DE202008017609U1 - Corrosion protection coating with improved adhesion - Google Patents
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Abstract
Korrosionsschutzbeschichtung für Stahlbleche, die zum Zwecke der Härtung einer Erhitzung auf oder über die Austenitisierungstemperatur und einer Abschreckhärtung unterworfen werden, wobei die Beschichtung eine im Wesentlichen Zink aufweisende, im Schmelztauchverfahren auf das Stahlblech aufgebrachte Beschichtung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung neben Zink und gegebenenfalls vorhandenen unvermeidbaren Verunreinigungen 0,1 bis 5% Aluminium und 0,2 bis 2% Magnesium enthält.Anti-corrosive coating for steel sheets subjected to heating to or above the austenitizing temperature and quench-hardening for the purpose of curing, the coating being a substantially zinc-plated, hot-dip coated coating on the steel sheet, characterized in that the coating comprises zinc and optionally Contains existing unavoidable impurities 0.1 to 5% aluminum and 0.2 to 2% magnesium.
Description
Die Erfindung betrifft eine Korrosionsschutzbeschichtung mit verbesserter Lackhaftung.The The invention relates to a corrosion protection coating with improved Paint adhesion.
Aus
der
Bei Untersuchungen hat sich gezeigt, dass sich bei dem hauptsächlich verwendeten sauerstoffaffinen Element, nämlich Aluminium im Zinküberzug, eine Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche bildet, die sehr hart, glasartig und glatt ist und die offenbar eine gute Lackhaftung behindert. Lackiert man derartige gehärtete schmelztauchverzinkte Bleche, haftet der Lack schlecht am Blech. Möglicherweise löst sich der Lack samt Aluminiumoxidschicht oder der Lack bindet schlecht am Aluminiumoxid. Ein Weg, die Lackhaftung zu verbessern, ist daher, die schlecht haftende Oxidschicht zuvor zu entfernen.at Research has shown that in the main used oxygen affinity element, namely aluminum in the zinc coating, an aluminum oxide layer on the surface which is very hard, glassy and smooth, and which evidently one Good paint adhesion impeded. If you painted such hardened hot dip galvanized sheets, the paint adheres badly to the sheet. Possibly the paint dissolves together with aluminum oxide layer or the paint binds poorly to the alumina. One way, the paint adhesion To improve, therefore, is the poorly adherent oxide layer previously to remove.
Aus
der
Aus
der
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der
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Korrosionsschutzbeschichtung zu schaffen, die einerseits einen zuverlässigen Schutz vor Oxidation und Abdampfung der Zinkschicht beim Härten ergibt und zweitens eine gute Lackhaftung ohne Nachbearbeitung der Korrosionsschutzschicht ermöglicht.task the invention is to provide a corrosion protection coating, on the one hand a reliable protection against oxidation and evaporation of the zinc layer upon curing, and secondly a good paint adhesion without post-processing of the corrosion protection layer allows.
Die Aufgabe wird mit einer Beschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is with a coating with the features of the claim 1 solved. Advantageous developments are in subclaims characterized.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein gehärtetes Blechbauteil mit einer Korrosionsschutzbeschichtung mit verbesserter Haftung zu schaffen.A Another object of the invention is a hardened sheet metal component with a corrosion protection coating with improved adhesion to accomplish.
Diese Aufgabe wird mit einem gehärteten Blechbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.These Task is with a hardened sheet metal component with the Characteristics of claim 3 solved.
Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass ein definiertes Zumischen von Magnesium zu einem aluminiumhaltigen Zinküberzug offenbar in die Bildung der harten Schicht aus dem Aluminiumoxid derart eingreift, dass sich keine glasartige, sehr harte und glatte Aluminiumoxidoberfläche ausbildet, sondern eine gleichmäßig strukturierte und eine gute Lackhaftung vermittelnde Schicht ergibt.Has according to the invention showed that a defined mixing of magnesium to a aluminum-containing zinc coating apparently in the formation of the Hard layer of the alumina engages so that no glassy, very hard and smooth alumina surface but a uniformly structured and gives a good paint adhesion mediating layer.
Darüber hinaus kann mit einer solchen definierten Zumischung eine Schicht erzielt werden, die beim Glühen eine dunklere Farbe annimmt, so dass zudem die Emissivität steigt, wodurch sich erfindungsgemäß beschichtete Bleche rascher auf Temperaturen von etwa 900°C aufheizen lassen, als schmelztauchverzinkte Bleche ohne Magnesiumzusatz.In addition, with such defi Neten admixing a layer can be achieved, which assumes a darker color during annealing, so that in addition the emissivity increases, which inventively coated sheets can heat up more quickly to temperatures of about 900 ° C, as hot-dip galvanized sheets without addition of magnesium.
Erfindungsgemäß wird die Beschichtung eines Stahlblechs dadurch ausgebildet, dass das Stahlblech im an sich bekannten Schmelztauch-Beschichtungs-Prozess mit einer Metallbeschichtung versehen wird, die 0,1 bis 5% Aluminium und 0,2 bis 2% Magnesium, Rest Zink enthält.According to the invention the coating of a steel sheet is formed by the steel sheet in the known hot-dip coating process with a Metal coating is provided, the 0.1 to 5% aluminum and 0.2 up to 2% magnesium, rest contains zinc.
Bei einer solchen Beschichtung ergibt sich eine sehr gute Haftung der sich ausbildenden Oxidschicht und eine sehr gute Lackierbarkeit.at Such a coating results in a very good adhesion Forming oxide layer and a very good paintability.
Die Erklärung für die gute Haftung der Oxidschicht ist folgende: Das Magnesium steht in der Gruppe der Netzwerkwandler. Es bildet kristalline Oxide und hat darüber hinaus ein stärkeres Bestreben als Aluminium Oxide zu bilden. Dadurch ist es dem Aluminium beim Erwärmen auf 900°C nicht mehr möglich, ein deckendes glasartiges Netzwerk aus Aluminiumoxid zu bilden. Durch eine Festkörperreaktion bildet sich gut haftendes Oxid.The Explanation for the good adhesion of the oxide layer is the following: The magnesium is in the group of network converters. It forms crystalline oxides and has moreover Stronger endeavor than to form aluminum oxides. Thereby it is no longer the aluminum when heated to 900 ° C. possible, a covering glassy network of alumina to build. A solid-state reaction is good adhering oxide.
Vielleicht bildet sich auch eine Verbindung MgAl2O4, der Spinell mit Zinkoxid.It may also be possible to form a compound MgAl 2 O 4 , the spinel with zinc oxide.
Im Gegensatz hierzu reagiert eine Beschichtung mit lediglich einem Aluminiumzusatz in anderer Weise.in the In contrast, a coating reacts with only one Aluminum additive in a different way.
Nach dem Schmelzen des Zinks bei 420°C bildet sich eine glasartige, wenige Nanometer dicke Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche. In weiterer Folge treten durch die Zersetzung von Zn-Fe-Phase in zinkreiche Schmelze und feste Zn-Fe-Phase Spannungen an der Oberfläche auf. An Fehlstellen in der Aluminiumoxidschicht, bildet sich – durch Diffusion von Aluminium aus der zinkreichen Schmelze an die Oberfläche – schnell Aluminiumoxid nach. Es zeigt sich jedoch erste Zinkoxidation in Ausprägung von ZnO-Clustern. In weiterer Folge entstehen Gräben in der Zn-Fe-Schicht, die großteils aus Schmelze und zinkgesättigten α-Eisen besteht. Die Aluminiumoxidschicht weist zu diesem Zeitpunkt bereits eine Dicke von bis zu 100 nm auf. Durch das Aufbrauchen der Zinkschmelze liegt sie in weiterer Folge wie ein Welldach auf den zinkgesättigten α-Eisenkörnern. Dort wo das Aluminiumoxid noch gut am Untergrund haftet, treten jedoch beim raschen Abkühlen Spannungen auf. Nach dem Härten haftet die Aluminiumoxidschicht mit den ZnO-Clustern daher sehr schlecht am Untergrund.To the melting of the zinc at 420 ° C forms a glassy, a few nanometers thick aluminum oxide layer on the surface. Subsequently, by the decomposition of Zn-Fe phase in zinc-rich melt and solid Zn-Fe phase tensions on the surface on. At defects in the aluminum oxide layer, forms - through Diffusion of aluminum from the zinc-rich melt to the surface - fast Alumina after. However, it shows first zinc oxidation in Expression of ZnO clusters. Subsequently arise Trenches in the Zn-Fe layer, mostly made of Melt and zinc-saturated α-iron consists. The alumina layer already has one at this time Thickness up to 100 nm. By using up the molten zinc it subsequently lies like a corrugated roof on the zinc-saturated α-iron grains. There However, where the alumina still adheres well to the substrate, but occur at rapid cooling tensions. After hardening Therefore, the aluminum oxide layer adheres very poorly to the ZnO clusters on the ground.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen hierbei:The The invention will be explained by way of example with reference to a drawing. It show here:
Erfindungsgemäß wird
für die Korrosionsschutzbeschichtung
Innerhalb dieser Mischungsbereiche kann das Verhältnis von Aluminium zu Magnesium frei eingestellt werden, mit allen möglichen Mischungen ist ein Erfolg herbeiführbar.Within These mixing ranges can be the ratio of aluminum be set to magnesium free, with all possible Mixtures are a success.
Das
Ergebnis der Glühbehandlung ist in den
In
In
den
Nach dem Schmelzen des Zinks bei 420°C bildet sich eine glasartige, wenige Nanometer dicke Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche. In weiterer Folge treten durch die Zersetzung von Zn-Fe-Phase in zinkreiche Schmelze und feste Zn-Fe-Phase Spannungen an der Oberfläche auf. An Fehlstellen in der Aluminiumoxidschicht, bildet sich – durch Diffusion von Aluminium aus der zinkreichen Schmelze an die Oberfläche – schnell Aluminiumoxid nach. Es zeigt sich jedoch erste Zinkoxidation in Ausprägung von ZnO-Clustern. In weiterer Folge entstehen Gräben in der Zn-Fe-Schicht, die großteils aus Schmelze und zinkgesättigten α-Eisen besteht. Die Aluminiumoxidschicht weist zu diesem Zeitpunkt bereits eine Dicke von bis zu 100 nm auf. Durch das Aufbrauchen der Zinkschmelze liegt sie in weiterer Folge wie ein Welldach auf den zinkgesättigten α-Eisenkörnern. Dort wo das Aluminiumoxid noch gut am Untergrund haftet, treten jedoch beim raschen Abkühlen Spannungen auf. Nach dem Härten haftet die Aluminiumoxidschicht mit den ZnO-Clustern daher sehr schlecht am Untergrund.To the melting of the zinc at 420 ° C forms a glassy, a few nanometers thick aluminum oxide layer on the surface. Subsequently, by the decomposition of Zn-Fe phase in zinc-rich melt and solid Zn-Fe phase tensions on the surface on. At defects in the aluminum oxide layer, forms - through Diffusion of aluminum from the zinc-rich melt to the surface - fast Alumina after. However, it shows first zinc oxidation in Expression of ZnO clusters. Subsequently arise Trenches in the Zn-Fe layer, mostly made of Melt and zinc-saturated α-iron consists. The alumina layer already has one at this time Thickness up to 100 nm. By using up the molten zinc it subsequently lies like a corrugated roof on the zinc-saturated α-iron grains. There However, where the alumina still adheres well to the substrate, but occur at rapid cooling tensions. After hardening Therefore, the aluminum oxide layer adheres very poorly to the ZnO clusters on the ground.
Im Gegensatz zur Erfindung, bei der die Oxidschicht gut der Welligkeit der Eisen-Zink-Schicht folgt, bilden sich im Stand der Technik Haftungsbereiche, in denen die Schicht an der Eisen-Zink-Schicht haftet und freie Bereiche, unter denen sich Hohlräume befinden.in the Contrary to the invention, in which the oxide layer well the waviness following the iron-zinc layer, areas of adhesion form in the prior art, in which the layer adheres to the iron-zinc layer and free Areas under which cavities are located.
Die Oxidbildung beim Härten von schmelztauchverzinkten Blechen mit und ohne erfindungsgemäßem Magnesiumzusatz zum Zinkbad kann man anhand von GDOES-Analysen vor und nach dem Härten vergleichen.The Oxide formation during hardening of hot dipped galvanized sheets with and without magnesium addition according to the invention Zinc bath can be determined by GDOES analyzes before and after curing to compare.
Erfindungsgemäß schmelztauchverzinkte Bleche (Magnesiumzusatz zum Zinkbad von 1,1 Massenprozent) und konventionell schmelztauchverzinkte Bleche ohne Magnesiumzusatz zum Zinkbad wurden mittels Glimmentladungsspektroskopie vor und nach dem Härten analysiert.According to the invention, hot dip galvanized sheets (Magnesium addition to zinc bath of 1.1 mass%) and conventional hot-dip galvanized sheets without addition of magnesium were added to the zinc bath by glow discharge spectroscopy before and after curing analyzed.
Es
zeigte sich, dass der Schichtaufbau der beiden Bleche nach dem Schmelztauchverzinken
in etwa gleich ist. Beim Schmelztauchverzinken bildet sich bei beiden
Blechen eine aluminiumreiche Phase zwischen Stahl und Zinkschicht,
die für eine gute Umformeignung der Platinen zu Bauteilen
notwendig ist. An der Oberfläche ist in beiden Fällen
nur eine dünne Oxidschicht. Das Sauerstoffsignal O ist
kaum erkennbar. In erfindungsgemäßen Blechen ist
aufgrund des Magnesiumzusatzes zum Zinkbad Magnesium in der Zinkschicht
eingebaut (vergleiche
Nach dem Härten der beiden Bleche ergeben sich vor allem in der Oxidschicht unterschiedliche Sputterprofile. Die Oxidschicht des erwärmten und gehärteten erfindungsgemäßen Blechs ist dicker und wird erst nach etwa 50 s vollständig abgetragen. Im Vergleich zur dünneren Oxidschicht des nicht erfinderischen Blechs ist das Aluminiumsignal an der Oberfläche geringer, während eindeutig Zink und Magnesium in der Oxidschicht eingebaut sind.To the hardening of the two sheets arise mainly in the oxide layer different sputtering profiles. The oxide layer the heated and cured invention Sheet is thicker and will be complete after about 50 seconds ablated. Compared to the thinner oxide layer of not inventive sheet is the aluminum signal on the surface less, while clearly zinc and magnesium in the oxide layer are installed.
Am erfindungsgemäßen Blech konnte das Aluminium während des Erwärmens keine deckende Aluminiumoxidschicht ausbilden, sondern es oxidierte auch Magnesium und Zink. Diese Oxidschicht haftet sehr gut am Untergrund.At the Sheet metal according to the invention, the aluminum during of the heating do not form a covering aluminum oxide layer, but it also oxidized magnesium and zinc. This oxide layer adheres very well to the ground.
Am
konventionell schmelztauchverzinkten Blech ohne Magnesiumzusatz
bildete sich beim Erwärmen auf 900°C eine gut
schützende und vergleichsweise dünne Aluminiumoxidschicht.
Diese dünne Oxidschicht, die beinahe ausschließlich
aus Aluminiumoxid besteht, haftet jedoch sehr schlecht am Untergrund
(vergleiche
Die
beiden
Die Erfindung wird anhand von Beispielen weiter erläutert.The Invention will be further explained by way of examples.
1. Probenherstellung und Härten der Bleche1. Sample preparation and curing the sheets
Am Schmelztauchverzinkungssimulator der Anmelderin wurden phs-ultraform-Platinen des Stahls 592519 mit einer Legierung verzinkt, die neben Zink etwa 0,2% Aluminium und 1,1% Magnesium enthielt. Es entstand ein beidseitig beschichtetes Stahlblech 592519 ZMg 190, im Folgenden mit Blech A bezeichnet.At the Applicant's hot dip galvanizing simulator has been made into phs-ultraform boards of the steel 592519 with an alloy galvanized, in addition to zinc approximately 0.2% aluminum and 1.1% magnesium. It was a two-sided Coated sheet steel 592519 ZMg 190, hereafter sheet A designated.
Weiter wurde am Schmelztauchverzinkungssimulator der Anmelderin phs-ultraform-Platinen des Stahls 592519 mit einer Legierung verzinkt, die neben Zink nur etwa 0,2% Aluminium und kein Magnesium enthielt. Es entstand ein konventionelles beidseitig beschichtetes schmelztauchverzinktes Stahlblech 592519 Z 200, im Folgenden mit Blech B bezeichnet.Further was on the hot-dip galvanizing simulator Applicant's phs-ultraform boards of the steel 592519 galvanized with an alloy, in addition to zinc only about 0.2% aluminum and no magnesium. It came into being conventional hot dip galvanized coated on both sides Steel plate 592519 Z 200, hereinafter referred to as sheet B.
Platinen
der Größe 100 mm × 100 mm der beiden
1,5 mm Bleche A und B wurden im 910°C heißen Strahlungsofen
für 5 min geglüht und anschließend zwischen
Stahlplatten gekühlt und somit gehärtet.
Lackieren der gehärteten BlechePainting the hardened sheets
Nach dem Härten wurden die beiden Bleche A und B wie beim Automobilbauer phosphatiert und KT-lackiert.To the hardening, the two sheets A and B were like the car manufacturer phosphated and painted KT.
Prüfung der Lackhaftung vor korrosiver AuslagerungExamination of paint adhesion against corrosive outsourcing
Bei einem Test zur Lackhaftung ritzt man einen sogenannten Gitterschnitt in die Oberfläche, drückt ein Klebeband fest über die Ritzspuren und zieht es dann ab. Dabei sollte kein Lack abgezogen werden.at A paint adhesion test is used to score a so-called cross-hatch into the surface, firmly presses on a tape the scratch marks and then pull it off. In this case, no paint should be removed.
Die Lackhaftung an konventionell schmelztauchverzinkten Proben vor korrosiver Auslagerung, d. h. den Blechen B; ist mittelmäßig. Die ungenügende Lackhaftung der Proben ist auf die Bildung der schlecht haftenden Aluminiumoxidschicht zurückzuführen. Die Trennebene Lack-Blech ist die Oxidschicht. Das Aluminiumoxid an gehärteten, schmelztauchverzinkten Platinen wird beim Phosphatieren nicht abgelöst. Es finden sich weite Bereiche ohne Phosphatschicht.The Paint adhesion to conventionally hot-dip galvanized samples from corrosive Outsourcing, d. H. the sheets B; is mediocre. The insufficient paint adhesion of the samples is due to the formation due to the poorly adhering aluminum oxide layer. The parting line paint-sheet is the oxide layer. The alumina on hardened, hot-dip-galvanized boards is at Phosphating not peeled off. There are wide areas without phosphate coating.
Die Lackhaftung vor Korrosionsauslagerung des Blechs B wurde auf einer Skala von 0 bis 5 mit 3 bewertet. Der Wert 0 würde keinen Lackabzug nach Gitterschnitt bedeuten, ein Wert von 3 bedeutet, dass bereits weite Bereiche innerhalb des Gitterschnitts eine schlechte Lackhaftung zeigten und mittels Klebeband entfernt werden konnten.The paint adhesion before corrosion outsourcing of sheet B was rated 3 on a scale of 0 to 5. The value 0 would not mean a lacquer finish after cross-hatching, a value of 3 means that even large areas within the cross-hatch showed a poor lacquer adhesion and could be removed with adhesive tape.
Die Lackhaftung an magnesiumhaltigen schmelztauchverzinkten Proben, d. h. den Blechen A, ist sehr gut. Die Lackhaftung vor Korrosionsauslagerung des Blechs A wurde auf einer Skala von 0 bis 5 mit 0 bewertet, d. h. es wurde kein Lack mit dem Klebeband abgezogen.The Paint adhesion to magnesium-containing hot-dip galvanized samples, d. H. the sheets A, is very good. The paint adhesion before corrosion outsourcing of sheet A was rated 0 on a scale of 0 to 5, i. H. no paint was peeled off with the adhesive tape.
Prüfung der Lackhaftung nach korrosiver AuslagerungExamination of paint adhesion after corrosive outsourcing
Die
Bleche des Typs A und B wurden phosphatiert, KT-lackiert und im
VDA-Wechselklimatest
- 1. Einem Klebebandabzug nach Gitterschnitt.
- 2. Der korrosiven Unterwanderung des Lacks an einem vor der korrosiven Auslagerung eingeritzten Bereichs.
- 3. Einem Bereich, der vor und nach der Korrosionsauslagerung mittels Stahlschrot beschossen wurde.
- 1. A tape removal after crosshatching.
- 2. The corrosive infiltration of the paint on a scratched area prior to corrosive removal.
- 3. An area that has been bombarded with steel shot before and after corrosion removal.
Das
Ergebnis für alle 3 Methoden war, dass die Lackhaftung
am gehärteten konventionell schmelztauchverzinkten Blech
B unzureichend ist. Die Bewertung mittels Gitterschnitt war 5, die
korrosive Unterwanderung des Lacks war nicht nur am Ritz sondern über
die gesamte Blechoberfläche gegeben und in jenem Bereich,
der mit Stahlschrot beschossen wurde, löste sich der Lack
beinahe vollständig (siehe
Das Blech A, jenes Blech, das Magnesium in der Zinkschicht enthält, zeigt eine ausgezeichnete Lackhaftung sowohl beim Test mittels Gitterschnitt (Bewertung: 0), am Ritz und auch im Bereich, der mit Stahlschrot beschossen wurde.The Sheet A, the sheet containing magnesium in the zinc layer, shows an excellent paint adhesion both during the test by means of cross-hatching (evaluation: 0), at the Ritz and also in the area, which was bombarded with steel shot has been.
2. Vergleich der Klebeeignung von gehärteten, konventionell schmelztauchverzinkten Blechen mit gehärteten schmelztauchverzinkten Blechen, die durch eine Zugabe von Magnesium zum Zinkbad hergestellt wurden2. Comparison of Adhesive Suitability of Hardened, conventionally hot dip galvanized sheets with hardened hot-dip galvanized sheets produced by the addition of magnesium were prepared for zinc bath
Aus
den gehärteten Blechen der Varianten A und B wurden Streifen
der Dimension 100 mm × 25 mm gefertigt. Je zwei solcher Streifen
wurden an den Enden mit einem crashstabilen Strukturkleber Betamate
1496 gefügt. Die geklebte Fläche beim Strukturkleber
war 25 mm × 10 mm mit einer Klebschichtdicke von 0,2 mm.
Die
Prüfung der Klebeverbindung erfolgte mittels Zugscherversuch
nach
Die Zugscherfestigkeiten der Klebeverbindungen der mittels Magnesiumzusatz zum Zinkbad schmelztauchverzinkten Bleche war im gehärteten Zustand im Mittel 33 MPa (Blech A). Die Zugscherfestigkeiten der gehärteten konventionell schmelztauchverzinkten Proben lag nur bei 14 MPa (Blech B). Eine Zugscherfestigkeit von 14 MPa ist unzureichend, besonders da nach einer etwaigen korrosiven Belastung die Zugscherfestigkeit noch weiter absinkt. Der Grund für die geringe Kleberhaftung ist die schlechte Haftung des Aluminiumoxids am Untergrund, was sich auch in einem adhäsiven Versagen der Klebeverbindung äußert. Demgegenüber liegt die Zugscherfestigkeit des Blechs mit dem magnesiumhaltigen Zinküberzug nahe der Kleberfestigkeit selbst. Daher war auch ein kohäsives Versagen anhand des Bruchbilds feststellbar.The Tensile shear strength of the adhesive bonds of magnesium addition to the zinc bath hot-dip galvanized sheets was in the cured state on average 33 MPa (plate A). The tensile shear strengths of the cured conventionally hot dip galvanized samples were only 14 MPa (plate B). A tensile shear strength of 14 MPa is insufficient, especially there after a possible corrosive load the tensile shear strength even further decreases. The reason for the low adhesive adhesion is the poor adhesion of the alumina to the substrate, what also manifests itself in an adhesive failure of the adhesive bond. In contrast, the tensile shear strength of the sheet is with the magnesium-containing zinc coating near the adhesive strength itself. Therefore, there was also a cohesive failure based on the fracture pattern ascertainable.
3. Vergleich der Schweißeignung von schmelztauchverzinkten Blechen, die durch eine Zugabe von Magnesium zum Zinkbad hergestellt wurden mit anderen gehärteten verzinkten Blechen3. Comparison of the weldability of hot-dip galvanized sheets, which are made by adding magnesium for zinc bath were made with other hardened galvanized cough up
Schmelztauchverzinkte Bleche, hergestellt mit einem Magnesiumzusatz zum Zinkbad, konventionell schmelztauchverzinkte Bleche ohne Magnesiumzusatz zum Zinkbad und elektrolytisch verzinkte Bleche ohne Magnesium- bzw. Aluminiumeinbau im Zinküberzug wurden im Strahlungsofen bis etwa 900°C erwärmt und anschließend gehärtet.hot dip Sheets made with a magnesium additive for zinc bath, conventional hot dipped galvanized sheets without added magnesium to the zinc bath and electrolytically galvanized sheets without magnesium or aluminum installation in the zinc coating were in a radiation oven to about 900 ° C. heated and then cured.
Versuche
zum Widerstandspunktschweißen von gehärteten verzinkten
Blechen zeigten Folgendes:
Die gehärteten konventionell
schmelztauchverzinkten Bleche zeigten den größten
Schweißbereich und waren gut verschweißbar. Die
gehärteten schmelztauchverzinkten Bleche mit Magnesium
im Zinküberzug zeigten einen breiten Schweißbereich
und konnten gut verschweißt werden. Die gehärteten
elektrolytisch verzinkten Bleche konnten mittels Widerstandspunktschweißen
nicht verschweißt werden, da sich beim Glühen
eine sehr dicke Zinkoxidschicht ausbildete. Die Zinkoxidschicht
bildete sich deshalb sehr dick und dicht (mehrer Mikrometer dick,
sehr kompakt) aus, da kein Aluminium und Magnesium vorhanden waren,
welche das Zink vor Oxidation schützen konnten.Experiments for resistance spot welding of hardened galvanized sheets showed the following:
The hardened conventionally hot dip galvanized sheets showed the largest weld area and were well weldable. The hardened hot dip galvanized sheets with magnesium in the zinc coating showed a wide welding range and could be welded well. The hardened electrolytically galvanized sheets could not be welded by resistance spot welding because a very thick zinc oxide layer was formed during annealing. The zinc oxide layer therefore formed very thick and dense (several microns thick, very compact) because there was no aluminum and magnesium which could protect the zinc from oxidation.
Bei der Messung des Übergangswiderstands der Bleche zeigte sich, dass ein gehärtetes schmelztauchverzinkte Blech mit Magnesium im Zinküberzug bei 10 Messungen einen Übergangswiderstand von im Mittel 6,3 mΩ mit einer Standardabweichung von 2,1 aufwies.at the measurement of the contact resistance of the sheets showed itself that a hardened hot dipped galvanized sheet with Magnesium in the zinc coating at 10 measurements a contact resistance of on average 6.3 mΩ with a standard deviation of 2.1 had.
Der Übergangswiderstand von vergleichbar gehärteten elektrolytisch verzinkten Blechen war bei 10 Messungen im Mittel bei etwa 11,8 mΩ, d. h. etwa doppelt so hoch. Je höher der Übergangswiderstand des Blechs bzw. der Oxidschicht desto kleiner ist der sogenannte Schweißbereich und desto schlechter die Schweißeignung beim Widerstandspunktschweißen.The contact resistance comparable hardened electrolytically galvanized sheets was at 10 measurements on average at about 11.8 mΩ, d. H. about twice as high. The higher the contact resistance of the Sheet metal or the oxide layer the smaller the so-called welding area and the worse the weldability in resistance spot welding.
Das erklärt auch das bessere Schweißverhalten der gehärteten magnesiumhaltigen schmelztauchverzinkten Bleche im Vergleich mit den gehärteten Blechen mit einer ursprünglichen Reinzinkschicht.The explains also the better welding behavior of the hardened magnesium-containing hot dip-galvanized sheets compared with the hardened sheets with an original one Pure zinc layer.
In
4. Aufheizverhalten aufgrund der Farbänderung der Bleche beim Erwärmen4. Heating behavior due the color change of the sheets when heated
Während konventionell schmelztauchverzinkte Bleche beim Erwärmen im 900°C heißen Strahlungsofen hell bleiben und die Emissivität im Ofen nur langsam über einen Wert von etwa 0,6 steigt, erwärmen sich schmelztauchverzinkte Bleche mit Magnesium im Zinküberzug rascher, da deren Emissivität bei 900°C nahe 1 liegt.While conventionally hot dipped galvanized sheets upon heating remain bright in the 900 ° C hot-air oven and the emissivity in the oven only slowly over one Value of about 0.6 increases, hot-dip galvanized heat Sheet with magnesium in zinc coating faster because their emissivity at 900 ° C is close to 1.
Der
Grund für die niedrige Emissivität von konventionell
schmelztauchverzinkten Blechen bei 900°C liegt darin, dass
die dünne Aluminiumoxidschicht als transparent zu betrachten
ist und die darunter liegenden hellen zinkreichen Phasen die Wärmestrahlung
eher reflektiert als absorbiert. Beim Erwärmen von schmelztauchverzinkten
Blechen mit Magnesium im Zinküberzug bilden sich jedoch
dunkle Zn-Mg-Al-Oxide, welche die Wärmestrahlung gut absorbieren
und somit das Blech rasch aufheizen. Vergleiche dazu auch
Härten eines Blechs des Stahls 600354 mit einem magnesiumhaltigen, schmelztauchverzinkten ÜberzugHardening a sheet of steel 600354 with a magnesium-containing, hot dip galvanized coating
Ein 1,5 mm dicker Stahlbund der Nummer 600354/2 wurde in einem magnesiumhaltigen Schmelztauchverzinkungsbad großtechnisch an der Schmelztauchverzinkungsanlage verzinkt. Der Aluminiumgehalt im Zinkbad war etwa 4%, der Magnesiumgehalt etwa 1%. Der Zinküberzug war beidseitig etwa 14 μm dick, d. h. es folgte eine Zn-Al-Mg-Auflage von ZnAlMg 200.One 1.5 mm thick steel collar number 600354/2 was used in a hot-dip galvanizing bath containing magnesium galvanized on the hot dip galvanizing line on an industrial scale. The aluminum content in the zinc bath was about 4%, the magnesium content about 1%. The zinc coating was about 14 μm on both sides thick, d. H. This was followed by a Zn-Al-Mg coating of ZnAlMg 200.
Beim
7-minütigen Erwärmen der Platinen des Bunds 600354
im 900°C heißen Strahlungsofen färbte
sich die Oberfläche wieder dunkel. Anschließend
wurde das Blech rasch zwischen Stahlplatten gekühlt. Es
entstand ein typischer Phasenaufbau aus zinkreichen und zinkarmen
Zn-Fe-Phasen.
Die Lackhaftung vor und nach Korrosionsauslagerung war ausgezeichnet und wurde mittels Gitterschnitt mit 0 beurteilt. Das Blech zeigte eine hohe Zugscherfestigkeit beim Verkleben mit Betamate 1496 und war gut widerstandsschweißbar. Bei der Messung des Übergangswiderstands des Blechs ergab sich ein Mittelwert von 6,3 mΩ mit einer Standardabweichung von 2,1 bei 10 Messungen.The Paint adhesion before and after corrosion outsourcing was excellent and was judged by cross hatch with 0. The sheet showed a high tensile shear strength when bonding with Betamate 1496 and was good resistance welding. When measuring the contact resistance of the sheet averaged 6.3 mΩ with a Standard deviation of 2.1 for 10 measurements.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass durch eine gezielte Auswahl einer Beschichtungszusammensetzung für die Korrosionsschutzbeschichtung eines härtbaren Stahlblechs nach dem Härten eine Korrosionsschutzschicht erzielt wird, die eine sehr gute Lackhaftung, eine sehr gute Verklebbarkeit und eine gute Schweißbarkeit im Vergleich zu einer bekannten Beschichtung ergibt. Durch die Zugabe von Magnesium in einem definierten Umfang wird eine sich ausbildende Oxidationsbarriere für eine Zink-Eisen-Schicht deutlich verbessert.at The invention is advantageous that by a targeted selection a coating composition for the anticorrosive coating of a hardenable steel sheet after hardening a corrosion protection layer achieved a very good paint adhesion, a very good bondability and a good weldability compared to a known one Coating yields. By adding magnesium in a defined Scope becomes an evolving oxidation barrier for significantly improved a zinc-iron layer.
Zudem kann durch die Erfindung die Emissivität und damit die Aufheizbarkeit eines somit beschichteten Blechs erheblich verbessert werden.moreover can by the invention, the emissivity and thus the Heatability of a thus coated sheet significantly improved become.
- 11
- KorrosionsschutzbeschichtungAnticorrosion coating
- 22
- Stahlblechsheet steel
- 33
- Eisen-Zink-SchichtIron-zinc layer
- 44
- Oxidschichtoxide
- 55
- Vertiefungenwells
- 66
- Rissecracks
- 1010
- Beschichtung nach Stand der Technikcoating according to the prior art
- 1111
- Al2O3-SchichtAl 2 O 3 layer
- 1212
- ZinkoxidausblühungenZinkoxidausblühungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Non-Patent Citations (2)
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| DIN 621-45 |
| DIN EN 1465 |
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