EP4090784A1 - Verfahren zur herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten stahlblechs - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten stahlblechs

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EP4090784A1
EP4090784A1 EP21701214.5A EP21701214A EP4090784A1 EP 4090784 A1 EP4090784 A1 EP 4090784A1 EP 21701214 A EP21701214 A EP 21701214A EP 4090784 A1 EP4090784 A1 EP 4090784A1
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EP
European Patent Office
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zinc
steel sheet
skin
grains
based coating
Prior art date
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Pending
Application number
EP21701214.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian JUNGE
Burak William Cetinkaya
Jennifer Schulz
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
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP4090784A1 publication Critical patent/EP4090784A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B2001/228—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length skin pass rolling or temper rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a surface-finished and surface-conditioned steel sheet, the method comprising the following steps:
  • a standard surface conditioning process for (cold) rolled (steel) sheet is skin pass.
  • a roller with shaping elements is pressed on one side against a sheet metal or a sheet is passed between a pair of rollers with shaping elements and skinned on both sides. Due to the contact of the sheet with the skin pass roller, the negative of the roller topography is mapped onto the sheet in an idealized view.
  • desired roughness parameters can be achieved on the sheet metal surface, and on the other hand mechanical parameters of the material can be set in a targeted manner. While the roughness generally has a significant influence on the wettability, suitability for adhesion and reactivity of the surface, the setting of the mechanical parameters is aimed at the desired forming properties of the sheet metal.
  • the forming properties of a sheet metal or the surface of a sheet metal can vary depending on the coating.
  • zinc-based coatings ge with a proportion of Mg compared to zinc-based coatings without Mg, an improved formability.
  • the eutectic that forms in the zinc-based coating with Mg in the hot-dip coating process or the intermetallic phase in the eutectic is (significantly) harder compared to the surrounding matrix (coating) and breaks under the action of mechanical force during the skin-pass and / or forming process.
  • the resulting “micro-cracks” in the intermetallic phase can ensure lower coefficients of friction and thus less wear and tear. Improved wear behavior can reduce and save the use of additional oils, for example, which would otherwise be helpful / necessary for wear-free forming.
  • such crack phenomena can be advantageous for the phosphatability, lacquer binding and later lacquer appearance.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a surface-finished and surface-conditioned steel sheet with which the phosphatability, formability and / or paint appearance of surface-finished and surface-conditioned steel sheets can be improved.
  • the inventors have surprisingly found that a positive influence on the improvement of the phosphatability, deformability and / or lacquer appearance can be exerted by carrying out the skin pass with a skin pass degree of greater than 1% in such a way that the zinc grains in the stamped area as a result of the force of the skin pass are changed in their dimensions compared to the zinc grains in the unembossed area.
  • a change in the zinc grains in the embossed area can be brought about Zinc grains in the embossed area, in addition to the "microcracks" already formed in the intermetallic phase, can be generated on the surface of the coating, which can preferably increase the chemical reactivity by enlarging the surface within the embossed areas.
  • This not only enables better phosphatability and / or binding of polymeric systems, but also improved wettability and / or deformability can be guaranteed.
  • "micro-cracks" can form in the intermetallic phases even with a skin pass degree of less than 1%. The force or mechanical stress, however, seems to be too low, so that the zinc grains in the embossed areas are not damaged and / or broken.
  • Sheet steel is to be understood as meaning a flat steel product in the form of a strip or sheet metal / plate. It has a longitudinal extension (length), a transverse extension (width) and a vertical extension (thickness).
  • the steel sheet can be a hot strip (hot-rolled steel strip) or cold strip (cold-rolled steel strip) or be made from a hot strip or from a cold strip.
  • the surface of the steel sheet is dressed by means of one or more Dres sierwalzen, with embossed areas being introduced into a roll stand in a rolling train, in a coating line or separately in a (post) roll stand.
  • “Dimension” is to be understood as a size, in particular at least one extent in length, width and / or height, and / or an orientation, in particular the crystal orientation (grain orientation), of the zinc grain (s).
  • a two- or three-dimensional representation of the surface-refined and surface-conditioned sheet steel can be created, from which the size and / or orientation can be determined with the help of standardized methods, for example using light microscopy and / or SEM images in cross-section ( in the area of the coating) and / or SEM images of the surface of the coating.
  • the dimensions of the embossed areas are, inter alia, dependent on the skin pass degree, which is, for example, up to 5%, in particular up to 4%, preferably up to 3%, preferably up to 2.5%, particularly can preferably be up to 2%, the skin-pass degree expressing the ratio of the decrease in thickness (input thickness to output thickness in the roll stand) of the rolled steel sheet to the input thickness, in particular taking into account the thickness reduction.
  • the skin-refined and surface-conditioned sheet steel has a surface structure as a result of the skin passing.
  • the thickness of the steel sheet is, for example, 0.5 to 4.0 mm, in particular 0.6 to 3.0 mm, preferably 0.7 to 2.5 mm.
  • the zinc grains in the embossed area are smaller in size than the zinc grains in the unembossed area of the surface-refined and surface-conditioned sheet steel.
  • the zinc grains are influenced, in particular damaged and / or broken, in such a way that smaller zinc grains arise from the original zinc grains and the smaller zinc grains can recrystallize as a result.
  • the zinc grains that are richly modified in the coined area thus preferably differ not only in their size, but are also modified in their orientation compared to the original zinc grains or the zinc grains in the uncoined area. From a skin-pass degree of 1% or by adjusting the skin-pass degree greater than 1%, further advantageous “microcracks” can be created in the embossed areas in addition to the microcracks already present in the intermetallic phase.
  • the zinc-based coating has the following chemical composition in% by weight: optionally one or more alloy elements from the group (Al, Mg):
  • the zinc-based coating can contain additional elements such as aluminum with a content of up to 5.0% by weight and / or magnesium with a content of up to 5.0% by weight.
  • Steel sheets with a zinc-based coating have very good cathodic corrosion protection, which has been used in automotive engineering for years. If improved corrosion protection is provided, the coating additionally has magnesium with a content of at least 0.05% by weight, in particular of at least 0.3% by weight, preferably of at least 0.5% by weight.
  • magnesium can contain at least 0.05% by weight, in particular at least at least 0.3% by weight, preferably at least 0.5% by weight, may be present.
  • the zinc-based coating particularly preferably has aluminum and magnesium, each with at least 0.5% by weight, in order to be able to provide an improved cathodic protective effect.
  • the zinc-based coating has a thickness between 2 and 20 ⁇ m, in particular between 4 and 15 ⁇ m, preferably between 5 and 12 ⁇ m.
  • a deterministic surface structure is introduced into the surface-refined steel sheet by the skin-pass molding.
  • deterministic surface structure are to be understood in particular regularly recurring surface structures which have a defined shape and / or design or dimensioning.
  • this also includes surface structures with a (guasi-) stochastic appearance, which are composed of stochastic formulas with a recurring structure.
  • the introduction of a stochastic surface structure is also conceivable.
  • the surface-finished and surface-conditioned steel sheet is phosphated.
  • improved phosphatability can also be achieved.
  • the zinc ions can get better into the phosphating bath and form a conversion chemistry, so that an essentially homogeneous formation of the phosphate layer, especially with small or fine crystals, which can meet the high requirements of automobile manufacturers.
  • Figure la b) schematic partial sectional views of a provided, surface-finished steel sheet a) and a surface-finished and surface-conditioned steel sheet b),
  • FIG. 3 a recording of a partial area of a surface-refined and surface-conditioned steel sheet in a cross-section along the line in FIG. 2a)
  • FIG. 4a, b) each a recording of a partial area of a surface of a surface-refined, surface-conditioned and phosphated steel sheet which was not dressed according to the invention a) and according to the invention b).
  • Figure 1 shows schematic partial sectional views before and after the skin pass.
  • the surface-finished steel sheet (10) comprises a steel sheet (1) with a zinc-based coating (1.1), zinc grains (2) being distributed within the coating (1.1).
  • the zinc-based coating (1.1) can, in addition to zinc and unavoidable impurities, optionally contain one or more alloying elements from the group (Al, Mg): Al up to 5.0, Mg up to 5.0.
  • the thickness of the steel sheet (1) is, for example, 0.5 to 4.0 mm.
  • the surface-refined steel sheet (10) provided is fed to a skin pass, which is carried out by acting on both sides of the surface of the surface-refined steel sheet (10) by means of dressing rollers (not shown) with shaping elements, with areas (3 ) and form unembossed areas (4) on the surface of the steel sheet (1) provided with a zinc-based coating (1.1), see FIG. 1b).
  • a deterministic or stochastic surface structure can be brought into the surface-refined steel sheet (10) by the skin-passing.
  • the skin pass is carried out with a skin pass degree greater than 1% in such a way that, as a result of the force exerted by the skin pass, the dimensions of the zinc grains (2.1) in the coined area (3) are changed compared to the zinc grains (2) in the uncoated area (4) , as illustrated in the schematic representation in Figure lb).
  • the zinc grain ner (2.1) in the embossed area (3) are smaller in size than the zinc grains (2) in the unembossed area (4) of the surface-refined and surface-conditioned sheet steel (11).
  • FIG. 2 each shows a picture taken by means of a scanning electron microscope (SEM) of a portion of a surface-finished and surface-conditioned steel sheet (11), with a stochastic surface structure, see FIG. 2a), and a deterministic surface structure, see FIG. 2b ).
  • a steel sheet (1) made of a soft steel grade "CR4" was cold-rolled to a thickness of 0.7 mm and coated with a zinc-based coating (1.1) in a hot-dip coating system, with Al with 1, in the coating (1.1) shown in FIG. 2a). 6% by weight and Mg with 1.1% by weight and in the coating (1.1) shown in FIG. 2b) Al with 0.4% by weight.
  • SEM scanning electron microscope
  • the surface-finished steel sheet (10) was skin-passed with an EDT-textured skin-pass roller (FIG. 2a)) and with an LT-textured skin-pass roller (not shown) (FIG. 2b)), each with a skin-pass degree of 1.5%.
  • a change in the zinc grains (2.1) in the embossed area (3) can be brought about, with by the particularly “targeted” action, for example by damaging or breaking the zinc grains (2.1) in the embossed area (2) in FIG. 2b) advantageous microcracks (2.2) or in FIG. 2a) advantageous microcracks in addition to those already in the intermetallic Phase formed "micro cracks" (2.2) can be generated on the surface of the coating (1.1).
  • FIG. 3 shows a photo of a partial area of the surface-finished and surface-conditioned steel sheet (11) in cross-section along the line (L) in FIG. 2a), which was recorded by means of a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • steel sheets (1) made of a soft steel quality "CR4" were cold-rolled to a thickness of 0.7 mm each and coated with a zinc-based coating (1.1) in a hot-dip coating plant, with Al with 1, 4 wt% and Mg at 1.2 Wt .-% was included.
  • the surface-refined steel sheets (10) were skin-passed with different skin-pass grades using an EDT-textured skin pass roller (not shown).
  • the different surface-refined and surface-conditioned steel sheets (11) were then phosphated.
  • FIG. 4) shows a photograph of a partial area of a surface of a surface-refined, surface-conditioned and phosphated steel sheet, which has a skin-pass degree of 0.95%, see FIG.
  • the embodiment according to the invention in the right figure shows a more homogeneous phosphate pattern with a uniform zinc phosphate crystal growth compared to the left figure, with finer or smaller zinc phosphate crystals, which in particular have the further advantageous "microcracks" (2.2) due to the reduction in size of the original zinc grains and the recrystallized, smaller zinc grains (2.1).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs (11), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Stahlblechs (1) mit einem zinkbasierten Überzug (1.1), wobei Zinkkörner (2) innerhalb des Überzugs verteilt angeordnet sind, - Dressieren des oberflächenveredelten Stahlblechs (10), so dass sich verprägte Bereiche (3) und unverprägte Bereiche (4) auf der Oberfläche des mit einem zinkbasierten Überzug (1.1) versehenen Stahlblechs (1) ausbilden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Dressieren mit einem Dressiergrad größer 1 % derart durchgeführt wird, dass infolge der Krafteinwirkung durch das Dressieren die Zinkkörner (2.1) im verprägten Bereich (3) in ihrer Dimension im Vergleich zu den Zinkkörnern (2) im unverprägten Bereich (4) verändert werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten
Stahlblechs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenveredelten und oberflä chenkonditionierten Stahlblechs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Stahlblechs mit einem zinkbasierten Überzug, wobei Zinkkör ner innerhalb des Überzugs verteilt angeordnet sind,
Dressieren des oberflächenveredelten Stahlblechs, so dass sich verprägte Be reiche und unverprägte Bereiche auf der Oberfläche des mit einem zinkbasier ten Überzug versehenen Stahlblechs ausbilden.
Ein standardmäßiges Oberflächen-Konditionierungsverfahren für (kalt)gewalztes (Stahl-)Blech ist das Dressieren. Beim Dressiervorgang wird eine Walze mit formgebenden Elementen einsei tig an ein Blech gepresst respektive ein Blech wird zwischen ein Walzenpaar mit formgebenden Elementen hindurchgeführt und beidseitig dressiert. Durch den Kontakt von dem Blech mit der Dressierwalze wird in einer idealisierten Betrachtung das Negativ der Walzentopografie auf das Blech abgebildet. Hierbei können zum einen gewünschte Rauheitskennwerte auf der Blecho berfläche erreicht, zum anderen gezielt mechanische Kennwerte des Werkstoffes eingestellt werden. Während die Rauheit im Allgemeinen einen maßgeblichen Einfluss auf die Benetzbar keit, Klebeeignung und Reaktivität der Oberfläche hat, zielt die Einstellung der mechanischen Kennwerte auf gewünschte Umformeigenschaften des Bleches ab.
Es existieren unterschiedliche Texturierungsverfahren, durch die die formgebenden Elemente auf der Walze generiert werden. Beim Electrical Discharge Texturing (EDT) wird die Walzenober fläche durch Funkenerosion aufgeraut und es entsteht eine insofern stochastische Topografie, als dass die Größe und Tiefe der entstehenden Krater je nach Energieübertrag des Funkenein schlags variieren und die Walzentextur daher keinem periodischen Muster folgt, s. beispielswei se EP 2 006 037 Bl. Beim Lasertexturieren (LT) wird die Walzenoberfläche durch Laserstrahl beschuss bearbeitet und es können zielgerichtete Strukturen mit einer deterministischen Topo grafie erzeugt werden, s. beispielsweise EP 2 892 663 Bl.
Die Umformeigenschaften eines Blechs respektive der Oberfläche eines Blechs können je nach Überzug variieren. Beispielsweise weisen durch Schmelztauchbeschichten zinkbasierte Überzü- ge mit Anteilen von Mg im Vergleich zu zinkbasierten Überzügen ohne Mg ein verbessertes Um formvermögen auf. Das sich im zinkbasierten Überzug mit Mg im Schmelztauchbeschichtungs prozess bildende Eutektikum respektive die im Eutektikum befindliche intermetallische Phase ist (deutlich) härter im Vergleich zur umgebenden Matrix (Überzug) und bricht unter mechani scher Krafteinwirkung im Rahmen des Dressierens und/oder Umformprozesses. Die dadurch entstehenden „Mikrorisse“ in der intermetallischen Phase können für niedrigere Reibkennwer te und damit für ein verschleißfreieres Umformen sorgen. Ein verbessertes Verschleißverhalten kann den Einsatz von beispielsweise Zusatzbeölungen, die sonst für verschleißfreie Umformun gen hilfreich/notwendig wären, reduzieren und einsparen. Des Weiteren können derartige Ris serscheinungen vorteilhaft für die Phosphatierbarkeit, Lackanbindung und spätere Lackanmu- tung sein.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs anzugeben, mit welchem die Phosphatierbarkeit, Umformbarkeit und/oder Lackanmutung von oberflächenveredelten und oberflächenkonditio nierten Stahlblechen verbessert werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass positiv Einfluss auf die Verbesserung der Phosphatierbarkeit, Umformbarkeit und/oder Lackanmutung dadurch genommen werden kann, indem das Dressieren mit einem Dressiergrad größer 1 % derart durchgeführt wird, dass infolge der Krafteinwirkung durch das Dressieren die Zinkkörner im verprägten Bereich in ihrer Dimension im Vergleich zu den Zinkkörnern im unverprägten Bereich verändert werden. Durch eine Anpassung des Dressiergrads größer 1 %, insbesondere größer 1,2 %, vorzugsweise grö ßer 1,4 % kann eine Veränderung der Zinkkörner im verprägten Bereich bewirkt werden, wobei durch die insbesondere „gezielte“ Einwirkung, beispielsweise durch Zerstörung respektive Be schädigung der Zinkkörner im verprägten Bereich vorteilhafte weitere neben den bereits in der intermetallischen Phase ausgebildeten „Mikrorisse“ auf der Oberfläche des Überzugs erzeugt werden können, welche vorzugsweise die chemische Reaktivität durch Vergrößerung der Ober fläche innerhalb der verprägten Bereiche steigern können. Dadurch wird nicht nur eine besse re Phosphatierbarkeit und/oder Anbindung von polymeren Systemen ermöglicht, sondern auch eine verbesserte Benetzbarkeit und/oder Umformbarkeit kann gewährleistet werden. In den verprägten Bereichen können sich „Mikrorisse“ in den intermetallischen Phasen auch bei einem Dressiergrad kleiner 1% ausbilden. Die Krafteinwirkung respektive mechanische Be anspruchung hingegen scheint jedoch zu gering zu sein, so dass die Zinkkörner in den verpräg ten Bereichen nicht geschädigt und/oder gebrochen werden.
Unter Stahlblech ist ein Stahlflachprodukt in Bandform oder Blech-/Platinenform zu verstehen. Es weist eine Längserstreckung (Länge), eine Querstreckung (Breite) sowie eine Höhenerstre ckung (Dicke) auf. Das Stahlblech kann ein Warmband (warmgewalztes Stahlband) oder Kalt band (kaltgewalztes Stahlband) sein oder aus einem Warmband oder aus einem Kaltband her gestellt sein. Bevorzugt wird die Oberfläche des Stahlblechs mittels einer oder mehreren Dres sierwalzen dressiert, wobei in einem Walzgerüst in einer Walzstraße, in einer Beschichtungs straße oder separat in einem (Nach-)Walzgerüst verprägte Bereiche eingebracht werden.
Unter „Dimension“ ist eine Größe, insbesondere mindestens eine Erstreckung in Länge, Breite und/oder Höhe, und/oder eine Orientierung, insbesondere die Kristallorientierung (Kornorien tierung), des oder der Zinkkörner zu verstehen. Zur Ermittlung der „Dimension“ kann eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs erstellt werden, woraus mit Hilfe von standardisierten Verfahren Größe und/oder Orientierung bestimmt werden können, beispielsweise anhand von Lichtmikroskopie- und/oder REM-Aufnahmen im Querschliff (im Bereich des Überzugs) und/oder REM-Aufnahmen von der Oberfläche des Überzugs.
Die verprägten Bereiche in ihrer Dimensionierung (Tiefe, Breite etc.) sind unter anderem ab hängig vom Dressiergrad, welcher beispielsweise bis zu 5 %, insbesondere bis zu 4 %, vor zugsweise bis zu 3 %, bevorzugt bis zu 2,5 %, besonders bevorzugt bis zu 2 % betragen kann, wobei der Dressiergrad das Verhältnis der Dickenabnahme (Eingangsdicke zur Ausgangsdicke im Walzgerüst) des gewalzten Stahlblechs zur Eingangsdicke ausdrückt, insbesondere die Di ckenreduktion berücksichtigt. Durch das Dressieren weist das oberflächenveredelte und ober flächenkonditionierte Stahlblech eine Oberflächenstruktur auf.
Die Dicke des Stahlblechs beträgt beispielsweise 0,5 bis 4,0 mm, insbesondere 0,6 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,7 bis 2,5 mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Be schreibung 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 Merkma le aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft wer den.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Zinkkörner im ver- prägten Bereich in ihrer Größe kleiner als die Zinkkörner im unverprägten Bereich des oberflä chenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs. Infolge der Krafteinwirkung durch das Dressieren werden die Zinkkörner derart beeinflusst, insbesondere beschädigt und/oder gebrochen, dass aus den ursprünglichen Zinkkörnern kleinere Zinkkörner entstehen und es da durch zu einer Rekristallisation der kleineren Zinkkörner kommen kann. Die im verprägten Be reich veränderten Zinkkörner unterscheiden sich somit vorzugsweise nicht nur in ihrer Größe, sondern sind auch in ihrer Orientierung im Vergleich zu den ursprünglichen Zinkkörnern respek tive zu den Zinkkörnern im unverprägten Bereich verändert. So können ab einem Dressiergrad von 1 % respektive durch eine Anpassung des Dressiergrads größer 1 % weitere vorteilhafte „Mikrorisse“, neben den bereits in der intermetallischen Phase vorliegenden Mikrorisse, gezielt in den verprägten Bereichen erzeugt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der zinkbasierte Über zug folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf: optional eines oder mehrerer Legierungselemente aus der Gruppe (AI, Mg):
AI bis 5,0,
Mg bis 5,0,
Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen.
In dem zinkbasierten Überzug können neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen zu sätzliche Elemente wie Aluminium mit einem Gehalt bis zu 5,0 Gew.-% und/oder Magnesium mit einem Gehalt bis zu 5,0 Gew.-% enthalten sein. Stahlbleche mit zinkbasiertem Überzug wei sen einen sehr guten kathodischen Korrosionsschutz auf, welcher seit Jahren im Automobilbau eingesetzt wird. Ist ein verbesserter Korrosionsschutz vorgesehen, weist der Überzug zusätzlich Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,5 Gew.-% auf. Aluminium kann alternativ oder zusätz lich zu Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-%, insbesondere von mindes- tens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,5 Gew.-% vorhanden sein. Besonders be vorzugt weist der zinkbasierte Überzug Aluminium und Magnesium mit jeweils mindestens 0,5 Gew.-% auf, um eine verbesserte kathodische Schutzwirkung bereitstellen zu können.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der zinkbasierte Über zug eine Dicke zwischen 2 und 20 gm, insbesondere zwischen 4 und 15 gm, vorzugsweise zwi schen 5 und 12 gm, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das Dressieren eine deterministische Oberflächenstruktur in das oberflächenveredelte Stahlblech eingebracht. Unter deterministischer Oberflächenstruktur sind insbesondere regelmäßig wie derkehrende Oberflächenstrukturen zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Aus gestaltung bzw. Dimensionierung aufweisen. Insbesondere gehören hierzu zudem Oberflächen strukturen mit einer (guasi-)stochastischen Anmutung, die sich aus stochastischen Formele menten mit einer wiederkehrenden Struktur zusammensetzen. Alternativ ist auch das Einbrin gen einer stochastischen Oberflächenstruktur denkbar.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das oberflächenveredel te und oberflächenkonditionierte Stahlblech phosphatiert. Durch die Veränderung der Oberflä che in den verprägten Bereichen kann auch eine verbesserte Phosphatierbarkeit erzielt werden. Durch Vergrößerung der Oberfläche durch die weiteren erzeugten „Mikrorisse“ in den verpräg- ten Bereichen können beispielsweise bei einer Zinkphosphatierung die Zink-Ionen besser in das Phosphatierungsbad gelangen und eine Konversionschemie ausbilden, so dass eine im We sentlichen homogene Ausbildung der Phosphatschicht, insbesondere mit kleinen bzw. feinen Kristallen, erfolgen kann, welche den hohen Anforderungen der Automobilhersteller genügen kann.
Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeich nung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultieren den Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen je doch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestal tungen, welche nicht dargestellt sind. Die Zeichnung zeigt in
Figur la, b) schematische Teilschnittschnittdarstellungen eines bereitgestellten, oberflä- chenveredelten Stahlblechs a) und eines oberflächenveredelten und oberflä chenkonditionierten Stahlblechs b),
Figur 2a, b) jeweils eine Aufnahme eines Teilbereichs einer Oberfläche eines oberflächenver edelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs mit einer stochastischen Oberflächenstruktur a) und mit einer deterministischen Oberflächenstruktur b),
Figur 3) eine Aufnahme eines Teilbereichs eines oberflächenveredelten und oberflächen konditionierten Stahlblechs im Querschliff entlang der Linie in Figur 2a) und
Figur 4a, b) jeweils eine Aufnahme eines Teilbereichs einer Oberfläche eines oberflächenver edelten, oberflächenkonditionierten und phosphatierten Stahlblechs, welches nicht erfindungsgemäß a) und erfindungsgemäß b) dressiert wurde.
Figur 1 zeigt schematische Teilschnittschnittdarstellungen vor und nach dem Dressieren. In Figur 1 a) ist der obere Teil eines bereitgestellten, oberflächenveredelten Stahlblechs (10) sche matisch im Teilschnitt dargestellt. Das oberflächenveredelte Stahlblech (10) umfasst ein Stahl blech (1) mit einem zinkbasierten Überzug (1.1), wobei Zinkkörner (2) innerhalb des Überzugs (1.1) verteilt angeordnet sind. Der zinkbasierte Überzug (1.1) kann neben Zink und unvermeid baren Verunreinigungen zusätzlich optional eines oder mehrerer Legierungselemente aus der Gruppe (AI, Mg): AI bis 5,0, Mg bis 5,0, enthalten. Die Dicke des Stahlblechs (1) beträgt bei spielsweise 0,5 bis 4,0 mm. Das bereitgestellte, oberflächenveredelte Stahlblech (10) wird ei nem Dressieren zugeführt, welches durchgeführt wird, indem mittels nicht dargestellten Dres sierwalzen mit formgebenden Elementen auf beiden Seiten der Oberfläche des oberflächenver edelten Stahlblechs (10) einwirken, wobei sich durch das Dressieren verprägte Bereiche (3) und unverprägte Bereiche (4) auf der Oberfläche des mit einem zinkbasierten Überzug (1.1) verse henen Stahlblechs (1) ausbilden, vgl. Figur lb). Durch das Dressieren kann eine deterministi sche oder stochastische Oberflächenstruktur in das oberflächenveredelte Stahlblech (10) ein gebracht werden. Das Dressieren wird mit einem Dressiergrad größer 1 % derart durchgeführt, dass infolge der Krafteinwirkung durch das Dressieren die Zinkkörner (2.1) im verprägten Be reich (3) in ihrer Dimension im Vergleich zu den Zinkkörnern (2) im unverprägten Bereich (4) verändert werden, wie in der schematischen Darstellung in Figur lb) illustriert ist. Die Zinkkör- ner (2.1) im verprägten Bereich (3) sind in ihrer Größe kleiner als die Zinkkörner (2) im unver- prägten Bereich (4) des oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs (11).
Figur 2 zeigt jeweils eine Aufnahme, welche mittels Rasterelektronenmikroskops (REM) aufge nommen worden sind, eines Teilbereichs eines oberflächenveredelten und oberflächenkondi tionierten Stahlblechs (11), wobei eine stochastische Oberflächenstruktur, vgl. Figur 2a), und eine deterministische Oberflächenstruktur, vgl. Figur 2b), hergestellt worden sind. Ein Stahl blech (1) aus einer weichen Stahlgüte „CR4“ wurde auf eine Dicke 0,7 mm kaltgewalzt und in einer Feuerbeschichtungsanlage mit einem zinkbasierten Überzug (1.1) beschichtet, wobei im in Figur 2a) abgebildeten Überzug (1.1) AI mit 1,6 Gew.-% und Mg mit 1,1 Gew.-% und im in Figur 2b) abgebildeten Überzug (1.1) AI mit 0,4 Gew.-% enthalten war. Das oberflächenver edelte Stahlblech (10) wurde mit einer nicht dargestellten EDT-texturierten Dressierwalze (Figur 2a)) und mit einer nicht dargestellten LT-texturierten Dressierwalze (Figur 2b)) jeweils mit ei nem Dressiergrad von 1,5% dressiert.
Unabhängig von der Art der Oberflächenstruktur ist zu erkennen, dass ab einem Dressiergrad größer 1 %, insbesondere größer 1,2 %, vorzugweise größer 1,4 % eine Veränderung der Zink körner (2.1) im verprägten Bereich (3) bewirkt werden kann, wobei durch die insbesondere „ge zielte“ Einwirkung, beispielsweise durch Beschädigung respektive Brechen der Zinkkörner (2.1) im verprägten Bereich (2) in Fig. 2b) vorteilhafte Mikrorisse (2.2) bzw. in Fig. 2a) vorteilhafte weitere neben den bereits in der intermetallischen Phase ausgebildeten „Mikrorisse“ (2.2) auf der Oberfläche des Überzugs (1.1) erzeugt werden können.
Figur 3) zeigt eine Aufnahme eines Teilbereichs des oberflächenveredelten und oberflächen konditionierten Stahlblechs (11) im Querschliff entlang der Linie (L) in Figur 2a), welche mittels Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen worden ist. Die Krafteinwirkung respektive mechanische Beanspruchung in den verprägten Bereichen (4) führt zu einer Schädigung und/oder Brechen der Zinkkörner (2.1), wodurch die Dimension gegenüber den ursprünglichen Zinkkörnern respektive im Vergleich zu den Zinkkörnern (2) im unverprägten Bereich (4) verän dert wird.
In einer weiteren Untersuchung wurden Stahlbleche (1) aus einer weichen Stahlgüte „CR4“ je weils auf eine Dicke 0,7 mm kaltgewalzt und in einer Feuerbeschichtungsanlage mit einem zink basierten Überzug (1.1) beschichtet, wobei im Überzug (1.1) AI mit 1,4 Gew.-% und Mg mit 1,2 Gew.-% enthalten war. Die oberflächenveredelten Stahlbleche (10) wurden mit einer nicht dar gestellten EDT-texturierten Dressierwalze mit unterschiedlichen Dressiergraden dressiert. Die unterschiedlichen oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlbleche (11) sind anschließend phosphatiert worden. Figur 4) zeigt jeweils eine Aufnahme eines Teilbereichs ei- ner Oberfläche eines oberflächenveredelten, oberflächenkonditionierten und phosphatierten Stahlblechs, welches mit einem Dressiergrad von 0,95 %, vgl. Figur 4a), und erfindungsge mäß mit einem Dressiergrad von 1,25 %, vgl. Figur 4b), dressiert worden ist. Im Vergleich zum nicht erfindungsgemäßen Dressieren weist die erfindungsgemäße Ausführung in der rechten Abbildung ein homogeneres Phosphatbild mit einem einheitlichen Zink-Phosphatkristallwachs- tum im Vergleich zur linken Abbildung auf, mit feineren bzw. kleineren Zinkphosphatkristallen, welche insbesondere den weiteren vorteilhaften „Mikrorissen“ (2.2) durch die Verkleinerung der ursprünglichen Zinkkörner und der rekristallisierten, kleineren Zinkkörner (2.1) geschuldet sind.
Die Merkmale sind, soweit technisch möglich, alle miteinander kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs (11), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Stahlblechs (1) mit einem zinkbasierten Überzug (1.1), wobei Zinkkörner (2) innerhalb des Überzugs (1.1) verteilt angeordnet sind,
- Dressieren des oberflächenveredelten Stahlblechs (10), so dass sich verprägte Be reiche (3) und unverprägte Bereiche (4) auf der Oberfläche des mit einem zinkba sierten Überzug (1.1) versehenen Stahlblechs (1) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Dressieren mit einem Dressiergrad größer 1 % durchgeführt wird, derart, dass infolge der Krafteinwirkung durch das Dressieren die Zinkkörner (2.1) im verprägten Bereich (3) in ihrer Dimension im Vergleich zu den Zink körnern (2) im unverprägten Bereich (4) verändert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zinkkörner (2.1) im verprägten Bereich (3) in ih rer Größe kleiner sind als die Zinkkörner (2) im unverprägten Bereich (4) des oberflä chenveredelten und oberflächenkonditionierten Stahlblechs (11).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zinkbasierte Überzug (1.1) folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: optional eines oder mehrerer Legierungselemente aus der Gruppe (AI, Mg):
AI bis 5,0;
Mg bis 5,0;
Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zinkbasierte Überzug (1.1) AI und Mg mit jeweils mindestens 0,5 Gew.- % aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zinkbasierte Überzug (1.1) eine Dicke zwischen 2 und 20 pm aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch das Dressieren ei ne deterministische Oberflächenstruktur in das oberflächenveredelte Stahlblech (10) eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei durch das Dressieren eine stochas tische Oberflächenstruktur in das oberflächenveredelte Stahlblech (10) eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oberflächenveredel te und oberflächenkonditionierte Stahlblech (11) phosphatiert wird.
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