WO2022013038A1 - Verfahren zur herstellung eines schmelztauchbeschichteten stahlblechs und schmelztauchbeschichtetes stahlblech - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines schmelztauchbeschichteten stahlblechs und schmelztauchbeschichtetes stahlblech Download PDF

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coating
hot
zinc
coated steel
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Burak William Cetinkaya
Fabian JUNGE
Jennifer Schulz
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot-dip coated steel sheet, the method comprising the following steps:
  • Hot-dip coating the steel sheet with a zinc-based coating the steel sheet passing through a molten bath comprising aluminum between 0.1 and 4.0% by weight, magnesium between 0.1 and 4.0% by weight and the balance zinc and unavoidable impurities ,
  • the invention also relates to a hot-dip coated steel sheet with a zinc-based coating.
  • Patent specification EP 2 297 372 B1 discloses a method for hot-dip coating a steel sheet, with the aim of providing a steel sheet coated with a metallic coating with little waviness.
  • the stripping for adjustment of the coating should be carried out in an oxidative atmosphere in order to be able to bring about a reduction in waviness after the coating has solidified on the steel sheet.
  • the steel sheet should be cooled at different cooling rates: after leaving the stripping unit, the steel sheet with the coating still applied in liquid form should be cooled at a cooling rate of less than 5 K/s until the coating begins to solidify; after the start to the end of the solidification of the coating, the cooling of the steel sheet should be at a cooling rate greater than 20 K/s in order to be able to provide better, reduced waviness.
  • Pre-treatments can also be carried out in the coil coating area, which often also contain "pickling" components in order to at least partially remove/dissolve the existing oxide layer on hot-dip coated steel sheets or also bright (non-coated) steel sheets and thus free the surface for further treatment steps to activate.
  • oxide layers of different thicknesses form after application.
  • electrolytically galvanized steel sheets have oxide layers (ZnO) that are smaller than 10 nm.
  • hot-dip finishing hot-dip galvanizing
  • significantly thicker oxide layers are formed, which have a different chemical composition depending on the hot-dip composition.
  • Such hot-dip coated coatings continue to react with the surrounding air immediately after stripping.
  • the hot-dip coated steel sheets can also pass through cooling sections in which they are actively cooled with air. The contact of the steel sheet with the air intensifies and accelerates the oxidation processes and ensures that the elements in the coating with an affinity for oxygen diffuse preferentially to the surface. This generally forms a thick oxide layer that extends deep into the coating.
  • the object of the invention is to specify a method for producing a hot-dip coated steel sheet with which the phosphatability and/or paint finish of hot-dip-coated steel sheets can be improved and to specify a corresponding hot-dip-coated steel sheet.
  • the inventors have surprisingly found that a positive influence can be exerted on improving the phosphatability and/or appearance of the paintwork in that the oxide layer can only be thinner than in the prior art after the liquid coating has been applied to the steel sheet, if the stripping is carried out in takes place in an inert atmosphere which contains hydrogen between 0.1 and 10% by volume, the remainder nitrogen and unavoidable impurities and has a dew point between -50°C and +5°C.
  • the targeted setting of the dew point between -50°C and +5°C, in particular between -40°C and 0°C, preferably between -30°C and -10°C, can already prevent the formation of a thick oxide layer, since the lowering of the dew point means that the atmosphere loses moisture, so that fewer water molecules can form, which react with the oxygen-affinity alloying elements on the surface of the coating to form metal oxides or hydroxides, and the formation of thicker oxide layers is therefore prevented.
  • oxide layers of up to 10 nm can form on the coating, with the thin oxide layer also resulting in a substantially homogeneous thickness on the coating.
  • the steel sheet is hot-dip coated with a zinc-based coating, the steel sheet passing through a molten bath containing aluminum between 0.1 and 4.0% by weight, magnesium between 0.1 and 4.0% by weight and the balance zinc and unavoidable impurities includes.
  • Elements such as bismuth, zirconium, nickel, chromium, lead, titanium, manganese, silicon, calcium, tin, lanthanum, cerium and iron can be present as impurities in the molten pool in individual or cumulative amounts of up to 0.4% by weight.
  • the melt applied to the steel sheet while still in the liquid state is stripped off in that, after leaving the molten pool, the steel sheet coated with liquid melt is guided through a stripping device which has means, for example nozzles, in particular slotted nozzles, which act on the steel sheet on both sides, preferably by means of a gas stream. After setting the specified thickness, the melt, which is still in the liquid state on the steel sheet, is then converted into a solidified state. Stripping devices are known from the prior art.
  • the solidified coating on the steel sheet can be applied in different ways, depending on the requirements and intended use.
  • the zinc-based coating contains additional elements such as aluminum with a content of between 0.1 and 4.0% by weight and magnesium with a content of between 0.1 and 4.0% by weight.
  • Sheet steel with a zinc-based coating has very good cathodic protection against corrosion, which has been used in automobile construction for years. If improved protection against corrosion is provided, the coating additionally has magnesium with a content of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.3% by weight, preferably at least 0.5% by weight.
  • Aluminum is present in addition to magnesium in a content of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.3% by weight, preferably at least 0.5% by weight.
  • the zinc-based coating particularly preferably has aluminum and magnesium, each with at least 0.5% by weight, in order to be able to provide an improved cathodic protective effect.
  • Sheet steel is to be understood as meaning a flat steel product in strip form or sheet/plate form. It has a longitudinal extension (length), a transverse extension (width) and a height extension (thickness).
  • the steel sheet can be a hot strip (hot-rolled steel strip) or cold-rolled strip (cold-rolled steel strip), or it can be made from a hot strip or from a cold strip.
  • the thickness of the steel sheet is, for example, 0.5 to 4.0 mm, in particular 0.6 to 3.0 mm, preferably 0.7 to 2.5 mm.
  • the stripping is carried out with active cooling, the active cooling taking place at a cooling rate of at least 3 K/s.
  • the stripping by means of a gas flow is temperature-controlled, which means that the gas, which acts on the liquid melt on the steel sheet for stripping, is temperature-controlled to a certain temperature, which in particular depends on the gas flow (speed, pulse) to a cooling of the liquid melt and thus leads to the initiation of solidification. It is advantageous to allow rapid solidification after the steel sheet has been wetted with the liquid melt in order to minimize the possibility of oxygen diffusing into the coating.
  • the cooling rate is at least 5 K/s, preferably at least 8 K/s, preferably at least 11 K/s, more preferably at least 14 K/s in order to avoid the formation of a thick oxide layer.
  • the cooling is carried out actively with a cooling rate of at least 3 K/s.
  • the liquid melt on the steel sheet can be actively cooled before, during and/or after stripping, for example in the inert atmosphere, which is appropriately temperature-controlled in order to achieve active cooling at a cooling rate, in particular depending on the throughput speed of the steel sheet (dwell time). of at least 3 K/s, which leads to a cooling of the liquid melt and thus to the initiation of solidification. It is advantageous to allow rapid solidification after the steel sheet has been wetted with the liquid melt in order to minimize the possibility of oxygen diffusing into the coating.
  • the cooling rate is at least 5 K/s, preferably at least 8 K/s, preferably at least 11 K/s, more preferably at least 14 K/s in order to avoid the formation of a thick oxide layer.
  • the zinc-based coating has a thickness of between 2 and 20 gm, in particular between 4 and 15 gm, preferably between 5 and 12 gm. This corresponds to the specified thickness, which can be adjusted in a targeted manner when stripping off the still liquid melt before solidification.
  • an oxide layer forms on the coating, which has a thickness of less than 10 ⁇ m.
  • an oxide layer thickness can also form which is in particular less than 8 nm, preferably less than 6 nm, preferably less than 5 nm. The lower the thickness of the oxide layer, the contact times with, for example, acidic media can be shortened if necessary and in the case of an area-wide removal of the oxide layer in particular.
  • the hot-dip coated steel sheet is skin-passed.
  • Skin-passing imprints a surface structure into the hot-dip coated steel sheet, which can be a deterministic surface structure, for example.
  • a deterministic surface structure is to be understood, in particular, as meaning regularly recurring surface structures which have a defined shape and/or configuration or dimensioning.
  • this also includes surface structures with a (quasi) stochastic appearance, which are composed of stochastic form elements with a recurring structure.
  • the introduction of a stochastic surface structure is also conceivable.
  • the hot-dip coated steel sheet is phosphated.
  • alkaline cleaning modifies and possibly thins out the (native) oxide layer on the coating that occurs in conventional hot-dip coating.
  • more time is required than with the lower oxide layer thickness that occurs according to the invention, so that the phosphating process has more time available to form a phosphate layer that covers the entire area.
  • the phosphating process could be accelerated.
  • the hot-dip coated steel sheet is painted. The hot-dip coated steel sheet is preferably first phosphated and then painted.
  • a hot-dip coated steel sheet with a zinc-based coating which has aluminum between 0.1 and 4.0% by weight, magnesium between 0.1 and 4.0% by weight and the remainder zinc and unavoidable impurities .
  • an oxide layer is formed on the coating, which has a thickness of less than 10 ⁇ m.
  • the thickness of the oxide layer is substantially homogeneous on the coating. Essentially, this means that local fluctuations of up to +/- 1.5 nm are possible, for example.
  • the measurement of the oxide layer thickness can be carried out, for example, by means of X-ray photoelectron spectroscopy by means of a depth profile measurement, the removal rate on which the calculation of the oxide layer thickness is based, for example, corresponding to that of silicon dioxide on a silicon wafer.
  • the average belt speed was 90 to 110 m/min.
  • the steel strip was led out of the molten bath and fed to a conventional stripping device, which had slotted nozzles which acted on both sides of the liquid melt on the steel strip and stripped off excess melt, with the gas flow from the slotted nozzles being adjusted in such a way that after the zinc-based coating had solidified set a thickness of and 7pm.
  • the wiping was performed in air atmosphere, and air was also used as the gas for wiping.
  • the subsequent cooling was also carried out with ambient air at a cooling rate of 7 K/s. Due to the forced contact with the air, the oxidation processes were intensified and accelerated and ensured that the elements with an affinity for oxygen in the coating were preferred the surface diffused.
  • a sample was cut from the hot-dip coated steel strip and further examined. It was found that as a result of the conventional hot-dip coating process, a thick, deep-reaching oxide layer forms, which was inhomogeneously distributed on the surface of the coating.
  • FIG. 1 shows the phosphating image recorded by means of scanning electron microscopy. It is easy to see that phosphate crystals are unevenly and inhomogeneously distributed due to the relatively thick oxide layer present with different sizes.
  • a zinc-based coating was formed on the steel sheet/strip with a thickness of 7pm off. Until the coating had completely solidified, the hot-dip coated steel strip was guided through a tunnel in the absence of air and cooled therein, the cooling rate of 7 K/s being maintained. A sample was cut from the hot-dip coated steel strip and further examined. It was found that as a result of the hot-dip coating process according to the invention, a thin oxide layer had formed which was distributed essentially homogeneously on the surface of the coating. It was measured at three locations by X-ray photoelectron spectroscopy and measured through thicknesses (average) of 4nm.
  • FIG. 2 shows the phosphating image recorded by means of scanning electron microscopy. It is easy to see that phosphate crystals of the same size are evenly and homogeneously distributed due to the very thin oxide layer present.
  • the cooling rate was determined in such a way that pyrometers recorded the temperature of the steel sheet above the melt and in front of the first deflection roller in the so-called cooling tower of a standard hot-dip coating system and the average cooling rate of the steel sheet/strip was determined as a function of the strip speed.
  • the method according to the invention can be used to prevent the formation of an excessively thick oxide layer on a hot-dip, zinc-based coating, which can lead to problems and disadvantages in the further processing, for example during phosphating and painting.
  • the adhesive properties of the coatings can also be improved by reducing the thickness of the oxide layer.
  • adhesives are developed in such a way that they prefer to bond to metal surfaces and not necessarily to oxide surfaces.
  • adhesives may contain components to adjust the pH of the adhesive, attacking the components of the oxide layer and exposing the metallic substrate.
  • a reduced oxide layer thickness ensures a more successful exposure of the metallic components of the coating, to which the adhesive can bond better. Due to the rapid initiation of solidification of the coating, oxygen diffusion into the coating is made more difficult.
  • the area where the steel sheet emerges from the molten bath up to the stripping device can also be provided with a housing and flooded with the atmosphere described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Stahlblechs Schmelztauchbeschichten des Stahlblechs mit einem zinkbasierten Überzug, wobei das Stahlblech ein Schmelzbad durchläuft, welches Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, optional Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, Abstreifen des noch mit flüssiger Schmelze beschichteten Stahlblechs zur Einstellung einer vorgegebenen Dicke des Überzugs, welche anschließend in einen erstarrten Zustand überführt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein schmelztauchbeschichtetes Stahlblech mit einem zinkbasierten Überzug, welcher Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, optional Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs und schmelztauchbeschichtetes Stahlblech
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schmelztauchbeschichteten Stahl blechs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Stahlblechs,
Schmelztauchbeschichten des Stahlblechs mit einem zinkbasierten Überzug, wobei das Stahlblech ein Schmelzbad durchläuft, welches Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst,
Abstreifen des noch mit flüssiger Schmelze beschichteten Stahlblechs zur Ein stellung einer vorgegebenen Dicke des Überzugs, welche anschließend in einen erstarrten Zustand überführt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein schmelztauchbeschichtetes Stahlblech mit einem zinkbasierten Überzug.
Aus der Patentschrift EP 2 297 372 Bl ist zum Beispiel ein Verfahren zum Schmelztauch beschichten eines Stahlblechs bekannt, mit dem Ziel ein mit einem metallischen Überzug beschichtetes Stahlblech mit einer geringen Welligkeit bereitzustellen. Zum einen soll das Abstreifen zur Einstellung des Überzugs in einer oxidativen Atmosphäre durchgeführt werden, um eine Reduktion der Welligkeit nach dem Verfestigen des Überzugs auf dem Stahlblech bewirken zu können. Zum anderen soll eine Abkühlung des Stahlblechs mit unterschiedlichen Kühlraten durchgeführt werden: das Stahlblech mit dem noch in flüssiger Form applizierten Überzug soll nach Verlassen der Abstreifeinheit mit einer Kühlrate kleiner 5 K/s bis zum Start der Erstarrung des Überzugs abgekühlt werden; nach dem Start bis zum Ende der Erstarrung des Überzugs soll die Abkühlung des Stahlblechs mit einer Kühlrate größer 20 K/s betragen, um eine bessere, reduzierte Welligkeit bereitstellen zu können.
Um eine erfolgreiche Lackanbindung an Stahlblechen gewährleisten zu können, ist eine chemische Behandlung und Modifikation der Stahlblechoberfläche erforderlich. Im Automobil bereich wird im Rahmen eines Phosphatierungsprozesses ein hoher Aufwand betrieben, damit auf einem in der Regel schmelztauchbeschichteten (feuerverzinkten) Überzug ein flächen deckendes Wachstum von Phosphatkristallen eingestellt und so eine ausreichende Adhäsion und ein homogenes Erscheinungsbild des Lackes erreicht werden kann. Bevor es zu einer Kristallbildung kommt, wird die Oberfläche des schmelztauchveredelten Stahlblechs durch die in der Phosphatierungslösung vorhandene Phosphorsäure „angebeizt“, um die nicht reaktive Oxidschicht vom Überzug zumindest teilweise zu entfernen/lösen. Erst nachdem diese Reaktionsbarriere abgelöst wird/ist, kann eine erfolgreiche Konversionschemie ausgebildet werden. Auch im Coil-Coating-Bereich können Vorbehandlungen durchgeführt werden, welche häufig auch „beizende“ Komponenten beinhalten, um die vorhandene Oxidschicht an schmelztauchveredelten Stahlblechen oder auch blanken (nicht veredelten) Stahlblechen zumindest teilweise zu entfernen/lösen und dadurch die Oberfläche für weitere Behandlungs schritte zu aktivieren.
Je nach Überzug bilden diese prozess- und zusammensetzungsbedingt nach der Applikation unterschiedlich dicke Oxidschichtdicken aus. Zum Beispiel besitzen elektrolytisch verzinkte Stahlbleche prozessbedingt Oxidschichten (ZnO), die kleiner als 10 nm sind. Bei dem Schmelztauchveredeln (Feuerverzinken) bilden sich deutlich dickere Oxidschichten aus, die je nach Schmelztauchzusammensetzung eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Derartige schmelztauchveredelte Überzüge reagieren unmittelbar nach dem Ab streifen weiter mit der umgebenden Luftatmosphäre. Je nach Anlage können die schmelz tauchveredelten Stahlbleche noch Kühlstrecken durchlaufen, in welchen sie mit Luft aktiv gekühlt werden. Der Kontakt des Stahlblechs mit der Luft verstärkt und beschleunigt die Oxidationsvorgänge und sorgt dafür, dass die sauerstoffaffinen Elemente im Überzug bevorzugt an die Oberfläche diffundieren. Im Allgemeinen bildet sich hierdurch eine dicke, tiefe in den Überzug reichende Oxidschicht aus.
Sowohl im Automobil- als auch im Coil-Coating-Bereich bedarf es einer gewissen Kontaktzeit mit dem „beizenden“ Medium, die im Idealfall so lang sein sollte, dass die Oxidschicht auf der Oberfläche der Stahlbleche im Wesentlichen vollständig abgetragen wird. Ist dies nicht der Fall, kann es beim Phosphatieren zu einer Fleckenausbildung kommen, die auf lokal unter schiedliches Kristallwachstum zurückzuführen ist. Auch die Anbindung von automobiltypischen Haftvermittlern oder Vorbehandlungen aus dem Coil-Coating-Bereich, die für eine Applikation auf metallische Überzüge konzipiert worden sind, können durch die vorhandene, insbesondere dickere Oxidschicht nicht ihre Wirkung vollständig und zufriedenstellend entfalten. Eine fehlerhafte Anbindung derartiger Systeme bringt im Allgemeinen eine schlechtere Klebe eignung und/oder eine schlechtere Lackhaftung mit sich. Bereiche, in denen die Oxidschicht nicht vollständig abgebeizt worden ist, können im ungünstigsten Fall Sollbruchstellen darstellen.
Um diesem Nachteil entgegenzutreten, besteht Bedarf an einem Verfahren zum Schmelz tauchveredeln eines Stahlblechs, mit welchem sich eine Oxidschicht mit einer im Vergleich zum Stand der Technik kleineren Oxidschichtdicke auf dem metallischen Überzug des Stahlblechs ausbilden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines schmelztauch- beschichteten Stahlblechs anzugeben, mit welchem die Phosphatierbarkeit und/oder Lack- anmutung von schmelztauchbeschichteten Stahlblechen verbessert werden können sowie ein entsprechendes schmelztauchbeschichtetes Stahlblech anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe in Bezug auf das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und in Bezug auf das Stahlblech mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass positiv Einfluss auf die Verbesserung der Phosphatierbarkeit und/oder Lackanmutung dadurch genommen werden kann, indem nur eine im Vergleich zum Stand der Technik geringere Oxidschichtdicke nach dem Applizieren des flüssigen Überzugs auf dem Stahlblech entstehen kann, wenn das Abstreifen in einer inerten Atomsphäre erfolgt, welche Wasserstoff zwischen 0,1 und 10 Vol.-%, Rest Stickstoff und unvermeidbare Verunreinigungen enthält und einen Taupunkt zwischen -50°C und +5°C besitzt. Durch die gezielte Einstellung des Taupunkts zwischen -50°C und +5°C, insbesondere zwischen -40°C und 0°C, vorzugsweise zwischen -30°C und -10°C, kann bereits die Ausbildung einer dicken Oxidschicht verhindert werden, da durch die Absenkung des Taupunktes die Atmosphäre an Feuchtigkeit verliert, sodass sich weniger Wassermoleküle bilden können, die mit den sauerstoffaffinen Legierungselementen an der Oberfläche des Überzuges zu Metalloxiden oder -hydroxiden reagieren, und demnach die Ausbildung dickerer Oxidschichten verhindert wird. Dadurch können sich Oxidschichten mit bis zu 10 nm auf dem Überzug ausbilden, wobei neben der geringen Oxidschichtdicke sich zudem auch eine im Wesentlichen homogene Dicke auf dem Überzug einstellt. Das Stahlblech wird mit einem zinkbasierten Überzug schmelztauchbeschichtet, wobei das Stahlblech ein Schmelzbad durchläuft, welches Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst. Als Verunreinigungen im Schmelzbad können Elemente wie Bismut, Zirkon, Nickel, Chrom, Blei, Titan, Mangan, Silizium, Kalzium, Zinn, Lanthan, Cer, Eisen in Gehalten einzeln oder kumuliert bis zu 0,4 Gew.-% vorhanden sein. Zur Einstellung einer vorgegebenen Dicke des Überzugs wird die noch im flüssigen Zustand auf dem Stahlblech applizierte Schmelze abgestreift, dadurch, dass nach dem Verlassen des Schmelzbads das mit flüssiger Schmelze beschichtete Stahlblech durch eine Abstreifvorrichtung hindurchgeführt wird, welche Mittel aufweist, beispielsweise Düsen, insbesondere Schlitzdüsen, welche beidseitig auf das Stahlblech vorzugsweise mittels eines Gasstroms einwirken. Nach dem Einstellen der vorgegebenen Dicke wird die noch im flüssigen Zustand auf dem Stahlblech befindliche Schmelze anschließend in einen erstarrten Zustand überführt. Abstreifvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Je nach Zusammensetzung des Schmelzbads kann der erstarrte Überzug auf dem Stahlblech unterschiedlich ausgeführt werden, je nach Anforderung und Einsatzzweck. In dem zink basierten Überzug sind neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen zusätzliche Elemente wie Aluminium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Magnesium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% enthalten sein. Stahlbleche mit zinkbasiertem Überzug weisen einen sehr guten kathodischen Korrosionsschutz auf, welcher seit Jahren im Automobilbau eingesetzt wird. Ist ein verbesserter Korrosionsschutz vorgesehen, weist der Überzug zusätzlich Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,5 Gew.-% auf. Aluminium ist zusätzlich zu Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,5 Gew.-% vorhanden sein. Besonders bevorzugt weist der zinkbasierte Überzug Aluminium und Magnesium mit jeweils mindestens 0,5 Gew.-% auf, um eine verbesserte kathodische Schutzwirkung bereitstellen zu können.
Unter Stahlblech ist ein Stahlflachprodukt in Bandform oder Blech-/Platinenform zu verstehen. Es weist eine Längserstreckung (Länge), eine Querstreckung (Breite) sowie eine Höhen erstreckung (Dicke) auf. Das Stahlblech kann ein Warmband (warmgewalztes Stahlband) oder Kaltband (kaltgewalztes Stahlband) sein oder aus einem Warmband oder aus einem Kaltband hergestellt sein. Die Dicke des Stahlblechs beträgt beispielsweise 0,5 bis 4,0 mm, insbesondere 0,6 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,7 bis 2,5 mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abstreifen mit einem aktiven Abkühlen durchgeführt, wobei das aktive Abkühlen mit einer Kühlrate von mindestens 3 K/s erfolgt. Das Abstreifen mittels eines Gasstroms wird temperiert durchgeführt, soll heißen, dass das Gas, welches zum Abstreifen auf die flüssige Schmelze auf dem Stahlblech einwirkt, derart auf eine bestimmte Temperatur temperiert wird, welche insbesondere abhängig von dem Gasdurchfluss (Geschwindigkeit, Impuls) zu einer Abkühlung der flüssigen Schmelze und damit zu einer Initiierung der Erstarrung führt. Es ist von Vorteil eine schnelle Erstarrung nach der Benetzung des Stahlblechs mit der flüssigen Schmelze zu ermöglichen, um die Möglichkeit der Diffusion von Sauerstoff in den Überzug gering zu halten. Insbesondere beträgt die Kühlrate mindestens 5 K/s, vorzugsweise mindestens 8 K/s, bevorzugt mindestens 11 K/s, weiter bevorzugt mindestens 14 K/s, um die Ausbildung einer dicken Oxidschicht zu vermeiden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abkühlen aktiv mit einer Kühlrate von mindestens 3 K/s durchgeführt. Die auf dem Stahlblech befindliche flüssige Schmelze kann vor, während und/oder nach dem Abstreifen aktiv gekühlt werden, beispiels weise der inerten Atmosphäre, welche entsprechend temperiert wird, um insbesondere ab hängig von der Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlblechs (Verweilzeit) eine aktive Abkühlung mit einer Kühlrate von mindestens 3 K/s zu bewirken, welche zu einer Abkühlung der flüssigen Schmelze und damit zu einer Initiierung der Erstarrung führt. Es ist von Vorteil eine schnelle Erstarrung nach der Benetzung des Stahlblechs mit der flüssigen Schmelze zu ermöglichen, um die Möglichkeit der Diffusion von Sauerstoff in den Überzug gering zu halten. Insbesondere beträgt die Kühlrate mindestens 5 K/s, vorzugsweise mindestens 8 K/s, bevorzugt mindestens 11 K/s, weiter bevorzugt mindestens 14 K/s, um die Ausbildung einer dicken Oxidschicht zu vermeiden. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der zinkbasierte Überzug eine Dicke zwischen 2 und 20 gm, insbesondere zwischen 4 und 15 gm, vorzugsweise zwischen 5 und 12 gm, auf. Dies entspricht der vorgegebenen Dicke, welche gezielt beim Abstreifen der noch flüssigen Schmelze vor der Erstarrung einstellbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet sich eine Oxidschicht auf dem Überzug aus, welche eine Dicke kleiner lOnm aufweist. Abhängig von den vorbe schriebenen Prozessparametern kann sich auch eine Oxidschichtdicke ausbilden, welche insbesondere kleiner als 8nm, vorzugsweise kleiner als 6nm, bevorzugt kleiner als 5nm ist. Je geringer die Oxidschichtdicke ausfällt, können bei Bedarf und im Falle eines insbesondere flächendeckenden Abtrags der Oxidschicht die Kontaktzeiten mit zum Beispiel sauren Medien verkürzt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das schmelztauch- beschichtete Stahlblech dressiert. Durch das Dressieren wird in das schmelztauchbeschichtete Stahlblech eine Oberflächenstruktur eingeprägt, welche beispielsweise eine deterministische Oberflächenstruktur sein kann. Unter deterministischer Oberflächenstruktur sind insbesondere regelmäßig wiederkehrende Oberflächenstrukturen zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Ausgestaltung bzw. Dimensionierung aufweisen. Insbesondere gehören hierzu zudem Oberflächenstrukturen mit einer (guasi-)stochastischen Anmutung, die sich aus stochastischen Formelementen mit einer wiederkehrenden Struktur zusammensetzen. Alternativ ist auch das Einbringen einer stochastischen Oberflächenstruktur denkbar.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das schmelztauch beschichtete Stahlblech phosphatiert. Im automobiltypischen Phosphatierungsprozess kommt es durch alkalische Reinigung zu einer Modifizierung und ggf. zur Ausdünnung der sich im konventionellen Schmelztauchbeschichten einstellenden (native) Oxidschicht auf dem Überzug. Um die dicke Oxidschicht im Tauchphosphatierungsprozess zu modifizieren respektive aktivieren wird mehr Zeit benötigt als bei der erfindungsgemäß sich einstellenden geringeren Oxidschichtdicke, so dass dadurch der Phosphatierungsprozess mehr Zeit zur Verfügung hat, um eine flächenendeckende Phosphatschicht auszubilden. Alternativ oder zusätzlich könnte der Phosphatierungsprozess beschleunigt werden. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das schmelztauch- beschichtete Stahlblech lackiert. Vorzugsweise wird das schmelztauchbeschichtete Stahlblech zunächst phosphatiert und anschließend lackiert.
Gemäß einer zweiten Lehre wird ein schmelztauchbeschichtetes Stahlblech mit einem zink basierten Überzug angegeben, welcher Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist. Erfindungsgemäß ist eine Oxidschicht auf dem Überzug ausgebildet, welche eine Dicke kleiner lOnm aufweist. Insbesondere ist die Dicke der Oxidschicht im Wesentlichen homogen auf dem Überzug vorhanden. Im Wesentlichen soll heißen, dass Schwankungen beispielsweise lokal bis zu +/- l,5nm möglich sind. Die Messung der Oxidschichtdicke kann beispielsweise mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie durch eine Tiefenprofilmessung durchgeführt werden, wobei die bei der Berechnung der Oxidschichtdicke zugrundeliegende Abtragrate beispiels weise der von Siliziumdioxid auf einem Siliziumwafer entspricht.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen in Bezug auf das erfindungs gemäße Verfahren verwiesen.
Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung im Detail näher erläutert:
Ein konventionelles Stahlblech der Güte DC04, in Form eines Stahlbands mit der Dicke 0,7mm, wurde in einem konventionellen Schmelztauchbeschichtungsprozess mit einem zinkbasierten Überzug beschichtet, wobei das Stahlband durch ein Schmelzbad mit AI = 1,8 Gew.-%, Mg = 1,4 Gew.-%, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen hindurchgeführt wurde. Die mittlere Bandgeschwindigkeit betrug 90 bis 110m/min. Das Stahlband wurde aus dem Schmelzbad herausgeführt und einer konventionellen Abstreifvorrichtung zugeführt, welche Schlitzdüsen aufwies, welche beidseitig auf die auf dem Stahlband flüssige Schmelze einwirkten und überflüssige Schmelze abstreiften, wobei der Gasstrom aus den Schlitzdüsen derart eingestellt wurde, dass sich nach dem Erstarren des zinkbasierten Überzugs eine Dicke von und 7pm einstellte. Der Überzug wies eine Zusammensetzung von AI = 1,6 Gew.-% und Mg = 1,1 Gew.-%, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen auf. Das Abstreifen erfolgte an Luftatmosphäre und auch als das Gas zum Abstreifen wurde Luft verwendet. Auch die anschließende Abkühlung erfolgte mit Umgebungsluft mit einer Kühlrate von 7 K/s. Bedingt durch den forcierten Kontakt mit der Luft wurden die Oxidationsvorgänge verstärkt und beschleunigt und sorgten dafür, dass die sauerstoffaffinen Elemente im Überzug bevorzugt an die Oberfläche diffundierten. Aus dem schmelztauchbeschichteten Stahlband wurde eine Probe abgeschnitten und weiter untersucht. Es wurde festgestellt, dass sich infolge des konventionellen Schmelztauchbeschichtungsprozesses eine dicke, tiefe in den Überzug reichende Oxidschicht ausbildet, welche inhomogen auf der Oberfläche des Überzugs verteilt war. Es wurde an drei Stellen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie gemessen und Dicken zwischen 17 und 33 nm gemessen. Im Mittel betrug die Oxidschichtdicke 24nm mit einer Standardabweichung von 7nm. Eine weitere Probe wurde aus dem schmelztauchbeschichteten Stahlband entnommen und einer Phosphatierung zugeführt, wobei die Probe für 120s eine Phosphatierungslösung ohne vorherige Aktivierung getaucht wurde. Figur 1 zeigt das Phosphatierungsbild, aufgenommen mittels Rasterelektronenmikroskopie. Gut zu erkennen ist, dass Phosphatkristalle aufgrund der vorhandenen relativ dicken Oxidschicht mit unter schiedlichen Größen ungleichmäßig und inhomogen verteilt Vorlagen.
Mit gleichen Schmelztauchbeschichtungsparametern und gleichem Stahlblech (Stahlband) wurde eine weitere Untersuchung durchgeführt, wobei jedoch das Abstreifen erfindungsgemäß in einer inerten Atmosphäre mit H2 = 5 Vol.-%, Rest N2 und unvermeidbaren Verunreinigungen und einem Taupunkt von -20°C durchgeführt wurde. Zwischen dem Austreten aus dem Schmelzbad und dem Hindurchführen durch eine Abstreifvorrichtung wurde ein Kontakt mit Luft verhindert. Mit anderen Worten, der Bereich des Austritts des Stahlblechs aus dem Schmelzbad bis zur Abstreifvorrichtung wurde mit der vorgenannten Zusammensetzung beaufschlagt, wobei ein Luftzutritt durch gezielte Anordnung von Düsen zur Erzeugung der inerten (homogenen) Atmosphäre ausgeschlossen wurde, wobei die inerte Atmosphäre derart temperiert war, so dass eine aktive Abkühlung mit einer Kühlrate von 7 K/s erfolgen konnte. Nach dem Abstreifen, wobei Stickstoff als Gas zum Abstreifen, um die Oxidation so gering wie möglich zu halten, verwendet wurde, wobei die Parameter analog zu dem konventionellen Beispiel eingestellt wurden, bildete sich ein zinkbasierter Überzug auf dem Stahlblech/-band mit einer Dicke von 7 pm aus. Bis zur vollständigen Erstarrung des Überzugs wurde das schmelztauchbeschichtete Stahlband unter Ausschluss von Luft durch einen Tunnel geführt und darin abgekühlt, wobei die Kühlrate von 7 K/s beibehalten wurde. Aus dem schmelztauchbeschichteten Stahlband wurde eine Probe abgeschnitten und weiter untersucht. Es wurde festgestellt, dass sich infolge des erfindungsgemäßen Schmelztauchbeschichtungsprozesses eine dünne Oxidschicht aus bildet hatte, welche im Wesentlichen homogen auf der Oberfläche des Überzugs verteilt war. Es wurde an drei Stellen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie gemessen und durch gehende Dicken (im Mittel) von 4nm gemessen. Mit gleichen Schmelztauchbeschichtungsparametern und gleichem Stahlblech (Stahlband) wurde eine weitere Untersuchung analog zu dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiel durchgeführt. Bis zur vollständigen Erstarrung des Überzugs wurde das schmelz- tauchbeschichtete Stahlband unter Ausschluss von Luft durch einen Tunnel geführt und darin abgekühlt, wobei die Kühlrate von 15 K/s beibehalten wurde. Aus dem schmelztauch- beschichteten Stahlband wurde eine Probe abgeschnitten und weiter untersucht. Es wurde festgestellt, dass sich infolge des erfindungsgemäßen Schmelztauchbeschichtungsprozesses eine im Vergleich zu ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel noch dünnere Oxidschicht ausbildet hatte, welche im Wesentlichen homogen auf der Oberfläche des Überzugs verteilt war. Es wurde an drei Stellen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie gemessen und durchgehende Dicken (im Mittel) von lnm gemessen. Eine weitere Probe wurde aus dem schmelztauchbeschichteten Stahlband entnommen und einer Phosphatierung zugeführt, wobei die Probe für 120s eine Phosphatierungslösung ohne vorherige Aktivierung getaucht wurde. Figur 2 zeigt das Phosphatierungsbild, aufgenommen mittels Rasterelektronenmikroskopie. Gut zu erkennen ist, dass gleich große Phosphatkristalle aufgrund der vorhandenen sehr dünnen Oxidschicht gleichmäßig und homogen verteilt Vorlagen.
Die Kühlrate wurde derart bestimmt, dass Pyrometer oberhalb der Schmelze und vor der ersten Umlenkrolle im sogenannten Kühlturm einer standardmäßigen Schmelztauchbeschichtungs anlage die Temperatur des Stahlblechs erfasst hatten und in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit guasi die mittlere Kühlrate des Stahlblechs/-bands ermittelt wurde.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann verhindert werden, dass sich auf einem schmelztauchbeschichteten, zinkbasierten Überzug keine zu dicke Oxidschicht ausbildet, welche im weiteren Bearbeitungsprozess zu Problemen und Nachteilen führen kann, beispiels weise beim Phospatieren und Lackieren. Auch die Klebeignung der Überzüge durch eine Reduktion der Oxidschichtdicke kann verbessert werden. Beispielsweise sind Klebstoffe derart entwickelt, dass sie bevorzugt auf Metall- und nicht zwangsweise auf Oxidoberflächen anbinden. So können Klebstoffe beispielsweise Komponenten enthalten, um den pH-Wert des Klebstoffs anzupassen und so die Bestandteile der Oxidschicht anzugreifen sowie das metallische Substrat freizusetzen. Durch eine geringere Oxidschichtdicke ist eine erfolgreichere Freilegung der metallischen Komponenten des Überzugs gewährleistet, an denen der Klebstoff besser anbinden kann. Durch die schnelle Initiierung der Erstarrung des Überzugs wird eine erschwerte Sauerstoffdiffusion in den Überzug bewirkt. Alternativ kann der Bereich des Austritts des Stahlblechs aus dem Schmelzbad bis zur Abstreifvorrichtung auch mit einer Einhausung versehen und mit der oben beschriebenen Atmosphäre geflutet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Stahlblechs,
- Schmelztauchbeschichten des Stahlblechs mit einem zinkbasierten Überzug, wobei das Stahlblech ein Schmelzbad durchläuft, welches Aluminium zwischen 0, 1 und 4,0 Gew.-%, Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeid bare Verunreinigungen umfasst,
- Abstreifen des noch mit flüssiger Schmelze beschichteten Stahlblechs zur Ein stellung einer vorgegebenen Dicke des Überzugs, welche anschließend in einen erstarrten Zustand überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifen in einer inerten Atomsphäre erfolgt, welche Wasserstoff zwischen 0,1 und 10 Vol.-%, Rest Stickstoff und unvermeidbare Verunreinigungen enthält und einen Taupunkt zwischen -50°C und +5°C besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abstreifen mit einem aktiven Abkühlen durch geführt wird, wobei das aktive Abkühlen mit einer Kühlrate von mindestens 3 K/s erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abkühlen aktiv mit einer Kühlrate von mindestens 3 K/s durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zinkbasierte Überzug AI und Mg mit jeweils mindestens 0,5 Gew.- % aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zinkbasierte Überzug eine Dicke zwischen 2 und 20 pm aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Oxidschicht auf dem Überzug ausbildet, welche eine Dicke kleiner 10 nm aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das schmelztauch- beschichtete Stahlblech dressiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das schmelztauch- beschichtete Stahlblech phosphatiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das schmelztauch- beschichtete Stahlblech lackiert wird.
10. Schmelztauchbeschichtetes Stahlblech mit einem zinkbasierten Überzug, welcher Aluminium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-%, Magnesium zwischen 0,1 und 4,0 Gew.-% und Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oxidschicht auf dem Überzug ausgebildet ist, welche eine Dicke kleiner lOnm aufweist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4296399A1 (de) 2022-06-23 2023-12-27 ThyssenKrupp Steel Europe AG Verfahren zur herstellung eines schmelztauchbeschichteten stahlblechs und schmelztauchbeschichtetes stahlblech
DE102023106292A1 (de) * 2023-03-14 2024-09-19 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zum Dressieren eines mit einem ZM-Überzug beschichteten Stahlbands

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090123651A1 (en) * 2005-10-14 2009-05-14 Nobuyoshi Okada Continuous Annealing and Hot Dip Plating Method and Continuous Annealing and Hot Dip Plating System of Steel sheet Containing Si
EP2297372B1 (de) 2008-05-14 2012-03-28 Arcelormittal Investigación y Desarrollo SL Verfahren zur herstellung eines beschichteten metallbands mit verbessertem aussehen
WO2012091385A2 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Posco High corrosion resistant hot dip zn alloy plated steel sheet and method of manufacturing the same
EP2876182A1 (de) * 2012-07-23 2015-05-27 Posco Plattiertes stahlblech aus einer feuerverzinkten legierung mit hervorragender korrosionsbeständigkeit sowie aussenfläche herstellungsverfahren dafür

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150070230A (ko) 2012-10-18 2015-06-24 블루스코프 스틸 리미티드 금속 코팅된 강철 스트립의 제조방법
US9816168B2 (en) 2013-12-20 2017-11-14 Arcelormittal Method for producing a sheet having a ZnAlMg coating with optimized wiping
MX2016011086A (es) 2014-02-27 2016-11-25 Jfe Steel Corp Lamina de acero galvanizada y metodo para la produccion de la misma.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090123651A1 (en) * 2005-10-14 2009-05-14 Nobuyoshi Okada Continuous Annealing and Hot Dip Plating Method and Continuous Annealing and Hot Dip Plating System of Steel sheet Containing Si
EP2297372B1 (de) 2008-05-14 2012-03-28 Arcelormittal Investigación y Desarrollo SL Verfahren zur herstellung eines beschichteten metallbands mit verbessertem aussehen
US20180002798A1 (en) * 2008-05-14 2018-01-04 Arcelormittal Method for Producing a Coated Metal Strip Having an Improved Appearance
WO2012091385A2 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Posco High corrosion resistant hot dip zn alloy plated steel sheet and method of manufacturing the same
EP2876182A1 (de) * 2012-07-23 2015-05-27 Posco Plattiertes stahlblech aus einer feuerverzinkten legierung mit hervorragender korrosionsbeständigkeit sowie aussenfläche herstellungsverfahren dafür

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