DE102016119190A1

DE102016119190A1 - Beschichtungsverfahren für plattierten Stahl und Beschichtungslösung zum Beschichten plattierten Stahls

Info

Publication number: DE102016119190A1
Application number: DE102016119190.6A
Authority: DE
Inventors: Chang Yeol Yoo
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: US10273590B2; CN107400905A; DE102016119190B4; US20190203372A1; US20170335480A1; CN107400905B; KR101786346B1; US10538851B2

Abstract

Ein Beschichtungsverfahren für einen plattierten Stahl (10), bei welchem rostbeständige Bleche (12) auf benachbarten Flächen eines Aluminiumblechs (11) verbunden sind, kann aufweisen: Vorbereiten des plattierten Stahls (10), Vorbereiten einer Beschichtungslösung, bei welcher ein Epoxidharz und Titandioxid(TiO2)-Pulver in einem Akrylharz miteinander kombiniert sind, Ätzen des plattierten Stahls (10), um eine Adhäsionseigenschaft zwischen der Beschichtungslösung und dem plattierten Stahl (10) zu verbessern, Erwärmen des plattierten Stahls (10), und Durchführen einer Elektroabscheidung durch Eintauchen des plattierten Stahls (10) in die Beschichtungslösung.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren für plattierten Stahl und eine Beschichtungslösung zum Beschichten des plattierten Stahls und insbesondere ein Beschichtungsverfahren für plattierten Stahl, welches den plattierten Stahl, welcher Edelstahl und Aluminium aufweist, beschichtet, und eine Beschichtungslösung zum Beschichten des plattierten Stahls.
Beschreibung der bezogenen Technik
Konventionelle Fahrzeugtürschwellen bzw. -stufen (z.B. Autotürschweller) wurden gemäß der bezogenen Technik im Allgemeinen aus Edelstahl 1 gefertigt, wobei ein Nanokeramik-Beschichtungsmaterial 2 darauf durch Rollbeschichten bzw. Walzbeschichten aufgetragen wurde, um Korrosion zu vermeiden, wie in 1 dargestellt.
Eine Nanokeramik-Beschichtung gemäß der bezogenen Technik hat einen gewissen Effektgrad hinsichtlich einer Kratzfestigkeit, jedoch weist sie ein Problem dahingehend auf, dass eine Haltbarkeit in einer Korrosionsumgebung nicht ausreichend ist.
Gemäß einem jüngsten Trend des leichtgewichtigeren Herstellens von Fahrzeugen (z.B. des Herstellens von Fahrzeugen mittels Leichtbauweise) wurden Versuche getätigt, das Material der Fahrzeugtürschwellen in ein Edelstahl-Aluminium-Plattierung-Material zu verändern.
Konkreter: Ein plattierter Stahl 10, welcher eine Drei-Ebenen-Struktur aufweist, bei welcher Aluminium, welches ein Grundmaterial 11 ist, in dem Zentrum angeordnet ist, und Edelstähle, welche Plattierungsmaterialien 12 sind, an beiden Flächen (bzw. beidseitig) des Aluminiums angeordnet sind, wird hergestellt, wie in 2 gezeigt, so dass eine Leichtgewichtigkeit durch das Aluminiummaterial 11 realisiert werden kann und eine Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit, etc. durch das auf beiden Flächen angeordnete Edelstahl-Plattierungsmaterial 12 verbessert werden kann.
Wenn Roll- bzw. Walzbeschichten, wie in der bezogenen Technik verwendet, auf den plattierten Stahl angewendet wird, gibt es jedoch ein Problem dahingehend, dass eine Bi-Material-Schnittstelle eines Plattierungsverbindungsteils (z.B. eine Verbindungsstelle der zwei verwendeten Materialien Edelstahl und Aluminium) nicht beschichtet wird, sondern direkt exponiert bzw. freigelegt ist.
Wenn der Bi-Material-Verbindungsteil zur Außenseite hin exponiert ist, wie oben beschrieben, können eine Festigkeit und eine Lebensdauer aufgrund galvanischer Korrosion, etc. verschlechtert sein.
Deshalb sind ein Beschichtungsmaterial und ein Beschichtungsverfahren, welche in der Lage sind, eine Korrosionsbeständigkeit und eine Kratzfestigkeit des plattierten Stahls zu verbessern, und ein Verfahren zum Verbessern einer Verbindungskraft zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem plattierten Stahl erforderlich.
Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Beschichtungsverfahren für plattierten Stahl, welches geeignet ist für einen plattierten Stahl, welcher Aluminium und Edelstahl aufweist, und eine Beschichtungslösung zum Beschichten des plattierten Stahls zu schaffen.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Beschichtungsverfahren für einen plattierten Stahl, bei welchem rostbeständige Bleche (z.B. Edelstahlbleche, beispielsweise Edelstahlplatten) an / auf benachbarten (z.B. entgegengesetzten) Flächen (z.B. mit entgegengesetzten Flächen) eines Aluminiumblechs (z.B. einer Aluminiumplatte) verbunden sind, aufweisen: Vorbereiten des plattierten Stahls, Vorbereiten einer Beschichtungslösung, bei welcher ein Epoxidharz und Titandioxid(TiO₂)-Pulver in einem Akrylharz miteinander kombiniert (z.B. gemischt) sind, Ätzen des plattierten Stahls, um eine Adhäsionseigenschaft (bzw. Hafteigenschaft) zwischen der Beschichtungslösung und dem plattierten Stahl zu verbessern, Erwärmen (bzw. Aufheizen) des plattierten Stahls, und Durchführen einer Elektroabscheidung (z.B. eines Elektrotauchlackierens) durch (z.B. vollständiges) Eintauchen des plattierten Stahls in die Beschichtungslösung.
Bei dem Vorbereiten der Beschichtungslösung kann die Beschichtungslösung vorbereitet werden, aufweisend in Gewichtsprozent (Gew.-%) Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15%.
Das Beschichtungsverfahren kann ferner aufweisen: Entfetten des plattierten Stahls zwischen dem Vorbereiten des plattierten Stahls und dem Ätzen des plattierten Stahls.
Beim Entfetten des plattierten Stahls kann der plattierte Stahl in wässriger Trinatriumphosphat(Na₃PO₄)-Lösung von 25 bis 35 g/l (z.B. einer wässrigen Trinatriumphosphat(Na₃PO₄)-Lösung, die 25 bis 35 g/l Trinatriumphosphat aufweist) für eine Zeitdauer von 30 Sekunden bis 3 Minuten unter Bedingungen, bei welchen eine Stromdichte 1 bis 4 A/dm (bzw. A/dm²) beträgt und eine Spannung 4 bis 6V beträgt, kathodisch entfettet werden.
Beim Ätzen des plattierten Stahls kann der plattierte Stahl in eine wässrige Lösung, welche 100 bis 200 g/l von Ammoniumhydroxid (NH₄OH) und 50 bis 200 g/l von Kaliumhydrogenphthalat (KHP) aufweist, für 3 bis 5 Minuten eingetaucht werden, um geätzt zu werden, und eine Temperatur zur Zeit des Ätzens kann 20 bis 30°C betragen.
Beim Erwärmen des plattierten Stahls kann der plattierte Stahl für eine Zeitdauer von 2 bis 3 Minuten auf 100 bis 200 °C erwärmt werden / sein.
Beim Durchführen der Elektroabscheidung kann der plattierte Stahl in die Beschichtungslösung eingetaucht werden und kann dann eine Spannung von 10 bis 20V bei 40 bis 50°C für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Minuten angelegt werden, um die Beschichtungslösung an dem plattierten Stahl elektrisch (z.B. elektrochemisch, beispielsweise elektrophoretisch (z.B. mittels Elektrotauchlackieren)) abzuscheiden.
Das Beschichtungsverfahren kann ferner aufweisen: Trocknen bei 80 bis 100°C für 10 bis 20 Minuten nach dem Durchführen der Elektroabscheidung.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann eine Beschichtungslösung zum Beschichten eines plattierten Stahls in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweisen: Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15%.
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-M“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließt und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden) einschließt. Ein Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, welche einen nanokeramikbeschichteten Edelstahl gemäß der bezogenen Technik zeigt.
2 ist eine Ansicht, welche einen plattierten Stahl, welcher mittels Elektroabscheidung beschichtet ist, gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A, 3B, 3C und 3D sind Diagramme, welche ein Messungsergebnis der Viskositätsabweichung für einen jeweiligen Gehalt eines Epoxidharzes darstellen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens des plattierten Stahls, welcher mittels Elektroabscheidung beschichtet ist, gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
Das Beschichtungsverfahren für plattierten Stahl gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht, welche eine Korrosionsbeständigkeit für den plattierten Stahl, bei welchem rostbeständige Bleche bzw. Platten an (bzw. mit) beiden Flächen einer Aluminiumblechs bzw. einer Aluminiumplatte verbunden sind, bereitstellt.
Konkret kann das Beschichtungsverfahren aufweisen: Vorbereiten des plattierten Stahls, Vorbereiten einer Beschichtungslösung, bei welcher ein Epoxidharz und Titandioxid(TiO₂)-Pulver in ein Akrylharz hinzugefügt sind, Ätzen des plattierten Stahls, um eine Adhäsionseigenschaft zwischen der Beschichtungslösung und dem plattierten Stahl zu verbessern, Erwärmen des plattierten Stahls, und Durchführen einer Elektroabscheidung (z.B. eines Elektrotauchlackierens) durch Eintauchen des plattierten Stahls in die Beschichtungslösung.
Ferner kann das Beschichtungsverfahren weiter ein Entfetten des plattierten Stahls zwischen dem Vorbereiten des plattierten Stahls und dem Ätzen des plattierten Stahls und ein Trocknen bei 80 bis 100°C für 10 bis 20 Minuten nach dem Durchführen der Elektroabscheidung aufweisen.
Das Vorbereiten des plattierten Stahls ist ein Schritt des Vorbereitens des plattierten Stahls mittels Anbringens bzw. Aufbringens eines Edelstahl-Plattierungsmaterials auf beide (z.B. entgegengesetzte) Flächen eines Aluminiumgrundmaterials, wobei das Grundmaterial eine A3003-Aluminiumlegierung (bzw. eine 3003-Aluminiumlegierung) sein kann und der (auf)plattierte Stahl (bzw. der Plattierungsstahl) ein SUS-304-Edelstahl (z.B. ein Stahl der Sorte EN 1.4301) sein kann.
Es ist folglich möglich, eine leichtgewichtigere Komponente im Vergleich mit einem Fall, in welchem nur der SUS-304-Edelstahl verwendet wird, herzustellen.
Eine Verbindungsschnittstelle des plattierten Materials, bei welcher unterschiedliche Materialen verbunden sind, ist an einer Seitenfläche exponiert bzw. freigelegt, welche relativ ungeschützt gegenüber Korrosion ist, und, wenn ein allgemeines Roll- bzw. Walzbeschichtungsverfahren zum Beschichten verwendet wird, kann ein Problem, dass lediglich das (auf)plattierte Material (bzw. das Plattierungsmaterial) beschichtet wird, jedoch eine exponierte Fläche des Grundmaterials in dem Zentrum nicht beschichtet wird, auftreten.
Folglich ist es erforderlich, ein Beschichten in einer Eintauch-Elektroabscheidungsweise (z.B. der Elektrotauchlackierungsweise), welche in der Lage ist, gesamte Flächen (z.B. alle Fläche) des plattierten Stahls zu beschichten, durchzuführen, und eine detaillierte Beschreibung davon wird nachstehend bereitgestellt.
Beim Vorbereiten der Beschichtungslösung wird die Beschichtungslösung vorbereitet, wobei die Beschichtungslösung in Gewichtsprozent (Gew.-%) Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15% aufweisen kann.
Das Akrylharz ist eine Komponente, welche als ein Kernbestandteil der Beschichtungslösung fungiert. Wenn ein Gehalt des Akrylharzes unzureichend ist, verschlechtert sich eine Dispergierbarkeit anderer Komponenten, so dass die Beschichtungshärte sich verschlechtert. Wenn der Gehalt des Akrylharzes hingegen übermäßig hoch ist, verschlechtert sich ein Effekt des Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit und einer Härte, welche durch das Epoxidharz und das TiO₂ bereitgestellt wird. Es ist deshalb beispielhaft (bzw. bevorzugt, nachfolgend kurz: beispielhaft), den Gewichtsanteil des Akrylharzes auf 40 bis 50% zu beschränken.
Das Cyclohexanon und das aromatische Lösungsmittel sind Lösungsmittel zum Unterstützen der guten Vermischung mit anderen Komponenten, wobei, wenn die Gehalte des Cyclohexanons und des aromatischen Lösungsmittels geringer als die unterste Grenze sind, die Lösungsmittel nicht als Lösungsmittel wirken können. Wenn die Gehalte des Cyclohexanons und des aromatischen Lösungsmittels hingegen größer als der obere Grenzwert sind, ist eine Viskosität der Beschichtungslösung verschlechtert und wird aufgrund einer Art von Wassertropfenbildungsphänomen eine Beschichtungsqualität verschlechtert. Deshalb ist der Gewichtsanteil des Cyclohexanons bevorzugt 10 bis 15% und ist der Gewichtsanteil des aromatischen Lösungsmittels bevorzugt 5 bis 10%.
Das Melamin-Härtungsmittel fungiert als eine Brücke (bzw. Verbindung) zwischen den jeweiligen Komponenten. Wenn eine Melaminmenge unzureichend ist, werden ein Aushärtegrad und ein Vernetzungsgrad unzureichend, und, wenn die Beigebungsmenge (bzw. Hinzufügungsmenge) davon überhöht ist, wird es für die gesamte Beschichtung spröde (z.B. wird die gesamte Beschichtung spröde). Deshalb ist es beispielhaft, den Gewichtsanteil des Melamins auf 10 bis 20% zu begrenzen.
TiO₂ ist ein Material, welches hinzugefügt bzw. beigegeben ist, um eine Kratzfestigkeit sicherzustellen. Wenn eine Beigebungsmenge davon unzureichend ist, kann eine Zielhärte nicht erreicht werden, und, wenn eine Beigebungsmenge davon überhöht ist, wird die Beschichtung übermäßig stark, so dass eine Anbringungseigenschaft (bzw. Anhaftungseigenschaft) und eine Formbarkeit verringert werden. Deshalb ist es beispielhaft, den Gewichtsanteil des TiO₂ auf 10 bis 15% zu begrenzen.
Das Epoxidharz ist ein Material, welches hinzugefügt bzw. beigegeben ist, um TiO₂ zu dispergieren (z.B. zu verteilen). Wenn eine Beigebungsmenge davon unzureichend ist, ist eine Dispergierbarkeit von TiO₂ verschlechtert, wobei es nicht möglich ist, eine Beschichtung in einheitlicher Qualität zu erzielen. Wenn hingegen die Beigebungsmenge davon überhöht ist, werden eine Anbringungseigenschaft und eine Formbarkeit verringert. Deshalb ist es beispielhaft, den Gewichtsanteil des Epoxidharzes auf 10 bis 15% zu begrenzen.
Zusätzlich zu diesen Komponenten kann die Beschichtungslösung ferner einen Farbstoff, welcher Farben wiedergibt, und zahlreiche Additive zum Verbessern der Bearbeitbarkeit in gesamten Gewichtsprozent von 1 bis 5% aufweisen.
Eine Beschichtungshärte, welche abhängig vom Gehalt von TiO₂ verändert ist, wird nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]

TiO₂-Gehalt (Gew.-%) Bleistifthärtegrad

5 oder weniger B

5~10 HB

10~15 2H

15~20 2H

20~25 4H
Es kann folglich gesehen werden, dass, wenn der Gewichtsanteil von TiO₂ 10 bis 15% beträgt, was ein Bereich von zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein Bleistifthärtegrad 2H beträgt, wodurch eine ausreichende Härte vorliegt.
In der bezogenen Technik werden SiC, etc. zum Akrylharz hinzugefügt, um die Kratzfestigkeit zu verbessern. Wenn jedoch TiO₂ hinzugefügt wird, gibt es einen Nachteil dahingehend, dass TiO₂ sich agglomeriert, was die Beschichtungslösung opak macht. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Epoxidharz zum Akrylharz hinzugefügt, um den Dispersionsgrad von TiO₂ zu verbessern, so dass eine transparente Beschichtungslösung erhalten werden kann.
3A–3D stellen Ergebnisse eines Viskositätstests in Abhängigkeit von der Epoxidharzmenge dar. Bei dem Test wird durch eine DIN4-Viskositätsmessung die Zeit zum vollständigen Auslaufen der Beschichtungslösung, welche in einem Becher zu 100% gefüllt ist, mehrere Male gemessen, und wenn eine Abweichung in der gemessenen Zeit innerhalb von 5 Sekunden liegt, wird ermittelt, dass das TiO₂ gut dispergiert ist.
3A und 3D stellen ein Viskositätsmessungsergebnis dar, welches durch Beeinflussen des Gehalts des Epoxidharzes, wobei der Gewichtsanteil von TiO₂ auf 10 Gew.-% festgelegt ist, erhalten wird. 3A stellt einen Fall dar, bei welchem Epoxid von 0 Gew.-% hinzugefügt ist, 3B stellt einen Fall dar, bei welchem das Epoxid mit 5 Gew.-% hinzugefügt ist, 3C stellt einen Fall dar, bei welchem Epoxid mit 10 Gew.-% hinzugefügt ist, und 3D stellt einen Fall dar, bei welchem Epoxid mit 15 Gew.-% hinzugefügt ist.
Für die übrigen Komponenten, abgesehen von den Gehalten von TiO₂ und Epoxidharz, werden hier auf der Basis, dass Akrylharz: 45%, Melamin-Härtungsmittel 15%, aromatisches Lösungsmittel 7%, Cyclohexanon: 12% sind, die Gehalte des Akrylharzes und des Melamin-Härtungsmittels abhängig von einer Veränderung des Gehalts des Epoxidharzes verändert.
3A stellt einen Fall dar, in welchem Epoxid überhaupt nicht hinzugefügt ist, und es kann gesehen werden, dass beim Messen der Viskosität eine Zeitabweichung ein Maximum von 20 Sekunden beträgt, so dass der Dispersionsgrad signifikant niedrig ist.
Wie in 3B dargestellt, kann gesehen werden, dass, so wie der Gehalt von Epoxid erhöht wird, der Dispersionsgrad verbessert ist, wobei die Zeitabweichung immer noch mehr als 5 Sekunden beträgt, so dass der Dispersionsgrad nicht gut ist.
3C und 3D stellen Beispiele zahlreicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, und es kann gesehen werden, dass, da der Gehalt des Epoxids den Begrenzungsbereich der vorliegenden Erfindung einhält, der Dispersionsgrad verbessert ist, so dass beim Messen der Viskosität die Zeitabweichung innerhalb von 5 Sekunden liegt.
Wie oben beschrieben stellen zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine transparente Beschichtungslösung bereit, welche in der Lage ist eine hohe Härte und Kratzfestigkeit durch das Akrylharz und TiO₂ aufzuweisen und eine Dispergierbarkeit von TiO₂ durch Hinzufügen des Epoxidharzes zu verbessern.
Es ist beim Entfetten beispielhaft, dass der plattierte Stahl kathodisch entfettet wird in wässriger Trinatriumphosphat(Na₃PO₄)-Lösung von 25 bis 35 g/l für eine Zeitdauer von 30 Sekunden bis 3 Minuten unter Bedingungen, bei welchen eine Stromdichte 1 bis 4 A/dm (bzw. A/dm²) beträgt und eine Spannung 4 bis 6V beträgt.
Das elektrolytische Entfetten kann im Vergleich mit einem allgemeinen alkalischen Entfetten eine Zeit zum Entfetten verringern und kann sogar feines Öl entfetten.
Wenn eine Zeit zum Entfetten, die momentane Stromdichte und die Spannung geringer als der Begrenzungsbereich der vorliegenden Erfindung sind, kann eine Entfettung unzureichend sein, und, wenn die Zeit zum Entfetten, die momentane Stromdichte und die Spannung größer als der Begrenzungsbereich der vorliegenden Erfindung sind, kann eine Korrosion des plattierten Stahls jenseits der Fettung auftreten (z.B. kann eine Korrosion an entfetteten Stellen auftreten).
Beim Ätzen ist es beispielhaft, dass der plattierte Stahl in eine wässrige Lösung, welche 100 bis 200 g/l von Ammoniumhydroxid (NH₄OH) und 50 bis 200 g/l von Kaliumhydrogenphthalat (KHP) aufweist, für 3 bis 5 Minuten eingetaucht wird, um geätzt zu werden, und eine Temperatur zur Zeit des Ätzens beträgt 20 bis 30°C.
Eine Ätzlösung, welche für diesen Schritt verwendet wird, ist schwach alkalisch (bzw. alkalisierend) (PH 8 bis 9) und hat eine Eigenschaft, dass Aluminium und Edelstahl simultan geätzt werden können.
Im Allgemeinen wird eine alkalische Ätzlösung für Aluminium verwendet und eine saure (bzw. azidische) Ätzlösung für den Edelstahl verwendet. Die schwach alkalische Ätzlösung (z.B. eine Alkalisierung-Ätzlösung) wird verwendet, um den plattierten Stahl, welcher zur gleichen Zeit Aluminium und Stahl aufweist, zu ätzen.
Der Edelstahl wird vorteilhaft in einer sauren Umgebung geätzt, aber wird sogar in einer alkalischen Umgebung geätzt, und Aluminium wird nur in der alkalischen Umgebung geätzt. Es ist deshalb erforderlich, einen Ätzvorgang in der alkalischen Umgebung durchzuführen, um gleichzeitig beide Materialien, Edelstahl und Aluminium, zu ätzen.
Beim Ätzen in der sauren Umgebung wird Aluminium kaum geätzt, sondern wird ungeachtet davon, ob ein pH-Wert einer schwachen Säure oder ein pH-Wert einer starken Säure vorliegt, nur der Edelstahl geätzt.
Ungeachtet der alkalischen Umgebung wird, wenn das Ätzen in einer stark alkalischen Umgebung durchgeführt wird, Aluminium verglichen mit dem Edelstahl übermäßig geätzt.
Um deshalb das Edelstahl-Aluminium-Plattierung-Material (z.B. den Edelstahl und das Aluminium des plattierten Materials, das Edelstahl und Aluminium aufweist) simultan zu ätzen, ist es erforderlich, die schwach alkalische Ätzlösung (z.B. die Alkalisierung-Ätzlösung) zu verwenden.
Falls das Ätzen in der sauren Umgebung durchgeführt wird, so dass lediglich der Edelstahl geätzt wird, kann die Anbringungseigenschaft (bzw. Haftungseigenschaft) zwischen dem Edelstahl und der Beschichtungslösung verschlechtert sein. Folglich dringen Feuchtigkeit und andere Fremdstoffe zwischen den Edelstahl und die Beschichtungsschicht ein, so dass Rotrost, etc. auftritt, was die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert.
Beim Erwärmen (bzw. Heizen) ist es beispielhaft, dass der plattierte Stahl auf 100 bis 200°C für 2 bis 3 Minuten unter Verwendung einer Hochfrequenzerwärmung erwärmt wird / ist.
Durch das Erwärmen kann die Anbringungseigenschaft zwischen der Beschichtungslösung und dem plattierten Stahl in einem nachfolgenden Beschichtungsvorgang verbessert werden.
Beim Durchführen der Elektroabscheidung (z.B. des Elektrotauchlackierens) ist es beispielhaft, dass der plattierte Stahl in die Beschichtungslösung eingetaucht wird und dann eine Spannung von 10 bis 20V bei 40 bis 50°C für 1 bis 5 Minuten angelegt wird, um die Beschichtungslösung an dem plattierten Stahl elektrisch abzuscheiden.
Verglichen mit der Roll- bzw. Walzbeschichtung gemäß der bezogenen Technik gibt es, wenn das Beschichtungsverfahren in der Eintauch-Elektroabscheidungsweise (z.B. der Elektrotauchlackierungsweise) verwendet wird, dahingehend einen Vorteil, dass die Beschichtungsschicht gleichmäßig auf gesamten Flächen des plattierten Stahls ausgebildet werden kann. Bei dem plattierten Stahl wird insbesondere ein Bi-Material-Verbindungsstück (bzw. ein Verbindungsstück der zwei verwendeten Materialien) exponiert, welcher anfällig für Korrosion sein kann, so dass es bevorzugt ist, einen exponierten Teil des Metalls zu minimieren, wodurch Korrosion verhindert wird. Deshalb ist es beispielhaft, das Beschichtungsverfahren in der Eintauch-Elektroabscheidungsweise anstatt der Roll- bzw. Walzbeschichtung-Weise zu verwenden.
Wenn eine Elektroabscheidungstemperatur und -spannung niedrig sind, ist eine Anbringungskraft der Beschichtungslösung schwach oder eine Menge der anzubringenden Beschichtungslösung verringert, so dass die Kratzfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert sein können.
Wenn die Elektroabscheidungstemperatur und -spannung hoch sind, kann die Dicke der Beschichtungsschicht übermäßig dick sein, und die Beschichtungslösung kann aufgrund einer durch die hohe Spannung verursachten Explosionsreaktion verdampfen und verteilt (z.B. zerstoben) werden.
Wenn die Elektroabscheidungstemperatur und -spannung deshalb auf den oben beschriebenen Bereich begrenzt werden und das Elektroabscheidung-Beschichten unter diesen Temperatur und Spannungsbedingungen für 1 bis 5 Minuten durchgeführt wird, kann die Beschichtungsschicht mit der beispielhaftesten (bzw. bevorzugtesten) Dicke und dem beispielhaftesten Erscheinungsbild ausgebildet werden.
Die Beschichtungslösung, welche für das Beschichtungsverfahren für einen plattierten Stahl, wie oben beschrieben, verwendet wird, ist eine Lösung, welche in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist: Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15%. Da die Beschichtungslösung im Detail in dem oben beschriebenen Beschichtungsverfahren beschrieben wurde, werden ferner Details davon weggelassen.
Das Beschichtungsverfahren für einen plattierten Stahl und die Beschichtungslösung zum Beschichten des plattierten Stahls gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben nachfolgende vorteilhafte Effekte.
Erstens kann eine Kratzfestigkeit unter Verwendung der Beschichtungslösung, die auf einem eine hohe Widerstandsfähigkeit / Haltbarkeit aufweisenden Akrylharz basiert, verbessert werden. Zweitens kann eine Korrosionsbeständigkeit verbessert werden durch Verhindern eines Exponierens der Bi-Material-Schnittstelle des plattierten Stahls. Drittens kann die Beschichtungslösung transparent erhalten (bzw. gehalten) werden durch gleichmäßiges Dispergieren von TiO₂-Pulver unter Verwendung eines Epoxidharzes. Viertens kann eine Verbindungskraft, mit welcher die Beschichtungslösung an dem Edelstahl-Aluminium-Verbund angebracht ist, durch ein alkalisierendes Ätzen (z.B. ein Ätzen in schwach alkalischer Umgebung) verbessert werden.
Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 1.4301 [0031]

Claims

Beschichtungsverfahren für einen plattierten Stahl (10), bei welchem rostbeständige Bleche (12) auf benachbarte Flächen eines Aluminiumblechs (11) verbunden sind, aufweisend: Vorbereiten des plattierten Stahls (10), Vorbereiten einer Beschichtungslösung, bei welcher ein Epoxidharz und Titandioxid(TiO₂)-Pulver in einem Akrylharz miteinander kombiniert sind, Ätzen des plattierten Stahls (10), um eine Adhäsionseigenschaft zwischen der Beschichtungslösung und dem plattierten Stahl (10) zu verbessern, Erwärmen des plattierten Stahls (10), und Durchführen einer Elektroabscheidung durch Eintauchen des plattierten Stahls (10) in die Beschichtungslösung.
Beschichtungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei bei dem Vorbereiten der Beschichtungslösung die Beschichtungslösung vorbereitet wird, aufweisend in Gewichtsprozent (Gew.-%) Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15%,.
Beschichtungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: Entfetten des plattierten Stahls (10) zwischen dem Vorbereiten des plattierten Stahls (10) und dem Ätzen des plattierten Stahls (10).
Beschichtungsverfahren gemäß Anspruch 3, wobei beim Entfetten des plattierten Stahls (10) der plattierte Stahl (10) in wässriger Trinatriumphosphat(Na₃PO₄)-Lösung von 25 bis 35 g/l für eine Zeitdauer von 30 Sekunden bis 3 Minuten unter Bedingungen, bei welchen eine Stromdichte 1 bis 4 A/dm beträgt und eine Spannung 4 bis 6V beträgt, kathodisch entfettet wird.
Beschichtungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beim Ätzen des plattierten Stahls (10) der plattierte Stahl (10) in eine wässrige Lösung, welche 100 bis 200 g/l von Ammoniumhydroxid (NH₄OH) und 50 bis 200 g/l von Kaliumhydrogenphthalat (KHP) aufweist, für 3 bis 5 Minuten eingetaucht wird, um geätzt zu werden, und eine Temperatur zur Zeit des Ätzens 20 bis 30°C beträgt.
Beschichtungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei beim Erwärmen des plattierten Stahls (10) der plattierte Stahl (10) für eine Zeitdauer von 2 bis 3 Minuten auf 100 bis 200 °C erwärmt wird.
Beschichtungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei beim Durchführen der Elektroabscheidung der plattierte Stahl (10) in die Beschichtungslösung eingetaucht wird und dann eine Spannung von 10 bis 20V bei 40 bis 50°C für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Minuten angelegt wird, um die Beschichtungslösung an dem plattierten Stahl (10) elektrisch abzuscheiden.
Beschichtungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: Trocknen bei 80 bis 100°C für 10 bis 20 Minuten nach dem Durchführen der Elektroabscheidung.
Beschichtungslösung zum Beschichten eines plattierten Stahls (10), welche in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist: Akrylharz von 40 bis 50%, TiO₂ von 10 bis 15%, Epoxidharz von 10 bis 15%, Melamin-Härtungsmittel von 10 bis 20%, ein aromatisches Lösungsmittel von 5 bis 10% und Cyclohexanon von 10 bis 15%.