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

背景技術(shù)：

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

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

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

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

該目的通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的表面處理后的鋼板以及通過具有權(quán)利要求9所述特征的用于制造表面處理的鋼板的方法得以實現(xiàn)。按照本發(fā)明的鋼板及其制造方法的優(yōu)選和有利的設(shè)計在從屬權(quán)利要求中給出。

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

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

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

鎳層的涂覆優(yōu)選借助電解的涂層過程進行。

根據(jù)按照本發(fā)明的方法的有利的設(shè)計，為了使扁鋼產(chǎn)品或冷軋的薄鋼板預(yù)涂覆有鎳的涂層過程、優(yōu)選電解的涂層過程這樣實施，即，由此涂覆的鎳層具有在1至5μm范圍內(nèi)、優(yōu)選3至5μm范圍內(nèi)的層厚度。由此可以進一步提高或優(yōu)化按照本發(fā)明的防腐蝕保護層的延展性和附著性。

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

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

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

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

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

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

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

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

附圖說明

隨后參照附帶的附圖借助實施例進一步說明本發(fā)明。其中：

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

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

具體實施方式

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

隨后，電解鍍鎳的薄板帶在一個連續(xù)加工的熱浸鍍層設(shè)備中進行退火處理。預(yù)設(shè)在涂層池之前的熱浸鍍層設(shè)備的連續(xù)爐中，預(yù)涂層有鎳的薄板帶在保護氣體或氮氫混合氣氛(約95％的氮氣，5％的氫氣，露點-30℃)下重結(jié)晶退火。在60秒的保持時間之后，在約800℃的溫度下，將退火后的薄板帶冷卻至約705℃的池浸入溫度并隨后引導(dǎo)通過鍍層池。在一個優(yōu)選的變型中，該鍍層池基本上由純?nèi)垠w液態(tài)的鋁組成。在另一個變型中使用這樣的鍍層池，該鍍層池由具有約10重量％的硅的鋁熔體組成。這樣涂覆的鋁涂層或者AlSi涂層的層厚借助設(shè)置在涂層池上方的刮除噴嘴而這樣調(diào)整，以使得由鎳層和熱浸鍍涂層形成的金屬防腐蝕層具有約10μm的層厚。該金屬的防腐蝕保護層也可以稱為鋁鎳合金層。

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

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

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

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

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

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

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

表格:涂層附著性/可冷成型性的對比。