DE60029428T2

DE60029428T2 - Metallbeschichteter stahldraht mit hervorragendem korrosionswiderstand und bearbeitbarkeit und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60029428T2
Application number: DE60029428T
Authority: DE
Inventors: Nippon Steel Corporation Satoshi Kimitsu City SUGIMARU; Nippon Steel Corporation Satoru Kimitsu City TANAKA; Nippon Steel Corporation Seiki Kimitsu City NISHIDA; Nippon Steel Corporation Akira Kimitsu City TAKAHASHI; Nippon Steel Corporation Atsuhiko Futtsu City YOSHIE; Nippon Steel Corporation Kazumi Futtsu City NISHIMURA
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: CA2358442A1; CN1327484A; CN1258613C; DE60029428D1; TWI251032B; EP1158069B1; EP1158069A4; CA2358442C; KR20010099943A; EP1158069A1; US6579615B1; JP3704311B2; KR100515398B1; WO2001031079A1

Description

Die Erfindung betrifft einen plattierten Stahldraht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, der für Stahldrähte für Drahtschotterbehälter, Fischnetze u. ä. geeignet ist, die im Freien verwendet werden.
Zu gewöhnlich verwendeten plattierten Stahldrähten gehören verzinkte Stahldrähte und die stärker korrosionsbeständigeren Stahldrähte, die mit Zink-Aluminium-Legierung plattiert sind. Hergestellt werden mit Zink-Aluminium-Legierung plattierte Stahldrähte allgemein, indem Stahldrähte zuerst einer Reinigungsbehandlung, z. B. Waschen und Entfetten, und dann einer Flußmittelbehandlung unterzogen werden, gefolgt von Heißtauchplattieren von hauptsächlich Zink als erste Stufe und anschließendem Heißtauchplattieren in einem 10% Al enthaltenden Zn-Al-Legierungsbad als zweite Stufe oder direktem Heißtauchplattieren in einem 10% Al enthaltenden Zn-Al-Legierungsbad und abschließendem senkrechtem Herausziehen des Drahts aus dem Plattierungsbad, Abkühlen und Wickeln.
Solche mit Zink-Aluminium-Legierung plattierte Stahldrähte haben befriedigende Korrosionsbeständigkeit, aber noch höhere Korrosionsbeständigkeit kann durch Verfahren erreicht werden, die die Auflageschicht- bzw. Plattierungsdicke erhöhen. Ein Verfahren zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Plattierungsdicke ist ein Verfahren, bei dem die Transportgeschwindigkeit (der Durchlauf) des Stahldrahts vergrößert wird, um den Stahldraht schnell aus dem Plattierungsbad herauszuziehen, und die am Stahldraht haftende Menge von Plattierungslegierung erhöht wird, indem man die Viskosität der Heißtauchplattierungslegierung steigert.
In diesem Verfahren neigt aber die hohe Transportgeschwindigkeit dazu, eine unregelmäßige Plattierungsdicke im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des plattierten Stahldrahts zu erzeugen, weshalb es Grenzen für derartige Plattierungsausrüstung gibt. Als Ergebnis sorgt vorhandene Plattierungsausrüstung nicht für ausreichende Korrosionsbeständigkeit durch Verzinken oder durch Heißtauchplattieren mit Zn-Al-Legierungen, was problematisch ist, da Erwartungen nicht vollständig erfüllt werden können, betrachtet man den derzeitigen Bedarf an längerer Nutzungsdauer für plattierte Stahldrähte.
Zur Überwindung dieses Problems schlägt die JP-A-10-226865 eine Plattierungszusammensetzung aus Zn-A-Mg-Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit vor, die durch Mg-Zugabe zum Plattierungsbad zustande kommt, aber das auf dieser Plattierungszusammensetzung basierende Plattierungsverfahren setzt eine Dünnschichtbildung für Stahlbleche voraus, und bei Anwendung des Verfahrens auf dick plattierte Stahldrähte, die normalerweise für Drahtschotterbehälter u. ä. verwendet werden, tritt das Problem von Rißbildung in der Plattierungsschicht auf, wenn die plattierten Stahldrähte umgeformt werden.
Die JP-A-7-207421 beschreibt ein Verfahren, in dem eine Zn-Al-Mg-Legierungsplattierung in größerer Dicke gebildet wird, aber bei direkter Anwendung des Verfahrens auf das Plattieren von Stahldrähten wird die Fe-Zn-Legierungsschicht dick, was zu solchen Problemen wie Rißbildung oder Ablösung der Legierungsschicht führt, wenn die plattierten Stahldrähte umgeformt werden.
Die EP-A-0905270 offenbart ein mit Zn-Al-Mg heißtauchbeschichtetes Stahlblech, in dem die Al-Menge höchstens 10% beträgt. Der EP-A-0905270 zufolge ist die Haftung der Beschichtung bei über 10% Al schlecht.
Die JP-A-63-277733 offenbart eine Zinklegierung für ein Zwei-Bad-Galvanisierungsverfahren, wobei die Zinklegierung 0,01 bis 0,1% Mg enthält.
Die JP-A-61-195960 offenbart ein schwingungsunterdrückendes Stahlblech, wobei ein Stahlblech mit einer Zn-Legierung galvanisiert ist, die 16–28% Al sowie Mn, Si, Cu, Mg, P und/oder Fe enthält. Offenbart sind 0,5% Mg mit 22% Al in der Plattierungsschicht.
Die JP-A-61-166961 offenbart ein korrosionsbeständiges Heißtauchbeschichtetes Stahlblech, wobei das Stahlblech eine Zn-Al-Legierungsplattierungsschicht hat, die 2–10% Al sowie in Auswahl Mg, Na, Ca und/oder Ba in einer Menge über 0,5% und unter 1,0% enthält.
Angesichts der zuvor dargestellten Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen plattierten Stahldraht bereitzustellen, der mit einer Schmelzzinklegierungsplattierung so beschichtet ist, daß der plattierte Stahldraht ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Umformbarkeit hat, die Reißen oder Ablösen der Plattierungsschicht und/oder der Plattierungslegierungsschicht beim Umformen des plattierten Stahldrahts vermeiden können, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen.
Die Erfindung kam als Ergebnis umfangreicher Forschungsarbeiten im Rahmen der Erfindung zu einem Weg zur Lösung der o. g. Probleme zustande, und die vorstehende Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale gelöst werden.
Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Diagramm der Beziehung zwischen Mg-Zugabe und einem Index der Erzeugungsmenge von Krätze, die auf der Plattierungsbadoberfläche produziert wird, für einen Fall, in dem Mg einer Legierung aus Zn und 10% Al zugegeben wird;
2 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Legierungsschichtdicke und der Rißanzahl in einer Wickelprüfung für einen Fall einer Legierungsplattierung mit Zn, 10% Al und 1% Mg;
3 ein Diagramm zum Vergleich der Oberflächenrißbildung (Rißanzahl) in einer Wickelprüfung mit und ohne Luftabschluß für einen plattierten Stahldraht mit einer Plattierungslegierungszusammensetzung mit Zn, 10% Al und 3% Mg; und
4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Eintauchzeit in das Plattierungsbad und der Fe-Zn-Legierungsschichtdicke.
In der Beschreibung wird die Plattierungslegierungszusammensetzung, die 10% Al enthält, was außerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegt, zum besseren Verständnis der Erfindung erläutert.
Zunächst wird der plattierte Stahldraht der Erfindung näher erläutert.
Die Plattierungslegierung im plattierten Stahldraht der Erfindung hat eine mittlere Zusammensetzung in Gewichtsprozent von 11–20% Al, 0,8–5% Mg und als Rest Zn.
Al bewirkt eine Zunahme der Korrosionsbeständigkeit, hat aber bei Zugabe unter 11% keine Wirkung, und der Antioxidationseffekt von Mg im Plattierungsbad läßt sich nicht erhalten. Bei mehr als 20%iger Al-Zugabe ist die resultierende Plattierungslegierung hart und brüchig, was die Umformung unmöglich macht. Daher beträgt der Al-Bereich in der Plattierungslegierung 11–20%. Beim Plattieren eines Stahldrahts beträgt dieser Bereich vorzugsweise 11–14%, um größere Dicke zu erreichen. Eine Stabile Plattierungsschicht läßt sich erhalten, wenn der Al-Gehalt in diesem Bereich liegt.
Mg erzeugt ein gleichmäßiges Plattierungskorrosionsprodukt, und Mg-haltige Korrosionsprodukte wirken so, daß sie weitere Korrosion verhindern. Daher bewirkt Mg eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Plattierungslegierung. Bei Zugabe unter 0,8% kann aber kein Effekt einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Bei Zugabe über 5% neigt andererseits die Plattierungsbadoberfläche zum Oxidieren und zum Erzeugen großer Krätzenmengen, was den Betrieb behindert.
1 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen Mg-Zugabe und einem Index der Erzeugungsmenge von Krätze, die auf der Plattierungsbadoberfläche produziert wird, für einen Fall, in dem Mg einer Legierung mit Zn und 10% Al zugegeben wird. Die Bedingungen sind mit Ausnahme der Mg-Zugabemenge identisch. Übersteigt die Mg-Zugabemenge 5%, wird eine größere Menge von Krätze erzeugt, was die Häufigkeit erhöht, mit der die Krätze entfernt werden muß, und den Betrieb behindert. Aufgrund dieses Ergebnisses ist der Bereich der Mg-Menge auf 0,8–5% festgelegt, um sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch geringe Krätzenerzeugung zu gewährleisten.
Eine sich hauptsächlich aus Fe-Zn zusammensetzende Legierungsschicht wird an der Grenzfläche zwischen Plattierung und Grundeisen gebildet, und ist diese Legierungsschicht dick, kann die Legierungsschicht reißen, was in der Tendenz zu Reißen an der Grenzfläche zwischen der Legierungsschicht und dem Grundmetall oder an der Grenzfläche zwischen der Legierungsschicht und der Plattierung führt.
2 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Legierungsschichtdicke und der Rißanzahl in einer Wickelprüfung für einen Fall einer Legierungsplattierung mit Zn, 10% Al und 1% Mg. Dieses Diagramm zeigt, daß Rißbildung steigt, wenn die Dicke der Plattierungslegierungsschicht größer als 20 μm ist, so daß die Plattierung praktischem Gebrauch nicht widerstehen kann. Da also 20 μm die Obergrenze für die Dicke einer Plattierungslegierungsschicht ist, die nicht die Umformbarkeit beeinträchtigt, ist die Dicke der Fe-Zn-Legierungsschicht auf 20 μm begrenzt. Vorzugsweise hat die Legierungsschicht eine geringere Dicke, da ihre Korrosionsbeständigkeit herkömmlichen Plattierungsschichten unterlegen ist, und ist noch stärker bevorzugt auf höchstens 10 μm begrenzt.
Wirksam ist eine Si-Zugabe zur Plattierungsschicht, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu erhöhen. Die Si-Zugabe ist bei einer größeren Al-Zugabemenge wirksamer. Im plattierten Stahldraht der Erfindung beträgt die maximale Si-Menge, die eine Wirkung produziert, 2% bei einer Al-Zugabe von 20% des Maximums, weshalb der Si-Bereich auf höchstens 2% begrenzt ist.
Krätze wird auf der Plattierungsbadoberfläche beim Plattieren erzeugt, und wirksam ist die Zugabe einer Spurenmenge von Na, um diese Krätzenerzeugung zu unterdrücken. Durch Unterdrückung der Krätzenerzeugung läßt sich eine verbesserte Plattierungsoberfläche und eine größere Plattierungslegierungsausbeute bewirken. Daher wird eine Spurenmenge von Na der Plattierungslegierung zugegeben, aber übersteigt sie 0,1%, wird das Na oxidiert, weshalb der Na-Zugabebereich auf 0,001–0,1% begrenzt ist. Auch Ti-Zugabe bewirkt Unterdrückung der Krätzenerzeugung, und der Bereich für die wirksame Ti-Zugabe beträgt 0,01–0,1%.
Neben dem o. g. Si, Na und Ti bewirkt eine Zugabe von Antimon, Mischmetallen u. ä. auch eine Verbesserung des Zustands der Plattierungsoberfläche.
Im bisher beschriebenen plattierten Stahldraht ist die Korrosionsbeständigkeit verbessert, indem ≥ 4% Al und ≥ 1% Mg zur Fe-Zn-Legierungsschicht gehören, die an der Grenzfläche zwischen der Plattierung und dem Grundeisen vorhanden ist. Da man keine Wirkung einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit erhält, wenn Al in der o. g. Legierungsschicht weniger als 4% beträgt, ist der Bereich für den Al-Gehalt mindestens 4%.
Außerdem erzeugt das Vorhandensein von Mg ein gleichmäßiges Korrosionsprodukt und verbessert die Korrosionsbeständigkeit, und da sich keine Wirkung bei unter 1% erhalten läßt, beträgt der Bereich für den Mg-Gehalt mindestens 1%.
Da der plattierte Stahldraht der Erfindung Al und Mg als Komponenten enthält, kann Abkühlung nach dem Plattieren eine sich hauptsächlich aus Al-Zn zusammensetzende α-Phase, eine β-Phase mit einer Zn-Einphase oder einer Mg-Zn-Legierungsphase und eine eutektische Zn/Al/Zn-Mg-Dreikomponentenphase erzeugen, die gemeinsam in der Plattierungslegierungsschicht auf der Außenseite der Legierungsschicht vorhanden sind, die an der Grenzfläche zwischen der Plattierung und dem Grundeisen vorhanden ist.
Von diesen sorgt das Vorhandensein der eutektischen Zn/Al/Zn-Mg-Dreikomponentenphase für ein gleichmäßiges Korrosionsprodukt und eine Wirkung zur Unterdrückung weiterer Korrosion infolge des gleichmäßigen Korrosionsprodukts. Die β-Phase hat eine geringere Korrosionsbeständigkeit verglichen mit den anderen Phasen und erfährt somit in der Tendenz lokale Korrosion. Liegt der Volumenanteil der β-Phase über 20%, ist die Korrosionsbeständigkeit in der Tendenz niedriger, weshalb ihr Volumenanteil auf 20% begrenzt ist.
Bei plötzlichem Abkühlen des plattierten Stahldrahts durch Wasserkühlung kann die Struktur der Plattierungslegierungsschicht auf der Außenseite der sich hauptsächlich aus Fe-Zn zusammensetzenden Legierungsschicht, die an der Grenzfläche zwischen der Plattierung und dem Grundeisen vorhanden ist, in eine dendritische Struktur umgewandelt werden. Bei Bildung einer dendritischen Struktur wird jede der in der Plattierung erzeugten Strukturen verworren, was die Korrosionsbeständigkeit verbessert.
Bei mäßigem Abkühlen des plattierten Stahldrahts durch Wasserkühlung kann die Struktur der Plattierungslegierungsschicht auf der Außenseite der sich hauptsächlich aus Fe-Zn zusammensetzenden Legierungsschicht, die an der Grenzfläche zwischen der Plattierung und dem Grundeisen vorhanden ist, in eine körnige Kristallstruktur umgewandelt werden. Bei Bildung einer körnigen Kristallstruktur wird jede der in der Plattierung erzeugten Strukturen körnig, was die Fortpflanzung von Rissen unterdrückt und somit die Umformbarkeit verbessert.
Das zur Herstellung des plattierten Stahldrahts der Erfindung verwendete Verfahren ist ein zweistufiges Plattierungsverfahren. Durch Auftragen einer sich hauptsächlich aus Zink zusammensetzenden Schmelzzinkplattierung, um eine Fe-Zn-Legierungsschicht zu bilden, als erste Stufe und anschließendes Auftragen einer Schmelzzinklegierungsplattierung mit der erfindungsgemäß festgelegten mittleren Zusammensetzung als zweite Stufe ist es möglich, einen erfindungsgemäßen plattierten Stahldraht rationell zu erhalten. Die zur Schmelzzinkplattierung der ersten Stufe verwendete Zinkschmelze kann eine Zinklegierungsschmelze sein, die in Gewichtsprozent ≤ 3% Al und ≤ 0,5% Mg enthält. Wird eine Fe-Zn-Legierungsschicht durch Schmelzzinkplattierung in der ersten Stufe erhalten, bewirkt Einschluß von Al und Mg in der Fe-Zn-Legierungsschicht, daß Al und Mg in der Plattierungslegierungsschicht leichter diffundieren können.
Im Verfahren zur Herstellung des plattierten Stahldrahts der Erfindung läßt sich verbesserte Umformbarkeit erreichen, wenn der Teil des plattierten Stahldrahts, der aus dem Plattierungsbad herausgezogen wird, mit Stickstoffgas gespült wird, um Oxidation der Badoberfläche und des plattierten Stahldrahts zu verhindern. Werden Oxide auf der Plattierungsoberfläche nach dem Plattieren erzeugt oder haften erzeugte Oxide an der Badoberfläche, leidet die Plattierung mitunter unter Rißbildung um die Oxide als Kerne beim Umformen des plattierten Stahldrahts. Aus diesem Grund ist es wichtig, Oxidation des herausgezogenen Abschnitts zu verhindern.
3 ist ein Diagramm zum Vergleich der Oberflächenrißbildung (Rißanzahl) in einer Wickelprüfung mit und ohne Luftabschluß für einen plattierten Stahldraht mit einer Plattierungslegierungszusammensetzung aus Zn, 10% Al und 3% Mg. Ohne Luftabschluß übersteigt die auf der Oberfläche erzeugte Rißanzahl die maximal zulässige Anzahl. Wenngleich ein solches Inertgas wie Argon oder Helium anstelle von Stickstoff zur Oxidationsverhinderung verwendet werden kann, ist Stickstoff kostengünstiger.
Erhält man einen erfindungsgemäßen plattierten Stahldraht durch das zweistufige Verfahren, kann geeignetes Wachstum der Plattierungslegierung nur erreicht werden, wenn die sich hauptsächlich aus Zink zusammensetzende Schmelzzinkplattierung als erste Stufe für eine maximale Eintauchzeit von 20 Sekunden in das Plattierungsbad aufgebracht wird und die Schmelzzinklegierungsplattierung als zweite Stufe für eine maximale Eintauchzeit von 20 Sekunden in das Plattierungsbad aufgebracht wird. Erfolgt das Plattieren für eine längere Zeit, erhöht sich die Dicke der Legierungsschicht über 20 μm; somit wird die sich hauptsächlich aus Zink zusammensetzende Schmelzplattierung als erste Stufe für eine maximale Eintauchzeit von 20 Sekunden in das Plattierungsbad aufgebracht, und die Schmelzzinklegierungsplattierung als zweite Stufe wird für eine maximale Eintauchzeit von 20 Sekunden in das Plattierungsbad aufgebracht.
4 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Eintauchzeit in das Plattierungsbad und der Fe-Zn-Legierungsschichtdicke für einen Fall, in dem Schmelzzinkplattierung (Eintauchzeit: 20 Sekunden) in der ersten Stufe durchgeführt wurde, um eine Fe-Zn-Legierungsschicht mit 15 μm Dicke zu bilden, und der plattierte Draht mit einer Schmelzzinklegierungsplattierung unter Verwendung einer Badzusammensetzung mit Zn, 10% Al und 1% Mg beschichtet wird (zweite Stufe). Dieses Diagramm zeigt, daß in der Schmelzzinklegierungsplattierung der zweiten Stufe die Dicke der Legierungsschicht geringes Wachstum bei einer Eintauchzeit in das Plattierungslegierungsbad bis 20 Sekunden erfährt und die Legierungsschicht dicke 20 μm nicht übersteigt.
Bei schneller Abkühlung, während sich die Plattierungslegierung des plattierten Stahldrahts nach Plattieren in einem Schmelzzustand befindet, ist es möglich, jede Phase ohne Wachstum zu härten, was zu einer extrem feinen Plattierungsstruktur führt. Bei stärkerer Abkühlung bilden sich Dendriten als gehärtete Struktur der Plattierungslegierung. Zum Verfahren kann direkte Abkühlung durch einen Wassernebel, Dampf oder fließendes Wasser unmittelbar nach Herausziehen des plattierten Stahldrahts aus dem Plattierungsbad gehören, um die Plattierungslegierung zu härten.
Zur Abkühlung des plattierten Stahldrahts ist es notwendig, die Abkühlung einzuleiten, während sich die Plattierung noch in einem Schmelzzustand befindet. Tritt Härtung als Ergebnis von Luftkühlung auf, wächst jede der Phasen während der Härtung so, daß eine grobe Struktur gebildet wird. Daher muß die Anfangstemperatur der Abkühlung über dem Schmelzpunkt der Plattierungslegierung liegen. Durch Kontakt des Kühlwassers mit der Hochtemperatur-Schmelzplattierung mit geringer Viskosität kommt es ferner zum Aufrauhen der Plattierungsoberfläche, weshalb die Obergrenze für die Anfangsabkühlungstemperatur 20°C über dem Schmelzpunkt der Plattierungslegierung liegt.
Zur Zusammensetzung des plattierten Stahldrahts gehören die folgenden Komponenten in Gewichtsprozent: 0,02–0,25% C, ≤ 1% Si, ≤ 0,6% Mn, ≤ 0,04% P und ≤ 0,04% S.
C ist das Element, das die Festigkeit des Stahls bestimmt, und um die Festigkeit eines gewöhnlichen plattierten Stahldrahts zu erreichen, muß er mit mindestens 0,02% zugegeben werden. Wird andererseits mehr als 0,25% zugegeben, ist die Festigkeit zu hoch, so daß bei Verwendung des Stahldrahts in einem Drahtschotterbehälter o. ä. er nicht biegbar ist, wenn er manuell umgeformt wird; daher beträgt die Obergrenze 0,25%.
Si bewirkt eine Verbesserung der Plattierungshaftung, während es auch die Festigkeit erhöht. Die Festigkeit wird zu hoch, wenn der Si-Gehalt 1% übersteigt, weshalb die Obergrenze 1% beträgt.
Mn bewirkt eine Erhöhung der Zähigkeit des Stahls, während es auch die Festigkeit erhöht. Die Festigkeit wird zu hoch, wenn der Mn-Gehalt 0,6% übersteigt, weshalb die Obergrenze 0,6% beträgt.
P und S können Versteifung des Stahls verursachen, weshalb beide auf höchstens 0,04% begrenzt sind.
Die Oberfläche eines Stahldrahts mit Schmelzzinkplattierung oder eines Stahldrahts mit Schmelzzinklegierungsplattierung, der erfindungsgemäß erhalten wurde, kann mit mindestens einer Art von Polymerverbindung beschichtet werden, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan und Fluorharzen besteht, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verstärken.
Beispiele
Stahldrähte mit 4 mm Durchmesser, die jeweils eine reine Zn-Plattierung aufwiesen, die auf die Oberfläche eines Stahldrahtmaterials nach JIS G 3505 SWRM6 aufgetragen war, wurden mit Zinklegierungsplattierungen auf Zn-Al-Mg-Basis unter den Bedingungen von Tabelle 1 beschichtet und bewertet. Zum Vergleich wurden Drähte mit unterschiedlichen Plattierungszusammensetzungen, Fe-Zn-Legierungsschichtstrukturen und Plattierungsstrukturen auf die gleiche Weise bewertet.
Die Plattierungsstruktur jedes Drahts wurde durch Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA) nach Polieren des Querschnitts des plattierten Stahldrahts untersucht. Die Analyse der Zusammensetzung der Legierungsschicht erfolgte durch quantitative Analyse mit einem Strahldurchmesser von 2 μm.
Die Bewertung der Korrosionsbeständigkeit erfolgte als Korrosionsverlust je Flächeneinheit infolge von Korrosion der Plattierung auf der Grundlage der Gewichtsdifferenz vor und nach einem kontinuierlichen 250-stündigen Salzsprühversuch. Eine Messung von höchstens 20 g/m² galt für den Versuch als akzeptabel.
Die Bewertung der Umformbarkeit erfolgte durch sechsfaches Wickeln des hergestellten plattierten Stahldrahts auf einen Stahldraht mit 6 mm Durchmesser, Sichtprüfung seiner Oberfläche und Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens von Rissen. Nach Bewertung der Risse wurde Zellophanband auf die Probe gedrückt und dann abgezogen, und das Vorhandensein oder Fehlen von Ablösungen wurde beobachtet und bewertet. Eine Grenze von einem Riß sowie keinerlei Ablösung galt für diesen Versuch als akzeptabel.
Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen der Zusammensetzung und Dicke der Plattierungsstruktur und Legierungsschicht, der Dicke, der Zusammensetzung und dem β-Phasenvolumenanteil der Plattierungsaußenschicht, der Korrosionsbeständigkeit (Korrosionsverlust), der Umformbarkeit (Bewertung der Wickelprüfung) und der Krätzenerzeugung im Plattierungsbad.
Die Erfindungsbeispiele zeigten alle zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit, und auch die Krätzenerzeugung war minimal. Vergleichsbeispiele 1 bis 5 hatten Zusammensetzungen der Plattierungslegierungskomponenten, die außerhalb der durch die Erfindung festgelegten Bereiche der Komponentenzusammensetzungen lagen. Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 hatten Mg- oder Al-Gehalte unter den durch die Erfindung festgelegten Untergrenzen, und die Korrosionsbeständigkeit war schlechter. Die Vergleichsbeispiele 3 bis 5 hatten Mg- oder Al-Gehalte über den durch die Erfindung festgelegten Obergrenzen, die Umformbarkeit war schlechter und die Krätzenerzeugung im Plattierungsbad war größer, was ein Hindernis für den Betrieb bildete. Vergleichsbeispiele 6 und 7 hatten Dicken der Plattierungslegierungsschicht, die außerhalb des durch die Erfindung festgelegten Bereichs lagen, was zu schlechterer Umformbarkeit führte. Vergleichsbeispiele 8 bis 10 hatten β-Phasen in der Plattierungsstruktur, die außerhalb des durch die Erfindung festgelegten Bereichs lagen, und die Korrosionsbeständigkeit war schlechter.
Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen der Eintauchzeit in das Plattierungsbad, dem Abkühlungsverfahren und der Anfangstemperatur der Abkühlung für das Schmelzzinklegierungsplattieren in der zweiten Stufe, der Korrosionsbeständigkeit und der Umformbarkeit für eine Zusammensetzung mit Zn, 10% Al und 3% Mg.
Tabelle 2
Wie zuvor erläutert wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, mit Zinklegierung plattierte Stahldrähte mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit zu erhalten.

Claims

Plattierter Stahldraht mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit, wobei der plattierte Stahldraht dadurch gekennzeichnet ist, daß die mittlere Zusammensetzung der Plattierungslegierung in Gewichtsprozent 11–20% Al, 0,8–5% Mg, optional ≤ 2% Si, 0,001–0,1% Na und/oder 0,01–0,1% Ti sowie als Rest Zn enthält, und dadurch, daß eine 4–30% Al und ≥ 1% Mg enthaltende Fe-Zn-Legierungsschicht mit höchstens 20 μm Dicke an der Grenzfläche zwischen Plattierung und Grundmetall vorhanden ist, wobei die Fe-Zn-Legierungsschicht durch Plattieren der Plattierungslegierung auf einer Zn-Plattierungsschicht gebildet ist, die ≤ 3% Al, ≤ 0,5% Mg und als Rest Zn enthält und die durch Schmelzzinkplattieren zuvor auf dem Stahldraht gebildet wurde, und die Struktur der Plattierungslegierungsschicht auf der Außenseite der Fe-Zn-Legierungsschicht eine sich hauptsächlich aus Al-Zn zusammensetzende α-Phase, eine β-Phase mit einer Zn-Einphase oder Mg-Zn-Legierungsphase und eine eutektische Zn/Al/Zn-Mg-Dreikomponentenphase aufweist.
Plattierter Stahldraht mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit nach Anspruch 1, wobei der Volumenanteil der β-Phase höchstens 20% beträgt.
Plattierter Stahldraht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stahldrahtzusammensetzung in Gewichtsprozent 0,02–0,25% C, ≤ 1% Si, ≤ 0,6% Mn, ≤ 0,04% P und ≤ 0,04% S sowie als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines plattierten Stahldrahts mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Herstellung des plattierten Stahldrahts die folgenden Schritte aufweist: Beschichten des Stahldrahts mit einer Schmelzzinkplattierung, die ≤ 3% Al, ≤ 0,5% Mg und als Rest Zn enthält, als erste Stufe und deren anschließendes Beschichten mit einer Schmelzzinklegierungsplattierung mit der folgenden mittleren Zusammensetzung: 11–20% Al, 0,8–5% Mg, optional ≤ 2% Si, 0,001–0,1% Na und/oder 0,01–0,1% Ti sowie als Rest Zn als zweite Stufe sowie Herausziehen des plattierten Drahts aus dem Plattierungsbad, Spülen in Stickstoffgas und direktes Abkühlen durch einen Wassernebel, Dampf oder fließendes Wasser unmittelbar nach Herausziehen des plattierten Drahts aus dem Plattierungsbad, wobei eine 4–30% Al und ≥ 1% Mg enthaltende Fe-Zn-Legierungsschicht mit höchstens 20 μm Dicke zwischen der Legierungsplattierungsschicht und dem Stahldraht gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines plattierten Stahldrahts mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit nach Anspruch 4, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: höchstens 20-sekündiges Eintauchen des Stahldrahts in das Bad mit der Schmelzzinkplattierung in der ersten Stufe und danach höchstens 20-sekündiges Eintauchen des Stahldrahts in das Bad mit der Schmelzzinklegierungsplattierung in der zweiten Stufe.
Verfahren zur Herstellung eines plattierten Stahldrahts mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Umformbarkeit nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Abkühlen des plattierten Stahldrahts mit einer Anfangstemperatur der Ab kühlung, die eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt der Plattierungslegierung und 20°C über dem Schmelzpunkt ist.
Verfahren zur Herstellung eines plattierten Stahldrahts nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Stahldrahtzusammensetzung in Gewichtsprozent 0,02–0,25% C, ≤ 1% Si, ≤ 0,6% Mn, ≤ 0,04% P und ≤ 0,04% S sowie als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen aufweist.