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DE102012109855B4 - Process for producing a metal corrosion protection coated steel product - Google Patents

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DE102012109855B4
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Peter Klauke
Anastasia Schüßler
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat mindestens eine metallische Schutzschicht in Form einer Zinklegierung appliziert wird, wobei die applizierte Zinklegierung mindestens 0,8 bis 5,0 Gew.-% Mg aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen metallischen Korrosionsschutzschicht beschichtete Stahlsubstrat anodisiert wird.A method for producing a metal corrosion protection coated steel product, wherein at least one metallic protective layer in the form of a zinc alloy is applied to a steel substrate, wherein the applied zinc alloy has at least 0.8 to 5.0 wt% Mg, characterized in that the anodized with the at least one metallic corrosion protection layer coated steel substrate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat, wie Stahlband oder Stahlblech, mindestens eine metallische Schutzschicht in Form einer Zinklegierung appliziert wird.The invention relates to a method for producing a metal product coated with a metallic corrosion protection layer, in which at least one metallic protective layer in the form of a zinc alloy is applied to a steel substrate, such as steel strip or sheet steel.

Zur Verbesserung ihrer Beständigkeit gegen Korrosion werden insbesondere Stahlbleche und Stahlbänder mit metallischen Überzügen beschichtet, die in der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle auf Zink oder Zinklegierungen basieren. Solche Zink- bzw. Zinklegierungsüberzüge schützen aufgrund ihrer Barriere- und kathodischen Schutzwirkung das entsprechend beschichtete Stahlsubstrat im praktischen Einsatz gut gegen Korrosion.To improve their resistance to corrosion, in particular steel sheets and steel strips are coated with metallic coatings, which in the majority of applications are based on zinc or zinc alloys. Due to their barrier and cathodic protective action, such zinc or zinc alloy coatings protect the correspondingly coated steel substrate against corrosion in practical use.

Die DE 42 02 625 A1 offenbart ein verzinktes Metallmaterial bzw. ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts, bei dem auf ein Stahlblech eine metallische Schutzschicht in Form einer Zinklegierung aufgebracht wird, die mindestens 0,01 bis 20 Gew.-% Mg enthält.The DE 42 02 625 A1 discloses a galvanized metal material or a method for producing a metal corrosion protection coated steel product, wherein a metallic protective layer in the form of a zinc alloy containing at least 0.01 to 20 wt.% Mg is applied to a steel plate.

In der DE 20 2005 022 081 U1 ist ein Stahlbandblech beschrieben, das mit einer Zinklegierungsbeschichtungsschicht versehen ist, wobei die Zinklegierung aus 0,3–2,3 Gew.-% Magnesium, 0,6–2,3 Gew.-% Aluminium, optional weniger als 0,2 Gew.-% eines oder mehrerer zusätzlicher Elemente, unvermeidbaren Verunreinigungen und Rest Zink besteht, und wobei die Zinklegierungsbeschichtungsschicht eine Dicke von 3–12 μm aufweist. Die Zinklegierungsbeschichtungsschicht ist durch Feuerverzinkung auf das Stahlbandblech aufgebracht.In the DE 20 2005 022 081 U1 a steel strip sheet is described, which is provided with a zinc alloy coating layer, wherein the zinc alloy of 0.3-2.3 wt .-% magnesium, 0.6-2.3 wt .-% aluminum, optionally less than 0.2 wt. % of one or more additional elements, unavoidable impurities and remainder zinc, and wherein the zinc alloy coating layer has a thickness of 3-12 μm. The zinc alloy coating layer is applied to the steel strip by hot dip galvanizing.

Die Korrosionsbeständigkeit von verzinkten Stahlblechen kann durch das Auftragen einer zusätzlichen organischen Beschichtung, insbesondere einer Lackbeschichtung weiter verbessert werden. Ein entsprechendes Verfahren, bei dem auf ein bandförmiges Stahlsubstrat ein zinkbasierter Überzug mittels Schmelztauchbeschichten appliziert und bei dem auf den zinkbasierten Überzug ein organischer Überzug, typischerweise ein als Haftvermittler dienender so genannter „Primer” und anschließend ein Lack, aufgetragen wird, ist zum Beispiel aus der EP 1 857 567 A1 bekannt. Solche mit einem metallischen Überzug und einer organischen Beschichtung als Korrosionsschutzsystem überzogene Stahlflachprodukte haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt und zeichnen sich regelmäßig durch einen besonders guten Korrosionsschutz aus. Unbefriedigend ist jedoch die relativ geringe Temperaturbeständigkeit eines derartigen Beschichtungsaufbaus (Korrosionsschutzsystems) und das Verhalten der organischen Beschichtung im Brandfall, bei dem es zu einer Rauchentwicklung und damit zu negativen, gesundheitsgefährdenden Emissionen kommen kann.The corrosion resistance of galvanized steel sheets can be further improved by the application of an additional organic coating, in particular a paint coating. A corresponding process in which a zinc-based coating is applied to a strip-shaped steel substrate by means of hot dip coating and in which an organic coating, typically serving as a primer and then a lacquer, is applied to the zinc-based coating is known, for example from US Pat EP 1 857 567 A1 known. Such coated with a metallic coating and an organic coating corrosion protection system flat steel products have basically proven in practice and are usually characterized by a particularly good corrosion protection. Unsatisfactory, however, is the relatively low temperature resistance of such a coating structure (corrosion protection system) and the behavior of the organic coating in case of fire, in which it can lead to smoke and thus negative, harmful emissions.

Eine weitere Forderung an aus Stahlblech oder Stahlband hergestellte, mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehene Bauelemente besteht darin, dass bei diesen auch nach einer baustellenseitigen Bearbeitung bzw. Nachbearbeitung, zum Beispiel nach einem Beschneiden, noch ein zuverlässiger Korrosionsschutz an der Schnittkante gewährleistet ist.Another requirement made of sheet steel or steel strip, provided with a corrosion protection coating components is that in these even after a site-side processing or rework, for example, after trimming, still a reliable corrosion protection is ensured at the cutting edge.

Vor diesem Hintergrund lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine wirtschaftliche Herstellung von hoch korrosionsbeständigen Stahlprodukten, insbesondere Stahlflachprodukten mit verbessertem Flächen- und Kantenkorrosionsschutz sowie verbessertem Verhalten im Brandfall ermöglicht.Against this background, the present invention has the object to provide a method that allows an economical production of highly corrosion-resistant steel products, especially flat steel products with improved surface and edge corrosion protection and improved behavior in case of fire.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.To solve this problem, a method with the features of claim 1 is proposed.

Die oben genannte Aufgabe ist somit bei einem Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat, wie Stahlband oder Stahlblech, mindestens eine metallische Schutzschicht in Form einer Zinklegierung appliziert wird, dadurch gelöst worden, dass die applizierte Zinklegierung mindestens 0,8–5,0 Gew.-% Mg, vorzugsweise mindestens 0,9–3,0 Gew.-% Mg aufweist, und dass das mit der mindestens einen metallischen Schutzschicht beschichtete Stahlsubstrat anodisiert wird.The abovementioned object is thus achieved in a method for producing a steel product coated with a metallic corrosion protection layer, in which at least one metallic protective layer in the form of a zinc alloy is applied to a steel substrate, such as steel strip or sheet steel, by at least 0.8-5.0 wt.% Mg, preferably at least 0.9-3.0 wt.% Mg, and that the steel substrate coated with the at least one metallic protective layer is anodized.

Durch die zinkhaltige Schutzschicht wird an Flächen sowie an Schnittkanten eine vorteilhafte kathodische Korrosionsschutzwirkung erzielt. Dabei wird die zinkhaltige Schutzschicht in Anwesenheit eines Elektrolyten aufgrund des unterschiedlichen elektrochemischen Potenzials allmählich geopfert. Darüber hinaus wird durch das Anodisieren des mit mindestens einer solchen metallischen Schutzschicht beschichteten Stahlsubstrats eine Metall-Oxidschicht erzeugt, die eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist und primär die flächigen Bereiche zusätzlich gegen Korrosion schützt. Im Ergebnis zeichnen sich erfindungsgemäß hergestellte Stahlprodukte somit durch einen verbesserten Korrosionsschutz aus und bieten zudem durch die Vermeidung einer Rauchentwicklung im Brandfall einen verbesserten Brandschutz. Des Weiteren lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch wirtschaftlich vorteilhaft umsetzen, beispielsweise indem bandförmiges Stahlfeinblech im kontinuierlichen Durchlauf erfindungsgemäß behandelt wird.The zinc-containing protective layer achieves an advantageous cathodic corrosion protection effect on surfaces and on cut edges. In this case, the zinc-containing protective layer is gradually sacrificed in the presence of an electrolyte due to the different electrochemical potential. Moreover, by anodizing the steel substrate coated with at least one such metallic protective layer, a metal oxide layer is produced which has high temperature resistance and additionally primarily protects the areal areas against corrosion. As a result, steel products produced according to the invention are thus distinguished by improved corrosion protection and, moreover, by the prevention of smoke development in the event of fire, offer improved fire protection. Furthermore, the method according to the invention can also be implemented advantageously economically, for example by treating band-shaped steel sheet metal in a continuous pass according to the invention.

Eine verbesserte Flächenkorrosionsbeständigkeit sowie eine verbesserte Hitze- bzw. Brandbeständigkeit eines mit einer Zinklegierung beschichteten Stahlsubstrats lässt sich insbesondere dann erzielen, wenn nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die applizierte Zinklegierung mindestens 0,05 bis 10,0 Gew.-% Al, vorzugsweise mindestens 0,2 bis 10,0 Gew.-% Al aufweist. Improved surface corrosion resistance and improved heat or fire resistance of a zinc alloy-coated steel substrate can be achieved in particular if, according to a preferred embodiment of the method, the applied zinc alloy at least 0.05 to 10.0 wt .-% Al, preferably at least 0.2 to 10.0 wt .-% Al has.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass auf die mindestens eine metallische Schutzschicht mindestens eine weitere metallische Schutzschicht appliziert wird, bevor das beschichtete Stahlsubstrat anodisiert wird, wobei die mindestens eine weitere metallische Schutzschicht aus Aluminium oder einer Al-Legierung (z. B. einer Aluminium-Silizium-Legierung) gebildet wird. Diese Ausgestaltung bietet prozesstechnische Vorteile hinsichtlich einer optimalen, gewichtsreduzierten Dickeneinstellung der zinkbasierten Schutzschicht einerseits und der Ausbildung einer besonders wirksamen Aluminium- oder aluminiumbasierten Oxidschicht gegen Korrosion andererseits.A further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that at least one further metallic protective layer is applied to the at least one metallic protective layer before the coated steel substrate is anodized, wherein the at least one further metallic protective layer of aluminum or an Al alloy (z. As an aluminum-silicon alloy) is formed. This refinement offers process engineering advantages with regard to optimum, weight-reduced thickness adjustment of the zinc-based protective layer on the one hand and the formation of a particularly effective aluminum or aluminum-based oxide layer against corrosion on the other hand.

Die mindestens eine (erste) metallische Korrosionsschutzschicht wird vorzugsweise durch Feuerverzinken (Schmelztauchen) appliziert. Das Auftragen dieser metallischen Schutzschicht kann aber auch durch andere geeignete Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch elektrolytische Verfahren, chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), etc. erfolgen.The at least one (first) metallic corrosion protection layer is preferably applied by hot-dip galvanizing (hot dipping). However, the application of this metallic protective layer can also be effected by other suitable coating methods, for example by electrolytic methods, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), etc.

Dem Anodisieren des zinkbeschichteten Stahlsubstrats kann gegebenenfalls eine Vor- bzw. Zwischenbehandlung, insbesondere eine Dressierwalzung und/oder Wärmebehandlung, vorgeordnet oder nachgeordnet sein.The anodizing of the zinc-coated steel substrate may optionally be preceded or subordinated by a preliminary or intermediate treatment, in particular a temper rolling and / or heat treatment.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das feuerverzinkte Stahlsubstrat in einem weiteren Feuerbeschichtungsprozess (Schmelztauch-Beschichtungsprozess) mit einer aluminiumbasierten Schutzschicht beschichtet wird, bevor es anodisiert wird. Im Zuge der Erwärmung (Glühung) des verzinkten Stahlsubstrats, vorzugsweise Stahlbandes, auf Schmelzbad-Eintauchtemperatur diffundiert Eisen aus dem Stahlsubstrat in die Zinkschicht, so dass die Zinkschicht in eine Zink-Eisen-Legierungsschicht umgewandelt wird, die für die zweite Beschichtung auf Al-Basis hervorragend benetzbar ist. Gleichwohl sind aber auch andere Beschichtungsverfahren zum Auftragen der zweiten metallischen Schutzschicht, d. h. der aluminiumbasierten Schutzschicht zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar.A further preferred embodiment of the method according to the invention provides that the hot-dip galvanized steel substrate is coated with an aluminum-based protective layer in a further fire-coating process (hot-dip coating process) before it is anodized. In the course of heating (annealing) the galvanized steel substrate, preferably steel strip, to molten bath dipping temperature, iron diffuses from the steel substrate into the zinc layer so that the zinc layer is converted to a zinc-iron alloy layer that is for the second Al-based coating is extremely wettable. However, other coating methods for applying the second metallic protective layer, i. H. the aluminum-based protective layer for realizing the method according to the invention conceivable.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Stahlsubstrat während des Anodisierens durch Zugabe mindestens eines Zusatzes zu dem Elektrolyten gezielt eingefärbt wird. Hierdurch kann der optische Eindruck des herzustellenden Stahlprodukts in einem sehr weiten Bereich nach den Wünschen der Kunden bzw. Endabnehmer variabel beeinflusst bzw. eingestellt und somit auf teure Lackierverfahren verzichtet werden.A further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the coated steel substrate is selectively colored during the anodization by adding at least one additive to the electrolyte. As a result, the visual impression of the steel product to be produced can be variably influenced or adjusted in a very wide range according to the wishes of the customer or end user, and thus expensive painting processes can be dispensed with.

Hinsichtlich der technischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Wirtschaftlichkeit ist es ferner vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung das beschichtete und anodisierte Stahlsubstrat zu einem Coil aufgewickelt wird, und wenn zur Herstellung von dreidimensional geformten Bauteilen aus dem beschichteten und anodisierten Stahlsubstrat Teillängen von dem Coil abgewickelt und/oder abgelängt und anschließend umgeformt werden.With regard to the technical implementation of the method according to the invention and its economy, it is also advantageous if according to a further preferred embodiment, the coated and anodized steel substrate is wound into a coil, and if for the production of three-dimensionally shaped components from the coated and anodized steel substrate partial lengths of the coil unwound and / or cut to length and then reshaped.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht dagegen vor, dass zur Herstellung von dreidimensional geformten Bauteilen aus dem beschichteten Stahlsubstrat dasselbe oder ein Zuschnitt aus dem Stahlsubstrat umgeformt und das so erhaltene Bauteil anschließend anodisiert wird. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt das Anodisieren somit erst am dreidimensional geformten Bauteil. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn aus dem mit mindestens einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlsubstrat, insbesondere Stahlband, ein Bauteil mit komplexer dreidimensionaler Geometrie geformt werden soll, was gegebenenfalls zu einer Beeinträchtigung der durch das Anodisieren erzeugten Metalloxidschicht führen kann. Diese Gefahr wird durch das zeitlich nach dem Umformen des erfindungsgemäß beschichteten Stahlsubstrats durchgeführte Anodisieren (Stück-Anodisieren) beseitigt.An alternative embodiment of the method according to the invention provides, however, that for the production of three-dimensionally shaped components from the coated steel substrate, the same or a blank formed from the steel substrate and the resulting component is then anodized. In this embodiment, the anodizing thus takes place only on the three-dimensionally shaped component. This variant of the method is particularly advantageous if a component having a complex three-dimensional geometry is to be formed from the steel substrate coated with at least one metallic corrosion protection layer, in particular steel strip, which may possibly impair the metal oxide layer produced by the anodization. This risk is eliminated by the anodizing (piece-anodizing) performed temporally after the forming of the coated steel substrate according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it:

1 eine Abfolge der Arbeitsschritte einer ersten Variante eines Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts; 1 a sequence of operations of a first variant of a method for producing a coated with a metallic corrosion protection layer steel product;

2 eine Abfolge der Arbeitsschritte einer zweiten Variante eines Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts; 2 a sequence of operations of a second variant of a method for producing a coated with a metallic corrosion protection layer steel product;

3 einen Schichtaufbau eines mit einem Korrosionsschutzüberzug versehenen Stahlflachprodukts; und 3 a layer structure of a provided with a corrosion protective coating flat steel product; and

4 einen Schichtaufbau eines weiteren mit einem Korrosionsschutzüberzug versehenen Stahlflachprodukts. 4 a layer structure of another provided with a corrosion protective coating flat steel product.

In den 1 und 2 sind die Abfolgen von Arbeitsschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts in zwei Varianten beispielhaft dargestellt.In the 1 and 2 the sequences of steps of the method according to the invention for producing a metal product coated with a metallic corrosion protection layer are exemplified in two variants.

Bei der in 1 dargestellten Variante werden vorzugsweise sämtliche Arbeitsschritte im kontinuierlichen Durchlauf ausgeführt. Dabei wird das jeweilige Stahlsubstrat (Stahlblech oder Stahlband) zunächst vorgewärmt, dann durch Eintauchen in ein eine Zinklegierung enthaltendes Schmelzenbad verzinkt und anschließend einer Abstreifvorrichtung zugeführt, in welcher die Schichtdicke des zinkbasierten Korrosionsschutzüberzuges durch Abstreifen von überschüssigem Überzugsmaterial eingestellt wird.At the in 1 illustrated variant, preferably all steps are carried out in a continuous run. In this case, the respective steel substrate (steel sheet or steel strip) is first preheated, then galvanized by immersion in a zinc alloy containing melt bath and then fed to a stripping device in which the layer thickness of the zinc-based corrosion protection coating is adjusted by stripping excess coating material.

Um das Stahlsubstrat optimal auf die Verzinkung im Zinkbad vorzubereiten, wird es je nach Stahlsorte auf eine Temperatur von maximal ca. 720°C bis 850°C vorgewärmt. Die Vorwärmung kann dabei typischerweise in einem direkt befeuerten oder indirekt beheizten Glühofen erfolgen. Um bei der Vorwärmung eine Oxidation der Oberfläche des Stahlsubstrats zu vermeiden, wird die Erwärmung (Glühung) unter Schutzgas durchgeführt. Nach der Vorwärmung wird das Stahlsubstrat unter Luftabschluss durch das Zinkbad bewegt. Hierzu kann es in an sich bekannter Weise beispielsweise durch einen an dem Glühofen angeschlossenen und unterhalb des Schmelzenbadspiegels mündenden Rüssel in das Schmelzenbad geleitet werden.Depending on the steel grade, it is preheated to a maximum temperature of approx. 720 ° C to 850 ° C in order to optimally prepare the steel substrate for galvanizing in the zinc bath. The preheating can typically take place in a directly fired or indirectly heated annealing furnace. In order to avoid oxidation of the surface of the steel substrate during preheating, the heating (annealing) is carried out under protective gas. After preheating, the steel substrate is moved under exclusion of air through the zinc bath. For this purpose, it can be passed in a conventional manner, for example, by a connected to the annealing furnace and opening below the Schmelzenbadspiegels proboscis into the melt bath.

Das Zinkbad (Schmelzenbad) enthält eine geschmolzene Zinklegierung, die neben Zink und den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen Gehalte an Magnesium und optional Aluminium aufweist. Die Zusammensetzung der Schmelze ist dabei so gewählt, dass sich auf dem Stahlsubstrat eine metallische Korrosionsschutzschicht bildet, die einen Magnesium-Gehalt im Bereich von 0,8 und 5,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,9 und 3,0 Gew.-% aufweist. Vorzugsweise enthält die Schmelze auch Aluminium, wobei die Zusammensetzung der Schmelze dann so gewählt ist, dass die auf dem Stahlsubstrat applizierte metallische Korrosionsschutzschicht einen Aluminium-Gehalt im Bereich von 0,05 und 10,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 und 10,0 Gew.-% aufweist.The zinc bath (molten bath) contains a molten zinc alloy which, in addition to zinc and the usual manufacturing impurities, contains magnesium and optionally aluminum. The composition of the melt is chosen so that forms on the steel substrate, a metallic corrosion protection layer having a magnesium content in the range of 0.8 and 5.0 wt .-%, preferably between 0.9 and 3.0 wt. -% having. Preferably, the melt also contains aluminum, wherein the composition of the melt is then selected so that the applied on the steel substrate metallic corrosion protection layer has an aluminum content in the range of 0.05 and 10.0 wt .-%, preferably between 0.2 and 10.0 wt .-%.

Nach dem Durchlaufen des Schmelzenbades wird die Dicke der metallischen Korrosionsschutzschicht auf einen Wert im Bereich von beispielsweise 3 bis 20 μm eingestellt, was einem Flächengewicht der metallischen Schutzschicht von ca. 20 bis 140 g/m2 je Seite des Stahlsubstrats entspricht. Die hervorragende Korrosionsschutzwirkung erfindungsgemäß hergestellter Schutzschichten erlaubt es dabei, die Dicke der metallischen Korrosionsschutzschicht auf Werte von 4 bis 12 μm zu begrenzen, was einem Auflagengewicht von ca. 30 bis 85 g/m2 je Seite entspricht. Mit derart dünnen Überzügen versehene Stahlsubstrate lassen sich besonders gut weiterverarbeiten.After passing through the melt bath, the thickness of the metallic corrosion protection layer is set to a value in the range of, for example, 3 to 20 μm, which corresponds to a basis weight of the metallic protective layer of about 20 to 140 g / m 2 per side of the steel substrate. The outstanding corrosion protection effect of protective layers produced according to the invention allows the thickness of the metallic corrosion protection layer to be limited to values of 4 to 12 μm, which corresponds to a coating weight of about 30 to 85 g / m 2 per side. With such thin coatings coated steel substrates can be particularly well processed.

Das zur Einstellung der Dicke der metallischen Korrosionsschutzschicht durchgeführte Abstreifen von überschüssigem Überzugsmaterial kann beispielsweise in an sich bekannter Weise durch Abblasen mittels Abstreifdüsen durchgeführt werden. Als Gas für die von den Abstreifdüsen ausgebrachten Gasstrahlen wird dabei bevorzugt Stickstoff verwendet.The stripping of excess coating material carried out to adjust the thickness of the metallic corrosion protection layer can be carried out, for example, in a manner known per se by blowing off by means of wiping nozzles. Nitrogen is preferably used as the gas for the gas jets emitted by the wiping nozzles.

Nachdem das mit dem zinkbasierten, Mg-haltigen und optional Al-haltigen metallischen Korrosionsschutzüberzug versehene Stahlsubstrat aus dem Zinkbad herausgeleitet und die Dicke des Korrosionsschutzüberzuges durch Abstreifen von überschüssigem Überzugsmaterial eingestellt worden ist, wird das Stahlsubstrat erfindungsgemäß anodisiert.After the steel substrate provided with the zinc-based, Mg-containing and optionally Al-containing metallic anticorrosive coating has been removed from the zinc bath and the thickness of the anticorrosive coating has been adjusted by stripping off excess coating material, the steel substrate is anodized according to the invention.

Hierzu wird das mit dem zinkbasierten, Mg-haltigen und optional Al-haltigen Korrosionsschutzüberzug versehene Stahlsubstrat in einen Elektrolyten eingetaucht, wobei das Stahlsubstrat als Anode gepolt wird und durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine relativ dünne Metalloxidschicht (Mg und optional Al) an der Oberfläche des beschichteten Stahlsubstarts erzeugt wird. Die so erzeugte Metalloxidschicht zeichnet sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus und verbessert zudem die Flächenkorrosionsbeständigkeit des mit dem zinkbasierten Korrosionsschutzüberzug beschichteten Stahlsubstrats.For this purpose, the steel substrate provided with the zinc-based, Mg-containing and optionally Al-containing corrosion protection coating is immersed in an electrolyte, wherein the steel substrate is poled as anode and by applying an electrical voltage a relatively thin metal oxide layer (Mg and optionally Al) on the surface of coated steel substarts is generated. The metal oxide layer produced in this way is characterized by a high temperature resistance and, in addition, improves the surface corrosion resistance of the steel substrate coated with the zinc-based corrosion protection coating.

Vor dem Anodisieren des zinkbeschichteten Stahlsubstrats kann dieses optional einer Vor- bzw. Zwischenbehandlung unterzogen werden, um eine für das nachfolgende Anodisieren und/oder das Weiterbearbeiten, insbesondere Umformen, optimale Texturierung seiner Oberfläche zu erzielen. So liegt es beispielsweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung, das zinkbeschichtete Stahlsubstrat vor und/oder nach dem Anodisieren einer Dressierwalzung zu unterziehen. Die dadurch erzeugte Texturierung definiert kleine Vertiefungen, die beispielsweise als Schmierstofftaschen fungieren und das Umformverhalten des mit dem metallischen Korrosionsschutzüberzug beschichteten Stahlsubstrats verbessern können. Die optionale Vor- bzw. Zwischenbehandlung, insbesondere die Dressierwalzung, wird dabei vorzugsweise in einer Linie und im kontinuierlichen Durchlauf mit dem Verzinkungsprozess durchgeführt.Before the anodizing of the zinc-coated steel substrate, this may optionally be subjected to a preliminary or intermediate treatment in order to achieve an optimum texturing of its surface for subsequent anodization and / or further processing, in particular reshaping. For example, it is within the scope of the present invention to subject the zinc-coated steel substrate before and / or after anodising a temper rolling. The resulting texturing defines small depressions which, for example, act as lubricant pockets and can improve the forming behavior of the steel substrate coated with the metallic corrosion protection coating. The optional pre-treatment or intermediate treatment, in particular the temper rolling, is preferably carried out in one line and in a continuous pass with the galvanizing process.

Grundsätzlich ist allerdings auch denkbar, das Anodisieren und/oder die optionale Vor- bzw. Zwischenbehandlung diskontinuierlich in separaten Bearbeitungsstationen vorzunehmen. In principle, however, it is also conceivable to carry out the anodizing and / or the optional preliminary or intermediate treatment batchwise in separate processing stations.

Bei dem in 2 dargestellten Verfahrensablauf werden die Arbeitsschritte „Vorwärmen”, „Verzinken” und „Dickeneinstellung” wie beim in 1 dargestellten Verfahren im kontinuierlichen Durchlauf ausgeführt. Auf die Dickeneinstellung kann wiederum eine optionale Vor- bzw. Zwischenbehandlung, insbesondere eine Dressierwalzung und/oder Wärmebehandlung (Kühlung und/oder Erwärmung) folgen.At the in 2 process shown are the steps "preheating", "galvanizing" and "thickness adjustment" as in 1 illustrated method carried out in a continuous run. In turn, an optional pre-treatment or intermediate treatment, in particular a skin-pass rolling and / or heat treatment (cooling and / or heating), can follow the thickness adjustment.

Nach der Dickeneinstellung des zinkbasierten, metallischen Korrosionsschutzüberzuges bzw. der optionalen Vor- bzw. Zwischenbehandlung wird das feuerverzinkte Stahlsubstrat in einem weiteren Arbeitsschritt mit einem aluminiumbasierten Überzug beschichtet. Das Applizieren des aluminiumbasierten Überzuges erfolgt vorzugsweise mittels Feuerbeschichtung. Im Zuge der Erwärmung des verzinkten Stahlsubstrats (Stahlbandes) auf Schmelzenbad-Eintauchtemperatur diffundiert Eisen aus dem Stahlsubstrat in den zinkbasierten, Mg-haltigen Korrosionsschutzüberzug. Dadurch wird dieser metallische Korrosionsschutzüberzug in eine Zink-Eisen-Legierungsschicht umgewandelt, die für das Beschichtungsmaterial auf Al-Basis zur Ausbildung der zweiten Korrosionsschutzschicht hervorragend benetzbar ist. Grundsätzlich können allerdings auch andere Beschichtungsverfahren zum Auftragen der aluminiumbasierten Schicht bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen.After the thickness adjustment of the zinc-based, metallic corrosion protection coating or the optional pre-treatment or intermediate treatment, the hot-dip galvanized steel substrate is coated in an additional step with an aluminum-based coating. The application of the aluminum-based coating is preferably carried out by means of fire coating. In the course of heating the galvanized steel substrate (steel strip) to melt bath immersion temperature, iron from the steel substrate diffuses into the zinc-based, Mg-containing corrosion protection coating. Thereby, this metallic anticorrosive coating is converted into a zinc-iron alloy layer which is excellent wettable for the Al-based coating material for forming the second anticorrosion layer. In principle, however, other coating methods for applying the aluminum-based layer can also be used in the implementation of the method according to the invention.

Das Anodisieren des mit mindestens einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlsubstrats (vgl. insbesondere 1) führt zur Entstehung einer geschlossenen, hitzebeständigen Metall-Oxidschicht (Magnesium- oder Aluminiumoxidschicht), die dem Stahlsubstrat eine verbesserte Flächenkorrosionsbeständigkeit sowie verbesserte Brandbeständigkeit ohne gesundheitsgefährdende Rauchentwicklung verleiht. Die aus dem erfindungsgemäß behandelten Stahlsubstrat hergestellten Bauteile eignen sich hervorragend insbesondere für Anwendungen im Baubereich bzw. als Bauelemente, zum Beispiel als Fassadenverkleidungselemente, Dacheindeckungselemente, Garagentorelemente, Wand- sowie Deckenelemente für den Nutzfahrzeug-, Schienenfahrzeug und Schiffbau.Anodizing the steel substrate coated with at least one metallic corrosion protection layer (cf. 1 ) leads to the formation of a closed, heat-resistant metal oxide layer (magnesium or aluminum oxide layer), which gives the steel substrate improved surface corrosion resistance and improved fire resistance without harmful smoke development. The components produced from the steel substrate treated according to the invention are outstandingly suitable in particular for applications in the construction sector or as building elements, for example as facade cladding elements, roofing elements, garage door elements, wall and ceiling elements for commercial vehicle, rail vehicle and shipbuilding.

Mittels des Anodisierens kann das feuerverzinkte Stahlsubstrat zugleich auch farblich gestaltet werden. Hierzu wird das feuerverzinkte Stahlsubstrat während des Anodisierens durch Zugabe mindestens eines Zusatzes zu dem Elektrolyten gezielt eingefärbt. Der Farbgestaltung sind dabei praktisch keine Grenzen gesetzt. Auf das Applizieren von organischen Beschichtungen, die mitunter teuere Lackierverfahren erfordern, kann somit verzichtet werden.By means of anodising, the hot-dip galvanized steel substrate can also be colored. For this purpose, the hot-dip galvanized steel substrate is selectively colored during the anodization by adding at least one additive to the electrolyte. The color design are virtually unlimited. It is thus possible to dispense with the application of organic coatings, which sometimes require expensive painting processes.

Das erfindungsgemäß verzinkte und anodisierte Stahlband wird vorzugsweise zu einem Coil aufgewickelt. Zur Herstellung von dreidimensional geformten Bauteilen können dann Teillängen von dem Coil abgewickelt, abgelängt und anschließend umgeformt werden. Alternativ können Platinen von erfindungsgemäß verzinktem Stahlband abgeschnitten und zu dreidimensional geformten Bauteilen umgeformt werden. Um nicht Gefahr zu laufen, dass bei komplexen Geometrien die Metalloxidschicht beschädigt wird, kann das Anodisieren erforderlichenfalls erst an dem dreidimensional geformten Bauteil erfolgen.The galvanized and anodized steel strip according to the invention is preferably wound into a coil. To produce three-dimensionally shaped components, partial lengths can then be unwound from the coil, cut to length and then shaped. Alternatively, blanks can be cut from galvanized steel strip according to the invention and formed into three-dimensionally shaped components. In order not to run the risk of damaging the metal oxide layer in the case of complex geometries, anodizing can, if necessary, only take place on the three-dimensionally shaped component.

3 zeigt nicht maßstäblich einen Abschnitt eines in erfindungsgemäßer Weise erzeugten und beschaffenen Stahlflachprodukts im Querschnitt. Demgemäß ist auf ein Stahlblech oder Stahlband S zunächst ein zum Beispiel etwa 7,5 μm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus Zn, Mg und optional Al besteht. Der Magnesiumgehalt der applizierten Zinklegierung K liegt im Bereich von 0,8 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,9 bis 3,0 Gew.-% Sofern die applizierte Zinklegierung K auch Aluminium enthält, so liegt der Al-Gehalt beispielsweise im Bereich von 0,05 und 10,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 und 10,0 Gew.-% Auf dem metallischen zinkbasierten Korrosionsschutzüberzug K ist eine geschlossene, hitzebeständige Oxidschicht O durch Anodisieren ausgebildet. Die Dicke der Oxidschicht O beträgt beispielsweise ca. 5 μm. 3 does not show to scale a section of a produced and obtained in accordance with the invention steel flat product in cross section. Accordingly, a metallic corrosion protection coating K, for example, about 7.5 μm thick, which consists essentially of Zn, Mg and optionally Al, is initially applied to a steel sheet or steel strip S. The magnesium content of the applied zinc alloy K is in the range of 0.8 to 5.0 wt .-%, preferably in the range of 0.9 to 3.0 wt .-% If the applied zinc alloy K also contains aluminum, so is the Al For example, in the range of 0.05 and 10.0 wt .-%, preferably between 0.2 and 10.0 wt .-% on the metallic zinc-based corrosion protection coating K is a closed, refractory oxide layer O formed by anodizing. The thickness of the oxide layer O is for example about 5 microns.

Stahlflachprodukte der in 3 dargestellten Art sind insbesondere für Anwendungen im Baubereich sowie im Fahrzeug- und Schiffbau geeignet.Flat steel products of in 3 shown type are particularly suitable for applications in the construction sector and in vehicle and shipbuilding.

4 zeigt nicht maßstäblich einen Abschnitt eines zweiten in erfindungsgemäßer Weise erzeugten und beschaffenen, ebenfalls für Anwendungen im Baubereich sowie im Fahrzeug- und Schiffbau besonders geeigneten Stahlflachprodukts im Querschnitt. Demgemäß ist auf ein Stahlblech oder Stahlband S zunächst wiederum ein etwa 7,5 μm dicker metallischer Korrosionsschutzüberzug K aufgebracht, der im Wesentlichen aus Zn, Mg und optional Al besteht. Auf den Korrosionsschutzüberzug K ist eine aluminiumbasierte Schicht A, beispielsweise eine Aluminium-Silizium-Schicht appliziert. Die Schichtdicke der aluminiumbasierte Schicht beträgt beispielsweise ca. 5 bis 8 μm. Auf der zweiten metallischen Schutzschicht A ist schließlich durch Anodisieren des beschichteten Stahlsubstrats S wiederum eine geschlossene, hitzebeständige Oxidschicht O ausgebildet. Die Dicke der Oxidschicht O beträgt beispielsweise ca. 5 μm. 4 does not show to scale a section of a second produced and obtained in accordance with the invention in cross-section, also for applications in the construction sector and in vehicle and shipbuilding particularly suitable steel flat product. Accordingly, an approximately 7.5 μm thick metallic corrosion protection coating K, which consists essentially of Zn, Mg and optionally Al, is applied in turn to a steel plate or steel strip S, in turn. On the anti-corrosion coating K, an aluminum-based layer A, for example, an aluminum-silicon layer is applied. The layer thickness of the aluminum-based layer is for example about 5 to 8 microns. Finally, on the second metallic protective layer A, a closed, heat-resistant oxide layer O is formed by anodizing the coated steel substrate S. The thickness of the oxide layer O is for example about 5 microns.

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht beschichteten Stahlprodukts, bei dem auf ein Stahlsubstrat mindestens eine metallische Schutzschicht in Form einer Zinklegierung appliziert wird, wobei die applizierte Zinklegierung mindestens 0,8 bis 5,0 Gew.-% Mg aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen metallischen Korrosionsschutzschicht beschichtete Stahlsubstrat anodisiert wird.A method for producing a metal corrosion protection coated steel product, wherein at least one metallic protective layer in the form of a zinc alloy is applied to a steel substrate, wherein the applied zinc alloy has at least 0.8 to 5.0 wt% Mg, characterized in that the anodized with the at least one metallic corrosion protection layer coated steel substrate. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Schutzschicht in Form einer mindestens 0,05 bis 10,0 Gew.-% Al aufweisenden Zinklegierung appliziert wird.A method according to claim 1, characterized in that the at least one metallic protective layer in the form of at least 0.05 to 10.0 wt .-% Al having zinc alloy is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die mindestens eine metallische Schutzschicht mindestens eine weitere metallische Schutzschicht appliziert wird, bevor das beschichtete Stahlsubstrat anodisiert wird, wobei die mindestens eine weitere metallische Schutzschicht aus Aluminium oder einer Al-Legierung gebildet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that applied to the at least one metallic protective layer, at least one further metallic protective layer before the coated steel substrate is anodized, wherein the at least one further metallic protective layer of aluminum or an Al alloy is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Schutzschicht durch Feuerverzinken appliziert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one metallic protective layer is applied by hot-dip galvanizing. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerverzinkte Stahlsubstrat in einem weiteren Feuerbeschichtungsprozess mit einer aluminiumbasierten Schutzschicht beschichtet wird, bevor es anodisiert wird.A method according to claim 4, characterized in that the hot-dip galvanized steel substrate is coated in an additional fire-coating process with an aluminum-based protective layer before it is anodized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Stahlsubstrat während des Anodisierens durch Zugabe mindestens eines Zusatzes zu dem Elektrolyten gezielt eingefärbt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coated steel substrate is selectively colored during the anodization by adding at least one additive to the electrolyte. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete und anodisierte Stahlsubstrat zu einem Coil aufgewickelt wird, und dass zur Herstellung von dreidimensional geformten Bauteilen aus dem beschichteten und anodisierten Stahlsubstrat Teillängen von dem Coil abgewickelt und/oder abgelängt und anschließend umgeformt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coated and anodized steel substrate is wound into a coil, and that for the production of three-dimensionally shaped components from the coated and anodized steel substrate unwound from the coil parts and / or cut to length and then transformed become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von dreidimensional geformten Bauteilen aus dem beschichteten Stahlsubstrat dasselbe oder ein Zuschnitt aus dem Stahlsubstrat umgeformt und das so erhaltene Bauteil anschließend anodisiert wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the production of three-dimensionally shaped components from the coated steel substrate, the same or a blank formed from the steel substrate and the resulting component is then anodized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Stahlsubstrat ein Stahlband oder Stahlblech verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a steel strip or steel sheet is used as steel substrate.
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