本發明涉及一種用于制造被鍍層的、通過熱變形硬化的物體的方法，尤其用于制造機動車的車身構件或者結構構件、例如b柱、a柱或者車門檻的方法，這些車身構件或者結構構件由被金屬材料預先鍍層的原料體構成，該原料體由金屬構成。根據本發明的方法在此并不局限于應用在汽車領域，而是能夠應用在所用的技術領域中，其中使用和/或制造熱加工件。

背景技術：

在能夠將水分解為氫和氧的鍍層過程中存在這樣的危險，該鍍層與在環境氣氛中存在的水、尤其以水蒸氣形式的水反應生成原子氫。在這種情況下存在這樣的危險，這種氫和/或已經在環境氣氛中的氫侵入原料體的材料中，并且以不希望的方式導致原料體加載原子氫。對于被硬化的、由被氫加載的原料體制成的物體存在氫脆的危險，因此例如明顯地降低了可承受的最大拉應力。此外，還能夠例如在出于裝配或者接合、例如借助焊接而張緊時導致由原料體制成的、通過熱成型硬化的物體的氫感應脆裂。

在原料體的材料中侵入原子氫的風險尤其在原料體的奧氏體化的方法步驟中發生，因為被預鍍層的原料體的加熱有利于鍍層與在環境氣氛中的水發生反應生成原子氫。

在此方面，所有的金屬鍍層(能夠在溫度升高時，和他們例如在奧氏體化的方法步驟中一樣，在形成氫的情況下還原水蒸氣)在原料體的氫加載方面都視為是存在問題的。

通過鍍層與在環境中存在的水蒸氣反應構成原子氫的問題尤其在鋁鍍層或者含鋁的鍍層中、例如鋅鋁、鋁硅或者鋅鎂或者由鋅鋁和/或鎂組成的合金中出現，它們在加熱時將水蒸氣分解為氫和氧。

另一個問題尤其出現在含鋁的鍍層、例如鋁硅鍍層的板件中，其中，該鍍層在溫度升高時與另外的材料接觸。這例如是這種情況，奧氏體化的方法步驟和與之相關的對材料的加熱在貫通爐中進行，并且該鍍層與爐子的優選由陶瓷材料制成的輥子相接觸。這種輥子能夠例如是傳送輥或者是用于加壓淬火的輥子。由于鍍層的氧化層的較低的強度，在預先鍍層的原料體受到機械負荷的情況下能夠導致鍍層的氧化層破裂。此外，還能夠導致鍍層部分被熔化。由此輥子與熔化的鍍層接觸，因此還會導致熔化的鍍層滲入輥子。這種接觸尤其能夠在使用鋁硅鍍層的情況下導致傳輸輥損壞，并且最終導致輥子破損。

此外，在爐子中的氧化層破損的情況下鍍層與在爐子中的爐內環境相接觸，這又會導致通過在爐內環境中存在的水蒸氣與鍍層的熔融物反應而生成氫，由此形成的、通過熱加工硬化的物體具有可擴散的原子氫的不允許高的含量。這尤其在爐子中視為是關鍵的，其中在爐內環境中存在大量的水蒸氣。

由ep2507503a2已知一種用于制造鍍層的、通過熱加工硬化的物體的方法，該物體由用金屬材料預先鍍層的原料體構成，該原料體由金屬構成，其中，預先鍍層的原料體在一個方法步驟中被奧氏體化。為了在降低氫脆的風險同時保證鍍層的充分氧化，建議，設有鍍層的薄板在爐子中加熱，由此至少部分地在薄板上構成金屬的合金層，其中，在爐子內部的環境通過輸送被預處理的空氣而進行調節，方法是，將該預處理的空氣在它被輸送前進行干燥處理。因此以水蒸氣形式的分散的水的份額在爐內環境中被降低，由此在爐子的環境中存在較少的可被分解的水。最后通過熱加工而硬化的薄板的可能通過侵入材料中的氫而引起的氫脆被降低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，改進用于制造鍍層的通過熱加工硬化的物體的方法，該物體由用金屬材料預先鍍層的原料體構成，該原料體由金屬構成，保證該鍍層被充分氧化，尤其保證氧化層的充分的機械穩定性，并且避免在預先鍍層的原料體的奧氏體化過程中、尤其還在含水蒸汽的環境中構成原子氫。

所述技術問題被一種用于制造被鍍層的、通過熱加工硬化的物體的方法所解決，所述物體由用金屬材料預先鍍層的原料體構成，所述原料體由金屬構成，其中，所述預先鍍層的原料體在一個方法步驟中被奧氏體化并且在奧氏體化之后通過熱加工硬化，其中，所述預先鍍層的原料體的鍍層在奧氏體化的方法步驟之前被人工氧化。

在根據本發明的用于制造鍍層的通過熱加工硬化的物體的方法(該物體由用金屬材料預先鍍層的原料體構成，該原料體由金屬構成)中規定，被預先鍍層的原料體在一個方法步驟中被奧氏體化，并且在奧氏體化之后通過熱加工被硬化，其中，被預先鍍層的原料體的鍍層在奧氏體化的方法步驟之前被人工氧化。

在此，所述氧化并不局限于金屬氧化物的構成，而是描述了通常在鍍層中的基礎金屬的氧化數(oxidationsstufe)從氧化數0到正氧化數的變化。例如能夠在鋁氧化時生成鋁氧化物和/或鋁氫氧化物，其中，在之前所謂的化學鍵中鋁處于氧化數為+3的狀態中。

在奧氏體化過程中，原料體的組織結構優選被全部奧氏體化。但是，還可以考慮只進行部分的奧氏體化。

通過熱加工的硬化例如通過奧氏體化的原料體的加壓淬火實現，其中，優選使用用水冷卻的變型工具。尤其規定，在硬化時形成局部的或者全部的馬氏體和/或貝氏體組織結構。

原料體的鍍層例如是基礎的鋁鍍層和/或含鋁的合金、例如鋁硅合金鍍層。但是還能夠考慮，用鎂和/或含鎂的合金為原料體鍍層。該原料體優選是由鋼、尤其22mnb5鋼構成的物體。該鍍層優選借助熱浸鍍層、尤其熱滲鋁而涂鍍在原料體上。原料體還能夠是板材、由多個單板材制造的薄板、例如拼焊板(tailorweldedblank)、線圈，例如拼焊線圈，尤其鋼圈，或者是之前冷的預先成形的構件。還能夠考慮，原料體通過靈活的輥壓在沒有焊縫的情況具有不同的厚度。

通過獨立的氧化的方法步驟保證了，用作為惰性層的鍍層的形成的氧化層以足夠的品質構成，并且因此避免了尤其在隨后的奧氏體化方法步驟中滲入或者形成原子氫。還能夠考慮，鍍層的氧化層還用作為還原劑，并且氧化現有的、與鍍層接觸的氫而形成水。氧化的方法步驟因此能夠實現的是，隨后的方法步驟、尤其奧氏體化能夠在大氣環境下進行，從而省去了在奧氏體過程中對圍繞原料體的環境進行昂貴的處理，尤其對環境進行干燥。在這種情況下，沒有必要在借助爐子內的加熱進行奧氏體化時耗費能量和成本地、例如借助露點測量來控制爐內環境，并且輸送預處理的空氣，例如干燥的空氣。這樣被氧化的原料體尤其對于在爐內環境內的露點升高或露點的突然升高不敏感。

通過將鍍層的氧化的方法步驟與隨后的奧氏體化相分離，使得氧化層的形成與奧氏體化的方法步驟無關，并且能夠不對奧氏體化、例如方法速度產生負面影響。

符合目的的是，原料體的鍍層在氧化的方法步驟之后具有配備0.05μm至30μm、優選0.1μm至10μm的厚度的氧化層。氧化層的這樣形成的厚度保證了，在機械負荷下、例如在傳輸期間、尤其在貫通爐的傳輸輥上傳輸期間避免氧化層的損壞。因此避免形成破損處(在該破損處上會導致形成原子氫)和由此形成的對原料體的氫加載。

此外，避免了在傳輸裝置和鍍層、尤其和原料體的鍍層的熔融物之間的直接接觸，這種直接接觸例如會導致較強的熱化學反應和/或通過未氧化的鍍層對傳輸設備的滲入。因此，氧化層例如保護了貫通爐的陶瓷輥免于被滲入。這種保護例如在鋁硅鍍層的原料體和具有陶瓷輥的輥動平爐中被視為是有利的。此外，通過所述厚度還避免了在奧氏體的方法步驟和/或加壓淬火時在機械負荷下氧化層的破損。

預先鍍層的原料體的鍍層優選被這樣氧化，即原料體的鍍層在氧化的方法步驟之后具有氧化層，該氧化層具有比自然或正常的氧化層更大的厚度。通常天然的氧化層(如它在環境氣氛下和必要時在爐子內的熱效應下)例如在奧氏體化的過程中形成，但是非常薄，因而這種氧化層通過外力的作用，例如在貫通爐內傳輸預先鍍層的原料體時會很容易被損壞，從而在破損的區域內不會起到氧化層的保護作用。

尤其設定，在含鋁層的人工氧化過程中構成氧化鋁層，它具有至少0.1μm的層厚度，并且因此是天然氧化層的厚度的數倍。在鋁硅鍍層中它的厚度通常是0.01μm。

由于在奧氏體化的方法步驟之前進行氧化的方法步驟，還可以考慮在大氣壓下在第一爐中進行奧氏體化。尤其設定，在溫度700℃至1050℃下、優選在880℃至980℃下、特別優選在910℃至950℃下和尤其在10秒至10分鐘、優選在5至7分鐘的爐內時間下進行奧氏體化。通過加入另外的金屬能夠改變奧氏體化溫度區域。例如向鋼中加入錳通常會導致奧氏體化溫度區域移向更低的溫度。還能夠考慮，將爐子設計為感應爐。因此功率密度與在表面上的熱傳遞不再相關，由此能夠實現較高的功率密度和由此能夠實現加快的反應速度，而不會是表面過熱。此外，在感應加熱的情況下能夠實現預先鍍層的原料體的局部區域的選擇性加熱。因為對預先鍍層的原料體的加熱能夠在大氣壓下進行，所以不需要對爐內環境進行昂貴的處理和控制。通過鍍層的氧化層可以避免滲入原子氫和/或鍍層與在爐內環境內存在的水蒸氣進行化學反應而生成氫。因此，能夠省去之前所述的對空氣的干燥和露點測量以及耗費成本的露點調節。在爐內環境中大量水蒸氣的形成(和它例如在貫通爐內在氣體加熱的鋼管破損時會出現一樣)是無關緊要的，因為氧化層避免了氫的滲入和/或在與非氧化層發生反應的情況下原子氫的形成。

在有利的改進方案中設定，奧氏體化的方法步驟在設計為多層箱式爐的第一爐內進行。多層箱式爐的特征在于較低的空間和能量需求。當然，在多層箱式爐中通常完全不能或只能非常昂貴的控制和/或調配爐內環境，從而根據本發明建議的、之前所述的氧化是使用通常的多層箱式爐的前提。

在優選的實施方式中設定，氧化在第二爐內、在含氧的氣氛下、優選在環境氣氛下進行。

但是完全能夠考慮，第二爐的爐內環境具有比環境空氣更高的空氣濕度。

優選的是，第二爐的溫度在基礎鍍層的情況下小于或等于鍍層金屬的熔化溫度，并且在鍍層由金屬合金構成的情況下小于或等于合金的固相溫度。因此，保證了在足夠的厚度下鍍層被均勻的氧化。

優選的是，在第二爐內含氧的環境具有比環境氣氛下更高的氧含量。尤其設定，氧含量大于18體積百分數，尤其為19至50體積百分數。但是，也能夠考慮100體積百分數。

在本發明的有利的改進方案中設定，在第二爐內加熱之后和在預先鍍層的原料體的奧氏體化方法步驟之前在10秒至1200分鐘的時間內冷卻到溫度20℃至200℃。超過200℃不再考慮扭曲變形。出于在奧氏體化時節省能量和時間，原料體優選被冷卻到比室內溫度更高的溫度。

在特別優選的實施方式中設定，借助陽極氧化、優選借助陽極氧化處理(陽極電鍍)進行。陽極氧化保證了鍍層可被簡單的和均勻的氧化。此外，在陽極氧化方法中不僅厚度而且氧化層的成分都以簡單的方式和方式被影響和控制。尤其在含鋁的鍍層中通過陽極氧化、尤其通過鋁陽極氧化處理能夠實現氧化層的厚度在1μm至30μm，并且因此能夠實現比這種鍍層的天然的氧化層厚的多的厚度。

陽極氧化優選在電解池中進行，其中，尤其使用酸浴、優選使用硫酸浴。

還能夠考慮，陽極氧化的方法步驟在連續式方法中和/或浸液鍍層法中進行。

在方法的備選的實施方式中設定，借助鍍層與化學氧化劑、尤其高錳酸鹽化合物、優選高錳酸鉀的化學反應進行氧化。

在鍍層的人工氧化時優選在鍍層中形成金屬化合物，其中，該金屬化合物在奧氏體化的方法步驟中是熱穩定的。尤其設定，氧化層具有金屬氧化物、優選鋁氧化物和/或金屬磷酸鹽，優選磷酸鋁。視為特別有利的是，在氧化時形成正磷酸鋁鹽。氧化鋁和正磷酸鋁鹽的特征在于非常高的熔點。在使用氧化鋁的情況下，熔點會超過2000℃，并且在使用正磷酸鋁鹽的情況下熔點會超過1500℃，因而這種氧化層由于它的熱穩定性可以忍受接下來的在一個或多個隨后的加熱過程中的熱處理。這兩個鋁化合物的熔點大于用于通常用作為原料體的金屬材料的奧氏體化溫度。例如，22mnb5鋼的奧氏體化理論上在溫度800℃至1000℃進行，并且因此低于氧化鋁和正磷酸鋁鹽的熔化溫度。

在方法的有利的改進方案中設定，在鍍層氧化時在鍍層中形成金屬化合物，其中，該金屬化合物在奧氏體化的隨后的方法步驟中進行熱分解，其中，形成熱穩定的金屬化合物。能夠考慮的是，在氧化時形成金屬氫氧化物，優選鋁氫氧化物或者金屬碳酸鹽、優選碳酸鋅或者金屬硫酸鹽。

總之，視為特別有利的是，在熱不穩定的金屬化合物進行熱分解時形成保護氣體。這尤其有利的是，在奧氏體化過程中進行熱分解。在熱分解時形成的保護氣體排擠當前的環境氣氛，例如爐內環境進入靠近原料體和/或鍍層的區域內，從而鍍層和/或原料體與當前環境氣氛的接觸被完全避免或者至少減少。因此，使得原子氫的形成(該原子氫會導致由原料體制造的、通過熱變形硬化的物體的氫脆)或者水蒸氣與鍍層反應生成氫變得困難。作為金屬化合物(它在熱分解時分解出保護氣體)例如還能夠考慮金屬碳酸鹽。碳酸鋅例如在大于300℃下分解為氧化鋅和保護氣體二氧化碳。

鍍層優選在氧化的方法步驟和/或奧氏體化的方法步驟后具有氧化層，該氧化層是耐氧化的和/或耐腐蝕的。

還能夠考慮，原料體的鍍層設在原料體的局部區域上和/或將原料體的鍍層的局部區域氧化和/或將原料體的局部區域奧氏體化。

借助上述方法之一制造的、通過熱加工硬化的和具有氧化層的物體具有厚度為0.05μm至30μm、優選0.1μm至10μm的氧化層。

附圖說明

在下面對實施例的說明中結合附圖闡述所述方法的其它目的、特征以及有利的設計方案。附圖為：

圖1示出用于制造被涂層的、通過熱變形硬化的物體的方法的流程圖。

具體實施方式

根據圖1所示的流程圖設定，在第一步驟1中制成用金屬材料預先鍍層的、由金屬構成的原料體。在隨后的步驟2中，將該鍍層人工氧化，以便在隨后的對原料體的奧氏體化的方法步驟(步驟3)和通過熱變形對原料體進行硬化的方法步驟(步驟4)中避免原料體的氫加載。

所示實施方式僅示出本發明的一些可能的構造方式，而其他大量變形方式都是可以考慮的并且屬于本發明的范圍。在此示例性示出的實施例絕不應解釋為對于本發明范圍、適用性或者可行配置方式形成限制。上述說明僅向本領域技術人員提供一些實現本發明實施例的可行方式。因此對所述部件的功能和設置方式可以進行各種各樣的變型修改，只要不脫離本申請權利要求書所限定的保護范圍或其等同保護范圍即可。