋁-鎂合金制成的涂層，以與鋁基部件至少部分地接觸。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如，這些組件用在制造汽車車身部件中，諸如門開口等，但并不限于此。
[0003] 傳統(tǒng)上，使用基本包括鋅的金屬涂層以產(chǎn)生良好的防腐蝕性能。將鎂加入至涂層 中顯著地增加這些涂層的耐腐蝕性，這就使得涂層厚度降低或更好地保證了隨著時(shí)間推移 的防腐蝕性能。此外，加入鋁也能夠改進(jìn)耐腐蝕性。
[0004] 為了降低CO2排放量，需要不斷地尋求重量降低，這將導(dǎo)致需要尋求尤其是鋁和鋅 涂布的鋼相組合的混合方案。然而，這種組合由于兩種材料的電耦合而產(chǎn)生復(fù)雜且不斷加 劇的腐蝕現(xiàn)象。
[0005] 專利申請(qǐng)EP 2141 255公開了幾種組件，其中，該過(guò)程涉及將鎂可尤其以在 0.8wt%和IOwt%之間變化的量加入至鋼涂層中。也設(shè)想了在相同的涂層中加入0.8%至 3. 5%的鋁。
[0006] 然而，隨著時(shí)間推移，這些組件的耐腐蝕性持續(xù)保持得過(guò)低，因此，存在改進(jìn)其耐 腐蝕性的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為此，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的組件，以及根據(jù)權(quán)利要求6的該組件的應(yīng)用。
[0008] 該組件也可包括權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的特征。
[0009] 本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求4或5的部件，根據(jù)權(quán)利要求6的交通工具以及根據(jù) 權(quán)利要求7的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 現(xiàn)將參照附圖，通過(guò)參考性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中，參考性實(shí)施例僅用于給出 信息的目的而不起限制作用，其中：
[0011] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的組件；
[0012] 圖2示出了與現(xiàn)有技術(shù)的組件相比，根據(jù)本發(fā)明的組件內(nèi)鋁板的平均腐蝕深度變 化的測(cè)量曲線；
[0013] 圖3示出了與基于現(xiàn)有技術(shù)的相比，根據(jù)本發(fā)明的組件的電耦電流密度變化的測(cè) 量曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 首先，根據(jù)本發(fā)明的組件1包括第一鋁基元件，并且在本文中第一鋁基元件采用 板2的形式。其用于包括純鋁以及至少85wt%的鋁的所有鋁合金，其中包括1000至7000 系列，包括不含任何合金化添加元素的鋁和各種組成的合金：
[0015] -不含合金化元素的鋁：1000
[0016] -鋁 +銅：2000
[0017] -鋁 +錳：3000
[0018] -鋁 +硅：4000
[0019] -鋁 +鎂：5000
[0020] _ 錯(cuò) + 儀 + 娃：6000
[0021] -鋁 +鋅 + 鎂：7000
[0022] 該板2具有適用于根據(jù)本發(fā)明的組件的后續(xù)應(yīng)用的合適尺寸。在優(yōu)選的實(shí)施方式 中，所討論的組件1被整合至交通工具的門中，鋁基板被定位在交通工具的外部側(cè)。
[0023] 鋁基板2可進(jìn)一步在其表面上的至少一部分包括一個(gè)或多個(gè)保護(hù)性涂層，諸如磷 酸鹽化型涂層和/或電泳型涂層，諸如通常涂覆到交通工具的白車身的那些涂層。通常，在 使白車身通過(guò)含有涂料類磷酸鹽化涂料和/或電泳涂料的浴之前，處理具有第二鋼涂布元 件3的組件，從而僅涂布位于組件區(qū)域外部的部分。
[0024] 因此，根據(jù)本發(fā)明的組件的第二元件是鋼制元件3,在該鋼制元件3的至少一個(gè)表 面上設(shè)置有金屬涂層，該金屬涂層由鋅-鋁-鎂合金制成，該鋅-鋁-鎂合金包括2. 3wt% 至3. 3wt %的鎂和3. 5wt %至3. 9wt %的錯(cuò)，所述金屬涂層的其余部分由鋅、不可避免的雜 質(zhì)和可選地選自Si、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni或Bi的一種或多種額外的元素組 成。
[0025] 每種額外的元素的含量通常小于0. 3wt%。除此之外，額外的元素可為鋼元件提供 改進(jìn)的延展性或提供涂層對(duì)鋼元件的粘附性。知曉這些元素對(duì)涂層的特性影響的本領(lǐng)域技 術(shù)人員將知曉根據(jù)額外或補(bǔ)充的所需目標(biāo)來(lái)使用它們。
[0026] 最后，涂層可含有殘余的元素，例如，當(dāng)使用熱浸鍍涂布工藝時(shí)，該殘余的元素來(lái) 自涂料浴。該涂層也可能被源自進(jìn)料錠的雜質(zhì)污染，或者由于鋼元件穿過(guò)涂料浴而被污染。 其中，可提及尤其是由鐵制成，在涂層中其含量可高達(dá)5wt%，通常在2wt%和4wt%之間。
[0027] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，涂層包括2. 3wt%至3. 3wt%的鎂和3. 6wt%至3. 9wt%的 錯(cuò)。
[0028] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在金屬涂層中的鎂和鋁之間的重量比嚴(yán)格小于或等于1，優(yōu) 選嚴(yán)格小于1，并且更優(yōu)選嚴(yán)格小于〇. 9。
[0029] 金屬涂層通常具有小于或等于30 μ m (微米）或甚至小于或等于25 μ m，并且大于 或等于3 μ m或甚至大于或等于5 μ m的厚度。
[0030] 如前所述，兩個(gè)元件2和3以這樣的方式組裝：鋼制元件3的涂布表面至少部分地 與鋁基元件2相接觸。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該組裝可在圖1示出的實(shí)施例中由組件1形 成的門的下部的組裝區(qū)域5中具體通過(guò)機(jī)械方法，例如卷曲加工兩個(gè)元件來(lái)完成。
[0031] 這種卷曲加工可由一個(gè)元件繞另一個(gè)元件的簡(jiǎn)單折疊組成，如圖1所示，元件2布 置為圍繞元件3。當(dāng)然，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何其它類型的機(jī)械組裝。
[0032] 還可通過(guò)利用粘合劑或結(jié)構(gòu)密封劑的結(jié)構(gòu)粘合來(lái)組裝根據(jù)本發(fā)明的板，使得施加 到組件上的機(jī)械應(yīng)力從元件2、3中的一個(gè)或另一個(gè)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)元件3、2。粘合劑和/或 密封劑的層非常薄（通常小于5_，或甚至小于Imm或甚至小于200 μ m)，所以應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這 種粘合組裝相當(dāng)于以與簡(jiǎn)單的機(jī)械組裝相同的方式使兩個(gè)元件2、3接觸。
[0033] 非常明顯，可將結(jié)構(gòu)粘合和機(jī)械組裝進(jìn)行結(jié)合以增強(qiáng)組件的魯棒性。
[0034] 為了突出利用根據(jù)本發(fā)明的組件所得到的增強(qiáng)性能，現(xiàn)將與基于現(xiàn)有技術(shù)的組件 進(jìn)行比較，來(lái)詳細(xì)描述實(shí)施方式中的一些具體實(shí)施例。
[0035] 實(shí)施例
[0036] 對(duì)于所有詳述的實(shí)施方式中的實(shí)施例，利用由鋁AA6061制成的板和涂布有可變 組成的鋁-鋅-(鎂）合金的鋼板的組件來(lái)構(gòu)成組件樣品，其中，涂層具有7. 5 μ m的均勻厚 度。
[0037] 這些組件由第一涂布鋼板組成，該鋼板的尺寸為IOcm寬、20cm高。該過(guò)程涉及粘 合尺寸為IOcm寬、4cm高且Imm厚的鋁板的組裝。將鋁板放置在鋼板的中心處，并且由于存 在粘合劑，兩個(gè)板之間的間隔為120 μm，這就模擬了諸如機(jī)動(dòng)車輛的門的組件。兩個(gè)未涂布 的側(cè)邊（siding)彼此相對(duì)的活性區(qū)域具有6cm寬、4cm高的尺寸。銅線將兩個(gè)側(cè)邊連接起 來(lái)以使得兩個(gè)側(cè)邊電接觸，因此能夠模擬活性區(qū)域中的電耦腐蝕。
[0038] 兩個(gè)側(cè)邊的非活性區(qū)域通過(guò)涂層來(lái)得到保護(hù)，該涂層先通過(guò)磷酸鹽化隨后通 過(guò)電泳來(lái)獲得。利用來(lái)自Chemetall公司的產(chǎn)品在三個(gè)步驟中進(jìn)行磷酸鹽化：（i)脫脂 劑 Gardoclean S 5176+添加劑 H7352，（ii)精磨機(jī) Gardolene ZL6，（iii)磷酸鹽化浴 Gardobond R24TA。利用來(lái)自PPG公司的產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行電泳：粘合劑W772+添加劑P978 ;T = 32°C ;t = 150s ;U = 200V ;蒸煮：T = 180°C ;持續(xù)時(shí)間=35min ;電泳厚度：20 μ m。
[0039] 腐蝕測(cè)試
[0040] 所使用的測(cè)試為VDA 233-102測(cè)試，該測(cè)試提供用于使樣品承受一系列的處理循 環(huán)，每個(gè)循環(huán)持續(xù)1周，并且包括各自為24小時(shí)的連續(xù)子循環(huán)A、B和C。
[0041] -循環(huán)A :該循環(huán)為在35°C下，將樣品用鹽噴霧處理3小時(shí)的時(shí)段；
[0042] -循環(huán)B :該循環(huán)為24小時(shí)，并不用鹽噴霧進(jìn)行處理，而是將樣品放置在在25°C和 50°C之間變化的溫度以及70%和95%之間變化的相對(duì)濕度下；
[0043] -循環(huán)C :該循環(huán)并不用鹽噴霧進(jìn)行處理，而是將樣品放置在在-15°C和50°C之間 變化的溫度以及70%和95%之間變化的相對(duì)濕度下。
[0044] 所使用的鹽溶液為含Iwt %氯化鈉的水性溶液。
[0045] 電耦合測(cè)丨試
[0046] 為了評(píng)估鋁和涂布鋼的組件所產(chǎn)生的電耦電流強(qiáng)度，需要通過(guò)插入零電阻電流表 (Bio-Logic Potentiostat VMP3)來(lái)使電泳處理涂布的區(qū)域中的錯(cuò)板與涂布的鋼板的下部 區(qū)域進(jìn)行電連接。
[0047] 激光三角測(cè)量測(cè)試
[0048] 為了測(cè)量包括前述組件樣品中涂布鋼板的區(qū)域的腐蝕程度，需要通過(guò)激光三角測(cè) 量進(jìn)行測(cè)量以確定在樣品的整個(gè)表面上的鋁的腐蝕蝕刻深度，并且隨后在從中得出以微米 表示的最大測(cè)量值。
[0049]
[0050] 制備鋁板和涂布有如前所述具有可變組成的鋅-鋁_(鎂）合金的鋼板的組件樣 品，并且隨后使其經(jīng)歷VDA 233-102測(cè)試。
[0051] 在每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)，通過(guò)激光三角測(cè)量技術(shù)來(lái)測(cè)量第一樣品的鋁元件的腐蝕蝕刻 深度。
[0052] 表1中總結(jié)并示出了在第六次循環(huán)和十二次循環(huán)的結(jié)果，并且在圖2中以每次循 環(huán)詳述了這些結(jié)果。
[0053] 隨后，測(cè)量第二樣品的電耦合電位。表2中總結(jié)并示出了在第六次循環(huán)和十二次 循環(huán)的結(jié)果，并且在圖3中以每次循環(huán)詳述了這些結(jié)果。
[0054] 表1-腐蝕刻蝕的最大深度
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋁基元件（2)和鋼制元件（3)的組件（1)，在所述鋼制元件（3)至少一個(gè)表面 上設(shè)置有由鋅-鋁-鎂合金制成的金屬涂層，所述鋅-鋁-鎂合金包括2. 3wt %至3. 3wt % 的鎂和3. 5wt%至3. 9wt%的鋁，所述金屬涂層的其余部分由鋅、不可避免的雜質(zhì)和可選地 選自Si、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni或Bi的一種或多種額外的元素組成，所述鋼 制元件（3)的涂布表面至少部分地與所述錯(cuò)基元件（2)相接觸，所述接觸通過(guò)厚度小于5mm 的粘合劑層和/或密封劑層來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，由鋅-鋁-鎂合金制成的所述金屬涂層包括 2. 3wt%至3. 3wt%的鎂和3. 6wt%至3. 9wt%的錯(cuò)，所述金屬涂層的其余部分由鋅、不可避 免的雜質(zhì)和可選地選自Si、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni或Bi的一種或多種額外的 元素組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件（1)，其中，所述鋁基元件（2)和所述鋼制元件（3) 通過(guò)卷曲加工來(lái)組裝。
4. 一種用于交通工具的部件，所述部件包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所 述的組件（1)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的部件，所述部件構(gòu)成交通工具的門，所述鋁基元件（2)構(gòu)成所 述門的外部部件，并且所述鋼制元件（3)構(gòu)成所述門的內(nèi)部部件。
6. -種交通工具，所述交通工具包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的部件。
7. -種鋼制部件在制造根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的組件（1)或根據(jù)權(quán)利要 求4或5所述的部件中的應(yīng)用，在所述鋼制部件的至少一個(gè)表面上設(shè)置有由鋅-鋁-鎂合 金制成的金屬涂層，該鋅-錯(cuò)-鎂合金包括2. 3wt%至3. 3wt%的鎂和3. 5wt%至3. 9wt% 的錯(cuò)，所述金屬涂層的其余部分由鋅、不可避免的雜質(zhì)和可選地選自Si、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、 Sn、La、Ce、Cr、Ni或Bi的一種或多種額外的元素組成。
【文檔編號(hào)】C23C2/06GK104487605SQ201380036716
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·阿萊雷, 阿斯特麗德·科菲尼-格雷瓜爾, 勞倫斯·道斯達(dá)特, 史蒂芬·莫雷爾 申請(qǐng)人:安賽樂(lè)米塔爾研究與發(fā)展有限責(zé)任公司