DE1066397B - Wäßrige, einen Phosphatüberzug auf Siliciumstahlblech mir einer Oberflächenschicht aus S1O2 ergebende Lösung und Verfahren zu ihrer Verwendung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Phosphatüberzug auf Siliciumstahlblech, das eine aus SiO₂ bestehende Oberflächenschicht besitzt, ergebende Lösungen sowie das Verfahren zur Erzeugung des endgültigen Überzuges. Unter dem Ausdruck »Siliciumstahlbleoh« ist Siliciumstahl in Bleohstärke sowohl in Form langer Bänder als auch in Form einzelner Blechplatten zu verstehen.

In der USA.-Patentschrif t 2 501 846 ist die Herstellung von Siliciumstahlblech mit großer Oberflächenbeständigkeit beschrieben. Gemäß dem Verfahren dieser Patentschrift wird Siliciumstahlblech oder -band kurz durch eine Lösung von Phosphorsäure geschickt und anschließend kalandert oder abgewischt, um die Lösung gleichmäßig über die Oberflächen zu verteilen. Alsdann wird das Blech oder werden die Bänder einer geregelten Wärmebehandlung unterworfen. Das so erhaltene Material besitzt eine äußerst widerstandsfähige Oberfläche, welche auch bei Weiterbearbeitung, Prägen, Schneiden, beim Aufrollen und Ausglühen bestehenbleibt und bei der Verwendung sich nicht verschlechtert.

In der USA.-Patentschrift 2 492 095 ist ein weiteres Verfahren beschrieben, gemäß welchem das Zusammenkleben dünner Bleche bei einem Ausglühen unter Nachlassen der Spannung der Bleche vermieden wird. Bei dem Verfahren dieser Patentschrift wird zu der in der erstgenannten Patentschrift beschriebenen Phosphorsäurelösung feinzerteilter Glimmer zugegeben. So behandelte Bleche zeigen dann zusätzlich zu den Vorteilen eines nach der erstgenannten Patentschrift behandelten Materials noch eine Beständigkeit gegen Abrieb und kleben nicht zusammen.

Wenn kaltgewalztes Siliciumstahlblech in einer zur Vermeidung der Bildung von Eisenoxyd günstigsten Atmosphäre ausgeglüht wird, bildet sich oft durch bevorzugt erfolgende Oxydation des Siliciums auf der Oberfläche eine dünne SiO₂-Schicht. Es hat sich gezeigt, daß diese SiO_a-Schicht, selbst wenn sie von submikroskopischer Stärke nur ist, die Reaktion zwischen Phosphorsäure und Eisen hemmt, ohne daß das Brennen in einem höheren Temperaturbereich stattfindet. Da dadurch die Phosphorsäure während des Aufbringens des Überzugs an einer vollständigen Reaktion mit dem Grundmetall gehindert wird, wird der Überzug leicht weich, haftet nicht fest und wird unter gewissen Lagerungsbedingungen manchmal klebrig.

Eine geeignete Beizung vor dem Aufbringen des Phosphatüberzügen entfernt die SiO₂-Schicht und erleichtert das Aufbringen des Überzuges, ist jedoch teuer und ergibt beträchtliche Metallverluste.

Auf Grund des vorstehend Gesagten betrifft die Erfindung nun in erster Linie die Erzeugung eines Phos-Wäßrige, einen Phosphatüberzug

auf Siliciumstahlblech

mit einer Oberflächenschicht aus SiO₂

ergebende Lösung und Verfahren

zu ihrer Verwendung

Anmelder:

The Armco International Corporation,
Middletown, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat G. Hauser, Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Victor William Carpenter, Franklin, Ohio,

und Joseph Emery Heck, Monroe, Ohio (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

phatüberzuges auf eine dünne Oberflächenschicht von SiO₂tragendem Siliciumstahlblech. Dieser Phosphatüberzug besitzt z. B. den Vorteil, daß er sich leicht mit Kunststoffen verbindet, was für die Herstellung gewickelter Transformatorkerne aus dem erfindungsgemäß überzogenen Stahlblech wichtig ist, welche zur Verbindung der einzelnen Windungen der Wicklung bekanntlich in einen geschmolzenen Kunststoff getaucht werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Behandlungsverfahren für Siliciumstahlblech, bei welchem die Beizung unterbleiben kann.

Ebenso wie Glimmer können andere Stoffe, z. B. Aluminiumoxyd, Titanoxyd, Zirkonoxyd u. dgl., der den Phosphatüberzug ergebenden Lösung zugesetzt werden, wenn ein Zusammenkleben ,während des Ausglühens verhindert, der elektrische Widerstand verbessert und eine größere Abriebbeständigkeit erzielt werden soll.

Kurz gesagt wird gemäß der Erfindung zu der den Phosphatüberzug ergebenden Lösung Fluorwasserstoffsäure zugegeben. Es sei bemerkt, daß die Fluorwasserstoffsäure jedoch nicht zu magnesiumoxydhaltigen Überzugslösungen hinzugegeben werden darf, da dann Magnesiumfluorid ausfällt und die Lösung nicht mehr zur Aufbringung des Überzuges geeignet ist. Die Fluorwasserstoffsäure kann indessen zu den in

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der obigen USA.-Patentschrift 2 492 095 beschriebenen glimmerhaltigen, einen Phosphatüberzug ergebenden Lösungen zugegeben werden, und diese Zugabe ist sehr zweckmäßig. Der Überzug muß dann bei Temperaturen zwischen etwa 315 und etwa 870° C gebrannt werden. Die Fluorwasserstoffsäure kann auch zu einer Phosphorsäurelösung hinzugegeben werden, welche die genannten anderen feinzerteilten, schwer schmelzbaren, im wesentlichen inaktiven und in Fluorwasserstoffsäure unlöslichen Stoffe in Suspension enthält, z. B. Aluminiumoxyd, Titanoxyd, Zirkonoxyd u. dgl., außer Magnesia.

Wie in der zuletzt genannten Patentschrift gesagt ist, kann die Behandlungslösung aus freier Phosphorsäure in Wasser bestehen, wobei die freie Phosphorsäure vorzugsweise etwa 7,25 bis etwa 50 Gewichtsprozent und zweckmäßig etwa 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Lösung, beträgt. Der feinzerteilte Glimmer, welcher so fein gemahlen ist, daß er durch ein Sieb mit etwa 6190 Maschen pro Quadratzentimeter hindurchgeht, wird in einer von dem gewünschten elektrischen Widerstand abhängigen Menge der Lösung zugegeben. Man erhält ausgezeichnete Ergebnisse, wenn man etwa 62 g gewöhnlichen weißen Glimmer pro Liter Phophorsäurelösung zugibt.

Die Menge der zu dieser Lösung zuzugebenden Fluorwasserstoffsäure hängt von der Dicke der SiO₀-Schicht auf der Oberfläche des Bleches ab. Es werden chemische Analysen zur Bestimmung des Gewichts der pro Flächeneinheit erzeugten Phosphatüberzüge durchgeführt, und diese Werte werden mit dem Gewicht von Phosphatüberzügen verglichen, die sich bereits früher als widerstandsfähig erwiesen haben. Die Menge der Fluorwasserstoffsäure wird dann auf etwa 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise auf etwa 3 bis etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Phosphorsäurelösung, eingestellt, um die für den jeweiligen Verwendungszweck des fertigen Stahlblechs erforderliche Widerstandsfähigkeit zu ergeben. Natürlich kann die Fluorwasserstoffsäure sowohl zu einer einfachen Mischung von Wasser und Phosphorsäure als auch zu einer solchen, noch verhältnismäßig unlösliche Substanzen enthaltenden Mischung zugegeben werden.

Die den Phosphatüberzug ergebende Lösung wird auf bekannte Weise aufgebracht, indem man das Blechmaterial kurz durch ein Bad dieser Lösung führt oder diese Lösung auf das Blech aufsprüht. Die Bleche werden dann zwischen mit Gummi oder einem anderen geeigneten Material überzogenen Kalanderwalzen, welche die Stärke der Überzugsschicht regeln und deren Abstand verstellt werden kann, hindurchgeführt, so daß man eine gleichmäßige Stärke des verbleibenden Films erzielt. Der Überzug muß dann bei Temperaturen zwischen etwa 315 und etwa 870° C eingebrannt werden.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer solchen Zugabe

ίο von Fluorwasserstoffsäure zu der Überzugslösung eine Beizung vor Aufbringung des Überzuges nicht mehr erforderlich ist. Die Lösung reagiert in diesem niedrigen Temperaturbereich zwischen 315 und 870° C, der bisher nicht wirksam war, vollständig mit der die SiO₂-Schicht tragenden Oberfläche unter Bildung eines fest haftenden porösen Überzuges.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   !.Wäßrige, einen Phosphatüberzug auf Siliciumstahlblech mit einer Oberflächenschicht aus Si O₂ ergebende Lösung, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 7 bis etwa 50 Gewichtsprozent Phosphorsäure und einen Gehalt an freier Fluorwasserstoffsäure von etwa 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Phosphorsäurelösung.
2. 2. Wäßrige Lösung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem feinzerteilten, in Suspension befindlichen, schwer . schmelzbaren, im wesentlichen inaktiven und in Fluorwasserstoffsäure unlöslichen Stoff.
3. 3. Wäßrige Lösung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an feinzerteiltem, in Suspension befindlichem Glimmer.
4. 4. Wäßrige Lösung nach den Ansprüchen 1

   und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an feinzerteilter, in Suspension befindlicher Tonerde.
5. 5. Verfahren zur Erzeugung des Phosphatüberzugs aus den Lösungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material nach Aufbringung der Lösung einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 315 und etwa 870° C aussetzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 684 023;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 487 137;
   kanadische Patentschrift Nr. 464 790.