本发明涉及一种用于制造被镀层的、通过热变形硬化的物体的方法，尤其用于制造机动车的车身构件或者结构构件、例如b柱、a柱或者车门槛的方法，这些车身构件或者结构构件由被金属材料预先镀层的原料体构成，该原料体由金属构成。根据本发明的方法在此并不局限于应用在汽车领域，而是能够应用在所用的技术领域中，其中使用和/或制造热加工件。
背景技术：
在能够将水分解为氢和氧的镀层过程中存在这样的危险，该镀层与在环境气氛中存在的水、尤其以水蒸气形式的水反应生成原子氢。在这种情况下存在这样的危险，这种氢和/或已经在环境气氛中的氢侵入原料体的材料中，并且以不希望的方式导致原料体加载原子氢。对于被硬化的、由被氢加载的原料体制成的物体存在氢脆的危险，因此例如明显地降低了可承受的最大拉应力。此外，还能够例如在出于装配或者接合、例如借助焊接而张紧时导致由原料体制成的、通过热成型硬化的物体的氢感应脆裂。
在原料体的材料中侵入原子氢的风险尤其在原料体的奥氏体化的方法步骤中发生，因为被预镀层的原料体的加热有利于镀层与在环境气氛中的水发生反应生成原子氢。
在此方面，所有的金属镀层(能够在温度升高时，和他们例如在奥氏体化的方法步骤中一样，在形成氢的情况下还原水蒸气)在原料体的氢加载方面都视为是存在问题的。
通过镀层与在环境中存在的水蒸气反应构成原子氢的问题尤其在铝镀层或者含铝的镀层中、例如锌铝、铝硅或者锌镁或者由锌铝和/或镁组成的合金中出现，它们在加热时将水蒸气分解为氢和氧。
另一个问题尤其出现在含铝的镀层、例如铝硅镀层的板件中，其中，该镀层在温度升高时与另外的材料接触。这例如是这种情况，奥氏体化的方法步骤和与之相关的对材料的加热在贯通炉中进行，并且该镀层与炉子的优选由陶瓷材料制成的辊子相接触。这种辊子能够例如是传送辊或者是用于加压淬火的辊子。由于镀层的氧化层的较低的强度，在预先镀层的原料体受到机械负荷的情况下能够导致镀层的氧化层破裂。此外，还能够导致镀层部分被熔化。由此辊子与熔化的镀层接触，因此还会导致熔化的镀层渗入辊子。这种接触尤其能够在使用铝硅镀层的情况下导致传输辊损坏，并且最终导致辊子破损。
此外，在炉子中的氧化层破损的情况下镀层与在炉子中的炉内环境相接触，这又会导致通过在炉内环境中存在的水蒸气与镀层的熔融物反应而生成氢，由此形成的、通过热加工硬化的物体具有可扩散的原子氢的不允许高的含量。这尤其在炉子中视为是关键的，其中在炉内环境中存在大量的水蒸气。
由ep2507503a2已知一种用于制造镀层的、通过热加工硬化的物体的方法，该物体由用金属材料预先镀层的原料体构成，该原料体由金属构成，其中，预先镀层的原料体在一个方法步骤中被奥氏体化。为了在降低氢脆的风险同时保证镀层的充分氧化，建议，设有镀层的薄板在炉子中加热，由此至少部分地在薄板上构成金属的合金层，其中，在炉子内部的环境通过输送被预处理的空气而进行调节，方法是，将该预处理的空气在它被输送前进行干燥处理。因此以水蒸气形式的分散的水的份额在炉内环境中被降低，由此在炉子的环境中存在较少的可被分解的水。最后通过热加工而硬化的薄板的可能通过侵入材料中的氢而引起的氢脆被降低。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，改进用于制造镀层的通过热加工硬化的物体的方法，该物体由用金属材料预先镀层的原料体构成，该原料体由金属构成，保证该镀层被充分氧化，尤其保证氧化层的充分的机械稳定性，并且避免在预先镀层的原料体的奥氏体化过程中、尤其还在含水蒸汽的环境中构成原子氢。
所述技术问题被一种用于制造被镀层的、通过热加工硬化的物体的方法所解决，所述物体由用金属材料预先镀层的原料体构成，所述原料体由金属构成，其中，所述预先镀层的原料体在一个方法步骤中被奥氏体化并且在奥氏体化之后通过热加工硬化，其中，所述预先镀层的原料体的镀层在奥氏体化的方法步骤之前被人工氧化。
在根据本发明的用于制造镀层的通过热加工硬化的物体的方法(该物体由用金属材料预先镀层的原料体构成，该原料体由金属构成)中规定，被预先镀层的原料体在一个方法步骤中被奥氏体化，并且在奥氏体化之后通过热加工被硬化，其中，被预先镀层的原料体的镀层在奥氏体化的方法步骤之前被人工氧化。
在此，所述氧化并不局限于金属氧化物的构成，而是描述了通常在镀层中的基础金属的氧化数(oxidationsstufe)从氧化数0到正氧化数的变化。例如能够在铝氧化时生成铝氧化物和/或铝氢氧化物，其中，在之前所谓的化学键中铝处于氧化数为+3的状态中。
在奥氏体化过程中，原料体的组织结构优选被全部奥氏体化。但是，还可以考虑只进行部分的奥氏体化。
通过热加工的硬化例如通过奥氏体化的原料体的加压淬火实现，其中，优选使用用水冷却的变型工具。尤其规定，在硬化时形成局部的或者全部的马氏体和/或贝氏体组织结构。
原料体的镀层例如是基础的铝镀层和/或含铝的合金、例如铝硅合金镀层。但是还能够考虑，用镁和/或含镁的合金为原料体镀层。该原料体优选是由钢、尤其22mnb5钢构成的物体。该镀层优选借助热浸镀层、尤其热渗铝而涂镀在原料体上。原料体还能够是板材、由多个单板材制造的薄板、例如拼焊板(tailorweldedblank)、线圈，例如拼焊线圈，尤其钢圈，或者是之前冷的预先成形的构件。还能够考虑，原料体通过灵活的辊压在没有焊缝的情况具有不同的厚度。
通过独立的氧化的方法步骤保证了，用作为惰性层的镀层的形成的氧化层以足够的品质构成，并且因此避免了尤其在随后的奥氏体化方法步骤中渗入或者形成原子氢。还能够考虑，镀层的氧化层还用作为还原剂，并且氧化现有的、与镀层接触的氢而形成水。氧化的方法步骤因此能够实现的是，随后的方法步骤、尤其奥氏体化能够在大气环境下进行，从而省去了在奥氏体过程中对围绕原料体的环境进行昂贵的处理，尤其对环境进行干燥。在这种情况下，没有必要在借助炉子内的加热进行奥氏体化时耗费能量和成本地、例如借助露点测量来控制炉内环境，并且输送预处理的空气，例如干燥的空气。这样被氧化的原料体尤其对于在炉内环境内的露点升高或露点的突然升高不敏感。
通过将镀层的氧化的方法步骤与随后的奥氏体化相分离，使得氧化层的形成与奥氏体化的方法步骤无关，并且能够不对奥氏体化、例如方法速度产生负面影响。
符合目的的是，原料体的镀层在氧化的方法步骤之后具有配备0.05μm至30μm、优选0.1μm至10μm的厚度的氧化层。氧化层的这样形成的厚度保证了，在机械负荷下、例如在传输期间、尤其在贯通炉的传输辊上传输期间避免氧化层的损坏。因此避免形成破损处(在该破损处上会导致形成原子氢)和由此形成的对原料体的氢加载。
此外，避免了在传输装置和镀层、尤其和原料体的镀层的熔融物之间的直接接触，这种直接接触例如会导致较强的热化学反应和/或通过未氧化的镀层对传输设备的渗入。因此，氧化层例如保护了贯通炉的陶瓷辊免于被渗入。这种保护例如在铝硅镀层的原料体和具有陶瓷辊的辊动平炉中被视为是有利的。此外，通过所述厚度还避免了在奥氏体的方法步骤和/或加压淬火时在机械负荷下氧化层的破损。
预先镀层的原料体的镀层优选被这样氧化，即原料体的镀层在氧化的方法步骤之后具有氧化层，该氧化层具有比自然或正常的氧化层更大的厚度。通常天然的氧化层(如它在环境气氛下和必要时在炉子内的热效应下)例如在奥氏体化的过程中形成，但是非常薄，因而这种氧化层通过外力的作用，例如在贯通炉内传输预先镀层的原料体时会很容易被损坏，从而在破损的区域内不会起到氧化层的保护作用。
尤其设定，在含铝层的人工氧化过程中构成氧化铝层，它具有至少0.1μm的层厚度，并且因此是天然氧化层的厚度的数倍。在铝硅镀层中它的厚度通常是0.01μm。
由于在奥氏体化的方法步骤之前进行氧化的方法步骤，还可以考虑在大气压下在第一炉中进行奥氏体化。尤其设定，在温度700℃至1050℃下、优选在880℃至980℃下、特别优选在910℃至950℃下和尤其在10秒至10分钟、优选在5至7分钟的炉内时间下进行奥氏体化。通过加入另外的金属能够改变奥氏体化温度区域。例如向钢中加入锰通常会导致奥氏体化温度区域移向更低的温度。还能够考虑，将炉子设计为感应炉。因此功率密度与在表面上的热传递不再相关，由此能够实现较高的功率密度和由此能够实现加快的反应速度，而不会是表面过热。此外，在感应加热的情况下能够实现预先镀层的原料体的局部区域的选择性加热。因为对预先镀层的原料体的加热能够在大气压下进行，所以不需要对炉内环境进行昂贵的处理和控制。通过镀层的氧化层可以避免渗入原子氢和/或镀层与在炉内环境内存在的水蒸气进行化学反应而生成氢。因此，能够省去之前所述的对空气的干燥和露点测量以及耗费成本的露点调节。在炉内环境中大量水蒸气的形成(和它例如在贯通炉内在气体加热的钢管破损时会出现一样)是无关紧要的，因为氧化层避免了氢的渗入和/或在与非氧化层发生反应的情况下原子氢的形成。
在有利的改进方案中设定，奥氏体化的方法步骤在设计为多层箱式炉的第一炉内进行。多层箱式炉的特征在于较低的空间和能量需求。当然，在多层箱式炉中通常完全不能或只能非常昂贵的控制和/或调配炉内环境，从而根据本发明建议的、之前所述的氧化是使用通常的多层箱式炉的前提。
在优选的实施方式中设定，氧化在第二炉内、在含氧的气氛下、优选在环境气氛下进行。
但是完全能够考虑，第二炉的炉内环境具有比环境空气更高的空气湿度。
优选的是，第二炉的温度在基础镀层的情况下小于或等于镀层金属的熔化温度，并且在镀层由金属合金构成的情况下小于或等于合金的固相温度。因此，保证了在足够的厚度下镀层被均匀的氧化。
优选的是，在第二炉内含氧的环境具有比环境气氛下更高的氧含量。尤其设定，氧含量大于18体积百分数，尤其为19至50体积百分数。但是，也能够考虑100体积百分数。
在本发明的有利的改进方案中设定，在第二炉内加热之后和在预先镀层的原料体的奥氏体化方法步骤之前在10秒至1200分钟的时间内冷却到温度20℃至200℃。超过200℃不再考虑扭曲变形。出于在奥氏体化时节省能量和时间，原料体优选被冷却到比室内温度更高的温度。
在特别优选的实施方式中设定，借助阳极氧化、优选借助阳极氧化处理(阳极电镀)进行。阳极氧化保证了镀层可被简单的和均匀的氧化。此外，在阳极氧化方法中不仅厚度而且氧化层的成分都以简单的方式和方式被影响和控制。尤其在含铝的镀层中通过阳极氧化、尤其通过铝阳极氧化处理能够实现氧化层的厚度在1μm至30μm，并且因此能够实现比这种镀层的天然的氧化层厚的多的厚度。
阳极氧化优选在电解池中进行，其中，尤其使用酸浴、优选使用硫酸浴。
还能够考虑，阳极氧化的方法步骤在连续式方法中和/或浸液镀层法中进行。
在方法的备选的实施方式中设定，借助镀层与化学氧化剂、尤其高锰酸盐化合物、优选高锰酸钾的化学反应进行氧化。
在镀层的人工氧化时优选在镀层中形成金属化合物，其中，该金属化合物在奥氏体化的方法步骤中是热稳定的。尤其设定，氧化层具有金属氧化物、优选铝氧化物和/或金属磷酸盐，优选磷酸铝。视为特别有利的是，在氧化时形成正磷酸铝盐。氧化铝和正磷酸铝盐的特征在于非常高的熔点。在使用氧化铝的情况下，熔点会超过2000℃，并且在使用正磷酸铝盐的情况下熔点会超过1500℃，因而这种氧化层由于它的热稳定性可以忍受接下来的在一个或多个随后的加热过程中的热处理。这两个铝化合物的熔点大于用于通常用作为原料体的金属材料的奥氏体化温度。例如，22mnb5钢的奥氏体化理论上在温度800℃至1000℃进行，并且因此低于氧化铝和正磷酸铝盐的熔化温度。
在方法的有利的改进方案中设定，在镀层氧化时在镀层中形成金属化合物，其中，该金属化合物在奥氏体化的随后的方法步骤中进行热分解，其中，形成热稳定的金属化合物。能够考虑的是，在氧化时形成金属氢氧化物，优选铝氢氧化物或者金属碳酸盐、优选碳酸锌或者金属硫酸盐。
总之，视为特别有利的是，在热不稳定的金属化合物进行热分解时形成保护气体。这尤其有利的是，在奥氏体化过程中进行热分解。在热分解时形成的保护气体排挤当前的环境气氛，例如炉内环境进入靠近原料体和/或镀层的区域内，从而镀层和/或原料体与当前环境气氛的接触被完全避免或者至少减少。因此，使得原子氢的形成(该原子氢会导致由原料体制造的、通过热变形硬化的物体的氢脆)或者水蒸气与镀层反应生成氢变得困难。作为金属化合物(它在热分解时分解出保护气体)例如还能够考虑金属碳酸盐。碳酸锌例如在大于300℃下分解为氧化锌和保护气体二氧化碳。
镀层优选在氧化的方法步骤和/或奥氏体化的方法步骤后具有氧化层，该氧化层是耐氧化的和/或耐腐蚀的。
还能够考虑，原料体的镀层设在原料体的局部区域上和/或将原料体的镀层的局部区域氧化和/或将原料体的局部区域奥氏体化。
借助上述方法之一制造的、通过热加工硬化的和具有氧化层的物体具有厚度为0.05μm至30μm、优选0.1μm至10μm的氧化层。
附图说明
在下面对实施例的说明中结合附图阐述所述方法的其它目的、特征以及有利的设计方案。附图为：
图1示出用于制造被涂层的、通过热变形硬化的物体的方法的流程图。
具体实施方式
根据图1所示的流程图设定，在第一步骤1中制成用金属材料预先镀层的、由金属构成的原料体。在随后的步骤2中，将该镀层人工氧化，以便在随后的对原料体的奥氏体化的方法步骤(步骤3)和通过热变形对原料体进行硬化的方法步骤(步骤4)中避免原料体的氢加载。
所示实施方式仅示出本发明的一些可能的构造方式，而其他大量变形方式都是可以考虑的并且属于本发明的范围。在此示例性示出的实施例绝不应解释为对于本发明范围、适用性或者可行配置方式形成限制。上述说明仅向本领域技术人员提供一些实现本发明实施例的可行方式。因此对所述部件的功能和设置方式可以进行各种各样的变型修改，只要不脱离本申请权利要求书所限定的保护范围或其等同保护范围即可。