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WO2018096055A1 - Beschichtung für ein trägermaterial, kernteil zum herstellen eines verbundteils, verbundteil und verfahren zum herstellen eines verbundteils - Google Patents

Beschichtung für ein trägermaterial, kernteil zum herstellen eines verbundteils, verbundteil und verfahren zum herstellen eines verbundteils Download PDF

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WO2018096055A1
WO2018096055A1 PCT/EP2017/080261 EP2017080261W WO2018096055A1 WO 2018096055 A1 WO2018096055 A1 WO 2018096055A1 EP 2017080261 W EP2017080261 W EP 2017080261W WO 2018096055 A1 WO2018096055 A1 WO 2018096055A1
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WO
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coating
layer
composite
core
composite part
Prior art date
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PCT/EP2017/080261
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English (en)
French (fr)
Inventor
Xiangfan Fang
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Universitaet Siegen
Original Assignee
Universitaet Siegen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12757—Fe

Definitions

  • the invention relates to a coating for a carrier material of a
  • the coating comprising a first core-side sublayer and a second outside sublayer.
  • the invention relates to a core part for producing a composite part.
  • the invention relates to a composite part.
  • the invention relates to methods for producing a composite part.
  • the two layers are applied by spraying in the form of drops, whereby a kind of toothed or mixed structure of the layers can be formed by an independent solidification of the components of both layers.
  • the first, usually near-component layer is applied by spraying a liquid metal alloy, which preferably consists of Fe or Fe alloys with 2 to 99 wt .-% Fe, for example, FeCr. It has a higher melting temperature.
  • the compound is a pure metal bond.
  • the second layer mostly over the first layer but also is within the first layer is also applied by spraying low melting metal alloys.
  • These alloys may be Al, AISi12, Al + Cu, in particular AICu25-45 or Al + Mg, in particular AIMg20-80 or Al + Zn, in particular AIZn> 60.
  • This two-component coating works as follows: When pouring the cast body through the cast metal, such as Al casting alloys, the second low-melting alloy layer is melted and mixed with the Al cast and bonded. Since these two layers are interlocked and intermeshed in structure, a kind of microscopic form fit between cast metal and the first one arises
  • Al-Si coating In the field of hot forming technology, the use of an Al-Si coating is known.
  • the Al-Si coating is intended on the one hand to prevent scaling of a steel during austenitisation (about 900 ° C.) and, on the other hand, to protect the steel from corrosion in everyday use.
  • This coating is based on the coating known from FR 2 758 571 A1.
  • FR 2 758 571 A1 it is proposed to coat a steel sheet on both sides with a layer. In this case, a first sub-layer with 95-98Gew .-% aluminum and less than 4Gew .-% iron over a second sub-layer is generated.
  • the second sub-layer with 95-98Gew .-% aluminum and less than 4Gew .-% iron over a second sub-layer is generated.
  • Sub-layer comprises 40-65 wt.% Al, 30-50 wt.% Fe and 3-12 wt.% Of one or more elements whose atomic diameter is within 15% of Fe. Furthermore, a method is described in which a steel sheet is dipped in a melt containing 88-95 wt.% Al and 7-12 wt.% Of other elements to produce the second sub-layer. After excess alloy is removed, a 3-7 ⁇ thick second sub-layer remains. Subsequently, the steel sheet is immersed in an Al melt to produce the first sub-layer. Thus, two separate process steps are performed. From EP 1 013 785 A1 a coating is known which can be used for hot forming steel sheet materials to avoid oxidation, decarburization and corrosion.
  • This coating is an Al or Al alloy and can form an intermetallic compound based on Al, Fe and Si.
  • This coating consists of 9-10 wt% Si; 2-3.5Gew .-% Fe and balance AI and impurities and is 5-100 ⁇ thick.
  • This layer can also contain 2-4% by weight of Fe and balance Al and impurities and be between 15-100 ⁇ thick.
  • the final coating is formed by a heat treatment of over 700 ° C, forming an Al, Si and Fe intermetallic alloy on the steel surface, which ensures protection against corrosion and decarburization of the steel.
  • This layer may contain various phases which depend on the heat treatment and have a high hardness which may exceed 600HV. Furthermore, this layer can have a lubricating function at higher temperatures, which favors the hot working of the steel sheet.
  • the above-mentioned heat treatment of over 700 ° C is realized by process conditions of hot working of the steel sheet. This coating is for use with a
  • thermoformable steel sheets used and designated by the company ArcelorMittal Usibor ® 1500 or by the company thyssenkrupp MBW ® 1500.
  • a layer thickness of about 20-30 ⁇ with 7-1 1% Si and balance aluminum is used.
  • the layer thickness of the steel-near first layer is usually 5-7 ⁇ while the thickness of the second layer is about 25 ⁇ .
  • composition of the Al alloys plays a crucial role in the growth of the IMP layers and thus for the thickness of the IMP layer.
  • the invention has the object to improve a core part mentioned at the beginning structurally and / or functionally.
  • the invention has the object, structurally and / or functionally to improve a composite part mentioned above.
  • the invention has the object to improve the aforementioned method.
  • the invention has for its object to develop processes and coatings with which a ductile cohesive connection with sufficient strength between steel and aluminum can arise in a steel-aluminum composite casting, which is also subject to little dispersion and can withstand dynamic stress, so that a real application in vehicle construction and similar areas is possible.
  • this coating should also be used in related processes, such as soldering and welding, for joining steel and aluminum.
  • Crystal lattice symmetry are generated, as these over more
  • Dislocation track systems have and therefore can be deformed ductile.
  • the problem is solved with a coating with the characteristics of
  • Claim 1 the object is achieved with a core part having the features of claim 3.
  • the object is achieved with a composite part with the features of claim 6.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the object is achieved with a method having the features of claim 13.
  • the core part can serve to receive an outer part made of an aluminum material.
  • the core may have a surface.
  • the coating can be arranged on the surface.
  • the core can be partially or completely with the Be coated coating.
  • the coating can serve with an aluminum material to be joined to the core part by a
  • the coating may have at least two sublayers.
  • the first sub-layer can be arranged directly on the core of a steel material.
  • the first sub-layer may be disposed between the core and the second sub-layer.
  • the second sub-layer may be disposed on the first sub-layer.
  • Alloy elements of the coating can be distributed differently in layers.
  • An average abundance of alloying elements may refer to a total thickness of the coating over the first sublayer and the second sublayer.
  • the alloying elements of the first sublayer may be at least approximately homogeneously or inhomogeneously distributed.
  • Alloy elements of the second sub-layer can be distributed at least approximately homogeneously or inhomogeneously.
  • the core, the coating, the first sub-layer and / or the second sub-layer may have common impurities.
  • the second sub-layer may have a multiple thickness of the first sub-layer.
  • the coating can be made with a molten one
  • the carrier material may be a steel sheet.
  • the carrier material may be a steel component.
  • Steel material of the carrier material can be low-alloyed.
  • the steel material of the carrier material can be high-alloyed.
  • the composite part may have such a core part and an outer part connected to the core part of an aluminum material.
  • the steel material and the coating of the core part are connected after a connection process mainly by a ductile cohesive connection via a composite zone. These compounds can be partially / locally complemented by a microscopically positive connection.
  • the aluminum material of the outer part can have at least about 5% by weight and at most about 14% by weight of silicon (Si). Of the Aluminum material of the outer part can be further alloying elements,
  • the aluminum material of the outer part may have conventional impurities.
  • the composite part can between the core part and the outer part a
  • Compound zone having a shear tensile strength of at least 10 MPa may exhibit a typical ductile appearance, for example a honeycomb structure.
  • the composite part may be a vehicle component.
  • the composite part can be
  • the composite part may be a chassis component.
  • the composite part may be a structural component.
  • the composite part can form a node.
  • the composite part can form a component with reinforcements by AI ribs or additional reinforcements.
  • the composite part may be a component of
  • the composite part can be produced in a composite casting process.
  • the composite part can be produced in a die-casting process.
  • Composite part can be produced in a sand casting or chill casting process.
  • the composite part may be produced in a welding or soldering process.
  • the aluminum material of the outer part may have a temperature of at most about 720 ° C. when casting the core part in a die-casting process.
  • the core part and the outer part can be joined together in a welding or soldering process.
  • the invention thus provides inter alia a coating for enabling a ductile cohesive connection between steel and aluminum.
  • the layer can be very thin and ductile.
  • the layer can be produced by appropriate coating processes. In this case, especially a Fe-Al-Si layer with favorable crystal lattice structure, ie as high as possible Crystal lattice symmetry, are generated, as these over more
  • Dislocation sliding systems have and therefore can be deformed ductile.
  • a first Fe- or steel-near layer can min. 42% by weight of Fe and min. 1 1 wt .-% Si and balance Al with less than 45Gew .-% so that an intermetallic phase with a stoichiometry of at least approximately Al 51 Fe 21 Si l5 forms, which also referred to as a 2 + Fe 2 Al 5 mixture can be.
  • This substance or this substance mixture has a cubic or an ordered nearly cubic lattice structure according to common Fe-Al-Si phase diagram. This lattice structure has increased crystal symmetry and thus many
  • the o.g. Composition according to Fe-Al-Si phase diagram is at a limit of ductile and brittle phases. Phase diagrams themselves are usually subject to a distinct blurring, which is due to a complexity of the
  • Cooling rate of an alloy In the usual phase diagrams, the phase boundaries are usually given in the equilibrium state, ie at infinitely slow cooling rate. In practice, however, the cooling rate is faster, so that the phase boundaries shift with it.
  • the lattice structure of an intermetallic phase (IMP) in the first sublayer still has a reduced crystal lattice symmetry in whole or in part. Therefore, a layer thickness of this layer can be set very thin with at most 3.5 ⁇ . Thus, even with slight deviations of a chemical composition of the above Values whereby the lattice structure can turn into lower symmetry, the ductility of the layer are obtained.
  • IMP intermetallic phase
  • first IMP layer may follow a thicker layer having an average Si content of between 1 and 10 wt.%, Especially 7 to 10 wt.%, With the remainder of the composition consisting of Al alone, except for usual impurities. Fe elements can not be present in this layer except impurities.
  • the layer thickness may conveniently be between 5 and 15 ⁇ . It can also be much thicker. Both sand casting or sand casting-like processes, such as gypsum casting, and die casting can be used in composite casting, thereby creating a material-locking connection.
  • conventional Al alloys can be used for the casting. Since these usually include Si, the formation of thin IMP layers is favored. For example, an Al-9-1 1 wt.% Si casting alloy can be used.
  • this coating can be used in fusion welding or brazing between steel and Al, wherein the layer thickness of the coating in these cases can be thicker, for example up to 100 ⁇ .
  • Breakage resistance is increased.
  • a crash safety is increased.
  • FIG. 1 shows a micrograph of a core part with a core of a steel material and a Fe-Al-Si coating with a first sublayer and a second sublayer
  • Fig. 2 is a micrograph of a composite part with a Fe-Al-Si coated
  • Fig. 3 is a diagram of Scherzug Melseriennissen of samples with a Fe-AI-Si-coated core part and an outer part of a
  • Fig. 5 shows a stable crack growth on a Scherzugprobe
  • Fig. 6 is a fracture surface of a composite zone between a core part and an outer part.
  • FIG. 1 shows a micrograph of a core part 100 having a core 102 of a steel material and an Fe-Al-Si coating 104 with a first sub-layer 106 and a second sub-layer 108.
  • the core 102 is presently a steel sheet.
  • the coating 104 serves for connection to an aluminum material.
  • the coating 104 has an average of about 1 to about 10 wt .-% silicon (Si), iron (Fe) and balance Aluminum (AI) on.
  • the first sub-layer 106 is between the core part 100 and the second sub-layer 108.
  • the first sub-layer 106 has at least about
  • the coating 104 can be applied in a PVD process or by other methods, such as
  • the first sub-layer 106 has a thickness of at most about 3.5 ⁇ , in particular of at most about 3 ⁇ on.
  • the second sub-layer 108 is arranged on the first sub-layer 106 and forms an outer side of the core part 100.
  • the second sub-layer 108 has approximately 1 to approx.
  • the second sub-layer 108 has a thickness of about 5 to about 95 mm.
  • FIG. 2 shows a micrograph of a composite part 200 after a joining process with a Fe-Al-Si-coated core part 202, such as core part 100 according to FIG. 1, and an outer part 204 made of an aluminum material.
  • the aluminum material of the outer part 204 has at least about 5 wt .-% and at most about 14Gew .-% silicon (Si) and optionally other alloying elements, in particular magnesium (Mg), manganese (Mn), iron (Fe) and / or copper ( Cu), as well as other common alloying elements in an Al cast or Al wrought alloys.
  • the coated core part 202 is encapsulated with an aluminum material forming the outer part 204.
  • the molten aluminum material in a die-casting a
  • the aluminum material forming the outer part 204 may also be applied in a welding or soldering process.
  • FIG. 3 shows a diagram 300 with shear tensile test results of FIG
  • a path is plotted on an x-axis and a force on a y-axis.
  • force-displacement curves 302 result for the samples. It can be seen that the force remains constant or slightly increases after reaching a maximum or break point 304 after an initial elastic linear increase. The break point can be considered the beginning of
  • FIG. 4 shows the mechanisms for forming a ductile cohesive
  • connection between a steel material 400 and an aluminum material 402 during a coating process From the steel material 400 Fe is diffused into a first sub-layer 404, resulting in an intermetallic phase with a stoichiometry of approximately Al 51 Fe 21 Si l5 .
  • the second sub-layer 406 includes Si enrichments 408 and Si segregations 410. From the second sub-layer 406, Si and Al are diffused into the first sub-layer 404.
  • Fig. 5 shows a stable crack growth on a Scherzugprobe 500.
  • Scherzugprobe 500 has a core part 502 made of a steel material and an outer part 504 of an aluminum material. Between the core part 502 and the outer part 504, a ductile cohesive connection was produced by means of a Fe-Al-Si coating of the core part 502. A progression of cracking is marked with an arrow in the illustrations. Incidentally, in particular, attention is drawn in particular to FIGS. 1, 2, 3 and 4 as well as the associated FIGS.
  • Fig. 6 shows a fracture surface 600 of the bond zone between the core member 502 and the outer member 504.
  • the fracture surface 600 exhibits a typical ductile honeycomb appearance. Incidentally, reference is additionally made in particular to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 and the associated description.

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Abstract

Beschichtung (104) für ein Trägermaterial aus einem Stahlwerkstoff zur Verbindung mit einem Aluminiumwerkstoff, die Beschichtung (104) aufweisend eine erste kernteilseitige Subschicht (106) und eine zweite außenseitige Subschicht (108), wobei die Beschichtung (104) durchschnittlich ca. 1 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), Eisen (Fe) und Rest Aluminium (Al), die erste Subschicht (106) wenigstens ca. 42Gew.-% Eisen (Fe), wenigstens ca. 11Gew.-% Silizium (Si) und höchstens ca. 45Gew.-% Rest Aluminium (Al), die erste Subschicht (106) eine Dicke von höchstens ca. 3,5µm, insbesondere von höchstens ca. 3µm, die zweite Subschicht (108) ca. 1 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), insbesondere ca. 7 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), und Rest Aluminium (Al) und die zweite Subschicht (108) eine Dicke von ca. 5 bis ca. 95mm aufweist, Kernteil (100) zum Herstellen eines Verbundteils, das Kernteil (100) aufweisend ein Trägermaterial (102) aus einem Stahlwerkstoff und eine derartige Beschichtung (104), Verbundteil, wobei das Verbundteil ein derartiges Kernteil (100) und ein mit dem Kernteil (100) verbundenes Außenteil aus einem Aluminiumwerkstoff aufweist, und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verbundteils.

Description

Beschichtung für ein Trägermaterial, Kernteil zum Herstellen
Verbundteils, Verbundteil und
Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für ein Trägermaterial aus einem
Stahlwerkstoff zur Verbindung mit einem Aluminiumwerkstoff, die Beschichtung aufweisend eine erste kernteilseitige Subschicht und eine zweite außenseitige Subschicht. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kernteil zum Herstellen eines Verbundteils. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verbundteil. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils.
Aus der DE 10 2004 031 164 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung eines Verbundkörpers aus einem Eingusskörper und Gussmaterial. Dabei wird ein Beschichtungssystem bestehend aus zwei Schichten vorgeschlagen. Diese zwei Schichten weisen unterschiedliche Zusammensetzungen und
Schmelztemperaturen auf. Die beiden Schichten werden über Aufsprühverfahren in Form von Tropfen aufgebracht, wobei eine Art verzahnter bzw. vermischter Aufbau der Schichten durch eine unabhängige Erstarrung der Komponenten beider Schichten entstehen kann. Die erste, meistens bauteilnahe Schicht wird durch Aufsprühen einer flüssigen Metalllegierung, die vorzugsweise aus Fe oder Fe-Legierungen mit 2 bis 99Gew.-% Fe besteht, beispielweise FeCr, aufgebracht. Sie weist eine höhere Schmelztemperatur auf. Die Verbindung ist eine reine Metallbindung. Die zweite Schicht, die meistens über der ersten Schicht aber auch innerhalb der ersten Schicht liegt, wird ebenfalls durchs Aufsprühen niedrig schmelzender Metalllegierungen aufgebracht. Diese Legierungen können AI, AISi12, Al+Cu, insbesondere AICu25-45 oder Al+Mg, insbesondere AIMg20-80 oder Al+Zn, insbesondere AIZn>60 sein. Diese zweikomponentige Beschichtung wirkt wie folgt: Bei Umgießen des Eingusskörpers durch das Gussmetall, wie AI- Gusslegierungen, wird die zweite niedrigschmelzende Legierungsschicht aufgeschmolzen und mit dem Al-Guss vermischt und verbunden. Da diese beiden Schichten vom Aufbau her miteinander verzahnt und vermischt sind, entsteht eine Art mikroskopischer Formschluss zwischen Gussmetall und der ersten
Beschichtung, nachdem die zweite Schicht aufgeschmolzen wurde und die erste Schicht noch da ist, welche wiederum mit dem Grundmetall/Eingusskörper verbunden ist.
Im Bereich der Warmumformtechnik ist der Einsatz einer Al-Si-Beschichtung bekannt. Die Al-Si-Beschichtung soll dabei einerseits eine Verzunderung eines Stahls bei einer Austenitisierung (ca. 900 °C) verhindern und anderseits den Stahl im alltäglichen Gebrauch vor Korrosion schützen. Diese Beschichtung basiert auf der aus der FR 2 758 571 A1 bekannten Beschichtung. In der FR 2 758 571 A1 wird vorgeschlagen, ein Stahlblech auf beiden Seiten mit einer Schicht zu beschichten. Dabei wird eine erste Sub-Schicht mit 95-98Gew.-% Aluminium und weniger als 4Gew.-% Eisen über einer zweiten Sub-Schicht erzeugt. Die zweite
Sub-Schicht weist 40-65Gew.-% AI, 30-50Gew.-% Fe und 3-12Gew.-% von einem oder mehreren Elementen auf, deren Atomdurchmesser innerhalb von 15% derjenigen von Fe liegt. Des Weiteren wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Stahlblech in eine Schmelze eingetaucht wird, die 88-95Gew.-% AI und 7-12Gew.- % andere Elemente beinhält, um die zweite Sub-Schicht zu erzeugen. Nachdem überschüssige Legierung entfernt ist, verbleibt eine 3-7μιη dicke zweite SubSchicht. Anschließend wird das Stahlblech in eine AI-Schmelze eingetaucht, um die erste Sub-Schicht zu erzeugen. Es werden also zwei separate Prozessschritte durchgeführt. Aus der EP 1 013 785 A1 ist eine Beschichtung bekannt, die für eine Warmumformung von Stahlblechwerkstoffen zur Vermeidung von Oxidation, Entkohlung und Korrosion verwendet werden kann. Diese Beschichtung ist eine AI oder AI-Legierung und kann eine intermetallische Verbindung auf Basis von AI, Fe und Si bilden. Diese Beschichtung besteht aus 9-10Gew.-% Si; 2-3,5Gew.-% Fe und Rest AI und Verunreinigungen und ist 5-100μιη dick. Diese Schicht kann auch 2-4Gew.-% Fe und Rest AI und Verunreinigungen enthalten und zwischen 15- 100μηΊ dick sein. Die Entstehung der endgültigen Beschichtung erfolgt noch durch eine Wärmebehandlung von über 700°C, wobei eine intermetallische legierte Verbindung auf der Basis von AI, Si und Fe auf der Stahloberfläche entsteht, die einen Schutz vor Korrosion, Entkohlung des Stahls sicherstellt. Diese Schicht kann verschiedene Phasen enthalten, die von der Wärmebehandlung abhängen und eine große Härte, die 600HV überschreiten kann, aufweisen. Ferner kann diese Schicht bei höheren Temperaturen eine Schmierfunktion aufweisen, die die Warmumformung des Stahlbleches begünstigt. Die genannte Wärmebehandlung von über 700°C wird durch Prozessbedingungen der Warmumformung des Stahlblechs realisiert. Diese Beschichtung dient zur Verwendung bei einer
Warmumformung oder Wärmebehandlung von Stahlblechen.
Diese bekannten Beschichtungen werden bei der Erzeugung von
warmumformbaren Stahlblechen eingesetzt und von der Firma ArcelorMittal als Usibor® 1500 bzw. von der Firma thyssenkrupp als MBW® 1500 bezeichnet. Dabei wird eine Schichtdicke von ca. 20-30μιη mit 7-1 1 % Si und Rest Aluminium verwendet. Die Schichtdicke der stahlnahen ersten Schicht beträgt üblicherweise 5-7μιη während die Dicke der zweiten Schicht ca. 25μιη beträgt. Diese
Beschichtung wird erst durch eine spätere Wärmebehandlung, nach der
Stahlherstellung mit Beschichtungsvorgängen, zu einer intermetallischen
Verbindung auf der Basis Al-Fe-Si umgewandelt.
Nach einer Wärmebehandlung bei 950°C weist die äußere Oberfläche der
Beschichtung 7-1 1 Gew.-% Si auf, der AI-Gehalt nimmt von ca. 50Gew.-% zunächst auf ca. 30Gew.-% ab, anschließend wieder auf 50Gew.- % zu und zur
Stahlgrenzflächen hin wieder ab.
Wissenschaftliche Grundlagenforschungen zeigen, dass beim Eintauchen von Stahleinlegern in eine AI-Schmelze die dabei entstehenden Verbindungen zwischen Stahl und Aluminium in Form von vielfältigen intermetallischen Phasen (IMP) erfolgen. Ausgehend von Stahl (a - Fe) können in der Reihenfolge η - AlsFe2,® - Al3Fe,a - AI oder a - Fe,r\ - AlsFe2,® - Al3Fe,ac - AlFeSi entstehen, was bei der erstarrten AI-Schmelze (a - AI) endet. Dabei sind fast alle Schichten durch die niedrige Kristallgittersymmetrie sehr spröde. Lediglich die Phase ac - AlFeSi kann aufgrund der kubischen Gitterstrukturen duktil sein.
Aus der Veröffentlichung„H. Springer, A. Kostka, E.J. Payton, D. Raabe, A.
Kaysser-Pyzalla, G. Eggeier, On the formation growth of intermetallic phases during interduffsion between low-carbon steel and aluminium alloys. Acta
Materialia 59, 2010, p 1586-1660" ist bekannt, dass sich beim Eintauchen von Stahl in AI-Schmelze durch die Kinetik des Prozesses stets zuerst die spröderen AI- reichen intermetallischen Phasen formieren. Die duktilere IMP entsteht sehr schwer und erst zum Schluss, wenn überhaupt noch möglich.
Die Zusammensetzung der AI-Legierungen spielt beim Wachstum der IMP- Schichten und damit für die Dicke der IMP-Schichte eine entscheidende Rolle. Die Aussagen in den wissenschaftlichen Veröffentlichungen sind jedoch
widersprüchlich. Während Springer herausfand, dass Si in AI-Schmelze das Wachstum der IMP-Schicht verlangsamt und sich bei einer Diffusionsglühung zwischen Stahl und AI das Wachstum der IMP-Schicht hingegen beschleunigt, geht aus den Veröffentlichungen„M. Suehiro, K. Kusumi, T. Miyakoshi, J. Maki, and M. Ohgami, Nippon Steel Report No. 88, Nippon Steel, Tokyo, Japan, 2003." und„F. Jenner, M.E.Walter, R. lyenger and R. Hughes, Evolution of Phases, Microstructure, and Surface Roughness during Heat Treatment of Aluminized Low Carbon Steel, Metallurgical and Materials Transactions A, 41 A, June 2010, p.1554- 1563" hervor, dass Si generell das Schichtwachstum der IMPs verlangsamt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kernteil baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verbundteil baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eingangs genannte Verfahren zu verbessern. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Beschichtungen zu entwickeln, mit denen eine duktile stoffschlüssige Verbindung mit ausreichender Festigkeit zwischen Stahl und Aluminium bei einem Stahl-Aluminium-Verbundguss entstehen kann, die auch mit wenig Streuung behaftet ist und dynamischer Beanspruchung standhalten kann, sodass eine reale Anwendung im Fahrzeugbau und in ähnlichen Gebiete möglich wird. Dabei soll dann auch diese Beschichtung bei artverwandten Verfahren, wie Löten und Schweißen, zum Verbinden von Stahl und Aluminium eingesetzt werden können. Hierbei wird auf die wissenschaftliche Grundlagenforschung der letzten 50 Jahre zurückgegriffen und es werden folgende Ideen kreiert: Erzeugung eines Mehr-Schicht-Systems mit u.a. einer sehr dünnen duktileren Schicht aus Fe, AI und Si durch entsprechende Beschichtungsprozesse. Dabei soll vor allem eine Fe-Al-Si Schicht mit günstigen Kristallgitterstruktur, d.h. möglichst hoher
Kristallgittersymmetrie, erzeugt werden, da diese über mehr
Versetzungsgleitsysteme verfügen und daher duktil deformiert werden können. Die Aufgabe wird gelöst mit einer Beschichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 . Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Kernteil mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verbundteil mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 . Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Besonders vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Kernteil kann zur Aufnahme eines Außenteils aus einem Aluminiumwerkstoff dienen. Der Kern kann eine Oberfläche aufweisen. Die Beschichtung kann an der Oberfläche angeordnet sein. Der Kern kann teilweise oder vollständig mit der Beschichtung beschichtet sein. Die Beschichtung kann dazu dienen, mit einem mit dem Kernteil zu verbindenden Aluminiumwerkstoff durch einen
Verbindungsprozess eine Verbundzone zu bilden. Die Beschichtung kann wenigstens zwei Subschichten aufweisen. Die erste Subschicht kann unmittelbar an dem Kern aus einem Stahlwerkstoff angeordnet sein. Die erste Subschicht kann zwischen dem Kern und der zweiten Subschicht angeordnet sein. Die zweite Subschicht kann an der ersten Subschicht angeordnet sein. Die
Legierungselemente der Beschichtung können schichtweise unterschiedlich verteilt sein. Ein durchschnittliches Vorkommen von Legierungselementen kann sich auf eine gesamte Dicke der Beschichtung über die erste Subschicht und die zweite Subschicht beziehen. Die Legierungselemente der ersten Subschicht können zumindest annähernd homogen oder inhomogen verteilt sein. Die
Legierungselemente der zweiten Subschicht können zumindest annähernd homogen oder inhomogen verteilt sein. Der Kern, die Beschichtung, die erste Subschicht und/oder die zweite Subschicht kann/können übliche Verunreinigungen aufweisen.
Die zweite Subschicht kann eine mehrfache Dicke der ersten Subschicht aufweisen. Die Beschichtung kann mit einem schmelzflüssigen
Aluminiumwerkstoff eine duktile stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Stahlwerkstoff und dem Aluminiumwerkstoff erzeugen. Das Trägermaterial kann ein Stahlblech sein. Das Trägermaterial kann ein Stahlbauteil sein. Der
Stahlwerkstoff des Trägermaterials kann niedriglegiert sein. Der Stahlwerkstoff des Trägermaterials kann hochlegiert sein.
Das Verbundteil kann ein derartiges Kernteil und ein mit dem Kernteil verbundenes Außenteil aus einem Aluminiumwerkstoff aufweisen. Der Stahl Werkstoff und die Beschichtung des Kernteils sind nach einem Verbindungsprozess vor allem durch eine duktile stoffschlüssige Verbindung über eine Verbundzone verbunden. Diese Verbindungen können partiell/lokal durch eine mikroskopisch formschlüssige Verbindung ergänzt werden. Der Aluminiumwerkstoff des Außenteils kann wenigstens ca. 5Gew.-% und höchstens ca. 14Gew.-% Silizium (Si) aufweisen. Der Aluminiumwerkstoff des Außenteils kann weitere Legierungselemente,
insbesondere Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Eisen (Fe) und/oder Kupfer (Cu), in üblicher Menge aufweisen. Der Aluminiumwerkstoff des Außenteils kann übliche Verunreinigungen aufweisen. Das Verbundteil kann zwischen dem Kernteil und dem Außenteil eine
Verbundzone mit einer Scherzugfestigkeit von wenigstens 10 MPa aufweisen. Eine Bruchfläche der Verbundzone kann ein typisch duktiles Aussehen, beispielweise eine Wabenstruktur, zeigen.
Das Verbundteil kann ein Fahrzeugbauteil sein. Das Verbundteil kann ein
Karosseriebauteil sein. Das Verbundteil kann ein Fahrwerksbauteil sein. Das Verbundteil kann ein Strukturbauteil sein. Das Verbundteil kann einen Knoten bilden. Das Verbundteil kann ein Bauteil mit Verstärkungen durch AI-Rippen oder Zusatzverstärkungen bilden. Das Verbundteil kann ein Bauteil der
Elektroniktechnologie sein. Das Verbundteil kann in einem Verbundgussverfahren hergestellt werden. Das Verbundteil kann in einem Druckgussverfahren hergestellt werden. Das
Verbundteil kann in einem Sandgussverfahren oder Kokillengussverfahren hergestellt werden. Das Verbundteil kann in einem Schweißverfahren oder Lötverfahren hergestellt werden Der Aluminiumwerkstoff des Außenteils kann beim Umgießen des Kernteils in einem Druckgussverfahren eine Temperatur von höchstens ca. 720°C aufweisen. Das Kernteil und das Außenteil können in einem Schweiß- oder Lötverfahren miteinander verbunden werden.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Beschichtung zur Ermöglichung einer duktilen stoffschlüssigen Verbindung zwischen Stahl und Aluminium.
Es kann ein Mehr-Schicht-System mit einer Schicht aus Fe, AI und Si erzeugt werden. Die Schicht kann sehr dünn und duktil sein. Die Schicht kann durch entsprechende Beschichtungsprozesse erzeugt werden. Dabei soll vor allem eine Fe-Al-Si-Schicht mit günstiger Kristallgitterstruktur, d.h. möglichst hoher Kristallgittersymmetrie, erzeugt werden, da diese über mehr
Versetzungsgleitsysteme verfügen und daher duktil deformiert werden kann.
Dieses Ziel wird beispielsweise mit einem Schichtsystem erreicht, das chemisch aus reinem AI mit im Durchschnitt 1 -10% Si-Zusatz mit zwei verschiedenen Sub- Schichten besteht. Eine erste Fe- bzw. stahlnahe Schicht kann min. 42Gew.-% Fe und min. 1 1 Gew.-% Si sowie Rest AI mit weniger als 45Gew.-% enthalten, sodass sich eine intermetallische Phase mit einer Stöchiometrie von zumindest annährend Al51Fe21Sil5 bildet, die auch als a2 + Fe2Al5 Gemisch bezeichnet werden kann.
Dieser Stoff bzw. dieses Stoffgemisch weist eine kubische oder eine geordnete nahezu kubische Gitterstruktur gemäß gängigem Fe-Al-Si-Phasendiagramm auf. Diese Gitterstruktur weist eine erhöhte Kristallsymmetrie und damit viele
Versetzungsgleitsysteme auf. Dadurch ist diese intermetallische Phase verformbar und duktil. Durch diese dünne, duktilere Schicht entsteht eine sichere duktilere stoffschlüssige Verbindung zwischen Al-Si-Legierungsschicht und Stahl, die über die üblichen metallischen Bindungen hinaus geht.
Die o.g. Zusammensetzung gemäß Fe-Al-Si-Phasendiagramm liegt an einer Grenze von duktilen und spröden Phasen. Phasendiagramme selbst unterliegen üblicherweise einer deutlichen Unschärfe, die durch eine Komplexität des
Legierungssystems und einer Messungenauigkeit begründet ist. Zudem ist die Grenze von Phasenverläufen in einem Phasendiagramm abhängig von einer
Abkühlgeschwindigkeit einer Legierung. Bei den gängigen Phasendiagrammen werden üblicherweise die Phasengrenzen im Gleichgewichtszustand, also mit unendlich langsamer Abkühlgeschwindigkeit, angegeben. In der Praxis ist die Abkühlgeschwindigkeit jedoch schneller, sodass die Phasengrenzen sich damit verschieben.
Es ist also durchaus möglich, dass dann die Gitterstruktur einer intermetallischen Phase (IMP) in der ersten Subschicht doch noch ganz oder teilweise eine reduzierte Kristallgittersymmetrie aufweist. Daher kann eine Schichtdicke dieser Schicht mit höchstens 3,5μιη sehr dünn eingestellt werden. Dadurch kann auch bei leichten Abweichungen einer chemischen Zusammensetzung von den o.g. Werten, wodurch die Gitterstruktur in niedrigere Symmetrie umschlagen kann, die Duktilität der Schicht erhalten werden.
Im Anschluss an diese dünne erste IMP-Schicht kann eine dickere Schicht mit einem durchschnittlichen Si-Gehalt von zwischen 1 -10Gew.-%, insbesondere 7- 10Gew.-% folgen, wobei der Rest der Zusammensetzung nur aus AI besteht, abgesehen von den üblichen Verunreinigungen. Fe-Elemente können in dieser Schicht bis auf Verunreinigungen nicht vorhanden sein. Die Schichtdicke kann zweckmäßigerweise zwischen 5 und 15μιη liegen. Sie kann auch deutlich dicker sein. Sowohl Sandguss oder sandgussähnliche Verfahren, wie Gipsguss, und Druckguss können beim Verbundguss verwendet werden, um dabei eine stoffschlüssige Verbindung zu erzeugen. Dabei können übliche AI-Legierungen für den Guss verwendet werden. Da diese in aller Regel Si beinhalten, wird die Bildung von dünnen IMP-Schichten begünstigt. Beispielweise kann eine AI-9-1 1 Gew. -%-Si- Gusslegierung verwendet werden.
Weiterhin kann diese Beschichtung beim Schmelzschweißen oder Löten zwischen Stahl und AI eingesetzt werden, wobei die Schichtdicke der Beschichtung in diesen Fällen dicker, beispielsweise bis zu 100μιη, sein kann.
Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem- zufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Mit der Erfindung wir eine dynamische Beanspruchbarkeit erhöht. Eine
Bruchsicherheit wird erhöht. Eine Crashsicherheit wird erhöht. Eine
Serienherstellung wird ermöglicht oder erleichtert. Eine duktile stoffschlüssige Verbindung mit besonderer Festigkeit zwischen einem Stahlwerkstoff und einem Aluminiumwerkstoff wird bereitgestellt. Streufehler werden reduziert. Eine
Anwendung im Fahrzeugbau und/oder in ähnlichen Gebieten wird ermöglicht. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
Fig. 1 ein Schliffbild eines Kernteils mit einem Kern aus einem Stahlwerkstoff und einer Fe-Al-Si-Beschichtung mit einer ersten Subschicht und einer zweiten Subschicht,
Fig. 2 ein Schliffbild eines Verbundteils mit einem Fe-AI-Si-beschichteten
Kernteil und einem Außenteil aus einem Aluminiumwerkstoff,
Fig. 3 ein Diagramm mit Scherzugversuchsergebnissen von Proben mit einem Fe-AI-Si-beschichteten Kernteil und einem Außenteil aus einem
Aluminiumwerkstoff,
Fig. 4 eine duktile stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Stahlwerkstoff und einem Aluminiumwerkstoff,
Fig. 5 ein stabiles Risswachstum an einer Scherzugprobe und
Fig. 6 eine Bruchfläche einer Verbundzone zwischen einem Kernteil und einem Außenteil.
Fig. 1 zeigt ein Schliffbild eines Kernteils 100 mit einem Kern 102 aus einem Stahlwerkstoff und einer Fe-Al-Si-Beschichtung 104 mit einer ersten Subschicht 106 und einer zweiten Subschicht 108.
Der Kern 102 ist vorliegend ein Stahlblech. Die Beschichtung 104 dient zur Verbindung mit einem Aluminiumwerkstoff. Die Beschichtung 104 weist durchschnittlich ca. 1 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), Eisen (Fe) und Rest Aluminium (AI) auf. Die erste Subschicht 106 ist zwischen dem Kernteil 100 und der zweiten Subschicht 108. Die erste Subschicht 106 weist wenigstens ca.
42Gew.-% Eisen (Fe), wenigstens ca. 1 1 Gew.-% Silizium (Si) und höchstens ca. 45Gew.-% Rest Aluminium (AI) auf. Die Beschichtung 104 kann in einem PVD- Verfahren aufgebracht werden oder auch mithilfe anderer Verfahren, wie
Schmelztauchverfahren etc. Die erste Subschicht 106 weist eine Dicke von höchstens ca. 3,5μιη, insbesondere von höchstens ca. 3μιη, auf. Die zweite Subschicht 108 ist an der ersten Subschicht 106 angeordnet und bildet eine Außenseite des Kernteils 100. Die zweite Subschicht 108 weist ca. 1 bis ca.
10Gew.-% Silizium (Si), insbesondere ca. 7 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), und Rest Aluminium (AI) auf. Eisen (Fe) ist bis auf Spuren/Verunreinigungen nicht vorhanden. Die zweite Subschicht 108 weist eine Dicke von ca. 5 bis ca. 95mm auf.
Fig. 2 zeigt ein Schliffbild eines Verbundteils 200 nach einem Verbindungsprozess mit einem Fe-AI-Si-beschichteten Kernteil 202, wie Kernteil 100 gemäß Fig. 1 , und einem Außenteil 204 aus einem Aluminiumwerkstoff. Der Aluminiumwerkstoff des Außenteils 204 weist wenigstens ca. 5Gew.-% und höchstens ca. 14Gew.-% Silizium (Si) sowie gegebenenfalls weitere Legierungselemente, insbesondere Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Eisen (Fe) und/oder Kupfer (Cu), sowie weitere übliche Legierungselemente in einem Al-Guss oder AI-Knetlegierungen auf.
Zum Herstellen des Verbundteils 200 wird das beschichtete Kernteil 202 mit einem das Außenteil 204 bildenden Aluminiumwerkstoff umgössen. Dabei weist der schmelzflüssige Aluminiumwerkstoff bei einem Druckgussverfahren eine
Temperatur von höchstens ca. 720°C auf. Alternativ kann der das Außenteil 204 bildende Aluminiumwerkstoff auch in einem Schweiß- oder Lötverfahren aufgebracht werden.
Nach dem Aufbringen des Außenteils 204 sind der Stahl Werkstoff und die
Beschichtung des Kernteils miteinander stoffschlüssig verbunden, ergänzt durch lokalen mikroskopischen Formschluss 208. Zwischen dem Kernteil 202 und dem Außenteil 204 ist eine Verbundzone 206 mit einer Scherzugfestigkeit von wenigstens 10 MPa gebildet.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 und die zugehörige
Beschreibung verwiesen. Fig. 3 zeigt ein Diagramm 300 mit Scherzugversuchsergebnissen von
Scherzugproben mit einem Fe-AI-Si-beschichteten Kernteil, wie Kernteil 100 gemäß Fig. 1 und Kernteil 202 gemäß Fig. 2, und einem Außenteil, wie Außenteil 204 gemäß Fig. 2 aus einem Aluminiumwerkstoff.
In dem Diagramm 300 ist auf einer x-Achse ein Weg und auf einer y-Achse eine Kraft aufgetragen. Im Scherzugversuch ergeben sich für die Proben Kraft-Weg- Kurven 302. Es ist ersichtlich, dass die Kraft nach Erreichen eines Maximums bzw. Knickpunkts 304 nach anfänglicher elastischer linearer Zunahme sehr lange konstant bleibt bzw. leicht zunimmt. Der Knickpunkt kann als Beginn der
Rissbildung angesehen werden. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem beschichteten Kernteil und dem Außenteilweist demnach sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Duktilität auf. Die Kurven 302 sind aus
verschiedenen Versuchsreihen, es zeigt sich eine sehr geringe Streuung.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 und Fig. 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen. Fig. 4 zeigt die Mechanismen zur Bildung einer duktilen stoffschlüssigen
Verbindung zwischen einem Stahlwerkstoff 400 und einem Aluminiumwerkstoff 402 während eines Beschichtungsvorgangs. Aus dem Stahlwerkstoff 400 ist Fe in eine erste Subschicht 404 diffundiert, es ergibt sich eine intermetallische Phase mit einer Stöchiometrie von annähernd Al51Fe21Sil5 . Die zweite Subschicht 406 weist Si-Anreicherungen 408 und Si-Segregationen 410 auf. Aus der zweiten Subschicht 406 ist Si und AI in die erste Subschicht 404 diffundiert.
In einem Scherzugversuch an Proben aus Verbundgussteil 200 bzw. 500 ergibt sich ein Rissverlauf 412 mit einem stabilen Risswachstum in der vormals zweiten Subschicht der Beschichtung, die Verbindung ist duktil, sodass die Verbindung nicht schlagartig zerstört wird. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Fig. 5 zeigt ein stabiles Risswachstum an einer Scherzugprobe 500. Die
Scherzugprobe 500 weist ein Kernteil 502 aus einem Stahlwerkstoff und ein Außenteil 504 aus einem Aluminiumwerkstoff auf. Zwischen dem Kernteil 502 und dem Außenteil 504 wurde mithilfe einer Fe-Al-Si-Beschichtung des Kernteils 502 eine duktile stoffschlüssige Verbindung erzeugt. Ein Fortschreiten der Rissbildung ist in den Darstellungen mit einem Pfeil markiert. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 sowie die zugehörige
Beschreibung verwiesen.
Fig. 6 zeigte eine Bruchfläche 600 der Verbundzone zwischen dem Kernteil 502 und dem Außenteil 504. Die Bruchfläche 600 zeigt ein typisch duktiles Aussehen mit Wabenstruktur. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichen Kernteil
Kern
Beschichtung
erste Subschicht
zweite Subschicht Verbundteil
Kernteil
Außenteil
Verbundzone
mikroskopischer Formsehl Diagramm
Kraft-Weg-Kurven
Maximum, Knickpunkt Stahlwerkstoff
Aluminiumwerkstoff
erste Subschicht
zweite Subschicht
Si-Anreicherung
Si-Segregation
Rissverlauf Scherzugprobe
Kernteil
Außenteil łruchfläche

Claims

Patentansprüche
Beschichtung (104) für ein Trägermaterial (102) aus einem Stahl Werkstoff zur Verbindung mit einem Aluminiumwerkstoff, die Beschichtung (104) aufweisend eine erste kernteilseitige Subschicht (106) und eine zweite außenseitige Subschicht (108), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Beschichtung (104) durchschnittlich ca. 1 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), Eisen (Fe) und Rest Aluminium (AI),
- die erste Subschicht (106) wenigstens ca. 42Gew.-% Eisen (Fe), wenigstens ca. 1 1 Gew.-% Silizium (Si) und höchstens ca. 45Gew.-% Rest Aluminium (AI),
- die erste Subschicht (106) eine Dicke von höchstens ca. 3,5μιη,
insbesondere von höchstens ca. 3μιη,
- die zweite Subschicht (108) ca. 1 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si),
insbesondere ca. 7 bis ca. 10Gew.-% Silizium (Si), und Rest Aluminium (AI), und
- die zweite Subschicht (108) eine Dicke von ca. 5 bis ca. 95mm
aufweist.
Beschichtung (104) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (104) mit einem schmelzflüssigen Aluminiumwerkstoff eine duktile stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Stahlwerkstoff und dem Aluminiumwerkstoff erzeugt.
Kernteil (100, 202) zum Herstellen eines Verbundteils (200), das Kernteil (100, 202) aufweisend ein Trägermaterial (102) aus einem Stahlwerkstoff und eine Beschichtung (104) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2.
Kernteil (100, 202) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (102) ein Stahlblech oder ein Stahlbauteil ist.
5. Kernteil (100, 202) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlwerkstoff des Trägermaterials (102)
niedriglegiert oder hochlegiert ist.
6. Verbundteil (200), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundteil (200) ein Kernteil (100, 202) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5 und ein mit dem Kernteil (100, 202) verbundenes Außenteil (204) aus einem
Aluminiumwerkstoff aufweist.
7. Verbundteil (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Stahlwerkstoff und die Beschichtung (104) des Kernteils (100, 202) nach einem Verbindungsprozess miteinander mikroskopisch formschlüssig verbunden (208) sind.
8. Verbundteil (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerkstoff des Außenteils (204) wenigstens ca. 5Gew.-% und höchstens ca. 14Gew.-% Silizium (Si) aufweist.
9. Verbundteil (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aluminiumwerkstoff des Außenteils (204) weitere Legierungselemente, insbesondere Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Eisen (Fe) und/oder Kupfer (Cu), in üblicher Menge aufweist.
10. Verbundteil (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundteil zwischen dem Kernteil (100, 202) und dem Außenteil (204) eine Verbundzone (206) mit einer Scherzugfestigkeit von wenigstens 10 M Pa aufweist.
1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundteil (200) in einem Verbundgussverfahren hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Aluminiumwerkstoff des Außenteils (204) beim Umgießen des Kernteils (100, 202) in einem Druckgussverfahren eine Temperatur von höchstens ca. 720°C aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernteil (100, 202) un das Außenteil (204) in einem Schweiß- oder Lötverfahren miteinander verbunden werden.
PCT/EP2017/080261 2016-11-24 2017-11-23 Beschichtung für ein trägermaterial, kernteil zum herstellen eines verbundteils, verbundteil und verfahren zum herstellen eines verbundteils Ceased WO2018096055A1 (de)

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