EP4029973A2 - Verfahren zur herstellung eines elektrolytisch beschichteten stahlblechs - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektrolytisch beschichteten stahlblechs Download PDF

Info

Publication number
EP4029973A2
EP4029973A2 EP22150305.5A EP22150305A EP4029973A2 EP 4029973 A2 EP4029973 A2 EP 4029973A2 EP 22150305 A EP22150305 A EP 22150305A EP 4029973 A2 EP4029973 A2 EP 4029973A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel sheet
coated steel
target temperature
heat treatment
holding time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22150305.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4029973A3 (de
Inventor
Oliver Moll
Franz Hinte
Frank Panter
André Samusch
Marc Blumenau
Jörg STEINEBRUNNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP4029973A2 publication Critical patent/EP4029973A2/de
Publication of EP4029973A3 publication Critical patent/EP4029973A3/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • C23C28/3225—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615—Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617—Crystalline layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Stahlblechs; Elektrolytisches Beschichten des Stahlblechs (1). Erfindungsgemäß erfährt das beschichtete Stahlblech (1) nach dem elektrolytischen Beschichten eine Wärmebehandlung (10), wobei das beschichtete Stahlblech (1) auf eine Zieltemperatur (T<sub>Z</sub>) zwischen 60 °C und 400 °C erwärmt und für eine Haltezeit (tH) zwischen 0,10 s und 300 s auf Zieltemperatur (T<sub>Z</sub>) gehalten wird.

Description

    Technisches Gebiet (Technical Field)
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Stahlblechs; - Elektrolytisches Beschichten des Stahlblechs.
    • Technischer Hintergrund (Background Art)
  • Der Einsatz von (metallisch) beschichteten Stahlblechen im Fahrzeugbau ist Stand der Technik. Dabei kommen zwei Beschichtungssysteme, insbesondere zinkbasierte Beschichtungen in Frage. Schmelztauchbeschichtete sowie elektrolytisch beschichtete Stahlbleche. Beide Beschichtungsvarianten sind im Fahrzeugbau seit Jahrzehnten etabliert und haben ihre Vorzüge.
  • Beschichtete Stahlbleche werden im Fahrzeugbau zu Bauteilen umgeformt, welche in der Regel nach der Formgebung einem Lackierungsprozess zugeführt werden, häufig einer kathodischen Tauchlackierung (KTL), welcher nach der Tauchlackierung eine Wärmebehandlung zwischen 160 und 180°C für ca. 20 min zum Einbrennen des Lacks nachgeschaltet ist. Bei lackierten Bauteilen, welche aus elektrolytisch beschichteten Stahlblechen geformt worden sind, sind Lackirritationen festgestellt worden, welche vermutlich durch Ausgasung als Folge der Temperatureinwirkung im Lackierungsprozess entstanden sind und dadurch aufgrund der Oberflächenfehler und dem qualitativ nicht akzeptablen Erscheinungsbild zum Ausschuss oder zu kostenintensiven Nachbearbeitungen der betroffenen Bauteile führen würden. Daher besteht Optimierungsbedarf hinsichtlich der elektrolytisch beschichteten Stahlbleche.
    • Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs bereitzustellen, mit welchem die vorgenannten Nachteile im Wesentlichen vermieden oder zumindest wesentlich reduziert werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs, umfasst neben den Schritten: Bereitstellen eines Stahlblechs; Elektrolytisches Beschichten des Stahlblechs, zusätzlich den Schritt, dass nach dem elektrolytischen Beschichten das beschichtete Stahlblech eine Wärmebehandlung erfährt, wobei das beschichtete Stahlblech auf eine Zieltemperatur zwischen 60 °C und 400 °C erwärmt und für eine Haltezeit zwischen 0,10 s und 300 s auf Zieltemperatur gehalten wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das elektrolytisch beschichtete Stahlblech einer Wärmebehandlung zugeführt wird, so dass durch die Wärmebehandlung, falls vorhanden, im Stahlblech befindlicher, gasförmiger Wasserstoff rekombiniert und so einen hohen Druck erzeugen kann, welcher einen Durchtritt und dadurch ein Entweichen des Gases durch die geschlossene elektrolytisch aufgebrachte Beschichtung ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können durch die Wärmebehandlung auch andere im Stahlblech vorhandene und eingelagerte gasförmige und/oder flüssige Bestandteile austreten respektive ausgetrieben werden. Diese gasförmigen und/oder flüssigen Bestandteile wurden während der Vorstufen der Stahlblechherstellung in den Stahl-/Grundwerkstoff bzw. dessen oberflächennahe Struktur eingelagert, z.B. während eines Beiz-/ oder Glühprozesses. Dadurch wird quasi eine Ausgasung bewirkt, die im späteren Lackierungsprozess nicht mehr zu Lackirritationen respektive Oberflächenfehler im lackierten Zustand führen kann. Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung entspricht somit nicht der Wärmebehandlung im Lackierungsprozess.
  • Mit elektrolytischer Beschichtung ist hier vorrangig die Abscheidung eines Überzugs aus Zink (ZE) oder einer Zinklegierung, beispielsweise Zink-Nickel, gemeint, welcher optional mit einer organischen Deckschicht in Form einer Phosphatierung und/oder Chromatierung optimiert sein kann.
  • Als Stahlblech ist ein warm- oder kaltgewalztes Stahlblech zu verstehen, welches im ebenen unverformten Zustand blechförmig als Stahlblechzuschnitt oder bandförmig als Stahlband bereitgestellt werden kann. Bevorzugt wird als Stahlblech ein kaltgewalztes und insbesondere rekristallisierend geglühtes Stahlband bereitgestellt. Die Dicke des Stahlblechs kann zwischen 0,3 und 4 mm betragen. Die Dicke beträgt insbesondere mindestens 0,4 mm, vorzugsweise mindestens 0,5 mm und ist insbesondere auf maximal 3,5 mm, vorzugsweise auf maximal 3 mm begrenzt. Die Dicke der elektrolytischen Beschichtung kann (pro Seite) zwischen 1,5 µm und 15 µm betragen.
  • Das elektrolytische Beschichten von Stahlblechen, insbesondere von Stahlbändern ist Stand der Technik. Die Stahlbleche können sowohl ein- als auch beidseitig, je nach Anforderung, elektrolytisch beschichtet werden. Bevorzugt kommen zinkbasierte Beschichtungen zur Anwendung, welche einen gewissen kathodischen Korrosionsschutz des Stahlblechs sicherstellen. Derartige Beschichtungen sind in den Fachkreisen auch unter der Bezeichnung "ZE" (Zink elektrolytisch) bzw. "EG" (electrogalvanized) im englischsprachigen Raum bekannt. Die mit ZE beschichteten Stahlbleche werden in Fachkreisen auch "Stahlfeinblech" bezeichnet. Hierunter fallen alle denkbaren Zusammensetzungen von Kohlenstoffstählen, welche elektrolytisch beschichtbar sind und vorzugsweise im Fahrzeugbau eingesetzt werden. Dies können u. a. weiche Stähle zum Kaltumformen nach DIN EN 10152, z. B. DC01 bis DC07; hoch und höherfeste Stähle zum Kaltumformen nach DIN EN 10268, z. B. hochfeste IF-Stähle wie HC180Y und höher, z. B. isotrope Stähle wie HC2201 und höher, z. B. Bake-Hardening-Stähle wie HC180B und höher, z. B. mikrolegierte Stähle wie HC260LA und höher; oder Mehrphasenstähle zum Kaltumformen nach DIN 10338, zum einen kaltgewalzt, z. B. Dualphasen-Stähle wie HCT450X und höher, z. B. Restaustenit-Stähle wie HCT690T und höher, z. B. Komplexphasen-Stähle wie HCT600C und höher, oder zum anderen warmgewalzt, z. B. Ferrit-Bainit-Stähle wie HDT450F und höher, z. B. Dualphasen-Stähle wie HDT580X, z. B. Komplexphasen-Stähle wie HDT760C und/oder CP-W1000, z. B. Martensitphasen-Stähle wie HDT1180G1, betreffen, vgl. auch
    https://ucpcdn.thyssenkrupp.com/ legacy/UCPthyssenkruppBAMXProcessingEurope/assets.fi les/downloads/tkmpe elektrolytisch verzinktes feinblech de 20190807.pdf. Diese Aufzählung der mögliche Stahlblech-Güten respektive der damit verbundenen Zusammensetzung der Kohlenstoffstähle soll insbesondere nicht als abschließend gelten.
  • Da das elektrolytische Beschichten im Vergleich zum Schmelztauchbeschichten keinen nennenswerten thermischen Einfluss auf das Stahlblech hat, ist insbesondere die Wahl der Zieltemperatur und die Wahl der Haltedauer insbesondere auf die Zusammensetzung (Kohlenstoffstahl) des Stahlblechs anzupassen, so dass bei der Wärmebehandlung insbesondere Alterungsprozesse im Wesentlichen vermieden werden. So können entweder über "trial and error"-Versuche das für das eingesetzte Stahlblech und insbesondere unter Berücksichtigung der verfügbaren Anlagentechnik optimale einzustellende Zieltemperatur/Haltezeit verifiziert werden bzw. alternativ oder zusätzlich auch über das Fachwissen eingestellt werden.
  • Zieltemperatur und Haltezeit sind dabei erfindungsgemäß so zu wählen, dass eine Ausgasung/ Diffusion effektiv erfolgt, die mechanischen Eigenschaften des Stahl-/Grundwerkstoffs aber nicht verändert werden. Des Weiteren sind die Zieltemperatur und die Haltezeit insbesondere so zu wählen, dass vorzugsweise keine Legierungsbildung der Beschichtung mit dem Stahl-/Grundwerkstoff stattfinden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Zieltemperatur mindestens 80 °C, insbesondere mindestens 100 °C, vorzugsweise mindestens 130 °C, bevorzugt mindestens 150 °C und maximal 350 °C, insbesondere maximal 300 °C, vorzugsweise maximal 280 °C, bevorzugt maximal 250 °C.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Haltezeit mindestens 0,50 s, insbesondere mindestens 1,0 s, vorzugsweise mindestens 1,50 s, bevorzugt mindestens 2,0 s und maximal 200 s, insbesondere maximal 100 s, vorzugsweise maximal 50 s, bevorzugt maximal 30 s, weiter bevorzugt maximal 20 s.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Erwärmung auf Zieltemperatur induktiv, in einem Durchlaufofen oder mittels Strahlungsquellen durchgeführt werden, je nach vorhandenem Anlagenkonzept und/oder Bauraum. Vorzugsweise wird die Erwärmung induktiv durchgeführt, beispielsweise mittels Induktoren, welche gezielt einen Wärmeimpuls setzen können bzw. entsprechend angesteuert werden können, um das beschichtete Stahlblech relativ schnell zu erwärmen. Bei einer induktiven Erwärmung können Erwärmungsraten von mindestens 20 K/s, insbesondere von mindestens 50 K/s, vorzugsweise von mindestens 80 K/s erzielt werden, wodurch insbesondere der Bauraum relativ klein gewählt werden kann, vorzugsweise wenn die Wärmebehandlung inline in Prozessrichtung betrachtet, nach dem elektrolytischen Beschichten durchgeführt wird. Aus Prozess- und Kostensicht vorteilhaft erfolgt die Wärmebehandlung bevorzugt inline als Nachbehandlung einer kontinuierlichen elektrolytischen Beschichtung von Stahlbändern.
  • Insbesondere das Halten auf Zieltemperatur kann beispielsweise innerhalb einer Einhausung erfolgen, durch welches das erwärmte beschichtete Stahlblech hindurchgeführt wird. Das Halten kann somit vorzugsweise in einem Durchlaufofen erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das beschichtete Stahlblech während der Erwärmung in Prozessrichtung bewegt, wobei das beschichtete Stahlblech quer zur Prozessrichtung homogen erwärmt wird. Eine quer zur Prozessrichtung betrachtete homogene Erwärmung bedeutet, dass über die (gesamte) Breite des beschichteten Stahlblechs möglichst keine und nur geringe Temperaturunterschiede/-differenzen während der Wärmebehandlung zugelassen werden, um eine im Wesentlichen "vollflächige" Ausgasung über die gesamte Fläche des beschichteten Stahlblechs sicherzustellen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das beschichtete Stahlblech nach der Haltezeit aktiv abgekühlt. Unter "aktiver" Abkühlung ist zu verstehen, dass das noch warme beschichtete Stahlblech mit geeigneten Mitteln, beispielsweise mit bekannten und gängigen Mitteln, die eine Abkühlung bewirken können, gezielt abgekühlt wird, beispielsweise mit einer Abkühlrate von mindestens 5 K/s, insbesondere von mindestens 10 K/s, vorzugsweise von mindestens 20 K/s. Wird das Stahlblech beispielsweise inline nach dem elektrolytischen Beschichten wärmebehandelt, kann es sein, dass das Stahlblech auf eine Temperatur von maximal 120 °C, insbesondere von maximal 100 °C abgekühlt werden sollte, um weitere Komponenten in der Prozesskette, welche in Kontakt mit dem noch warmen Stahlblech stehen, thermisch nicht zu belasten.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention)
  • Die einzige Figur 1 stellt eine mögliche Ausführung der Erfindung schematisch dar. Ein Stahlblech (1) ist in Form eines Stahlbands bereitgestellt worden, welches in entgegengesetzter Richtung des Prozesses konventionell elektrolytisch beschichtet respektive elektrolytisch verzinkt worden ist, nicht dargestellt, und in Prozessrichtung (P) einer Wärmebehandlung (10) zugeführt wird. Optional kann das elektrolytische beschichtete Stahlblech (1) vor oder nach der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung weiterhin phosphatiert und/oder chromatiert werden. Eine Phosphatierung und/oder Chromatierung zur Steigerung der Lackhaftung und/oder des Korrosionswiderstands ist für die erfindungsgemäße Durchführung der Wärmebehandlung nicht von Relevanz und ist daher hier nicht weiter ausgeführt. Das beschichtete Stahlblech (1) erfährt nach dem elektrolytischen Beschichten eine Wärmebehandlung (10), in diesem Beispiel inline in Prozessrichtung (P) nach dem elektrolytischen Beschichten. Das beschichtete Stahlblech (1) wird auf eine Zieltemperatur (Tz) zwischen 60 °C und 400 °C erwärmt und für eine Haltezeit (tH) zwischen 0,10 s und 300 s auf Zieltemperatur (Tz) gehalten. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung (11) auf Zieltemperatur (Tz) induktiv, da gezielt und schnell das in Prozessrichtung (P) bewegte und beschichtete Stahlblech (1) insbesondere über eine Anordnung eines nicht dargestellten Induktors oberhalb und/oder unterhalb des beschichteten Stahlblechs (1) auch eine quer zur Prozessrichtung (P) und somit über die (gesamte) Breite des Stahlblechs (1) homogene Erwärmung (11) sichergestellt werden kann. Alternativ können auch ein Durchlaufofen oder eine Strahlungsquelle, nicht dargestellt, für die Erwärmung (11) berücksichtigt werden. Nachdem das auf Zieltemperatur (Tz) erwärmte und für eine Haltezeit (tH) auf Zieltemperatur (Tz) gehaltene beschichtete Stahlband (1) eine Haltezone (12) in Prozessrichtung (P) durchlaufen hat, welche beispielsweise als Durchlaufofen (12) ausgebildet sein kann, kann eine aktive Abkühlung (13) erfolgen, so dass das noch warme beschichtete Stahlblech (1) keine negativen thermischen Einflüsse auf die nachfolgenden Komponenten inline in der Prozesskette haben kann. Durch eine aktive Abkühlung (13) kann die Temperatur des die Wärmebehandlung (10) durchlaufenen beschichteten Stahlblechs (1) beispielweise auf maximal 120°C gesenkt werden. Das beschichtete Stahlblech (1) kann nach der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung (10) weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden. Des Weiteren zeigt die Figur 1 einen skizzierten Temperaturverlauf eines erfindungsgemäß wärmebehandelten elektrolytisch beschichteten Stahlblechs (1) in einem Zeit(t)-Temperatur(T)-Diagramm. Der Temperaturverlauf kann individuell und in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Stahlblechs wie auch des vorhandenen Anlagenkonzepts vorgeben respektive definiert sein. Auch kann die Wärmebehandlung offline erfolgen.
  • In Abhängigkeit der Prozessbedingungen der elektrolytischen Beschichtung kann die abgeschiedene Beschichtung eine eher säulenförmige oder plattenförmige Kristallstruktur aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt sich in Versuchen unabhängig von der Morphologie der Beschichtung. Auch bei einer plattenförmigen Kristallstruktur mit der damit verbundenen geringeren Porosität, welche eine Ausgasung insbesondere nicht begünstigt, kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Wärmebehandlung die Aufgabenstellung an die Erfindung dennoch erfüllt werden.
  • An elektrolytisch verzinkten Stahlfeinblechen (1) wurden Untersuchungen durchgeführt. Um einen Vergleich durchführen zu können, wurden als Stahlfeinblech (1) zwei Stahlbänder bereitgestellt, jeweils ein identischer kaltgewalzter Bake-Hardening-Stahl mit einer Dicke von 0,8 mm, welche jeweils mit gleichen Parametern elektrolytisch beidseitig mit einer Dicke von 5 µm pro Seite verzinkt wurden. Das erste Stahlfeinblech wurde als Referenz konventionell weiterprozessiert. Das zweite Stahlfeinblech (1) wurde inline, analog zur skizzierten Figur 1, nach dem elektrolytischen Beschichten einer Wärmebehandlung (10) zugeführt. Das Erwärmen (11) erfolgte beidseitig über jeweils einen über die Breite oberhalb und unterhalb des Stahlfeinblechs (1) angeordneten Induktor, welcher jeweils das zweite Stahlfeinblech (1) mit einer Erwärmungsrate von 200 K/s beaufschlagte und auf eine Zieltemperatur (Tz) von 220 °C erwärmt hatte. Die Haltezeit (tH) betrug 4,50 s bei 220 °C und das Halten erfolgte in einem Durchlaufofen (12), um die Zieltemperatur (Tz) von 220 °C aufrecht zu halten. In Prozessrichtung (P) der Haltezone (12) nachgelagert wurde das warme beschichtete Stahlfeinblech (1) aktiv abgekühlt, wobei eine Wasserbrause (13) zum Einsatz kam und das warme beschichtete Stahlfeinblech (1) auf 70 °C mit einer Abkühlrate von 120 K/s abkühlte, so dass es weiterprozessiert werden konnte, ohne die weiteren Komponenten in der Prozesskette thermisch negativ zu beeinflussen.
  • Aus den beiden prozessierten Stahlfeinblechen (1) wurde mehrere Proben entnommen, welche im Labormaßstab bei gleichen Parametern unverformt einer Standard-Phosphatierung und einem Standard-KTL-Prozess zugeführt wurde, mit einer nach dem Tauchbad nachgelagerten Einbrennbehandlung von 20 min bei 170 °C. An den Oberflächen der Proben wurden jeweils auf einer Testfläche von 600 cm2 digital Fehlstellen qualifiziert und quantifiziert, so dass alle Proben, welche aus dem zweiten Stahlfeinblech (1) entnommen worden sind und die erfindungsgemäße Wärmebehandlung (10) erfahren hatten, überraschend weniger qualitative und quantitative Oberflächenfehler aufzeigten als die Proben, welche der Referenz entnommen worden sind.
  • Die Anzahl der Störungen bedingt durch die Ausgasung im KTL-Prozess in den Referenz-Proben bezogen auf 600 cm2 wurde bei allen Proben wie folgt ermittelt: über 5000 Löcher und über 100 Pusteln. Das Fehlerbild bei den Proben aus dem zweiten Stahlfeinblech (1) bezogen auf 600 cm2 wurde bei allen Proben wie folgt ermittelt: unter 50 Löcher und unter 15 Pusteln.
  • Das Ergebnis war somit eindeutig, dass die erfindungsgemäße Wärmebehandlung (10) von elektrolytisch beschichtetem Stahlblech (1) zu weniger Oberflächenfehlern während des Lackierungsprozess führt, so dass den Anforderungen an die Qualität von elektrolytisch beschichten und lackierten Stahlblechen (1) entsprochen und insbesondere verbessert werden kann.
  • Die beschriebenen Merkmale sind alle, soweit technisch möglich, miteinander kombinierbar. Die Erfindung muss nicht inline an einem Stahlband durchgeführt werden, sondern es kann auch an blechförmigen Stahlblechzuschnitten durchgeführt werden, bevor diese weiterprozessiert werden. Es hat sich auch im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass die Wärmebehandlung nicht zwangsläufig eine Ausgasung/Effusion des gesamten Stahl-/Grundwerkstoffs umfassen muss. Es ist hingegen ausreichend, die gasförmigen und/oder flüssigen Bestandteile in einem oberflächennahen Bereich beispielsweise bis zu 20 µm des Stahl-/Grundwerkstoffs auszutreiben, in welchem sich typischerweise auch die Einlagerungen aus den Vorstufen der Stahlblecherzeugung befinden, um den Anforderungen zu genügen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    - Bereitstellen eines Stahlblechs;
    - Elektrolytisches Beschichten des Stahlblechs (1);
    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem elektrolytischen Beschichten das beschichtete Stahlblech (1) eine Wärmebehandlung (10) erfährt, wobei das beschichtete Stahlblech (1) auf eine Zieltemperatur (Tz) zwischen 60 °C und 400 °C erwärmt und für eine Haltezeit (tH) zwischen 0,10 s und 300 s auf Zieltemperatur (Tz) gehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zieltemperatur (Tz) zwischen 80 °C und 350 °C beträgt
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zieltemperatur (Tz) zwischen 100 °C und 300 °C beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zieltemperatur (Tz) zwischen 130 °C und 280 °C beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Haltezeit (tH) zwischen 0,50 s und 200 s beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Haltezeit (tH) zwischen 1,0 s und 100 s beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Haltezeit (tH) zwischen 1,50 s und 50 s beträgt.
  8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Erwärmung (11) auf Zieltemperatur (Tz) induktiv, in einem Durchlaufofen oder mittels Strahlungsquellen durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das beschichteten Stahlblech (1) während der Erwärmung (11) in eine Prozessrichtung (P) bewegt wird, wobei das beschichtete Stahlblech (1) quer zur Prozessrichtung (P) homogen erwärmt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das beschichtete Stahlblech (1) nach der Haltezeit (tH) aktiv abgekühlt wird.
EP22150305.5A 2021-01-13 2022-01-05 Verfahren zur herstellung eines elektrolytisch beschichteten stahlblechs Pending EP4029973A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200229.3A DE102021200229A1 (de) 2021-01-13 2021-01-13 Verfahren zur Herstellung eines elektrolytisch beschichteten Stahlblechs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP4029973A2 true EP4029973A2 (de) 2022-07-20
EP4029973A3 EP4029973A3 (de) 2022-09-28

Family

ID=79230781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22150305.5A Pending EP4029973A3 (de) 2021-01-13 2022-01-05 Verfahren zur herstellung eines elektrolytisch beschichteten stahlblechs

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4029973A3 (de)
DE (1) DE102021200229A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511631A (en) * 1984-04-13 1985-04-16 Toyo Kohan Co., Ltd. Metallic chromium-nickel-hydrated chromium oxide-coated tin free steel and process for the production thereof
DE10257737B3 (de) 2002-12-10 2004-02-26 Thyssenkrupp Stahl Ag Verfahren zur elektrolytischen Magnesium-Abscheidung auf verzinktem Blech
DE102008004728A1 (de) 2008-01-16 2009-07-23 Henkel Ag & Co. Kgaa Phosphatiertes Stahlblech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs
DE102013100730B3 (de) 2013-01-25 2014-06-05 Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von verzinktem Fein- oder Feinstblech mit hoher Korrosionsbeständigkeit sowie Verwendung des verzinkten Fein- oder Feinstblechs
DE102013010025A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-18 Muhr Und Bender Kg Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses aus flexibel gewalztem Bandmaterial
DE102015113878B4 (de) 2015-08-21 2023-03-16 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur thermischen Behandlung eines mit einer Konversionsschicht beschichteten Schwarzblechs

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021200229A1 (de) 2022-07-14
EP4029973A3 (de) 2022-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3011081B1 (de) Verfahren zum herstellen eines erzeugnisses aus gewalztem bandmaterial
DE102012110972B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses aus flexibel gewalztem Bandmaterial und Erzeugnis aus flexibel gewalztem Bandmaterial
EP3215656B1 (de) Verfahren zum herstellen einer korrosionsschutzbeschichtung für härtbare stahlbleche und korrosionsschutzschicht für härtbare stahlbleche
DE102010030465B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils aus einem höherfesten Stahlblechmaterial mit einer elektrolytisch aufgebrachten Zink-Nickel-Beschichtung
WO2015036151A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mit einem metallischen, vor korrosion schützenden überzug versehenen stahlbauteils und stahlbauteil
DE102012101018B3 (de) Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Stahlflachprodukts
EP2848715B1 (de) Verfahren zum herstellen eines mit einem metallischen, vor korrosion schützenden überzug versehenen stahlbauteils
EP1767670A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines korrosionsgeschützten Stahlflachprodukts
EP2327805B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils mit einer Korrosionsschutzbeschichtung
DE112009004363T5 (de) Stahlblechvergütungsvorrichtung, selbige umfassende vorrichtung zur herstellung vonbesohichtetem stahlblech und selbige einsetzendes herstellungsverfahren für besohichtetes stahlblech
DE102014210008A1 (de) Verfahren und Anlage zum Herstellen eines gehärteten Formteils
DE102009044861B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines gut umformbaren Stahlflachprodukts, Stahlflachprodukt und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem solchen Stahlflachprodukt
EP3056591A1 (de) Verfahren zum herstellen eines erzeugnisses aus gewalztem bandmaterial
EP3126543A1 (de) Bauteil, insbesondere strukturbauteil, für einen kraftwagen, sowie verfahren zum herstellen eines bauteils
DE102008004728A1 (de) Phosphatiertes Stahlblech sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechs
WO2016026885A1 (de) Oberflächenveredeltes stahlblech und verfahren zu dessen herstellung
WO2015106779A1 (de) Halbhohlnietelement
EP4029973A2 (de) Verfahren zur herstellung eines elektrolytisch beschichteten stahlblechs
EP4038215B1 (de) Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten stahlblechbauteils mit einem aluminiumbasierten überzug sowie eine ausgangsplatine und ein pressgehärtetes stahlblechbauteil hieraus
EP2890821B2 (de) Verfahren und fertigungsanlage zum herstellen eines warmumgeformten oder pressgehärteten blechformteils mit einer metallischen korrosionsschutzbeschichtung, sowie hiermit hergestelltes blechformteil und fahrzeugkarosserie mit solchem blechformteil
DE102015225662A1 (de) Verfahren zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils
DE102021203239A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer presshärtegeeigneten Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken und Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils
EP2071047A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines verzinkten Formbauteils aus Stahl
DE102019105882A1 (de) Verfahren zur Vorbehandlung eines kaltumgeformten Werkstücks aus Stahl vor einer Oberflächenbehandlung, Werkstück und Fahrzeug
EP2955249A1 (de) Mit einem Korrosionsschutzsystem versehenes Stahlflachprodukt und Verfahren zum Herstellen eines mit einem Korrosionsschutzsystem beschichteten Stahlflachprodukts

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: C25D 13/22 20060101ALN20220824BHEP

Ipc: C23C 22/07 20060101ALN20220824BHEP

Ipc: C25D 5/00 20060101ALI20220824BHEP

Ipc: C25D 5/50 20060101AFI20220824BHEP

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230215

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20231206