SE465321B - Foerfarande foer framstaellning av zink-legeringsplaeterad titantaetad staalplaat samt anvaendning av densamma - Google Patents

Description

465 521 ning av Zn-legeringspläterad stålplåt med användning av vakuumångavsättning har därför föreslagits och användes (se exempelvis JP-A-61-195965). Enligt detta förfarande pläteras kallvalsat stålband med zink på ena sidan eller båda sidorna genom vakuumångavsättning samt värmebehandlas därefter för legering vid 250-350°C under l-15 timmar i en icke-oxiderande eller svagt reducerande atmosfär i en satsvis arbetande glödgningsugn.

Samtidigt användes för framställning av stålplåt för djup- dragning aluminium(Al)-tätat stål och Ti-tätat stål. Med Al- tätad stålplåt kan Zn-legeringspläterad stålplåt framställas genom vakuumångavsättning och värmebehandling i enlighet med den ovan beskrivna kända processen. Med Ti-tätad stålplåt förekommer emellertid ett problem genom att det bildade legeringsskiktet är underlägset i fråga om pulvereriserings- beständighet och lätt skalas av.

För vanliga djupdragningsändamål är Al-tätad stålplåt till- räcklig. Under senare tid krävs emellertid mer och mer komplicerad formning. För sådana ändamål måste Ti-tätat stål, som har bättre bearbetbarhet och formbarhet, användas. Zink- legeringspläterad stålplåt tillverkad av Ti-tätad stålplåt måste därför ges god pulveriseringsbeständighet.

Vi har genomfört undersökningar för bestämning av orsaken till den underlägsna pulveriseringsbeständigheten hos Zn- legeringspläterad stålplåt framställd av Ti-tätad stålplåt och inriktat vår uppmärksamhet på strukturen hos det lege- rade pläteringsskiktet. Såsom ett resultat av våra undersök- ningar har vi funnit att i Ti-tätat stål bildas mycket spröda intermetalliska föreningar av järn (Fe) och Zn när den Zn- pläterade stålplâten upphettas till temperaturer utanför ett specifikt temperaturområde och att detta specifika tempera- turområde varierar beroende på Ti-halten. Denna temperatur överstiger sålunda 320°C när Ti-halten är 0,05 % och över- stiger 260°C när Ti-halten är 0,3 %. Sedan väl ett skikt av 465 324 i spröd intermetallisk förening bildats är försämring av pulveriseringsbeständigheten oundviklig oberoende av legeringsbetingelserna under vilka den pläterade stålplåten behandlas. Vi har sålunda funnit att det i det föregående nämnda problemet kan lösas genom att man håller substratet av Ti-tätad stålplåt vid en låg temperatur som inställes i förhållande till Ti-halten under vakuumångavsättningen och upphettar den pläterade stålplåten i en icke-oxiderande atmosfär, företrädesvis i en satsvis värmebehandling i glödgningsugn, vid en temperatur inom det temperaturområde i vilket Fe-halten i det bildade legerade skiktet är inom ett förutbestämt område.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för framställ- ning av zink-legeringspläterad stålplåt med mycket god djup- dragbarhet, vilket innefattar inställning av temperaturen hos substratet av stålplåt av Ti-tätat stål, väsentligen bestående av Cí0,0l %, Si<0,l5 %, Mn: 0,15-0,85 %, Ti: 0,05- 0,30 %, P§0,02 %, S§0,02 %, Al§0,05 % samt resten Fe, till en temperatur inom ett område T (°C), som definieras såsom l80§T§-240xW+292, vari W (%) är Ti-halten hos substratet av stålplåt, samt Zn-plätering av stålplåten genom vakuumång- avsättning och därefter varmhållning av den pläterade stål- plåten för legering av zinkpläteringsskiktet och stålsub- stratet vid 220-320°C under l-50 timmar beroende på Ti- halten.

I föreliggande beskrivning avser procent (%) vikten.

Ti~tätat stål för framställning av stålplåt som är lämpad för djupdragning är ett lågkolhaltigt stål, vars C-halt vanligen icke är mer än 0,01 %. Kisel(Si)-halten bör företrädesvis vara lägre än 0,15 %, eftersom med en Si-halt överstigande 0,15 % vidhäftningen av pläteringsskiktet är otillfreds- ställande. Mangen (Mn), ett element som förbättrar ståls styrka, bör företrädesvis ingå inom området 0,15-0,85 %.

När Mn-halten är lägre än 0,15 %, erhålles icke tillfreds- 465 321 ställande styrka. Å andra sidan förbättras styrkan hos stålen icke ytterligare genom en Mn-halt överstigande 0,85 %.

Ti-halten i Ti-tätat stål för framställning av stål för djup- dragning är vanligen 0,05-0,30 %. Ti är ett element som binder C i stål och förbättrar stålets bearbetbarhet och anses krävas in en mängd av minst cirka fyra gånger halten av C. Detta element binder även kväve (N), som är en föro- rening i stålet. Ti ingår därför i en mängd överstigande 0,05 % eller mer med beaktande av N-halten. Å andra sidan erhålles icke någon fördel som motsvarar ökningen av tillverknings- kostnaden om Ti-halten överstiger 0,3 %.

Såsom föroreningar kan fosfor (P), svavel (S) och Al ingå i en mängd av §0,02 %, §0,02 % resp. §0,05 %. Dessa mängder är desamma som de vanliga föroreningshalterna i vanliga kolstål.

Den ovan beskrivna Ti-tätade stålplåten hålles vid en tem- peratur T (°C) som definieras såsom l80§T§-240xW+292 beroende på Ti-halten W (%) och underkastas därefter plätering med Zn genom vakuumångavsättningï Vid vakuumångavsättningen, varvid Zn-ånga kondenseras på ytan av stålbandet och bildar ett pläteringsskikt, stiger tempera- turen hos stålplåten med högst 40°C. Om temperaturen hos stålsubstratet (T) av Ti-tätat stål överstiger den temperatur som definieras såsom l80§Tš-240xW+292, som beror av Ti-halten W (%), innan det underkastas vakuumångavsättning kommer under vakuumångavsättningen temperaturen hos stålplåten att nå en temperatur, vid vilken spröda intermetalliska föreningar bildas på grund av temperaturhöjningen som orsakas av kon- densationsvärmet för Zn-ångan. Sålunda kommer pulverise- ringsbeständigheten hos det bildade legeringsskiktet att försämras.

Den övre gränsen för substrattemperaturen varierar beroende på Ti-halten såsom beskrivits ovan. Specifikt gäller att när 465 s21g¿'~ Ti-halten är 0,3 %, är den icke högre än 220°C, beräknat enligt den ovan angivna formeln, och när Ti-halten är 0,05 % är den icke högre än 280°C. Substrattemperaturen måste sålunda justeras, så att den icke överstiger den övre gräns som definierats med den ovan angivna formeln, före vakuum- ångavsättningen.

Om substrattemperaturen är alltför låg, är vidhäftningen av det bildade Zn-pläteringsskiktet dålig. Den lägre gränsen är l80°C, som är samma som i fallet med vanligt kolstâl som icke innehåller Ti.

Stålbandet som pläterats med Zn genom vakuumångavsättning värmebehandlas för legering. Det bildade legeringsskiktet bör företrädesvis innehålla 8-l2 % Fe. Om Fe-halten är lägre än 6 %, kvarstannar olegerad 07-Zn på ytan av pläteringsskik- tet och påverkar beläggbarheten, svetsbarheten, etc. hos den pläterade stålplåten. Om Fe-halten överstiger 14 % försämras pulveriseringsbeständigheten hos det legerade skiktet.

Såsom glödgningsanordning kan en satsvis arbetande glödg- ningsugn användas. Vid legeringsbehandlingen med en satsvis arbetande glödgningsugn upphettas stålplåtarna vanligen i en icke-oxiderande atmosfär för att förhindra oxidation av stålbandet (eller plåten). Upphettningen kan genomföras med ett band i form av en rulle, en tät rulle eller en öppen rulle.

Upphettningstemperaturen och -tiden kan varieras i överens- stämmelse med den avsedda beläggningsvikten och genomsnitt- liga Fe-halten, men upphettningstemperaturen måste vara 30°C lägre än legeringstemperaturen för Zn-pläterad Ti-fri stål- plåt. Den övre gränsen för upphettningstemperaturen varierar beroende på Ti-halten. Den är 280°C när Ti-halten är 0,3 % och är 320°C när Ti-halten är 0,05 %. Om upphettningstempe- raturen överstiger den ovan angivna övre gränsen försämras pulveriseringsbeständigheten, eftersom ett sprött legerings- 465 321 skikt bildas. Om å andra sidan upphettningstemperaturen ligger under det ovan angivna temperaturområdet legeras Zn- pläteringsskiktet icke väl. Upphettning under kortare tid än en timme höjer icke substrattemperaturen tillräckligt och tillfredsställande upphettning kan icke genomföras. Å andra sidan sänker upphettning under mer än 50 timmar produkti- viteten.

Det är möjligt att genomföra upphettningen kontinuerligt med hjälp av en glödgningsugn försedd med en kontinuerlig pläte- ringslinje, men upphettningsbetingelserna skiljer sig från de betingelser som användes med en satsvis arbetande glödg- ningsugn. Användning av en satsvis arbetande glödgningsugn föredrages, eftersom temperaturregleringen är lätt att genomföra.

Temperaturökningshastigheten och kylningshastigheten är icke specifikt begränsade och dessa betingelser bestämmes med beaktande av funktionsegenskaperna hos vanliga inom industrin använda satsvis arbetande glödgningsugnar.

I det följande ges en allmän förklaring av de bifogade ritningarna.

Fig. l är ett diagram som visar områdena för substratplât- temperatur och Ti-halter i substratstål inom vilka spröda Fe-Zn-intermetalliska föreningar icke bildas vid gränsytan mellan stålsubstratet och pläteringsskiktet när substratet pläteras med Zn genom vakuumångavsättning.

Fig. 2 är ett diagram som visar områdena för behandlings- temperatur och -tid inom vilka den genomsnittliga Fe-halten i det legerade skiktet kan regleras till 8-l2,0 %.

Uppfinningen beskrives i det följande specifikt med hjälp av försöksresultat, bearbetningsexempel och jämförelseexempel.

O 465 s21ß:'ïi Vi pläterade vanliga Ti-tätade stålband innehållande 0,05- 0,3 % Ti med Zn genom vakuumångavsättning med användning av en kontinuerlig vakuumångavsättningsapparat såsom anges i Nisshin Gino nr 51.1954, 1984, med olika substrattempera- turer.

De övriga processbetingelserna var följande: Stålband: 0,8 mm tjocka och 1200 mm breda Ti-tätade stålband Behandlingshastighet: 80 m/min.

Tryck i avsättningskammaren: 0,01 torr Legeringstemperatur: 270°C.

Vi undersökte sålunda sambandet mellan Ti-halt hos substrat- stålen och substrattemperaturen för erhållande av ett lege- ringsskikt som icke innehöll intermetalliska föreningar.

Resultaten är sammanfattade på fig. l.

Fig. l visar områdena för substrattemperatur och Ti-halt i substratstål inom vilka bildning av Fe-Zn-intermetalliska föreningar icke uppträder vid gränsytan mellan substratet och pläteringsskiktet. Pâ ritningen representerar den heldragna linjen a de övre gränstemperaturer under vilka spröda Fe-Zn- intermetalliska föreningar icke bildas. Linjen uttryckes av sambandet T=-240xW+292 (°C), vari T är substrattemperaturen i °C och W är Ti-halten i %. Den heldragna linjen b represen- terar lägre gränstemperaturer över vilka vidhäftningen av det bildade pläteringsskiktet är tillfredsställande. Temperaturen är konstant l80°C oberoende av Ti-halten.

De Zn-pläterade stâlbanden som framställts såsom beskrivits ovan (ännu icke legerade) hölls vid olika temperaturer under olika tider och Fe-halterna i de bildade legeringsskikten uppmättes. Det visade sig att det finns ett samband mellan Ti-halt och den övre gränstemperaturen. Resultaten är samman- fattade på fig. 2. 465 521 i'f! Fig. 2 är ett diagram som visar områdena för värmebehand- lingstemperaturer och -tider inom vilka den genomsnittliga Fe-halten i det legerade skiktet kan regleras till 8-12,0 %.

På ritningen är det område som omges av streckade linjer det område inom vilket Fe-halten hos det bildade legeringsskiktet ligger mellan 8 % och 12 %. Såsom framgår av denna figur kan bandet upphettas till 320°C när Ti-halten är 0,05 % och till 280°C när Ti-halten är 0,3 %. För fackmän på området är det möjligt att bestämma den övre gränstemperaturen för Ti-halter mellan 0,05 % och 0,3 % av denna figur. Fe-halten i det lege- rade skiktet hos Ti-tätad stålplåt ligger mellan 8 % och 12 % när den Zn-pläterade stålplåten upphettas till 220-320°C beroende på Ti-halten.

På fig. 2 är det område som omges av heldragna linjer det område som är känt för Al-tätat stål. Den lutande linjen nedtill på vänstra sidan är känd för fackmän på området.

Exempel och jämförelseexempel De ovan beskrivna Ti-tätade stålbanden innehållande 0,05 % och 0,3 % pläterades med Zn på båda sidor genom vakuumång- avsättning, såsom beskrivits ovan, under olika betingelser som anges i tabell l.

De på detta sätt Zn-pläterade stålbandsrullarna värmebehand- lades för legering i en satsvis arbetande glödgningsugn i en atmosfär bestående av 3 % H2 och 97 % N2 samt med en dagg- punkt (D.P.) av -25°C under de temperatur- och tidsbetingel- ser som anges i tabell l.

Yttillståndet och pulveriseringsbeständigheten hos de på detta sätt framställda legerade Zn-pläterade stålplåtarna undersöktes. Pulveriseringsbeständigheten bedömdes genom bockning av provstycken med en krökningsradie av 3 gånger tjockleken hos plåten upp till l80°C (6x bockning) och undersökning huruvida avskalning av pläteringsskikten ägde 465 321 KO rum eller icke på insidan.

Resultaten är sammanfattade i tabell 1. De uttryck som användes i tabell l har följande betydelser: Beträffande yttillståndet: Gott: homogen legering bildades.

Zn-kvarvarande: 77-Zn fanns kvar.

Beträffande pulveriseringsbeständigheten: God: ingen pulverisering uppträdde.

Dålig: pulverisering uppträdde.

Dålig vidhäftning: pläteringsskiktet skalades lätt av.

De med asterisk betecknade värdena ligger utanför de beting- elser som definieras i patentkravet.

Såsom framgår av de ovan beskrivna resultaten uppvisade produkterna enligt föreliggande uppfinning gott yttill- stånd och god pulveriseringsbeständighet, under det att produkterna enligt jämförelseexemplen var underlägsna på grund av förekomsten av olegerad Zn eller bildning av intermetalliska föreningar. 465 321 l0 »v .I ä... E... ä ä. .à ä. ...N ä... ...š .._ ä ä ä. ä. .à ...N ä. än... ...š ._ _ _ m ...ä å. ...N ...N ....... ...ä ..._ _ _ ä ...N s.. s.. ...N ä... ...ä _.. _ _ ä ...N s.. s.. ...N ...é ...ä 2 _ _ ä ...ä s.. s.. .š ....... ...š N _ _ _ m ...ä s.. s.. ä. ä... ...š _ _ _ _ .ä ...N s... ...ä s.. mo... . ...ä ... _ _ ä ä... s.. ...N s.. mo... ...å .. _ _ ä ...m s.. s.. s.. ä... ...ä .. _ _ . ä... s.. s.. s.. ä... ...š ß _ _ . ...s s.. s.. s.. ä... ...ss .. _ _ ä ...N s.. s.. ...s ä... ...ss m.. _ _ ä ...N s.. s.. ...N ä... ...ä _. _ _ ä ...ä s.. s.. ...N mo... ...š ä. _ _ . ...m s.. ...s ...N ....... ...š N a- .ä ä... . ...s s.. s.. s.. ä... _ ..<.... ; ....- E. Û... _ .ul um.....m.mm+zm...wmww._ -....Ii-!- ......M..\w.. 1. , .wsmflšmpw BU. .åß ...snummfiwn 6... .ÉB ...bsfis ä? . |wnmm:fiH Ucmvm nwmcfln nmmcfin nwumw.@Ewu _ .gëwu |umHumQ5m »mm ufimnnfiß ummcfic xwmuwm |mmfium>fiäm Äfififiš nmmm... uwmwq ...umuwmnsm :vmnwmnsm _ mcmum msk... wuwpmuumnsm lmmmfimm .H. H Hflønmw 465 521 v ll wow wow m N CNN CCN CNN CNN CC .C CC N N CC CCN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN _ _ N CCN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ CN CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ CC CNN CCN CNN CNN CN.C CCNCC _ N _ _ CC CCN CCN CNN CNN CN.C CCNCC CN _ _ N CCN CCN CNN CNN CN.C CCNCC CN _ _ CC CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ CN CNN CCN CNN CNN CC .C _ CCNCC NN _ _ CC CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN _ _ N CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN _ _ N CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN _ _ CC CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ CN CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ CC CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC NN _ _ N CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN _ _ N CNN CCN CNN CNN CC.C CCNCC CN Com Com CC CNN CNN CNN CNN CN .C CNNCN lä EN GL Gi u.. NNCNLNBCNNL! N N59 .Nåmënwwm CU .mama CEÉCNCNB u.. .åmb NNLVNNE Nää Nomäm |wQmmcflM Ucmum ummnflu ummcflu Nwuww.QEwu .gäwu |umuumnDm Hmm uHmc|NH xwmcflø = : |®wCNm>Høm |HHNuuN rwmwq |wmwA lumuwmnflm |umuuwQ5m wcwum wn>© muwumußmndw Immmfiwm ANC fi Hfiwnmfi. 465 321 12 ...__ Now NNN NN CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN N N CN CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN _ _ N CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN _ _ CN CNN CNN CN. CNN CN.C CCNNCCN CN _ _ NN CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN _ _ CN CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN _ _ N CNN CNN CNN CNN CN.C CCNNCCN NN _ _ CN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ NN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ CN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ N CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ N CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ CN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ NN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN CN _ _ CN CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN CN _ _ N CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN _ _ N CNN CNN CNN CNN NC.C CCNNCCN NN Now .Now CN CNN CNN CNN CNN CN.C CN NCN NN .NN . EN 6.: 6.; . u.. NNNNNNNNCNNIN N »NEC »ÉNNNNNNNNN BU. .NNNNB NNNNÉNNNNB 6,: .åß .NNLNNÉ ä? vNoNNPN Lfiwmøfi NÃNN àNëG lwmufi Nwfiwëw» .NNNNB Lmfimnøm Nå NNQNINNN. .NNNNNNN _. .. ÅNNCNSNÉ -NNÜLNN ömfi ömwq _ :umhßmnøw LRNNNONNNN NNNNNNN wšm fiwpmfimnsm RNNVNNÉNN A2 N Ümnma 465 32"i_-'Ä 13 S1 H Üwssms.. .ssøflf mflmw nmšs :N ss ssN sss m sss ssN ss.s sss\sss ss nom »mås :N ss _.. sss sNs sss sss ss.s ss \ss ss mflwu som s _. sss sNN ssN sNN ss.s ss \ss ss mfimu mom ss så sss ._ sss så ss.s ss \ss E ä? mssmm äšs š ss så sss ._ sss sss ssws ss Nss ss .som »mås :N ss _.. sss sss så ssN ss.s ss \ss N.. miss söm s .. sss ssN så ssN ss.s ss Nss ss mfimø som ss sss sss _.. sss ssN ss.s ss \ss ss Js3> mssms. äšs š ss sss sss _. sss sss sss . ss Nss s som ssmšs :N ss m ssN ssss sss sss ss.s ss \ss s mssss som s . sss.. sss sss sss sss ss Nss s. mssms sam ss så så _.. sss sss sss ss Nss s .ssøfif mflmw Nmšs :N ss så Es ._ sss sNN ss.s ss \ss s som äös :N ss _. ssN så så ssN ss.s ss Nss s mssss söm s _. sss., så sä sss sss ss Nss s smflmø wow ss ssN sss .s sss sss ss.s ss \ss N .xw . å? msswm ääs š ss sss Es ._ sss sssli.- sss ss Nss! -sæsfis som som ss så ssN sNs så ss.s sss\sss ss .á :s 6.; Ges -Is uímmïzsssws Cšms swssmäøwflsm så» .mås .mnsømmmswss Gi .mews sssbmssä ä? msomuöm |wnmmcfiw Ussmum Lwmcfiu nmmssflu mswmsmwásssswu .mssswu numuwmnsøm .Hmm usmssius. rmmssfl: .. ._ :wmsuswswdssns .àflfics kwmwfl _ lwmmws :umnumosnm Lsmuumnøm mssmum mus/O mumumuuwnsøm rmmmsmm 465 321 14 mwmëö mcmmnfincflmmmß .Hmmcmub _, vom HHS. GN om f ooN ovN ooN oNN oo.o ooïoofi å mfidww vom ~ _. omm ovN ooN oNN oo.o ooqoofi om mfimw vom oN ovw own _.. omm oNN oo.o ooçoofl NN .søfif mfimø M_E/x GN om owN ooN _. om: oNN oo.o ooïooo S wow äš ä ä . .ä .ä .š .ä mo... .ašš s vfimø .mom fi u omm ooN oå oou mo.o oo mädww vom oN ooN oßo ._ ooo ooN mo.o ooïooo mfimšmh a: 6.; 6.; . uíäïzoälo Sako »Émfimšmpw E» då» mcëmmwfiwn 8.: .måp sïpšå i? åmšm lwßmmcfiu mšwvm |mmcflu Lmmcfin Hwuuwäwëwv .mÉwu ...umnumnflm .Hmm ufimnlfim. lmmøfic lmmfluåwfiam lflåuuw |mmmfl nmmmq |umuumnsm Tumnvmnøm mflmum må .muwumuumnsm xmmmfiwm AE H Sømna

Claims (2)

ff 465 321; PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av zink-legeringspläte- rad titantätad stålplàt, vilket innefattar Zn-plätering av stålplåten genom vakuumångavsättning och därefter upphettning av den pläterade stàlplàten för legering av det pâförda zink- skiktet, k ä n n e t e c k n a t därav, att man använder plåt av titantätat stål, väsentligen bestående av Cs0,01 %, Si Ss0,02 %, Als0,05 % och resten Fe, inställer temperaturen hos stålplåten till en temperatur inom ett temperaturområde T (°C), som definieras såsom 180=T=-240xw+292, vari W (%) är Ti-halten i stålplåtsubstratet, underkastar stålplåten Zn-plätering genom vakuumångavsättning och därefter varmhàller den pläterade stål- plåten för legering av zinkpläteringsskiktet och stálsubstra- tet vid 220-320%3 under 1-50 timmar beroende på Ti-halten i stålsubstratet.

2. Användning av med förfarandet enligt patentkrav l framställd zink-legeringspläterad titantätad stàlplåt för djupdragning.