EP1350865A2 - Verzinktes und phosphatiertes Blech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sheet from one Steel material used for the production of Steel components by forming, especially deep drawing, is determined and covered with a phosphate layer.
- the invention relates to a method for Production of such a sheet.
- the zinc coating is thereby usually applied in strip finishing plants.
- To hot dip galvanizing is suitable, in which the Steel tape in baths made of zinc or zinc alloys a temperature between 440 ° C and 465 ° C is immersed.
- the zinc coating can also be electrolytic be deposited on the steel material.
- the steel sheets can be immersed in a zinc or zinc alloy bath to anneal a to get particularly resilient zinc coating ( "Galvanealing").
- the phosphating solutions can contain zinc, manganese and nickel ions in addition to the required phosphate ion (PO 4 ) contents.
- Such phosphating solutions containing zinc, manganese and nickel ions are also referred to in technical terms as "trication-phosphating solution” (DE 197 56 735 A1).
- the phosphating can be carried out piece by piece after the forming of the processed steel sheet and before painting. However, it is also possible to apply the phosphate coating in high-speed belt treatment plants.
- An essential parameter of the success control is the weight of the coating recorded per unit area. For sheet metal processed in automobile construction, this is usually 0.8 g / m 2 to 4 g / m 2 , layer weights of 1 g / m 2 to 2 g / m 2 being preferred in the prior art.
- a layer weight of 1 g / m 2 corresponds to a phosphorus content (Sg p ) of 140 mg / m 2 in this layer.
- phosphated sheets not only have improved painting properties, but can also be shaped particularly well. So is for example in EP 0 489 105 B1 (DE 690 10 207 T) a process for deep drawing metal sheets has been proposed according to the prior to deep drawing a salt of the sheet metal or the deep-drawing tool Alkali metal such as Li, Na or K, and one related to the metal forming the sheet chemically inert anions, selected from the group of phosphates, deposited the deposition of the salt by application an aqueous solution.
- the salt should on the Tool in deep drawing by reaction with one Deep drawing oil form a soap through which the friction between tool and workpiece is significantly reduced.
- the object of the invention was one for Forming into a component, especially for the Deep drawing to create particularly suitable steel sheet, which is easy to paint and also with high degrees of forming in the forming tool the risk of Cracking and similar component defects is minimized.
- a procedure should be specified with which such sheets are made in a simple manner can be.
- This object is achieved in relation to the product by a sheet metal produced from a steel material, which is intended for the production of steel components by forming, in particular deep drawing, and is covered with a phosphate layer, the phosphorus content of which is at most 0.05 g / m 2 P. ,
- the above-mentioned object is achieved in that, in the production of a galvanized steel strip provided with a phosphate coating, the steel strip is first provided with a zinc coating in a strip galvanizing plant and that a phosphate layer is then applied to the galvanized steel strip, the phosphorus content of which is at most Is 0.05 g / m 2 .
- According to the invention is to be deformed Steel sheet applied a layer of phosphate, the one very small thickness and a correspondingly small Maximum phosphorus content of 50 mg P per square meter having.
- sheets can be used a thin layer of phosphate much better than Deform phosphate-free sheets in a forming tool and can be compared with sheets that are known in the Has been covered with larger phosphate layer thicknesses are. This is particularly evident in deep-drawing operations with high degrees of deformation that when in use Sheet metal coated according to the invention is a clear one Reduction of friction between tool and sheet established. This reduction in friction allows such Sheets, the deformability itself because of the conventional procedure in the forming tool occurring voltages is limited beyond these limits to deform out.
- the invention proves to be particularly favorable in such cases Sheets in which the phosphate layer on one on the Steel material trained zinc layer is applied.
- the success of the invention is independent of the type and how the zinc coating is applied. So the zinc layer can be used in sheets according to the invention Generate electrolytically or by hot-dip galvanizing. As well it is possible to hot dip galvanize with subsequent annealing (galvanealing). The In this case, annealing is carried out in a known manner above the melting point of zinc Temperatures. This from the combination of Dip galvanizing and annealing formed the galvanizing process is also known as "galvanealing" designated. It leads to a zinc coating, which in It consists essentially only of iron-zinc compounds and good adhesion with particularly good Formability distinguishes.
- the phosphate layer also on sheets according to the invention one-sided on only one of the belt surfaces or on both sides on the top and on the Bottom of the sheet to be applied.
- the method according to the invention can be particularly effective perform economically by the individual Work steps carried out in a production line become. With such an "inline" successive Implementation of the various coating steps stands at high when leaving the production line Throughput a product is available which immediately afterwards to form a sheet metal component leaves.
- the invention phosphate coated tape before it is deformed with a Oil sprayed to reduce friction during the To further reduce the deformation process.
- the dilute phosphating solution used to produce the thin phosphate layer which according to the invention is kept thin and limited to a phosphorus content of 0.05 g / m 2 , can be sprayed onto the steel strip to be coated.
- practical tests have shown that particularly good coating results are obtained if the applied volume flow is dimensioned such that the surface of the steel strip to be coated is completely rinsed with phosphate solution.
- the phosphate coating produced according to the invention also if the phosphate solution in addition to zinc ions additional Contains cations. So there is the received Phosphate layer when Mn and Ni ions are added to the for the coating not only used phosphate solution Zinc based Hopeit, but it also contains Ni and Mn-modified hop components.
- the manganese content causes the formation of small, densely packed Crystals leading to increased alkali resistance lead and thus improve the corrosion protection.
- nickel promotes the formation of a thin one Phosphate layer and increases the infiltration and Stone chip resistance on the phosphate layer applied paint.
- the aftertreatment section 1 one to manufacture one coated according to the invention, for forming into car body components certain steel sheet S used Production line points among others, not here facilities shown a first Cleaning device 2, an activation device 3, a phosphate rinsing device 4, a passivation device 5, a dryer 6, a trimming shear 7, one Signing device 8, an inspection device 9, a Oiling device 10 and a reeling device 11.
- These devices 2 to 10 are from the steel strip S "inline" successively in the pass until it into a coil 12 in the coiler 11 coiled and then further processed is fed.
- the aftertreatment section 1 in the conveying direction F. incoming, previously in a known manner Hot dip galvanizing with subsequent annealing comprehensive galvanizing treatment zinc coated Steel strip S is in the cleaning device 2 first rinsed with an alkaline detergent that Dirt particles removed from the steel strip S and one Pickling of the belt surface causes.
- an alkaline detergent that Dirt particles removed from the steel strip S and one Pickling of the belt surface causes.
- the steel strip S runs into the Activation device 3, in which one Activation solution to be coated Belt surfaces is sprayed.
- an activation solution are aqueous dispersions of Titanium orthophosphates based on sodium phosphates used.
- the purpose of applying the activation solution is targeted crystallization nuclei on the strip surface multiply. This way the number of crystals per unit area increased and, accordingly, the Crystal size and the layer weight reduced. About that In addition, the crystallization nuclei cause that in the subsequently carried out small phosphating Zinc phosphate crystals are formed. little one Zinc phosphate crystals prove to be cheap because they are when forming the steel strip into components also under high effective forming forces the risk of tearing the Reduce the phosphate layer.
- the steel strip S After activation, the steel strip S enters the phosphate rinsing device 4. Rinsing nozzles, not shown here, are installed therein, via which the phosphating solution is rinsed onto the surfaces of the steel strip S to be coated.
- the phosphating solution used for this purpose is a solution known per se under the trade name "Granodine 5854 E10", but is very dilute for carrying out the process according to the invention. This solution is composed according to the "tri-cation system” and contains not only zinc ions but also Ni and Mg ions in order to ensure optimized usage properties of the phosphate layer applied to the belt surfaces. The dilution of the phosphating solution is chosen so that the phosphate coatings produced on the surfaces of the steel strip S have a maximum phosphorus content of 10 mg / m 2 .
- the coated strip surfaces in the passivation device 5 with an inorganic, containing titanium and zircon Solution wetted to chemically inactivate it. Around any deposits on the belt surfaces to remove and suppress their formation the belt surfaces then with deionized water rinsed.
- the steel strip S then runs through the dryer 6. It leaves this with dry surfaces, then the Wishes of the respective customer in the Trimming scissors 7 to be trimmed. In the Signing device 8 is then carried out without contact a marking of the steel strip S
- the finished coated and marked steel strip S is then in the inspection device 9 on the Quality of its surface quality and Dimensional accuracy checked before it is in the oiling device 10 is sprayed with an oil.
- This oil protects the Belt surface during transport and diminishes above in addition, the shape of the steel sheet S occurring friction.
- the steel strip S is delivered as a coil 12 and deep-drawn by the processor into body components.
- layer weight Sg p 5 mg / m 2
- phosphate coatings with a layer weight Sg p of > 0 g / m 2 but not more than 0.02 g / m 2 lead to a reduced coefficient of friction ⁇ red . If the upper limit of 20 mg / m 2 to be observed according to the invention is exceeded, there is no significant improvement in the coefficient of friction ⁇ red .
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blech aus Stahl für die Herstellung von Stahlbauteilen durch Umformen, insbesondere Tiefziehen, belegt mit einer Phosphatschicht, deren Phosphoranteilhöchstens 0,05 g/m<2> beträgt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Phosphatbeschichtung versehenen verzinkten Stahlbands, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden: Verzinken des Stahlbands in einer Bandverzinkungsanlage und Aufbringen einer Phosphatschicht auf das verzinkte Stahlband, deren Phosphoranteil höchstens 0,05 g/m<2> bevorzugt 0,005 bis 0,02 g/m<2> beträgt. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Blech aus einem
Stahlwerkstoff, welches für die Herstellung von
Stahlbauteilen durch Umformen, insbesondere Tiefziehen,
bestimmt ist und mit einer Phosphatschicht belegt ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines solchen Blechs.
Von im Karosseriebau verwendetem Stahlblech werden neben
einer guten Verformbarkeit eine hohe
Korrosionsbeständigkeit gefordert. Um Letztere zu
erfüllen, werden die Stahlbleche heute üblicherweise mit
einer Zinkbeschichtung versehen, die den Stahlwerkstoff
gegen einen unmittelbaren Kontakt mit der Umgebung
schützt. Durch die Verzinkung können auch solche an sich
rostanfällige Stahllegierungen für die Herstellung
langlebiger, gegen korrosive Angriffe unempfindliche
Automobilkarosserien verwendet werden, die sich durch
eine besonders gute Verformbarkeit auszeichnen. Diese
Stahlwerkstoffe ermöglichen es, komplex geformte, hoch
belastbare Bauteile bei geringen Blechstärken zu formen.
Aus derartigem Stahl hergestellte Karosseriebauteile
lassen sich einfach weiter verarbeiten und besitzen am
Ende der Lebensdauer des jeweiligen Fahrzeugs eine
hervorragende Recyclingfähigkeit.
Die gute Schutzwirkung der Zinkschicht und die in der
Vergangenheit stetig gestiegene Wirtschaftlichkeit
moderner Verzinkungsanlagen haben zu einer starken
Zunahme der Verwendung verzinkter Stahlbleche im
Automobilbau geführt. Die Zinkbeschichtung wird dabei
üblicherweise in Bandveredelungsanlagen aufgebracht. Dazu
geeignet ist zum einen das Feuerverzinken, bei dem das
Stahlband in Bäder aus Zink oder Zinklegierungen mit
einer zwischen 440°C und 465°C Temperatur getaucht wird.
Alternativ kann die Zinkbeschichtung auch elektrolytisch
auf dem Stahlwerkstoff abgeschieden werden. Darüber
hinaus lassen sich die Stahlbleche nach einem Tauchen in
einem Zink- bzw. Zinklegierungsbad Glühen, um eine
besonders belastbare Zinkbeschichtung zu erhalten
("Galvanealing").
Neben dem Korrosionsschutz besteht eine speziell im
Automobilkarosseriebau erhobene Forderung in einer guten
Lackierbarkeit der verarbeiteten Stahlbleche. Dies
betrifft zum einen den Lackauftrag und zum anderen die
Haftung des Lacks auf dem Blech. Um diese Anforderungen
zu erfüllen, werden Feinbleche seit längerem schon vor
dem Lackieren phosphatiert. Bei dieser Vorbehandlung wird
die zu beschichtende Oberfläche des Stahlblechs in eine
Phosphatierlösung getaucht oder mit Phosphatlösungen
bespritzt. Kombinierte Verfahren zum Auftragen der
Phosphatlösung sind ebenfalls bekannt.
Die Phosphatierlösungen können dabei neben den jeweils
erforderlichen Gehalten an Phosphationen (PO4) Zink-,
Mangan- und Nickelionen enthalten. Derartige Zink-,
Mangan- und Nickelionen enthaltende Phosphatierlösungen
werden in der Fachsprache auch als "Trikation-Phosphatierlösung"
bezeichnet (DE 197 56 735 A1).
Die Phosphatierung kann nach der Umformung des jeweils
verarbeiteten Stahlblechs und vor der Lackierung
stückweise erfolgen. Ebenso ist es jedoch auch möglich,
die Phosphatbeschichtung in schnell laufenden
Bandbehandlungsanlagen aufzutragen. Wesentlicher
Parameter der Erfolgskontrolle ist dabei das pro
Flächeneinheit erfasste Gewicht der Beschichtung. Dieses
beträgt bei im Automobilbau verarbeiteten Blechen
üblicherweise 0,8 g/m2 bis 4 g/m2, wobei im Stand der
Technik bevorzugt Schichtgewichte von 1 g/m2 bis 2 g/m2
angestrebt werden. Ein Schichtgewicht von 1 g/m2
entspricht einem Phosphorgehalt (Sgp) von 140 mg/m2 in
dieser Schicht.
In der Praxis ist es bei der Stückphosphatierung vielfach
schwierig, eine vollständig deckende Phosphatschicht zu
erzielen. Aufgrund der teilweise ungünstigen Geometrien
der Rohkarosserien, insbesondere in den Hohlräumen und
Falzen, wird die Beaufschlagung mit einer dicht
geschlossenen Phosphatschicht erheblich erschwert. Dies
kann eine erhöhte Korrosionsanfälligkeit und eine
Verschlechterung der Benetzbarkeit der Blechoberfläche
verursachen. Daher ist man dazu übergegangen, die
Stahlbleche vor ihrer Umformung im Durchlauf zu
phosphatieren. Diese Vorphosphatierung ersetzt zwar nicht
die eigentliche, unmittelbar vor dem Lackieren des
jeweiligen Bauteils erfolgende Phosphatierung der
einzelnen Bauteile, führt jedoch neben einer Einsparung
an Betriebsmitteln zu einer Verbesserung der
Gleichmäßigkeit und Dichtheit, mit der die
Phosphatschicht auf der Blechoberfläche verteilt ist.
Es hat sich herausgestellt, dass phosphatierte Bleche
nicht nur verbesserte Lackiereigenschaften aufweisen,
sondern sich auch besonders gut umformen lassen. So ist
beispielsweise in der EP 0 489 105 B1 (DE 690 10 207 T)
ein Verfahren zum Tiefziehen von Metallblechen
vorgeschlagen worden, gemäß dem vor dem Tiefziehen auf
dem Blech oder dem Tiefziehwerkzeug ein Salz eines
Alkalimetalls, wie Li, Na oder K, und eines in Bezug auf
das das Blech bildende Metall chemisch inerten Anions,
ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate, abgeschieden
wird, wobei die Abscheidung des Salzes durch Aufbringen
einer wässrigen Lösung erfolgt. Das Salz soll auf dem
Werkzeug beim Tiefziehen durch Reaktion mit einem
Tiefziehöl eine Seife bilden, durch welche die Reibung
zwischen Werkzeug und Werkstück deutlich vermindert wird.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein für die
Umformung zu einem Bauteil, insbesondere für das
Tiefziehen, besonders geeignetes Stahlblech zu schaffen,
welches sich gut lackieren lässt und bei dem auch bei
hohen Umformgraden im Umformwerkzeug das Risiko von
Rissbildungen und ähnlichen Bauteilfehlern minimiert ist.
Darüber hinaus sollte ein Verfahren angegeben werden, mit
dem derartige Bleche auf einfache Weise hergestellt
werden können.
Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Produkt durch ein aus
einem Stahlwerkstoff erzeugtes Blech gelöst, welches für
die Herstellung von Stahlbauteilen durch Umformen,
insbesondere Tiefziehen, bestimmt ist und mit einer
Phosphatschicht belegt ist, deren Phosphoranteil
höchstens 0,05 g/m2 P beträgt.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt man mit einem
Phosphoranteil von 0,005 - 0,02 g/m2. Unter 0,005 g/m2
wird der Effekt sehr gering, über 0,02 g/m2 lassen sich
dann weitere Verbesserungen erzielen.
In Bezug auf das Verfahren wird die voranstehend genannte
Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Herstellung eines
mit einer Phosphatbeschichtung versehenen verzinkten
Stahlbands das Stahlband zunächst in einer
Bandverzinkungsanlage mit einer Zinkbeschichtung versehen
wird und dass anschließend auf das verzinkte Stahlband
eine Phosphatschicht aufgebracht wird, deren
Phosphoranteil höchstens 0,05 g/m2 beträgt.
Gemäß der Erfindung wird auf das zu verformende
Stahlblech eine Phosphatschicht aufgetragen, die eine
sehr geringe Dicke und ein entsprechend geringen
Phosphoranteil von maximal 50 mg P pro Quadratmeter
aufweist. Überraschender Weise lassen sich Bleche mit
einer dünnen Phosphatschicht deutlich besser als
phosphatfreie Bleche in einem Umformwerkzeug verformen
und lassen sich mit Blechen vergleichen, die in bekannter
Weise mit größeren Phosphatschichtdicken belegt worden
sind. So zeigt sich insbesondere bei Tiefziehoperationen
mit hohen Umformgraden, dass sich bei Verwendung
erfindungsgemäß beschichteter Bleche eine deutliche
Reduzierung der Reibung zwischen Werkzeug und Blech
einstellt. Diese Minderung der Reibung erlaubt es, solche
Bleche, deren Verformbarkeit an sich wegen der bei
konventioneller Vorgehensweise im Verformungswerkzeug
auftretenden Spannungen begrenzt ist, über diese Grenzen
hinaus zu verformen. Auf diese Weise lässt sich der
beispielsweise bei der Herstellung komplex geformter
Bauteile entstehende Aufwand minimieren. Gleichzeitig
besitzen erfindungsgemäß beschaffene Bleche eine
hervorragende Lackierbarkeit, da die dünne, mit geringer
Schichtdicke aufgetragene Phosphatschicht sich besonders
gleichmäßig auf der Blechoberfläche verteilt und so eine
gute Basis für die weitere stückweise auf das Bauteil
aufgebrachte Phosphatbeschichtung bildet.
Besonders günstig erweist sich die Erfindung bei solchen
Blechen, bei denen die Phosphatschicht auf einer auf dem
Stahlmaterial ausgebildeten Zinkschicht aufgetragen ist.
Dabei ist der Erfolg der Erfindung unabhängig von der Art
und Weise, wie die Zinkbeschichtung aufgebracht wird. So
lässt sich bei erfindungsgemäßen Blechen die Zinkschicht
elektrolytisch oder durch Feuerverzinken erzeugen. Ebenso
ist es möglich, die Zinkschicht durch Feuerverzinken mit
anschließendem Glühen (Galvanealing) zu erzeugen. Das
Glühen wird in diesem Fall in bekannter Weise bei
oberhalb des Schmelzpunktes von Zink liegenden
Temperaturen durchgeführt. Dieser aus der Kombination von
Tauchverzinkung und Glühung gebildete Verzinkungsprozess
wird in der Fachsprache auch als "Galvanealing"
bezeichnet. Er führt zu einer Zinkbeschichtung, die im
Wesentlichen nur aus Eisen-Zink-Verbindungen besteht und
sich durch ein gutes Haftungsvermögen bei besonders guter
Verformbarkeit auszeichnet.
Je nach Anforderungsprofil des Automobilherstellers kann
die Phosphatschicht auch auf erfindungsgemäßen Blechen
einseitig auf nur einer der Bandoberflächen oder
beidseitig sowohl auf der Ober- als auch auf der
Unterseite des Blechs aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders
wirtschaftlich durchführen, indem die einzelnen
Arbeitsschritte in einer Fertigungslinie durchgeführt
werden. Bei einer solchen "inline" aufeinander folgenden
Durchführung der verschiedenen Beschichtungsschritte
steht beim Verlassen der Fertigungslinie bei hohem
Durchsatz ein Produkt zur Verfügung, welches sich
unmittelbar anschließend zu einem Blechbauteil umformen
lässt.
Erforderlichenfalls wird das erfindungsgemäß
phosphatbeschichtete Band vor seiner Verformung mit einem
Öl besprüht, um die Reibung während des
Verformungsvorgangs weiter zu vermindern.
Die für die Erzeugung der erfindungsgemäß dünn
gehaltenen, auf einen Phosphorgehalt von maximal 0,05
g/m2 beschränkten Phosphatschicht verwendete, verdünnte
Phosphatierlösung kann auf das zu beschichtende Stahlband
aufgesprüht werden. Praktische Versuche haben jedoch
ergeben, dass sich besonders gute Beschichtungergebnisse
ergeben, wenn der aufgebrachte Volumenstrom so bemessen
ist, dass die zu beschichtende Oberfläche des Stahlbands
vollständig mit Phosphatlösung gespült wird.
Günstig für die Gebrauchseigenschaften der
erfindungsgemäß erzeugten Phosphatbeschichtung ist es
auch, wenn die Phosphatlösung neben Zinkionen zusätzliche
Kationen enthält. So besteht die erhaltene
Phosphatschicht bei Zugabe von Mn- und Ni-Ionen zur für
die Beschichtung verwendeten Phophatlösung nicht nur aus
Zink basiertem Hopeit, sondern sie enthält auch Ni- und
Mn-modifizierte Hopeitanteile. Der Gehalt an Mangan
bewirkt dabei die Bildung kleiner, dicht gepackter
Kristalle, die zu einer erhöhten Alkalibeständigkeit
führen und so den Korrosionsschutz verbessern. Nickel
fördert dagegen die Ausbildung einer dünnen
Phosphatschicht und erhöht die Unterwanderungs- und
Steinschlagbeständigkeit der auf die Phosphatschicht
aufgebrachten Lackierung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- den Nachbehandlungsabschnitt einer Fertigungslinie zum Beschichten eines Stahlbands in schematischer Darstellung;
- Diag. 1
- die beim Tiefziehen eines erfindungsgemäß beschichteten Stahlblechs und eines konventionellen Blechs auftretenden Ziehspannungen Zspg aufgetragen über die Normalkraft FN;
- Diag. 2
- den sich bei einem erfindungsgemäß beschichteten Stahlblech einstellenden reduzierten Reibwert µred aufgetragen über das Schichtgewicht der Phophatschichtdicke Sgp;
Der Nachbehandlungsabschnitt 1 einer zu Herstellung eins
erfindungsgemäß beschichteten, zum Umformen zu PKW-Karosseriebauteilen
bestimmten Stahlblechs S eingesetzten
Fertigungslinie weist neben anderen, hier nicht
dargestellten Einrichtungen eine erste
Reinigungseinrichtung 2, eine Aktivierungseinrichtung 3,
eine Phosphatspüleinrichtung 4, eine Passiviereinrichtung
5, einen Trockner 6, eine Besäumschere 7, eine
Signiereinrichtung 8, eine Inspektionseinrichtung 9, eine
Einöleinrichtung 10 und eine Aufhaspeleinrichtung 11 auf.
Diese Einrichtungen 2 bis 10 werden vom Stahlband S
"inline" aufeinander folgend im Durchlauf passiert, bis
es in der Aufhaspeleinrichtung 11 zu einem Coil 12
gehaspelt und anschließend der Weiterverarbeitung
zugeführt wird.
Das in Förderrichtung F den Nachbehandlungsabschnitt 1
einlaufende, zuvor in bekannter Weise in einer ein
Schmelztauchverzinken mit anschließender Glühung
umfassenden Galvanaeling-Behandlung zinkbeschichtete
Stahlband S wird in der Reinigungseinrichtung 2 zunächst
mit einem alkalischen Reinigungsmittel gespült, das
Schmutzpartikel von dem Stahlband S entfernt und eine
Beizung der Bandoberfläche bewirkt. Beim Verlassen der
Reinigungseinrichtung 2 weist das Stahlband S entfettete,
einwandfrei wasserbenetzbare Oberflächen auf.
Unmittelbar anschließend läuft das Stahlband S in die
Aktivierungseinrichtung 3 ein, in der eine
Aktivierungslösung auf die zu beschichtenden
Bandoberflächen gesprüht wird. Als Aktivierungslösung
werden dabei wässrige Dispersionen von
Titanorthophosphaten auf Basis von Natriumphosphaten
eingesetzt.
Das Aufbringen der Aktivierungslösung hat den Zweck,
gezielt Kristallisationskeime an Bandoberfläche zu
vermehren. Auf diese Weise wird die Anzahl der Kristalle
pro Flächeneinheit erhöht und, dementsprechend, die
Kristallgröße sowie das Schichtgewicht reduziert. Darüber
hinaus bewirken die Kristallisationskeime, dass bei der
anschließend durchgeführten Phosphatierung kleine
Zinkphosphatkristalle entstehen. Kleine
Zinkphosphatkristalle erweisen sich als günstig, weil sie
bei der Umformung des Stahlbands zu Bauteilen auch unter
hohen wirksamen Umformkräften die Gefahr des Reißens der
Phosphatschicht vermindern.
Nach dem Aktivieren tritt das Stahlband S in die
Phosphatspüleinrichtung 4 ein. Darin sind hier nicht
dargestellte Spüldüsen eingebaut, über die die
Phosphatierlösung auf die zu beschichtenden Oberflächen
des Stahlbands S gespült wird. Als Phosphatierlösung
kommt dabei eine zu diesem Zweck an sich unter dem
Handelsnamen "Granodine 5854 E10" bekannte, für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch
stark verdünnte Lösung zum Einsatz. Diese Lösung ist nach
dem "Tri-Kationen-System" zusammengesetzt und enthält
neben Zinkionen auch Ni- und Mg-Ionen, um optimierte
Gebrauchseigenschaften der auf die Bandoberflächen
applizierten Phosphatschicht sicherzustellen. Die
Verdünnung der Phosphatierlösung ist dabei so gewählt,
dass die auf den Oberflächen des Stahlbands S erzeugten
Phosphatbeschichtungen einen maximalen Phosphoranteil von
10 mg/m2 aufweisen.
Nach Verlassen der Phosphatiereinrichtung 4 werden die
beschichteten Bandoberflächen in der Passiviereinrichtung
5 mit einer anorganischen, Titan- und Zirkon enthaltenden
Lösung benetzt, um sie chemisch zu inaktivieren. Um
eventuell auf den Bandoberflächen vorhandene Ablagerungen
zu entfernen und deren Neubildung zu unterdrücken, werden
die Bandoberflächen dann noch mit voll entsalztem Wasser
gespült.
Anschließend durchläuft das Stahlband S den Trockner 6.
Diesen verlässt es mit trockenen Oberflächen, um dann den
Wünschen des jeweiligen Kunden entsprechend in der
Besäumschere 7 besäumt zu werden. In der
Signiereinrichtung 8 erfolgt anschließend berührungslos
eine Kennzeichnung des Stahlbandes S
Das fertig beschichtete und gekennzeichnete Stahlband S
wird daraufhin in der Inspektionseinrichtung 9 auf die
Qualität seiner Oberflächenbeschaffenheit und
Maßhaltigkeit überprüft, bevor es in der Einöleinrichtung
10 mit einem Öl besprüht wird. Dieses Öl schützt die
Bandoberfläche während des Transports und mindert darüber
hinaus die bei der Umformung des Stahlblechs S
auftretende Reibung.
Nach dem Haspeln in der Aufhaspeleinrichtung 11 wird das
Stahlband S als Coil 12 ausgeliefert und beim Verarbeiter
zu Karosseriebauteilen tiefgezogen. Aus Diag. 1 geht
hervor, dass dabei im Falle der Verarbeitung von mit
einer erfindungsgemäßen Phosphatschicht (Schichtgewicht
Sgp = 5 mg/m2) belegten Stahlblechen SErf mit zunehmend
höheren Normalkräften FN im Vergleich zu konventionell
eingeölten, jedoch nicht phosphatbeschichteten
Stahlblechen SsdT immer geringere Zugspannungen Zspg
auftreten. Dementsprechend belegt Diag. 2, dass
Phosphatbeschichtungen mit einem > 0 g/m2 jedoch
höchstens 0,02 g/m2 betragenden Schichtgewicht Sgp zu
einem verminderten Reibwert µred führen. Beim
Überschreiten der erfindungsgemäß einzuhaltenden
Obergrenze von 20 mg/m2 kommt es zu keiner wesentlichen
Verbesserung des Reibwertes µred mehr.
- 1
- Nachbehandlungsabschnitt
- 2
- Reinigungseinrichtung
- 3
- Aktivierungseinrichtung
- 4
- Phosphatspüleinrichtung
- 5
- Passiviereinrichtung
- 6
- Trockner
- 7
- Besäumschere
- 8
- Signiereinrichtung
- 9
- Inspektionseinrichtung
- 10
- Einöleinrichtung
- 11
- Aufhaspeleinrichtung
- 12
- Coil
- F
- Förderrichtung
- S
- Stahlband
Claims (15)
- Blech aus Stahl für die Herstellung von Stahlbauteilen durch Umformen, insbesondere Tiefziehen, belegt mit einer Phosphatschicht, deren Phosphoranteil höchstens 0,05 g/m2 beträgt.
- Blech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphoranteil der Phosphatschicht 0,005 bis 0,02 g/-m2 beträgt.
- Blech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatschicht auf einer auf dem Stahlmaterial ausgebildeten Zinkschicht aufgetragen ist.
- Blech nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht elektrolytisch erzeugt ist.
- Blech nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht durch Feuerverzinken erzeugt ist.
- Blech nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht mit anschließendem Glühen (Galvanealing) erzeugt ist.
- Blech nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatschicht auf seiner Ober- und seiner Unterseite aufgebracht ist.
- Verfahren zum Herstellen eines mit einer Phosphatbeschichtung versehenen verzinkten Stahlbands, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:Verzinken des Stahlbands in einer Bandverzinkungsanlage,Aufbringen einer Phosphatschicht auf das verzinkte Stahlband, deren Phosphoranteilhöchstens 0,05 g/m2 bevorzugt 0,005 bis 0,02 g/m2 beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte in einer Fertigungslinie durchgeführt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband elektrolytisch zinkbeschichtet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband feuerverzinkt wird.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband eine anschließende Glühung bei oberhalb des Schmelzpunktes des Zinks liegenden Temperaturen durchläuft.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Phosphatschicht eine verdünnte Phosphatierlösung auf die zu beschichtende Oberfläche des Stahlbands gespült wird.
- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatlösung neben Zinkionen zusätzliche Kationen enthält.
- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatlösung Mangan- und Nickelionen enthält.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP02019252A EP1350865A3 (de) | 2002-04-05 | 2002-08-28 | Verzinktes und phosphatiertes Blech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP02007688 | 2002-04-05 | ||
| EP02007688 | 2002-04-05 | ||
| EP02019252A EP1350865A3 (de) | 2002-04-05 | 2002-08-28 | Verzinktes und phosphatiertes Blech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1350865A2 true EP1350865A2 (de) | 2003-10-08 |
| EP1350865A3 EP1350865A3 (de) | 2004-12-29 |
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ID=28043260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP02019252A Withdrawn EP1350865A3 (de) | 2002-04-05 | 2002-08-28 | Verzinktes und phosphatiertes Blech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs |
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