EP3856947A1 - Verfahren zur verbesserung der phosphatierbarkeit von metallischen oberflächen, welche mit einer temporären vor- bzw. nachbehandlung versehen werden - Google Patents
Verfahren zur verbesserung der phosphatierbarkeit von metallischen oberflächen, welche mit einer temporären vor- bzw. nachbehandlung versehen werdenInfo
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- EP3856947A1 EP3856947A1 EP19778901.9A EP19778901A EP3856947A1 EP 3856947 A1 EP3856947 A1 EP 3856947A1 EP 19778901 A EP19778901 A EP 19778901A EP 3856947 A1 EP3856947 A1 EP 3856947A1
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
- C23C22/08—Orthophosphates
- C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
- C23C22/182—Orthophosphates containing manganese cations containing also zinc cations
- C23C22/184—Orthophosphates containing manganese cations containing also zinc cations containing also nickel cations
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- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
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- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
- C23C22/80—Pretreatment of the material to be coated with solutions containing titanium or zirconium compounds
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- C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
- C23C2222/20—Use of solutions containing silanes
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a formed component, comprising at least the steps (A) providing a flat steel product, (B) skin-passaging the flat steel product from step (A), (C) applying a functional coating to the flat steel product from step (B), (D) reshaping the flat steel product from step (C) to obtain a reshaped component, (E) removing the functional coating from the reshaped component from step (D), (F) applying activation particles to the reshaped component from step (E), and (G) applying phosphating to the reshaped component from step (F), additional activation particles being present before and / or during step (B) and / or before and / or during step (C) the flat steel product can be applied. Furthermore, the present invention relates to a corresponding flat steel product and its use in the automotive sector.
- EP 2 824 213 A1 describes a method for improving the adhesiveness on an anti-corrosive coated steel sheet.
- an aqueous solution containing fluoride ions is applied to the ZnO and Al 2 0 3 oxide layer of the protective coating based on Zn-Al-Mg.
- the fluoride ions ensure that the oxide layer is modified but tightly sealed, so that an adhesive that is subsequently applied shows better adhesion.
- US 2015/0352825 A1 discloses a method in which a flat steel product which has an anticorrosive coating is first treated with an acidic solution, so that a subsequently applied adhesive shows better adhesion.
- the anticorrosively coated steel flat products known from the prior art often have the problem that during their manufacture a temporary pre- or post-treatment, ie a functional coating such as an adhesion-promoting layer, a shaping aid, a passivation or a combination thereof, is applied and removed again must become. This removal is usually done by a cleaning step. It may happen that the cleaning step is not complete, ie that at least on some of the flat steel product residues of the functional coating remain.
- a phosphate layer is formed which consists of areas of differently sized zinc phosphate crystals, which appear uneven in macroscopic observation, which is undesirable.
- a method is to be provided according to the invention which also delivers good phosphated surfaces, in particular with improved adhesive adhesion, if functional coatings which have been applied in the meantime have not been completely removed.
- step (G) applying phosphating to the formed component from step (F), additional activation particles being applied to the flat steel product before and / or during step (B) and / or before and / or during step (C).
- Step (A) of the method according to the invention comprises providing a flat steel product.
- a flat steel product provided with a protective coating against corrosion is preferably provided.
- the flat steel product used according to the invention can consist of any steel grade known to the person skilled in the art, for example CR3 or DX51.
- This steel preferably used according to the invention contains, for example, max. 0.08% by weight C, max. 0.45% by weight Mn, max. 0.030% by weight P, max. 0.030% by weight S, max. 0.15% by weight Cr, max. 0.20% by weight Cu, max. 0.06% by weight Mo, max. 0.008% by weight Nb, max. 0.20% by weight of Ni, the sum of Cu, Ni, Cr and Mo not exceeding 0.50% by weight and the sum of Cr and Mo not exceeding 0.16% by weight, the rest Fe and unavoidable impurities.
- the flat steel product according to the invention is based on a steel sheet, preferably containing a coating that protects against corrosion.
- the coating which is preferably present according to the invention and which protects against corrosion is preferably metallic.
- the steel sheet can be coated in a known manner, for example using the hot-dip process (hot-dip galvanizing) or by electrolytic deposition. According to the invention, the coating is preferably carried out by the hot-dip method. Appropriate methods are known per se to the person skilled in the art.
- the coating which is preferably present on the flat steel product according to the invention, is preferably based on zinc, a zinc alloy, made of aluminum or an aluminum alloy.
- a non-coated, in particular non-galvanized, steel surface can also be used in step (A).
- the cations migrate from the anode through the electrolyte to the steel strip surface and are cathodically deposited there.
- the metal for example zinc
- the anodes being made of correspondingly nobler materials.
- the amount of metal deposited on the strip surface depends on the current density and the coating time. In order to achieve a metal layer thickness of a few micrometers at a belt speed of, for example, 100 m / min, the steel belt has to pass through several coating cells connected in series in an electrolyte cell because of the relatively short coating time at such a belt speed and thus a correspondingly low deposition rate.
- the electrolytically coated steel strip is preferably passed through a multi-stage rinsing device.
- the present coating particularly preferably consists of zinc or a zinc alloy, which has been applied more preferably by hot-dip coating.
- Processes for hot-dip coating are known per se to the person skilled in the art.
- the coating in particular made of zinc or a zinc alloy, is preferably in accordance with the invention with a coating weight of 1 to 600 g / m 2 , ie 0.5 to 300 g / m 2 per side, particularly preferably 20 to 300 g / m 2 , ie 10 to 150 g / m 2 per side.
- the at least one skin-dressing agent is very particularly preferably selected from the group consisting of compositions with the brand names Friocut LF 280, Gardolube L 8256, QWERL 4305 and mixtures thereof.
- the present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, wherein at least one skin-pass agent and additional activation particles are applied to the flat steel product before and / or during step (B).
- a mixture comprising at least one skin-dressing agent and additional activation particles is applied to the flat steel product before and / or during step (B).
- at least one skin-pass agent and additional activation particles are applied to the flat steel product separately from one another before and / or during step (B).
- the application of the at least one skin-pass agent and, if appropriate, the activation particles can generally be carried out by all methods known to the person skilled in the art, for example spraying, dipping or coating methods.
- step (B) Corresponding additional activation particles which can be applied before and / or during step (B) are described in detail below.
- Step (C) of the method according to the invention comprises the application of a functional coating to the flat steel product from step (B).
- the steel product which is obtained after the skin pass in step (B), contains on the surface at least parts of the optionally applied skin pass agent and, if necessary, additional activation particles.
- the at least one adhesion promoter is very particularly preferably selected from the group consisting of compositions with the trade names GBX 4537, Bonderite 1461 and mixtures thereof.
- An adhesion-promoting layer can be applied to the flat steel product by all methods known to the person skilled in the art, for example spraying, dipping or coating methods.
- An adhesion-promoting coating is generally applied in an amount sufficient to develop the adhesion-promoting effect, for example 1 mg / m 2 to 10 mg / m 2 , preferably 2 mg / m 2 to 6 mg / m 2 , each edition of the guide element silicon.
- Suitable coatings which can act as shaping aids are known per se to the person skilled in the art and contain, for example, acids, for example phosphoric acid, bases, for example potassium hydroxide or organic amines, cyclic, organic compounds, for example benzotriazole, further organic compounds, for example fatty acids, sulfonates, for example methanesulfonate, or alcohols, for example aminoethanol, inorganic salts, for example sulfates, in particular zinc sulfate or potassium sulfate, or carbonates, for example sodium carbonate, preferably as aqueous solutions.
- acids for example phosphoric acid
- bases for example potassium hydroxide or organic amines
- cyclic organic compounds
- organic compounds for example benzotriazole
- further organic compounds for example fatty acids, sulfonates, for example methanesulfonate, or alcohols, for example aminoethanol
- inorganic salts for example sulfates, in particular zinc sulfate or
- the at least one shaping aid is very particularly preferably selected from the group consisting of compositions with the trade names Lubitreat, NIT, L-FM50000, L-FM50100, L-FM50200 and mixtures thereof.
- a coating which acts as a shaping aid can be applied to the flat steel product by all processes known to the person skilled in the art, for example spraying, dipping or coating processes.
- a coating which acts as a shaping aid is generally applied in an amount which is sufficient to develop the corresponding action, for example 5 mg / m 2 to 40 mg / m 2 , preferably 10 mg / m 2 to 25 mg / m 2 , in each case Support for the guiding element sulfur.
- Suitable passivating coatings are known per se to the person skilled in the art and contain, for example, chromium salts, for example chromium orthophosphate, chromium nitrate, chromium trifluoride, organic acids, for example citric acid, inorganic acids, for example hydrofluoric acid, and mixtures thereof.
- the at least one passivating agent is very particularly preferably selected from the group consisting of compositions with the Flandels names Gardolene D 6804, Gardolen D 6811, Bonderite M-PA 6003 and mixtures thereof.
- a passivating coating can be applied to the flat steel product by all methods known to the person skilled in the art, for example spraying, dipping or coating methods.
- a passivating coating is generally applied in an amount sufficient to develop the passivating effect, for example 5 mg / m 2 to 40 mg / m 2 , preferably 10 mg / m 2 to 25 mg / m 2 , in each case overlay of the guide element chrome, for passivations containing chrome.
- step (C) of the process according to the invention two or more of the coatings mentioned are applied in appropriate amounts. This can be done sequentially or simultaneously.
- the present invention preferably relates to the method according to the invention, at least one functional coating agent and additional activation particles being applied before and / or during step (C).
- a mixture comprising at least one functional coating agent and additional activating particles is applied to the flat steel product before and / or during step (C).
- step (C) before and / or during step (C), at least one functional coating agent and additional activation particles are applied separately to the flat steel product.
- the shaping of the flat steel product from step (C) can be carried out according to the invention by all processes known to the person skilled in the art, for example in accordance with DIN 8580 (2010) and in particular DIN 8584 (2010).
- the forming preferably takes place at room temperature.
- Step (E) of the method according to the invention comprises removing the functional coating from the formed component from step (D).
- Step (E) of the method according to the invention preferably takes place in that the deformed component from step (D) can be treated with at least one cleaning agent in order to remove the functional coating.
- the functional coating is removed in step (E) of the method according to the invention by treating the surface of the formed component with a cleaning agent.
- the cleaning agent can be acidic, neutral or alkaline.
- an alkaline cleaning agent is used.
- the cleaning agent is more preferably used as an aqueous solution.
- the cleaning-active substance for example a surfactant, is preferably present in an amount which appears to be suitable to the person skilled in the art.
- Further components of the cleaning agent which are preferably present according to the invention are selected, for example, from the group consisting of sodium hydroxide or potassium hydroxide and mixtures thereof.
- Step (E) of the method according to the invention can furthermore be carried out using mechanical energy, for example by brushing the surfaces to be cleaned or by applying water and / or cleaning agent to the surface under high pressure.
- Step (E) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of 30 to 70 ° C.
- the method according to the invention therefore includes the feature essential to the invention that additional activation particles are applied to the flat steel product before and / or during step (B) and / or before and / or during step (C).
- the additional activation particles can differ from the activation particles used in step (F). In another preferred according to the invention, the additional activation particles and the activation particles used in step (F) of the process according to the invention are the same.
- the additional activation particles are preferably selected from the group consisting of powder activations, in particular based on titanium phosphates, or liquid activations, in particular based on zinc phosphates and metal oxides.
- Compounds dispersible in water for example oxalates of silver or copper compounds, disodium phosphate in combination with titanium compounds, in particular with water-soluble titanium compounds, for example titanium phosphate or sodium titanyl phosphates, zinc phosphates and mixtures of zinc phosphates and metal oxides, for example, are preferred.
- Zinc or iron oxides and mixtures thereof are used.
- the additional activation particles are preferably applied in powder form or as an aqueous composition.
- activation particles are applied in step (F) and before and / or during step (B) and / or before and / or during step (C) in order to improve the nucleation process of the later phosphating.
- the additional application of crystallization nuclei increases the number of nucleation sites on the substrate, since the zinc phosphate precipitating from the phosphating solution preferentially crystallizes on the additional nuclei.
- the number of phosphate crystals per unit area is increased so that the crystals hinder their growth. This leads to a reduction in crystal size and basis weight, while the rate of crystal formation increases and the degree of coverage increases.
- the phosphate layer is formed more evenly and the consumption of chemicals can be reduced.
- the crystals become mechanically more stable and the adhesion of the crystals to the substrate is improved.
- the formation of the smaller, evenly distributed phosphate crystals leads to an improvement in the adhesion of the paint film applied in the later process.
- the height- The degree of coverage leads to a lower porosity, which in turn leads to an increased corrosion resistance.
- the phosphating process can thus be specifically set and controlled.
- the actual activation step is generally preceded by a separate cleaning step in which the surface is first freed of electrolyte, oils, fats, solid particles, oxides and other impurities with an alkaline or acidic cleaner.
- the pH range can be 6 to 13.
- the surface is then rinsed with fresh water and deionized water in order to avoid carryover into the subsequent activation bath.
- the additional activation particles which are applied in step (F) of the method according to the invention are preferred, selected from the group consisting of powder activations, in particular based on titanium phosphates, or liquid activations, in particular based on zinc phosphates and metal oxides.
- Compounds which are dispersible in water for example oxalates of silver or copper compounds, disodium phosphate in combination with titanium compounds, in particular with water-soluble titanium compounds, for example titanium phosphate or sodium titanyl phosphates, zinc phosphates and mixtures of zinc phosphates and metal oxides, for example are preferred.
- Zinc or iron oxides and mixtures thereof are used.
- the additional activation particles are preferably applied in powder form.
- the starting concentration of the activating agent is, for example, 0.1 to 20 g Aftertreatment) particularly preferred with 1 blS 6 g activating agent concentrate / l preliminary or Aftercare -
- Step (G) of the method according to the invention comprises the application of phosphating to the formed component from step (F).
- an aqueous solution containing zinc phosphate, phosphoric acid, optionally nickel and / or manganese cations and an accelerator are preferably used.
- an accelerator according to the invention for example, nitrate, for example as zinc nitrate, nitrite, for example as sodium nitrite or hydrogen peroxide, is used.
- the process steps are preferably carried out in the sequence (A), (B), (C), (D), (E) and (F).
- the method according to the invention can optionally have further steps, for example oiling and / or gluing, which then take place between the said steps.
- steps (C), (F) and / or (G) are preferably carried out in each case by an injection, immersion or coating process.
- the application of solutions in steps (B), (C), (F), (G) of the method according to the invention, in particular the application of the additional activation particles before and / or during step (B) and / or before and / or step (C) is preferably carried out in a coating process.
- Coating processes are known per se to the person skilled in the art.
- the temperature of the, in particular aqueous, solution is preferably 15 to 30 ° C.
- a wet film with a thickness of 1 to 4 ⁇ m, corresponding to 1 to 4 ml / m 2 is preferably applied. After the wet film has been applied, the coated board is preferably dried.
- the temperature of the dryer is set so that a suitable temperature is set in relation to the belt speed, for example 60 to 130 ° C.
- the belt speed is, for example, 30 to 180 m / min, preferably 80 and 120 m / min, for example 100 m / min.
- FIG. 1 shows a coating obtained after comparative experiment V5.
- FIG. 2 shows a coating obtained according to experiment 6 according to the invention.
- the aqueous solutions are applied at a temperature of 15 to 30 ° C., the wet film thickness of the applied solution is in each case 1 to 4 pm, corresponding to 1 to 4 ml / m 2 .
- the coated tape is dried at a temperature of 60 to 130 ° C.
- the belt speed during the process is 100 m / min 1 .
- the boards treated in this way are then phosphated after application of activation particles.
- the phosphated top and bottom sides are examined by SEM or EDX analysis. The results are shown in Table 1.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Bauteils, umfassend mindestens die folgenden Schritte (A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, (B) Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (A), (C) Aufbringen einer funktionalen Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt (B), (D) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C), um ein umgeformtes Bauteil zu erhalten, (E) Entfernen der funktionalen Beschichtung von dem umgeformten Bauteil aus Schritt (D), (F) Aufbringen von Aktivierungspartikeln auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (E), und (G) Aufbringen einer Phosphatierung auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (F), wobei vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden.
Description
Verfahren zur Verbesserung der Phosphatierbarkeit von metallischen Oberflächen, welche mit einer temporären Vor- bzw. Nachbehandlung versehen werden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Bauteils, um- fassend mindestens die Schritte (A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, (B) Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (A), (C) Aufbringen einer funktionalen Beschichtung auf das Stahl flachprodukt aus Schritt (B), (D) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C), um ein umge- formtes Bauteil zu erhalten, (E) Entfernen der funktionalen Beschichtung von dem umgeformten Bauteil aus Schritt (D), (F) Aufbringen von Aktivierungspartikeln auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (E), und (G) Aufbringen einer Phosphatierung auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (F), wobei vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden. Des Weiteren betrifft die vor- liegende Erfindung ein entsprechendes Stahlflachprodukt und dessen Verwendung im Automo- bilsektor.
Im Stand der Technik sind Verfahren zur Verbesserung phosphatierter Oberflächen von antikor- rosiv beschichteten Stahlflachprodukten oder zur Verbesserung der Haftfähigkeit solcher Oberflä chen bereits bekannt.
In der EP 2 824 213 Al wird ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit auf einem antikor- rosiv beschichteten Stahlblech beschrieben. Dazu wird eine wässrige, Fluorid-Ionen haltige Lö- sung auf die ZnO- und Al203-aufweisende Oxidschicht der Schutzbeschichtung auf Basis Zn-Al- Mg aufgebracht. Die Fluorid-Ionen sorgen dafür, dass die Oxidschicht modifiziert, aber dicht de- kapiert wird, so dass ein anschließend aufgebrachter Kleber eine bessere Haftung zeigt.
US 2015/0352825 Al offenbart ein Verfahren, bei dem ein Stahlflachprodukt, das eine antikor- rosive Beschichtung aufweist, zunächst mit einer sauren Lösung behandelt wird, damit ein an- schließend aufgebrachter Kleber eine bessere Haftung zeigt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten antikorrosiv beschichteten Stahlflachprodukte weisen oftmals das Problem auf, dass während ihrer Herstellung eine temporäre Vor- oder Nachbehand- lung, d.h. eine funktionale Beschichtung wie beispielsweise eine haftvermittelnde Schicht, eine Umformhilfe, eine Passivierung oder eine Kombination daraus, aufgebracht und wieder entfernt
werden muss. Dieses Entfernen erfolgt in der Regel durch einen Reinigungsschritt. Dabei kann es Vorkommen, dass der Reinigungsschritt nicht vollständig verläuft, d.h., dass zumindest auf Teil flächen des Stahlflachprodukts Reste der funktionalen Beschichtung verbleiben. Bei einem an- schließend durchgeführten zweistufigen Phosphatier-schritt umfassend zum einen das Aufbrin gen von Aktivierungspartikeln und des Weiteren das Phosphatieren, können die Aktivierungspar- tikel durch die vorhandenen Reste der funktionalen Schicht die eigentliche Oberfläche des Stahl flachprodukts nicht vollständig erreichen, so dass im Ergebnis eine Phosphatschicht entsteht, die in Bereichen aus unterschiedlich groß formierten Zinkphosphatkristallen besteht, welche in der makroskopischen Betrachtung ungleichmäßig erscheinen, was unerwünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines phospha- tierten Stahlflachprodukts bereit zu stellen, welches gegenüber dem Stand der Technik verbes- serte phosphatierte Oberflächen, die insbesondere eine bessere Kleberhaftung zeigen, ergibt. Insbesondere soll erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt werden, welches auch dann gute phosphatierte Oberflächen, insbesondere mit einer verbesserten Kleberhaftung, liefert, wenn zwischenzeitlich aufgebrachte funktionale Beschichtungen nicht vollständig entfernt worden sind.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren zur Herstellung eines um- geformten Bauteils, umfassend mindestens die folgenden Schritte:
(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts,
(B) Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (A),
(C) Aufbringen einer funktionalen Beschichtung auf das Stahlflach produkt aus Schritt (B),
(D) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C), um ein umgeformtes Bauteil zu erhal- ten,
(E) Entfernen der funktionalen Beschichtung von dem umgeformten Bauteil aus Schritt (D),
(F) Aufbringen von Aktivierungspartikeln auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (E), und
(G) Aufbringen einer Phosphatierung auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (F), wobei vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Schritt (A):
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines Stahlflachpro- dukts. Bevorzugt wird in Schritt (A) ein mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung verse- henes Stahlflachprodukt bereitgestellt.
Im Allgemeinen kann das erfindungsgemäß eingesetzte Stahlflachprodukt aus jeder dem Fach- mann bekannten Stahlgüte bestehen, beispielsweise CR3 bzw. DX51. Dieser erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Stahl enthält beispielsweise max. 0,08 Gew.-% C, max. 0,45 Gew.-% Mn, max. 0,030 Gew.-% P, max. 0,030 Gew.-% S, max. 0, 15 Gew.-% Cr, max. 0,20 Gew.-% Cu, max. 0,06 Gew.-% Mo, max. 0,008 Gew.-% Nb, max. 0,20 Gew.-% Ni, wobei die Summe von Cu, Ni, Cr und Mo 0,50 Gew.-% nicht übersteigen darf und die Summe von Cr und Mo nicht 0, 16 Gew.-% nicht übersteigen darf, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt um ein Warm- band oder ein Kaltband. Diese können nach dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten wer- den. Neben Stahlbändern können in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens auch so ge- nannte Platinen eingesetzt werden, die bevorzugt erhalten werden, indem aus einem Warm- oder Kaltband durch geeignete Verfahren Stücke abgetrennt werden.
Das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt basiert auf einem Stahlblech, bevorzugt enthaltend eine vor Korrosion schützende Beschichtung. Die erfindungsgemäß bevorzugt vorliegende vor Korrosion schützende Beschichtung ist bevorzugt metallisch. Die Beschichtung des Stahlblechs kann in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise im Schmelztauchverfahren (Feuerverzinkung) oder durch elektrolytische Abscheidung. Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt die Beschichtung im Schmelztauchverfahren. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt.
Die Beschichtung, die auf dem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt bevorzugt vorliegt, basiert bevorzugt auf Zink, einer Zinklegierung, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Erfin- dungsgemäß kann in Schritt (A) auch eine nicht beschichtete, insbesondere nicht verzinkte, Stahloberfläche verwendet werden.
Geeignete Beschichtungen enthalten daher beispielsweise Zink oder Zink und Magnesium, Zink und Aluminium oder Zink, welches elektrolytisch aufgebracht worden ist.
Die Beschichtung des Stahlflachprodukts, insbesondere des Stahlbands, erfolgt dabei bevorzugt, indem in einer ersten Stufe des Beschichtungsprozesses die Bandoberfläche zunächst mecha- nisch und/oder chemisch gereinigt wird. Anschließend wird die Bandoberfläche bevorzugt in ei- ner sauren Beize aufgeraut, bevor das Band durch eine elektrolytische Beschichtungszelle hin durchgeleitet und dort beschichtet, insbesondere verzinkt, wird. In der Beschichtungszelle wird das Stahlband in einen schwefelsauren Zink-Elektrolyten getaucht und gleichzeitig als Kathode geschaltet. Im Falle von löslichen Elektroden werden diese ebenfalls in die Elektrolytlösung ge- taucht und als Anode geschaltet. Die Kationen wandern dabei von der Anode durch den Elektro- lyten zu der Stahlbandoberfläche und werden dort kathodisch abgeschieden. Im Falle von unlös- lichen Anoden ist dagegen das Metall, beispielsweise Zink, bereits im Elektrolyten gelöst, wobei die Anoden aus entsprechend edleren Materialien bestehen. Die auf der Bandoberfläche abge- schiedene Metallmenge hängt jeweils von der Stromdichte und der Beschichtungsdauer ab. Um bei einer Bandgeschwindigkeit von beispielsweise 100 m/min eine Metallschichtdicke von eini gen Mikrometern zu erzielen, muss das Stahlband wegen der bei einer solchen Bandgeschwin- digkeit relativ geringen Beschichtungsdauer und damit entsprechend geringer Abscheiderate in einer Elektrolytzelle mehrere hintereinander geschaltete Beschichtungszellen durchlaufen. Um anschließend den Elektrolyten von der Bandoberfläche zu entfernen und somit eine Elektrolytver- schleppung in den nächsten Prozessschritt zu vermeiden, wird das elektrolytisch beschichtete Stahlband bevorzugt durch eine mehrstufige Spülvorrichtung hindurchgeleitet.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt besteht die vorliegende Beschichtung aus Zink oder einer Zinklegierung, die weiter bevorzugt durch Schmelztauchbeschichten aufgebracht worden ist. Ver- fahren zur Schmelztauchbeschichtung sind dem Fachmann an sich bekannt.
Die Beschichtung, insbesondere aus Zink oder einer Zinklegierung, liegt erfindungsgemäß bevor- zugt mit einem Auflagengewicht von 1 bis 600 g/m2, d.h. 0,5 bis 300 g/m2 pro Seite, besonders bevorzugt 20 bis 300 g/m2, d.h. 10 bis 150 g/m2 pro Seite, vor.
Schritt (B):
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (A).
Das Dressieren ist dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in Flandbuch Umformen, Günter Spur, ISBN: 978-3-446-43004-4, Seite 155.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Dres- sieren in Schritt (B) unter Verwendung eines Dressiermittels erfolgt. In einer besonders bevorzug- ten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher vor und/oder während Schritt (B) mindestens ein Dressiermittel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht. Ersetzbare Dressiermittel sind dem Fachmann an sich bekannt. Bevorzugt enthält das mindestens eine Dressiermittel organische Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere hydriertes Naphtha, alkoxylierten Alkoholen, insbesondere 2-(2-Butoxyethoxy)ethanol, 2-(Methoxymethyloxy)propan und/oder verzweigter Poly(oxy-l,2-et- handiyl)-alpha-tridecyl-omega-Alkohol, Addukten von organischen Säuren und Aminen, bei- spielsweise das Addukt von 3,5,5-Trimethylhexansäure und 2-Aminoethanol, Derivaten von Fett- säuren, beispielsweise Oleoylsarkosin, Aminen, beispielsweise Dodecylpropylentriamin, Glyko- len, beispielsweise FHexylenglykol, und Mischungen davon.
Ganz besonders bevorzugt ist das mindestens eine Dressiermittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zusammensetzungen mit den Flandelsnamen Friocut LF 280, Gardolube L 8256, QWERL 4305 und Mischungen davon.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor und/oder während Schritt nicht nur mindestens ein Dressiermittel aufgebracht, sondern es werden gleich- zeitig oder getrennt von dem mindestens einen Dressiermittel vor und/oder während Schritt (B) zusätzliche Aktivierungspartikel aufgebracht.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei vor und/oder während Schritt (B) mindestens ein Dressiermittel und zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird vor und/oder während Schritt (B) eine Mischung enthaltend mindestens ein Dressiermittel und zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht.
In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform werden vor und/oder während Schritt (B) getrennt voneinander mindestens ein Dressiermittel und zusätzliche Aktivierungsparti- kel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht.
Das mindestens eine Dressiermittel wird im Allgemeinen in einer Menge auf das Stahlflachpro- dukt aufgebracht, dass der nachfolgende Dressierschritt vorteilhaft ablaufen kann. Bevorzugt wird das mindestens eine Dressiermittel in einer Menge von 1 bis 50 g/L, besonders bevorzugt 10 bis 30 g/L, aufgebracht.
Das Aufbringen des mindestens einen Dressiermittels und ggf. der Aktivierungspartikel kann im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise Aufspritz-, Tauch- oder Coatingverfahren.
Entsprechende zusätzliche Aktivierungspartikel, die vor und/oder während Schritt (B) aufgebracht werden können, werden detailliert weiter unten beschrieben.
Schritt (C):
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aufbringen einer funktionalen Be- schichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt (B).
Das Stahlfachprodukt, welches nach dem Dressieren in Schritt (B) erhalten wird, enthält auf der Oberfläche mindestens Teile des ggf. aufgebrachten Dressiermittel und gegebenenfalls zusätzli- che Aktivierungspartikel.
In Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf dieses Stahlflachprodukt mindestens eine funktionale Beschichtung aufgebracht. Funktionale Beschichtungen sind dem Fachmann auch unter dem Begriff „Vor- bzw. Nachbehandlungen“ bekannt. Funktionale Beschichtungen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden kön- nen, sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus haftvermittelnder Schicht, Umformhilfe, Passivierung oder einer Kombination daraus.
Geeignete haftvermittelnde Beschichtungen (Flaftvermittler) sind dem Fachmann an sich bekannt und enthalten beispielsweise Alkohole, beispielsweise Methanol, Silan-Komponenten, beispiels-
weise Polysiloxane, Silikat-Komponenten, Ammonium- oder Aminoverbindungen, organische Polymere und Mischungen davon.
Ganz besonders bevorzugt ist der mindestens eine Haftvermittler ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zusammensetzungen mit den Handelsnamen GBX 4537, Bonderite 1461 und Mischungen davon.
Eine haftvermittelnde Schicht kann durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden, beispielsweise Aufspritz-, Tauch- oder Coatingverfahren.
Eine haftvermittelnde Beschichtung wird im Allgemeinen in einer Menge aufgebracht, die aus- reicht, um die haftvermittelnde Wirkung zu entfalten, beispielsweise 1 mg/m2 bis 10 mg/m2, be- vorzugt 2 mg/m2 bis 6 mg/m2, jeweils Auflage des Leitelementes Silizium.
Geeignete Beschichtungen, die als Umformhilfe wirken können, sind dem Fachmann an sich bekannt und enthalten beispielsweise Säuren, beispielsweise Phosphorsäure, Basen, beispiels weise Kaliumhydroxid oder organische Amine, cyclische, organische Verbindungen, beispiels weise Benzotriazol, weitere organische Verbindungen, beispielsweise Fettsäuren, Sulfonate, bei- spielsweise Methansulfonat, oder Alkohole, beispielsweise Aminoethanol, anorganische Salze, beispielsweise Sulfate, insbesondere Zinksulfat oder Kaliumsulfat, oder Carbonate, beispielswei- se Natriumcarbonat, bevorzugt als wässrige Lösungen.
Ganz besonders bevorzugt ist die mindestens eine Umformhilfe ausgewählt aus der Gruppe be- stehend aus Zusammensetzungen mit den Handelsnamen Lubitreat, NIT, L-FM50000, L- FM50100, L-FM50200 und Mischungen davon.
Eine als Umformhilfe wirkende Beschichtung kann durch alle dem Fachmann bekannte Verfahren auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden, beispielsweise Aufspritz-, Tauch- oder Coating- verfahren.
Eine als Umformhilfe wirkende Beschichtung wird im Allgemeinen in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, um die entsprechende Wirkung zu entfalten, beispielsweise 5 mg/m2 bis 40 mg/m2, bevorzugt 10 mg/m2 bis 25 mg/m2, jeweils Auflage des Leitelementes Schwefel.
Geeignete passivierende Beschichtungen (Passivierungsmittel) sind dem Fachmann an sich be- kannt und enthalten beispielsweise Chromsalze, beispielsweise Chromorthophosphat, Chromni- trat, Chromtrifluorid, organische Säuren, beispielsweise Zitronensäure, anorganische Säuren, beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, und Mischungen davon.
Ganz besonders bevorzugt ist das mindestens eine Passivierungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zusammensetzungen mit den Flandelsnamen Gardolene D 6804, Gardo- lene D 6811, Bonderite M-PA 6003 und Mischungen davon.
Eine passivierende Beschichtung kann durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden, beispielsweise Aufspritz-, Tauch- oder Coatingverfahren.
Eine passivierende Beschichtung wird im Allgemeinen in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, um die passivierende Wirkung zu entfalten, , beispielsweise 5 mg/m2 bis 40 mg/m2, bevorzugt 10 mg/m2 bis 25 mg/m2, jeweils Auflage des Leitelementes Chrom, bei chromhaltigen Passivie- rungen.
Wird in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kombination der genannten funktio nalen Beschichtungen gewünscht, so werden zwei oder mehr der genannten Beschichtungen in entsprechenden Mengen aufgetragen. Dies kann nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren, wobei vor und/oder während Schritt (C) mindestens ein funktionales Beschichtungsmittel und zusätzliche Aktivierungspartikel aufgebracht werden.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird vor und/oder während Schritt (C) eine Mischung enthaltend mindestens ein funktionales Beschichtungsmittel und zusätzliche Akti vierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht.
In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform werden vor und/oder während Schritt (C) getrennt voneinander mindestens ein funktionales Beschichtungsmittel und zusätzli- che Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht.
Details zu den zusätzlichen Aktivierungspartikeln werden weiter unten genannt.
Schritt (D):
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C), um ein umgeformtes Bauteil zu erhalten. In der erfindungsgemäßen Ausfüh- rungsform, dass in den Schritten (A), (B) und (C) als Stahlflachprodukt ein Warmband oder ein Kaltband eingesetzt wurde, werden zu Beginn von Schritt (D) bevorzugt zunächst aus dem Warm- band oder Kaltband Platinen abgeteilt. Dies kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
Das Umformen des Stahlflach produkts aus Schritt (C) kann erfindungsgemäß nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise gemäß DIN 8580 (2010) und insbeson- dere DIN 8584 (2010).
Die Umformung findet bevorzugt bei Raumtemperatur statt.
Schritt (E):
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Entfernen der funktionalen Beschich- tung von dem umgeformten Bauteil aus Schritt (D).
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Allgemeinen durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise beschrieben in EP 2 311 928 A2, EP 2 851 452 Al und EP 2 937 411 Al.
Bevorzugt erfolgt Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, dass das umgeformte Bauteil aus Schritt (D) mit mindestens einem Reinigungsmittel behandelt werden kann, um die funktionale Beschichtung zu entfernen.
Erfindungsgemäß erfolgt das Entfernen der funktionalen Beschichtung in Schritt (E) des erfin- dungsgemäßen Verfahrens durch Behandeln der Oberfläche des umgeformten Bauteils mit ei- nem Reinigungsmittel. Das Reinigungsmittel kann erfindungsgemäß sauer, neutral oder alkalisch sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein alkalisches Reinigungsmittel eingesetzt.
io
Weiter bevorzugt wird das Reinigungsmittel als wässrige Lösung eingesetzt. Dabei liegt die reini- gungsaktive Substanz, beispielsweise ein Tensid, bevorzugt in einer dem Fachmann als geeignet erscheinenden Menge vor.
Erfindungsgemäß bevorzugt vorliegende weitere Komponenten des Reinigungsmittels sind bei- spielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid und Mischungen davon.
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann des Weiteren unter Aufwendung mechani- scher Energie erfolgen, beispielsweise indem die zu reinigenden Oberflächen gebürstet werden oder in dem Wasser und/oder Reinigungsmittel unter hohem Druck auf die Oberfläche aufge- bracht werden. Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt bei einer Tempera- tur von 30 bis 70 °C durchgeführt.
Bevorzugt erfolgt die Reinigung in Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig, da dann das beste Ergebnis bei der in Schritt (G) erfolgenden Phosphatierung erzielt wird. Es wurde aber überraschenderweise gefunden, dass, wenn vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufge- bracht werden, die Reinigung in Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt vollständig sein muss, um ein besonders vorteilhaftes Ergebnis im Phosphatierschritt zu erhal ten . Erfindungsgemäß gelingt es also dadurch, dass vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt auf- gebracht werden, ein sehr gute Phosphatierergebnis zu erhalten, obwohl die funktionale Be- schichtung nicht vollständig entfernt worden sein muss. Dieser Umstand vereinfacht den Prozess sehr und trägt dazu bei, qualitativ hochwertige phosphatierte und umgeformte Bauteile zu erhal ten .
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst daher das erfindungswesentliche Merkmal, dass vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivie- rungspartikel auf das Stahlflach produkt aufgebracht werden.
Erfindungsgemäß können Sich die zusätzlichen Aktivierungspartikel von den in Schritt (F) ver- wendeten Aktivierungspartikeln unterscheiden. In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten
Ausführungsform sind die zusätzlichen Aktivierungspartikel und die in Schritt (F) des erfindungs- gemäßen Verfahrens eingesetzten Aktivierungspartikel gleich.
Bevorzugt sind die zusätzlichen Aktivierungspartikel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pulveraktivierungen, insbesondere auf Basis von Titanphosphaten, oder Flüssigaktivierungen, insbesondere auf Basis von Zinkphosphaten und Metalloxiden. Bevorzugt werden in Wasser di- spergierbare Verbindungen, beispielsweise Oxalate von Silber- oder Kupferverbindungen, Dina- triumphosphat in Kombination mit Titanverbindungen, insbesondere mit wasserlöslichen Titan- verbindungen, beispielsweise Titanphosphat oder Natriumtitanylphosphate, Zinkphosphate und Gemische aus Zinkphosphaten und Metalloxiden z.B. Zink- oder Eisenoxide und Mischungen da- von eingesetzt. Die zusätzlichen Aktivierungspartikel werden bevorzugt in Pulverform oder als wässrige Zusammensetzung aufgebracht.
Die Ansatzkonzentration des Aktivierungsmittels (pulverförmig oder als flüssiges Konzentrat) liegt beispielsweise bei 0, 1 bis 20 gAktivierungsmittelkonzentral/lvor-bzw. Nachbehandlung) besonders bevorzugt bei 1 blS 6 gAktivierungsmittelkonzentrat/lvor-bzw. Nachbehandlung -
Schritt (F):
Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aufbringen von Aktivierungspartikeln auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (E).
Erfindungsgemäß werden Aktivierungspartikel in Schritt (F) und vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) aufgebracht, um den Keimbildungsprozess der späte- ren Phosphatierung zu verbessern. Durch das zusätzliche Aufbringen von Kristallisationskeimen wird die Anzahl an Keimbildungsstellen auf dem Substrat erhöht, da das aus der Phosphatie- rungslösung ausfallende Zinkphosphat auf den zusätzlichen Keimen bevorzugt kristallisiert. Die Anzahl der Phosphatkristalle pro Flächeneinheit wird erhöht, so dass sich die Kristalle verstärkt im Wachstum behindern. Dies führt zur Verringerung von Kristallgröße und Flächengewicht, wäh- rend die Kristallbildungsgeschwindigkeit steigt und sich der Bedeckungsgrad erhöht. Die Phos- phatschicht wird gleichmäßiger ausgebildet und der Chemikalienverbrauch kann gesenkt wer- den. Die Kristalle werden mechanisch stabiler und die Haftung der Kristalle am Substrat wird verbessert. Ebenso führt die Ausbildung der kleineren, gleichmäßig verteilten Phosphatkristalle zu einer Verbesserung der Haftung des im späteren Prozess aufgebrachten Lackfilms. Der höhe-
re Bedeckungsgrad führt zu einer geringeren Porosität, was wiederum eine gesteigerte Korrosi- onsresistenz mit sich bringt. Der Phosphatierungsprozess kann somit gezielt eingestellt und ge- steuert werden.
Erfindungsgemäß geht dem eigentlichen Aktivierungsschritt im Allgemeinen ein separater Reini gungsschritt voraus, in dem die Oberfläche zunächst mit einem alkalischen oder sauren Reiniger von Elektrolyt, Ölen, Fetten, Feststoffpartikeln, Oxiden und weiteren Verunreinigungen befreit wird. Der pH-Bereich kann bei 6 bis 13 liegen. Anschließend wird die Oberfläche mit Frischwas- ser und deionisiertem Wasser gespült, um eine Verschleppung in das nachfolgende Aktivie- rungsbad zu vermeiden.
Bevorzugt sind die zusätzlichen Aktivierungspartikel, die in Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pulveraktivierungen, insbesondere auf Basis von Titanphosphaten, oder Flüssigaktivierungen, insbesondere auf Basis von Zinkphosphaten und Metalloxiden. Bevorzugt werden in Wasser dispergierbare Verbindun- gen, beispielsweise Oxalate von Silber- oder Kupferverbindungen, Dinatriumphosphat in Kombi- nation mit Titanverbindungen, insbesondere mit wasserlöslichen Titanverbindungen, beispiels weise Titanphosphat oder Natriumtitanylphosphate, Zinkphosphate und Gemische aus Zinkphos- phaten und Metalloxiden z.B. Zink- oder Eisenoxide und Mischungen davon eingesetzt. Die zu- sätzlichen Aktivierungspartikel werden bevorzugt in Pulverform aufgebracht.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die zusätzlichen Aktivierungspartikel, die vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Pulveraktivierungen, insbesondere auf Basis von Titanphosphaten, oder Flüssigaktivierungen, insbesondere auf Basis von Zinkphosphaten und Metalloxiden.
Die Ansatzkonzentration des Aktivierungsmittels (pulverförmig oder als flüssiges Konzentrat) liegt beispielsweise bei 0, 1 bis 20 gAktivierungsmittelkonzentral/lvor-bzw. Nachbehandlung) besonders bevorzugt bei 1 blS 6 gAktivierungsmittelkonzentrat/lvor-bzw. Nachbehandlung -
Insgesamt liegen somit auf dem umgeformten Bauteil nach Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens Aktivierungspartikel mit einer Ansatzkonzentration (pulverförmig oder als flüssiges
Konzentrat) von 0, 1 bis 20 gAktivierungsmittelkonzentral/lvor-bzw. Nachbehandlung) besonders bevorzugt 1 blS 6 9Aktivierungsmittelkonzentrat/lvor-bzw. Nachbehandlung) VOr.
Schritt (G):
Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aufbringen einer Phosphatierung auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (F).
Die Phosphatierung von Stahlflachprodukten ist dem Fachmann an sich bekannt und beispiels weise beschrieben in Rausch, W., Die Phosphatierung von Metallen, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau/Württ, 2. Auflage, 1988, ISBN: 3-87480-043-1.
In Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt eine wässrige Lösung enthal- tend Zinkphosphat, Phosphorsäure, gegebenenfalls Nickel- und/oder Mangankationen, und einen Beschleuniger eingesetzt. Als Beschleuniger wird erfindungsgemäß beispielsweise Nitrat, beispielsweise als Zinknitrat, Nitrit, beispielsweise als Natriumnitrit oder Wasserstoffperoxid ein gesetzt.
Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens wir bevorzugt durchgeführt, indem die umgeform- ten Bauteile aus Schritt (F) in eine wässrige Lösung enthaltend die oben genannten Komponen- ten eingetaucht werden. Die Kontaktzeit liegt dabei beispielsweise bei 100 bis 200 s.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden die Verfahrensschritte in der Reihenfolge (A), (B), (C), (D), (E) und (F) durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann neben den genannten Verfah- rensschritten (A) bis (F) gegebenenfalls weitere Schritte aufweisen, beispielsweise Beölung und/oder Verkleben, die dann zwischen den genannten Schritten erfolgen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen die Schritte (C), (F) und/oder (G) bevorzugt je- weils durch ein Aufspritz-, Tauch- oder Coatingverfahren.
Das Aufbringen von Lösungen in den Schritte (B), (C), (F), (G) des erfindungsgemäßen Verfah- rens, insbesondere das Aufbringen der zusätzlichen Aktivierungspartikel vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) erfolgt bevorzugt in einem Coatingverfah- ren. Coatingverfahren sind dem Fachmann an sich bekannt. Bevorzugt beträgt dabei das Ver-
hältnis der Umdrehungsgeschwindigkeit der Applikationswalze zur Bandlaufgeschwindigkeit 70 bis 130%. Die Temperatur der, insbesondere wässrigen, Lösung beträgt bevorzugt 15 bis 30 °C. Es wird bevorzugt ein Nassfilm mit einer Dicke von 1 bis 4 pm, entsprechend 1 bis 4 ml/m2, auf- getragen. Nach dem Aufträgen des Nassfilms wird die beschichtete Platine bevorzugt getrocknet. Dabei wird die Temperatur des Trockners so eingestellt, dass in Relation zur Bandgeschwindig- keit eine passende Temperatur eingestellt wird, beispielsweise 60 bis 130 °C. Während des Be- schichtens beträgt die Bandgeschwindigkeit beispielsweise 30 bis 180 m/min, bevorzugt 80 und 120 m/min, beispielsweise 100 m/min.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bauteil, hergestellt durch das erfindungsgemäße Ver- fahren. Die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile zeichnen dadurch aus, dass sie eine beson- ders homogene Phosphatierungsschicht an der Oberfläche aufweisen. Durch die Aktivierung werden die Zinkphosphatkristalle besonders feinkristallin, d.h. es resultiert ein geringerer Chemi- kalienverbrauch, die mechanische Stabilität ist höher, was eine bessere Lackhaftung und Korro- sionsresistenz bedeutet. Des Weiteren sind die Prozesszeiten geringer, da kleine Kristalle schnel- ler auskristallisiert sind als große.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bauteils im Automobilbereich.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße Bauteil ist aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften für den Einsatz im Automobilbereich geeignet.
Figuren
Figur 1 zeigt eine Beschichtung erhalten nach Vergleichsversuch V5.
Figur 2 zeigt eine Beschichtung erhalten nach erfindungsgemäßem Versuch 6.
Beispiele
Es werden entsprechende Stahlplatinen, welche mit einer ZM-(Zink-Magnesium)-Beschichtung auf beiden Seiten beschichtet ist, dressiert. Anschließend wird ein Haftvermittler (HM), enthal- tend Methanol, ein Polysiloxan, eine Silikat-Komponente und Ammonium- oder Aminoverbindun- gen, erhältlich unter dem Handelsnamen GB X4537, in wässriger Lösung auf Ober- und Unter- seite in einem Bandbeschichter auf das Band aufgebracht. Die Konzentration des Haftvermittlers
beträgt dabei 2 bis 6 (Siliziumauflage als Leitelement) g/L. In den Versuchen 3 bis 7 wird zusätz- lich ein Netzmittel, erhältlich unter dem Handelsnamen H7475, aufgebracht. In den erfindungs- gemäßen Versuchen 6 und 7 werden zusätzlich Aktivierungspartikel, erhältlich unter dem Han- delsnamen ZL 6, aufgebracht.
Die wässrigen Lösungen werden bei einer Temperatur von 15 bis 30 °C aufgebracht, die Nass- filmdicke der applizierten Lösung beträgt jeweils 1 bis 4 pm, entsprechend 1 bis 4 ml/m2. Nach Aufträgen der Lösung wird das beschichtete Band bei einer Temperatur von 60 bis 130 °C ge- trocknet. Während des Verfahrens beträgt die Bandgeschwindigkeit 100 m/min 1.
Anschließend werden die so behandelten Platinen nach Aufträgen von Aktivierungspartikeln phosphatiert. Die phosphatierten Ober- und Unterseiten werden per REM- oder EDX-Analyse begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1: Vergleichs- und erfindungsgemäße Versuche
digkeit
HM Haftvermittler
NM Netzmittel
AP zusätzliche Aktivierungspartikel
OS Oberseite
US Unterseite
V Vergleichsversuch
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Bauteils, umfassend mindestens die folgenden Schritte:
(A) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts,
(B) Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (A),
(C) Aufbringen einer funktionalen Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt (B),
(D) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (C), um ein umgeformtes Bauteil zu erhalten,
(E) Entfernen der funktionalen Beschichtung von dem umgeformten Bauteil aus Schritt (D),
(F) Aufbringen von Aktivierungspartikeln auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (E), und
(G) Aufbringen einer Phosphatierung auf das umgeformte Bauteil aus Schritt (F), dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) zusätzliche Aktivierungspartikel auf das Stahlflach produkt aufgebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (A) ein mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Stahlflachprodukt bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vor Korrosion schützende Beschichtung durch Zink oder eine Zinklegierung gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während Schritt (B) mindestens ein Dressiermittel und Aktivierungspartikel auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während Schritt (C) mindestens ein funktionales Beschichtungsmittel und Aktivierungspartikel aufgebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Beschichtung eine haftvermittelnde Schicht, eine Umformhilfe, eine Passivierung oder eine Kombination daraus ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (C), (F) und/oder (G) jeweils durch ein Aufspritz-, Tauch- oder Coatingverfahren erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Aktivierungspartikel, die in Schritt (F) aufgebracht werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pulveraktivierungen, insbesondere auf Basis von Titanphosphaten, oder Flüssigaktivierungen, insbesondere auf Basis von Zinkphosphaten und Metalloxiden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Aktivierungspartikel, die vor und/oder während Schritt (B) und/oder vor und/oder während Schritt (C) auf das Stahlflachprodukt aufgebracht werden, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Pulveraktivierungen, insbesondere auf Basis von Titanphosphaten, oder Flüssigaktivierungen, insbesondere auf Basis von Zinkphosphaten und Metalloxiden.
10. Bauteil, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verwendung eines Bauteils nach Anspruch 10 im Automobilbereich.
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