DE1533015C

DE1533015C - Verfahren zum Herstellen korrosionsbeständiger dichter Nickelüberzüge auf Stahlband

Info

Publication number: DE1533015C
Authority: DE
Inventors: Thomas Brian Kings Norton Birmingham Ashcroft (Großbritannien)
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Publication date: 1972-08-31

Description

Die Zusammensetzung der Aufschlämmung und das Verfahren zum Aufbringen derselben auf das Band entsprechen der Hauptpatentanmeldung. Wie bereits erwähnt, muß die Aufschlämmung zunächst bei niedriger Temperatur getrocknet werden, wobei es wichtig ist, daß es beim Trocknen nicht zum Verdampfen kommt. Vorzugsweise enthält die Aufschlämmung einen Binder sowohl zum Binden des Nickelpulvers in der auf dem Band g;bildeten Aufschlämmungsschicht als auch zur besseren Suspension des Pulvers in der Aufschlämmung. Für diesen Zweck hat sich Methylzellulosc als geeigneter Binder erwiesen. Sofern die Aufschlämmung Methylzellulose enthält, muß die getrocknete Aufschlämmungsschicht zum Austreiben der Methylzellulose erwärmt werden. Das kann durch ein Erwärmen auf 250 bis 450⁰C in reduzierender Atmosphäre vor dem Warmverdichten erfolgen. Das erfindungsgemäße Glühen der getrockneten Schicht bei 500 bis 650⁰C gewährleistet eine vollständige Entfernung der Methylzellulose, wobei gleichzeitig der Restkohlenstoffgehalt der Schicht verringert wird. Es ist anzunehmen, daß eine derartige Reinigung der Nickelschicht zu der verbesserten Korrosionsbeständigkeit des Überzugs im Vergleich z*u den bisher bekannten führt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfplgend im einzelnen beschrieben:

Beispiel 2

Zunächst wurde eine sämige Aufschlämmung folgender Zusammensetzung hergestellt:

200 ml Wasser,

1,5 g Methylzellulose,
525 g Nickel,

1,5 ml polyoxyalkyliertes Polyalkalenglykol,

1,5 ml Silikon-Antischaumemulsion,

I ml 0,880 n-Ammoniak.

B e i s ρ i e 1 1

Zunächst wurde eine sämige Aufschlämmung mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

100 ml Wasser,
275 g Nickelpulver,

0,75 g Methylzellulose,

0,75 ml polyoxyalkyliertes Polyalkalenglykol.

Das spezifische Schüttgewicht des Nickelpulvers betrug 1,8 g/cm³ und der Teilchendurchmesser 3 bis 4μηι.

Die Aufschlämmung wurde auf ein entfettetes, kaltgewalztes und geglühtes Band aus weichem Stahl mit einer Breite von 76 mm und einer Dicke von 1,6 mm in einer etwa 0,23 mm dicken Schicht aufgebracht. Das beschichtete Band wurde bei etwa 60⁰C in LuJt getrocknet, 5 Minuten lang bei 380° C in reduzierender Atmosphäre aus gekracktem Ammoniak geglüht und anschließend durch Walzen in Luft warmverdichtet. Es wurde festgestellt, daß sich zwischen dem Ofen und den Walzen ein Temperaturverlust von 10 bis 20 Grad ergibt, so daß die tatsächliche Walztemperatur zwischen 360 und 37O⁰C lag. Der Walzendurchmesser betrug 203 mm, und der Walzendruck betrug etwa 340 kp je Millimeter Banddicke.

Das verdichtete Band wurde dann 1 Stunde lang bei 700⁰C in gekracktem Ammoniak geglüht, anschließend abgekühlt und alsdann bis zu einer Dicke von 0,76 mm kaltgewalzt. Die Enddicke des Überzugs auf dem Band, der eine ausgezeichnete Oberfläche besaß, betrug 0,038 mm. Ein Probestück des beschichteten Bandes wurde 6 Stunden lang in kochendes Wasser eingetaucht, wobei festgestellt wurde, daß der Überzug im wesentlichen undurchlässig war und nur eine zu vernachlässigende Porosität besaß.

Die Aufschlämmung wurde auf drei Probestücke eines Stahlbandes nach Beispiel 1 aufgesprüht, wobei sich eine Oberflächenschicht von 0,3 bis 0,33 mm Dicke ergab. Die Bänder wurden in Luft getrocknet, bei 381 bis 385°C in gekracktem Ammoniak geglüht und durch Walzen in Luft gemäß ..Beispiel 1 warmverdichtet. Der Walzendruck lag zwischen 283 und 306 kp je Millimeter Banddicke.

Die verdichteten Bandstücke wurden dann 1 Stunde lang bei 700⁰C in gekracktem Ammoniak geglüht, anschließend abgekühlt und bei einer Dickenabnahme von 50°/₀ unter Verwendung von weißem Spiritus als Schmiermittel kaltgewalzt. Die Probestücke wurden dann in herkömmlicher. Weise mit einem 0,25 μΐη

dicken Überzug galvanisch verchromt und dem sogenannten CASS-Test (kupferbeschleunigter Essigsäure-Salz-Spfühtest, entsprechend British Standard ■-1224J 1965, Anhang F) unterworfen. Nach 16 Stunden besaßen sämtliche drei Proben eine Schutzwertzahl von 9 entsprechend der nachfolgenden Richtreihe, in der den einzelnen Schutzwertzahlen die Anzahl der punktförmigen Roststellen einer Probe mit einer Oberfläche von 200 cm² gsgenübergestellt sind:

Schutzwertzahl	Anzahl der Roststellen
10	0
9	2
8	6
7	12
6	24
5	60

B e i s ρ i e 1 3

475 g Nickelpuiver, .

200 ml Wasser,

2 g Methylzellulose, . '

1,5 ml polyoxyalkyliertes Polyalkalenglykol.

Diese Aufschlämmung wurde in der Weise auf das Stahlband aufgebracht, daß sie über eine Art Wehr auf ein warmgewalztes, 102 mm breites und 1,4 mm dickes Stahlband lief, das zuvor in 10°/₀iger HNO₃ zum Entfernen des Zunders gebeizt worden war. Die Schichtdicke der Aufschlämmung betrug 0,36 bis 0,38 mm.

Das Probeband wurde in Luft getrocknet, bei 419⁰C in gekracktem Ammoniak geglüht und entsprechend Beispiel I in Luft warmverdichtet. Der Walzendruck betrug etwa 368 kpje Millimeter Banddicke. Anschließend wurde das Band L Stunde bei 700"C in gekracktem Ammoniak geglüht, abgekühlt und dann bei einer Dickenabnahme von 50°/„ unter Verwendung von weißem Spiritus als Schmiermittel kaltgewalzt. Der

beschichtete Streifen wurde mit einer 0,25 μηι dicken Schicht galvanisch verchromt und dann entsprechend Beispiel 2 dem CASS-Test unterworfen. Nach 16 Stunden besaß das Probeband eine Schiitzwertzahl von 9.

Beispiel 4

100 ml Wasser,
237,5 g Nickelpulver,

1 g Methyizellulose,

0,75 ml polyoxyalkyliertes Polyalkalenglykol.

Die Aufschlämmung wurde auf zwei Probestücke eines kaltgewalzten und geglühten Stahlbandes von 76 mm Breite und 1,58 mm Dicke gebracht, das zuvor entfettet und 30 Sekunden lang in 10°/₀iger HNO₃ gebeizt und anschließend abgespült worden war. Das Beizen erfolgte, um die Bandoberfläche aufzurauhen und auf diese Weise die Haftung des Nickelüberzugs zu erhöhen. Nach dem Trocknen bei 60⁰C betrug die Dicke der Schicht 0,43 bis 0,48 mm.

Die Proben wurden alsdann 10 Minuten lang bei 600 ± 5°C in gekracktem Ammoniak geglüht und bis auf 410⁰C abgekühlt, dann an ein Walzgerüst übergeben, dessen Walzen einen Durchmesser von 203 mm besaßen, und in Luft bei einem Walzendruck von 352 bzw. 404 kρ je Millimeter Banddicke und einer Walzgsschwindigkeit von 3,0 m/Min, verdichtet. Die verdichteten Bänder wurden dann 1 Stunde lang bei 700⁰C in gekracktem Ammoniak geglüht und unter Verwendung von weißem Spiritus als Schmiermittel

ίο bei einer Dickenabnahme von 50°/₀ kaltgewalzt.

Beide Probebänder wurden dann mit einer 0,25 μπι

dicken Schicht galvanisch verchromt und dem Essig-. säure-Salz-Test (entsprechend British Standard 1224:

1965, Anhang H) unterworfen. Dieser Test ist weniger schwer als der CASS-Test, d. h., 16 Stunden des CASS-Tests entsprechen 96 Stunden des Essigsäure-Salz-Tests. Die Schutzwertzahl beider Probebänder betrug 9, entsprechend der im Beispiel 2 angegebenen Wertzahlreihe nach 120 Stunden im Essigsäure-Salz-

ao Test, d. h. nach einem korrodierenden Angriff, der stärker war als bei den Probebändern der Beispiele 1 bis 3. Daraus ergibt sich die vorteilhafte Wirkung des Glühens vor dem Warmverdichten.

Claims

1 2 Schicht durch Kaltwalzen nachverdichtet wird. Dem- Patentansprüche: nach wurde bei dem Verfahren nach der Hauptpatent anmeldung das Sintern, Walzen und zweite Sintern

1. Verfahren zum Herstellen korrosionsbestän- durch zwei andere Verfahrensschritte, nämlich ein diger dichter Nickel überzüge auf Stahlband, bei 5 Warmdichten und nachfolgendes Glühen, ersetzt, dem eine Pulverschicht auf das Stahlband aufge- Im allgemeinen erfolgt das Sintern bei 700⁰C und tragen, gesintert, durch Kaltwalzen verdichtet und mehr, so daß das Warmverdichten bei einer unter nach einem weiteren Sintern durch Kaltwalzen diesem Wert liegenden Temperatur erfolgen muß; nachverdichtet wird, wobei das Nickelpulver als diese Temperatur kann ziemlich niedrig sein und wasserhaltige Paste aufgetragen und vor dem io beispielsweise mindestens 25O°C betragen, liegt jedoch Sintern getrocknet wird, nach Patent 1458 275, in der Regel etwas höher. Über 500⁰C findet in Luft dadurch gekennzeichnet, daß die jedoch eine Oxydation statt, so daß bei 500⁰C über-Schlämmschicht in an sich bekannter Weise steigenden Temperaturen das Warmverdichten in getrocknet und das beschichtete Band bei einer einer Schutzgas- oder reduzierenden Atmosphäre Temperatur von 250 bis 650° C, bei Tempera- 15 durchgeführt werden muß.

türen über 500° C vorzugsweise in reduzierender Das beschichtete Band kann vor dem Warmverdich-

Atmosphäre, warmgewalzt und geglüht- und die ten kurze Zeit auf der vorerwähnten Temperatur

Schicht durch Kaltwalzen nachverdichtet wird. gehalten werden; das Warmverdichten erfolgt alsdann

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- unmittelbar aus der Glühhitze.

zeichnet, daß das beschichtete Band vor dem 20 Es wurde nun festgestellt, daß bei genügend hohem

Warmwalzen bei 500 bis 650°C geglüht und Druck während des Warmverdichtens und einer

anschließend in einer Hitze warmgewalzt wird. genügend hohen Temperatur die Pulverteilchen sich

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch untereinander und mit dem zu beschichtenden Band gekennzeichnet, daß das Glühen bei 600 bis 700⁰C verbinden, obgleich sich bei zu hohem Druck irrt erfolgt. 25 Überzug Risse bilden, der Überzug jedoch fest am

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Band haftet. Der erforderliche Druck hängt von der dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltwalzen in Banddicke und der Walzengröße ab und ändert sich £wei oder mehr Stufen erfolgt und das beschichtete im wesentlichen mit der Wurzel der Banddicke und Band zwischen je zwei Stichen geglüht wird. des Walzen^ufchmessers. Der für das Warmverdichten

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 30 erforderliche Druck kann jedoch durch Versuche leicht dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete bestimmt werden.

Band nach dem abschließenden Kaltwalzen geglüht Das Glühen des beschichteten Bandes erfolgt

wird. " vorzugsweise bei 600 bis 700⁰C, d.h. unterhalb der

Temperatur, bei der ein merkliches Sintern erfolgt.

35 " Das Kaltwalzen kann in zwei oder mehr Stufen

erfolgen, wobei das beschichtete Band zwischen je

zwei Stichen geglüht wird. In der ersten Stufe kann der

Überzug beispielsweise bis auf 70 bis 85% der theoretischen Mäximaldichte und in der zweiten Stufe bis 40 zur Maximaldichte verdichtet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Es ist unvermeidlich, daß infolge des Kaltwalzens

Herstellen korrosionsbeständiger dichter Nickelüber- im Überzug des Bandes Spannungen auftreten, züge auf Stahlband, bei dem eine Pulverschicht auf Bekanntlich ist ein innere Spannungen aufweisendes das Stahlband aufgetragen, gesintert, durch Kaltwalzen Material weniger korrosionsbeständig als ein spanverdichtet und nach einem weiteren Sintern durch 45 nungsfreies Material. Vorzugsweise -"wird das be-Kaltwalzen nachverdichtet wird, wobei das Nickel- schichtete Stahlband zur weiteren Erhöhung seiner pulver als wasserhaltige Paste aufgetragen und vor Korrosionsbeständigkeit daher einem abschließenden dem Sintern getrocknet wird, nach Patent 1 458 275. Spannungsfreiglühen unterworfen.

Nach dem Verfahren des Hauptpatents kann Die vorliegende Erfindung macht es überflüssig,

das* Stahlband mit einer im wesentlichen lOO°/oigen 50 das Band auf Sintertemperatur zu erwärmen. Dennoch Dichte des Nickel Überzuges hergestellt werden, d. h., kann das Glühen auch bei höheren Temperaturen, der Nickelüberzug besitzt nahezu die theoretisch beispielsweise bis zu 800⁰C, durchgeführt werden, mögliche Maximaldichte und ist daher nicht porös. doch ergibt sich dann bereits ein Sintern und gehen Eine derartig hohe Dichte verleiht dem Band eine die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens bei Korrosionsbeständigkeit, zu deren Erzeugung jedoch 55 geringerer Temperatur verloren. In ähnlicher Weise vier Schritte, nämlich das Sintern, Walzen sowie ein kann das Band gegebenenfalls auch warm- statt weiteres Sintern und Walzen erforderlich sind. kaltgewalzt werden, doch ist es im Hinblick auf eine

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß etwa 100°/₀ige Dichte nicht erforderlich, das Band das Sintern der getrockneten Aufschlämmung nicht jemals über 700⁰C zu erwärmen,
erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird daher die 60 Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren begetrocknete Schicht durch ein Walzen des Bandes bei schichtetes Stahlband besitzt eine gute Korrosionserhöhter Temperatur, jedoch unter der Sintertempe- beständigkeit; es würde jedoch festgestellt, daß die ratur der Schicht verdichtet. Im einzelnen besteht die Korrosionsbeständigkeit noch weiter verbessert werden Erfindung darin, daß die Schlämmschicht in an sich kann, wenn das die getrocknete Aufschlämmung bekannter Weise getrocknet und das beschichtete Band 65 tragende Band vor dem Warmverdichten auf 500 bis bei einer Temperatur von 250 bis 650"C, bei Tempe- 65O"C, d. h. so hoch wie möglich, jedoch unter der raluren über 500"C vorzugsweise in reduzierender Sintertemperatur der getrockneten Schicht, erwärmt Atmosphäre, warmgewalzt und geglüht und die wird.