制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法及由此制備的包裝鋼產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法及由此制備的包裝鋼產(chǎn)品。
【專利說明】制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法及由此 制備的包裝鋼產(chǎn)品
[0001] 本發(fā)明涉及制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法及由此制備的包 裝鋼產(chǎn)品。
[0002] 通常以厚度為0. 14 - 0. 49mm的一次或二次冷軋鍍錫軋機（tin mill)產(chǎn)品提供 包裝鋼。一次冷軋（SR)鍍錫軋機產(chǎn)品是直接冷軋至最終規(guī)格然后進行再結(jié)晶退火。通過 將冷軋材料連續(xù)退火或分批退火帶來再結(jié)晶。在退火后，通常通過施加1 一 2%的厚度壓下 量通常將該材料平整軋制，以改進材料的性質(zhì)。二次冷軋（DR)鍍錫軋機產(chǎn)品是給予第一次 冷軋以達到中間規(guī)格、再結(jié)晶退火然后給予另一次冷軋至最終規(guī)格。所得的DR產(chǎn)品比SR 更有剛性、更堅硬并且更強，這允許消費者在它們的應(yīng)用中利用更輕規(guī)格的鋼。將這些未涂 覆的、冷軋的、再結(jié)晶退火和任選平整軋制的SR和DR包裝鋼稱為黑鋼板。可以在通常包含 多個（通常4或5個）軋制臺的冷軋串聯(lián)軋機中以冷軋壓縮的形式給出第一次和第二次冷 軋。
[0003] 回復退火（RA)是制備與二次冷軋（DR)級別相當?shù)膹姸人蕉揖哂懈玫目沙?形性和顯著的延伸率值的包裝鋼的成本有效的方法。在退火方法中存在三個階段，第一階 段為回復時期，這導致金屬通過晶體缺陷（其主要類型為位錯）的部分移除和在變形期間 引入的儲存能量的降低而軟化。回復時期覆蓋了在出現(xiàn)新的無應(yīng)變晶粒之前發(fā)生的所有退 火現(xiàn)象。第二時期為再結(jié)晶，其中在具有高的儲存能量的晶粒的消耗下具有大角度晶界的 新晶粒成核并生長。這在根據(jù)本發(fā)明的方法和產(chǎn)品中是要避免的，因為其導致拉伸性質(zhì)的 突然且急劇的降低和延伸率值的增加。第三時期為再結(jié)晶之后的晶粒生長。
[0004] 令人遺憾的是，RA的缺點在于沿著帶材長度以及從帶材到帶材的機械性質(zhì)通常是 不均勻的。機械性質(zhì)的這些變化是退火爐的溫度的級別和/或波動的反應(yīng)過于動態(tài)的結(jié) 果。
[0005] 本發(fā)明的一個目的是提供回復退火條件的較好控制。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的是提供具有可再現(xiàn)性質(zhì)的回復退火的材料。
[0007] 本發(fā)明的又一個目的是提供用于包裝用途的更加成本有效的高強度鋼，其具有耐 腐蝕的外表面。
[0008] 通過制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法達到這些目的中的一個 或多個，該方法包括以下步驟：
[0009] ?通過在高于或等于Ar3轉(zhuǎn)變點的終軋溫度下熱軋來提供適于制備用于制備包裝 鋼的極低碳熱軋帶材的鋼板坯或帶材，該極低碳熱軋帶材具有至多〇. 003%的碳含量和以 下的一種或多種：
[0010] 〇 0· 001%-0· 1%的鈮含量；
[0011] 〇0.001%-0.15%的鈦含量；
[0012] 〇0.001%-0.2%的釩含量；
[0013] 〇 0· 001%-0· 1%的鋯含量；
[0014] 〇5 - 50ppm的硼含量；
[0015] ?冷軋所得的鋼帶材以制備：
[0016] 〇一次冷軋鋼基材，或
[0017] 〇二次冷軋鋼基材，其在第一和第二冷軋步驟之間經(jīng)受再結(jié)晶退火；
[0018] ?在該一次冷軋或二次冷軋鋼基材的一側(cè)或兩側(cè)上電沉積錫層以制備涂覆錫的 鋼基材，其中基材的一側(cè)或兩側(cè)上的一個或多個錫層的涂層重量為至多l(xiāng)〇〇〇mg/m 2 ;
[0019] ?在至少513°C的溫度Ta下退火該涂覆錫的鋼基材持續(xù)退火時間ta :
[0020] 〇以將錫層轉(zhuǎn)化成鐵一錫合金層，其包含至少80重量％ (wt. % )的FeSn (50原 子％鐵和50原子％錫），和
[0021] 〇以同時獲得回復的顯微組織，并且其中不發(fā)生一次冷軋基材或二次冷軋基材的 再結(jié)晶（即回復退火）；
[0022] ?快速冷卻該退火的基材。
[0023] 本發(fā)明還體現(xiàn)為包裝鋼產(chǎn)品，例如罐、罐蓋或罐底，其包含在一側(cè)或兩側(cè)上提供 鐵一錫合金層的極低碳鋼基材，該極低碳鋼基材具有至多〇. 003%的碳含量，該鐵一錫合金 層包含至少80重量％ (wt. % )的FeSn(50原子％鐵和50原子％錫），其中鐵一錫合金層 通過如下方式制備：提供基材，在該基材的所述一側(cè)或兩側(cè)上具有錫層，接著在至少513°C 的溫度Ta下持續(xù)退火時間ta的退火步驟以形成鐵一錫合金層，并且其中退火步驟同時提供 回復退火的基材，接著快速冷卻該退火的基材。
[0024] 在從屬權(quán)利要求中提供了優(yōu)選的實施方案。
[0025] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通過在高于或等于Ar3轉(zhuǎn)變點的終軋溫度下熱軋?zhí)峁┝?適于用于制備包裝鋼的極低碳熱軋帶材的鋼板坯或帶材。本發(fā)明的上下文中的極低碳鋼具 有至多0. 003%的碳含量。在本發(fā)明的一個實施方案中，該鋼為無晶隙鋼。在這些鋼中間隙 元素碳和氮與元素如鈮結(jié)合。
[0026] 冷軋該熱軋鋼以制備：i) 一次冷軋（SR)鋼基材，或ii)二次冷軋（DR)鋼基材，其 在第一和第二冷軋步驟之間經(jīng)受再結(jié)晶退火。
[0027] 隨后在冷軋的全硬基材上沉積錫層。將該基材稱為全硬基材是因為SR基材在冷 軋步驟之后沒有經(jīng)歷再結(jié)晶退火，并且DR基材在第二冷軋步驟之后沒有經(jīng)歷再結(jié)晶退火。 因此該基材的顯微組織仍然為嚴重變形的。
[0028] 在鍍鋅后，在至少513°C的溫度Ta下將涂覆錫的鋼基材退火持續(xù)退后時間t a以將 錫層轉(zhuǎn)化成鐵一錫合金層，該鐵一錫合金層包含至少80重量％ (wt. % )的FeSn(50原子％ 鐵和50原子％錫），并且以通臟獲得回復的顯微組織并且其中不發(fā)生一次冷軋基材或二次 冷軋基材的再結(jié)晶（即回復退火）。在這種組合的擴散/回復退火之后，將該退火的基材快 速冷卻。
[0029] 溫度Ta和退火時間ta相對高且短，因而發(fā)生擴散退火而同時回復退火該基材。 由于短的退火時間，拉伸強度和屈服強度的降低仍然是有限的，但是回復效果產(chǎn)生了延伸 率值的顯著增加。非常仔細地控制該工藝參數(shù)，因為對于在擴散合金層中獲得所需量的 FeSn(50:50)而言擴散退火的時間一溫度工藝窗口是關(guān)鍵的。由于正是該層提供防腐，這 些參數(shù)的控制是關(guān)鍵的。T 一 t曲線的這種控制程度也確保了回復過程（其為熱激活的過 程）在帶材的長度和寬度內(nèi)并且從帶材到帶材是可再現(xiàn)的。
[0030] 術(shù)語"回復的顯微組織"理解為意指經(jīng)熱處理的冷軋顯微組織，其顯示最少的或不 顯示再結(jié)晶，將這樣的最終再結(jié)晶限制于局部區(qū)域例如帶材的邊緣處。優(yōu)選地，該顯微組織 是完全未再結(jié)晶的。包裝鋼的顯微組織因此為基本上或完全未再結(jié)晶的。以強度的有限降 低為代價，這種回復的顯微組織提供了具有顯著增加的變形能力的鋼。
[0031] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有必要在至少513°C的溫度（Ta)下將涂覆錫的鋼基材擴散退火以 獲得所需的鐵一錫涂覆層。選擇在擴散退火溫度!；下的擴散退火時間（t a)使得獲得錫層 至鐵一錫層的轉(zhuǎn)化。鐵一錫層中主要且優(yōu)選唯一的鐵一錫合金組分為FeSn(即50原子％ (at. % )鐵和50at. %錫）。應(yīng)注意擴散退火時間與溫度的組合在一定程度上是可互換的。 高八和短ta將導致與較低Ta和較長t a相同的鐵一錫合金層的形成。需要513°C的最小Ta， 因為在更低溫度下不形成所需的（50 :50)FeSn層。此外擴散退火不必在恒定溫度下進行， 但是溫度曲線還可為使得達到峰值溫度。重要的是保持513°C的最低溫度持續(xù)足夠長的時 間以獲得鐵一錫擴散層中所需量的FeSn。因此擴散退火可在恒定溫度T a下發(fā)生一定的時 間段，或擴散退火例如可包括Ta的峰值金屬溫度。在后一種情況下，擴散退火溫度不是恒 定的。發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的是使用513 - 645°C、優(yōu)選513 - 625°C的擴散退火溫度Ta。在更低的Ta 下，回復過程進行更加緩慢。通過形成FeSn的窗口和通過變形的基材的再結(jié)晶溫度來限制 最高溫度。
[0032] 在本發(fā)明的一個實施方案中，將最高退火溫度限制為625°C，并且優(yōu)選將最高退火 溫度限制為615°C。
[0033] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當選擇退火溫度為至少550°C時，獲得鐵一錫合金層中的最高 FeSn含量。
[0034] 在一個優(yōu)選的實施方案中，提供了制備用于包裝的涂覆基材的方法，其中在八下 的時間為至多4秒，優(yōu)選至多2秒，并且更優(yōu)選其中在Ta下不存在停留時間。在后一種情 況下，通過將基材加熱至Ta的峰值金屬溫度然后冷卻該基材來發(fā)生擴散退火。在Ta下短的 停留時間允許在適當修改的常規(guī)鍍錫生產(chǎn)線中制備鐵一錫合金層。這些參數(shù)的仔細控制確 保了可再現(xiàn)的回復退火過程。
[0035] 回復退火的鋼的機械性質(zhì)取決于該級別的組成、冷軋壓下量和回復退火溫度和再 結(jié)晶溫度之間的差異。因此，原則上可通過選擇恰當?shù)耐嘶鹬芷诙拗苾Υ婺芰康尼尫艁?控制最終的機械性質(zhì)。更特別地，在由相同級別制得和具有相同的加工歷史（熱軋、冷軋壓 下量）和等效的退火周期的鋼片材之間，可使用下式估計儲存能量的釋放：
[0036] M = (Ta+273) (log ta+20) X ΚΓ3
[0037] 其中Ta以1：計。具有相似的M系數(shù)的鋼片材將具有相似的機械性質(zhì)。通過選擇 對于T a和ta的恰當值，可確定回復退火的基材和鐵一錫合金層的所需性質(zhì)。
[0038] 在一個優(yōu)選的實施方案中，鐵一錫合金層包含至少85wt. %的FeSn,優(yōu)選至少 90wt. %，更優(yōu)選至少95wt. %。FeSn層是完全覆蓋基材表面的層。FeSn的分數(shù)越高，基材 的防腐將越好。盡管理想地鐵一錫合金層僅由FeSn組成，但是似乎難以防止非常小分數(shù)的 其它化合物例如α-Sn、0-Sn、Fe 3Sn或氧化物的存在。然而，已發(fā)現(xiàn)這些小分數(shù)的其它化 合物對產(chǎn)品性能沒有任何影響。必須注意在基材上除了 FeSn層不存在其它。在 基材上也沒有殘留未合金化的錫。
[0039] 在1；下的時間可不超過臨界時間以避免再結(jié)晶的開始。在一個優(yōu)選的實施方案 中，提供了制備用于包裝的涂覆基材的方法，其中在1下的時間為至多4秒，優(yōu)選至多2秒， 并且更優(yōu)選其中在Ta下不存在停留時間。在后一種情況下，通過將基材加熱至1的峰值金 屬溫度然后冷卻該基材來發(fā)生擴散退火。在Ta下短的停留時間允許在適當修改的常規(guī)鍍 錫生產(chǎn)線中制備具有回復基材的鐵一錫合金層，此外防止了變形基材的再結(jié)晶。
[0040] 在本發(fā)明的一個實施方案中，一個或多個鐵一錫合金層提供有鉻金屬一鉻氧化物 涂覆層，該涂覆層通過如共同未決申請（EP12162415. 9)中描述的三價鉻電鍍方法來制備。
[0041] 在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一種方法，其中在還原性氣體氣氛例如HNX 中進行退火，同時在使用非氧化性或溫和氧化性的冷卻介質(zhì)冷卻之前將涂覆基材保持在還 原性或惰性氣體氣氛中，從而獲得堅固、穩(wěn)定的表面氧化物。
[0042] 在本發(fā)明的一個實施方案中，通過用水淬火實現(xiàn)擴散/回復退火之后的快速冷 卻，其中用于淬火的水具有在室溫與其沸騰溫度之間的溫度。重要的是在冷卻期間在帶材 寬度內(nèi)保持均勻的冷卻速率以消除由冷卻壓屈（buckling)所致帶材變形的風險。這可通 過經(jīng)過旨在帶材表面上產(chǎn)生均等冷卻模式的（浸沒）噴射系統(tǒng)施加冷卻水來實現(xiàn)。為了確 保在噴射期間均勻的冷卻速率，優(yōu)選使用具有室溫至60°C之間的溫度的冷卻水以防止水在 與熱鋼帶材接觸時達到沸騰溫度。后者可導致局部（不穩(wěn)定）的膜沸騰效應(yīng)的開始，該效 應(yīng)可導致在鋼帶材的表面內(nèi)不均等的冷卻速率，潛在地導致冷卻壓屈的形成。
[0043] 在本發(fā)明的一個實施方案中，退火過程包括i)在含氫的氣氛例如HNX中使用能夠 產(chǎn)生優(yōu)選超過300°C /s的加熱速率的加熱裝置，如感應(yīng)加熱裝置，和/或ii)接著是保持在 退火溫度下的均熱以使跨帶材寬度的溫度分布均勻化，和/或iii)退火過程后直接以至少 100°C /s的冷卻速率的快速冷卻，和/或iv)其中優(yōu)選在還原性氣氛例如HNX氣氛中進行 冷卻，和/或v)優(yōu)選經(jīng)由通過使用（浸沒）噴射噴嘴的水淬火進行冷卻，其中用于淬火的 水具有最小的溶解氧含量并且具有室溫至60°C之間的溫度，同時通過在淬火之前維持惰性 或還原性氣體氣氛例如HNX氣體來保持具有（一個或多個）鐵一錫合金層的基材屏蔽氧。
[0044] 在本發(fā)明的一個實施方案中，基材的一側(cè)或兩側(cè)上一個或多個錫層的涂層重量為 至少100和/或至多600mg/m 2的基材表面。
[0045] 在本發(fā)明的一個實施方案中，該鋼包含（以重量％計）：
[0046] 籲0. 004%或更少的氮含量，和/或
[0047] #0.05%-0.5%的錳含量，和 / 或
[0048] 籲0. 02%或更少的磷含量，和/或
[0049] 籲0. 02%或更少的硅含量，和/或
[0050] 籲0. 03%或更少的硫含量，和/或
[0051] · 0. 1%或更少的鋁含量，和/或
[0052] ?余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0053] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，鈮含量為至少0. 02和/或至多0. 08%，和/或 錳含量為至少〇. 2和/或至多0. 4%。優(yōu)選地，鈮含量為至少0. 03和/或至多0. 06%。
[0054] 通過選擇0. 003或更低的碳含量亜適當高的鈮含量，該鋼變成無晶隙的，這意味 著該鋼中的碳和氮變成與鈮連接。這導致了其性質(zhì)不受時效現(xiàn)象所影響的鋼。間隙原子 例如碳和氮對鋼的變形行為具有顯著的影響。鋼中的不連續(xù)屈服與間隙強烈有關(guān)并且可 導致LUders帶，這對于表面外觀是不利的，并且還可促進在成形期間的過早破裂或在變形 之后的非均勻回彈。為了抵抗間隙物質(zhì)的不利影響，無晶隙鋼基本上沒有溶質(zhì)碳和氮。這 些"無晶隙"鋼主要依賴于碳化物、氮化物和碳硫化物的固態(tài)析出以降低間隙溶質(zhì)含量。此 夕卜，通過現(xiàn)代煉鋼技術(shù)將總碳和氮含量降低至極低的水平，通常小于0. 003重量％碳和小 于0. 006重量％氮。
[0055] 在一個實施方案中，涂覆基材還提供有有機涂層，其由熱固性有機涂層或熱塑性 單層涂層或熱塑性多層聚合物涂層組成。
[0056] 在一個優(yōu)選的實施方案中，熱塑性聚合物涂層為包含一個或多個層的聚合物涂層 體系，其包括使用熱塑性樹脂例如聚酯或聚烯烴，而且還可包括丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚氯 乙烯、氟碳樹脂、聚碳酸酯、苯乙烯型樹脂、ABS樹脂、氯化聚醚、離聚物、氨基甲酸乙酯樹脂 和功能化聚合物。為了清楚起見：
[0057] ?聚酯是由二羧酸和二醇組成的聚合物。合適的二羧酸的實例包括對苯二甲酸、 間苯二甲酸、萘二羧酸和環(huán)己烷二羧酸。合適的二醇的實例包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、己 二醇、環(huán)己二醇、環(huán)己烷二甲醇、新戊二醇等。可以一起使用多于兩種類型的二羧酸或二醇。
[0058] ?聚烯烴包括例如乙烯、丙烯、1 - 丁烯、1 -戊烯、1 -己烯或1 -辛烯的聚合物或 共聚物。
[0059] ?丙烯酸樹脂包括例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺 的聚合物或共聚物。
[0060] ?聚酰胺樹脂包括例如所謂的尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍610和尼龍11。
[0061] ?聚氯乙烯包括例如具有乙烯或乙酸乙烯酯的均聚物和共聚物。
[0062] ?氟碳樹脂包括例如四氟聚乙烯、三氟單氯聚乙烯、六氟乙烯一丙烯樹脂、聚氟乙 烯和聚偏乙烯。
[0063] ?例如通過馬來酸酐接枝的功能化聚合物，包括例如改性聚乙烯、改性聚丙烯、改 性乙烯丙烯酸酯共聚物和改性乙烯乙酸乙烯酯。
[0064] 可使用兩種或更多種樹脂的混合物。此外，該樹脂可與抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、UV吸 收劑、增塑劑、顏料、成核劑、抗靜電劑、脫模劑、防粘劑等混合。顯示這樣的熱塑性聚合物涂 層體系的使用在罐子制作和罐子的使用中提供了優(yōu)異的性能，例如貯存壽命。
[0065] 根據(jù)第二方面，提供了一種包裝鋼，其包含在一側(cè)或兩側(cè)提供鐵一錫合金層的極 低碳鋼基材，該鐵一錫合金層包含至少80重量％ (wt. %)的FeSn(50原子％鐵和50原子％ 錫），其中該鐵一錫合金層通過如下方式制備：提供基材，在基材的所述一側(cè)或兩側(cè)上具有 錫層，接著在至少513°C的溫度T a下持續(xù)退火時間ta的退火步驟以形成鐵一錫合金層，并 且其中退火步驟同時提供了回復退火的基材，接著快速冷卻該退火的基材。
[0066] 由于回復退火的全硬冷軋（SR或DR)鋼基材，該鋼同時提供了鐵/錫合金層形式 的耐腐蝕涂層和良好的強度/延伸率之比。
[0067] 在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一種包裝鋼產(chǎn)品，其中該鋼基材包含（以重 量％計）：
[0068] 〇0· 003%或更少的C，
[0069] 〇0· 004 %或更少的N，
[0070] 〇 0· 05%-0· 5%的 Mn，
[0071] 〇0.02%或更少的P，
[0072] 〇0· 02%或更少的Si,
[0073] 〇0.03%或更少的S，
[0074] 〇(λ 1 %或更少的A1，
[0075] 〇以下的一種或多種：0· 001% - 0· 1%的 Nb，0. 001% - 0· 15%的 Ti，0. 001% - 0· 2%的 ν，0· 001% - 0· 1%的 Zr，5 - 50ppm 的 B，
[0076] 〇余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0077] 在一個優(yōu)選的實施方案中，提供了一種包裝鋼產(chǎn)品，其中：
[0078] 鈮含量為至少0. 02和/或至多0. 08 %，優(yōu)選至少0. 03和/或至多0. 06和/或
[0079] 錳含量為至少0· 2和/或至多0· 4%。
[0080] 優(yōu)選地，該鋼基材為無晶隙鋼。
[0081] 在回復退火過程之后沒有預期IF鋼出現(xiàn)帶材形狀問題。帶材平坦度受內(nèi)應(yīng)力影 響，而內(nèi)應(yīng)力又源自于因退火溫度的變化所致的不均勻的顯微組織。對于Nb-IF級別，機械 性質(zhì)的變化是緩慢的。伴隨退火溫度的變化，機械性質(zhì)的改變相對小（例如對于50°C的溫 度變化為35MPa)，而對于LC鋼預期對于Rp和Rm的約70MPa的差異（對于回復退火的低C 鋼）。因而與IF級別相比制備LC鋼更關(guān)鍵。
[0082] 然而，如果帶材形狀或表面紋理（例如粗糙度）會需要一些較小校正或者如果該 產(chǎn)品需要在抑制屈服點的條件下提供，那么本發(fā)明還體現(xiàn)為一種方法，其中將涂覆和退火 的基材平整軋制或使其經(jīng)受張力矯平，其中基材的壓下量為0. 5至3%平整軋制壓下量或 張力矯平中的等效壓下量。由于不存在游離間隙物，無晶隙鋼不時效，并且因此將無晶隙鋼 平整軋制的唯一原因會是為了形狀校正或表面紋理。還可在用熱固性有機涂層或熱塑性單 層涂層或熱塑性多層聚合物涂層涂覆基材之后進行平整軋制。
[0083] 現(xiàn)在將通過以下非限制性的實施例來進一步解釋本發(fā)明。
[0084] 表1 :以l/1000wt· %計的鋼組成
[0085]
【權(quán)利要求】
1. 制造用于包裝應(yīng)用的回復退火的涂覆鋼基材的方法，該方法包括以下步驟： ?通過在高于或等于Ar3轉(zhuǎn)變點的終軋溫度下熱軋來提供適于制備用于制備包裝鋼的 極低碳熱軋帶材的鋼板坯或帶材，該極低碳熱軋帶材具有至多〇. 003%的碳含量和以下的 一種或多種： 〇0. 001 % - 0. 1 %的鈮含量； 〇0. 001% - 0. 15 %的鈦含量； 〇0. 001% - 0. 2 %的釩含量； 〇0· 001% - 0· 1%的鋯含量； 〇5 - 50ppm的硼含量； 籲冷軋所得的鋼帶材以制備： 〇一次冷軋鋼基材，或 〇二次冷軋鋼基材，其在第一和第二冷軋步驟之間經(jīng)受再結(jié)晶退火； ?在該一次冷軋或二次冷軋鋼基材的一側(cè)或兩側(cè)上電沉積錫層以制備涂覆錫的鋼基 材，其中基材的一側(cè)或兩側(cè)上的一個或多個錫層的涂層重量為至多l(xiāng)〇〇〇mg/m2 ; ?在至少513°C的溫度Ta下退火該涂覆錫的鋼基材持續(xù)退火時間ta: 〇以將錫層轉(zhuǎn)化成鐵一錫合金層，其包含至少80重量％ (wt. %)的FeSn(50原子％鐵 和50原子％錫），和 〇以同時獲得回復的顯微組織，并且其中不發(fā)生一次冷軋基材或二次冷軋基材的再結(jié) 晶（即回復退火）； ?快速冷卻該退火的基材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的制備用于包裝應(yīng)用的涂覆基材的方法，其中鐵一錫合金層包含至 少85wt. %的FeSn，優(yōu)選至少90wt. %，更優(yōu)選至少95wt. %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 2中任一項的方法，其中在還原性氣體氣氛例如HNX中進行退火， 同時在使用非氧化性或溫和氧化性的冷卻介質(zhì)冷卻之前將涂覆基材保持在還原性或惰性 氣體氣氛中，從而獲得堅固、穩(wěn)定的表面氧化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 3中任一項的方法，其中通過水淬火實現(xiàn)快速冷卻，其中用于淬火 的水具有在室溫至80°C之間、優(yōu)選在室溫至60°C之間的溫度，并且其中以這樣的方式設(shè)計 淬火過程使得在帶材寬度內(nèi)產(chǎn)生和保持均勻的冷卻速率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 4中任一項的方法，其中： ?退火過程包括： 〇在含氫的氣氛例如HNX中使用能夠產(chǎn)生優(yōu)選超過300°C /s的加熱速率的加熱裝置， 如感應(yīng)加熱裝置，和/或 〇接著是保持在退火溫度下的均熱以使跨帶材寬度的溫度分布均勻化，和/或 ?退火過程后直接以至少l〇〇°C /s的冷卻速率的快速冷卻，和/或 ?其中優(yōu)選在還原性氣體氣氛例如HNX氣氛中進行冷卻，和/或 ?優(yōu)選經(jīng)由通過使用（浸沒）噴射噴嘴的水淬火進行冷卻，其中用于淬火的水具有最 小的溶解氧含量和/或具有室溫至60°C之間的溫度，同時通過在淬火之前維持惰性或還原 性氣體氣氛例如HNX氣體保持具有（一個或多個）鐵一錫合金層的基材屏蔽氧。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 5中任一項的方法，其中基材的一側(cè)或兩側(cè)上一個或多個錫層的 涂層重量為至少100和/或至多600mg/m2的基材表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 6中任一項的方法，其中該鋼包含（以重量％計）： 籲0. 004%或更少的氮含量，和/或 ? 0. 05 % - 0. 5 %的錳含量，和/或 籲0. 02%或更少的磷含量，和/或 ? 0. 02%或更少的硅含量，和/或 ? 0. 03%或更少的硫含量，和/或 籲0. 1%或更少的鋁含量，和/或 ?余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中 ?鈮含量為至少〇. 02和/或至多0. 08%，優(yōu)選至少0. 03和/或至多0. 06和/或 ?錳含量為至少〇. 2和/或至多0. 4%。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中涂覆基材還提供有有機涂層，其由熱固性 (即漆）或熱塑性單層或多層聚合物涂層組成，優(yōu)選其中熱塑性聚合物涂層為包含一個或 多個層的聚合物涂層體系，其包括使用熱塑性樹脂例如聚酯或聚烯烴、丙烯酸樹脂、聚酰 胺、聚氯乙烯、氟碳樹脂、聚碳酸酯、苯乙烯型樹脂、ABS樹脂、氯化聚醚、離聚物、氨基甲酸乙 酯樹脂和功能化聚合物；和/或其共聚物；和/或其混合物。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中平整軋制該涂覆基材。
11. 包裝鋼產(chǎn)品，包含在一側(cè)或兩側(cè)上提供鐵一錫合金層的極低碳鋼基材，該極低碳鋼 基材具有至多〇. 003 %的碳含量和以下的一種或多種： ? 0· 001 % - 0· 1 % 的鈮含量； ? 0. 001% - 0. 15 % 的鈦含量； ? 0.001%-0.2%的釩含量； ? 0· 001% - 0· 1% 的鋯含量； ? 5 - 50ppm的硼含量； 該鐵一錫合金層包含至少80重量％ (wt. % )的FeSn(50原子％鐵和50原子％錫）， 其中該鐵一錫合金層通過如下方式制備：提供基材，在所述一個或兩個基材上具有錫層，接 著是在至少513°C的溫度Ta下持續(xù)退火時間t a以形成鐵一錫合金層的退火步驟，并且其中 退火步驟同時提供了回復退火的基材，接著快速冷卻該退火的基材。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的包裝鋼產(chǎn)品，其中該鋼基材包含（以重量％計）： 〇0. 004 %或更少的N， 〇 0· 05% - 0· 5%的 Mn， 〇0. 02%或更少的P， 〇0. 02 %或更少的Si， 〇0. 03%或更少的S， 〇0. 1%或更少的A1， 〇余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的包裝鋼產(chǎn)品，其中： ?鈮含量為至少〇. 02和/或至多0. 08%，優(yōu)選至少0. 03和/或至多0. 06和/或 ?錳含量為至少0. 2和/或至多0. 4%。
14.根據(jù)權(quán)利要求11 一 13中任一項的包裝鋼產(chǎn)品，其中涂覆基材還提供有有機涂層， 其由熱固性（即漆）或熱塑性單層或多層聚合物涂層組成，優(yōu)選其中熱塑性聚合物涂層為 包含一個或多個層的聚合物涂層體系，其包括使用熱塑性樹脂例如聚酯或聚烯烴、丙烯酸 樹脂、聚酰胺、聚氯乙烯、氟碳樹脂、聚碳酸酯、苯乙烯型樹脂、ABS樹脂、氯化聚醚、離聚物、 氨基甲酸乙酯樹脂和功能化聚合物；和/或其共聚物；和/或其混合物。
【文檔編號】C21D1/72GK104204235SQ201380018291
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】J·J·卡姆帕尼羅, J·H·O·J·維彥比爾格, I·珀特吉斯則瓦特 申請人:塔塔鋼鐵艾默伊登有限責任公司