JP2008531844A - コーティングされた鋼板又はストリップ - Google Patents
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Abstract
本発明は、鋼からなるベース層を有し、そして、どぶ漬けコーティングにより少なくとも１つの側面に亜鉛コーティングが付与される、コーティングされた鋼板又はコイルに関する。前記鋼板又は鋼コイルの場合には、亜鉛コーティングにより、高水準の腐食抵抗性が保証される。コーティングが厚くなるにつれ、抵抗性が高まる。従って、従来方法により合金された亜鉛コーティングにおいて、ＤＩＮ５００２１により、光輝でコーティングされていない試験片に噴霧試験を実施する場合に、２５ｇ／ｍ２のコーティング付与では２４時間後に赤錆が生じるのに対して、７０ｇ／ｍ２のコーティング付与では１２０時間後に赤錆が生じる。しかしながら、十分な腐食抵抗性のために先行技術で必要とされるコーティングの厚さは、溶接性の点で問題がある。このことは、特に、自動車車体製造又は国内エンジニアリング分野で必要とされるような、高い溶接速度を使用して、最小限の接合部間隔なしで重ね継手中に浸透溶接する場合に当てはまる。前記溶接により製造されるシームは、貫通孔がなく、クレーターを実質的に有さず、そして、開口部を持たないことが好ましい。
Description
本発明は、どぶ漬けガルバナイジングによって亜鉛コーティングを鋼製のベース層（Grundschicht）の少なくともその上側へ付与する、前記鋼製のベース層を有するコーティングされた鋼板又はストリップに関する。
前記タイプの鋼板又は鋼ストリップは、亜鉛コーティングによって高度な腐食抵抗が保障される。コーティングが厚くなるにつれ、抵抗力がより大きくなる。従って、従来の方法で合金化された亜鉛コーティングにおいて、ＤＩＮ５００２１による噴霧試験を行った場合に、２５ｇ／ｍ２のコーティングを有する光輝で（blanken）未塗装の試験片では、２４時間後で既に赤錆が生じるのに対し、７０ｇ／ｍ２のコーティングを有するものでは、１２０時間後まで赤錆が生じない。
しかしながら、適切な腐食抵抗のために先行技術で必要とされるコーティングの厚さでは、溶接性の点での問題が生じる。このことは、オーバーラップ接合部中で、高い溶接速度でのレーザー溶接によって、任意の接合部間隔を有さずにスルー溶接（Durchschweissung）が製造される場合の、自動車シャシ製造分野又は国内エンジニアリング分野で必要とされる。前記溶接により製造されるシームは、貫通孔がなく、大部分にクレーターがなく、そして、開口部を有さないことが好ましい。
増加した腐食抵抗性と同時に減少したコーティング重量とを有するどぶ漬けガルバナイジングされた鋼板を製造する、或る可能性がＥＰ００３８９０４Ｂ１に記載されている。先行技術によると、アルミニウム０．２重量％及びマグネシウム０．５重量％を含有する亜鉛コーティングを、どぶ漬けガルバナイジングによって、鋼基板へ付与する。マグネシウム含有の結果として、日本工業規格ＪＩＳＺ２３７１において特定されている条件に基づいて、個々の試験片にＮａＣｌ溶液を噴霧する塩水噴霧試験（Salzspruehtest）下で、各側に４４ｇ／ｍ２のコーティング重量が塗布された状態においては、最初の錆形成が噴霧間隔後２０００時間を越えるどぶ漬けガルバナイジングされた鋼ストリップが得られた。亜鉛コーティングと塗装との組み合わされた腐食抵抗性によって、錆発生前の長い期間を達成することができた。
ＥＰ００３８９０４Ｂ１により達成されるコーティング重量の減少と優れた腐食抵抗性とにもかかわらず、前記方法で製造されるどぶ漬けカルバナイジングされた鋼板でさえも、自動車製造分野に課せられる溶接性の要件を満たすことがない。
従って、本発明の目的は、鋼腐食抵抗性の最適な組み合わせと最適な溶接性とを有し、そして、自動車シャシ製造用又は国内電気機器製造用の材料としての使用に特に適当なフラット鋼生成物（Stahlflachprodukt）をつくることであった。
本発明によると、前記目的は、
アルミニウム０．０５〜０．３０重量％、マグネシウム０．２〜２．０重量％、亜鉛残余物、及び、不可避の不純物からなるメルトから形成されるコーティングを、どぶ漬けガルバナイジングによって鋼製のベース層の少なくとも上側へ付与する、前記鋼製のベース層を有するコーティングされた鋼板又はストリップであって、
最大で３．５μｍのコーティング厚と、最大で２５ｇ／ｍ２のコーティング重量とを各々の側に施すことによって、ＤＩＮ５００２１−ＳＳによる塩水噴霧試験を実施した場合に、早くとも２５０時間後に最初の赤錆形成を前記鋼板が示すことを保障する、前記鋼板又はストリップによって達成される。
アルミニウム０．０５〜０．３０重量％、マグネシウム０．２〜２．０重量％、亜鉛残余物、及び、不可避の不純物からなるメルトから形成されるコーティングを、どぶ漬けガルバナイジングによって鋼製のベース層の少なくとも上側へ付与する、前記鋼製のベース層を有するコーティングされた鋼板又はストリップであって、
最大で３．５μｍのコーティング厚と、最大で２５ｇ／ｍ２のコーティング重量とを各々の側に施すことによって、ＤＩＮ５００２１−ＳＳによる塩水噴霧試験を実施した場合に、早くとも２５０時間後に最初の赤錆形成を前記鋼板が示すことを保障する、前記鋼板又はストリップによって達成される。
各側に最大で２５ｇ／ｍ２のコーティング重量を有する先行技術に対して、本発明によるどぶ漬けガルバナイジングされたフラット鋼生成物は、最小限のコーティング重量で優れた腐食抵抗性を有している。低いコーティング重量と、それに関連する各側最大３．５μｍの低いコーティングの厚さと、更に、高い腐食抵抗性とが組み合わされることによって、本発明によるシート又はストリップは、個々のシートエレメントの溶接によって製造される部品の製造用に特に適当である。従って、本発明によるシート又はストリップから形成される個々のシート部品を、高い溶接速度でのレーザービームによって、経済的に、そして、最適な結果を伴って溶接することができるという点で、本発明によって製造される鋼板を用いて自動車シャシ又は国内電気機器技術用のエレメントを製造することができる。
本発明による腐食抵抗性は、光輝な未塗装の鋼板上での腐食短期試験プロセスにおける、ＤＩＮ５００２１−ＳＳによる塩水噴霧試験に基づいて決定され、この場合に、室内で、腐食剤としての中性５％ＮａＣｌ溶液を３５±２℃で前記鋼板へ連続的に噴霧する。この場合において、水平方向に対して６５〜７５度傾けた角度で鋼板サンプルを室内に設置する。前記方法で実施される実地試験では、本発明によりコーティングされるシート又はストリップは、３００時間の試験期間後まで任意の赤錆形成を規則的に示さないことが実証された。
コーティング用のメルト中のマグネシウム含有量は、本質的にコーティング中で変化しないままである。それに反して、本発明の完成した鋼ストリップコーティング中のアルミニウム含有量は、原則として、メルト中のものよりも通常１．８〜３．２倍（特に、２〜３倍）高い。コーティングが、マグネシウム含有量０．４〜１．０重量％（特に、少なくとも０．５重量％）を有する場合に、最適な腐食保護が達成される。
鋼ベース材料（Stahlgrundmaterials）のコーティングをガルバナイジングされた方法で実施する場合には、メルトが０．１５重量％よりも少ないアルミニウムを含有していることが好ましい。標準的作業に適当なメルトのアルミニウム含有量は、０．１２〜０．１４重量％の範囲である。
それに反して、従来の方法によりどぶ漬けガルバナイジングされた本発明の鋼板を提供する場合には、メルトのアルミニウム含有量が少なくとも０．１５重量％であることが好ましい。
前記シート又はストリップを塗装する場合に、本発明のフラット生成物（Flachprodukt）をシャシ製造用に特に適当なものとする驚くべき性質が明らかとなる。従って、本発明のシート又はストリップのために、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８６０に基づいて、室温と−２０℃とで実施されるマンドレル曲げ試験では、優れた塗料付着性（Lackanhaftungsvermoegen）が達成される。特に、−２０℃の温度では、ベース材料からの塗料はがれ又はコーティングのはがれが生じない。
試験を実施して塗装付着性を決定するために、アルカリ洗浄及びリン酸皮膜処理（Phosphatierung）後の鋼板試験片上に、２０μｍ厚のカソードディップペイントコーティング（kathodische Tauchlackierung）と、その上に付与される３２μｍ厚のフィラーペイントコーティング（Fuellerlackschicht）と、４０μｍ厚のベースコーティング（Basislackschicht）とを含むフルペイント組織（Volllackaufbau）を付与した。コニカルマンドレル上で実施されるベンディングでは、室温又は−２０℃でのペイントコーティングの任意の付着が生じなかった。
高い腐食抵抗性及び優れた塗装付着性に加えて、本発明のシート又はストリップは、ストーンインパクト（Steinschlag）に対する著しく優れた抵抗性を有する。従って、例えば、ＤＩＮ６５９９６−１Ｂにより実施されるストーンインパクト試験において、本発明の鋼板で、ストーンインパクトがベース層からのコーティングの任意の剥離を生じさせないことが実証された。
本発明のシートを製造するために、通常６０〜１５０ｍ／分のストリップ速度で作動するガルバナイジングプラントにおいて、ファインスチールストリップに連続的どぶ漬けガルバナイジング処理を施す。このために、ガルバナイジングされるべきシート又はストリップは、初めに炉（例えば、ＤＦＦ炉；Direct Fired Furnace、又は、好ましくはＲＴＦ炉；Radiant Type Furnace）中で焼鈍される。炉に続いて、シート又はストリップは、水素３．５％〜７５％を有する保護ガス雰囲気下に維持されている還元炉セクションを通過する。焼鈍の過程で達成される温度は、７２０℃〜８５０℃の範囲にある。
前記方法で焼鈍されるシート又はストリップを、次に、ノズル（と呼ばれるもの）を介して、真空状態下に亜鉛浴中で処理する。前記亜鉛浴は、アルミニウム０．０５〜０．３０重量％（特に０．４〜１．０重量％）、及び、マグネシウム０．２〜２．０重量％（特に０．５〜１．０重量％）、亜鉛残余物及び不可避の不純物を含有するメルトから形成される。
シート又はストリップを溶融浴から取り出した後で、従来からの公知の方法で、ストリッパーノズル（Abstreifduesen）によりコーティングの厚さを各々の側で最大３．５μｍの値まで制限する。その結果、本発明により得られるフラット生成物では、コーティング重量が、面あたり（pro Seite）最大２５ｇ／ｍ２まで制限される。
溶融浴上でのスラグの偏り及び金属間相（intermetallischer Phasen）の形成を防止するために、前記浴の表面上へ、不活性気体流を導くことが好ましい。前記不活性気体流は、コーティングの厚さを調節するために使用されるストリッパーノズルから導かれるか、又は、霧状に不活性気体を浴表面へ分散させるセパレートノズルから供給されることができる。あるいは、不活性雰囲気を保持している囲いによって、溶融浴全体を取り囲むこともできる。前記目的用に特に適当な不活性気体としては、窒素を挙げることができる。
浴温度を３８０〜４５０℃の範囲まで調節することによってスラグ形成を減少させることもできる。同時に、前記目的のために、ストリップの温度を浸漬時に３６０〜５００℃まで制限して、浸漬エリアでの酸化傾向を最小限にすることができる。
溶融浴から取り出した後で、コーティングしたストリップを少なくとも１０Ｋ／ｓの冷却速度で冷却する。
その後のインライン圧延（圧延度０．３〜１．５％）によって、次に、必要な場合には、表面の望ましいテクスチャリング（Texturierung）を実施することができる。
コーティングされたものにインラインでの追加加熱を３００℃〜６００℃の温度範囲で施すことによって、ＺｎＭｇコーティングの内側で再分配（Umverteilung）が起こるか、又は、スルー合金化（Durchlegielung）がＺｎＦｅＭｇコーティング中で達成される。前記コーティングを作るために使用されるメルトは、０．１５重量％よりも低い（特に、０．１２〜０．１４重量％）アルミニウム含有量を有していることが好ましい。
適用範囲を拡大するために、従来公知の方法で、コーティング上に薄いフィルム層を付与することも可能である。
本発明により達成される効果を以下の実験に基づいて確認した。最初に、従来のＩＦ鋼からハードローリング（hartwalzen）される０．８２ｍｍ厚の鋼ストリップを、アルカリスプレー洗浄、ブラシ掛け洗浄、及び、電解洗浄した。
次に焼鈍を実施し、その間に、洗浄された鋼ストリップを、保護ガス下（５％Ｈ２、Ｎ２残余物）に８００℃の温度まで焼鈍した。前記焼鈍時間は６０秒であった。
前記方法によって焼鈍されている鋼ストリップを次に冷却して、最大１０ｐｐｍの酸素を含有する保護ガス雰囲気下のハウジング囲いに包囲されている溶融浴中に、溶融浴浸漬温度４６５℃で浸漬する。前記溶融浴は、不可避の不純物（例えば、ストリップによって溶融浴中に引きずり込まれるＦｅ含有量）と共に、アルミニウム０．２重量％、及びマグネシウム０．８重量％を含有する、亜鉛メルトからなる。前記浸漬時間は２秒であった。
溶融浴を実施した後、溶融浴ハウジング囲いの内側のままで、ハウジング囲い中に配置されているストリッパーノズルによって、鋼ストリップの両側に付与されているコーティング厚を、各々の側で３μｍ（面あたり２１ｇ／ｍ２のコーティング重量に相当する）まで調節した。前記ストリッピング（Abstreifen）は、同様に、窒素ガスによって実施された。
仕上げのために、鋼ストリップをスキンパス圧延（dressieren）した。得られる溶融浴コーティングされた鋼ストリップは、StahlEisen Test Datasheet ＳＥＰ １９４０により決定される、Ｐｃ値４６ｃｍ−１と共に、Ｒａ値１．８μｍを有していた。
StahlEisen Test Datasheet ＳＥＰ １９３１による落球衝撃試験（Kugelschlagtest）を、仕上げコーティングされた鋼ストリップから選ばれる試験片上で実施して、コーティングの付着性及びその形成性を決定した。結果は、優れた付着性と同時に優れた形成性とに相当する、段階１として分類することができた。
適当な型中で丸い鋼板ブランクから帽子形状の部品を絞る、深絞り試験において、最大０．４５ｇ／ｍ２の非常に低い摩擦値が達成された。
レーザービーム溶接されたシームに対する溶接性の評価は、各々の場合において非常に優れた結果であった。従って、例えば、接合部間隔（Fuegespalt）“０”で、５ｍ／分までの溶接速度を有するレーザービーム溶接では、誤差のない結果が達成された。
前記態様でコーティングされた未塗装のブライト試験片上で実施される、ＤＩＮ５００２１ＳＳによる塩水噴霧試験は、噴霧期間後３１２時間まで最初の赤錆を形成させなかった。面あたり２５ｇ／ｍ２のコーティング重量を有するシートへの従来の亜鉛コーティングでは、２４時間後で赤錆が既に生じていた。
本発明によりコーティングされたサンプルでの塗装付着性は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８６０に基づくコニカルマンドレル曲げ試験において、室温と−２０℃とでの両方で優れていた。同様に、ＤＩＮ５５９９６−１Ｂによるストーンインパクト試験は、鋼ベース層からのコーティングの任意のはがれを生じさせなかった。
Claims (5)
- アルミニウム０．０５〜０．３０重量％、マグネシウム０．２〜２．０重量％、亜鉛残余物、及び、不可避の不純物からなるメルトから形成されるコーティングを、どぶ漬けガルバナイジングによって鋼製のベース層の少なくとも上側へ付与する、前記鋼製のベース層を有するコーティングされた鋼板又はストリップであって、
最大で３．５μｍのコーティング厚と、最大で２５ｇ／ｍ２のコーティング重量とを各々の側に施すことによって、ＤＩＮ５００２１−ＳＳによる塩水噴霧試験を実施した場合に、早くとも２５０時間後に最初の赤錆形成を前記鋼板が示すことを保障する、前記鋼板又はストリップ。 - コーティングが、マグネシウム０．４〜１．０重量％を含有することを特徴とする、請求項１に記載の鋼ストリップ
- コーティングが、マグネシウムを０．５重量％よりも多く含有することを特徴とする、請求２に記載の鋼板又はストリップ。
- メルトのアルミニウム含有量が、０．１２〜０．１４重量％を占めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼板又はストリップ。
- メルトのアルミニウム含有量が、少なくとも０．１５重量％を占めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼板又はストリップ。
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