DE1427787C - Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer gleichmäßigen, reflektierenden Oberfläche auf Metallbändern auf die Oberfläche von Überzügen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung - Google Patents

Description

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung

diese Erhöhungen und Vertiefungen wieder zu einer io wendet man das eingangs beschriebene Verfahren auf gleichmäßig glatten und glänzenden Oberfläche aus- Überzüge aus Aluminium oder Aluminiumlegierungeglichen werden, auf die Oberfläche von durch Schmelztauchen auf Eisen- oder Stahlbänder aufgebrachten Überzügen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit der Maßgabe, daß die prozen- 15 tuale Gesamtabgabe 2% nicht übersteigt und die

Rauhigkeit der mattgewalzten Oberfläche im quadratischen Mittelwert 1,27 bis 1,52 μΐη beträgt.

Aus den USA.-Patentschriften 2 024 007, 1 074 824 gen an, deren Überzugsgewicht mindestens 32,6 g/m-' und deren Dicke demzufolge mindestens etwa 0,0127 mm beträgt.

Die vorgeschlagene Anwendung des an sich bekannten Verfahrens für die Herstellung von hochglänzenden Aluminiumoberflächen ist wirtschaftlich und einfach durchzuführen und führt zu überraschend vorteilhaften Ergebnissen. Dies äußert sich in einem

und 1 050 878 ist es bereits bekannt, zum Herstellen 20 bisher nicht erzielbaren hohen Wärmereflexionsver-

einer gleichmäßigen glänzenden Oberfläche von Metallbändern die Oberfläche zuerst unter Erzeugung gleichmäßiger Erhöhungen und Vertiefungen durch Walzen zwischen einem Walzenpaar mit aufgerauhter mögen.

Ein von der Anmelderin durchgeführter Vergleichsversuch, dessen Ergebnisse nachfolgend wiedergegeben sind, hat ergeben, daß das Wärme-

Oberfläche unter Erzielung eines gleichmäßigen, glat- 25 reflexionsvermögen eines erfindungsgemäß behandel

ten, mit Aluminium beschichteten Stahlbandes im Vergleich zu anderen Substraten bei weitem am höchsten lag. Dies zeigt die folgende Tabelle.

Wärmereflexionsvermögen (Vergleichsversuch)

ten Aussehens auf der ganzen Fläche zu verteilen und dann diese Erhöhungen und Vertiefungen durch Walzen mit polierten Walzen zu einer gleichmäßigen glatten und glänzenden Oberfläche auszugleichen. Dafür geeignete Walzenrauhungen sind aus der USA.- 30 Patentschrift 3 051080 bekannt. Dabei werden die Metallwerkstücke oberflächlich zunächst durch Walzen mit rauher Oberfläche ausgleichend durchgekne-

tet, und dann wird unter Verwendung polierter Wal- _{Mjt AIuminium besch}i_chtetes stahlzen eine glatte Oberflache mit einer hohen Gleich- 35 _{band njcht} „_ewai_zt mäßigkeit erzeugt. Dieses Verfahren wurde jedoch ' °

bisher stets nur auf Eisen- oder Stahlblechsubstrate Mit Aluminium beschichtetes Stahlangewendet, band gemäß vorliegender Erfin-

In bestimmten Fällen ist es nun aber erwünscht, dung

Gegenstände mit spiegelnden Aluminiumoberflächen 4° Gewalztes festes Aluminiumband.. herzustellen, die für dekorative Zwecke, für Isolierzwecke und für die Reflexion und Konzentrierung von Wärme oder Infrarotstrahlung, beispielsweise in elektrischen Raumerhitzern, wichtig sind.

Es sind zwar bereits Verfahren zum Überziehen von Eisen oder Stahlblech (in der Regel in Bandform mit Blechbreite und Blechstärke) mit Aluminium bekannt (vgl. die USA.-Patentschriften 2 110 893 und 2 437 919), die damit erzielbaren Aluminiumober-

Poliertes Kupfer

Polierter rostfreier 18/8-StahI .
Polierter chromplattierter Stahl

121⁰C

16%

204⁰C

16 Vo

92Vo	90%
19Vo	19%
88%	75%
86V0	75%
75%	74Vo

Die erfindungsgemäß verwendeten Substrate sind in der Regel mit Aluminium mit mindestens handelsüblicher Reinheit überzogen, es können aber auch flächen sind jedoch weder so spiegelglatt noch so 50 solche verwendet werden, die mit überwiegend aus stark reflektierend, wie z. B. diejenige von Aluminium- Aluminium bestehenden Legierungen überzogen sind,

blech, das in einem Walzwerk mit glatten Walzen auf Kaliber gewalzt wurde, wobei der letzte Stich oder die letzten Stiche zwischen hochpolierten Walzen durchgeführt wurde.

Aufgabe-der Erfindung war es nun, eine Möglichkeit zur Verbesserung des Reflexionsvermögens, der Glätte und ά^χ Perfektion von Eisen- oder Stahlgut anzugeben, d. Ii. mit Aluminium beschichtet worden die noch andere Legierungselemente, wie z. B. Silizium, Magnesium u. dgl., in kleineren Mengen enthalten. Erfindungsgemäß geeignete überzogene Substrate können Überzüge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung entsprechend einer Stärke von etwa 32,6 g/m-' aufweisen. Beim Überziehen von Eisen- oder Stahlgut mit Aluminium bildet sich in der Regel zwischen dem Substrat und dem Aluminium

ist. Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß dadurch 60 überzug eine dünne Eisen-Aluminiumlegierungs-

gelöst werden, daß man das an sich bekannte Verfahren zur Herstellung von gleichmäßigen reflektierenden Oberflächen auf Metallbändern, wie es eingangs beschrieben wurde, auf die Oberflächen von durch Schmelztauchcn auf F.isen- oder Stahlbänder aufgebrachten Überzügen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung anwendet mit der Maßgabe, daß die prozentuale Gesaiiitabnalime 2⁰Ai nicht übersteigt schicht. Eine solche Legierungsschicht ist nicht schädlich, der Überzug sollte jedoch vorzugsweise so aufgebracht werden, daß eine ausgeprägte Deckschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorliegt, die in dem Sinne rein ist, daß sie nicht mit dem Metall des zu überziehenden Substrats merklich legiert ist. Bei einem solchen Produkt soll die oberste Aluminiumschicht, die sich von der Grenzflächen-

legierungsschicht unterscheidet, eine Stärke von etwa 0,0127 bis etwa 0,127 mm aufweisen.

Bei einem Ausgangsmaterial dieser Art können durch einfaches Walzen zwischen glänzenden oder polierten Walzen keineswegs derart glänzende und reflektierende Oberflächen erzielt werden, wie das erfindungsgemäß der Fall ist. Das zu überziehende Substrat wird in der Regel in einem Reduktionsofen, den es vor Eintritt in das geschmolzene Bad aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durchläuft, erweicht oder geglüht und kann daher in vielen Fällen einer Temperwalzung unterzogen werden, und zwar bis zu einer Dehnung von etwa 2%. Infolge der vorliegenden Rauheit und Ungleichmäßigkeiten der Oberfläche entsteht bei einfachem Walzen zwischen polierten Walzen mit einer Dehnung von etwa 2% oder weniger eine streifige oder gefleckte, maserig aussehende Oberfläche, die unschön ist und das Gesamtreflexionsvermögen stark herabsetzt. Das ist darauf zurückzuführen, daß bei solchen Dehnungen die polierten Walzen nicht die ganze überzogene Oberfläche unter gleichem Druck berühren können. Die Maserung kann zwar durch Erhöhung der Dehnung verringert werden, in den meisten Fällen ist es jedoch selbst bei einer Dehnung von 5% oder mehr nicht möglich, eine ganz gleichmäßige Oberfläche zu erzielen. Außerdem wird bei solchen Dehnungen, d. h. bei Dehnungen über etwa 2%, das Basismetall gehärtet, und dieses ist dann für viele Verarbeitungszwecke ungeeignet.

Aus diesem Grunde war es bisher nicht möglich, mit Aluminium überzogenes Eisen- oder Stahlblech durch Walzen zwischen polierten Walzen so zu behandeln, daß man eine gleichmäßige glänzende, stark reflektierende Oberfläche erhält. Dieses Problem konnte erst durch die vorliegende Erfindung gelöst werden, bei dem man den Aluminiumüberzug oder den Aluminiumlegierungsüberzug einer vorläufigen Behandlung unterzieht, die den Charakter des Leichtmetallüberzugs verändert, diesen Überzug dann gleichmäßig macht und so verteilt, daß ein anschließendes Walzen zwischen glänzenden oder polierten Walzen eine spiegelglatte und stark reflektierende Oberfläche liefert, die gleichmäßig und völlig frei von irgendeiner Maserung ist. Diese Behandlung kann durchgeführt werden, ohne daß eine ungünstige Dehnung des Substratmetalls erfolgt und wobei die Dehnung innerhalb der Grenzen einer normalen erwünschten Temperwalzung bleibt.

Im einzelnen geht man erfindungsgemäß so vor, daß man das mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung überzogene Substrat zuerst zwischen Walzen mit einer gleichmäßigen Oberflächenrauheit walzt. Dabei entsteht eine matte, gleichmäßige Oberfläche, die sich dann bei der anschließenden Behändlung flach- und glänzendwalzen läßt. Das bedeutet, man erhält nach der ersten Behandlung einen Überzug, der durch Erhebungen und Vertiefungen gekennzeichnet ist, wobei bei seiner Entstehung der ursprüngliche Überzug unter Beseitigung der Oberflächendefekte neu verteilt und vereinheitlicht wird. Wenn ein solcher vorbehandelter Überzug anschließend mit polierten Walzen gewalzt wird, werden die Spitzen der Erhöhungen zu einem spiegelglatten Endüberzug abgeflacht. Zur erfolgreichen Durchführung müssen dabei hügelartige Gebilde geeigneter Höhe und Verteilung erzeugt werden.

Zur Erzeugung des matten, gleichmäßigen Überzuges wird ein Walzwerk mit sorgfältig und gleichmäßig aufgerauhten Walzen verwendet. Bei diesen Walzen handelt es sich vorzugsweise um solche Walzen, die mit Schrot oder Split von etwa Nr. 120 bis etwa Nr. 150 behandelt worden sind. Eine mit Schrot Nr. 120 behandelte Walze weist beispielsweise eine Oberflächenrauheit von 0,00127 bis 0,00152 mm auf, gemessen auf einem Standard-Profilometer (quadratischer Mittelwert). Es wurde gefunden, daß bei gleichmäßig mit Schrot der vorstehend angegebenen Größe behandelten Walzen der Überzug auf dem Eisen- oder Stahlgut bei einer Temperwalzung, die eine Dehnung von nicht mehr als etwa 1% bewirkt, gleichmäßig in die gewünschte matte Form umgewandelt wird. Wenn Walzen verwendet werden, die mit einem Schrot oder Split von wesentlich unterhalb der Nr. 150 behandet worden sind, so bildet sich der matte Überzug nur auf Teilen der Gesamtoberfläche, und man erhält eine Maserung. Wenn andererseits die Walzen mit einem Schrot oder Split von wesentlich gröber als Nr. 120 behandelt worden sind, ist es ebenfalls schwierig, eine Maserung der Oberfläche bei einer Dehnung von etwa l°/o oder weniger zu vermeiden. In jedem Falle entsteht jedoch bei der sich daran anschließenden Behandlung mit den glänzenden oder polierten Walzen keine Abflachung der Erhebungen des Überzugs, und der erhaltene Endüberzug zeichnet sich bei der Beobachtung in reflektiertem Licht unter einem verhältnismäßig großen Winkel durch ein Korn mit einem Aussehen wie etwa des Korns von Saffianleder aus. Dadurch werden auch das Reflexionsvermögen und der Glanz des Produktes verschlechtert.

Selbstverständlich werden die Walzen nach einiger Zeit abgenutzt, und es muß daher darauf geachtet werden, daß die Walzen sich stets in einem guten Zustand befinden, so daß ihr Überzug von Zeit zu Zeit erneuert werden muß. Wann diese Erneuerung erforderlich ist, kann durch regelmäßige Überwachung der Walzen festgestellt werden. Wenn die Oberflächenrauheit der Walzen stark abgenützt ist, erhält man nur noch schwer ein Produkt mit einem gleichmäßigen matten Überzug. Das heißt, das Auftreten einer Maserung kann als Anzeichen dafür gelten, daß die Walzen ersetzt werden müssen.

Nach der Erzeugung eines matten Überzuges auf die vorstehend beschriebene Art und Weise dient die zweite Verfahrensstufe, die Temperwalzung unter Verwendung hochpolierter Walzen dazu, einen glatten, glänzenden, stark reflektierenden Überzug ohne jede Maserung oder irgendein anderes, von der ursprünglichen Rauheit des Überzuges herstammendes Muster zu erzeugen. Zu diesem Zwecke können alle Arten von polierten Walzen verwendet werden. Eine geeignete Walze besitzt beispielsweise eine Profilometerablesung von 0,000038 mm (quadratischer Mittelwert). Natürlich werden auch diese Walzen mit der Zeit abgenutzt, so daß auch sie von Zeit zu Zeit erneuert werden müssen. Bei der Abnützung entsteht in den Polierwalzen eine Rauheit, und das gibt natürlich einen Endüberzug mit einem schlechteren Reflexionsvermögen. Selbstverständlich ist die Oberfläche um so glatter, je besser poliert die Walzen sind.

Ein gleichmäßig glatter, glänzender Endüberzug ohne jede Maserung mit einem hohen Reflexionsvermögen kann bei einer Dehnung von 1 °/o oder weniger erhalten werden. Die in beiden Arbeitsstufen erzeugte Gesamtdehnung kann somit auf einem Wert von 2%

oder weniger gehalten werden, was durchaus innerhalb der normalerweise zulässigen Grenze der Temperwalzung für das Produkt liegt. Es* sei darauf hingewiesen, daß bei einer normalen Perfektion des Überzugs eine um so geringere Gesamtdehnung in den beschriebenen Verfahrensstufen erforderlich ist, je dünner die Schicht aus reinem Aluminium oder der Aluminiumlegierung (im Unterschied zu der Grenzfiächenlegierung aus Eisen und Aluminium) ist.

Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet zuverlässig und liefert konstant gute Ergebnisse. Natürlich hängt der jeweils erzielte Glanz und das jeweilige Reflexionsvermögen des Endproduktes bis zu einem gewissen Grade von der Oberfläche der in der zweiten Verfahrensstufe verwendeten Walzen ab. Der Glanz des behandelten Blechbandes kann mit einem Reflektometer gemessen werden. Beispielsweise weist ein frisch mit Aluminium überzogenes Eisen- oder Stahlband ein Reflexionsvermögen von 16% auf. Wenn der Überzug dieses Produkts durch Walzen auf die vorstehend beschriebene Art und Weise bei einer Dehnung von 1 % mattiert und verteilt worden ist, beträgt dessen Reflexionsvermögen bereits 19%. Wenn dieses Produkt dann anschließend unter etwa l%iger Dehnung mit polierten Walzen auf die vorstehend beschriebene Art und Weise gewalzt wird, so erhält man ein Endprodukt mit einem Reflexionsvermögen von mehr als 90%. Seine Oberfläche ist dann vollständig frei von jeder Maserung, spiegelglatt und glänzend. Dabei zeigt sich, daß der Überzug ganz gleichmäßig geworden ist und die Oberfläche keinerlei Unregelmäßigkeiten mehr aufweist.

Ein Produkt, das einer Vergütungswalzung unter einer Dehnung von nicht mehr als 2% unterworfen ist, eignet sich ausgezeichnet für die Weiterverarbeitung. Sein Wärmereflexionsvermögen entspricht dem von mit Hochglanzwalzen gewalztem festem Aluminium und ist poliertem, chromplattiertem rostfreiem Stahl, poliertem Kupfer und poliertem rostfreiem 18/8-StahI sogar überlegen.

Natürlich darf nach der zweiten Behandlungsstufe die Oberfläche keiner weiteren Behandlung mehr unterworfen werden, da dadurch nach der Hochglanzwalzung ein Schleier erzeugt würde. Wenn die Oberfläche aber geschützt werden soll, kann das fertige Produkt bis zu seiner sofortigen oder späteren Weiterverarbeitung mit Papier bedeckt werden durch Einhüllen oder Dazwischenlegen von Papier oder durch Aufbringen von Papier mittels eines druckempfindlichen Klebstoffes.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer gleichmäßigen, reflektierenden Oberfläche auf Metallbändern durch eine Reihe von Walzungen mit geringer Dickenabnahme, wobei die erste Walzstufe eine besondere Verteilung der Oberfläche durch Bildung gleichmäßiger Erhöhungen und Vertiefungen zum Erzeugen eines gleichmäßig matten Aussehens auf der ganzen Oberfläche vorsieht, der eine weitere Walzstufe folgt, bei der diese Erhöhungen und Vertiefungen wieder zu einer gleichmäßig glatten und glänzenden Oberfläche ausgeglichen werden, auf die Oberfläche von durch Schmelztauchen auf Eisenoder Stahlbänder aufgebrachten Überzügen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit der Maßgabe, daß die prozentuale Gesamtabnahme 2% nicht übersteigt und die Rauhigkeit der mattgewalzten Oberfläche im quadratischen Mittelwert 1,27 bis 1,52 um beträgt.

2. Anwendung gemäß Anspruch 1 auf Überzüge aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen einer Dicke von 0,0127 bis 0,127 mm, wobei beim Auswalzen die Dehnung nicht mehr als 1 % beträgt.

3. Anwendung gemäß Anspruch 1 auf Überzüge aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einem Uberzugsgewicht von mindestens 32,6 g/m*.