EP2013372B1

EP2013372B1 - Verfahren zum erzeugen und entfernen einer temporären schutzschicht für eine kathodische beschichtung

Info

Publication number: EP2013372B1
Application number: EP08707416A
Authority: EP
Inventors: Martin Peruzzi; Siegfried Kolnberger; Josef Faderl; Werner BRANDSTÄTTER
Original assignee: Voestalpine Stahl GmbH
Current assignee: Voestalpine Stahl GmbH
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: KR101448188B1; KR20100017770A; CN101707942A; ATE549429T1; JP5226067B2; CN101707942B; US20110139308A1; ES2382496T3; JP2010526937A; US9822436B2; DE102007022174B3; EP2013372A1; WO2008138412A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen und Entfernen einer temporären Schutzschicht für eine kathodische Beschichtung auf Trägermetallen.
Aus der EP 1 561 542 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen einer Schicht eines Bauteils bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Schicht aus einem organischen Binder, der von einem Substrat entfernt werden soll, ohne das Substrat zu schädigen. Hierzu wird ein Strahl aus Trockeneispartikeln über die Oberfläche geführt, so dass durch die Einwirkung der auftretenden Trockeneispartikel Material von der einen organischen Binder enthaltenen Schicht abgetragen wird. Durch die Trockeneisabtragung soll eine Kontamination durch Fremdstoffe vermieden werden und der metallische Grundkörper des Bauteils nicht beeinträchtigt werden.
Aus der EP 1 321 625 B1 ist ein Verfahren zum Abtragen einer Metallschicht bekannt, wobei ein Schichtsystem mit der Metallschicht und einem von der Metallschicht beschichteten Substrat umfasst und der Entfernungsprozess ein Strahlprozess ist. Der Strahlprozess kann hierbei ein Sandstrahlprozess sein, wobei die Metallschicht stark gekühlt wird, um eine Tieftemperaturversprödung der Schicht gegenüber dem Substrat zu erreichen. Aus der EP 1 034 890 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestrahlen mit verschiedenen Strahlmitteln bekannt. Hierbei soll eine abrasive Strahlbehandlung mit Strahlmitteln aufgezeigt werden, bei welcher die abrasive Wirkung der Strahlmittel zwischen der von bei Normalbedingungen in fluider Form vorliegenden Strahlmitteln und der bei Normalbedingungen in festem Aggregatszustand vorliegenden Strahlmitteln liegt. Hierbei wird eine Mischung aus einem ersten Strahlmittel wie Trockeneis und einem zweiten Abrasivstrahlmittel wie beispielsweise Sand verwendet.
Aus der DE 199 46 975 C1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen einer Beschichtung von einem Substrat bekannt, die materialschonend und zum Entfernen sowohl weicher als auch harter Beschichtung geeignet sein soll. Hierbei soll eine Kältebehandlung durch Bestrahlung mit einem Kältemittel welches zu einer Versprödung der Beschichtung führt und anschließend ein abrasiver Reinigungseffekt mit einem Bearbeitungswerkzeug durchgeführt werden, wobei durch die Kältebehandlung die mechanische abrasive Bearbeitung mit Werkzeugteilen geringerer Härte als bei Bearbeitungswerkzeugen nach dem Stand der Technik ausgeführt werden kann.
Aus der DE 199 42 785 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen von festen Bearbeitungsrückständen, Oberflächenbeschichtungen oder Oxydschichten bekannt, wobei nur dort eine Reinigung erfolgen soll wo feste Bearbeitungsrückstände befinden. Die Reinigung kann hierbei mit Dampfstrahlen, Trockeneisstrahlen oder reinigen mit technisch induzierten Schockwellen, so genannten Lasercleanern, stattfinden. Die CO₂-Reinigung kann durch an sich bekannte Trockeneispellets erfolgen.
Aus der DE 102 43 035 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von durch Erhitzung und Abkühlen auf Metallstücken sich bildenden Schichten bekannt. Da beim Entfernen von Beispielsweise Zunder, Oxydsilikat und Schlackeschichten auf Metallwerkstücken und insbesondere bei Metallwerkstücken mit nicht ebenen Oberflächen, beispielsweise Achs- und Karosseriebauteilen für Fahrzeuge, die Festkörperteilchen in abrasiven Druckgasstrahlen nicht in allen Fällen vollständig von Metallwerkstücken entfernen soll der Druckgasstrom mit dessen Hilfe beispielsweise Trockeneisteilchen auf das zu reinigende Metallwerkstück aufgebracht werden, vorgewärmt werden und eine Temperatur besitzen, die größer ist als die Temperatur der das Metallwerkstück umgebenden Luft und/oder als die Oberflächentemperatur des Metallwerkstücks. Hierdurch soll erreicht werden, dass einerseits das Metallwerkstück nicht zu stark unterkühlt wird und andererseits das Druckgas zumindest im Wesentlichen frei von Feuchtigkeit ist und damit unerwünschte Kondensatbildung vermieden wird. Die von der Oberfläche des Metallstücks zu entfernenden Schichten werden durch die mechanische Einwirkung der mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden und dadurch eine abrasive Wirkung aufweisenden Trockeneisteilchen sowie durch die aufgrund der Trockeneisteilchen verursachten örtlich begrenzten Abkühlung der Oberfläche und der Schicht abgetragen.
Aus der WO 2005/021822 der Anmelderin ist es bekannt, zum Schutz einer kathodischen Korrosionsschutzschicht sauerstoffaffine Elemente in das die kathodische Schutzschicht ausbildende Metall in gewissen Grenzen zuzufügen, um beim Härten eines mit dem kathodisch geschützten Metall hergestellten Bauteils einen Schutz der kathodischen Schutzschicht zu bewirken. Zum Härten derartiger Bauteil müssen diese über die Austenitisierungstemperatur des Grundmetalls, in diesem Fall Stahl, aufgeheizt werden. Insbesondere bei hoch härtbaren Stählen liegt diese Temperatur oberhalb von 800°C. Bei derartigen Temperaturen werden die meisten kathodischen Schutzschichten durch Abdampfen oder Oxidation zerstört, so dass ein derart behandeltes Bauteil nach der Härtung keinen kathodischen Schutz besitzen würde. Der Zusatz der sauerstoffaffinen Elemente führt dazu, dass die sauerstoffaffinen Elemente aus der Zusammensetzung der kathodischen Schutzschicht an die Oberfläche diffundieren und dort eine sehr feine Schutzschicht ausbilden. Diese sehr feine Schutzschicht kann beispielsweise aus Magnesiumoxyd oder Aluminiumoxyd oder Mischungen hieraus bestehen. Aus der WO 2005/021820 ist es zudem bekannt, ein derartiges Verfahren beim Rollprofilieren anzuwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Lackhaftung auf mit einer kathodischen Schutzschicht versehenen gehärteten Stahlbauteilen verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass unter bestimmten Voraussetzungen die Lackhaftung bei mit einer feinen Oberflächenschutzbeschichtung versehenen kathodischen Korrosionsschutzschichten nicht optimal sein kann. Andererseits gibt es zur Ausbildung dieser dünnen Schichten keine Alternative, da ansonsten nur eine Nachverzinkung dieser Bauteile durchgeführt werden könnte, die jedoch sehr aufwändig und teuer ist.
Zudem wurde herausgefunden, dass unter bestimmten Umständen eine solche Schutzschicht für eine kathodische Schutzschicht schon eine Phosphatierungsvorbehandlung für das Lackieren erschwert.
Erfindungsgemäß wird daher die feine Schutzschicht aus einem oder mehreren sauerstoffaffinen Elementen so ausgebildet, dass sie sich wieder entfernen lässt, also nur temporär vorhanden ist, um einen Schutz der kathodischen Schicht während des Aufheizens über Austenitisierungstemperatur, d. h. des Glühens, zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese dünne Schutzschicht aus zumindest einem Oxyd der sauerstoffaffinen Elemente so ausgebildet, dass sich Risse und/oder Defekte in dieser Schicht bilden. Diese Risse lassen es zu, die von den Rissen und/oder Defekten begrenzten Schuppen aus dem Oxyd mittels einer Trockeneisbestrahlung abzulösen.
Das herkömmliche Sandstrahlen versagt jedoch bzw. ist nur beschränkt bei den neuesten kathodischen Schutzbeschichtungen, die eine Schutzschicht aus Oxyden sauerstoffaffiner Elemente besitzen, einsetzbar, da die herkömmlichen Reinigungsverfahren abrasiver Art einen Großteil der kathodischen Schicht beseitigen würden. Zudem wirkt sich das Sandstrahlen auch negativ auf die Maßhaltigkeit der Bauteile aus und erfordert zudem eine Nachreinigung.
Erfindungsgemäß wird die Strahlung lediglich mit Trockeneis ohne Zusätze durchgeführt, wobei die Trockeneispartikel durch die Risse und/oder Defekte in die Hohlräume unter der Schutzschicht eindringen und unter bis zu 800-facher Volumenzunahme sublimieren. Hierdurch werden die potentiell losen oder zu lösenden Partikel aus dem Oxyd der/des sauerstoffaffinen Elemente/Elements samt ggf. darauf befindlichen Zinkoxydpartikel abgesprengt. Der zusätzliche thermische Schock durch die tiefkalten Trockeneispartikel führt zu weiteren thermischen Spannungen in der Schicht aus dem Oxyd der/des sauerstoffaffinen Elemente/Elements und unterstützt somit den erwünschten Abtrag. Ein abrasiver Abtrag soll und muss jedoch vermieden werden, da hierdurch die kathodische Schutzschicht angegriffen wird.
Die gewünschte und für den kathodischen Korrosionsschutz notwendige Zink bzw. Zink-Eisen-Schicht wird hierdurch nicht beeinflusst und auch nicht abgetragen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein selektiver Abtrag der schlecht haftenden Oxyde möglich. Gut auf der Oberfläche haftende Oxyde bleiben hingegen auf der Oberfläche zurück und haben auf die Lackierbarkeit auch keinen negativen Einfluss.
Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass für die Ausbildung der Risse in der Schicht Verfahrensschritte notwendig sind, die lange vor der Erzeugung der kathodischen Schicht am Bauteil selbst durchzuführen sind. Während sich die Hohlräume unter der feinen Schutzschicht immer ausbilden, was auf die ablaufende Eisen-Zink-Reaktion in der kathodischen Korrosionsschutzschicht beim Glühen im Strahlungsofen zurückzuführen ist, konnte erfindungsgemäß herausgefunden werden, dass es bei der Dicke und Rissigkeit der feinen Schutzschicht aus dem Oxyd des/der sauerstoffaffinen Elements/Elemente auf die Vorbehandlung des blanken Stahlbandes und deren Einfluss auf die Grenzflächenkinetik bzw. -ausbildung zwischen Zink und Stahlsubstrat bei der Schmelztauchbeschichtung und auf die Zinkauflage ankommt.
Unter Vorbehandlung ist eine Voroxidation des blanken Stahlbandes zu verstehen, wie sie in der DE 100 59 566 B3 und im EU-Forschungsbericht Nr. 7210-PA/118 beschrieben wird. Diese Art der Behandlung ist üblich, um das Eigenschaftsprofil von Stählen mit hoher Festigkeit zu optimieren. Dadurch werden die Haftungseigenschaften des Zinküberzugs bei der Schmelztauchbeschichtung, insbesondere bei Stahlbändern mit hohen Legierungsbestandteilen, verbessert.
In Folge kann sich dabei die Hemmschichtausbildung auf die Dicke und Rissigkeit der feinen Schutzschicht auswirken. Als Hemmschicht wird eine Schicht bezeichnet, die durch einen Aluminiumzusatz im Zinkbad zwischen dem Stahlsubstrat und der Zinkschicht während der kontinuierlichen Schmelztauchbeschichtung und ggf. nachfolgenden Wärmebehandlung auftritt. Die Aufgabe der Hemmschicht generell ist es, eine zu starke Legierung bzw. Reaktion zwischen Eisen und Zink zu bremsen.
Wird diese Hemmschicht zu dick ausgebildet, tritt die Reaktion von Zink mit Eisen beim Aufheizen über Austenitisierungstemperatur verlangsamt ein und die darüber liegende und weiter leicht anwachsende Schicht aus dem Oxyd der/des sauerstoffaffinen Elemente/Elements wird von den entstehenden Eisen-Zink-Phasen nur gering oder gar nicht geschädigt. Hiermit wächst die Dicke der feinen Schutzschicht nur langsam an und es kommt auch zu keiner starken Rissbildung, da sich die nun eher dünne Al₂O₃-Schicht wie eine dünne Haut über die Eisen-Zink-Phasen legt. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn die Zinkauflage zu hoch gewählt ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1:: einen Schichtaufbau nach der Erfindung, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gut bearbeitbar ist;
Figur 2:: eine vergleichende Darstellung einer nicht gut zu reinigenden Oberfläche;
Figur 3:: eine gut zu reinigende Oberfläche gemäß Figur 1 in einer rasterelektronenmikroskopischen Draufsicht;
Figur 4:: eine Draufsicht auf eine schlecht zu reinigende Fläche gemäß Figur 2 in einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme;
Figur 5:: die Oberfläche der Probe gemäß Figur 3 nach dem erfindungsgemäßen Reinigungsschritt;
Figur 6:: eine Oberfläche nach Figur 4 nach der Durchführung eines Reinigungsverfahrens;
Figur 7:: schematisch der Reinigungsprozess nach der Erfindung.

Die in Figur 1 dargestellte Oberfläche, bei der in der Al₂O₃-Schutzschicht Risse und/oder Defekte aufgrund der Wärmebehandlung bzw. dem Härten auftreten, ist ideal mit Trockeneis zu reinigen. Die Trockeneispartikel dringen durch die dargestellten Risse in die Hohlräume unter der Al₂O₃-Schicht ein und sublimieren dort wie bereits dargelegt. Hierbei wird die Trockeneisreinigung derart durchgeführt, dass die Trockeneispartikel die unter der Al₂O₃-Schicht liegende Eisen-Zink-Schicht nicht angreifen und nicht einmal die Partikel absprengen, die so fest an der Eisen-Zink-Schicht haften, dass sie für die Lackierbarkeit kein Problem darstellen. Wie in Figur 1 ersichtlich werden die notwendigen Forderungen erfüllt, wonach Hohlräume unter der Al₂O₃-Schicht vorhanden sein müssen, die Al₂O₃-Schicht eine gewisse Dicke aufweisen muss und zudem Risse vorhanden sein müssen. Durch die Risse kann zudem schmelzflüssiges Zink verdampfen, wobei es mit dem Luftsauerstoff zu Zinkoxid reagiert und auf der Al₂O₃-Schutzschicht rekondensiert. Im Gegensatz hierzu sieht man in Figur 2, dass sowohl die Welligkeit der Eisen-Zink-Schicht geringer ist als auch die Al₂O₃-Schicht größere geschlossene Bereiche aufweist, die über die durch die Welligkeit der Eisen-Zink-Schicht verursachten Hohlräume hinweg gehen. Dementsprechend ist im Bereich der Risse auch wenig Zinkoxyd ausgebildet. Da Teile der Hohlräume durch die Al₂O₃-Schicht abgedeckt sind, ist es nicht möglich eine Absprengung durch Sublimation in den Hohlräumen herbeizuführen.
In den Figuren 3 und 4 sind die in Figur 1 und 2 schematisiert dargestellten Zustände in einer Draufsicht mittels Elektronenmikroskop gezeigt. In beiden Fällen handelt es sich um ein Blech mit 1,0 mm Dicke, welches bei 910°C für 250 sec. in einem Strahlungsofen geglüht wurde und anschließend zwischen gekühlten Stahlplatten gehärtet wurde. Figur 4 zeigt die Oberfläche nach dem Härten für den Fall einer dicken Hemmschichtausbildung und/oder einer zu hohen Zinkauflage. Da die Al₂O₃-Schutzschicht in diesem Fall vergleichsweise dünn ist, kann der Elektronenstrahl diese leichter durchdringen. Die unter der Al₂O₃-Schutzschicht befindlichen Hohlräume sind deshalb in der Aufnahme als dunkle Flächen erkennbar, da hier weniger Rückstreuelektronen aus der Al₂O₃-Schutzschicht zum Detektorsignal beiträgt.
Ist die Aluminiumoxydschicht dicker und mit mehr Rissen behaftet ist im Rasterelektronenmikroskop eine durchgehende Al₂O₃-Schicht ohne dunkle Flecken zu erkennen. Im in Figur 3 gezeigten Fall beträgt die Dicke der Al₂O₃-Schicht in etwa 150 nm bis 200 nm. Der in Figur 3 dargestellte Zustand ist der gewünschte Zustand, während der in Figur 4 gezeigte nicht gewünschte Zustand den Verhältnissen gemäß Figur 2 entspricht.
In Figur 5 ist eine Oberfläche gemäß Figur 3 gezeigt, die dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren unterzogen wurde. Die Eisen-Zink-Phasen kommen sehr gut zum Vorschein. Eine großflächige Al₂O₃- und Zinkoxydbelegung ist nicht mehr erkennbar. Diese erfindungsgemäß erzeugte Oberfläche lässt sich sehr gut phosphatieren oder in anderer Weise nachbehandeln und zeigt eine sehr gute Lackhaftung.
In Figur 6 ist die Oberfläche nach Figur 4 nach Durchführung des Trockeneisreinigungsverfahrens gezeigt. Die dunkleren Flächen zeigen nicht abgetragenes Al₂O₃ und eine Oberfläche, die nur eine schlechte Lackierbarkeit zulässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Figur 7 gezeigt, wobei mit einer Trockeneisstrahlpistole Trockeneispartikel auf die Al₂O₃-Schicht gebracht werden, in die Hohlräume gelangen und dort sublimieren. Durch die enorme Volumenausdehnung bei der Sublimation werden Al₂O₃-Schuppen zusammen mit darauf haftenden Zinkoxydbestandteilen abgelöst, so dass die Eisen-Zink-Schicht mit ihrer Rauhigkeit (siehe Figur 5) zurück bleibt.
Erfindungsgemäß wird die Vorbehandlung und Schmelztauchbeschichtung so durchgeführt, dass sich bei der Voroxidation eine FeO-Schicht größer als 100 nm aber kleiner als 1.000 nm einstellt und bevorzugt eine Hemmschicht ausbildet, die einen Aluminiumgehalt von 0,15 g/m² bis 0,4 g/m² besitzt. Beim Aufheizen über Austenitisierungstemperatur im Strahlungsofen kommt es zu einer verstärkten Zink-Eisen-Reaktion, die zum Aufbrechen der Al₂O₃-Schutzschicht führt. Höhere Aluminiumgehalte führen zu einem Zustand, wie in Figur 4 beschrieben. Geringere Aluminiumgehalte führen zu einer unvollständigen Ausbildung der Hemmschicht und zu einer Zink-Eisen-Reaktion bereits beim Verzinkungsprozess. Dies hat wiederum zur Folge, dass bei der Kaltumformung das Zink abplatzen kann.
Vorzugsweise liegt zudem die Zinkschichtauflage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen Z100 und Z200, was bedeutet, zwischen 7 µm und 14 µm je Seite. Bei höheren Auflagen kann die Durchreaktion der Zink-Eisen-Phasen bis an die Oberfläche verzögert werden, wodurch die Al₂O₃-Schicht nur wenig geschädigt wird und somit dünn bleibt. Bei niedrigeren Auflagen kann der kathodische Korrosionsschutz zu gering sein.
Ganz allgemein kann zudem noch angeführt werden, dass durch vermehrte Risse und/oder Defekte in der Al₂O₃-Schutzschicht diese durch Sauerstoffdiffusion von unten her anwächst. Dickere Al₂O₃-Schutzschichten neigen weiters schon zu Rissen aufgrund thermischer Spannungen während des Aufheizens über Austenitisierungstemperatur. Bei einer dünneren Al₂O₃-Schutzschicht bilden sich wenige Risse in der Al₂O₃-Schutzschicht während des Aufheizens über Austenitisierungstemperatur und die geringe Sauerstoffdiffusion führt nur zu einer dünnen Al₂O₃-Haut über den Zink-Eisen-Mischphasen.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1:

Ein Blech aus einem 22MnB5-Stahl mit 1,0 mm Dicke wird einer Voroxidation und einer Schmelztauchbeschichtung mit circa 0,2 Gew.% Aluminium im Zinkbad unterworfen. Die Voroxidation wird so durchgeführt, dass eine FeO-Schichtdicke von größer 100 nm aber kleiner als 1.000 nm eingestellt wird. Die Verzinkung wird hierbei so durchgeführt, dass eine Zinkauflage Z200, das bedeutet 14 µm je Seite erreicht wird. Der Aluminiumgehalt der Hemmschicht wird auf 0,3 g/m² eingestellt. Das Blech wird in Folge für vier Minuten in einen 910°C heißen Strahlungsofen mit normaler Luftatmosphäre gegeben. Im Ergebnis ist eine Schichtausbildung gemäß Figuren 3 und 5 bzw. gemäß Figur 1 zu erkennen. Diese Schicht ist mit Trockeneis gut reinigbar und es ergibt sich die Oberfläche gemäß Figur 5 und in nachfolgenden Versuchen die entsprechend gute Lackhaftung.

Beispiel 2:

Ein Blech aus 22MnB5-Stahl mit 1,0 mm Dicke wird einer Voroxidation und einer Schmelztauchbeschichtung mit circa 0,2 Gew.% Aluminium im Zinkbad unterworfen. Die Voroxidation des blanken Stahlblechs wird so durchgeführt, dass eine FeO-Schichtdicke von größer 100 nm und kleiner 1.000 nm eingestellt wird. Die Verzinkung wird hierbei so durchgeführt, dass eine Zinkauflage von Z200, das bedeutet 14 µm je Seite erreicht wird. Der Aluminiumgehalt der Hemmschicht wird auf 0,8 g/m² eingestellt und die Glühbedingungen entsprechen Beispiel 1. Im Ergebnis wird eine aluminiumoxydreiche Oberfläche mit wenig Zinkoxyd erreicht, welche sich nur schlecht mit Trockeneis reinigen lässt. Im Ergebnis entspricht die Oberfläche Figur 6 bzw. vor der Reinigung Figur 4 und in nachfolgenden Lackierversuchen ergibt sich die schlechte Lackhaftung aufgrund großflächiger Al₂O₃-Belegung.

Beispiel 3:

Ein Stahlblech entsprechend der Beispiele 1 und 2 wird anstelle einer Zinkauflage Z200 mit einer Zinkauflage Z300, d. h. 21 µm je Seite ausgebildet. Wiederum wird die Voroxidation des blanken Stahlbandes so durchgeführt, dass eine FeO-Schichtdicke von größer 100 nm und kleiner 1.000 nm eingestellt wird. Der Aluminiumgehalt der Hemmschicht wird auf 0,3 g/m² eingestellt. Das Blech wird in Folge für vier Minuten in einen 910°C heißen Strahlungsofen mit normaler Luftatmosphäre gegeben. Auch hier bildet sich wieder die nicht erfindungsgemäße Al₂O₃-reiche Oberfläche mit wenig Zinkoxyd aus, die schlecht mit Trockeneis reinigbar ist und der dargestellten Oberfläche in Figur 4 entspricht. In anschließenden Lackierversuchen wird ebenfalls eine schlechte Lackhaftung erreicht.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass ein Verfahren zum Erzeugen und Entfernen einer temporären Schutzschicht für eine kathodische Beschichtung geschaffen wird, mit dem es gelingt ein gehärtetes Stahlbauteil mit einem kathodischen Schutz zu schaffen, wobei die kathodische Schutzschicht den Stahl schon während des Aufheizens vor Oxydation und insbesondere Zunderbildung schützt und wobei nach einer Wärmebehandlung und Härtung des Stahlbauteils mit einfachen Mitteln eine sehr gut lackierbare Oberfläche geschaffen wird.

Claims

Verfahren zum Erzeugen und Entfernen einer temporären Schutzschicht für eine kathodische Beschichtung, insbesondere zum Herstellen eines gehärteten Stahlbauteils mit einer gut lackierbaren Oberfläche, wobei ein Stahlblech aus einer härtbaren Stahllegierung einer Voroxidation unterzogen wird, wobei bei der Voroxidation eine FeO-Schicht mit einer Dicke von 100 nm bis 1.000 nm ausgebildet wird und anschließend eine Schmelztauchbeschichtung durchgeführt wird, wobei, während des Schmelztauchbeschichtens eine Zinkschicht mit einer Dicke von 5 bis 20 µm, vorzugsweise 7 bis 14 µm je Seite aufgebracht wird, wobei der Schmelztauchprozess und der Aluminiumgehalt im Zinkbad so eingestellt wird, dass sich während des Schmelztauchbeschichtens in der Hemmschicht ein Aluminiumgehalt von 0,15 g/m² bis 0,8 g/m², vorzugsweise 0,2 g/m² bis 0,5 g/m² einstellt und das Stahlblech bzw. daraus hergestellte Blechbauteile anschließend auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur erhitzt und anschließend mit einer Geschwindigkeit, die über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegt, abgekühlt werden, um eine Härtung herbeizuführen, wobei im Zinkbad für die Schmelztauchbeschichtung sauerstoffaffine Elemente in einer Menge von 0,10 Gew.% bis 15 Gew.% enthalten sind, welche während der Austenitisierung an der Oberfläche der kathodischen Schutzschicht eine dünne Haut aus dem Oxyd der sauerstoffaffinen Elemente bilden und diese Oxydschicht nach dem Härten durch das Bestrahlen des Blechbauteils mit Trockeneispartikeln abgesprengt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als sauerstoffaffine Elemente im Zinkbad Magnesium und/oder Silizium und/oder Titan und /oder Calcium und/oder Aluminium und/oder Mangan und/oder Bor verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffaffine Element Aluminium ist und das Aluminium eine dünne Aluminiumoxydhaut ausbildet.