PL184212B1 - Sposób obróbki cieplnej i cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na gorąco - Google Patents

Abstract

1 . Sposób obróbki cieplnej cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na goraco, w którym pokrywa sie cienka blache stopem na bazie cynku, zawierajacym 3,5-15% Al jako glówny skladnik poprzez galwanizacje na goraco, znamienny tym, ze natychmiast po skrzepnieciu powloki nalozo- nej na powierzchnie cienkiej blachy w kapieli galwanizerskiej ogrzewa sie cienka blache przez dwie do dziesieciu sekund do temperatury od 20 do 100°C powyzej temperatury likwidusu mate- rialu powloki i nastepnie chlodzi sie ja do tempe- ratury pokojowej. Fig. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na gorąco.

Cynkowanie na gorąco cienkiej blachy cynkiem i/lub aluminium lub ich stopami w operacji ciągłej jest zwykle dokonywane poprzez przesuwanie wstęgi przez kąpiel stopionego materiału pokrywającego. Powierzchnie wstęgi są zanurzone w materiale pokrywającym. Po opuszczeniu kąpieli galwanizowania na gorąco, nadmiar stopionego materiału pokrywającego jest zdmuchiwany z powierzchni wstęgi. Stopiony materiał pokrywający jest schładzany i doprowadzany do skrzepnięcia w procesie. Nadal ciepła, pokryta wstęgajest następnie chłodzona do temperatury pokojowej lub poddaje się ją innej obróbce. Na przykład, taśma galwanizowana na gorąco jest poddawana obróbce starzenia. W tym celu, wstęga jest wyżarzana przez około trzy minuty w temperaturze w zakresie od około 350°C w celu polepszenia właściwości ciągnienia głębokiego (Stahl und Eisen [Stal i żelazo]), vol. 102 (1982) nr 24, strona 1236).

W celu polepszenia jakości powierzchni warstwy emaliowanej lub malowanej, nałożonej na galwanizowaną lub aluminiowaną cienką blachę, w europejskim opisie patentowym Nr EP 710,732A1 zaproponowano sposób, w którym ogrzewa się pokrytąwstęgę do temperatury w zakresie od wyżej 300°C do temperatury poniżej temperatury tworzenia stopu przez mniej niż pięć minut. To powinno zapobiegać mikroporom tworzącym się w warstwie emalii lub farby.

Stopiony stop Zn-Al, stosowany według wynalazku, jest stopem zawierającym 3,5 -15% Al jako główny składnik dodatkowo do cynku plus śladowe ilości metali ziem rzadkich. Dodatkowo, śladowe ilości magnezu, manganu, miedzi lub krzemu także mogą być obecne.

Skład stopu Zn-Al wymusza krzepnięcie powłoki prowadzące do tworzenia granic ziarn z karbami w powierzchni pokrywającej. Takie ukształtowanie granic ziarn ma negatywny wpływ na wygląd powierzchni. Tak więc, użycie tego materiału w zastosowaniach, gdzie są wysokie wymagania jakości powierzchni, jest ograniczone. Takie zastosowania obejmują urządzenia gospodarstwa domowego i części karoserii samochodowych, które są wyposażone w wysokojakościowe powłoki emaliowane po ukształtowaniu i połączeniu.

Z publikacji WO 89/09844 znany jest sposób wytwarzania blachy stalowej pokrytej cynkiem przeznaczonej do lakierowania. Stop pokrywający może zawierać od 0,3 do 3,5% wagowych Al, a resztę cynk. Następująca obróbka cieplna pokrytej blachy może być prowadzona w temperaturze wyższej od punktu topnienia powłoki. Na przykład, temperatura obróbki wynosi od 420°C do 560°C dla powłoki zawierającej 0,5% wagowych A1, 0,005% wagowych Pb, 0,01 % wa184 212 gowych Si, a resztę cynk. Publikacja ta nie ujawnia sposobu obróbki blachy stalowej pokrytej powłoką stopu na bazie cynku o większej zawartości aluminium niż 3,5% wagowych.

Według wynalazku, sposób obróbki cieplnej cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na gorąco, w którym pokrywa się cienką blachę stopem na bazie cynku zawierającym 3,5-15% Al jako główny składnik, poprzez galwanizację na gorąco, charakteryzuje się tym, że natychmiast po skrzepnięciu powłoki nałożonej na powierzchnie cienkiej blachy w kąpieli galwanizerskiej ogrzewa się cienką blachę przez dwie do dziesięciu sekund do temperatury od 20 do 100°C powyżej temperatury likwidusu materiału powłoki i następnie chłodzi się ją do temperatury pokojowej.

Na cienką blachę nakłada się powłokę ze stopu zawierającego 4,5-5,5% Al, reszta Zn i ogrzewa się ją.

Cienką blachę ogrzewa się poprzez indukcję elektryczną.

Sposób według wynalazku polepszajakość powierzchni powłoki ZnAl tak, że uzyskuje się wysokoj akościowąpowierzchnię po obróbce na zimno w połączeniu z emaliowaniem lub innymi sposobami pokrywania (chromowanie, fosforanowanie, powlekanie ochronną emalią).

Na wykończonej cienkiej blasze z powłoką obrobioną cieplnie według wynalazku stwierdzono znaczne ulepszenie wyglądu powierzchni z powodu zredukowania głębokości granic ziarn, które jest widoczne w powłokach ze stopów Zn-Al przed następującą obróbką cieplną według wynalazku. Naloty, które zwykle pojawiająsię, są makroskopowo rozmazane i nie mogą być wykryte nawet po emaliowaniu lub malowaniu.

Ta makroskopowo wykrywalna zmiana jest związana z mikroskopową zmianą struktury powłoki ZnAl. W warunkach początkowych, typowa powłoka Zn +5%Al zawiera kryształy mieszaniny γ i eutektyki, plus fazy β.

Po obróbce wyżarzania według wynalazku, występuje znaczna zmiana. Pierwotnie duże obszary kryształów η są teraz drobno rozłożone i bardzo liczne. Ziarna obecne na powierzchni ZnAl są rozwinięte od nowa ze znacznie mniejszym rozmiarem ziarn z powodu zastosowania obróbki cieplnej.

Ogrzewanie pokrytej stali poprzez indukcję elektryczną pozwala na bardzo precyzyjną regulację temperatury i czasu ogrzewania.

Cienka blacha pokryta stopem na bazie cynku, zawierającym aluminium, poprzez proces galwanizacji na gorąco ma polepszoną obrabialność wskutek tego, że zapobiega się tworzeniu się pęknięć na powierzchni powłoki w operacji jej późniejszego kształtowania.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mikrofotografię blachy stalowej z powłoką obrobioną znanym sposobem, przy powiększeniu 500:1, a fig. 2- mikrofotografię blachy stalowej z powłoką obrobioną sposobem według wynalazku, przy powiększeniu 500:1.

Sposób obróbki cieplnej cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na gorąco polega na tym, że pokrywa się cienką blachę stopem na bazie cynku, zawierającym 3,5-15% Al jako główny składnik, poprzez galwanizację na gorąco.

Według wynalazku, natychmiast po skrzepnięciu powłoki nałożonej na powierzchnie cienkiej blachy w kąpieli galwanizerskiej ogrzewa się cienkąblachę przez dwie do dziesięciu sekund do temperatury od 20 do 100°C powyżej temperatury likwidusu materiału powłoki i następnie chłodzi się ją do temperatury pokojowej. Korzystnie, na cienką blachę nakłada się powłokę ze stopu zawierającego 4,5-5,5% Al i resztę Zn i ogrzewa się ją. Cienkąblachę ogrzewa się poprzez indukcję elektryczną.

Przykład

Wstęgę walcowanej na zimno cienkiej blachy z odwęglonej próżniowo stali o niskiej zawartości węgla o wymiarach 0,8 x 1000 mm przeprowadzono przez układ galwanizowania na gorąco z prędkością 80 do 100 m/min po przyspawaniu do przedniego pierścienia odwijarki na wlotowym końcu i wprowadzeniu do instalacji galwanizerskiej. Taśmę poddano najpierw operacji czyszczenia. Dokonano tego w piecu z bezpośrednim ogrzewaniem powierzchni wstęgi w operacji beztlenowej

184 212 (temperatura wstęgi była około 650°C na końcu obróbki). Alternatywnie, można wykonać chemiczną obróbkę wstępną taśmy, na przykład poprzez czyszczenie alkaliczne.

Następnie, wstęgę przesuwano przez obszar pieca, gdzie była ona rekrystalizowana w temperaturze około 150°C dla polepszenia obrabialności na zimno. W tym samym czasie, tlenki żelaza obecne na powierzchni wstęgi były redukowane w obszarze pieca, znanego jako piec redukcyjny, a atmosfera pieca zawierała około 65% wodoru z pozostałym azotem. Poprzez to polepszano przyleganie stopionego stopu do powierzchni blachy. Przed zanurzeniem wstęgi w stopie, obniżano temperaturę wstęgi do temperatury z zakresu od 500 do 580°C.

Wstęgę prowadzono do gorącej kąpieli powlekającej przez kanał przy odcięciu powietrza. Kanał był wyposażony w elementy grzewcze we wnętrzu do ogrzewania wstęgi. Dlatego w kanale osiągano temperaturę około 800C.

Temperatura ciekłego stopu cynku, zawierającego około 5% wagowych Al, wynosiła średnio 430°C. W celu ustalenia ciężaru powłoki, na przykład 140 g/m², i usunięcia ze wstęgi nadmiaru ciekłego stopu, ustalano ciśnienie ciekłego stopu w dyszy na około 30 kPa. Jako środek zdmuchujący używano powietrze lub azot. Podczas zdmuchiwania, materiał powłoki, który wcześniej był roztopiony, krzepł.

Jeszcze gorącą, pokrytą poprzez zanurzanie wstęgę blachy stalowej poddawano obróbce cieplnej według wynalazku w ciągłej operacji. W tym celu ogrzewano ją krótko do temperatury w zakresie od 20°C do 100°C powyżej temperatury likwidusu materiału powłoki przez okres dwóch do dziesięciu sekund. Czas ogrzewania był regulowany tak, że materiał powłoki na cienkiej blasze mógł być ponownie stopiony tylko częściowo. Ogrzewanie korzystnie jest prowadzone w warunkach atmosferycznych. Ostatecznie, wykonywano typową obróbkę wygładzania na mokro lub na sucho, przy stopniu odkształcenia od 0,3 do 1,5%.

Figura 1 pokazuje pęknięcie w zawijce obrzeża tłoczonej głęboko misy z pokrytej blachy stalowej nie poddanej obróbce ponownego ogrzewania według wynalazku, mające postać dużego, głębokiego wgłębienia wskazanego strzałką. Na fig. 2, przedstawiono mikrofotografię próbki głęboko tłoczonej misy z poddanego ponownemu ogrzewaniu według wynalazku materiału, który po głębokim tłoczeniu wykazuje tylko nieznaczne pęknięcia.

Obrobione cieplnie cienkie blachy pokryte poprzez galwanizowanie na gorąco sposobem według wynalazku są odpowiednie do zastosowań, gdzie stawia się wysokie wymaganiajakości powierzchni. To jest zwłaszcza wymagane w przypadku urządzeń gospodarstwa domowego i części karoserii samochodowych, które są wyposażane w wysoko jakościowe powłoki malarskie, powłoki chromowe, fosforowe, ochronne powłoki malarskie, emaliowane lub podobne powłoki powierzchni po ukształtowaniu i połączeniu.

184 212

184 212

Fig. 1

i

500:1

Fig. 2

500:1

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz

Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki cieplnej cienkiej blachy cynkowanej galwanicznie na gorąco, w którym pokrywa się cienką blachę stopem na bazie cynku, zawierającym 3,5-15% Al jako główny składnik poprzez galwanizację na gorąco, znamienny tym, że natychmiast po skrzepnięciu powłoki nałożonej na powierzchnie cienkiej blachy w kąpieli galwanizerskiej ogrzewa się cienką blachę przez dwie do dziesięciu sekund do temperatury od 20 do 100°C powyżej temperatury likwidusu materiału powłoki i następnie chłodzi się ją do temperatury pokojowej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na cienką blachę nakłada się powłokę ze stopu zawierającego 4,5-5,5% Al, reszta Zn i ogrzewa się ją.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że cienką blachę ogrzewa się poprzez indukcję elektryczną.