CN114945699A - 用于生产经表面调质和表面精加工的钢板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产经表面调质和表面精加工的钢板(11)的方法，其中该方法包括以下步骤：‑提供具有锌基覆层(1.1)的钢板(1)，其中锌颗粒(2)分布在覆层内，‑对经表面调质的钢板(10)进行平整轧制，以在具有锌基覆层(1.1)的钢板(1)的表面上形成压制区域(3)和未压制区域(4)。根据本发明提出，以大于1％的平整轧制度进行平整轧制，使得由于平整轧制所施加的力作用而使压制区域(3)中的锌颗粒(2.1)相对于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)的尺寸发生改变。

Description

用于生产经表面调质和表面精加工的钢板的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产经表面调质和表面精加工的钢板的方法，其中该方法包括以下步骤：

-提供具有锌基覆层的钢板，其中锌颗粒分布在覆层内，

-对经表面调质的钢板进行平整轧制，以在具有锌基覆层的钢板的表面上形成压制区域和未压制区域。

背景技术

(冷)轧(钢)板的标准表面精加工方法是平整轧制。在平整轧制操作期间，具有赋形元件的轧辊被压在板材的一侧上，或者将板材引导穿过两个具有赋形元件的辊对之间并对两侧进行平整轧制。在理想情况下，通过板材与平整轧制辊的接触导致轧辊形貌的负形被复制在板材上。在此，一方面，这允许在板材表面上实现所需的粗糙度特性，另一方面还允许有针对性地设置材料的机械特性。粗糙度通常对表面的润湿性、粘合性和反应性具有显著影响，而机械特性的设置旨在实现板材的所需成型性能。

现有不同的纹理化方法，通过这些方法可以在轧辊上生成赋形元件。在放电纹理化(EDT)中，轧辊表面因火花腐蚀而变得粗糙，并产生随机形貌，因为所产生的凹坑的大小和深度根据火花冲击的能量传递而变化，因此轧辊纹理不遵循周期性模式，参见例如EP 2006 037 B1。在激光纹理化(LT)中，轧辊表面通过激光束轰击进行加工，并且可以产生具有确定性形貌的目标结构，例如参见EP 2 892 663 B1。

板材的成形特性或板材的表面可以根据覆层而变化。例如，与不含镁的锌基覆层相比，通过热浸镀产生的包含一定比例的镁的锌基覆层表现出改进的可成形性。在热浸镀过程中在含镁的锌基覆层中形成的共晶混合物或位于共晶混合物中的金属间相比周围的基体(覆层)(显著)更硬，并且在平整轧制和/或成形工艺中施加的机械力作用下破裂。由此在金属间相中产生的“微裂纹”可以确保较低的摩擦系数，并由此促进无磨损的成形。改进的磨损行为可以减少或省去例如对于无磨损成形而言有利/必要的额外上油的使用。此外，这种裂纹的出现可能有利于磷化性、油漆粘合和后期油漆饰面。

发明内容

本发明的目的是给出一种用于生产经表面调质和表面精加工的钢板的方法，该方法可以改善经表面调质和表面精加工的钢板的磷化性、成形性和/或油漆饰面。

该目的通过权利要求1的特征来实现。

发明人惊讶地发现，当以大于1％的平整轧制度进行平整轧制，使得由于平整轧制所施加的力作用导致压制区域中的锌颗粒相对于未压制区域中的锌颗粒的尺寸发生改变时，可能对磷化性、成形性和/或油漆饰面的改进产生积极影响。通过使平整度大于1％，尤其是大于1.2％，优选大于1.4％，可以改变压制区域中的锌颗粒，其中通过尤其“有针对性”的作用，例如通过破坏或损坏压制区域中的锌颗粒，使得除了已经在金属间相中形成的那些之外，可以在覆层表面上产生有利的进一步的“微裂纹”，这优选可以通过增加压制区域内的表面积来增强化学反应性。由此不仅可以实现聚合物体系的更好的磷化性和/或粘合性，而且还可以确保改善的润湿性和/或成形性。

在压制区域中，即使在小于1％的平整轧制度下，也可以在金属间相中形成“微裂纹”。然而，所施加的力作用或机械应力似乎太低，因此压制区域中的锌颗粒不会被损坏和/或破裂。

钢板应理解为带状或薄板/板坯形状的扁钢产品。其具有纵向延伸(长度)、横向延伸(宽度)和垂直延伸(厚度)。钢板可以是热带材(热轧钢带)或冷带材(冷轧钢带)，或者可以由热钢带或冷钢带生产。钢板的表面优选使用一个或多个平整轧辊进行平整轧制，其中在轧钢机的轧制机架中或在涂层机中或单独在(后)轧制机架中引入压制区域。

“尺寸”应理解为锌颗粒的尺寸，尤其是长度、宽度和/或高度中的至少一个延伸，和/或取向，尤其是锌颗粒的结晶取向(晶粒取向)。“尺寸”可以通过生成经过表面调质和表面精加工的钢板的二维或三维表示来确定，由此使用标准化的方法，例如借助于光学显微镜和/或横断面磨片(覆层区域)的SEM(REM)显微照片和/或覆层表面的SEM(REM)显微照片，可以确定尺寸和/或取向。

压制区域的尺寸(深度、宽度等)取决于平整轧制度等，其例如可为最高5％，尤其最高4％，优选最高3％，优选最高2.5％，特别优选最高2％，其中平整轧制度表示经轧制的钢板(轧制机架中的入口厚度至出口厚度)的厚度减少量与入口厚度的比率，尤其是考虑到厚度减少。通过平整轧制，经过表面调质和表面精加工的钢板具有表面结构。

钢板的厚度例如为0.5至4.0mm，尤其0.6至3.0mm，优选0.7至2.5mm。

进一步的有利设计方案和扩展方案从下面的说明中显而易见。权利要求、说明书和附图中的一个或多个特征可以与其他特征中的一个或多个相关联以形成本发明的进一步的设计方案。来自独立权利要求的一个或多个特征也可以通过一个或多个其他特征相关联。

根据符合本发明的方法的一个设计方案，经过表面调质和表面精加工的钢板的压制区域中的锌颗粒的尺寸小于未压制区域中的锌颗粒。由于平整轧制所施加的力作用，锌颗粒受到影响，尤其是损坏和/或断裂，以致由原始锌颗粒可以产生更小的锌颗粒，并且由此可以导致更小的锌颗粒的再结晶。因此，在压制区域中改变的锌颗粒优选不仅在其尺寸上变化，而且在其相对于原始锌颗粒或在未压制区域中的锌颗粒的取向上变化。因此，从超过1％的平整轧制度开始或通过将平整轧制度调整为大于1％，除了已经存在于金属间相中的那些微裂纹之外，可以实现在压制区域中目的性生成进一步有利的“微裂纹”。

根据符合本发明的方法的一个设计方案，锌基覆层具有以重量％计的以下化学组成：

任选一种或多种选自组(Al、Mg)的合金元素：

Al最多5.0,

Mg最多5.0,

其余为Zn和不可避免的杂质。

锌基覆层中除了锌和不可避免的杂质外还可以包含其他元素，例如含量最高为5.0重量％的铝和/或含量最高为5.0重量％的镁。具有锌基覆层的钢板具有非常好的阴极腐蚀保护，其多年来一直用于汽车制造。如果意欲改善腐蚀保护，则覆层另外包含含量为至少0.05重量％，尤其至少0.3重量％，优选至少0.5重量％的镁。作为镁的替代或补充，可以存在至少0.05重量％，尤其至少0.3重量％，优选至少0.5重量％的含量的铝。特别优选的是，锌基覆层包含分别至少0.5重量％含量的铝和镁，以能够提供改进的阴极保护。

根据符合本发明的方法的一个设计方案，锌基覆层的厚度为2至20μm之间，尤其4至15μm之间，优选5至12μm之间。

根据符合本发明的方法的优选设计方案，通过平整轧制将确定性的表面结构引入经表面调质的钢板中。确定性表面结构尤其应理解为具有定义的形状和/或构造或尺寸的规律重复的表面结构。这尤其包括具有(准)随机外观的表面结构，其由具有重复结构的随机形状元件组成。替代性地，也可以考虑引入随机表面结构。

根据符合本发明的方法的一个设计方案，将经表面调质和表面精加工的钢板磷化。通过改变压制区域中的表面也可以实现改善的磷化性。通过在压制区域中进一步产生的“微裂纹”从而增加表面积，例如在锌磷化中，锌离子能够更好地进入磷化浴并形成转化化学物质，从而允许基本上均匀地形成磷酸盐层，尤其以微小/精细的晶体，其可以满足汽车制造商的高要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体设计方案进行更详细的说明。附图和所得特征的随附说明不应被理解为对各个相应设计方案的限制，而是用于说明示例性设计方案。此外，各个相应特征可以相互之间并与上述说明的特征一起用于本发明的可能的进一步扩展和改进，尤其在未示出的另外的设计方案中。

图中：

图1a、b)示出了所提供的经过表面调质的钢板a)和经过表面调质及表面精加工的钢板b)的示意性局部剖面图，

图2a、b)分别示出了具有随机表面结构a)和确定性表面结构b)的经表面调质和表面精加工的钢板表面的部分区域的图像，

图3)示出了经过表面调质和表面精加工的钢板的部分区域的沿图2a)的线的横断面磨片的图像，以及

图4a、b)分别示出了经表面调质、表面精加工和磷化处理的钢板表面的部分区域的图像，其中a)未进行根据本发明的平整轧制，b)进行了根据本发明的平整轧制。

具体实施方式

图1示出了平整轧制之前和之后的局部剖面示意图。图1a)是所提供的经过表面调质的钢板(10)的上部的局部剖面示意图。经表面调质的钢板(10)包括具有锌基覆层(1.1)的钢板(1)，其中锌颗粒(2)分布在覆层(1.1)内。除了锌和不可避免的杂质之外，锌基覆层(1.1)还可以任选地包含一种或多种选自(Al、Mg)组的合金元素：Al最多5.0、Mg最多5.0。钢板(1)的厚度例如为0.5至4.0mm。将所提供的经表面调质的钢板(10)运送至平整轧制，该平整轧制通过使未示出的包括赋形元件的平整轧辊作用在经表面调质的钢板(10)的表面的两侧上而进行，其中通过平整轧制在具有锌基覆层(1.1)的钢板(1)的表面上形成压制区域(3)和未压制区域(4)，参见图1b)。通过平整轧制可将确定性的或随机的表面结构引入经表面调质的钢板(10)中。以大于1％的平整轧制度进行平整轧制，使得由于平整轧制所施加的力作用，压制区域(3)中的锌颗粒(2.1)的尺寸相对于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)发生变化，如图1b)的示意图所示。经表面调质和表面精加工的钢板(11)的压制区域(3)中的锌颗粒(2.1)的尺寸小于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)。

图2分别示出了使用扫描电子显微镜(REM)记录的经表面调质和表面精加工的钢板(11)的部分区域的图像，其中随机表面结构，参见图2a)，和确定性表面结构，参见图2b)，已经制造完成。将由软钢等级“CR4”制成的钢板(1)冷轧至0.7mm的厚度并在热浸镀系统中涂覆锌基覆层(1.1)，其中图2a)所示的覆层(1.1)中含有1.6重量％的Al和1.1重量％的Mg，图2b)所示的覆层(1.1)中含有0.4重量％的Al。经表面调质的钢板(10)使用未示出的、EDT纹理化的平整轧辊(图2a))和未示出的LT纹理化的平整轧辊(图2b))分别以1.5％的平整轧制度进行平整轧制。

无论表面结构的类型如何，可以看到，从大于1％、尤其大于1.2％、优选大于1.4％的平整轧制度开始，能够引起压制区域(3)中锌颗粒(2.1)的变化，其中通过尤其“有针对性”的影响，例如通过在图2b)压制区域(2)中的锌颗粒(2.1)的损坏或破裂产生了有利的裂纹(2.2)，或在图2a)中除了已经在金属间相中形成的那些之外，在覆层(1.1)表面产生有利的进一步的“微裂纹”(2.2)。

图3)示出了使用扫描电子显微镜(REM)记录的经表面调质和表面精加工的钢板(11)的部分区域沿图2a)中线(L)的横断面磨片的图像。压制区域(4)中的力作用或机械应力导致锌颗粒(2.1)的损坏和/或破裂，由此相对于原始锌颗粒或相对于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)改变了尺寸。

在进一步研究中，由软钢等级“CR4”制成的钢板(1)分别冷轧至0.7mm的厚度，并在热浸镀设备中涂覆锌基覆层(1.1)，其中该覆层(1.1)含有1.4重量％的铝和1.2重量％的镁。经表面调质的钢板(10)用未示出的EDT纹理化的平整轧辊以不同平整轧制度进行平整轧制。然后对不同的经表面调质和表面精加工的钢板(11)进行磷化处理。图4)示出了经过表面调质、表面精加工和磷化处理的钢板表面的各个部分区域的图像，该钢板以0.95％的平整轧制度进行平整轧制，参见图4a)，并且根据本发明以1.25％的平整轧制度进行平整轧制，参见图4b)。与未根据本发明的平整轧制相比，右侧图像中的根据本发明的实施方案与左侧图像相比显示出更均匀的磷化物形成，锌磷化物晶体生长更均匀，锌磷化物晶体更精细或微小，这尤其归因于由于原始锌颗粒和再结晶的较小锌颗粒(2.1)的精细化而形成的进一步有利的“微裂纹”(2.2)。

只要在技术上是可能的，所述特征都可以相互组合。

Claims (8)

1.用于生产经表面调质和表面精加工的钢板(11)的方法，其中所述方法包括以下步骤：

-提供具有锌基的覆层(1.1)的钢板(1)，其中锌颗粒(2)分布在所述覆层(1.1)内，

-对经表面调质的钢板(10)进行平整轧制，以在具有锌基的覆层(1.1)的钢板(1)的表面上形成压制区域(3)和未压制区域(4)，

其特征在于，以大于1％的平整轧制度进行平整轧制，使得由于平整轧制所施加的力作用导致压制区域(3)中的锌颗粒(2.1)相对于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)的尺寸发生改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中经过表面调质和表面精加工的钢板(11)的压制区域(3)中的锌颗粒(2)的尺寸小于未压制区域(4)中的锌颗粒(2)。

3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中锌基的覆层(1.1)具有以重量％计的以下化学组成：

任选一种或多种选自组(Al、Mg)的合金元素：

Al最多5.0,

Mg最多5.0,

其余为Zn和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的方法，其中锌基的覆层(1.1)包含分别至少0.5重量％含量的Al和Mg。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中锌基的覆层(1.1)的厚度为2至20μm之间。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中通过平整轧制将确定性的表面结构引入经表面调质的钢板(10)中。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中通过平整轧制将随机的表面结构引入经表面调质的钢板(10)中。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中将经表面调质和表面精加工的钢板(11)磷化。

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