DE1303648B - Galvanisch plattiertes und lackiertes Stahlblech - Google Patents
Galvanisch plattiertes und lackiertes StahlblechInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein galvanisch in einer chromsäurehaltigen Lösung plattiertes und anschlie- is
ßend lackiertes Stahlblech für durch spanlose Bearbeitung herzustellende Gegenstände wie Konservendosen.
Es ist bekannt Stahlblech galvanisch zu verchromen, um es gegen Korrosion zu schützen und ihm ein
besseres Aussehen zu verleihen. Neben dieser sögenannten dekorativen Glanzverchromung ist auch die
Hartverchromung bekannt bei der der Grundkörper mit einer harten Oberflächenschicht versehen wird.
Beim Glanzverchromen werden auf den zu verchromenden Gegenstand zunächst eine oder mehrere
Zwischenschichten aufgebracht, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bzw. Rostsicherheit zu gewährleisten.
Derartige Zwischenschichten bestehen im allgemeinen aus Kupfer und/oder Nickel in einer Dicke
von 0,025 bis 0,030 mm (»Galvanotechnik«, 1949, S. 655/656). Wird die Chromschicht direkt auf den Stahl
gebracht, so ergibt sich nur dann eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit, wenn die Dicke der Chromschicht
über etwa 3 μ liegt. Selbst bei diesen Schichtdicken können sich noch Löcher ergeben, die zu
einer Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit führen. Außerdem lassen sich Bleche mit einer
Hartchromschicht von 3 μ und mehr wegen der Sprödigkeit des Chroms nicht mehr verformen, so daß
eine eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gewährleistende Chromschicht direkt nur auf solche
Gegenstände aufgebracht werden kann, die nach dem Verchromen nicht mehr verformt zu werden brauchen.
Außerdem besitzen Lacküberzüge auf Hartchromschichten keine ausreichende Haftfestigkeit.
Bekannt ist es auch, als Werkstoff für feine und grobe Blechpackungen Weißblech, d. h. ein galvanisch oder
feuerverzinntes und gegebenenfalls mit einem Lacküberzug versehenes Stahlblech zu verwenden. Um die
Verwendung des verhältnismäßig teuren Zinns zu so vermeiden, ist es aus der schweizerischen Patentschrift
2 25 325 bekannt, auf Stahl- oder Eisenblech einen Überzug aus mindestens 99,99%igem Zink elektrolytisch
aufzubringen und diesen Überzug außerdem noch mit einem luft- oder ofentrocknenden Lack zu versehen.
Ein Nachteil des bekannten Überzugs besteht darin, daß sich eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit mit
handelsüblichem Zink nicht erreichen läßt:; vielmehr ist die Verwendung von Reinzink erforderlich. Weitere
Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß bei verschie- <->o
denen Anwendungsfällen zur Steigerung des Haftvermögens und der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere
aber im Fall eines Verformens vor dem Aufbringen des Lacküberzuges eine Zwischenbehandlung, beispielsweise
ein Beizen mit Phosphorsäure erforderlich ist. In der Praxis haben sich jedenfalls Behälter aus derartig
verzinkten Blechen vor allen Dingen in der Nahrungsund Genußmittelindustrie nicht durchsetzen können,
weil mit einem Lacküberzug versehenes verzinktes Blech gegenüber Zitronensäure, Schwefelsäure, Salzwasser
und Sojasoße eine geriagere Korrosionsbeständigkeit besitzt als lackiertes Weißblech.
Bekannt sind auch zahlreiche Verfahren zum Aufbringen anorganischer Überzüge, insbesondere aus
Chromtrioxyd auf Stahlbleche. So wird in der deutschen Patentschrift 3 58 652 ein Verfahren beschrieben, bei
dem im Wege einer kathodischen Behandlung Metalle mit einem Überzug aus Chromtrioxyd versehen werden,
ohne daß ein merkbarer zusammenhängender Chromüberzug entsteht Derartige anorganische Überzüge
lassen sich auch durch eine einfache chemische Behandlung aufbringen. So wird in »THE IRON AGE«,
Juni 1957, S. 106 bis 1O8, bzw. der US-Patentschrift
27 68103 ein Verfahren beschrieben, bei dem der
Überzug mit Hilfe einer wäßrigen, ein Reduktionsmittel und eine Manganverbindung enthaltenden Chromsäurelösung
aufgebracht wird.
Schließlich ist aus der US-Patentschrift 28 12 296 noch ein elektrolytisches Verfahren bekannt, mit dem
im Wege einer kathodischen Behandlung auf Stahloberflächen eine Metallphosphatschicht mit einer absorbierten
amorphen Phase auf Verbindungen des sechswertigen Ch.oms aufgebracht werden können. Auch hierbei
handelt es sich um das Aufbringen eines anorganischen,
lackierbaren Überzugs, dessen Eigenschaften im Vergleich zu bekannten Phosphatüberzügen maßgebend
von den absorbierten anorganischen Chromverbindungen bestimmt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die technischen Nachteile der bekannten Linschichtüberzüge
aus Zinn. Zink und Chrom zu beheben und ein insbesondere für Dosen geeignetes korrosionsbeständiges
und tiefziehbares Blech mit fest haftendem organischem Lackanstrich zu schaffen. Die Lösung
dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem eingangs erwähnten Blecn die Plattierung aus einer metallischen
Chromsciiicht mit einer Dicke von 0,005 bis 0.1 μ
besteht. Das Stahlblech besitzt die fu Konservendosen übliche Dicke von 0,12 bis 0,4 mm und wird ohne
Aufbringen irgendeiner Zwischenschicht direkt verchromt.
Versuche haben ergeben, daß eine 0,005 bis 0,1 μ
dicke Chromschicht verformbar ist und so fest auf der Blechoberfläche haftet, daß sich beim Biegen oder
Tiefziehen kein Abblättern oder Ablösen der Chromschicht wie bei hartverchromten Blechen ergibt
Außerdem besitzt die extrem dünne Chromschicht nach der Erfindung ein ausgezeichnetes Haftvermögen für
die organische Lackschicht, die auch ohne weiteres eingebrannt und verformt werden kann.
Des weiteren wurde festgestellt, daß sowohl die Bearbeitbarkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit
des in einer Schichtdicke von 0,005 bis 0,1 μ verchromten und lackierten Stahlbleches besser ist als bei
üblichem Weißblech, das mit demselben Lacküberzug versehen und in derselben Weise tiefgezogen worden
ist.
Die Oberfläche des zu verchromenden Bleches wird in üblicher Weise zunächst gereinigt und alsdann
verchromt, wobei sich die Schichtdicke innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen nach den jeweiligen
Verfahrensbedingungen richtet. Im einzelnen wird die Schichtdicke durch Einstellen der Badtemperatur, der
Stromdichte und der Zeit bestimmt.
Nach dem Verchromen kann die Lackschicht aufgetragen werden, die auf der extrem dünnen
Chromschicht außerordentlich gut haftet und dem Werkstoff eine hohe Beständigkeit gegen Säuren,
Alkalien und Witterungseinflüsse verleih·. Das Aussehen des verchromten Bleches ist w^gen des starken
Glanzes wesentlich besser als das des üblichen Weißbleches. Dieser Glanz bleibt auch nach dem
Aufbringen des Anstrichs oder einer anderen Schutzschicht erhalten.
Die ErfiTidung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnung des näheren erläutert inderZeichnung zeigen
Fig. la und Ib zwei Ausführungsbeispiele einer
Band-Verchromungsaalage und
Fig.2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des
Zusammenhangs zwischen Stromstärke und Behandlungszeit.
Das zu verchromende Stahlband läuft von einem Bund 8 durch Anpreßwalzen 10 über ein cchweißgerät
11 zu Spannrollen 12 und danach durch einen Entölungsbehälter l.dem zwei Sprühwascher 13 und ein
Beizbehälter 2 zum Entfernen des Rostes nachgeordnet sind. Nach dem zweiten Waschen gelangt das Stahlband
in den Elektrolytbehälter 3, in dem es verchromt wird. Die negative Elektrode steht mit dem Stahlband über
Kontaktwalzen und die positive Elektrode mit Bleianoden in Verbindung. Das im Elektrolytbehälter befindliehe
Bad zirkuliert mit gleichbleibender Geschwindigkeit. Nach dem Verchromen wird das Band in einem
Wascher 14 mit heißem Wasser gewaschen und anschließend durch einen Chromsäurebehälter 4 mit
etwa 1%iger Chromsäure geführt. Danach wird das Band in einem weiteren Wascher wiederum mit heißem
Wasser gewaschen und in einem öler 5 eingeölt. Schließlich wird das Stahlband durch zwei Abpreßwalzen
6 zum Entfeuchten hindurchgeführt und anschließend in einem Trockner 7 getrocknet.
In der Anlage gemäß Fig. Ib kann das Stahlband
nach dem Waschen noch nachbehandelt werden. Dazu durchläuft es einen Trockner 16 und dann Ansti eichwalzen
17, die auf die Bandoberfläche einen Lackanstrich auftragen, der nachfolgend in einem Hochfrequenzofen
18 eingebrannt wird. Nach dem Einbrennen wird das Stahlband in einem Kühler 20 gekühlt und über
Spannrollen 15 einem Haspel 9 zugeführt.
Sofern das Band mehrere Elektrolyten u.id Elektrolytbehälter
durchläuft, kann es zu einem Glanzverlust und einer Beeinträchtigung seiner Eigenschaften korn
men, wenn das Band mit der freien Atmosphäre in Berührung kommt. Um dies zu vermeiden, kann das
Band nach dem Verlassen des Elektrolytbehälters mit etwa 0,1- bis 2,0%iger Schwefelsäure gewascher, und
alsdann in den zweiten Elektrolytbehälter eingeführt werden. Nach dem zweiten F.lektrolytbehälter wird die
Schwefelsäurekonzentration hoch gewählt. Je höher die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes ist, desto mehr
Elektrolytbehälter mit den entsprechenden Zusatzvorrichtungen sind erforderlich.
Beim Aufbringen einer Chromschicht von 0.005 bis 0,1 μ besteht zwischen der Behandlungszeit und der
Stromausbeute die aus dem Diagramm der F i g. 2 ersichtliche Beziehung, die für konstante Temperatur
und Konzentration gilt. Das Diagramm wurde bei einer Stromdichte von 40 A/dm2 mit einem Elektrolyten
aufgestellt, der 150 g/l CrO3 und 1,5 g/l H2SO4 bei einer
Badtemperatur von 40°C enthielt. Das Diagramm zeigt, daß sich bei einer Behandlungszeit von 10 Sekunden der
beste Wirkungsgrad ergibt, weswegen die Behandlungszeit vorzugsweise 1 bis 20 Sekunden betragen sollte.
Derartig kurze Behandlungszeiten sind bislang noch nicht angewandt worden und ergeben eine keihe von
Vorteilea Die Stromdichte sollte dabei 20 bis 60 A/dm2 und die Badtemperatur 40 bis 500C bei einer
Konzentration von 100 bis 250 g/l CrO3 betragen. Der
Schwefeisäureanteil beträgt vorzugsweise 1% des Anteils an CrOj.
Bei einem Versuch wurden Stahlbleche mit einer Dicke von 0,27 mm in unterschiedlichen Schichtdicken
verchromt und anschließend mit einem 8 μ dicken Phenolharzanstrich versehea Danach wurden die
einzelnen Proben nach Erichs en tiefgezogen und etwa 30 Minuten lang in eine Testlösung eingetaucht die
10 g/l K4Fe(CN)6 · 3 H2O, 10 g/l K3Fe(CN)6 und 50 g/l
NaCl enthielt In der nachfolgenden Tabelle I sind die Tiefziehwerte nach E r i c h s e η und das Korrosionsverhalten
der Proben zusammengestellt Dabei bedeutet A, daß die Kuppe völlig einwandfrei, B, daß die Kuppe
kleine korrodierte Stellen, C, daß die Kuppe zahlreiche korrodierte Stellen besaß und D, daß die ganze
Oberfläche der Kuppe mit korrodierten Stellen überzogen war.
| Dicke der | Tiefziehen | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 5 Chrom | A | A | A | A | A | |
| schicht | A | A | A | A | A | |
| (μ) | (mm) | A | A | A | A | A |
| 1 | A | A | A | B | B | |
| a 0,01 | A | A | A | B | B | B |
| 0,05 | A | A | A | B | C | B |
| 0,10 | A | A | A | B | C | C |
| 0,15 | A | Λ | B | B | C | C |
| 0,20 | A | B | C | C | D | D |
| 5 0,25 | A | B | C | C | D | D |
| 0,30 | A | B | C | C | D | D |
| 0,50 | A | |||||
| 0,90 | A | |||||
| 1,20 | A | |||||
| 0 1,50 | A | |||||
In der nachfolgenden Tabelle II sind Ergebnisse von Versuchen an erfindungsgemäß verchromten Stahlblechen
wiedergegeben, die mit einem Phenolharzlack und einem Ölfarbanstrich von 8μ Dicke versehen und 5 mm
tiefgezogen wurden.
In Tabelle II haben A und B die oben angegebene Bedeutung, während χ bedeutet, daß die Kuppe noch
keine Abblätterungen zeigte und y eine Probe mit Abblätterungen, C eine Probe, bei der die gesamte
Kuppe abgeblättert war und D eine Probe mit völlig korrodierter Oberfläche kennzeichnet. B' bedeutet
schließlich, daß der Ringteil gerostet war.
Aus Tabelle I ergibt sich, daß sich nur die Proben mit
der erfindungsgemäßen Schichtdicke bis 0,10 μ tiefziehen ließen und danach korrosionsbeständig waren.
Tabelle Il zeigt darüber hinaus, daß die erfindungsgenia
13 verchromten und mit einem Anstrich versehenen Proben entsprechenden verzinnten und in derselben
to Weise mit einem Anstrich versehenen Proben überlegen sind. Dies gilt insbesondere für die Schwefelsäurebeständigkeit,
die beweist, daß bei der Verwendung des erfindungsgemäß verchromten Bleches für Konservendosen
keine Gefahr einer Schwefelfleckigkeit oder bei Bierdosen nicht die Gefahr eines Trübwerdens des
Doseninhalts besteht. Tabelle II zeigt weiterhin, daß bei einer Dicke der Chromschicht unter 0,005 μ die
Korrosionsbeständigkeit stark nachläßt.
| 5 | 1 | prüfung | 3 03 648 | felsäurelösung | Λ | 6 | Witterungsbe- | |
| 1%ige Zitro | 48 Stunden bei | \ | ständigkeits- nrüfuns |
|||||
| Tabelle 11 | Raum | Soyaprüfung | Auslagern auf | |||||
| Probe | Haftung des Zitronensäure- | Schwefelsäure | temperatur | Salzwasser | dem Dach eines | |||
| Anstrichs | prüfung | prüfung | Tauchen in | Gebäudes | ||||
| Tauchen in | Besprühen mit | Soyaflüssigkeil | 10 Tage | |||||
| nensäurelösung. 5%ige Schwe- | B | Salzwasser | 5 Tage bei | (2 Regentage) | ||||
| 5 Stunden | B | 48 Stunden bei | 75°C | |||||
| lang gekocht | B | Raum | ||||||
| B | temperatur | |||||||
| B | B | |||||||
| Dicke der | B | B | ||||||
| Chromschicht (μ) | C | A | B | |||||
| 0,05 | X | A | D | A | A | B | ||
| 0,04 | X | A | C | A | A | B | ||
| 0,03 | X | B | B | A | B | |||
| 0,02 | X | B | somit die Bedeutung Tabelle | B | A | C | ||
| 0,01 | X | B | B | A | C | |||
| 0,005 | X | C | B | B | B' | |||
| 0,001 | X | D | C | D | ||||
| Polierte Stahlplatte | X | D | D | B | ||||
| Galvanisch verzinnte | y | B | B | |||||
| Platte | ||||||||
| Die Tabellen 1 und | Il beweisen | : IV | ||||||
der oberen und unteren Grenze für die Dicke der Chromschicht.
Bei einem Tropfversuch wurde zur Ermittlung der Haftfähigkeit des Lackanstriches ein mit einer Dicke
von 0,1 bis 0,005 μ verchromtes und ein verzinntes Stahlblech untersucht. Dabei wurden die Proben
waagerecht angeordnet und mit einem Belag aus 3 bis 5 Tropfen des Anstrichs versehen. Nach dem Ausbreiten
der Farbtropfen wurde der Anstrich 10 Minuten bei 2000C eingebrannt auf Raumtemperatur abgekühlt und
mit einer Nadel eine X-Markierung eingekratzt. Der Grad der Abblätterung wurde mittels eines Klebebandes
untersucht und mit dem bloßen Auge beurteilt. Die Abblätterung ist als Quadratwurzel des Prozentsatzes
der abgeblätterten Anstrichfläche definiert, so daß 0
keiner Abblätterung und 10 einer 100%igen Abblätterung entsprechen.
Bei dem Versuch wurden verchromte und galvanisch verzinnte Bleche während der in Tabelle III angegebenen
Zeiten in einem Behälter bei 400C und 97°/oiger Luftfeuchtigkeit aufbewahrt.
-jo Probe
Ölfarbe Epoxydharz Weißer
Belag
Elektrolytisch
verchromte
5s Stahlplatte
verchromte
5s Stahlplatte
Elektrolytisch
verzinnte
Stahlplatte
347 g 549 g 312 g
151g 210 g 234 g
Lagerzeh
Elektrolytisch
verzinnt
Elektrolytisch
verchromt
| 20 | 1 | 0 |
| 40 | 1 | 0 |
| 70 | 3 | 0 |
| 116 | 3 | 0 |
| 183 | 6 | 0 |
| 280 | 7 | 0 |
| 377 | 10 | 0 |
| 504 | 10 | 0 |
In Tabelle IV sind die Durchschnittlasten von jeweils
10 Versuchen angegeben, bei denen mit einem Anstrich versehene und mit einer Nadel geritzte Platten bei einer
anschließend zunehmenden Belastung rissen. Aus der Tabelle ergibt sich, daß die Haftung des Lackansiriches
bei den erfindungsgemäß verchromten Blechen wesentlich über dem der elektrolytisch verzinnten Bleche lag.
so Für die Oberflächenbehandlung des verchromten Stahlbleches eignen sich Lacke auf Phenolharzbasis.
Ölfarbbasis, Vinyibasis, Epoxydharzbasis und Firnisbasis, die einzeln oder zu mehreren aufgetragen werden
können. Das verchromte Blech kann jedoch auch mil
einem Kunstharzfilm überzogen werden. Versuche ar
Konservendosen aus verchromten und mit einem Ölfarbenfirnis, einem Phenolharz- oder Phenol-Epoxyd
harz-Lack überzogenem Blech ergaben selbst nach Jahren nur Spuren eines Chromverlustes, der 0,025 bn
0.05 ppm Cr1 * betrug.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Galvanisch in einer chromsäurehaltigen Lösung plattiertes und anschließend lackiertes Stahlblech für durch spanlose Bearbeitung herzustellende Gegenstände wie Konservendosen, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung aus einer metallischen Chromschicht von 0,005 bis 0,1 μ Dicke besteht
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEF0035592 | 1961-12-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1303648B true DE1303648B (de) | 1977-05-18 |
Family
ID=622617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DENDAT1303648D Withdrawn DE1303648B (de) | 1961-12-19 | Galvanisch plattiertes und lackiertes Stahlblech |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1303648B (de) |
-
0
- DE DENDAT1303648D patent/DE1303648B/de not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BHN | Withdrawal |