DE69706269T2 - Process for hot-dip coating a steel plate; Galvanized or aluminized steel plate made in this way - Google Patents
Process for hot-dip coating a steel plate; Galvanized or aluminized steel plate made in this wayInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Stahlbleches, bei dem:The invention relates to a method for the metallic coating of a steel sheet, in which:
- die Oberfläche des zu beschichtenden Bleches gereinigt wird- the surface of the sheet to be coated is cleaned
- eine thermische Glühbehandlung, insbesondere eine Rekristallisation, des gereinigten Bleches durchgeführt wird,- a thermal annealing treatment, in particular a recrystallization, of the cleaned sheet is carried out,
- das behandelte Blech in ein Flüssigbad aus dem Beschichtungsmetall eingetaucht wird- the treated sheet is immersed in a liquid bath of the coating metal
- das Blech anschliessend aus dem Bad genommen wird und- the sheet is then removed from the bath and
- eine Erstarrung der vom Blech aus dem Bad mitgenommenen, metallischen Beschichtung vorgenommen wird.- the metallic coating taken from the bath by the sheet metal is solidified.
Um eine sehr gute Haftung der metallischen Beschichtung auf dem Stahlblech zu erzielen, ohne zugleich eine erhebliche Legierungsschicht zwischen dem Stahlsubstrat und der Beschichtung zu erzeugen, ist es wichtig, vor dem Eintauchvorgang eine gut gereinigte und gut benetzbare Oberfläche bereitzustellen, wobei die Oberfläche im Idealfall frei von Oxyden ist, d. h. im vorliegenden Fall eines Stahlbleches aus reinem Eisen besteht.In order to achieve very good adhesion of the metallic coating to the steel sheet without simultaneously creating a significant alloy layer between the steel substrate and the coating, it is important to provide a well-cleaned and easily wettable surface before the immersion process, whereby the surface is ideally free of oxides, i.e. in the present case of a steel sheet, it consists of pure iron.
Ganz allgemein sind daher die Beschichtungsbedingungen, insbesondere die thermische Behandlungsatmosphäre der Rekristallisation und die Badzusammensetzung in bestmöglicher Weise an die Ausbildung und an die Benetzbarkeit einer Oberfläche aus reinem Eisen anzupassen.In general, the coating conditions, in particular the thermal treatment atmosphere of the recrystallization and the bath composition in to best adapt to the formation and wettability of a surface made of pure iron.
Da das Vorhandensein von Oxyden auf der Oberfläche zu einer Verschlechterung der Benetzbarkeit führen kann, wird das Auftreten von Oxyden vermieden oder werden diese üblicherweise beseitigt durch eine thermische Glühbehandlung der Rekristallisation in einer nicht oxydierenden oder sogar reduzierenden Atmosphäre.Since the presence of oxides on the surface can lead to a deterioration of wettability, the appearance of oxides is avoided or they are usually eliminated by a thermal annealing treatment of recrystallization in a non-oxidizing or even reducing atmosphere.
Für bestimmte Stahlsorten (beispielsweise für Siliziumstahl) genügt jedoch diese Massnahme der Glühatmosphäre nicht um das Auftreten von Oxyden auf der Oberfläche zu vermeiden; es müssen daher andere Verfahrensschritte verändert werden (z. B. das Erzeugen einer Oxydschicht in der Tiefe zum Zeitpunkt der Reinigung um ein Diffundieren von oxydierbaren Legierungselementen des Stahles zu verhindern mit anschliessendem Glühvorgang in stark reduzierender Atmosphäre um auf der äussersten Oberfläche eine Schicht aus reinem Eisen beizubehalten).However, for certain types of steel (e.g. silicon steel), this measure of the annealing atmosphere is not sufficient to prevent the appearance of oxides on the surface; other process steps must therefore be changed (e.g. the creation of an oxide layer in the depth at the time of cleaning in order to prevent the diffusion of oxidizable alloying elements of the steel, followed by annealing in a strongly reducing atmosphere in order to maintain a layer of pure iron on the outermost surface).
Der Nachteil der Verfahren zur Beschichtung von Stahlblechen mittels Tauchvorgang besteht darin, dass die Beschichtungsbedingungen an die jeweilige zu beschichtende Stahlsorte angepasst werden müssen, insbesondere als Funktion der Art und des Anteils der in ihnen enthaltenen Legierungselemente im Hinblick auf den Erhalt einer benetzbaren Oberfläche und einer gut haftenden Beschichtung.The disadvantage of the processes for coating steel sheets by dipping is that the coating conditions must be adapted to the type of steel to be coated, in particular as a function of the type and proportion of alloying elements contained in them, with a view to obtaining a wettable surface and a well-adhering coating.
Im Beschichtungsbad selbst und am Ausgang des Bades ist es ebenfalls sehr wichtig, eventuell auftretende Legierungsflecke an der Übergangsfläche Stahl- Beschichtung, d. h. zwischen dem Stahl und seiner Metallbeschichtung, zu kontrollieren.In the coating bath itself and at the bath outlet, it is also very important to remove any alloy stains that may occur at the steel- coating, i.e. between the steel and its metal coating.
Im Fall der Galvanisation ermöglicht die Zugabe eines diese Legierungsflecke verhindernden Inhibitors, beispielsweise Aluminium, eine Begrenzung der Übergangsflächenschicht hier: Fe&sub2;Al&sub5;) auf eine sehr geringe Dicke, die im allgemeinen unterhalb von 0,01 um liegt.In the case of galvanization, the addition of an inhibitor preventing these alloy spots, for example aluminum, allows the interface layer (here: Fe₂Al₅) to be limited to a very small thickness, generally less than 0.01 μm.
Im Fall einer Aluminierung müssen dem Bad erhebliche Mengen an Silizium zugefügt werden um die Dicke der Übergangsflächenschicht aus der Legierung Fe, Al, Si zu begrenzen, wobei diese Dicke dennoch in der Grössenordnung von 3 bis 6 um liegt.In the case of aluminizing, significant amounts of silicon must be added to the bath in order to limit the thickness of the transition surface layer made of the Fe, Al, Si alloy, although this thickness is nevertheless in the order of 3 to 6 µm.
In diesem Fall erhält man nicht eine Beschichtung aus Aluminium sondern eine Beschichtung aus der Legierung Aluminium-Silizium.In this case, you do not get a coating made of aluminium but rather a coating made of the alloy aluminium-silicon.
Eine derartige Übergangsflächenschicht zwischen dem Stahlsubstrat und der Schicht aus Aluminium-Silizium- Legierung macht die erhaltene Beschichtung sehr spröde. Aufgabe der Erfindung ist, bei einer Anlage zur Tauchbeschichtung die Notwendigkeit zu vermeiden, die Beschichtungsbedingungen in erheblicher Weise entsprechend den zu beschichtenden Stahlsorte, anpassen zu müssen.Such a transition surface layer between the steel substrate and the aluminum-silicon alloy layer makes the resulting coating very brittle. The object of the invention is to avoid the need to adapt the coating conditions significantly to the type of steel to be coated in a dip coating system.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, insbesondere im Fall der Aluminierung, Tauchbeschichtungen herzustellen mit höherer Festigkeit und/oder höherem Aluminiumgehalt.It is a further object of the invention, particularly in the case of aluminizing, to produce dip coatings with higher strength and/or higher aluminum content.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nach dem Reinigungsvorgang und vor dem Tauchvorgang:The invention therefore relates to a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that after the cleaning process and before the dipping process:
- auf der Oberfläche eine erste Unterschicht aufgebracht wird auf Basis wenigstens eines Oxyds, deren mittlere Dicke zwischen 0,01 und 0,1 um liegt und- a first undercoat is applied to the surface based on at least one oxide, the average thickness of which is between 0.01 and 0.1 µm and
- anschliessend auf die erste Unterschicht eine zweite metallische Unterschicht aufgebracht wird, die mindestens 20 Gewichtsprozent Eisen enthält.- a second metallic underlayer containing at least 20% by weight of iron is then applied to the first underlayer.
Dank dieser Vorbereitung, bei der die beiden Unterschichten aufgebracht werden, erhält man eine für den Tauchvorgang geeignete "universelle" Oberfläche.Thanks to this preparation, during which the two sub-layers are applied, a "universal" surface suitable for the dipping process is obtained.
Die Wirkung der ersten Unterschicht besteht im wesentlichen darin, als Barriere oder Legierungsverhinderer zwischen den Substratelementen, insbesondere dem Eisen, und denjenigen der metallischen Beschichtung, im allgemeinen Zink und/oder Aluminium, zu dienen; in dieser Hinsicht spielt die erste Unterschicht eine Rolle vergleichbar derjenigen des Siliziums in einem Aluminiumbad oder derjenigen des Aluminiums in einem Zinkbad, d. h. die Rolle des Inhibitors von Legierungsbildungen mit dem Substrat.The action of the first sub-layer consists essentially in acting as a barrier or anti-alloying agent between the substrate elements, in particular iron, and those of the metallic coating, generally zinc and/or aluminium; in this respect, the first sub-layer plays a role comparable to that of silicon in an aluminium bath or that of aluminium in a zinc bath, i.e. the role of inhibitor of alloy formation with the substrate.
Die Dicke dieser ersten Unterschicht muss demzufolge ausreichend gross sein um eine Barriere zu bilden gegen die Diffusion der Substratelemente des Bleches in Richtung seiner Oberfläche, jedoch hinreichend klein sein (weniger oder gleich 0,1 um) um Abblätterungsrisiken des beschichteten Bleches (z. B. Abblätterungen nach dem Biegen ) zu vermeiden.The thickness of this first undercoat must therefore be sufficiently large to form a barrier against the diffusion of the substrate elements of the sheet towards its surface, but sufficiently small (less or equal to 0.1 µm) to avoid any risk of flaking of the coated sheet (e.g. flaking after bending).
Die Wirkung der zweiten Unterschicht besteht im wesentlichen darin, die Benetzbarkeit im Beschichtungsbad zu gewährleisten; die Zusammensetzung dieser zweiten Unterschicht ist daher an diejenige des Bades anzupassen; gegebenenfalls besteht eine zweite Wirkung dieser zweiten Unterschicht darin, eine Art Vorrat oder gesteuerte Menge an Zusatz- oder Legierungselementen für die durch den Tauchvorgang aufgebrachte Beschichtung zu bilden.The The effect of the second sub-layer is essentially to ensure wettability in the coating bath; the composition of this second sub-layer must therefore be adapted to that of the bath; where appropriate, a second effect of this second sub-layer is to form a kind of reserve or controlled quantity of additives or alloying elements for the coating applied by dipping.
In demjenigen Fall, in dem diese erste Unterschicht vor dem Schritt der thermischen Glühbehandlung aufgebracht wird, besteht ihre Wirkung ausserdem darin, eine Diffusion von Legierungselementen des Stahls in Richtung Oberfläche zu begrenzen, von denen einige dazu neigen, in der Glühatmosphäre zu oxydieren.In the case where this first undercoat is applied before the heat annealing step, its effect is also to limit the diffusion of alloying elements of the steel towards the surface, some of which tend to oxidize in the annealing atmosphere.
Die Erfindung kann ausserdem eine oder mehrere der folgenden Besonderheiten aufweisen:The invention may also have one or more of the following features:
- die erste Unterschicht und die zweite Unterschicht werden nach dem Glühvorgang aufgebracht.- the first sub-layer and the second sub-layer are applied after the annealing process.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Risiko der Beschädigung der beiden aufgebrachten Unterschichten zu begrenzen: durch Glühoxydation im Fall einer zweiten Unterschicht, die Aluminium enthält oder als Folge thermischer Spannungen, die während des Glühvorgangs auftreten, insbesondere wenn diese Unterschichten dicker sind (beispielsweise im Fall legierter Beschichtungen)This design makes it possible to limit the risk of damage to the two sub-layers applied: by annealing oxidation in the case of a second sub-layer containing aluminium or as a result of thermal stresses occurring during the annealing process, in particular when these sub-layers are thicker (for example in the case of alloyed coatings)
- der Stahl ist ein legierter oder mikrolegierter Stahl, der Legierungselemente enthält, die bei den Bedingungen der thermischen Glühbehandlung oxydierbar sind, insbesondere Silizium.- the steel is an alloyed or micro-alloyed steel containing alloying elements which are oxidisable under the conditions of thermal annealing, in particular silicon.
Als Beispiele für Legierungselemente, die bei diesen Bedingungen oxydierbar sind, seien genannt: Si, Mn, Cr, Al, Ti, Nb, B, Mo, Mg, V, Sb, Cu; bei legierten oder mikrolegierten Stählen übersteigt der Gesamtgehalt dieser Elemente 0,1 Gewichtsprozent.Examples of alloying elements that can be oxidized under these conditions are: Si, Mn, Cr, Al, Ti, Nb, B, Mo, Mg, V, Sb, Cu; in alloyed or micro-alloyed steels, the total content of these elements exceeds 0.1 percent by weight.
Es ist bekannt, dass während einer thermischen Glühbehandlung diese Elemente, sofern sie nicht gebunden und stabilisiert sind, zur Oberfläche diffundieren an der sie oxydierem können; diese oxydierte Oberfläche verschlechtert anschliessend die Benetzbarkeit im Beschichtungsbad; das Aufbringen der ersten und der zweiten Unterschicht gemäss der Erfindung vermeidet diesen Nachteil.It is known that during a thermal annealing treatment these elements, if they are not bound and stabilized, diffuse to the surface where they can oxidize; this oxidized surface subsequently impairs the wettability in the coating bath; the application of the first and second sub-layers according to the invention avoids this disadvantage.
Weitere Besonderheiten des erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstände der Ansprüche 4 bis 12.Further special features of the method according to the invention are the subject matter of claims 4 to 12.
Die Erfindung betrifft ausserdem Stahlbleche, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt worden sind, nämlich:The invention also relates to steel sheets produced by the inventive method, namely:
- ein Blech, das mit einer metallischen Schicht auf Basis einer Eisen-Zink-Legierung beschichtet ist, die im Tauchverfahren aufgebracht worden ist, wobei es dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schicht eine homogene Dicke aufweist und hauptsächlich aus einer einzigen Eisen-Zink-Legierungsphase besteht;- a sheet coated with a metallic layer based on an iron-zinc alloy applied by dipping, characterized in that the layer has a homogeneous thickness and consists mainly of a single iron-zinc alloy phase;
- ein Blech, das mit einer metallischen Schicht auf Basis Aluminium beschichtet ist, die im Tauchverfahren aufgebracht worden ist, wobei die Schicht geschichtet ist und eine Übergangsflächenschicht aufweist, die im wesentlichen aus einer oder mehreren Legierungen auf Basis Eisen und Aluminium besteht, wobei es dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dicke dieser Übergangsflächenschicht weniger als 1 um beträgt; vorzugsweise weist die geschichtete Schicht ausserdem eine Oberflächenschicht auf mit einem Aluminiumgehalt von mehr als oder gleich 90%.- a sheet coated with a metallic layer based on aluminium which has been applied by dipping, the layer being layered and having a transition surface layer consisting essentially of one or more alloys based on Based on iron and aluminium, characterized in that the thickness of said transition surface layer is less than 1 µm; preferably the layered layer also has a surface layer with an aluminium content of more than or equal to 90%.
Weitere Besonderheiten der erfingungsgemässen Bleche sind Gegenstände der Ansprüche 16 bis 17.Further special features of the sheets according to the invention are the subject matter of claims 16 to 17.
Die Erfindung wird besser verstanden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung eines nicht begrenzenden Beispiels einer kontinuierlichen Beschichtung eines Bandes aus Stahlblech.The invention will be better understood in connection with the following description of a non-limiting example of a continuous coating of a strip of steel sheet.
Die Anlage zur kontinuierlichen Beschichtung weist hintereinander eine Reinigungsanordnung, eine Anordnung zur Abscheidung einer ersten, dünnen Oxyd-Unterschicht, eine Anordnung zur Abscheidung einer zweiten dünnen metallischen Unterschicht, eine Anordnung zur thermischen Behandlung, eine Anordnung zum Eintauchen, eine Anordnung zum Trocknen und zur Einstellung der Dicke und eine Anordnung zur Erstarrung auf.The continuous coating system has, in sequence, a cleaning arrangement, an arrangement for depositing a first, thin oxide underlayer, an arrangement for depositing a second thin metallic underlayer, an arrangement for thermal treatment, an arrangement for immersion, an arrangement for drying and for adjusting the thickness, and an arrangement for solidification.
Vom Beginn der thermischen Glühbehandlung zur Rekristallisation bis zur Erstarrung der aufgebrachten Beschichtung ist ferner eine Anordnung zur Steuerung der Atmosphäre vorgesehen, in der das zu beschichtende Blech bewegt wird.From the start of the thermal annealing treatment for recrystallization until the applied coating has solidified, an arrangement is also provided for controlling the atmosphere in which the sheet to be coated is moved.
Die Anlage zur Beschichtung weist ausserdem eine Anordnung auf um das zu beschichtende Blechband kontinuierlich durch die Anlage zu bewegen.The coating system also has an arrangement to continuously move the sheet metal strip to be coated through the system.
Sämtliche Anordnungen der Anlage sind an und für sich bekannt und werden daher hier nicht weiter im einzelnen beschrieben.All arrangements of the system are known in and of themselves and are therefore not described in further detail here.
Als Anordnungen zum Abscheiden einer ersten Unterschicht und als Anordnung zum Abscheiden einer zweiten Unterschicht können beispielsweise Anordnungen zur Vakuumabscheidung, Anordnungen zur Elektroabscheidung oder Anordnungen zur chemischen Abscheidung in der Dampfphase verwendet werden.As arrangements for depositing a first sublayer and as arrangements for depositing a second sublayer there may be used, for example, arrangements for vacuum deposition, arrangements for electrodeposition or arrangements for chemical deposition in the vapor phase.
Im Folgenden wird die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in dieser Anlage beschrieben für ein Blechband aus Stahl, beispielsweise aus IF-Ti Stahl (Interstital Free, d. h. ohne Titan-Zwischengitteratome) oder aus Siliziumstahl.The following describes the implementation of the inventive method in this system for a sheet metal strip made of steel, for example IF-Ti steel (interstitial free, i.e. without titanium interstitial atoms) or silicon steel.
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft die Galvanisation ohne Legierungsbildung: dazu wird ein Zinkbad verwendet, dem als Additiv mehr als 0,15% Aluminium zugefügt wird um in herkömmlicher Weise eine Eisen-Zink- Legierungsbildung zu vermeiden.The first embodiment of the invention relates to galvanization without alloy formation: for this purpose, a zinc bath is used to which more than 0.15% aluminum is added as an additive in order to avoid the formation of iron-zinc alloys in the conventional manner.
Als legierungsfreie Galvanisation wird eine Beschichtung auf Zinkbasis angesehen, bei der der mittlere Eisengehalt kleiner als ungefähr 1% ist, jedoch grösser als derjenige des Bades ist,(der im allgemeinen 0,03 Gewichtsprozent beträgt).Alloy-free galvanization is considered to be a zinc-based coating in which the average iron content is less than approximately 1%, but greater than that of the bath (which is generally 0.03% by weight).
Das zu beschichtende Blech durchläuft dabei die Anlage mit Hilfe der Anordnung zur Bewegung.The sheet metal to be coated passes through the system with the help of the movement arrangement.
Mittels der Anordnung zur Reinigung wird die Oberfläche des zu beschichtenden Bleches gereinigt, indem es beispielsweise eine Flamme durchläuft.By means of the cleaning arrangement, the surface of the sheet to be coated is cleaned, for example by passing it through a flame.
Mit Hilfe der Anordnung zur Abscheidung der ersten Unterschicht wird eine Unterschicht aus Oxyd mit einer mittleren Dicke zwischen 0,01 und 0,1 um abgeschieden.Using the arrangement for deposition of the first sublayer, a sublayer of oxide with an average thickness between 0.01 and 0.1 µm is deposited.
Die Dicke dieser Unterschicht muss ausreichend gross sein, damit sie als Barriere dient gegen eine Diffusion der Legierungselemente des Stahles aus dem das Blech besteht in Richtung Oberfläche, jedoch ausreichend klein (weniger als oder gleich 0,1 um) um Abblätterunsrisiken des beschichteten Bleches (z. B. während des Biegens) zu vermeiden.The thickness of this undercoat must be sufficiently large to act as a barrier against diffusion of the alloying elements of the steel of which the sheet is made towards the surface, but sufficiently small (less than or equal to 0.1 µm) to avoid the risk of flaking of the coated sheet (e.g. during bending).
Nach dieser ersten Abscheidung kann eine thermische Behandlung durchgeführt werden, die dazu dient, diese erste Unterschicht zu stabilisieren, d. h. insbesondere ein Oxyd zu erhalten, das sich während der nachfolgenden Verfahrensschritte nicht mehr verändert.After this first deposition, a thermal treatment can be carried out to stabilise this first sub-layer, i.e. in particular to obtain an oxide which does not change during the subsequent process steps.
Die Art dieser ersten Unterschicht wird derart gewählt, dass ein oder mehrere möglichst stabile Oxyde im Hinblick auf die nachfolgenden Verfahrensschritte erhalten werden.The type of this first sub-layer is chosen in such a way that one or more oxides that are as stable as possible are obtained with regard to the subsequent process steps.
Vorzugsweise wird als erste Unterschicht ein (dreiwertiges ) Chromoxyd oder ein Zirkonoxyd gewählt.Preferably, a (trivalent) chromium oxide or a zirconium oxide is chosen as the first sub-layer.
Mittels der Anordnung zur Abscheidung der zweiten Unterschicht wird anschliessend eine Unterschicht aus metallischem Eisen abgeschieden.Using the arrangement for depositing the second sub-layer, a sub-layer of metallic iron is then deposited.
Die Dicke dieser zweiten Unterschicht wird im vorliegenden Fall einer legierungsfreien Beschichtung derart gewählt, dass sie als Eisenvorrat dient, der für den Tauchvorgang erforderlich ist um eine herkömmliche Inhibitorschicht aus Fe&sub2;Al&sub5; zu bilden; da diese Inhibitorschicht, die sich während des Tauchvorgangs ausbildet, immer sehr dünn ist, reicht eine Dicke von weniger als 0,5 um Eisen für diese zweite Unterschicht aus um in der Praxis ständig über einen ausreichenden Vorrat zu verfügen.The thickness of this second sub-layer is chosen in the present case of an alloy-free coating in such a way that it serves as an iron reserve, which is required for the dipping process to form a conventional inhibitor layer of Fe₂Al₅; since this inhibitor layer, which forms during the dipping process, is always very thin, A thickness of less than 0.5 μm of iron for this second sub-layer is sufficient to ensure a constant, sufficient supply in practice.
Die Dicke dieser zweiten Unterschicht muss andererseits hinreichend gering gewählt werden um die Bildung einer Eisen-Zink-Legierung in grösseren Mengen zu vermeiden, die das Risiko in sich birgt, sich über die Dicke der Beschichtung zu verteilen und dergestalt ihre Eigenschaften zu verschlechtern.The thickness of this second sub-layer must, on the other hand, be sufficiently low to avoid the formation of an iron-zinc alloy in large quantities, which carries the risk of spreading over the thickness of the coating and thus impairing its properties.
Dadurch wird eine für die Tauchbeschichtung geeignete Oberfläche erhalten, wobei das Blech in diesem Stadium mit zwei übereinander liegenden Unterschichten beschichtet ist, d. h. einer Unterschicht aus Oxyd, die von einer metallischen Unterschicht aus Eisen bedeckt ist.This provides a surface suitable for dip coating, the sheet being coated at this stage with two superimposed sub-layers, i.e. an oxide sub-layer covered by a metallic iron sub-layer.
Die erhaltene Oberfläche weist eine gute Benetzbarkeit auf dank der aussenliegenden zweiten Unterschicht aus metallischem Eisen,The resulting surface has good wettability thanks to the external second sub-layer of metallic iron,
Der Vorteil dieser vorangehenden Oberflächenbehandlung liegt darin, dass dadurch ein "universelle" Oberfläche geschaffen werden kann, die identisch ist für alle in der gleichen Anlage zu beschichtenden Stahlsorten und dass demzufolge die gleichen Bedingungen während der Tauchbeschichtung eingehalten werden können Glühatmosphäre, Temperatur des Tauchbades etc.) für sämtliche Stahlsorten (für eine bestimmte Beschichtung).The advantage of this prior surface treatment is that it allows a "universal" surface to be created that is identical for all types of steel to be coated in the same plant and that, as a result, the same conditions can be maintained during the dip coating (annealing atmosphere, temperature of the dip bath, etc.) for all types of steel (for a specific coating).
Für den Fortgang des erfindungsgemässen Verfahrens wird in herkömmlicher, in an sich bekannter Weise verfahren: thermische Glühbehandlung zur Rekristallisation, Tauchvorgang, Trocknung zur Einstellung der abgeschiedenen Dicke und schliesslich Erstarrung der Beschichtung.The process according to the invention is continued in a conventional manner known per se: thermal annealing treatment for recrystallization, dipping process, drying to adjust the deposited thickness and finally solidification of the coating.
Auf grund der Vorbereitung der Oberfläche, die darin besteht, vorab zwei Unterschichten auf das gereinigte Blech aufzubringen, wird erreicht, dass in der gleichen Anlage Stahlbleche aus verschiedenen Stahlsorten unter den gleichen Bedingungen beschichtet werden können, wodurch die Auslegung der Beschichtungsanlagen erheblich vereinfacht wird und ihre Produktivität wesentlich gesteigert wird.Due to the preparation of the surface, which consists in applying two sub-layers to the cleaned sheet beforehand, it is possible to coat steel sheets made of different steel grades under the same conditions in the same plant, which considerably simplifies the design of the coating plants and significantly increases their productivity.
Da hierbei die erste und die zweite Unterschicht vor der thermischen Glühbehandlung aufgebracht worden sind, verhindert die erste Unterschicht ein Diffundieren der Legierungselemente des Stahles zur Oberfläche und deren Oxydation in der Nähe der Oberfläche.Since the first and second sub-layers were applied before the thermal annealing treatment, the first sub-layer prevents the alloying elements of the steel from diffusing to the surface and oxidizing near the surface.
Gemäss einer Abwandlung der Erfindung können die erste und die zweite Unterschicht nach dem Schritt der thermischen Glühbehandlung aufgebracht werden; diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da eine Beeinträchtigung der "Doppelschicht" durch die thermische Behandlung entfällt, wobei dieses Risiko um so grösser ist, je dicker die "Doppelschicht" ist, wie es im Fall de nachstehend beschriebenen legierten Beschichtungen üblich ist.According to a variant of the invention, the first and second sub-layers can be applied after the thermal annealing step; this configuration is advantageous because there is no deterioration of the "double layer" by the thermal treatment, this risk being greater the thicker the "double layer" is, as is usual in the case of the alloyed coatings described below.
Im Fall legierter Beschichtungen ermöglicht die Barrierewirkung der ersten Unterschicht die Vermeidung während des Tauchvorgangs des Auftretens des in der englischen Sprache "outburst" genannten Überwuchses in der Übergangsfläche Substrat-Beschichtung.In the case of alloyed coatings, the barrier effect of the first sub-layer makes it possible to avoid the occurrence of the "outburst" in the substrate-coating interface during the dipping process.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft die Galvanisation mit Legierungsausbildung; zu diesem Zweck wird in herkömmlicher Weise ein Zinkbad verwendet, dem als Additiv Aluminium mit weniger als 0,15% zugefügt wird ( oder auch kein Aluminium); die Anlage enthält dabei im vorderen Abschnitt eine herkömmliche Anordnung zur thermischen Legierungsbehandlung.The second embodiment of the invention relates to galvanization with alloy formation; for this purpose, a zinc bath is used in a conventional manner to which aluminium is added as an additive with less than 0.15% (or even no aluminium); the plant contains front section a conventional arrangement for thermal alloy treatment.
Anschliessend wird das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wie im ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass:The method according to the invention is then carried out as in the first embodiment, with the difference that:
- die erste Unterschicht und die zweite Unterschicht nach der thermischen Glühbehandlung aufgebracht werden;- the first sub-layer and the second sub-layer are applied after the thermal annealing treatment ;
- die Dicke der zweiten Unterschicht (aus metallischem Eisen) im vorliegenden Fall einer legierten Beschichtung derart gewählt wird, dass der für die Legierung der Beschichtung erforderliche Vorrat oder die entsprechende Menge an Eisen zur Verfügung steht; die Dicke dieser Unterschicht ist demzufolge eine Funktion der Dicke der Beschichtung und des angestrebten Legierungsgrades;- the thickness of the second underlayer (of metallic iron), in the case of an alloyed coating, is chosen so as to ensure that the stock or quantity of iron required for alloying the coating is available; the thickness of this underlayer is therefore a function of the thickness of the coating and of the degree of alloying sought;
- direkt nach dem Trocknen des Bleches dieses thermisch behandelt wird, wobei die Bedingungen derart gewählt werden, dass eine Legierung des in der zweiten Unterschicht enthaltenen Eisens mit dem am Ende des Tauchvorgangs mitgenommen Metall erfolgt.- immediately after drying the sheet, it is thermally treated, the conditions being chosen such that the iron contained in the second sub-layer is alloyed with the metal taken away at the end of the dipping process.
Bei diesem Ausführungsbeispiel muss die Dicke der ersten Unterschicht (aus Oxyd) ausreichend gross sein damit sie als Barriere gegen ein Diffundieren des Substrateisens in die Beschichtung dient bei den Temperaturen der thermischen Legierungsbehandlung (die üblicherweise in der Grössenordnung von 500ºC liegen im Fall der Beschichtung auf Zinkbasis) und die im allgemeinen unterhalb der Temperaturen für den Glühvorgang liegen (üblicherweise in der Grössenordnung von 800ºC).In this embodiment, the thickness of the first sub-layer (of oxide) must be sufficiently large to act as a barrier against diffusion of the substrate iron into the coating at the temperatures of the thermal alloying treatment (which are usually of the order of 500ºC in the case of zinc-based coatings) and which are generally below the temperatures for the annealing process (usually in the order of 800ºC).
Auf grund dieser Unterschicht aus Eisen lässt sich mit grosser Genauigkeit die Gesamtmenge an Eisen in der legierten Beschichtung einstellen, und dies unabhängig von der Stahlsorte des zu beschichtenden Bleches.Due to this iron underlayer, the total amount of iron in the alloyed coating can be adjusted with great precision, regardless of the type of steel of the sheet to be coated.
Daraus wird ersichtlich, dass die bereits erwähnte vereinfachte Auslegung einer Anlage für die nicht legierte Beschichtung ebenfalls möglich ist für eine Anlage für die legierte Beschichtung.This shows that the already mentioned simplified design of a system for non-alloyed coating is also possible for a system for alloyed coating.
Üblicherweise besteht der Aufbau einer legierten galvanischen Beschichtung aus einzelnen Schichten in Form von übereinander angeordneten Unterschichten verschiedener Phasen einer Eisen-Zink-Legierung, mit einer Zinkanreicherung in der Nähe der Oberfläche und mit einer Eisenanreicherung in der Nähe der Übergangsfläche Substrat -Beschichtung.Typically, the structure of an alloyed galvanic coating consists of individual layers in the form of superimposed sublayers of different phases of an iron-zinc alloy, with a zinc enrichment near the surface and with an iron enrichment near the substrate-coating interface.
Die Gesamtheit einer galvanischen legierten Beschichtung weist im allgemeinen einen mittleren Eisengehalt auf der zwischen 8 und 14 Gewichtsprozent liegt.The entire galvanic alloy coating generally has an average iron content of between 8 and 14 percent by weight.
Vom Substrat aus in Richtung Oberfläche sind dabei die folgenden unterschichten vorhanden: Eine Gamma(Γ)-Phase, mehrere Delta(δ)-Phasen (δ kompakt und δ) sowie eine Zeta( -Phase.From the substrate towards the surface, the following sublayers are present: A gamma (�Gamma;) phase, several delta (δ) phases (δ compact and δ) and a zeta (δ) phase.
Bei unvollständiger Legierung tritt ausserdem auf der Oberfläche noch eine Eta(η)-Phase auf, entsprechend der nicht mit Eisen legierten galvanischen Anfangsbeschichtung.In the case of incomplete alloying, an eta(η) phase also appears on the surface, corresponding to the initial galvanic coating that is not alloyed with iron.
Auf grund der Erfindung und insbesondere der ersten Unterschicht aus Oxyd können nunmehr in an sich bekannter Weise die Bedingungen für die thermische Legierungsbehandlung derart eingestellt werden, dass eine galvanische legierte Beschichtung erhalten wird, deren Aufbau nicht mehr schichtförmig ist in Gestalt mehrerer unterschiedlicher Phasen der Eisen-Zink-Legierung; es wird also eine Beschichtung erhalten, die im wesentlichen nur aus einer einzigen Legierungsphase über ihre Dicke besteht.Due to the invention and in particular the first sub-layer of oxide, the conditions for the thermal alloying treatment can now be set in a manner known per se in such a way that a galvanic alloyed coating is obtained whose structure is no longer layered in the form of several different phases of the iron-zinc alloy; a coating is therefore obtained which essentially consists of only a single alloy phase across its thickness.
Das erhaltene Blech weist demzufolge die folgende Struktur auf, ausgehend vom Substrat aus Stahl:The sheet obtained therefore has the following structure, starting from the steel substrate:
- eine Unterschicht auf Basis eines Oxyds, die zwischen dem Substrat aus Stahl und der eigentlichen Beschichtung angeordnet ist und deren mittlere Dicke zwischen 0,01 und 0,1 um liegt- an oxide-based undercoat layer placed between the steel substrate and the actual coating, with an average thickness of between 0.01 and 0.1 µm
- eine Beschichtung aus einer Eisen-Zink- Legierungsphase, z. B. eine Γ-, δ- oder -Phase.- a coating of an iron-zinc alloy phase, e.g. a Γ, δ or phase.
Die Dicke dieser Beschichtung beträgt im allgemeinen mehr als 6 um.The thickness of this coating is generally more than 6 µm.
Die Struktur der Beschichtung ist damit homogen über ihre Dicke; es ist klar, dass die Phase, aus der sie im wesentlichen besteht, auch Verunreinigungen oder Einschlüsse aufweisen kann.The structure of the coating is therefore homogeneous throughout its thickness; it is clear that the phase of which it essentially consists may also contain impurities or inclusions.
Die gemäss der Erfindung galvanisierten legierten Bleche weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, entsprechend der Art der Phase; je nachdem wird eine sehr gute Pulverbeschichtungsfestigkeit, oder eine sehr gute Abblätterungsfestigkeit oder eine sehr gute Härte erhalten, zusammen mit weiteren, der entsprechenden Phase innewohnenden bekannten Eigenschaften.The alloyed sheets galvanized according to the invention have different properties depending on the type of phase; depending on this, a very good powder coating resistance, or a very good flaking resistance or a very good hardness is obtained, together with other known properties inherent in the corresponding phase.
Auf grund der Erfindung lässt sich leicht die Art der legierten galvanisierten Beschichtung als Funktion des Einsatzes des Bleches auswählen.Thanks to the invention, the type of alloyed galvanized coating can be easily selected as a function of the use of the sheet.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung bezieht sich auf die Galvanisation ohne Legierung mit einem Zinkbad, dem als Additiv weniger als 0,15% Aluminium zugefügt wird, d. h. dass ein Zinkbad verwendet wird, wie es im Stand der Technik üblicherweise eingesetzt wird zur Herstellung einer Beschichtung aus legiertem Zink.The third embodiment according to the invention relates to galvanization without alloying with a zinc bath to which less than 0.15% aluminum is added as an additive, i.e. a zinc bath is used as is usually used in the prior art for producing a coating of alloyed zinc.
Dabei wird (mit dieser Ausnahme) wie beim ersten Ausführungsbeispiel verfahren, wobei mit dem gleichen Bad wie für die Herstellung legierter Beschichtungen eine nicht legierte Beschichtung erhalten wird wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.The procedure is the same as in the first embodiment (with this exception), whereby a non-alloyed coating is obtained using the same bath as for the production of alloyed coatings, as in the first embodiment according to the invention.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der zweiten Unterschicht weniger als 0,5 um um die Legierungsrisiken mit dem Eisen dieser zweiten Unterschicht zu vermeiden.Preferably, the thickness of the second sublayer is less than 0.5 µm in order to avoid alloying risks with the iron of this second sublayer.
Ein Vorteil der Erfindung liegt also darin, dass die gleichen Bäder für nicht legierte Beschichtungen und für legierte Beschichtungen verwendet werden können.An advantage of the invention is that the same baths can be used for non-alloyed coatings and for alloyed coatings.
Damit erleichtert die Erfindung den Einsatz metallischer Beschichtungsbäder.The invention thus facilitates the use of metallic coating baths.
Das vierte Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung betrifft die Aluminiumbeschichtung "ohne Legierungsbildung ": es wird dabei in herkömmlicher Weise ein Aluminiumbad verwendet, das mehr als 6% Silizium enthält um die Legierungsbildung an der Übergangsfläche Stahl-Beschichtung zu begrenzen.The fourth embodiment according to the invention concerns the aluminium coating "without alloying": it uses an aluminium bath containing more than 6% silicon in a conventional manner in order to To limit alloy formation at the steel-coating interface.
Unter Aluminiumbeschichtung ohne Legierungsbildung wird dabei eine Beschichtung auf Basis von Aluminium verstanden, deren mittlerer Eisengehalt in der Grössenordnung von 10% liegt, jedoch grösser ist als derjenige des Eisens im Bad (der üblicherweise in der Grössenordnung von 3 Gewichtsprozent liegt).Aluminium coating without alloying is understood to mean an aluminium-based coating whose average iron content is in the order of 10%, but is greater than that of the iron in the bath (which is usually in the order of 3% by weight).
Es handelt dabei also um eine Beschichtung, die als nicht mit Eisen legierte Beschichtung angesehen wird.This is therefore a coating that is considered to be non- iron alloyed.
Die zu beschichtende Oberfläche wird gereinigt und anschliessend einer thermischen Glühbehandlung unterzogen wie beim herkömmlichen Verfahren zur Aluminierung.The surface to be coated is cleaned and then subjected to a thermal annealing treatment as in the conventional aluminizing process.
Wie oben ausgeführt wird mit einer Anordnung zur Abscheidung einer ersten Unterschicht eine erste Unterschicht aus Oxyd mit einer mittleren Dicke zwischen 0,01 und 0,1 um abgeschieden, wobei sie an die oben beschriebene Barrierefunktion angepasst ist.As stated above, a first sublayer deposition arrangement deposits a first sublayer of oxide with an average thickness of between 0.01 and 0.1 µm, adapted to the barrier function described above.
Vorzugsweise ist die erste Unterschicht ein (dreiwertiges ) Chromoxyd oder ein Zirkonoxyd.Preferably, the first sublayer is a (trivalent) chromium oxide or a zirconium oxide.
Mittels der Anordnung zur Abscheidung der zweiten Unterschicht wird anschliessend eine Unterschicht aus einer Phase einer Legierung aus Eisen und Aluminium abgeschieden, die im festen Zustand im Gleichgewicht ist mit einem Beschichtungsbad im flüssigen Zustand.By means of the arrangement for depositing the second sub-layer, a sub-layer is then deposited from a phase of an alloy of iron and aluminum, which in the solid state is in equilibrium with a coating bath in the liquid state.
Die Parameter zur Definition dieses Gleichgewichts und damit der Phase und ihrer Zusammensetzung beziehen sich dabei auf die Temperatur des Bades während des Tauchvorgangs und die Zusammensetzung des Bades, das, in der Praxis, mit Eisen gesättigt ist.The parameters for defining this equilibrium and thus the phase and its composition refer to the temperature of the bath during the immersion process and the composition of the bath, which, in practice, is saturated with iron.
Da sich diese Phase im Gleichgewicht mit dem Bad befindet löst sie sich nicht in merklicher Weise im Bad während des Tauchvorgangs.Since this phase is in equilibrium with the bath, it does not dissolve noticeably in the bath during the immersion process.
Da der Gehalt des Siliziums im Bad mehr als 6% beträgt, entspricht vorzugsweise die Legierung aus Eisen und Aluminium der sogenannten τ5-Phase oder der sogenannten τG- Phase, d. h. Legierungen aus Aluminium, Eisen und Silizium.Since the silicon content in the bath is more than 6%, the alloy of iron and aluminium preferably corresponds to the so-called τ5 phase or the so-called τG phase, i.e. alloys of aluminium, iron and silicon.
Die τ5-Phase weist eine hexagonale Struktur auf; sie wird auch gelegentlich mit αH oder H bezeichnet; der Eisengehalt dieser Phase liegt im allgemeinen zwischen 29 und 36 Gewichtsprozent; der Siliziumgehalt dieser Phase liegt im allgemeinen zwischen 6 und 12 Gewichtsprozent; der Rest setzt sich im wesentlichen aus Aluminium zusammen.The τ5 phase has a hexagonal structure; it is also sometimes referred to as αH or H; the iron content of this phase is generally between 29 and 36 percent by weight; the silicon content of this phase is generally between 6 and 12 percent by weight; the remainder is composed essentially of aluminum.
Die τ6-Phase weist eine monoklinische Struktur auf; sie wird gelegentlich auch mit β oder M bezeichnet; der Eisengehalt dieser Phase liegt im allgemeinen zwischen 26 und 29 Gewichtsprozent; der Siliziumgehalt dieser Phase liegt im allgemeinen zwischen 13 und 16 Gewichtsprozent; der Rest setzt sich im wesentlichen aus Aluminium zusammen.The τ6 phase has a monoclinic structure; it is sometimes also referred to as β or M; the iron content of this phase is generally between 26 and 29 percent by weight; the silicon content of this phase is generally between 13 and 16 percent by weight; the remainder is composed essentially of aluminum.
Die Dicke dieser zweiten Unterschicht ist im vorliegenden Fall einer nicht legierten Beschichtung so gewählt, dass ein gutes Anhaften der während des Tauchvorgangs aufzubringenden Aluminiumschicht gewährleistet ist.In the present case of a non-alloyed coating, the thickness of this second sub-layer is selected so that good adhesion of the aluminum layer to be applied during the dipping process is ensured.
Dadurch wird eine für die Tauchbeschichtung geeignete Oberfläche geschaffen, wobei das Blech in diesem Zustand mit zwei übereinander angeordneten Unterschichten beschichtet ist, nämlich einer Unterschicht aus Oxyd und einer metallischen Unterschicht, die Eisen enthält.This creates a surface suitable for dip coating, whereby the sheet in this state has two superimposed sub-layers coated, namely an underlayer of oxide and a metallic underlayer containing iron.
Der Fortgang des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in an sich bekannter Weise wie beim herkömmlichen Verfahren. Eintauchen in das Beschichtungsbad, Trocknung zur Einstellung der abgeschiedenen Dicke, und schliesslich Erstarrung der Beschichtung.The process according to the invention proceeds in a manner known per se as in the conventional process. Immersion in the coating bath, drying to adjust the deposited thickness, and finally solidification of the coating.
Damit wird ein Stahlblech erhalten, das mit einer Aluminium-Silizium-Legierung beschichtet ist und as vergleichbar ist mit denjenigen nach dem Stand der Technik, wobei hinsichtlich des Verfahrens dieselben Vorteile wie weiter oben beschrieben erhalten werden, insbesondere im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel.This results in a steel sheet coated with an aluminum-silicon alloy that is comparable to those according to the prior art, while providing the same advantages as described above with regard to the method, particularly in connection with the first embodiment.
Das erhaltene aluminierte Blech kann identisch sein zu den aluminierten Blechen, d. h. dass die Beschichtung wenigstens zwei Schichten aufweist:The aluminized sheet obtained can be identical to the aluminized sheets, i.e. the coating has at least two layers:
- eine Übergangsflächenschicht aus einer Legierung aus Aluminium, Eisen und Silizium, in Form von beispielsweise τ5- und/oder τE-Phasen,- a transition surface layer made of an alloy of aluminium, iron and silicon, in the form of for example τ5 and/or τE phases,
- eine Oberflächenschicht mit einer Zusammensetzung ähnlich derjenigen des Bades, deren Dicke im allgemeinen wesentlich grösser als diejenige der Übergangsflächenschicht.- a surface layer with a composition similar to that of the bath, the thickness of which is generally considerably greater than that of the transition surface layer.
Es wird angenommen, dass die Übergangsflächenschicht spröde ist; dieser Nachteil führt zum Auftreten von Rissen in der Beschichtung, wenn das Blech gebogen wird; die Zugabe von mehr als 6% Silizium zum Bad dient allgemein dazu, die Dicke dieser Übergangsflächenschicht auf einen Wert in der Grössenordnung von 3 um zu begrenzen.The interface layer is considered to be brittle; this disadvantage leads to the appearance of cracks in the coating when the sheet is bent; the addition of more than 6% silicon to the bath generally serves to limit the thickness of this interface layer to a value of the order of 3 µm.
Diese Oberflächenschicht enthält beispielsweise Eisen in der Grössenordnung von 3 Gewichtsprozent und Silizium in der Grössenordnung von 9 Gewichtsprozent, wobei der Rest im wesentlichen aus Aluminium besteht; diese Schicht weist üblicherweise Phaseneinschlüsse auf Basis von Silizium oder einer Legierung aus Aluminium, Eisen und Silizium auf; es scheint, dass das Vorhandensein dieser Phasen zu einer Brüchigkeit dieser Oberflächenschicht führt und zu einer Verringerung des Schutzes gegen Korrosion.This surface layer contains, for example, iron in the order of 3% by weight and silicon in the order of 9% by weight, the remainder being essentially aluminium; this layer usually contains phase inclusions based on silicon or an alloy of aluminium, iron and silicon; it appears that the presence of these phases leads to a fragility of this surface layer and a reduction in protection against corrosion.
Vorteilhafterweise wird, wenn die Dicke der zweiten Unterschicht gemäss der Erfindung gering ist, insbesondere kleiner als 0,5 um ist, eine Beschichtung erhalten, deren Übergangsflächenschicht aus Eisen-Aluminium-Silizium- Legierung eine Dicke aufweist, die kleiner als diejenige die bei den Tauchverfahren gemäss dem Stand der Technik erhalten werden und die insbesondere weniger als 1 um beträgt.Advantageously, when the thickness of the second sub-layer according to the invention is small, in particular less than 0.5 µm, a coating is obtained whose transition surface layer of iron-aluminium-silicon alloy has a thickness which is smaller than that obtained with the immersion processes according to the prior art and which is in particular less than 1 µm.
Das erhaltene Blech weist damit die folgende Struktur auf, ausgehend vom Substrat aus Stahl:The resulting sheet has the following structure, starting from the steel substrate:
- eine Unterschicht auf Basis wenigstens eines Oxyds, die zwischen dem Substrat aus Stahl und der Beschichtung angeordnet ist und deren mittlere Dicke zwischen 0,01 und 0,1 um liegt;- an underlayer based on at least one oxide, which is arranged between the steel substrate and the coating and whose average thickness is between 0.01 and 0.1 µm;
- eine Übergangsflächenschicht, die im wesentlichen aus einer oder mehrerer Legierungen auf Basis von Eisen und Aluminium besteht, insbesondere in Form von τ5- τ6-Phasen, wobei ihre Dicke weniger als 1 um beträgt;- a transition surface layer consisting essentially of one or more alloys based on iron and aluminium, in particular in the form of τ5-τ6 phases, its thickness being less than 1 µm;
- eine Oberflächenschicht auf Basis Aluminium, deren Dicke im allgemeinen mehr als 5 um beträgt.- an aluminium-based surface layer, the thickness of which is generally more than 5 µm.
Die Gesamtdicke der metallischen Schicht beträgt mehr als 6 um.The total thickness of the metallic layer is more than 6 um.
Der Gehalt an Aluminium der Oberflächenschicht hängt vom Gehalt an Aluminium im Beschichtungsbad ab; er beträgt im allgemeinen mehr als 80%; häufig liegt er in der Grössenordnung von 87 Gewichtsprozent.The aluminium content of the surface layer depends on the aluminium content in the coating bath; it is generally more than 80%, but often it is in the order of 87% by weight.
Der mittlere Gehalt an Eisen in der Beschichtung (unter Berücksichtigung des in der Übergangsflächenschicht enthaltenen Eisens) beträgt damit deutlich mehr als 10 Gewichtsprozent; er ist damit kleiner oder gleich 6 Gewichtsprozent.The average iron content in the coating (taking into account the iron contained in the transition surface layer) is therefore significantly more than 10 percent by weight; it is therefore less than or equal to 6 percent by weight.
Auf grund der geringen Dicke der Übergangsflächenschicht wird ein aluminiertes Blech mit höherer Bruchfestigkeit erhalten. Im Hinblick auf das Verfahren lassen sich sogar aluminierte Bleche gemäss der Erfindung herstellen, die die oben beschriebene Struktur aufweisen unter Verwendung eines Aluminiumbades mit einem Gehalt an Silizium von weniger als 6%, d. h. mit einem Bad, das zu legierten, aluminierten Beschichtungen führen kann.Due to the small thickness of the transition surface layer, an aluminized sheet with higher breaking strength is obtained. With regard to the process, even aluminized sheets having the structure described above can be produced according to the invention using an aluminum bath with a silicon content of less than 6%, i.e. with a bath that can lead to alloyed aluminized coatings.
Bei dieser Variante des Verfahrens genügt es eine zweite Unterschicht aufzubringen, die der Formel Fe&sub2;Al&sub3; genügt, d. h. einer Phase die im Gleichgewicht ist mit dieser Art an Eisen gesättigtem Bad.In this variant of the process, it is sufficient to deposit a second undercoat that satisfies the formula Fe₂Al₃, i.e. a phase that is in equilibrium with this type of iron-saturated bath.
Mit dieser Art Beschichtungsbad, das keinen oder nur wenig Legierungsinhibitor, wie Silizium, enthält, wird ein Blech erhalten, das mit einer Schicht auf Basis von Aluminium beschichtet ist, deren legierte Übergangsflächenschicht dennoch eine geringe Dicke aufweist.With this type of coating bath, which contains little or no alloy inhibitor, such as silicon, a sheet is obtained which is coated with an aluminum-based layer coated, whose alloyed transition surface layer nevertheless has a small thickness.
Die beiden Unterschichten gemäss der Erfindung dienen also als Legierungsinhibitor, wobei sie das Silizium im Bad ersetzen.The two sublayers according to the invention therefore serve as alloy inhibitors, replacing the silicon in the bath.
Da es nicht mehr erforderlich ist, dem Beschichtungsbad einen Legierungsinhibitor zuzufügen, wird es möglich, Beschichtungen herzustellen, die keinen Legierungsinhibitor enthalten.Since it is no longer necessary to add an alloy inhibitor to the coating bath, it becomes possible to produce coatings that do not contain an alloy inhibitor.
Damit lassen sich Beschichtungen herstellen, die eine höhere Anreicherung an Aluminium aufweisen als dies nach dem Stand der Technik möglich ist; da das Bad praktisch mit Eisen gesättigt ist (3 Gewichtsprozent) werden für Gehalte an Silizium von weniger als 6% Beschichtungen erhalten, die mehr als 90 Gewichtsprozent Aluminium, ja sogar mehr als 96 Gewichtsprozent Aluminium enthalten.This makes it possible to produce coatings that have a higher aluminum enrichment than is possible with the current state of the art; since the bath is practically saturated with iron (3 percent by weight), coatings containing more than 90 percent by weight of aluminum, and even more than 96 percent by weight of aluminum, are obtained for silicon contents of less than 6%.
Die Oberflächenschicht der Beschichtung enthält damit erheblich weniger Einschlüsse der oben genannten Phasen, wodurch der Widerstand gegen Brüche der Beschichtung sowie der Korrosionsschutz verbessert werden.The surface layer of the coating therefore contains significantly fewer inclusions of the above-mentioned phases, which improves the resistance of the coating to breakage and corrosion protection.
Das nachfolgende Beispiel bezieht ich auf das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung:The following example refers to the first embodiment of the invention:
Es sollen zwei Stahlbleche beschichtet werden: zum einen die Sorte IF-Ti und zum anderen die Sorte mit der Bezeichnung SOLDUR der Firma SOLLAC mit der folgenden Zusammensetzung:Two steel sheets are to be coated: firstly the IF-Ti grade and secondly the grade with the name SOLDUR from SOLLAC with the following composition:
C:0,099%-Mn:1,260%-P:0,011%-S:0,01%-Si:0,259%-Al:0,028%- Ni:0,017%-Cr:0,016%-Cu:0,006%-Mo:0,001%-Sn:0,001%- Nb:0,057%-V:0,002%-Ti:0,003%-N:0,004%.C:0.099%-Mn:1.260%-P:0.011%-S:0.01%-Si:0.259%-Al:0.028%-Ni:0.017%-Cr:0.016%-Cu:0.006%-Mo:0.001 %-Sn:0.001%-Nb:0.057%-V:0.002%-Ti:0.003%-N:0.004%.
Erfindungsgemäss wird nach der Reinigung der Oberfläche die erste und die zweite Unterschicht im Vakuum mittels Magnetron-Pulverbeschichtung aufgetragen.According to the invention, after cleaning the surface, the first and second sub-layers are applied in a vacuum by means of magnetron powder coating.
Erste Unterschicht: Cr&sub2;O&sub3;-Dicken: eine Probe mit 30 nm und eine Probe mit 50 nm.First sublayer: Cr₂O₃ thicknesses: one sample of 30 nm and one sample of 50 nm.
Zweite Unterschicht: reines Eisen-Dicken: eine Probe mit 30 nm und eine Probe mit 50 nm.Second sublayer: pure iron thickness: one sample with 30 nm and one sample with 50 nm.
- Glühen: aussetzen des zu beschichtenden Bleches einer Temperatur von ungefähr 800ºC während ungefähr 1 Minute in einer Stickstoffatmosphäre, die 5 bis 10% Wasserstoff enthält,- Annealing: subjecting the sheet to be coated to a temperature of approximately 800ºC for approximately 1 minute in a nitrogen atmosphere containing 5 to 10% hydrogen,
- Zinkbad mit 0,16& Aluminium, 0,03% Eisen, bei 455ºC- Zinc bath with 0.16% aluminium, 0.03% iron, at 455ºC
- Tauchbedingungen: vor dem Tauchvorgang wird das Stahlblech auf 470ºC abgekühlt; die Tauchzeit wird auf ungefähr 3 Sekunden festgelegt,- Dipping conditions: before dipping, the steel sheet is cooled to 470ºC; the dipping time is set to approximately 3 seconds,
- Dicke der abgeschiedenen Schicht(nach der Trocknung)10 um.- Thickness of the deposited layer (after drying) 10 um.
Mit dem gleichen Verfahren wird die gleiche Qualität der Beschichtung auf den beiden stark unterschiedlichen Stahlsorten erzielt; es wird insbesondere bei beiden Stahlsorten eine ausgezeichnete Benetzbarkeit im Galvanisierbad festgestellt.Using the same process, the same quality of coating is achieved on the two very different types of steel; in particular, excellent wettability in the galvanizing bath is observed for both types of steel.
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