JP2007504364A - Stainless steel strip coated with aluminum - Google Patents

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Abstract

本発明は、鋼ストリップの一つの面または双方の面に緻密で均一分布したアルミニウム層(2)を有する被覆ステンレス鋼ストリップ製品(1)を提供する。この層は本質的に純アルミニウムからなり、この層の厚みは最大15μmであり、この層の許容公差はこの層の厚みの最大プラスマイナス30%であり、この鋼ストリップの基材のCr含有量は少なくとも10%であり、且つこの層は剥離等の傾向を示すことなく、このストリップの厚み(3)に最大で等しい半径を覆って、被覆ステンレス鋼ストリップを180度に曲げることができるという良好な付着性を有する。このAl被覆ストリップ製品は、屋外生活適用、スポーツと海上生活との適用、家族適用、及び個人介護適用のような、高湿度の環境においてまたは湿潤条件における適用に適切である。  The present invention provides a coated stainless steel strip product (1) having a dense and uniformly distributed aluminum layer (2) on one or both sides of the steel strip. This layer consists essentially of pure aluminum, the thickness of this layer is a maximum of 15 μm, the tolerance of this layer is a maximum plus or minus 30% of the thickness of this layer, the Cr content of the base material of this steel strip Good that the coated stainless steel strip can be bent 180 degrees over a radius equal to the thickness (3) of this strip without any tendency to delamination etc. Adhesiveness. This Al coated strip product is suitable for applications in high humidity environments or in humid conditions, such as outdoor life applications, sports and marine life applications, family applications, and personal care applications.

Description

本発明は、薄くカバーしたアルミニウム層が優秀な付着性をもたらす連続圧延−圧延間工程においてアルミニウムを被覆したステンレス鋼の製造方法に関する。具体的には、本発明は、鋼表面でアルミニウムの薄い層が優秀な付着性を示し、且つ耐食性適用の構成物のコスト効率及び生産性のある製造に対して適切であるアルミニウムを被覆したステンレス鋼に関する。   The present invention relates to a method for producing stainless steel coated with aluminum in a continuous rolling-rolling process in which a thinly covered aluminum layer provides excellent adhesion. Specifically, the present invention relates to an aluminum coated stainless steel in which a thin layer of aluminum on the steel surface exhibits excellent adhesion and is suitable for cost-effective and productive manufacture of components for corrosion resistance applications. Related to steel.

アルミニウム被膜は、耐食性適用おいて使用できることは既知である。しかしながら、小さな寸法の構成物をコスト効率と生産性のある方法で製造するために、品位と生産性との要求を達成可能な方法を見つけるには困難がある。生産性の理由のためには、連続圧延−圧延間被覆工程が必須であり、且つ品位理由のためには、優秀な付着性を備える薄い層が必要である。   It is known that aluminum coatings can be used in corrosion resistant applications. However, it is difficult to find a method that can meet the requirements of quality and productivity in order to produce small sized components in a cost effective and productive manner. For productivity reasons, a continuous rolling-rolling coating process is essential, and for quality reasons, a thin layer with excellent adhesion is required.

優れた付着性が、最終製品の機能的な品位に対して要求されるが、構成物のコスト効率及び生産性のある製造を可能にすることも要求される。すなわち、付着性が劣った被覆ストリップ材料は、例えば剥離問題が生じ、この剥離問題が低い降伏をもたらし、また、特に製造工程が連続ラインである場合、製造工程中にそれ自体の剥離により生じる障害がもたらされる。さらにその上に、品位の検査及び剥離による製造ラインの清掃のために、頻繁な停止が必要となる。全体的に、被膜の貧弱な付着性が、受け入れることのできない高い製造コストと低い品位をもたらす。   Good adhesion is required for the functional quality of the final product, but it is also required to enable cost-effective and productive manufacture of the components. That is, a coated strip material with poor adhesion results in, for example, a peeling problem, which results in low yielding and is a failure caused by its own peeling during the manufacturing process, especially if the manufacturing process is a continuous line Is brought about. Furthermore, frequent stoppages are required for quality inspection and cleaning of the production line by peeling. Overall, the poor adhesion of the coating results in unacceptably high manufacturing costs and low quality.

圧延−圧延間工程においてアルミニウムで被覆した鋼の既知の製造方法は、次のとおりである。
−基材鋼材料をアルミニウム箔で被覆すること(cladding)
このクラッド(cladding)工程は金属を「冶金学的」に互いに結合して、連続的にストリップを製造することである。これは、比較的簡単で容易な技術であり、安いコストで高い降伏となる。しかしながら、この方法は、幾つかの大きな欠点がある。先ず第1に、付着性が劣るという問題がある。さらに、このクラッド技術では、均一で薄い優れた被膜を達成することは技術的に困難である。
−浸漬法(dipping)は、溶湯バス内に浸漬を行うことにより、基板材料に低溶融点金属を塗布するために用いることができる。この方法の一つの明白な欠点は、アルミニウムが比較的高い融点(658℃)であることである。このことが、工程因子を制御するために非常に複雑となり、且つ良好な付着性を備え均一に分布して薄くカバーした被覆層を達成することが難しい。
A known method for producing steel coated with aluminum in the rolling-rolling process is as follows.
-Coating the base steel material with aluminum foil (cladding)
This cladding process is the continuous production of strips by joining the metals "metallurgically" together. This is a relatively simple and easy technique that yields high yields at a low cost. However, this method has some major drawbacks. First, there is a problem that adhesion is inferior. Furthermore, with this cladding technique, it is technically difficult to achieve a uniform, thin and excellent coating.
The dipping method can be used to apply a low melting point metal to the substrate material by immersing it in a molten bath. One obvious disadvantage of this method is that aluminum has a relatively high melting point (658 ° C.). This is very complicated to control the process factors, and it is difficult to achieve a uniformly distributed and thinly coated coating layer with good adhesion.

幾つかの蒸着方法があり、これはアルミニウムを蒸着するために用いることができる。最も多い方法はバッチ処理のような工程であるが、また幾つかの連続工程がある。   There are several deposition methods that can be used to deposit aluminum. The most common methods are processes such as batch processing, but there are also several continuous processes.

電子線蒸着法を使用する一例としての圧延−圧延間方法が国際特許WO98/08986に記載され、この国際特許は、圧延−圧延間工程に基板材料のアルミニウム被膜を成し遂げることによって、フェライトステンレスFeCrAl−鋼ストリップを製造する方法を開示する。しかしながら、この特許明細書に記載される方法は、高温度の腐食環境の使用のために適切な製品に最適化され、すなわち、良好な高温強度とまた良好な高温耐食性を必要とし、それは例えば耐酸化性である。この明細書内には、また、アルミニウムが酸化物形成元素としての役割をなし、これが高温耐食性に対して有益である。このことが、基板材料が希土類金属と合金化されること、また、アルミニウム被膜がこのストリップの双方の側面に作られることを改良する。その上に、この特許明細書は、フェライト中に均一に分布したアルミニウムを備えるために、この被膜に対して950〜1150℃の温度で均質化焼鈍を行うことを提言する。したがって、どちらかといえば、これはアルミニウムも含み均一に分布した合金化元素を備えたFeCrAl−鋼構成物である。さらに、これは、酸化物の存在しない界面及びこの層の良好な付着性についての必要条件が無いことを意味する。例えば、脱イオン化した水で通常の湿潤洗浄化工程よりも、PVDで被覆する工程前にされる別の洗浄化工程がなされない。アルミニウムの役割は、フェライト中に拡散することであるので、この層についての特別な均一性についての必要条件も無い。この方法は、国際特許WO98/08986に記載されるように、本発明に使用することはできない。   An example rolling-to-rolling method using electron beam evaporation is described in International Patent WO 98/08986, which achieves an aluminum coating of the substrate material in the rolling-to-rolling process, thereby producing a ferritic stainless steel FeCrAl— A method of manufacturing a steel strip is disclosed. However, the method described in this patent specification is optimized for a product suitable for use in a high temperature corrosive environment, i.e. requires good high temperature strength and also good high temperature corrosion resistance, for example acid resistant It is a change. Within this specification, aluminum also serves as an oxide-forming element, which is beneficial for high temperature corrosion resistance. This improves that the substrate material is alloyed with the rare earth metal and that an aluminum coating is created on both sides of the strip. In addition, this patent specification proposes to homogenize the coating at a temperature between 950 and 1150 ° C. in order to have a uniformly distributed aluminum in the ferrite. Therefore, if anything, this is a FeCrAl-steel composition with alloying elements distributed uniformly including aluminum. Furthermore, this means that there is no requirement for an oxide-free interface and good adhesion of this layer. For example, there is no separate cleaning step prior to the PVD coating step, rather than the usual wet cleaning step with deionized water. Since the role of aluminum is to diffuse into the ferrite, there is no special uniformity requirement for this layer. This method cannot be used in the present invention as described in international patent WO 98/08986.

連続蒸着工程に使用される装置のもう一つの例は、米国特許第4,655,168号に記載され、この特許においては、真空チャンバーの内側に特別な制御パネルを使用することで達成される。示された例は軟鋼のZn被膜用であるが、しかし示されたことはアルミニウムがこの発明にしたがって被覆することができることである。しかしながら、この方法は本発明と全く相違する。例えばロールが存在し、このロールに沿ってストリップが案内され、基材を被覆するために溶融点温度以上まで加熱し、アルミニウムである場合はこの温度は658℃以上である。この温度は、幾つかのステンレス鋼の組織安定性にはマイナスに影響する温度である。蒸着をなすためのエネルギ源が記載されていなくて、且つイオンエッチングに関しても検討されていない。また、酸化物のない界面または層の良好な付着性についての具体的な必要条件が記載されていない。この層は均一に分布することを記載するが、詳細が示されず且つ許容公差の範囲が規定されていない。蒸着される基材を制御する方法がむしろ複雑である。すなわち、米国特許第4,655,168号に記載されるような方法は、本発明においては使用することができない。   Another example of an apparatus used in a continuous deposition process is described in US Pat. No. 4,655,168, which is accomplished by using a special control panel inside the vacuum chamber. . The example shown is for a mild steel Zn coating, but what has been shown is that aluminum can be coated according to the invention. However, this method is completely different from the present invention. For example, there is a roll along which the strip is guided and heated to above the melting point temperature to coat the substrate, which in the case of aluminum is above 658 ° C. This temperature is a temperature that negatively affects the structural stability of some stainless steels. An energy source for vapor deposition is not described, and ion etching is not discussed. Also, there are no specific requirements for good adhesion of oxide-free interfaces or layers. It is stated that this layer is uniformly distributed, but no details are given and the tolerance range is not specified. The method of controlling the deposited substrate is rather complicated. That is, the method as described in US Pat. No. 4,655,168 cannot be used in the present invention.

蒸着メッキ法を用いたアルミニウム被膜のさらにもう一つの例が、米国特許第5,429,843号に記載され、この特許においては基材が真空雰囲気中で鋼材料の表面に添付される。この鋼材料は、必要な特性、例えば良好な付着性を可能にするために、この表面に活性な点を形成するために100〜400℃の間の温度に保持される。また、イオンビーム照射が、この被覆工程に使用されるが、被覆と同じチャンバー内で行われる。この形成された層は、その後のメッキ工程における付着層として使用するためである。おおむね、この発明には二つの異なる被膜組み合わせAl+Zn及びAl+Tiが記載される。しかしながら、この両者の場合においては、本質的に純アルミニウムの被膜がこの対象とする明細書に使用できないことが示される。Al+Znに対しては、最適条件として3〜30%の間のZn含有量を有するAl/Zn被膜が製造されるように、AlとZnの同時蒸着が行われる。Al+Tiに対しては、容認可能な性質を達成するため且つ鋼に隣り合う層がTi層であるという前提条件を有するために、二層の被膜が使用される。実質的にアルミニウムを被覆する場合、被膜中のピンホール開始の孔食にしたがう問題が発生し、すなわち、鋼板材料の腐食を促進するガルバニック電池を作り出すことが示される。本発明との一つの大きな相違は、基板材料が平板であり且ステンレス鋼でなくて、さらにZn添加またはTi層のような抑制剤が、ガルバニック電池の発生を回避するために使用される。また、この方法は、この方法に使用される工程が鋼板のバッチ式被覆であり、本発明のステンレスストリップ材料の圧延−圧延間工程における連続被膜と著し相違する。米国特許第5,429,843号に記載されるようなこの方法は、したがって本発明に使用することはできない。   Yet another example of an aluminum coating using vapor deposition is described in US Pat. No. 5,429,843, in which a substrate is attached to the surface of a steel material in a vacuum atmosphere. The steel material is kept at a temperature between 100-400 ° C. in order to form active spots on the surface in order to allow the necessary properties, eg good adhesion. Also, ion beam irradiation is used in this coating process, but is performed in the same chamber as the coating. This formed layer is for use as an adhesion layer in the subsequent plating process. In general, the invention describes two different coating combinations Al + Zn and Al + Ti. However, in both cases, it is shown that essentially aluminum coatings cannot be used in the subject specification. For Al + Zn, Al and Zn are co-deposited so that an Al / Zn coating with a Zn content of between 3 and 30% is produced as an optimal condition. For Al + Ti, a two-layer coating is used to achieve acceptable properties and to have the prerequisite that the layer adjacent to the steel is a Ti layer. When substantially aluminum is coated, problems with pinhole-initiated pitting corrosion occur in the film, ie, creating a galvanic cell that promotes corrosion of the steel sheet material. One major difference with the present invention is that the substrate material is flat and not stainless steel, and inhibitors such as Zn addition or Ti layers are used to avoid the occurrence of galvanic cells. In addition, this method differs from the continuous coating in the step between rolling and rolling of the stainless steel strip material of the present invention in that the process used in this method is batch coating of steel plates. This method as described in US Pat. No. 5,429,843 cannot therefore be used in the present invention.

上記を考慮して、本発明の目的は、新しい圧延−圧延間工程を提供し、ステンレス鋼の表面に優れた付着性を供えた薄くて連続したアルミニウム被膜を達成することである。   In view of the above, it is an object of the present invention to provide a new rolling-to-rolling process and to achieve a thin and continuous aluminum coating that provides excellent adhesion to the surface of stainless steel.

さらに本発明の目的は、被覆材料の耐食性適用において、構成物のコスト効率と生産性のある製造を可能にすることである。   A further object of the present invention is to enable cost-effective and productive production of components in the corrosion resistance application of coating materials.

さらに本発明のもう一つの目的は、可能な限り均一な厚みを備える被膜を提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide a coating with as uniform a thickness as possible.

これらの目的及びさらに他の本発明の目的は、請求項1に定義されるような特徴にしたがう被覆鋼製品を提供することによる驚くべき方法において達成された。さらに、本発明の好ましい実施態様は従属項に定義される。   These objects and still other objects of the present invention have been achieved in a surprising way by providing a coated steel product according to the features as defined in claim 1. Furthermore, preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

本発明は、連続圧延−圧延間工程においてアルミニウム被覆ステンレス鋼を製造する方法に関し、この工程が薄くカバーしたアルミニウム層に優れた付着性を生じさせる。アルミニウム被覆ステンレス鋼ストリップは薄い層が良好な付着性を有する必要があり、それらは耐食性適用における構成物のコスト効率と生産性のある製造に適切である。アルミニウム被覆ストリップ材料において、最終製品は、高湿度の環境または湿潤条件においてしばしば使用される消費者に関係する適用において、耐食性構成物としての用途に適切である。このアルミニウム被覆ステンレス鋼の構成物は、その後ガルバノ電流による腐食から他の金属部分を保護することができ、すなわち犠牲陽極として作用する。   The present invention relates to a method for producing an aluminum-coated stainless steel in a continuous rolling-rolling process, which produces excellent adhesion to an aluminum layer covered thinly. Aluminum coated stainless steel strips require thin layers to have good adhesion, which is suitable for cost-effective and productive manufacture of components in corrosion resistant applications. In aluminum coated strip materials, the final product is suitable for use as a corrosion resistant composition in consumer related applications often used in high humidity environments or humid conditions. This aluminum-coated stainless steel composition can then protect other metal parts from corrosion by galvanocurrent, i.e. acts as a sacrificial anode.

アルミニウム層は、圧延−圧延間工程中に電子線蒸着(EB)によって蒸着され、好ましくは15μmの厚みを有する均一に分布した層にする。基板材料は、約10%(重量で)以上のCr含有量と通常3mm未満のストリップ厚みとを有するステンレス鋼である。第一の工程として、圧延−圧延間工程は、ステンレス鋼に通常存在する以外の酸化層を取り除くために、エッチングチャンバーを備えることができる。   The aluminum layer is deposited by electron beam evaporation (EB) during the rolling-to-rolling process and is preferably a uniformly distributed layer having a thickness of 15 μm. The substrate material is stainless steel having a Cr content of about 10% (by weight) or more and a strip thickness typically less than 3 mm. As a first step, the rolling-to-rolling step can include an etching chamber to remove oxide layers other than those normally present in stainless steel.

本発明の被膜及び用途の説明
最終製品は、アルミニウムを被覆したストリップ材料の形状から、屋外生活適用、スポーツと海上生活との適用、家族適用、及び個人介護適用のような、消費者に関連する用途に耐食性構成物として使用することが適切である。特に、それらは、高湿度の環境または湿潤条件でほとんど用いられる全ての適用である。同時に、これらの適用形式は、その製品寿命の期間を通して、光沢ある外観、あるいは「高品位の」外観であり、魅力的であることが期待される。光沢の無い表面は、斑点または平坦な錆があり、一般的には適切でない。
Description of Coatings and Uses of the Invention The final product is related to consumers, from the shape of the strip material coated with aluminum, to outdoor life applications, sports and marine life applications, family applications, and personal care applications. It is appropriate to use it as a corrosion resistant composition for the application. In particular, they are all applications that are mostly used in high humidity environments or humid conditions. At the same time, these types of applications are expected to be attractive, with a glossy or “high-quality” appearance throughout their lifetime. Matte surfaces have spots or flat rust and are generally not suitable.

最終製品を腐食防止するため、少なくとも一つのアルミニウムを被覆したステンレス鋼から作られた構成物を備えることが適切である。この構成物は、その後ガルバノ電流によって他の金属部分を腐食防止をことができ、すなわち犠牲陽極として作用する。一の面または二つの面の双方を被膜で被覆することができるが、基板材料としステンレス鋼を使用する利点は、ステンレス鋼それ自体が良好な基本耐食性を有するので、耐食性の観点で一つに面の被膜で充分であることである。また、基板材料が防止する部分よりさらに貴である鋼で作られている場合、必要なアルミニウム含有量は、危機的な部分の耐用期間の間を防止するために、最小まで減少することができるので、このことがコスト的にプラス効果をもたらす。   In order to prevent corrosion of the final product, it is appropriate to have a composition made of stainless steel coated with at least one aluminum. This composition can then prevent other metal parts from being corroded by the galvano current, i.e. acts as a sacrificial anode. Although one or both sides can be coated with a coating, the advantage of using stainless steel as the substrate material is that the stainless steel itself has good basic corrosion resistance, so it is one in terms of corrosion resistance. A surface coating is sufficient. Also, if the substrate material is made of steel that is more noble than the part to prevent, the required aluminum content can be reduced to a minimum to prevent during the lifetime of the critical part. Therefore, this has a positive effect on cost.

本発明に記載される方法は、基本的に純アルミニウムの15μm以下の厚みの薄い被膜に対して適切であるが、好ましくはさらに薄くする。アルミニウム層は、本来は0.1〜15μm、一般的に0.1〜12μm、さらに一般的に0.1〜10μm、好ましくは0.1〜7μm或いはさらに全体で0.1〜5μmである。さらに厚い層が被覆されることになれば、特性に対してコストの最適条件は10層以下の多層を用いることで達成することができ、各層は、0.1〜8μm、適切には0.1〜6μm、さらに適切には0.1〜5μm、好ましくは0.1〜3μm、の間にあり、さらに好ましくは0.1〜2μmの間の厚みである。   The method described in the present invention is basically suitable for thin films of pure aluminum with a thickness of 15 μm or less, but is preferably made thinner. The aluminum layer is originally 0.1 to 15 μm, generally 0.1 to 12 μm, more generally 0.1 to 10 μm, preferably 0.1 to 7 μm or even 0.1 to 5 μm in total. If thicker layers are to be coated, the optimal cost for properties can be achieved by using up to 10 layers, each layer being 0.1-8 μm, suitably 0. It is between 1 and 6 μm, more suitably between 0.1 and 5 μm, preferably between 0.1 and 3 μm, more preferably between 0.1 and 2 μm.

EB技術によって達成される許容公差は、一般的に非常に良好である。すなわち、各層の許容公差は、400μm以下のストリップ幅における層の厚みを、最大でプラスマイナス30%、通常はプラスマイナス20%、好ましくはプラスマイナス10%にすることができる。このことは、非常に厳しい許容公差を達成することができることを意味し、これが使用中の精度及び製品の品質に対して利点となる。   The tolerances achieved by EB technology are generally very good. That is, the allowable tolerance of each layer can be a maximum of plus / minus 30%, usually plus / minus 20%, preferably plus / minus 10% at a strip width of 400 μm or less. This means that very tight tolerances can be achieved, which is an advantage for accuracy in use and product quality.

この薄い層は、その適用とそれらの用途に関して良好な付着性を備える必要がある。使用する際に、アルミニウムが剥離し始めることは受け入れられない。さらにその上に、本発明にしたがう層/層は、いずれの接合層も無く使用を可能にすべきであり、すなわち基材上に直接添付する必要がある。この被覆層は、いずれの接合層または接合被膜無しに基材上で優れた付着性を有する必要がある。   This thin layer should have good adhesion for its application and their use. In use, it is unacceptable for the aluminum to begin to exfoliate. Furthermore, the layer / layer according to the invention should be able to be used without any joining layer, i.e. it has to be attached directly on the substrate. This coating layer must have excellent adhesion on the substrate without any bonding layer or coating.

良好な付着性の例は、本発明にしたがう被覆ステンレス鋼ストリップが、剥離などの傾向を示すことなく、ストリップの厚みに最大で等しい半径を覆って、180度曲げることができることである(図1及び2を参照)。   An example of good adhesion is that a coated stainless steel strip according to the present invention can be bent 180 degrees over a radius equal to the thickness of the strip without showing any tendency to delamination (FIG. 1). And 2).

被覆層は、この処理された材料によって加えられる摩耗及びせん断に耐えるために、充分な耐性にすべきであり、その一方で、第一の経済的理由のために、あまり厚くすべきでない。耐食性適用のため、この被膜と基板材料との厚みの比率は、0.1%〜12%、一般的に0.1%〜10%、普通は0.1%〜7.5%、最も好ましくは0.1%〜5%の間にすべきである。   The covering layer should be sufficiently resistant to withstand the wear and shear applied by the treated material, while not being too thick for the first economic reason. For corrosion resistance applications, the thickness ratio of this coating to the substrate material is 0.1% to 12%, typically 0.1% to 10%, usually 0.1% to 7.5%, most preferably Should be between 0.1% and 5%.

上記の薄くカバーしたアルミニウム層の被膜の変種は、Ti、Ni及び/またはMoのようなその他の金属元素の被膜と、アルミニウムの被膜との組み合わせとすることができる。10多層以下の多層方式を用いることにより、異なる幾つかの金属被膜の組み合わせからなる被膜は、少なくとも一つの層にアルミニウムを含み、且つ注文どおりの腐食特性を可能にして、さらに、非常に厳しい環境においての使用を意図した用途に用いることを好ましくする。   Variations on the thinly covered aluminum layer coating described above can be a combination of a coating of aluminum with a coating of other metal elements such as Ti, Ni and / or Mo. By using a multilayer system of 10 layers or less, a coating consisting of a combination of several different metal coatings contains aluminum in at least one layer and allows for custom corrosion properties, and in a very harsh environment It is preferably used for applications intended to be used in

本発明にしたがう被覆ストリップ材料の形状の最終製品は、上記のようなコスト効率と生産性のある製造工程における適用のために、適切な構成物に容易に製造可能であることが必要であり、生産性のある製造工程は、深絞り工程、打ち抜き工程、スタンプ工程などのような形成工程を含む(例えば、図1及び図2)。   The final product in the form of a coated strip material according to the present invention needs to be easily manufacturable into a suitable composition for application in a cost-effective and productive manufacturing process as described above, Productive manufacturing processes include forming processes such as deep drawing processes, punching processes, stamping processes, and the like (eg, FIGS. 1 and 2).

被覆する基板材料の説明
被覆される材料は良好な基礎的な耐食性を備えるべきであり、その他の合金化元素の組成に依存して、好ましくは、12%以上、または少なくとも11%或いは最低で10%のクロム含有量とすべきである。使用に適切な材料は、タイプAISI400系のフェライトクロム鋼、タイプAISI300系のオーステナイトステンレス鋼のような、または国際公開WO93/07303号に記載される合金のような析出硬化型ステンレス鋼のような合金である。例えば、AISI200系のような他のステンレス鋼等級が使用できる。
Description of the substrate material to be coated The material to be coated should have good basic corrosion resistance, preferably 12% or more, or at least 11% or at least 10 depending on the composition of the other alloying elements. % Chromium content. Suitable materials for use are alloys such as precipitation hardened stainless steels such as type AISI 400 series ferritic chromium steels, type AISI 300 series austenitic stainless steels, or alloys described in WO 93/07303. It is. For example, other stainless steel grades such as AISI 200 series can be used.

この被覆方法は、上述のタイプのステンレス合金から作られたストリップ、棒、線、箔、ファイバなど、好ましくはストリップまたは箔の形のいずれの種類の製品に添付することができ、それらは優れた熱間加工性を備え、また薄い寸法に冷間加工することができる。この合金は、深絞り工程、打ち抜き工程、スタンプ工程などの形成工程を含む生産性のある製造工程において構成物に容易に製造することもできる。   This coating method can be attached to any kind of products, preferably in the form of strips or foils, such as strips, rods, wires, foils, fibers, etc. made from stainless steels of the type described above, which are excellent It has hot workability and can be cold worked to thin dimensions. This alloy can also be easily manufactured into a component in a productive manufacturing process including a forming process such as a deep drawing process, a punching process, and a stamping process.

ストリップ基板材料の厚みは、0.015〜3mm、普通は0.03〜2.0mm、好ましくは0.05〜1.5mm、さらに好ましくは0.05〜1.0mmの間にある。   The thickness of the strip substrate material is between 0.015 and 3 mm, usually between 0.03 and 2.0 mm, preferably between 0.05 and 1.5 mm, more preferably between 0.05 and 1.0 mm.

基板材料の厚みは、被膜が予測される切断作業の前後になされるならば、それに依存する。さらに、上述する厚みは、耐食性の適用に使用することを意図する構成物の最終厚みに製造するために適切である厚みにするために好ましく選択される。原則的に、基板材料の厚みは、したがって1〜1500mm、適切には1〜1000mm、または好ましくは1〜500mm、或いはさらに好ましくは5〜500mmの間である。この基板材料の長さは、適切には10〜20000m、好ましくは100〜20000mの間にある。   The thickness of the substrate material depends on if the coating is done before and after the expected cutting operation. In addition, the thicknesses described above are preferably selected to provide a thickness that is appropriate for manufacturing to the final thickness of the composition intended for use in corrosion resistance applications. In principle, the thickness of the substrate material is therefore between 1 and 1500 mm, suitably between 1 and 1000 mm, or preferably between 1 and 500 mm, or more preferably between 5 and 500 mm. The length of the substrate material is suitably between 10 and 20000 m, preferably between 100 and 20000 m.

高湿度または湿潤条件の環境における使用のために、基板材料は適切な組成である。これは、フェライトステンレス鋼、またはオーステナイトステンレス鋼、または二相ステンレス鋼、または硬質クロム鋼のステンレス鋼を通常意味し、
基本的にこの組成は:0.001〜1%のC、10〜26%のCr、0.01〜8%のMn、0.01〜2%のSi、0.001〜25%のNi、6%以下のMo、0.001〜0.5%のN、1.5%以下のAl、2%以下のCu及び本質的に残部Fe、或いは
析出硬化型ステンレス鋼の:0.001〜0.3%のC、10〜16%のCr、4〜12%のNi、0.1〜1.5%のTi、0.01〜1.0%のAl、0.1〜6%のMo、0.001〜4%のCu、0.001〜0.3%のN、0.01〜1.5%のMn、0.01〜1.5%のSi、及び本質的に残部Feである。
For use in environments with high humidity or humid conditions, the substrate material is a suitable composition. This usually means ferritic stainless steel, or austenitic stainless steel, or duplex stainless steel, or hard chromium stainless steel,
Basically this composition is: 0.001-1% C, 10-26% Cr, 0.01-8% Mn, 0.01-2% Si, 0.001-25% Ni, 6% or less of Mo, 0.001 to 0.5% N, 1.5% or less of Al, 2% or less of Cu and essentially Fe, or precipitation hardening stainless steel: 0.001 to 0 .3% C, 10-16% Cr, 4-12% Ni, 0.1-1.5% Ti, 0.01-1.0% Al, 0.1-6% Mo 0.001-4% Cu, 0.001-0.3% N, 0.01-1.5% Mn, 0.01-1.5% Si, and essentially Fe is there.

被覆方法の説明
被膜媒体の塗布及び被覆工程のための蒸着方法の変種は、蒸着方法が連続した均一性と付着性の層を備えられる限り使用することができる。典型的な方法として、抵抗過熱、電子線、誘導、アーク抵抗によるスパッタリング及び蒸発のような化学蒸着法(CVD)、金属・有機化学蒸着法(MOCVD)、物理蒸着法(PVD)、またはレーザ蒸着法が挙げられるが、本発明のためには、本質的に電子線蒸発法(EB)が蒸着のために好ましい。任意に、このEB蒸発法は、優れた品位の緻密な層の被膜をさらに確実にするために、プラズマ活性化をすることができる。
Description of the Coating Method Variants of the vapor deposition method for coating media coating and coating processes can be used as long as the vapor deposition method is provided with a continuous uniform and adherent layer. Typical methods include chemical vapor deposition (CVD), metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), physical vapor deposition (PVD), or laser deposition, such as resistance heating, electron beam, induction, sputtering and evaporation with arc resistance. For the purposes of the present invention, electron beam evaporation (EB) is essentially preferred for vapor deposition. Optionally, this EB evaporation method can be plasma activated to further ensure an excellent quality dense layer coating.

本発明に対しては、被覆方法が圧延−圧延間ストリップ製造ラインに組み込まれることが前もって必要である。結果として、このアルミニウム層は、圧延−圧延間工程中に電子線蒸発(EB)法によって蒸着される。多層を必要とする場合、多層の形成は一列に並んだ幾つかのEB蒸着チャンバーを組立てることにより達成できる。アルミニウムの蒸着は、純アルミニウムの膜を確実にするために、いずれの反応ガスを添加することなく0.01ミリバールの最大圧力で、減圧雰囲気の基でなされる必要がある。   For the present invention, it is necessary in advance that the coating method be integrated into the rolling-rolling strip production line. As a result, this aluminum layer is deposited by electron beam evaporation (EB) during the rolling-rolling process. If multiple layers are required, the formation of the multiple layers can be accomplished by assembling several EB deposition chambers in a row. The deposition of aluminum needs to be done under a reduced pressure atmosphere at a maximum pressure of 0.01 mbar without adding any reaction gas to ensure a pure aluminum film.

本発明にしたがう被覆工程は、少なくとも5m/分の速度で、好ましくは少なくとも8m/分、またはさらに好ましくは少なくとも10m/分の速度で実行される。   The coating process according to the invention is carried out at a speed of at least 5 m / min, preferably at least 8 m / min, or more preferably at a speed of at least 10 m / min.

優れた付着性を可能にするために、種々のタイプの洗浄化工程が用いられる。先ず第一に、基板材料の表面は、油脂残留物を取り除くために適切な方法で洗浄すべきであり、洗浄しないならば残留物が、被膜工程、及び被覆層の付着性と品位に、マイナスの影響をもたらす。さらにその上に、ステンレス鋼表面に通常常に存在する非常に薄いはじめからの酸化物層が、除去されねばならない。これは、アルミニウムの蒸着前に、この表面の前処理を含むことによって、好ましく行うことができる。したがって、この圧延−圧延間製造ラインにおいては、好ましくは第1の製造工程は、第一のカバーするアルミニウム層の良好な付着性を達成するため、金属ストリップ表面のイオンアシストエッチングである(図4を参照)。例えばHF中の代わりの酸洗い(pickling)として、酸化物を除去するために使用できる。   Various types of cleaning processes are used to allow excellent adhesion. First of all, the surface of the substrate material should be cleaned in a suitable way to remove the oil residue, otherwise the residue will negatively affect the coating process and the adhesion and quality of the coating layer. Bring about the impact. Furthermore, a very thin starting oxide layer which is usually always present on the stainless steel surface must be removed. This can preferably be done by including a pretreatment of this surface before the aluminum deposition. Therefore, in this rolling-to-rolling production line, preferably the first manufacturing process is ion-assisted etching of the metal strip surface to achieve good adhesion of the first covering aluminum layer (FIG. 4). See). For example, it can be used to remove oxides as an alternative pickling in HF.

本発明の好ましい実施態様の説明
本発明の実施態様の二つの例は、ここでさらに詳細に説明する。一つの例はタイプAISI430の基板材料を基にし、もう一つの例はタイプAISI301の基板材料を基にする。
DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Two examples of embodiments of the invention will now be described in further detail. One example is based on a type AISI 430 substrate material, and another example is based on a type AISI 301 substrate material.

この基板材料の公称化学組成は、次のとおりである。
AISI430:最大0.12%のC、最大1%のSi、最大1%のMn、16.0〜18.0%のCr、及び残部が実質的にFeである。
AISI301:最大0.15%のC、最大1%のSi、最大1%のMn、16.0〜18.0%のCr、6.0〜8.0%のNi、及び残部が実質的にFeである。
The nominal chemical composition of the substrate material is as follows:
AISI 430: up to 0.12% C, up to 1% Si, up to 1% Mn, 16.0 to 18.0% Cr, and the balance substantially Fe.
AISI 301: up to 0.15% C, up to 1% Si, up to 1% Mn, 16.0 to 18.0% Cr, 6.0 to 8.0% Ni, and the balance substantially Fe.

先ず基板材料は、上述のような化学組成で作られた普通の冶金学的な鋼によって製造される。これらの鋼はその後中間の大きさに熱間圧延され、さらにその後、圧延段階の間に数回の再結晶段階を備える幾つかの段階で、0.3mmの最終厚みと最大400mmの幅に冷間圧延される。基板材料の表面は、その後通常の方法で洗浄されて圧延による油脂残留物が除去される。さらにその後、被覆処理が、コイル巻き戻し装置が始まりの連続処理ラインで行われ。圧延−圧延間処理ラインの第1の段階は、真空チャンバーまたはエッチングチャンバーにつながる入口真空錠にすることができ、その中でステンレス基板材料の表面の薄い酸化物層を除去するために、イオンアシストエッチングが行われる。その後、このストリップは電子線蒸発チャンバーに入れられ、その中でアルミニウム蒸着が行われる。通常0.1以上〜15μmのアルミニウム層が蒸着され、好ましい厚みはこの適用に依存する。ここに記載する二つの実施例において、2μmの厚みは一台の電子線蒸発チャンバーで蒸着さした。   First, the substrate material is made of ordinary metallurgical steel made with the chemical composition as described above. These steels are then hot rolled to an intermediate size and then cooled to a final thickness of 0.3 mm and a width of up to 400 mm in several stages with several recrystallization stages between rolling stages. Rolled for a while. The surface of the substrate material is then cleaned by a normal method to remove oil residue due to rolling. After that, the coating process is performed on the continuous processing line where the coil unwinding device starts. The first stage of the rolling-to-rolling processing line can be an inlet vacuum tablet leading to a vacuum chamber or etching chamber, in which ion assist is used to remove a thin oxide layer on the surface of the stainless steel substrate material. Etching is performed. The strip is then placed in an electron beam evaporation chamber in which aluminum deposition is performed. Usually an aluminum layer of 0.1 to 15 μm is deposited and the preferred thickness depends on this application. In the two examples described here, a thickness of 2 μm was deposited in a single electron beam evaporation chamber.

この電子線蒸発後に、被覆されたストリップ材料は、コイル巻取り器に巻き取られる前に、出口真空チャンバーまたは出口真空錠を通過する。この被覆されたストリップ材料は、ここで必要である場合、例えば圧延加工または切断加工によって、さらに処理することができ、構成物の製造に対して好ましい最終寸法を達成する。   After this electron beam evaporation, the coated strip material passes through an exit vacuum chamber or exit vacuum lock before being wound on a coil winder. This coated strip material can be further processed if required here, for example by rolling or cutting, to achieve the final dimensions preferred for the production of the composition.

例えば、0.3mmのストリップ厚みと、2μmの薄くカバーしたアルミニウム層と、を有する302及び430の被覆ストリップ材料の二つの例に記載されるような最終製品は、アルミニウム層が非常に優れた付着性を備え、したがって耐食性適用においてコスト効率と生産性のある構成物の製造とに使用することが適切である。この相の良好な付着性は、さらに図1〜3に示される。本発明にしたがう被覆ストリップ製品を製造するために、薄くカバーした層2を被覆したステンレス鋼ストリップの基板材料1が、ストリップの厚み3に最大で等しい半径を有する形状をした頂部5を有する支持物4の上に置かれる。その後、曲げ試験が、ストリップの厚みに最大で等しい半径5を覆って180度にストリップを曲げる方法で実施され、この曲げはストリップの端部6が互いに合わさるまで続けられる。曲げがこのような曲げ試験で完了したとき、試験片は、特に曲げ加工後の層7の品位、曲げ加工後の基板8の品位、及び層と基板との間の付着性を検査する。ここに記載される実施例にしたがう試験片は、剥離などのいずれの傾向も示さない。また、このことは図3の図に示され、この図は図1及び図2に記載されるような曲げ試験において試験された試験片の横断面で撮影した写真である。写真の試験片断面は、曲げが最も激しくなったすなわち曲げの中間部9で撮影された。   For example, the final product as described in two examples of 302 and 430 coated strip materials with a strip thickness of 0.3 mm and a thinly covered aluminum layer of 2 μm, the aluminum layer adheres very well. And therefore suitable for use in the production of cost-effective and productive components in corrosion-resistant applications. The good adhesion of this phase is further illustrated in FIGS. In order to produce a coated strip product according to the present invention, a substrate material 1 of a stainless steel strip coated with a thinly covered layer 2 has a top 5 shaped to have a radius at most equal to the thickness 3 of the strip. 4 is placed on top. A bending test is then carried out in a way that the strip is bent 180 degrees over a radius 5 equal to the thickness of the strip at the maximum, this bending being continued until the ends 6 of the strip meet each other. When the bending is completed in such a bending test, the specimen is inspected in particular for the quality of the layer 7 after bending, the quality of the substrate 8 after bending, and the adhesion between the layer and the substrate. Test specimens according to the examples described herein do not show any tendency, such as delamination. This is also shown in the diagram of FIG. 3, which is a photograph taken on a cross section of a test specimen tested in a bending test as described in FIGS. The cross section of the specimen in the photograph was taken at the middle part 9 where bending was most intense, ie, bending.

上述の圧延−圧延間の電子線蒸発過程は、図4に説明される。このような製造ラインの最初の部分は、真空チャンバー14内のコイル巻き戻し機13であり、次は直列のイオンアシストエッチングチャンバー15であり、その後に一連の電子線蒸発チャンバー(EB)16が続き、必要なEB蒸発チャンバーの数は1から10台の数のチャンバーに変えることができ、必要ならば、多層の構造を達成することができる。EB蒸発チャンバー16の全てが、蒸発のためにEBガン17と水冷銅坩堝18を装備する。これらのチャンバーが、出口真空チャンバー19及び被覆ストリップ材料のコイル巻き取り機20に進んだ後、このコイル巻取り機は真空チャンバー19内に位置している。また、真空チャンバー14及び19は、入口真空錠システム及び出口真空錠システムそれぞれによって置き換えることもできる。後者の場合、コイル巻き戻し機13とコイル巻き取り機20は開放させた大気中に配置される。   The electron beam evaporation process between the above rolling and rolling is illustrated in FIG. The first part of such a production line is a coil unwinder 13 in a vacuum chamber 14, followed by a series of ion-assisted etching chambers 15 followed by a series of electron beam evaporation chambers (EB) 16. The number of EB evaporation chambers required can be varied from 1 to 10 chambers and, if necessary, a multilayer structure can be achieved. All of the EB evaporation chamber 16 is equipped with an EB gun 17 and a water-cooled copper crucible 18 for evaporation. After these chambers have advanced to the outlet vacuum chamber 19 and the coil winder 20 of the coated strip material, the coil winder is located in the vacuum chamber 19. The vacuum chambers 14 and 19 can also be replaced by an inlet vacuum lock system and an outlet vacuum lock system, respectively. In the latter case, the coil unwinding machine 13 and the coil winder 20 are arranged in an open atmosphere.

図1は、本発明にしたがう試験片の説明図を示し、換言すれば、このストリップの厚みに最大で等しい半径を覆って、180度に曲げる付着試験前の、良好な付着性を備えた薄くて緻密なアルミニウム層を有する被覆ステンレス鋼ストリップを示す。FIG. 1 shows an illustration of a test piece according to the present invention, in other words, a thin film with good adhesion before the adhesion test, bending over 180 degrees and covering a radius equal to the thickness of this strip. 1 shows a coated stainless steel strip having a dense and dense aluminum layer. 図2は、本発明にしたがう試験片の説明図を示し、換言すれば、図1で示したような曲げ試験において曲げた後の、良好な付着性を備えた薄くて緻密なアルミニウム層を有する被覆ステンレス鋼ストリップを示す。FIG. 2 shows an illustration of a test piece according to the invention, in other words, having a thin and dense aluminum layer with good adhesion after bending in a bending test as shown in FIG. A coated stainless steel strip is shown. 図3は、薄い2ミクロンのアルミニウム被膜を有する3mmの厚みを有する被覆ステンレス鋼ストリップの横断面の写真を示し、ストリップは、0.3mmの半径を覆って180度に曲げる試験において曲げられが、全く剥離の傾向を示さない。FIG. 3 shows a cross-sectional photograph of a 3 mm thick coated stainless steel strip with a thin 2 micron aluminum coating, the strip being bent in a test bending 180 degrees over a 0.3 mm radius, No tendency to peel at all. 図4は、本発明にしたがう圧延−圧延間製造ラインの模式図を示す。FIG. 4 shows a schematic diagram of a rolling-to-rolling production line according to the present invention.

Claims (9)

鋼ストリップの一方の面または双方の面に緻密で均一に分布した層を備えた被覆ステンレス鋼ストリップ製品であって、
前記層が、本質的に純アルミニウムからなり且つ前記鋼ストリップに直接添付され、
前記層の厚みが、最大15μmであり、
前記層の許容公差が、前記層の厚みの最大プラスマイナス30%であり、
前記鋼ストリップの基材のCr含有量が、少なくとも10%であり、且つ
前記層が、剥離等の傾向を示すことなく前記鋼ストリップの厚みに最大で等しい半径を覆って、被覆ステンレス鋼ストリップを180度曲げることが可能であるという良好な付着性を有することを特徴とする被覆ステンレス鋼ストリップ製品。
A coated stainless steel strip product with a dense and evenly distributed layer on one or both sides of the steel strip,
The layer consists essentially of pure aluminum and is directly attached to the steel strip;
The thickness of the layer is at most 15 μm;
The tolerance of the layer is a maximum plus or minus 30% of the thickness of the layer;
A coated stainless steel strip having a Cr content of at least 10% of the base material of the steel strip and the layer covering a radius at most equal to the thickness of the steel strip without exhibiting a tendency to delamination or the like; Coated stainless steel strip product characterized by good adhesion that it can be bent 180 degrees.
前記ストリップ基材の厚みが0.015mm〜3mmの間にあることを特徴とする請求項1に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   The coated stainless steel strip product of claim 1, wherein the strip substrate has a thickness between 0.015 mm and 3 mm. フェライトステンレス鋼、焼入れ可能クロム鋼、オーステナイトステンレス鋼、二相ステンレス鋼、または析出硬化型ステンレス鋼から作られることを特徴とする請求項1または2に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Coated stainless steel strip product according to claim 1 or 2, characterized in that it is made from ferritic stainless steel, hardenable chrome steel, austenitic stainless steel, duplex stainless steel or precipitation hardened stainless steel. 前記層が、最大10層の多層構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Coated stainless steel strip product according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the layer has a multilayer structure with a maximum of 10 layers. 個々の層の各々が、0.1〜8μmの間の厚みを有することを特徴とする請求項4に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Coated stainless steel strip product according to claim 4, characterized in that each individual layer has a thickness between 0.1 and 8 m. Al、Ni、Ti、Moのような異なる金属被膜の個々の層の多層構造を有し、且つ少なくとも1層が本質的に純アルミニウムからなることを特徴とする請求項5に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Coated stainless steel according to claim 5, characterized in that it has a multilayer structure of individual layers of different metal coatings such as Al, Ni, Ti, Mo and at least one layer consists essentially of pure aluminum. Strip products. 犠牲陽極として作用する耐食性適用の用途に適切であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Coated stainless steel strip product according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is suitable for use in corrosion resistant applications that act as a sacrificial anode. 耐食性構成物のコスト効率及び生産性のある製造に適切であり、且つ屋外生活適用、スポーツと海上生活との適用、家族適用、及び個人介護適用のような、高湿度の環境においてまたは湿潤条件において使用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品。   Suitable for cost-effective and productive manufacture of corrosion-resistant compositions and in high humidity environments or in humid conditions, such as outdoor life applications, sports and maritime life applications, family applications, and personal care applications Coated stainless steel strip product according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is used. 被覆ステンレス鋼ストリップ製品が、少なくとも5メートル/分の最小ストリップ速度を有し且つ直列のエッチング室を含む電子線蒸着を使用するストリップ製造ラインに含まれる連続圧延−圧延間工程において製造されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の被覆ステンレス鋼ストリップ製品の製造方法。   Coated stainless steel strip product is produced in a continuous roll-to-roll process included in a strip production line using electron beam evaporation having a minimum strip speed of at least 5 meters / min and including an etching chamber in series. The method for producing a coated stainless steel strip product according to any one of claims 1 to 8.
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