Стальной лист с цинковым покрытием

Изобретение относится к стальному листу с защитным противокоррозионным покрытием и способу его изготовления и может быть использовано для производства деталей для автомобиля. Стальной лист содержит по меньшей мере один слой цинка. Указанный слой нанесен посредством пароструйного осаждения со звуковой скоростью посредством эжекционной камеры . Отношение между давлением Рк внутри камеры для нанесения покрытия и давлением Рэ внутри камеры для эжекции цинка составляет 2⋅10-3-5,5⋅10-2. По второму варианту внутри камеры для нанесения покрытий поддерживают давление Рк, составляющее 6⋅10-2-2⋅10-1 миллибар. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к стальному листу с покрытием, состоящим из слоя цинка и при необходимости красочного покрытия, предназначенному, в частности, для производства автомобильных деталей, но не будучи этим ограниченным.

Гальванопокрытия с содержанием преимущественно цинка традиционно применяются для надежной защиты от коррозии, например, в автомобильном секторе или в строительстве.

Ниже по тексту под цинковым покрытием подразумевается покрытие из чистого цинка, при необходимости с содержанием неизбежных при выплавке примесей в виде следов.

Рулоны стали с таким покрытием могут иногда находиться на складах по несколько месяцев и их поверхность не должна ухудшаться из-за появления на ней коррозия до обработки с приданием формы конечным потребителем. В частности, никакого начала коррозии не должно появляться независимо от условий хранения, даже в условиях воздействия солнечного света и/или влажной или даже солевой среды. Также на поверхность стального рулона может быть нанесен защитный слой смазки для обеспечения временной защиты в случае складирования во влажной атмосфере.

Наиболее широко применяемыми способами нанесения покрытия из цинка на поверхность стального листа являются гальванизация и электроцинкование. Однако эти традиционные способы не позволяют покрывать марки стали с большим содержанием окисляющихся элементов, таких как Si, Mn, Al, P, Cr, B, что вызвало необходимость в разработке новых способов нанесения покрытий, в частности, технологии нанесения покрытий в вакууме, такой, как пароструйное осаждение (JVD).

Однако такие нанесенные в вакууме покрытия не имеют того же уровня защиты, что традиционные покрытия, даже после нанесения защитного слоя смазки.

Поэтому задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих сталям с покрытиями согласно уровню техники, и создание стального листа с цинковым покрытием, нанесенным в вакууме и обеспечивающим временную надежную защиту от коррозии.

Для этого первым предметом изобретения является стальной лист по пункту 1 формулы изобретения.

Лист может также содержать признаки пунктов 2-5 формулы, взятые раздельно или в комбинации.

Также предметом изобретения является способ по пункту 6 формулы изобретения. Способ может также содержать признаки пунктов 7 и 8 формулы, взятые раздельно или в комбинации.

Другие признаки и преимущества изобретения изложены ниже в описании.

Для пояснения изобретения были проведены испытания, описанные ниже в виде не ограничивающих примеров со ссылкой на фигуры, на которых изображено:

фиг. 1 - установка для нанесения пароструйным осаждение (JVD), позволяющая осуществить способ согласно изобретению;

фиг. 2 - фотография в масштабе 1, изображающая лист с покрытием согласно уровню техники;

фиг. 3 - фотография в масштабе 1, изображающая лист с покрытием согласно изобретению.

Лист с покрытием согласно изобретению содержит прежде всего стальную подложку, полученную предпочтительно сначала горячей, затем холодной прокаткой для обеспечения возможности его применения в производстве кузовных элементов для автомобилей. Однако изобретение не ограничивается этой областью и может найти применение при изготовлении любой стальной детали независимо от ее целевого назначения.

В частности, стальной подложкой может служить, например, одна из марок стали THR (сталь с очень высоким пределом прочности, как правило, от 450 до 900 МПа) или UHR (сталь со сверхвысоким пределом прочности, как правило, свыше 900 МПа) с высоким содержанием окисляющихся элементов:

- стали без содержания междоузельных элементов, но которые могут содержать титан в количестве до 0,1 вес. %;

- двухфазные стали, такие как стали DP 500 вплоть до сталей DP 1200, которые могут содержать марганец в количестве до 3 вес. % в сочетании с кремнием, хромом и/или алюминием в количестве до 1 вес. %;

- стали TRIP (сталь с пластичностью, наведенной превращением), такие как сталь TRIP 780, содержащая, например, марганец в количестве ок. 1,6 вес. % и кремний в количестве 1,5 вес. %;

- стали TRIP или двухфазные стали с содержанием фосфора;

- стали TWIP (Twining Induced Plasticity) - стали с высоким содержанием марганца (как правило, от 17 до 25 вес. %);

- стали с низкой плотностью, такие как железоалюминиевые стали, в которых содержание алюминия может составлять, например, до 10 вес. %;

- нержавеющие стали с высоким содержанием хрома (как правило, от 13 до 35 вес. %) в сочетании с другими легирующими элементами (Si, Mn, Al …).

Стальной лист может быть покрыт при необходимости одним или несколькими слоями в дополнение к слою цинка в зависимости от требуемых свойств целевого изделия. Цинковый слой является предпочтительно верхним слоем покрытия.

Способ производства стального листа согласно изобретению показан, в частности, на фиг. 1, на которой можно видеть установку 1, содержащую камеру 2 для нанесения покрытия в вакууме. Эта камера содержит входной и выходной шлюзы (не показаны), между которыми перемещается подлежащий покрытию стальной лист 3. Передвижение листа 3 может осуществляться посредством любого подходящего средства, например, опорным вращающимся валком, на котором располагается лента.

Напротив поверхности покрываемой ленты находится эжекционная камера 7 с щелью 8, при этом верхняя часть щели 8 располагается на расстоянии d от поверхности покрываемой ленты, составляющем, например, от 20 до 60 мм. Камера 7 установлена на испарительном тигле 4 с жидким цинком 9 для нанесения на поверхность стальной ленты 3. Испарительный тигель 4 предпочтительно снабжен индукционным нагревательным устройством 5 для образования паров. Пары выходят из тигля по трубе 10, которой они подаются в эжекционную камеру 7 и к предпочтительно калиброванной щели 8, и образуют струю, направленную на поверхность покрываемой подложки. Наличие щели 8 позволяет регулировать массовый расход паров при постоянной звуковой скорости вдоль щели (звуковое сужение), в результате чего обеспечивается преимущество, состоящее в получении равномерного покрытия. Ниже речь еще пойдет об этом приеме, обозначаемом JVD (пароструйное покрытие). Дополнительная информация об этом приеме содержится в описании изобретения к патенту EP 07447056.

Согласно другому варианту выполнения (не показан) тигель и эжекционная камера выполнены за одно целое и содержат щель, ориентированную в сторону подлежащей покрытию подложки. Согласно этому варианту выполнения пары, образующиеся вследствие нагрева ванны с цинком, поднимаются прямо к щели и образует струю, направленную к поверхности покрываемой подложки.

Давление Рк в камере 2 для нанесения покрытий и давление Рэ в эжекционной камере поддерживаются так, чтобы отношение между этими давлениями составляло от 2⋅10-3 до 5,5⋅10-2.

Давление в камере 2 для нанесения покрытий поддерживается при необходимости на уровне от 6⋅10-2 до 2⋅10-1 миллибар для улучшения внешнего вида поверхности покрытия.

Затем наносят слой смазки на поверхность листа с таким покрытием для обеспечения временной защиты в случае хранения во влажной и/или солевой среде перед поставкой или переработкой в конечное изделие.

Лист 1, пройдя этап прокатки с малым обжатием или не пройдя, может быть затем вырезан и обработан с приданием формы, например, штамповкой или профилированием для получения детали, которую после этого можно окрасить по покрытию для образования красочной пленки.

Ниже изобретение поясняется с помощью пояснительных, но не ограничивающих примеров.

Поверхностная коррозия

Тест, называемый также «тестом во влажно-тепловой среде», проводился в камере с искусственным климатом в соответствии со стандартом DIN EN ISO 6270-2.

Временная защита от коррозии может оцениваться на примере плоских панелей, имитирующих лист при хранении или транспортировке, или деформированных панелей, изображающих металлическую деталь (например, автомобильную дверь), отштампованную в одном месте и доставленную в другое место.

Каждая тестируемая панель была обезжирена и затем покрыта с обеих сторон подходящей смазкой с помощью смазочного устройства путем опрыскивания согласно стандарту ISO 6270-2. Панели покрыли смазкой из Fuchs Anticorit RP 4107s, Fuchs 3802/395 или Zeller PL61 при 1,2 г/м2 в том случае, когда испытание проводилось для немецкого конструктора, и из Quaker Ferrocoat N 6130 при 1,2 г/м2±0,3 г/м2 в том случае, когда испытание проводилось для французского конструктора. Эти панели не были ни собранны, ни окрашены.

Затем панели подвергли серии циклов старения в течение 24 часов, при этом каждый цикл включал в себя:

- 8 часов при 40°C±3°C, относительная влажность около 100% (закрытая камера с искусственным климатом, в т.ч. и во время нагрева), и

- 16 часов при температуре от 18 до 28°C в условиях влажной среды (открытая или вентилируемая камера с искусственным климатом, в т.ч. и во врем охлаждения).

В конце серии циклов изменение внешнего вида поверхности панелей оценивалось в процентах ухудшения поверхности.

Величина изменения внешнего вида поверхности должна составлять менее 10% после 10 циклов для образцов, обработанных смазкой Quaker, или после 15 циклов для образцов, обработанных одной из смазок Fuchs или смазкой Zeller.

Было проведено четыре серии с четырьмя образцами, отобранными от прокатанного в холодном виде листа из стали IF, типа DC06, продаваемой фирмой ArcelorMittal, имевшей цинковое покрытие толщиной 7,5 мкм. Это покрытие было нанесено способом осаждения в вакууме с помощью струи паров со звуковой скоростью.

На каждый образец покрытие наносилось при разном отношении между давлением Рк в камере для нанесения покрытий и давлением Рэ в эжекционной камере. Расстояние d между верхней частью щели 8 в эжекционной камере и поверхностью покрываемой ленты было одинаковым и составляло около 35 мм, давление в эжекционной камере 7 составляло около 3,4 миллибара. Затем на покрытые таким образом образцы нанесли защитную смазку и подвергали определенному количеству циклов.

Испытания проводились в виде 10 или 15 циклов в зависимости от типа примененной смазки, но прерывались до окончания этих 10 или 15 циклов, если отмечалось полное повреждение поверхности.

Затем образцы подвергли испытаниям на поверхностную коррозию, результаты которых представлены в таблице 2, при этом указанное отношение - это отношение между давлением Рк в камере для нанесения покрытий и давлением Рэ в эжекционной камере.

Было установлено, что листы с покрытием согласно изобретению обладают хорошей стойкостью к поверхностной коррозии по сравнению с листом без покрытия согласно изобретению.

Фиг. 2 представляет собой фотографию в масштабе образца №1 с покрытием, нанесенным при отношении давления 2,9⋅10-5 после шести циклов старения, как описано выше. На фигуре можно видеть, что вся поверхность листа имеет повреждение 11 после шести циклов.

На фиг. 3 представлена фотография в масштабе образца №1, аналогичного приведенному выше, но с покрытием, нанесенным при отношении давления 3,23⋅10-2, после десяти циклов старения, таких, как описанные выше. На фигуре можно видеть, что поверхность листа почти не изменилась.

1. Стальной лист с защитным противокоррозионным покрытием, содержащий по меньшей мере один слой цинка, нанесенный пароструйным осаждением, при котором отношение между давлением Рк внутри камеры для нанесения покрытия и давлением Рэ внутри камеры для эжекции цинка составляет 2⋅10-3-5,5⋅10-2.

2. Стальной лист по п. 1, полученный способом пароструйного осаждения, при котором в камере для нанесения покрытия поддерживается давление Рк от 6⋅10-2 до 2⋅10-1 миллибар.

3. Стальной лист по любому из пп. 1 или 2, полученный способом пароструйного осаждения, при котором расстояние d между верхней частью щели (8) в эжекционной камере (7) и покрываемым стальным листом составляет от 20 до 60 мм.

4. Стальной лист по п. 1, в котором цинковый слой является верхним слоем покрытия.

5. Стальной лист по п. 1, в котором сталью с покрытием является сверхпрочная сталь.

6. Способ изготовления стального листа с покрытием, включающий в себя нанесение покрытия на лист посредством паровой струи цинка со звуковой скоростью посредством эжекционной камеры (7), в которой поддерживают давление Рэ , расположенной внутри камеры для нанесения покрытий, в которой поддерживают давление Рк, при этом отношение между давлением Рк и давлением Рэ составляет 2⋅10-3-5,5⋅10-2.

7. Способ изготовления стального листа с покрытием, включающий в себя нанесение покрытия на лист посредством паровой струи цинка со звуковой скоростью внутри камеры для нанесения покрытий, в которой поддерживают давление Рк, составляющее 6⋅10-2-2⋅10-1 миллибар.

8. Способ по п. 7, в котором расстояние d между верхней частью щели (8) в эжекционной камере (7) и покрываемым стальным листом составляет 20-60 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят ионно-плазменное нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способу нанесения износостойкого многослойного покрытия на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких многослойных покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение ионно-плазменного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к окрашенному оцинкованному стальному листу и способу его изготовления и может быть использовано для производства автомобильных и других деталей.
Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к оптоэлектронике, а именно к электропроводящим оптически прозрачным покрытиям на основе оксида индия и олова.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии и может быть использовано в электротехнике.

Изобретение относится к формированию на поверхности медных электрических контактах покрытий и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошков молибдена и никеля, взятых в соотношении 10:1 массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва с формированием на ней композиционного покрытия системы Mo-Ni-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30.

Способ получения сегнетоэлектрической пленки Ba1-xSrxTiO3 относится к технологиям получения тонких пленок и может быть использован при получении сегнетоэлектрических пленок Ba1-xSrxTiO3 для сверхвысокочастотной техники.

Изобретение относится к области получения электрических контактов, в частности к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, никеля и меди, которые могут быть использованы в электротехнике.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплозащитным покрытиям лопаток энергетических и транспортных турбин, и может быть использовано в других областях техники для защиты теплонагруженных конструкций.

Изобретение относится к изготовлению теплоизлучающих элементов. Способ включает размещение сетки на основе, изготовленной из первого металлического материала, и формирование на поверхности основы теплоизлучающей ячейки либо путем распыления гранулированных частиц, полученных из второго металлического материала, оксид которого имеет коэффициент отражения 70% и более, отличного от первого металлического материала, и частиц из оксида второго металлического материала, либо путем напыления металлических частиц, изготовленных из второго металлического материала, и их окисления, при этом формирование осуществляют таким образом, что зона контакта ячейки с основой составляет 1 мм2 и менее, после чего сетку удаляют.

Изобретение относится к покрытиям металлических материалов и может быть использовано для защиты деталей из сплава на основе ниобия от высокотемпературной газовой коррозии в условиях высоких температур.

Изобретение относится к способу ионно-плазменного нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на изделия из алюминиевых сплавов. Поверхность очищают ионами аргона в плазме тлеющего разряда при напряжении разряда до 700 В, мощности до 1,5 кВт и рабочем давлении 1 Па в течение 10 мин.

Изобретение относится к способу ионной имплантации поверхностей детали из конструкционной стали и может быть использовано в машиностроении для повышения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов.

Изобретение относится к стальному листу с защитным противокоррозионным покрытием и способу его изготовления и может быть использовано для производства деталей для автомобиля. Стальной лист содержит по меньшей мере один слой цинка. Указанный слой нанесен посредством пароструйного осаждения со звуковой скоростью посредством эжекционной камеры. Отношение между давлением Рк внутри камеры для нанесения покрытия и давлением Рэ внутри камеры для эжекции цинка составляет 2⋅10-3-5,5⋅10-2. По второму варианту внутри камеры для нанесения покрытий поддерживают давление Рк, составляющее 6⋅10-2-2⋅10-1 миллибар. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Наверх