本發(fā)明涉及一種經(jīng)表面處理的鋼板、優(yōu)選冷軋的薄鋼板，其具有金屬的防腐蝕保護(hù)層，該防腐蝕保護(hù)層另外含有鋁和鐵，其中，防腐蝕保護(hù)層的鋁含量大于40重量％、優(yōu)選大于45重量％、特別優(yōu)選大于50重量％。另外，本發(fā)明還涉及用于制造通過(guò)金屬的防腐蝕保護(hù)層表面處理的鋼板的方法，其中，扁鋼產(chǎn)品、優(yōu)選冷軋的薄鋼板通過(guò)熱浸鍍層而覆有鋁或者基于鋁的合金。

背景技術(shù)：

未涂層的碳素鋼、特別是硼合金化的調(diào)質(zhì)鋼由于較差的耐腐蝕性而設(shè)置有金屬的防腐蝕保護(hù)層。在現(xiàn)有技術(shù)中這通常通過(guò)熱浸鍍有基于鋅和鋁的金屬熔體而進(jìn)行?；疱冧\的薄鋼板使鋅的突出的耐腐蝕性與鋼的強(qiáng)度相結(jié)合。火鍍鋁的薄鋼板使突出的耐腐蝕性與熱負(fù)荷性能相結(jié)合。另外優(yōu)點(diǎn)在于鋁的視覺外觀與鋼的強(qiáng)度相結(jié)合。已知的特別是薄鋼板，其通過(guò)熱浸鍍層設(shè)置有鋁硅涂層。

熱浸鍍處理后的薄鋼板特別是用在汽車制造中，其中通過(guò)由薄板裁切成的扁坯的成型制成三維形成的車身部件以及底盤部件。

為了減小汽車重量或者降低燃油消耗而越來(lái)越多得使用調(diào)質(zhì)鋼，該調(diào)質(zhì)鋼的特征在于在加熱的狀態(tài)下良好的可成型性以及在熱成型之后通過(guò)快速的冷卻(加壓硬化)具有特別高的強(qiáng)度。已知的調(diào)質(zhì)鋼為鋼種22MnB5。該鋼種的突出的強(qiáng)度性能除了碳和錳之外特別還通過(guò)較少含量的硼而實(shí)現(xiàn)。

但是已知的鋁硅涂層(例如其大量地在熱成型中使用)具有這樣的缺點(diǎn)，即，其僅受限地適用于冷成型。因此，當(dāng)例如在熱成型應(yīng)用之前要求設(shè)置在先的冷成型時(shí)，不能使用該涂層。因?yàn)橐扬@示，在具有這種涂層的鋼板的冷成型的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致在部件的要求變形的區(qū)域中的涂層的剝落并使得在這些裸露的位置上失去了防腐蝕保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，得到一種開頭所述類型的鋼板，其防腐蝕保護(hù)層實(shí)現(xiàn)了良好的可成型性、特別是可冷成型性并且具有在成型過(guò)程中明顯改善的附著。這種鋼板應(yīng)優(yōu)選也適用于熱成型(加壓硬化)。

該目的通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的表面處理后的鋼板以及通過(guò)具有權(quán)利要求9所述特征的用于制造表面處理的鋼板的方法得以實(shí)現(xiàn)。按照本發(fā)明的鋼板及其制造方法的優(yōu)選和有利的設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中給出。

按照本發(fā)明的鋼板設(shè)置具有金屬的防腐蝕保護(hù)層，該防腐蝕保護(hù)層含有鋁、鎳和鐵，其中，該防腐蝕保護(hù)層的鋁含量為大于40重量％、優(yōu)選大于45重量％、特別優(yōu)選大于50重量％，而該防腐蝕保護(hù)層的鎳含量處于5至30重量％的范圍內(nèi)、優(yōu)選10至25重量％的范圍內(nèi)，而且其中，特別在防腐蝕保護(hù)層向鋼板的基本材料的過(guò)渡上形成含鎳相。

相應(yīng)地，按照本發(fā)明的方法的特征在于，所涉及的扁鋼產(chǎn)品、優(yōu)選冷軋的薄鋼板在熱浸鍍層之前首先設(shè)置有一個(gè)鎳層。

在申請(qǐng)人方的企業(yè)內(nèi)部試驗(yàn)已經(jīng)得出，按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層相對(duì)于已知的鋁和鋁硅熱浸鍍層具有在冷成型過(guò)程中顯著提高的延展性和附著性。特別是這些試驗(yàn)已得出，由硼合金化的調(diào)質(zhì)鋼組成的、具有按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層的鋼板也適用于熱成型(加壓硬化)。

鎳層的涂覆優(yōu)選借助電解的涂層過(guò)程進(jìn)行。

根據(jù)按照本發(fā)明的方法的有利的設(shè)計(jì)，為了使扁鋼產(chǎn)品或冷軋的薄鋼板預(yù)涂覆有鎳的涂層過(guò)程、優(yōu)選電解的涂層過(guò)程這樣實(shí)施，即，由此涂覆的鎳層具有在1至5μm范圍內(nèi)、優(yōu)選3至5μm范圍內(nèi)的層厚度。由此可以進(jìn)一步提高或優(yōu)化按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層的延展性和附著性。

根據(jù)按照本發(fā)明的方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)，通過(guò)為電解的涂層過(guò)程而使用鎳電解液，可以可靠且經(jīng)濟(jì)地在扁鋼產(chǎn)品或冷軋的薄鋼板上涂覆鎳層，其中鎳電解液基于硫酸鎳和氯化鎳。

按照本發(fā)明的方法的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)的特征在于，設(shè)置有鎳層的扁鋼產(chǎn)品在熱浸鍍層之前在保護(hù)氣體下進(jìn)行重結(jié)晶的退火處理。由此改善可成型性、特別是扁鋼產(chǎn)品的可冷成型性。重結(jié)晶的退火處理包括在特定的溫度下保持經(jīng)過(guò)特定的持續(xù)時(shí)間和在達(dá)到期望的性能之后受控的冷卻。優(yōu)選將設(shè)置有鎳層的經(jīng)退火的扁鋼產(chǎn)品冷卻至這樣的溫度，該溫度位于熔池的溫度以上并且與熔池溫度的差距不大于20℃。退火后的扁鋼產(chǎn)品的冷卻以特定的速度進(jìn)行，以使得不對(duì)所達(dá)到的性能產(chǎn)生負(fù)面的影響。通過(guò)在保護(hù)氣體中的退火防止了設(shè)置有鎳層的扁鋼產(chǎn)品在熱浸鍍層之前氧化或者防止進(jìn)行其他不期望的表面反應(yīng)。

隨后的熱浸鍍層優(yōu)選這樣實(shí)施，即，所產(chǎn)生的含有鋁、鐵和鎳的防腐蝕保護(hù)層具有在8至20μm范圍內(nèi)、優(yōu)選10至15μm范圍內(nèi)、特別優(yōu)選10至12μm范圍內(nèi)的層厚度。由此可以以經(jīng)濟(jì)的方式通過(guò)防腐蝕保護(hù)層在涂層的扁鋼產(chǎn)品的冷成型過(guò)程中理想的附著性而實(shí)現(xiàn)非常可靠的防腐蝕保護(hù)。

在按照本發(fā)明的方法中為了熱浸鍍層而使用熔池，該熔池優(yōu)選除了不可避免的雜質(zhì)之外含有純的鋁熔體。在按照本發(fā)明的方法中也可以替代性的使用這樣的熔池，其含有具有最大10重量％的硅的鋁熔體。但申請(qǐng)人一方的試驗(yàn)已得出，按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層在使用基本上純鋁熔體的情況下具有在冷成型過(guò)程中最優(yōu)的附著性。

如果在使用含硅的鋁熔體的條件下實(shí)施熱浸鍍層(該熱浸鍍層緊隨著用于涂覆鎳層的電解的涂層過(guò)程)，那么優(yōu)選這樣調(diào)整過(guò)程參數(shù)，即，相應(yīng)的經(jīng)表面處理的鋼板的金屬防腐蝕保護(hù)層具有小于8重量％、優(yōu)選小于5重量％的Si含量。

通過(guò)以電解涂覆的鎳層的形式的預(yù)涂層，抑制了鐵從鋼板(扁鋼產(chǎn)品)向通過(guò)熱浸鍍層而涂覆的鋁中的擴(kuò)散。優(yōu)選這樣調(diào)整過(guò)程參數(shù)，即，在相應(yīng)的經(jīng)表面處理的鋼板的金屬的防腐蝕保護(hù)層的外側(cè)的層半部分中，鎳含量大于鐵含量。

另外，優(yōu)選這樣調(diào)整過(guò)程參數(shù)，即，在按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層中產(chǎn)生或形成金屬間的AlNi相。

作為用于制造按照本發(fā)明的鋼板的基礎(chǔ)材料優(yōu)選使用可加壓硬化的鋼、例如鋼種22MnB5。

附圖說(shuō)明

隨后參照附帶的附圖借助實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。其中：

圖1示出了按照本發(fā)明涂層的鋼板借助輝光放電光譜(Glimmentladungsspektroskopie(GDOES))確定的元素深度分布；并且

圖2示出了冷沖的杯突，其中，左側(cè)的杯突由具有常規(guī)的AlSi涂層的鋼板制成而右側(cè)的杯突由具有按照本發(fā)明的Al-Ni涂層的鋼板制成。

具體實(shí)施方式

為了制造通過(guò)金屬的防腐蝕保護(hù)層而表面處理的鋼板，具有約1.25mm板厚的冷軋的薄板帶在連續(xù)的電解涂層過(guò)程中設(shè)置有約3μm厚的鎳層或在一個(gè)變體中設(shè)置有約1μm厚的鎳層。為此，分別使用基于硫酸鎳和氯化鎳的所謂的Watt鎳電解液。該涂層過(guò)程也可以稱為電鍍的涂層過(guò)程。作為冷軋的薄板帶分別使用鋼種22MnB5的鋼帶(基礎(chǔ)材料)。

隨后，電解鍍鎳的薄板帶在一個(gè)連續(xù)加工的熱浸鍍層設(shè)備中進(jìn)行退火處理。預(yù)設(shè)在涂層池之前的熱浸鍍層設(shè)備的連續(xù)爐中，預(yù)涂層有鎳的薄板帶在保護(hù)氣體或氮?dú)浠旌蠚夥?約95％的氮?dú)猓?％的氫氣，露點(diǎn)-30℃)下重結(jié)晶退火。在60秒的保持時(shí)間之后，在約800℃的溫度下，將退火后的薄板帶冷卻至約705℃的池浸入溫度并隨后引導(dǎo)通過(guò)鍍層池。在一個(gè)優(yōu)選的變型中，該鍍層池基本上由純?nèi)垠w液態(tài)的鋁組成。在另一個(gè)變型中使用這樣的鍍層池，該鍍層池由具有約10重量％的硅的鋁熔體組成。這樣涂覆的鋁涂層或者AlSi涂層的層厚借助設(shè)置在涂層池上方的刮除噴嘴而這樣調(diào)整，以使得由鎳層和熱浸鍍涂層形成的金屬防腐蝕層具有約10μm的層厚。該金屬的防腐蝕保護(hù)層也可以稱為鋁鎳合金層。

圖1中借助元素深度分布示出了按照本發(fā)明在熱浸鍍層過(guò)程之后得到的、預(yù)鍍鎳的鋼板的防腐蝕保護(hù)層的組成成分。虛線相對(duì)于金屬防腐蝕保護(hù)層的深度示出了以重量％表示的鎳含量。由左下方開始，直到近乎100重量％攀升的曲線相對(duì)于其深度示出了防腐蝕保護(hù)層的Fe含量，而第三條曲線為Al含量。

可以看出，在該實(shí)施例中，在靠近防腐蝕保護(hù)層的表面處的鎳含量在10至12重量％的范圍內(nèi)。朝冷軋的薄板的方向上，約10μm厚的防腐蝕保護(hù)層的鎳含量直到約6μm的深度增加至19至20重量％。防腐蝕保護(hù)層的鎳含量隨即朝涂層的薄板的方向逐漸下降。

防腐蝕保護(hù)層的鋁含量在防腐蝕保護(hù)層的表面附近具有其最大值。在該實(shí)施例中，Al含量的最大值在約82至86重量％的范圍內(nèi)。通過(guò)鎳涂層(鎳預(yù)涂層)抑制了鋁中的鐵含量，由此使涂層比已知的AlSi涂層具有明顯更低的脆性或明顯更高的延展性。在圖1中可以看出，在防腐蝕保護(hù)層的外側(cè)的層半部分中，鎳含量明顯大于鐵含量。

為了評(píng)價(jià)按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層的變形性能，對(duì)相應(yīng)涂層的冷軋的22MnB5類型薄鋼板進(jìn)行冷成型，即，以圓杯突進(jìn)行深沖，而且借助防腐蝕保護(hù)層的外觀與已知的AlSi熱浸鍍涂層(作為參照)以及已知的Al熱浸鍍涂層比較涂層附著性(參見表格)。另外，通過(guò)制造不同厚度的鎳層或試驗(yàn)不具有鎳預(yù)涂層的樣品，來(lái)變化樣品制造。

表格示出了，在冷成型過(guò)程中，相對(duì)于已知的AlSi和Al熱浸鍍涂層(樣品1和4)，通過(guò)足夠厚的鎳層可以顯著地提高涂層(防腐蝕保護(hù)層)的延展性和附著性。圖2中的圖像更加說(shuō)明了這一點(diǎn)。

圖2中左側(cè)的杯突通過(guò)對(duì)具有常規(guī)的AlSi涂層的薄鋼板進(jìn)行冷深沖而制成。相反地，右側(cè)的杯突通過(guò)對(duì)于具有按照本發(fā)明的Al-Ni涂層的薄鋼板進(jìn)行冷深沖而制成。左側(cè)的杯突在杯突要求變形的區(qū)域中具有明顯的AlSi涂層的剝落，而在右側(cè)的杯突上沒有發(fā)現(xiàn)任何剝落。

按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層的特征在于在冷成型過(guò)程中明顯提高的延展性和同時(shí)顯著改善的附著性。按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層另外還具有防止氧化皮的特性，該特性使已知的AlSi涂層用于熱成型。按照本發(fā)明的防腐蝕保護(hù)層因此同樣適用于熱成型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別是也能夠在通過(guò)滾軋成型和隨后的硬化而制造構(gòu)件的過(guò)程中使用。

表格:涂層附著性/可冷成型性的對(duì)比。