VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG VON BEREICHEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN OPTISCHEN EIGEN-SCHAFTEN AUF VERZINKTEN STAHLBÄNDERN UND VERZINKTE STAHLBÄNDER MIT BEREICHEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN OPTISCHEN EIGENSCHAFTEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf verzinkten Stahloberflächen, insbesondere Stahlbändern, wobei eine Metallsalzlösung, insbesondere eine anorganische Metallsalzlösung, auf die Stahloberfläche aufgetragen wird und die Stahloberfläche anschließend elektrolytisch verzinkt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf verzinkten Stahlbändern mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

[0002] Die Erfindung betrifft zudem, insbesondere nach dem oben genannten Verfahren hergestellte verzinkte Stahlbänder oder Stahlplatten mit Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

[0003] Optische Effekte bzw. Modifikation optischer Eigenschaften auf verzinkten Stahlbändern oder Platten haben in den letzten Jahren eine zunehmende Bedeutung erhalten. Zum einen zur Rückverfolgbarkeit von produktrelevanten Informationen entlang der Fertigungskette im Rahmen der Qualitätssicherung; zum anderen geht es um die Bereitstellung von produktspezifischen Informationen für den Anwender.

[0004] Optische Eigenschaften bzw. eine Kennzeichnung auf einer Stahloberfläche können durch verschiedene Methoden erzeugt werden. Häufig werden optische Eigenschaften durch mechanische und/oder chemische Bearbeitung modifiziert.

[0005] Bei einer mechanischen Bearbeitung wird eine Topographieänderung induziert, d.h. es werden Vertiefungen und/oder Erhebungen an der Oberfläche erzeugt. Vertiefungen können durch einen Materialabtrag entstehen, beispielsweise durch Laserprägungen. Erhebungen werden meistens durch Aufbringen strukturgebender Elemente erzeugt, z.B. mittels Aufdrucken. Heutzutage werden zum Aufdrucken unterschiedliche Druckverfahren verwendet, wie zum Beispiel Siebdruck, indirekter Tiefdruck oder Ink-Jet.

[0006] Siebdruck ist ein Druckverfahren, bei dem das aufzutragende Material mit einer Rakel durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf die zu bedruckende Oberfläche aufgebracht wird. An denjenigen Stellen des Gewebes, wo dem Druckbild entsprechend kein Material aufgetragen werden soll, werden die Maschenöffnungen des Gewebes undurchlässig gemacht.

[0007] Als indirekter Tiefdruck wird ein Druckverfahren bezeichnet, bei dem die abzubildenden Elemente als Vertiefungen in der Druckmatrix vorliegen. Die gesamte Druckmatrix wird vor dem Druck in das aufzutragende Material eingetaucht und das überschüssige Material wird mit einer Rakel entfernt, so dass sich das aufzutragende Material nur noch in den Vertiefungen befindet. Die Materialübertragung findet durch einen hohen Anpressdruck und Adhäsionskräfte zwischen der zu bedruckenden Oberfläche und dem Material statt.

[0008] Ink-Jet ist ein Matrixdruckverfahren, bei dem das aufzutragende Material in flüssiger Form vorliegt und durch einen gezielten Abschuss oder ein Ablenken kleiner Materialtropfen aufgetragen wird. Die Materialtropfen werden mittels eines piezoelektrischen Wandlers erzeugt und anschließend über eine Ladeelektrode elektrostatisch aufgeladen. Anschließend werden die Materialtropfen beschleunigt und ihre Flugbahn wird mittels einer Ablenkelektrode gesteuert. Nach dem Auftreffen auf die zu bedruckende Oberfläche wird ein Druckbild erzeugt.

[0009] Bei den genannten Verfahren werden strukturgebende Elemente auf die zu kennzeichnende Oberfläche aufgebracht. Dabei handelt es sich meistens um Fremdsubstanzen, die eine andere chemische Zusammensetzung und somit andere physikalischen Eigenschaften aufweisen als die beschichtete Oberfläche. Dies kann gegebenenfalls eine weitere Oberflächenbehandlung oder Verarbeitung des Werkstücks erschweren.

[0010] Vertiefungen bzw. Prägungen an metallischen Oberflächen werden heute oft durch Lasertechnik erzeugt.

[0011] Eine Topographieänderung kann auch mit chemischen Mitteln erzeugt werden. Es ist bekannt, Vertiefungen an der Oberfläche durch Ätzen mit Säuren zu erzeugen. Dafür wird die zu behandelnde Metalloberfläche in Kontakt mit beispielsweise Salz- oder Schwefelsäure gebracht. Die Tiefe der Kennzeichnung steht im direkten Verhältnis zur Behandlungszeit.

[0012] Wenn die gewünschte Tiefe erreicht ist, wird die Oberfläche mit einer basischen Lösung, beispielsweise Natronlauge, behandelt, um möglicher Korrosion durch verbliebene Säurereste vorzubeugen.

[0013] Optische Eigenschaften bzw. eine Kennzeichnung können ebenfalls mittels einer Beschichtung erzeugt werden. Es kann sich dabei um eine organische oder eine anorganische Beschichtung handeln.

[0014] Bei einer organischen Beschichtung kann es sich um organische Lacke handeln. Optische Effekte werden oft durch organische Mehrschichtsysteme erzeugt, wie beispielsweise durch das colofer®vario-Verfahren. Dabei wird eine Stahloberfläche chromatfrei vorbehandelt. Anschließend wird ein chromatfreier Primer aufgetragen. Der optische Effekt wird durch einen daraufliegenden Basislack und eine Texturschicht definiert. Zum Schluss wird ein Decklack aufgetragen. Dafür werden mehrere Anlagendurchläufe benötigt. Dies erhöht die Herstellungskosten. Außerdem wird eine weitere Verarbeitung des derart beschichteten Werkstücks erschwert.

[0015] Bei einer anorganischen Beschichtung kann es sich um eine metallische Beschichtung handeln, wie z.B. eine Zinkbeschichtung. Eine Zinkbeschichtung wird üblicherweise zu Korrosionsschutzzwecken aufgebracht.

[0016] Es sind verschiedene Verzinkungsverfahren bekannt. Ein gebräuchliches Verzinkungsverfahren ist die so genannte Feuerverzinkung (auch als Schmelztauchverzinkung bekannt). Dabei wird Stahl kontinuierlich (z.B. Band oder Draht) oder stückweise (z.B. Bauteile) bei Temperaturen von etwa 450 °C bis 600 °C in eine Schmelze aus flüssigem Zink getaucht (der Schmelzpunkt von Zink liegt bei 419,5 °C). Die Zinkschmelze weist konventionell einen Zinkgehalt von mindestens 98,0 Gew-% gemäß DIN EN ISO 1461 auf. Bei einem kontinuierlich verzinkten Band weist die Zinkschicht eine Dicke von 5 µm bis 40 µm auf. Bei einem stückweise verzinkten Bauteil kann die Zinkschicht Dicken von 50 µm bis 150 µm aufweisen.

[0017] Bei einer elektrolytischen Verzinkung (galvanischen Verzinkung) werden Stahlbänder oder Stahlplatten nicht in einer Zinkschmelze, sondern in einen Zinkelektrolyten eingetaucht.

[0018] Dabei wird der zu verzinkende Stahl als Kathode in die Lösung eingebracht und als Anode wird eine dimensionsstabile Elektrode verwendet. Durch die Elektrolytlösung wird Strom geleitet. Dabei wird das in ionischer Form vorliegende Zink (Oxidationsstufe +II) zu metallischem Zink reduziert und an der Stahloberfläche abgeschieden. Im Vergleich zum Feuerverzinken können durch elektrolytische Verzinkung dünnere Zinkschichten aufgetragen werden. Die Zinkschichtdicke ist dabei proportional zur Stromstärke und Zeitdauer des Stromflusses und damit der Ladungsmenge.

[0019] Zur Sicherstellung des Haftvermögens und der Einheitlichkeit der Zinkschicht ist eine sorgfältige Oberflächenvorbehandlung erforderlich. Dabei kann es sich beispielsweise um Entfetten, alkalische Reinigung, Beizen, Spülen und/oder Dekapieren handeln. Nach der Verzinkung können eine oder mehrere Nachbehandlungen durchgeführt werden, wie z.B. Phosphatieren, Ölen, Passivieren, Aufbringen von organischen Beschichtungen (KTL - kathodische Tauchlackierung).

[0020] Es ist außerdem bekannt, das optische Eigenschaften elektrolytisch abgeschiedener Zinkschichten durch Parameterveränderung zu definieren. Dabei kann es sich beispielsweise um eine veränderte Elektrolytzusammensetzung handeln. Außerdem spielt die Vorbehandlung der Stahloberfläche eine große Rolle. Optische Eigenschaften können z.B. durch Veränderung der Beiz- oder Reinigungsparameter variiert werden. Dabei ist es von Nachteil, dass die Veränderung der optischen Eigenschaften sich auf die gesamte Bandbreite bezieht und nicht lokal steuerbar ist. Somit können mit dieser Methode keine lokalen Kennzeichnungsmuster erzeugt werden.

[0021] Aus der DE 10 2017 106 672 A1 ist eine Kennzeichnung und/oder Markierung mittels Laser von feuerverzinkten Metallbauteilen bekannt. Die Markierung mittels Laser erfolgt derart, dass die protektiven Eigenschaften der Verzinkungsschicht vollumfänglich erhalten bleiben. Zur Erzeugung der dauerhaften Kennzeichnung wird die Zinkschicht selektiv in einem vorgegebenen Bereich mittels Laser abgetragen und anschließend einer chemischen Reaktion mit einem Umgebungsgas (Reaktionsgas) unterzogen. Die chemische Umsetzung der Zinkschicht führt u.a. zu Oxiden, die sich optisch von der umgebenden Zinkschicht unterscheiden und auf diese Weise einen optischen Effekt bzw. ein Muster erzeugen.

[0022] Ein vergleichbares Verfahren ist aus der DE 10 2007 010 932 A1 bekannt. Die Markierungen auf der Stahloberfläche werden ebenfalls mittels Laser abgetragen. Dabei kann die Zinkschicht vollständig entfernt werden, um die Lesbarkeit der Kennzeichnung zu erhöhen. Durch die anschließende Oxidation des Grundmaterials wird der optische Kontrast verstärkt.

[0023] Die DE 40 33 230 A1 beschreibt ein kombiniertes Kennzeichnungsverfahren, bei dem ein Metallband mechanisch und chemisch bearbeitet wird, um eine Oberflächenstrukturierung zu erzeugen. Anfangs werden Prägegravuren mittels Laser eingebracht. Anschließend werden die freiliegenden Flächen durch eine Säure in vorgegebener Tiefe geätzt, so dass nach dem Ätzvorgang, der zum Zwecke des Erhalts von überlagerten Strukturen mehrmals wiederholt werden kann, ein gewünschtes Prägegravurprofil entsteht.

[0024] Aus der DE 103 20 237 A1 ist ein Strukturierungsverfahren galvanisch veredelter Thermoplaste bekannt. Der Thermoplast wird im Bereich der gewünschten Symbole bzw. Strukturelemente durch einen verbrennenden Laserstrahl abgetragen. Auf die derart strukturierte Thermoplastoberfläche wird eine Galvanikschicht aufgebracht. Da im Bereich der Strukturierung eine Thermoplastschicht fehlt, kann sich dort keine Galvanikschicht ausbilden. Infolgedessen ist die mittels Laser erzeugte Strukturierung auch auf der oberen Galvanikschicht sichtbar.

[0025] Aus der DE 10 2011 051 266 A1 ist ein Strukturgebungsverfahren bekannt, bei dem auf die zu strukturierende Oberfläche strukturgebende Elemente mittels Tintendruck aufgebracht werden. Die durch den Tintendruck erzeugten Erhebungen werden durchgehärtet. Anschließend wird die Oberfläche mit einer Galvanikschicht überzogen.

[0026] Bei den genannten Kennzeichnungsverfahren ist es von Nachteil, dass die Kennzeichnung nur mit Fremdsubstanzen erzielbar ist. Dies kann zu Problemen bei der Nachbehandlung führen. Außerdem ist es nicht möglich, das Erscheinungsbild lokal zu beeinflussen. Somit sind die Designmöglichkeiten bei den genannten Verfahren eingeschränkt. Des Weiteren sind die genannten Kennzeichnungsverfahren nicht in-Line tauglich.

[0027] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf verzinkten Stahlbändern zu schaffen, welches die Zinkschicht nicht beeinträchtigt und gezielt lokal steuerbar ist.

[0028] Die Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0029] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein nach dem oben genannten Verfahren hergestelltes Stahlband mit Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zu schaffen.

[0030] Die Aufgabe wird mit dem Erzeugnis mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

[0031] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0032] Erfindungsgemäß werden Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf verzinktem Stahlband oder verzinkten Stahlplatten erzeugt, ohne die Topographie der Zinkschicht zu verändern. Zudem wird eine physisch und weitestgehend auch chemisch homogene Zinkschicht gewährleistet. Die veränderten optischen Eigenschaften beruhen auf der Erzeugung kristallographisch unterschiedlicher Bereiche.

[0033] Als eine optische Eigenschaft im Sinne der Erfindung wird der Glanz definiert. Glanz ist die optische Eigenschaft einer Oberfläche, Licht ganz oder teilweise spiegelnd zu reflektieren. Glanz ist eine Eigenschaft, insbesondere auch Unterschiede bei Glanz, die technisch erfassbar und messbar sind, insbesondere mit Hilfe von Reflektometern.

[0034] Die Erfindung sieht vor, dass eine Salzlösung auf ein Stahlband gezielt lokal aufgebracht wird. Die Applikation der Lösung kann mittels beliebiger Überführungsmethode stattfinden. Dabei kann es sich beispielsweise um Ink-Jet, Stempeln oder indirekten Tiefdruck handeln. Anschließend wird die Stahloberfläche elektrolytisch verzinkt.

[0035] Für diesen Vorgang sind anorganische und/oder organische Salzlösungen geeignet, insbesondere sind Metallsalzlösungen gut geeignet. Die Metallsalzlösungen können beispielsweise Metallionen der 4., 5. Hauptgruppe und/oder 7., 11. Nebengruppe enthalten. Es ist vorteilhaft, wenn folgende Metalle als Kationen enthalten sind: Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die verwendete Metallsalzlösung Bismut-Ionen umfasst.

[0036] Als Anionen können organische, anorganische Ionen oder Komplexbildner eingesetzt werden. Anorganische Anionen können einwertig sein, wie z.B. F^-, Cl^-, I^-, Br^-, zweiwertig, wie z.B. O^2-, S^2-, oder komplex aufgebaut sein, wie z.B. NO₃^2-, SO₄^2-, OH^-. Es ist vorteilhaft, wenn als anorganische Anionen Chlorid-, Nitrat-, Sulfationen, Carbonate, Hydroxid- oder Oxidionen vorliegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Nitrationen verwendet werden. Grundsätzlich sind Salzlösungen mit niedrigen pH-Werten zu bevorzugen.

[0037] Als organische Anionen können Anionen verwendet werden, die von organischen Säuren abstammen. Es kann sich beispielsweise um Alkoholate, organische Sulfate, organische Nitrate handeln. Es ist vorteilhaft, wenn in der verwendeten Salzlösung Acetat-, Citrat und/oder Oxalat-Ionen vorliegen.

[0038] Somit kann im Rahmen der Erfindung die eingesetzte Lösung ausgewählt sein aus der Gruppe von Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag und Nitrat, Chlorid, Hydroxid, Oxid, Sulfat, Acetat, Citrat, Oxalat sowie deren Mischungen und Kombinationen.

[0039] Nach dem Auftragen der Salzlösung setzt, insbesondere bei niedrigen pH-Werten eine Zementationsreaktion ein. Dabei wird eine metallische Zwischenschicht auf der Stahloberfläche gebildet. Die Reaktion kann beispielhaft durch folgende Gleichung dargestellt werden:

         2M^x+ + xFe → 2M↓ + xFe²⁺     (1)

[0040] Es ist ersichtlich, dass die Metallionen aus der Salzlösung reduziert und an der Stahloberfläche abgeschieden werden. Die abgeschiedene Zwischenschicht kann eine Schichtdicke aufweisen, die im Nanometerbereich liegt.

[0041] Die Salzlösung wird in-Line aufgetragen. Dabei ist es von Vorteil, dass das gewünschte Muster durch den gesamten Anlagendurchlauf nicht beeinträchtigt wird.

[0042] Es ist außerdem von Vorteil, dass weitere Bearbeitungsschritte nicht notwendig sind.

[0043] Nach dem Aufbringen der Salzlösung wird das Stahlband oder die Stahlplatte elektrolytisch verzinkt. Dafür wird die Stahlplatte und/oder das Stahlband mit einer Zinkelektrolytlösung in Kontakt gebracht. Die in der Elektrolytlösung vorhandenen Zink-Ionen werden durch den durchgeleiteten Strom reduziert und kristallisieren an der zu beschichtenden Oberfläche. Dieser Prozess wird als Elektrokristallisation bezeichnet. Die erzeugte Zinkschicht kann eine Schichtdicke aufweisen, die im Mikrometerbereich liegt.

[0044] Das Schichtdickenverhältnis der metallischen Zwischenschicht und der Zinkschicht kann beispielsweise als 1:1000 definiert werden.

[0045] Die Elektrokristallisation des Zinks wird durch die darunterliegende metallische Zwischenschicht derart beeinflusst, dass die Kristallisation in diesem Bereich (weiter Bereich erster Art) deutlich geordneter abläuft. Dies führt zu einer erhöhten Symmetrie des Zinkgitters. Dadurch werden die optischen Eigenschaften des Zinks an den vorbehandelten Bereichen derart verändert, dass die vorbehandelten Bereiche einen höheren Glanz aufweisen. Eine weitere Nachbehandlung ist hier nicht notwendig.

[0046] Dabei ist es von Vorteil, dass keine Topographieveränderung, wie z.B. der Schichtdicke oder der Blechdicke stattfindet. Wird beispielsweise eine Markierung oder Kennzeichnung für den Fertigungsprozess benötigt, ist diese aufgrund der gleichmäßigen Topographie nach einer abschließenden Lackierung nicht mehr sichtbar.

[0047] Weiterhin ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Modifizierung optischer Eigenschaften eine große Designfreiheit bietet. So können beispielsweise Logos oder Muster für eine ansprechende optische Gestaltung der verzinkten Oberfläche sowie andere Kennzeichnungen aufgebracht werden, ohne die Topographie der Beschichtung zu verändern.

[0048] Des Weiteren ist es von Vorteil, dass keine Fremdsubstanzen bzw. Fremdelemente an der Zinkoberfläche aufgetragen werden. Dadurch ist die gekennzeichnete Oberfläche mit den weiteren typischen Nachfolgeprozessen, wie z.B. Phosphatieren, Passivieren, Ölen, Reinigen, Aufbringen von organischen Beschichtungen, vollständig kompatibel.

[0049] Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften und zwar speziell dem Glanz auf verzinkten Stahlbändern oder Stahlplatten, wobei eine Metallsalzlösung auf die Stahloberfläche aufgetragen wird und die Stahloberfläche anschließend verzinkt wird.

[0050] Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine anorganische und/oder organische Metallsalzlösung verwendet.

[0051] In vorteilhafter Weise wird eine Metallsalzlösung verwendet, deren Kationen aus der Gruppe von Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag und deren Anionen aus der Gruppe von Nitrat, Chlorid, Hydroxid, Oxid, Sulfat, Acetat, Citrat, Oxalat sowie deren Mischungen und Kombinationen ausgewählt werden.

[0052] Bei einer wiederum vorteilhafter Ausführungsform wird eine Metallsalzlösung verwendet, die Bismut-Ionen enthält.

[0053] Außerdem ist es von Vorteil, wenn eine insbesondere saure Metallsalzlösung verwendet wird, die Bismut(III)-nitrat-pentahydrat und verdünnte Salpetersäure umfasst.

[0054] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform induziert die aufgebrachte Metallsalzlösung eine Zementationsreaktion mit der Stahloberfläche, wobei eine metallische Zwischenschicht auf der Stahloberfläche abgeschieden wird. Insbesondere kann eine schnell erfolgende Zementationsreaktion das Aufbringen der metallischen Zwischenschicht in-Line in einem Anlagendurchlauf vereinfachen, da auf aufwendigen Trocknungsschritte für das Aufbringen der Zwischenschicht verzichtet werden kann.

[0055] Vorteilhafter Weise kann die metallische Zwischenschicht eine Schichtdicke in Nanometerbereich aufweisen. Schichtdicken in diesem Bereich haben kaum Auswirkungen auf das topographische Oberflächenprofil und sind dementsprechend im Höhenprofil, insbesondere bei nachfolgender Verzinkung nicht mehr erkennbar.

[0056] Mit weiterem Vorteil wird die Stahloberfläche nach dem Aufbringen der Metallsalzlösung verzinkt, wobei die Verzinkung elektrolytisch erfolgt.

[0057] In vorteilhafter Weise weisen die metallische Zwischenschicht und die obere Zinkschicht Schichtdicken auf, die im Verhältnis 1:1000 bis 1:20000 zu einander stehen. Änderungen im Höhenprofil durch die metallische Zwischenschicht können daher vernachlässigt werden.

[0058] Außerdem ist es von Vorteil, wenn die metallische Zwischenschicht die Zink-Elektrokristallisation derart beeinflusst, dass die Kristallisation in diesem Bereich deutlich geordneter abläuft.

[0059] Vorteilhafter Weise kann ein kontinuierlich gewalztes Kaltbreitband, insbesondere ein geglühtes kontinuierlich gewalztes Kaltbreitband, als Vorlage verwendet werden.

[0060] Mit weiterem Vorteil wird die Zinkschicht über die mit der Salzlösung behandelten und unbehandelten Bereiche abgeschieden, wobei beide Bereiche nach der Verzinkung eine unveränderte Topographie aufweisen.

[0061] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Zinkschicht über die mit der Salzlösung behandelten Bereiche erster Art und unbehandelten Bereiche zweiter Art abgeschieden, wobei die Bereiche erster Art unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere einen höheren Glanz, aufweisen.

[0062] Es ist von Vorteil, wenn das Stahlband oder die Stahlplatte Bereiche erster Art und Bereiche zweiter Art aufweist, wobei beide Bereiche eine gleichmäßige Topographie haben, wobei die Bereiche erster Art eine dünne metallische Zwischenschicht aufweisen und unterschiedliche optische Eigenschaften haben.

[0063] Vorteilhafter Weise kann die metallische Zwischenschicht Metall oder Metalle umfassen, die aus der Gruppe von Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag ausgewählt sein können.

[0064] Es ist besonders vorteilhaft, wenn die metallische Zwischenschicht Bismut umfasst.

[0065] Außerdem ist es von Vorteil, wenn das Stahlband oder die Stahlplatte eine elektrolytisch abgeschiedene Zinkschicht aufweist.

[0066] In einer wiederum vorteilhaften Ausführungsform ist das Stahlband oder die Stahlplatte kontinuierlich kaltgewalzt, insbesondere geglüht kontinuierlich kaltgewalzt.

[0067] In vorteilhafter Weise können die die metallische Zwischenschicht tragenden Bereiche erster Art eine deutlich geordnetere Zink-Kristallstruktur aufweisen.

[0068] Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1:

Verändertes Erscheinungsbild des Zinks über der metallischen Zwischenschicht.

Figur 2:

Lichtmikroskop- und Topographieaufnahme einer veränderten Zinkschicht.

[0069] Erfindungsgemäß wird eine Salzlösung auf einer Stahloberfläche aufgebracht. Die Stahloberfläche kann eine Stahlbandoberfläche sein. Anschließend wird das mit der Salzlösung versehene Stahlband in-Line in einem Anlagendurchlauf in an sich bekannter Weise elektrolytisch verzinkt. Die erfindungsgemäß mit der Salzlösung behandelten Bereiche sind nach der Verzinkung immer noch sichtbar. In Figur 1 erkennt man ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugtes Kennzeichnungsmuster. Dabei ist im linken Bild der Figur 1 das Kaltbreitband (KBB) mit aufgetragenen metallischer Zwischenschicht in Form eines regelmäßigen Musters dargestellt. Im rechten Bild ist dasselbe Kaltbreitband nach der elektrolytischen Verzinkung, also ein elektrolytisch verzinktes Band (EVB), zu sehen. Auf der elektrolytisch verzinkten Oberfläche, im rechten Bild punktiert dargestellt, ist das aufgebrachte Muster noch immer erkennbar, da die Elektro-Kristallisation im Bereich der metallischen Zwischenschicht geordneter abläuft und daher Unterschiede in den optischen Eigenschaften, nämlich unter anderem im Glanz, erzeugt werden. Durch die unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Bereiche erster und zweiter Art, wird erfindungsgemäß ein definiertes visuelles Erscheinungsbild erzeugt.

[0070] Das erzeugte visuelle Erscheinungsbild, das Kennzeichnungsmuster oder aber auch beliebige Darstellungen wie Logos beinhalten kann, weist keine Topographieänderung i.S.v. Schichtdicken- oder Blechdickenänderung auf. Dies ist in Figur 2 ersichtlich. Im der Figur 2 links dargestellt ist ein vergrößerter Übergang von einem Bereich zweiter Art links auf einen Bereich erster Art rechts, der aufgrund seines höheren Glanzes heller dargestellt ist.

[0071] Die stark vergrößerte lichtmikroskopische Aufnahme des im linken Bild eingezeichneten Ausschnittes des verzinkten Stahlbandes ist in Figur 2 im rechten oberen Bild dargestellt. Dies zeigt den vergrößerten Übergang von einem Bereich zweiter Art auf einen Bereich erster Art. Dabei ist der dunkel abgebildete Bereich auf der rechten Seite der Bereich erster Art, der eine metallische Zwischenschicht aufweist. Auf dieser metallischen Zwischenschicht erfolgt die Abscheidung der Zinkatome in einer geordneteren Kristallstruktur, wodurch Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften und zwar im vorliegenden Fall mit höherem Glanz, erzeugt werden. Dass dieser Bereich dunkler wirkt, hängt mit der Beleuchtung zusammen, in diesem Fall einem Ringlicht, welches von dem relativ ebenen Bereich (gleichmäßig angeordnete "Zinkschindeln") kaum reflektiert wird. Der heller abgebildete Bereich im linken Teil des oberen Bildes wurde mit der Salzlösung nicht behandelt und weist somit nur eine elektrolytisch abgeschiedene Zinkschicht auf. In diesem ungeordneten Bereich gibt es dementsprechend Flächen, die das Ringlicht reflektieren und daher wirkt dieser Bereich insgesamt heller. Der erzeugte Glanz-Effekt hängt somit vom Beleuchtungswinkel ab. Wesentlich ist, dass Glanzunterschiede erzeugt werden, also relative Unterschiede der Bereiche.

[0072] Bei der zweiten Aufnahme in Figur 2 rechts unten handelt es sich um eine topographische Aufnahme der gleichen Probe. Es ist ersichtlich, dass beide Bereiche eine identische Topographie aufweisen. Es sind keine Erhebungen oder Vertiefungen im Bereich der Kennzeichnung erkennbar.

[0073] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels beispielhaft erläutert.

[0074] Eine anorganische wässrige Metallsalzlösung wird angesetzt, indem eine Spatelspitze Bi(NO₃)₃·5H₂O mit 50 mL HNO₃ (1N) versetzt wird. Die Lösung wird bei Raumtemperatur gerührt bis das Salz komplett aufgelöst ist. Anschließend wird die derart hergestellte Stammlösung mit VE-Wasser im Verhältnis 1:9 verdünnt. Die verdünnte Salzlösung wird mittels Ink-Jet oder indirekten Tiefdrucks auf ein KBB (kontinuierlich gewalztes Kaltbreitband) in-Line aufgetragen. Anschließend wird das derart vorbehandelte Stahlband elektrolytisch verzinkt. In-Line bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die verdünnte Salzlösung in der elektrolytischen Verzinkungsanlage aufgetragen wird.

[0075] Bei der Erfindung ist es von Vorteil, dass die Salzlösung gezielt lokal aufgebracht wird. Dadurch können die später entstehenden Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften bzw. Muster gezielt lokal definiert werden.

[0076] Dabei ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäß erzeugte Kennzeichnung nach einer weiteren Beschichtung, beispielsweise einer kathodischen Tauchlackierung, aufgrund der unveränderten Topographie nicht mehr sichtbar ist.

[0077] Somit kann die erfindungsgemäße Kennzeichnung für Kennzeichnungen jeglicher Art verwendet werden. Sie kann beispielsweise für Werkstoffbeschreibung und/oder Datensicherung, wie beispielsweise für Chargennummer, Coilnummer, Herstellerangaben oder Marken, Muster und dergleichen verwendet werden.

[0078] Außerdem können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Barcodes oder 3D-Codes erzeugt werden.

[0079] Erfolgt hingegen keine weitere Beschichtung, kann das erfindungsgemäß erzeugte Erscheinungsbild auch zur Ausbildung von beliebigen graphischen Darstellungen, beispielsweise Logos, die am finalen Produkt sichtbar sein sollen, genutzt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf verzinkten Stahloberflächen, insbesondere Stahlbändern, wobei eine Metallsalzlösung, insbesondere eine anorganische Metallsalzlösung, auf die Stahloberfläche aufgetragen wird und die Stahloberfläche anschließend elektrolytisch verzinkt wird.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallsalzlösung verwendet wird, deren Kationen aus der Gruppe von Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag und deren Anionen aus der Gruppe von Nitrat, Chlorid, Sulfat, Hydroxid, Oxid, Acetat, Citrat, Oxalat sowie deren Mischungen und Kombinationen ausgewählt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallsalzlösung verwendet wird, wobei die Lösung Bismut-Ionen enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallsalzlösung verwendet wird, wobei die Lösung Bismut(III)-nitrat-pentahydrat und verdünnte Salpetersäure umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Metallsalzlösung eine Zementationsreaktion mit der Stahloberfläche induziert, wobei eine metallische Zwischenschicht auf der Stahloberfläche abgeschieden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Zwischenschicht abgeschieden wird, wobei die metallische Zwischenschicht eine Schichtdicke im Nanometerbereich aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht und die obere Zinkschicht Schichtdicken aufweisen, die im Verhältnis 1:1000 bis 1:20000 zu einander stehen.

8. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht die Zink-Elektrokristallisation beeinflusst, wobei die Kristallisation in diesem Bereich geordneter abläuft als in Bereichen ohne die metallische Zwischenschicht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht über die mit der Salzlösung behandelten und unbehandelten Bereiche abgeschieden wird, wobei beide Bereiche nach der Verzinkung eine unveränderte Topographie, insbesondere Zinkschichtdicke, aufweisen.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht über die mit der Salzlösung behandelten Bereiche erster Art und unbehandelten Bereiche zweiter Art abgeschieden wird, wobei die Bereiche erster Art unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere einen höheren Glanz, aufweisen.

11. Elektrolytisch verzinktes Stahlband, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrolytisch verzinkte Stahlband Bereiche erster Art und Bereiche zweiter Art aufweist, wobei beide Bereiche eine gleichmäßige Topographie, insbesondere Zinkschichtdicke, haben, wobei die Bereiche erster Art eine dünne metallische Zwischenschicht zwischen Stahloberfläche und Zinkschicht aufweisen und unterschiedliche optische Eigenschaften haben und insbesondere einen höheren Glanz aufweisen.

12. Stahlband oder Stahlplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht Metall oder Metalle umfasst, die aus der Gruppe von Mn, Sn, Pb, Bi, Cu, Au, Ag ausgewählt sein können.

13. Stahlband nach Ansprüchen 11 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht Bismut umfasst, wobei die metallische Zwischenschicht eine Schichtdicke im Nanometerbereich aufweist.

14. Stahlband nach Ansprüchen 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht und die Zinkschicht Schichtdicken aufweisen, die im Verhältnis 1:1000 bis 1:20000 zu einander stehen.

15. Stahlband nach Ansprüchen 11 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die die metallische Zwischenschicht tragenden Bereiche erster Art eine deutlich geordnetere Zink-Kristallstruktur aufweisen, wobei die über der metallischen Zwischenschicht liegende Zinkschicht unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere einen höheren Glanz, aufweist.

Zeichnung