DE102018203208A1

DE102018203208A1 - Abrasive Reinigung zur Entfernung von Oxidschichten auf feuerverzinkten Oberflächen

Info

Publication number: DE102018203208A1
Application number: DE102018203208.4A
Authority: DE
Inventors: Ingo Rogner; Fabian Junge
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-09-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die folgenden Schritte (A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist, (B) Behandeln der auf Zink basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel und wenigstens einen abrasiven Stoff, und (C) Trocknen des Stahlflachprodukts, wobei das Behandeln der auf Zink basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit der wässrigen Lösung in Schritt (B) bei einem Druck von wenigstens 5 bar Überdruck erfolgt, ein entsprechend behandeltes Stahlflachprodukt und dessen Verwendung im Karosseriebau, insbesondere im Innen- oder Außenbereich oder in Industrieanwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Bauwerken oder als Weiße Ware.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die Schritte (A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist, (B) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel, (C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff, und (D) Trocknen des Stahlflachprodukts, wobei Schritt (C) bei einem Druck von wenigstens 5 bar Überdruck erfolgt, ein entsprechend behandeltes Stahlflachprodukt und dessen Verwendung im Karosseriebau, insbesondere im Innen- oder Außenbereich oder in Industrieanwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Bauwerken oder als Weiße Ware.
Die Zugabe von Legierungselementen zu Schmelztauchüberzügen von Stahlflachprodukten hat einen starken Einfluss auf die chemische Zusammensetzung im oberflächennahen Bereich. So kommt es beispielsweise bei der Herstellung von Überzügen basierend auf Zink oder Aluminium, die zusätzlich Magnesium enthalten, zur prozessbedingten Ausbildung einer nativen Oxidschicht. Dies führt zu einer Anreicherung von Magnesiumoxid an der Oberfläche. Die Zusammensetzung des oberflächennahen Bereichs hat wiederum großen Einfluss auf die weiteren Prozessschritte wie Vorbehandlungen durch Auftragen eines Haftvermittlers, einer Konversionschemie oder einer Umformhilfe, Kleben, Phosphatieren und/oder Lackieren. Ziele ist es daher, die Oberfläche eines Stahlflachprodukts mit einer auf Zink basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung so zu behandeln, dass diese für nachfolgende Prozessschritte besser geeignet sind.
Aus dem Stand der Technik ist eine alkalische Reinigung der Oberfläche bekannt, um diese vor der Vorbehandlung und der Lackierung von Ölresten zu befreien und diese zu emulgieren, und bei dressierten Oberflächen aufliegende native Oxide, insbesondere Aluminium- und Magnesiumoxide, zu entfernen. Ein entsprechender alkalischer Reiniger, der für diese Art der Reinigung von Metalloberflächen geeignet ist, wird beispielsweise in der EP 0 282 863 A1 offenbart. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die nativen Oxide nicht immer vollständig entfernt werden können, vor allem nicht in den nicht oder nur schwach dressierten Bereichen. In diesem Fall kann die Vorbehandlung, die im Allgemeinen auf einer möglichst oxidfreien, insbesondere magnesiumoxidfreien, Oberfläche erfolgen muss, vor dem Lackieren oder dem Aufbringen eines Klebers nicht genügend stark auf der Oberfläche verankert wird, nicht benetzt, ungünstig eintrocknet oder chemisch nicht haftet, so dass daraus Lack- oder Kleberhaftungsprobleme resultieren können. Um diese Probleme bei Anwendungen im Automobilbereich zu vermeiden, muss daher zusätzlich noch ein Haftvermittler aufgetragen werden, um die Klebeneigung zu erhöhen. Dies hat aber wiederum den Nachteil, dass es einen weiteren Prozessschritt bedeutet und sich durch den Haftvermittler andere Probleme, beispielsweise ein unzureichendes Phosphatierbild, ergeben können.
Ein anderes Verfahren, um die Klebeneigung von mit einer Schmelztauchbeschichtung versehenen Stahlflachprodukten zu verbessern, wird in der Schrift US 2015/0352825 A1 beschrieben. Stahlflachprodukte, die eine Beschichtung basierend auf Zink oder Zink und Magnesium aufweisen, werden mit einer sauren Lösung mit einem pH-Wert von 1 bis 4 behandelt, bevor der Kleber aufgetragen wird. Diese Vorgehensweise kann sich aber negativ auf die Korrosionswirkung des Feuerüberzugs auswirken.
Die Behandlung von auf Zink oder Aluminium basierenden Beschichtungen auf Stahlflachprodukten, um diese für nachfolgende Prozessschritte wie Phosphatieren, Lackieren oder Kleben vorzubereiten, kann noch verbessert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Behandlung von Stahlflachprodukten, die eine auf Zink oder Aluminium basierende, vor Korrosion schützende Beschichtung aufweisen, bereitzustellen, mit dem entsprechende Oberflächen erhalten werden, die für nachfolgende Prozessschritte, beispielsweise Phosphatieren, Lackieren oder Kleben, besser geeignet sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die Schritte:

(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist,
(B) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel,
(C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff, und
(D) Trocknen des Stahlflachprodukts,

Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein entsprechend behandeltes Stahlflachprodukt und durch dessen Verwendung im Karosseriebau, insbesondere im Innen- oder Außenbereich oder in Industrieanwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Bauwerken oder als Weiße Ware.
Im Prinzip können die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte (A), (B), (C) und (D) in jeder dem Fachmann als geeignet erscheinenden Reihenfolge durchgeführt werden. In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Verfahrensschritte in der Reihenfolge

a. (A), gefolgt von (B), gefolgt von (C) und gefolgt (D) oder
b. (A), gefolgt von (C), gefolgt von (B) und gefolgt (D) oder
c. (A), gefolgt von (B) und (C) gleichzeitig, gefolgt von (D),

Die vorliegende Erfindung betrifft daher in einer Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge:

(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist,
(B) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung aus Schritt (A) mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel,
(C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung aus Schritt (B) mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff, und
(D) Trocknen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C),

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge:

(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist,
(C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung (A) mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff,
(B) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung aus Schritt (C) mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel, und
(D) Trocknen des Stahlflachprodukts aus Schritt (B),

(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist,
(B)/(C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung (A) mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff und mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel, oder mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff und wenigstens ein Reinigungsmittel,
(D) Trocknen des Stahlflachprodukts aus Schritt (B)/(C),

Das erfindungsgemäße Verfahren und die einzelnen Schritte (A), (B), (C), (D) und gegebenenfalls (E) werden im Folgenden detailliert beschrieben.
Schritt (A):
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist.
Im Prinzip können in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens alle Stahlflachprodukte eingesetzt werden, die eine auf Zink oder Aluminium basierende, vor Korrosion schützende Beschichtung aufweisen.
Beispielsweise kann es sich bei dem für das Stahlsubstrat des Stahlflachprodukts verwendeten Stahlwerkstoff um einen Stahl folgender Zusammensetzung handeln (alle Angaben in Gew.-%)
0,00 bis 0,3, bevorzugt 0,0001 bis 0,3, besonders bevorzugt 0,0001 bis 0,2, C,
0,00 bis 1,50, bevorzugt 0,0005 bis 0,50, besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,45, Si,
0,01 bis 4,00, bevorzugt 0,05 bis 2,50, besonders bevorzugt 0,05 bis 2,0, Mn,
0,00 bis 0,10, bevorzugt 0,001 bis 0,07, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,06, P,
0,00 bis 0,02, bevorzugt 0,00 bis 0,012, S,
0,001 bis 2,20, bevorzugt 0,01 bis 1,5, besonders bevorzugt 0,01 bis 1,5, Al,
bis zu 0,2, bevorzugt bis zu 0,15, Ti+Nb,
bis 1,50, bevorzugt 0,001 bis 0,9, Cr+Mo,
bis zu 0,25, bevorzugt bis zu 0,02, V,
bis zu 0,01, bevorzugt bis zu 0,009 N,
0,00 bis 0,20, bevorzugt 0,001 bis 0,15, Ni,
bis zu 0,01, bevorzugt bis zu 0,005, B und
bis zu 0,01 Ca,
Rest Eisen und unvermeidbare.
Erfindungsgemäß wird unter Stahlflachprodukt ein Stahlband, insbesondere ein Warmband oder ein Kaltband, ein Blech oder eine Platine verstanden, die jeweils eine entsprechende Beschichtung aufweisen.
Das in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Stahlflachprodukt weist beispielsweise eine Dicke von 0,3 bis 25 mm auf. Wird in Schritt (A) ein Warmband eingesetzt, so weist dieses bevorzugt eine Dicke von 1,2 bis 125 mm, bevorzugt 1,5 bis 100 mm, auf. Wird in Schritt (A) ein Kaltband eingesetzt, so weist dieses bevorzugt eine Dicke von 0,3 bis 4 mm, bevorzugt 0,6 bis 5 mm, auf. Wird in Schritt (A) ein Kaltband eingesetzt, so weist dieses bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm, bevorzugt 0,15 bis 0,25 mm, auf. Werden erfindungsgemäß Bleche oder Platinen eingesetzt, so weisen diese die jeweiligen Dicken auf, abhängig davon, ob sie aus einem Warmband oder einem Kaltband erhalten wurden.
Im Allgemeinen kann das in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Stahlband jedes dem Fachmann als geeignet bekannte Gefüge aufweisen.
Auf dem erfindungsgemäß eingesetzten Stahlflachprodukt liegt bevorzugt eine Beschichtung auf Basis von Zink vor. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäß vorliegende Beschichtung neben Zn und unvermeidbaren Verunreinigungen 0,1 bis 2,0 Gew.-% AI, bevorzugt 1,0 bis 2,0 Gew.-% AI, und 0,1 bis 3,0 Gew.-% Mg, bevorzugt 1,0 bis 2,0 Gew.-% Mg.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt auf dem erfindungsgemäß eingesetzten Stahlflachprodukt eine Beschichtung auf Basis von Aluminium vor. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäß vorliegende Beschichtung neben Al (bis 90 Gew.-%) und unvermeidbaren Verunreinigungen Siliziumgehalte bis 12 Gew.-%, Eisen bis 10 Gew.-% und Magnesium bis ca. bis 2,0 Gew.-% Mg.
Die Dicke des auf dem erfindungsgemäß bereitgestellten Stahlflachprodukt vorliegenden Korrosionsschutzüberzugs basierend auf Zink oder Aluminium beträgt typischerweise 2 bis 60 µm je Seite. Das Auflagengewicht beträgt bevorzugt 1 bis 600 g/m², typischerweise 10 bis 400 g/m² je Seite, bevorzugt 20 bis 300 g/m² je Seite.
Das in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Stahlflachprodukt, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist, kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlflachprodukt dadurch beschichtet, dass das unbeschichtete Stahlflachprodukt durch ein Schmelzenbad geführt wird, welches die Elemente der vor Korrosion schützenden Beschichtung in geschmolzener Form enthält.
Vor dem Beschichten des Stahlflachprodukts kann dieses mit dem Fachmann bekannten Methoden vorbehandelt werden, beispielsweise einer Reinigung, Entfettung, Beizung, rekristallisierenden Glühung und/oder Entkohlung unterzogen werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise in A.R. Marder, The metallurgy of zinc-coated steel sheet, Progress in Materials Science 45 (2000), Seiten 191 bis 271, beschrieben. Ein Verfahren zur Beschichtung mit Aluminium wird beispielsweise in der DE 102009007909 A1 beschrieben.
Die Temperatur des Stahlbands liegt beim Beschichten bei bevorzugt 400 bis 550 °C, besonders bevorzugt 400 bis 500 °C. Dabei kann das Stahlband vor dem Beschichten durch Erwärmen auf die genannte Temperatur gebracht werden. Die Temperatur des Schmelzenbads beträgt beispielsweise 440 bis 700 °C, bevorzugt 450 bis 680 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das entsprechend beschichtete Stahlflachprodukt weiteren Verfahrensschritten unterzogen, beispielsweise einem oder mehreren Dressierschritt(en).
Schritt (B):
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel.
In Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Korrosionsschutzschicht mit einer wässrigen Zusammensetzung behandelt. Die wässrige Zusammensetzung enthält wenigstens ein Reinigungsmittel. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „wässrige Zusammensetzung“ eine Zusammensetzung auf Basis von Wasser, insbesondere VE-Wasser und/oder Betriebswasser.
In Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens können im Prinzip alle dem Fachmann als geeignet erscheinenden Reinigungsmittel eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Reinigungsmittel sauer, alkalisch oder neutral.
Erfindungsgemäß können im Prinzip alle dem Fachmann bekannten sauren Reinigungsmittel eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird unter einem sauren Reinigungsmittel ein solches verstanden, dessen wässrige Lösung bei einer erfindungsgemäßen Konzentration einen pH-Wert von 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3 aufweist.
Geeignete saure Reinigungsmittel sind beispielsweise solche enthaltend nichtionische Tenside, insbesondere alkoxylierte, bevorzugt ethoxylierte und/oder propoxylierte, verzweigte oder lineare Alkohole mit bevorzugt 6 bis 15, bevorzugt 8 bis 10, Kohlenstoffatomen. Die Reinigungsmittel enthalten die nichtionischen Tenside beispielsweise zu 5 bis 15 Gew.-%. Als saure Komponente können im Prinzip alle dem Fchmann bekannten Säuren vorliegen, insbesondere Schwefelsäure.
Geeignete saure Reinigungsmittel sind dem Fachmann beispielsweise unter den Handelsnamen Henkel Ridoline 124 N oder Chemetall Gardoclean S 5240/2 bekannt. Es können auch Mischungen davon eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß können im Prinzip alle dem Fachmann bekannten neutralen Reinigungsmittel eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird unter einem neutralen Reinigungsmittel ein solches verstanden, dessen wässrige Lösung bei einer erfindungsgemäßen Konzentration den gleichen pH-Wert aufweist wie das zugrunde liegende Wasser.
Geeignete neutrale Reinigungsmittel sind dem Fachmann beispielsweise unter den Handelsnamen Henkel BONDERITE C-NE 3300 oder Henkel BONDERITE C-NE 5088 bekannt. Es können auch Mischungen davon eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß können im Prinzip alle dem Fachmann bekannten alkalischen Reinigungsmittel eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird unter einem alkalischen Reinigungsmittel ein solches verstanden, dessen wässrige Lösung bei einer erfindungsgemäßen Konzentration einen pH-Wert von 7 bis 14, bevorzugt 8 bis 12,5, aufweist.
Geeignete alkalische Reinigungsmittel sind beispielsweise wässrige Lösungen von Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid, die zusätzlich Salze, beispielsweise Phosphate, insbesondere Natriumphosphat, und/oder oberflächenaktive Substanzen, insbesondere nichtionische Tenside, beispielsweise alkoxylierte, insbesondere ethoxylierte, propoxylierte und/oder methylierte, Alkohole, insbesondere C₁₀ bis C₂₀-Alkohole, bevorzugt C₁₂ bis C₁₈-Alkohole, enthalten.
Geeignete alkalische Reinigungsmittel sind dem Fachmann beispielsweise unter den Handelsnamen Bonderite AK 2710 (Ridoline 2710) der Fa. Chemetall, Bonderite C-AK C72 der Fa. Henkel, Gardoclean S 5117/S 5185 der Fa. Chemetall, Ridoline 1893 der Fa. Henkel, Percy 120, VR 6380/22 der Fa. Henkel, Percy 702 der Fa. Henkel, Percy 703 der Fa. Henkel, VR 6334-14 der Fa. Henkel bekannt. Es können auch Mischungen davon eingesetzt werden.
Das wenigstens eine Reinigungsmittel liegt in der erfindungsgemäß eingesetzten wässrigen Zusammensetzung im Allgemeinen in einer Konzentration vor, die die erfindungsgemäße Aufgabe, auf der Oberfläche vorhandene Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, zu entfernen, lösen kann. Bevorzugt beträgt die Konzentration des wenigstens einen Reinigungsmittels 2 bis 100 g/L, besonders bevorzugt 30 bis 90 g/L, ganz besonders bevorzugt 40 bis 80 g/L, jeweils bezüglich der wässrigen Zusammensetzung.
Das wenigstens eine Reinigungsmittel wird erfindungsgemäß bevorzugt in der wässrigen Zusammensetzung in einer Konzentration zusammengesetzt, die so gewählt ist, dass sich ein bestimmter pH-Wert einstellt. Bei der Verwendung eines sauren Reinigungsmittels liegt dieser pH-Wert bevorzugt bei 1 bis 5 Bei der Verwendung eines neutralen Reinigungsmittels liegt dieser pH-Wert bevorzugt bei 1 bis 3 Bei der Verwendung eines alkalischen Reinigungsmittels liegt dieser pH-Wert bevorzugt bei 7 bis 12, besonders bevorzugt 6,5 bis 0.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip bei jeder dem Fachmann als geeignet erscheinenden Temperatur durchgeführt werden, beispielsweise 40 bis 70 °C, bevorzugt 45 bis 68 °C.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip für jede dem Fachmann als geeignet erscheinende Dauer durchgeführt werden, beispielsweise 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt 1 bis 10 s.
Das Aufbringen der wässrigen Zusammensetzung in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Applikation der wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel durch wenigstens einen Spülbalken, der ober- und/oder unterhalb des zu behandelnden Stahlflachprodukts angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Applikation der wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel durch mehrere, beispielsweise 2, 3, 4, 5 oder 6, Spülbalken, die ober- und/oder unterhalb des zu behandelnden Stahlflachprodukts angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass durch alle vorhandenen Spülbalken die gleiche wässrige Zusammensetzung appliziert wird. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass durch die vorhandenen Spülbalken unterschiedliche wässrige Zusammensetzungen, die sich gemäß den oben gemachten Ausführungen in Menge und Art des wenigstens einen Reinigungsmittels unterscheiden können. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Applikation der wässrigen Zusammensetzung durch Tauchen. Entsprechende Tauchverfahren sind dem Fachmann an sich bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird mit dem Spülbalken, der das Stahlflachprodukt zuletzt besprüht, lediglich die wässrige Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel, aber keine abrasiven Stoffe, aufgebracht. Diese bevorzugte Ausführungsform hat den er Vorteil, dass auf dem Stahlflachprodukt keine Ablagerungen von Feststoffen und/oder abrasiven Stoffen erfolgt.
Schritt (C)
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff.
Die in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte wässrige Zusammensetzung enthält wenigstens einen abrasiven Stoff.
Unter „abrasivem Stoff“ wird erfindungsgemäß ein Stoff, beispielsweise ein einzelner Stoff oder eine Stoffmischung, verstanden, der genügend hart ist, um den erfindungsgemäß gewünschten Effekt, Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, von der vor Korrosion schützenden Oberfläche zu entfernen, zu erzielen.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der wenigstens eine abrasive Stoff eine Mohshärte von wenigstens 6 aufweist. Durch diese bevorzugte Ausführungsform wird eine längere Standzeit des wenigstens einen abrasiven Stoffs erreicht. Verfahren zur Messung der Mohshärte sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in Härteprüfung an Metallen und Kunststoffen: Grundlagen und Überblick zu modernen Verfahren (Reihe Technik) von Konrad Herrmann, Kapitel 1 Seite 2.
Im Prinzip kann erfindungsgemäß jeder genügend harte, abrasive Stoff eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine abrasive Stoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korund, Normalkorund, Granatsand, Olivsand, Zinkoxiden, Manganoxiden, Eisenoxiden, Calciumoxiden, Aluminiumoxiden, Zinkphosphaten, Manganphosphaten, Eisenphosphaten, Calciumphosphaten, Aluminiumphosphaten und Mischungen davon.
Bevorzugt wird als abrasiver Stoff Normalkorund eingesetzt, da dieser neben Al₂O₃ (ca. 94 Gew.-%) nur geringe Mengen an TiO₂ (ca. 3 Gew.-%) und FeO (ca. 0,2 Gew.-%) enthält. Eine Verschmutzung des Bads, insbesondere durch Fremdmaterialien, in dem die wässrige Zusammensetzung aufgefangen wird, wird dadurch vermieden.
Erfindungsgemäß kann der wenigstens eine abrasive Stoff im Allgemeinen in jeder Konzentration eingesetzt werden, der das Erreichen des erfindungsgemäß gewünschten Effekts ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die wässrige Zusammensetzung den wenigstens einen abrasiven Stoff in einer Menge von 0,01 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die gesamte wässrige Zusammensetzung.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren weist der wenigstens eine abrasive Stoff bevorzugt eine Partikelgröße von 0,02 bis 3 mm, bevorzugt 0,05 bis 2 mm auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als abrasive Stoffe nicht nur diejenigen verwendet, die der wässrigen Zusammensetzung zugesetzt werden, sondern auch die durch das erfindungsgemäße Verfahren von der Antikorrosionsschicht abgelösten Oxide, insbesondere Zn-, AI- und/oder Mg-Oxide, werden als abrasive Stoffe verwendet. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform wird bevorzugt dann durchgeführt, wenn die in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte wässrige Zusammensetzung nach Schritt (C) aufgefangen und im Kreis gefahren wird, d.h., dass die bereits verwandte wässrige Zusammensetzung wieder in Schritt (C) des erfindungsgemäßen eingesetzt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die in Schritt (C) eingesetzte wässrige Lösung nach Schritt (C) aufgefangen und wieder in Schritt (C) eingesetzt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „wässrige Zusammensetzung“ eine Zusammensetzung auf Basis von Wasser, insbesondere VE-Wasser und/oder Betriebswasser.
Das Aufbringen der wässrigen Zusammensetzung in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise durch einen Sprühbalken. Dessen Funktionsweise und bevorzugte Ausführungsformen sind oben beschrieben.
Erfindungswesentlich ist, dass das Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung des Stahlflachprodukts mit der wässrigen Lösung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff in Schritt (C) bei einem Druck von wenigstens 5 bar Überdruck erfolgt. Bevorzugt erfolgt das Behandeln gemäß Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Druck von maximal 20 bar Überdruck, weiter bevorzugt bei einem Druck von 5 bis 20 bar Überdruck.
Erfindungsgemäß ist es möglich, dass die eingesetzten abrasiven Stoffe in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere in Schritt (C), insbesondere wenn die erfindungsgemäß eingesetzte wässrige Lösung im Kreis gefahren wird, mechanisch weiter zerkleinert werden, so dass sie so klein werden, dass sie keine ausreichende abrasive Wirkung mehr entfalten. Die abrasive Wirkung geht beispielsweise dann signifikant zurück, wenn die abrasiven Stoffe eine Partikelgröße von weniger als 0,02 mm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt daher in Schritt (C) ein Abtrennen der abrasiven Stoffe, die zu klein sind, um eine genügend hohe abrasive Wirkung zu entfalten, insbesondere, wenn die abrasiven Stoffe eine Partikelgröße von weniger als 0,02 mm aufweisen. Das Abtrennen diese abrasiven Stoffe mit zu geringer Partikelgröße erfolgt erfindungsgemäß beispielsweise durch wenigstens einen Überlauf, wenigstens einen Filter, wenigstens einen Zyklon und/oder wenigstens einen 2- oder 3-Phasen-Separator. Die so abgetrennten abrasiven Stoffe können anschließend bezüglich ihrer Partikelgröße sortiert und/oder mit neu zugesetzten abrasiven Stoffen vermischt und Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder zugeführt werden.
Die in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte wässrige Zusammensetzung kann neben dem wenigstens einen abrasiven Stoff weitere Inhaltsstoffe enthalten, beispielsweise Benetzungsmittel.
Gemäß der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform, dass die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen, wird entweder eine wässrige Zusammensetzung eingesetzt, die beide Inhaltstoffe wie zu den Schritten (B) und (C) beschrieben enthält. Bevorzugt wird dann eine wässrige Zusammensetzung eingesetzt, die neben wenigstens einem Reinigungsmittel wenigstens einen abrasiven Stoff enthält. Das Aufbringen der einen genannten wässrigen Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform, dass die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen, kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise durch einen Sprühbalken, Tauchen, wie oben beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen, werden zwei wässrige Zusammensetzungen eingesetzt, zum einen die zu Schritt (B) beschriebene wässrige Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel und des Weiteren die zu Schritt (C) beschriebene wässrige Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff. Das Aufbringen der beiden genannten wässrigen Zusammensetzungen gemäß der Ausführungsform, dass die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen, kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise durch einen Sprühbalken, Tauchen, wie oben beschrieben.
Wird in der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform, dass die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen und eine wässrige Lösung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel und wenigstens einen abrasiven Stoff eingesetzt wird, mehr als ein Sprühbalken eingesetzt, so wird der Teilstrom, der erfindungsgemäß bevorzugt durch den letzten Spülbalken geführt wird, weiter bevorzugt aus einem Strom der wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel und wenigstens einen abrasiven Stoff entnommen, und der wenigstens eine abrasive Stoff wird, beispielsweise mittels eine Filters, abgetrennt. Dadurch beträgt der Druck im letzten Spülbalken in Schritt (B) bevorzugt lediglich 1 bis 3 bar Überdruck.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlflachprodukt nach Schritt (B), nach Schritt (C) und/oder nach dem gleichzeitigen Durchführen der Schritte (B) und (C) gespült, beispielsweise mit Wasser, insbesondere VE-Wasser und/oder Betriebswasser. Dadurch wird die Oberfläche des Stahlflachprodukts von Rückständen des wenigstens einen Reinigungsmittels und/oder des wenigstens einen abrasiven Stoffs befreit, so dass gegebenenfalls anschließende Verfahrensschritte vorteilhafter ausgeführt werden können.
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die Schritte (B) und (C) gleichzeitig erfolgen, ist es weiterhin bevorzugt, dass das wenigstens eine Reinigungsmittel und der wenigstens eine abrasive Stoff auf dem Stahlflachprodukt verbleiben, so dass die abrasiven Stoffe in dieser Ausführungsform so gewählt werden, dass sie anschließende Verfahrensschritte, beispielsweise Phosphatieren, nicht beeinträchtigen. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Zinkoxid und/oder Zinkphosphat als abrasive Stoffe eingesetzt, welche weiter bevorzugt den Phosphatierungsprozess als Aktivierungskeime unterstützen.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Bedingungen in Schritt (C) des Verfahrens so gewählt, dass die auf Zink oder Aluminium basierende, vor Korrosion schützende Beschichtung nicht geglättet, aufgeraut und/oder gehärtet wird und sich keine oder nur eine gezielt eingestellte neue Oberflächenstruktur entsteht. Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise durch µ-surf-Laserscanner nachgewiesen werden. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bedingungen in Schritt (C) so gewählt, dass eine Strukturierung und/oder Rauheitsänderung der Oberfläche erzielt wird. Dies ist insbesondere für Stahlflachprodukte für Automobil-Innenteile oder Industrieanwendungen bevorzugt.
Die Zuleitungen zu den in Schritt (B) und/oder Schritt (C) erfindungsgemäß eingesetzten Vorrichtungen, um die wässrige(n) Zusammensetzung(en) zu applizieren, insbesondere die Sprühbalken, können auf alle dem Fachmann bekannte Arten ausgeführt werden, so lange sie für die auftretenden Drücke geeignet sind. Bevorzugt sind die Zuleitungen an den Innenseiten mit Hartstoffschichten, beispielsweise DLC, BN, WC oder TiN, beschichtet. Dies hat den Vorteil, dass der Verschleiß durch die abrasiven Stoffe reduziert wird.
Schritt (D):
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Trocknen des Stahlflachprodukts.
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Methoden durchgeführt werden, beispielsweise durch Führen des Stahlflachprodukts durch geeignete Öfen. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt mit erwärmter Luft oder durch Einwirken von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, getrocknet werden. Die Temperatur in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt beispielsweise 40 bis 80 °C.
Schritt (E):
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren, wobei sich nach Schritt (D), wenigstens der folgende Schritt (E) anschließt:
(E) Behandeln des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) und/oder Schritt durch Phosphatieren, Aufbringen eines Klebstoffs oder einer Konversionschemie, Umformhilfe und/oder Aufbringen einer Lackierung.
Geeignete Verfahren zum Behandeln des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) durch Phosphatieren, Aufbringen eines Klebstoffs oder einer Konversionschemie, Umformhilfe und/oder Aufbringen einer Lackierung sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in Coil Coating: Bandbeschichtung: Verfahren, Produkte und Märkte (Coil-Coating), Bernd Meuthen, Almuth-Sigrun Jandel; 2. Ausgabe; 2008; Friedr. Vieweg & Sohn Verlag; Untersuchungen zum Mechanismus der Aktivierung, Keimbildung und des Zinkphosphatkristallwachstums auf industriell produziertem Stahlfeinblech (Phosphatierung) und Kleben: Grundlagen, Technologien, Anwendungen (Kleben) Autor: Fabian Junge; ISBN: 978-3-8381-3938-8; Südwestdeutscher Verlag für Hochschulschriften; 2014.
Beispiele für das Aufbringen von Konversionschemie, insbesondere vor einem anschließenden Phosphatierschritt, sind das Aufbringen eines Haftvermittler und/oder von Passivierungen. Entsprechende Zubereitungen sind dem Fachmann an sich bekannt.
Dem Fachmann bekannte Haftvermittler sind beispielsweise unter der Marke GBX 4537 erhältlich. Dem Fachmann bekannte Passivierungen sind beispielsweise unter den Marken Bonderite M-PA 5035, enthaltend 10 bis 30 Gew.-% Cr-(III)-chromat, 10 bis 30 Gew.-% Phosphorsäure, 1 bis 5 Gew.-% Chrom-phosphat und 0,1 bis 1 Gew.-% HF, Bonderite M-PA 6014, Bonderite M-PA 6003, enthaltend Chromtrifluorid und Chromorthophosphat, oder Quaker Z 808, enthaltend Zink-bis(dihydrogenphosphat), Hexafluorotitaniumsäure und Phosphorsäure.
Dem Fachmann bekannte Umformhilfen sind beispielsweise unter den Marken L-FM50000, L-FM50100, L-FM50200, NIT erhältlich.
Konversionsschichten sind bevorzugt nichtmetallische, meist anorganische, sehr dünne Schichten auf einer Metalloberfläche, welche in der Regel durch die chemische Reaktion einer wässrigen Behandlungslösung mit dem metallischen Untergrund erzeugt werden. Demnach werden Konversionsschichten aufgebracht um bevorzugt dauerhaft auf der Oberfläche zu verbleiben z.B. eine Phosphatierung.
Schließt sich etwa eine Phosphatierung an, muss die Vor- und Nachbehandlung bevorzugt wieder abgereinigt werden, damit die anschließende Phosphatierung funktioniert. Sollte das Abreinigen der Vor- und Nachbehandlung nicht vollständig sein, so wird durch die Behandlung des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts durch das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, dass die anschließende Phosphatierung dennoch besonders vorteilhaft stattfinden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das Stahlflachprodukt, erhalten durch das erfindungsgemäße Verfahren. Das erfindungsgemäß behandelte Stahlflachprodukt zeichnet sich gegenüber bekannten Stahlflachprodukten dadurch aus, dass es an der Oberfläche signifikant weniger störende Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, aufweist, so dass nachfolgende Schritte wie Phosphatieren, Aufbringen eines Klebstoffs und/oder Aufbringen einer Lackierung deutlich besser durchgeführt werden können und vorteilhaftere Oberflächen erhalten werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Stahlflachprodukt mit einer auf Zink basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung, die an der Oberfläche eine Zinkoxid-Schicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zinkgehalt in der Oxidschicht der Beschichtung 30 bis 95 Gew.-% beträgt. Dieser erfindungsgemäß hohe Gehalt an Zink in der Oxidschicht der Beschichtung kann darauf zurückgeführt werden, dass bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren störende andere Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, entfernt worden sind. Das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt ist daher besonders gut für anschließende Verfahrensschritte wie Phosphatieren, Aufbringen eines Klebstoffs oder einer Konversionschemie, Umformhilfe und/oder Aufbringen einer Lackierung geeignet.
Die vorliegende Erfindung betrifft aus die Verwendung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts im Karosseriebau, insbesondere im Innen- oder Außenbereich oder in Industrieanwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Bauwerken oder als Weiße Ware.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behandlungsverfahren für Stahlflachprodukte, durch welches diese in nachfolgenden Verfahrensschritten ein verbessertes Verhalten zeigen. So dass erfindungsgemäß verbesserte Stahlflachprodukte zugänglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0282863 A1 [0003]
US 2015/0352825 A1 [0004]
DE 102009007909 A1 [0025]

Claims

Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachprodukts, umfassend wenigstens die Schritte: (A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, welches eine auf Zink oder Aluminium basierende, gegen Korrosion schützende Beschichtung aufweist, (B) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens ein Reinigungsmittel, (C) Behandeln der auf Zink oder Aluminium basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend wenigstens einen abrasiven Stoff, und (D) Trocknen des Stahlflachprodukts, dadurch gekennzeichnet, dass das Schritt (C) bei einem Druck von wenigstens 5 bar Überdruck erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte in der Reihenfolge a. (A), gefolgt von (B), gefolgt von (C) und gefolgt (D) oder b. (A), gefolgt von (C), gefolgt von (B) und gefolgt (D) oder c. (A), gefolgt von (B) und (C) gleichzeitig, gefolgt von (D), durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach Schritt (D) wenigstens der folgende Schritt (E) anschließt: (E) Behandeln des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) durch Phosphatieren, Aufbringen eines Klebstoffs, einer Umformhilfe, von Konversionschemie, einer aktivierenden Dispersion und/oder einer Lackierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel sauer, alkalisch oder neutral ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine abrasive Stoff eine Mohshärte von wenigstens 6 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine abrasive Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Korund, Normalkorund, Granatsand, Olivsand, Zinkoxiden, Manganoxiden, Eisenoxiden, Calciumoxiden, Aluminiumoxiden, Zinkphosphaten, Manganphosphaten, Eisenphosphaten, Calciumphosphaten, Aluminiumphosphaten und Mischungen davon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung den wenigstens einen abrasiven Stoff in einer Menge von 0,01 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die gesamte wässrige Zusammensetzung, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine abrasive Stoff eine Partikelgröße von 0,02 bis 3 mm, bevorzugt 0,05 bis 2 mm, auf aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in Schritt (C) maximal 20 bar Überdruck beträgt.
Stahlflachprodukt, erhalten durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Stahlflachprodukt mit einer auf Zink basierenden, gegen Korrosion schützenden Beschichtung, die an der Oberfläche eine Zinkoxid-Schicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zinkgehalt in der Oxidschicht der Beschichtung 30 bis 95 Gew.-% beträgt.
Verwendung eines Stahlflachprodukts nach Anspruch 10 oder 11 im Karosseriebau, insbesondere im Innen- oder Außenbereich oder in Industrieanwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Bauwerken oder als Weiße Ware.