DE102022103988A1 - Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzugs auf einem Stahlblech, wobei der Überzug mit einer Reinigerlösung gereinigt wird, wobei die Reinigung unter Zufuhr eines elektrischen Stroms erfolgt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Zn-AI-Mg-Überzugs auf einem Stahlblech.
- U. a. stellt das Reinigungsvermögen der Oberflächen von schmelztauchbeschichteten Überzügen auf Stahlblechen einen essenziell wichtigen Parameter für die Weiterverarbeitung von schmelztauchbeschichteten Stahlblechen dar. Sowohl im Automobilbereich, als auch im Zuge der konventionellen (Band-)Beschichtung werden Stahlbleche bzw. Stahlbänder einem Reinigungsprozess unterzogen, um beispielsweise eine temporäre Schicht, in der Regel eine initiale Beölung, zu entfernen. Eine möglichst homogene und gute Reinigung ist wünschenswert, damit eine Gefährdung weiterführender Prozessschritte durch störende Bestandteile, wie zum Beispiel Restkohlenstoffbelegungen, also die kohlenstoffhaltigen Restbelegungen auf der Oberfläche, möglichst minimiert werden kann.
- Im Zuge des Automobilprozesses können sich störende Bestandteile auf der Oberfläche beispielsweise in einem fleckigen Phosphatierungsbild und einer anschließend unzureichenden Lackanmutung äußern.
- Beim Durchlauf des Bandbeschichtungsprozesses werden nach der Reinigung verschiedenste Vorbehandlungen/Nachbehandlungen auf das Stahlband appliziert. Deren Benetzungsvermögen und damit einhergehend deren Verteilung auf dem Stahlband wird maßgeblich durch das Reinigungsvermögen beeinflusst. Auf homogen sauberem Stahlband verteilen sich die Vorbehandlungen entsprechend gleichmäßiger und die Wahrscheinlichkeit, dass das Verbundsystem aus Stahlband und Behandlung gänzlich funktioniert, steigt.
- Insbesondere schmelztauchbeschichtete Überzüge auf Zinkbasis scheinen im Verbund mit handelsüblichen Applikationen vorzugsweise zum temporären Korrosionsschutz, insbesondere entsprechende Öle, Systeme darzustellen, deren homogene Reinigung nicht prozesssicher gewährleistet werden kann. Ein Grund hierfür liegt darin begründet, dass die meisten Prozessmedien, die in Kontakt mit schmelztauchbeschichteten Überzügen kommen, auf reinste Zinkoberflächen ausgelegt sind. Moderne schmelztauchbeschichtete Überzüge auf Zinkbasis beinhalten jedoch sauerstoffaffinere Legierungselemente, wie Aluminium und Magnesium, die einen großen Anteil der sich ausbildenden Oxid- und/oder der oberflächennahen metallischen Schichten ausmachen.
- Auf den ersten 100 nm besteht ein Z-Überzug beispielsweise vorwiegend aus Aluminium/Aluminiumoxid und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid und nicht aus Zink. Nochmals anders verhält es sich bei einer ZM-Legierung (Zn-Al-Mg), die tendenziell einen schichtweisen Aufbau der sich bildenden Oxide aufweist, wobei an oberster Stelle Magnesium, als zweite Schicht Aluminium und erst an dritter Stelle das Zink in oxidischer und gegebenenfalls hydroxydischer Form, also Oxide und gegebenenfalls Hydroxide vorliegt. Somit kann es dazu kommen, dass oberflächenaktive Prozessmedien, deren Applikation auf Zinkoberflächen abgezielt ist, auf derartigen Legierungen weniger gut funktionieren.
- Die Chemie der ersten Atomlage eines mit einem metallischen Überzug beschichteten Stahlblechs/-bands entscheidet über das Benetzungsverhalten der Prozessmedien. Um die Benetzung des Reinigers und damit das Reinigungsvermögen der Oberfläche des schmelztauchbeschichteten Überzugs zu verbessern, ist es demnach notwendig, den oberflächennahen Zinkanteil zu erhöhen, so dass im Umkehrschluss der Anteil der Legierungskomponenten, wie Aluminium und Magnesium, an der Oberfläche und/oder oberflächennahen Schicht des Überzugs verringert werden. In den Offenlegungsschriften
DE 10 2018 216 317 A1 undDE 10 2019 204 244 A1 sind Beispiele genannt, wie oberflächennahe Anteile von Magnesium und Aluminium mittels Applikation von sauren Lösungen zumindest teilentfernt werden. Ferner ist auch aus derDE 10 2018 216 317 A1 bekannt, den Zn-AI-Mg-Überzug vor Inkontaktbringen mit der anorganischen Säure mit einer alkalischen Reinigerlösung zu entfetten. - Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2019 107 933 A1 ist bekannt, den Zn-AI-Mg-Überzug vor einem Phosphatieren mit einer milden alkalischen Lösung zu reinigen. Im Falle einer alkalischen Reinigung lässt sich eine Konditionierung nicht auf ökonomisch effiziente Weise durchführen. Untersuchungen mit unterschiedlichen NaOH-Konzentrationen in basischer Lösung zwischen 1 g/L und 40 g/L, was einem korrespondierenden pH-Wert zwischen 12,3 und 13,2 entspricht, haben gezeigt, dass eine alkalische Reinigung der oberflächennahen Schichten des Zn-AI-Mg-Überzugs erst ab einem pH-Wert größer 13,1 eine gewünschte Wirkung aufzeigte. Anhand der chemischen Zusammensetzung in den ersten 75 nm, bestimmt mittels GD-OES, war in den Untersuchungen zu erkennen, dass für höhere Konzentrationen das Aluminium in die basische Lösung ging und wie angestrebt, das Zink an die unmittelbare Oberfläche rückte. - Handelsübliche und typische Reinigersysteme, wie zum Beispiel Ridoline 1340 oder Bonderite C72, besitzen im Betrieb einen pH-Wert kleiner 12, bei welchem die chemische Zusammensetzung an der Oberfläche des Zn-AI-Mg-Überzugs nachweislich nicht geändert werden kann, ohne ein kontinuierliches Nachschärfen der basischen Lösung durchzuführen, um höhere pH-Werte zu erzielen und damit den Zink-Anteil an der Oberfläche des Zn-AI-Mg-Überzugs nach Reinigung respektive Behandlung zu erhöhen, was aus ökonomischer wie auch ökologischer Sicht ineffizient wäre.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs anzugeben, mit welchem effizient aus ökonomischer wie auch aus ökologischer Sicht sauerstoffaffine Elemente an der Oberfläche und/oder in der oberflächennahen Schicht des Zn-AI-Mg-Überzugs verringert, insbesondere Anteile an Magnesium und/oder Aluminium selektiv entfernt werden können und dadurch der Zinkanteil erhöht werden kann.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzugs auf einem Stahlblech, wobei der Überzug mit einer Reinigerlösung gereinigt wird, wobei die Reinigung unter Zufuhr eines elektrischen Stroms erfolgt.
- Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem eine derartige Konditionierung von schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzügen gewährleisten werden kann. Durch die Erhöhung des Anteils von Zink auf den ersten Nanometern soll an der Oberfläche des konditionierten Überzugs mit Blick auf die Benetzbarkeit und damit einhergehend auf das Reinigungsvermögen verbessert werden. Zusätzlich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine bessere Anbindung von handelsüblichen Klebstoffen auf dem Überzug des Stahlblechs geschaffen und/oder eine verbesserte Benetzung hinsichtlich einer Phosphatierung.
- Die Konditionierung der Oberfläche des Überzugs ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dreidimensional auszulegen. Dabei werden entweder definierte Bereiche der Oberfläche oder aber die Oberfläche vollständig mit einer Reinigerlösung benetzt. Dabei kann eine alkalische Reinigerlösung mit einem pH-Wert größer 7 und kleiner 14 oder aber auch eine saure Reinigerlösung mit einem pH-Wert kleiner 7 eingesetzt werden, so dass zwar zweidimensionale Bereiche benetzt werden, das Benetzen jedoch in oberflächennahen Schichten des Überzugs wirkt, also in die Tiefe und somit in die dritte Dimension. Die alkalische Reinigerlösung kann einen pH-Wert größer 7, insbesondere größer 8, vorzugsweise größer 9, und kleiner 14, insbesondere kleiner 13,5, vorzugsweise kleiner 13, bevorzugt kleiner 12,5, besonders bevorzugt kleiner 12 aufweisen. Die saure Reinigerlösung kann einen pH-Wert größer 0, insbesondere größer 0,5, vorzugsweise größer 1, und kleiner 7, insbesondere kleiner 5, vorzugsweise kleiner 4 aufweisen. Aufgrund des strombasierten Benetzens mit der Reinigerlösung werden tiefer gelegene Schichten des metallischen Überzugs freigelegt, wobei der oberflächliche Abtrag (bis) zu einer Tiefe von mindestens 2 nm, insbesondere mindestens 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, bis zu maximal 1 µm, insbesondere bis zu maximal 0,8 µm, vorzugsweise bis zu maximal 0,6 µm, in Bezug auf die Oberfläche eines unbenetzten, nicht mit einer alkalischen Lösung benetzten Überzugs erfolgt.
- Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Reinigung unter Zufuhr eines Stroms, durch Anlegen einer elektrischen Spannung U > 0 V (Volt), so dass Strom I > 0 A (Ampere) fließt, die Oberfläche des schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzugs auf dem Stahlblech derart konditioniert, dass durch Anlegen eines Stroms Aluminium-Ionen aus der Oxidschicht/oberflächennahen Schicht dazu begünstigt werden, in Lösung zu gehen und die Oberfläche damit „zinkreicher“ auszuführen, wodurch weiterführende Verarbeitungsschritte, insbesondere eine bessere Benetzung, wie beispielsweise ein Phosphatieren und/oder Kleben, effektiv durchführbar sind. Die Stromzufuhr sorgt für eine Beschleunigung der ionischen Diffusionsprozesse und damit für die zumindest bereichsweise Auflösung der obersten Oxidschicht(en)/oberflächennahen Schicht des Zn-Al-Mg-Überzugs. Mithin umfasst oder besteht die Konditionierung in einem Abtrag der oberflächennahen Schicht.
- Gemäß einer Ausgestaltung weist der elektrische Strom eine Stromdichte bis maximal 15 A/m2 auf. Eine höhere Stromdichte würde zu einem verstärkten, unerwünschten Abtrag des Überzugs führen, wodurch der Korrosionsschutz in Leidenschaft gezogen werden würde, so dass eine Stromdichte insbesondere auf maximal 12 A/m2, vorzugsweise auf maximal 10 A/m2 begrenzt wird. Um eine Wirkung und eine gewünschte Konditionierung des Überzugs zu erzielen, liegt die Stromdichte bei größer 0 A/m2, insbesondere bei mindestens 0,3 A/m2, vorzugsweise bei mindestens 0,8 A/m2, bevorzugt bei mindestens 1,2 A/m2.
- Gemäß einer Ausgestaltung wird die Reinigung mittels Tauchen in einem Elektrolyten, enthaltend eine Reinigerlösung, durchgeführt. Eine insbesondere kontinuierliche Reinigung des mit dem Zn-AI-Mg-Überzug schmelztauchbeschichteten Stahlblechs respektive Stahlbands kann konventionell in mindestens einer Elektrolysezelle, enthaltend eine Reinigerlösung, umgesetzt werden, wobei das Stahlblech/-band vorzugsweise als Kathode und beabstandet dazu eine unlösliche Anode, beispielsweise eine Titan-Iridium-Anode, in der Lösung fungieren, so dass durch Anlegen einer Spannung ein Stromfluss erzeugt werden kann. Der Abstand zwischen Kathode und Anode kann je nach Anforderung eingestellt werden und insbesondere zwischen > 0,1 cm und einigen Zentimeter betragen. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung erfolgt das Tauchen in einem Elektrolyten mit einer Tauchzeit zwischen 0,5 und 20 s. Die Tauchzeit kann insbesondere mindesten 1 s, vorzugsweise mindestens 2 s und insbesondere maximal 18 s, vorzugsweise maximal 15 s betragen.
- Gemäß einer Ausgestaltung umfasst der Überzug eine Zinklegierung mit neben Zink (Rest) und unvermeidbaren Verunreinigungen zusätzliche Elemente wie Aluminium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 10,0 Gew.-% und Magnesium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 10,0 Gew.-%. Als Verunreinigungen können Elemente aus der Gruppe Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce und Cr einzeln oder in Kombination mit in Summe bis zu 0,5 Gew.-% im Überzug enthalten sein. Stahlbleche respektive daraus hergestellte Stahlblechbauteile mit einem Korrosionsschutzüberzug auf Zinkbasis weisen einen sehr guten kathodischen Korrosionsschutz auf, welche seit Jahren im Automobilbau eingesetzt werden. Ist ein verbesserter Korrosionsschutz vorgesehen, weist der Überzug Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 1,0 Gew.-%, insbesondere von mindestens 1,1 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 1,2 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 1,3 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 1,4 Gew.-% und Aluminium mit einem Gehalt von mindestens 1,0 Gew.-%, insbesondere von mindestens 1,1 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 1,2 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 1,3 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 1,4 Gew.-% auf. Dabei kann die Dicke des Überzugs zwischen 1,5 und 15 µm, insbesondere zwischen 2 und 12 µm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 µm betragen.
- Gemäß einer Ausgestaltung besteht das Stahlblech aus einem Stahlwerkstoff mit folgender chemischen Zusammensetzung in Gew.-%:
- C bis 0,1 %, insbesondere zwischen 0,0002 % und 0,1 %,
- Mn bis 2,0 %, insbesondere zwischen 0,01 % und 2,0 %,
- Si bis 0,3 %, insbesondere zwischen 0,0002 % und 0,3 %,
- P bis 0,1 %, insbesondere bis 0,05 %,
- S bis 0,1 %, insbesondere bis 0,05 %,
- N bis 0,1 %, insbesondere bis 0,01 %,
- Al bis 0,2 %, insbesondere zwischen 0,001 % und 0,1 %,
- Cr bis 1,0 %, insbesondere bis 0,8 %,
- Cu bis 0,2 %, insbesondere bis 0,18 %,
- Nb bis 0,1 %, insbesondere bis 0,05 %,
- Mo bis 0,2 %, insbesondere bis 0,1 %,
- Ti bis 0,2 %, insbesondere bis 0,15 %,
- V bis 0,2 %, insbesondere bis 0,1 %,
- Ni bis 0,2 %, insbesondere bis 0,18 %,
- B bis 0,005 %, insbesondere bis 0,004 %,
- Sn bis 0,1 %, insbesondere bis 0,05 %,
- Ca bis 0,1 %, insbesondere bis 0,01 %,
- Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
- Die saure Reinigerlösung kann eine anorganische Säure ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, H2SO3, HNO2, H3PO3, HF, oder eine Mischung von 2 oder mehrerer dieser Säuren als wässrige Lösung eingesetzt werden.
- Die alkalische Reinigerlösung im Sinne der Erfindung ist dabei eine wässrige Lösung, enthaltend ein Reinigungsmittel, welches beim Auflösen im Wasser einen alkalischen pH-Wert in der wässrigen Lösung ergibt. Insbesondere enthält das Reinigungsmittel 5-15 Gew.-% Phosphate und ionische Tenside, 5-10 Gew.-% alkoxylierte (methylierte, ethoxylierte und/oder propylierte) C12-C18 Alkohole, 20-60 Gew.-% Natriumcarbonat, 20-40 Gew.-% Natriumtetrraborat, 20-40 Gew.-% Natriumsilikate, 1-3 Gew.-% C12-C18 Fettalkoholether und/oder 1-3 Gew.-% Amine sowie gegebenenfalls NaOH, KOH und/oder NH4OH, so dass die Summe 100 Gew.-% ergibt. Der pH-Wert der alkalischen Reinigerlösung wird mittels NaOH, KOH und/oder NH4OH eingestellt.
- Die Reinigung des Überzugs mit einer Reinigerlösung kann bei einer Temperatur von 10 °C bis 90 °C, insbesondere 20 °C bis 70 °C, vorzugsweise 20 °C bis 50 °C, bevorzugt 20 °C bis 40 °C, besonders bevorzugt 20 °C bis 30 °C durchgeführt werden.
- Vor der Reinigung mit einer Reinigerlösung kann der Überzug vorgespült werden, beispielsweise mit einer sauren, neutralen oder alkalischen Lösung. Alternativ oder zusätzlich kann nach der Reinigung mit einer Reinigerlösung der Überzug nachgespült werden, beispielsweise mit einer sauren, neutralen oder alkalischen Lösung. Insbesondere kann mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung, gegebenenfalls enthaltend Ethanol, Isopropanol oder Aceton, vor- und/oder nachgespült werden. Das Vor- und/oder Nachspülen kann bevorzugt kontinuierlich erfolgen, wobei insbesondere ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe oder bestehend aus Spritzen, Sprühen, Tauchen und Auftragen (Coil-Coating-Verfahren) eingesetzt werden kann. Vorzugsweise kann nach dem optionalen Nachspülen aber auch nach der Reinigung eine Trocknung durchgeführt werden, wobei bevorzugt der „gereinigte und optional nachgespülte“ Überzug durch Temperaturerhöhung (bis maximal 100 °C) oder durch ein Gebläse getrocknet wird. In einer Alternative wird der „gereinigte und optional nachgespülte“ Überzug luftgetrocknet, beispielsweise ohne weitere Hilfsmittel.
- In einer Versuchsreihe wurden Stahlbleche mit einem Zn-AI-Mg-Überzug einer Vorspülung mit einer alkalischen Lösung, anschließend einer Reinigung mit einer Reinigerlösung und abschließend einer Nachspülung mit Wasser und Isopropanol zugeführt. Als Reinigerlösung wurde Ridoline 1340 eingesetzt. Die Reinigung erfolgte in einem Elektrolyten mit einer Tauchzeit von jeweils 5 s. Die Vor- und Nachspülung wurde durch Spritzen in normaler Luftatmosphäre durchgeführt. Die Reinigung wurde unterteilt in stromlos und unter Zufuhr eines elektrischen Stroms mit einer Stromdichte von 2 A/m2.
- Aus den stromlos und unter Zufuhr eines elektrischen Stroms gereinigten Stahlbleche wurden Proben näher untersucht. Die Oberflächenchemie respektive die absolute Konzentration von Zink, Aluminium und Magnesium wurden innerhalb der ersten 20 nm an der Oberfläche der einzelnen Proben mittels XPS bestimmt und bewertet. Die XPS-Messung wurde mit einem Gerät: Phi Quantera II SXM Scanning XPS Microprobe von Physical Electronics GmbH durchgeführt. (Das Gerät weist folgende allgemeine Geräteparameter auf: Arbeitsdruck in Hauptkammer: < 1 × 10-6 Pa; Schleusendruck: < 2,7 × 10-4 Pa; Röntgenquelle: Al 1486,6 eV monochromatisch; Maximale Probengröße: 70 mm × 70mm × 15 mm (Höhe); Neutralisationsmittel: Ar und Elektronen; Neutralisationsspannung: 1,5 V; Neutralisationsstromstärke: 20,0 µA; Strahldurchmesser: 100µm; Pass Energy (Durchlassenergie): 280eV; Spektrale Auflösung: 1eV.).
- Im Durchschnitt wurden folgende absolute Konzentrationen an den stromlos gereinigten Proben: 32% Zink, 39% Aluminium und 29% Magnesium; und an den unter Zufuhr eines elektrischen Stroms gereinigten Proben: 54% Zink, 25% Aluminium und 21% Magnesium; bestimmt. Es fällt auf, dass die Stromzufuhr bei einer elektrolytischen Reinigung begünstigt, dass im Wesentlichen das Aluminium aus dem oberflächennahen Überzug in Lösung geht und sich eine zinkreichere (Oxid)-Schicht respektive -Oberfläche ausbildet.
- Zur Bestimmung des Benetzungsvermögens respektive der Oberflächenenergie wurde eine statische Kontaktwinkelmessung durchgeführt. Dabei wurde die Oberflächenenergie anhand der Kontaktwinkel von drei verschiedenen Prüfflüssigkeiten gemessen. Die Ergebnisse (Mittelwert aus 3 Kontaktwinkelmessungen pro Prüfflüssigkeit) wurden bei den stromlos gereinigten Proben mit 108° und die unter Zufuhr eines elektrischen Stroms gereinigten Proben mit 73° ermittelt. Die Reinigung unter Zufuhr eines elektrischen Stroms führt somit zu einem verbesserten Benetzungsvermögen.
- Mit der Erfindung kann eine Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzugs auf einem Stahlblech derart konditioniert werden, dass die Reinigung unter Zufuhr eines elektrischen Stroms zu einer zinkreicheren Oberfläche auf dem Überzug führt, so dass eine weiterführende Verarbeitung, beispielsweise Kleben und/oder Phosphatieren, effektiv durchführbar ist.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102018216317 A1 [0007]
- DE 102019204244 A1 [0007]
- DE 102019107933 A1 [0008]
Claims (8)
- Verfahren zur Konditionierung einer Oberfläche eines schmelztauchbeschichteten Zn-Al-Mg-Überzugs auf einem Stahlblech, wobei der Überzug mit einer Reinigerlösung gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung unter Zufuhr eines elektrischen Stroms erfolgt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der elektrische Strom eine Stromdichte von größer 0 bis maximal 15 A/m2 aufweist. - Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Reinigung mittels Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend eine Reinigerlösung durchgeführt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 3 , wobei das Tauchen in einem Elektrolyten mit einer Tauchzeit zwischen 0,5 und 20 s erfolgt. - Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine alkalische Reinigerlösung eingesetzt wird.
- Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Überzug eine Zinklegierung mit 0,1 bis 10,0 Gew.-% Aluminium und mit 0,1 bis 10,0 Gew.-% Magnesium, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst.
- Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei der Überzug mindestens 1,0 Gew.-% Aluminium und mindestens 1,0 Gew.-% Magnesium aufweist. - Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Stahlblech aus einem Stahlwerkstoff mit folgender chemischen Zusammensetzung in Gew.-%: C bis 0,1 %, Mn bis 2,0 %, Si bis 0,3 %, P bis 0,1 %, S bis 0,1 %, N bis 0,1 %, sowie optional eines oder mehrerer Legierungselemente aus der Gruppe (Al, Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, Ca): Al bis 0,2 %, Cr bis 1,0 %, Cu bis 0,2 %, Nb bis 0,1 %, Mo bis 0,2 %, Ti bis 0,2 %, V bis 0,2 %, Ni bis 0,2 %, B bis 0,005 %, Sn bis 0,1 %, Ca bis 0,1 %, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen besteht.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61272400A (ja) | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Nippon Steel Corp | 溶融めつき鋼板の製造方法 |
| DE102018216317A1 (de) | 2018-09-25 | 2020-03-26 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zur Modifikation von feuerverzinkten Oberflächen |
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| DE102019107933A1 (de) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche einer auf einem Stahlflachprodukt aufgebrachten metallischen Schutzschicht auf Zn-Al-Mg-Basis und Stahlflachprodukt |
-
2022
- 2022-02-21 DE DE102022103988.9A patent/DE102022103988A1/de active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61272400A (ja) | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Nippon Steel Corp | 溶融めつき鋼板の製造方法 |
| DE102018216317A1 (de) | 2018-09-25 | 2020-03-26 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zur Modifikation von feuerverzinkten Oberflächen |
| DE102019100140A1 (de) | 2019-01-04 | 2020-07-09 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Aluminiumbasierte Beschichtung für Stahlflachprodukte zur Pressformhärtung von Bauteilen und Verfahren zur Herstellung hierzu |
| DE102019204244A1 (de) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Putzmeister Engineering Gmbh | Druckverfahren und Drucksystem |
| DE102019107933A1 (de) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche einer auf einem Stahlflachprodukt aufgebrachten metallischen Schutzschicht auf Zn-Al-Mg-Basis und Stahlflachprodukt |
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