DE69601323T2

DE69601323T2 - Verfahren zur Verbesserung der Verformungs- und Verschweisseigenschaften von verzinktem Blattstahl

Info

Publication number: DE69601323T2
Application number: DE69601323T
Authority: DE
Inventors: Stavros G. Fountoulakis; Ramadeva C. Shastry; Elmer J. Wendell
Original assignee: Bethlehem Steel Corp
Current assignee: Cleveland Cliffs Steel Technologies Inc
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: US5660707A; TW401468B; KR960041398A; BR9602406A; CA2175105A1; EP0744475B1; KR100292229B1; JPH08325791A; TW419534B; US5714049A; CA2175105C; DE69601323D1; ATE175730T1; EP0744475A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Oberflächenerscheinung von zinkbeschichteten und zinklegierungsbeschichteten Stahlblechen, und diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbesserung der Umformbarkeit und Schweißbarkeit von elektrogalvanischen Stahlblechen. Zinkbeschichtete Stahlbleche werden für eine Reihe verschiedener Automobilkomponenten verwendet. Beispielsweise werden schmelztauchgalvanisierte Stahlbleche in Bereichen der Automobile verwendet, in denen die Oberflächenerscheinung nicht wichtig ist, wie beispielsweise dem Unterboden, dem Türträger oder dem Kofferrauminneren. Andererseits werden aufgrund ihrer hohen Oberflächenerscheinungsqualität wärmebehandelte, elektrogalvanisierte und zinklegierungsbeschichtete Stahlbleche in allen Außenbereichen der Automobile, wie beispielsweise Türen, Hauben und Kofferraumdeckel, wo eine Hochglanzlackendbearbeitung wichtig ist, verwendet.
Zinkbeschichtete Stahlblechprodukte genießen einen großen Anteil auf dem Automobilmarkt, da sie eine sehr gute Resistenz gegen Korrosion und mechanischen Schaden aufweisen. Jedoch werden in manchen Fällen die Zinkschutzschichten hinsichtlich der Umformbarkeit und Schweißbar keit verglichen mit Zinklegierungsbeschichtungen als unvorteilhaft erachtet.
Zinkbeschichtungen, die auf Blechprodukten aufgebracht werden, neigen dazu, sich während Preßformvorgängen zu verformen und festzusetzen. Wenn die Formstanze mit der beschichteten Oberfläche des Produkts in Kontakt kommt, setzt sich die beschichtete Oberfläche fest und erzeugt einen Aufbau von schuppenförmigen Zinkblech innerhalb des Stempels. Das schuppenförmige Zinkblech verursacht wiederum Fehler in der Oberflächenerscheinung des fertig geformten Blechprodukts und, um das Problem zu beheben, ist eine kontinuierliche Stillstandszeit zur Wartung und Säuberung der Preßformstempel erforderlich.
Die Schweißbarkeit von zinkbeschichtetem Blech stellt ebenfalls ein Problem dar. Die Schweißbarkeitseigenschaften von zinklegierungsbeschichtetem oder nicht beschichtetem Stahlblech sind allgemein gering. Das kommt daher, daß die Zinkbeschichtung während des Widerstandsschweißens schmilzt und mit dem Kupfer in der Elektrodenspitze legiert. Die chemische Reaktion verursacht Schweißverbindungen geringer Qualität und reduziert die Lebensdauer der Schweißspitze.
Die Umform- und Schweißschwierigkeiten im Zusammenhang mit zinkbeschichtetem Stahlblech sind in der stahlverarbeitenden Industrie wohl bekannt. In der Vergangenheit wurden verschiedene Versuche unternommen, sowohl die Umformbarkeit als auch die Schweißbarkeit zu verbessern.
Eine der bedeutendsten Lösungen dieses Problems besteht darin, eine Schicht an der Außenoberfläche der Zink- oder Zinklegierungsschutzschicht vorzusehen, die die Umform- und Schweißeigenschaften verbessern wird.
Das US Patent Nr. 3, 843, 494, das Brown am 22. Oktober 1974 erteilt wurde, zeigt eine derartige Verbesserung. Brown offenbart ein Verfahren, das die Schritte enthält, daß auf einem Eisenmetallsubstrat einzelne Schichten metallischen Zinks und metallischen Eisens aufgebracht werden, wobei die äußerste Schicht eine metallische Eisenschicht ist, die die Einfachkeit fördert, mit der eine Mehrzahl dieser zinkbeschichteten Eisensubstrate durch Widerstandsschweißen geschweißt werden können.
Eine weitere Verbesserung in dem Bereich, der mehr auf die Oberflächenerscheinung als auf die Schweißbarkeit abzielt, ist in dem US Patent Nr. 4, 707, 415 gezeigt. Dieses Patent lehrt das Eintauchen von zinklegierungsbeschichteten Stahlblechen in eine säurehaltige oxidierende Lösung, um elektrochemisch eine passive Schicht auf der Oberfläche der Zinklegierungsbeschichtung auszubilden. Die passive Schicht beinhaltet wenigstens eines der Materialien Oxide, Hydroxide, und Sulfide von Zink und Nickel.
Die US-Patente Nr. 4,957,594 und 5,203,986 lehren die Ausbildung einer Zinkoxidschicht auf der Oberfläche von Zink- und Zinklegierungsstählen, um die Schweißbarkeit zu verbessern. Das 594 Patent lehrt die Zugabe eines Oxida tionsmittel in ein Säureplattierungsbad, um eine Zinkoxid- oder Zinkhydroxidschicht während des Elektroplattierungsvorgangs auszubilden. Ähnlich lehrt auch das 986 Patent die Ausbildung einer Oxidschicht unter Verwendung eines Oxidationsmittels in einem Säureplattierungsbad, jedoch unter zusätzlicher Zugabe eines Puffermittels in das Bad, um den pH-Wert zu kontrollieren.
Die Zugabe verschiedener Oxidationsmittel und Puffer in Plattierungs- und Beschichtungsbäder, um die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften zu verbessern, ist aus betriebstechnischer Sicht nicht wünschenswert. Solche Additive neigen dazu, komplexe, und manchmal unerwartete Reaktionen zu bilden, die sowohl zu Umwelt- als auch zu Produktqualitätsproblemen führen können. Beispielsweise kann die Zugabe von H&sub2;O&sub2; in ein Zinksulfatplattierungsbad entgegengesetzt auf die Morphologie der zinkplattierung wirken und eine Schicht erzeugen, die ungeeignet für fertige Automobiloberflächen ist. Solche Additive neigen auch dazu, die Effizienz der Beschichtungsanlage zu mindern. Wenn Nitrat- oder Nitridoxidationsmittel zu einem Plattierungsbad gegeben werden, können sich diese weiterhin in komplexen Verbünden absetzen, die nicht umweltverträglich sind und zur sauberen Entfernung Beseitigung behandelt werden müssen.
Es wurde festgestellt, daß die obigen Probleme vermieden werden können, indem eine Nachplattierungs- oder Nachbeschichtungsbehandlung mit basischer Lösung verwendet wird, die eine Zinkoxidschicht auf der äußeren Oberfläche einer Zink- oder Zinklegierungsschicht, die auf einem Blechbandstahl ausgebildet ist, ausbildet. Dies kann erreicht werden, indem eine basische Lösung mit einem Oxidationsmittel auf der Oberfläche der Zink- oder Zinklegierungsschicht an einem von dem Plattierungs- oder Beschichtungsbad getrennten Ort aufgebracht wird. Die basische Lösung bildet eine geeignete Oxidschicht auf der Oberfläche der Zink- oder Zinklegierungsschicht aus, verbessert die Umformbarkeit und Schweißbarkeit, und vermeidet sowohl Umwelt- als auch Produktqualitätsprobleme.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften eines zink- oder zinklegierungsbeschichteten Blechbandstahlprodukts zu verbessern.
Es ist eine weiter Aufgabe dieser Erfindung, ein mit Zink oder einer Zinklegierung plattiertes- oder beschichtetes Stahlblech zu schaffen, das eine sehr gute Oberflächenqualität und Erscheinung aufweist, während die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften des Blechstahlprodukts verbessert werden.
Es ist auch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Oxidbeschichtung auf der Oberfläche einer Zink- oder Zinklegierungsschicht, die auf einem Blechstahlprodukt ausgebildet ist, auszubilden, um die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften des Blechstahlprodukts zu verbessern.
Es ist auch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Oxidschicht auf der Oberfläche einer Zink- oder Zinklegierungsschicht, die auf einem Blechstahlprodukt ausgebildet ist, auszubilden, um die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften des Blechstahlprodukts zu verbessern, ohne dem Plattierungs- oder Beschichtungsbad Additive zuzuführen.
Und schließlich ist es auch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, Auswirkungen auf die Umwelt zu mindern, indem eine basische Lösung mit einem Oxidationsmittel auf die Oberfläche einer Zink- oder Zinklegierungsschicht, die auf dem Blechstahlprodukt ausgebildet ist, aufgebracht wird, um eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche auszubilden und so die Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften des Blechstahlprodukts zu verbessern, wobei die basische Lösung an einem von einem Plattierungs- oder Beschichtungsbad getrennten Ort aufgebracht wird.
Noch andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden durch die Beschreibungen offensichtlich und klar.
Es wurde festgestellt, daß die vorangegangenen Aufgaben gelöst werden können, indem ein Nachplattierungs- oder Nachbeschichtungsverfahren zur Verbesserung der Umformbarkeits- und Schweißeigenschaften in einem Stahlblechprodukt mit einer Zink- oder Zinklegierungsschutzschicht, die auf wenigstens einer seiner Seiten ausgebildet ist, verwendet wird. Die Schritte des Verfahrens beinhalten das Eintauchen des Blechstahlprodukts in ein Bad, das wenigstens Zink enthält, um die Schutzschicht aufzubringen, wobei, wenn das Blechstahlprodukt aus dem Bad entfernt wird, das Blechstahlprodukt eine Zink- oder Zinklegierungsschicht auf wenigstens einer seiner Oberflächen aufgebracht hat, und das Aufbringen einer basischen Lösung mit einem Oxidationsmittel auf die Schutzschicht, um eine Zinkoxidschicht auf wenigstens einer seiner Oberflächen aufzubringen, wobei die basische Lösung an einem von dem Bad getrennten Ort aufgebracht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Gebrauch bei einer galvanischen Oberflächenplattierungsanlage.
Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der in Fig. 1 ähnelt.
Fig. 3 ist eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der in Fig. 1 ähnelt.
Fig. 4 zeigt die vorliegende Erfindung im Gebrauch bei einer Beschichtungsanlage mit einer Spülung direkt hinter dem Plattierungsbad.
Fig. 5 zeigt die vorliegende Erfindung in Gebrauch bei einer (galvanischen) Schmelztauchbeschichtungsanlage.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Das bevorzugte Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften von mit Zink oder einer Zinklegierung plattierten oder beschichteten Stahlblechen umfaßt den Nachplattierungsschritt, bei dem eine basische Lösung mit einem Oxidationsmittel auf die Schutzplattierung oder -beschichtung auf dem Stahlsubstrat aufgebracht wird, um eine Zinkoxidschicht auf wenigstens einer seiner Oberflächen auszubilden, wobei die basische Lösung an einem Ort getrennt von dem Plattierungs- oder Beschichtungsbad aufgebracht wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen wird ein kontinuierlicher Blechbandstahl 1A gezeigt, der in der letzten Plattierungszelle 2 einer Elektrogalvanisierungsanlage "A" elektrochemisch beschichtet wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist gezeigt, daß das Stahlblech in ein Zinkplattierungsbad 3 eingetaucht wird und zwischen einem beabstandeten Paar von Anoden 4 hindurchläuft, um zwei Seiten des kontinuierlichen Blechbandstahls 1A zu plattieren. Es sollte jedoch klar sein, daß einzelne Anoden verwendet werden können, um nur eine Seite des Bandstahls zu plattieren, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Nach Abschluß des letzten Plattierungsschritts, der durch die Plattierungszelle 2 dargestellt ist, läuft der zink plattierte Blechbandstahl weiter zu einer basischen Behandlungseinrichtung 5, wo ein Oxidationsmittel auf die Zinkschutzschicht aufgebracht wird, um eine Zinkoxidschicht auf seiner Oberfläche zu erzeugen. Die Zinkoxidschicht ist leitend, um die Umformbarkeit und Schweißbarkeit dieser zinkplattierten Stahlblechprodukte zu verbessern. Es ist gezeigt, daß in der bevorzugten Ausführungsform das Band 1A mit einer gepufferten basischen Lösung 6, die ein Oxidationsmittel enthält, besprüht wird. Die basische Behandlungseinrichtung 5 umfaßt Sprühköpfe 7 mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen 8, um die basische Lösung 6 auf der Oberfläche des Bands 1A aufzubringen.
Das Oxidationsmittel in der basischen Lösung reagiert mit der Zinkplattierungsschicht auf dem Stahlblech, um ein äußere Zinkoxidschicht auszubilden, und der Blechbandstahl 1A laüft weiter zu einer Wascheinrichtung 9, wo eine Warmwasserspülung von etwa 120ºF auf das beschichtete Blechprodukt für bis zu etwa 20 Sekunden aufgebracht wird. Das Band läuft dann weiter zu einer Trocknungsvorrichtung 10, wo ein Luft-, Widerstands- oder anderer Trockner verwendet wird, um das Stahlblechprodukt zu trocknen, wonach das Blech zu weiteren Behandlungen, wie beispielsweise Ölschmierung, Abscherung auf Länge und Verpackung oder Aufrollen zum Verladen, fortfährt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnungen ist ein kontinuierlicher Blechbandstahl 1A gezeigt, der in der letzten Plattierungszelle 2 der Elektrogalvanisierungsanlage "A" ähnlich wie in der in Fig. 1 gezeigten Anlage elek trochemisch plattiert wird. Nach Abschluß des letzten Plattierungsschritts läuft das zinkplattierte Stahlblechband zu einer basischen Behandlungseinrichtung 5, wo ein Oxidationsmittel auf die Zinkschutzschicht aufgebracht wird, um eine Zinkoxidschicht auf seiner Oberfläche zu erzeugen. Es ist gezeigt, daß in der abgewandelten Ausführungsform das Band 1A in eine gepufferte basische Lösung 6a getaucht wird, die ein Oxidationsmittel enthält. Die basische Behandlungseinrichtung 5 beinhaltet einen Eintauchbehälter 7a mit wenigstens einer Tauchrolle 8a, um das Band 1A in die basische Lösung zu leiten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Zeichnungen ist ein kontinuierliches Stahlblechband 1A gezeigt, das in der letzten Plattierungszelle 2 der Elektrogalvanisierungsanlage "A" auch ähnlich wie in der Fig. 1 gezeigten Anlage elektrochemisch plattiert wird. Nach Abschluß des letzten Plattierungsschritts läuft das zinkplattierte Stahlblechband zu einer basischen Behandlungseinrichtung 5, die eine Rollbeschichtungsvorrichtung 7b zur Aufbringung der basischen Lösung auf eine oder mehrere Oberflächen des Bands 1A beinhaltet, um die Zinkoxidschicht auszubilden.
Es wurde entdeckt, daß die bevorzugte basische Lösung 6, die in dem Eintauchbehälter 7 der Behandlungseinrichtung 5 enthalten ist, ein Oxidationsmittel in einer gepufferten basischen Lösung mit einem pH-Bereich von etwa 7 - 11 sein sollte. Versuche haben gezeigt, daß die basische Lösung auf der Zinkschutzschicht über einen Zeitraum von 1 - 17 Sekunden bei einem Temperaturbereich von etwa zwi schen 20 - 50ºC aufgebracht werden sollte, um eine geeignete Zinkoxidschicht von > 0,15 g/m² auszubilden. Das bevorzugte Behandlungsverfahren und die bevorzugte basische Lösung basieren auf der nachfolgenden Recherche.
Laborversuchsproben wurden prepariert, indem die Proben zuerst in einer basischen Lösung gereinigt und dann durch Eintauchen in ein Säurebeizbad aktiviert und dann die Proben unter Plattierungsbedingungen, die in Tabelle A gezeigt sind, elektroplattiert wurden. Die Proben wurden dann, wie in Tabelle B gezeigt, mit verschiedenen basischen Lösungen besprüht, gefolgt von einer 20 Sekunden dauernden Warmwasserspülung bei einer Temperatur von etwa 49ºC, und dann wurden sie heißluftgetrocknet. Die oxidierten Proben wurden zuletzt auf Umformbarkeit und Schweißbarkeit getestet und auch auf Oberflächenqualität und Aussehen untersucht.
Aus der Gruppe der basischen Lösungen, die in Tabelle B gezeigt ist, wurde festgestellt, daß die Proben, die mit einer gepufferten basischen Lösung mit 30 g/l H&sub2;O&sub2; prepariert wurden, die besten Ergebnisse erzielten. Es wurde auch festgestellt, daß der basischen Lösung H&sub2;O&sub2; in einer Menge von 30 g/l bis 100 g/l H&sub2;O&sub2; zugegeben werden kann, wobei 30 g/l bis 60 g/l die bevorzugte Menge und 30 g/l H&sub2;O&sub2; die beste Formel für die basische Lösung ist.
Mit dieser Kenntnis wurden weitere Versuchsproben präpariert, wobei sowohl gepufferte als auch nicht gepufferte basische Lösungen mit 30 9/l H&sub2;O&sub2; verwendet wurden, und diese Proben wurden mit den Versuchsproben verglichen, die mit anderen Oxidationsverfahren des Stands der Technik prepariert wurden. Beispielsweise wurde die Oxidschicht der Proben 3, 4 und 5, die in Tabelle C gezeigt sind, unter Verwendung eines elektrochemischen Verfahrens, das mit platinierten unlöslichen Niobanoden arbeitet, ausgebildet. Alle Proben wurden sowohl auf Umformbarkeit als auch auf Schweißbarkeit untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle C gezeigt.
Als Ergebnis der Recherchearbeit wurde festgestellt, daß die bevorzugte basische Lösung für die Nachplattierung oder Nachbeschichtung zur Ausbildung einer Zinkoxidschicht NaOH+NaHCO&sub3;+ 30 g/l H&sub2;O&sub2; beinhaltet, einen pH-Bereich von etwa 7,8 - 8,4, in einem Temperaturbereich von etwa 20 - 50ºC aufweist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 der Zeichnungen ist eine abgewandelte Ausführungsform der basischen Nachplattierungs- oder Nachbeschichtungsbehandlung der Erfindung im Gebrauch bei einer Elektroplattierungsanlage "B" gezeigt, die eine Spüleinrichtung direkt nach dem letzten Plattierungsbad 12 aufweist. Die Elektroplattierungsanlage "B" beinhaltet einen kontinuierlichen Blechbandstahl 1B, der in einem Plattierungsbad 11, das wenigstens Zinkionen in einer Plattierungszelle 12 enthält, behandelt wird, um entweder eine Zink- oder eine Zinklegierungsschutzschicht auf wenigstens einer Oberfläche des Stahlblechbands auszubilden. Die Plattierungszelle umfaßt beabstandete Paare von Anoden 13, und das Stahlblechband wirkt als eine Kathode in dem Säurebad 11, das Ionen enthält. Das plattierte Stahlblechband wird aus der Plattierungszelle entfernt und läuft weiter zu einem optionalen Spülvorgang, der als Einrichtung 14 gezeigt ist.

Tabelle A

Art des Bads Sulfat

Zn&spplus;&spplus; 100 g/l
pH 1.5-2.8
Temperatur 49-60ºC
Beschichtungsgewicht 60 g/m²
Stromdichte 60 A/dm' Tabelle B Tabelle C
Die Spüleinrichtung 14 kann Mittel enthalten, die zum Spülen oder Reinigung der Oberfläche des plattierten Stahls geeignet sind. In diesem Beispiel wurde eine Sprühspülung verwendet. Die Spülung kann kann entweder eine Wasserspülung, eine verdünnte Säurespülung wie beispielsweise eine verdünnte H&sub2;SO&sub4; Lösung, oder eine Säurespülung umfassen, die Zinkionen enthält.
Nach der Spülbehandlung in der Einrichtung 14 wird ein Elektrolyt auf die Zink- oder Zinklegierungsschutzschicht an der Elektrolyteinrichtung 16 aufgebracht. In Fig. 2 ist gezeigt, daß das Stahlblechband in eine Elektrolytlösung 15 getaucht wird, die in einem Eintauchbecken enthalten ist. Dieser Schritt wird vor der Behandlung mit der basischen Lösung durchgeführt, um eine Zinkelektrolytschicht auf der Oberfläche der Schutzschicht auszubilden. Das Elektrolyt kann auf die plattierte Oberfläche des Stahlblechbands durch jedes andere geeignete Mittel des Stands der Technik, wie beispielsweise Sprüh- oder Rollbeschichtung oder dergleichen, aufgebracht werden. Jedoch sollte klar sein, daß das Verfahren zur Aufbringung der Elektrolytlösung an der Einrichtung 16 kein elektrochemisch unterstütztes Verfahren ist. Weiterhin sollte auch klar sein, daß, falls die Säurespülung der Einrichtung 14 eine Zinkionenkonzentration in einem Bereich von etwa 15 - 40 g/l aufweist, die Einrichtung 16, die die Aufbringung einer Elektrolytlösung auf das Stahlblech zeigt, in dem in Fig. 4 beschriebenen Verfahren entfallen kann.
Nach dem Schritt der Aufbringung einer Elektrolytlösung auf das Band läuft das Band weiter zu einer Anlage für die Behandlung mit basischer Lösung 5, die ähnlich den Behandlungseinrichtungen, die in den Fig. 1 - 3 gezeigt sind, ist, oder irgendeinem derartigen Mittel des Stands der Technik, das zur Aufbringung der basischen Lösung auf die Oberfläche des Bands geeignet ist. In diesem Beispiel ist eine Behandlungseinrichtung 5 gezeigt, die eine Rollbeschichtungsvorrichtung 17 zur Aufbringung der basischen Lösung auf die Zink- oder Zinklegierungsschutzschicht aufweist, um eine Zinkoxidschicht auf wenigstens einer der Oberflächen auszubilden.
Nachdem die Zinkoxidschicht ausgebildet wurde, läuft das Band weiter zur Wascheinrichtung 18, wo eine Warmwasserspülung von etwa 120ºF für etwa 20 Sekunden auf das beschichtete Blechprodukt aufgebracht wird. Das Band läuft dann weiter zu einer Trocknungseinrichtung 19, wo ein Luft- oder Widerstandstrockner oder ein anderes geeignetes Mittel zum Trocknen des gespülten Blechprodukts verwendet wird, wonach das Blech zu weiteren Behandlungen, wie beispielsweise einer Ölschmierung, Abscherung auf Länge und Verpackung oder Aufrollen zum Verladen transportiert wird.
Fig. 5 zeigt die vorliegende Erfindung, die in einer Schmelztauchgalvanisierungsanlage verwendet wird. Die Schmelztauchgalvanisierungsanlage "C" beinhaltet einen kontinuierlichen Blechbandstahl 1C, der in ein Zink- oder Zinklegierungsschmelztauchbad 20 getaucht wird, das in einem Tank 21 enthalten ist. In manchen Fällen kann der Blechbandstahl durch einen Schnorchel 22 in das Schmelztauchbad eintreten. Das Band wird mittels einer Tauchrolle 23 in das Bad getaucht und verläßt das Bad zwischen Gaswischmitteln 24, um überschüssige Beschichtung von der Oberfläche des Stahlblechs zu entfernen. Nun kann das Stahlblechband entweder im Brennofen geglüht werden, um ein geglühtes Produkt, das allgemein als wärmebehandelt bekannt ist, zu erzeugen, oder der Wärmebehandlungsschritt wird umgangen, um es als schmelztauchgalvanisiertes Produkt zu verkaufen. In beiden Fällen wurde auf die beschichtetennaberflächen der Schmelztauchprodukte eine Elektrolytlösung 25 in einem dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren ähnlichem Schritt aufgebracht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird gezeigt, daß das schmelztauchbeschichtete Produkt in einen Tank 26 eingetaucht wird, das eine Elektrolytlösung 25 mit Zinkionen enthält. Dieser Schritt findet vor der Behandlung durch Aufbringung der basischen Lösung statt, um eine Zinkoxidschicht auf der Oberfläche der Schmelztauchbeschichtung auszubilden. Wie vorher beschrieben kann das Elektrolyt auf die schmelztauchbeschichtete Oberfläche des Stahlblechbands durch jedes Mittel des Stands der Technik, wie beispielsweise durch Sprüh- oder Rollbeschichtung aufgebracht werden. Jedoch sollte wieder klar sein, daß der Schritt der Aufbringung der Elektrolytlösung 25 kein elektrochemisch unterstütztes Verfahren ist.
Nach der Aufbringung der Elektrolytlösung läuft das Band weiter zu einer Einrichtung für die Behandlung mit basischer Lösung 5, die ähnlich den Behandlungseinrichtungen ist, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Die Behandlungseinrichtung 5, die in der Plattierungsanlage "C" gezeigt ist, beinhaltet ein Sprühmittel 27, um die basische Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält, auf die Oberfläche des schmelztauchbeschichteten Blechbandstahls aufzubringen.
Nachdem die basische Lösung verursacht hat, daß sich eine Zinkoxidschicht auf der Oberfläche des Bands ausbildet, läuft das Band weiter zu einer Wascheinrichtung 28, wo eine Wasserspülung auf das beschichtete Blechprodukt aufgebracht wird. Das Blech läuft dann weiter zu einer Trocknungseinrichtung 29, wo ein Luft- oder Widerstandstrockner oder ein anderes geeignetes Mittel verwendet wird, um das gespülte Blechprodukt zu trocknen, wonach das Blech zu weiteren Behandlungen, wie beispielsweise einer Ölschmierung, Abscherung auf Länge und Verpackung oder ein Aufrollen zum Verladen fortfährt.
In jeder der in den Fig. 1-5 gezeigten Ausführungsformen kann entweder eine gepufferte oder nicht gepufferte basische Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält, verwendet werden, um eine Oxidschicht auf wenigstens einer Oberfläche eines plattierten oder beschichteten Stahlblechprodukts auszubilden.
Während diese Erfindung beschrieben wurde, als hätte sie eine bevorzugte Gestalt, ist klar, daß weitere Modifikationen, Anwendungen und/oder Anpassungen der Erfindung vorgenommen werden können, die dem allgemeinen Prinzip der Erfindung folgen und solche Abwandlungen von der vorliegenden Offenbarung einschließen, die aus bekannter oder traditioneller Anwendung in dem Bereich, auf den sich die Erfindung bezieht, hervorgehen, und die hinsichtlich der zentralen Merkmale, die hier zuvor bekanntgemacht wurden, angewendet werden können und in den Rahmen der Erfindung in den Grenzen der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeits- und Schweißbarkeitseigenschaften in einem Stahlblechprodukt, an dem eine Schutzschicht an wenigstens einer seiner Oberflächen vorgesehen ist, wobei eine Schutzschicht eine elektrogalvanisierte, elektroplattierte oder nach dem Schmelztauchverfahren hergestellte Schutzschicht ist und wenigstens Zink aufweist, wobei die Schritte des Verfahrens umfassen:

a) daß das Stahlblechprodukt in ein Bad eingetaucht wird, welches wenigstens Zinkmaterial enthält, um die Schutzschicht anzubringen,

b) daß das Stahlblechprodukt aus dem Bad entfernt wird, wobei an wenigstens einer der Oberfläche des Stahlblechprodukts die Schutzschicht ausgebildet ist, und

c) daß eine basische Lösung auf die Schutzschicht aufgebracht wird, um eine Zinkoxidschicht darauf auszubilden, wobei die basische Lösung in der Abwesenheit einer angelegten Spannung aufgebracht wird und die basische Lösung einen pH- Bereich von etwa 7 bis < 11 hat.

2. Das Verfahren von Anspruch 1, worin die Zinkoxidschicht, welche auf der Schutzschicht ausgebildet wird, eine Gewichtsdicke von ≥ 0,15 g/m² hat.

3. Das Verfahren von Anspruch 1 oder 2, worin die Basische Lösung auf die Schutzschicht für 1 bis 17 Sekunden aufgebracht wird, um die Zinkoxidschicht zu bilden.

4. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung einen pH-Bereich von etwa 7,8 bis 8,4 besitzt.

5. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung eine gepfufferte basische Lösung ist.

6. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung ein Oxidiermittel umfaßt.

7. Das Verfahren von Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung an einer Stelle außerhalb des Bades aufgebracht wird.

8. Das Verfahren von Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidiermittel H&sub2;O&sub2; ist.

9. Das Verfahren von Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung NaOH, NaHCO&sub3; und H&sub2;O&sub2; umfaßt.

10. Das Verfahren von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Lösung 30 g/l H&sub2;O&sub2; umfaßt.

11. Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) das Bad ein Elektrogalvanisierungsbad ist, das wenigstens Zinkionen enthält, und

b) die Schutzschicht eine entsprechende elektrogalvanisierte Schicht ist.

12. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) das Bad ein Elektroplattierungsbad ist, das wenigstens Zinkionen enthält, und

b) die Schutzschicht eine elektroplattierte Zinklegierungsschicht ist.

13. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) das Bad ein Schmelztauchbeschichtungsbad ist, das wenigstens Zink enthält und

b) die Schutzschicht eine Schmelztauchbeschichtung ist, die wenigstens Zink enthält.

14. Das Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 13, das weiterhin einen Schritt aufweist, daß auf das Stahlblechprodukt, das aus dem Bad entfernt wird, ein Spülmittel aufgebracht wird, wobei das Spülmittel aufgebracht wird, bevor der Schritt der Aufbringung der basischen Lösung auf die Schutzschicht, um daran die Zinkoxidschicht zu bilden, ausgeführt wird.

15. Das Verfahren von Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel eine verdünnte Säurelösung ist.

16. Das Verfahren von Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Säurelösung Zinkionen enthält.

17. Das Verfahren von einem der Ansprüche 13 bis 16, das den weiteren Schritt aufweist, daß ein Elektrolyt auf die Schutzschicht aufgebracht wird, bevor der Schritt der Aufbringung der basischen Lösung auf die Schutzschicht, um daran eine Zinkoxidschicht zu bilden, ausgeführt wird.

18. Das Verfahren von Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolyt durch andere als elektrochemische Mittel aufgebracht wird.

19. Verfahren von einem der Ansprüche 14 bis 16 und der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Aufbringung eines Spülmittels auf das Stahlblechprodukt von dem Schritt der Aufbringung des Elektrolyts gefolgt ist.

20. Das Verfahren von wenigstens Anspruch 13, worin die Schmelztauchbeschichtung eine galvanisierte und vergütete Beschichtung ist.

21. Das Verfahren von einem der Ansprüche 17 bis 19 und Anspruch 20, worin die Schmelztauchbeschichtung vor dem weiteren Schritt der Aufbringung des Elektrolyts auf die Schmelztauchbeschichtung vergütet wird.