经表面处理的钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种经表面处理的钢板、优选冷轧的薄钢板，其具有金属防腐蚀保护层，其另外含有铝和铁，其中，该防腐蚀保护层的铝含量大于40重量％、优选大于45重量％、特别优选大于50重量％。因此防腐蚀保护层具有良好的可成型性、特别是可冷成型性并由此在成型过程中具有显著改善的附着性，按照本发明专利技术该防腐蚀保护层还含有镍，其中，特别在防腐蚀保护层向钢板的基本材料的过渡上形成含镍相，防腐蚀保护层的镍含量在5至30重量％、优选10至25重量％的范围内。另外还描述了用于制造这种经表面处理的钢板的方法。按照本发明专利技术方法的特征在于，扁钢产品、优选冷轧的薄钢板作为扁钢产品在热浸镀有液态熔体铝或液态熔体的基于铝的合金之前先设置有一个镍层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经表面处理的钢板及其制造方法
本专利技术涉及一种经表面处理的钢板、优选冷轧的薄钢板，其具有金属的防腐蚀保护层，该防腐蚀保护层另外含有铝和铁，其中，防腐蚀保护层的铝含量大于40重量％、优选大于45重量％、特别优选大于50重量％。另外，本专利技术还涉及用于制造通过金属的防腐蚀保护层表面处理的钢板的方法，其中，扁钢产品、优选冷轧的薄钢板通过热浸镀层而覆有铝或者基于铝的合金。
技术介绍
未涂层的碳素钢、特别是硼合金化的调质钢由于较差的耐腐蚀性而设置有金属的防腐蚀保护层。在现有技术中这通常通过热浸镀有基于锌和铝的金属熔体而进行。火镀锌的薄钢板使锌的突出的耐腐蚀性与钢的强度相结合。火镀铝的薄钢板使突出的耐腐蚀性与热负荷性能相结合。另外优点在于铝的视觉外观与钢的强度相结合。已知的特别是薄钢板，其通过热浸镀层设置有铝硅涂层。热浸镀处理后的薄钢板特别是用在汽车制造中，其中通过由薄板裁切成的扁坯的成型制成三维形成的车身部件以及底盘部件。为了减小汽车重量或者降低燃油消耗而越来越多得使用调质钢，该调质钢的特征在于在加热的状态下良好的可成型性以及在热成型之后通过快速的冷却(加压硬化)具有特别高的强度。已知的调质钢为钢种22MnB5。该钢种的突出的强度性能除了碳和锰之外特别还通过较少含量的硼而实现。但是已知的铝硅涂层(例如其大量地在热成型中使用)具有这样的缺点，即，其仅受限地适用于冷成型。因此，当例如在热成型应用之前要求设置在先的冷成型时，不能使用该涂层。因为已显示，在具有这种涂层的钢板的冷成型的过程中会导致在部件的要求变形的区域中的涂层的剥落并使得在这些裸露的位置上失去了防腐蚀保护。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，得到一种开头所述类型的钢板，其防腐蚀保护层实现了良好的可成型性、特别是可冷成型性并且具有在成型过程中明显改善的附着。这种钢板应优选也适用于热成型(加压硬化)。该目的通过一种具有权利要求1所述特征的表面处理后的钢板以及通过具有权利要求9所述特征的用于制造表面处理的钢板的方法得以实现。按照本专利技术的钢板及其制造方法的优选和有利的设计在从属权利要求中给出。按照本专利技术的钢板设置具有金属的防腐蚀保护层，该防腐蚀保护层含有铝、镍和铁，其中，该防腐蚀保护层的铝含量为大于40重量％、优选大于45重量％、特别优选大于50重量％，而该防腐蚀保护层的镍含量处于5至30重量％的范围内、优选10至25重量％的范围内，而且其中，特别在防腐蚀保护层向钢板的基本材料的过渡上形成含镍相。相应地，按照本专利技术的方法的特征在于，所涉及的扁钢产品、优选冷轧的薄钢板在热浸镀层之前首先设置有一个镍层。在申请人方的企业内部试验已经得出，按照本专利技术的防腐蚀保护层相对于已知的铝和铝硅热浸镀层具有在冷成型过程中显著提高的延展性和附着性。特别是这些试验已得出，由硼合金化的调质钢组成的、具有按照本专利技术的防腐蚀保护层的钢板也适用于热成型(加压硬化)。镍层的涂覆优选借助电解的涂层过程进行。根据按照本专利技术的方法的有利的设计，为了使扁钢产品或冷轧的薄钢板预涂覆有镍的涂层过程、优选电解的涂层过程这样实施，即，由此涂覆的镍层具有在1至5μm范围内、优选3至5μm范围内的层厚度。由此可以进一步提高或优化按照本专利技术的防腐蚀保护层的延展性和附着性。根据按照本专利技术的方法的另一个设计，通过为电解的涂层过程而使用镍电解液，可以可靠且经济地在扁钢产品或冷轧的薄钢板上涂覆镍层，其中镍电解液基于硫酸镍和氯化镍。按照本专利技术的方法的另一个有利的设计的特征在于，设置有镍层的扁钢产品在热浸镀层之前在保护气体下进行重结晶的退火处理。由此改善可成型性、特别是扁钢产品的可冷成型性。重结晶的退火处理包括在特定的温度下保持经过特定的持续时间和在达到期望的性能之后受控的冷却。优选将设置有镍层的经退火的扁钢产品冷却至这样的温度，该温度位于熔池的温度以上并且与熔池温度的差距不大于20℃。退火后的扁钢产品的冷却以特定的速度进行，以使得不对所达到的性能产生负面的影响。通过在保护气体中的退火防止了设置有镍层的扁钢产品在热浸镀层之前氧化或者防止进行其他不期望的表面反应。随后的热浸镀层优选这样实施，即，所产生的含有铝、铁和镍的防腐蚀保护层具有在8至20μm范围内、优选10至15μm范围内、特别优选10至12μm范围内的层厚度。由此可以以经济的方式通过防腐蚀保护层在涂层的扁钢产品的冷成型过程中理想的附着性而实现非常可靠的防腐蚀保护。在按照本专利技术的方法中为了热浸镀层而使用熔池，该熔池优选除了不可避免的杂质之外含有纯的铝熔体。在按照本专利技术的方法中也可以替代性的使用这样的熔池，其含有具有最大10重量％的硅的铝熔体。但申请人一方的试验已得出，按照本专利技术的防腐蚀保护层在使用基本上纯铝熔体的情况下具有在冷成型过程中最优的附着性。如果在使用含硅的铝熔体的条件下实施热浸镀层(该热浸镀层紧随着用于涂覆镍层的电解的涂层过程)，那么优选这样调整过程参数，即，相应的经表面处理的钢板的金属防腐蚀保护层具有小于8重量％、优选小于5重量％的Si含量。通过以电解涂覆的镍层的形式的预涂层，抑制了铁从钢板(扁钢产品)向通过热浸镀层而涂覆的铝中的扩散。优选这样调整过程参数，即，在相应的经表面处理的钢板的金属的防腐蚀保护层的外侧的层半部分中，镍含量大于铁含量。另外，优选这样调整过程参数，即，在按照本专利技术的防腐蚀保护层中产生或形成金属间的AlNi相。作为用于制造按照本专利技术的钢板的基础材料优选使用可加压硬化的钢、例如钢种22MnB5。附图说明随后参照附带的附图借助实施例进一步说明本专利技术。其中：图1示出了按照本专利技术涂层的钢板借助辉光放电光谱(Glimmentladungsspektroskopie(GDOES))确定的元素深度分布；并且图2示出了冷冲的杯突，其中，左侧的杯突由具有常规的AlSi涂层的钢板制成而右侧的杯突由具有按照本专利技术的Al-Ni涂层的钢板制成。具体实施方式为了制造通过金属的防腐蚀保护层而表面处理的钢板，具有约1.25mm板厚的冷轧的薄板带在连续的电解涂层过程中设置有约3μm厚的镍层或在一个变体中设置有约1μm厚的镍层。为此，分别使用基于硫酸镍和氯化镍的所谓的Watt镍电解液。该涂层过程也可以称为电镀的涂层过程。作为冷轧的薄板带分别使用钢种22MnB5的钢带(基础材料)。随后，电解镀镍的薄板带在一个连续加工的热浸镀层设备中进行退火处理。预设在涂层池之前的热浸镀层设备的连续炉中，预涂层有镍的薄板带在保护气体或氮氢混合气氛(约95％的氮气，5％的氢气，露点-30℃)下重结晶退火。在60秒的保持时间之后，在约800℃的温度下，将退火后的薄板带冷却至约705℃的池浸入温度并随后引导通过镀层池。在一个优选的变型中，该镀层池基本上由纯熔体液态的铝组成。在另一个变型中使用这样的镀层池，该镀层池由具有约10重量％的硅的铝熔体组成。这样涂覆的铝涂层或者AlSi涂层的层厚借助设置在涂层池上方的刮除喷嘴而这样调整，以使得由镍层和热浸镀涂层形成的金属防腐蚀层具有约10μm的层厚。该金属的防腐蚀保护层也可以称为铝镍合金层。图1中借助元素深度分布示出了按照本专利技术在热浸镀层过程之后得到的、预镀镍的钢板的防腐蚀保护层的组成成分。虚线相对于金属防腐蚀保护层的深度示出了以重量％表示的镍含量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经表面处理的钢板、优选经冷轧的薄钢板，其具有金属的防腐蚀保护层，所述防腐蚀保护层含有铝和铁，所述防腐蚀保护层的铝含量为大于40重量％、优选大于45重量％、特别优选大于50重量％，其特征在于，金属的防腐蚀保护层另外还含有镍，其中，特别是在防腐蚀保护层向钢板的基本材料的过渡上形成含镍相，并且其中，所述防腐蚀保护层的镍含量处于5至30重量％的范围内、优选10至25重量％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 EP 14181621.51.一种经表面处理的钢板、优选经冷轧的薄钢板，其具有金属的防腐蚀保护层，所述防腐蚀保护层含有铝和铁，所述防腐蚀保护层的铝含量为大于40重量％、优选大于45重量％、特别优选大于50重量％，其特征在于，金属的防腐蚀保护层另外还含有镍，其中，特别是在防腐蚀保护层向钢板的基本材料的过渡上形成含镍相，并且其中，所述防腐蚀保护层的镍含量处于5至30重量％的范围内、优选10至25重量％的范围内。2.根据权利要求1所述的经表面处理的钢板，其特征在于，所述金属的防腐蚀保护层除了镍、铁和铝之外还包含硅。3.根据权利要求1或2所述的经表面处理的钢板，其特征在于，所述金属的防腐蚀保护层的硅含量为小于8重量％、优选小于5重量％。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的经表面处理的钢板，其特征在于，在所述金属的防腐蚀保护层的外侧的层半部分中，镍含量大于铁含量。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的经表面处理的钢板，其特征在于，所述经表面处理的钢板的基础材料是经冷轧的薄钢板。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的经表面处理的钢板，其特征在于，所述经表面处理的钢板的基础材料是可加压硬化的钢。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的经表面处理的钢板，其特征在于，在所述金属的防腐蚀保护层中形成金属间的AlNi相。8.根据权利要求1至7中任意一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·库恩，马丁·诺登，阿克塞尔·施罗滕，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE