[發(fā)明專利]包括合金基材和涂層的鋼工件及其點焊方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211260940.5
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN116511674A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: Z·滕;A·C·博貝爾;J·M·布朗;T·R·瓊斯;M·J·卡拉古利斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23K11/11
• 分類號: B23K11/11;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/16;C23C2/06;C23C2/40;C25D3/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐厚才;楊思捷

本公開涉及包括合金基材和涂層的鋼工件及其點焊方法。鋼工件包括包含鐵、約1.4重量%至約2.0重量%鋁和約0重量%至約1.0重量%硅的合金基材。所述鋼工件進一步包括包含鋅的涂層。點焊包括鋼工件對的工件疊加體的方法包括提供所述疊加體、將第一和第二電極與所述鋼工件接觸、通過所述疊加體傳遞電流、由所述成對鋼工件的所述合金基材的熔融混合形成焊核、在所述涂層和所述合金基材之間由所述涂層向所述合金基材中的分散和所述鋅與所述鋁和所述硅的反應形成邊界層以防止所述涂層在所述合金基材內的熔融混合、和停止所述電流的通過。

技術領域

本公開涉及鋼工件(steel?workpiece)，和更特別地涉及包括合金基材(alloysubstrate)和涂層的鋼工件以及點焊(spot?welding)所述鋼工件的方法。

背景技術

在鋼組件上使用鋅涂層(通常被稱為鍍鋅鋼)已經(jīng)被用在眾多工業(yè)中以抑制鋼的腐蝕。已經(jīng)得益于使用被鋅涂覆的鋼的一個工業(yè)是汽車工業(yè)。駕駛的磨耗和損傷以及車輛暴露于天氣(例如水、氧氣和基于氯化物的防凍劑(de-icing?agents))讓車輛的鋼組件易于遭受腐蝕(如果沒有被抗腐蝕劑例如鋅涂覆)。然而，在焊接工藝期間鋅涂層易于產生不需要的性能。更具體地，當被焊接工藝的電流加熱時鋅液化并滲透至鋼中。鋅促進本領域中被稱為液體金屬脆化(liquid?metal?embrittlement)的現(xiàn)象，其中由于滲透的鋅鋼經(jīng)歷拉伸延性的急劇喪失和/或發(fā)生脆性斷裂。如此，先前的被鋅涂覆的鋼在焊接后易于發(fā)生機械失效(mechanical?failures)。

因此，需要解決了這些問題的鋼工件和點焊方法。

發(fā)明內容

根據(jù)本公開的幾個方面，展示了點焊包括至少一對鋼工件的工件疊加體(stack-up)的方法。所述方法包括提供具有所述成對鋼工件的所述疊加體，其中所述成對鋼工件的每一個包括包含鐵、約1.4重量%至約2.0重量%鋁和約0重量%至約1.0重量%硅的合金基材和包含鋅的涂層。所述方法進一步包括將第一電極與所述成對鋼工件的一個接觸并將第二電極與所述成對鋼工件的另一個接觸和在所述第一電極和第二電極之間并通過所述疊加體傳遞電流。所述方法進一步包括由所述成對鋼工件的所述合金基材的熔融混合形成焊核(weld?nugget)、在所述涂層和所述合金基材之間由所述涂層向所述合金基材中的分散和所述鋅與所述鋁和所述硅的反應形成邊界層以防止所述涂層在所述合金基材內的熔融混合、和停止所述電流的通過。

在一方面中，所述方法進一步包括形成每個所述鋼工件的所述合金基材。

在另一方面中，所述方法進一步包括向每個所述鋼工件的所述合金基材施加所述涂層。

在另一方面中，向每個所述鋼工件的所述合金基材施加所述涂層進一步限定為向每個所述鋼工件的所述合金基材鍍覆(galvanizing)所述涂層。

在另一方面中，所述邊界層包含γ相同素異形體(gamma?phase?allotrope)和δ相同素異形體(delta?phase?allotrope)中的至少一種。

在另一方面中，所述合金基材包含約1.5重量%至約1.9重量%鋁和約0.2重量%至約0.8重量%硅。

在另一方面中，所述合金基材包含約1.6重量%至約1.8重量%鋁和約0.4重量%至約0.6重量%硅。

在另一方面中，所述合金基材進一步包含約0.17重量%至約0.35重量%碳、約2.0重量%至約4.0重量%錳、約0重量%至約0.01重量%硫、約0重量%至約0.2重量%銅、約0重量%至約0.008重量%氮、約0重量%至約0.005重量%硼和約0重量%至約0.04重量%磷。

在另一方面中，所述成對鋼工件進一步限定為用于車輛的成對板(sheet)金屬組件。

根據(jù)本公開的幾個方面，展示了用于鋼工件的合金基材。所述合金基材包含鐵、約1.4重量%至約2.0重量%鋁和約0重量%至約1.0重量%硅。