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Title:
METHOD FOR COATING A FLAT STEEL PRODUCT WITH LOW SUSCEPTIBILITY OF CRATERS IN THE PAINT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/066732
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a coated flat steel product, comprising the following steps: producing or providing a steel substrate, optionally degreasing, optionally pickling, applying the anti-corrosion coating of zinc or a zinc alloy and unavoidable impurities by means of physical gas phase deposition onto the steel substrate with a substrate temperature TSubstrat. Prior to the application of the anti-corrosion coating, the steel substrate is subjected to a vacuum treatment for a certain period of time. Moreover, the pressure during the application of the anti-corrosion coating is suitably limited.

Inventors:
BIENHOLZ DR STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/078287
Publication Date:
April 27, 2023
Filing Date:
October 11, 2022
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG (DE)
International Classes:
C23C14/16; C23C2/00; C23C14/02; C23C14/24; C23C14/54; C23C14/56
Foreign References:
JPS58213871A1983-12-12
JPS53106646A1978-09-16
US20130239890A12013-09-19
US20160186308A12016-06-30
US20200399774A12020-12-24
CN105177573B2017-09-29
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Stahlflachprodukts mit folgenden Schritten:

- Herstellen oder Bereitstellen eines Stahlsubstrats

- optional Entfetten

- optional Dekapierung

- Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs aus Zink oder einer Zinklegierung und unvermeidbaren Verunreinigungen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf das Stahlsubstrat mit einer Substrattemperatur TSubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlsubstrat vor dem Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges für einen Zeitraum tVakuum einer Vakuumbehandlung unterzogen wird, für den gilt: und ein Druck beim Applizieren des

Korrosionsschutzüberzugs kleiner gleich einem maximalen Prozessdruck P 1CIX ist, für den gilt:

P = 1,0 max

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zeitraum tVakuum

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges kleiner gleich ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges mindestens Imbar, bevorzugt mindestens 5 mbar, betägt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Substrattemperatur beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges größer 50°C, bevorzugt größer 80°C, besonders bevorzugt größer 100°C ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs aus Zink oder einer Zinklegierung und unvermeidbaren Verunreinigungen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf das Stahlsubstrat erfolgt, indem das Stahlsubstrat auf eine Substrattemperatur temperiert wird und in einer Beschichtungskammer bereitgestellt wird, wobei der Druck in der Beschichtungskammer reguliert wird und wobei Zink oder eine Zinklegierung als Beschichtungsmaterial an einer Einströmstelle in die Beschichtungskammer eingeströmt wird, wobei das Zink oder die Zinklegierung auf eine Temperatur temperiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges in einer Schutzgasatmosphäre mit einem Sauerstoffanteil von weniger als 5 Vol.-% stattfindet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsrate beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges größer ist als 0,5 pm/s, insbesondere zwischen 0,5 pm/s und 100 pm/s, bevorzugt zwischen 2 pm/s und 20 pm/s liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutzüberzug eine Dicke d von 1-20 pm, bevorzugt 5 -10 pm aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlsubstrat eine Zugfestigkeit von maximal 600 MPa, insbesondere maximal 500 MPa und bevorzugt eine Zugfestigkeit von mehr als 200 MPa aufweist. 15 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlsubstrat ein ferritischer Stahl, insbesondere ein ferritischer Stahl mit einem Ferrit- Anteil von mehr als 80 Vol.-%, ist.

Description:
Verfahren zur Beschichtung eines Stahlflachproduktes mit geringer Lackkrateranfälligkeit

In der Automobilindustrie wird insbesondere bei sichtbaren Bauteilen großer Wert auf eine hohe Oberflächenqualität gelegt. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Außenhaut eines Automobils. Die Kunden legen bei der Außenhaut besonderen Wert auf eine gute Lackanmutung, sodass die Oberfläche des verwendeten Stahlflachprodukts quasi fehlerlos sein muss. Solche Stahlflachprodukte werden typischerweise zunächst elektrolytisch mit einem Korrosionsschutzüberzug aus Zink oder einer Zinklegierung versehen und anschließend mittels kathodischer Tauchlackierung (KT-Lackierung) lackiert.

Als „Stahlflachprodukte" werden im vorliegenden Text Walzprodukte verstanden, deren Länge und Breite jeweils wesentlich größer sind als ihre Dicke. Hierzu zählen insbesondere Stahlbänder und Stahlbleche bzw. Platinen.

Dieses Herstellungsverfahren hat jedoch einige Nachteile. So tritt häufig das Problem auf, dass es bei der Weiterverarbeitung zu lokalen Beschichtungsfehlern, wie beispielsweise Lackkratern bei der kathodischen Tauchlackierung, kommt. Solche Beschichtungsfehler entstehen an solchen Stellen des Stahlflachproduktes, an denen vor der Beschichtung mit einem Korrosionsschutzüberzug auf dem Stahlflachprodukt bereits Oberflächenfehler vorliegen. Solche Oberflächenfehler entsprechen den prozesstechnisch bedingten Ungänzen von Stahlflachprodukten, d.h. die Oberflächenfehler umfassen typischerweise oberflächennahe mit der Stahlmatrix nur teilweise verbundene Stahlüberschiebungen, wie sogenannte „Flaps“ oder flitterartige, metallische Aufwalzungen, bei denen ein einseitig offener Hohlraum unmittelbar unterhalb der Oberfläche vorliegt. Solche Fehler ergeben sich vorwiegend aus den Fertigungsschritten in den Warmwalz-, Kaltwalz- und Beizanlagen. Beispielsweise kann es sich um überwalzte Beizporen handeln. Bei der anschließenden kathodischen Tauchlackierung können diese Oberflächenfehler zu Lackfehlern, insbesondere Lackkratern (z.B. Blasen, Löcher, Pusteln, Pieken), führen. Problematisch sind diese Oberflächenfehler insbesondere dadurch, dass sie nicht ohne weiteres am beschichteten Stahlflachprodukt erkennbar sind. Daher ist es erforderlich, eine aufwändige Freigabeprüfung durchzuführen, bei der zufällige Proben testweise lackiert und auf Lackfehler untersucht werden. Trotz dieser zufälligen Probennahme verbleibt das Risiko, dass fehlerhafte Stahlflachprodukte ausgeliefert werden und zu hohen Kosten durch Kundenreklamationen führen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Beschichtungsverfahren bereitzustellen, um Stahlflachprodukte mit einem Korrosionsschutzüberzug zu versehen, das die Lackkrateranfälligkeit beim anschließenden Lackieren reduziert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Stahlflachprodukts mit folgenden Schritten:

- Herstellen oder Bereitstellen eines Stahlsubstrats,

- optional Entfetten,

- optional Dekapierung,

- Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs aus Zink oder einer Zinklegierung und unvermeidbaren Verunreinigungen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf das Stahlsubstrat mit einer Substrattemperatur T Substrat , wobei das Stahlsubstrat vor dem Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges für einen

Zeitraum t Vaklllim einer Vakuumbehandlung unterzogen wird, für den gilt: und wobei ein Druck beim Applizieren des

Korrosionsschutzüberzugs kleiner gleich einem maximalen Prozessdruck P nv ist, für den gilt: P = 1,0 max ’

Im Sinne dieser Anmeldung ist unter einem „Korrosionsschutzüberzug aus Zink“ ein Korrosionsschutzüberzug zu verstehen, der neben Zink lediglich unvermeidbare Verunreinigungen enthält, der also aus Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.

Im Sinne dieser Anmeldung ist unter einem „Korrosionsschutzüberzug aus einer Zink- Legierung“ ein Korrosionsschutzüberzug zu verstehen, der aus maximal 50 Gew.-% Beilegierungselementen, Rest Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Besonders bevorzugt besteht ein solcher Korrosionsschutzüberzug aus maximal 40 Gew.-%, insbesondere maximal 30 Gew.-%, bevorzugt maximal 10 Gew.-% Beilegierungselementen, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die Beilegierungselemente sind bevorzugt aus der Gruppe Aluminium, Erdalkalimetalle, Halbmetalle ausgewählt.

Ein Anteil an Beilegierungselementen in Gew.-% ist als Summe der Gew.-% aller Beilegierungselemente zu verstehen.

Als „unvermeidbare Verunreinigungen" einer Stahl-, Zink- oder sonstigen Legierung werden im vorliegenden Text technisch unvermeidbare Begleiter bezeichnet, die bei der Erzeugung in den Stahl oder die Beschichtung gelangen oder nicht vollständig entfernt werden können, deren Gehalte jedoch in jedem Fall so gering sind, dass sie keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Stahls bzw. der Beschichtung haben.

Im vorliegenden Text sind, soweit nicht explizit etwas Anderes vermerkt ist, Angaben zu den Gehalten von Legierungsbestandteilen (beispielsweise der Zink-Legierung) stets in Gewichts- % (Gew.-%) gemacht.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Lackfehler beim nachfolgenden kathodischen Tauchlackieren im Wesentlichen durch zwei Mechanismen entstehen. Zum einen kann diffusi- bler Wasserstoff im Stahlsubstrat beim Einbrennen der Tauchlackierung (ca. 200°C) in den oberflächennahen Hohlräumen zu molekularem Wasserstoff re-kombinieren. Dies führt zu einem Druckanstieg im Hohlraum und damit letztendlich zu einem Nachgeben des Korrosionsschutzüberzugs und der Lackierung oberhalb des eingeschlossenen Wasserstoffvolumens. Mit dem Entweichen des Gases entsteht ein unerwünschter Lackfehler. Zum anderen können sich Flüssigkeitsreste (zum Beispiel Säurereste aus Beizvorgängen) oder Gase in den Hohlräumen sammeln, die beim Einbrennen verdampfen bzw. sich ausdehnen und so ebenfalls einen Überdruck erzeugen, der letztendlich zu einem Nachgeben des Korrosionsschutzüberzugs und der Lackierung oberhalb des Hohlraums führt. Auch hier ergibt sich mit dem Entweichen der verdampften Flüssigkeit ein unerwünschter Lackfehler.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden beide Effekte reduziert. Grundsätzlich führen Beschichtungsverfahren mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) nicht zu einem übermäßigen Eintrag von Wasserstoff in das Stahlsubstrat im Gegensatz zu elektrolytischen Beschichtungsverfahren. Bei elektrolytischen Beschichtungsverfahren hingegen entsteht bei industriell relevanten Beschichtungsraten auch immer Wasserstoff an der zu beschichtenden Oberfläche.

Durch die erfindungsgemäße Vakuumbehandlung für einen Zeitraum von mindestens t Vaklllim vor dem Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges wird zudem sichergestellt, dass etwaige Flüssigkeitsreste vor dem Beschichten ausgasen können. Messungen haben ergeben, dass zwar generell bei höheren Substrattemperaturen eine kürzere Vakuumbehandlung ausreicht als bei niedrigeren Substrattemperaturen, dass die Vakuumbehandlung aber auf jeden Fall mindestens 4s andauern muss, um bei den typischen Oberflächenfehlern der Stahlherstellung ein ausreichendes Entgasen der Hohlräume sicherzustellen. Die Vakuumbehandlung muss also mindestens für 4s andauern und mindestens für einen Zeitraum von 24 - 0,2^ ■ T c UDSLVClL Damit ist die Zeitdauer t, V, CLK ,UUTTL für die Vakuumbehandlung durch das Maximum der beiden Größen begrenzt:

Unter max(a;b) ist das Maximum der beiden Werte a und b zu verstehen. Das Ergebnis der Formel max(a;b) ist also a, wenn a>b, oder b, wenn b>a. Wenn a=b, ist das Ergebnis von max(a;b)=a=b.

Unter einer Vakuumbehandlung ist im Sinne dieser Anmeldung das Halten des Stahlsubstrates für einen Zeitraum in einer Umgebung mit einem Druck kleiner 800 mbar zu verstehen, insbesondere beträgt der Druck maximal 500 mbar, bevorzugt maximal 200 mbar.

Bei einer bevorzugten Variante beträgt die t Vaklllim für die Vakuumbehandlung maximal 3 Minuten. Es hat sich herausgestellt, dass nach dieser Zeitdauer keine signifikante Ausgasung mehr stattfindet.

Bei einer weiterhin bevorzugten Variante beträgt ein lonisierungsgrad a während der Vakuumbehandlung maximal 0.1, bevorzugt maximal 0.01, besonders bevorzugt maximal 0.001. Dabei ist der lonisierungsgrad während der Vakuumbehandlung definiert als das Verhältnis der Dichte von ionisierten zu neutralen Teilen im Restgas des Vakuums:

+ n a = - n mit der lonendichte n + und der Neutralteilchedichte n. Durch diesen geringen lonenanteil wird sichergestellt, dass der lonenbeschuss der zu beschichtenden Oberfläche begrenzt bleibt.

Das Stahlsubstrat kann optional bereits auf die Substrattemperatur temperiert in das Vakuum verbracht werden oder im Vakuum auf die Substrattemperatur erwärmt werden. Im letzteren Fall meint die Zeitdauer t, V, ak .uum die Zeit im Vakuum nach dem Erreichen der Substrat- temperatur (d.h. ohne die Zeit für das Aufwärmen auf die Substrattemperatur).

Weiterhin muss sichergestellt werden, dass die Hohlräume beim unmittelbar an die Vakuumbehandlung anschließenden Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges weitgehend gasfrei bleiben. Dies wird dadurch gewährleistet, dass der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs kleiner gleich einem maximalen Prozessdruck P ist, für den gilt:

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens beträgt der Zeitraum mindestens 6s oder mindestens Besonders bevorzugt beträgt der Zeitraum mindes- tens 6s und mindestens 24 - 0, ’15^ C ■ T S c ub ,stra t t,’ so dass für den Zeitraum Vak .uum g 3 ilt:

Hierdurch wird die ausreichende Entgasung der Hohlräume besonders sichergestellt.

Bei einer alternativen oder ergänzenden bevorzugten Weiterentwicklung ist der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges kleiner gleich

P = 0,6 max ’

Dies gewährleistet besonders sicher, dass die Hohlräume weitgehend gasfrei bleiben. Bei einer weitergebildeten Variante des Verfahrens ist die Temperatur des Stahlsubstrates beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges größer als 50°C, insbesondere größer 80°C, bevorzugt größer 100°C. Weiterhin bevorzugt beträgt die Temperatur des Stahlsubstrates beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges weniger als 300 °C. Hierdurch wird eine prozesssichere Kondensation des Beschichtungsmaterials ermöglicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Korrosionsschutzüberzug durch physikalische Gasphasenabscheidung (englisch: physical vapour deposition; PVD) aufgebracht. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur einfach erreichen lässt.

Bei dem erfindungsgemäßen Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs mittels physikalischer Gasphasenabscheidung wird ein Beschichtungsmaterial, welches zunächst in fester oder flüssiger Form vorliegt, durch physikalische Prozesse verdampft. Dies kann beispielsweise thermisch durch direktes Aufheizen des Beschichtungsmaterials (beispielsweise über einen elektrischen Lichtbogen), durch Beschuss mit einem Elektronen- oder lonenstrahl oder durch Beleuchtung mit einem Laserstrahl geschehen. Das Verdampfen mittels eines elektrischen Lichtbogens ist dabei bevorzugt, da hierdurch höhere Beschichtungsraten ermöglicht werden, die einen industriellen Einsatz effizienter machen.

Damit die Dampfteilchen des verdampften Beschichtungsmaterials das zu beschichtende Werkstück erreichen können und nicht durch Kollision mit Gasteilchen der Umgebungsatmosphäre für die Beschichtung verloren gehen, wird das Verfahren zum PVD-Beschichten in einer Beschichtungskammer unter Unterdrück durchgeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Applizieren des Korrosionsschutzüberzugs aus Zink oder einer Zink-Legierung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf das Stahlsubstrat erfolgt, indem das Stahlsubstrat auf eine Substrattemperatur temperiert wird und in einer Beschichtungskammer bereitgestellt wird, wobei der Druck in der Beschichtungskammer reguliert wird. Dabei wird Zink oder eine Zinklegierung als Beschichtungsmaterial an einer Einströmstelle in die Beschichtungskammer eingeströmt, wobei das Zink oder die Zinklegierung auf eine Temperatur temperiert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass Druck und Temperatur so eingestellt werden, dass die Temperatur oberhalb des Taupunktes des Beschichtungsmaterials liegt. Bei einer Temperatur oberhalb des Taupunktes des Beschichtungsmaterials liegt dieses in seiner gasförmigen Phase vor. Wird der Druck angepasst, beispielsweise erhöht, so verschiebt sich der Taupunkt, im Beispiel hin zu höheren Temperaturen. Eine entsprechende Nachregulierung der Temperatur sorgt dafür, dass das Beschichtungsmaterial gasförmig vorliegt.

Weiterhin bevorzugt findet die Vakuumbehandlung unmittelbar vor dem Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges statt, so dass das Stahlsubstrat zunächst auf eine Substrattemperatur 7 . t t temperiert wird und dann nacheinander einen Vakuumbereich und eine Beschichtungskammer durchläuft, wobei im Vakuumbereich die Vakuumbehandlung durchgeführt wird und in der Beschichtungskammer die Applikation des Korrosionsschutzüberzuges. Dabei wird das Stahlsubstrat zwischen Vakuumbehandlung und Applikation des Korrosionsschutzüberzuges nur Umgebungen mit einem Druck ausgesetzt, der nicht höher ist als 120 % des mittleren Drucks der Vakuumbehandlung, insbesondere folgen Vakuumbereich und Beschichtungskammer unmittelbar aufeinander (gegebenenfalls lediglich durch eine Druckschleuse getrennt). Hierdurch wird gewährleistet, dass die Hohlräume zwischen Vakuumbehandlung und Beschichtung nicht erneut mit zu viel Gas füllen können.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges mindestens Imbar, bevorzugt mindestens 5 mbar, besonders bevorzugt mindestens 10 mbar, insbesondere mindestens 20 mbar, bevorzugt mindestens 40 mbar. Weiterhin bevorzugt beträgt der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges maximal 100 mbar, bevorzugt maximal 80 mbar.

Bei einer speziellen Weiterbildung findet das Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges in einer Schutzgasatmosphäre mit einem Druck zwischen 1 mbar und 100 mbar, insbesondere zwischen 10 mbar und 100 mbar, statt. Der Unterdrück in der Beschichtungskammer beträgt also zwischen 1 mbar und 100 mbar, insbesondere zwischen 10 mbar und 100 mbar. Dies sorgt dafür, dass wenig Beschichtungsmaterial durch Streuung an Teilchen in der Beschichtungskammer für die Beschichtung verloren geht. Gleichzeitig liegt der Druck in einem Bereich, der bei der großtechnischen Anwendung in industriellen Anlagen, beispielsweise bei der Beschichtung von Stahlbändern, mit vertretbarem Aufwand realisierbar ist. Bei einer bevorzugten Weiterbildung entspricht der Druck der Vakuumbehandlung dem Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges. Auf diese Weise kann das zu beschichtende Stahlsubstrat unmittelbar vom Vakuumbereich in die Beschichtungskammer verbracht werden, ohne eine Druckschleuse passieren zu müssen. Hierdurch kann die Anlage einfacher gestaltet werden, da auf eine Druckschleuse verzichtet werden kann.

Insbesondere weist die die Schutzgasatmosphäre einen Sauerstoffanteil von weniger als 5 Vol.-%, bevorzugt weniger als 2 Vol.-%, insbesondere weniger als 1 Vol.-% auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass es nicht zu unerwünschter Oxidation des heißen Stahlsubstrates kommt.

Die Schutzgasatmosphäre ist bevorzugt eine Inertgas-Atmosphäre, insbesondere eine Stickstoff-Atmosphäre und/oder eine Argon-Atmosphäre, das heißt die Schutzgasatmosphäre besteht ausschließlich aus einem Inertgas, insbesondere Stickstoff oder Argon oder einer Mischung von Stickstoff und Argon und technisch unvermeidbaren Verunreinigungen. Alternativ ist die Schutzgasatmosphäre eine Inertgas-Atmosphäre mit Wasserstoffbeimischung. In diesem Fall besteht die Schutzgasatmosphäre aus bis zu 8 Vol.-% Wasserstoff, Rest Inertgas (insbesondere Stickstoff oder Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon) und technisch unvermeidbaren Verunreinigungen.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung ist die Beschichtungsrate beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges größer als 0,5 pm/s. Insbesondere beträgt die Beschichtungsrate mindestens 2 pm/s. Weiterhin bevorzugt beträgt die Beschichtungsrate maximal 100 pm/s, insbesondere maximal 20 pm/s. Es hat sich gezeigt, dass bei diesen Beschichtungsraten eine zügige und zudem gleichzeitig prozesssichere Applikation des Korrosionsschutzüberzuges erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist der Korrosionsschutzüberzug eine Dicke von 1-20 pm, bevorzugt 1-10 pm auf. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke 3-10 pm. Insbesondere beträgt die Dicke mindestens 5 pm. Weiterhin beträgt die Dicke insbesondere bis zu 8 pm. Schichten unterhalb von 1 pm bieten typischerweise keinen ausreichenden Korrosionsschutz. Für typische automobile Bauteile aus Stahlflachprodukten wird bei einer Schichtdicke von 3 pm oder mehr ein ausreichender Korrosionsschutz bis zum Ende der Produktlebensdauer erreicht. Bis zu einer Dicke von 20 pm ergibt sich ein verbesserter Korrosionsschutz. Ab dieser Dicke kommt es zu keiner signifikanten Verbesserung mehr. Zudem sind übermäßig dicke Schichten (größer 20 pm) aufgrund der entsprechend längeren Beschichtungsdauer und der höheren Materialkosten nicht bevorzugt.

Die genannten Bereiche haben sich als guter Kompromiss zwischen einem ausreichenden Korrosionsschutz und den Fertigungskosten, die mit der Schichtdicke steigen, erwiesen.

Das Stahlsubstrat des Stahlflachproduktes ist bevorzugt ein Kohlenstoffstahl, insbesondere mit einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 0,5 Gew.-%.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist das Stahlsubstrat eine Zugfestigkeit von maximal 600 MPa, insbesondere maximal 500 MPa und bevorzugt eine Zugfestigkeit von mehr als 200 MPa auf. Das Stahlsubstrat ist damit besonders weich und insbesondere tiefziehfähig, so dass es besonders gut für Außenhautanwendungen mit hochwertiger Optik einsetzt werden kann.

Mechanische Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung, die hier berichtet werden, sind im Zugversuch gemäß DIN-EN ISO 6982-1, Probenform 2 (Anhang B Tab. Bl) (Stand 2020-06) ermittelt worden, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Stahlsubstrat ein ferritischer Stahl, insbesondere ein ferritischer Stahl mit einem Ferrit-Anteil von mehr als 80 Vol.-%.

Gemäß einer speziellen bevorzugten Variante ist das Stahlsubstrat aus einem Tiefziehstahl mit der folgenden Analyse (Angaben in Gew.-%):

C: bis zu 0,20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,18 Gew.-%, insbesondere bis 0,12

Gew.-%,

Si: bis zu 0,70 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,50 Gew.-%, insbesondere bis 0,12

Gew.-%,

Mn: 0.01 Gew.-% - 1,20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,60 Gew.-%, optional eines oder mehrere der folgenden Elemente:

P: bis zu 0,12 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,07 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,05

Gew.-%,

S: bis zu 0,05 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,03 Gew.-%, AI: 0,005 Gew.-% - 0,100 Gew.-%,

Cr: bis zu 0,20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,10 Gew.-%,

Cu: bis zu 0,20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,15 Gew.-%,

Mo: bis zu 0,05 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,03 Gew.-%,

N: bis zu 0,03 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,01 Gew.-%,

Ni: bis zu 0,50 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,10 Gew.-%,

Nb: bis zu 0,01 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,005 Gew.-%,

Ti: bis zu 0,20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,12 Gew.-%,

V: bis zu 0,050 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,015 Gew.-%,

B: bis zu 0,010 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,004 Gew.-%,

Sn: bis zu 0,05 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,030 Gew.-%,

Ca: bis zu 0,01 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,005 Gew.-%,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele.

Zum Nachweis der Erfindung wurde eine spezielle Schlechtprobe eines Stahlsubstrates mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung mit einer ferritischen Gefügestruktur verwendet.

Die Zugfestigkeit des Stahlsubstrates betrug 285 MPa.

Die spezielle Schlechtprobe wurde so ausgewählt, dass sich bei einer typischen elektrolytischen Zink-Beschichtung (Schichtdicke 7 pm) und nachfolgender KT-Lackierung besonders viele Lackfehler ergeben. Im konkreten Fall ergaben sich reproduzierbar mehr als 500.000 Lackfehler auf 6 Quadratdezimeter. Dies wurde getestet, indem die Probe mehrfach entzinkt und erneut beschichtet und lackiert wurde. Bei allen elektrolytischen Beschichtungsvorgängen ergaben sich konseguent mehr als 500.000 Lackfehler auf 6 Quadratdezimeter. Dieser Wert wurde als Referenz genommen, um die Anfälligkeit auf Lackkrater zu bewerten. Wenn bei der identischen Probe nach Beschichten und KT-Lackieren weniger als 1 % der Lackfehler im Vergleich zu der vorbeschriebenen elektrolytischen Referenzprobe, dann wurde die Lack- krateranfälligkeit als „in Ordnung“ bewertet. Die identische Probe durfte also nicht mehr als 5000 Lackkrater auf 6 Quadratdezimeter aufweisen, damit das angewandte Beschichtungsverfahren als erfindungsgemäß angesehen wurde.

Die Versuche wurden konkret durchgeführt, indem die jeweilige Zink-Schicht zunächst in bekannter Weise phosphatiert und anschließend gemäß DIN EN ISO 2178 2016-11 mit einer KT-Lackierung von 20±0,6 pm Lackdicke versehen wurde.

In der nachfolgenden Tabelle 2 ist für verschiedene Beschichtungsvarianten die Lackkrateranfälligkeit nach oben beschriebenem Bewertungsverfahren ausgewiesen. Angegeben ist jeweils der Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges, die Substrattemperatur 7 üllU . L ti LI t L und die Dauer der Vakuumbehandlung Die Versuche wurden jeweils mit einer Anlage ohne Schleuse zwischen der Vakuumbehandlung und der Beschichtung durchgeführt. Der Druck der Vakuumbehandlung entspricht also dem angegebenen Druck beim Applizieren des Korrosionsschutzüberzuges. Wenn die Anzahl der Lackkrater weniger als 1 % der Anzahl der Lackkrater bei der elektrolytisch beschichteten Vergleichsprobe betrug wurde die Lackkrateranfälligkeit als „in Ordnung“ („i.O.“) bewertet, ansonsten mit „nicht in Ordnung“ („n.i.O.“).

abelle 1 ngaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen abelle 2