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多層基材及制造方法與流程

文檔序號:11813980閱讀:326來源:國知局
多層基材及制造方法與流程

背景技術(shù)
:鋼板通常覆蓋有金屬涂層,所述金屬涂層的組成根據(jù)鋼板的最終用途而不同。例如,該涂層可以是鋅、鋁、鎂或其合金,可以包括一個或更多個層,并且可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同涂覆技術(shù)來施加,所述涂覆技術(shù)例如,如真空沉積方法、熱浸涂覆或電沉積。在本說明書的剩余部分中,術(shù)語“金屬涂層”還將用于指包含金屬的涂層以及包含金屬合金的涂層。首先,可通過熱浸涂覆來施加金屬涂層,在此該工藝通常包括以下步驟:-在惰性或還原性氣氛下在鋼板通過爐時對其進行退火以限制板表面的氧化;-在板通過液態(tài)的金屬浴或金屬合金浴時,對其進行浸涂,以使當板離開浴時,其涂覆有金屬/金屬合金;-在板離開液體浴之后,通過在表面上噴射氣體來干燥金屬/金屬合金層以保證該層的厚度均勻且規(guī)則。在退火步驟期間,在鋼板進入金屬浴(在本文的以下部分中,術(shù)語“金屬浴”和“金屬層”還用于指任何金屬合金浴和對應(yīng)的金屬合金層)之前,通常將板在直焰式或輻射管式退火爐中加熱。然而,盡管采取了大量措施(例如控制惰性氣氛),但是使用這些爐來加熱鋼板仍可導(dǎo)致在表面上形成金屬氧化物,而所述金屬氧化物隨后必須被移除以確保鋼板表面上液態(tài)金屬的適當潤濕性并防止在板表面上出現(xiàn)未經(jīng)涂覆的區(qū)域。當鋼的組成包括顯著量的易被氧化元素(例如Si、Mn、Al、Cr、B、P等)時尤其會遇到該問題。例如,含有0.2重量%Mn、0.02重量%Si和5ppmB的IF(無間隙)鋼由于存在B而已遭受這些潤濕性問題,B快速地擴散至板的表面并使Mn和Si的氧化物以連續(xù)膜的形式沉淀,導(dǎo)致差的潤濕。更一般地,在所有的高強度鋼中也遇到液態(tài)金屬的差潤濕的風(fēng)險,因為它們含有這些易被氧化元素中的至少一種,所述高強度鋼例如雙相鋼(DualPhasesteel)、TRIP(相變誘發(fā)塑性(TransformationInducedPlasticity))鋼、TWIP(孿生誘發(fā)塑性(TWinning-InducedPlasticity))鋼、電工鋼等。對于雙相鋼,Mn的量通常小于3重量%,并且Cr、Si或Al的添加量通常小于1重量%。對于TRIP鋼,Mn的量通常小于2重量%,與最多2重量%的Si或Al聯(lián)合。對于TWIP鋼,Mn的量可高達25重量%,與Al或Si(最大3重量%)組合。還可通過電沉積來施加金屬涂層。在該方法中,將待涂覆的鋼板浸入其中還浸入有一個或更多個可溶性陽極的電解質(zhì)浴中,所述陽極包含與待施加至板表面的涂層相一致的金屬或金屬合金。向電解質(zhì)浴施加電流引起制成一個或更多個陽極的金屬或金屬合金溶解,并且由此形成的離子沉積在鋼板的表面上以形成金屬或金屬合金涂層。在進入電解浴之前,鋼板必需經(jīng)歷酸洗步驟以移除表面上存在的金屬氧化物。事實上,為了使電解工藝有效,介質(zhì)必須一定是導(dǎo)體,如果待涂覆鋼板的表面上存在金屬氧化物,則不是這種情況。此外,金屬氧化物的存在可影響沉積物的萌發(fā)和生長,并且因此導(dǎo)致涂層的粘附和質(zhì)量問題(顯微組織、密度等)。還可通過真空沉積來施加金屬涂層。真空沉積技術(shù)主要需要三個組成部分:-源材,其構(gòu)成或者包含待沉積的材料。該源材可以是例如真空蒸鍍器的坩堝或濺射靶材。待沉積的材料必須以離子、原子或者原子團或分子團的形式離開該源材;-基材,其相當于待涂覆的部分。使來源于源材的材料附著至基材以形成胚核(成核),其逐漸成長(生長)并且產(chǎn)生基本有序的涂層;-介質(zhì),其使源材與基材分離,并且是以氣相轉(zhuǎn)移材料現(xiàn)象的位置。除其他方面之外,還根據(jù)用于形成氣相的方式進行不同類型的真空沉積的區(qū)別。如果氣相由化學(xué)反應(yīng)或分子分解產(chǎn)生,則將該工藝稱為CVD或化學(xué)氣相沉積。另一方面,如果該氣相通過純物理現(xiàn)象(例如熱蒸鍍或離子濺射)產(chǎn)生,則將該工藝為物理氣相沉積或PVD。PVD沉積工藝包括濺射、離子注入和真空蒸鍍。然而,不管所使用的真空沉積技術(shù),其均需要準備表面以使待涂覆鋼板的表面沒有金屬氧化物以保證金屬涂層的適當粘附并且由此防止涂層層離的問題。不管所使用的涂覆方法,鋼帶在涂覆之前的表面狀況是最終涂層質(zhì)量的重要因素。待涂覆鋼板的表面上存在金屬氧化物妨礙待施加涂層的適當粘附,并且可導(dǎo)致其中最終產(chǎn)品上沒有涂層的區(qū)域或者與涂層層離有關(guān)的問題。這些金屬氧化物在鋼板表面上可以以連續(xù)膜的形式或者以不連續(xù)點的形式存在。金屬氧化物還可在工藝的不同步驟期間形成,并且其組成根據(jù)制成所討論板的鋼的級別而變化。例如,該類氧化物包括鐵氧化物FeO、Fe2O3,鋁氧化物Al2O3以及MnSiOx或AlSiOx。移除這些金屬氧化物需要進行額外的加工步驟,即酸洗。在本說明書的剩余部分中,酸洗意指導(dǎo)致除去通過底層金屬層氧化而形成的金屬氧化物以使該金屬層顯現(xiàn)在表面上的任何方法,相比之下,例如擦亮方法盡管其也是除去金屬氧化物的工藝,但是其僅旨在除去表面的金屬氧化物層而不使下面的金屬層暴露。金屬氧化物的這一移除可例如通過經(jīng)由磁控破碎的真空酸洗(還稱為蝕刻)來實現(xiàn)。該工藝包括在氣體中在帶材和輔助電極之間產(chǎn)生等離子體,使得可產(chǎn)生自由基和/或離子。在常規(guī)操作條件下,這些離子朝待酸洗帶材的表面加速并將表面原子轟擊掉,從而消除表面上存在的金屬氧化物。該方法在很大程度上取決于待移除的金屬氧化物層的厚度,并且取決于這些金屬氧化物的組成,可產(chǎn)生電弧。因此,該工藝不穩(wěn)定且不很穩(wěn)健。此外,其為了獲得良好結(jié)果而在生產(chǎn)線速度方面設(shè)置了嚴格限制,這造成生產(chǎn)率的問題。還可通過使帶材通過一個或更多個連續(xù)的強酸(例如鹽酸或硫酸)浴來對其進行酸洗,所述強酸浴根據(jù)表面上金屬氧化物的性質(zhì)來選擇并保持在約80℃至90℃的溫度下。該工藝產(chǎn)生大量需要后續(xù)處理并且環(huán)境不友好的流出物。此外,這種類型的酸洗造成控制所移除的金屬氧化物的厚度以確保后續(xù)涂層的適當附著的問題。最后,通過機械作用移除全部或部分的金屬氧化物層是可能的,例如通過使用噴丸工藝,其中金屬氧化物例如由于經(jīng)充足動能噴射的小磨粒的多次沖擊而得以移除。然而,這種類型的工藝直接沖擊帶材的表面并且還實施復(fù)雜。而且,這些工藝需要在特定條件(如惰性或還原性氣氛)下工作例如以防止金屬表面由于接觸空氣而再氧化。技術(shù)實現(xiàn)要素:因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種表面處理方法,該方法使能夠改善后續(xù)涂層在基材上的附著并且不需要消除表面上存在的氧化物的步驟等。為了這個目的,本發(fā)明提供了包括多個層的基材,其中至少一個層包含金屬氧化物并且頂部上直接為金屬涂層,所述金屬涂層包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分為鐵、附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì),所述金屬涂層自身頂部上直接為抗腐蝕涂層。所述設(shè)置有多個層的基材還可具有下列特征,其單獨或組合考慮:所述基材還包括金屬板,所述金屬板的至少一個表面具有第一氧化物層,所述第一氧化物層頂部上直接為第一金屬涂層,所述第一金屬涂層包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分為鐵、附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì),所述第一金屬涂層頂部上直接為第一抗腐蝕涂層,所述第一抗腐蝕涂層自身頂部上直接為第二氧化物層,所述第二氧化物層頂部上直接為第二金屬涂層,所述第二金屬涂層包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分為鐵、附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì),所述第二金屬涂層自身頂部上直接為第二抗腐蝕涂層;所述金屬涂層由不銹鋼組成,所述不銹鋼含有10重量%至13重量%的鎳、16重量%至18重量%的鉻,剩余部分為鐵和由制造工藝產(chǎn)生的可能雜質(zhì);所述金屬涂層由一個或更多個不銹鋼層組成,所述不銹鋼層含有0.02重量%碳、16重量%至18重量%鉻、10.5重量%至13重量%鎳、2重量%至2.5重量%鉬、0.9重量%至1.3重量%硅、1.8重量%至2.2重量%錳,剩余部分為鐵和由制造工藝產(chǎn)生的可能雜質(zhì);所述金屬涂層的厚度為2nm至15nm;所述抗腐蝕涂層由選自鋅、鋁、銅、鎂、鈦、鎳、鉻、錳及其合金的金屬組成;所述抗腐蝕涂層由鋅或鋅合金組成;所述抗腐蝕涂層由多個金屬涂層子層組成;至少一個抗腐蝕層位于氧化物層之下,并且與氧化物層直接接觸;所述基材還包括位于氧化物層之下的鋼板;和/或所述鋼板是強度大于或等于450MPa的鋼。本發(fā)明提供了一種用于制造設(shè)置有多個層的基材的方法,其中通過選自真空沉積工藝和電沉積工藝的工藝來沉積金屬涂層。所述制造工藝可包括為磁控陰極粉碎法(magnetroncathodepulverizationprocess)的沉積工藝。所述制造工藝還可包括通過選自真空沉積工藝和電沉積工藝的工藝來沉積抗腐蝕層。本發(fā)明還提供了一種用于制備基材表面的方法。所述方法包括在沒有預(yù)先酸洗氧化物層的情況下在所述氧化物層上沉積至少一個金屬氧化物層,其中金屬涂層包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,其余部分為鐵和由制造方法產(chǎn)生的雜質(zhì)。所述表面制備方法還可包括在金屬涂層上沉積抗腐蝕涂層。在下文更詳細地闡述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢。附圖說明為了說明本發(fā)明,已進行了測試并且將特別地參考附圖以非限制性實例的方式對其進行描述,在附圖中:圖1是本發(fā)明的第一實施方案中的基材的示意圖。圖2是本發(fā)明的第二實施方案中的基材的示意圖。圖3是本發(fā)明的第三實施方案中的基材的示意圖。具體實施方式圖1至圖3說明了本發(fā)明的不同實施方案。所表示的層厚度僅用于說明目的,并且不可以被視為是不同層按比例的表示。對于圖1至圖3的全部,此處所用的術(shù)語“鋼”包括所有已知級別的鋼,并且可以是例如下列THR鋼(非常高強度,通常在450MPa至900MPa)或UHR鋼(超高強度,通常大于900MPa)級別的含有大量可氧化元素的鋼中的一種:-無間隙元素的鋼(IF-無間隙),其可含有高達0.1重量%的Ti;-雙相鋼,例如DP500鋼直到DP1200鋼,其可含有與高達1重量%的Si、Cr和/或Al聯(lián)合的高達3重量%的Mn;-TRIP(相變誘發(fā)塑性)鋼,例如TRIP780,其含有例如約1.6重量%的Mn和1.5重量%的Si;-含磷的TRIP或雙相鋼;-TWIP(孿生誘發(fā)塑性)鋼,具有高含量的Mn(通常為17重量%至25重量%)的鋼;-低密度鋼,例如Fe-Al鋼,其可含有例如高達10重量%的Al;-不銹鋼,其具有與其他合金元素(Si、Mn、Al等)聯(lián)合的高含量的鉻(通常為13重量%至35重量%)。圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置有數(shù)個層的基材的第一實施方案。該基材包括鋼板1,鋼板1在其至少一個表面上具有氧化物層2。該層2在所討論的鋼表面1上可以是連續(xù)的或不連續(xù)的,并且包含來自以下的金屬氧化物:鐵氧化物、鉻氧化物、錳氧化物、鋁氧化物、硅氧化物或者一種或更多種含有鋼合金元素的混合氧化物,例如Mn-Si或者Al-Si混合氧化物。例如,該金屬氧化物層2的厚度通??稍?nm至約60nm變化,并且優(yōu)選在3nm至約20nm變化。因此,該氧化物層2不通過酸洗移除并且被金屬涂層3覆蓋,所述金屬涂層3含有至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分包括鐵、附加元素(例如碳、鉬、硅、錳、磷或硫)和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)。該涂層3可以是例如不銹鋼并且優(yōu)選316不銹鋼(16重量%至18重量%的Cr、10重量%至14重量%的Ni)。其厚度可為例如大于或等于2nm。該金屬涂層3可通過任何已知的涂覆方法并且特別地例如通過磁控陰極粉碎或者通過電沉積來施加。通過磁控陰極粉碎(其通常稱為“濺射”)在基材上形成涂層的方法是在其中已建立真空并且其中安裝有靶材和基材的封閉室中進行的,所述基材位于靶材的對面并與后者相距一定的距離。所述靶材具有經(jīng)調(diào)整朝向待在其上形成涂層的基材面的表面層。該表面層含有構(gòu)成待通過濺射沉積在基材上的涂層的至少一種元素。所述室含有惰性氣體(例如氬)的等離子體。在一種濺射方法中,原子從表面層的表面噴射出,并且以涂層的形式沉積在基材上。施加負電壓至靶材并且因此至待噴射的表面層材料。結(jié)果產(chǎn)生生成由離子、電子和惰性氣體離子形成的等離子體的放電。帶正電荷的離子朝處于負電勢的靶材加速,使得其以足夠的能量到達靶材以引起原子從表面層噴射出。這些脫離的原子向基材移動,并以可再現(xiàn)且基本均勻的涂層的形式沉積在基材上,所述涂層良好地附著至基材面上。在該第一實施方案中,F(xiàn)e-Ni-Cr金屬涂層3被抗腐蝕金屬涂層4覆蓋。該抗腐蝕金屬涂層4可包含例如純鋅(包含由制造工藝產(chǎn)生的可能雜質(zhì)),或者鋅合金,例如Zn-Al、Zn-Al-Mg、Zn-Mg、Zn-Fe或Zn-Ni。例如,其還可包含鋁、銅、鎂、鈦、鎳、鉻、純錳(包含由制造方法產(chǎn)生的可能雜質(zhì))或其合金,例如Al-Si或Mg-Al。該抗腐蝕金屬涂層4可通過任何已知的涂覆方法來施加,例如,如聲速氣相噴氣沉積工藝(也稱為JVD(噴氣氣相沉積,JetVaporDeposition))、電子槍沉積法或等離子體輔助蒸發(fā),其還稱為SIP(自感應(yīng)鍍覆,Self-InducedPlating)并且特別地描述于專利EP0780486中。JVD法是真空沉積方法,其中通過在真空室中感應(yīng)加熱含有涂層金屬浴的坩堝來產(chǎn)生金屬蒸氣。蒸氣通過將其運輸至出口孔的導(dǎo)管從坩堝逃選出(其為優(yōu)選地經(jīng)校準的)以形成指向待涂覆基材的表面的聲速噴氣。圖2說明了本發(fā)明的第二實施方案。在該實施方案中,基材如圖1中包括鋼板21。例如,該鋼板21涂覆有基于鋁的抗腐蝕涂層25,例如,如鋁-硅涂層(10重量%至12重量%的Si)。例如,該鋁基涂層25可通過熱浸來沉積并且厚度可為10μm至30μm。該基于鋁的涂層25頂部上為金屬氧化物層22。該層22在所討論的鋁基涂層25的表面上可以是連續(xù)的或不連續(xù)的并且可包含鋁氧化物和/或混合鋁氧化物,例如Al-Si氧化物。該金屬氧化物層22的厚度通??稍?nm至約60nm變化,優(yōu)選地在3nm至約20nm變化。因此,該氧化物層22不通過酸洗移除并且被金屬涂層23覆蓋,所述金屬涂層23包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分包括鐵、以上公開的附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)。該金屬涂層23可為例如不銹鋼并且優(yōu)選地不銹鋼316(16重量%至18重量%的Cr、10重量%至14重量%的Ni)。該金屬涂層23可通過任何已知的涂覆方法施加,并且厚度可為例如大于或等于2nm。在該第二實施方案中,該金屬涂層23頂部上為抗腐蝕金屬涂層24,所述抗腐蝕金屬涂層24選自參照第一實施方案所描述的抗腐蝕金屬涂層。例如,該抗腐蝕金屬涂層24可通過任何已知的涂覆工藝(例如真空法或熱浸法)來施加,任選地隨后進行后擴散處理??煽紤]的涂層例如包括涂覆有基于Al-Si的涂層25的鋼層21,在此該涂層25頂部上為由Al-Si混合氧化物構(gòu)成的氧化物層22,氧化物層22涂覆有不銹鋼316層23,該不銹鋼層23涂覆有Zn-Mg合金抗腐蝕涂層24。圖3說明了本發(fā)明的第三實施方案。在該第三實施方案中,基材包括(如第一實施方案中)在其至少一個表面上具有第一氧化物層32的鋼板31。該第一層32在鋼31的表面上可以是連續(xù)的或不連續(xù)的并且例如含有來自以下的金屬氧化物:例如,鐵氧化物、鉻氧化物、錳氧化物、鋁氧化物、硅氧化物或者含有鋼的合金元素的混合氧化物(例如Al-Si或Mn-Si混合氧化物)之一。該第一金屬氧化物層32的厚度通??稍诶?nm至約60nm變化,并且優(yōu)選地在3nm至約20nm變化。因此,如在第一實施方案中,該氧化物層32不通過酸洗移除并且被金屬涂層33覆蓋,所述金屬涂層33包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,在此剩余部分包括鐵、以上公開的附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)。例如,該涂層33可為不銹鋼并且優(yōu)選地不銹鋼316(16重量%至18重量%的Cr、10重量%至14重量%的Ni)。例如,該金屬涂層33的厚度可為大于或等于2nm。該金屬涂層33可以通過任何已知的涂覆工藝施加,并且特別地例如通過磁控陰極粉碎或者通過電沉積施加。在該實施方案中,F(xiàn)e-Ni-Cr金屬涂層33被第一抗腐蝕金屬涂層34覆蓋。該第一抗腐蝕金屬涂層34可包含例如純鋅(含有由制造工藝產(chǎn)生的可能雜質(zhì)),或者鋅合金,例如Zn-Al、Zn-Al-Mg、Zn-Mg或Zn-Ni。例如,其還可包含鋁、銅、鎂、鈦、鎳、鉻、純錳(含有由制造工藝產(chǎn)生的可能雜質(zhì))或其合金,例如如Al-Si或Mg-Al。例如,該第一抗腐蝕金屬涂層34可通過任何已知的涂覆方法例如在真空中進行的工藝或熱浸法工藝。在該第三實施方案中,該第一抗腐蝕金屬涂層34頂部上為第二金屬氧化物層36。該層36在抗腐蝕金屬涂層34的表面上可以是連續(xù)的或不連續(xù)的并且可包含其組成取決于抗腐蝕金屬涂層34的組成材料的氧化物。例如,這些氧化物可以是鋅氧化物、鋁氧化物或者Al-Si、Zn-Mg或Zn-Al混合氧化物。該金屬氧化物層36的厚度通??稍诶?nm至約60nm變化,并且優(yōu)選地在3nm至約20nm變化。該第二氧化物層36不通過酸洗消除并且被金屬涂層37覆蓋,所述金屬涂層37包含至少8重量%的鎳和至少10重量%的鉻,剩余部分是鐵、以上公開的附加元素和由制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)。該涂層37可以是例如不銹鋼并且優(yōu)選不銹鋼316(16重量%至18重量%的Cr、10重量%至14重量%的Ni)。該金屬涂層37可通過任何已知的涂覆工藝來施加,并且可以但并非必須與金屬涂層33相同。該金屬涂層37的厚度可為例如大于或等于2nm。在該第三實施方案中,該金屬涂層37頂部上為抗腐蝕金屬涂層38,所述抗腐蝕金屬涂層38選自參照第一實施方案所描述的抗腐蝕金屬涂層。該抗腐蝕金屬涂層38可通過任何已知的涂覆方法(例如,如真空法或熱浸法)來施加,任選地隨后進行后擴散處理。該抗腐蝕金屬涂層38可以但并非必須與第一抗腐蝕金屬涂層34相同。例如,可以考慮:鋼層31、第一鐵氧化物層32、由不銹鋼316組成的第一金屬涂層33、由Al-Si合金組成的第一抗腐蝕金屬涂層34、由Al-Si混合氧化物組成的第二氧化物層36、由不銹鋼316組成的第二金屬涂層37以及由Zn-Al-Mg合金組成的第二抗腐蝕金屬涂層38?,F(xiàn)在,將基于測試對本發(fā)明進行闡述,所述測試僅僅是為了說明目的而進行并非旨在限制。測試驗收標準T-彎曲測試該測試的目的是通過以180°的角度彎曲經(jīng)涂覆板來確定涂層的附著。所施加的彎曲半徑等于所使用基材的厚度的兩倍(其相當于“2T”彎曲)。通過施加膠帶來證明涂層的附著。如果在移除膠帶之后涂層仍留在測試板上并且不出現(xiàn)在膠帶上,則判斷測試結(jié)果是肯定的。用于在下述測試中進行該測試的膠帶是商業(yè)化的膠帶TESA4104。杯測試該方法由在形成杯期間進行沖壓測試組成。材料以及金屬涂層的這一變形確定與基材上金屬沉積物的附著有關(guān)的潛在問題。附著的損失(或粉化)以在進行沖壓前后稱重的杯重量的減少來表示(以g/m2計)。Daimler彎曲該測試的第一階段由對經(jīng)涂覆的鋼板施加沖頭并測量觀察到大于或等于30kN的強度減小時的彎曲角度組成。這一強度下降對應(yīng)于基材的破裂。然后,金屬涂層的附著力測試由以接近但小于該破裂點的角度來彎曲經(jīng)涂覆板并通過施加粘合層來檢測鋅的附著組成。如果在移除膠帶之后鋅涂層仍留在板上并且不出現(xiàn)在膠帶上,則判斷測試結(jié)果是肯定的。用于進行下述測試的膠帶的粘合強度為400N/m至460N/m,例如3M595。測試-1-附著力對于所有的測試,使用的不銹鋼316L的組成均為0.02%C、16%-18%Cr、10.5%-13%Ni、2%-2.5%Mo、1%Si、2%Mn、0.04%P、0.03%S。百分比是重量百分比,剩余部分為鐵和由制造產(chǎn)生的可能雜質(zhì)。制備ArcelorMittal所出售類型的DP1180鋼板的一系列8個試樣。用于試樣的鋼的精確組成為0.15%C、1.9%Mn、0.2%Si、0.2%Cr和0.013%Ti。百分比是重量百分比,剩余部分為鐵和由制造產(chǎn)生的可能雜質(zhì)。使所有的試樣經(jīng)受下述步驟:-通過使鋼板通過保持在50℃以下溫度的含有甲酸HCOOH或硫酸H2SO4的浴來擦亮鋼板。該步驟的目的是移除FeO型鐵氧化物的上層,但其不移除下面的氧化物層;-用水沖洗;-干燥以移除在沖洗步驟期間吸附的水;-將帶材插入具有P<10-3mbar壓力的真空室中;-真空蒸鍍沉積5μm的鋅層?,F(xiàn)有技術(shù)所述類型的試樣2和6在該干燥步驟之后經(jīng)受蝕刻步驟以移除鋼板表面上存在的金屬氧化物。然后,根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的試樣1、5和9在插入到真空室中的步驟之后經(jīng)受以下步驟:其中通過磁控陰極粉碎(參見上文對該方法的描述)對其涂覆10nm的不銹鋼316L層。試樣4和8在插入到真空室中之后經(jīng)受以下步驟:其中通過磁控陰極粉碎(參見上文對該方法的描述)對其涂覆10nm的鈦層。試樣9不經(jīng)受擦亮步驟。各試樣的特征示于下表中:試樣編號擦亮蝕刻涂覆1*H2SO4否不銹鋼3162H2SO4是否3H2SO4否否4H2SO4否Ti5*HCOOH否不銹鋼3166HCOOH是否7HCOOH否否8HCOOH否Ti9*無否不銹鋼316*根據(jù)本發(fā)明的試樣然后,使所有的這些試樣經(jīng)受上述T-彎曲測試和杯測試。“杯測試”的結(jié)果表示為與杯的初始鋅重量相比鋅的損失百分比。結(jié)果示于下表中?,F(xiàn)有技術(shù)所述的試樣2和6對兩種測試均取得肯定結(jié)果。該結(jié)果并不令人驚訝,因為現(xiàn)有技術(shù)的這兩個試樣經(jīng)受了蝕刻步驟,蝕刻步驟使可能移除表面上存在的金屬氧化物并且因此保證了在涂覆之前的良好表面狀況以獲得鋅涂層的適當附著。對于根據(jù)本發(fā)明的試樣1、5和9,兩種測試是確定的并且表明鋅的良好附著,其等同于用蝕刻步驟可獲得的附著,不管用于擦亮的酸并且甚至在無預(yù)擦亮步驟下也如此(試樣9)。此外,具有鈦涂層替代不銹鋼316涂層的試樣4和8由于鋅涂層的附著不足而在所進行的兩種測試中未提供任何確定的結(jié)果。測試-2用不同級別的鋼和不同的工藝參數(shù)制備了一系列12個試樣。該組試樣根據(jù)本發(fā)明制造并且經(jīng)受以下加工步驟:-堿脫脂以消除鋼板表面上存在的潛在有機殘留物。該脫脂通過將帶材浸漬于保持在60℃的堿性溶液的浴中進行。浸漬時間以及用于各試樣的浴特征示于下表中;-用水沖洗;-干燥以移除在沖洗步驟期間吸附的水;-將帶材插入P<10-3mbar壓力的真空室中;-將帶材預(yù)加熱至約120℃的溫度;-通過磁控陰極粉碎(參見上文對該方法的描述)來沉積不銹鋼316L層。該不銹鋼316L層的厚度因試樣而變化并且示于下表中;-通過JVD(參見上文對該工藝的描述)來沉積鋅層。各試樣的特征在下表中列出:NovacleanTM和是Henkel出售的產(chǎn)品。GardocleanS5183由Chemetall出售。試樣10至12以ArcelorMittal出售的DP1180鋼板起始制備。用于試樣的鋼的精確組成為0.15%C、1.9%Mn、0.2%Si、0.2%Cr和0.013%Ti。百分比為重量百分比,剩余部分為鐵和由制造產(chǎn)生的可能雜質(zhì)。鋼板表面上存在的大部分金屬氧化物是鉻氧化物和鐵氧化物。被氧化的鋼板涂覆有厚度因試樣而變化的不銹鋼316L層,并且然后涂覆有厚度為7.5μm至8μm的鋅層。試樣13至15以ArcelorMittal出售的MS1500鋼板起始來制備。MS代表馬氏體鋼。用于試樣的鋼的精確組成為0.225%C、1.75%Mn、0.25%Si、0.2%Cr、0.035%Ti。百分比為重量百分比,剩余部分為鐵和由制造產(chǎn)生的可能雜質(zhì)。鋼板表面上存在的大部分金屬氧化物是鐵氧化物。被氧化的鋼板涂覆有厚度因試樣而變化的不銹鋼316L層,并且然后涂覆有厚度為7.5μm至8μm的鋅層。試樣16至18以ArcelorMittal出售的TripDual1200鋼板起始來制備。用于試樣的鋼的精確組成為0.2%C、2.2%Mn、1.5%Si和0.2%Cr。百分比為重量百分比,剩余部分為鐵和由制造產(chǎn)生的可能雜質(zhì)。鋼板表面上存在的大部分金屬氧化物是混合的錳和硅氧化物。被氧化的鋼板涂覆有厚度因試樣而變化的不銹鋼316L層,并且然后涂覆有厚度為7.5μm至8μm的鋅層。試樣19和20以AS150鋼板起始來制備。所討論的鋼是涂覆有150g/m2的層(基于鋁和硅的涂層)的鋼。用于這些試樣的涂層的精確組成為90%Al、10%Si。百分比表示為按重量計。鋼板表面上存在的大部分金屬氧化物是混合的鋁和硅氧化物。被氧化的鋼板涂覆有厚度因試樣而變化的不銹鋼316L層,接著是涂覆有厚度為4μm至5μm的鋅層。然后,使該組試樣經(jīng)受上述T-彎曲測試和Daimler彎曲測試。結(jié)果示于下表中:這些結(jié)果證明,對于根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的基材,不管表面上存在的金屬氧化物的組成或用于脫脂的溶液的pH,鋅涂層是附著的。此外,以施加厚度為2.5nm的不銹鋼316開始,鋅涂層的附著力測試的結(jié)果是肯定的。測試-3以鋼起始制備一系列2個試樣。使這2個試樣經(jīng)受下列加工步驟:-堿脫脂以移除鋼板表面上可存在的任何潛在有機殘留物。該脫脂通過將帶材浸漬于保持在60℃的堿性溶液的浴中進行。浸漬時間以及用于各試樣的浴的特征示于下表中;-用水沖洗;-干燥以移除在沖洗步驟期間吸附的水;-將帶材插入P<10-3mbar壓力的真空室中;-沉積金屬涂層?,F(xiàn)有技術(shù)所述的試樣31在干燥步驟之后經(jīng)受蝕刻步驟以移除鋼板表面上存在的金屬氧化物。本發(fā)明所要求保護的試樣32在插入到真空室中的步驟之后隨后經(jīng)受其中通過磁控陰極粉碎(參見上文對該工藝的描述)對其涂覆不銹鋼316L層的步驟。該涂層的厚度為10nm。在蝕刻步驟之后或者在沉積不銹鋼316L層的步驟之后,通過磁控陰極粉碎對試樣涂覆5nm的鋁層。各試樣的特征示于下表中:*如本發(fā)明所要求保護的試樣。然后,通過向平面試樣施加膠帶并隨后移除來測試各試樣的頂部上金屬涂層的附著力。使用的膠帶的粘合強度為400N/m至460N/m,例如3M595。如果當將膠帶移除時涂層仍留在試樣表面上且不出現(xiàn)在膠帶上,則結(jié)果是肯定的。對于全部測試試樣,膠帶在測試之后均不含任何涂層,這意味著涂層是附著的。這一結(jié)果對于現(xiàn)有技術(shù)的試樣31是期望的,因為其已經(jīng)受了移除鋼板表面上存在的金屬氧化物的蝕刻步驟,而不論其是否經(jīng)涂覆。另一方面,這些結(jié)果顯示該移除氧化物的步驟可通過在被氧化表面上直接沉積不銹鋼316L層來消除,因為對于本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的結(jié)構(gòu),粘附測試的結(jié)果也是肯定的。當前第1頁1 2 3 
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