FI96124B

FI96124B - Menetelmä jatkuvan teräsnauhan upotuspäällystystä varten

Info

Publication number: FI96124B
Application number: FI911773A
Authority: FI
Inventors: Marcel Lamberigts; Vincent Leroy
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1996-01-31
Also published as: JPH06340957A; ITTO910255A0; CS9101006A2; FI911773A0; GB9107831D0; NL194086B; NL194086C; IT1247038B; GB2243843B; KR910018570A; US5279903A; AU7502491A; SE9101053L; ES2038885A1; JP3163303B2; FI911773A; DE4111410C2; RU2009044C1; CA2040376A1; KR100206444B1

Description

- 96124

Menetelmä jatkuvan teräsnauhan upotuspäällystystä varten

Esillä oleva keksintö koskee jatkuvan teräsnauhan upotus-päällystystä varten tarkoitettua menetelmää.

5

Jatkuvan teräsnauhan upotuspäällystys on tekniikka, joka on yleisesti tunnettu, ja jota on sovellettu paljon jo useiden vuosien ajan. Se koostuu pääasiallisesti teräsnauhan kuljettamisesta sinkkiky1vyssä tai sulan sinkkiseosteen kylvyssä 10 ja sitten päällysteen jähmettämisestä sen paksuuden säätämisen jälkeen.

Tämän tekniikan piirissä on yleisenä käytäntönä käyttää erityisesti sinkki-alumiiniseosteita. Tiedetään, että nämä 15 seosteet omaavat eutektisen pisteen suhteessa, joka on suuruusluokkaa 5 paino-% alumiinia. Y1ieutektinen sinkki-alumiiniseoste on siten sinkki-alumiiniseoste, joka sisältää vähintään 5 paino-% alumiinia.

20 Esillä olevan keksinnön kohteena on y1ieutektiseen sinkki-alumiiniseosteeseen perustuvan päällysteen kerros, ja vielä erityisemmin sellaiseen seosteeseen perustuva, joka sisältää tyypillisesti sinkin ohella 55 paino-% alumiinia ja 1,6 paino-% piitä. Nämä seosteet yhdistävät alumiinin hyvän kor-25 roosionkestävyyden ja sinkin takaaman katodisen suojauksen.

, „ Piin lisäämisen tarkoituksena on teräsnauhan raudan ja pääl lysteen alumiinin välisen reaktion hidastaminen. Ilman piitä tämä reaktio johtaa itse asiassa hyvin huomattavaan rautahä-viöön sekä päällysteeseen, jossa on täysin muuttunut raudan 30 ja alumiinin suhde, ja joka ei omaa enää tartuntakykyä eikä venyvyyttä.

On kuitenkin käynyt ilmi, että tämä yleisesti tunnettu päällyste omaa merkittäviä tartuntakyvyn ja vevyvyyden 35 puutteita, kun se alistetaan taivutuksiin tai muotoiluihin, joita usein vaaditaan erityisesti rakentamiseen tarkoitetuilta levyiltä. Nämä puutteet johtavat päällysteen halkeiluun, muodostuneiden halkeamien saattaessa johtaa joskus päällysteen lohkeiluun ja jopa lähtöön.

2 96124 Tämä yleisesti tunnettujen päällysteiden hauraus ja tartun-takyvyn puute näyttävät johtuvan kolmesta pääasiallisesta syystä. Ensiksikin päällyste koostuu kahden faasin metastabiilista yhdistelmästä, jotka faasit eivät jähmety samanai-5 kaisesti; tämän seurauksena muodostuu rakenne, joka koostuu hyvin sinkkipitoisista vyöhykkeistä ja hyvin alumiinipitoisista vyöhykkeistä, jotka omaavat erilaisia fyysisiä ominaisuuksia, mikä aiheuttaa sisäisiä jännityksiä. Lisäksi muodostuu terässubstraatin ja sinkki-alumiinipäällysteen väli-10 selle rajapinnalle kerros hauraita metal 1iyhdistehiukkasia, jotka ovat tyyppiä Fe-Al-Zn-Si. Lopuksi raudan ja alumiinin välisen reaktion hidastamiseksi lisätty pii ei säily kokonaisuudessaan liuoksessa; jäähdytyksessä se saostuu neulasten muotoon, jotka ovat jännitysten keskitysten syynä ja 15 aiheuttavat päällysteen haurauden.

Näitä haittoja on jo pyritty korjaamaan erityisten lämpökäsittelyjen avulla. Erityisesti on esitetty päällysteen kuumennusta 300 - 350 C-asteessa 3 minuutin ajan tai hehkutusta 20 150 C-asteessa 24 tunnin ajan. Nämä käsittelyt ovat osoitta utuneet teknisesti tyydyttäviksi, mutta eivät taloudellisesti toteutettavissa oleviksi johtuen niiden vaatimista kustannuksista .

25 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää jatkuvan - · teräsnauhan upotuspäällystystä varten tarkoitettu menetelmä, joka ei aiheuta edellä mainittuja haittoja, ja joka tekee mahdolliseksi yksinkertaisin ja taloudellisesti hyväksyttävissä olevin keinoin teollisuuskäytössä antaa päällysteisiin 30 erinomaiset tarttumis- ja venyvyysominaisuudet muuttamatta niiden korroosiolta suojaamiskykyä. Se ulottuu myös terästuotteisiin, kuten esimerkiksi nauhoihin tai levyihin, jotka on varustettu tällä menetelmällä saadulla päällysteellä.

35 Esillä olevan keksinnön mukaisesti jatkuvan teräsnauhan upotuspäällystystä varten tarkoitettu menetelmä, jossa mainittu teräsnauha kuljetetaan y1ieutektisen, 1-2 paino-% piipitoisuuden omaavan sinkki-alumiiniseosteen kylvyssä, tunnetaan siitä, että mainittuun päällystyskylpyyn lisätään

II

96124 3 strontiumia määränä, joka on ainakin 0,0001 ja korkeintaan 0,7 paino-%, sekä vähintään yksi vanadiumin ja kromin joukosta valittu alkuaine, kukin määränä, joka on ainakin 0,02 vast. 0,0001 paino-S ja korkeintaan 0,2 paino-%.

5 On edullista, että mainittu päällystyskylpy omaa alumiinipi-toisuuden, joka on 50 - 60 paino-%, ja edullisimmin vielä noin 55 paino-%.

Keksinnön menetelmän erään erityisen suoritusmuodon muk.ai- 10 sesti lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia % määränä, joka on alle 0,05 paino-% ja vanadiumia määränä, joka on alle 0,1 paino-%.

Tämän yhdistetyn lisäyksen ollessa kyseessä mainittuun 16 päällystyskylpyyn lisätyt strontium- ja vanadiummäärät ovat edullisesti vastaavasti 0,005 - 0,050 paino-% ja 0,05- 0,075 paino-%.

Keksinnön menetelmän erään toisen suoritusmuodon mukaisesti 20 lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia määränä, joka on alle 0,1 paino-% sekä kromia määränä, joka on alle 0,15 paino-%.

Tämän yhdistetyn lisäyksen .‘ollessa kyseessä mainittuun 25 pääl lystyskylpyyn lisäät strontium- ja kromimäärät ovat edullisesti vastaavasti 0,0001 - 0,050 paino-% ja 0,005- • · 0,10 paino-%.

Keksinnön menetelmän vielä erään toisen suoritusmuodon 30 mukaisesti lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia määränä, joka on 0,005 - 0,1 paino-%, vanadiumia määränä, joka on 0,02 - 0,1 paino-% sekä kromia määränä, joka on ♦ 0,001 -0,1 paino-%.

;:· Tämän kolmoislisäyksen ollessa kyseessä mainittuun pääl lystyskylpyyn lisätyt strontium-, vanadium- ja kromimäärät ovat edullisesti vastaavasti 0,01 - 0,075 paino-%, 0,025-0,050 paino-% ja 0,025 - 0,075 paino-%.

»i . - * ' y - 96124 4

Esillä oleva keksintö koskee myös teräsvalmisteita, kuten esimerkiksi nauhoja tai levyjä, jotka ovat päällystetyt yllä Kuvattujen menetelmien mukaisesti, ja joiden päällä on tuolloin päällysteitä, jotka sisältävät strontiumia yhdessä va-5 nadiumin ja/tai kromin kanssa mainituissa suhteissa.

Erityisesti keksinnön mukainen teräsvalmiste varustetaan y1ieutektisella, 1-2 paino-% piipitoisuuden omaavaan sinkki-alumiiniseosteesöen perustuvalla päällysteellä, ia :0 mainittu päällyste sisältää lisäksi strontiumia sekä vähinkään yhden vanadiumin ja kromin joukosta valitun aineen, kunkin niistä määränä, joka on korkeintaan 0,2 paino-%.

Keksinnön mukaisen teräsvalmisteen eri varianttien mukaises-;‘ ti mainittu päällyste voi sisältää painoprosentteina: - korkeintaan 0,05 % strontiumia ja korkeintaan 0.1 % vana-diumia, ja edullisimmin 0,005 - 0,050 % strontiumia ja 0,050 - 0,075 % vanadiumia; 20 - korkeintaan 0,1 % strontiumia ja korkeintaan 0,15 % kromia, ja edullisimmin 0,0001 - 0,050 % strontiumia ja 0,005- 0,10 % kromia; “ \ 25 - 0,005 - 0,10 % strontiumia, 0,02 - 0,10 % vanadiumia sekä 0,001 - 0,10% kromia, ja edullisimmin 0,010 - 0,075 % strontiumia, 0,025 - 0,050 % vanadiumia sekä 0,025 - 0,075 % kromia.

20 Lisäksi on tunnettua, että yleisesti ottaen päällystettyjen tuotteiden kohdalla päällysteen visuaalinen ulkonäkö muodostaa usein ensimmäisen merkin tämän päällysteen laadusta. Kur. kyseessä ovat erityisemmin sinkki-alumiinipohjaisella päällysteellä varustetut terästuotteet, kuten esimerkiksi nauhat 25 tai levyt, tämä ulkonäkö riippuu suuressa määrin päällysteen kuvioinnista. Muistutetaan mieleen, että jonkin päällysteen kuviointi on itse asiassa kuvio, jonka päällysteen rakeiden ääriviivat muodostavat sen pinnalle. Kun kyseessä ovat tavanomaiset sinkki-alumiinipohjaiset päällysteseosteet, on 11 5 96124 rakeiden koko sellainen, että kuviointi käsittää tyypillisesti 500 raetta tai "kuviota" neliödesimetriä kohden, ja joka tapauksessa vähemmän kuin 1000 kuviota/dm2 . Lisäksi tähän tavanomaiseen kuviointiin vaikuttaa usein sen tuotteen 5 luonne, jonka päälle päällyste on asetettu. Eritoten kuviointi on herkkä tuotteen pintatilalle ja varsinkin sen epätasaisuudelle samoin kuin sen laadulle, toisin sanoen terästuotteen kemialliselle koostumukselle. Tämä herkkyys saattaa muodostaa haitan jatkuville päällystysmenetelmi1 le, sillä 10 kuviointi voi vaihdella kahden teräsnauhan välillä, jotka nauhat ovat alkuperältään erilaisia ja liitetyt toisiinsa päistä tai saman nauhan kahden sivun kesken.

Päivastoin kuin aikaisempi tekniikka, keksinnön mukainen 15 päällystetty tuote omaa kuvioinnin, joka on erittäin säännöllinen ja riippumaton pintatilasta samoin kuin sen terästuotteen laadusta, jonka päälle päällyste on asetettu. Keksinnön tuote eroaa kuvioinnilla, joka on selvästi tavanomaista kuviointia hienompi, toisin sanoen kuvioinnilla, joka 20 käsittää vähintään 1000 kuviota/dm2 ja edullisesti 1200-1500 kuviota/dm2.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti päällystettyjen terästuotteiden ominaisuuksien sekä etujen havainnollistamiseksi 25 on suoritettu useita erilaisia koestussarjoja sekä laboratoriossa että teollisen valmistuksen olosuhteissa.

I o

Esimerkkinä on tutkittu eri ominaisuuksia sarjasta keksinnön menetelmällä päällystettyjen terästuotteiden koekappaleita. 30 Mikrorakenteet on tutkittu pyyhkäisyelektronimikroskoopi1 la tasaisilla alueilla mutta ei syöpyneillä alueilla (tarkkailu vastahajontaelektroneina), kun taas seosteainesten jakaumat on määritetty spektrometrialla X-EDS (Energy Dispersion) ammattimiesten yleisesti tunteman menetelmän ASCN (Area Scan) 35 mukaisesti, jota menetelmää on täydennetty spektrometrialla X-WLS (Wave-Length Dispersion) kun kyseessä on strontium. Tutkitut ominaisuudet ovat päällysteiden venyvyys ja tartun-takyky, niiden korroosionkestävyys samoin kuin päällystys-kylpyjen stabiilius ajassa.

6 96124

Keksinnön mukaisten tuotteiden kuu ioin ti on paljon hienompi ja säännöllisempi kuin tavanomainen kuviointi.

Se esittää rakeisen rakenteen, joka on hienompi päällysteen keskellä.

On olemassa lukuisia menetelmiä hienomman kuvioinnin aikaansaamiseksi tämän 'keksinnön mukaan.

\

Voidaan etenkin sirotella hienoa jauhetta, esim. sinkkiä, päällykselle sen jähmettyessä. Tämä tekniikka on kuitenkin kallis ja on lisäksi olemassa se vaara, että kuviointiin todennäköisesti tulee epäsäännöllisyyksiä, sattumanvaraisia muutoksia.

Toinen mielenkiintoinen keino kuvioinnin tiheyden lisäämiseksi käsittää seosmetallin tiettyjen ainesosien sopivien annosten yhdistämisen päällysteeseen, kuten i strontiumin ja vanadiumin ja/tai kromin. Näiden ainesosien konsentraatiot päällysteessä eivät saisi ylittää 0,2 paino-!S.

Tuotteessa on tällöin hieno ja säännöllinen kuviointi, jonka ulkonäköä perustuotteen laadun muutokset eivät muuta.

* • * < * r

. I

s • · • Λ % il 7 96124 Päällysteiden venyvyyttä sekä tarttuvuutta on testattu mekaanisilla koestuksi1 la, jotka jäljittelevät rasituksia, jollaisia löytyy erityisesti rakennuslevyjen valmistuksesta.

5 Koestus "FlexnT" on taivutuskoe radiaanilla ir (180°) suhteessa n kertaa koekappaleen paksuus T, koekappaleen ollessa leikattu 50 mm x 100 mm suuruiseksi päällystyksen jälkeen.

Koestus "Profil 15" on suuruudeltaan 30 mm x 120 mm olevan 10 koekappaleen muotoilukoe, jonka koekappaleen päät lukitaan sopiviin työkaluihin, ja jonka 80 mm:n pituinen keskusosa alistetaan poikittaissiirtymään meistillä 15 mm:n etäisyydelle. Tämä koestus yhdistää veto- ja taivutusrasitukset.

15 Näiden kahden koestuksen tulokset ilmaistaan havaittujen halkeamien määrinä metallografisella leikkauksella defor-maatiovyöhykkeestä.

Korroosionkestävyyttä on arvioitu tavanomaisella suolasumu-20 syövytyskokeella.

Lopuksi päällystyskylpyjen ajallinen stabiilius säädetään kyseisen kylvyn koostumuksen säännöllisellä mittauksella.

25 Keksinnön menetelmän edullisuuden arvioimiseksi näitä tul ok-, ,, siä verrataan tavallisella päällysteellä saatuihin tuloksiin joko käsittelemättömänä tai sen jälkeen kun sitä on pidetty 150 C-asteessa 24 tunnin ajan, mikä katsotaan vertailukäsit-telyksi teknisellä tasolla.

30

Keksinnön kohteena olevan seostemuutoksen vaikutusten arviointi perustuu erilaisten laboratorionäytteiden vertailevaan tutkimukseen, samoin kuin teollisella linjalla keskeytyksettä päällystettyjen levyjen vertailuun. Laboratorio-35 näytteiden ollessa kyseessä päällysteet on asetettu täsmälleen identtisissä olosuhteissa, jotka ovat seuraavat: Koekappaleen mitat: 60 mm x 140 mm;

Ympäristö: N? - 5 % H2; kastepiste C-asteiden -35 ja -40 välillä; 8 96124

Terminen kiertoprosessi: uunin lämpötila: 720°C

kuumennusaika: 2 min 50 s voimassapitoaika: 2 min 50 s luonnollinen jäähdytys: 11 s 5 (Tkylpy = 600°C).

Upotuspäällystys: upotus: 2,5 s nimellisnopeus: 62 m/min päällysteen paksuus: 25 pm nopea jäähdytys: 31°C/s.

10

Laboratoriokoestukset kohdistuivat yhtäältä päällysteeseen, joka oli tavanomaista Zn-Al-Si -seostetta (Zn-55 % Al-1,6 % Si), otettuna vertailua varten ja omaten nimikkeen AZREF 89, ja toisaalta kolmena keksinnön mukaisesti modifioituna 15 seosteena oleviin päällysteisiin, nimettyinä AZVSR, AZCRSR sekä AZCRVSR. Nämä modifioidut seosteet on saatu lähtien vertailuseosteesta, johon on lisätty vanadiumia ja stron-tiumia (VSR1: 0,055 % V-0,0093 % Sr; VSR2: 0,072 % V-0,023 % Sr), kromia ja strontiumia (CRSR1: 0,0063 % Cr-0,0004 % 20 Sr; CRSR2: 0,090 % Cr-0,045 % Sr), kromia, vanadiumia ja strontiumia (CRVSR: 0,055 % Cr-0,035 % V-0,024 % Sr), vastaavasti. Lisäesimerkkinä muutamat modifioituna seosteena olevat päällysteet on alistettu lisäksi säilytykseen 150 C-asteessa 24 tunnin ajan tai kuumennukseen 300 C-asteessa 25 3 minuutin ajan.

Eräässä toisessa koestussarjassa tutkittujen teollisten valmisteiden koekappaleet on otettu teräsnauhoista, joiden paksuudet ovat erilaiset, ollen 0,6 mm:n ja 2 mm:n välillä. 30 Päällysteet, niin tavanomaiset kuin myös keksinnön mukaisesti parannetut, on asetettu laitteistossa, joka toimii nor-maaleissa teollisuusolosuhteissa; niiden paksuus vaihteli I 4 arvosta 20 μ arvoon 30 pm.

35 Nämä koekappaleet on alistettu taivutuskokeisiin kokonaan sekä syvävetokokeisiin, jotka ovat antaneet mahdollisuuden arvioida päällysteen venyvyyden, sen käyttäytymisen syväve-todeformaatiossa sekä sen korroosionkestävyyden.

Il 9 96124

Mekaanisten koestusten tulokset havainnollistetaan liitteenä olevilla kuvilla, joissa

Kuvio 1 esittää eri päällysteiden käyttäytymisen halkeilussa 5 koestuksessa FlexnT;

Kuvio 2 esittää eri päällysteiden käyttäytymisen halkeilussa koestuksessa Profil 15; 10 Kuvio 3 havainnollistaa vertailun laboratoriossa aikaansaatujen erilaisina modifioituna seosteina olevien päällysteiden sekä vertailuseosteen välillä, alistettuina suolasu-musyövytyskokeeseen; 15 Kuviot 4-7 havainnollistavat keksinnön kuvioinnin omaavien päällysteiden eri ominaisuuksia, joka kuviointi on saatu yhdistämällä edullisella tavalla strontiumia ja vanadiumia sopivissa suhteissa, mikä on esitetty yllä. Kutakin näistä ominaisuuksista verrataan tavanomaisen päällysteen tarjoa-20 maan ominaisuuteen, ja

Kuvio 8 esittää samassa mittakaavassa toteutettuja valokuvia kahdesta päällystetystä levystä esittäen vastaavasti (a) tavanomaisen kuvioinnin sekä (b) keksinnön mukaisesti 25 parannetun kuvioinnin.

• I t

Kuvio 1 koskee taivutuskokeita Flex2T, toisin sanoen koekappaleen paksuudelle, joka on 2 kertaa paksuus T. Se vahvistaa venyvyyden ja tarttuvuuden paranemisen, joka on aikaansaatu 30 V-Sr:n, Cr-Sr:n tai Cr-V-Sr:n lisäämisellä vertailuseostee-seen. Tämä lisäys johtaa vastaavasti keskimääräisen halkea-maluvun N vertailuseosteen arvosta 15,3 vastaavaasti arvoi- « : hin 6,2; 9,6·ja 12,3 modifioitujen seosteiden V-Sr, Cr-Sr ja Cr-V-Sr kohdalla. Tämä kuvio antaa myös mahdollisuuden 35 arvioida lämpökäsittelyn vaikutuksen halkeiluun.

Kuvion 1 pohjalta saatujen tietojen arviointiin tarkoituksenmukaisten testien soveltaminen, erityisesti varianssianalyysi, vahvistaa päällysteen seostemuutoksen edullisen vai- 96124

1C

kutuksen tilastollisen merkityksen. Tämä vaikutus on erityisen selvä, kun kyseessä on modifioitu seoste V-Sr, joka johtaa yhtä edullisiin tuloksiin kuin on venytys lämpökäsittely 150 C-asteessa 24 tunnin ajan ja parempiin tuloksiin kuin 5 lämpökäsittely 300 C-asteessa 3 minuutin ajan.

Kuvio 2 kohdistuu tuloksiin, jotka on saatu Profil 15 muo-toilukokei1 la. Se varmistaa myös modifioitujen päällysteiden venyvyyden paranemisen vertailuseosteen päällysteeseen näh-10 den. Myös tässä kuvio mahdollistaa lämpökäsittelyn vaikutuksen arvioinnin. Halkeamien keskimääräinen luku modifioiduissa seosteissa vähenee selvästi muokkaamattomaan tilaan näh-nähden ja jopa vertailuseosteeseen nähden, läheten olennaisesti termisesti käsitellyn seosteen keskimääräistä lukua.

15

Kuvion 2 pohjalta saatujen tietojen arviointiin sopivien testien soveltaminen, erityisesti varianssiaanlyysi, varmistaa lisäysten V-Sr ja Cr-Sr edullisen vaikutuksen suuren tilastollisen merkityksen halkeilutaipumukseen muotoilussa.

20

Lopuksi kuvio 3 havainnollistaa tulokset, jotka on saatu suolasumusyöpymiskokeella yhtäältä vertailuseosteen AZREF 89 päällysteeseen, ja toisaalta eri modi fioituihin seostei-siin. Vertailu osoittaa, että modifioidut seosteet kestävät 25 paremmin korroosiota kuin vertailuseoste, kun kyseessä on: • cc - kohoumien ilmaantuminen koekappaleiden reunalle: vyöhykkeet B; 30 - pinnan puolikkaan peittyminen mustilla täplillä: vyöhyk keet C; - pinnan peittyminen 90-prosenttisesti mustilla täplillä: vyöhykkeet D.

35

Ainoastaan syöpymiskukinnan ilmaantumiseen 25 prosentille pinnasta (vyöhykkeet A) ei ole olennaista vaikutusta. Esitetyillä seostemuutoksi1 la ei niin muodoin ole epäedullista vaikutusta suolasumukorroosionkestävyyteen.

Il 11 96124 Päällystyskylpyjen tilapäisen stabiliteetin ollessa kyseessä, modifioidun V-Sr seosteen kylpyyn liittyvät mittaukset osoittavat, että strontiumpitoisuus ei vaihtele merkitsevästi .

5 Tätä varten tavanomainen päällyste omasi nimel1iskoostumuk-sen, jonka muodostivat painoprosentteina 55 % alumiinia ja 1,6 % piitä, loppuosan ollessa sinkkiä.

10 Keksinnön mukaisesti parannetun kuvioinnin omaava päällyste sisälsi lisäksi 0,010 - 0,025 paino-% strontiumia sekä 0,010 - 0,030 paino-% vanadiumia.

Tutkitut levynäytteet on otettu teräsnauhoista, joiden 15 paksuudet ovat erilaisia, ollen välillä 0,6 mm ja 2 mm. Niin tavanomaiset kuin keksinnön mukaisesti parannetut päällysteet on asetettu teollisuuslaitoksessa, joka toimii normaaleissa olosuhteissa; niiden paksuus vaihteli välillä 20 pm ja 30 pm.

20

Kuvio 4 on metallografinen leikkaus sekä tavanomaisen että modifioidun päällysteen halki;

Kuvio 5 on mitattujen arvojen taulukko, joka ilmaisee eri-25 tyisesti päällysteen venyvyyden paranemisen;

Kuvio 6 havainnollistaa modifioidun päällysteen avulla toteutettavissa olevan syvävetosyvyyden; 30 Kuvio 7 on toinen esitys parantuneesta syvävetolaadusta.

Lukuunottamatta kuviota 5, joka käsittää useita koostumuk- • * : : · siä, muut kuviot vastaavat arvojen 0,020 % strontiumia ja 0,025 % vanadiumia mukanaoloa modifioidussa päällysteessä.

35 Kuvio 4 on kaksinkertainen mikroskooppitutkimus, joka esittää leikkauksena teräslevylle asetetun päällysteen metal-lografisen rakenteen. Teräksen (1) ja päällysteen (3) väliin muodostettu metal 1iseostekerros (2) näyttää hieman tasaisemmalta modifioidun päällysteen (b) ollessa kyseessä; sen pak- 96124 12 suus sen sijaan on käytännöllisesti katsoen muuttumaton tavanomaiseen päällysteeseen (a) nähden. Lisäksi terävät, erilliset piineulat (4), joita havaitaan tavanomaisessa päällysteessä (a) ovat hävinneet modifioidusta päällysteestä 5 (h), jossa pii on palloutunut ja pallot oat kerääntyneet verkostoksi (5).

Kuvion 5 taulukkoon on koottu tulokset kokonaista!vutusko-keista, jotka on suoritettu koekappaleilla, jotka omaavat 10 useita erilaisia päällystekoostumuksia.

Kunkin päällystekoostumuksen kohdalla ilmoitetaan strontium-pitoisuudet (Sr, %) ja vanadiumpitoisuudet (V, %), kunkin koekappaleen levypaksuus (e, mm) sekä keskimääräinen paksuus 15· (e"; mm), päällysteen paksuus (ZA, μπι), halkeamien todellinen lukumäärä (n) ja keskimääräinen lukumäärä (IT), halkeamien todellinen keskileveys (L, pm) ja keskimääräinen leveys (17, pm), samoin kuin halkeamien paljastama kokonaispinta (%), joka määritellään joko mikroskooppiarvioinni1 la (todellinen 20 arvo S, keskiarvo s) tai laskemalla. Nämä arvot annetaan myös vertailukoekappaleiden kohdalla, joiden päällyste ei sisällä strontiumia eikä vanadiumia.

Nämä tulokset paljastavat halkeamistaipumuksen selvän vähe-25 nemisen olevan noin 35 - 40 % modifioidun päällysteen kohdalla. Tällainen halkeamistaipumuksen pieneneminen ilmaisee • · « päällysteen venyvyyden vastaavan kasvun. Tämä vuorostaan parantaa päällystettyjen tuotteiden soveltuvuutta deformaatioon, varsinkin syvävedolla tapahtuvaan.

30

Kuvion 5 taulukko ilmaisee myös kokonaan taivutetun koekappaleen tilan standardin DIN 50018 mukaisen korroosiotesti-jakson jälkeen (Kesternich-koe). Taivutetussa vyöhykkeessä tavanomainen päällyste omaa noin 50 % syöpymiskukintaa (h), 35 kun taas modifioitu päällyste on pysynyt moitteettomana (a). Tämä parannus näyttää johtuvan erityisesti päällysteen halkeamistaipumuksen vähenemisestä.

Syvävetokokeet ovat lisäksi paljastaneet modifioidun pääl-

II

13 96124 lysteen erittäin hyvän tribologisen käyttäytymisen.

Kuvio 6 osoittaa, että modifioitu päällyste (b) mahdollistaa syvemmän syvävedon kuin tavanomainen päällyste (a).

5

Kuvio 7 osoittaa myös, että modifioitu päällyste (b) mahdollistaa syvävedon äärimmäisissä deformaatio-olosuhteissa, joiden kohdalla syväveto tavanomaisella päällysteellä (a), jopa voideltuna, on mahdoton tai epätyydyttävä.

10

Modifioitujen päällysteiden edulliseen käyttäytymiseen, jota havainnollistavat kuviot 5-7, näyttää myös vaikuttaneen metal 1iyhdistekerroksen muutos, joka on seurausta päällysteen muutoksesta. Metal 1iyhdisteet omaavat paremman venyvyy-15 den kuin tavanomaisissa päällysteissä. Tästä seuraa päällysteen parempi tarttuvuus ja niin vuodoin vähäisempi lohkeilu-taipumus päällystettyä tuotetta deformoitaessa.

Kuviossa 8 valokuva (a) esittää verrattain suurirakeisen 20 kuvioinnin, joka vastaa tavanomaiseen y1ieutektiseen sinkki-alumiiniseosteeseen perustuvaa päällystettä. Valokuva (b) esittää keksinnön mukaisen parannetun kuvioinnin, joka on vähintään kaksi kertaa tiheämpi. Keksinnön mukaisten valmisteiden kuviointi on hienompi ja täsmällisempi kuin tavano-25 maisten valmisteiden; lisäksi se on riippumaton teräslaadus-ta samoin kuin valmisteen pintatilasta, varsinkin sen epätasaisuudesta. Keksinnön mukaiset päällystetyt tuotteet omaavat visuaalisen vakioulkonäön huolimatta käytetyn teräksen alkuperän ja laadun mahdollisesta erosta. Tästä johtuen ei 30 esiinny minkäänlaista kuvioinnin muutosta esimerkiksi kahden erilaisen teräsnauhan välillä, jotka ovat yhdistetyt päistään ja päällystetyt samoissa olosuhteissa.

«

Esillä olevan keksinnön esittämät päällysteseosten koostu-35 musmuutokset parantavat selvästi tyyppiä Zn-Al-Si olevien päällysteiden venyvyyttä ja tarttuvuutta, homogenisoiden metalliseosten muodollisen jakautuman ja raekoostumuksen yhtymäpinnalla substraatin kanssa ja modifioiden rakenteen interdendriittisissä tiloissa, joihin keskittyvät "piineu- 14 96124 lat", jotka ovat lisäksi palloontuneet modifioiduissa seos-teissa.

Kun kyseessä on muutos V-Sr:lla, nämä vaikutukset perustuvat 5 vanadiumin edulliseen erottamiseen metal 1iseosteissa sekä strontiumin yhdistymiseen piihiukkasiin.

Lisäksi viimeksi mainittu muutos johtaa päällysteen rakeiden (kuvioinnin) hienostumiseen sekä raekoon säännöllistymiseen.

• t «

Claims

15 96124

1. Jatkuvan teräsnauhan upotuspäällystystä varten tarkoitettu menetelmä, jossa mainittu teräsnauha kuljetetaan sinkkikylvyssä omaten alumiinipitoisuuden, joka on 50-60 paino-% ja edullisimmin noin 55 paino-% sekä piipitoisuuden, 5 joka on 1-2 paino-%, t u n n e t t u siitä, eetä mainittuun päällystyskylpyyn lisätään strontiumia määränä, joka on ainakin 0,0001 ja korkeintaan 0,2 paino-% sekä vähintään yksi va-nadiumin ja kromin joukosta valittu alkuaine, kukin määränä,joka on ainakin 0,02 vast. 0,0001 paino-% ja korkeintaan 0,2 paino-%. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia määränä, joka on alle 0,05 paino-% ja vanadiumia määränä, joka on alle 0,1 paino-%.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia määränä, joka on alle 0,1 paino-% ja kromia määränä, joka on alle 0,15 paino-%. 20 A. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että lisätään mainittuun päällystyskylpyyn strontiumia määränä, joka on 0,005 - 0,1 paino-%, vanadiumia määränä, joka on 0,02 - 0,1 paino-% ja kromia määränä, joka on 0,001 -25 0,1 paino-%.

5. Teräsvalmiste, t u n n e t t u siitä, että se varustetaan ylieutektiseen sinkki-alumiiniseokseen perustuvalla sulatus-pinnoitteella, joka sisältää 1 - 2 paino-% piitä samoin kuin 30 strontiumia sekä vähintään yhden alkuaineen, joka valitaan • « vanadiumin ja kromin joukosta, kukin määränä, joka on korkeintaan 0,2 paino-%, ja että se omaa kuvioinnin, joka käsittää vähintään 1000 kuvio ta/dm . 16 96124

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen teräsvalmiste, tunnettu siitä, että päällysteessä oleva pii on pallomaisessa muodossa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 5,6 mukainen teräsvalmiste, tunnettu siitä, että mainittu ylieutektinen sinkki-alumiiniseoste omaa alumiinipitoisuuden, joka on 50 - 60 p a i n o - % .

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen teräsvalmiste, tun nettu siitä, että mainittu ylieutektinen sinkki-alu-miiniseoste omaa alumiinipitoisuuden, joka on noin 55 pai-no-X. • · ( • · * v II 96124 Patehtkrav