[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem Korrosionsschutzsystem
überzogenen Stahlflachprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat, wie Stahlband oder
-blech, ein zinkbasierter Überzug mittels Schmelztauchbeschichten appliziert und bei
dem auf den zinkbasierten Überzug ein organischer Überzug aufgetragen wird.
[0002] Zur Verbesserung ihrer Beständigkeit gegen Korrosion werden insbesondere auf Stahlblechen
oder -bändern metallische Überzüge aufgebracht, die in der überwiegenden Zahl der
Anwendungsfälle auf Zink oder Zinklegierungen basieren. Solche Zink- bzw. Zinklegierungsüberzüge
schützen aufgrund ihrer Barriere- und kathodischen Schutzwirkung das entsprechend
beschichtete Stahlblech im praktischen Einsatz gut gegen Korrosion.
[0003] Die Korrosionsbeständigkeit von zinkbeschichteten Blechen durch Auftrag von organischen
Beschichtungen weiter verbessert werden, bei denen es sich in der Praxis in der Regel
um mehrschichtig aufgebaute Lacksysteme handelt. Ein Verfahren zum Beschichten von
beispielsweise mit einem Zinküberzug versehenen Stahlblechen mit einem solchen Lacksystem
ist in der
WO 98/24857 beschrieben. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird die Substratoberfläche zunächst
gereinigt. Dann wird erforderlichenfalls ein anorganisches und/oder organisches Vorbehandlungsmittel
auf den Überzug aufgetragen. Auf die derart vorbereitete Überzugsschicht wird dann
ein als Haftvermittler dienender so genannter "Primer" aufgetragen, auf den dann wiederum
ein eines ein aminmodifiziertes Epoxidharz und ein zur Vernetzung geeignetes Vernetzungsmittel
enthaltenden Lacks durch Spritzen, Tauchen, Rakeln, Walzen oder Streichen aufgebracht
wird. Nach dem Auftrag des Lackes wird dieser gebrannt und erforderlichenfalls eine
abziehbare oder permanente Folie über den Lackfilm gelegt, um sie vor einer Beschädigung
beim Transport und Weiterverarbeitung zu schützen bzw. spezifische Oberflächeneigenschaften
einzustellen. Der durch diese Vorgehensweise erreichte Vorteil wird dabei darin gesehen,
dass bei entsprechender Vorbereitung der Überzugsoberfläche der Primer keine bzw.
nur wenige Oberflächenstörungen zeigt und keine Haftungsprobleme auftreten. Die derart
beschichteten Substrate sollen daher eine gute und gleichmäßige Oberflächenqualität
besitzen und sich durch eine gute Umformbarkeit, Haltbarkeit, Widerstandsfähigkeit
gegen chemische Substanzen, Korrosions- und Witterungsbeständigkeit auszeichnen.
[0004] Die auch bei dem voranstehend erläuterten Stand der Technik regelmäßig bestehende
Notwendigkeit einer Vorbehandlung der Überzugsoberfläche hat neben dem damit verbundenen
Aufwand den besonderen Nachteil, dass die Vorbehandlungsmittel in der Regel schlecht
umweltverträglich sind. Eine Möglichkeit, unter Verzicht auf eine besondere Vorbehandlung
ein Lacksystem unmittelbar auf die unbehandelte Oberfläche zu applizieren, ist in
der
DE 103 00 751 A1 beschrieben. Gemäß dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren soll es durch
Verwendung einer geeigneten, in der
DE 103 00 751 Al näher bezeichneten Korrosionsschutzzusammensetzung und unter Einhaltung bestimmter
Beschichtungsdicken sowie durch Einstellung einer bestimmten Flexibilität und Haftfestigkeit
des Überzugs möglich sein, eine nur 4 - 8
µm dicke Überzugsschicht auf einem nicht weiter vorbehandelten feuerverzinkten Blech
zu erzeugen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit sichert. Allerdings erweisen sich
derartige Verfahrensweisen aufgrund der Komplexität der bei ihrer Durchführung zu
berücksichtigenden Einflussgrößen und Betriebsparameter als aufwändig und unter den
in der betrieblichen Praxis herrschenden rauen Betriebsbedingungen vielfach nur unter
Schwierigkeiten umsetzbar.
[0005] Beim aus der
WO 89/09844 A1 bekannten Stand der Technik ist der Einfluss von Pb und Al z. T. in Gegenwart von
Si auf eine Zn-Al-Schmelztauchbeschichtung bzw. Überzugslegierung untersucht worden.
Die dazu angestellten Versuche sind in der Regel ohne Mg durchgeführt worden. Sofern
die betrachteten Beispiele überhaupt Mg enthielten, war Mg in so geringen Mengen vorhanden,
dass es keinen erkennbaren Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit hat. Der positive
Einfluss von Mg auf die Korrosionsschutzwirkung ist in der
WO 89/09844 A1 nicht erwähnt.
[0006] Des Weiteren ist aus der
EP 1 621 645 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbands mit einer durch Schmelztauchbeschichten
aufgetragenen Zinklegierungsüberzugsschicht bekannt, bei dem das Stahlband aus (in
Gew.-%) 0,3 - 2,3 % Mg, 0,5 - 2,3 % Al, optional weniger als 0,2 % eines oder mehrerer
zusätzlicher Elemente und als Rest aus Zn und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Bei diesem Stand der Technik werden Blechproben in vier Schritten auf eine maximale
Vorwärmtemperatur von 670 °C erwärmt, um dann auf eine Bandeintrittstemperatur von
475 °C abgekühlt zu werden, mit der die Proben in das typischerweise 460 °C warme
Zinkbad eintreten.
[0007] Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren anzugeben, das eine wirtschaftliche
Herstellung von hoch korrosionsbeständigen und gleichzeitig gut weiter verarbeitbaren
Stahlflachprodukten ermöglicht.
[0008] Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Herstellen eines mit einem Korrosionsschutzsystem
überzogenen Stahlflachprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat, wie Stahlband oder
-blech, ein zinkbasierter Überzug mittels Schmelztauchbeschichten appliziert und bei
dem auf den zinkbasierten Überzug ein organischer Überzug aufgetragen wird, dadurch
gelöst worden, dass ein solches Verfahren folgende Arbeitsschritte umfasst:
- Vorwärmen des Stahlsubstrats in einem Vorwärmofen auf eine Bandtemperatur von 720
- 850 °C unter einer Schutzgasatmosphäre;
- Abkühlen des Stahlsubstrats auf eine Bandeintrittstemperatur ;
- Schmelztauchbeschichten des Stahlsubstrats unter Luftabschluss in ein Zinkbad, das
neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) 0,15 - 0,4 % Al, 0,2 -
3 % Mg sowie wahlweise in Summe bis zu 0,8 % an einem oder mehreren Elementen aus
der Gruppe "Pb, Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn sowie Seltene Erden" enthält
und dessen Badtemperatur 420 - 500 °C beträgt, wobei die Differenz "BET-BT" zwischen
der Bandeintrittstemperatur "BET" und der Badtemperatur "BT" im Bereich von -10 °C
bis +70 °C so variiert wird, dass auf dem Stahlsubstrat ein metallischer Zn-Mg-Al-Fe-Korrosionsschutzüberzug
gebildet wird, der in (in Ges.-%) 0,25 - 2,5 % Mg, 0,2 - 3,0 % Al, ≤ 4,0 % Fe, sowie
wahlweise in Summe bis zu 0,8 % an einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Pb,
Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn sowie Seltene Erden", Rest Zink und unvermeidbare
Verunreinigungen enthält und der in einer Zwischenschicht, die sich zwischen einer
unmittelbar an die Oberfläche des Stahlflachprodukts angrenzenden Oberflächenschicht
und einer an das Stahlsubstrat angrenzenden Grenzschicht erstreckt und deren Dicke
mindestens 20 % der Gesamtdicke des Korrosionsschichtüberzugs beträgt, einen Al-Gehalt
von höchstens 0,5 Gew.-% aufweist;
- Einstellen der Dicke des im Schmelzenbad auf das Stahlsubstrat aufgebrachten metallischen
Korrosionsschutzüberzugs auf Werte von 4 - 12 µm
- entsprechend einem Auflagengewicht von 30 - 85 g/m2 - je Seite durch Abstreifen überschüssigen Überzugsmaterials;
- Abkühlen des mit dem metallischen Korrosionsschutzüberzug versehenen Stahlsubstrats
und
- Auftragen der organischen Beschichtung auf den metallischen Korrosionsschutzüberzug
des Stahlsubstrats.
[0009] Gemäß der Erfindung wird ein beispielsweise in Form eines Stahlfeinblechs oder -bands
vorliegendes Stahlsubstrat einem Beschichtungsprozess unterzogen, dessen Arbeitsschritte
im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit seiner großtechnischen Umsetzung vorzugsweise
im kontinuierlichen Durchlauf absolviert werden. Die dabei in der Praxis eingestellten
Durchlaufgeschwindigkeiten können abhängig von der jeweiligen Leistungsfähigkeit und
dem Zeitbedarf für den jeweiligen Bearbeitungsschritt im Bereich von 60 - 150 m/min
liegen.
[0010] Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlsubstrat zunächst vorgewärmt.
Die Vorwärmung kann dabei beispielsweise in einem Vorwärmofen des DFF-("DFF" = Direkt
Fired Furnace) oder RTF-Typs ("RTF" = Radiant Tube Furnace) durchgeführt werden. Um
bei der Erwärmung eine Oxidation der Oberfläche des Stahlsubstrats zu vermeiden wird
die betreffende Glühung unter Schutzgas durchgeführt, welches in an sich bekannter
Weise einen Wasserstoffanteil von mindestens 3,5 Vol.-% bis typischerweise 75 vol.-%
aufweisen kann.
[0011] Um das Stahlsubstrat optimal auf den nachfolgenden Beschichtungsschritt vorzubereiten,
wird die maximal erreichte Bandtemperatur je nach Stahlsorte auf 720 °C bis 850 °C
eingestellt.
[0012] Nach der Erwärmung läuft das Stahlsubstrat unter Luftabschluss in ein Zinkbad ein.
Dazu kann es in an sich bekannter Weise beispielsweise durch einen mit dem Innenraum
des Glühofens verbundenen und mit seiner Öffnung in das Schmelzenbad tauchenden Rüssel
in das das Schmelzenbad geleitet werden.
[0013] Das Schmelzenbad besteht aus einer Schmelze, die neben Zink und den üblichen herstellungsbedingten
Verunreinigungen Gehalte an Magnesium und Aluminium aufweist. Die Zusammensetzung
der Schmelze ist dabei so gewählt, dass sich auf dem Stahlsubstrat ein Zn-Mg-Al-Fe-haltiger
metallischer Korrosionsschutzüberzug bildet. Dieser weist aufgrund der Verteilung
der in ihm enthaltenen Legierungselemente einerseits eine optimale Haftung auf dem
Stahlsubstrat und andererseits eine Oberflächenbeschaffenheit auf, die für einen unmittelbaren
Auftrag einer organischen Beschichtung ohne aufwändige Vorbehandlung geeignet ist.
Gleichzeitig besitzt der Überzug eine hervorragende Schweißeignung, die erfindungsgemäße
Stahlflachprodukte insbesondere für das Punktschweißen geeignet macht.
[0014] So kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Schichtaufbau des Überzugs
so ausgebildet werden, dass in seiner unmittelbar an die Oberfläche angrenzenden Oberflächengrenzschicht,
deren Dicke auf max. 10 % der Gesamtdicke des Überzugs beschränkt ist, die Elemente
Mg und Al zunächst als Oxid angereichert vorhanden sind. Daneben liegt Zn-Oxid an
der Oberfläche vor. Der Betrag der Al-Anreicherung an der unmittelbaren Oberfläche
beträgt maximal etwa 1 Gew.-%. Die sich so auf dem Zinklegierungsüberzug ausbildende
Oxidschicht passiviert die Oberfläche und erlaubt eine direkte Lackanbindung.
[0015] Je geringer die Oberflächengrenzschicht ist, desto besser ist die Beschichtbarkeit
und Schweißeignung des im Schmelztauchverfahren hergestellten metallischen Korrosionsschutzüberzugs.
Daher werden die Betriebsparameter beim erfindungsgemäßen Zinktauchbeschichten bevorzugt
so eingestellt, dass die Dicke der Oberflächengrenzschicht weniger als 5 %, insbesondere
weniger als 1 %, der Gesamtdicke des metallischen Überzugs beträgt.
[0016] An die Oberflächengrenzschicht schließt sich bis zu einer Dicke von mindestens 25
% der Gesamtauflage des Überzuges eine Zwischenschicht mit Al-Gehalten von maximal
0,25 Gew.-% an. In einer einerseits an die Zwischenschicht und andererseits an das
Stahlsubstrat angrenzenden Grenzschicht steigt danach der Al-Gehalt bis 4,5 % an der
Grenze zum Stahlsubstrat an. Die Mg-Anreicherung an der unmittelbaren Oberfläche des
Überzugs ist deutlich größer als die Al-Anreicherung. Es werden hier Mg-Anteile von
bis zu 10 % erreicht. Danach nimmt der Mg-Anteil über die Zwischenschicht ab und beträgt
in einer Tiefe von etwa 25% der Gesamtauflagendicke des Überzuges 0,5 bis 2%. Über
die Grenzschicht findet dann ein Anstieg auch des Mg-Gehaltes in Richtung des Stahlsubstrats
ab. An der Grenze zum Stahlsubstrat beträgt der Mg-Gehalt bis zu 3,5 %. Der niedrige
Al-Gehalt in der Zwischenschicht gewährleistet eine besonders gute Schweißeignung
und eine gleichmäßige Ausbildung der Oberfläche, während das in die Grenzschicht einlegierte
Fe für die besonders gute Haftung des Überzugs auf dem Stahlsubstrat sorgt. Die insbesondere
auch bei geringen Überzugsdicken ebenso besonders gute Korrosionsschutzwirkung des
Überzugs wird durch die hohen Gehalte an Mg und Al in der Grenzschicht garantiert.
[0017] Die hier und in den Ansprüchen enthaltenen Angaben zum Aufbau der Korrosionsüberzugsschicht
und ihrer einzelnen Schichten beziehen sich auf ein mit einer GDOS-Messung (glow discharge
optical emission spectrometry) ermitteltes Schichtprofil. Bei dem beispielsweise im
VDI-Lexikon Werkstofftechnik, hrsg. von Hubert Gräfen, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf
1993 beschriebenen GDOS-Messverfahren handelt es sich um ein Standardverfahren zum
schnellen Erfassen eines Konzentrationsprofils von Beschichtungen.
[0018] Besonders sicher stellen sich die voranstehend aufgezählten Eigenschaften eines erfindungsgemäß
erzeugten metallischen Korrosionsschutzüberzugs ein, indem erfindungsgemäß der Al-Gehalt
des Schmelzenbads 0,15 - 0,4 Gew.-% beträgt. Es hat sich gezeigt, dass bei solcherart
relativ niedrigen Al-Gehalten eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Schmelzenbades durch eine geeignete Einstellung der Bandeintauch- und
/ oder der Badtemperatur selbst die Ausprägung des erfindungsgemäß angestrebten Schichtaufbaus
direkt beeinflusst werden kann.
[0019] Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung während des Schmelztauchbeschichtens
wird erreicht, dass sich in der zum Stahlsubstrat angrenzenden Grenzschicht des metallischen
Korrosionsschutzüberzugs hohe Al- und Mg-Gehalte anreichern, während in der Zwischenschicht
insbesondere niedrige Al-Gehalte vorhanden sind. Dabei kommt der Differenz zwischen
der Temperatur des Bandes beim Eintauchen und der Temperatur des Schmelzenbades eine
besondere Bedeutung zu. Indem diese Differenz erfindungsgemäß im Bereich von -10 °C
- 70 °C variiert wird, lässt sich die erfindungsgemäß minimierte Anwesenheit von Al
in der Zwischenschicht sicher und gezielt einstellen.
[0020] Um die Ausbildung des erfindungsgemäß einzustellenden Schichtaufbaus des metallischen
Korrosionsschutzüberzugs weiter zu unterstützen, kann der Mg-Gehalt des Schmelzenbads
auf 0,2 - 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,5 - 1,5 Gew.-%, beschränkt werden. Elemente aus
der Gruppe Pb, Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn sowie Seltene Erden können
in einem erfindungsgemäß erzeugten Korrosionsschutzüberzug bis zu einer Summe ihrer
Gehalte von 0,8 Gew.-% im erfindungsgemäßen Überzug vorhanden sein. Pb, Bi und Cd
können dabei zur Ausbildung einer größeren Kristallstruktur (Zinkblume), Ti, B, Si
zur Verbesserung der Umformbarkeit, Cu, Ni, Co, Cr, Mn zur Beeinflussung der Grenzschichtreaktionen,
Sn zur Beeinflussung der Oberflächenoxidation und seltene Erden, insbesondere Lanthan
und Cer, zur Verbesserung des Fließverhaltens der Schmelze zugegeben werden. Zu den
Verunreinigungen, die in einem erfindungsgemäßen Korrosionsschutzüberzug enthalten
sein können, zählen auch die Bestandteile, die in Folge des Schmelztauchbeschichtens
aus dem Stahlsubstrat in Mengen in den Überzug gelangen, durch die die Eigenschaften
des Überzugs nicht beeinflusst werden.
[0021] Nach dem Durchlaufen des Verzinkungsteils wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die
Auflagendicke des Überzugs auf 3 - 20
µm eingestellt, was einem Auflagengewicht des metallischen Korrosionsschutzüberzugs
von 20 - 140 g/m
2 je Seite entspricht. Die hervorragende Korrosionsschutzwirkung erfindungsgemäß gebildeter
Überzüge erlaubt es dabei, die Dicke des Überzugs auf Werte von 4 - 12
µm zu beschränken, was einem Auflagengewicht von 30 - 85 g/m
2 je Seite entspricht. Mit derart dünnen Überzügen versehene Stahlsubstrate lassen
sich besonders gut weiterverarbeiten.
[0022] Das zur Einstellung der Überzugsdicke durchgeführte Abstreifen von überflüssigem
Überzugsmaterial kann beispielsweise in an sich bekannter Weise mittels von einem
Düsenabstreifsystem ausgebrachter Gasstrahlen durchgeführt werden. Als Gas für die
Gasstrahlen wird dabei bevorzugt Stickstoff verwendet, um eine Oxidation der Oberfläche
des Überzugs weitestgehend zu unterdrücken.
[0023] Nachdem das nun mit dem zinkbasierten, Mg- und Al-haltigen metallischen Korrosionsschutzüberzug
versehene Stahlband aus dem Zinkbad herausgeleitet worden ist, wird es gezielt abgekühlt.
Die dabei erreichte Endtemperatur entspricht typischerweise der Raumtemperatur.
[0024] Anschließend kann das mit dem metallischen Korrosionsschutzüberzug versehene Stahlsubstrat
einer Dressierwalzung unterzogen werden, um eine für die nachfolgende Beschichtung
optimal geeignete Texturierung seiner Oberfläche zu erhalten. Sowohl die gesteuerte
Abkühlung als auch die gegebenenfalls durchgeführte Dressierwalzung werden dabei im
Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die Ausbringung bevorzugt in einer Linie und
im kontinuierlichen Durchlauf mit dem Verzinkungsprozess durchgeführt.
[0025] Schließlich wird das in erfindungsgemäßer Weise beschichtete Stahlsubstrat organisch
beschichtet. Dies kann in einer separaten Bandbeschichtungsanlage geschehen oder ebenfalls
inline direkt nach dem Abkühlen bzw. dem erforderlichenfalls zusätzlich durchgeführten
Dressieren durchgeführt werden. Eine sich kontinuierlich an den jeweils vorangehenden
Arbeitsschritt anschließende Verfahrensweise ist auch hier günstig, weil dann die
Beschichtung mit besonders guten Arbeitsergebnissen direkt auf der frisch erzeugten
metallischen Oberfläche appliziert werden kann. Insbesondere wird bei einer sich in
Linie an den jeweils vorangehenden Arbeitsschritt anschließenden organischen Beschichtung
vermieden, dass der metallische Überzug durch Alterung, Beölung oder Entfettung verändert
wird.
[0026] Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, die organische Beschichtung in an sich
bekannter Weise diskontinuierlich über eine separate Coil-Coating-Anlage vorzunehmen.
Zu diesem Zweck kann das mit dem Überzug versehene Stahlsubstrat nach der Verzinkung,
der Abkühlung oder der Walzung zunächst geölt werden, um einen temporären Korrosionsschutz
zu gewährleisten.
[0027] Eine weitere Variante ist eine "Versiegelung" des Stahlsubstrats und der Verzinkung.
Dazu wird eine bis zu ca. 2
µm dicke Schicht aus Polyacrylat oder Polyester als einfacher Korrosionsschutz und
weitere Verarbeitungshilfe aufgebracht, die u. a. thermisch oder UV-härtend ausgeführt
sein kann.
[0028] Überraschend hat sich nämlich gezeigt, dass gerade die unmittelbar ohne Reinigung
und Vorbehandlung nach dem Verzinkungsschritt vorhandene, durch weitere Behandlungsschritte
unbeeinflusste Oberfläche besonders gut zum direkten Auftrag der organischen Beschichtung
geeignet ist. Sofern an einer Stelle des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Reinigung
der Oberfläche des Überzugs durchgeführt wird, hat sich eine milde Reinigung als zweckmäßig
erwiesen, damit die auf dem metallischen Überzug befindliche native Oxidschicht möglichst
wenig angegriffen wird. Unter einer "milden Reinigung" wird in diesem Zusammenhang
eine Reinigung verstanden, bei dem die Oberfläche des metallischen Korrosionsschutzüberzugs
mit einem mild alkalischen Reinigungsmittel (pH-Wert 9 - 10, freie Alkalität bis 14)
oder einem stark alkalischen (pH-Wert 12 - 12,5, freie Alkalität 5), jedoch gering
konzentriertem Reinigungsmittel behandelt wird. Zu diesem Zweck geeignete Reinigungsmittel
sind beispielsweise Flüssigkeiten auf Basis von phosphathaltigen Kali- oder Natronlaugen,
deren Temperatur typischerweise im Bereich von 40 - 70 °C liegt.
[0029] Vor der Applikation des organischen Überzugs kann mittels Spritzen, Tauchen oder
mit Hilfe eines Rollcoaters eine Vorbehandlung auf die Bandoberfläche aufgebracht
werden, welche die metallische Oberfläche passiviert und für eine Haftungsvermittlung
zwischen Metallüberzug und dem Lack sorgt. Bei dieser Vorbehandlung handelt es sich
bevorzugt um ein Cr
VI-freies System, vorzugsweise um ein gänzlich Crfreies System, das beispielsweise auf
Ti-, Zr-, P- und/oder Si-Basis hergestellt ist. Da die nativen Oxidschichten, die
sich auf dem mit dem Überzug versehenen Stahlsubstrat einstellen, bereits eine sehr
gute Passivierung der Oberfläche gewährleisten, kann in vielen für die Praxis wichtigen
Anwendungsfällen jedoch auf eine solche Vorbehandlung vollständig verzichtet und der
Lack direkt auf dem gegebenenfalls nur entfetteten metallischen Substrat appliziert
werden.
[0030] Der organische Überzug kann in an sich bekannter Weise als mindestens eine Schicht
(Lacke und gegebenenfalls Folien) mittels Rollcoatern, durch Spritzen, Tauchen etc.
aufgebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen ein- oder mehrschichtigen
Aufbau auszubilden, bei dem folgende Schichten bzw. Schichtsysteme verwirklicht und
gegebenenfalls miteinander kombiniert werden:
- 1. Lack
- 2. Lack-Folie
- 3. Lack-Folie-Lack
- 4. Lack (mit und ohne Klebstoff)
[0031] Anschließend erfolgt die Aushärtung der Beschichtung mittels Wärmezufuhr oder Strahlung.
Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Verfahrensführung ist dabei eine Aushärtung
durch Strahlen, insbesondere UV-Strahlung, vorteilhaft. So kann bei einer Aushärtung
durch Strahlen auf eine thermische Nachverbrennung freiwerdender Lösemittel verzichtet
werden. Zudem lässt sich eine Anlage zur UV-Härtung auf einer Baulänge realisieren,
die deutlich kürzer ist als die Länge, die für einen zur thermischen Trocknung benötigten
Umluftofen vorgesehen werden muss.
[0032] Erfindungsgemäß erzeugte, eine metallische und eine organische Beschichtung aufweisende
Stahlflachprodukte weisen bei abgesenkter Überzugsdicke einen gegenüber konventionell
beschichteten Stahlsubstraten deutlich verbesserten Schutz von offenen Schnittflächen
und verbesserte Unterwanderungseigenschaften an Ritzen und Schnittkanten auf.
[0033] Sofern eine entsprechende Vorbehandlung erforderlich ist, werden bei erfindungsgemäßer
Vorgehensweise unter Verwendung von Cr
VI-freien Vorbehandlungsmitteln mindestens gleich gute Korrosionsschutzeigenschaften
erreicht wie bei Produkten, die gemäß dem Stand der Technik mit Cr
VI-haltigen Mitteln vorbehandelt werden.
[0034] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
- Diag. 1
- eine Abfolge der Arbeitsschritte einer ersten Variante eines Verfahrens zum Herstellen
eines mit einem Korrosionsschutzsystem überzogenen Stahlflachprodukts;
- Diag. 2
- eine Abfolge der Arbeitsschritte einer zweiten Variante eines Verfahrens zum Herstellen
eines mit einem Korrosionsschutzsystem überzogenen Stahlflachprodukts;
- Diag. 3
- eine bildliche Darstellung der durch eine GDOS-Messung ermittelten Verteilung der
Gehalte an Zn, Mg, Al und Fe über die Dicke eines auf einem Stahlsubstrat aufgebrachten
ersten Korrosionsschutzüberzugs;
- Diag. 4
- eine bildliche Darstellung der Verteilung der durch eine GDOS-Messung ermittelten
Gehalte an Zn, Mg, Al und Fe über die Dicke eines auf einem Stahlsubstrat aufgebrachten
zweiten Korrosionsschutzüberzugs.
- Fig. 1 - 4
- Schichtaufbauten von mit einem Korrosionsschutzüberzug versehenen Stahlflachprodukten.
[0035] Zwei im Rahmen der Erfindung mögliche Abfolgen der einzelnen Arbeitsschritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Diag. 1 und 2 beispielhaft bildlich dargestellt.
[0036] Bei der in Diag. 1 dargestellten Variante werden sämtliche Arbeitsschritte im kontinuierlichen
Durchlauf absolviert. Dabei wird das jeweilige Stahlsubstrat (Stahlblech oder -band)
zunächst vorgewärmt, dann schmelztauchverzinkt und nach einer Einstellung der Dicke
des auf dem Substrat erzeugten metallischen Überzugs zur Ausbildung einer optimierten
Oberflächenstruktur mit geringen Verformungsgraden nachgewalzt. Anschließend wird
ein aus einem Primer und einem Lack gebildetes organisches Beschichtungssystem entweder
ohne zwischengeschaltete Reinigung und Vorbehandlung unmittelbar auf den metallischen
Korrosionsschutzüberzug aufgetragen oder erst nach einer auf die Nachwalzung folgenden
Reinigung und gegebenenfalls Vorbehandlung auf den metallischen Korrosionsschutzüberzug
appliziert.
[0037] Beim in Diag. 2 dargestellten Verfahrensablauf werden die Arbeitsschritte "Vorwärmen",
"Verzinken", "Dickeneinstellung" und "Nachwalzen" wie beim in Diag. 1 dargestellten
Verfahren im kontinuierlichen Durchlauf absolviert. Anschließend wird das nach dem
Nachwalzen erhaltene, mit dem Korrosionsschutzüberzug versehene Stahlsubstrat jedoch
zunächst zwischenlagert, bevor es nach einer Reinigung seiner mit dem organischen
Überzug zu versehenen Oberfläche in einer separaten Beschichtungsanlage mit dem aus
Primer und Lack gebildeten organischen Beschichtungssystem beschichtet wird. Um während
der Wartezeit die zu organisch zu beschichtende Oberfläche des metallischen Korrosionsschutzüberzugs
selbst vor Korrosion zu schützen, kann der metallische Korrosionsschutzüberzug nach
dem Nachwalzen geölt oder "versiegelt" werden.
[0038] Zur Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Betriebsversuche B1 - B8 durchgeführt
worden, bei denen als Stahlsubstrat aus einem Qualitätsstahl bestehende Stahlbänder
verwendet worden sind. Die Zusammensetzung des Stahlbands ist in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ti |
Al |
Fe, Verunreinigungen |
0,07 |
0,04 |
0,40 |
0,012 |
0,005 |
0,005 |
0,04 |
Rest |
[0039] Die bei den Betriebsversuchen eingestellten Betriebsparameter, die jeweilige Schmelzenbadzusammensetzung
sowie eine Analyse der jeweils auf dem Stahlsubstrat erhaltenen Korrosionsschutzschicht
sind in Tabelle 2 angegeben.
[0040] Die Dicke der die oberflächige Oxidation aufnehmenden Oberflächengrenzschicht beträgt
bei den untersuchten Proben max. 0,2
µm und liegt bezogen auf das bei einer GDOS-Messung ermittelte Schichtprofil jeweils
im Bereich von bis zu 2,7 % der Gesamtauflagendicken. Der Betrag der Al-Anreicherung
an der unmittelbaren Oberfläche liegt maximal bei etwa 1 Gew.-%. Daran schließt sich
bis zu einer Dicke von mindestens 25 % der Gesamtauflage des Überzuges die Zwischenschicht
mit niedrigem Al-Gehalt von maximal
0,25 Gew.-% an. In der Grenzschicht steigt danach der Al-Gehalt bis 4,5 % an der Grenze
zum Stahlsubstrat an. Die Mg-Anreicherung an der unmittelbaren Oberfläche des Überzugs
ist deutlich größer als die Al-Anreicherung. Es werden hier Mg-Anteile von bis zu
20 % erreicht. Danach nimmt der Mg-Anteil über die Zwischenschicht ab und beträgt
in einer Tiefe von etwa 25 % der Gesamtauflagendicke des Überzuges 0,5 bis 2 %. Über
die Grenzschicht findet dann ein Anstieg auch des Mg-Gehaltes in Richtung des Stahlsubstrats
statt. An der Grenze zum Stahlsubstrat beträgt der Mg-Gehalt bis zu 3,5 %.
[0041] Eine entsprechende Verteilung über die Dicke D (Oberfläche D = 0
µm) ist beispielhaft in den Diagrammen 3 und 4 bildlich dargestellt, die das Ergebnis
einer GDOS-Messung von zwei typischen Schichtaufbauten von erfindungsgemäß auf dem
Stahlsubstrat erzeugten metallischen Korrosionsschutzüberzügen wiedergeben.
[0042] In den Diagrammen 3 und 4 ist zu erkennen, dass sich an der Oberfläche des jeweiligen
Überzugs eine Oberflächengrenzschicht gebildet hat, deren Al-Gehalt in Folge von Oxidation
hoch ist. Die Dicke dieser Oberflächengrenzschicht liegt jedoch bei maximal 0,2
µm und wird daher beim Punkt- oder Laserschweißen leicht durchbrochen, ohne dass es
zu einer Beeinträchtigung der Qualität des Schweißergebnisses kommt.
[0043] An die Oberflächengrenzschicht schließt sich die etwa 2,5
µm dicke Zwischenschicht an, deren Al-Gehalt jeweils unter 0,2 % liegt. Die Dicke der
Zwischenschicht liegt somit bei rund 36 % der Gesamtauflagendicke des jeweiligen Korrosionsschutzüberzugs
von 7
µm.
[0044] Die Zwischenschicht geht über in eine am Stahlsubstrat anliegende Grenzschicht, in
der die Gehalte an Al, Mg und Fe gegenüber den korrespondierenden Gehalten der Zwischenschicht
deutlich angestiegen sind.
[0045] Fig. 1 zeigt nicht maßstäblich einen Ausschnitt eines in erfindungsgemäßer Weise
erzeugten und beschaffenen Stahlflachprodukts im Querschnitt. Demgemäß ist auf die
im Einsatz außen liegende, dem korrosiven Angriff besonders stark ausgesetzte Seite
A eines als Stahlblech vorliegenden Stahlsubstrat S zunächst ein etwa 7,5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus
Zn, Al, Mg und Fe besteht.
[0046] Auf die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs K ist unmittelbar, d.h. ohne weitere
Vorbehandlung, eine Primerschicht P aufgetragen. Die Schichtdicke der Primerschicht
P liegt bei üblichen Primerprodukten bei 5
µm. Werden so genannte "Dickschicht-Primer" verwendet, kann die Dicke der Primerschicht
P bis zu 20
µm betragen.
[0047] Auf die Primerschicht P ist eine Lackschicht L appliziert worden, deren Dicke ca.
20
µm beträgt. Zur Vorbereitung des Lackauftrages und Verkürzung der Gesamttrockenzeit
kann die Primerschicht P zuvor mittels UV-Strahlen vorbehandelt werden.
[0048] Auf die Lackschicht L ist schließlich noch eine Decklackschicht D aufgebracht, die
bis zu 17
µm stark ist. Die Primerschicht P, die Lackschicht L und der Decklack D bilden gemeinsam
einen organischen Überzug, der gemeinsam mit dem metallischen Korrosionsschutzüberzug
K trotz des Verzichts auf eine Vorbehandlung der Oberfläche der Korrosionsschutzüberzugs
K das Stahlsubstrat S besonders gut gegen Korrosion schützt.
[0049] Auf der im praktischen Einsatz innen liegenden, weniger stark korrosiv angegriffenen
Seite I des Stahlsubstrats S ist ebenfalls zunächst ein etwa 7,5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug Ki aufgebracht, der im Wesentlichen
aus Zn, Al, Mg und Fe besteht. Auf die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs Ki
ist unmittelbar eine Lackschicht Li aufgetragen, deren Dicke 5 - 10
µm beträgt.
[0050] Stahlflachprodukte der in Fig. 1 dargestellten Art sind insbesondere für den Einsatz
im Bereich des Fahrzeugbaus geeignet.
[0051] Fig. 2 zeigt nicht maßstäblich einen Ausschnitt eines zweiten in erfindungsgemäßer
Weise erzeugten und beschaffenen, ebenfalls für den Einsatz im Bereich des Fahrzeugbaus
besonders geeigneten Stahlflachprodukts im Querschnitt. Demgemäß ist auf die im Einsatz
außen liegende, dem korrosiven Angriff besonders stark ausgesetzte Seite des als Stahlblech
vorliegenden Stahlsubstrats S zunächst ein etwa 5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus
Zn, Al, Mg und Fe besteht.
[0052] Die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs K ist in diesem Fall zunächst einer Vorbehandlung
unterzogen worden, bei der auf dem Korrosionsschutzüberzug K eine dünne Vorbehandlungsschicht
V zurückgeblieben ist. Auf die Vorbehandlungsschicht V ist eine etwa 8
µm dicke Primerschicht P1 aufgetragen.
[0053] Die Primerschicht P1 trägt eine etwa 5
µm starke Kleberschicht E, über die eine auf die Kleberschicht E aufgelegte, etwa 52
µm dicke Verbundfolie F auf die Primerschicht P1 aufgeklebt ist. Auf die Außenseite
der Verbundfolie F ist eine weitere Primerschicht P2 aufgetragen, die wiederum eine
etwa 20
µm dicke Decklackschicht D trägt. Die Decklackschicht D bildet den äußeren Abschluss
des aus der Primerschicht P1, der Kleberschicht E, der Verbundfolie F, der Primerschicht
P2 und der Decklackschicht D gebildeten organischen Überzugsystems.
[0054] Auf der im praktischen Einsatz innen liegenden, weniger stark korrosiv angegriffenen
Seite des Stahlsubstrats S ist ebenfalls zunächst ein etwa 5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug Ki aufgebracht, der im Wesentlichen
aus Zn, Al, Mg und Fe besteht. Die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs Ki ist
in diesem Fall unter Ausbildung einer dünnen Vorbehandlungsschicht Vi zunächst vorbehandelt
worden. Dann ist auf die Vorbehandlungsschicht V eine Lackschicht Li aufgetragen worden,
die typischerweise 5
µm dick ist.
[0055] Fig. 3 zeigt nicht maßstäblich einen Ausschnitt eines dritten in erfindungsgemäßer
Weise erzeugten und beschaffenen, für allgemeine Bauaußenanwendungen besonders geeigneten
Stahlflachprodukts im Querschnitt. Demgemäß ist auf die im Einsatz außen liegende,
dem korrosiven Angriff besonders stark ausgesetzte Seite des als Stahlblech vorliegenden
Stahlsubstrats S zunächst ein etwa 10
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus
Zn, Al, Mg und Fe besteht. Die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs K ist auch
in diesem Fall zunächst einer Vorbehandlung unterzogen worden, bei der auf dem Korrosionsschutzüberzug
K eine dünne Vorbehandlungsschicht V zurückgeblieben ist.
[0056] Auf die Vorbehandlungsschicht V ist eine etwa 5
µm dicke Primerschicht P aufgetragen, die wiederum eine etwa 20
µm dicke Decklackschicht D trägt.
[0057] Die Decklackschicht D selbst trägt auf ihrer Außenseite eine abziehbare Schutzfolie
U, die das Stahlflachprodukt während seines Transports und seiner Lagerung schützt.
[0058] Die Schutzfolie U kann aber auch als permanent haftende Folie zur Verbesserung der
Oberflächeneigenschaften aufgeführt sein.
[0059] Auf der im praktischen Einsatz innen liegenden, weniger stark korrosiv angegriffenen
Seite des Stahlsubstrats S ist ebenfalls zunächst ein etwa 10
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug Ki aufgebracht, der im Wesentlichen
aus Zn, Al, Mg und Fe besteht. Die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs Ki ist
auch in diesem Fall unter Ausbildung einer dünnen Vorbehandlungsschicht V zunächst
vorbehandelt worden. Dann ist auf die Vorbehandlungsschicht V eine Lackschicht Li
aufgetragen worden, die typischerweise 7 - 15
µm dick ist.
[0060] Fig. 4 zeigt nicht maßstäblich einen Ausschnitt eines vierten in erfindungsgemäßer
Weise erzeugten und beschaffenen, insbesondere für den Hausgerätebau geeigneten Stahlflachprodukts
im Querschnitt. Demgemäß ist auf die im Einsatz außen liegende, dem korrosiven Angriff
besonders stark ausgesetzte Seite eines als Stahlblech vorliegenden Stahlsubstrats
S zunächst ein etwa 4 - 5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus
Zn, Al, Mg und Fe besteht.
[0061] Auf die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs K ist unmittelbar, d.h. ohne weitere
Vorbehandlung, eine etwa 8
µm dicke Primerschicht P aufgetragen. Als Primer ist hier ein so genannter "Struktur-Primer"
verwendet worden, der eine strukturierte, Erhebungen und Einsenkungen aufweisende
Oberfläche ausbildet.
[0062] Auf die Primerschicht P ist dann eine Lackschicht L appliziert worden, deren Dicke
ca. 20
µm beträgt.
[0063] Gegebenenfalls kann auf die Lackschicht beispielsweise eine permanent haftende Schutzschicht
aufgebracht werden, die u. a. zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften eingesetzt
wird.
[0064] Auf der im praktischen Einsatz innen liegenden, weniger stark korrosiv angegriffenen
Seite des Stahlsubstrats S ist ebenfalls zunächst ein etwa 4 - 5
µm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug Ki aufgebracht, der im Wesentlichen
aus Zn, Al, Mg und Fe besteht. Auf die Oberfläche des Korrosionsschutzüberzugs Ki
ist unmittelbar eine Lackschicht Li aufgetragen, deren Dicke 7 - 10
µm beträgt.
Tabelle 2
Versuch |
Bandeintrittstemperatur BET |
Badtemperatur BT |
Differenz BET-BT |
Überzugdicke |
Auflagengewicht |
Al |
Fe |
Mg |
Al |
Fe |
|
[°C] |
[µm] |
[g/m2] |
[Gew.-%] *) |
[g/m2] |
B1 |
516 |
466 |
50 |
4,9 |
34,7 |
1,61 |
1,46 |
0,81 |
0,56 |
0,51 |
B2 |
536 |
478 |
58 |
7,8 |
55,1 |
1,00 |
0,88 |
0,82 |
0,55 |
0,48 |
B3 |
500 |
472 |
28 |
11,4 |
80,6 |
0,65 |
0,51 |
0,82 |
0,52 |
0,41 |
B4 |
522 |
472 |
50 |
10,2 |
72,1 |
0,94 |
0,82 |
0,81 |
0,68 |
0,59 |
B5 |
493 |
467 |
26 |
5,7 |
40,2 |
0,66 |
0,47 |
0,81 |
0,27 |
0,19 |
B6 |
457 |
456 |
1 |
11,2 |
79,2 |
0,43 |
0,20 |
0,81 |
0,34 |
0,15 |
B7 |
483 |
464 |
19 |
4,8 |
34,4 |
0,97 |
0,92 |
0,83 |
0,33 |
0,32 |
B8 |
509 |
466 |
43 |
9,2 |
65,5 |
0,72 |
0,61 |
0,81 |
0,47 |
0,40 |
*) Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen |
1. Verfahren zum Herstellen eines mit einem Korrosionsschutzsystem überzogenen Stahlflachprodukts,
bei dem auf ein Stahlsubstrat, wie Stahlband oder
- blech, ein zinkbasierter Überzug mittels Schmelztauchbeschichten appliziert und
bei dem auf den zinkbasierten Überzug ein organischer Überzug aufgetragen wird, umfassend
folgende Arbeitsschritte:
- Vorwärmen des Stahlsubstrat in einem Vorwärmofen auf eine Bandtemperatur von 720
- 850 °C unter einer Schutzgasatmosphäre;
- Abkühlen des Stahlsubstrats auf eine Bandeintrittstemperatur,
- Schmelztauchbeschichten des Stahlsubstrats unter Luftabschluss in ein Zinkbad, das
neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Ges.-%) 0,15 - 0,4 % Al, 0,2 -
3 % Mg sowie wahlweise in Summe bis zu 0,8 % an einem oder mehreren Elementen aus
der Gruppe "Pb, Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn sowie Seltene Erden" enthält
und dessen Badtemperatur 420 - 500 °C beträgt,
- wobei die Differenz "BET-BT" zwischen der Bandeintrittstemperatur "BET" und der
Badtemperatur "BT" im Bereich von -10 °C bis +70 °C so variiert wird, dass auf dem
Stahlsubstrat ein metallischer Zn-Mg-Al-Fe-haltiger Korrosionsschutzüberzug gebildet
wird, der in (in Gew.-%) 0,25 - 2,5 % Mg, 0,2 - 3,0 % Al, ≤ 4,0 % Fe, sowie wahlweise
in Summe bis zu 0,8 % an einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Pb, Bi, Cd,
Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn sowie Seltene Erden", Rest Zink und unvermeidbare
Verunreinigungen enthält und der in einer Zwischenschicht, die sich zwischen einer
unmittelbar an die Oberfläche des Stahlflachprodukts angrenzenden Oberflächenschicht
und einer an das Stahlsubstrat angrenzenden Grenzschicht erstreckt und deren Dicke
mindestens 20 % der Gesamtdicke des Korrosionsschichtüberzugs beträgt, einen Al-Gehalt
von höchstens 0,5 Gew.-% aufweist,
- Einstellen der Dicke des im Schmelzenbad auf das Stahlsubstrat aufgebrachten metallischen
Korrosionsschutzüberzug auf Werte von 4 - 12 µm
- entsprechend einem Auflagengewicht von 30 - 85 g/m2
- je Seite durch Abstreifen überschüssigen Überzugsmaterials,
- Abkühlen des mit dem metallischen Korrosionsschutzüberzugs versehenen Stahlsubstrats
und
- Auftragen der organischen Beschichtung auf den metallischen Korrosionsschutzüberzug
des Stahlsubstrats.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte im kontinuierlichen Durchlauf absolviert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit der das Stahlsubstrat die Arbeitsschritte durchläuft, im
Bereich von 60 - 150 m/min liegt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mg-Gehalt des Zinkbades 0,2 - 2,0 Gew.-% beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mg-Gehalt des Zinkbades 0,5 - 1,5 Gew.-% beträgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifen des überschüssigen Überzugsmaterials zur Einstellung der Dicke des
Zn-Mg-Al-Fe-Überzuges mittels Gasstrahlen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas für die Gasstrahlen Stickstoff verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Zn-Mg-Al-Fe-Überzug versehene Stahlsubstrat einer Dressierwalzung unterzogen
wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Beschichtung unmittelbar auf die zuvor weder gereinigte noch vorbehandelte
Oberfläche des auf dem Stahlsubstrat aufgetragenen Zn-Mg-Al-Fe-Überzugs aufgebracht
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des auf dem Stahlsubstrat aufgetragenen Zn-Mg-Al-Fe-Überzugs vor dem
Auftrag der organischen Beschichtung gereinigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auftrag der organischen Beschichtung eine chemische Vorbehandlung der Oberfläche
des auf dem Stahlsubstrat aufgetragenen Zn-Mg-Al-Fe-Überzugs mit einem CrVI-freien Vorbehandlungsmittel durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbehandlungsmittel Cr-frei ist.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Beschichtung mittels UV-Strahlen ausgehärtet wird.
1. A method of manufacturing a flat steel product coated with a corrosion protection
system, in which a zinc-based coating is applied to a steel substrate, such as a steel
strip or sheet, by hot dip coating, and in which an organic coating is applied to
the zinc-based coating, comprising the following steps:
- preheating the steel substrate in a preheating furnace to a strip temperature of
720 - 850 °C under a protective gas atmosphere;
- cooling the steel substrate to a strip entry temperature
- hot dip coating of the steel substrate hermetically sealed in a zinc bath, which
contains, in addition to zinc and unavoidable impurities (in wt.%), 0.15 - 0.4 % Al,
0.2 - 3% Mg and optionally in total up to 0.8 % of one or more elements of the group
"Pb, Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn and rare earths" and whose bath temperature
is 420 - 500 °C,
- whereby the difference "BET-BT" between the strip entry temperature "BET" and the
bath temperature "BT" is varied in the range of -10 °C to +70 °C in such a manner
that a metallic Zn-Mg-Al-Fe-containing corrosion protective coating is formed on the
steel substrate, which contains (in wt.%) 0.25 - 2.5 % Mg, 0.2 - 3.0 % Al, ≤ 4.0 %
Fe, and optionally in total up to 0.8 % of one or more elements of the group "Pb,
Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn and rare earths", remainder zinc and unavoidable
impurities and which has, in an intermediate layer extending between a surface layer
immediately adjacent to the surface of the flat steel product and a boundary layer
adjacent to the steel substrate, and whose thickness is at least 20% of the total
thickness of the corrosion layer coating, an A1 content of at most 0.5 wt.%,
- adjusting the thickness of the metallic corrosion protective coating applied to
the steel substrate in the molten bath to values of 4 - 12 µm
- corresponding to a layer weight of 30 - 85 g/m2
- on each side by stripping excess coating material
- cooling the steel substrate provided with the metallic corrosion protective coating
and
- applying the organic coating to the metallic corrosion protective coating of the
steel substrate.
2. Method according to claim 1, characterised in that the steps are completed in a continuous run.
3. Method according to claim 2, characterised in that the speed with which the steel substrate passes through the steps is in the range
of 60 - 150 m/min.
4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the Mg content of the zinc bath is 0.2 to 2.0 wt%.
5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the Mg content of the zinc bath is 0.5 to 1.5 wt%.
6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the stripping of the excess coating material for adjusting the thickness of the Zn-Mg-Al-Fe-coating
is carried out by means of gas jets.
7. Method according to claim 6, characterised in that nitrogen is used as gas for the gas jets.
8. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the steel substrate provided with the Zn-Mg-Al-Fe coating is subjected to temper
rolling.
9. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the organic coating is applied directly onto the previously neither cleaned nor pretreated
surface of the Zn-Mg-Al-Fe-coating applied to the steel substrate.
10. Method according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the surface of the Zn-Mg-Al-Fe coating applied to the steel substrate is cleaned
prior to the application of the organic coating.
11. Method according to any one of claims 1 to 8 or 10, characterised in that a chemical pre-treatment of the surface of the Zn-Mg-Al-Fe-coating applied to the
steel substrate is carried out with a CrVI-free pre-treatment agent prior to the application of the organic coating.
12. Method according to claim 11, characterised in that the pre-treatment agent is free from Cr.
13. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the organic coating is cured by means of UV rays.
1. Procédé de production d'un produit plat en acier recouvert d'un système anti-corrosif,
lors duquel l'on applique sur un substrat en acier, tel qu'une bande ou une tôle en
acier, un revêtement à base de zinc en l'enduisant par immersion dans un bain de matière
fondue et lors duquel l'on applique un revêtement organique sur le revêtement à base
de zinc, ce procédé comprenant les étapes de travail suivantes :
- préchauffer le substrat en acier dans un four de préchauffage à une température
de bande de 720 - 850 °C sous une atmosphère de gaz protecteur ;
- refroidir le substrat en acier à une température initiale de bande,
- enduire le substrat en acier sous vide par immersion dans un bain en matière fondue
à base de zinc, ce dernier contenant (en % en poids), outre du zinc et des impuretés
inévitables, 0,15 - 0,4 % de Al, 0,2 - 3 % de Mg ainsi que, au choix, au total jusqu'à
0,8 % d'un ou plusieurs éléments parmi le groupe se composant de « Pb, Bi, Cd, Ti,
B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn ainsi que terre rare » et dont la température du bain
se monte à 420 - 500 °C,
- auquel cas la différence « BET-BT » entre la température initiale de bande « BET
» et la température du bain « BT » varie dans une plage de - 10 °C à +70 °C de telle
sorte à former sur le substrat en acier un revêtement métallique anti-corrosif à base
de Zn-Mg-Al-Fe, lequel contient (en % en poids) 0,25 - 2,5 % de Mg, 0,2 - 3,0 de Al,
≤ 4,0 % de Fe, ainsi que, au choix, au total jusqu'à 0,8 % d'un ou plusieurs éléments
parmi le groupe se composant de « Pb, Bi, Cd, Ti, B, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn ainsi
que terre rare », le reste étant du zinc et des impuretés inévitables, et qui présente,
dans une couche intermédiaire qui s'étend entre une couche superficielle immédiatement
adjacente à la surface du produit plat en acier et une couche limite adjacente au
substrat en acier et dont l'épaisseur se monte à au moins 20 % de l'épaisseur totale
du revêtement anti-corrosif, une teneur en Al au maximum de 0,5 % en poids,
- ajuster l'épaisseur du revêtement métallique anti-corrosif appliqué sur le substrat
en acier dans le bain de matière fondue à une valeur comprise entre 4 et 12 µm
- correspondant à poids d'application de 30 - 85 g/m2
- par côté par élimination du matériau de revêtement en excédent,
- refroidir le substrat en acier muni du revêtement métallique anti-corrosif et
- appliquer le revêtement organique sur le revêtement métallique anti-corrosif du
substrat en acier.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de travail sont effectuées en un passage continu.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vitesse avec laquelle le substrat en acier effectue les étapes de travail se situe
dans une fourchette allant de 60 - 150 m/min.
4. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur de Mg du bain de matière fondue à base de zinc se monte à 0,2 - 2,0 % en
poids.
5. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Mg du bain de matière fondue à base de zinc se monte à 0,5 - 1,5 % en
poids.
6. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élimination du matériau de revêtement en excédent pour le réglage de l'épaisseur
du revêtement à base de Zn-Mg-Al-Fe a lieu à l'aide de jets de gaz.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on utilise de l'azote en tant que gaz pour les jets de gaz.
8. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat en acier muni d'un revêtement à base de Zn-Mg-Al-Fe est soumis à un laminage
de dressage.
9. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement organique est appliqué directement sur la surface n'ayant pas été nettoyée
ou prétraitée auparavant du revêtement à base de Zn-Mg-Al-Fe appliqué sur le substrat
en acier.
10. Procédé selon une des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que la surface du revêtement à base de Zn-Mg-Al-Fe appliqué sur le substrat en acier
est nettoyée avant l'application du revêtement organique.
11. Procédé selon une des revendications de 1 à 8 ou 10, caractérisé en ce qu'avant l'application du revêtement organique l'on procède à un traitement préalable
chimique de la surface du revêtement à base de Zn-Mg-Al-Fe appliqué sur le substrat
en acier avec un agent de prétraitement exempt de CrVI.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent de prétraitement est exempt de Cr.
13. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement organique est endurci à l'aide de rayons UV.