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CN101133178A - 制造抗蚀钢板的方法 - Google Patents

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CN101133178A CNA2005800371941A CN200580037194A CN101133178A CN 101133178 A CN101133178 A CN 101133178A CN A2005800371941 A CNA2005800371941 A CN A2005800371941A CN 200580037194 A CN200580037194 A CN 200580037194A CN 101133178 A CN101133178 A CN 101133178A
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Abstract

本发明涉及制造一种抗蚀钢板(1)的方法以用一种有机涂层材料涂覆，其中用锌或者锌合金制造的镀层抗蚀的钢板(1)在真空中用至少一种附加的金属或者金属合金涂覆，接着经受一种热扩散处理并且最后被冷却。根据本发明，所述方法的特征在于，用含水的冷却剂进行冷却。

Description

制造抗蚀钢板的方法
本发明涉及一种制造用以通过有机涂层材料涂覆的抗蚀钢板的方法，其中用锌或者锌的合金制造的镀层抗蚀的钢板在真空中用至少一种附加的金属或者金属合金涂覆，接着经受一种热扩散处理并且最后被冷却。
在汽车工业中大量需要具有较高的抗蚀性并且同时具有良好的加工性能的材料。近十年来一直贯彻在钢制车身板镀锌(熔融浸渍法或者电镀法)以抗蚀。用熔融浸渍方法或者借助于电镀法镀锌的钢板的特征是锌层在钢板上良好地附着和良好的可加工性，尤其是可形变性。
然而，事实表明常常存在精炼钢板的表面上有机涂层尤其是漆涂层附着性不足的问题。氧气和潮气通过漆涂层渗入到板的表面上，板表面与之反应并且从而导致所述表面不断进行降解。为了防止此发生并且从而保证足够的漆附着，要把所述钢板进行一种附加中间处理(例如铬酸钝化)，这种附加的中间处理意味着附加的耗费，并且由于使用含CrVI的物质，部分地在生态上是受到怀疑的。
本文开始所述类型的方法是现有技术公知的。在DE100 39 375 A1中说明了一种制造一种抗蚀钢板的方法，其中在一个设有锌或者锌合金镀层的钢板上用一种连续的工序通过真空涂覆敷设一种金属层，尤其是碱土金属、镁或者铝或者其合金制造的层。接着使所述涂覆的板经受热处理。在这种由升温时段和温度保持时段组成的热处理的情况下在其中在真空涂覆的情况下在蒸发涂覆的层与锌层或者锌合金层之间以相对于锌层或者锌合金层较低的熔融温度构成多相合金的区域中出现局部的融化。在此蒸发涂覆的金属或者说蒸发涂覆的合金还渗入锌镀层的较深层中。在所述热处理之后把所述钢板在一个不改变的缺氧氛围中冷却，由此硬化融化物。
通过该方法积极地影响镀锌钢板的抗蚀性，其中通过所述蒸发涂覆和由于熔融而渗入进锌镀层的金属的稳定作用极大地延迟了锌镀层的分解。
在DE 195 27 515 G1中说明了另一种制造抗蚀钢板的方法。其中通过真空涂覆在一个设有含锌的镀层的精制钢板上敷设一种或者多种不同于锌的金属，尤其是Fe、Mn、Cu、Ni和Mg或者其合金，并且接着没有中间暴露于氧化氛围而经受一种热扩散处理，接着在一种惰性气体氛围中进行冷却。在所述扩散处理过程中在所述表面上构成一个富锌合金的层，此外还构成具有在真空中敷设的金属的混合相。借助于该方法使得能够制造良好表面质量和抗蚀性的镀锌钢板。
然而在现有技术公知的方法的情况下设备耗费高，因为不仅要进行热处理，还要在一个惰性气体的氛围中进行后续的冷却过程。
本发明所基于的任务是，提出一种制造用以使用有机涂层材料涂覆的抗蚀钢板的方法，所述抗蚀钢板与所属领域的现有技术相比较以突出的有机涂层材料附着性并且以还在钢板涂覆的状态就有高的抗蚀性为特征。
根据本发明，该任务用如权利要求1的前序部分所述方法通过在正常的大气条件下用含水的冷却剂进行冷却完成。
在如本发明所述的方法的情况下，首先以公知的方法把一种钢板设置锌或锌合金镀层。这是以公知的方法在熔体浸渍法(热镀锌法)或通过电镀进行。接着在真空中用附加的金属涂覆所述镀锌钢板。接着是一种热扩散处理，在此于真空中敷设的金属层的原子扩散渗入进在其下的锌层或者说锌合金层中。通过真空中的剩余气体部分和在热扩散处理期间在涂覆的钢板表面上构成一种原生的氧化层，所述原生的氧化层钝化所述表面并且从而提高其抗蚀性。根据本发明提出，在热扩散处理以后用含水的冷却剂冷却所述精制钢板。
通过采用一种简单的含水冷却剂可以相对于从现有技术公知的方法显著地降低生产耗费并且从而显著地降低成本。在此，如本申请人的研究工作令人吃惊地显示的那样，在抗蚀性方面和漆附着性方面至少达到等价的结果。根据预期，在用水处理的情况下出现氧化问题。令人吃惊的是排除了与附加的金属的不利的反应。如在本申请人的其它实验中表明的那样，可以完全地取消一个在使用有机涂层材料进行涂覆前面的、在所属领域认为是必需的中间处理。这在具有常规产品的混合建造方式的情况下是更加可能的。
通过在正常的大气条件下用含水的冷却剂进行冷却，完全不需要屏蔽进行冷却的处理站点，也不需要用工艺气体填充进行冷却的处理站点。
借助于含水的冷却剂进行冷却的其它的优点在于，在所述涂覆表面的其中不构成任何原生氧化层的部分区域中，也就是在其上暴露出裸金属镀层的部分区域中，从所述冷却剂中分解出水分子，其中形成抗蚀的、部分地难于溶解的氢氧化物。该氢氧化物或者在后续的干燥过程中从其中生成的氧化物决定性地提高了有机涂层在钢板表面上的附着性。
在真空中敷设在镀锌板表面上的层可以由一种或者多种金属构成。优选地采用与锌层或者锌合金层中的锌形成混合相的金属。由此得到这两个层的良好连接，并且提高耐蚀性。事实表明适于采用反应性金属，譬如镁、铝、铁或者锰或者其合金。
通过在所述精制钢板冷却开始时的确定的起始温度意义上的预先规定的温度控制、所述冷却剂的一种预设的温度以及一种确定的冷却持续时间，可以既缩短处理时间又在较高的抗蚀性的意义上提高抗蚀层的质量。
冷却开始时的钢板起始温度优选地为250至350℃，尤其是290至310℃。该起始温度的调节在技术上可以用各种方式进行。从而可以如同采用气体冷却那样采用冷却辊。在此冷却的持续时间优选地为1至10s。所述冷却剂的温度不应当选择得过高，因为在温度过高的情况下所述钢板的金属镀层被冷却剂强烈地侵蚀。优选地所述冷却剂的温度不超过42℃.
冷却后钢板的结束温度优选地为20至120℃，尤其是40至60℃。由此得出另一个工作区域。把结束温度提高到120℃以上是无意义的，因为，不然的话可能出现用于去除冷却剂的后续的包橡胶的辊的损伤。
为了避免在表面上构成可见的图案，适当的是在冷却刚开始时通过含水的冷却剂完全地湿润所述涂覆的钢板。为此可以在一个浸渍浴中进行冷却。同样地还可以喷淋所述涂覆的钢板，在此所述喷淋优选地在高压下进行，因为在此可以达到所述表面的特别快速的冷却和钝化。此外以此方式在非常热的板表面的情况下可以打破直接在所述表面上形成的水蒸气层，所述水蒸气层强烈地降低钢板与冷却剂之间的热传递(莱顿夫罗斯特现象)。
有意义的是应当在紧接着冷却以后从所述涂覆的钢板的表面上去除含水的冷却剂。由此稳定覆盖在所述精制钢板的表面上的本生氧化层。去除冷却剂例如可以通过挤压辊进行，或者也可以通过一种气体喷射进行。
抗蚀性和要涂的有机涂层的粘附性可以通过其它措施进一步地改进。例如可以向含水的冷却剂添加溶解性的盐。这释放出适当的二价金属离子或者氢氧化物离子并且溶解平衡按下式向未缔合的氧化物移动
M-Oxid+H2OM(OH)2-M2++2OH-
M：金属原子
由此可以避免保护性本生氧化层的分解并且将其稳定。
同样地可以向所述含水冷却剂中添加缓冲物，尤其是醋酸盐离子、磷酸盐离子、硼酸盐离子、碳酸盐离子或者柠檬酸盐离子，通过所述离子可以在两性本生金属氧化物的最小水解作用的意义上调节一种最优的pH值。从而所述pH值既不应当在弱酸性的范围(pH＜5)内也不应当在强碱性的范围(pH＞12.5)的范围。
通过用碳酸盐离子作缓冲物，可以通过形成不溶解性的碳酸盐达到附加地稳定所述板表面。
根据本发明特别简单地在制造抗蚀钢板的范围内进行冷却步骤最终使得能够无困难地连续涂覆、扩散处理和冷却作为带材的钢板。因此如本发明所述的方法还适于在带材涂覆设施中进行大规模操作。
由于所述表面的突出的漆附着特性而不再需要在涂敷有机涂层前对涂覆的、扩散处理的并随后冷却的钢板进行中间处理，所以可以在去除所述含水的冷却剂以后立即涂敷所述有机涂料。由此可以显著地加速制备过程，这导致进一步地节省成本。
下面借助示出一个实施例的附图详细地说明本发明。所述附图示出一种连续地精制和接着的给一种钢带材涂漆的设施。
如图1所示首先把一个钢带材1形式的基质引导通过一个或者多个池2，并且在一个电镀工艺中镀以锌层。同样地可以用熔融浸渍方法(热镀锌)进行镀锌。接着所述钢带材1进入一个真空室3中。在所述真空室中用一种从现有技术公知的涂覆方法，例如借助于PVD把所述带材1镀以一种附加金属，优选的是镁。其它可以使用的金属例如铝和锰。
通过在真空室3中的剩余气体，立即在镁镀层上生长一种本生的氧化层。通过调节真空室3的剩余气氛中的O2或者H2O的分压，在此可以有目的地影响该本生的氧化层。
在离开真空室3以后，所述涂覆的镀锌的钢带材1进入一个设有加热装置4a的加热室4。于是在该加热室4中进行一种热扩散处理，所述热扩散处理可以在正常的大气气氛中进行。在所述扩散处理的过程中在真空中涂覆的镁层部分地扩散进在其下的锌层中，在此构成用锌和镁组成的金属间相。
在离开所述加热室4以后，所述钢带材1被转向到至少一个冷却辊5上，并且在此冷却到一个确定的温度。这等于现在接着的冷却过程的起始温度，并且优选地为250至350℃，尤其是290至310℃.
对于受控制的冷却，把所述钢带材1导入进另一个室6中。在同样正常的气氛条件为主的该室中在高压下用一种含水的冷却剂喷淋进行了扩散处理的表面。作为对喷淋的替代方案还可以在一个浸渍浴中进行所述冷却。含水的冷却剂可以为纯水。然而在所述冷却剂中还可以溶入把溶解平衡向不解离的氧化物推移的盐。同样地所述冷却剂还可以包含缓冲物，例如是醋酸盐离子、磷酸盐离子、硼酸盐离子、碳酸盐离子或者柠檬酸盐离子，通过所述缓冲物可以在同时具有酸碱性的本生金属氧化物的最小水解作用的意义上调节一种最优的pH值。
优选地如此设计喷淋装置：使得在开始冷却时由含水的冷却剂直接湿润涂覆的钢板，以避免在表面上形成可见的图案。在室6中的冷却用一种预先给定的温度控制进行。在此冷却剂的温度为最高42℃。冷却剂对钢带材1的持续作用时间在1至10s之间。
在离开室6以后立即通过挤压辊7从带材表面上去除冷却剂。在此，带材1的余热有助于通过蒸发去除冷却剂。作为可供选择的替代方案，去除冷却剂还可以通过气体喷射进行。
于是可以无中间处理地把干的钢带材1输送到一个上漆单元8，所述上漆单元可以在一个连续的辊压上漆工序中在线地涂覆钢带材1。选择性地还可以线外地借助于辊压上漆工艺、喷淋或者浸渍上漆进行涂漆。

Claims (22)

1.制造用于通过有机涂层材料涂覆的抗蚀钢板(1)的方法，其中用由锌或者锌合金构成的镀层抗蚀的钢板在真空中用至少一种附加的金属或者金属合金涂覆，接着经受一种热扩散处理并且最后被冷却，其特征在于，在通常的大气条件下用含水的冷却剂进行冷却。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种附加的金属与锌构成一个混合相。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述至少一种附加的金属是组Mg、Al、Mn的一种金属或者金属合金由该组的至少两种金属形成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却以一种预先规定的温度控制进行。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，开始冷却时所述钢板的起始温度为250至350℃，优选地是290至310℃。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，冷却的起始温度借助于冷却辊(5)进行调节。
7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，冷却的起始温度借助于气体冷却进行调节。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，冷却的持续时间为1至10s。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述含水的冷却剂的温度为最高42℃。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，冷却停止时的结束温度为20至120℃，优选是40至60℃。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在冷却开始立即通过含水的冷却剂完全地湿润所述涂覆的钢板。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，  在一个浸渍浴中进行冷却。
13.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，冷却通过喷淋进行。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在高压下喷淋所述含水的冷却剂。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，在冷却以后立即从所述涂覆的钢板的表面上去除含水的冷却剂。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，含水的冷却剂通过挤压辊(7)去除。
17.如权利要求15的方法，其特征在于，通过一种气体喷射去除含水的冷却剂。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述含水的冷却剂含有可溶性的盐，所述溶解的盐释放二价金属离子或氢氧化物离子，这把溶解平衡式向未离解的氧化物方向推移。
19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述含水的冷却剂包含缓冲性物质。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述含水的冷却剂含有醋酸盐离子、磷酸盐离子、硼酸盐离子、碳酸盐离子或者柠檬酸盐离子作为缓冲物。
21.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其特征在于，连续地涂覆、扩散处理和冷却作为带材形式的钢板。
22.如权利要求1至21中任一项所述的方法，其特征在于，在去除所述含水的冷却剂以后涂敷所述有机涂层材料，不进行中间处理。
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