SE527393C2 - Aluminum coated stainless steel strip product for use as a sacrificial anode - Google Patents

Abstract

A coated stainless steel strip product with a dense and evenly distributed aluminum layer on one side or both sides of said strip is provided. Said layer consists of essentially pure aluminum, the thickness of said layer is maximally 15 mum, the tolerance of said layer is maximally +/-30% of the layer thickness, the Cr content of the steel strip substrate is at least 10%, and that the layer has such a good adhesion so that the coated steel strip can be bent 180° over a radius maximally equal to the thickness of said strip without showing any tendency to flaking or the like. The Al-coated strip product is suitable for applications in environments with high humidity or in wet conditions, such as outdoor life applications, sports and sea-life, household and personal care.

Description

25 30 (TI i 'J ~a < 4 ~.:> m - Doppning kan användas för att applicera metaller med låga smâltpunkter på ett substratrnaterial genom att utföra doppandet i ett smältbad. En uppenbar nackdel med denna metod är att aluminium har en tämligen hög smältpunkt (658°C). Detta resulterar i en hög komplexitet för kontroll av processparametrarna och i en svårighet att uppnå ett jämnt fördelat tunt beläggningslager med god vidhäftning. Dipping can be used to apply low melting point metals to a substrate material by performing the dipping in a molten bath. An obvious disadvantage of this method is that aluminum has a rather low melting point. high melting point (658 ° C) This results in a high complexity for controlling the process parameters and in a difficulty in achieving an evenly distributed thin coating layer with good adhesion.

Det fimis även några ångdeponeringsmetoder som kan användas för deponering av aluminium. De flesta metoderna är batch-liknande processer, men det finns även några kontinuerliga processer.There are also some vapor deposition methods that can be used to dispose of aluminum. Most methods are batch-like processes, but there are also some continuous processes.

Ett exempel på en mlle-till-rulle-metod som använder sig av elektronstråledeponering visas i WO 98/08986, som beskriver en metod för framställning av ferritiska rostfria FeCrAl-bandstål, genom att åstadkomma ett aluminiumskikt hos ett substratmaterial i en rulle-till-rulle-process. Emellertid är metoden beskriven i denna patentansökning optimerad för en produkt lämplig ßr användning i högtempererad korrosiv miljö, således erfordrandes ett material med god högtemperaturhållfasthet och dessutom god korrosionsresistans vid hög temperatur, d.v.s., oxidationsrnotstånd. I detta sammanhang har aluminium även en viktig roll i att vara ett oxidbildande änme, vilket är fördelaktigt för korrosionsmotståndet i hög temperatur. Detta innebär att substratmaterialet legeras med sällsynta jordartsmetaller, och dessutom att aluminiumbeläggningen tillverkas på bägge sidorna av bandet.An example of a mill-to-roll method using electron beam deposition is shown in WO 98/08986, which describes a method for producing ferritic stainless FeCrAl strip steels, by providing an aluminum layer of a substrate material in a roll-to-roll. rolling process. However, the method described in this patent application is optimized for a product suitable for use in a high temperature corrosive environment, thus requiring a material with good high temperature strength and also good corrosion resistance at high temperature, i.e., oxidation resistance. In this context, aluminum also has an important role in being an oxide-forming substance, which is advantageous for the high-temperature corrosion resistance. This means that the substrate material is alloyed with rare earth metals, and in addition that the aluminum coating is manufactured on both sides of the strip.

Vidare antyder denna patentansökning att en homogeniseringsanlöpning vid en temperatur av 950-1 150°C görs i anslutning till belåggningen, för att få aluminiumet jämnt fördelat i ferriten, Detta innebär att slutprodukten i detta fall inte är en belagd produkt med ett alurniniumskikt på ytan. Följaktligen är det snarare en FeCrAl- bandprodukt med en jämn fördelning av legeringsärrmena, även inkluderandes aluminium. Vidare innebär detta att det finns inga särskilda krav på en oxidfn' gränsyta och på god vidhäftning för skiktet. Det förekommer, Lex., ingen annan rengöring innan PVD-beläggningssteget förutom vanlig våtrengöring med avjoniserat vatten, för att få bort oljerester. Eftersom aluminiumets roll är att diflimdera in i ferriten, är det dessutom inget krav på någon särskild jämnhet i skiktet. Denna metod, såsom visad i WO 98/08986, kan således inte användas i föreliggande uppfinning.Furthermore, this patent application suggests that a homogenization tempering at a temperature of 950-1 150 ° C is made in connection with the coating, in order to have the aluminum evenly distributed in the ferrite. This means that the end product in this case is not a coated product with an aluminum layer on the surface. Consequently, it is rather a FeCrAl strip product with an even distribution of the alloy sleeves, also including aluminum. Furthermore, this means that there are no special requirements for an oxide film interface and for good adhesion to the layer. There is, Lex., No other cleaning before the PVD coating step other than regular wet cleaning with deionized water, to remove oil residues. In addition, since the role of aluminum is to immerse in the ferrite, there is no requirement for any special smoothness in the layer. Thus, this method, as shown in WO 98/08986, cannot be used in the present invention.

Ett annat exempel på en apparat använd i en kontinuerlig ångdeponeringsprocess beskrivs i US 4 655 168, vari en homogen fördelning av tjocklek uppnås genom användning av särskilda kontrollpaneler inuti 10 15 20 25 30 5527 7555 w vaknumkammaren. Exemplet som görs är för Zn-beläggning av ett mjukt kolstål, men nämnt är också att aluminium kan beläggas i enlighet med nänmda uppfinning.Another example of an apparatus used in a continuous vapor deposition process is described in US 4,655,168, in which a homogeneous distribution of thickness is achieved by using special control panels inside the vacuum chamber. The example made is for Zn coating of a mild carbon steel, but it is also mentioned that aluminum can be coated in accordance with said invention.

Metoden är emellertid helt annorlunda än föreliggande uppfinning. Det finns till exempel en vals över vilket bandet förs som är uppvärmd till en temperatur över smältpunkten hos ämnet som ska beläggas, och i aluminiumets fall skulle detta innebära över 658 °C. Detta är en temperatur vari strukturell stabilitet hos vissa rostfria stål kan påverkas negativt. Energikällan för att förångningen ska ske nämns inte och det finns heller inte någon diskussion om någon jonetsning. Det finns heller inte speciella några krav på en oxidfxi gränsyta eller en god vidhäfining för skiktet Det beskrivs att skiktet är jämnt fördelat, men inga detaljer ges, och ingen toleransnivå är definierad. Dessutom verkar systemet för kontroll av fördelningen av det deponerade ämnet vara tämligen komplicerat. Denna metod, såsom beskriven i US 4 655 168, kan således inte användas i föreliggande uppfinning.However, the method is completely different from the present invention. For example, there is a roller over which the belt is passed which is heated to a temperature above the melting point of the substance to be coated, and in the case of aluminum this would mean above 658 ° C. This is a temperature at which the structural stability of certain stainless steels can be adversely affected. The energy source for the evaporation to take place is not mentioned and there is also no discussion about any ion etching. There are also no special requirements for an oxide-free interface or a good adhesion for the layer. It is described that the layer is evenly distributed, but no details are given, and no tolerance level is specified. In addition, the system for controlling the distribution of the deposited substance seems to be rather complicated. Thus, this method, as described in US 4,655,168, cannot be used in the present invention.

Ytterligare ett exempel på aluminimnbeläggning med användning av ångdeponeringspläteiing beskrivs i US 5 429 843, vari ett ämne appliceras på stâlmaterialets yta, i en vakuurnatmosfär. Stålmaterialet hålls i en temperatur mellan 100 och 400°C för att bilda aktiva punkter i ytan för att möjliggöra erfordrade egenskaper, tex., god vidhäfiriing. Dessutom används jonstrålebestrålning i anslutning till beläggningsprocessen, men görs i samma kammare som beläggningen.Another example of aluminum coating using vapor deposition plating is described in US 5,429,843, in which a blank is applied to the surface of the steel material, in a vacuum atmosphere. The steel material is kept at a temperature between 100 and 400 ° C to form active points in the surface to enable the required properties, eg, good adhesion. In addition, ion beam irradiation is used in connection with the coating process, but is done in the same chamber as the coating.

Det bildade skiktet ska användas som ett adhesivt skikt i en efterföljande strykningsprocess. l princip är två olika kombinationer av beläggningar beskrivna i denna uppfinning, Al+Zn och Al+Ti. Emellertid, i bägge fallen visas det att beläggning av huvudsakligen rent aluminium inte kan användas för den avsedda applikationen. För Al+Zn görs en samßrångning av Al och Zn, för att tillverka en Al/Zn- beläggning med en Zn-halt av mellan 3-30 % som optimum. För Al+Tii används en dubbelskiktsbeläggning för uppnå godtagbara egenskaper, och med förutsättningen att skiktet angränsande till stålet måste vara Ti-skiktet. Det visas att om huvudsakligen rent aluminium beläggs, uppkommer problem med punktkorrosion som börjar i porer i beläggningen, och således skapandes en galvanisk cell som slutligen påskyndar stålplåtrriaterialets korrosion. En stor skillnad från föreliggande uppfinning är att substratrnaterialet är ett olegerat stål och inte ett rostfritt stål, och dessutom att inhibitorer, såsom Zn-tillsats eller ett Ti-skikt, används för att undvika att en galvanisk korrosion uppkommer. Denna metod är också signifikant annorlunda 10 20 25 30 genom att processen som används är en av batch-typ beläggning av stålplåt, och inte som i föreliggande uppfinning, en kontinuerlig beläggning i en rulle-till-rulle-process av ett rostfritt bandrnaterial. Denna metod, såsom beskriven i US 5 429 843, kan således inte användas i föreliggande uppfinning.The formed layer is to be used as an adhesive layer in a subsequent coating process. In principle, two different combinations of coatings are described in this invention, Al + Zn and Al + Ti. However, in both cases it is shown that coating of substantially pure aluminum cannot be used for the intended application. For Al + Zn, a combination of Al and Zn is made, in order to produce an Al / Zn coating with a Zn content of between 3-30% as the optimum. For Al + Tii, a bilayer coating is used to achieve acceptable properties, and provided that the layer adjacent to the steel must be the Ti layer. It is shown that if substantially pure aluminum is coated, point corrosion problems arise which begin in pores in the coating, thus creating a galvanic cell which ultimately accelerates the corrosion of the steel sheet material. A major difference from the present invention is that the substrate material is an unalloyed steel and not a stainless steel, and in addition that inhibitors, such as Zn additive or a Ti layer, are used to prevent galvanic corrosion from occurring. This method is also significantly different in that the process used is a batch-type steel sheet coating, and not, as in the present invention, a continuous coating in a roll-to-roll process of a stainless steel strip material. Thus, this method, as described in US 5,429,843, cannot be used in the present invention.

Med hänsyn till ovanstående, är det ett syfie med föreliggande uppfinning att åstadkomma en ny rulle-till-rulle-process för att åstadkomma en tunn och kontinuerlig aluminiumbeläggning med utmärkt vidhäfining på en rostfri stålyta.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a new roll-to-roll process to provide a thin and continuous aluminum coating with excellent adhesion to a stainless steel surface.

Vidare är det ett syfte med föreliggande uppfinning att möjliggöra en kostnadseffektiv och produktiv framställning av komponenter i rostskyddsapplikationer hos det belagda materialet.Furthermore, it is an object of the present invention to enable a cost-effective and productive production of components in rust protection applications of the coated material.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att erhålla en beläggning med en så jämn tjocklek som möjligt.A further object of the present invention is to obtain a coating with as even a thickness as possible.

Dessa och ytterligare syfien har uppnåtts på ett överraskande sätt genom att åstadkomma en belagd stålprodukt enligt särdragen definierade i patentkrav l.These and further seams have been surprisingly achieved by providing a coated steel product according to the features of claim 1.

Ytterligare föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning definieras i de osjälvständiga patentkraven.Further preferred embodiments of the present invention are set forth in the dependent claims.

Kortfattad beskrivning av ugpfmningen Föreliggande uppfinning avser en bandprodukt av aluminiumbelagt rostfritt stål fiamställd i en kontinuerlig nille-till-rulle-process, vilket resulterar i utmärkt vidhäfiriing för ett tunt beläggningslager av aluminium. De aluminiumbelagda rostfiia stålbanden måste ha en så god vidhäfiiiing för det timna skiktet att de är lämpliga för en kostnadseffektiv och produktiv framställning av komponenter i rostskyddsapplikationer. Slutprodukten, i form av aluminiumbelagt bandmaterial, är lämplig för användningar som en rostskyddskomponent i konsumentrelaterade applikationer som tillfälligtvis används i miljöer med hög fuktighet eller under blöta betingelser. Denna komponent av aluminiumbelagt rostfritt stål kan sedan skydda en arman del från korrosion genom galvaniska strömmar, således agerande som ofïeranod.Brief Description of the Injection Application The present invention relates to a strip product of aluminum-coated stainless steel employed in a continuous nille-to-roll process, which results in excellent adhesion for a thin coating layer of aluminum. The aluminum-coated stainless steel strips must have such a good adhesion to the thin layer that they are suitable for a cost-effective and productive production of components in anti-corrosion applications. The final product, in the form of aluminum-coated strip material, is suitable for use as an anti-corrosion component in consumer-related applications that are occasionally used in high humidity environments or under wet conditions. This component of aluminum-coated stainless steel can then protect a poor part from corrosion by galvanic currents, thus acting as an orifice anode.

Aluminiumskiktet deponeras medelst elektronståleförångning (EB) i en rulle- till-rulle process, till ett jämnt fördelat skikt med en tjocklek av företrädesvis mindre än 15 pm. Substratrnaterialet ska vara ett rostfi-itt stål med en Cr-halt över 10% (i 10 15 20 25 30 -- ~ - - .v h' . 2-a_-!.....2.. .u- 2.. Que-n QA ' vikt) ocn med en oanutjocklek av varrlrgtvrs rrmrdrc al. 3 nu... .min ett Farsta steg innehåller rulle-till-rulle-processen en etsningskammare, för att ta bort oxidskiktet som annars normalt föreligger på ett rostfritt stål.The aluminum layer is deposited by electron steel evaporation (EB) in a roll-to-roll process, into an evenly distributed layer with a thickness of preferably less than 15 μm. The substrate material shall be a stainless steel with a Cr content exceeding 10% (i 10 15 20 25 30 - ~ - - .vh '. 2-a _-! ..... 2 .. .u- 2. .Q-n QA 'weight) ocn with an oanutjocklek of varrlrgtvrs rrmrdrc al. 3 now .... my first step, the roll-to-roll process includes an etching chamber, to remove the oxide layer that is otherwise normally present on a stainless steel.

Kortfattad beskrivning av figgrerna Figur 1 visar en illustration av ett provstycke enligt föreliggande uppfinning, d.v.s. ett belagt rostfritt stålband med ett tunt kompakt aluminiumskikt med god vidhäflning innan ett test av nämnda vidhäftriing i ett l80° böjprov över en radie maximalt lika med nämnda bands tjocklek.Brief Description of the Figures Figure 1 shows an illustration of a specimen according to the present invention, i.e. a coated stainless steel strip with a thin compact aluminum layer with good adhesion before a test of said adhesion in a 180 ° bending test over a radius maximum equal to the thickness of said strip.

Figur 2 visar en illustration av ett provstycke enligt föreliggande uppfinning, d.v.s., ett belagt rostfiitt stålband med ett ttmt kompakt Al-skikt med god vidhäflning, efter en böjning i ett böjprov såsom beskrivet i Fig. 1.Figure 2 shows an illustration of a specimen according to the present invention, i.e., a coated stainless steel strip with a tightly compact Al layer with good adhesion, after a bend in a bend sample as described in Fig. 1.

Figur 3 visar ett fotografi av ett tvärsnitt av ett belagt rostfritt bandstålsstycke av tjocklek 0,3 mm, med en turm beläggning av 2 pm av aluminium, som har böjts i en l80° böjning över en radie av 0,3 mm. Det finns ingen tendens överhuvudtaget till någon flagning.Figure 3 shows a photograph of a cross section of a coated stainless steel strip of thickness 0.3 mm, with a tower coating of 2 μm of aluminum, which has been bent in a 180 ° bend over a radius of 0.3 mm. There is no tendency at all to any flaking.

Figur 4 visar en schematisk bild av rulle-till-nille-produktionslinjen enligt uppfinningen.Figure 4 shows a schematic view of the roll-to-nille production line according to the invention.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Beskrivning av belgg' gjngen och uppfinningens användning Slutprodukten, i form av ett aluminiumbelagt bandmaterial, är lämplig för användning som en rostskyddskomponent i konsumentrelaterade applikationer såsom utomhusaktivitetsapplikationer, sport- och vattenaktivitetsapplikaiioner, hushållsapplikationer och applikationer för personlig omvårdnad. I princip är dessa alla applikationer som emellanåt används i miljöer med hög fuktighet eller under blöta betingelser. Samtidigt förväntas ofta dessa typer av applikationer att se bra ut under hela produktens livslängd, med ett glänsande utseende, eller bara ett ”högt kvalitets”- utseende. Matta ytor med fläckar eller till och med rost är vanligtvis inte godtagbara.Detailed description of the invention Description of the coating and the use of the invention The final product, in the form of an aluminum-coated strip material, is suitable for use as an anti-corrosion component in consumer-related applications such as outdoor activity applications, sports and water activity applications, household applications and personal care applications. In principle, these are all applications that are occasionally used in environments with high humidity or under wet conditions. At the same time, these types of applications are often expected to look good throughout the life of the product, with a shiny appearance, or just a "high quality" appearance. Carpet surfaces with fl corners or even rust are usually not acceptable.

För att förebygga att slutprodukten korroderar är det lämpligt att ha åtminstone en komponent tillverkad av aluminiumbelagt rostfritt stål. Demia komponent kan då 10 15 20 25 30 527 393 skydda andra metallíska delar från korrosion genom galvaniska strömmar, således agerande som en oñeranod. Både enkelsidig eller dubbelsidig beläggning kan appliceras, men fördelen av att använda rostfi-itt stål som substratrnaterial är att en enkelsidig beläggning är tillräcklig sett från ett rostskyddsperspektiv, eftersom ett rostfritt material har ett gott grundkorrosionsmotstånd i sig självt. Dessutom, om substratrnaterialet är tillverkat av stål ädlare än delen som ska skyddas, kan aluminíumhalten som behövs som skydd under de kritiska delarnas livslängd reduceras till ett minimum, vilket har en positiv inverkan på kostnaden. Enkelsidig beläggning är också att föredra ur ett kostnadsperspektiv.To prevent the end product from corroding, it is advisable to have at least one component made of aluminum-coated stainless steel. Demia component can then protect other metallic parts from corrosion by galvanic currents, thus acting as a non-anode. Both single-sided or double-sided coating can be applied, but the advantage of using stainless steel as a substrate material is that a single-sided coating is sufficient from a rust protection perspective, since a stainless material has a good basic corrosion resistance in itself. In addition, if the substrate material is made of steel nobler than the part to be protected, the aluminum content needed as protection during the life of the critical parts can be reduced to a minimum, which has a positive effect on the cost. Single-sided coating is also preferable from a cost perspective.

Metoden beskriven i föreliggande uppfinning är lämplig för tunna beläggningar av huvudsakligen rent aluminium av en tjocklek upp till 15 pm, men företrädesvis ttmnare. Aluminiumskiktet är normalt 0,1 till 15 pm, vanligtvis 0,1 -12 pm, mera normalt 0,1 - 10 pm och företrädesvis 0,1 - 7 pm eller till och med 0,1-5 pm totalt.The method described in the present invention is suitable for thin coatings of substantially pure aluminum of a thickness up to 15 μm, but preferably thinner. The aluminum layer is normally 0.1 to 15 μm, usually 0.1 -12 μm, more normally 0.1 - 10 μm and preferably 0.1 - 7 μm or even 0.1-5 μm in total.

Om tjockare skikt ska beläggas kan ett optimum i kostnad kontra egenskaper uppnås genom att använda multilager med upp till 10 skikt, och där varje skikt är mellan 0,1 till 8 pm tjockt, lämpligen mellan 0,1 till 6 pm, eller mera lämpligt 0,1 till 5 pm, företrädesvis 0,1 till 3 pm och helst 0,1 till 2 pm.If thicker layers are to be coated, an optimum in cost versus properties can be achieved by using multilayers with up to 10 layers, and where each layer is between 0.1 to 8 μm thick, preferably between 0.1 to 6 μm, or more suitably 0 , 1 to 5 μm, preferably 0.1 to 3 μm and most preferably 0.1 to 2 μm.

Toleransema erhållna med EB-teknik är vanligtvis goda. Således kan toleransema hos varje skikt vara maximalt +/- 30 % av skikttj ockleken för bandbredder upp till 400 mm, normalt +/- 20 %, och företrädesvis +/- 10 %. Detta innebär att mycket snäva toleranser kan uppnås, vilket är en fördel för precisionen under användning och produktens kvalitet.The tolerances obtained with EB technology are usually good. Thus, the tolerances of each layer can be a maximum of +/- 30% of the layer thickness for bandwidths up to 400 mm, normally +/- 20%, and preferably +/- 10%. This means that very tight tolerances can be achieved, which is an advantage for the precision during use and the quality of the product.

Detta tunna skikte måste också ha en god vidhäfining med avseende på applikationerna och deras användningar. Under användning är det inte godtagbart att aluminiumet börjar avflagna. En illustrering av den goda vidhäfiningen är att det belagda rostfria bandstålet enligt föreliggande uppfinning ska kunna böjas 180° över en radie maximalt lika med nämnda bands tjocklek utan att visa någon tendens til-l flagning eller liknande. (Se Fig. I-2) Beläggningslagret ska vara tillräckligt resistent för att uthärda nötning och skjuvning utövat av det behandlade materialet, å andra sidan ska det inte vara för tjockt, på grund av huvudsakligen ekonomiska orsaker. För rostskyddsapplikationer bör ßrhållandet mellan beläggningens och substratrrraterialets tjocklek vara mellan 0,1 % 10 15 20 25 30 och 12 %, normalt 0,1 till 10 % och vanligtvis 0,1 till 7,5 %, men helst mellan 0,1-5 %.This thin layer must also have a good adhesion with respect to the applications and their uses. During use, it is not acceptable for the aluminum to start from fl particles. An illustration of the good adhesion is that the coated stainless steel strip according to the present invention should be able to be bent 180 ° over a radius maximum equal to the thickness of said strip without showing any tendency to lay or the like. (See Fig. I-2) The coating layer should be sufficiently resistant to withstand abrasion and shear exerted by the treated material, on the other hand it should not be too thick, due mainly to economic reasons. For anti-corrosion applications, the ratio between the thickness of the coating and the substrate material should be between 0.1% and 12%, normally 0.1 to 10% and usually 0.1 to 7.5%, but most preferably between 0.1-5. %.

Som altemativ till ovanbeskzrivria beläggning av ett tunt beläggningslager av aluminium, kan också en kombination av aluminiumbeläggning med beläggningar av andra metalliska grundämnen såsom Ti, Ni och/eller Mo, göras. Genom att använda ett multilagersystem med upp till 10 lager kan en beläggning bestäendes av en kombination av flera skikt av olika metalliska beläggningar, och med aluminium i åtminstone ett av skikten, till och med ytterligare förstärka möjligheten att skräddarsy korrosionsegenskaperna, och är att föredra vid användning i applikationer avsedda för användning i mycket svåra miljöer.As an alternative to the above-described coating of a thin coating layer of aluminum, a combination of aluminum coating with coatings of other metallic elements such as Ti, Ni and / or Mo can also be made. By using a multilayer system with up to 10 layers, a coating consisting of a combination of fl your layers of different metallic coatings, and with aluminum in at least one of the layers, can even further enhance the ability to tailor the corrosion properties, and is preferred in use. in applications intended for use in very difficult environments.

Slutprodukten i form av ett belagt bandmaterial enligt föreliggande uppfinning ska också vara kapabel till att med lätthet fiamställas till komponenter lämpliga fór applikationer såsom beskrivna ovan, i en kostnadseffektiv och produktiv framställningsprocess, inkluderandes formningssteg såsom djupdragning, stansning, stampning, eller liknande. [jmf Figurer 1 och 2] Beskrivning av substratmaterialet som ska beläggas Materialet som ska beläggas ska ha ett gott grundkorrosionsmotstånd, företrädesvis med en kromhalt av mer än 12 %, eller åtminstone 11 % eller som minst 10 %, beroende på de andra legeringsåmnenas sammansättning. Material som är lämpliga att använda är legeringar såsom ferritiska kromstål av typ AISI 400-serien, austeriitiska rostfria stål av typ 300-serien eller utskiljningshärdbara rostfria stål, såsom legeringen visad i WO 93/07303. Även andra rostfria klasser såsom t.ex. AISI 200-serien, kan användas.The final product in the form of a coated strip material according to the present invention should also be capable of being easily adapted to components suitable for applications as described above, in a cost effective and productive manufacturing process, including forming steps such as deep drawing, punching, stamping, or the like. [cf. Figures 1 and 2] Description of the substrate material to be coated The material to be coated shall have a good basic corrosion resistance, preferably with a chromium content of more than 12%, or at least 11% or at least 10%, depending on the composition of the other alloying elements. Materials suitable for use are alloys such as ferritic chromium steels of the type AISI 400 series, austerity stainless steels of the type 300 series or precipitation hardenable stainless steels, such as the alloy shown in WO 93/07303. Also other stainless classes such as e.g. AISI 200 series, can be used.

Beläggningsmetoden kan appliceras på vilken sorts produkt som helst tillverkad av nämnda typer av rostfria stållegeringar och i fonn av band, stång, tråd, rör, folie, fiber etc., företrädesvis i form av band eller folie, som har god varmbearbetbarhet och också kan kallvalsas till tunna dimensioner. Legeringen ska också med lätthet klmna framställas till komponenter i en produktiv fiamställningsprocess inkluderandes steg såsom fonnníng, djupdragning, stansning, stampning, eller liknande.The coating method can be applied to any kind of product made of said types of stainless steel alloys and in the form of strips, rods, wires, tubes, foils, etc.s, etc., preferably in the form of strips or foils, which have good hot workability and can also be cold rolled to thin dimensions. The alloy should also be easily made into components in a productive manufacturing process including steps such as forming, deep drawing, punching, stamping, or the like.

Bandsubstzratniaterialets tjocklek är vanligtvis mellan 0,015 till 3 mm, normalt mellan 0,03-2,0 mm och företrädesvis mellan 0,05 till 1,5 mm, och helst mellan 0,05 mm till 1,0 mm. 10 15 20 25 30 527 397% 00 Substratrnaterialets bredd beror på om beläggningen är tillverkad före eller efter något förutbestämt slitsningsfórfarande. Vidare ska nämnda bredd företrädesvis väljas till en bredd lämplig fór ytterligare framställning till slutbredden av den komponent vilken är avsedd att användas i en rostskyddsapplikation. I princip är substratmaterialets bredd därför mellan l och 1500 mm, lämpligen l till 1000 mm, eller företrädesvis 1 till 500 mm, och helst mellan 5 och 500 mm. Substratmaterialets längd är lämpligen mellan 10 och 20 000 m, ñreträdesvis mellan 100 och 20 000 m.The thickness of the strip substrate material is usually between 0.015 to 3 mm, normally between 0.03-2.0 mm and preferably between 0.05 to 1.5 mm, and most preferably between 0.05 mm to 1.0 mm. 10 15 20 25 30 527 397% 00 The width of the substrate material depends on whether the coating is made before or after some predetermined slitting process. Furthermore, said width should preferably be selected to a width suitable for further manufacture to the final width of the component which is intended to be used in a rust protection application. In principle, the width of the substrate material is therefore between 1 and 1500 mm, preferably 1 to 1000 mm, or preferably 1 to 500 mm, and most preferably between 5 and 500 mm. The length of the substrate material is suitably between 10 and 20,000 m, preferably between 100 and 20,000 m.

Substratmaterialet ska ha en sammansättning lämplig för användning i miljöer med hög fuktighet eller under blöta betingelser. Detta innebär vanligen ett rostfritt stål av typen; Ferritiskt rostfritt stål, eller ett Austenitiskt rostfritt stål, eller ett Duplext rostfritt stål, och med en sammansättning av väsentligen: 0,001-0,7 % C, 10-26 % Cr, 0,01-8 % Mn, 0,0l-2 % Si, 0,001-25 % Ni, upp till 6 % Mo, 0,001-0,5 % N, upp till 1,5 % Al, upp till 2 % Cu och resten väsentligen Fe; eller Utskiljningsliärdbara rostfiia stål av: 0,001-0,3 % C, l0-l6 % Cr, 4-12 % Ni, 0,1-1,5 % Ti, 0,01-1,0 % Al, 0,l-6 % Mo, 0,001-4 % Cu, 0,00l-0,3 % N, 0,01-1,5 % Mn, 0,01-1,5 % Si, resten väsentligen Fe.The substrate material must have a composition suitable for use in high humidity environments or under wet conditions. This usually means a stainless steel of the type; Ferritic stainless steel, or an Austenitic stainless steel, or a Duplext stainless steel, and having a composition of essentially: 0,001-0,7% C, 10-26% Cr, 0,01-8% Mn, 0,0l-2 % Si, 0.001-25% Ni, up to 6% Mo, 0.001-0.5% N, up to 1.5% Al, up to 2% Cu and the remainder essentially Fe; or Precipitating stainless steel of: 0.001-0.3% C, 10-16% Cr, 4-12% Ni, 0.1-1.5% Ti, 0.01-1.0% Al, 0.1- 6% Mo, 0.001-4% Cu, 0.00l-0.3% N, 0.01-1.5% Mn, 0.01-1.5% Si, the remainder essentially Fe.

Beskrivning av belag" ggiggsmetoden För föreliggande uppfinning är det en förutsättning att beläggningsmetoden är integrerad i en rulle-till-rulle-produlctionslinje ßr band. Aluminiumskiktet deponeras sen med hjälp av elektronstråleförångning (EB) i en rulle-till-rulle-process. Om multilager behövs kan bildandet av dem uppnås genom att integrera flera EB- deponeringskarnmare i linje. Deponeringen av aluminium ska ske i reducerad atmosfär vid ett maximalt tryck av 0,01 mbar utan tillsats av någon reaktiv gas för att säkerställa rena aluminiumfilmer.Description of the coating method For the present invention, it is a prerequisite that the coating method is integrated in a roll-to-roll production line ßr belt. The aluminum layer is then deposited by means of electron beam evaporation (EB) in a roll-to-roll process. if necessary, their formation can be achieved by integrating your EB deposition cores in line.The deposition of aluminum should take place in a reduced atmosphere at a maximum pressure of 0.01 mbar without the addition of any reactive gas to ensure pure aluminum mer lmer.

För att möjliggöra god vidhäfining används olika typer av reningssteg. För det första ska substratinaterialets yta rengöras på ett lämpligt sätt för att ta bort oljerester, vilka armars negativt kan påverka beläggningsprocessens effektivitet och beläggningsskiktets vidhäfining och kvalitet. Vidare måste det mycket timna ursprungliga oxidskiktet som normalt alltid ßrekommer på en stålyta tas bort. Detta görs företrädesvis genom att inkludera en ßrbehandling av ytan innan deponeringen av aluminiurnet. I denna rulle-till-rulle-produktionslinje är därför det första produktionssteget en jon-assisterad etsning av metallbandsytan för att uppnå god 10 15 20 25 30 \z> b J \!) CN vidhäfining för det första beläggningsskiktet av aluminium [se Fig. 4]. Som ett altemativ kan också betning i t.ex. HF användas för att ta bort oxider.To enable good adhesion, different types of purification steps are used. First, the surface of the substrate material must be cleaned in a suitable manner to remove oil residues, which arms can adversely affect the efficiency of the coating process and the adhesion and quality of the coating layer. Furthermore, the very thin original oxide layer which normally always appears on a steel surface must be removed. This is preferably done by including a surface treatment before depositing the aluminum urn. Therefore, in this roll-to-roll production line, the first production step is an ion-assisted etching of the metal strip surface to achieve good CN adhesion for the first coating layer of aluminum [see Figs. 4]. As an alternative, pickling in e.g. HF is used to remove oxides.

Beskrivning av en fóredragen utiöringsform av uppfinningen Två exempel på utiöringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj. Ett exempel är baserat på ett substratniaterial av typ AISI 430, och det andra är baserat på ett substratrnaterial av typ AISI 301.Description of a Preferred Embodiment of the Invention Two examples of embodiments of the invention will now be described in more detail. One example is based on an AISI 430 substrate material, and the other is based on an AISI 301 type substrate material.

Substratmaterialens nominella kemiska sammansättníngar är: AISI 430: max 0,12 % C, max l % Si, max 1 % Mn, 16,0-18,0 % Cr och resten är väsentligen Fe.The nominal chemical compositions of the substrate materials are: AISI 430: max 0.12% C, max 1% Si, max 1% Mn, 16.0-18.0% Cr and the remainder is essentially Fe.

AISI 301: max 0,15 % C, max 1 % Si, max 1 % Mn, 16,0-18,0 % Cr, 6,0-8,0 %Ni och resten väsentligen Fe Först produceras substratmaterialen genom vanlig metallurgisk ståltillverkning till en kemisk sammansättning såsom beskrivs ovan. De är sedan varmvalsade ner till en interrnediär storlek, och därefier kallvalsade i flera steg med ett antal rekristallisationssteg mellan nänmda valsningssteg, till en sluttjocklek av 0,3 mm och en bredd av maximalt 400 mm. Substratrnaterialets yta är sedan rengjord på ett lämpligt sätt för att ta bort olj erester fi-ån valsningen. Därefter sker belâggningsprocessen i en kontinuerlig processlinje, startandes med avlindningshaspelutrustning. Första steget i rulle-till-nille-processlinjen kan vara en vakuumkammare eller ett ingångsvakuumlås följt av en etsningskarnmare, vari jon- assisterad etsning sker för att ta bort det tunna oxidskiktet på det rostfria substratrnaterialets yta. Bandet kommer sedan in i EB-iörångningskammarenüarna) vari aluminiumdeponering sker. Ett aluminiumskikt av normalt 0,1 upp till 15 um deponeras, den föredragna tj ockleken beroende på applikationen. I de två exempel beskrivna här är en tjocklek på 2 um deponerad genom användning av en EB- i íörångningskarnrnare.AISI 301: max 0.15% C, max 1% Si, max 1% Mn, 16.0-18.0% Cr, 6.0-8.0% Ni and the rest essentially Fe First, the substrate materials are produced by ordinary metallurgical steel production to a chemical composition as described above. They are then hot-rolled down to an internal size, and then cold-rolled in your steps with a number of recrystallization steps between said rolling steps, to a final thickness of 0.3 mm and a width of a maximum of 400 mm. The surface of the substrate material is then cleaned in a suitable way to remove oil residues from the rolling. Thereafter, the coating process takes place in a continuous process line, starting with unwinding reel equipment. The first step in the roll-to-nille process line may be a vacuum chamber or an inlet vacuum lock followed by an etching core chamber, in which ion-assisted etching takes place to remove the thin oxide layer on the surface of the stainless steel substrate material. The strip then enters the EB evaporation chamber nerves) where aluminum deposition takes place. An aluminum layer of normally 0.1 up to 15 μm is deposited, the preferred thickness depending on the application. In the two examples described here, a thickness of 2 μm is deposited by using an EB in the evaporation core.

Efter EB-törångningen passerar det belagda bandmaterialet genom utgångsvakuumkanirnaren eller utgångsvakuumlåset irman den blir lindad på en haspel. Det belagda bandmaterialet kan nu, om det behövs, bearbetas ytterligare genom, till exempel, valsning eller slitsning, för att erhålla den föredragna slutdimensionen för framställningen av komponenter. 10 20 25 30 527 793 pi CD Slutprodukten så som beskriven i de två exemplen, d.v.s. ett belagt 301- respektive 43 O-bandmaterial i en bandtjocklek av 0,3 mm och med ett tunt beläggningslager av aluminium av 2 um, har en mycket god vidhäfining av beläggningsskiktet och således lämpliga att använda i en kostnadseffektiv och produktiv framställning av komponenter i rostskyddsapplikafioner. Den goda vidhäfiningen för skikten är ytterligare beskriven i Figurer 1-3. Ett substratmaterial av ett rostfritt stålband 1 som har belagts med ett timt beläggningslager 2 för att producera en belagd bandprodukt enligt ßreliggande uppfinning, placeras på ett stöd 4 med en formad topp som har en radie 5 som är maximalt lika med tjockleken hos det belagda bandet 3. Ett böjprov utförs sedan på ett sätt som böjer nämnda band 180° över radien 5 maximalt lika med tjockleken hos nämnda band och böj ningen fortlöper tills bandändarna möts 6. När höjningen har fullbordats i ett sådant böjprov undersöks provstycket och speciellt skiktets kvalitet efter böjning 7 och substratets kvalitet efier böjning 8 och viMfmingen mellan nämnda skikt och substrat.After EB drying, the coated strip material passes through the exit vacuum canary or exit vacuum lock before being wound on a reel. The coated strip material can now, if necessary, be further processed by, for example, rolling or slitting, to obtain the preferred final dimension for the production of components. 10 20 25 30 527 793 pi CD The final product as described in the two examples, i.e. a coated 301 and 43 O-strip material, respectively, in a strip thickness of 0.3 mm and with a thin coating layer of aluminum of 2 μm, has a very good adhesion of the coating layer and is thus suitable for use in a cost-effective and productive manufacture of components in anti-corrosion applications. . The good adhesion of the layers is further described in Figures 1-3. A substrate material of a stainless steel strip 1 which has been coated with an hourly coating layer 2 to produce a coated strip product according to the present invention is placed on a support 4 with a shaped top having a radius 5 which is at most equal to the thickness of the coated strip 3 A bending test is then performed in a manner which bends said strip 180 ° over the radius 5 maximally equal to the thickness of said strip and the bending continues until the strip ends meet 6. When the raising has been completed in such a bending test, the specimen and especially the quality of the layer and the quality of the substrate e bending 8 and the vibration between said layer and substrate.

Provstyckena enligt de exempel beskrivna här, visar inte någon tendens till någon flagning, eller liknande. Det visas även i bilden i Fig. 3, som är ett fotografi taget på ett tvärsnitt av provstycket som testats i ett böjprov såsom beskrivs i Fig. 1-2.The test pieces according to the examples described here, do not show any tendency to any fl agning, or the like. It is also shown in the image in Fig. 3, which is a photograph taken on a cross section of the specimen tested in a bending sample as described in Figs. 1-2.

Tvärsnittet av provet i fotografiet är taget där höjningen varit som värst, d.v.s. i mitten av höjningen, 9.The cross section of the sample in the photograph is taken where the increase has been at its worst, i.e. in the middle of the raise, 9.

Rulle-till-rulle-elektronstålefórångningsprocessen hänvisad till ovan illustreras i Figur 4. Första delen av en sådan produktionslinje är avlindningshaspeln 13 inuti en vakuumkamrnare 14, därefter den i linje jon-assisterade etsningskammaren 15, följt av en serie av EB-förångriingskainmare 16, antalet EB-törångningskammare som behövs kan variera från 1 up till 10 kammare, detta för att uppnå en multilager struktur, om så önskas. Alla EB-förångningskammare 16 är utrustade med EB-kanoner 17 och vattenkylda koppardeglar 18 för törångningen. Efier dessa kamrar kommer utgångsvakuumkammaren 19 och upplindningshaspeln 20 ßr det belagda bandmaterialet, upplindningshaspeln lokaliserad inuti vakuumkarnmare 19.The roll-to-roll electron steel evaporation process referred to above is illustrated in Figure 4. The first part of such a production line is the unwinding reel 13 inside a vacuum chamber 14, then the in-line ion-assisted etching chamber 15, followed by a series of EB evaporation chambers 16, the number EB evaporation chambers required can vary from 1 up to 10 chambers, this to achieve a multilayer structure, if desired. All EB evaporation chambers 16 are equipped with EB guns 17 and water-cooled copper crucibles 18 for dry evaporation. After these chambers come the exit vacuum chamber 19 and the winding reel 20 from the coated strip material, the winding reel located inside the vacuum core chamber 19.

Vakuurnkarmarna 14 och 19 kan också ersättas av ett ingângsvakuum-låssystem respektive ett utgångsvakuum-låssystem. I det senare fallet är avlindningshaspel 13 och haspel 20 placerade i fria lufien.The vacuum frames 14 and 19 can also be replaced by an input vacuum locking system and an output vacuum locking system, respectively. In the latter case, the unwinding reel 13 and reel 20 are placed in the free hatch.

Claims (7)

10 15 20 25 30 fn fä) 'Q (xl u :Q l l PATENTKRAV10 15 20 25 30 fn fä) 'Q (xl u: Q l l PATENTKRAV 1. En belagd bandprodukt (3) för användning i rostskyddsapplikationer där produkten agerar som en offeranod, varvid produkten består av ett band (1) av rostfritt stål med ett kompakt och jämnt fördelat skikt (2) på en sida eller bägge sidor av bandet kärmetecknad av att produkten är producerad i en kontinuerlig rulle-till-rurlle- process inkluderad i en bandproduktionslinje som använder elektronstråleförângning för deponering av skiktet och som innefattar en etsningskarnmare i linje för att etsa bandet medelst jonassisterad etsning, skiktet består av väsentligen rent aluminium, skiktets tjocklek är maximalt 15 um, skiktets tolerans år maximalt +/- 30 % av skikttjockleken för bandbredder upp till 400 mm, stålbandssubstratets Cr-halt är åtminstone 10 %, och att skiktet har en sådan god vidhäfining så att det belagda stålbandet kan böjas 180° över en radie maximalt lika med nämnda bands tjocklek utan att visa någon tendens till flagning eller liknande.A coated strip product (3) for use in anti-corrosion applications where the product acts as a sacrificial anode, the product consisting of a strip (1) of stainless steel with a compact and evenly distributed layer (2) on one side or both sides of the strip. in that the product is produced in a continuous roll-to-roll process included in a strip production line which uses electron beam evaporation to deposit the layer and which comprises an in-line etching core for etching the strip by ion-assisted etching, the layer consists of substantially pure aluminum, the thickness of the layer is a maximum of 15 μm, the tolerance of the layer is a maximum of +/- 30% of the layer thickness for strip widths up to 400 mm, the Cr content of the steel strip substrate is at least 10%, and that the layer has such a good adhesion that the coated steel strip can be bent 180 ° over a radius maximum equal to the thickness of said band without showing any tendency to ning agning or the like. 2. Produkt enligt krav 1 kännetecknad av att bandets tjocklek är mellan 0,015 mm och 3,0 mm.Product according to Claim 1, characterized in that the thickness of the strip is between 0.015 mm and 3.0 mm. 3. Produkt enligt krav 1 eller 2, kärmetecknad av att den är tillverkad av ett band av ferritiskt rostfritt stål, austenitiskt rostfritt stål, duplext rostfiitt stål, eller utskiljningshärdbart rostfritt stål.A product according to claim 1 or 2, characterized in that it is made of a strip of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, duplex stainless steel, or precipitation hardenable stainless steel. 4. Produkt enligt någon av föregående krav, kännetecknad av att skiktet har en multilagersammansätming av upp till 10 skikt.Product according to one of the preceding claims, characterized in that the layer has a multilayer composition of up to 10 layers. 5. Produkt enligt krav 4 kännetecknad av att varje enskilt skikt har en tjocklek mellan 0,1 och 8 um.Product according to claim 4, characterized in that each individual layer has a thickness between 0.1 and 8 μm. 6. Produkt enligt krav 5, kännetecknad av att skiktet har en multilagersarnmansättnirig av individuella skikt av olika metalliska beläggningar, såsom Al, Ni, Ti, Mo, och där åtminstone ett skikt består väsentligen av rent aluminium.Product according to claim 5, characterized in that the layer has a multilayer composition consisting of individual layers of different metallic coatings, such as Al, Ni, Ti, Mo, and wherein at least one layer consists essentially of pure aluminum. 7. Produkt enligt något av de föregående kraven 1-6, kânnetecknad av att den är lämplig för kostnadseffektiv och produktiv framställning av rostskyddskomponenter i applikationer som emellanåt används i miljöer med hög fuktighet eller under blöta betingelser, såsom utomhusaktivitetsapplikationer, sport- och vattenaktivitetsapplikationer, hushållsapplikationer och applikationer för personlig omvårdnad.Product according to any one of the preceding claims 1-6, characterized in that it is suitable for cost-effective and productive production of rust protection components in applications that are occasionally used in high humidity environments or under wet conditions, such as outdoor activity applications, sports and water activity applications, household applications. and applications for personal care.