Zur Übersicht

Vortrag

Moderne verzinkte Stahlbleche im Automobilbau – Reaktionen am Interface zwischen Zink und Metalloxid

Donnerstag (06.07.2017)
11:30 - 11:50 Uhr
Bestandteil von:


Hochfeste Stahlbleche zeichnen sich durch ihre hohe spezifische Festigkeit für den Automobilen Leichtbau aus. Um Stahl vor Korrosion zu schützen und zu dessen Langlebigkeit beizutragen, wird auf das Stahlband eine Zinkschicht von wenigen µm aufgebracht. Diese Zinkschicht wirkt in der Folge sowohl als schützende Barriere, als auch im Falle von Verletzungen der Schicht als Opferanode und wird typischerweise im kontinuierlichen Feuerverzinkungsprozess aufgebracht.


Bei der Herstellung wird das Stahlband zuerst zwischen 760°C - 840 °C in einer 5%H2-95%N2-Atmosphäre rekristallisierend geglüht. Diese Glühbedingungen sind im Allgemeinen reduzierend für Eisen, jedoch oxidierend für die unedlen Legierungselemente. In der Folge taucht das Band bei ca. 460°C in die flüssige Zn(Al, Fe)-Schmelze ein und die Stahlbandoberfläche reagiert in Form einer reaktiven Benetzung mit dem Zn(Al, Fe)-Bad unter Bildung einer flächendeckenden Schicht aus Fe2Al5-x Znx-Kristallen. Der mit modernen hochfesten Stahlgüten einhergehende Anstieg an Legierungsgehalten führt jedoch zu einer verstärkten Bildung von Oxidfilmen am Interface Zink/Stahl. Es stellt sich daher die Frage, was mit den gebildeten Oberflächenoxiden im Moment der Benetzung mit der Zinkschmelze geschieht und wie sie die Bildung der Fe2Al5-x Znx-Schicht beeinflussen.


Zu diesem Zweck wurden zwei AHSS (Advanced High Strength Steel)-Güten mit 1.5Si-2.5Mn und 0.8Si-2.6Mn im geglühten sowie im verzinkten Zustand untersucht. Hierzu wurden primär die Oberfläche selbst, aber auch Querschliffe mittels REM und EDX analysiert. Des weiteren wurden Glimmentladungs-Tiefenprofile (GD-OES) im Hinblick auf Stahlchemie und auf Oberflächenzustand (geglüht, geglüht+verzinkt) verglichen. Bei letzterem wurde aus analysentechnischen Gründen die Zinkschicht mit einer Mischung aus Eisessig und H2O2 wieder abgebeizt, wobei das Stahlsubtrat und die Fe2Al5-xZnx-Kristalle hierbei nicht angegriffen werden. Dabei hat sich gezeigt, dass durch die Reaktion im Zinkbad sowohl der ursprünglich vorliegende Gehalt an Mn an der Bandoberfläche als auch jener von Si sinken. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Mechanismen diskutiert, die dafür verantwortlich sind.

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Magdalena Maderthaner
Technische Universität Wien
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Alexander Jarosik
    voestalpine Stahl GmbH
  • Dr. Gerhard Angeli
    voestalpine Stahl GmbH
  • Prof. Dr. Roalnd Haubner
    Technische Universität Wien