DE1966807C3 - Process to improve the weldability and corrosion resistance of galvanized steel - Google Patents
Process to improve the weldability and corrosion resistance of galvanized steelInfo
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Description
Mit Zink beschichteter Stahl wird in breitem Umfange in der Industrie verwendet, beispielsweise in der Automobilindustrie. Beim Schweißen von mit Zink überzogenen Stahlblechen treten jedoch Schwierigkeiten auf. In der Industrie werden mit Zink überzogene Stahlbleche normalerweise durch ein Widerstands-Punktschweiß-Verfahren verschweißt, bei dessen Durchführung es notwendig ist, höhere Schweißströme als beim Schweißen eines nichtüberzogenen Stahls anzuwenden. Die Folge des höheren Schweißstromes ist eine Legierung des Zinks mit dem Elektrodenmaterial, wodurch die Lebensdauer der Schweißelektroden merklich herabgesetzt wird. Ein Versuch, dieses Problem zu lösen, bestand darin, Eisen in den Zinküberzug einzubringen (vergleiche beispielsweise den Artikel von H. A. J a h η 1 e in »British Welding Journal«, 15 (3) 1968 auf den Seiten 113 -119).Zinc coated steel is widely used in industry, for example in the automotive industry. However, difficulties arise in welding zinc coated steel sheets on. In industry, zinc coated steel sheets are usually welded by a resistance spot welding process welded, the implementation of which it is necessary to use higher welding currents than when welding uncoated steel apply. The consequence of the higher welding current is an alloy of the zinc with the electrode material, whereby the service life of the welding electrodes is noticeably reduced. An attempt at this The problem to be solved was to add iron to the zinc coating (compare for example the article by H. A. J a h η 1 e in "British Welding Journal", 15 (3) 1968 on pages 113-119).
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verbesserung der Schweißbarkeit und der Korrosionsfestigkeit von verzinktem Stahl, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die Zinkschicht durch Vakuumaufdampfen eine Eisenschicht als Deckschicht abgeschieden wird.The invention now relates to a method for improving weldability and corrosion resistance of galvanized steel, which is characterized in that on the zinc layer by vacuum evaporation an iron layer is deposited as a cover layer.
Diese Eisenschicht verbessert in an sich unerwarteter Weise die Schweißbarkeit und die Korrosionsfestigkeit des verzinkten Stahls.This iron layer improves the weldability and the corrosion resistance in a manner unexpected per se of galvanized steel.
Das Eisen wird hierbei vorzugsweise auf Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes durch eine Elektronenstrahlkanone erhitzt. Normalerweise ist bei solchen Temperaturen Eisen gegenüber seinem Aufbewahrungsbehälter sehr stark korrodierend, doch vermindert die Erhitzung mit dem Elektronenstrahl die Korrosionsprobleme, da das Eisen nur an der Stelle geschmolzen wird, auf die der Elektronenstrahl fokussiert wird.The iron is here preferably to temperatures above its melting point by a Electron beam gun heated. Usually at such temperatures iron is opposite its storage container very corrosive, but the heating with the electron beam reduces the Corrosion problems as the iron is only melted where the electron beam hits is focused.
Vorzugsweise wird ein Stahlstreifen über abgekühlte Walzen durch eine Vakuumkammer geleitet, so daß er angrenzend an mindestens einen Eisenverdampfungs-Tiegel läuft, der innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Stahlstreifen angrenzend an abwechselnd angeordnete Zink- und Eisenverdampfungstiegel laufen, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind. Alternativ kann der Stahlstreifen auch verzinkt werden, bevor er in die Vakuumkammer eintritt.Preferably, a steel strip is passed over cooled rollers through a vacuum chamber so that it running adjacent to at least one iron evaporation crucible disposed within the vacuum chamber is. In this way, the steel strip can be adjacent to alternately arranged zinc and Run iron evaporation crucibles located inside the vacuum chamber. Alternatively, the Steel strip can also be galvanized before it enters the vacuum chamber.
Die äußerste Eisenschicht, die eine erhebliche Korrosionsfestigkeit besitzt, hat vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,5 μπι, z. B. bis zu 4 μπι.The outermost iron layer, which has considerable corrosion resistance, preferably has a thickness of at least 0.5 μm, z. B. up to 4 μπι.
Besonders bevorzugt wird eine Dicke von 4 bis 80% derjenigen der Zinkmetallschicht. Somit kann die Zinkschicht im wesentlichen zweimal so dick sein als die Eisenschicht.A thickness of 4 to 80% of that of the zinc metal layer is particularly preferred. Thus, the Zinc layer should be essentially twice as thick as the iron layer.
Wenn somit die Dicke der Zinkmetalischicht etwa 2 bis 3 μπι beträgt, dann beträgt diejenige der Eisenmetallschicht zweckmäßigerweise 1 um. Wenn eine Zinkmetallschicht mit einer Dicke von 20 bis 25 μπι auf das Eisenmetallsubstrat aufgebracht wird, z. B. durch ίο Heißtauchen, dann kann die Dicke der Eisenmetallschicht 3 μπι betragen.Thus, if the thickness of the zinc metal layer is about 2 to 3 μπι, then that is the Iron metal layer expediently 1 µm. If a zinc metal layer with a thickness of 20 to 25 μπι is applied to the ferrous metal substrate, e.g. B. by ίο hot dipping, then the thickness of the ferrous metal layer 3 μπι amount.
Die Schichten können aus nur einer Zink- und nurThe layers can consist of only one zinc and only
einer Eisenschicht bestehen, oder aus einer Anzahl von (normalerweise abwechselnd angeordneten) Zink- undconsist of an iron layer, or of a number of (usually alternating) zinc and
is Eisenschichten, wobei die Eisenschicht die äußerste Schicht darstellt.is iron layers, with the iron layer being the outermost Layer represents.
Die Erfindung wird in Beispielen erläutert.The invention is illustrated in examples.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird ein Stahlstreifen 1 mit gegenüberliegenden Oberflächen 2,3 durch eine Eintrittsdichtung 4 in eine Vakuumkammer 5 eingeführt und durch eine Austrittdichtung 6 wieder entnommen. Der Druck in der Vakuumkammer 5 wirdAs shown in the drawing, a Steel strips 1 with opposite surfaces 2, 3 through an inlet seal 4 into a vacuum chamber 5 introduced and removed again through an outlet seal 6. The pressure in the vacuum chamber 5 becomes
2s durch (nicht gezeigte) Vakuumpumpen bei 10~4 Torr gehalten.2s held by means (not shown) vacuum at 10 ~ 4 Torr.
Der Streifen 1 läuft bei seiner Wanderung durch die Vakuumkammer 5 über Walzen 7 bis 12, wobei die Walzen 9 bis 12 durch Wasser oder andere MittelThe strip 1 runs on its migration through the vacuum chamber 5 over rollers 7 to 12, wherein the Rollers 9 through 12 by water or other means
.ίο gekühlt werden. Der Streifen 1 läuft bei der Wanderung zwischen den Walzen 8 und 9 über eine erste horizontale Bahn 13, wobei sich eine Oberfläche 2 zuunterst befindet. Beim Wandern zwischen den Walzen 7 und 11 läuft er über einen zweiten horizontalen Weg 14, wobei sich seine Oberfläche 3 zuunterst befindet..ίο be cooled. Strip 1 runs during the hike between the rollers 8 and 9 over a first horizontal path 13, with a surface 2 located at the bottom. When wandering between the rollers 7 and 11, he runs over a second one horizontal path 14 with its surface 3 at the bottom.
Bei der Wanderung über den ersten horizontalen Weg 13 läuft die Oberfläche 2 oberhalb und angrenzend an nacheinander angeordnete Zinkverdampfungs- und Eisenverdampfungstiegel 15, 16. Bei der Wanderung über den zweiten horizontalen Weg 14 läuft die Oberfläche 3 oberhalb und angrenzend an aufeinanderfolgend angeordnete Zinkverdampfungs- und Eisenverdampfungstiegel 15,16. Auf diese Weise wird jeder der gegenüberliegenden Seiten des Streifens 1 nacheinander mit Zink- und Eisenschichten überzogen, wobei die Eisenschicht die äußerste Schicht darstellt. Das Zink in den Tiegeln 15 wird durch (nicht gezeigte) elektrisch beheizte Taucherhitzer erhitzt, während das Eisen in den Tiegeln 16 durch eine (nicht gezeigte) Elektronenstrahlenkanone auf etwa 16300C (d. h. auf etwa 100° C oberhalb seines Schmelzpunktes) erhitzt wird. Da bei dieser Temperatur das Eisen sehr stark reaktiv ist und gegenüber dem Behältermaterial korrodierend ist, istWhen hiking over the first horizontal path 13, the surface 2 runs above and adjacent to successively arranged zinc evaporation and iron evaporation crucibles 15, 16. When hiking over the second horizontal path 14, the surface 3 runs above and adjacent to successively arranged zinc evaporation and iron evaporation crucibles 15.16. In this way, each of the opposite sides of the strip 1 is successively coated with zinc and iron layers, the iron layer being the outermost layer. The zinc in the crucibles 15 is heated electrically heated immersion heater by means (not shown) while the iron (ie at about 100 ° C above its melting point) in the crucibles 16 electron gun (not shown) by a to about 1630 0 C is heated. Since the iron is very reactive at this temperature and is corrosive to the container material, is
vs die Erhitzung mit dem Elektronenstrahl zweckmäßig, da hierbei das Eisen nur an der Stelle geschmolzen wird, auf die der Elektronenstrahl fokussiert wird.vs the heating with the electron beam appropriate, because here the iron is only melted at the point on which the electron beam is focused.
Die Dicke der Zink- und Eisenschichlen, die in diesem Falle 2,5 bzw. 1,5 μπι beträgt, kann in der erforderlichen Weise variiert werden, indem die Wärmeeingabe in die verschiedenen Tiegel 15 bis 18 kontrolliert wird.The thickness of the zinc and iron layers in this Case is 2.5 or 1.5 μπι, can in the required Wise can be varied by the heat input into the various crucibles 15 to 18 is controlled.
Wenn eine dicke Eisenschicht, z. B. mit 4 μπι, abgeschieden werden soll, dann ist es erforderlich, für jeden der drei horizontalen Wege 13, 14 dreiIf a thick layer of iron, e.g. B. with 4 μπι, is to be deposited, then it is necessary for each of the three horizontal paths 13, 14 three
fts Eisenverdampfungstiegel 16 vorzusehen, wobei der Streifen 1 zwischen jedem der Tiegel 16 abgekühlt wird, indem er über (nicht gezeigte) wassergekühlte Walzen geleitet wird. Wenn dies nicht erfolgt, dann bewirkt diefts to provide iron evaporation crucible 16, the Strip 1 between each of the crucibles 16 is cooled by moving over water-cooled rollers (not shown) is directed. If this does not happen then the does
hohe Temperatur des Eisendampfes, daß das Zink zum Schmelzen kommthigh temperature of the iron vapor that the zinc comes to melt
Unter Verwendung des Zink/Eisen-beschichteten Stahis werden 20 000 Punktschweißungen durchgeführt, bevor eine Verschlechterung der Schweißquaiität oder die Notwendigkeit der Zurichtung der Schweißelektrodenspitzen auftrittUsing zinc / iron coated steel, 20,000 spot welds are carried out, before a deterioration in the welding quality or the need to adjust the welding electrode tips occurs
Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, mit der Ausnahme, daß der Stahlstreifen 1 bereits Zinkschichten auf seinen Oberflächen 2 und 3 besitzt, bevor er in die Vakuumkammer 5 eintritt, da es sich um einen feuerverzinkten Stahlstreifen handelt Demgemäß werden die Zinkverdampfungstiegel 15 weggelassen.The procedure is as in Example 1, with the exception that the steel strip 1 already has zinc layers has on its surfaces 2 and 3 before it enters the vacuum chamber 5, since it is a hot-dip galvanized steel strip. Accordingly, the zinc evaporation crucibles 15 are omitted.
Um die durch die äußerste Eisenschicht verliehene Korrosionsfestigkeit zu bestimmen, wird eine Anzahl von Proben des feuerverzinkten Stahls jeweils mit den Aomessungen 15, 24x10,16 cm und jeweils mit Zinküberzügen einer Dicke von 25 μιη einer gegebenen industriellen Umgebung ausgesetzt. Die durch die Korrosion bedingten Gewichtsveränderungen werden in Intervallen von 3 Monaten gemessen. Eine der Proben hat keine Eisenschichten (d. h. es handelt sich um einen herkömmlichen feuerverzinkten Stahlgegenstand), während die anderen Proben äußerste Eisenschichten mit variierender Dicke auf den gegenüberliegenden Seiten des Stahls haben. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.In order to determine the corrosion resistance imparted by the outermost iron layer, a number is used of samples of the hot-dip galvanized steel each with the dimensions 15, 24x10.16 cm and each with zinc coatings exposed to a thickness of 25 μm in a given industrial environment. The through the Changes in weight due to corrosion are measured at 3-month intervals. One of the Sample has no iron layers (i.e. it is a conventional hot-dip galvanized steel object), while the other samples have outermost iron layers of varying thickness on the opposite one Have sides of steel. The results obtained are shown in Table 1.
l'robcl'robc
mit ungefähr 2 μιη Eisen
mit ungefähr 3 μιη Eisen
mit ungefähr 4 pm Eisenwith about 2 μm iron
with about 3 μm iron
with about 4 pm iron
MoruMoru
2,7
2,6
1,02.7
2.6
1.0
H 12 H 12
3,5 3,5 0.83.5 3.5 0.8
4.8 4,6 1.64.8 4.6 1.6
ίο Es wird ersichtlich, daß bei steigender Dicke der Eisenschicht die Korrosionsrate (Gewichtsverlust) vermindert wird.ίο It can be seen that with increasing thickness the Iron layer the corrosion rate (weight loss) is reduced.
Um das Punktschweißverhalten zu untersuchen, werden Punktschweißungen mit einer Anzahl vonTo investigate the spot welding behavior, spot welds with a number of
is Proben des feuerverzinkten Stahls durchgeführt. Eine der Proben besitzt keine Eisenschichten (d. h. es handelt sich um einen herkömmlichen feuerverzinkten Stahl, während die anderen Proben äußerste Eisenschichten mit variierender Dicke besitzen. Die Anzahl derSamples of the hot-dip galvanized steel were carried out. One the specimen has no iron layers (i.e. it is conventional hot-dip galvanized steel, while the other samples have outermost iron layers of varying thickness. The number of
:o Punktschweißungen, die mit jeder Probe vorgenommen werden konnten, bevor die Schweißelektrode zugerichtet werden mußte, wurde bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.: o Spot welds made with each sample before the welding electrode had to be trimmed was determined. The received The results are shown in Table 2.
Probesample
Anzahl der Punktichweißungen Number of spot welds
Feuerverzir.kter Stahl ohne Eisen 1 700Hot-dip galvanized steel without iron 1,700
2 300 2 8002,300 2,800
6 7006 700
7 200 12 000 14000 20 0007,200 12,000 14,000 20,000
reuerverzir.Kier aiani onne
mit ungefähr 1,0 μπι Eisen
mit ungefähr 1,5 μιη Eisen
mit ungefähr 2,0 μηι Eisen
mit ungefähr 2,5 μιη Eisen
mit ungefähr 3,0 μπι Eisen
mit ungefähr 3,5 μιη Eisen
mit ungefähr 4,0 μπι Eisenreuerverzir.Kier aiani onne
with about 1.0 μm iron
with about 1.5 μm iron
with about 2.0 μm iron
with about 2.5 μm iron
with about 3.0 μm iron
with about 3.5 μm iron
with about 4.0 μπι iron
Es wird ersichtlich, daß mit steigender Dicke der Eisenschicht das Punktschweißverhalten verbessert wird.It can be seen that the greater the thickness of the iron layer, the better the spot welding behavior will.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1966807A DE1966807C3 (en) | 1969-07-02 | 1969-07-04 | Process to improve the weldability and corrosion resistance of galvanized steel |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB32155/68A GB1281872A (en) | 1969-07-02 | 1969-07-02 | Improvements in or relating to the formation of zinc-iron-coatings |
DE1966807A DE1966807C3 (en) | 1969-07-02 | 1969-07-04 | Process to improve the weldability and corrosion resistance of galvanized steel |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1966807A1 DE1966807A1 (en) | 1974-12-05 |
DE1966807B2 DE1966807B2 (en) | 1977-09-15 |
DE1966807C3 true DE1966807C3 (en) | 1978-05-11 |
Family
ID=25758358
Family Applications (1)
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DE1966807A Expired DE1966807C3 (en) | 1969-07-02 | 1969-07-04 | Process to improve the weldability and corrosion resistance of galvanized steel |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1966807C3 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19527515C1 (en) * | 1995-07-27 | 1996-11-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Corrosion-resistant steel sheet prodn., e.g. for the automobile industry |
-
1969
- 1969-07-04 DE DE1966807A patent/DE1966807C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE1966807A1 (en) | 1974-12-05 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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