AT392089B

AT392089B - Verfahren zum ein- und beidseitigen elektrolytischen verzinken von edelstahl

Info

Publication number: AT392089B
Application number: AT225788A
Authority: AT
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1991-01-25
Also published as: ATA225788A; FI893977A; FI91889B; FI91889C; JP2691368B2; JPH02107797A; FI893977A0

Description

AT 392 089 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum ein- und beidseitigen elektrolytischen Verzinken von Edelstahl.

Verfahren zum elektrolytischen Verzinken von Stahlbändern sind seit vielen Jahren bekannt und in verschiedenen Ausführungsformen in der Literatur ausführlich beschrieben.

Hingegen ist über das elektrolytische Verzinken von Edelstahlbändem bis dato nur sehr wenig bekannt Die Ursache hiefür liegt darin, daß - wie Versuche gezeigt haben - nur ein sehr enger Bereich von Bedingungen bei derartigen Verfahren zur Verfügung steht

Die für Stahlbänder üblichen Verfahren arbeiten in einem pH-Bereich von unter 1 bis etwa 4 bei Temperaturen von 40 bis 70 °C und Stromdichten bis zu 200 A/dm2. Dieser Bereich muß nun bei Verfahren mit Edelstahl stark eingeschränkt werden.

Verwendet man Säurekonzentrationen mit einem pH-Wert unter 1,5, wird das Edelstahlband durch die Säure angegriffen und infolgedessen matt, und mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskopaufhahmen ist deutlich Lochfiaßkorrosion zu erkennen. Bei pH-Werten über 2,5 erhält man dagegen eine sehr schlechte Haftung des Zinks am Edelstahl, und die Beschichtung läßt sich wie eine Folie abziehen. Des weiteren haben verschiedene Legierungselemente des Edelstahls zusätzlich die unerwünschte Eigenschaft, die Haftung zu verringern.

Schließlich ist man durch die geringere spezifische Leitfähigkeit des Edelstahls, welche nur etwa ein Fünftel derjenigen des Stahls beträgt, auch in den Stromdichten zur Abscheidung aus wirtschaftlichen Gründen begrenzt

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, ein Verfahren zum Verzinken von Edelstahl, insbesondere für die Autoindustrie zu schaffen, welches die oben beschriebene Problematik überwindet und die Kontaktkorrosion mit verzinktem Blech vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Edelstahl in Form eines Edelstahlbandes in einer galvanischen Zelle als Kathode geschaltet wird, und aus einer wäßrigen Lösung eines Zinksalzes mit einem pH-Wert von 1,0 bis 2,5, vorzugsweise von 1,5 bis 2,0, metallisches Zink auf dem Edelstahlband abgeschieden wird.

Das aus der Lösung abgeschiedene Zink wird in einer Lösestation unter Verwendung von metallischem Zink oder Zinkoxid ergänzt

Nach einem Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Zinksalz auch als Zinksulfat vorliegen, wobei die Konzentration an gelösten Zinkionen in der Lösung 20 bis 150 g/l, vorzugsweise 100 bis 130 g/1 beträgt.

Die Temperatur des Elektrolyts beträgt 20 bis 90 °C, vorzugsweise 45 bis 60 °C.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Anoden unlösliche Anoden verwendet, welche aus Blei, einer Bleilegierung oder aus edelmetallbeschichtetem Titan bestehen.

Die Haftfestigkeit der abgeschiedenen Zinkschicht kann durch eine nachfolgende Wärmebehandlung erhöht werden, welche vorzugsweise bei einer Temperatur von 100 bis 400 °C, insbesondere bei 200 bis 300 °C durchgeführt wird, wobei das Edelstahlband durch Wärmequellen erhitzt und auf Temperatur gehalten wird.

Nachfolgend werden anhand von Anwendungsbeispielen weitere Einzelheiten bzw. Vorteile des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben:

An einer elektrolytischen Verzinkungsanlage, welche mit Zellen eines Gravitelsystems arbeitet, wurde ein ferritisches Edelstahl-Kaltband aus einer Blarikglühanlage einseitig mit 15 μτη verzinkt. Das genannte Band wurde zuerst beidseitig entfettet und gereinigt, danach auf der zu beschichtenden Seite dekapiert, gespült und in den Gravitelzellen einseitig mit einer Zinkschicht von 15 pm beschichtet. Als Anoden für die Beschichtung wurden unlösliche Edelmetallanoden auf einem Titanträgermaterial verwendet Die Stromdichte betrug 70 A/dm2, die Elektrolyttemperatur 60 °C und der pH-Wert des Elektrolyts 1,2.

Eine anschließende Analyse des produzierten Materials ergab eine ausgezeichnete Haftung der Zinkschicht am Grundmaterial, auf der Rückseite jedoch trat ein leichter Lochfraß auf. Das gleiche Ergebnis wurde nach einer Absenkung der Temperatur auf 50 °C erhalten, doch war nun der Lochfraß nicht so stark ausgeprägt

Eine Erhöhung des pH-Wertes auf 1,7 ergab bei beiden Temperaturen sowohl eine ausgezeichnete Haftung, als auch keinerlei Anzeichen von Lochfraß.

Eine weitere Erhöhung des pH-Wertes auf 2,2 ergab mittels eines Erichsen-Tests in beiden Fällen eine verringerte Haftung der Zinkschicht auf dem Grundmaterial.

Bei einem pH-Wert von 3,2 ließ sich die Zinkschicht vom Edelstahlband wie eine Folie komplett abziehen.

Anschließend wurde die Anlage auf beidseitigen Betrieb umgestellt und die gleiche Edelstahlqualität beidseitig mit je 7,5 pm beschichtet. Die Stromdichte betrug bei diesen Versuchen 35 A/dm2. Bei denselben Verfahrensschritten wie oben beschrieben, wurde nur bei einem pH-Wert von 3,2 bei 50 und 60 °C, sowie bei einem pH-Wert von 2,2 bei 60 °C eine verringerte Haftung der Zinkschicht am Grundmaterial festgestellt. Alle anderen Proben waren einwandfrei.

Des weiteren wurde ein niobstabilisiertes Edelstahlband der Qualität AISI410 Cb verzinkt Als überraschender Effekt zeigte sich nun, daß im obigen pH- und Temperaturbereich nur eine verringerte Haftung gegeben war. Durch eine thermische Nachbehandlung bei 220 °C über eine Dauer von 20 Minuten konnte jedoch die herkömmliche gute Haftung wiederum erzielt werden. -2-

Claims

AT 392 089 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum ein- und beidseitigen elektrolytischen Verzinken von Edelstahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelstahl in Form eines Edelstahlbandes in einer galvanischen Zelle als Kathode geschaltet wird, und aus einer wäßrigen Lösung eines Zinksalzes mit einem pH-Wert von 1,0 bis 2,5, vorzugsweise 1,5 bis 2,0, metallisches Zink auf dem Edelstahlband abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei konstanter Stromdichte erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichten vorzugsweise bei 70 A/dm^ Λ für die einseitige Beschichtung und 35 A/dm für die beidseitige Beschichtung liegen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinksalz als Zinksulfat vorliegt, wobei die Konzentration an gelösten Zinkionen in der Lösung 20 bis 150 g/1, vorzugsweise 100 bis 130 g/1 beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Elektrolyts 20 bis 90 °C, vorzugsweise 45 bis 60 °C, beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anoden unlösliche Anoden verwendet werden, welche aus Blei, einer Bleilegierung oder aus edelmetallbeschichtetem Titan bestehen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftfestigkeit der abgeschiedenen Zinkschicht durch eine an sich bekannte nachfolgende Wärmebehandlung erhöht wird, welche vorzugsweise bei einer Temperatur von 100 bis 400 °C, insbesondere bei 200 bis 300 °C, durchgeführt wird, wobei das Edelstahlband durch Wärmequellen erhitzt und auf Temperatur gehalten wird. -3-