DE102021116367A1

DE102021116367A1 - Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts mit einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug und entsprechendes Stahlflachprodukt

Info

Publication number: DE102021116367A1
Application number: DE102021116367.6A
Authority: DE
Inventors: Nils Köpper; Marc Debeaux
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-12-29
Also published as: KR20240025596A; CN117545863A; EP4359575A1; WO2022269021A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts (10) mit einer Flachstahlbasis (12) und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) auf zumindest einer Oberfläche (16) der Flachstahlbasis (12), bei dem die Flachstahlbasis (12) aus einem Stahl hergestellt ist, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05, wobei auf die Oberfläche (16) eine metallische Schicht aufgebracht wird, danach die Flachstahlbasis (12) mit der metallischen Schicht glühbehandelt wird und anschließend die so beschichtete und glühbehandelte Flachstahlbasis (12) mit dem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) schmelztauchbeschichtet wird. Es ist vorgesehen, dass als metallische Schicht eine zinnhaltige metallische Schicht aufgebracht wird, die bevorzugt Zinn im Bereich von 80 mg/m2bis 7 g/m2enthält.Die Erfindung betrifft weiterhin ein Stahlflachprodukt (10) mit einer Flachstahlbasis (12) und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) auf zumindest einer Oberfläche (16) der Flachstahlbasis (12) und eine Verwendung eines derartigen Stahlflachproduktes (10) zur Herstellung von Teilen für Kraftfahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, insbesondere eines hochfesten Stahlflachprodukts, mit einer Flachstahlbasis und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche der Flachstahlbasis, bei dem die Flachstahlbasis hergestellt ist aus einem Stahl, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05, wobei auf die - optional zuvor gereinigte - Oberfläche eine metallische Schicht aufgebracht wird, danach die Flachstahlbasis mit der metallischen Schicht glühbehandelt wird und anschließend die so beschichtete und glühbehandelte Flachstahlbasis mit dem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug schmelztauchbeschichtet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Stahlflachprodukt mit einer Flachstahlbasis und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche der Flachstahlbasis, bei dem die Flachstahlbasis hergestellt ist aus einem Stahl, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05 und bei dem der zink- oder aluminiumbasierte metallische Überzug ein mittels Schmelztauchen aufgebrachter zink- oder aluminiumbasierter metallischer Überzug ist.
Ein zink- oder aluminiumbasierter metallischer Überzug dient in der Regel als Korrosionsschutz und wird üblicherweise im kontinuierlichen Durchlaufverfahren in einem Schmelztauchprozess auf das Stahlflachprodukt aufgebracht. Ein zinkbasierter metallischer Überzug ist dabei typischerweise eine Zinklegierung, die neben einer Basis aus Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen aus bis zu 8 Gewichts-% Mg, bis zu 8 Gewichts-% Al und aus nicht mehr als 2,0 Gewichts-% Fe im Schmelzbad besteht. Optional können eines oder mehrere Zusatzelemente wie Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr oder Bi bis zu 0,2 Gewichts-% je Legierungselement zulegiert werden. Ein aluminiumbasierter metallischer Überzug ist beispielsweise eine AISi-Legierung. Zink- oder aluminiumbasiert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Zink beziehungsweise Aluminium den Hauptbestandteil am metallischen Überzug bildet, also kein anderer Bestandteil einen höheren Anteil am metallischen Überzug hat.
Als hochfeste Stahlflachprodukte werden im Folgenden Stahlflachprodukte bezeichnet, deren Flachstahlbasen - in der Regel Stahlbänder - Dehngrenzen von mindestens 260 MPa und Zugfestigkeiten von mindestens 450 MPa aufweisen. Übliche Bruchdehnungen A80 liegen bei diesen Stählen bei mindestens 5 %. Übliche Dicken dieser Flachstahlbasen liegen bei etwa 0,45 mm bis 3,0 mm für kaltgewalzte Stahlflachprodukte und etwa 1,8 mm bis 4,0 mm für warmgewalzte Stahlflachprodukte. Stahlflachprodukte beziehungsweise deren Flachstahlbasen können sowohl als Band, wie auch abgetafelt, als Blechabschnitt vorliegen.
Eine der Herausforderungen bei der Herstellung eines Stahlflachprodukts, welches eine Flachstahlbasis mit sauerstoffaffinen Legierungselementen und einen zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche dieser Flachstahlbasis aufweist, ist es für eine hinreichende Haftung des zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzugs auf der Flachstahlbasis zu sorgen.
Zur Verbesserung der Zinkhaftung und Vermeidung von Oberflächenfehlern bei hoch- und höchstfesten Stählen gibt es verschiedene bekannte Möglichkeiten. Die grundsätzlich zu lösende Problemstellung ist jedoch immer die Gleiche. Die Bedingungen während der interkritischen Glühung sind zwar für Eisen reduzierend, aber für die hauptsächlichen Legierungszusätze Mn, Cr, Si und Al oxidierend. Durch die hohen Temperaturen während der Glühung kommt es infolge von Diffusionsprozessen zur Segregation dieser Legierungselemente und zur Bildung von schlecht oder nicht benetzbaren Oxiden an der Stahloberfläche. Je nach Konzentration und Verhältnis zwischen diesen Legierungselementen kann hierdurch eine Verzinkung mit einer guten Überzugshaftung verhindert werden. Deshalb gibt es eine Reihe bekannter Möglichkeiten zur Verbesserung der Verzinkbarkeit in einem typischen Feuerverzinkungsprozess mit einer inline verlaufenden interkritischen Glühung. Diese sind unter anderem Oxidations-/Reduktionsverfahren, Flash-Coating und das Legieren des Stahlsubstrates mit oberflächenaktiven Elementen. Bei den verschiedenen Methoden wird dabei entweder der Anteil der Oberflächenoxide an der direkten Oberfläche reduziert, oder die Morphologie der Oberflächenoxide optimiert. Ziel einer Morphologieänderung der Oxide ist dabei immer die Veränderung eines flächigen Oxids hin zu einer linsen- beziehungsweise kugelförmigen Morphologie. Grundsätzlich haben jedoch alle diese Möglichkeiten ihre individuellen Vorteile und Schwächen.
Die Druckschrift US 2018 / 0 119 263 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts in Form eines kaltgewalzten Stahlbandes mit einem Basisstahlband, welches einen Mn-Gehalt zwischen 1 Gewichts-% und 6 Gewichts-% und einen C-Gehalt kleiner 0,3 Gewichts-% aufweist, und einem zinkbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche des Basisstahlbandes. Dabei wird das Basisstahlband mit einer Schicht aus reinem Eisen elektroplattiert, dann die Eisenschicht mithilfe eines Glühprozesses bei einer Temperatur zwischen 600 °C und 800 °C zu einer Eisenoxidschicht oxidiert und anschließend bei einer Temperatur zwischen 750 °C und 900 °C in einer Atmosphäre mit 1 bis 20 Volumen-% Wasserstoff reduziert. Anschließend wird mittels Schmelztauchbeschichten ein zinkbasierter metallischer Überzug aufgebracht. Daneben beschreibt diese Druckschrift auch ein entsprechendes Stahlband mit einem Basisstahlband und einem zinkbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche dieses Basisstahlbandes, welches einen Mn-Gehalt zwischen 1 Gewichts-% und 6 Gewichts-% und einen C-Gehalt kleiner 0,3 Gewichts-% aufweist und bei dem der zinkbasierte metallische Überzug mittels Schmelztauchen aufgebracht ist.
Ferner offenbart die Druckschrift CN 109 477 191 A ein weiteres kalt- oder warmgewalztes beschichtetes Stahlband mit einem Basisstahlband und einer Beschichtung auf diesem Basisstahlband. Das Basisstahlband weist 0,08 bis 0,3 Gewichts-% C, 3,1 bis 8,0 Gewichts-% Mn, 0,01 bis 2,0 Gewichts-% Si, 0,001 bis 0,5 Gewichts-% Al auf. Die Beschichtung besteht aus einer Schicht basierend auf Eisen sowie einem hierauf mittels Schmelztauchbeschichten aufgebrachten metallischen Überzug aus Zink, Zink-Eisen, Zink-Aluminium oder Zink-Aluminium-Magnesium.
Aufgabe der Erfindung ist es, relativ einfache Maßnahmen zum Bereitstellen eines Stahlflachprodukts anzugeben, welches eine mit einem metallischen Überzug schmelztauchbeschichtete Flachstahlbasis aufweist und bei dem eine hinreichende Haftung dieses zink- oder aluminiumbasierten Überzugs auf der Flachstahlbasis großflächig einheitlich gewährleistet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts mit einer Flachstahlbasis und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche der Flachstahlbasis, bei dem die Flachstahlbasis hergestellt ist aus einem Stahl, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05, wobei auf die - optional zuvor gereinigte - Oberfläche eine metallische Schicht aufgebracht wird, danach die Flachstahlbasis mit der metallischen Schicht glühbehandelt wird und anschließend die so beschichtete und glühbehandelte Flachstahlbasis mit dem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug schmelztauchbeschichtet wird, ist vorgesehen, dass als metallische Schicht eine zinnhaltige metallische Schicht aufgebracht wird. Die zinnhaltige metallische Schicht enthält dabei bevorzugt Zinn als Auflage im Bereich von 80 mg/m² bis 7 g/m². Durch das Aufbringen einer derartigen Zinnauflage über eine zinnhaltige metallische Schicht ändert sich die Morphologie der Oberfläche der Flachstahlbasis nach dem Glühen dahingegen, dass - verglichen mit der Oberfläche ohne diese Zinnauflage - statt einer flächigen Oxidbelegung eine Oxidbelegung in globularen, kugelförmigen Strukturen vorhanden ist. Diese Morphologie der Oberflächenoxide verbessert die Reaktion zwischen dem Stahl der Flachstahlbasis und dem Schmelzbad zum Aufbringen des zink- oder aluminiumbasierten Überzugs verglichen mit einer ohne die Zinnauflage vorherrschenden Morphologie mit flächigem Oxidfilm.
Dabei ist bei einer Zinnauflage von weniger als 80 mg/m² kein nennenswerter Effekt und bei einer Zinnauflage oberhalb von 7 g/m² bei erhöhtem Materialeinsatz keine zusätzliche Verbesserung erkennbar, wobei bei einer Zinnauflage oberhalb von 7 g/m² bei nachfolgenden Wärmebehandlungsprozessen zusätzlich Flüssigmetallversprödung während einer nachfolgenden Glühbehandlung und gegebenenfalls bei nachfolgenden Schweißprozessen während der Verarbeitung des fertigen Stahlflachprodukts auftreten kann. Bei Zinnauflagen größer 7 g/m² verbleibt nach dem Glühprozess an der Feuerverzinkung oder Feueraluminierung oftmals noch ein Teil der abgeschiedenen zinnhaltigen metallischen Schicht im Verbindungsbereich (Interface) zwischen Stahlflachprodukt und Überzug. Hat diese dann einen zu kleinen Eisen-Gehalt, kann keine intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht ausgebildet werden, die in diesem Zusammenhang auch als sogenannte Hemmschicht bekannt ist. Zusätzlich sind höhere Zinnauflagen auch aus ökonomischen Gesichtspunkten nicht sinnvoll. Ab einer Zinnauflage von 0,1 g/m² kann von einer signifikanten Produktverbesserung ausgegangen werden. Der obere Bereich der erfindungsgemäßen Zinnauflage ist vorteilhaft möglichst niedrig zu wählen, wodurch negative Effekte wie eine Flüssigmetallversprödung sicher vermieden werden können. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Zinnauflage deshalb in einem Bereich von 0,1 g/m² bis 3,5 g/m². Und in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Zinnauflage in einem Bereich von 0,1 g/m² bis 1,5 g/m².
Der der Erfindung zugrundeliegende Mechanismus, also die Änderung der Oberflächenmorphologie, ist für die Verzinkung von Stahl, der oberflächenaktive Elemente wie Sn, Bi und Sb enthält, grundsätzlich bekannt. Ebenso ist die Tatsache bekannt, dass die Verzinkung von derartigem Stahl mit oberflächenaktiven Elementen - im Vergleich zu entsprechendem Stahl ohne solche oberflächenaktiven Elemente - signifikant besser ist. Unter oberflächenaktiven Elementen werden in diesem Zusammenhang Elemente verstanden, die bei Glühvorgängen in gegebener Atmosphäre in einer Stahlmatrix dazu neigen, an die Korngrenzen und die Oberfläche zu diffundieren und dort dann metallisch vorliegen.
Der entscheidende Punkt beim erfindungsgemäßen Vorgehen ist es jedoch, dass Stahl, der diese oberflächenaktiven Elemente nicht oder nur in sehr geringen und damit für den Mechanismus unzureichenden Mengen aufweist, durch das Aufbringen der zinnhaltigen metallischen Schicht mit der genannten Zinnauflage so präpariert werden kann, dass eine entsprechend bessere Verzinkbarkeit beziehungsweise Aluminierbarkeit erreicht wird. Die für den zugrundeliegenden Mechanismus notwendige Menge an oberflächenaktiven Elementen ist erfindungsgemäß nur in einer oberflächennahen Zone des Stahlproduktes mit relativ geringer Schichtdicke erforderlich. Dadurch reduziert sich im Vergleich zu vorbekannten Systemen, bei denen der zu verzinkende beziehungsweise zu aluminierende Stahl die oberflächenaktiven Elementen in seinem Gesamtkörper vorhält, die notwendige Gesamtmenge an oberflächenaktiven Elementen deutlich.
Insbesondere ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Oberflächen auf beiden Seiten der Flachstahlbasis jeweils mit einer zinnhaltigen metallischen Schicht und dem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug versehen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass als zinnhaltige metallische Schicht eine Zinnschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 98 Gewichts% oder eine Zinn-Eisen-Legierungsschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 5 Gewichts-%, insbesondere mit einem Zinnanteil von ≥ 5 Gewichts-% und ≤ 81 Gewichts-%, verwendet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird eine Zinn-Eisen-Legierungsschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 35 Gewichts-% und ≤ 68 Gewichts-% verwendet. Besonders bevorzugt enthält die aufgebrachte Schicht einen Zinnanteil von ≥ 35 Gewichts-% und ≤ 59 Gewichts-%. Im binären Fe-Sn-Phasensystem sind die thermodynamisch stabilen intermetallischen Verbindungen FeSn₂, FeSn, Fe₃Sn₂ und Fe₅Sn₃ bekannt.
Die Verwendung einer Zinn-Eisen-Legierungsschicht mit einem Zinnanteil von ≤ 81 Gewichts-% ist im Vergleich zu reinen Zinnschichten mit einem Zinnanteil von ≥ 98 Gewichts-% besonders vorteilhaft, da hierdurch während des Glühprozesses die Bildung flüssiger zinnreicher Phasen vermieden werden kann. Eisen als Legierungspartner ist dabei besonders vorteilhaft, weil es während des Glühprozesses nicht selektiv oxidiert und höher schmelzende Zinn-Legierungsphasen bildet. Weiterhin wird durch Eisen kein zusätzliches Element in das System des Stahlflachprodukts eingebracht. Zinn-Eisen-Legierungsschichten können weiterhin als gesundheitlich unbedenklich eingestuft werden. Ferner ist Eisen im Vergleich zu anderen potenziellen Legierungspartnern vergleichsweise günstig.
Reines Zinn hat einen sehr niedrigen Schmelzpunkt von 232 °C. Die Reaktion einer zinnhaltigen metallischen Schicht mit dem Stahlsubstrat unter Bildung von FeSn₂ erfolgt diffusionsgesteuert gemäß einem parabolischen Wachstumsgesetz. Bei Verwendung von reinen Zinnschichten mit einem Zinnanteil von ≥ 98 Gewichts-% ist eine ausreichende Vermischung durch Diffusion von der abgeschiedenen Schicht mit dem Substrat vor Erreichen des Schmelzpunktes bei den üblichen Aufheizraten von 1 K/s bis 100 K/s nicht immer gewährleistet. Die möglichen Verbindungen im binären Eisen-Zinn-Phasensystem FeSn₂, FeSn, Fe₃Sn₂ und Fe₅Sn₃ zersetzen sich peritektisch in eisenreichere Phasen und Zinn mit gelöstem Eisen. Die peritektische Zersetzungstemperatur steigt dabei mit steigendem Eisenanteil der intermetallischen Zinn-Eisen-Phasen von 513 °C bis 910 °C. Durch die Verwendung einer Zinn-Eisen-Legierungsschicht wird die Bildung von flüssigen zinnreichen Phasen während des Glühprozesses vollständig vermieden. Das Auftreten einer flüssigen Phase während der Glühung kann bei Walzenkontakt zu einer Kontamination der Ofenrollen mit Zinn bis hin zu einem Ausfall von Ofenrollen führen. Gleichzeitig wird lokal die Zinnauflage auf dem Stahlband verringert. Der Rollenkontakt flüssiger Phasen mit den Walzen sollte bei Zinnschichten mit einem Zinnanteil > 81 Gewichts-% daher durch eine geeignete Prozessführung vermieden werden. Dies könnte beispielsweise mit einer niedrigen Aufheizrate bis 232 °C, oder durch eine Anpassung der Bandgeschwindigkeit im Ofen erreicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine mittlere Dicke der zinnhaltigen metallischen Schicht von 0,02 bis 1,0 µm ausgebildet wird. Bei Nutzung einer Zinnschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 98 Gewichts-% ist eine Schichtdicke im unteren Bereich der hier angegebenen Spanne vorgesehen, bei einer zinnhaltigen metallischen Schicht mit einem Zinnanteil von 5 Gewichts-% bis 15 Gewichts-% eine Schichtdicke im oberen Bereich der hier angegebenen Spanne.
Die zinnhaltige metallische Schicht wird insbesondere elektrolytisch oder durch Abscheidung aus der Gasphase abgeschieden. Beide Arten der Abscheidung sind etabliert.
Das Abscheiden der zinnhaltigen Schicht erfolgt dabei jedoch bevorzugt elektrolytisch. Die elektrolytische Abscheidung von zinnhaltigen Schichten mit einem Zinn-Gehalt von ≥ 98 Gewichts-% ist aus sauren Zinn(II)-Lösungen wie aus alkalischen Zinn(IV)-Lösungen möglich. Als saure Elektrolyte kommen insbesondere solche auf Basis von Schwefelsäure, Methansulfonsäure, Phenolsulfonsäure oder Tetrafluoroborsäure infrage. Diese werden vorzugsweise bei Temperaturen von Raumtemperatur bis zu 65 °C betrieben. Als alkalische Elektrolyte sind vor allem Alkalistannat-Elektrolyte geeignet. Diese sind vorzugsweise oberhalb von 55 °C zu betreiben.
Die elektrolytische Abscheidung von Zinn-Eisen-Legierungsschichten erfolgt beispielhaft aus schwefelsauren oder chloridischen Elektrolyten, die Zinn(II)- und Eisen(II)-Spezies enthalten, bei Temperaturen bis zu 65 °C. Um die Elektrodenpotenziale von Zinn und Eisen anzunähern und eine gleichzeitige Abscheidung zu erreichen, können Komplexbildner wie zum Beispiel Gluconat, Tartrat, Nitrilotriacetat, Ethylendiamintetraacetat oder Citrat beziehungsweise deren korrespondierende Säuren verwendet werden.
Zur Verringerung der Zellwiderstände kann dem Elektrolyten zur Abscheidung zinnhaltiger Schichten optional ein Leitsalz zugesetzt werden. Auch der Einsatz von weiteren Additiven, wie zum Beispiel Tensiden, zur Verbesserung der Benetzung, Stoffen zur Glättung und Kornverfeinerung (wie z. B. Pepton, Gelatine, 2-Napththol), Antioxidantien (z. B. Catechin, Hydrochinon), oder Entschäumern ist fallweise sinnvoll.
Die elektrolytische Abscheidung erfolgt bei Stromdichten, die unabhängig von der jeweiligen Bandgeschwindigkeit eine über die Bandlänge homogene Auflage der abgeschiedenen zinnhaltigen metallischen Schicht und bei der Legierungsabscheidung möglichst konstante Zusammensetzung ergeben. Weiterhin ist die notwendige Stromdichte von der Anodenbaulänge in Bandlaufrichtung und der Bandbreite abhängig. Typische Werte liegen zwischen 1 und 120 A/dm² pro Bandseite. Unterhalb von 1 A/dm² werden zu lange Behandlungslängen benötigt, wodurch der Prozess nicht wirtschaftlich betrieben werden kann. Bei Stromdichten oberhalb von 120 A/dm² wird eine homogene Abscheidung durch Anbrennungen, Dendritenbildung und zu starke Zersetzung von organischen Additiven deutlich erschwert. Vorteilhaft werden Stromdichten mit bis zu 90 A/dm² angewendet. Die Abscheidezeit ist abhängig von der Behandlungslänge, der Stromdichte, der Stromausbeute und der gewünschten Schichtauflage.
Nach der Abscheidung der zinnhaltigen Schicht wird die Stahlbandoberfläche gespült und vorzugsweise getrocknet, um einen undefinierten Eintrag von Wasser in die Glühofenatmosphäre zu unterbinden.
Bevorzugt enthält die zinnhaltige metallische Schicht Zinn im Bereich von 0,1 g/m² bis 3,5 g/m², besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 g/m² bis 1,5 g/m².
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass als Material des zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzugs Aluminium-Silizium (AS), Zink (Z/GI), Zink-Aluminium (ZA, Galfan), Zink-Eisen (ZF/GA, Galvannealed), Zink-Aluminium-Magnesium (ZM) oder Aluminium-Zink (AZ, Galvalume) verwendet wird. Solche metallischen Überzüge sind zum Beispiel in der DIN EN 10346:2015-10 und der VDA 239-100:2016-05 beschrieben.
Bei dem Überzug aus Zink-Aluminium-Magnesium (ZM) ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Gewichtsanteil des Aluminiums von dem Gewichtsanteil des Magnesiums abweicht, insbesondere höher als der Gewichtsanteil des Magnesiums am Material des Überzugs ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt mit einer Flachstahlbasis und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug auf zumindest einer Oberfläche der Flachstahlbasis, bei dem die Flachstahlbasis hergestellt ist aus einem Stahl, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,02, Cr:

mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,3, Si: mehr als 0,1 und bei dem der zink- oder aluminiumbasierte metallische Überzug ein mittels Schmelztauchen aufgebrachter zink- oder aluminiumbasierter metallischer Überzug ist, ist vorgesehen, dass an einer gedachten Grenze zwischen der Flachstahlbasis und dem metallischen Überzug ein schichtförmiger zinnhaltiger Grenzbereich ausgebildet ist, der sich mit einem Teilbereich in die Flachstahlbasis hinein erstreckt. Dabei nimmt der relative Zinngehalt pro Volumeneinheit in diesem Teilbereich - ausgehend von der Oberfläche der Flachstahlbasis - in die Flachstahlbasis hinein kontinuierlich bis zu einem konstanten Grundwert, auch Bulk-Konzentration genannt, des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit ab. Diese Verteilung des Zinngehalts in die Flachstahlbasis hinein ist typisch für ein Flachstahlprodukt, bei dem Zinn beim Herstellungsprozess „von außen“ eingebracht ist und nicht aus dem Inneren der Flachstahlbasis kommt. Auf diese Weise kann die Zinnmenge wohldosiert auf eine für die Haftungsverbesserung nötige Menge eingestellt werden.

Der konstante Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit im Stahl der Flachstahlbasis wird spätestens ab einer Tiefe T_G von 5 µm ausgehend von der entsprechenden Oberfläche der Flachstahlbasis erreicht. Die Tiefe T_G, bei der der konstante Grundwert erreicht ist, ist abhängig von Glühbedingungen, Legierungskonzepten der Flachstahlbasis, sowie vom Schichtgewicht und der Zusammensetzung der zinnhaltigen metallischen Schicht.
Das derart ausgestaltete Stahlflachprodukt ist insbesondere das Produkt des vorstehend genannten Verfahrens zur Herstellung eines Stahlproduktes.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Stahlflachprodukt hergestellt aus einem Stahl umfassend folgende Zusammensetzung in Gewichts-%:

C: 0,03 bis 0,40,
eines oder mehrere der vier im Folgenden aufgeführten Elemente AI: mehr als 0,01 bis 4,0,
Cr: mehr als 0,1 bis 0,9,
Mn: mehr als 1,0 bis 8,0,
Si: mehr als 0,05 bis 3,0, optional
B: 0,001 bis 0,08,
Ti: 0,005 bis 0,3,
V: 0,005 bis 0,3,
Nb: 0,005 bis 0,2,
Mo: 0,005 bis 0,7,
Ni: 0,15 bis 0,5,
P ≤ 0,10,
S ≤ 0,010,
N ≤ 0,02,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Bevorzugt besteht der Stahl im Wesentlichen aus den vorgenannten Legierungsbestandteilen, insbesondere besteht er aus den vorgenannten Legierungsbestandteilen.
Bei dem Stahlflachprodukt erstreckt sich der schichtförmige zinnhaltige Grenzbereich insbesondere auch in den zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug hinein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist in dem schichtförmigen zinnhaltigen Grenzbereich eine intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht zwischen dem Stahlflachprodukt und dem metallischen Überzug angeordnet. Diese hat sich bei dem beim Schmelztauchen auftretenden Kontakt zwischen der mit Zinn angereicherten Stahloberfläche und dem flüssigen Schmelzbad gebildet. Diese intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht enthält weiterhin auch mehr oder weniger Zinn. Bei gut benetzbaren Stählen ist dem Fachmann diese intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht auch als sogenannte Hemmschicht bekannt. Es handelt sich um ein gewünschtes Reaktionsprodukt aus dem an der Stahloberfläche vorhandenen metallischen Eisen und Aluminium aus dem Schmelzbad. Für das Stattfinden dieser Reaktion sind bereits Aluminiumgehalte von 0,13 Gewichts-% im Schmelzbad ausreichend. Jedoch kann diese Reaktion bei Passivierung der Oberfläche durch Oxide der im Substrat enthaltenen Legierungselemente verhindert beziehungsweise vermindert werden. Eine lückenhaft ausgebildete Hemmschicht ist ein Hinweis auf eine unzureichende Haftung des Schmelztauchüberzugs. Die erfindungsgemäße Ausführung umfasst einen gewissen metallischen Eisenanteil an der Substratoberfläche vor dem Eintauchen in das Schmelzbad, sodass sich die gewünschte Hemmschicht auch bei Stahllegierungen mit hohem Legierungsanteil in ausreichendem Maße ausbildet. Ausreichend wird in diesem Fall eine Zwischenschicht bezeichnet, wenn sie für den gesamten Überzug eine Überzugshaftung gemäß SEP1931 mit einer Benotung der Stufe 1 - 2 erreicht. Dies bedeutet, dass nach normgerechter Prüfung keine Zinkabblätterungen detektiert werden.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist vorgesehen, dass der zink- oder aluminiumbasierte metallische Überzug ein Überzug aus Zink (Z/Gl), Zink-Aluminium (ZA, Galfan), Zink-Aluminium-Eisen (ZF/GA), Zink-Magnesium-Aluminium (ZM) oder Aluminium-Zink (AZ) ist. All diese Überzüge sind für den Korrosionsschutz etablierte Überzüge.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass bei dem Überzug aus Zink-Aluminium-Magnesium (ZM) der Gewichtsanteil des Aluminiums am Material des Überzugs höher ist als der Gewichtsanteil des Magnesiums. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Verhältnis von Aluminium- zu Magnesiumgehalt (in Gewichts-%) ≥1,3.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines wie vorstehend beschrieben hergestellten Stahlflachproduktes oder eines vorstehend beschriebenen Stahlflachproduktes zur Herstellung von Teilen für Kraftfahrzeuge.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Stahlflachprodukts mit einer Flachstahlbasis und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung,
2 ein Diagramm, welches den relativen Zinngehalt in der Flachstahlbasis des in 1 dargestellten Flachstahlprodukts von der mit dem metallischen Überzug versehenen Oberfläche der Flachstahlbasis ausgehend in die Flachstahlbasis hinein qualitativ wiedergibt,
3 einen beispielhaften Verlauf der Zinn-Signalintensität als GDOES-Tiefenprofil von geglühten Proben ohne Vorbeschichtung und mit Zinnauflage und
4 einen oberflächennahen Bereich des GDOES-Tiefenprofils aus 3.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung auf einer Seite eines Stahlflachprodukts 10 mit einer Flachstahlbasis 12 und einem per Schmelztauchprozess erstelltem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug 14 auf zumindest einer Oberfläche 16 der Flachstahlbasis 12. Die Flachstahlbasis 12 ist im Beispiel ein Stahlband 18, welches (hier nicht dargestellt) beidseitig mit einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug 14 versehen ist. An einer gedachten Grenze 20 zwischen der Flachstahlbasis 12 und dem metallischen Überzug 14 ist ein schichtförmiger zinnhaltiger Grenzbereich 22 ausgebildet, der sich mit einem Teilbereich 24 in die Flachstahlbasis 12 hinein erstreckt, wobei der relative Zinngehalt pro Volumeneinheit in diesem Teilbereich - ausgehend von der Oberfläche 16 der Flachstahlbasis - in die Flachstahlbasis 12 hinein kontinuierlich bis zu einem konstanten Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit abnimmt. Details zu dieser Tiefen-Verteilung des relativen Zinngehalts werden in Zusammenhang mit 2 diskutiert.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass in der Regel die Oberflächen 16 auf beiden Seiten der Flachstahlbasis 12 jeweils mit einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug 14 versehen sind.
In dem schichtförmigen zinnhaltigen Grenzbereich 22 ist zwischen der Flachstahlbasis 12 und dem metallischen Überzug 14 eine intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht 26 angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist sie auf Höhe der gedachten Grenze 20. Eine derartige Zwischenschicht 26 ist im Zusammenhang mit gut benetzbaren Stählen auch als sogenannte Hemmschicht bekannt. Oberhalb dieser eisen- und aluminiumhaltigen Zwischenschicht 26 erstreckt sich der schichtförmige zinnhaltige Grenzbereich 22 mit einem weiteren Teilbereich 28 auch in den zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug 14 hinein.
Der Stahl der Flachstahlbasis 12 weist dabei ein oder mehrere der im Folgenden aufgeführten sauerstoffaffinen Elemente auf: (i) Al: mehr als 0,02 Gewichts-%, (ii) Cr: mehr als 0,1 Gewichts-%, (iii) Mn: mehr als 1,3 Gewichts-%, (iv) Si: mehr als 0,1 Gewichts-%.
Die Flachstahlbasis 12 (das Stahlsubstrat) für das Stahlflachprodukt 10 weist im Beispiel folgende Zusammensetzung in Gewichts-% auf:

C: 0,03 bis 0,35,
Mn: 1,3 bis 4,0,
Si: 0,1 bis 3,0,
Al: 0,02 bis 8,0,
Cr: 0,1 bis 0,7, optional
B: 0,001 bis 0,08,
Ti: 0,005 bis 0,3,
V: 0,005 bis 0,3,
Nb: 0,005 bis 0,2,
Mo: 0,005 bis 0,7,
P ≤ 0,10,
S ≤ 0,010,

Das Herstellungsverfahren zur Herstellung eines derartigen Stahlflachproduktes 10 umfasst zunächst eine Reinigung der Oberfläche 16 der Flachstahlbasis 12 und ein Aufbringen einer zinnhaltigen metallischen Schicht auf die gereinigte Oberfläche 16 der Flachstahlbasis 12, wobei die zinnhaltige metallische Schicht Zinn im Bereich von 80 mg/m² bis 7 g/m² enthält. Dieses Beschichten mit der zinnhaltigen metallischen Schicht wird im Folgenden Vorbeschichten genannt, da sich im Anschluss noch eine Schmelztauchbeschichtung anschließt, bei der die vorbeschichtete Flachstahlbasis 12 mit dem zink- oder aluminiumbasierten Überzug 14 ausgestattet wird.
Das Herstellungsverfahren beinhaltet weiterhin eine Glühbehandlung der mit der zinnhaltigen metallischen Schicht versehenen, also entsprechend vorbeschichteten, Flachstahlbasis 12 in einem Durchlaufglühofen. Dieser Ofen kann eine Kombination aus einem Ofenteil mit offener Verbrennung (DFF, Direct Fired Furnace / NOF, Non-Oxidizing Furnace) und einem danach angeordneten Strahlrohrofen (RTF, Radiation Tube Furnace) sein oder aber in einem reinen Strahlrohrofen (All Radiant Tube Furnace) erfolgen. Die so vorbeschichtete Flachstahlbasis 12 wird bei einer Glühtemperatur von 550 °C bis 880 °C und einer mittleren Aufheizrate von 1 K/s bis 100 K/s, sowie einer Haltezeit der Flachstahlbasis 12 auf Glühtemperatur zwischen 30 s und 650 s geglüht. Im Strahlrohrofen wird eine reduzierende Glühatmosphäre, bestehend aus 2 % bis 40 % H₂ und 98 % bis 60 % N₂ und einem Taupunkt zwischen +15 °C und -70 °C verwendet. Anschließend wird die vorbeschichtete Flachstahlbasis 12 auf eine Temperatur oberhalb der Schmelzbadtemperatur des Überzugs abgekühlt und nachfolgend mit dem metallischen Überzug 14 beschichtet. Optional kann nach der Glühbehandlung und vor der Beschichtung mit dem metallischen Überzug 14 die Flachstahlbasis 12 auf eine so genannte Überalterungstemperatur zwischen 200 °C und 600 °C abgekühlt und bei dieser Temperatur für bis zu 500 s gehalten werden. Wird eine Überalterungstemperatur unterhalb der Schmelzbadtemperatur des Überzugs 14 gewählt, um beispielsweise das Gefüge und die resultierenden technologischen Kennwerte des Stahls zu beeinflussen, so kann die Flachstahlbasis 12 vor dem Eintritt in das Schmelzbad beispielsweise durch eine induktive Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Schmelzbadtemperatur zwischen 400 °C und 750 °C wiedererwärmt werden, um dem Schmelzbad nicht durch die kalte Flachstahlbasis Wärme zu entziehen.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen zinnhaltigen Beschichtung macht eine zusätzliche Einleitung von Wasserdampf zur Erhöhung des Taupunktes während des Glühprozesses, wie es bei den vorbekannten Verfahren üblich ist, unnötig. Entscheidend für das Verfahren ist es, reduktive Bedingungen durch eine geeignete Glühgasatmosphäre für die zinnhaltige Schicht zu gewährleisten, um eine überwiegend metallische, zinnhaltige Schicht an der Oberfläche vor dem Eintauchen des Stahlbandes ins Schmelzbad zu erhalten. Abhängig von der Glühtemperatur, der Schichtdicke und dem Zinnanteil der zinnhaltigen Beschichtung, sowie der Stahllegierung wird die Aktivität des Zinns und somit das Oxidationsverhalten beeinflusst.
Das Oxidationsverhalten der Ofenatmosphäre kann über das Verhältnis von Wasserstoff und Wasserdampf gesteuert werden. Hierbei wird das Oxidationsvermögen der Atmosphäre durch das folgende chemische Gleichgewicht mit der Gleichgewichtskonstanten Kw bestimmt. $K_{W} = \frac{p (H_{2} O)}{p (H_{2}) \cdot \sqrt{p (O_{2})}}$
Hierbei gilt, je höher der Wasserstoffanteil in der Atmosphäre und je niedriger der Wasserdampfanteil desto stärker reduzierend ist die Atmosphäre.
Die Messung des Wasserdampfanteils in der Ofenatmosphäre erfolgt üblicherweise über eine Taupunktmessung, weshalb diese Messgröße im Weiteren verwendet wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind daher niedrigere Taupunkte von Vorteil, um eine Oxidation der Oberfläche während der Glühung zu vermeiden. Eine untere Grenze ist aus thermodynamischer Sicht nicht notwendig, jedoch sind in einer großtechnischen Umsetzung Taupunkte von unter -70 °C nur mit hohem Aufwand und entsprechenden Kosten realisierbar.
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird während der Glühung der Taupunkt zwischen -35 °C und -70 °C eingestellt und in einer besonders bevorzugten Variante zwischen -45 °C und -70 °C eingestellt.
Ein beispielhafter vorteilhafter Verfahrensablauf für die Herstellung eines Stahlflachprodukts 10 mit verbesserter Haftung eines zinkbasierten Überzugs 14 sieht hier beim Beispiel des Stahlbandes vor, dass zunächst ein warmgewalztes Stahlband (Warmband) gebeizt, danach kaltgewalzt und anschließend in einer sogenannten Feuerverzinkungslinie (hot dip galvanizing line - Schmelztauchbeschichtungslinie) mit dem zinkbasierten Überzug 14 versehen wird. Innerhalb der Feuerverzinkungslinie durchläuft das Band eine Vorreinigungssektion, nach der Vorreinigung durchläuft das Band weiter eine Bandaktivierung (Beize/Dekapierung) und nachfolgend eine Elektrolyseeinheit, in denen die zinnhaltige metallische Schicht abgeschieden wird. Das vorbeschichtete Band durchläuft anschließend Spüle und Trocknung. Anschließend läuft das Band in die Ofensektion der Verzinkungslinie ein, wird geglüht und mit dem zinkbasierten Überzug 14 versehen.
Das Resultat dieses Herstellungsverfahrens ist das in 1 gezeigte Stahlflachprodukt 10. Durch die beschriebene Glühbehandlung und das Schmelztauchbeschichten der mit der zinnhaltigen metallischen Schicht vorbeschichteten Flachstahlbasis entsteht der schichtförmige zinnhaltige Grenzbereich 22, der sich mit seinem zinnhaltigen Teilbereich 24 in eine oberflächennahe Zone der Flachstahlbasis 12 hinein erstreckt und bei dem der relative Zinngehalt pro Volumeneinheit in diesem Teilbereich 24 - ausgehend von der entsprechenden Oberfläche 16 der Flachstahlbasis - in die Flachstahlbasis 12 hinein kontinuierlich bis zu einem konstanten Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit wie im Diagramm der 2 angegeben abnimmt.
Die 2 zeigt ein Diagramm, welches den relativen Zinngehalt/Zinnanteil A in der Flachstahlbasis 12 des in 1 dargestellten Flachstahlprodukts 10 von der mit dem metallischen Überzug versehenen Oberfläche 16 der Flachstahlbasis 12 ausgehend senkrecht in die Flachstahlbasis 12 hinein qualitativ wiedergibt. Ganz rechts ist dabei der Grundgehalt tief im Inneren, also in der Masse (dem Bulk), der Flachstahlbasis angegeben. Links ist die oberflächennahe Zone gezeigt, die sich bis zu einer Tiefe T von maximal 5 µm in das Innere der Flachstahlbasis 12 hinein erstreckt. In dieser oberflächennahen Zone nimmt der relative Zinngehalt pro Volumeneinheit - ausgehend von der Oberfläche 16 der Flachstahlbasis - in das Innere der Flachstahlbasis 12 hinein kontinuierlich bis zu dem rechts (für den Bulk) konstant eingezeichneten konstanten Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit ab. Von dem konstanten Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit im Stahl der Flachstahlbasis 12 kann man ab einer Tiefe T_G von 5 µm - ausgehend von der entsprechenden Oberfläche der Flachstahlbasis - ausgehen.
Die 3 zeigt einen mittels Glimmentladungsspektroskopie (GDOES: Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy) ermittelten, beispielhaften Verlauf der Zinn-Signalintensität als Tiefenprofil von geglühten Proben (a) mit Zinnauflage (siehe gepunktete Linie) und (b) ohne Vorbeschichtung (siehe durchgezogene Linie) in einem Diagramm. Dabei ist eine der Zinnintensität entsprechende Zählrate c über der Zeit in Sekunden t/s aufgetragen. Dabei entsprechen 300 s etwa 10 µm Sputtertiefe. Bei 0,7 g/m² Zinnauflage (gepunktet dargestellter Verlauf) ergibt sich eine kontinuierliche Abnahme der Intensität bis zu einem konstanten Grundwert, wohingegen sich ohne Vorbeschichtung mit zinnhaltiger metallischer Schicht, also ohne Zinnauflage, der als durchgezogene Linie dargestellte Verlauf ergibt, bei dem eine Abnahme der Intensität bis zu dem konstanten Grundwert mit dem Auftreten eines lokalen Minimums, also eines oberflächennahen Bereichs erkennbarer Zinnverarmung, verbunden ist.
In 4 ist ein oberflächennaher Ausschnitt des GDOES-Tiefenprofils der Probe (b) ohne Vorbeschichtung aus 3 gezeigt. Hier ist nun gut erkennbar, dass das lokale Minimum ein gegenüber dem Signalrauschen deutlich hervortretender Signalverlauf ist.

Im Folgenden sind die Parameter und Ergebnisse für diverse Beschichtungsvorgänge in tabellarischer Form angegeben. Dabei gibt Tabelle 1 beispielhafte Charakteristika und Parameter zur Abscheidung von Zinn-Eisen-Legierungsschichten und Tabelle 2 beispielhafte Charakteristika und Parameter zur Abscheidung von Reinzinnschichten im Rahmen der Beschichtung der entsprechenden Flachstahlbasis 12 mit einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug 14 an. Die Tabelle 3 gibt schließlich die Charakteristika beispielhafter Ausführungen der Beschichtungsvorgänge am Schmelztauchsimulator an. Dabei zeigt sich, dass bei den (erfindungsgemäßen) Beispielen durchweg gute Zinkhaftungs-Noten (gemäß SEP1931) erreicht werden, während bei den (nicht erfindungsgemäßen) Gegenbeispielen neben guten auch schlechte Zinkhaftungs-Noten vorkommen. Die Tabelle 4 gibt schließlich an, welche Stähle für die Beispielversuche am Schmelztauchsimulator verwendet wurden (in Tabelle 3A, B, C genannt). Tabelle 1: Beispiele für die Zusammensetzung von Elektrolyten und Betriebsbedingungen zur Abscheidung von Zinn-Eisen-Legierungsschichten

Elektrolyt	Zusammensetzung	Temperatur / °C	pH	Stromdichte / A/d m^z
1	SnSO₄ (9,4 g/l) FeSO₄ · 7 H₂O (41,7 g/l) Natriumgluconat (120 g/l) Pepton (0,1 g/l)	60	7	1-2
2	SnSO₄ (7,6 g/l) FeSO₄ · 7 H₂O (27,8 g/l) Natriumgluconat (33 g/l) Nitrilrotriessigsäure-Natriumsalz (13 g/l) Harnstoff (30 g/l) NH₄Cl (24 g/l) Polyethylenglycol 400 (1 g/l)	45	3	10

Tabelle 2: Beispiele für die Zusammensetzung von Elektrolyten und Betriebsbedingungen zur Abscheidung von Reinzinnschichten

Elektrolyt	Zusammensetzung	Temperatur / °C	Stromdichte / A/dm²
3	Sn(BF₄)₂ (250 g/l) HBF₄ (50 g/l) H₃BO₃ (240 g/l)	40	20
4	SnSO₄ (30 g/l) H₂SO₄ (160 g/l) Imidazol (30 mg/l)	25	2
5	Sn (30 g/l) Phenolsulfonsäure (60 g/l) β-Napthtolsulfonsäure (2 mg/l)	35	40
6	SnF₂ (19 g/l) SnCl · 5 H₂O (22 g/l) NaF (30 g/l) NaHF₂ (31 g/l) Na₄Fe(CN)₆ · 10H₂O (3 g/l) Polyethylenglycol (1 g/l)	55	40
7	Sn (60 g/l) Methansulfonsäure (200 g/l) Perfluoroctansulfonsäure (5 g/l) Pepton (2 g/l) Hydrochinon (750 mg/l)	60	70

Tabelle 4: Verwendete Stähle für die Beispielversuche am Schmelztauchsimulator.

Stahl	C/ Gew.%	Mn/ Gew.%	Al/ Gew.%	Si/ Gew.%	Cr/ Gew.%	Sn/ Gew.%
A	0,13	7,7	1,60	0,32	0,18	< 0,01
B	0,15	1,9	0,05	0,27	0,33	< 0,01
C	0,11	2,2	0,03	0,50	0,35	< 0,01

Bezugszeichenliste

10: Stahlflachprodukt
12: Flachstahlbasis
14: zink- oder aluminiumbasierter metallischer Überzug
16: erste Oberfläche
18: Stahlband
20: gedachte Grenze
22: zinnhaltiger Grenzbereich
24: erster Teilbereich
26: intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht
28: weiterer Teilbereich
A: Zinngehalt/Zinnanteil
T: Tiefe
TG: Tiefe, bei der ein konstanter Grundwert des relativen Zinngehalts spätestens erreicht ist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20180119263 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts (10) mit einer Flachstahlbasis (12) und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) auf zumindest einer Oberfläche (16) der Flachstahlbasis (12), bei dem die Flachstahlbasis (12) aus einem Stahl hergestellt ist, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05, wobei auf die Oberfläche (16) eine metallische Schicht aufgebracht wird, danach die Flachstahlbasis (12) mit der metallischen Schicht glühbehandelt wird und anschließend die so beschichtete und glühbehandelte Flachstahlbasis (12) mit dem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) schmelztauchbeschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als metallische Schicht eine zinnhaltige metallische Schicht aufgebracht wird, die bevorzugt Zinn im Bereich von 80 mg/m² bis 7 g/m² enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zinnhaltige metallische Schicht eine Zinnschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 98 Gewichts-% oder eine Zinn-Eisen-Legierungsschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 5 Gewichts-% verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zinn-Eisen-Legierungsschicht mit einem Zinnanteil von ≥ 35 Gewichts-% und ≤ 81 Gewichts-% verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Dicke der zinnhaltigen metallischen Schicht von 0,02 bis 1,0 µm ausgebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zinnhaltige metallische Schicht elektrolytisch oder aus der Gasphase abgeschieden wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zinnhaltige metallische Schicht Zinn im Bereich von 0,1 g/m² bis 3,5 g/m², besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 g/m² bis 1,5 g/m², enthält.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Material des zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzugs Aluminium-Silizium, Zink, Zink-Aluminium, Zink-Eisen, Zink-Aluminium-Magnesium oder Aluminium-Zink verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Überzug (14) aus Zink-Aluminium-Magnesium der Gewichtsanteil des Aluminiums von dem Gewichtsanteil des Magnesiums am Material des Überzugs abweicht.
Stahlflachprodukt (10) mit einer Flachstahlbasis (12) und einem zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) auf zumindest einer Oberfläche (16) der Flachstahlbasis (12), bei dem die Flachstahlbasis (12) aus einem Stahl hergestellt ist, der ein oder mehrere der sauerstoffaffinen Elemente in Gewichts-% enthält: Al: mehr als 0,01, Cr: mehr als 0,1, Mn: mehr als 1,0, Si: mehr als 0,05 und bei dem der zink- oder aluminiumbasierte metallische Überzug (14) ein mittels Schmelztauchen aufgebrachter zink- oder aluminiumbasierter metallischer Überzug ist, wobei an einer gedachten Grenze (20) zwischen der Flachstahlbasis (12) und dem metallischen Überzug (14) ein schichtförmiger zinnhaltiger Grenzbereich (22) ausgebildet ist, der sich mit einem Teilbereich (24) in die Flachstahlbasis (12) hinein erstreckt, wobei ein relativer Zinngehalt pro Volumeneinheit in diesem Teilbereich (24) - ausgehend von der Oberfläche (16) der Flachstahlbasis - in die Flachstahlbasis (12) hinein kontinuierlich bis zu einem konstanten Grundwert des relativen Zinngehalts pro Volumeneinheit abnimmt.
Stahlflachprodukt (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der schichtartige Grenzbereich (22) auch in den zink- oder aluminiumbasierten metallischen Überzug (14) hinein erstreckt.
Stahlflachprodukt nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem schichtförmigen zinnhaltigen Grenzbereich (22) eine intermetallische eisen- und aluminiumhaltige Zwischenschicht (26) zwischen der Flachstahlbasis (12) und dem metallischen Überzug (14) angeordnet ist, die insbesondere weiterhin auch Zinn enthält.
Stahlflachprodukt nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zink- oder aluminiumbasierte metallische Überzug (14) ein Überzug aus Zink, Zink-Aluminium, Zink-Aluminium-Eisen, Zink-Magnesium-Aluminium oder Aluminium-Zink ist.
Stahlflachprodukt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Überzug (14) aus Zink-Aluminium-Magnesium der Gewichtsanteil des Aluminiums von dem Gewichtsanteil des Magnesiums am Material des Überzugs abweicht.
Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten Stahlflachproduktes (10) oder eines Stahlflachproduktes (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 zur Herstellung von Teilen für Kraftfahrzeuge.