专利名称：生产具有改善外观的涂覆金属带材的方法
生产具有改善外观的涂覆金属带材的方法本发明涉及制造具有改善的外观、更特别地是旨在用于制造陆用机动车辆外壳部件的金属带材的方法，但是不限于此。旨在用于制造陆用机动车辆部件的钢板通常涂覆有用于腐蚀防护的锌基金属层， 该锌基金属层通过在锌基液体浴液中热浸涂覆或者通过在含有锌离子的电解浴液中电沉积来进行沉积。然后，将旨在用于制造外壳部件的镀锌板进行成形操作以及组装形成白车身，然后将白车身涂覆至少一个涂料层，从而提供更好的腐蚀防护和良好的表面外观。为此目的，常规地，机动车辆制造商首先向白车身施加电泳涂层，随后是底涂料层、基础涂料层和任选的清漆涂层。为获得令人满意的涂漆表面外观，通常施加90-120 μ m 的总涂料厚度，其构成例如为20-30 μ m厚的电泳涂层、40-50 μ m厚的底涂料层和30-40 μ m 厚的基础涂料层。为将涂料系统的厚度减小到小于90 μ m，某些机动车辆制造商提出了免除电泳步骤或者减少涂料的层数以便提高生产率。然而，在目前，涂料系统的这种厚度降低总是损害部件的最终涂漆表面外观，并且在工业生产中并未得到实施。这是因为充当基础基材的锌基涂层具有称作“波纹”的表面，其目前仅可通过厚的涂料层来弥补，否则代价是车身部件具有不可接受的所谓“桔皮”外观。表面的波纹度W是相当长波长(0.8-10mm)的轻微、准周期性几何不平度，其不同于与较短波长(< 0. 8mm)几何不平度对应的粗糙度R。在本发明中，使用波纹度轮廓的算术平均值Wa(以ym计)表征板材的表面波纹度，并且截止阈值为0. 8mm的波纹度测量结果用Waa8表示。因此，本发明的一个目的是提供制造涂有腐蚀防护涂层的金属带材的方法，其波纹度Waa8与现有技术的带材的波纹度Waa8相比较小，因而使得能够制造所需的总漆厚度小于现有技术部件的涂漆金属部件。为此目的，本发明的第一主题由制造具有用于腐蚀防护的金属涂层的金属带材的方法形成，该方法包括在于以下的步骤-使金属带材穿过熔融金属浴液，该浴液包含0.2-8重量％的铝和如下百分比的镁-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于4重量％而言，或者-大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于4重量％ 但小于或等于8重量％而言，并且包含至多0. 3重量％的添加元素，余量为锌和不可避免的杂质；然后-通过对带材两侧喷射气体的喷嘴来干燥涂覆的金属带材，所述气体具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力；然后-使带材穿过密闭区，该密闭区·在底部，由干燥线和所述干燥喷嘴的上部外表面界定，·在顶部，由两个放置在带材每侧的密闭箱的上部部分界定，其正位于所述喷嘴上
3方，并且具有相对于干燥线至少IOcm的高度，·在侧面，由所述密闭箱的侧面部分界定，在所述密闭区中的气氛具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力，且高于由0. 15体积％氧气和99. 85体积％氮气构成气氛的氧化能力。在优选的实施方式的方法中，本发明的工艺可以进一步单独或组合地包括如下特征，-密闭箱具有相对于干燥线至少15cm的高度，甚至20cm和更特别地优选至少 30cm的高度；-密闭箱供应气体，该气体具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力，且优选具有高于由0. 15体积％氧气和99. 85体积％氮气构成气氛的氧化能力；-还使带材穿过位于干燥线之前的密闭区；-位于干燥线之前的密闭区开始于熔融金属浴液的出口，并终止于在干燥线之下；-干燥气体由氮气构成；和-金属带材是钢带材。本发明的主题还是经热浸涂覆但尚未冷轧平整的冷轧金属带材，其可通过根据本发明的方法获得，其金属涂层具有小于或等于0. 70 μ m的波纹度Waa8，优选地具有小于或等于0. 65 μ m的波纹度Watl. 8，并且包含0. 2-8重量％的铝和如下百分比的镁-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于2重量％而言，或者-大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于2重量％ 但小于或等于8重量％而言，并且包含至多0. 3重量％的添加元素，余量为锌和不可避免的杂质。在一个优选的实施方案中，根据本发明的金属带材由钢构成。本发明的主题还是通过使根据本发明的金属带材变形而获得的金属部件，其涂层具有小于或等于0. 65 μ m的波纹度Waa8，优选具有小于或等于0. 60 μ m的波纹度Waa8。本发明的另一个主题是通过使根据本发明的金属带材变形，并且在变形之前经受冷轧平整操作而获得的金属部件，其涂层具有小于或等于0. 70 μ m的波纹度Waa8，优选具有小于或等于0. 60 μ m,更优选0. 55 μ m的波纹度WaQ.8。在下面以非限制性实施例的方式给出的描述的过程中，本发明的特征和优点将变得更为清楚明显。参照
图1，根据本发明方法的第一步在于使金属带材B，例如钢带材，连续地通过盛放在熔锅3中的包含熔融金属的涂覆浴液2。在浸入所述浴液2前，带材通常经受在炉1 中的退火操作，特别是为了调质表面。在工业生产线上，带材行进速度通常例如为40m/min-200m/min，优选大于120m/ min或者甚至大于150m/min。待用于根据本发明的方法中的涂覆浴液的组合物是基于锌的，并且初始含有 0. 2-8重量％铝。该元素一方面能够使得涂层对金属带材的附着性得到改善，另一方面能够防护带材免受腐蚀。
含量小于0.2%时，没有观察到对附着性的影响，而大于8%的含量会造成问题， 如随后施加涂料的分层。浴液还含有镁以便改善镀锌涂层的抗腐蚀性、特别是其抗红锈性。镁以如下百分比存在-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于4重量％而言，或者-大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于4重量％ 但小于或等于8重量％而言。在一个优选的实施方案中，镁以如下百分比存在-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于2重量％而言，或者-大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于2重量％ 但小于或等于8重量％而言。在另一个优选的实施方案中，镁以如下百分比存在-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0.2重量％但小于1.5重量％而言，或者-大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于1.5重量％但小于或等于8重量％而言。为获得对抗腐蚀性的明显作用，优选以至少0. 1重量％或0. 2重量％加入镁。其在浴液中的最大含量限于8重量％，由于所获得的涂层在随后的成形操作期间，特别是在拉拔操作期间，可具有严重开裂的问题。排除了 0. 1-5重量％的镁和4-8重量％的铝的范围，因为当带材在这个组成范围内经受根据本发明的密闭干燥过程时观察到可见缺陷(能够通过裸眼看到)。浴液组合物还可以含有至多0. 3重量％的任选的添加元素，例如Si、Sb、Pb、Ti、 Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni、^ 或Bi。例如，这些各种元素特别使得能够改善涂层的抗腐蚀性或其脆性或其附着性。知晓它们对涂层特性的影响的本领域技术人员会根据所需的互补目的对它们加以使用。还证实这些元素不妨碍通过根据本发明方法获得的对波纹度的控制。然而，在某些情况下，优选将钛含量限制到小于0.01%，或甚至小于0. 005%，由于该元素可以在汽车制造商所用的除脂和磷化的浴液中导致污染问题。最后，浴液可以含有源自于填充进入熔锅的坯锭或者源自于穿过浴液的带材的不可避免的杂质。因而，这些可以尤其包含铁等。使浴液维持在液相线+10°C和700°C之间的温度，液相线温度的变化取决于其组成。因而，对于用于本发明的涂层的范围，该温度将为350°C-70(TC。可回顾的是，液相线是高于其时合金完全处于熔融状态的温度。在穿过熔锅3后，然后通过置于带材B的两侧的喷嘴4对两面上均得到涂覆的金属带材B进行干燥操作，所述喷嘴将干燥气体喷射到带材B的表面上。这种本领域技术人员公知的常规操作使得在涂层尚未凝固时涂层厚度得到准确调节。根据本发明方法的必要特征之一在于，选择氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成的气氛的氧化能力的干燥气体。特别是，能够使用纯氮气或纯氩气，或者氮气或氩气和氧化气体(例如氧气、C0/C02混合物或!12/!120混合物)的混合物。还能够使用不加入惰性气体的C0/0)2混合物或Η2/Η20混合物。
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在干燥步骤之后，根据本发明的方法的另一个必要特征是穿过密闭区，该密闭区-在底部，由干燥线和干燥喷嘴4的上部外表面界定，-在顶部，由两个放置在带材两侧的密闭箱5的上部部分界定，其正位于喷嘴4上方，并且具有相对于干燥线至少IOcm的高度，-在侧面，由密闭箱5的侧面部分界定，在密闭区的气氛具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力，且高于由0. 15体积％氧气和99. 85体积％氮气构成气氛的氧化能力。为确定带材周围气氛的氧化能力，测量其等效平衡氧气分压。当存在的唯一氧化气体是混有惰性气体(氮气或氩气)的&时，则该压力等于能够通过合适的传感器实时测量的A体积含量。当存在混有还原气体(例如H2或CO)的其它氧化气体(例如H2O或CO2)时，通过有关气体温度下的质量作用定律计算等效氧气分压。例如，对于Η2/Η20对，反应可写作如下
权利要求
1.制造具有用于腐蚀防护的金属涂层的金属带材的方法，该方法包括在于以下的步骤-使金属带材穿过熔融金属的浴液，该浴液包含0. 2-8重量％的铝和如下百分比的镁 -0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于4重量％而言，或者 -大于5重量％但小于或等于8重量％的镁含量，对于铝含量大于或等于4重量％但小于或等于8重量％而言，并且包含至多0. 3重量％的添加元素，余量为锌和不可避免的杂质；然后 -通过在带材的两侧上喷射气体的喷嘴来干燥涂覆的金属带材，所述气体具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力；然后 -使带材穿过密闭区，该密闭区 在底部，由干燥线和所述干燥喷嘴的上部外表面界定， 在顶部，由两个放置在带材两侧的密闭箱的上部部分界定，其正位于所述喷嘴上方， 并且具有相对于干燥线的至少IOcm的高度， 在侧面，由所述密闭箱的侧面部分界定，在所述密闭区中的气氛具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力且高于由0. 15体积％氧气和99. 85体积％氮气构成气氛的氧化能力。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述密闭箱具有相对于干燥线至少15cm的高度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述密闭箱供应气体，该气体具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中使带材进一步穿过位于干燥线之前的密闭区。
5.如权利要求4所述的方法，其中位于干燥线之前的所述密闭区开始于熔融金属浴液的出口且终止于干燥线之下。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中干燥气体由氮气构成。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中金属带材是钢带材。
8.一种经热浸涂覆但尚未冷轧平整的冷轧金属带材，其能够通过如权利要求1-7中任一项所述的方法获得，其金属涂层具有0. 7 μ m以下的波纹度Waa8，该金属涂层包含0. 2-8 重量％铝和如下百分比的镁-0. 1-8重量％的镁，对于铝含量大于或等于0. 2重量％但小于2重量％而言，或者 -镁含量大于5重量％但小于或等于8重量％，对于铝含量大于或等于2重量％但小于或等于8重量％而言，并且包含至多0. 3重量％的添加元素，余量为锌和不可避免的杂质。
9.如权利要求8所述的金属带材，其特征在于该金属带材由钢构成。
10.一种通过使如权利要求8或9所述的金属带材变形而获得的金属部件，其涂层具有 0. 65 μ m以下的波纹度Waa 8。
11.一种通过使如权利要求8或9所述的金属带材变形且在变形之前还经受冷轧平整操作而获得的金属部件，其涂层具有0. 70 μ m以下的波纹度Waa8。
全文摘要
本发明涉及制造具有金属腐蚀防护涂层的金属带材的方法，该方法包括在于以下的步骤使金属带材穿过熔融金属的浴液，该浴液包含0.2-8重量％的铝和如下百分比的镁0.1-8重量％的镁，对应的铝含量大于或等于0.2重量％但小于4重量％，或者镁含量大于5重量％但小于或等于8重量％，对应的铝含量大于或等于4重量％但小于或等于8重量％，并且包含至多0.3重量％的添加元素，余量为锌和不可避免的杂质；然后通过喷嘴对带材的两侧喷射气体来干燥涂覆的金属带材，所述气体具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力；然后使带材穿过密闭区，该密闭区受限于如下在底部，干燥线和所述干燥喷嘴的上部外表面，在顶部，两个放置在带材两侧的密闭箱的上部部分，正位于所述喷嘴上方，并且具有与干燥线相距至少10cm的高度，在侧面，所述密闭箱的侧面部分，在所述密闭区中的气氛具有的氧化能力低于由4体积％氧气和96体积％氮气构成气氛的氧化能力和高于由0.15体积％氧气和99.85体积％氮气构成气氛的氧化能力。本发明还涉及能够通过该方法获得的金属带材和通过变形该带材获得的金属部件。
文档编号C23C2/20GK102459683SQ201080028689
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月14日
发明者B·奥萨尔, H·圣雷蒙, J-M·马泰格纳, L·迪兹 申请人:安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司