DE69603782T2

DE69603782T2 - Aluminiumbeschichtetes Stahlband mit sehr guter Korrosions- und Wärmebeständigkeit und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69603782T2
Application number: DE69603782T
Authority: DE
Inventors: Ando; Haruhiko Eguchi; Masaaki Enjuji; Jun Maki; Takayuki Ohmori; Nobuyoshi Okada; Yusho Oyama; Masaaki Yamamoto
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2016-05-18
Also published as: US5789089A; EP0743373B1; EP0743373A1; KR960041399A; KR0176301B1; DE69603782D1

Description

Die Erfindung betrifft ein schmelztauch- bzw. feueraluminiertes Stahlblech mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das hauptsächlich als Material für Kraftfahrzeug-Auspuffanlagen, Baumaterialien, elektrische Haushaltgeräte, verschiedene Heizeinrichtungen und so weiter verwendet wird, sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Ein feueraluminiertes Stahlblech ist ein Stahlblech mit einer Aluminiumbeschichtung, die hauptsächlich Aluminium (Al) aufweist (nachstehend als "Plattierungsschicht" bzw. "Überzugsschicht" bezeichnet), und einer Schicht, die intermetallische Verbindungen als Reaktionsprodukte zwischen dem zu beschichtenden Stahlblech und Al aufweist (nachstehend als "Legierungsschicht" bezeichnet), und weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit auf, wie dem Fachmann bekannt ist. Das feueraluminierte Stahlblech ist unter Ausnutzung dieser Merkmale in großem Umfang als Material für Kraftfahrzeug-Auspuffanlagen, Bauwerke, elektrische Haushaltgeräte, verschiedene Heizeinrichtungen, Dächer, Wände usw. verwendet worden. Ein rostfreies Stahlblech weist gleichfalls hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit auf. Da jedoch das feueraluminierte Stahlblech wirtschaftlicher als das rostfreie Stahlblech ist, hat seine Anwendung in den letzten Jahren einen größeren Umfang erreicht.
Da der Bedarf an Produkten mit weiter verbesserter Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gestiegen ist, sind verschiedene Erfindungen gemacht worden, die verschiedene Elemente zu dem Rohstahlblech hinzufügen. Zum Beispiel offenbart die geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 3-48 260 einer: Cr-haltigen Stahl, in dem Cr dem Ausgangsstahl für eine Anwendung zugesetzt wird, wo die Korrosionsbe ständigkeit notwendig ist, und die geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 2-61 541 offenbart einen Ti- haltigen Stahl, in dem Ti einem Ausgangsstahl für eine Anwendung zugesetzt wird, wo die Wärmebeständigkeit notwendig ist. Ferner offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2-153 059 ein Beispiel, wo ein rostfreies Stahlblech als Ausgangsstahlblech verwendet wird.
Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit sind andererseits verschiedene Versuche unternommen worden, um einem Aluminiumbeschichtungsbad verschiedene Elemente zuzusetzen, die eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bewirken. Zum Beispiel offenbart die geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 63-23 264 eine Überzugsschicht, die nicht mehr als 3% Si und 0,5 bis 4% Mn enthält, und die geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 2-61 541 offenbart ein Herstellungsverfahren für ein beschichtetes Stahlblech, wobei dem Beschichtungsbad 0,05 bis 2% Cr zugesetzt werden.
Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 58-18 185 und 62-120 494 sind Beispiele älterer Verfahren, bei denen sowohl Mn als auch Cr der Aluminiumüberzugsschicht zugesetzt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Die erstere betrifft eine Beschichtung mit einem Al-Zn-System, und Zn ist als unentbehrliches Element vorhanden. In der Beschreibung der letzteren erscheint der Begriff "Überzugsschicht", aber es ist nicht klar, ob dieser Begriff sowohl die Überzugsschicht als auch die Legierungsschicht darstellt. Wenn man nach der Beschreibung dieser Quelle urteilt, stellt der Begriff vermutlich die Überzugsschicht dar. (In der Spezifikation besagt die Beschreibung, daß eine dicke Legierungsschicht des Al-Si-Systems von schlechter Bearbeitbarkeit an der Grenzfläche zwischen der Überzugsschicht und dem Stahlblech ausgebildet wird.) Auf jeden Fall basiert diese Quelle auf dem technischen Konzept, das die Bearbeitbarkeit der Überzugsschicht verbessert, indem diese als Überzugsschicht ausgebildet wird, die lediglich Mn, Cr und Ti enthält, und die Korrosionsbeständigkeit durch den Chromatfilm auf der Überzugsschicht verbessert. Daher erwähnt diese Quelle über haupt nicht den Beitrag von Mn und Cr zur Korrosionsbeständigkeit, und sie erwähnt überhaupt nicht den Effekt, der zustande kommt, wenn diese Elemente gemischt zugesetzt werden. Beispiele der Quelle beschreiben lediglich, daß bei individueller Zugabe von Mn, Cr und Ti die Bearbeitbarkeit verbessert werden kann. Außerdem beschreibt die Quelle, daß mindestens 0,1% Cr für die Überzugsschicht notwendig sind, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Keine der oben beschriebenen Erfindungen ist jedoch frei von den folgenden Problemen. Wenn zum Beispiel Cr dem Stahl zugesetzt wird, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann zwar die Korrosionsbeständigkeit selbst verbessert werden, aber die Stahlerzeugung, das Warmwalzen, das Kaltwalzen und das Beizen werden während des Stahlherstellungsprozesses besonders schwierig, und jeder dieser Schritte im Herstellungsprozeß wird gleichbedeutend mit dem des Herstellungsprozesses von rostfreiem Stahl, so daß die Produktionskosten schließlich ansteigen. Da verschiedene Stahlarten notwendig sind, wie z. B. für Anwendungen, die Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit usw. erfordern, werden Produktionsprozeß und Produktionsführung für jede Anwendung notwendig, und die Produktionsführung wird besonders mühsam.
Selbst wenn Mn und Cr gleichzeitig in der Überzugsschicht vorhanden sind, sind die durch die synergistische Wirkung der gemischten Zugabe von Mn und Cr hervorgebrachte Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gegenwärtig noch nicht ausreichend geklärt.
Andererseits können diejenigen Erfindungen, bei denen die Elemente in das Beschichtungsbad gegeben werden, zweifellos die Korrosionsbeständigkeit der Überzugsschicht verbessern, aber die Korrosionsbeständigkeit nach Verlust der Überzugsschicht durch Korrosion entspricht der Korrosionsbeständigkeit von gewöhnlichen aluminiumbeschichteten Stahlblechen. Daher können diese Erfindungen unter dem Gesichtspunkt der Verlängerung der Nutzlebensdauer des Stahlblechs keine ausreichende Wirkung liefern.
Außer der oben beschriebenen Zusammensetzung des Aluminiumbeschichtungsbades ist die Zusammensetzung des Stahlblechs als Ausgangsblech für das aluminiumbeschichtete Stahlblech in Verbindung mit dessen Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit noch nicht ausreichend geklärt worden.
Ferner sind Produkte bekannt, die je nach verschiedenen Anwendungen mit einem organischen Überzugsfilm zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit versehen sind. Zum Beispiel sind die beschichteten Stahlbleche mit zwei Schichten, d. h. einer Grundierung und einer Deckschicht (2-schichtig, doppelt gehärtet) und beschichtete Stahlbleche mit einer durchsichtigen Harzschicht, wobei die Aluminiumhaut als Unterlage benutzt wird (1-schichtig, einfach gehärtet), auf den Markt gebracht worden. Besonders das erstere Blech ist ein farbiges Stahlblech, das verschiedene Rostschutzfarben und Deckfarben enthält. Wenn solche beschichteten aluminierten Stahlbleche als Baumateralien verwendet werden, ist die Korrosion von den Kantenabschnitten her (Kantenkriechen) ein kritisches Problem. Dieses Problem ist allgemein bei den beschichteten Stahlblechen gemeinsam zu beobachten, und das Kantenkriechen dieser Stahlbleche im Anfangsstadium ist im allgemeinen stärker als bei beschichteten verzinkten Stahlblechen. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß in Si und Fe, die in der Aluminiumüberzugsschicht vorhanden sind (als intermetallische Verbindungen), ein Eleketronenüberschuß entsteht, und daß dieser Abschnitt als Kathode funktioniert und eine anodische Auflösung von Aluminium auslöst. Das Fortschreiten des Kantenkriechens über eine längeren Zeitraum erfolgt langsam, und die Kriechbreite wird allmählich kleiner als bei dem beschichteten verzinkten Stahlblech, aber da in der Anfangsphase ein starkes Kantenkriechen auftritt, ist in diesem Punkt eine Verbesserung gefordert werden. Die geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 1-14 866 ist ein Beispiel für die Erfindungen, welche dieses Problem durch Beimengen von Calciumcarbonat als Farbkörper zu der Grundierungsschicht der Stahlbleche mit zweischichtiger, doppelt gehärteter Beschichtung lösen und das Kantenkriechen verhindern. Da jedoch diese Erfindung Calciumcarbonat als Farbstoff verwendet, kann die Einschränkung des Kantenkriechens durch diesen Farbstoff nur auf zweischichtige, doppelt gehärtete Typen, jedoch nicht auf den einschichtigen, einfach gehärteten Typ angewandt werden, für den Durchsichtigkeit eine unerläßliche Bedingung ist.
Ferner tritt das folgende Problem auf, wenn das aluminiumbeschichtete Stahlblech als Baumaterial oder als Material für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Mit anderen Worten, in der Legierungsschicht und in der Überzugsschicht treten während der Bearbeitung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs wahrscheinlich Risse auf, und sobald derartige Risse entstehen, tritt im Falle des Baumaterials von der Eisenunterlage her Rostfleckenbefall auf und ruft eine plötzliche Verschlechterung des Aussehens hervor. Im Falle des Kraftstofftanks tritt von diesen Rissen her Korrosion in der Unterlage auf und führt zu einer starken Verkürzung der Nutzlebensdauer. Um dieses Problem zu bewältigen, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, und der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat gleichfalls in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-1 218 713 ein Verfahren vorgeschlagen, das nach dem Beschichten eine Wärmebehandlung ausführt und eine Ausfällungsbehandlung von Fe ausführt, das als feste Lösung in einen übersättigen Zustand überführt wurde, um die Überzugsschicht zu erweichen. Da dieses Verfahren jedoch eine lange Verarbeitungszeit erfordert, wird der Prozeß zum BAF-Glühvorgang und ist noch nicht frei von den Problemen hinsichtlich der Produktivität und der Produktionskosten.
Außerdem sind bei der Herstellung des feueraluminierten Stahlblechs noch kein Herstellungsverfahren zum Erzielen der optimalen Aluminiumüberzugsschicht und der optimalen Legierungsschicht und noch kein Verfahren zur Herstellung des feueraluminierten Stahlblechs auf der Basis der Beschichtungsbad- Zusammensetzung, die der Zusammensetzung des Stahlblechs entspricht, eingeführt worden.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuartigen feueraluminierten Stahlblechs mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Wärmebeständigkeit.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines feueraluminierten Stahlblechs, das eine im Schmelztauchverfahren aufgebrachte Aluminium-Überzugsschicht mit optimaler Komponentenzusammensetzung und eine Legierungsschicht zwischen der Überzugsschicht und dem zu beschichtenden Ausgangsblech aufweist, sowie die Prüfung der Zusammensetzung eines Aluminium-Schmelztauchbeschichtungsbades, um diese optimale Komponentenzusammensetzung zu erhalten.
Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stahlblechzusammensetzung bereitzustellen, die in Übereinstimmung mit verschiedenen Anwendungen als Ausgangsblech des aluminium-schmelztauchbeschichteten bzw. feueraluminierten Stahlblechs am besten geeignet ist.
Die vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein feueraluminiertes Stahlblech bereitzustellen, das einen chromatierten Überzugsfilm und einen organischen Harzüberzugsfilm auf der oben beschriebenen, schmelzgetauchten Aluminiumüberzugsschicht aufweist, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern.
Die fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, das nach der Ausführung der Aluminiumbeschichtung mit optimaler Beschichtungsbad- Zusammensetzung ein kurzzeitiges Glühen anwendet, um eine Überzugsschicht zu erweichen, und welches verhindert, daß Risse, deren Ausgangspunkte in der Legierungsschicht liegen und die während der Bearbeitung auftreten, durch die Überzugsschicht hindurchdringen.
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung das optimale Herstellungsverfahren für feueraluminiertes Stahlblech bereit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die einzige Zeichnung ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer Formgestalt und eines Hin- und Herbiegeverfahrens als Beurteilungsverfahren für die Haftfestigkeit der Schicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben verschiedene Experimente zu den Eigenschaften einer Überzugsschicht und einer Legierungsschicht durchgeführt, welche verschiedene Eigenschaften eines feueraluminierten Stahlblechs beeinflussen, und haben die folgende Beobachtung gemacht. Mit anderen Worten, wenn Mn und Cr gemischt einem Aluminiumbeschichtungsbad zugesetzt werden, dann werden diese Elemente nicht gleichmäßig in der Überzugsschicht dispergiert, sondern bemerkenswerterweise in der Legierungsschicht konzentriert. Dies ist das Phänomen, das bei gemischter Zugabe der Elemente zuerst beobachtet wird. Konkreter gesagt, die Konzentrationen dieser Elemente in der Überzugsschicht betragen etwa 1/5 bis etwa 1/10 der zugesetzten Anteile, und der Rest wird in der Legierungsschicht konzentriert. Diese Elemente werden in der Legierungsschicht besonders in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Überzugsschicht und der Legierungsschicht konzentriert.
Unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit kann andererseits die Korrosionsbeständigkeit durch Zugabe von Cr zur Überzugsschicht verbessert werden, wie in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 6-11 906 beschrieben. Es hat sich ferner gezeigt, daß sowohl die Korrosionsbeständigkeit als auch die Wärmebeständigkeit vermutlich stark verbessert werden können, da das Mn und das Cr, die auf der Überzugsschicht-Seite der Legierungsschicht konzentriert sind, beim Auftreten von Korrosion die Korrosionsbeständigkeit verbessern.
Sn, Zn usw. im Beschichtungsbad sind diejenigen Elemente, welche die Korrosionsbeständigkeit des feueraluminierten Stahlblechs stark beeinträchtigen. Daher kann die vorliegende Erfindung ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit durch Zugabe von Mn und Cr gemäß der obigen Beschreibung und durch Begrenzung der Sn- und Zn-Verunreinigungen unter vorgegebene Anteile erzielen. Ferner läßt sich mit dieser Beschichtungsbad-Zusammensetzung ein feueraluminiertes Stahlblech mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit durch Zugabe bestimmter Anteile von Mn, Cr, Fe und Si oder durch Zugabe bestimmter Anteile von Mn, Cr, Fe und Si und darüberhinaus durch Begrenzung von Sn und Zn in den Verunreinigungen unter die vorgegebenen Anteile herstellen.
Außerdem hat die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung eines Rohblechs für ein feueraluminiertes Stahlblech mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit geklärt.
Mit anderen Worten, die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung liegen in den folgenden Punkten.
1. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das aufweist:
eine auf der Oberfläche des Stahlblechs angeordnete Überzugsschicht mit den folgenden Bestandteilen, angegeben in Gew.-%:
Si: 2 bis 15%
Fe: höchstens 1,2%
Mn: 0,005 bis 0,6%
Cr: 0,002 bis 0,05%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen nicht größer als 1% ist; und
eine zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht angeordnete Legierungsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um und der folgenden mittleren Zusammensetzung, angegeben in Gew.-%:
Fe: 20 bis 50%
Si: 3 bis 20%
Mn: 0,1 bis 10%
Cr: 0,05 bis 1%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
2. Feueraluminiertes Stahlblech für Baumaterial mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 1, wobei auf der Oberfläche der Überzugsschicht des feueraluminierten Stahlblechs ein chromatierter Überzugsfilm und auf dem chromatierten Überzugsfilm ein organischer Harzüberzugsfilm angeordnet sind.
3. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 2, wobei der organische Harzüberzugsfilm durchsichtig ist und eine Dicke von 1 bis 15 um aufweist.
4. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 1, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 0,6%
Ti: 0,1 bis 0,5%
N: höchstens 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%, und
einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht.
5. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 4 wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs höchstens 1 Gew.-% Cr enthalten.
6. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 1, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs die folgenden Bestandteile enthalten, angegeben in Gew.-%:
mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, die aus höchstens 1,5% Si, höchstens 0,1% P und höchstens 0,0003% B besteht, zusätzlich zu der Stahlzusammensetzung, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,6 bis 2%
Ti: 0,1 bis 0,5%
N: höchstens 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%, und
einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht
7. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 1, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,01%
Si: höchstens 0,1%
N: 0,0015 bis 0,006%
Al: höchstens 0,01%, und
einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht.
8. Chromhaltiges feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 1, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 1,5%
Si: höchstens 0,2%
Ti: 0,1 bis 0,5%
Cr: 1 bis 9%
N: höchstens 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%, und
einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht.
9. Rostfreies feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das ein rostfreies Stahlblech aufweist, welches als Stahlkomponenten die folgenden Bestandteile enthält, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 1,5%
Si: höchstens 0,2%
Ti: 0,1 bis 0,5%
Cr: 10 bis 25%
N: höchstens 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%,
mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, die aus den folgenden Bestandteilen besteht:
Ni: 0,1 bis 1%
Mo: 0,1 bis 2%, und
Cu: 0,1 bis 1%; und
einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht; wobei das Stahlblech aufweist:
eine Überzugsschicht, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
Si: 2 bis 15%
Fe: höchstens 1,2%
Mn: 0,005 bis 0,6%
Cr: 0,05 bis 0,2%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe aus Sn und Zn in den unvermeidlichen Verunreinigungen höchstens 1% beträgt, und wobei die Schicht auf der Oberfläche des Stahlblechs angeordnet ist, und
eine zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht angeordnete Legierungsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um, die eine mittlere Zusammensetzung aufweist, welche aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
Fe: 20 bis 50%
Si: 3 bis 20%
Mn: 0,1 bis 10%
Cr: 1 bis 5%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
10. Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, mit den folgenden Schritten:
Ausbilden einer Überzugsschicht, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
Si: 2 bis 15%
Fe: höchstens 1,2%
Mn: 0,005 bis 0,6%
Cr: 0,002 bis 0,05%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen höchstens 1% beträgt; auf der Oberfläche eines Stahlblechs; und
Ausbilden einer Legierungsschicht zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um, die eine mittlere Zusammensetzung aufweist, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
Fe: 20 bis 50%
Si: 3 bis 20%
Mn: 0,1 bis 10%
Cr: 0,05 bis 1%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht;
unter Verwendung eines Beschichtungsbades mit der folgenden Zusammensetzung:
Si: 3 bis 15%
Fe: 0,5 bis 3,5%
Mn: 0,05 bis 1,5%
Cr: 0,01 bis 0,2%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe aus Sn und Zn in den Verunreinigungen höchstens 1% beträgt.
11. Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 10, wobei eine Cr-Konzentration in dem Beschichtungsbad 0,01 bis weniger als 0,1 Gew.-% beträgt.
12. Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit gemäß Punkt 10, wobei eine Abscheidungsmenge der Überzugsschicht mindestens 60 g/m² auf beiden Oberflächen beträgt, und wobei eine Wärmebehandlung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die folgenden Koordinaten A, B, C, D, E und F eingegrenzt wird:
A: (5 Sekunden, 510ºC), D: (30 Stunden, 300ºC),
B: (1 Minute, 530ºC), E: (1 Minute, 300ºC),
C: (30 Stunden, 530ºC), F: (5 Sekunden, 450ºC.
13. Herstellungsverfahren eines beschichteten feueraluminierten Stahlblechs für ein Baumaterial gemäß Punkt 12, wobei im Anschluß an das Feueraluminieren eine Chromatierung und eine Harzbeschichtung ausgeführt werden.
Nachstehend werden die Gründe für die Einschränkungen bei der vorliegenden Erfindung erläutert. Zunächst werden die Zusammensetzung der Überzugsschicht und die Zusammensetzung des Beschichtungsbades erläutert.
Si: Die Überzugsschicht und die Legierungsschicht werden auf dem feueraluminierten Stahlblech ausgebildet. Diese Legierungsschicht ist hart und spröde und behindert die Schichthaftung. Um diesen schädlichen Einfluß zu vermindern, wird Si im allgemeinen in einem Anteil von etwa 10% dem Be schichtungsbad zugesetzt, um das Wachstum der Legierungsschicht einzuschränken. Bei der vorliegenden Erfindung wird gleichfalls Si zu dem gleichen Zweck zugesetzt. Um diese Aufgabe zu lösen, sind mindestens 3% Si im Beschichtungsbad notwendig, und dabei erreicht der Si-Anteil in der Überzugsschicht etwa 2%. Wenn andererseits ein hoher Si-Anteil zugesetzt wird, dann wird in der Primärphase ein hoher Si-Anteil in der Überzugsschicht ausgebildet, und die Korrosionsbeständigkeit wird beeinträchtigt. Daher wird der obere Grenzwert auf 15% festgelegt. Der Si-Anteil sowohl in der Überzugsschicht als auch im Beschichtungsbad beträgt dabei 15%.
Fe: Fe wird aus dem zu beschichtenden Stahlblech oder aus Vorrichtungen innerhalb des Bades herausgelöst und wird im besonderen bei der vorliegenden Erfindung nicht definitiv zugesetzt. Im allgemeinen sind etwa 0,2 bis etwa 0,8% Fe auch in der Überzugsschicht enthalten. Da Fe die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt, ist sein Anteil vorzugsweise niedrig, und der obere Grenzwert in der Überzugsschicht ist auf 1, 2% festgesetzt. Vorzugsweise und eigentlich ist es um so besser, je niedriger der Fe-Anteil ist, aber es ist sehr schwierig, dieses Element, das sich gemäß der obigen Beschreibung unvermeidlich vermischt, völlig zu eliminieren. Fe ist auch im Bad ein unvermeidliches Element, und seine Entfernung ist nahezu unmöglich.
Wenn man versucht, Fe zwangsweise zu entfernen, dann tritt wahrscheinlich ein Herauslösen aus den Vorrichtungen im Bad auf. Daher wird der untere Grenzwert innerhalb des Bades auf 0,5% festgesetzt, und der obere Grenzwert innerhalb des Bades wird auf 3,5% festgesetzt, da wahrscheinlich durch Krätze bzw. Metallschaum eine Verunreinigung des äußeren Aussehens auftritt.
Mn: Dieses Element ist besonders wichtig bei der vorliegenden Erfindung. Wenn es in der Legierungsschicht konzentriert ist, verbessert Mn die Korrosionsbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit erheblich. Um diesen Effekt auszunutzen, müssen mindestens 0,05% Mn dem Beschichtungsbad zugesetzt werden. Wenn in diesem Beschichtungsbad eine Beschichtung ausgeführt wird, sind mindestens 0,005% Mn in der Überzugsschicht enthalten, und diese Konzentration wird als unterer Grenzwert in der Überzugsschicht festgesetzt. Andererseits beträgt die Löslichkeit von Mn im Beschichtungsbad etwa 0,7% bei 650ºC, d. h. bei einer normalen Beschichtungstemperatur. In einem binären Al-Mn-Systemzustandsdiagramm beträgt die Löslichkeit von Mn etwa 2%, man glaubt aber, daß die Löslichkeit in einem Beschichtungsbad, das Si, Fe usw. enthält, abfällt. Um mindestens 0,7% Mn aufzulösen, muß daher die Badtemperatur erhöht werden, aber wenn die Badtemperatur erhöht wird, tritt das Problem auf, daß die Legierungsschicht auf eine zu große Dicke wächst und die Haftfestigkeit sich verschlechtert. Aus diesem Grunde wird der obere Grenzwert der Mn-Konzentration innerhalb des Bades auf 1,5% festgesetzt. Wenn die Beschichtung in diesem Bad ausgeführt wird, beträgt die Mn-Konzentration in der Überzugsschicht höchstens etwa 0,6%, und dieser Grenzwert wird als oberer Grenzwert von Mn in der Überzugsschicht verwendet.
Cr ist auf die gleiche Weise wie Mn ein wichtiges Element bei der vorliegenden Erfindung. Cr übt starke Einflüsse insbesondere auf die Korrosionsbeständigkeit aus und fördert die Wirkung der Konzentration von Mn in der Legierungsschicht. Um diese Effekte zu erzielen, sind mindestens etwa 0,01% Cr im Beschichtungsbad notwendig. Da dabei etwa 0,002% Cr in der Überzugsschicht enthalten sind, wird der untere Grenzwert in der Überzugsschicht auf diesen Wert festgesetzt. Ferner ist die Löslichkeit von Cr im Beschichtungsbad ebenso wie bei Mn niedrig und beträgt bei 650ºC etwa 0,1%. Um einen größeren Anteil von Cr aufzulösen, muß die Badtemperatur erhöht werden. Dann wächst die Legierungsschicht auf eine große Dicke an. Daher ist der obere Grenzwert des Cr-Anteils im Bad nicht höher als 0,2% und vorzugsweise niedriger als 0,1%. Da bei dem Cr- Anteil von 0,2% im Bad der Cr-Anteil in der Überzugsschicht etwa 0,05% beträgt, wird dieser Wert als oberer Grenzwert für den Cr-Anteil in der Überzugsschicht festgesetzt. Im Zustandsdiagramm ist die Löslichkeit von Cr in Al-Cr etwa gleich 0,4%, man glaubt aber, daß die Löslichkeit aus dem gleichen Grunde wie im Falle von Mn abfällt.
Der Grund für die Konzentration von Cr und Mn in der Legierungsschicht, wenn beide Elemente gemischt zugesetzt wer den, ist noch nicht geklärt worden, es wird aber angenommen, daß Cr und Mn zur Seite des Ausgangsblechs bzw. der Blechunterlage wandern, die eine hohe Fe-Konzentration aufweist, da stabile intermetallische Verbindungen des Cr-Mn-Fe(-Al-Si)- Systems gebildet werden.
Zn und Sn: Diese Elemente beeinträchtigen stark die Korrosionsbeständigkeit von Al und fördern das Auftreten von Weißrost. Daher muß die Summe dieser Elemente sowohl in der Überzugsschicht als auch im Beschichtungsbad auf einen Wert von nicht mehr als 1% begrenzt werden.
Als nächstes werden die Gründe für die Beschränkung der Zusammensetzung der Legierungsschicht erläutert.
Si: Wie oben beschrieben, werden dem Beschichtungsbad 3 bis 15% Si zugesetzt, um das Wachstum der Legierungsschicht einzuschränken. Die Si-Konzentration in der Legierungsschicht beträgt dabei 3 bis 20%. Daher wird der Si-Anteil in der Legierungsschicht auf diesen Bereich begrenzt.
Fe: Die Legierungsschicht wird hauptsächlich durch die Reaktion zwischen Al und Si im Beschichtungsbad und dem Fe des Ausgangsblechs gebildet. Die Fe-Konzentration in der Legierungsschicht beträgt dabei 20 bis 50%. Daher ist der Fe-Anteil in der Legierungsschicht auf diesen Bereich begrenzt.
Mn: Bei Zugabe zum Bad wird Mn aufgrund der Wirkung von Cr in der Legierungsschicht konzentriert und bewirkt eine starke Verbesserung verschiedener Eigenschaften, wie z. B. der Korrosionsbeständigkeit, der Oxidationsbeständigkeit, der Haftung usw., wie oben beschrieben. Um diese Effekte voll auszunutzen, muß mindestens 0,1% Mn zugesetzt werden. Da andererseits die Mn-Konzentration im Bad den oberen Grenzwert erfordert, erfordert auch die Mn-Konzentration in der Legierungsschicht den oberen Grenzwert, und ihr oberer Grenzwert wird auf etwa 10% festgesetzt.
Cr: Cr wird auf die gleiche Weise wie Mn gleichfalls in der Legierungsschicht konzentriert. Man glaubt, daß auch dieses Cr die Korrosionsbeständigkeit verbessert, und diese Wirkung läßt sich erreichen, wenn der Cr-Anteil mindestens 0,05% beträgt. Der obere Grenzwert von Cr ist gleichfalls von dem Cr-Anteil abhängig, der dem Beschichtungsbad zugesetzt werden kann, und beträgt 1,0%. Wenn ferner das Ausgangsblech ein Chromstahl ist, der 1 bis 9% Cr enthält, oder ein rostfreier Stahl, der 10 bis 25% Cr enthält, dann diffundiert das in dem Stahl enthaltene Cr in die Legierungsschicht und erhöht den Gesamtanteil von Cr in der Legierungsschicht. Daher ist ein Cr-Anteil von 1 bis 5% zulässig.
Was die Dicke der Legierungsschicht betrifft, so wird der obere Grenzwert auf 7 um festgesetzt, da eine größere Dicke die Haftung beeinträchtigt. Im Hinblick auf die Haftung ist die Legierungsschicht vorzugsweise dünner. Daher wird der untere Grenzwert nicht speziell festgesetzt, aber die Dicke der Legierungsschicht beträgt bei normalen Betriebsbedingungen 2 bis 3 um.
Als nächstes werden verschiedene Ausgangsbleche erläutert, die für das feueraluminierte Stahlblech verwendet werden.
Wie bereits beschrieben, wird das erfindungsgemäße Stahlblech hauptsächlich als Material für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, Bauwerke, elektrische Haushaltgeräte, verschiedene Heizeinrichtungen usw. eingesetzt, für die Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit erforderlich sind. Daher wird die Komponenten-Zusammensetzung des Ausgangsblechs vorzugsweise so gewählt, daß die charakteristischen Merkmale der oben beschriebenen Überzugsschicht ausgenutzt werden können. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nach Stahlmaterialien gesucht, welche die charakteristischen Merkmale der durch Schmelztauchen bzw. Feueraluminieren aufgebrachten Aluminiumschicht voll ausnutzen können, und haben ein Stahlmaterial mit der folgenden Komponenten-Zusammensetzung gefunden.
Alle Ausgangsbleche, die gegenwärtig für die Aluminiumbeschichtung eingesetzt werden, wie z. B. Cr-haltiger Stahl, hochfester Stahl, der Mn, Si, P usw. enthält, Stahl, der sol-N enthält, Cr-haltiger Stahl, rostfreie Materialien usw., zusätzlich zu gewöhnlichem Al-beruhigtem Stahl und IF-Stahl (von interstitiellen Elementen freiem Stahl), der Ti, Nb usw., enthält, können bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und die vorliegende Erfindung bedingt insbesondere die Kompo nentenzusammensetzungen, welche die charakteristischen Merkmale der durch Schmelztauchen aufgebrachten Aluminiumschicht für diese Ausgangsbleche maximal ausnutzen kann. Da der Ti-IF- Stahl Ti enthält, das nach der Aluminiumbeschichtung zur Wärmebeständigkeit beiträgt, weist dieser Stahl nach der Beschichtung eine weit höhere Wärmebeständigkeit auf als der Alberuhigte Stahl nach der Beschichtung. Obwohl die Wärmebeständigkeit des Al-beruhigten Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung gleichfalls stark verbessert werden kann, wird für die Anwendungen, wo die Wärmebeständigkeit besonders benötigt wird, vorzugsweise der Ti-IF-Stahl oder das Stahlblech benutzt, dem außerdem Ti zugesetzt wird.
Vor der Beschreibung der Gründe für die Begrenzung der Stahlkomponenten bei der vorliegenden Erfindung werden nachstehend die charakteristischen Merkmale jeder Stahlart erläutert.
Zunächst weist ein Ti-haltiger Stahl das charakteristische Merkmal auf, daß seine Oxidationsbeständigkeit hoch ist. Bei den Stählen, in denen Elemente vom Penetrationstyp, wie z. B. C, N usw., so weit wie möglich reduziert und C sowie N durch Zugabe von Ti fixiert sind, liefert Ti die Wirkungen, daß es nicht nur C und N fixiert, sondern auch die Oxidation der Unterlage von sehr kleinen unbeschichteten Teilen aus einschränkt und zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit beiträgt. Cr trägt gleichfalls zur Oxidationsbeständigkeit bei und wird in bestimmten Fällen vorzugsweise zugesetzt. Die vorliegende Erfindung verbessert außerdem die Wärmebeständigkeit und trägt gleichfalls stark zur Korrosionsbeständigkeit bei.
Ferner ist ein hochfester Stahl die Stahlart, die buchstäblich eine hohe Festigkeit aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß seine Festigkeit selbst bei hoher Temperatur nicht stark abnimmt. Da dieser Stahl bei hoher Temperatur verwendet wird, muß der Stahl gleichzeitig eine hohe Oxidationsbeständigkeit aufweisen, und aus diesem Grunde werden die C- und N-Gehalte reduziert, und es wird Ti zugesetzt. Das Element, das zur Hochtemperaturfestigkeit beiträgt, ist Mn, und eine höhere Wirkung läßt sich erzielen, wenn außerdem Si, P und B zugesetzt werden. Die vorliegende Erfindung verbessert ferner die Wärmebeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit.
Als nächstes ist ein sol-N-haltiger Stahl eine Stahlart mit hoher Metallglanz-Haltefähigkeit bei hoher Temperatur. Im allgemeinen hat die Al-Schicht einer schönen Metallglanz und findet einen breiten Anwendungsbereich als Wärmeisolierungsschicht. Wenn jedoch dieser Stahl auf eine Temperatur von nicht weniger als 400ºC erhitzt wird, reagieren die Al-Si- Überzugsschicht und die Eisenunterlage miteinander und begünstigen das Wachstum der Legierungsschicht. Wenn der Stahl über eine lange Zeit erhitzt wird, wächst die Legierungsschicht zur äußersten Oberflächenschicht hin, und diese Oberfläche weist eine schwarze Farbe der Legierungsschicht auf. Dann geht die Funktion der Wärmeisolierungsschicht verloren; daher ist der Zusatz eines Elements notwendig, welches das Wachstum der Legierungsschicht beschränkt. Wenn sol-N dem Stahl zugesetzt wird, reagiert dieses sol-N mit Al aus der Überzugsschicht oder der Legierungsschicht, und bei der Beschichtung bildet sich eine Diffusionsbeschränkungsschicht aus AlN. Diese Schicht begrenzt die Reaktion zwischen der Al-Si-Überzugsschicht und der Eisenunterlage, und der Stahl kann die Metallglanz-Haltefähigeit bis zu einer Temperatur von etwa 550ºC behalten. Um sol-N in seinem Zustand zu belassen, müssen die Anteile der Elemente, die mit N regieren, wie z. B. Si, Al usw., so weit wie möglich reduziert werden. Die vorliegende Erfindung führt zu einer weiteren Verbesserung dieser Metallglanz- Haltefähigeit.
Die bisher beschriebenen Stahlarten enthalten sämtlich die Stahlkomponenten zum Erzielen der Wärmebeständigkeit, aber Cr in dem Cr-haltigen Stahl ist die Komponente, die hauptsächlich auf die Erzielung der Korrosionsbeständigkeit gerichtet ist. Je größer der Cr-Gehalt, desto höher wird die Korrosionsbeständigkeit des aluminiumbeschichteten Stahlblechs. Dieser Effekt kommt zustande, weil während der Beschichtung Cr in die Legierungsschicht und in die Überzugsschicht diffundiert. Auf diese Weise kann die Korrosionsbeständigkeit sowohl der Überzugsschicht als auch der Legierungsschicht verbessert werden. Ferner läßt sich die Wärmebeständigkeit verbessern. Mit ande ren Worten, die vorliegende Erfindung kann die Korrosionsbeständigkeit sowie die Wärmebeständigkeit weiter verbessern.
Die Arten der Ausgangsstahlbleche und ihre Komponentenzusammensetzungen sind konkret wie folgt.
1) Erstens weist das Ausgangsblech aus der Ti-IF- Stahlblechzusammensetzung die folgenden Bestandteile auf, angegeben in Gew.-%:
C.: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 0,6%
Ti: 0,1 bis 0,5%
N: 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%
Cr: höchstens 1%, wenn notwendig, und
einen Rest, der aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
2) Als nächstes weist das Ausgangsblech als hochfeste Stahlblechzusammensetzung die folgenden Bestandteile auf, angegeben in Gew.-%:
C.: höchstens 0,02%
Mn: 0,06 bis 2,0%
Ti: 0,1 bis 0,5%
N: 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%,
mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, die aus höchstens 1,5% Si, höchstens 0,1% P und höchstens 0,0003% B besteht, wenn notwendig, und
einen Rest, der aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
Ferner wird als sol-N-haltiges Stahlblech ein Ausgangsblech verwendet, das aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Si: höchstens 0,01%
N: 0,0015 bis 0,0060%
Al: höchstens 0,01%, und
einem Rest, der aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
3) Als Cr-haltige Stahlblechzusammensetzung weist ein Ausgangsstahlblech die folgenden Bestandteile auf, angegeben in Gew.-%:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 1,5%
Si: 0,2%
Ti: 0,1 bis 0,5%
Cr: 1 bis 9%
N: 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%, und
einen Rest, der aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
4) Als rostfreie Stahlblechzusammensetzung weist ein Stahlblech die folgenden Bestandteile auf, angegeben in Gew.- %:
C: höchstens 0,02%
Mn: 0,1 bis 1,5%
Si: 0,2%
Ti: 0,1 bis 0,5%
Cr: 10 bis 25%
N: 0,004%
Al: 0,01 bis 0,08%, und
einen Rest, der aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
Als nächstes werden die Gründe für die Begrenzung der Komponentenzusammensetzung jedes Ausgangsblechs beschrieben.
C: Mit steigendem C-Gehalt nehmen im allgemeinen die Korngrenzenabscheidungs-Carbide zu und begünstigen die Korngrenzenkorrosion des Stahls. Daher ist der C-Gehalt vorzugsweise niedrig und ist bei der vorliegenden Erfindung auf höchstens 0,02% begrenzt.
Der C-Gehalt in dem sol-N-haltigen Stahl ist jedoch nicht größer als 0,01%. C ist nämlich das Element, das die Reaktion zwischen der Al-Si-Überzugsschicht und Fe begünstigt, und wenn der C-Anteil diesen Grenzwert übersteigt, kann der Effekt der Beschränkung der Legierungsreaktion nicht ausreichend erzielt werden, selbst wenn sol-N vorhanden ist.
Mn: Mn ist das Element, das zur Normal- und Hochtemperaturfestigkeit des Stahlblechs beiträgt. Da der Mn-Anteil bei gewöhnlichen Stahlherstellungsverfahren nicht unter 0,1% abgesenkt werden kann, wird dieser Anteil als unterer Grenzwert festgesetzt. Der obere Grenzwert beträgt etwa 0,6% in dem Fall, wo die Bearbeitbarkeit von Bedeutung ist; um jedoch die Festigkeit bei einer Temperatur von nicht weniger als 600ºC sicherzustellen, beträgt der Mn-Anteil mindestens 0,6% und bis zu 2,0% als oberer Grenzwert, wobei der Grenzwert für die Bearbeitbarkeit berücksichtigt ist.
Ti: Ti ist das Element, das mit C und N in dem Stahl oder mit von außen eintretendem Sauerstoff reagiert, und verbessert die Wärmebeständigkeit des aluminiumbeschichteten Stahlblechs. Um diesen Effekt zu erzielen, muß der Ti-Anteil mindestens etwa gleich dem 20-fachen der Summe von C und N sein, und der untere Grenzwert wird auf 0,1% als notwendigen Anteil festgesetzt, der dem Wert entspricht, auf den C und N im industriellen Maßstab reduziert werden können (C + N: 0,003 bis 0,004%). Andererseits erreicht die Wirkung von Ti zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit einen Sättigungswert, wenn der Anteil zu hoch ist, und der obere Grenzwert wird daher auf 0,5% festgesetzt.
Cr: Cr ist gleichfalls ein Element, das zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit beiträgt, und wird, wenn notwendig, gewöhnlichen Ausgangsblechen zugesetzt. Seine Wirkung ist jedoch nicht so stark wie die von Ti. Wenn andererseits der Cr-Anteil zunimmt, verschlechtert sich die Bearbeitbarkeit des Stahlblechs. Daher ist der obere Grenzwert auf 1% festgesetzt.
Die Korrosionsbeständigkeit kann jedoch mit einer Erhöhung des Cr-Anteils stark verbessert werden. Daher wird für die Anwendungen, wo die Korrosionsbeständigkeit besonders erforderlich ist, Cr in einem Anteil von etwa 1 bis etwa 9% zugesetzt. Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit ist nicht ausreichend, wenn der zugesetzte Anteil weniger als 1% beträgt. Wenn andererseits Cr in einem Anteil von mehr als 9% zugesetzt wird, dann erfährt Cr wahrscheinlich eine Oberflächenkonzentration in dem Schmelztauch- bzw. Feuerbeschichtungsverfahren, da es schwer zu reduzieren ist, und die Be schichtung wird schwierig. Die Schicht kann jedoch durch Änderung des Beschichtungsverfahrens auf ein solches Material vom rostfreien Typ aufgebracht werden, und durch Verwendung eines rostfreien Stahls, der etwa 10 bis etwa 25% Cr enthält, läßt sich eine äußerst hohe Korrosionsbeständigkeit erzielen. Der Effekt der Korrosionsbeständigkeit ist nicht ausreichend, wenn der Cr-Anteil niedriger als 10% ist, und wenn der Anteil 25% übersteigt, erreicht der Effekt der Korrosionsbeständigkeit eine Sättigung, und darüberhinaus geht die Bearbeitbarkeit des Stahlblechs verloren.
Al: Al wird beim Frischverfahren des geschmolzenen Stahls zum Regulieren von Sauerstoff in dem Stahl zugesetzt. Wenn jedoch der Al-Anteil zu hoch ist, wird die Beschichtungsfähigkeit durch Al beeinträchtigt, und es treten Beschichtungsfehler auf. Ferner verschlechtert sich die Bearbeitbarkeit des Stahlblechs. Aus diesen Gründen sind der untere Grenzwert und der obere Grenzwert auf 0,01% bzw. 0,08% festgesetzt.
In dem sol-N-haltigen Stahl ist jedoch der Al-Anteil nicht größer als 0,01%. Wenn Al in dem Stahl vorhanden ist, verbindet es sich leicht mit N und bildet AlN in dem Stahl, so daß der Gehalt an sol-N, das zur Metallglanz-Haltefähigkeit beiträgt, abnimmt. Aus diesem Grunde wird der Anteil begrenzt.
N: N ist das Element, das die Bearbeitbarkeit des Stahls beeinträchtigt, sich mit Ti verbindet und dadurch den Ti-Anteil erhöht. Daher ist der N-Anteil vorzugsweise niedrig, und sein oberer Grenzwert ist auf 0,004% festgesetzt.
In dem sol-N-haltigen Stahl beträgt jedoch der N-Anteil 0,0015 bis 0,0060%. Ist der Anteil niedriger als 0,0015%, dann läßt sich keine ausreichende Konzentration von sol-N erzielen, das für die Metallglanz-Haltefähigkeit notwendig ist, und ein zu hoher Anteil von sol-N beeinträchtigt die Bearbeitbarkeit. Daher ist der obere Grenzwert auf 0,0060% festgesetzt.
Ferner werden den Ausgangsblechen, die bei der vorliegenden Erfindung für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden, die folgenden Elemente zugesetzt. Erstens, für eine hohe Festigkeit:
Si: Der Anteil von Si in dem sol-N-haltigen Stahl ist auf höchstens 0,2% festgesetzt. Si reagiert mit N und bildet SiN und Si&sub3;N&sub4; und verringert infolgedessen den Anteil von sol- N.
Im Falle des hochfesten Stahls wird andererseits in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen Si zugesetzt, und sein Anteil ist auf höchstens 1,5% begrenzt. Im Falle des hochfesten Stahls, der hohe Anteile von Mn usw. enthält, verbessert Si die Normal- und Hochtemperaturfestigkeit. In diesem Falle wird die Festigkeit um so höher, je größer der Si-Anteil ist, aber Si bildet im Beschichtungsprozeß stabile Siliciumoxide auf der Oberfläche der Stahlblechs und beeinträchtigt die Benetzbarkeit beim Beschichten. Daher ist sein oberer Grenzwert auf 1,5% festgesetzt.
P: P verbessert die Normal- und Hochtemperaturfestigkeit auf die gleiche Weise wie Si. Je größer der zugesetzte Anteil von P, desto höher wird die Festigkeit. Wenn sein Anteil jedoch 0,1% übersteigt, vermindert sich die Schweißbarkeit, und an Punktschweißperlen-Abschnitten treten Risse auf. Daher ist der obere Grenzwert auf 0,1% festgesetzt.
B: B wird in Form von B-Verbindungen an der Korngrenze abgeschieden, beschränkt das Wachstum der Kristallkörner auf grobe Körner bei hoher Temperatur und bewirkt eine Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit. Wenn jedoch der zugesetzte Anteil zu hoch ist, tritt infolge der Wärmezufuhr beim Schweißen usw. eine Abschreckung auf, und der Stahl wird zu stark gehärtet, so daß sich die Dehnbarkeit des Schweißabschnittes verschlechtert. Daher ist der obere Grenzwert auf 0,3% festgesetzt.
Wenn ein rostfreier Stahl, der 10 bis 25% Cr enthält, als Ausgangsblech verwendet wird, dann kann selektiv mindestens einer der Bestandteile Ni in einem Anteil von 0,1 bis 1%, Mo in einem Anteil von 0,1 bis 2% und Cu in einem Anteil von 0,1 bis 1% zugesetzt werden. Wenn Cr, Ni und Mo gleichzeitig vorhanden sind, bewirken sie eine Einschränkung des Fortschreitens der lokalen Korrosion, und Cu bewirkt eine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
Als nächstes können bei der vorliegenden Erfindung ein Chromat-Überzugsfilm und ein organischer Überzugsfilm auf das feueraluminierte Stahlblech aufgebracht werden. Wie oben beschrieben, weisen die Überzugsfilme den zweischichtigen, doppelt gehärteten Typ und den einschichtigen, einfach gehärteten Typ auf. Bei der vorliegenden Erfindung gibt es den Fall, wo eine Grundierungsschicht und eine Deckschicht aufgebracht werden, um Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, und es gibt den Fall, wo ein einschichtiger, einfach gehärteter durchsichtiger Überzugsfilm aufgebracht wird, um ein schönes Aussehen der Aluminiumbeschichtung zu erzielen. In letzterem Fall beträgt die Dicke des Überzugsfilms 1 bis 15 um, und seine Details und die Gründe für die Begrenzung werden nachstehend erläutert.
Der Chromat-Überzugsfilm besteht bei der vorliegenden Erfindung aus Chromverbindungen als Hauptbestandteil. Er kann jedoch Siliciumdioxid zum Erzielen der Korrosionsbeständigkeit und Phosphorsäure zum Weißmachen enthalten. Die Dicke liegt innerhalb des Bereichs von etwa 5 bis etwa 40 mg/m², bezogen auf die Abscheidungsmenge von Cr, und innerhalb dieses Bereichs kann eine stabile Rostschutzwirkung erzielt werden.
Was den Harzüberzugsfilm betrifft, so werden im allgemeinen eine Grundierungsschicht, die ein Rostschutzmittel usw. enthält, und eine Deckschicht, die Färbemittel usw. enthält und auf der Grundierungsschicht angeordnet ist, aufgebracht. Die Grundierungsschicht kann irgendein Epoxy-Typ, ein Acryl- Typ, ein Phenoxy-Typ, ein Urethan-Typ usw. sein, und die Deckschicht kann irgendein Acryl-Typ, ein Polyurethan-Typ, ein Alkyd-Typ, ein Urethan-Typ, ein Siliciumpolyester-Typ, ein Siliciumacryl-Typ, ein Fluortyp usw. sein. Als Rostschutzmittel können Strontiumchromat, Calciumchromat, Zinkchromat usw. verwendet werden.
In Verbindung mit dem durchsichtigen Harzüberzugsfilm wird das feueraluminierte Stahlblech allgemein durch Walzen usw. zu verschiedenen Produktformen gebogen, und in diesem Falle wird die Aluminiumüberzugsschicht aufgenommen, haftet an der Profiliermaschine und verschlechtert wahrscheinlich die Korrosionsbeständigkeit und die Oberflächengüte des Stahlblechs. Um diesem Problem vorzubeugen, wird die Harzbeschich tung ausgeführt. Da jedoch die Überzugsschicht des feueraluminierten Stahlblechs weich ist, sind unter den harten Bearbeitungsbedingungen, wo nach der spanenden Bearbeitung zu einer komplizierten Form oder nach dem Walzen Preßformarbeiten ausgeführt werden, eine Kratzerbildeug der Überzugsschicht und das Auftreten von Rostfleckenbefall durch diese Kratzer unvermeidlich. Eine solche Kratzerbildung und das Auftreten des Rostfleckenbefalls durch die Kratzerbildung werden beim Preßformen, das ein größere Reibung aufweist, stärker beobachtet als beim Walzprofilieren. Zur Verhinderung dieser Probleme ist eine durchsichtige Harzschicht wirkungsvoll, die ein Wachs enthält, und der durchsichtige Harzüberzugsfilm wird mit einer Filmdicke von 1 bis 15 um aufgebracht. Als dieses durchsichtige Harz werden verschiedene Harze verwendet, wie z. B. ein Acrylharz, ein Polyesterharz, ein Alkydharz, ein siliconmodifiziertes Harz, ein Urethanharz, ein Fluorharz usw.
Der Grund für die Begrenzung der Filmdicke ist der folgende. Beträgt die Dicke weniger als 1 um, dann wird es schwierig, einen gleichmäßigen Überzugsfilm auszubilden, und wenn sie andererseits 15 um übersteigt, dann erreicht die Kratzverhinderungswirkung eine Sättigung und die Produktionskosten werden höher.
Wie oben beschrieben, weist das erfindungsgemäße aluminiumbeschichtete Stahlblech eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Wärmebeständigkeit auf, und der Grund für diese hervorragenden Eigenschaften liegt vermutlich darin, daß Mn und Cr, die in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Legierungsschicht und der Überzugsschicht konzentriert sind, große Einflüsse ausüben. Insbesondere wird die Ausbreitung der Korrosion von der Stirnseite und von den Kratzern aus stark eingeschränkt, und an den bei der Bearbeitung auftretenden Kratzern sowie an Punktschweißabschnitten erzielt man eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Wärmebeständigkeit. Diese Wirkung wird durch Kombination der speziellen Zusammensetzung des verwendeten Ausgangsblechs mit der Festlegung eines geeigneten Bereichs weiter verstärkt. Außerdem weisen die Produkte mit dem Chromatüberzugsfilm und dem durchsichtigen Harzüberzugsfilm hohe Kriecheinschränkungswirkungen auf. Wenn notwendig, kann ferner ein Flitterentfernungsmittel mit 150 bis 300 g/m² auf beide Oberflächen aufgebracht werden, um das Aussehen weiter zu verbessern.
Ein solches aluminiumbeschichtetes Stahlblech kann nach dem folgenden Herstellungsverfahren produziert werden.
Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, mit den Schritten:
Ausbilden einer Überzugsschicht mit den folgenden Bestandteilen, angegeben in Gew.-%:
Si: 2 bis 15%
Fe: höchstens 1,2%
Mn: 0,005 bis 0,6%
Cr: 0,002 bis 0,05%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen höchstens 1% beträgt;
auf der Oberfläche eines Stahlblechs; und
Ausbilden einer Legierungsschicht zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht, mit einer Dicke von höchstens 7 um und einer mittleren Zusammensetzung, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:
Fe: 20 bis 50%
Si: 3 bis 20%
Mn: 0,1 bis 10%
Cr: 0,05 bis 1%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht;
unter Verwendung eines Beschichtungsbades mit einer Zusammensetzung, die aus den folgenden Bestandteilen besteht:
Si: 3 bis 15%
Fe: 0,5 bis 3,5%
Mn: 0,05 bis 1,5%
Cr: 0,01 bis 0,2%, und
einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen nicht größer als 1% ist; und wobei eine Abscheidungsmenge der Überzugsschicht mindestens 60 g/m² auf beiden Ober flächen beträgt und die Wärmebehandlung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die folgenden Koordinaten A, B, C, D, E und F eingegrenzt wird:
A: (5 Sekunden, 510ºC), D: (30 Stunden, 300ºC),
B: (1 Minute, 530ºC), E: (1 Minute, 304ºC),
C: (30 Stunden, 530ºC), F: (5 Sekunden, 450ºC).
Ferner bietet die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das aufweist: Ausführen der Plattierung unter Verwendung des Beschichtungsbades mit der oben beschriebenen Zusammensetzung auf eine solche Weise, daß die Überzugsschicht und die Legierungsschicht jeweils mit der oben beschriebenen Zusammensetzung enthalten sind, und Ausführen der Wärmebehandlung innerhalb des Bereichs, der durch die Koordinaten A, B, C, D, E und F eingegrenzt wird.
Dieses Verfahren kann außer der Korrosionsbeständigkeit und der Wärmebeständigkeit auch die Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung stark verbessern, was dadurch bewerkstelligt wird, daß die Bildung von die Überzugsschicht durchdringen Rissen, wie bereits beschrieben, verhindert wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine neuartige Beobachtung zu dem Verfahren gemacht, daß die Überzugsschicht des feueraluminierten Stahlblechs flexibler und schneller wirksam macht. Wenn Mn und Cr dem Aluminiumbeschichtungsbad gemischt zugesetzt werden, kann die Erweichungswirkung nicht unmittelbar nach dem Beschichten erzielt werden, aber die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, daß die Erweichungswirkung der Überzugsschicht beim anschließenden Glühen schneller und stärker eintritt. Wenn diese Elemente dem Beschichtungsbad zugesetzt werden, können diese Elemente nicht gleichmäßig in der Überzugsschicht dispergiert werden, sondern werden ungewöhnlich stark in der Legierungsschicht konzentriert. Konkreter gesagt, die Konzentrationen dieser Elemente in der Überzugsschicht betragen etwa 1/5 bis etwa 1/10 der zugesetzten Anteile, und der Rest ist in der Legierungsschicht konzentriert. Daher nehmen die Mn- und Cr-Konzentrationen in der Überzugsschicht relativ niedrige Werte an, und sie werden vermutlich die Abscheidungsplätze von Fe und beschleunigen die Erweichung der Überzugsschicht.
Als nächstes werden die Abscheidungsmenge der Beschichtung und die Glühbedingungen erläutert. Wie bereits beschrieben, wird die Rißausbreitung von der Legierungsschicht zur Oberfläche beim Biegen eingeschränkt, wenn die geglühte Überzugsschicht erweicht ist, und schließlich verringern sich die Risse, welche die Beschichtung durchdringen. Dementsprechend ist dieser Effekt von der Abscheidungsmenge der Beschichtung abhängig, und je kleiner die Abscheidungsmenge, desto geringer wird der Effekt. Um die Überzugsschicht ausreichend zu erweichen, ist eine Abscheidungsmenge von mindestens 60 g/m² notwendig. Ist die Abscheidungsmenge zu groß, dann verringert sich wahrscheinlich die Haftfestigkeit der Schicht, und während der Herstellung bildet sich wahrscheinlich ein eigenartiges Fließmuster. Daher beträgt die wünschenswerte Abscheidungsmenge bis zu 300 g/m². Die Glühbedingungen sind von der Abscheidungsgeschwindigkeit von Fe in die Überzugsschicht abhängig. Daher muß die Abscheidungs-Reaktionsgeschwindigkeit von Fe auf geeignete Weise gesteuert werden, und die Glühtemperatur muß als die Temperatur, die sowohl die Bildung der kompakten AlN-Schicht als auch die Erweichung der Überzugsschicht bewerkstelligen kann, innerhalb des Bereichs von 300 bis 530ºC liegen. Die obere Grenztemperatur von 530ºC ist der kritische Wert für die Abscheidungs-Reaktionsgschwindigkeit von Fe, und die untere Grenztemperatur von 300ºC ist eine Temperatur, die für die Abscheidungs-Reaktionsgschwindigkeit von Fe und für die Erweichung wirksam ist. Ferner wird die Glühdauer in Verbindung mit der Glühtemperatur festgelegt, aber innerhalb der Glühdauer von nicht mehr als 5 Sekunden ist eine Erweichung nicht möglich. Obwohl der obere Grenzwert der Glühdauer auf der Voraussetzung des BAF-Glühens beruht, wird er unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit auf 30 Stunden festgesetzt. Übrigens kann das Glühen in der Nähe der oberen Grenztemperatur von 500ºC innerhalb kurzer Zeit ausgeführt werden, und in einem Inline-Ofen läßt sich das Glühen ausreichend durchführen.

Beispiele

Beispiel 1

Als Rohbleche zum Plattieren wurden zwei Stahlblecharten verwendet, d. h. ein 0,18 mm dicker Ti-IF-Stahl und ein 0,8 mm dicker Al-k-Stahl, die jeweils gewöhnliche Warmwalz- und Kaltwalzprozesse durchlaufen hatten, und das Schmelztauch- bzw. Feueraluminieren wurde in einer Linie vom Raffinierofen- Reduzierofen-Typ ausgeführt. Die Komponenten jedes Ausgangsblechs für das Plattieren sind in Tabelle 1 angegeben. Die anhaftende Beschichtungsmenge wurde durch ein Gasabstreif- bzw. Gaswischverfahren auf etwa 120 g/m² auf beiden Oberflächen nach dem Beschichten eingestellt, und das beschichtete Stahlblech wurde nach dem Abkühlen aufgenommen. Dabei wurden Si, Mn und Cr als Bestandteile des Beschichtungsbades zugesetzt, und es konnte eine Beschichtung mit hervorragendem Aussehen erzielt werden. Tabelle 1: Stahlbestandteile von Probenmaterialien (Gew.-%)
Jedes der auf diese Weise hergestellten aluminiumbeschichteten Stahlbleche wurde beurteilt. Das Beurteilungsverfahren ist im folgenden aufgeführt. Tabelle 3 stellt die Herstellungsbedingungen zusammen mit dem Ergebnis der Leistungsbeurteilung dar. Bei niedrigem Si-Anteil im Bad (Vergleichsbeispiel 1) war die Einschränkungswirkung für die Legierungsschicht gering, und infolgedessen wuchs die Legierungsschicht. Bei zu hohen Mn- und Cr-Anteilen im Bad (Vergleichsbeispiele 5 und 7) war die Badtemperatur hoch, und die Legierungsschicht wuchs gleichfalls, so daß die Haftfestigkeit abnahm. Bei zu hohem Si-Anteil im Bad (Vergleichsbeispiel 2) oder bei zu hohen Sn- und Zn-Anteilen im Bad (Vergleichsbeispiel 9) nahm die Korrosionsbeständigkeit ab. Bei zu niedrigen Mn- und Cr- Anteilen im Bad (Vergleichsbeispiele 3 und 8) verschlecherten sich die Korrosionsbeständigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Haftfestigkeit insgesamt. Wenn ausschließlich Cr dem Bad zugegeben wurde (Vergleichsbeispiel 4) konnten der SST-Wert (Solesprühtest) und die Korrosionsbeständigkeit unter Freiluftbewitterungsbedingungen verbessert werden, aber die Korrosion unter äußerst harten Bedingungen, wie z. B. an der Innenfläche einer Auspuffanlage, war schlechter, und die Haftfestigkeit war gleichfalls geringer. Wenn im Gegensatz dazu dem Bad nur Mn zugesetzt wurde, dann waren sowohl der SST-Wert als auch die Korrosionsbeständigkeit unter Freiluftbewitterungsbedingungen schlechter.

[1] Analysenverfahren für die Überzugsschicht und die Legierungsschicht:

(1) Überzugsschicht:

Es wurde nur die Überzugsschicht durch elektrolytisches Ablösen in 3% NaOH + 1% AlCl&sub3;·6H&sub2;O aufgelöst, und die Lösung wurde als Analysenlösung für die Zusammensetzung der Überzugsschicht verwendet. Jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

(2) Legierungsschicht:

Nach dem oben beschriebenen elektrolytischen Ablösen wurde die Legierungsschicht durch 10%-iges Ätznatron abgelöst, um eine Analysenlösung für die Zusammensetzung der Legierungsschicht zu erhalten, und jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

[2] Korrosionstest:

Es wurden die folgenden drei Testarten ausgeführt.

(1) Freiluftbewitterungstest:

Jede Probe mit einer Größe von 50 · 200 mm wurde so angebracht, daß sie eine Neigung von 30º nach Süden hatte, und wurde drei Jahre lang in einem Industriegebiet einem Freiluftbewitterungstest ausgesetzt, um eine Korrosionsminderungsmenge zu messen. Übrigens stellte der Wert der Korrosionsminderung den Wert für beide Beschichtungsoberflächen dar.

(2) Solesprühtest:

Für jede Probe mit einer Größe von 70 · 150 mm wurde über 30 Tage ein Solesprühtest gemäß JIS Z 2371 ausgeführt, und die Korrosionsminderungsmenge wurde gemessen. Der Wert der Korrosionsminderungsmenge stellte den Wert für eine Beschichtungsoberfläche dar.

(3) Tauchtest einer Kraftfahrzeug-Auspuffanlage in salzhaltigem bzw. ionenhaltigem Wasser:

Jede Probe mit einer Größe von 70 · 150 mm wurde 30 Minuten lang in eine in Tabelle 2 dargestellte Lösung getaucht und 30 Minuten bei 70ºC getrocknet. Dieser Zyklus wurde 1000mal wiederholt, und die Korrosionsminderungsmenge nach dem Test wurde gemessen. Der Wert war gleichfalls der Wert für eine Beschichtungsoberfläche. Tabelle 2: Zusammensetzung der Testlösung (ppm)

[3] Haftfestigkeit der Beschichtung:

Es wurden die folgenden zwei Testarten ausgeführt.

(1) Hin- und Herbiegetest:

Jede Probe mit der in Fig. 1 dargestellten Form wurde einem Schlagbiegeversuch unterworfen, und der Ablösungszustand der Beschichtung am gebogenen Abschnitt wurde untersucht und beurteilt. Die Beurteilungsskala ist nachstehend aufgeführt. Beurteilungspunkt: Standard
1: keine Unregelmäßigkeit
2: Riß in der Plattierungsschicht aufgetreten
3: Punktartiges Ablösen der Plattierung aufgetreten
4: Folienartiges Ablösen der Plattierung aufgetreten
5: Ablösen der Plattierung auf der gesamten Oberfläche

(2) Becherkontraktionstest:

Durchmesser des Rohlings: 50 mm, Kontraktionstiefe: 10 mm, Radius der Werkzeugschulter: 2 mm, Stempeldurchmesser: 33 mm.
Die Kontraktion wurde unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt, und der Ablösungszustand der Beschichtung am seitlichen Oberflächenabschnitt wurde untersucht. Der Standard für die Beurteilung war der gleiche wie beim Hin- und Herbiegetest (1)

[4] Wärmebeständigkeitstest:

Jede Probe mit einer Größe von 100 · 100 mm wurde 48 Stunden in einer Atmosphäre bei 800ºC gehalten und dann abgekühlt. Dieser Zyklus wurde fünfmal wiederholt und die Oxidationszuwachsmenge nach dem Test wurde gemessen. Tabelle 3: Testproben und Ergebnisse der Leistungsbeurteilung Tabelle 3 (Fortsetzung) Tabelle 3: (Fortsetzung) Tabelle 3: (Fortsetzung)

Anmerkungen:

1) Die unterstrichenen Werte stellen den Bereich außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs dar.
2) Gesamtbeurteilung:
@: hervorragend O: ziemlich gut x: minderwertig

Beispiel 2

Das Feueraluminieren wurde durchgeführt, indem mehrere Stahlarten mit den in Tabelle 5 angegebenen Zusammensetzungen, die eine Dicke von 0,8 mm aufwiesen und durch gewöhnliches Warmwalzen und Kaltwalzen hergestellt wurden, jeweils als Ausgangsblech in einer Linie vom Raffinierofen-Reduzierofen-Typ eingesetzt wurden. Die Haftmenge der Beschichtung wurde durch ein Gaswischverfahren auf etwa 120 g/m² auf beiden Oberflächen nach dem Beschichten eingestellt, und nach dem Abkühlen wurde jedes Stahlblech aufgenommen. In diesem Falle wurden Si, Mn und Cr als Komponenten des Beschichtungsbades zugegeben, und es konnte eine Beschichtung mit gutem Aussehen hergestellt werden.
Jedes der entstehenden aluminiumbeschichteten Stahlbleche wurde beurteilt. Das Beurteilungsverfahren ist im folgenden aufgeführt. Die Herstellungsbedingungen und die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 zusammengestellt. Tabelle 4 Tabelle 4 (Fortsetzung) Tabelle 5

[1] Analysenverfahren der Zusammensetzung der Überzugsschicht und der Legierungsschicht:

(1) Überzugsschicht:

Es wurde ausschließlich die Überzugsschicht durch elektrolytisches Ablösen in 3% NaOH + 1% AlCl&sub3;·4H&sub2;O aufgelöst, und die Lösung wurde als Analysenlösung für die Zusammensetzung der Überzugsschicht verwendet. Jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

(2) Legierungsschicht:

Nach einem elektrolytischen Ablösen, wie oben beschrieben, wurde die Legierungsschicht durch 10%-iges Ätznatron abgelöst, um eine Analysenlösung für die Zusammensetzung der Legierungsschicht zu erhalten, und jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

[2] Korrosionstest:

Der Korrosionstest wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.

[3] Haftfestigkeit der Beschichtung:

Der Haftfestigkeitstest der Beschichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.

[4] Wärmebeständigkeitstest:

Der Wärmebeständigkeitstest wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.

[5] Metallglanz-Haltefähigkeitstest:

Proben mit einer Größe von 50 · 50 mm wurden 200 Stunden in einer Atmosphäre bei 550ºC, 600ºC bzw. 650ºC gehalten und ihr Aussehen nach dem Erwärmen wurde mit dem Auge beurteilt. Der Standard für die Beurteilung waren der folgende:
O: silberweiße Farbe wurde beibehalten
Δ: Es trat eine leichte Schwärzung auf
x: Es trat eine Schwärzung auf der gesamten Oberfläche auf

[6] Preßformbarkeit:

Jedes Probenblech wurde zu einem Durchmesser von 80 mm und einer Tiefe von 40 mm geformt, und die Formbarkeit wurde in Abhängigkeit vom Grad der Rißbildung beurteilt.
O: kein Riß
x: Riß aufgetreten

Beispiel 3

Das Feueraluminieren wurde ausgeführt, indem mehrere Stahlarten mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen, die eine Dicke von 0,8 mm aufwiesen und durch gewöhnliches Warmwalzen und Kaltwalzen hergestellt wurden, in einer Linie vom Raffinierofen-Reduzierofen-Typ jeweils als Ausgangsblech eingesetzt wurden. Die Haftmenge der Beschichtung wurde durch ein Gaswischverfahren auf etwa 200 g/m auf beiden Oberflächen nach der Beschichtung eingestellt, und nach dem Abkühlen wurde jedes Stahlblech aufgenommen. In diesem Falle wurden Si, Mn und Cr als Beschichtungsbad-Komponenten zugesetzt, und die Beschichtung wurde ausgeführt. Es konnte eine Beschichtung mit gutem Aussehen hergestellt werden.
Auf jedes der entstehenden feueraluminierten Stahlbleche wurde eine Walzenbeschichtung angewandt, indem eine Lösung verwendet wurde, die aus CrO&sub3;: 30 g/l, H&sub3;PO&sub4;: 10 g/l und SiO&sub2;: 10 g/l bestand, und jedes Blech wurde bei 100ºC getrocknet. Als nächstes wurde eine Chromatschicht bis zu einer Haftmenge von 15 mg/m² aufgebracht. Eine Grundierungsschicht, die durch Zugabe von 20% Strontiumchromat-Rostschutzfarbstoff, bezogen auf das Trockengewichtsverhältnis, zu einem Epoxid- oder Acrylharz hergestellt wurde, wurde in einer Trockenschichtdicke von 10 um aufgebracht, und das Härten wurde 60 Sekunden bei einer Blechtemperatur von 200ºC ausgeführt. Ferner wurde auf die Grundierung eine Beschichtung vom Siliconpolyestertyp oder vom Fluortyp bis zu einer Trockenschichtdicke von 20 um aufgebracht. Das Härten erfolgte über 60 Sekunden bei einer Blechtemperatur von 240ºC. Nach beendeter Herstellung wurde jedes Probenblech unter verschiedenen Bedingungen beurteilt. Das Beurteilungsverfahren ist weiter unten aufgeführt. Die Herstellungsbedingungen und die Beurteilungsergebnisse sind zusammen in den Tabellen 2 und 3 angegebenen. Wenn Mn und Cr dem Bad gemischt zugesetzt wurden, konnten sowohl die Korrosionsbeständigkeit als auch die Haftfestigkeit verbessert werden. Bei zu niedrigem Anteil von Mn oder Cr war die Korrosionsbeständigkeit nicht ausreichend, während im Gegensatz dazu bei einem zu hohem Anteil von Mn oder Cr die Badtemperatur erhöht werden mußte. Infolgedessen wuchs die Legierungsschicht, und die Haftfestigkeit wurde beeinträchtigt. Wenn die Summe von Zn und Sn zu hoch war, wurde die Korrosionsbeständigkeit gleichfalls beeinträchtigt. Tabelle 6: Stahlbestandteile von Probenmaterialien (Gew.-%) Tabelle 7: Details der Probenmaterialien
(Anmerkungen): Unterstrichene Werte stellen den Zustand außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs dar. Tabelle 8: Details der Probenmaterialien und Ergebnisse des Leistungsbeurteilungstests

Anmerkungen:

1) RBA: Hin- und Herbiegen CDA: Becherkontraktion
2) Gesamtbeurteilung:
@: hervorragend O: ziemlich gut x: minderwertig
3) Unterstrichene Werte stellen den Zustand außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs dar.

[1] Analysenverfahren für die Zusammensetzung der Überzugsschicht und der Legierungsschicht:

Die Analyse wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel ausgeführt.

[2] Korrosionstest:

Es wurden die folgenden beiden Testarten ausgeführt.

(1) Freiluftbewitterungstest:

Jede Probe mit einer Größe von 50 · 200 mm wurde mit einer Neigung von 30º nach Süden angeordnet und über zwei Jahre einem Freiluftbewitterungstest in einem Industriegebiet ausgesetzt, um die Korrosionsfortschrittsbreite von der Stirnseite aus (die Kantenkriechbreite) zu messen.

(2) Solesprühtest:

Für jede Probe mit einer Größe von 70 · 150 mm wurde über 30 Tage ein Solesprühtest gemäß JIS 22371 ausgeführt, um die Korrosionsfortschrittsbreite von der Stirnseite aus (die Kantenkriechbreite) zu messen.

Beispiel 4

Die feueraluminierten Stahlbleche von Nr. 3 der vorliegenden Erfindung und vom Vergleichsbeispiel 1, dargestellt in den Tabellen 7 und 8 von Beispiel 3, wurden als Ausgangsbleche für die Beschichtung verwendet. Die Badkomponenten und die Komponenten der Überzugsschicht und der Legierungsschicht sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Ausgangsblech für die Beschichtung: A in Tabelle 6 (Al- k-Stahl).
Die Chromatierung wurde auf dieses feueraluminierte Stahlblech unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 aufgebracht. Als nächstes wurde ein durchsichtiger Harzüberzug vom Acryltyp ("Coil Coat 289"), ein Erzeugnis der Kawakami Toso K. K., aufgebracht und bei 200ºC gehärtet und getrocknet. In diesem Fall wurde die Überzugsfilmdicke auf 0,5 bis 20 um eingestellt. Ein Harzüberzug, hergestellt durch Zugabe von 0,05 bis 3% pulverförmigem Polyethylenwachs zu diesem durchsichtigen Harzüberzug, wurde gleichfalls aufgebracht und entsprechend bei 200ºC gehärtet und getrocknet. Die Dicke des Überzugsfilms wurde entsprechend auf 0,5 bis 20 um eingestellt.
Diese Proben wurden nach der Herstellung beurteilt. Unter den Beurteilungspunkten wurden die Korrosionsbeständigkeit, die Formbarkeit und die Kratzfestigkeit auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beurteilt. Die Beurteilungsverfahren für andere Punkte sind im folgenden dargestellt. Die Herstellungsbedingungen und die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 10 und 11 aufgeführt. Wenn eine hochgradige Formbarkeit nicht ausdrücklich gefordert wurde, brauchte das Wachs der Schicht nicht zugesetzt zu werden, und in diesem Falle war der Wert eines kritischen Einschnürungs- bzw. Kontraktionsverhältnisses nicht hoch. Bei zu geringer Schichtdicke konnten keine ausreichende Formbarkeit und Kratzfestigkeit erzielt werden. Ferner war für diejenigen Beschichtungsbad-Zusammensetzungen, denen kein Mn und Cr zugesetzt wurde, die Korrosionsbeständigkeit nicht ausreichend.
Wie oben beschrieben, war die Zugabe von Wachs zur Beschichtung wirksam für die Anwendungen, wo eine harte Bearbeitung erforderlich war, und unter Verwendung einer dünnen Schicht konnten Formbarkeit und Kratzfestigkeit erzielt werden. Wenn jedoch der Wachsanteil zu niedrig war, dann war sein Beitrag zur Formbarkeit und Kratzfestigkeit gering. Wie bereits beschrieben, konnte keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit erzielt werden, wenn der Beschichtungsbad-Zusammensetzung kein Mn und kein Cr zugesetzt wurden. Im Beispiel Nr. 38 der vorliegenden Erfindung betrug die Formbarkeit (der kritische Kontraktionswert) 1,8, aber dieser Wert war in erheblichem Maße ungenügend, da das Ziel der Zugabe von Wachs darin bestand, eine hervorragende Formbarkeit zu erreichen. Tabelle 9: Komponenten des Beschichtungsbades der Überzugsschicht und der Legierungsschicht Tabelle 10: Herstellungsbedingungen und Beurteilungsergebnisse Tabelle 11: Herstellungsbedingungen und Beurteilungsergebnisse

[1] Formbarkeitstest:

Unter Verwendung eines Universal-Formbarkeitsprüfgeräts wurde ein Kontraktionstest bei einem Faltenstützdruck von 500 kg und einem Stempeldurchmesser von 50 mm und durch Veränderung eines Rohlingsdurchmessers ausgeführt. Es wurde ein maximaler Rohlingsdurchmesser bestimmt, bei dem an jedem Probekörperm keine Rißbildung auftrat, und das Verhältnis dieses Rohlingsdurchmessers zum Stempeldurchmesser wurde als kritisches Kontraktions- bzw. Einschnürungsverhältnis verwendet. Dieses Verhältnis wurde beurteilt.

[2] Kratzfestigkeitstest:

Unter Verwendung eines Bauden-Prüfgeräts für den kinetischen Reibungskoeffizienten wurde eine Last von 1 kg auf eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 10 mm angewandt, und die gleiche Position wurde 100mal wiederholt gemessen. Die Kratzfestigkeit wurde nach dem Wert der 100. Messung beurteilt. Übrigens wurden diejenigen Proben, die vor der 100. Messung ausgebeult wurden und nicht zur Messung verwendet werden konnten, durch x dargestellt.

Beispiel 5

Das Feueraluminieren wurde ausgeführt, indem mehrere Stahlarten mit den in Tabelle 12 angegebenen Zusammensetzungen, die eine Dicke von 0,8 mm aufwiesen und durch gewöhnliches Warmwalzen und Kaltwalzen hergestellt wurden, in einer Linie vom Raffinierofen-Reduzierofen-Typ jeweils als Ausgangsblech verwendet wurden. Die Haftmenge der Beschichtung wurde durch ein Gaswischverfahren auf etwa 40 bis 300 g/m² auf beiden Oberflächen nach der Beschichtung eingestellt, und nach dem Abkühlen wurde jedes Stahlblech aufgenommen. In diesem Falle wurden Si, Mn und Cr als Beschichtungsbadkomponenten zugesetzt, und die Beschichtung wurde ausgeführt. Es konnte eine Beschichtung mit gutem Aussehen hergestellt werden.
Auf einige der aluminiumbeschichteten Stahlbleche wurde ein organischer Harzüberzug aufgebracht. Zuerst wurde ein Walzenauftrag unter Verwendung einer Lösung ausgeführt, die aus CrO&sub3;: 30 g/l, H&sub3;PO&sub4;: 10 g/l und SiO&sub2;: 10 g/l bestand, und das Trocknen erfolgte bei 100ºC. Als nächstes wurde eine Chromat schicht bis zu einer Haftmenge von 15 mg/m² aufgebracht, und dann wurde die Beschichtung ausgeführt. Die Beschichtungssysteme waren zweischichtiges und einschichtiges durchsichtiges Harz. Die Beschichtungsbedingungen sind in Tabelle 13 angegeben.
Nach der Herstellung wurden verschiedene Eigenschaften dieser Proben nach dem folgenden Beurteilungsverfahren beurteilt. Die Produktionsbedingungen und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 14 angegeben. Tabelle 12: Bestandteile von Probenstählen (Gew.-%) Tabelle 13: Beschichtungsbedingungen Tabelle 14: Details dar Probenstähle und Beurteilungsergebnisse Tabelle 14 (Fortsetzung)

Anmerkungen:

1) RBA: Hin- und Herbiegen CDA: Becherkontraktion
2) Gesamtbeurteilung:
@: hervorragend O: ziemlich gut Δ: erheblich minderwertig x: minderwertig
3) Unterstrichene Werte stellen den Zustand außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs dar.

[1] Korrosionstest

(1) Korrosionstest nach der Bearbeitung:

Es wurde eine Biegung von 0 t bis 2 t ausgeführt, wobei t die Blechdicke jeder Probe mit einer Größe von 50 · 10 mm darstellt (Haftfestigkeitsbiegen), und die Probe wurde einem Freiluftbewitterungstest unterworfen, indem sie mit einer Neigung von 30º nach Süden ausgerichtet und einen Monat lang in einer Industriegegend stehengelassen wurde. Für den bearbeiteten Abschnitt jeder Probe wurde ein Rostfleckenbefall-Flächenverhältnis bestimmt.

(2) Flachblech-Korrosionstest:

Für jede Probe mit einer Größe von 70 · 150 mm wurde über 30 Tage ein Solesprühtest (SST) gemäß JIS Z 2371 ausgeführt, und für jede Probe wurde der Weißrostbefallzustand nach dem Test auf der Grundlage des folgenden Standards beurteilt. Übrigens wurden die beschichteten Stahlbleche nicht getestet.
: Weißrost, nicht mehr als 3%
O: Weißrost, 3 bis 10%
Δ: Weißrost, 10 bis 20%
x: Weißrost, mehr als 20%

[2] Haftfestigkeit der Schicht:

Der Haftfestigkeitstest für die Schicht wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Die Kontraktion bzw. Einschnürung wurde unter den oben beschriebenen Bedingungen ausgeführt, und der Schichtablösezustand auf dem seitlichen Oberflächenabschnitt wurde überprüft. Der Standard für die Beurteilung war der gleiche wie beim Hin- und Herbiegeversuch gemäß Punkt (1).
Im Falle der feueraluminierten Stahlbleche, die in dem Beschichtungsbad beschichtet wurden, das kein Mn und Cr enthielt, konnte durch kurzzeitiges Glühen keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung erreicht werden. Wenn die Anteile von Mn und Cr zu hoch waren, stieg die Badtemperatur, so daß infolge des Wachstums der Legierungsschicht eine Verschlechterung der Haftfestigkeit auftrat. Wenn die Haftmenge zu gering war oder wenn die Glühbedingungen nicht geeignet waren, konnte die Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung nicht verbessert werden. Wenn die Beschichtung in dem Bad, das Mn und Cr enthielt, wobei deren Anteile auf eine geeignete Beschichtungshaftmenge eingestellt wurden, und unter geeigneten Glühbedingungen ausgeführt wurde, konnten eine hervorragende Haftfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit nach dem Bearbeiten erzielt werden. Die Wirkung blieb auch dann die gleiche, wenn eine Beschichtung auf die Stahlbleche aufgebracht wurde.

Beispiel 6

Das Feueraluminieren wurde unter Verwendung von kaltgewalzten Stahlblechen (0,8 mm dick) ausgeführt, welche die in Tabelle 15 angegebenen Stahlbestandteile aufwiesen und gewöhnliche Warmwalz- und Kaltwalzprozesse durchlaufen hatten. Das Feueraluminieren wurde in einer Linie vom Raffinierofen- Reduzierofen-Typ ausgeführt, und die Beschichtungsdicke wurde nach dem Plattieren durch ein Gaswischverfahren eingestellt. Danach wurde die Abkühlungsgeschwindigkeit mittels Luftkühlung reguliert. Die Beschichtungsbad-Zusammensetzung bestand in diesem Falle im wesentlichen aus Al-2% Fe, und diesem Bad wurden Si, Mn und Cr zugesetzt. Dabei wurde Fe aus den Beschichtungsvorrichtungen im Bad und aus dem Band zugeführt. Das Aussehen der Plattierung war hervorragend und ohne Beschichtungsfehler. Ferner wurden einige von den Proben nach dem Beschichten unter Verwendung eines Kastenglühofens in Luft geglüht. Die Feueraluminierungs-Bedingungen und die Glühbedingungen zu diesem Zeitpunkt sind in den Tabellen 16 und 17 angegeben. Die Leistung jedes auf diese Weise hergestellten feueraluminierten Stahlblechs als Kraftstofftank wurde beurteilt. In diesem Falle wurde das folgende Beurteilungsverfahren angewandt. Tabelle 15: Stahlbestandteile von Proben (Gew.-%)

[1] Analysenverfahren für die Zusammensetzung und die Dicke der Überzugsschicht und der Legierungsschicht:

(1) Überzugsschicht:

Es wurde ausschließlich die Überzugsschicht durch elektrolytisches Ablösen in 3% NaOH + 1% AlCl&sub3;·6H&sub2;O abgelöst, und die Lösung wurde als Analysenlösung für die Zusammensetzung der Überzugsschicht verwendet. Jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

(2) Legierungsschicht:

Nach dem oben beschriebenen elektrolytischen Ablösen wurde die Legierungsschicht durch Ätznatron abgelöst, um eine Lösung für die Analyse der Zusammensetzung der Legierungsschicht zu erhalten, und jedes Element wurde quantitativ bestimmt.

(3) Dicke der Legierungsschicht:

Die Dicke der Legierungsschicht wurde durch ein Foto des Schnitts mit 400x Vergrößerung gemessen.

[2] Beurteilung der Bearbeitbarkeit durch Pressen:

Der Formpreßversuch wurde mit einem Kontraktionsverhältnis von 2, 3 unter Verwendung eines zylinderförmigen Stempels mit einem Durchmesser von 50 mm durchgeführt, wobei ein hydraulisches Formpreßprüfgerät verwendet wurde. Dabei betrug ein Faltenstützdruck 500 kg/cm², und die Formbarkeit wurde nach den folgenden Indizes beurteilt.

[Beurteilungsstandard]

: formbar, Überzugsschicht defektfrei.
O: formbar, Riß in der Überzugsschicht aufgetreten
Δ: formbar, Ablösung in der Überzugsschicht aufgetreten
x: nicht formbar (Riß im Ausgangsblech aufgetreten)

[3] Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit der Innenfläche nach dem Bearbeiten:

Jede Probe wurde durch das oben beschriebene hydraulische Formpreßprüfgerät kontrahiert bzw. eingeschnürt und zu einem Zylinder mit einer Flanschbreite von 20 mm, einem Durchmesser von 50 mm, einer Tiefe von 25 mm und einem flachen Boden umgeformt. Als nächstes wurden jeweils 20 cm³ von 6 weiter unten aufgeführten Kraftstoffarten in den Zylinder eingebracht, und der Zylinder wurde durch einen Glasdeckel und einen Siliconkautschukring verschlossen. Nachdem jede Probe bei Raumtemperatur 3 Monate stehengelassen wurde, wurde der Korrosionszustand des Materials beobachtet.
Es ist bekannt, daß der Brennstoff während des Gebrauchs eine Qualitätsminderung durch Oxidation erfährt und daß organische Säuren gebildet werden. Um diesen Zustand zu simulieren, wurde ein zersetztes Benzin hergestellt, indem Sauerstoff und das Benzin in den Behälter eingebracht und 10 Stunden lang bei 100ºC und 7 mmHg gehalten wurden. Wenn der Kraftstoff innerhalb des Tanks abnahm, kondensierte die beim Einfüllen des Kraftstoffs eingetretene Luftfeuchtigkeit innerhalb des Tanks manchmal im Gasphasenteil und vermischte sich mit dem Kraftstoff. Um die Einflüsse der Feuchtigkeit und den Einfluß der Qualitätsminderung von Benzin zu erfassen, wurde die Beurteilung auch unter Verwendung von Kraftstoff ausgeführt, dem destilliertes Wasser zugesetzt wurde.

[verwendete Kraftstoffe]

(1) Benzin
(2) zersetztes Benzin 90% + destilliertes Wasser 10%
(3) Methanol 15% + Benzin 85% + destilliertes Wasser 10%

[Beurteilungsstandard]

: Auftreten von Rostfleckenbefall weniger als 0,1% und keine Änderung
O: Auftreten von Rostfleckenbefall 0,1% bis weniger als 1% und leichter Weißrost
Δ: Auftreten von Rostfleckenbefall 1% bis weniger als 5% und leichter Weißrost
x: Auftreten von Rostfleckenbefall 5% bis weniger als 15% oder erheblicher Weißrost
xx: Rostfleckenbefall auf der gesamten Oberfläche aufgetreten. Tabelle 16: Details der Proben und Ergebnisse der Leistungsbeurteilung Tabelle 16 (Fortsetzung) Tabelle 17 Tabelle 17 (Fortsetzung)
Die Ergebnisse dieser Beurteilung sind in Tabelle 17 angegeben. Bei niedrigem Si-Anteil in der Zusammensetzung des Aluminiumbeschichtungsbades (Vergleichsbeispiel 1) oder bei zu hoher Glühtemperatur nach dem Beschichten (Vergleichsbeispiel 8) wuchs die Legierungsschicht auf eine zu große Dicke an, so daß beim Formpressen eine Ablösung der Schicht auftrat. Die Korrosionsbeständigkeit nahm in diesem Falle nach dem Bearbeiten erheblich ab, was ganz natürlich war. Bei zu hohem Anteil von Si im Beschichtungsbad (Vergleichsbeispiel 2) verschlechterte sich die Dehnbarkeit der Überzugsschicht und infolgedessen die Haftfestigkeit. Da ferner die Korrosionsbeständigkeit selbst schlechter wurde, führte die Verschlechterung dieser Eigenschaften zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit nach dem Bearbeiten. Bei zu niedrigen Anteilen von Mn und Cr (Vergleichsbeispiele 3 und 5) war die Konzentration dieser Elemente in der Legierungsschicht nicht ausreichend, und die Korrosionsbeständigkeit nach dem Bearbeiten wurde gleichfalls unzureichend.
Bei zu hohen Anteilen dieser Elemente (Vergleichsbeispiele 4 und 6) wurden dagegen die Elemente nicht aufgelöst, wenn nicht die Badtemperatur erhöht wurde. Infolgedessen wuchs die Legierungsschicht zu stark, und die Leistung fiel ab. Bei zu hohen Anteilen von Sn und Zn im Beschichtungsbad (Vergleichsbeispiel 7) verschlechterte sich die Korrosionsbeständigkeit der Überzugsschicht. Im Falle der herkömmlichen Materialien, wie z. B. einer Beschichtung mit Pb-Sn-Legierung, einer Zinkbeschichtung usw. (Vergleichsbeispiele 9 und 10) war die Korrosionsbeständigkeit der Überzugsschicht selbst ungenügend und die Leistung fiel ab. Wie durch die Beispiele Nr. 1 bis 16 der vorliegenden Erfindung dargestellt, konnte eine gute Bearbeitbarkeit (Haftfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit nach dem Bearbeiten) erzielt werden, wenn die Bedingungen für die Badbestandteile sämtlich geeignet waren. Ferner konnte, wenn das Glühen ausgeführt wurde, die Leistung weiter verbessert werden (Beispiele 17 und 18 der vorliegenden Erfindung). Wenn das Glühen nicht ausreichend war, wie z. B. bei niedriger Glühtemperatur und kurzer Glühdauer (Beispiele 19 und 20 der Erfindung), war die leistungsverbessernde Wirkung nicht ausreichend.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte feueraluminierte Stahlblech weist nach dem Bearbeiten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf. Da das erfindungsgemäße Stahlblech insbesondere effektiver ist als die nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten Stahlbleche, sogar innerhalb des Bereichs, wo die Haftmenge der Beschichtung gering ist, kann der Anwendungsbereich erweitert werden, und ein kurzzeitiges Glühen wird möglich, was einen großen Vorzug bezüglich der Herstellungskosten darstellt. Folglich leistet die vorliegende Erfindung einen großen Beitrag für die Industrie.

Claims

1. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das aufweist:

eine auf der Oberfläche des Stahlblechs angeordnete Überzugsschicht mit den folgenden Bestandteilen, angegeben in Gew.-%:

Si: 2 bis 15%

Fe: höchstens 1,2%

Mn: 0,005 bis 0,6%

Cr: 0,002 bis 0,05%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen nicht größer als 1% ist; und

eine zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht angeordnete Legierungsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um und der folgenden mittleren Zusammensetzung, angegeben in Gew.-%:

Fe: 20 bis 50%

Si: 3 bis 20%

Mn: 0,1 bis 10%

Cr: 0,05 bis 1%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2. Feueraluminiertes Stahlblech für Baumaterial von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach Anspruch 1, wobei auf der Oberfläche der Überzugsschicht des feueraluminierten Stahlblechs ein chromatierter Überzugsfilm und auf dem chromatierten Überzugsfilm ein organischer Harzüberzugsfilm angeordnet sind.

3. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach Anspruch 2, wobei der organische Harzüberzugsfilm durchsichtig ist und eine Dicke von 1 bis 15 um aufweist.

4. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:

C: höchstens 0,02%

Mn: 0,1 bis 0,6%

Ti: 0,1 bis 0,5%

N: höchstens 0,004%

Al: 0,01 bis 0,08%, und

einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht.

5. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach Anspruch 4 wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs höchstens 1 Gew.-% Cr enthalten.

6. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stahlkomponenten die folgenden Bestandteile enthalten, angegeben in Gew.-%:

mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, die aus höchstens 1,5% Si, höchstens 0,1% P und höchstens 0,0003% B besteht, zusätzlich zu der Stahlzusammensetzung, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:

C: höchstens 0,02%

Mn: 0,6 bis 2%

Ti: 0,1 bis 0,5%

N: höchstens 0,004%

Al: 0,01 bis 0,08%, und

7. Feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:

C: höchstens 0,01%

Si: höchstens 0,1%

N: 0,0015 bis 0,006%

Al: höchstens 0,01%, und einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht.

8. Chromhaltiges feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stahlkomponenten des Stahlblechs aus den folgenden Bestandteilen bestehen, angegeben in Gew.-%:

C: höchstens 0,02%

Mn: 0,1 bis 1,5%

Si: höchstens 0,2%

Ti: 0,1 bis 0,5%

Cr: 1 bis 9%

N: höchstens 0,004%

Al: 0,01 bis 0,08%, und

9. Rostfreies feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, das ein rostfreies Stahlblech aufweist, welches als Stahlkomponenten die folgenden Bestandteile enthält, angegeben in Gew.-%:

C: höchstens 0,02%

Mn: 0,1 bis 1,5%

Si: höchstens 0,2%

Ti: 0,1 bis 0,5%

Cr: 10 bis 25%

N: höchstens 0,004%

Al: 0,01 bis 0,08%,

mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, die aus den folgenden Bestandteilen besteht:

Ni: 0,1 bis 1%

Mo: 0,1 bis 2%, und

Cu: 0,1 bis 1%, und

einem Rest, der im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungselementen besteht; wobei das Stahlblech aufweist:

eine Überzugsschicht, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:

Si: 2 bis 15%

Fe: höchstens 1,2%

Mn: 0,005 bis 0,6%

Cr: 0,05 bis 0,2%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe aus Sn und Zn in den unvermeidlichen Verunreinigungen höchstens 1% beträgt, und wobei die Schicht auf der Oberfläche des Stahlblechs angeordnet ist, und

eine zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht angeordnete Legierungsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um, die eine mittlere Zusammensetzung aufweist, welche aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:

Fe: 20 bis 50%

Si: 3 bis 20%

Mn: 0,1 bis 10%

Cr: 1 bis 5%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

10. Herstellungsverfahren für ein feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, mit den folgenden Schritten:

Ausbilden einer Überzugsschicht, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:

Si: 2 bis 15%

Fe: höchstens 1,2%

Mn: 0,005 bis 0,6%

Cr: 0,002 bis 0,05%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe von Sn und Zn in den Verunreinigungen höchstens 1% beträgt; auf der Oberfläche eines Stahlblechs; und

Ausbilden einer Legierungsschicht zwischen dem Stahlblech und der Überzugsschicht mit einer Dicke von höchstens 7 um, die eine mittlere Zusammensetzung aufweist, die aus den folgenden Bestandteilen besteht, angegeben in Gew.-%:

Fe: 20 bis 50%

Si: 3 bis 20%

Mn: 0,1 bis 10%

Cr: 0,05 bis 1%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht;

unter Verwendung eines Beschichtungsbades mit der folgenden Zusammensetzung:

Si: 3 bis 15%

Fe: 0,5 bis 3,5%

Mn: 0,05 bis 1,5%

Cr: 0,01 bis 0,2%, und

einem Rest, der aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Summe aus Sn und Zn in den Verunreinigungen höchstens 1% beträgt.

11. Herstellungsverfahren für feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach Anspruch 10, wobei eine Cr-Konzentration in dem Beschichtungsbad 0,01 bis weniger als 0,1 Gew.-% beträgt.

12. Herstellungsverfahren für feueraluminiertes Stahlblech von hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Abscheidungsmenge der Überzugsschicht mindestens 60 g/m² auf beiden Oberflächen beträgt, und wobei eine Wärmebehandlung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die folgenden Koordinaten A, B, C, D, E und F eingegrenzt wird:

A: (5 Sekunden, 510ºC), D: (30 Stunden, 300ºC),

B: (1 Minute, 530ºC), E: (1 Minute, 300ºC),

C: (30 Stunden, 530ºC), F: (5 Sekunden, 450ºC).

13. Herstellungsverfahren eines beschichteten feueraluminierten Stahlblechs für ein Baumaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei im Anschluß an das Feueraluminieren eine Chromatierung und eine Harzbeschichtung ausgeführt werden.