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EP2824213A1 - Method for improving adherence to a steel sheet with a protective coating - Google Patents

Method for improving adherence to a steel sheet with a protective coating Download PDF

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Publication number
EP2824213A1
EP2824213A1 EP13176397.1A EP13176397A EP2824213A1 EP 2824213 A1 EP2824213 A1 EP 2824213A1 EP 13176397 A EP13176397 A EP 13176397A EP 2824213 A1 EP2824213 A1 EP 2824213A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oxide layer
ppm
steel sheet
aqueous composition
protective coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13176397.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Karl Riener
Daniel Roman Fritz
Josef Hagler
Harald HASLINGER
Edmund Holzer
Gerald Luckeneder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine Stahl GmbH filed Critical Voestalpine Stahl GmbH
Priority to EP13176397.1A priority Critical patent/EP2824213A1/en
Priority to MX2016000256A priority patent/MX378576B/en
Priority to PCT/EP2014/064987 priority patent/WO2015004284A1/en
Priority to EP14744292.5A priority patent/EP3019639B1/en
Priority to ES14744292T priority patent/ES2727870T3/en
Priority to CN201480039729.8A priority patent/CN105492646B/en
Priority to US14/904,618 priority patent/US9920430B2/en
Publication of EP2824213A1 publication Critical patent/EP2824213A1/en
Priority to ZA2016/00018A priority patent/ZA201600018B/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
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    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/10Other heavy metals
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    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/24Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with neutral solutions

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the adhesion on a protective coated steel sheet, in which a Zn-Al-Mg-based protective coating is applied to the steel sheet in a continuous process and subjected to a surface treatment in a further step, wherein the application of an aqueous composition the natural, Al2O3 and MgO oxide layer is modified without depleting it.
  • the suggests WO2006045570A1 To increase this adhesion to the protective coated steel strip by modifying the natural oxide layer, without depleting this natural oxide layer.
  • a cooling of the steel sheet with an aqueous composition or a cooling medium which is to improve the natural oxide layer of the protective coating for example comprising Zn, Mg and Al.
  • Soluble salts for protecting the natural oxide layer or phosphates for stabilizing the sheet surface may be added to the aqueous composition.
  • such a process can not lead to a marked increase in adhesiveness.
  • the object of the invention is therefore to provide, starting from the initially described prior art, a method with which the surface of the protective coating can be modified with as little effort as possible in such a way that the adhesion to the protective-coated steel sheet is significantly increased.
  • the invention solves this problem by the fact that the protective coated steel sheet trained and then reacts the natural oxide layer with an aqueous fluoride-containing composition with reduction of their MgO content in order to modify the natural oxide layer.
  • the protective-coated steel sheet is dressed and the natural oxide layer then reacts with an aqueous fluoride-containing composition, it has surprisingly been found that the proportion of MgO in the natural oxide layer of the protective coating can be reduced in a gentle manner.
  • This modification of the oxide layer can result in a considerable increase in the adhesive strength, in particular with regard to the ready-to-wear and / or recoatability of a protective-coated steel sheet.
  • alos the connection of an adhesive can be improved, so as to preclude an adhesive failure at splices.
  • the invention can stand out from the prior art in that this improved adhesion can be achieved without picking the oxide layer.
  • the oxide film can be activated by the skin-pass coating of the present invention for fluoride-responsive depletion of MgO.
  • Al which has a relatively high oxygen affinity, can therefore form primarily in the oxide layer or the due to the MgO reduction, vacancies occupy the oxide layer.
  • the latter can in particular contribute to the fact that a diffusion of magnesium into the oxide layer or a magnesium breakthrough can decrease.
  • the oxide layer naturally forming on a Zn-Al-Mg protective coating can thus be shifted in terms of process engineering in an easy to handle manner in the direction of increased proportions of Al 2 O 3 and / or ZnO and reduced amounts of MgO. According to the invention, a particularly well reproducible method is thus created.
  • the unit of measurement is ppm ppm by weight.
  • the invention may be particularly suitable for improving the adhesion of an organic coating to the protective coated steel sheet.
  • the aqueous composition 20 to 3500 ppm F, optionally 0 to 3500 ppm Na, 0 to 20 ppm P, 0 to 10 ppm Fe, 0 to 10 ppm Ni, 0 to 10 ppm Mn and / or 0 to 10 ppm Si and the remainder H2O and production-related unavoidable impurities, for which purpose the aqueous composition may have a pH of 4 to 8 and a temperature of 30 to 95 ° C (degrees Celsius).
  • the reaction rate of the aqueous composition with the Zn-Al-Mg protective coating can be adjusted relatively easily to a belt running speed of the continuous process.
  • an acidic adjustment of the pH an increased reduction of the MgO content in the oxide layer can be ascertained.
  • a temperature of the aqueous composition of 45 to 90 ° C may be sufficient to further increase their reaction rate with the native oxide layer.
  • Fe, Ni, Mn, P and / or Si may be useful for initiating MgO reduction or stabilizing the modified oxide layer.
  • the unavoidable impurities may be less than 50 ppm in total.
  • a concentration of fluoride from 20 to 3500 ppm in the aqueous composition can be found to be directed to MgO of the oxide layer or Mg leaching.
  • a concentration of fluoride of from 30 to 1500 ppm, preferably from 30 to 300 ppm, may already be sufficient.
  • the protective coating can be surface-treated with the aqueous composition for 0.5 to 20 seconds (seconds), in particular 1.5 to 15 seconds (seconds).
  • a short treatment can be particularly well suited for a continuous process.
  • the duration of treatment may be shorter. For example, at 1500ppm fluoride with a treatment time of 1.5 seconds, the expense can be found, while with 20ppm fluoride a 20 second treatment time should be sought to reduce the MgO content of the natural oxide layer without depleting it.
  • the preparation of the aqueous composition can be simplified by using NaF.
  • the process according to the invention can be distinguished, in particular, by a protective coating which comprises 0.1 to 7% by weight of aluminum, 0.2 to 5% by weight of magnesium and the balance zinc and unavoidable impurities due to the production.
  • a protective coating which comprises 0.1 to 7% by weight of aluminum, 0.2 to 5% by weight of magnesium and the balance zinc and unavoidable impurities due to the production.
  • Such Zn-Al-Mg protective coatings can be particularly well reduced an oxide layer with respect to unmodified oxide layers of the same alloy composition in their MgO content, which can be used for a significant increase in the adhesive strength.
  • the protective coating specified above may contain 1 to 4% by weight of aluminum and 1 to 3% by weight of magnesium, in order to increase not only an improvement in the adhesive strength but also the reproducibility of the process.
  • the activation of the oxide layer for a subsequent surface treatment can be improved if, when the steel sheet is applied by casting, dressing impressions are introduced into the protective coating.
  • these dressing impressions preferably in their edge regions, form an improved attack surface for fluoride in order to increasingly dissolve MgO from the natural oxide layer.
  • MgF 2 magnesium fluoride
  • MgF 2 magnesium fluoride
  • more Zn5 (OH) 6 (CO3) 2 zinc hydroxide carbonate
  • the fluoride-containing aqueous composition can be easily removed from the surface of the protective coating if the protective coating is rinsed with another liquid immediately after the surface treatment with the first fluoride-containing aqueous composition.
  • this aftertreatment with such a liquid can additionally increase the removal of MgO, with it being possible in particular for H2O to be distinguished as the liquid.
  • the second liquid has up to 20 ppm of P and / or Si, as well as the remainder of H 2 O and unavoidable impurities, then the native oxide layer reduced in MgO can be further stabilized. With P it is to be expected that this occurs as phosphate in the liquid.
  • the rinsing action of the second liquid can be significantly improved if the liquid has a temperature of 20 to 90 ° C, in particular from 35 to 85 ° C.
  • Simple process conditions can occur when the aqueous composition and / or the liquid is applied to the protective-coated steel sheet in a spraying, dipping or rolling process.
  • the invention may be distinguished from the known one if an aqueous fluoride-containing composition is used to reduce the MgO content of the natural oxide layer of a Zn-Al-Mg protective coating on a dressed steel sheet, without thereby dekapieren the natural oxide layer.
  • a Zn-Al-Mg-based protective coating is first applied to a moving steel sheet 2 by means of a hot-dip process 3.
  • Hot-dip galvanizing strip galvanizing
  • hot-dip process 3 the representation of the relevant plant parts of the device 1 for clarity was limited to a continuous furnace 18, a molten bath 3, a scraper 19 for adjusting the coating layer and a cooling 20.
  • the steel sheet 2 After carrying out the hot-dip process 3, the steel sheet 2 has a Zn-Al-Mg protective coating which forms a natural oxide layer 9.
  • This native oxide layer 9 is known to comprise Al 2 O 3 10, MgO 11, and also, albeit to a minor extent, ZnO 12.
  • the proportion of MgO 11 in the oxide layer 9 is comparatively high, as after Fig. 2 can be recognized.
  • MgO 11 is seen on the bright surface, Al 2 O 3 10 on the dark surface and ZnO 12 on a mixture of light and dark surfaces. Due to a predominantly bright MgO surface on the surface of the Zn-Al-Mg protective coating, a considerable reduced adhesion is to be expected.
  • such dominant MgO accumulations in the oxide layer 9 are avoided by passing the steel sheet 2 provided with a Zn-Al-Mg protective coating through a skin pass mill 5 and thus preparing it to modify its native oxide layer 9 - prepared for surface treatment 6
  • this process step is realized with spray bars 8 arranged on both sides of the steel sheet 2, which apply or spray on the aqueous fluoride-containing composition 7 onto the steel sheet 2.
  • spray bars 8 arranged on both sides of the steel sheet 2, which apply or spray on the aqueous fluoride-containing composition 7 onto the steel sheet 2.
  • an application with a rolling or dipping method not shown is conceivable.
  • the fluoride of the aqueous composition subsequently releases MgO 11 from the oxide layer 9 and converts it into the aqueous composition 7.
  • the amount of fluoride, measured with a fluoride-sensitive electrode, in the aqueous composition 7 is adjusted to a dissolution of Mg of the oxide layer 9.
  • the proportion of MgO 11 in the native oxide layer 9 is thus reduced, so that due to the high oxygen affinity of Al increased Al2O3 10 can be expressed on the modified native or native oxide layer 9.
  • Fig. 3 Although also shows MgO 11 on light surfaces, compared to Fig. 2 however, the MgO 11 content is extremely low. For example, Al2O3 10 (dark area) and ZnO 12 or Zn5 (OH) 6 (CO3) 2 (mixture of light and dark areas) clearly outweigh each other.
  • the modified natural oxide layer 9 after Fig. 3 essentially comprises Al 2 O 3 10, thus forming a barrier layer which not only reduces the breakdown of Mg into the oxide layer 9 to form MgO 11, but also the diffusion of O through the oxide layer. Even with comparatively long storage times of the steel sheet 2, this modified natural oxide layer 9 still exhibits a comparatively high adhesiveness.
  • the pH may be adjusted to slightly acid in a range of 4 to 8.
  • the aqueous composition contains 20 to 3500 ppm F, optionally 0 to 3500 ppm Na, 0 to 20 ppm P, 0 to 10 ppm Fe, 0 to 10 ppm Ni, 0 to 10 ppm Mn and / or 0 to 10 ppm Si and the remainder H2O and production-related unavoidable impurities, for which purpose the aqueous composition has a pH of 4 to 8 and a temperature of 30 to 95 ° C (degrees Celsius) ,
  • Concentration of fluoride from 30 to 1500 ppm, preferably from 30 to 300 ppm shown.
  • the protective coating is surface treated immediately after treatment via spray bar 17 with a second liquid 15.
  • This second liquid 15 consists of H 2 O, but may also have P or Si less than 20 mg / l and unavoidable impurities, P being optionally present as the phosphate in the liquid 15.
  • a treatment time of 1 to 10 seconds has been found to be sufficient.
  • Table 1 the examined steel sheets in comparison sheet steel coating
  • the two hot-dip galvanized steel sheets A and B have a deep-drawing quality DX53D and a sheet thickness of 0.75 mm.
  • ZnAl2.5Mg1.5 96 wt% Zn, 2.5 wt% Al, 1.5 wt% Mg was applied.
  • Both hot-dip galvanized steel sheets C and D have a deep-drawing quality DX56D and a sheet thickness of 0.7 mm.
  • ZnAl2.4Mg2.2 (95.4 wt% Zn, 2.4 wt% Al, 2.2 wt% Mg) was applied.
  • the steel sheets A and C were as in Fig. 1 represented the modification according to the invention subjected to their oxide layers.
  • This aqueous composition 7 consists of fluoride, H 2 O and unavoidable impurities of less than 10 ppm. Fluoride was added to the aqueous composition 7 with the aid of NaF.
  • the steel sheets A and C were treated with the aqueous composition 7 for 20 seconds. Subsequently, the steel sheets A and C were rinsed with H2O for 10 seconds. In this liquid 15, a temperature of 35 degrees Celsius was set.
  • All the steel sheets A, B, C and D were then provided with an organic coating, namely a one-part epoxy resin adhesive (e.g., BM1496), and the adhesive strength of the adhesive on the protective coating was determined by a tensile shear test.
  • a one-part epoxy resin adhesive e.g., BM1496
  • the treatment method according to the invention can modify the oxide layer of the Zn-Al-Mg protective coating in such a way that the adhesiveness to an adhesive on the protective-coated steel sheet A or C is significantly improved compared to a prior art steel sheet B or D.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit auf einem schutzbeschichteten Stahlblech (2) gezeigt, bei dem in einem kontinuierlichen Verfahren eine Schutzbeschichtung auf Zn-Al-Mg Basis auf das Stahlblech (2) aufgebracht und in einem weiteren Schritt einer Oberflächenbehandlung (6) unterworfen wird, bei der unter Aufbringung einer wässrigen Zusammensetzung (7) die natürliche, Al2O3 und MgO aufweisende Oxidschicht (9), ohne diese dabei zu dekapieren, modifiziert wird. Um die Haftfähigkeit am schutzbeschichteten Stahlblech deutlich zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das schutzbeschichtete Stahlblech (2) dressiert und anschließend die natürliche Oxidschicht (9) mit einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung (7) unter Reduktion ihres MgO-Anteils reagiert, um damit die natürliche Oxidschicht (9) zu modifizieren.

Figure imgaf001
There is shown a method of improving adhesiveness on a protective coated steel sheet (2) by applying a Zn-Al-Mg based protective coating on the steel sheet (2) in a continuous process and subjecting it to surface treatment (6) in a further step in which, with the application of an aqueous composition (7), the natural oxide layer (9) having Al 2 O 3 and MgO, without thereby deboning, is modified. In order to markedly increase the adhesiveness to the protective-coated steel sheet, it is proposed that the protective-coated steel sheet (2) be tempered, and then the natural oxide layer (9) be reacted with an aqueous fluoride-containing composition (7) to reduce its MgO content to thereby form the natural oxide layer (9) to modify.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit auf einem schutzbeschichteten Stahlblech, bei dem in einem kontinuierlichen Verfahren eine Schutzbeschichtung auf Zn-Al-Mg Basis auf das Stahlblech aufgebracht und in einem weiteren Schritt einer Oberflächenbehandlung unterworfen wird, bei der unter Aufbringung einer wässrigen Zusammensetzung die natürliche, Al2O3 und MgO aufweisende Oxidschicht, ohne diese dabei zu dekapieren, modifiziert wird.The invention relates to a method for improving the adhesion on a protective coated steel sheet, in which a Zn-Al-Mg-based protective coating is applied to the steel sheet in a continuous process and subjected to a surface treatment in a further step, wherein the application of an aqueous composition the natural, Al2O3 and MgO oxide layer is modified without depleting it.

Verfahren zur Passivierung von schutzbeschichteten Stahlblechen sind hinlänglich bekannt. Beispielsweise können hierzu Chromatierung oder Phosphatierung ( EP2092090B1 ) angeführt werden. All diesen Verfahren ist jedoch gemeinsam, die natürliche bzw. native Oxidschicht zu entfernen bzw. zu dekapieren und durch eine andere Passivierungsschicht zu ersetzen. Solche Passivierungsschichten können unter anderem auch zur Verbesserung der Haftung mit einer organischen Beschichtung, z.B. Lacken, beitragen. Nachteilig kann bei einer nachfolgenden Verarbeitung des schutzbeschichteten Stahlblechs ein teilweiser Abtrag der Passivierungsschicht nicht vermieden werden. Dies kann neben einem erhöhten Reinigungsbedarf in nachfolgenden Verfahrenszonen auch zu veränderten Verfahrensparametern führen, was die Reproduzierbarkeit der nachfolgenden Verarbeitung beeinträchtigen kann.Methods for passivation of protective coated steel sheets are well known. For example, chromating or phosphating ( EP2092090B1 ). However, all these methods have in common to remove the natural or native oxide layer and to replace it with another passivation layer. Among other things, such passivation layers can also contribute to improving the adhesion with an organic coating, for example paints. A disadvantage of a subsequent processing of the protective-coated steel sheet, a partial removal of the passivation layer can not be avoided. In addition to an increased need for cleaning in subsequent processing zones, this can also lead to changed process parameters, which can impair the reproducibility of the subsequent processing.

Alternativ dazu schlägt die WO2006045570A1 vor, diese Haftfähigkeit auf dem schutzbeschichteten Stahlband durch eine Modifizierung der natürlichen Oxidschicht zu erhöhen, ohne diese natürliche Oxidschicht dabei zu dekapieren. So wird im kontinuierlichen Verfahren der Schutzbeschichtung des Stahlbands eine Abkühlung des Stahlblechs mit einer wässrigen Zusammensetzung bzw. einem Kühlmedium vorgenommen, was die natürliche Oxidschicht der Schutzbeschichtung, beispielsweise aufweisend Zn, Mg und Al, verbessern soll. Der wässrigen Zusammensetzung können lösliche Salze zum Schutz der natürlichen Oxidschicht oder Phosphate zur Stabilisierung der Blechoberfläche zugegeben werden. Zu einer markanten Erhöhung der Haftfähigkeit kann solch ein Verfahren jedoch nicht führen.Alternatively, the suggests WO2006045570A1 To increase this adhesion to the protective coated steel strip by modifying the natural oxide layer, without depleting this natural oxide layer. Thus, in the continuous process of the protective coating of the steel strip, a cooling of the steel sheet with an aqueous composition or a cooling medium which is to improve the natural oxide layer of the protective coating, for example comprising Zn, Mg and Al. Soluble salts for protecting the natural oxide layer or phosphates for stabilizing the sheet surface may be added to the aqueous composition. However, such a process can not lead to a marked increase in adhesiveness.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Oberfläche der Schutzbeschichtung unter möglichst geringem Aufwand derart modifiziert werden kann, dass sich damit die Haftfähigkeit am schutzbeschichteten Stahlblech deutlich erhöht.The object of the invention is therefore to provide, starting from the initially described prior art, a method with which the surface of the protective coating can be modified with as little effort as possible in such a way that the adhesion to the protective-coated steel sheet is significantly increased.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das schutzbeschichtete Stahlblech dressiert und anschließend die natürliche Oxidschicht mit einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung unter Reduktion ihres MgO-Anteils reagiert, um damit die natürliche Oxidschicht zu modifizieren.The invention solves this problem by the fact that the protective coated steel sheet trained and then reacts the natural oxide layer with an aqueous fluoride-containing composition with reduction of their MgO content in order to modify the natural oxide layer.

Wird das schutzbeschichtete Stahlblech dressiert und reagiert anschließend die natürliche Oxidschicht mit einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung, so konnte überraschend festgestellt werden, dass damit der MgO-Anteil der natürlichen Oxidschicht der Schutzbeschichtung auf schonende Weise reduziert werden kann. Diese Modifizierung der Oxidschicht kann eine erhebliche Steigerung der Haftfestigkeit zur Folge haben, insbesondere hinsichtlich der Klebeignung und/oder Überlackierbarkeit eines schutzbeschichteten Stahlblechs. Beispielsweise kann damit alos die Anbindung eines Klebstoffs verbessert werden, um so ein adhäsives Versagen an Klebestellen auszuschließen. Besonders aber kann sich die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik dadurch abheben, dass diese verbesserte Haftfähigkeit ohne Dekapieren der Oxidschicht erreicht werden kann. Die Oxidschicht kann nämlich durch das erfindungsgemäße Dressieren für eine auf Fluorid ansprechende Verarmung von MgO aktiviert werden. Al, das eine vergleichsweise hohe Sauerstoffaffinität besitzt, kann sich deshalb primär in der Oxidschicht ausbilden bzw. die aufgrund der MgO-Reduktion frei werden Stellen der Oxidschicht besetzten. Letzteres kann insbesondere dazu beitragen, dass eine Diffusion von Magnesium in die Oxidschicht bzw. einen Magnesiumdurchbruch vermindern kann. Die sich auf einer Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung natürlich ausbildende Oxidschicht kann damit verfahrenstechnisch einfach handhabbar in Richtung erhöhter Anteile an Al2O3 und/oder ZnO und verminderter Anteile an MgO verschoben werden. Erfindungsgemäß ist somit ein besonders gut reproduzierbares Verfahren geschaffen.If the protective-coated steel sheet is dressed and the natural oxide layer then reacts with an aqueous fluoride-containing composition, it has surprisingly been found that the proportion of MgO in the natural oxide layer of the protective coating can be reduced in a gentle manner. This modification of the oxide layer can result in a considerable increase in the adhesive strength, in particular with regard to the ready-to-wear and / or recoatability of a protective-coated steel sheet. For example, thus alos the connection of an adhesive can be improved, so as to preclude an adhesive failure at splices. But in particular, the invention can stand out from the prior art in that this improved adhesion can be achieved without picking the oxide layer. Namely, the oxide film can be activated by the skin-pass coating of the present invention for fluoride-responsive depletion of MgO. Al, which has a relatively high oxygen affinity, can therefore form primarily in the oxide layer or the due to the MgO reduction, vacancies occupy the oxide layer. The latter can in particular contribute to the fact that a diffusion of magnesium into the oxide layer or a magnesium breakthrough can decrease. The oxide layer naturally forming on a Zn-Al-Mg protective coating can thus be shifted in terms of process engineering in an easy to handle manner in the direction of increased proportions of Al 2 O 3 and / or ZnO and reduced amounts of MgO. According to the invention, a particularly well reproducible method is thus created.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter der Maßeinheit ppm Gewichts-ppm zu verstehen sind. Zudem wird im Allgemeinen erwähnt, dass sich die Erfindung insbesondere zur Verbesserung der Haftfähigkeit einer organischen Beschichtung auf dem schutzbeschichteten Stahlblech eignen kann.In general it is mentioned that the unit of measurement is ppm ppm by weight. In addition, it is generally stated that the invention may be particularly suitable for improving the adhesion of an organic coating to the protective coated steel sheet.

Einfach kontrollierbare Verfahrensbedingungen können geschaffen werden, wenn das Fluorid MgO der Oxidschicht herauslöst und in die wässrige Zusammensetzung überführt. Zudem kann damit das Aufwachsen einer Passivierungsschicht, insbesondere von MgF2, zurückgehalten werden, wodurch der natürliche Charakter der Oxidschicht erhalten werden kann.Easily controllable process conditions can be created when the fluoride MgO of the oxide layer is dissolved out and transferred to the aqueous composition. In addition, the growth of a passivation layer, in particular of MgF 2, can thus be retained, as a result of which the natural character of the oxide layer can be obtained.

Indem die Menge an Fluorid in der wässrigen Zusammensetzung auf das Herauslösen von Mg aus der Oxidschicht eingestellt ist, kann eine einfach handzuhabende Verfahrensvorschrift zur reproduzierbaren Modifizierung der Oxidschicht vorgeschlagen werden.By adjusting the amount of fluoride in the aqueous composition to extract Mg from the oxide layer, an easy-to-handle procedure for reproducibly modifying the oxide layer can be proposed.

Für besonders vorteilhafte Verfahrensverhältnisse beim gerichteten Angriff auf das MgO der Oxidschicht kann die wässrige Zusammensetzung 20 bis 3500 ppm F, optional 0 bis 3500 ppm Na, 0 bis 20 ppm P, 0 bis 10 ppm Fe, 0 bis 10 ppm Ni, 0 bis 10 ppm Mn und/oder 0 bis 10 ppm Si und als Rest H2O sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweisen, wobei hierzu die wässrige Zusammensetzung einen pH-Wert von 4 bis 8 und eine Temperatur von 30 bis 95 °C (Grad Celsius) aufweisen kann. Zudem kann es ausreichen, mit der Einstellung des pH-Werts von 5 bis 7,5 die Reaktionsgeschwindigkeit der wässrigen Zusammensetzung mit der Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung verhältnismäßig einfach an eine Bandlaufgeschwindigkeit des kontinuierlichen Verfahrens angepasst werden. Außerdem kann mit einer sauren Einstellung des pH-Werts eine erhöhte Reduktion des MgO-Anteils in der Oxidschicht festgestellt werden. Eine Temperatur der wässrigen Zusammensetzung von 45 bis 90 °C kann ausreichen, deren Reaktionsgeschwindigkeit mit der nativen Oxidschicht weiter zu erhöhen. Weiters kann Fe, Ni, Mn, P und/oder Si zur Einleitung der MgO-Reduktion oder zur Stabilisierung der modifizierten Oxidschicht dienlich sein. Die unvermeidbaren Verunreinigungen können insgesamt kleiner 50 ppm sein.For particularly advantageous process conditions in the targeted attack on the MgO of the oxide layer, the aqueous composition 20 to 3500 ppm F, optionally 0 to 3500 ppm Na, 0 to 20 ppm P, 0 to 10 ppm Fe, 0 to 10 ppm Ni, 0 to 10 ppm Mn and / or 0 to 10 ppm Si and the remainder H2O and production-related unavoidable impurities, for which purpose the aqueous composition may have a pH of 4 to 8 and a temperature of 30 to 95 ° C (degrees Celsius). In addition, it may be sufficient with the adjustment of the pH From 5 to 7.5, the reaction rate of the aqueous composition with the Zn-Al-Mg protective coating can be adjusted relatively easily to a belt running speed of the continuous process. In addition, with an acidic adjustment of the pH, an increased reduction of the MgO content in the oxide layer can be ascertained. A temperature of the aqueous composition of 45 to 90 ° C may be sufficient to further increase their reaction rate with the native oxide layer. Further, Fe, Ni, Mn, P and / or Si may be useful for initiating MgO reduction or stabilizing the modified oxide layer. The unavoidable impurities may be less than 50 ppm in total.

Vorteilhaft kann sich eine Konzentration an Fluorid von 20 bis 3500 ppm in der wässrigen Zusammensetzung zum gerichteten Angriff auf MgO der Oxidschicht bzw. einem Herauslösen von Mg herausstellen. Als ausreichend hierfür kann jedoch bereits eine Konzentration an Fluorid von 30 bis 1500 ppm, vorzugsweise von 30 bis 300 ppm, sein.Advantageously, a concentration of fluoride from 20 to 3500 ppm in the aqueous composition can be found to be directed to MgO of the oxide layer or Mg leaching. However, a concentration of fluoride of from 30 to 1500 ppm, preferably from 30 to 300 ppm, may already be sufficient.

Für eine ausreichende Reduktion an MgO kann die Schutzbeschichtung mit der wässrigen Zusammensetzung 0,5 bis 20 sec. (Sekunden), insbesondere 1,5 bis 15 sec. (Sekunden), oberflächenbehandelt werden. Zudem kann sich eine derart kurze Behandlung für ein kontinuierliches Verfahren besonders gut eignen.For a sufficient reduction in MgO, the protective coating can be surface-treated with the aqueous composition for 0.5 to 20 seconds (seconds), in particular 1.5 to 15 seconds (seconds). In addition, such a short treatment can be particularly well suited for a continuous process.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass je nach Höhe des ppm-Werts an Fluorid in der wässrigen Zusammensetzung die Behandlungsdauer geringer ausfallen kann. So kann beispielsweise bei 1500ppm Fluorid mit einer Behandlungsdauer von 1,5 Sekunden das Auslagen gefunden werden, während bei 20ppm Fluorid eine Behandlungsdauer von 20 Sekunden angestrebt sein sollte, um der natürlichen Oxidschicht, ohne diese zu dekapieren, ihren MgO-Gehalt zu reduzieren.Generally, it is mentioned that, depending on the level of fluoride in the aqueous composition, the duration of treatment may be shorter. For example, at 1500ppm fluoride with a treatment time of 1.5 seconds, the expense can be found, while with 20ppm fluoride a 20 second treatment time should be sought to reduce the MgO content of the natural oxide layer without depleting it.

Die Herstellung der wässrigen Zusammensetzung kann vereinfacht werden, wenn hierfür NaF verwendet wird.The preparation of the aqueous composition can be simplified by using NaF.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich insbesondere bei einer Schutzbeschichtung auszeichnen, die 0,1 bis 7 Gew.-% Aluminium, 0,2 bis 5 Gew.-% Magnesium und als Rest Zink sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweist. Derartige Zn-Al-Mg Schutzbeschichtungen können eine Oxidschicht mit gegenüber unmodifizierten Oxidschichten gleicher Legierungszusammensetzung in ihrem MgO-Anteil besonders gut reduziert werden, was für eine erhebliche Steigerung der Haftfestigkeit genutzt werden kann.The process according to the invention can be distinguished, in particular, by a protective coating which comprises 0.1 to 7% by weight of aluminum, 0.2 to 5% by weight of magnesium and the balance zinc and unavoidable impurities due to the production. Such Zn-Al-Mg protective coatings can be particularly well reduced an oxide layer with respect to unmodified oxide layers of the same alloy composition in their MgO content, which can be used for a significant increase in the adhesive strength.

Bevorzugt kann die vorstehend spezifizierte Schutzbeschichtung 1 bis 4 Gew.-% Aluminium und 1 bis 3 Gew.-% Magnesium aufweisen, um neben einer Verbesserung der Haftfestigkeit auch die Reproduzierbarkeit des Verfahrens zu erhöhen.Preferably, the protective coating specified above may contain 1 to 4% by weight of aluminum and 1 to 3% by weight of magnesium, in order to increase not only an improvement in the adhesive strength but also the reproducibility of the process.

Die Aktivierung der Oxidschicht für eine nachfolgende Oberflächenbehandlung kann verbessert werden, wenn beim Dressieren des Stahlblechs Dressiereindrücke in die Schutzbeschichtung eingebracht werden. Zudem kann sich bei diesen Dressiereindrücken, vorzugsweise in deren Randbereichen, eine verbesserte Angriffsfläche für Fluorid ausbilden, um MgO vermehrt aus der natürlichen Oxidschicht zu lösen. Weiter konnte hier bzw. in diesem Randbereich die Ausbildung von Magnesiumfluorid (MgF2) beobachtet werden, was die Haftfestigkeit noch weiter verbessern kann. Zudem kann nach der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung im Bereich der Dressiereindrücke vermehrt Zn5(OH)6(CO3)2 (Zinkhydroxidcarbonat) anstelle von ZnO festgestellt werden, was die Haftfähigkeit zusätzlich verbessern kann.The activation of the oxide layer for a subsequent surface treatment can be improved if, when the steel sheet is applied by casting, dressing impressions are introduced into the protective coating. In addition, these dressing impressions, preferably in their edge regions, form an improved attack surface for fluoride in order to increasingly dissolve MgO from the natural oxide layer. Furthermore, the formation of magnesium fluoride (MgF 2) could be observed here or in this peripheral region, which can further improve the adhesion. In addition, after the surface treatment according to the invention in the field of dressing impressions, more Zn5 (OH) 6 (CO3) 2 (zinc hydroxide carbonate) can be found instead of ZnO, which can additionally improve the adhesion.

Die Fluorid enthaltende wässrige Zusammensetzung kann auf einfache Weise von der Oberfläche der Schutzbeschichtung entfernt werden, wenn die Schutzbeschichtung unmittelbar nach der Oberflächenbehandlung mit der ersten, Fluorid enthaltenden wässrigen Zusammensetzung mit einer weiteren Flüssigkeit gespült wird. Zudem kann diese Nachbehandlung mit solch einer Flüssigkeit den Abtrag an MgO zusätzlich erhöhen, wobei sich hierfür als Flüssigkeit insbesondere H2O auszeichnen kann.The fluoride-containing aqueous composition can be easily removed from the surface of the protective coating if the protective coating is rinsed with another liquid immediately after the surface treatment with the first fluoride-containing aqueous composition. In addition, this aftertreatment with such a liquid can additionally increase the removal of MgO, with it being possible in particular for H2O to be distinguished as the liquid.

Weist die zweite Flüssigkeit bis 20 ppm P und/oder Si, sowie als Rest H2O und unvermeidbare Verunreinigungen auf, kann damit die in MgO reduzierte native Oxidschicht weiter stabilisiert werden. Bei P ist damit zu rechnen, dass dieses als Phosphat in der Flüssigkeit vorkommt.If the second liquid has up to 20 ppm of P and / or Si, as well as the remainder of H 2 O and unavoidable impurities, then the native oxide layer reduced in MgO can be further stabilized. With P it is to be expected that this occurs as phosphate in the liquid.

Der Spülwirkung der zweiten Flüssigkeit kann erheblich verbessert werden, wenn die Flüssigkeit eine Temperatur von 20 bis 90 °C, insbesondere von 35 bis 85 °C aufweist.The rinsing action of the second liquid can be significantly improved if the liquid has a temperature of 20 to 90 ° C, in particular from 35 to 85 ° C.

Als ausreichende Spüldauer kann sich herausstellen, wenn die Schutzbeschichtung mit der zweiten Flüssigkeit 1 bis 10 sec. lang gespült wird.As sufficient rinsing time may turn out when the protective coating is rinsed with the second liquid for 1 to 10 sec. Long.

Einfache Verfahrensverhältnisse können sich einstellen, wenn die wässrige Zusammensetzung und/oder die Flüssigkeit im Spritz-, Tauch- oder Walzverfahren auf das schutzbeschichtete Stahlblech aufgebracht wird/werden.Simple process conditions can occur when the aqueous composition and / or the liquid is applied to the protective-coated steel sheet in a spraying, dipping or rolling process.

Besonders kann sich die Erfindung gegenüber Bekanntem auszeichnen, wenn eine wässrige fluoridhaltige Zusammensetzung zur Reduktion des MgO-Anteils der natürlichen Oxidschicht einer Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung auf einem dressierten Stahlblech verwendet wird, ohne dabei die natürliche Oxidschicht zu dekapieren.In particular, the invention may be distinguished from the known one if an aqueous fluoride-containing composition is used to reduce the MgO content of the natural oxide layer of a Zn-Al-Mg protective coating on a dressed steel sheet, without thereby dekapieren the natural oxide layer.

In der Figur ist beispielsweise der Erfindungsgegenstand anhand einer Ausführungsvariante näher dargestellt. Es zeigen

Fig. 1
eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Modifizierung der Oxidschicht eines Stahlblechs mit Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung und
Fig. 2 und 3
Draufsichten auf die nativen Oxidschichten zweier schutzbeschichteter Stahlbleche.
In the figure, for example, the subject invention is illustrated in more detail with reference to a variant embodiment. Show it
Fig. 1
a schematically illustrated apparatus for modifying the oxide layer of a steel sheet with Zn-Al-Mg protective coating and
FIGS. 2 and 3
Top views of the native oxide layers of two protective coated steel sheets.

Nach Fig. 1 wird beispielsweise eine Vorrichtung 1 dargestellt, mit der ein kontinuierliches Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit auf einem schutzbeschichteten Stahlblech 2 ermöglicht wird. So wird zunächst in einem kontinuierlichen Verfahren auf ein bewegtes Stahlblech 2 eine Schutzbeschichtung auf Zn-Al-Mg Basis aufgebracht, und zwar mithilfe eines Schmelztauchverfahrens 3. Als Schmelztauchverfahren 3 ist insbesondere ein kontinuierliches Feuerverzinken (Bandverzinken) angedacht - andere Beschichtungsverfahren sind jedoch vorstellbar. Zur Veranschaulichung des Schmelztauchverfahrens 3 wurde die Darstellung der diesbezüglichen Anlageteile der Vorrichtung 1 der Übersichtlichkeit halber auf einen Durchlaufofen 18, ein Schmelzbad 3, einen Abstreifer 19 zur Einstellung der Beschichtungsauflage und eine Kühlung 20 beschränkt. Nach Durchführung des Schmelztauchverfahrens 3 weist das Stahlblech 2 eine Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung auf, die eine natürliche Oxidschicht 9 ausbildet. Diese native Oxidschicht 9 weist bekanntermaßen Al2O3 10, MgO 11 und auch, wenngleich in geringem Ausmaß, ZnO 12 auf. Der Anteil an MgO 11 in der Oxidschicht 9 ist vergleichsweise hoch, wie dies nach Fig. 2 erkannt werden kann.To Fig. 1 For example, an apparatus 1 is shown, with which a continuous process for improving the adhesion on a protective-coated Steel sheet 2 is made possible. Thus, in a continuous process, a Zn-Al-Mg-based protective coating is first applied to a moving steel sheet 2 by means of a hot-dip process 3. Hot-dip galvanizing (strip galvanizing), in particular, is envisaged as hot-dip process 3, but other coating methods are conceivable. To illustrate the hot dip method 3, the representation of the relevant plant parts of the device 1 for clarity was limited to a continuous furnace 18, a molten bath 3, a scraper 19 for adjusting the coating layer and a cooling 20. After carrying out the hot-dip process 3, the steel sheet 2 has a Zn-Al-Mg protective coating which forms a natural oxide layer 9. This native oxide layer 9 is known to comprise Al 2 O 3 10, MgO 11, and also, albeit to a minor extent, ZnO 12. The proportion of MgO 11 in the oxide layer 9 is comparatively high, as after Fig. 2 can be recognized.

Gemäß Fig. 2 ist MgO 11 an der hellen Fläche, Al2O3 10 an der dunklen Fläche und ZnO 12 an einer Mischung von heller und dunkler Fläche zu erkennen. Durch eine überwiegend helle MgO-Fläche auf der Oberfläche der Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung ist mit einer erheblichen reduzierten Haftfähigkeit zu rechnen.According to Fig. 2 MgO 11 is seen on the bright surface, Al 2 O 3 10 on the dark surface and ZnO 12 on a mixture of light and dark surfaces. Due to a predominantly bright MgO surface on the surface of the Zn-Al-Mg protective coating, a considerable reduced adhesion is to be expected.

Erfindungsgemäß werden solche dominanten MgO-Ansammlungen in der Oxidschicht 9 vermieden, indem das mit einer Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung versehene Stahlblech 2 durch ein Dressiergerüst 5 geführt und so zur Modifizierung seiner nativen Oxidschicht 9 vorbereitet wird - und zwar vorbereitet für eine Oberflächenbehandlung 6 unter Aufbringung einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung 7, um ohne Dekapieren der natürlichen Oxidschicht 9 ihren MgO-Anteil zu reduzieren. Gemäß Fig. 1 ist dieser Verfahrensschritt mit beidseitig des Stahlblechs 2 angeordnete Spritzbalken 8 verwirklicht, die die wässrige fluoridhaltige Zusammensetzung 7 auf das Stahlblech 2 auftragen bzw. aufspritzen. Anstatt des Spritzverfahrens 13 ist selbstverständlich auch eine Applikation mit einem nicht weiter dargestellten Walz- oder Tauchverfahren vorstellbar.According to the invention, such dominant MgO accumulations in the oxide layer 9 are avoided by passing the steel sheet 2 provided with a Zn-Al-Mg protective coating through a skin pass mill 5 and thus preparing it to modify its native oxide layer 9 - prepared for surface treatment 6 Application of an aqueous fluoride-containing composition 7 in order to reduce their MgO content without picking the natural oxide layer 9. According to Fig. 1 this process step is realized with spray bars 8 arranged on both sides of the steel sheet 2, which apply or spray on the aqueous fluoride-containing composition 7 onto the steel sheet 2. Instead of the spraying method 13, of course, an application with a rolling or dipping method not shown is conceivable.

Das Fluorid der wässrigen Zusammensetzung löst in weiterer Folge MgO 11 aus der Oxidschicht 9 heraus und führt dies in die wässrige Zusammensetzung 7 über. Hierfür ist die Menge an Fluorid, gemessen mit einer fluorid-sensitiven Elektrode, in der wässrigen Zusammensetzung 7 auf ein Herauslösen von Mg der Oxidschicht 9 eingestellt. Der Anteil an MgO 11 in der nativen Oxidschicht 9 wird demnach reduziert, sodass sich aufgrund der hohen Sauerstoffaffinität von Al vermehrt Al2O3 10 auf der modifizierten natürlichen bzw. nativen Oxidschicht 9 ausprägen kann.The fluoride of the aqueous composition subsequently releases MgO 11 from the oxide layer 9 and converts it into the aqueous composition 7. For this purpose, the amount of fluoride, measured with a fluoride-sensitive electrode, in the aqueous composition 7 is adjusted to a dissolution of Mg of the oxide layer 9. The proportion of MgO 11 in the native oxide layer 9 is thus reduced, so that due to the high oxygen affinity of Al increased Al2O3 10 can be expressed on the modified native or native oxide layer 9.

Dieser Umstand ist deutlich nach Fig. 3 zu erkennen. Fig. 3 zeigt zwar auch MgO 11 an hellen Flächen, im Vergleich zu Fig. 2 ist jedoch der MgO 11 Anteil äußerst gering. So überwiegen Al2O3 10 (dunkle Fläche) und ZnO 12 bzw. Zn5(OH)6(CO3)2 (Mischung von heller und dunkler Fläche) eindeutig. Die modifizierte natürliche Oxidschicht 9 nach Fig. 3 weist im Wesentlichen Al2O3 10 auf und bildet so eine Sperrschicht aus, die nicht nur einen Durchbruch von Mg in die Oxidschicht 9 zur Ausbildung von MgO 11, sondern auch die Diffusion von O durch die Oxidschicht vermindert. Selbst bei vergleichsweise langen Lagerzeiten des Stahlblechs 2 zeigt diese modifizierte natürliche Oxidschicht 9 immer noch eine vergleichsweise hohe Haftfähigkeit.This circumstance is clearly behind Fig. 3 to recognize. Fig. 3 Although also shows MgO 11 on light surfaces, compared to Fig. 2 however, the MgO 11 content is extremely low. For example, Al2O3 10 (dark area) and ZnO 12 or Zn5 (OH) 6 (CO3) 2 (mixture of light and dark areas) clearly outweigh each other. The modified natural oxide layer 9 after Fig. 3 essentially comprises Al 2 O 3 10, thus forming a barrier layer which not only reduces the breakdown of Mg into the oxide layer 9 to form MgO 11, but also the diffusion of O through the oxide layer. Even with comparatively long storage times of the steel sheet 2, this modified natural oxide layer 9 still exhibits a comparatively high adhesiveness.

Zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit kann der pH-Wert schwach sauer in einem Bereich von 4 bis 8 eingestellt werden.To increase the reaction rate, the pH may be adjusted to slightly acid in a range of 4 to 8.

Besonders vorteilhafte Verfahrensverhältnisse beim gerichteten Angriff auf das MgO der Oxidschicht konnten festgestellt werden, wenn die wässrige Zusammensetzung 20 bis 3500 ppm F, optional 0 bis 3500 ppm Na, 0 bis 20 ppm P, 0 bis 10 ppm Fe, 0 bis 10 ppm Ni, 0 bis 10 ppm Mn und/oder 0 bis 10 ppm Si und als Rest H2O sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei hierzu die wässrige Zusammensetzung einen pH-Wert von 4 bis 8 und eine Temperatur von 30 bis 95 °C (Grad Celsius) aufweist. Als ausreichend hat sich jedoch bereits eine Konzentration an Fluorid von 30 bis 1500 ppm, vorzugsweise von 30 bis 300 ppm, gezeigt.Particularly advantageous process conditions in the targeted attack on the MgO of the oxide layer could be ascertained if the aqueous composition contains 20 to 3500 ppm F, optionally 0 to 3500 ppm Na, 0 to 20 ppm P, 0 to 10 ppm Fe, 0 to 10 ppm Ni, 0 to 10 ppm Mn and / or 0 to 10 ppm Si and the remainder H2O and production-related unavoidable impurities, for which purpose the aqueous composition has a pH of 4 to 8 and a temperature of 30 to 95 ° C (degrees Celsius) , However, one has already been sufficient Concentration of fluoride from 30 to 1500 ppm, preferably from 30 to 300 ppm shown.

Die Fluorid enthaltende wässrige Zusammensetzung 7, die über die Spritzbalken 8 auf das Stahlband 2 aufgebracht worden ist, wird mithilfe einer Spüle, die ein Spritzverfahren 14 durchführt, vom Stahlband 2 entfernt. Hierfür wird die Schutzbeschichtung unmittelbar nach der Behandlung über Spritzbalken 17 mit einer zweiten Flüssigkeit 15 oberflächenbehandelt. Diese zweite Flüssigkeit 15 besteht aus H2O, kann aber auch P oder Si kleiner 20 mg/l sowie unvermeidbare Verunreinigungen aufweisen, wobei gegebenenfalls P als Phosphat in der Flüssigkeit 15 vorliegt. Eine Behandlungsdauer von 1 bis 10 Sekunden ist als ausreichend festgestellt worden.The fluoride-containing aqueous composition 7, which has been applied to the steel strip 2 via the spray bars 8, is removed from the steel strip 2 by means of a sink, which performs a spraying process 14. For this purpose, the protective coating is surface treated immediately after treatment via spray bar 17 with a second liquid 15. This second liquid 15 consists of H 2 O, but may also have P or Si less than 20 mg / l and unavoidable impurities, P being optionally present as the phosphate in the liquid 15. A treatment time of 1 to 10 seconds has been found to be sufficient.

Zudem sind in der Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung Dressiereindrücke 16 vorhanden, die vom Dressiergerüst 5 eingebracht werden. Nach den Figuren 2 und 3 treten sich die Ränder der Dressiereindrücke 16 als geschlossene Kontur besonders hervor. Im Gegensatz zur Fig. 2 sind am Rand des Dressiereindrucks 16 nach Fig. 3 MgF2 Verbindungen zu detektieren, die sich durch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung des Stahlblechs 2 ergeben und die Anbindung von organischen Schichten steigern.In addition, in the Zn-Al-Mg protective coating Dressing Impressions 16 are present, which are introduced from the skin pass 5. After the FIGS. 2 and 3 the edges of the Dressiereindrücke 16 emerge as a closed contour particularly. In contrast to Fig. 2 are at the edge of the dressing impression 16 after Fig. 3 To detect MgF2 compounds that result from the surface treatment of the steel sheet 2 according to the invention and increase the bonding of organic layers.

Zum Nachweis der erfindungsgemäß erhöhten Haftfähigkeit wurden vier Stahlbleche untersucht. Tabelle 1: die untersuchten Stahlbleche im Vergleich Stahlblech Beschichtung Zugscherfestigkeit [MPa] Bruchbild A DX53D ZnAl2,5Mg1,5 20,4 100% SCF B DX53D ZnAl2,5Mg1,5 19,6 20% SCF und 80% AF C DX56D ZnAl2,4Mg2,2 19,6 100% SCF D DX56D ZnAl2,4Mg2,2 18,1 20% SCF und 80% AF To demonstrate the inventively increased adhesion four steel sheets were examined. Table 1: the examined steel sheets in comparison sheet steel coating Tensile shear strength [MPa] fracture pattern A DX53D ZnAl2,5Mg1,5 20.4 100% SCF B DX53D ZnAl2,5Mg1,5 19.6 20% SCF and 80% AF C DX56D ZnAl2,4Mg2,2 19.6 100% SCF D DX56D ZnAl2,4Mg2,2 18.1 20% SCF and 80% AF

Die beiden feuerverzinkten Stahlbleche A und B weisen eine Tiefziehgüte DX53D und eine Blechdicke von 0,75 mm auf. Als Schutzbeschichtung wurde ZnAl2,5Mg1,5 (96 Gew.-% Zn, 2,5 Gew.-% Al, 1,5 Gew.-% Mg) aufgebracht.The two hot-dip galvanized steel sheets A and B have a deep-drawing quality DX53D and a sheet thickness of 0.75 mm. As a protective coating, ZnAl2.5Mg1.5 (96 wt% Zn, 2.5 wt% Al, 1.5 wt% Mg) was applied.

Bei beiden feuerverzinkten Stahlbleche C und D weisen eine Tiefziehgüte DX56D und eine Blechdicke von 0,7 mm auf. Als Schutzbeschichtung wurde ZnAl2,4Mg2,2 (95,4 Gew.-% Zn, 2,4 Gew.-% Al, 2,2 Gew.-% Mg) aufgebracht.Both hot-dip galvanized steel sheets C and D have a deep-drawing quality DX56D and a sheet thickness of 0.7 mm. As a protective coating, ZnAl2.4Mg2.2 (95.4 wt% Zn, 2.4 wt% Al, 2.2 wt% Mg) was applied.

Die Stahlbleche A und C wurden wie in Fig. 1 dargestellt der erfindungsgemäßen Modifikation ihrer Oxidschichten unterworfen. Diese umfasste ein Dressieren der Stahlbleche A und B und ein Aufbringen einer wässrigen Zusammensetzung 7 mit einer Konzentration von Fluorid von 30 bis 70 Gewichts-ppm, wobei die Temperatur der wässrigen Zusammensetzung 7 auf siebzig Grad Celsius eingestellt worden ist. Diese wässrige Zusammensetzung 7 besteht aus Fluorid, H2O und unvermeidbaren Verunreinigungen kleiner 10ppm. Fluorid wurde der wässrigen Zusammensetzung 7 mit Hilfe von NaF zugesetzt. Die Stahlbleche A und C wurden 20 Sekunden mit der wässrigen Zusammensetzung 7 behandelt. Anschließend wurden die Stahlbleche A und C 10 Sekunden mit H2O gespült. Bei dieser Flüssigkeit 15 wurde eine Temperatur von 35 Grad Celsius eingestellt.The steel sheets A and C were as in Fig. 1 represented the modification according to the invention subjected to their oxide layers. This involved coating the steel sheets A and B and applying an aqueous composition 7 having a fluoride concentration of 30 to 70 ppm by weight, the temperature of the aqueous composition 7 being set at 70 degrees Celsius. This aqueous composition 7 consists of fluoride, H 2 O and unavoidable impurities of less than 10 ppm. Fluoride was added to the aqueous composition 7 with the aid of NaF. The steel sheets A and C were treated with the aqueous composition 7 for 20 seconds. Subsequently, the steel sheets A and C were rinsed with H2O for 10 seconds. In this liquid 15, a temperature of 35 degrees Celsius was set.

Die Stahlbleche B und D wurden hingegen keiner Oberflächenbehandlung unterworfen und wiesen dadurch im Wesentlichen eine nach Fig. 2 dargestellte Oxidschicht auf.On the other hand, the steel sheets B and D were not subjected to any surface treatment, and thus substantially deteriorated Fig. 2 shown oxide layer.

Alle Stahlbleche A, B, C und D wurden dann mit einer organischen Beschichtung, nämlich mit einem einkomponentigen Epoxidharzklebstoff (z. B.: BM1496), versehen und die Haftfestigkeit des Klebstoffs auf der Schutzbeschichtung über einen Zugscherversuch ermittelt.All the steel sheets A, B, C and D were then provided with an organic coating, namely a one-part epoxy resin adhesive (e.g., BM1496), and the adhesive strength of the adhesive on the protective coating was determined by a tensile shear test.

Untersuchungen an den schutzbeschichteten Stahlblechen A, B, C und D zeigten, dass nur an den Stahlblechen A und C ein Bruch an der Grenzfläche zwischen Oxidschicht und Klebstoff vermieden werden kann. Dieser Bruch ist nahezu 100% SCF ("substrate close cohesive failure"), was dem im Automobilbereich geforderten Bruchszenario entspricht. An den Stahlblechen B und D zeigt sich, wie zu erwarten, ein Mischbruch, aus 80 % AF ("adhesive failure") und 20 % SCF, womit diese schutzbeschichteten Stahlbleche B und D für den Automobilbereich ungeeignet sind. Zudem ist durch das erfindungsgemäße Verfahren an den Stahlblechen A und C mit einer verbesserten Anbindung, belegt durch eine erhöhte Zuscherfestigkeit, des Klebstoffs an die Schutzbeschichtung zu erkennen.Investigations on the protective coated steel sheets A, B, C and D showed that only at the steel sheets A and C a break at the interface between oxide layer and adhesive can be avoided. This fraction is almost 100% SCF ("substrate close cohesive failure"), which corresponds to the fracture scenario required in the automotive industry. As expected, the steel sheets B and D show a mixed fracture consisting of 80% AF ("adhesive failure") and 20% SCF, making these protective coated steel sheets B and D unsuitable for the automotive sector. In addition, it can be seen by the inventive method on the steel sheets A and C with an improved connection, evidenced by an increased Zuscherfestigkeit, the adhesive to the protective coating.

Es ist somit gezeigt, dass das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren die Oxidschicht der Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung derart modifizieren kann, dass damit die Haftfähigkeit für einen Klebstoff am schutzbeschichteten Stahlblech A bzw. C gegenüber einem Stand der Technik Stahlblech B bzw. D deutlich verbessert ist.It is thus shown that the treatment method according to the invention can modify the oxide layer of the Zn-Al-Mg protective coating in such a way that the adhesiveness to an adhesive on the protective-coated steel sheet A or C is significantly improved compared to a prior art steel sheet B or D.

Claims (16)

Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit auf einem schutzbeschichteten Stahlblech (2), bei dem in einem kontinuierlichen Verfahren eine Schutzbeschichtung auf Zn-Al-Mg Basis auf das Stahlblech (2) aufgebracht und in einem weiteren Schritt einer Oberflächenbehandlung (6) unterworfen wird, bei der unter Aufbringung einer wässrigen Zusammensetzung (7) die natürliche, Al2O3 und MgO aufweisende Oxidschicht (9), ohne diese dabei zu dekapieren, modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das schutzbeschichtete Stahlblech (2) dressiert und anschließend die natürliche Oxidschicht (9) mit einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung (7) unter Reduktion ihres MgO-Anteils reagiert, um damit die natürliche Oxidschicht (9) zu modifizieren.Process for improving the adhesion to a protective coated steel sheet (2), wherein a Zn-Al-Mg based protective coating is applied to the steel sheet (2) in a continuous process and subjected to a surface treatment (6) in a further step, wherein with the application of an aqueous composition (7), the natural, Al2O3 and MgO having oxide layer (9), without thereby decapieren, is modified, characterized in that the protective coated steel sheet (2) trained and then the natural oxide layer (9) with a aqueous fluoride-containing composition (7) reacts with reduction of their MgO content, thereby to modify the natural oxide layer (9). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorid MgO (11) der Oxidschicht (9) herauslöst und in die wässrige Zusammensetzung (7) überführt.A method according to claim 1, characterized in that the fluoride MgO (11) of the oxide layer (9) dissolves and transferred into the aqueous composition (7). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Fluorid in der wässrigen Zusammensetzung (7) auf das Herauslösen von Mg (11) aus der Oxidschicht (9) eingestellt ist.A method according to claim 2, characterized in that the amount of fluoride in the aqueous composition (7) is adjusted to the dissolution of Mg (11) from the oxide layer (9). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung (7) 20 bis 3500 ppm F, optional 0 bis 3500 ppm Na, 0 bis 20 ppm P, 0 bis 10 ppm Fe, 0 bis 10 ppm Ni, 0 bis 10 ppm Mn und/oder 0 bis 10 ppm Si
und als Rest H2O sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei die wässrige Zusammensetzung einen pH-Wert von 4 bis 8, insbesondere einen pH-Wert von von 5 bis 7,5, und eine Temperatur von 30 bis 95 °C, insbesondere eine Temperatur von 45 bis 90 °C, aufweist.
Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the aqueous composition (7) 20 to 3500 ppm F, optional 0 to 3500 ppm N / A, 0 to 20 ppm P, 0 to 10 ppm Fe, 0 to 10 ppm Ni, 0 to 10 ppm Mn and / or 0 to 10 ppm Si
and as the remainder H2O and production-related unavoidable impurities, wherein the aqueous composition has a pH of 4 to 8, in particular a pH of 5 to 7.5, and a temperature of 30 to 95 ° C, in particular a temperature of 45 to 90 ° C, has.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der wässrigen Zusammensetzung (7) eine Konzentration an Fluorid von 20 bis 3500 ppm, insbesondere von 30 bis 1500 ppm, vorzugsweise von 30 bis 300 ppm vorliegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the aqueous composition (7) a concentration of fluoride of 20 to 3500 ppm, in particular from 30 to 1500 ppm, preferably from 30 to 300 ppm is present. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung mit der wässrigen Zusammensetzung (7) 0,5 bis 20 sec., insbesondere 1,5 bis 15 sec., oberflächenbehandelt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the protective coating with the aqueous composition (7) 0.5 to 20 sec., In particular 1.5 to 15 sec., Surface treatment. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der wässrigen Zusammensetzung (7) NaF verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the preparation of the aqueous composition (7) NaF is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung 0,1 bis 7 Gew.-% Aluminium, 0,2 bis 5 Gew.-% Magnesium und als Rest Zink sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the protective coating comprises 0.1 to 7 wt .-% aluminum, 0.2 to 5 wt .-% magnesium and the remainder zinc and production-related unavoidable impurities. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung 1 bis 4 Gew.-% Aluminium und 1 bis 3 Gew.-% Magnesium aufweist.A method according to claim 8, characterized in that the protective coating comprises 1 to 4 wt .-% aluminum and 1 to 3 wt .-% magnesium. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Dressieren des Stahlblechs (2) Dressiereindrücke (16) in die Schutzbeschichtung eingebracht werden.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that during the tempering of the steel sheet (2), skin-pressure impressions (16) are introduced into the protective coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung unmittelbar nach der Oberflächenbehandlung mit der ersten, Fluorid enthaltenden wässrigen Zusammensetzung (7) mit einer weiteren Flüssigkeit (15), insbesondere mit H2O, gespült wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the protective coating immediately after the surface treatment with the first, fluoride-containing aqueous composition (7) with a further liquid (15), in particular with H2O, rinsed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (15) bis 20 ppm P und/oder Si, sowie als Rest H2O und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.A method according to claim 11, characterized in that the liquid (15) to 20 ppm P and / or Si, as well as the remainder H2O and unavoidable impurities. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (15) eine Temperatur von 20 bis 90 °C, insbesondere von 35 bis 85 °C aufweist.A method according to claim 11 or 12, characterized in that the liquid (15) has a temperature of 20 to 90 ° C, in particular from 35 to 85 ° C. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung mit der Flüssigkeit (15) 1 bis 10 sec. lang gespült wird.A method according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the protective coating is rinsed with the liquid (15) for 1 to 10 seconds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung (7) und/oder die Flüssigkeit (15) im Spritz-, Tauch- oder Walzverfahren (13, 14) auf das schutzbeschichtete Stahlblech (2) aufgebracht wird/werden.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the aqueous composition (7) and / or the liquid (15) by spray, dip or rolling method (13, 14) on the protective coated steel sheet (2) is applied / become. Verwendung einer wässrigen fluoridhaltigen Zusammensetzung (7) zur Reduktion des MgO Anteils der natürlichen Oxidschicht (9) einer Zn-Al-Mg Schutzbeschichtung auf einem dressierten Stahlblech (2), ohne dabei die natürliche Oxidschicht (9) zu dekapieren.Use of an aqueous fluoride-containing composition (7) for reducing the MgO content of the natural oxide layer (9) of a Zn-Al-Mg protective coating on a dressed steel sheet (2), without depleting the natural oxide layer (9).
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