AT284581B

AT284581B - Verfahren zum Überziehen von Stahloberflächen

Info

Publication number: AT284581B
Application number: AT1167865A
Authority: AT
Original assignee: Ranendra Dutta; Tarun Kumar Ghose; Univ Jadavpur
Priority date: 1965-12-27
Filing date: 1965-12-27
Publication date: 1970-09-25

Description

Verfahren zum Überziehen von Stahloberflächen
EMI1.1

Es ist wichtig, dass die Stahlfläche vor Aufbringung des Flussmittels gereinigt wird, da jedes auf der Stahlfläche haftende Fremdkörperteilchen einen nachteiligen Einfluss auf die Beschichtung hat Die Stahloberfläche kann in bekannter Weise gereinigt werden. Das Flussmittel wird zweckmässig bei einer solchen Temperatur auf die gereinigte Stahlfläche gebracht, bei der seine Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden, d. h. vorzugsweise ist das Flussmittel bei Raumtemperatur aufzubringen.

Nach der Aufbringung des Flussmittels werden die Flächen getrocknet, um Wasser zu entfernen.

Danach werden die Flächen durch ein Bad mit flüssigem Aluminium oder Aluminiumlegierungen geführt. Danach kann die Stahlfläche eloxiert werden. Dieses Eloxieren ist für das erfindungsgemässe Verfahren nicht wesentlich und braucht nur in gewissen Fällen angewendet zu werden, wo gewisse Eigenschaften von den Oberflächen gefordert werden. Das Elektrolytbad kann beispielsweise aus Schwefelsäure und Oxalsäure bestehen.

Es sei nun näher auf die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende Beschichtung eingegangen. Obgleich Aluminium eine geeignete Beschichtung für eine Stahl- bzw. Blechfläche darstellt, so ist doch eine Aluminiumlegierung vorzuziehen, um die Kosten zu reduzieren und um gewünschte Eigenschaften der Beschichtungsfläche zu erhalten. Beispielsweise können folgende Aluminiumlegierungen zur Verwendung kommen :
Al-Titan, Al-Magnesium, Al-Silizium, AI-Silizium-Titan, Al-Mangan.

Es ist selbstverständlich, dass solche Aluminiumlegierungen im vorliegenden Fall nicht verwendet werden können, die keine gute metallurgische Bindung ergeben und die für den vorgesehenen Verwendungszweck der beschichteten Bleche nicht geeignet sind.

Beispiel l : Beschichtet wurde eine Platte, deren Zusammensetzung weiter unten angeführt ist und die bei der Herstellung von Konservendosen benutzt wird.

Das Blech hat folgende Zusammensetzung (ohne Fe + Verunreinigungen) :
EMI2.1

<tb>
<tb> C <SEP> 0, <SEP> 006-0, <SEP> 110 <SEP> P <SEP> 0, <SEP> 03-0, <SEP> 05% <SEP>
<tb> Mn0, <SEP> 4-0, <SEP> 6% <SEP> S <SEP> 0, <SEP> 70/0 <SEP> Spuren <SEP> von <SEP> Si <SEP>
<tb> Blechstärke <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> mm <SEP>
<tb> kaltgewalzt <SEP> und <SEP> normalisiert
<tb>

Die Oberfläche der Schwarzblechplatte wurde gereinigt und Oberflächenrost und Korrosionsprodukte entfernt. Aus der grossen Platte wurden kleine Stücke zugeschnitten, die nach mechanischer Reinigung in lomige Salzsäure getaucht wurden, nachdem in einer schwach alkalischen Lösung eine Entfettung erfolgte. Die Probekörper wurden ganz in das angesäuerte Wasser eingetaucht und bis zum Eintauchen in das schmelzflüssige Aluminiumbad darin gehalten.

Es wurde beobachtet, dass, wenn die Plattenflächen nicht in einem Heisstauchprozess mit Alkali- und Säurelösungen einwandfrei gesäubert waren, dies zu Störungen führte und unweigerlich fleckige und unebene Überzüge die Folge waren.

Vor dem Heisstauchverfahren wurden sogenannte Pellettests mit derStoffzusammenstellung oder dem Flussmittel, wie oben beschrieben, ausgeführt, um einen Anhaltspunkt dafür zu erhalten, ob die Plattenoberfläche sauber genug war und ob die Fliessfähigkeit des Legierungsmaterials ausreichend sei.

In den ersten Versuchsserien wurden zwei kleine feuerfeste Tiegel benutzt, u. zw. einer für das Schmelzen des Flussmittels und einer für das Schmelzen des Aluminiums. Sie wurden in eine mit Gebläse versehene Feuerstelle gesetzt. Innerhalb 1/2 h war das Metall und innerhalb von 10 min das Flussmittel geschmolzen. Das Flussmittel reagierte heftig mit dem feuerfesten Material, was zur Perforation des Tiegels führte. Dies war wegen des Fluorgehaltes des Flussmittels im geschmolzenen Zustand zu erwarten. Kleine Stücke der Grundplatte wurden erst kurz und dann sofort danach nochmals etwa 20 sec in das schmelzflüssige Aluminiumbad getaucht. Die Temperatur des handelsüblich reinen Aluminiums wurde auf angenähert 7000C gehalten.

Die Platten konnten auf diese Weise aluminisiert werden, aber beim Biegeversuch zeigte sich, dass sich teilweise die Beschichtung abhob, und es wurde beobachtet, dass während des Eintauchens in der Flüssigkeit die Platte spröde wurde. Nach der Aluminisierung wurde die Platte in Wasser getaucht, um sie schnell auf Raumtemperatur zu bringen und so die Diffusion zu stoppen. Einige Streifen wurden mit handelsüblichem, reinem Aluminium überzogen.

Beispiel 2 : Es wurde die gleiche Behandlung durchgeführt, jedoch mit der Ausnahme, dass die Aluminiumlegierung gewechselt wurde, um die Tauchtemperatur zu reduzieren und das Legierungsmaterial plastisch vorliegen zu haben. So wurde eine Legierung mit einer vergleichsweise niedrigen Viskosität benutzt, wodurch das flüssige Metall leichter von der Platte weggeführt werden konnte. Die Beschickung mit Flussmitteln wurde insofern geändert, als nach einem kurzen Vorwärmen der Platte Fluss-

mittel gleichmässig auf die Platte aufgepudert und durch Weitererwärmung auf der Platte geschmolzen wurde. Darauf erfolgte unmittelbar das Eintauchen in die Legierung bei einer Temperatur von etwa 6700C. Hiebei wurde eine zufriedenstellende Beschichtung mit Aluminium erreicht.

Beispiel 3 : In verschiedenen Versuchsreihen wurden Versuche mit folgenden beschichteten Platten unternommen :
1. Aluminisierte Platte.

2. Aluminisiert und eloxiert.

3. Aluminisiert und lackiert.

4. Aluminisiert, eloxiert und lackiert.

5. Reiner Blechbehälter zum Vergleich.

Insgesamt wurden nahezu 500 Behälter untersucht. Es wurden dabei die üblichen Behandlung-un Packmethoden angewandt, u. zw. wurden folgende Nahrungsmittel abgefüllt :
EMI3.1

<tb>
<tb> Erbsen <SEP> in <SEP> Salzwasser <SEP> Tomatensaft
<tb> Grape-Fruit-Saft <SEP> Fleisch <SEP> (eingesalzenes <SEP> Hammelfleisch) <SEP>
<tb> Fisch <SEP> (Karpfen <SEP> in <SEP> Salzwasser) <SEP> Rüben <SEP> in <SEP> Salzwasser
<tb> kondensierte <SEP> Milch <SEP> Kartoffeln <SEP> in <SEP> Salzwasser
<tb> Reis <SEP> gewürzte <SEP> Gemüse
<tb> Käse <SEP> gesalzene <SEP> Butter
<tb> Spinat <SEP> Essig
<tb> Reis <SEP> mit <SEP> Hülsenfrüchten <SEP> Leitungswasser
<tb> Mango <SEP> in <SEP> Sirup
<tb>

Bei der ersten Versuchsreihe wurden aluminisierte Blechschalen von 5 x 5 cm Grösse gereinigt. Die geschnittenen Kanten wurden mit einem Polyvinyl-Lack bedeckt.

Einige der Schalen wurden in 15gorger Schwefelsäure eloxiert, etwa 10 bis 15 min. Diese Schalen wurden in die Versuche mit einbezogen.

Aluminisierte Platten wurden auch mit einem Universal-Nahrungsmittellack versehen. Hiezu wurden die Schalen eingetaucht und abgetropft und auf 2000C gebracht, ebenso die aluminisierten und eloxierten Schalen. In beiden Fällen war die Haftung an den Schalenflächen zufriedenstellend. Ein Abblättern wurde nicht beobachtet
In den ersten Versuchsreihen wurden Reis, Erbsen, Grapefruit, Tomaten und Hackfleisch behandelt und in vollständig lackierte Klemmdosen verpackt. Nach Lagerung im Sommer von einer Woche bis 26 Wochen bei Raumtemperatur wurde folgendes beobachtet :
In einer nur verzinnten Dose ohne Lack trat bei Reis, Fleisch, Tomaten, Erbsen eine starke Verfärbung durch Sulfidbildung auf in Verbindung mit einer Entzinnung.

Demgegenüber zeigten die aluminisierten Flächen keine Oberflächenkorrosion oder eine andere Art von chemischer Umsetzung der Aluminiumbeschichtung, dank der Oberflächenoxydation des Aluminiums, die während des Beschichtens erreicht wird. Im Fall von sauren Fruchtkonserven, wie Tomaten und Grape-Fruit-Saft, zeigten die aluminisierten und eloxierten Flächen einen besseren Widerstand gegen Korrosion als die nur aluminisierten Flächen, Die lackierten Schalen zeigten bemerkenswerte Verbesserungen, soweit es ihren Widerstand gegen Korrosion betraf. Bei stark sauren Packungen mit PH 2,5 bis 3 zeigte sich eine Neigung zu Wasserstoffbildung in den Dosen mit aluminisierten und aluminisierten und eloxierten Schalen.

Bei den zweiten Versuchsreihen wurde eine breite Skala von Nahrungsmitteln, wie Fleisch, Fisch, Gemüse und Früchte, wie beschrieben, verpackt und auf Schalen von 10 x 7, 5 cm Grösse, wie beschrieben, in Dosen eingesetzt. Es ergab sich folgendes :
Reis, Fleisch, Fisch, Spinat, Leitungswasser, Rüben, Kartoffel-Erbsen, Milch, Butter und Erbsen haben keine Anzeichen von Fleckenbildung auf den aluminisierten und eloxierten, den aluminisierten und lackierten und auf den aluminisierten, lackierten und eloxiertenPlatten hinterlassen. Die Nahrung mittel wurden nach Öffnung der Dosen in Intervallen von 1 bis 26 Wochen von verschiedenen Personen gekostet, wobei keine Unverträglichkeit festgestellt wurde. Bei sauren Früchten, Grapefruit, Tomatensaft, Mangos in Salzwasser, Mangos in Sirup usw. zeigten sich verschiedene Ergebnisse.

Bei Grape-FruitSaft wurde festgestellt, dass hiebei der geringste Korrosionsgrad bei aluminisierten und aluminisierten und eloxierten Schalen vorlag. Bei andern stark sauren Einsätzen wurde Wasserstoffbildung beobachtet, bei lackierten Schalen jedoch zeigte sich eine bessere Korrosionsresistenz. Die Kontrollpackungen, d. h. die reinen Blechdosen, wurden mit Nahrungsmitteln, wie Fisch, Fleisch, Reis, Kartoffeln usw., getestet.

Es zeigte sich teilweise Verfärbung der Produkte an den Kontaktflächen und Verfärbung durch Sulfidbildung.

Es konnten ferner einige bemerkenswerte Beobachtungen gemacht werden :
Bei Rüben in Salzwasser wurde keine Verfärbung festgestellt, wenn sich diese in Dosen mit aluminisierten Schalen befanden, während der Inhalt von Blechdosen völlig ausgebleicht war.

Die aluminisierten Blechflächen, wie sie nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurden, zeigten die Eigenschaft der Korrosionsfestigkeit bei feuchter Atmosphäre oder in Wasser, u. zw. eine bessere Festigkeit als verzinkte Stahlblechoberflächen in der Anwendung als Behälter und als Rohre, Rohrfittings und Rohrverbindungen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Überziehen von Stahloberflächen, insbesondere für Behälter für frische oder vorbehandelte Nahrungsmittel, mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen unter Verwendung eines Flussmittels, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine gereinigte Stahloberfläche ein Flussmittel, das die Chloride von Na, Li und K, Aluminium- und gegebenenfalls Na-fluorid, Zinkoxyd sowie gegebenenfalls als Modifizierungsmittel Kaliumbifluorid und/oder Kaliumfluortitanat und/oder Zinkchlorid, vorzugsweise in den Mengen bis zu 65 bzw. bis zu 5 bzw. bis zu 10 Gew.-% enthält, vorzugsweise bei Raumtemperatur aufgebracht, der so gebildete Überzug getrocknet und die Oberfläche sodann in bekannterWeise mit flüssigem Aluminium überzogen wird, wobei die aufgebrachte Al-Schicht gegebenenfalls anschliessend eloxiert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flussmittel, das 10 bis 30% Natriumchlorid, 5 bis 25% Lithiumchlorid, 10 bis 70% Natriumfluorid, 5 bis 40% Kaliumchlorid, 0,05 bis 5% Zinkoxyd, 5 bis 30% Aluminiumfluorid und eines der genannten Modifizierungsmittel enthält, auf die Stahloberfläche aufgebracht wird. EMI4.1 das Flussmittel in Suspension in einem inerten Medium, wie Wasser, Alkohole oder Polyalkohole, insbesondere unter Verwendung eines Netzmittels, auf die Stahloberfläche aufgebracht wird. EMI4.2 das Flussmittel in an sich bekannter Weise durch Tauchen oder Sprühen aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Aluminium oder Aluminiumlegierung überzogene Oberfläche abgeschreckt wird.

Druckschriften, die das Patentamt zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik in Betracht gezogen hat : EMI4.3 <tb> <tb> DT-AS <SEP> 1182500 <SEP> GB-PS <SEP> 740268 <SEP> <tb> FR-PS <SEP> 62 <SEP> 065 <SEP> (Zus.) <SEP> GB-PS <SEP> 857093 <SEP> <tb> FR-PS <SEP> 950742 <SEP> US-PS <SEP> 2755542 <SEP> <tb> FR-PS <SEP> 1044447 <SEP> US-PS <SEP> 2927043 <tb> FR-PS <SEP> 1080051 <SEP> US-PS <SEP> 3010198 <SEP> <tb> FR-PS <SEP> 1246926 <SEP> US-PS <SEP> 3027268 <SEP> <tb>