DE69201881T2

DE69201881T2 - Mit einer Nickellegierung plattiertes Stahlblech mit hervorragenden Eigenschaften in Bezug auf Pressbarkeit und Phosphatierung sowie Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE69201881T2
Application number: DE69201881T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Furuta; Shuuichi Iwado; Tadashi Ono; Toyofumi Watanabe; Yoshinori Yomura
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2012-01-25
Also published as: AU638370B2; TR26498A; EP0496416B1; AU1013692A; ZA92201B; CA2058683A1; JP2810245B2; JPH04247850A; KR920014948A; KR950002471B1; EP0496416A1; US5336567A; US5456816A; CA2058683C; CN1064320A; BR9200206A; TW215461B; DE69201881D1

Description

HINWEIS AUF PATENTE, ANMELDUNGEN UND VERÖFFENTLICHUNGEN, DIE FÜR DIE ERFINDUNG VON INTERESSE SIND

Soweit bekannt, gibt es folgende auf den Gebiet der vorliegenden Erfindung einschlägige vorveröffentlichte Dokumente:
(1) Provisorische japanische Patentveröffentlichung Nr. 63-79 996 vom 9. April 1988 und
(2) Provisorische japanische Patentveröffentlichung Nr. 2-101 200 vom 12. April 1990.
Der Inhalt des in den genannten vorveröffentlichten Dokumenten enthaltenen Standes der Technik wird im folgenden unter der Überschrift "STAND DER TECHNIK" diskutiert.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(GEBIET DER ERFINDUNG)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einer Nickellegierung elektroplattiertes kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. (STAND DER TECHNIK) Im allgemeinen wird ein kaltgewalztes Stahlblech für Kraftfahrzeuge oder elektrische Geräte mit Hilfe einer hochleistungsfähigen Presse in die gegebene Form gebracht. Zur Herstellung einer größeren Kraftfahrzeugkarosserie, zur Verminderung des Luftwiderstands eines fahrenden Kraftfahrzeugs und zur Gewährleistung eines besseren Aussehens ist es derzeit üblich, Kotflügel, Türen und die rückwärtigen Bereiche abzurunden.
Aus wirtschaftlichen Gründen und Gründen des Umweltschutzes werden andererseits Versuche unternommen, das Gewicht der Kraftfahrzeugkarosserie zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs zu verringern. Um das Gewicht der Kraftfahrzeugkarosserie zu verringern, ist es erforderlich, die Dicke des die Autmobilkarosserie bildenden Stahlblechs zu reduzieren. Dies ist auch bei einem Stahlblech, z.B. einem Außenblech, das tiefgezogen werden soll, der Fall. Das Stahlblech für ein Außenblech erfordert eine akzeptable Beständigkeit gegen Einbeulungen sowie eine akzeptable Formhaltigkeit. Folglich benötigt man für das freiliegende Panel einen hochfesten Stahl geringer Dicke. Zur Herstellung eines dünnen (und trotzdem) hochfesten, kaltgewalzten Stahlblechs durch Tiefziehen muß man zuvor die Verbeulungshemmkraft des Stahlblechs mit Hilfe einer starken Presse erhöhen, um die Bildung von Falten oder Runzeln auf dem kaltgewalzten Stahlblech während des Preßformens zu verhindern.
Ein kaltgewalztes Stahlblech wird zum Zwecke einer Rekristallisation von während des Kaltwalzens auftretenden massiven Belastungen ausgesetzten Kristallkörnchen entweder kontinuierlich geglüht oder kistengeglüht.
Als Werkstoff für ein weiches kaltgewalztes Stahlblech zum Tiefziehen wurde ein üblicher kohlenstoffarmer, aluminiumberuhigter Stahl verwendet. Ein kohlenstoffarmer, aluminiumberuhigter Stahl mit Silizium, Mangan und Phosphor wurde als Werkstoff für ein hochfestes Stahlblech zum Tiefziehen verwendet. Das Kistenglühen diente zum Anlassen des genannten weichen, kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen und des hochfesten Stahlblechs zum Tiefziehen. Das Kistenglühen ist durch eine lange Erwärmungsdauer, eine lange Kühldauer, ein leichtes Kristallkornwachstum und die Fähigkeit zur Bereitstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs mit einem hohen Lankford-Wert gekennzeichnet.
Ein kistengeglühtes Stahlblech wird länger einer hohen Temperatur ausgesetzt als ein kontinuierlich geglühtes Stahlblech. Hierbei konzentrieren sich in dem kistengeglühten Stahlblech enthaltenes (enthaltener) Silizium, Mangan und Phosphor auf der Oberfläche des Stahlblechs in Form von Oxiden. Diese auf der Oberfläche des Stahlblechs konzentrierten Oxide dienen als Gleitfilm während des Preßformens. Darüber hinaus besitzt das kistengeglühte Stahlblech einen höheren Lankford-Wert als das kontinuierlich geglühte Stahlblech. Folglich treten bei dem kistengeglühten Stahlblech kaum Schwierigkeiten, z.B. Preßrisse, auf.
Wenn das kistengeglühte Stahlblech preßgeformt und dann einer Phosphatierungsbehandlung unterworfen wird, aktivieren die im Stahlblech enthaltenen Elemente und die auf der Oberfläche des Stahlblechs konzentrierten Elemente, wie Mangan, eine Phosphatfilmbildungsreaktion, so daß auf der Oberfläche des Stahlblechs ein dichter und dünner Phosphatfilm gebildet wird. Der Phosphatfilm besitzt die Funktion einer Verbesserung der Lackanhaftung und der Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren des Stahlblechs.
In jüngster Zeit wurde es jedoch zunehmend üblich, ein Stahlblech kontinuierlich zu glühen, um die Herstellungskosten zu senken, die Ausbeute bei der Produktion zu verbessern und Arbeitskraft einzusparen. Bei den bekannten kaltgewalzten Stahlblechen, die sich für ein kontinuierliches Glühen eignen, handelt es sich beispielsweise um einen extrakohlenstoffarmen Stahl oder einen als "zwischenraumfreier Stahl" bekannten Stahl (im folgenden als "IF-Stahl" bezeichnet).
Zur Verbesserung des als Indikator für die Preßformbarkeit bzw. Preßbarkeit eines extrakohlenstoffarmen Stahlblechs dienenden Lankford-Werts bedient man sich der folgenden Maßnahme: Entgasen des Stahls während der Stahlherstellung zur Verminderung des Kohlenstoffgehalts auf bis zu 100 ppm und Minimierung des Gehalts an sonstigen beiläufigen Verunreinigungen, um ein rasches Wachstum der Kristallkörnchen des Stahls zu ermöglichen.
Der IF-Stahl wird durch Zulegieren von Titan und/oder Niob zu einem extrakohlenstoffarmen Stahl und Fixieren der als Mischkristallelement dienenden (Elemente) Kohlenstoff und Stickstoff mit Hilfe dieser zulegierten Elemente zur Gewährleistung eines höheren Lankford-Werts innerhalb eines kurz zeitigen kontinuierlichen Glühens hergestellt.
Seit der Entwicklung des genannten extrakohlenstoffarmen Stahls und IF-Stahl ist es möglich geworden, ein kaltgewalztes Stahlblech mit einem hohen Lankford-Wert auch bei kontinuierlichem Glühen herzustellen.
Der Lankford-Wert eines kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen, das kontinuierlich geglüht wurde (im folgenden als "kontinuierlich geglühtes kaltgewalztes Stahlblech" bezeichnet) entspricht dem oder ist sogar besser als der Lankford- Wert eines kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen, das in üblicher Weise "kistengeglüht" wurde (im folgenden als "kistengeglühtes kaltgewalztes Stahlblech" bezeichnet). Das kontinuierlich geglühte kaltgewalzte Stahlblech ist jedoch leicht für eine Rißbildung während des Preßformens oder beim Bearbeiten zu einer komplizierten Form anfällig und gegen Festfressen stärker anfällig als das kistengeglühte kaltgewalzte Stahlblech. Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen nach den Ursachen hierfür hat es sich gezeigt - wie aus Tabelle 1 hervorgeht - daß es einen beträchtlichen Unterschied im Wert des Reibungskoeffizienten der Stahlblechoberfläche zwischen dem kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblech und dem kistengeglühten kaltgewalzten Stahlblech gibt. Die Tabelle 1 zeigt Werte für den Reibungskoeffizienten (u) der Oberfläche, die Lankford-Werte ( -Wert) und Grenzziehverhältnisse (LDR) für die üblichen kontinuierlich geglühten und kistengeglühten kaltgewalzten Stahlbleche. Die Tabelle 2 zeigt die chemische Zusammensetzung der bei diesen Untersuchungen eingesetzten kontinuierlich geglühten und kistengeglühten kaltgewalzten Stahlbleche. TABELLE 1 Kistengeglühtes kaltgewalztes Stahlblech (üblich; ohne Plattierung) Kontinuierlich geglühtes kaltgewalztes Stahlblech (üblich; ohne Plattierung) Stahlklasse Reduktionsverhältnis (%) Erwarmungstemperatur (ºC) - Wert Reibungskoeffizient (u) Bemerkungen OCA entkohlt 40 kg hochfester Stahl (OCA entkohlt: Durch Offenbunglühen entkohlt) (*Lediglich Stahl G ist Warmgewalzt und bei niedriger Temperatur gewickelt) TABELLE 2 (Gew.-%) Stahlklasse Lösliches Aluminium Bermerkungen Kohlenstoffarmer Al-K CC-Stahl Al-K CC-Stahl mittleren Kohlenstoffgehalts Extrakohlenstoffarmer Al-K CC-Stahl Kistengeglühter 40 kg hochfester Stahl Kontinuierlich geglühter 40 kg hochfester Stahl (Al-K: aluminiumberuhgt; CC-Stahl: kontinuierlich gegossener Stahl)
Fig. 1 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Lankford-Wert und dem Grenzziehverhältnis für ein kontinuierlich geglühtes kaltgewalztes Stahlblech und ein kistengeglühtes kaltgewalztes Stahlblech. In Fig. 1 bedeutet das Zeichen "o" das kistengeglühte kaltgewalzte Stahlblech und "Δ" das kontinuierlich geglühte kaltgewalzte Stahlblech. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, beruhen die Unterschiede im Lankford-Wert und in dem Grenzziehverhältnis zwischen den kontinuierlich geglühten und den kistengeglühten kaltgewalzten Stahlblechen darauf, daß der hohe Reibungskoeffizient der Stahlblechoberfläche (wie bei dem kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblech) die Gleitfähigkeit zwischen der Stahlblechoberfläche und der eine Faltenbildung hemmenden Einspannvorrichtung oder dem Gesenk vermindert und dadurch einen glatten Einlauf des Werkstoffs in das Preßwerkzeug beeinträchtigt.
Nun wird die Phosphatierbarkeit des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs erläutert. Bei Durchführung einer Phosphatierungsbehandlung an dem gepreßten kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblech entsteht auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs ein Phosphatfilm. Da das kontinuierlich geglühte kaltgewalzte Stahlblech lediglich niedrige Gehalte an verunreinigenden Elementen aufweist und die Dauer der Einwirkung hoher Temperaturen auf die Stahlblechoberfläche während des Glühens weit kürzer als bei dem kistengeglühten kaltgewalzten Stahlblech ist, erfolgt nahezu keine Konzentrierung der in dem Stahlblech enthaltenen Elemente auf dessen Oberfläche. Folglich gibt es lediglich sehr wenige Kathoden zur Bildung von Fällungskeimen für Phosphatkristallkörnchen auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs, so daß ein auf der Stahlblechoberfläche gebildeter Phosphatfilm rauhe und grobe Kristallkörnchen umfaßt.
Fig. 5 ist eine SEN (Abtastelektronenmikroskop-)Mikrophotographie der metallurgischen Struktur der Kristalle des auf der Oberfläche des kistengeglühten kaltgewalzten Stahlblechs gebildeten Phosphatfilms. Fig. 6 ist eine SEM-Mikrophotographie der metallurgischen Struktur der Kristalle des auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs gebildeten Phosphatfilms. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, weist der auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs gebildete Phosphatfilm grobe und größere Kristallkörnchen auf als der auf der Oberfläche des kistengeglühten kaltgewalzten Stahlblechs gebildete Phosphatfilm (vgl. Fig. 5). Das kontinuierlich geglühte kaltgewalzte Stahlblech zeigt folglich eine schlechtere Phosphatierbarkeit, eine schlechtere Lackhaftung und eine schlechtere Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren als das kistengeglühte kaltgewalzte Stahlblech.
Die geschilderte Unterlegenheit des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs hinsichtlich seiner Phosphatierbarkeit zeigt sich beim Beizen der Stahlblechoberfläche mit einer anorganischen Säure, und zwar nicht nur im Falle eines extrakohlenstoffarmen Stahls, sondern auch im Falle eines üblichen kohlenstoffarmen, aluminiumberuhigten Stahls und eines gedeckelten Stahls.
Maßnahmen zur Lösung des Problems der schlechteren Phosphatierbarkeit des gebeizten kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs sind beispielsweise die Ausbildung einer Legierungsplattierschicht mit Phosphor und Nickel und/oder Niob auf der Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs.
So ist beispielsweise aus der provisorischen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-79 996 vom 9. April 1988 ein legierungsplattiertes, extrakohlenstoffarmes Stahlblech hervorragender Phosphatierbarkeit bekannt. Dieses umfaßt ein extrakohlenstoffarmes Stahlblech mit Kohlenstoff in einer Menge von bis zu 0,005 Gew.-%, mindestens einem Element, bestehend aus Titan und Niob, in einer Menge im Bereich von 0,005 - 0,15 Gew.-% und zum Rest Eisen und beiläufigen Verunreinigungen, und eine Legierungsplattierschicht auf der Oberfläche des extrakohlenstoffarmen Stahlblechs mit Phosphor und mindestens einem Element, bestehend aus Nickel und Kobalt, wobei der Phosphorgehalt im Bereich von 1 - 30 Gew.-% liegt und die Legierungsplattierschicht ein Plattiergewicht im Bereich von 10 - 500 mg/m² pro Oberfläche des extrakohlenstoffarmen Stahlblechs aufweist (im folgenden als "Stand der Technik 1" bezeichnet).
Gemäß dem Stand der Technik 1 kann man ein legierungsplattiertes, kontinuierlich geglühtes, kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Phosphatierbarkeit aus einem extrakohlenstoffarmen Stahl herstellen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der in der Legierungsplattierschicht enthaltene Phosphor die kathodische Reaktion auf der Stahlblechoberfläche begünstigt und damit eine hervorragende Phosphatierbarkeit ermöglicht.
Nachteilig an dem Stand der Technik 1 ist folgendes:
Damit das kontinuierlich geglühte, kaltgewalzte Stahlblech eine entsprechende Phosphatierbarkeit erhält, wie sie das kistengeglühte, kaltgewalzte Stahlblech besitzt, muß man die Anzahl der zunächst ausgefällten Phosphatkeime, d.h. die Anzahl von auf der Stahlblechoberfläche entstandenen lokalen Zellen, auf eine bestimmte Verteilungsdichte einstellen. Zu diesem Zweck ist es wichtig, daß die Nickel und/oder Kobalt sowie Phosphor enthaltenden Legierungsteilchen in der Legierungsplattierschicht ausgefällt werden und daß die Verteilungsdichte der Legierungsteilchen zumindest einen bestimmten Wert ausmacht. Im Stand der Technik 1 gibt es diesbezüglich keinerlei Hinweis. Eine hervorragende Phosphatierbarkeit erreicht man somit nicht zwangsläufig durch bloßes Ausbilden der Legierungsplattierschicht mit Nickel und/oder Kobalt sowie Phosphor auf der Stahlblechoberfläche.
Wenn das Plattiergewicht der Legierungsplattierschicht mit Nickel und/oder Kobalt sowie Phosphor über 100 mg/m² pro Oberfläche des Stahlblechs liegt, wird das Beschichtungsverhältnis der Stahlblechoberfläche durch die Legierungsplattierschicht bei verminderter Verteilungsdichte der Phosphatfällungskeime und Vergröberung der Kristallkörnchen des Phosphatfilms höher. Dies führt dazu, daß die abgelagerte Menge an Phosphatfilm in bezug auf den gegebenen Wert unzureichend ist. Dies wiederum führt zu einer schlechten Lackhaftung und einer schlechten Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren.
Da es Schwierigkeiten bereitet, Phosphor alleine auf die Stahlblechoberfläche aufzuplattieren, wird der Phosphor zu Plattierzwecken mit Nickel und/oder Kobalt legiert. Phosphor erhöht die Härte der Legierungsplattierschicht, erleichtert die Bildung eines Ölfilms auf der gleitenden Fläche der Stahlblechoberfläche und senkt somit den Reibungskoeffizienten. Ein Phosphorgehalt von über 15 Gew.-% vermindert jedoch drastisch die elektrolytische Wirksamkeit beim Elektroplattieren und erhöht somit die Anlagekosten für das ein sehr rasches Arbeiten erfordernde kontinuierliche Glühen.
Da eine Steigerung des Plattiergewichts der Legierungsplattierschicht mit Nickel und/oder Kobalt sowie Phosphor die Phosphatierbarkeit des kaltgewalzten Stahlblechs verschlechtert, muß man das Plattiergewicht der genannten Legierungsplattierschicht soweit wie möglich minimieren. Wenn jedoch das Plattiergewicht der Legierungsplattierschicht vermindert wird, erhöht sich der Reibungskoeffizient der Stahlblechoberfläche. Dies führt zu einer schlechteren Preßbarkeit. Folglich erreicht man gemäß dem Stand der Technik 1 keine hervorragende Preßbarkeit bzw. Preßformbarkeit.
Zur Verbesserung der Phosphatierbarkeit und Korrosionsfestigkeit des kaltgewalzten Stahlblechs wird gemäß der provisorischen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-101 200 vom 12. April 1990 ein vernickeltes kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Phosphatierbarkeit und Korrosionsfestigkeit vorgeschlagen.
Dieses umfaßt ein kaltgewalztes Stahlblech und eine auf die Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs aufplattierte Nickelschicht, in der Nickelteilchen in einer Verteilungsdichte im Bereich von 1 x 10¹² bis 5 x 10¹&sup4;/m² ausgefällt sind, deren Plattiergewicht im Bereich von 1 - 50 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs liegt, deren einzelne Nickelteilchen metallisches Nickel und nicht-metallisches Nickel einer Dicke im Bereich von 0,0009 - 0,03 um, das an der Oberfläche des metallischen Nickels haftet, umfassen und deren Nickelteilchen eine Teilchengröße im Bereich von 0,001 - 0,3 um aufweisen (im folgenden als "Stand der Technik 2" bezeichnet).
Gemäß dem Stand der Technik 2 läßt sich ein dichter und gleichförmiger Phosphatfilm einer Kristallkorngröße innerhalb eines bestimmten Bereichs herstellen. Dadurch kann man ein kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Phosphatierbarkeit und Korrosionsfestigkeit bereitstellen. Darüber hinaus gestattet der Stand der Technik 2 die Verminderung des Reibungskoeffizienten der Oberfläche des kontinuierlich geglühten kaltgewalzten Stahlblechs.
Unsere detaillierten Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß der Stand der Technik 2 mit folgenden Problemen behaftet ist:
Wenn beim Stand der Technik 2 das Plattiergewicht der Nickelplattierschicht unter 5 mg/m² liegt, läßt sich kein kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Phosphatierbarkeit herstellen. Der Grund dafür ist folgender: Die Anzahl der zunächst ausgefällten Phosphatkeime, die zur Bildung eines dichten und gleichförmigen Phosphatfilms und zur Gewährleistung einer Kristallkorngröße innerhalb eines bestimmten Bereichs mit Hilfe der Phosphatierungsbehandlung erforderlich ist, liegt, ausgedrückt als Verteilungsdichte, im Bereich von 1 x 10¹&sup0; bis 5 x 10¹¹/m².
Um die Verteilungsdichte der Nickelteilchen in der Nickelplattierschicht innerhalb des angegebenen Bereichs von 1 x 10¹² bis 5 x 10¹&sup4;/m² zu begrenzen, muß das Plattiergewicht der Nickelplattierschicht mindestens 5 mg/m² betragen. Gemäß dem Stand der Technik 2 soll jedoch das Plattiergewicht der Nickelplattierschicht innerhalb eines Bereichs von 1 - 50 mg/m² liegen. Wenn folglich das Plattiergewicht der Nickelplattierschicht unter 5 mg/m² liegt, kann man keine Verteilungsdichte der Nickelteilchen von mindestens 1 x 10¹²/m² erreichen. Folglich kann die Anzahl der zunächst ausgefällten Phosphatkeime in einigen Fällen nicht innerhalb des durch den Stand der Technik 2 angegebenen gewünschten Bereichs gehalten und damit auch keine ausgezeichnete Phosphatierbarkeit des Stahlblechs erreicht werden.
Gemäß dem Stand der Technik 2 werden ferner Versuche zur Verbesserung der Phosphatierbarkeit und Verminderung des Reibungskoeffizienten der Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs durch Ausbilden eines nicht-metallischen Nickelfilms auf der Oberfläche der Nickelplattierschicht unternommen. Bei nicht-metallischem Nickel handelt es sich jedoch grundsätzlich um ein Metalloxid. Wie aus den Beispielen des Standes der Technik 2 hervorgeht, bildet sich bei der Ausbildung eines nicht-metallischen Nickeloxidfilms einer durchschnittlichen Dicke von mindestens 0,005 um auf der Stahlblechoberfläche durch anodische Elektrolysebehandlung des Stahlblechs in einem alkalischen Bad auf einem Teil der Stahlblechoberfläche ohne Nickelplattierschicht ein nichtmetallischer Nickeloxidfilm einer die angegebene Dicke übersteigenden durchschnittlichen Dicke. Folglich enthält trotz verbesserter Preßbarkeit der Phosphatfilm mehr Stellen mit geringem Ablagerungsgewicht, was zu einer verschlechterten Lackhaftung und einer schlechteren Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren führt.
Wegen der geringen Härte von Nickel erfordert eine Verbesserung der Preßbarkeit durch Verminderung des Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Stahlblechs die Bildung eines dickeren Nickeloxidfilms auf der Oberfläche der elektroplattierten Nickelschicht. Eine erhöhte Ablagerungsmenge an Nickeloxidfilm hat jedoch eine verschlechterte Phosphatierbarkeit zur Folge.
Gemäß dem Stand der Technik 2 bereitet es folglich Schwierigkeiten, gleichzeitig die Preßbarkeit und die Phosphatierbarkeit zu verbessern.
Bei der Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen mit Hilfe eines weichen Stahlblechs als Werkstoff durch kontinuierliche Glühbehandlung ist es erforderlich, beide Aufgaben, nämlich eine Verschlechterung der Phosphatierbarkeit und der Preßbarkeit, zu lösen.
Unter diesen Umständen besteht ein erheblicher Bedarf nach der Entwicklung eines mit einer Nickellegierung elektroplattierten kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen, was sich durch eine hervorragende Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit auszeichnet und sich zur Durchführung einer kontinuierlichen Glühbehandlung eignet. Ein derartiges kaltgewalztes Stahlblech sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung sind jedoch bislang noch nicht bekanntgeworden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist folglich die Bereitstellung eines mit einer Nickellegierung elektroplattierten, kaltgewalzten Stahlblechs zum Tiefziehen, welches sich durch eine hervorragende Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit auszeichnet und sich zur Durchführung einer kontinuierlichen Glühbehandlung eignet.
Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist folglich ein mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit, welches
ein kaltgewalztes Stahlblech, das im wesentlichen aus:
Kohlenstoff (C): bis zu 0,06 Gew.-%,
Silizium (Si): bis zu 0,5 Gew.-%,
Mangan (Mn): bis zu 2,5 Gew.-%,
Phosphor (P): bis zu 0,1 Gew.-%,
Schwefel (S): bis zu 0,025 Gew.-%,
löslichem Aluminium (Lösl.Al): bis zu 0,10 Gew.-%,
Stickstoff (N): bis zu 0,005 Gew.-%
und
zum Rest Eisen (Fe) und beiläufiger Verunreinigungen besteht;
eine auf mindestens einer Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus einer Nickellegierung, in welcher Teilchen aus der Nickellegierung mit einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² abgeschieden sind, wobei die Teilchen aus der Nickellegierung mindestens ein Element aus Phosphor (P), Bor (B) und Schwefel (S) in einer Menge im Bereich von 1 - 15 Gew.-% enthalten und wobei das Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung im Bereich von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs liegt, und
einen auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung gebildeten Nickellegierungoxidfilm einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um umfaßt.
Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Nickellegierung elektroplattierten, kaltgewalzten Stahl blechs hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit durch
Herstellen eines Stahlblocks, der im wesentlichen aus:
Kohlenstoff (C): bis zu 0,06 Gew.-%,
Silizium (Si): bis zu 0,5 Gew.-%,
Mangan (Mn): bis zu 2,5 Gew.-%,
Phosphor (P): bis zu 0,1 Gew.-%,
Schwefel (S): bis zu 0,025 Gew.-%,
lösliches Aluminium (Lösl.Al): bis zu 0,10 Gew.-%,
Stickstoff (N): bis zu 0,005 Gew.-%
und
zum Rest Eisen (Fe) und beiläufigen Verunreinigungen besteht;
Warmwalzen des Stahlblocks zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlblechs;
Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs mit einem Reduktionsgrad im Bereich von 60 - 85% zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs;
kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Stahlblechs durch Erwärmen des kaltgewalzten Stahlblechs auf Rekristallisationstemperatur und anschließendes langsames Abkühlen desselben;
anschließendes kontinuierliches Elektroplattieren des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs mit einer Nickellegierung in einem sauren Elektroplattierbad zur Bildung einer durch Elektroplattieren auf mindestens einer Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs aufgebrachten Schicht aus einer Nickellegierung, in der Teilchen der Nickellegierung in einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² abgeschieden sind, wobei die Teilchen der Nickellegierung mindestens ein Element aus Phosphor (P), Bor (B) und Schwefel (S) in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 1 - 15 Gew.-% enthalten und wobei die durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus der Nickellegierung ein Plattiergewicht innerhalb eines Bereichs von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs aufweist, und nachfolgendes Eintauchen des kaltgewalzten Stahlblechs mit der auf mindestens einer seiner Oberflächen durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickellegierung in ein neutrales Bad oder ein alkalisches Bad zur Bildung eines Nickellegierungsoxidfilms einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um auf der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung.
In dem genannten, mit einer Nickellegierung elektroplattierten kaltgewalzten Stahlblech und bei dem Herstellungsverfahren für dieses kann das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich eines der folgenden Elemente enthalten:
(1) Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-%;
(2) Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-%;
(3) Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% und Niob (Nb) in einer Menge von 0,15 Gew.-%;
(4) Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% und Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-%;
(5) Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% und Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% und
(6) Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-%, Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% und Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-%.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Lankford-Wert und dem Grenzziehverhältnis für das übliche kontinuierlich geglühte, kaltgewalzte Stahlblech und das übliche kistengeglühte, kaltgewalzte Stahlblech, beide jeweils ohne Plattierung;
Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung den Einfluß des Plattiergewichts der durch Elektroplattieren aufgebrachten Nickellegierungsschicht auf die Anzahl der zunächst ausgefällten Phosphatkeime, die Verteilungsdichte der Nickellegierunsteilchen, den Reibungskoeffizienten und die Korngröße der Kristalle des Phosphatfilms für die erfindungsgemäßen Beispiele und die außerhalb der vorliegenden Erfindung liegenden Vergleichsbeispiele;
Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Lankford-Wert und dem Grenzziehverhältnis für die erfindungsgemäßen Beispiele und die außerhalb der vorliegenden Erfindung liegenden Vergleichsbeispiele;
Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung den Einfluß der durchschnittlichen Dicke des Nickellegierungoxidfilms auf die Korngröße der Kristalle des Phosphatfilms und den Reibungskoeffizienten für die erfindungsgemäßen Beispiele und die außerhalb der vorliegenden Erfindung liegenden Vergleichsbeispiele;
Fig. 5 ist eine SEM-Mikrophotographie der metallurgischen Struktur von Kristallen des auf der Oberfläche des kistengeglühten, kaltgewalzten Stahlblechs gebildeten Phosphatfilms;
Fig. 6 ist eine SEM-Mikrophotographie der metallurgischen Struktur von Kristallen des auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs gebildeten Phosphatfilms;
Fig. 7 ist eine SEM-Mikrophotographie der metallurgischen Struktur von Kristallen des auf der Oberfläche des erfindungsgemäßen Prüflings Nr. 1 mit einer durch Elektroplattieren aufplattierten Nickellegierungsschicht eines Plattiergewichts von 20 mg/m² und einem Nickellegierungoxidfilm einer durchschnittlichen Dicke von 13 Å gebildeten Phosphatfilms und
Fig. 8 ist eine SEM-Mikrophotographie der metallurgischen Struktur von Kristallen des auf der Oberfläche des außerhalb der Erfindung liegenden Vergleichsprüflings Nr. 6 mit einer Nickellegierungsplattierschicht eines Plattiergewichts von 150 mg/m² und einem Nickellegierungoxidfilm einer durchschnittlichen Dicke von 18 Å gebildeten Phosphatfilms.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Aus den genannten Gründen wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um ein mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zu entwickeln. Hierbei wurden folgende Erkenntnisse gewonnen:
(1) Durch Ausbilden einer Elektroplattierschicht aus einer Nickellegierung eines vorgegebenen Plattiergewichts, in der Teilchen einer Nickellegierung in vorgegebener Verteilungsdichte ausgefällt sind, auf der Oberfläche eines kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs einer speziellen chemischen Zusammensetzung, anschließendes Ausbilden eines Nickellegierungoxidfilms einer vorgegebenen durchschnittlichen Dicke auf der Oberfläche der Elektroplattierschicht aus der Nickellegierung und anschließendes Durchführen einer Phosphatierungsbehandlung bei dem kaltgewalzten Stahlblech zur Bildung eines Phosphatfilms auf der Oberfläche des Nickellegierungoxidfilms werden der Phosphatfilm dichter und die Lackhaftung und Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren weiter verbessert.
(2) In der auf der Oberfläche des Stahlblechs gebildeten Elektroplattierschicht aus der Nickellegierung verbessern die darin enhaltenen Elemente Phosphor, Bor und Schwefel die Härte der Elektroplattierschicht aus der Nickellegierung und dei Preßbarkeit des Stahlblechs.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den dargelegten Erkenntnissen. Im folgenden werden das hervorragend preßbare und phosphatierbare, mit einer Nickellegierung elektrophattierte, kaltgewalzte Stahlblech gemäß der Erfindung und das Verfahren zur Herstellung desselben in ihren Einzelheiten beschrieben.
Die chemische Zusamnmensetzung des erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahblechs ist aus folgenden Gründen auf den jeweils angegebenen Bereich beschränkt:

(1) Kohlenstoff:

Ein Kohlenstoffgehalt von über 0.06 Gew.-% beeinträchtigt in erheblichem Maße die Bildsamkeit des kaltgewalzten Stahlblechs und verschlechtert somit die Bearbeitbarkeit. Ein Kohlenstoffgehalt unter 0,0005 Gew/-% führt andererseits zu einer verlängerten Feinungsdauer Stahls, was aus wirtschaftlichen Gründen unerwünscht ist.

(2) Silizium und Mangan:

Silizium und Mangan werden einem hochfesten Stahlblech zulegiert, um diesem eine gute Preßbarkeit zu verleihen. Silizium und Mangan stellen Elemente dar, die die Mischkristallbildung verstärken. Durch Zulegieren von Silizium und Mangan läßt sich die Festigkeit des kaltgewalzten Stahlblechs ohne ernsthafte Beeinträchtigung von essen Bearbeitbarkeit verbessern. Wegen derleichten Oxidierbarkeit dieser Elemente führen jodoch ein Siliziumgehalt von über 0,5 Gew.-% oder ein Mangangehalt von über 2,5 Gew.-% zu einer Oxidation der Stahlblechoberfläche unter Beeinträchtigung des dem kaltgewalzten Stahlblech eigenen einzigartigen Oberflächenaussehens. Ein Siliziumgehalt uner 0,005 Gew.-% oder ein Mangangehalt unter 0,05 Gew.-% verlängert andererseits die Feinungsdauer des Stahls, was aus wirtschaftlichen Gesichtspunketn unerwünscht ist.

(3) Phosphor:

Phosphor besitzt die Funktion winer Verbesserung der Festigkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Ein Phosphorgehalt über 0,1 Gew.-% verursacht jedoch Längsrisse währen des Tiefziehens des kaltgewalzten Stahlblechs. Ein Phosphorgehalt unter 0,001 Gew.-% führt andererseits zu einer verlängerten Feinungsdauer des Stahls, was aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten unerwünscht ist.

(4) Schwefel und Stickstoff:

Ein niedrigerer Schwefelgehalt oder ein niedrigerer Sticktstoffgehalt ermöglicht eine Verbesserung der Preßbarkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Ein Schwefelgehalt von über 0,025 Gew.-% bzw. ein Stickstoffgehalt von über 0,005 Gew.-% ist jedoch aus wirtschaftlichen Gewichtspunkten unerwünscht. Ein Schwefelgehalt von unter 0,005 Gew.-% bzw. ein Stickstoffgehalt von unter 0,005 Gew.-% führt andererseits zu einer Verlängerung der Feinungsdauer des Stahls, was aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten unerwünscht ist.

(5) Lösliches Aluminium:

Lösliches Aluminium ist in einem Stahl als Rest des als Desoxidationsmittel verwendeten Aluminiums (Al) enthalten. Wenn beim Warmwalzen bei einer Wickeltemperatur von mindestnes 640ºC ein warmgewalzter Bund hergestellt wird, dient lösliches Aluminium einer Fixierung von Stickstoff und einer Verbesserung der Formbarkeit. Durch Einstellen des Gehalts an löslichem Aluminium auf mindestens 0,01 Gew.-% läßt sich ein stabil desoxidierter, aluminiumberuhigter Stahlt herstellen. Bei einem Gehalt an löslichem Aluminium von über 0,1 Gew.-% erreichen jedoch die genannten Wirkungen einen Sättigungsgrad.

(6) Titan und Niob:

Titan und Niob werden in Fällen, in denen das kaltgewalzte Stahlblech eine sehr hohe Formbarkeit aufweisen soll, zusätzlich zulegiert, Titan und Niob besitzen die Funktion einer Fixierung von Kohlenstoff und Stickstoff und ermöglichen damit die Herstellung eines IF-Stahls durch Zulegieren von Titan und/oder Niob zu dem Stahl. Der Gehalt an Titan und Niob hängt von den Gehalten an Kohlenstoff und Stickstoff ab. Bei Titan- und Niobgehalten von über 0,15 Gew.-% stellt sich die gewünschte Wirkung einer Fixierung von Kohlenstoff und Stickstoff nicht ein, es konnt vielmehr zu Nachteilen in Form einer Unwirtschaftlichkeit. Bei Gehalten an Titan und Niob unter 0,001 Gew.-% stellt sich die gewünschte Wirkung nicht ein.

(7) Bor:

Bor besitzt die Wirkung, das in einem kaltgewalzten Stahlblech aus Titan und/oder Niob enthaltendem IF-Stahl unvermeidliche Auftreten von Längrissen zu verhindern. Durch Zulegieren von Bor kann auch die Tiefziehfähigkeit des kaltgewalzten Stahlblechs verbessert werden. Folglich wird Bor erforderlichenfalls zusammen mit Titan und/oder Niob zusätzlich zulegiert. Ein Borgehalt von über 0,003 Gew.-% führt jedoch zu einer Verschlechterung der Bildsamkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Bei einem Borgehalt unter 0,002 Gew.-% stellt sich andererseits die gewünschte Wirkung nicht ein.
Erfindungsgemäß wird auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs der angegbenen chemischen Zusammensetzung durch Elektroplattieren eine Schicht aus einer Nickellegierung ausgebildet. Die Teilchen aus der Nickellegierung, von denen jedes mindestens eines der Elemente Phosphor (P), Bor (B) und Schwefel (S) in einer Menge im Bereich von 1 - 15 Gew.-% enthält, weden in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung in einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² ausgefällt. Die durch elektrophattieren aufgebrachte Schicht aus der Nickellegierung besitzt ein Plattiergewicht im bereich von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs. Die Gründe hierfür sind folgende:
Zur Verbesserung der Phosphatierbarkeit des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs ist es erforderlich, daß als Fällungskeime für die Fällung von Hopeit (Zn&sub3;(PO&sub4;)&sub2;) und Phosphophyllit (Zn&sub2;Fe(PO)&sub4;)&sub2;), bei denen es sich um Phosphatkristalle handelt, kienende Kathoden auf der Oberfläche des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs in einer bestimmten dichte verteilt werden, um als "lokale Zellen" bekannte, anfänglich ausgefällte Phosphatkeime zu bilden. Die Anzahl der auf der Oberfläche des Stahlblechs verteilten Kathoden entspricht der Anzahl der unter dem Einfluß eines Potentialunterschieds gebildeten lokalen Zellen. Der Potentialunterschied beruht auf den auf der Stahloberfläche und in den in der durch Elektroplattieren auf der Stahlblechoberfläche gebildeten Schicht aus der Nickellegierung ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung konzentrierten Elementen.
Zur Gewährleistung einer ausgezeichneten Lackhaftung und einer hervorragenden Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren sollten die Kristallkörnchen des Phosphatfilms eine Korngroße innerhalb eines bestimmten Bereichs aufweisen. Zu diesem Zweck sollte die Ansahl der anfänglich ausgefällten Phosphatkeime eine Verteilungsdichte im Bereich von 1 x 10¹&sup0; bis 5 x 10¹¹/m² aufweisen. Damit die Anzahl anfänglich ausgefällter Phosphatkeime einer Verteilungsdichte innerhalb des angegebenen Bereichs annehmen kann, sollten die in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung eine Verteilungsdichte im Bereich von 1 x 10¹² bis 5 x 10¹&sup4;/m² aufweisen. Damit eine Verteilungsdichte der ausgefällten Teil chen aus der Nickellegierung innerhalb des angegebenen Bereichs erreicht werden kann, muß das Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung innerhalb eines Bereichs von 5 mg/m² bis 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs liegen. Durch Begrenzen des Plattiergewichts der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung auf einen Wert innerhalb des angegebenen Bereichs kann man die Verteilungsdichte der in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung auf mindestens 1 x 10¹²/m² einstellen und folglich die Anzahl der für die Phosphatierungsbehandlung erforderlichen, anfänglich ausgefällten Phosphatkeime unter Verminderung des Reibungskoeffizienten sicherstellen.
Die durchschnittliche Korngröße der durch Beschränken des Plattiergewichts der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung und der Verteilungsdichte der ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung verfügbar gemachten Phosphatkristalle liegt im Bereich von 1 - 3 um. Dies entspricht der durchschnittlichen Korngröße der auf der Oberfläche des kistengeglühten, kaltgewalzten Stahlblechs gebildeten Phosphatkristalle. Auf diese Weise erreicht man eine akzeptable Lackhaftung und Korrosionsfestigkeit nach dem Lackieren.
Bei einem Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung unter 5 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs kann man jedoch die Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung nicht auf mindestens 1 x 10¹²/m² einstellen. Somit läßt sich auch die Anzahl der für die Phosphatierungsbehandlung erforderlichen, anfänglich ausgefällten Keime nicht gewährleisten. Darüber hinaus stellt sich auch der gewünschte Effekt einer Verminderung des Reibungskoeffizienten der Stahlblechoberfläche nicht ein. Bei einem Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung über 60 mg/m² erreicht andererseits der genannte Effekt eine Sättigung, der, daraus resultierende Verbrauch ist lediglich unwirtschaftlich. Ein Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung von über 60 mg/m² hat darüber hinaus eine Abnahme der Anzahl der zunächst ausgefällten Phosphatkeime zur Folge, was unerwünscht ist.
Phosphor besitzt die Funktion einer Erhöhung der Härte der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung und führt somit zu einer Verbesserung der Preßbarkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Er beeinträchtigt die Phosphatierbarkeit des Stahlblechs in keiner Weise. Die Härte einer Nickel und Phosphor enthaltenden Legierung liegt im Bereich von Hv500 bis Hv600 auf der Vickers-Härteskala. Diese Härte ist deutlich höher als diejenige von Nickel, die im Bereich von Hv200 bis Hv250 auf der Vickers-Härteskala liegt. Bei einem Phosphorgehalt unter 1 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung stellt sich jedoch der gewünschte Effekt nicht ein. Bei einem Phosphorgehalt von über 15 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung erreicht andererseits der geschilderte Effekt einen Sättigungswert. Darüber hinaus führt ein Phosphorgehalt von über 15 Gew.-% zu einer erheblichen Abnahme des Elektrolysegrades, so daß man die Steuergenauigkeit des Elektroplattierbades beispielsweise über eine Steuerung des pH-Werts und der Ionen verbessern muß. Beim kontinuierlichen Glühen bei hoher Geschwindigkeit ist es jedoch schwierig, selbst bei breiterer Auslegung der Hilfsmaßnahmen und Erhöhen der Anzahl der Plattiertanks eine perfekte Steuerung durchzuführen.
Bor besitzt die Wirkung einer Erhöhung der Härte der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung und bedingt somit eine Verbesserung der Preßbarkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Bor beeinträchtigt in keiner Weise die Phosphatierbarkeit des Blechs. Die Härte einer Nickel und Bor enthaltenden Legierung liegt im Bereich von Hv600 bis Hv800 auf der Vickers-Härteskala. Diese ist deutlich höher als diejenige von Nickel. Bei einem Borgehalt unter 1 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung stellt sich die gewünschte Wirkung nicht ein. Bei einem Borgehalt von über 15 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung erreicht andererseits der geschilderte Effekt einen Sättigungswert.
Der Grund dafür, warum Phosphor und Bor den Reibungskoeffizienten der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung verringern, ist noch nicht vollständig geklärt. Vermutlich beruht er darauf, daß eine höhere Härte der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ein Haftenbleiben von miteinander in Berührung stehenden Oberflächen erschwert und die ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung als "Rollen" dienen. Das Erschwernis des Haftenbleibens erleichtert die Bildung eines Schmierfilms zwischen den in Kontakt befindlichen Oberflächen. Die Schmierfähigkeit verbessernde Mittel, z.B. in dem Schmier- oder Gleitöl enthaltene Ester und Fettsäuren, werden auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung mit Hilfe von auf der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung entstandenen lokalen Zellen aktiviert und bilden somit einen kräftigen Gleitfilm.
Schwefel, obwohl weniger hart als Phosphor und Bor, besitzt die Wirkung einer Verminderung des Reibungskoeffizienten der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung in entsprechender Weise wie Phosphor und Bor. Der Grund dafür ist noch nicht geklärt, vermutlich beruht die Wirkung jedoch darauf, daß infolge der geringeren Wasserstoffüberspannung von Schwefel im Vergleich zu der jenigen von Phosphor und Bor die Aktivität der die Schmierfähigkeit verbessernden Mittel erhöht und damit die Menge an auf der Oberfläche der Elektroplattierschicht aus der Nickellegierung adsorbiertem Gleitöl erhöht wird. Bei einem Schwefelgehalt unter 1 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung stellt sich der gewünschte Effekt nicht ein. Bei einem Schwefelgehalt über 15 Gew.-% in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung erreicht andererseits der geschilderte Effekt einen Sättigungswert.
Erfindungsgemäß ist auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ein Film aus einem Oxid der Nickellegierung in einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um ausgebildet. Der Grund dafür ist folgender:
Zur Erhöhung der Härte der Stahlblechoberfläche muß das Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung erhöht werden. Bei Erhöhung des Plattiergewichts der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung kann man jedoch die Verteilungsdichte der darin ausgefällten Teilchen aus der Nickellegierung nicht innerhalb eines geeigneten Bereichs halten. Erfindungsgemäß wird folglich nicht das Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung erhöht, sondern auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ein Film aus einem Oxid der Nickellegierung in einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um, vorzugsweise innerhalb eines Bereich von 0,001 - 0,003 um gebildet, um dadurch die Gleitfähigkeit der Stahlblechoberfläche zu erhöhen. Dies gestattet eine Verminderung des Reibungskoeffizienten der Stahlblechoberfläche. Eine durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung unter 0,0002 um vermag die gewünschte Wirkung einer Verminderung des Reibungskoeffizienten nicht herbei zuführen.
Da andererseits der Film aus dem Oxid der Nickellegierung einen elektrischen Isolator darstellt, behindert eine durchschnittliche Dicke desselben von über 0,005 um einen glatten Fluß des elektrischen Stroms zur Herbeiführung einer Fällung der Phosphatkristalle. Wenn folglich durch anodische Elektrolysebehandlung in einem neutralen oder alkalischen Bad ein Film aus einem Oxid der Nickellegierung gebildet wird, bildet sich - wenn die Badkonzentration hoch oder der Elektrolysestrom groß ist - nicht nur auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung, sondern auch auf den Oberflächenteilen des nicht mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung bedeckten Stahlblechs ein dicker Oxidfilm aus der Nickellegierung. Dadurch vermindert sich die Zahl der anfänglich ausgefällten Phosphatkeime unter Bildung gröberer Phosphatkristallkörnchen. Dadurch wird die Bildung eines dichten Phosphatfilms verhindert. Aus diesem Grunde sollte die durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung auf einem Bereich von 0,0002 - 0,005 um, vorzugsweise 0,001 - 0,003 um begrenzt werden.
Das obige erfindungsgemäße, mit einer Nickellegierung elektroplattierte, kaltgewalzte Stahlblech wird wie folgt hergestellt:
Zunächst wird ein Stahlblock einer chemischen Zusammensetzung innerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs bereitgestellt. Danach wird der Stahlblock zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlblechs warmgewalzt.
Danach wird das warmgewalzte Stahlblech zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs bei einem Reduktionsgrad im Bereich von 60 - 85% kaltgewalzt. Der Reduktionsgrad beim Kaltwalzen sollte auf einem Bereich von 60 - 85% begrenzt werden. Bei einem Reduktionsgrad unter 60% oder über 85% beim Kaltwalzen läßt sich keine ausreichende Tiefziehfähigkeit des kaltgewalzten Stahlblechs sicherstellen.
Danach wird das erhaltene kaltgewalzte Stahlblech einer kontinuierlichen Glühbehandlung unterworfen. Diese besteht in einem Erwärmen des kaltgewalzten Stahlblechs auf Rekristallisationstemperatur und anschließendes langsames Abkühlen desselben.
Im folgenden wird ein Beispiel für die erfindungsgemäße kontinuierliche Glühbehandlung beschrieben. Das kaltgewalzte Stahlblech wird auf Rekristallisationstemperatur erwärmt und während eines Zeitraums von 3 - 10 min bei dieser Temperatur gehalten. Danach wird das derart erwärmte kaltgewalzte Stahlblech mit einer in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Stahlklasse gewählten Abkühlgeschwindigkeit von bis zu 5ºC/s langsam auf eine Temperatur von etwa 50ºC abgekühlt.
Ein weiteres Beispiel für die erfindungsgemäß durchgeführte kontinuierliche Glühbehandlung ist folgendes: Das kaltgewalzte Stahlblech wird auf Umkristallisationstemperatur erwärmt und innerhalb eines Zeitraums von 3 - 10 min bei dieser Temperatur gehalten. Danach wird das derart erwärmte kaltgewalzte Stahlblech rasch mit einer Kühlgeschwindigkeit von mindestens 10ºC/s auf eine Temperatur von bis zu 450ºC abgekühlt. Danach wird das Stahlblech während eines Zeitraums von 1 - 3 min bei einer Temperatur im Bereich von 250 - 400ºC einer Überalterungsbehandlung unterworfen. Schließlich wird das Stahlblech auf eine Temperatur bis zu 50ºC gekühlt.
Das kaltgewalzte Stahlblech wird wegen der Möglichkeit einer Verminderung der Arbeitszeit, der Erhältlichkeit einer gleichmäßigen Qualität und der möglichen Verbesserung der Produktausbeute und des Produktionsgrades einer derartigen kontinuierlichen Glühbehandlung unterworfen.
Danach wird das derart kontinuierlich geglühte, kaltgewalzte Stahlblech in einem sauren Elektroplattierbad einer kontinuierlichen Elektroplattierung mit einer Nickellegierung unterworfen, um auf mindestens einer Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs eine Elektroplattierschicht aus einer Nickellegierung eines Plattiergewichts im Bereich von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs, in welcher die Teilchen aus der Nickellegierung in einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² ausgefällt sind, auszubilden.
Die Teilchen aus der Nickellegierung können auf der Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs durch ein Alternativverfahren ausgefällt werden. Bei letzterem Verfahren wird das kaltgewalzte Stahlblech in ein saures Plattierbad getaucht. Um jedoch eine stabile Fällung der Teilchen aus der Nickellegierung in konstanter Verteilungsdichte herbeizuführen, sollte man sich der Elektroplattierbehandlung bedienen.
Schließlich wird das kaltgewalzte Stahlblech, dessen mindestens eine Oberfläche durch Elektroplattieren mit einer Schicht aus einer Nickellegierung versehen wurde, in ein neutrales ode alkalisches Bad getaucht oder in dem neutralen oder alkalischen Bad einer anodischen Elektrolysebehandlung unterworfen. Auf diese Weise entsteht auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung ein Film aus einem Oxid der Nickellegierung einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um. Als alkalisches Bad eignet sich eine wäßrige Lösung mit 10 g/l Natriumcarbonat (Na&sub2;CO&sub3;).
Vor der kontinuierlichen Elektroplattierbehandlung mit der Nickellegierung wird die Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs erforderlichenfalls durch Beizen gesäubert. Das Beizen erfolgt, weil eine kontinuierliche Glühanlage in vielen Fällen mit einem Ofen zur direkten Erwärmung auf der Eingangsseite und einer Schnellkühlvorrichtung, z.B. einer Wasserkühlvorrichtung und einer Luft/Wasser-Kühlvorrichtung, in einer Schnellkühlzone in der Mitte versehen ist und somit eine Erhöhung des Taupunkts des atmosphärischen Gases während des Erwärmens auf der Stahlblechoberfläche einen Eisenoxidfilm bildet. Dies kann die Teilchen aus der Nickellegierung daran hindern, in dem gewünschten Zustand auszufallen. Obwohl man sich bei diesen Beispielen zum Beizen der Tauchmethode in einem Salzsäurebad bedient, kann man sich zum Beizen auch der Tauchmethode in einem Schwefelsäurebad oder einer Elektrolysebehandlung in einem verdünnten Schwefelsäurebad bedienen. Hierdurch wird der erfindungsgemäß angestrebte Erfolg nicht beeinträchtigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

BEISPIEL

Stähle B bis G jeweils mit der in Tabelle 2 aufgeführten chemischen Zusammensetzung wurden gefeint. Danach wurden aus den betreffenden Stählen B bis G durch kontinuierliches Gie- ßen Brammen hergestellt. Die erhaltenen Brammen wurden durch Warmwalzen zu einzelnen warmgewalzten Stahlblechen einer gegebenen Dicke ausgewalzt. Die Fertig(walz)temperatur der einzelnen warmgewalzten Stahlbleche war die Temperatur zumindest des Ar&sub3;-Haltepunkts der einzelnen Stähle. Die Wickeltemperatur beim Warmwalzen betrug 730ºC für die Stähle B bis E und G und 560ºC für den Stahl F. Danach wurden die warmgewalzten Stahlbleche nach der Salzsäurebeizmethode zur Entfernung von Zunder von den Oberflächen der warmgewalzten Stahlbleche gebeizt.
Die gebeizten warmgewalzten Stahlbleche wurden dann unter den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen zur Herstellung kaltgewalzter Stahlbleche jeweils einer Dicke im Bereich von 0,8 - 1,0 mm kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden unter den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen einer kontinuierlichen Glühbehandlung unterworfen. Schließlich wurden die derart kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlbleche in ein saures, Salzsäure enthaltendes Bad (vgl. Tabelle 3) getaucht, um sie unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen zu beizen.
Jedes der gebeizten, kaltgewalzten Stahlbleche wurde dann in einem in Tabelle 3 aufgeführten Nickellegierung-Elektroplattierbad unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen einer kontinuierlichen Elektroplattierbehandlung mit einer Nickellegierung unterworfen. Anschließend wurde das kaltgewalzte Stahlblech mit der darauf durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung einer anodischen Elektrolysebehandlung in einer wäßrigen Natriumhydrogencarbonat (NaHCO&sub3;)-Lösung unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen unterworfen, um auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung einen Oxidfilm aus der Nickellegierung auszubilden. Die kaltgewalzten Stahlbleche, auf denen jeweils durch Elektroplattieren eine Schicht aus der Nickellegierung und der Oxidfilm aus der Nickellegierung gebildet worden waren, wurden dann mit einem Dehnungsverhältnis von etwa 1,0% dressiert, um Prüflinge aus dem durch Elektroplattieren mit der Schicht aus der Nickellegierung versehenen, kaltgewalzten Stahlblech innerhalb der Erfindung (im folgenden als "erfindungsgemäße Prüflinge" bezeichnet) Nr. 1 bis 17 herzustellen.
Zu Vergleichszwecken wurden unter Verwendung der Stähle D und E jeweils einer unter die vorliegende Erfindung fallenden chemischen Zusammensetzung (vgl. Tabelle 2) Prüflinge von durch Elektroplattieren mit einer Schicht aus einer Nickellegierung versehenen, kaltgewalzten Stahlblechen außerhalb der vorliegenden Erfindung (im folgenden als "Vergleichsprüflinge" bezeichnet) Nr. 1 bis 13 hergestellt. Die Vergleichsprüflinge Nr. 1 bis 13 wiegen ein Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung außerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs oder eine durchschnittliche Dicke des Oxidfilms aus der Nickellegierung außerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs auf (vgl. Tabelle 3).
Von jedem der erhaltenen erfindungsgemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 17 und der Vergleichsprüflinge Nr. 1 bis 13 wurden der Reibungskoeffizient (u) der Stahlblechoberfläche, das Grenzziehverhältnis (LDR), der Lankford-Wert ( -Wert), die Phosphatierbarkeit, die Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung und die durchschnittliche Dicke des Oxidfilms aus der Nickellegierung bestimmt. Hierbei bediente man sich der folgenden Testmethoden. Die Ergebnisse sind in Tabellen 4 und 5 zusammengestellt. Die Härtewerte der Vergleichsprüflinge Nr. 8 bis 13 sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Testverfahren zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten der Stahlblechoberfläche:
Von den einzelnen erfindungsgemäßen Prüflingen Nr. 1 bis 17 und Vergleichsprüflingen Nr. 1 bis 13 wurde jeweils ein Teststück einer Größe von 30 mm x 200 mm abgeschnitten. Das Teststück wurde auf Führungswalzen gelegt, worauf auf die Oberfläche des jeweiligen Teststücks van oben her ein Preßteil einer Größe von 3 mm x 10 mm unter einem Druck von 400 kg f gepreßt wurde. Danach wurde das Teststück in diesem Zustand mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/min weggezogen, um die Abziehkraft F (kg f) zu diesem Zeitpunkt zu ermitteln. Danach wurde aus der ermittelten Abziehkraft F der Reibungskoeffizient u = 400/F berechnet. Zuvor war die Unterseite des Preßteils rechtwinklig zur Gleitrichtung oberflächlich mit Hilfe von Diamantteilchen einer Teilchengröße von etwa 3 um aufgerauht worden.
Testverfahren für das Grenzziehverhältnis:
Aus den erfindungsgemäßen Prüflingen Nr. 1 bis 17 und den Vergleichsprüflingen Nr. 1 bis 13 wurden jeweils mehrere Scheiben verschiedener Durchmesser ausgeschnitten. Danach wurden diese Scheiben mittels eines Stempels eines Durchmessers von 50 mm und eines Gesenkes gezogen. Das Verhältnis maximaler Scheibendurchmesser, bei welchem auf der Scheibe keine Risse entstanden waren/Stempeldurchmesser wurde als Grenzziehverhältnis bestimmt. Bei der Bestimmung des Grenzziehverhältnisses wurde ein handelsübliches Antikorrosionsöl als Gleitmittel auf die Scheibe, den Stempel und das Gesenke aufgestrichen.
Testverfahren für den Lankford-Wert:
Bei jedem der erfindungsgemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 17 und der Vergleichsprüflinge Nr. 1 bis 13 wurde vor Ausbildung der Elektroplattierschicht aus der Nickellegierung der Lankford-Wert ( -Wert) in üblicher bekannter Weise bestimmt.
Testverfahren für die Phosphatierbarkeit:
Jeder der erfindungsgemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 17 und Vergleichsprüflinge Nr. 1 bis 13 wurde 15 s in eine Phosphatierungslösung (hergestellt von Japan Perkerizing Co., Ltd., PB-3030) getaucht, dann gespült und getrocknet. Nun wurde die Oberfläche der derart in die Phosphatierlösung getauchten erfindungsgemäßen Prüflinge und Vergleichsprüflinge mit Hilfe eines Abtastelektronenmikroskops betrachtet, um die Anzahl der anfänglich ausgefällten Phosphatkeime zu bestimmen. Darüber hinaus wurde jeder der erfindungsgemäßen Prüflinge und Vergleichsprüflinge 120 s in die angegebene Phosphatierlösung getaucht, um die Oberfläche des Stahlblechs vollständig mit einem Phosphatfilm zu bedecken. Dieser wurde mit Hilfe des Abtastelektronenmikroskops betrachtet, um die Korngröße der Phosphatkristallkörnchen und das Aussehen des Phosphatfilms zu ermitteln. Das Aussehen des Phosphatfilms wurde entsprechend den folgenden Kriterien bewertet:
: Die Phosphatkristallkörnchen besaßen eine Korngröße im Bereich von 1,5 - 2,5 um. Die abgelagerte Menge des Phosphatfilms ist ausreichend;
o : Die Phosphatkristallkörnchen besaßen eine Korngröße im Bereich von 1,0 bis unter 1,5 um oder von über 2,5 um bis 3,0 um. Die abgelagerte Menge Phosphatfilm ist ausreichend;
Δ : Die Phosphatkristallkörnchen besaßen eine Korngröße über 3,0 um. Die abgelagerte Menge an Phosphatfilm ist ausreichend;
X : Die Phosphatkristallkörnchen besaßen eine Korngröße über 3,0 um. Die abgelagerte Menge an Phosphatfilm ist unzureichend.
Der Phosphatfilm wurde durdh Umkehrelektrolyse abgelöst, um aus dem Gewichtsunterschied vor und nach dem Ablösen die abgelagerte Menge an Phosphatfilm zu bestimmen.
Meßmethoden zur Bestimmung der Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung in der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung und der durchschnittlichen Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung:
Die Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung wurde durch Extrahieren der auf der Stahlblechoberfläche ausgefällten Nickellegierung mit Hilfe des Extraktionsabdruckverfahrens und anschließende Betrachtung mit Hilfe eines Transmissions-Elektronenmikroskops bestimmt. Die Bestimmung der durchschnittlichen Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung erfolgt mit Hilfe der Auger-Elektronen- Spektroskopie. TABELLE 3(1) Verfahren Badzusammensetzung Temperatur Elektrische Stromdichte Beizen Ni-P-Plattierung Bildung des Oxidfilms aus der Ni-Legierung TABELLE 3(2) Verfahren Badzusammensetzung Temperatur Elektrische Stromdichte Beizen Ni-P-Plattierung Bildung des Oxidfilms aus der Ni-Legierung TABELLE 4 Kontinuierlich geglühtes kaltgewalztes Stahlblech Plattierschicht aus der Nickellegierung Preßbarkeit Phosphatierbarkeit Erfindungsgemäßer Prüfling Stahlklasse Reduktionsgrad (%) Erwärmungstemperatur (ºC) Lankford-Wert Chemische Zusammensetzung Plattiergewicht (mg/m²) Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung (pro m²) Film aus dem Oxid der Nickellegierung (Å) Reibungskoeffizient (u) Grenzziehverhältnis Ablagerungsmenge (mg/m²) Anzahl der anfänglich ausgefällten Keime (pro m²) Kristallkorngröße (um) Aussehen Die Zahlenangaben in () in der Spalte "Plattiergewicht der Plattierschicht aus der Nickellegierung" bedeuten P-, B- und S-Gehate (in Gew.-%) TABELLE 5 Kontinuierlich geglühtes kaltgewalztes Stahlblech Plattierschicht aus der Nickellegierung Preßbarkeit Phosphatierbarkeit Vergleichsprüfling Stahlklasse Reduktionsgrad (%) Erwärmungstemperatur (ºC) Lankford-Wert Chemische Zusammensetzung und Härte Plattiergewicht (mg/m²) Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung (pro m²) Film aus dem Oxid der Nickellegierung (Å) Reibungskoeffizient (u) Grenzziehverhältnis Ablagerungsmenge (mg/m²) Anzahl der anfänglich ausgefällten Keime (pro m²) Kristallkorngröße (um) Aussehen Die Zahlenangaben in () in der Spalte "Plattiergewicht der Plattierschicht aus der Nickellegierung" bedeuten P-, B- und S-Gehate (in Gew.-%)
Wie aus den Tabellen 4 und 5 hervorgeht, zeigten die erfindungsgemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 17, deren Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung, Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung und durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung unter die vorliegende Erfindung fallen, zufriedenstellende Testergebnisse und eine hervorragende Preß- und Phosphatierbarkeit.
Im Gegensatz dazu zeigte der Vergleichsprüfling Nr. 1 mit einem außerhalb der Erfindung liegenden niedrigen Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung und einer außerhalb der Erfindung liegenden niedrigen Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickel-Phosphor-Legierung einen hohen Reibungskoeffizienten und eine große Korngröße der Phosphatkristalle und folglich eine schlechtere Preß- und Phosphatierbarkeit.
Die Vergleichsprüflinge Nr. 2 und 3, deren durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickel-Phosphor-Legierung außerhalb der Erfindung lag, zeigten eine große Korngröße der Phosphatkristalle, eine unzureichende Ablagerungsmenge des Phosphatfilms und eine schlechtere Phosphatierbarkeit.
Die Vergleichsprüflinge Nr. 4 und 5, deren durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickel-Bor-Legierung groß war und außerhalb der Erfindung lag, zeigten eine große Korngröße der Phosphatkristalle und eine schlechtere Phosphatierbarkeit.
Die Vergleichsprüflinge Nr. 6 und 7, deren Plattiergewicht der durch Elektroplattieren abgelagerten Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung groß war und außerhalb der Erfindung lag, zeigten eine große Korngröße der Phosphatkristalle und eine schlechtere Preß- und Phosphatierbarkeit.
Die Vergleichsprüflinge Nr. 8 und 13 zeigten, daß die durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung bzw. aus der Nickel-Bor-Legierung eine höhere Härte zeigte als die durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus der Nickel-Schwefel-Legierung.
Figur 2 ist eine graphische Darstellung des Einflusses des Plattiergewichts der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung auf die Anzahl der anfänglich ausgefällten Phosphatkeime, die Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung, den Reibungskoeffizienten und die Korngröße der Kristalle des Phosphatfilms für die erfindungsgemäßen Beispiele und die Vergleichsbeispiele außerhalb der Erfindung. In Figur 2 bezeichnen ''o" den erfindungsgemäßen Prüfling mit einer durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung; " "den erfindungsgemäßen Prüfling mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Bor-Legierung; "Δ" den erfindungsgemäßen Prüfling mit einer durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel- Schwefel-Legierung; " " den erfindungsgemäßen Prüfling mit einer durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Phosphor-Schwefel-Legierung; " " den erfindungsgemäßen Prüfling mit einer durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Bor-Schwefel-Legierung; " " den Vergleichsprüfling mit einer durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung und " "den Vergleichsprüfling mit einer durch
Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickel-Bor- Legierung. In Fig. 2 sind der Bereich der Kristallkorngröße des auf der Oberfläche des mit der Nickellegierung elektroplattierten, kaltgewalzten Stahlblechs ausdem Stahl F gebildeten Phosphatfilms und der Bereich des Reibungskoeffizienten durch Pfeile angezeigt. Fig. 2 deutet darauf hin, daß bei einem Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung innerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs zufriedenstellende Ergebnisse bezüglich der Zahl der anfänglich ausgefällten Phosphatkeime, der Verteilungsdichte der Teilchen aus der Nickellegierung, des Reibungskoeffizienten und der Korngröße der Phosphatkristalle in dem kistengeglühten, kaltgewalzten Stahlblech erreicht werden.
Figur 3 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Lankford-Wert und dem Grenzziehverhältnis für die erfindungsgemäßen Beispiele und die außerhalb der vorliegenden Erfindung liegenden Vergleichsbeispiele. In Fig. 3 bedeuten "o" den erfindungsgemäßen Prüfling mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel- Phosphor-Legierung, " " den erfindungsgemäßen Prüfling mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Bor-Legierung, "Δ" den erfindungsgemäßen Prüfling mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Schwefel-Legierung und "o" den Vergleichsprüfling mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung. Fig. 3 deutet darauf hin, daß es zwischen den erfindungsgemäßen Beispielen und den Vergleichsbeispielen Unterschiede im Lankford-Wert und dem Grenzziehverhältnis gibt.
Figur 4 zeigt in graphischer Darstellung den Einfluß der durchschnittlichen Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung auf die Kristallkorngröße des Phosphatfilms und den Reibungskoeffizienten für die erfindungsgemäßen Beispiele und die außerhalb der vorliegenden Erfindung liegenden Vergleichsbeispiele. In Fig. 4 bedeuten "o" den erfindungsgemäßen Prüfling und " " den Vergleichsprüfling. In Fig. 4 sind der Bereich der Kristallkorngröße des auf der Oberfläche des mit der Nickellegierung elektroplattierten, kaltgewalzten Stahlblechs aus dem Stahl F gebildeten Phosphatfilms und der Bereich des Reibungskoeffizienten durch Pfeile angezeigt. Fig. 4 deutet darauf hin, daß selbst bei einem Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung innerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs der Reibungskoeffizient größer wird, wenn die durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung niedrig ist und außerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs liegt. Wenn die durchschnittliche Dicke des Films aus dem Oxid der Nickellegierung groß ist und außerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs liegt, vergrößert sich andererseits die Korngröße der Phosphatkristalle, was eine verschlechterte Phosphatierbarkeit zur Folge hat.
Erfindungsgemäß kann man - wie detailliert beschrieben - ein mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech zum Tiefziehen hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit und mit der Eignung durch Durchführung einer kontinuierlichen Glühbehandlung bereitstellen. Weiterhin wurde erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung des betreffenden Stahlblechs geschaffen, so daß die Erfindung von erheblichem industriellem Wert ist.

Claims

1. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit, umfassend

ein kaltgewalztes Stahlblech, bestehend im wesentlichen aus:

Kohlenstoff (C): bis zu 0,06 Gew.-%,

Silizium (Si): bis zu 0,5 Gew.-%,

Mangan (Mn): bis zu 2,5 Gew.-%,

Phosphor (P): bis zu 0,1 Gew.-%,

Schwefel (S): bis zu 0,025 Gew.-%,

lösliches Aluminium (Lösl.Al): bis zu 0,10 Gew.-%,

Stickstoff (N): bis zu 0,005 Gew.-%

und

Rest Eisen (Fe) und beiläufige Verunreinigungen; eine auf mindestens einer Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus einer Nickellegierung, in welcher Teilchen aus der Nickellegierung mit einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² ausgeschieden sind, wobei die Teilchen aus der Nickellegierung mindestens ein Element, nämlich Phosphor (P), Bor (B) und Schwefel (S), in einer Menge im Bereich von 1 - 15 Gew.-% enthalten und wobei das Plattiergewicht der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung im Bereich von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs liegt, und

einen auf der Oberfläche der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung gebildeten Nickellegierungsoxidfilm einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um.

2. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 1, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

3. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 1, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

4. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 2, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

5. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 2, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

6. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 3, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

7. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 4, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

8. Mit einer Nickellegierung elektroplattiertes, kaltgewalztes Stahlblech nach Anspruch 1, wobei der Nickellegierungsoxidfilm eine durchschnittliche Dicke im Bereich von 0,001 - 0,003 um aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Nickellegierung elektroplattierten, kaltgewalzten Stahlblechs hervorragender Preßbarkeit und Phosphatierbarkeit durch Herstellen einesstahlblocks, im wesentlichen bestehend aus:

Kohlenstoff (C):bis zu 0,06 Gew.-%,

Silizium (Si):bis zu 0,5 Gew.-%,

Mangan (Mn):bis zu 2,5 Gew.-%,

Phosphor (P):bis zu 0,1 Gew.-%,

Schwefel (S):bis zu 0,025 Gew.-%,

lösliches Aluminium (Lösl.Al): bis zu 0,10 Gew.-%,

Stickstoff (N):bis zu 0,005 Gew.-%

und

Rest Eisen (Fe) undbeiläufige Verunreinigungen; Warmwalzen des Stahlblocks zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlblechs;

Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs mit einem Reduktionsgrad im Bereich von 60 - 85% zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs;

kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Stahlblechs durch Erwärmen des kaltgewalzten Stahlblechs auf Rekristallisationstemperatur und anschließendes langsames Abkühlen desselben;

kontinuierliches Elektroplattieren des kontinuierlich geglühten, kaltgewalzten Stahlblechs mit einer Nickellegierung in einem sauren Elektroplattierbad zur Bildung einer durch Elektroplattieren auf mindestens einer Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs aufgebrachten Schicht aus einer Nickellegierung, in der Teilchen aus der Nickellegierung in einer Verteilungsdichte von mindestens 1 x 10¹²/m² ausgeschieden sind, wobei die Teilchen aus der Nickellegierung mindestens ein Element, nämlich Phosphor (P), Bor (B) und Schwefel (S), in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 1 - 15 Gew.-% enthalten und wobei die durch Elektroplattieren aufgebrachte Schicht aus der Nickellegierung ein Plattiergewicht innerhalb eines Bereichs von 5 - 60 mg/m² pro Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs aufweist, und schließlich Eintauchen des kaltgewalzten Stahlblechs mit der auf mindestens einer seiner Oberflächen durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickellegierung in ein neutrales Bad oder ein alkalisches Bad zur Bildung eines Nickellegierungsoxidfilms einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 0,0002 - 0,005 um auf der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus der Nickellegierung.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Titan (Ti) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Niob (Nb) in einer Menge von bis zu 0,15 Gew.-% enthält.

13. Verfahren nach, Anspruch 10, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das kaltgewalzte Stahlblech zusätzlich Bor (B) in einer Menge von bis zu 0,003 Gew.-% enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das kaltgewalzte Stahlblech mit der durch Elektroplattieren aufgebrachten Schicht aus einer Nickellegierung in dem neutralen oder alkalischen Bad einer anodischen Elektrolysebehandlung unterworfen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs vor dem kontinuierlichen Elektroplattieren mit der Nickellegierung durch Beizen gereinigt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Nickellegierungsoxidfilm eine durchschnittliche Dicke im Bereich von 20 0,001 - 0,003 um aufweist.