Blechplatine zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils sowie Warmumformverfahren

Die Erfindung betrifft eine Blechplatine zur Herstellung eines warmumgeformten und

pressgehärteten Stahlblechbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein

Warmumformverfahren nach dem Anspruch 12.

Warmumformstähle, wie zum Beispiel 22MnB5, weisen nach dem Warmumformprozess ein nahezu vollständiges martensitisches Gefüge mit einer nominellen Zugfestigkeit Rm von 1500MPa auf. Aktuell werden die Festigkeiten dieser Warmumformstähle durch zum Beispiel eine Erhöhung des Kohlenstoffanteils und/oder des Boranteils im Stahl-Grundwerkstoff weiter bis auf 2000MPa gesteigert.

Eine gattungsgemäße beschichtete Blechplatine wird als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils in einem

Warmumformverfahren verwendet, bei dem in einer Prozessabfolge die Blechplatine in einem Wärmebehandlungsschritt auf über die werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur Ac3 wärmebehandelt wird. Anschließend folgt ein Einlegeschritt, bei dem die wärmebehandelte Blechplatine in ein Umformwerkzeug eingelegt wird. In einem nachfolgenden Presshärteschritt wird die Blechplatine warmumgeformt und auf eine Entnahmetemperatur abgekühlt. Im abschließenden Entnahmeschritt wird das so gefertigte Stahlblechbauteil aus dem geöffneten Umformwerkzeug entnommen.

Die noch unbehandelte Blechplatine weist als Grundwerkstoff einen härtbaren Stahl, insbesondere einen kohlenstoff-, mangan- und/oder borhaltigen Vergütungsstahl auf, der beidseitig mit einer metallischen Zunderschutzbeschichtung überzogen ist. Diese ist in gängiger Praxis eine AISi-Beschichtung. Eine solche AISi-Beschichtung begünstigt jedoch im

Wärmebehandlungsschritt einen Wasserstoff-Eintrag von der Dampfatmosphäre im

Wärmebehandlungsofen in den Stahl-Grundwerkstoff, wodurch speziell Warmumformblechteile höherer Festigkeit bei Belastung weniger duktil reagieren können. Zudem bildet die AISi- Beschichtung im Wärmebehandlungsschritt eine schmelzflüssige Phase, wodurch es insbesondere bei einem Rollenherdofen zu einer starken Verschmutzung der Transportrollen kommen kann. Um die obigen Nachteile der AISi-Beschichtung zu vermeiden, kann der Warmumformprozess mit einer unbeschichteten Blechplatine durchgeführt werden. In diesem Fall bildet sich jedoch im Wärmebehandlungsschritt eine Verzunderung (das heißt eine Eisenoxidschicht), die bei der Warmumformung im Umformwerkzeug abplatzt und somit das Umformwerkzeug verunreinigt. Zudem muss die noch am Stahlblechbauteil anhaftende Zunderschicht nach Abschluss des Warmumformprozesses aufwendig zum Beispiel durch Strahlbearbeitung vom Stahlblechbauteil entfernt werden, um eine Schweißbarkeit des Bauteils zu gewährleisten.

Aus der DE 10 2005 059 614 A1 ist ein Beschichtungsmaterial zum Schutz von Stahl vor Verzunderung bekannt. Aus der DE 10 2015 118 869 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Korrosionsschutzbeschichtung bekannt. Aus der DE 20 2004 021 264 U1 ist ein gehärtetes Stahlbauteil mit Korrosionsschutzschicht bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Blechplatine mit Zunderschutzbeschichtung, jedoch ohne kathodische Korrosionsschutzwirkung, zur Herstellung eines Stahlblechbauteils in einem Warmumformprozess bereitzustellen, mit der eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere Prozessabfolge ermöglicht ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 12 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Mittels der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung wird eine Zunderschutzwirkung erzielt, und zwar mit nur geringer kathodischer Korrosionsschutzwirkung beziehungsweise ohne kathodische

Korrosionsschutzwirkung.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die metallische

Zunderschutzbeschichtung als eine Kupferschicht beidseitig auf der Blechplatine ausgebildet. Die Kupferschicht reagiert im Wärmebehandlungsschritt mit Sauerstoff, wodurch sich eine elektrisch leitfähige, mit Stahl-Grundwerkstoff verbundene Kupferoxidschicht bildet. Die

Kupferoxidschicht ist im Gegensatz zu einer Eisenoxidschicht (Zunderschicht) schweißfähig. Von daher kann die Kupferoxidschicht am fertiggestellten Stahlblechbauteils verbleiben und muss nicht entfernt werden, so dass ein Strahlbearbeitungsschritt wegfällt.

Die Kupferoxidschicht kann zudem als eine Sperrschicht wirken, mittels der ein Wasserstoff- Eintrag während des Wärmebehandlungsschrittes in den Stahl-Grundwerkstoff verhindert oder zumindest reduziert wird. Zudem ist der Schmelzpunkt der Kupferschicht mit in etwa 1080°C wesentlich größer als der Schmelzpunkt einer AISi-Beschichtung beziehungsweise die

Prozesstemperatur im Wärmebehandlungsofen (ca. 930°C). Daher bleibt die Kupferschicht während des Wärmebehandlungsschrittes in fester Phase, ohne aufzuschmelzen, wodurch eine Verunreinigung des Wärmebehandlungsofens verhindert wird.

Um in der Einbaulage des Stahlblechbauteils eine unerwünschte Korrosion am Fahrzeug auszuschließen, ist es bevorzugt, wenn das fertiggestellte Stahlblechbauteil in einem

Trockenbereich verbaut ist.

In einer technischen Umsetzung kann die Kupferschicht der Blechplatine eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 5pm aufweisen. Die Kupferschicht kann einlagig auf die Blechplatine aufgebracht sein. Alternativ dazu kann die Kupferschicht Bestandteil eines mehrlagigen Beschichtungssystem sein, bei dem die Kupferschicht eine innere Schicht bildet, die von zumindest einer weiteren äußeren metallischen Deckschicht überdeckt ist. In dem

Beschichtungssystem kann die Deckschicht aus geeigneten Metallen, etwa aus Zink,

Aluminium, Chrom, Magnesium, Titan oder dergleichen, gebildet sein. Alternativ kann die Deckschicht aus Metallgemischen sowie aus Oxiden von Metallen/Metallgemischen gebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Beschichtungssystem genau zweilagig aus einer Kupferschicht und einer Zinkschicht aufgebaut ist, wobei insbesondere die Schichtdicken dieser beiden Schichten identisch bei 2pm liegen können.

Die Kupferschicht kann bevorzugt galvanisch auf den Stahl-Grundwerkstoff aufgebracht werden. Alternativ dazu kann die Kupferschicht auch mittels Plasma-Vapour-Deposition (PVD) aufgebracht werden. Die obige Deckschicht kann beispielhaft galvanisch oder durch PVD- Beschichtung aufgetragen werden.

Die Erfindung ist insbesondere bei der Herstellung von höherfesten oder höchstfesten

Stahlblechbauteilen von Vorteil. In diesem Fall würde eine herkömmliche AISi-Beschichtung während des Wärmebehandlungsschrittes zu einem erhöhten Wasserstoff-Eintrag in den Stahl- Grundwerkstoff führen. Demgegenüber kann durch Bereitstellung der Kupferschicht der Wasserstoff-Eintrag in die Blechplatine zuverlässig verhindert beziehungsweise reduziert werden. Die Festigkeiten von höherfesten beziehungsweise höchstfesten Stahlblechbauteilen liegen in einem Bereich von Rm > 1550MPa, bevorzugt Rm > 1700MPa, insbesondere Rm > 1800MPa. Als Stahl-Grundwerkstoff eignet sich daher insbesondere 22MnB5, 34MnB5 oder 36MnB5. Die mit Kupfer beschichtete Blechplatine kann sowohl bei einer indirekten Warmumformung als auch bei einer direkten Warmumformung eingesetzt werden. Bei der indirekten

Warmumformung wird eine Schneid- und/oder Umformoperation in einem Kaltumformschritt bereits vor dem Wärmebehandlungsschritt und dem Presshärteschritt durchgeführt. Bei der direkten Warmumformung erfolgt dagegen kein Kaltumformschritt vor dem

Wärmebehandlungsschritt/Presshärteschritt.

Zusammenfassend ergeben sich mit der Erfindung stichpunktartig die folgenden Vorteile:

Vermeidung von Zunderbildung im Ofen; kurze Verweilzeit im Ofen mit entsprechend höherer Ausbringung; keine Schutzgasatmosphäre im Ofen notwendig, keine Taupunkt-Regelung im Ofen notwendig; keine nachträgliche Wärmebehandlung im Ofen notwendig; keine

Rollenverschmutzung im Ofen; kein beziehungsweise ein reduzierter Wasserstoff-Eintrag in die Blechplatine im Ofen; keine Werkzeugverschmutzung durch Zunder beim Umformen; sehr gutes Verhalten beim Umformen im Werkzeug; sehr gute Schweißbarkeit, da die Kupfer- Beschichtung sehr gute elektrische Leiteigenschaften aufweist; preisgünstige

Kupferbeschichtung (ähnlich wie galvanische Verzinkung, gleicher Prozess); Konzept für den Einstieg in die Festigkeitsklasse Rm 1800 bis 2100 MPa; durch höhere Festigkeit ergeben sich bis zu 20% Gewichtseinsparung gegenüber den Teilen aus 22MnB5 mit AISi-Beschichtung.

Bei einer Kupferschicht ohne zusätzlicher Metall-Deckschicht ergibt sich die folgende

Problematik: Die reine Kupferschicht kann im Wärmebehandlungsschritt (d.h.

Austenitisierungsschritt) im Rollenherdofen derart stark mit dem Sauerstoff aus der

Ofenatmosphäre reagieren, dass die sich bildende Kupferoxidschicht in ihrer Schichtdicke zu groß wird. Aufgrund der übermäßig großen Schichtdicke kann keine stabile Anhaftung der Kupferoxidschicht am Blechplatinen-Stahlsubstrat gewährleistet werden und kann es zu einem Abplatzen der Kupferoxidschicht kommen, wodurch kein einwandfreier Verzunderungsschutz gewährleistet ist.

Im Hinblick auf eine einwandfreie Verzunderungsschutz-Wirkung ohne kathodische

Korrosionsschutzwirkung hat sich ein zweilagiges Beschichtungssystem mit einer

materialstarken Kupferschicht hoher Schichtdicke und einer materialschwachen Metall- Deckschicht mit geringer Schichtdicke als vorteilhaft erwiesen. Die Metall-Deckschicht kann aus jeglichem geeigneten Metall gebildet sein, insbesondere Aluminium, Zink, Zinn, Magnesium, Silizium, Mangan oder aus spezifischen Legierungen der Elemente sowie Oxide. Besonders bevorzugt ist die Metall-Deckschicht aus Zink gebildet. Die material starke Kupferschicht in dem zweilagigen Beschichtungssystem erfüllt die folgenden Funktion: So wirkt die materialstarke Kupferschicht im Wärmebehandlungsschritt als eine Sperrschicht, mittels der ein Wasserstoff-Eintrag aus der Ofenatmosphäre in das Blechplatinen- Stahlsubstrat reduziert ist. Allerdings hat sich in Versuchen gezeigt, dass die Schichtdicke der materialstarken Kupferschicht ausreichend dünn bemessen sein muss, damit nach dem

Wärmebehandlungsschritt eine stabile Anhaftung der sich aus der Kupferschicht ergebenden Kupferoxidschicht am Blechplatinen-Stahlsubstrat gewährleistet ist. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn die Schichtdicke der materialstarken Kupferschicht in einen Bereich zwischen 2pm und 20pm, bevorzugt zwischen 2pm und 10pm, liegt. Im Hinblick auf eine besonders stabile Anhaftung der Kupferoxid Schicht liegt die Schichtdicke der materialstarken Kupferschicht zwischen 2pm und 5pm.

Bei der Auslegung der Schichtdicke der materialschwachen Metall-Deckschicht sind folgende Gesichtspunkte zu berücksichtigen: Die Hauptfunktion der materialschwachen Metall- Deckschicht besteht darin, im Wärmebehandlungsschritt eine Sperrwirkung bereitzustellen, damit weniger Sauerstoff aus der Ofenatmosphäre mit der Kupferschicht reagieren kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Schichtdicke der im Wärmebehandlungsschritt entstehenden Kupferoxidschicht übermäßig groß wird. Eine solche übermäßig große

Schichtdicke würde zu einem Abplatzen der Kupferoxidschicht führen. Um die Sperrwirkung zu erfüllen, muss die Schichtdicke der Metall-Deckschicht ausreichend groß bemessen sein.

Erfindungsgemäß wurde zudem erkannt, dass eine nach dem Wärmebehandlungsschritt auf der Blechplatine verbleibende metallische Phase des Beschichtungsmaterials der Metall- Deckschicht für die Warmumformung nachteilig ist. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn die Schichtdicke der materialschwachen Metall-Deckschicht ausreichend klein bemessen ist, dass nach dem Wärmebehandlungsschritt eine nahezu vollständige Diffusion des

Beschichtungsmaterials der Metall-Deckschicht in die Kupferschicht erfolgt ist. Dadurch ist gewährleistet, dass keine nachteilige metallische Phase des Beschichtungsmaterials (zum Beispiel eine metallische Zink-Phase) der Metall-Deckschicht auf der Blechplatine verbleibt.

Vor diesem Hintergrund ist es besonders bevorzugt, wenn die Schichtdicke der

materialschwachen Metall-Deckschicht bevorzugt in einem Bereich größer als 0,5pm sowie kleiner als 5pm, insbesondere kleiner als 3pm liegt. Eine nahezu vollständige Diffusion des Beschichtungsmaterials der Metall-Deckschicht ist insbesondere bei einer reduzierten

Schichtdicke von kleiner als 3pm, insbesondere kleiner als 2pm, gewährleistet. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Blechplatinen-Stahlsubstrat als noch unbeschichtetes, aufgewickeltes Bandmaterial (Coil) bereitgestellt sein. Vor dem eigentlichen Warmumformprozess wird das aufgewickelte Bandmaterial einem Beschichtungsschritt unterworfen, in dem die Zunderschutzbeschichtung auf das Blechplatinen-Stahlsubstrat aufgebracht wird. Der Beschichtungsschritt kann zweiteilig durchgeführt werden, und zwar mit einem ersten Teilschritt, in dem die Kupferschicht auf das Stahlsubstrat aufgebracht wird, und mit einem zweiten Teilschritt, in dem die Metall-Deckschicht auf die Kupferschicht aufgebracht wird. Das zweilagig beschichtete Stahlsubstrat wird wieder aufgewickelt und anschließend in einer Schneidstation zu der Blechplatine zugeschnitten.

Es ist hervorzuheben, dass nach dem Beschichtungsschritt sowohl die Kupferschicht als auch die Metall-Deckschicht noch in metallischer Phase vorliegen. Die für die Sperrwirkung erforderlichen Diffusionsvorgänge können in einer ersten Prozess-Variante ausschließlich im Wärmebehandlungsschritt (Austenitisierungsschritt) erfolgen, in dem das Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht nahezu vollständig in die Kupferschicht eindiffundiert.

Alternativ dazu kann in einer zweiten Prozess-Variante zwischen dem Beschichtungsschritt und dem Wärmebehandlungsschritt ein Nachbehandlungs-Prozessschritt durchgeführt werden. Im Nachbehandlungs-Prozessschritt wird durch Wärmeeinwirkung der Schichtaufbau aus

Kupferschicht und aus Metall-Deckschicht aufgeschmolzen. Dadurch erfolgt eine Vordiffusion, bei der das Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht zumindest teilweise in die

Kupferschicht eindiffundiert.

Im prozesstechnisch nachgeschalteten Wärmebehandlungsschritt (Austenitisierungsschritt) kann eine Nachdiffusion erfolgen, bei der das noch nicht eindiffundierte Rest- Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht weitgehend in die Kupferschicht eindiffundiert. Speziell durch Bereitstellung von sowohl einer Vordiffusion als auch einer Nachdiffusion wird sichergestellt, dass das Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht weitgehend in die Kupferschicht eindiffundiert, so dass keine nachteilige metallische Phase des

Beschichtungsmaterials (zum Beispiel eine metallische Zink-Phase) auf der Blechplatine verbleibt.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen: Figur 1 eine Anlagenskizze, anhand der eine Prozessabfolge für eine direkte

Warmumformung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils veranschaulicht ist;

Figur 2 ein Materialaufbau einer für den Warmumformprozess verwendeten

Blechplatine;

Figur 3 ein Materialaufbau des fertiggestellten, warmumgeformten sowie

pressgehärteten Stahlblechteils;

Figur 4 eine Ansicht entsprechend der Figur 2 gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel;

Figur 5 eine Anlageskizze zur Durchführung einer indirekten Warmumformung;

Figur 6 ein Teil-Schliffbild einer beschichteten Blechplatine mit einer zweilagigen

Zunderschutzbeschichtung unmittelbar nach dem Beschichtungsschritt;

Figuren 7 und 8 jeweils Blockschaltdiagramme, anhand derer unterschiedliche Prozessrouten zur Herstellung eines Stahlblechbauteils veranschaulicht sind.

In der Figur 1 ist grob schematisch eine Pressenanlage skizziert, anhand der zunächst die grundsätzliche Prozessabfolge zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils 7 erläutert ist. Die Anlage weist als eine Wärmebehandlungseinrichtung einen Rollenherdofen 1 , ein Umformwerkzeug 3 zur Warmumformung und Presshärtung sowie eine Nachbearbeitungsstation 5 zur Durchführung von zum Beispiel Schneidoperationen auf. Eine für den Warmumformprozess bereitgestellte Blechplatine 6 wird mittels Transfereinrichtungen 9 (durch Pfeile angedeutet) in einer Prozessabfolge zunächst in den Rollenherdofen 1 , anschließend in das Umformwerkzeug 3 und dann in die Nachbearbeitungsstation 5 gefördert.

In der in der Figur 1 angedeuteten Pressenanlage erfolgt eine direkte Warmumformung, bei der die noch unverformte Blechplatine 6 direkt vom Rollenherdofen 1 im Heißzustand in das Umformwerkzeug 3 gefördert wird, ohne dass vor dem Umformwerkzeug 3 eine Kaltumformung erfolgt. Im direkten Warmumformprozess gemäß der Figur 1 wird die zunächst noch

unverformte Blechplatine 6 aus einem härtbaren Stahl in den Rollenherdhofen 1 transferiert und dort in einer Wärmebehandlungsphase auf eine Prozesstemperatur oberhalb der werkzeugspezifischen Austenitisierungstemperatur Ac3 der Blechplatine 6 erwärmt, die beispielhaft bei ca. 930°C liegen kann. Die so erwärmte Blechplatine 6 wird im Heißzustand zum Umformwerkzeug 3 transferiert und dort mit einer Einlegetemperatur in das

Umformwerkzeug 3 eingelegt. Im Umformwerkzeug 3 erfolgt die Warmumformung bei gleichzeitiger Presshärtung. Das so gebildete Stahlblechbauteil 7 wird nach erfolgter

Warmumformung/Presshärtung aus dem Umformwerkzeug 3 entnommen und in der

Nachbearbeitungsstation 5 Schneidoperationen unterworfen.

In der Figur 2 ist der Materialaufbau der noch unbehandelten Blechplatine 6 dargestellt.

Demzufolge weist die Blechplatine 6 als Grundwerkstoff 10 einen kohlenstoff-, bor- und/oder manganhaltigen Vergütungsstahl auf, der beidseitig mit einer Kupferschicht 11 überzogen ist, deren Schichtdicke zwischen 0,5 und 5pm liegt. Die Kupferschicht 11 wirkt im

Wärmebehandlungsschritt als eine Zunderschutzbeschichtung. Zudem kann die Kupferschicht 11 als eine Sperrschicht wirken, mittels der während der Wärmebehandlung ein übermäßig großer Wasserstoff-Eintrag von der Ofen-Atmosphäre in den Stahl-Grundwerkstoff 10 vermieden ist.

Die Kupferschicht 11 reagiert im Rollenherdofen 1 mit Sauerstoff, wodurch sich eine elektrisch leitfähige, mit Stahl-Grundwerkstoff verbundene Kupferoxidschicht 13 (Figur 3) bildet. Die Kupferoxidschicht 13 ist im Gegensatz zu einer Eisenoxidschicht (Zunderschicht) schweißfähig. Von daher kann die Kupferoxidschicht 13 am fertiggestellten Stahlblechbauteil 7 verbleiben und muss nicht entfernt werden.

Wie aus der Figur 2 weiter hervorgeht, wird die Kupferschicht 11 mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,5 bis 5pm auf den Stahl-Grundwerkstoff 10 appliziert. Der Stahlblech- Grundwerkstoff 10 kann ein Vergütungsstahl sein, mit dem nach dem Warmumformprozess eine Festigkeit Rm > 1500MPa erzielt wird.

In der Figur 3 ist der Materialaufbau des warmumgeformten und pressgehärteten

Stahlblechbauteils 7 gezeigt. Demnach ist die bereits oben erwähnte Kupferoxidschicht 13 unter Zwischenlage einer ebenfalls im Wärmebehandlungsschritt gebildeten Kupfer-Eisen- Diffusionsschicht 15 in fester Verbindung mit dem Stahl-Grundwerkstoff 10.

In der Figur 4 ist die Blechplatine 6 nicht mehr einlagig mit genau einer Kupferschicht 11 beschichtet (wie in der Figur 2), sondern vielmehr mit einem zweilagigen Beschichtungssystem 14 beschichtet, bei dem die Kupferschicht 11 eine innere Schicht bildet, die von einer Zink- Deckschicht 16 überdeckt ist. Die Schichtdicken si, S2 der beiden Schichten 11 , 16 können identisch sein und z.B. bei 2pm liegen.

In der Figur 5 ist in einer Ansicht entsprechend der Figur 1 eine Pressenanlage skizziert, mittels der in Abgrenzung zur Figur 1 eine indirekte Warmumformung durchführbar ist. Dazu ist dem Rollenherdofen 1 eine Kaltumform-Station 17 vorgelagert, so dass bereits vor dem

Wärmebehandlungsschritt im Rollenherdofen 1 ein Kaltumformschritt durchführbar ist. Von daher wird vor der Warmumformung die noch unverformte Blechplatine 6 zunächst in der Kaltumform-Station 17 kaltumgeformt. Anschließend wird die kaltumgeformte Blechplatine 6 in den Rollenherdofen 1 transportiert und auf eine Prozesstemperatur oberhalb der

Austenitisierungstemperatur Ac3 gebracht. Im Heißzustand wird dann die Blechplatine 6 dem Umformwerkzeug 3 zugeführt, in der der Warmumformschritt und der Presshärteschritt erfolgen. Nach Entnahme aus dem Umformwerkzeug 3 erfolgt in der Nachbearbeitungsstation 5 eine Schneidoperation oder dergleichen. Alternativ zu der in der Figur 5 gezeigten

Ausführungsvariante kann die Nachbearbeitungsstation 5 gegebenenfalls ebenfalls der

Wärmbehandlung vorgelagert sein, wie es durch den gestrichelten Pfeil 19 in der Figur 5 angedeutet ist.

In der Fig. 6 ist ein eine beschichtete Blechplatine 6 unmittelbar nach dem Beschichtungsschritt I (Figur 7 oder 8) gezeigt, deren Beschichtungssystem 14 gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel realisiert ist. Demnach ist das Beschichtungssystem 14 zweilagig aufgebaut, und zwar mit einer material starken Kupferschicht 11 hoher Schichtdicke und einer materialschwachen Metall-Deckschicht 16 geringer Schichtdicke S2.

In der Fig. 6 liegt die Schichtdicke der materialstarken Kupferschicht 11 in einem Bereich zwischen 2pm und 20pm. Demgegenüber liegt die Schichtdicke S2 der materialschwachen Metall-Deckschicht 16 in einem Bereich zwischen 0,5pm und 3pm.

Mit der erfindungsgemäßen Schichtdicke der Kupferschicht 11 wird folgendes bewirkt: Zum einen wirkt die materialstarke Kupferschicht 11 im Wärmebehandlungsschritt III (Fig. 7 oder 8), das heißt im Rollenherdofen 1 , als eine Sperrschicht, mittels der ein Wasserstoff-Eintrag aus der Ofenatmosphäre des Rollenherdofens 1 in das Stahlsubstrat 10 reduziert ist. Die

Wasserstoff-Sperrwirkung ist aufgrund der erhöhten Schichtdicke der Kupferschicht 11 ausreichend stark ausgeprägt. Andererseits ist die Kupferschicht 11 noch ausreichend dünn, um nach dem Wärmebehandlungsschritt III eine stabile Anhaftung der sich aus der Kupferschicht 11 ergebenden Kupferoxidschicht 13 zu gewährleisten. Eine übermäßig große Schichtdicke der Kupferoxidschicht 13 würde dagegen zu einem Abplatzen führen.

Mit der erfindungsgemäßen Schichtdicke S2 der Metall-Deckschicht 16 wird folgendes bewirkt: Zum einen ist die erfindungsgemäße Schichtdicke S2 der Metall-Deckschicht 16 ausreichend groß, um im Wärmebehandlungsschritt III eine Sauerstoff-Sperrwirkung zu gewährleisten, so dass im Wärmebehandlungsschritt III weniger Sauerstoff aus der Ofenatmosphäre mit der Kupferschicht 11 reagieren kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich im

Wärmebehandlungsschritt INI eine Kupferoxidschicht 13 mit übermäßig großer Schichtdicke ausbildet, die zu einem Abplatzen führen würde. Andererseits ist die erfindungsgemäße Schichtdicke S2 der Metall-Deckschicht 16 noch ausreichend klein, um im

Wärmebehandlungsschritt III eine nahezu vollständige Diffusion des Beschichtungsmaterials Metall-Deckschicht 16 in die Kupferschicht 11 zu gewährleisten.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 7 eine Prozessroute zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils 7 erläutert. Demzufolge wird ein noch unbeschichtetes Stahlsubstrat 10 als aufgewickeltes Bandmaterial (Coil) bereitgestellt. Das aufgewickelte Bandmaterial wird einem Beschichtungsschritt I unterworfen, in dem in einem ersten Teilschritt die Kupferschicht 11 auf das Stahlsubstrat 10 aufgebracht wird, und in einem zweiten Teilschritt die Metall-Deckschicht 16 (insbesondere Zink) auf die Kupferschicht 11 aufgebracht wird.

Anschließend erfolgt ein Schneidschritt II, bei dem das nunmehr beschichtete Bandmaterial in einer Schneidstation zu der Blechplatine 6 zugeschnitten wird. Die Blechplatine 6 wird nachfolgend dem Warmumformprozess zugeführt, der in der Fig. 6 durch die Prozessschritte III bis VII veranschaulicht ist. Demzufolge wird die Blechplatine 6 im Wärmebehandlungsschritt III auf über die Austenitisierungstemperatur Ac3 zum Beispiel in einem Rollenherdofen 1 wärmebehandelt. Anschließend erfolgt ein Einlegeschritt IV, bei dem die wärmebehandelte Blechplatine 6 im Heißzustand in das Umformwerkzeug 3 eingelegt und darin zentriert wird. Danach wird ein Presshärteschritt V durchgeführt, bei dem die Blechplatine 6 warmumgeformt wird und abgekühlt wird, und zwar unter Bildung des Stahlblechbauteils 7. Das

Stahlblechbauteil 7 wird im Umformwerkzeug 3 bis auf eine Entnahmetemperatur abgekühlt. Anschließend wird eine Bauteilentnahme V durchgeführt, bei der das Stahlblechbauteil 7 aus dem Umformwerkzeug 3 entnommen wird. In einem abschließenden Nachbearbeitungsschritt VII erfolgt eine Nachbearbeitung des Stahlblechbauteils 7, beispielhaft ein Beschnitt oder dergleichen. Nach dem in der Figur 7 angedeuteten Beschichtungsschritt I liegen sowohl die Kupferschicht 11 als auch die Metall-Deckschicht 16 in metallischer Phase vor. Erst im nachgeschalteten Wärmebehandlungsschritt III findet eine Diffusion statt, in der das Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht 16 nahezu vollständig in die Kupferschicht 11 eindiffundiert.

In der Fig. 8 ist eine alternative Prozessführung gezeigt, deren grundsätzlicher Ablauf mit der in der Fig. 7 gezeigten Prozessroute übereinstimmt. Im Unterschied zur Fig. 7 ist in der Fig. 8 dem Beschichtungsschritt I ein Nachbehandlungsschritt la prozesstechnisch nachgelagert. Im Nachbehandlungsschritt la wird durch Wärmeeinwirkung der Schichtaufbau aus Kupferschicht 11 und aus Metall-Deckschicht 16 aufgeschmolzen. Dadurch erfolgt eine Vordiffusion, bei der das Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht 16 zumindest teilweise in die Kupferschicht 11 eindiffundiert und gegebenenfalls auch das Kupfer teilweise in das Blechplatinen- Stahlsubstrat eindiffundiert unter Bildung der Kupfer-Eisen-Diffusionsschicht.

Im nachgeschalteten Wärmebehandlungsschritt III erfolgt eine Nachdiffusion, bei der das noch nicht eindiffundierte Rest-Beschichtungsmaterial der Metall-Deckschicht 16 weiter in die Kupferschicht 11 eindiffundiert. Auf diese Weise ist eine nahezu vollständige Diffusion des Beschichtungsmaterials der Metall-Deckschicht 16 in die Kupferschicht 11 gewährleistet.

Bezugszeichenliste

I Wärmebehandlungseinrichtung

3 Umformwerkzeug

5 Nachbearbeitungsstation

6 Blechplatine

7 Stahlblechbauteil

9 Transporteinrichtungen

10 Stahl-Grundwerkstoff oder Stahlsubstrat

I I Kupferschicht

13 Kupferoxidschicht

14 Beschichtungssystem

15 Kupfer-Eisen-Diffusionsschicht

16 Metall-Deckschicht

17 Kaltumform-Station

s, Si, S2 Schichtdicken

I Beschichtungsschritt

la Nachbehandlungsschritt

11 Schneidschritt

III Wärmebehandlungsschritt

IV Einlegeschritt

V Umformschritt

VI Bauteilentnahme

VII Nachbearbeitungsschritt