DE1533431A1 - Plattierungsbad zum UEberziehen von Gegenstaenden aus Eisen und Stahl - Google Patents

Description

MbF.Zumfoin - Dr. E. Awnann ■'*■*-*'* t m ^ψ

Dr. R. Königsberg« I 533 A3 I Γ Dipl.R»y*.R.Hdibau«f ' * Ieue vollständige unterlagen YAWATA IKON & STEEL CQ. _r LTD., TOKYO / Japan Plattierungsbad zum Überziehen von Gegenständen aus Elsen

und Stahl

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus einer geschmolzenen Legierung bestehendes Plattierung3bad zum überziehen der Oberflächen von Gegenständen aus Eisen und Stahl.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Herstellung überzogener QegenstHnde aus Eisen und Stahl, belspieis- " weise von Stahlplatten oder Stahlbändern, die nach der Behandlung ein schönes Aussehen besitzen und eine Plattierung aufweisen.* die gegen Korrosion beständig ist. Die Plattierung wird dadurch aufgebracht, daß ein Plattlerungsbad aus einer geschmolzenen Blei-Zinn-Legierung verwendet wird« das, obwohl es eine geringe Zinnmenge enthält, ein besseres PlattlerungsvermSgen besitzt als bisher bekannte B&dex».

909828/1363

Bin andere« Ziel der vorliegenden Erfindung ist in der erheblichen Verbesserung der Öberflltohenkorroslonsbestlndlgkeit von Bioen und 3tahlgagsnstMnden *u sehen, wobei gleioh« seltig verschiedene andere Eigenschaften verbessert werden, beispielsweise die Zlehbarkeit, Versohweieberkeit, Anetriohfthigkieit und LBtbarkelt. Die Behandlung erfolgt dadurch, dafi die OegenstHnde in das erfindungsgenä0e Plattierungebad eingetauoht «erden» wobei kürzere Elntauohzeiten und niedrigere Badt«Kperatüren erforderlich sind, al* dies bei den bisher bekannten Plattlerungsbädern aus einer Blei-Zinn-Legierung der Fall war« ohne daf dabei teuere FlieBaiittel und besondere Verfahrensiatnahaen erforderlich sind.

Da Blei «it Bisen oder Stahl weder intermetallische Verbindungen noch feste lösungen bildet, wird bein Eintauchen von Bisen oder Stahl in geschmolzenes Blei an der OrenzflMehe von Bisen und Blei keine Legierungssohloht gebildet« d.h. also, dai das Blei nur rein physikalisch oder nechanlcch auf das Bisen aufgelegt wird.

Um eine Bindung eines Plattierungswetallee an einer Blsengnindlage sicherzustellen« wufl die Legiorungssohloht an der OrenzflMohe zwischen de« Plattlerungsnetall und der Ilsengrundlage gebildet werden. Zu diesen Zweck wurde bisher ein Verfahren verwendet» bei den die Oberfläche einer Stahlplatte cunlohst mit einem Metall oder einer Legierung plattiert wird, das bzw. die in der Lage 1st, alt den Eieen

909828/1388

ORIGINAL ERE

und gleichseitig «it de« Blei sur Erzeugung einer Zwischen-Ubersugsoohloht einer Legierung su bilden. Darauf wird die Stahlplatte einer Plattierung Mittels gesohaolzenea Blei unterzogen; es kann auch so verfahren werden, dafi die Stahlplatte in ein·« legierten gesohnolsenen Bleibad behandelt wird, das verschiedene Elemente enthält, die ohne Schwierigkeiten in der Lage sind, mit den Elsen eine legierte Schicht zu bilden.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Verbesserung des zuletzt erwähnten Plattlerungsbades aus eine» geschmolzenen legierten Blei zum Ziel gesetzt.

Als durch geschmolzenes Blei plattierte Stahlgegenstände sind Ternebleoh oder Weißbleah bekannt. Dieses Weißblech wird dadurch erhalten, daß ein Stahlblech in ein Plattierunsebad aus einem geschmolzenen legierten Blei eingetaucht wird, das 15-23 Oew.jf Zinn enthält; ein auf diese Weise plattiertes Stahlblech besitzt eine ausgezeichnete Korrosionsbastandigkeit, Ziehbarkelt, Schweißbarkeit, Lötbarkelt u.dgl.; diesen Herstellungsverfahren von Weißblech haftet jedoch der Kachteil an, daß eine große Menge des teueren Zinns verwendet worden nuß, und zwar auch noch bei den Verfahren, die auf eine Einsparung dieses Elementes abgestellt sind. Soll der Zinngehalt des Plattierungsbadea welter verhindert werden, dann muß eine ausreichende Vorbehandlung des Eisens oder Stahls mit Hilfe eines FlIeSaIt-

909828/1368

tels o.dgl. erfolgen.

So wird beispielsweise bei herkumliohen Plattlerungsverfahren ein Stahlblech unter Verwendung eines teueren FlleSalttels vorbehandelt, das Zinnchlorid enthält; nan kann auch so vorgehen, dad die Oberfläche eines zu plattlerenden Stahlbleches gründlich mittels einer Bürste oder einer anderen Sohrubbvorrlohtung behandelt wird, um das Haftvermögen der Blel-Zinn-Legierung auf der Elsengrundlage zu verbessern. Es 1st jedoch auch trotz Anwendung einer derartigen Vorbehandlung sehr schwierig, durch Eintauchen in ein Bad aus einer Blei-Zinn-Legierung, die weniger als 15£ Zinn enthält, plattierte Stahlbleche zu erhalten, die eine gute Korrosionsbeständigkeit, Zlehbarkeit o.dgl. besitzen.

Die vorstehend beschriebenen Vorbehandlungen besitzen ferner den Nachteil, dafl die Verwendung teurer Fließmittel das Verfahren unwirtschaftlich macht; außerde» 1st es Im allgoaelnen eohvierig, die OberflHohe eines Stahlbleches gleichmäßig abzuschrubben, ferner ist es nicht einfach, eine Söhntetvorrichtung zu konstruieren, die eine wirtschaft Hohe Verfahr»nsdurohfÜlin_ms gestattet. Dazu körnt neofc, daJ in 4ea letzteren Falle die Formen der au plattierenden Bisen- und Stehleegenstände auf Bl*ehe, Drähte, ,. beschränkt sein Küssen.

Demgegenüber werden durch Verwendung des erfindungsgemäßen Bades aus einer geschmolzenen Blei-Zinn-Legierung Weißbleche oder andere plattierte Eisen- und Stahlgegenstände jeder gewünschten Form· die ausgezeichnete Eigenschaften besitzen, auf wirtschaftliche Weise hergestellt, wobei Übliche Verfahrensbedingungen angewendet werden« ohne daß dabei teuere Flleßmittel oder besondere Maßnahmen bei der Vorbehandlung oder dem Flattierungsverfahren erforderlich sind. Das heifit also, daß bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Bades bei der Vorbehandlung billige Fließmittel, beispielsweise Zinkchlorid, Ammoniumchlorid oder Mischungen dieser Verbindungen, die im allgemeinen bei der üblichen Plattierungsverfahren vorgeschalteten Vorbehandlung verwendet werden, eingesetzt werden können; außerdem kann die Plattierung nach dem bekannten Zinnplatt ierungsver fahren durch Heißtauchen durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Plattierungsbad für Eisen und Stahlgegenstände besteht hauptsächlich aus 75-92 Gew.Ji Blei, 7-15 0ew.£ Zinn und, falls erforderlich, 0 - 15 Qew»£ Antimon; ferner enthält es Cadmium in Mengen von 0,05 bis 7 Qew.£ und/oder Zink in Mengen von wenigstens 0,1 Oew.£ bis zu der Menge, die der bei der Betriebstemperatur des Plattierungsbades mit Blei gesättigten Sättigungslöslich·=· keltsgrenze entspricht.

909828/1368

Duron t bis 50 Sekunden dauernde» Eintauchen von Elsen- und Stahlgegenstltnden in das erflndungsgemiee gesohmolzene Legierungsbad bei einer Badtenperatur von 350 - 5*C werden Weißbleche ο.dgl. erhalten, die ausgezeichnete Eigenschaften besitzen.

Die Zusammensetzung des erfindungegem&üen Plattlerungsbades wird nachstehend nKher erläutert.

Ein geeigneter Gehalt an Blei liegt zwlsohen 75 und 92 Oew.£, wobei der optimale Bereioh zwlsohen 80 und 9t~0ew.£ liegt. Die untere Grenze der Zinnnenge liegt bei 7 Oew.ji, da· sofern der Zinngehalt unter diesen Wert liegt, das Bad kein gutes Plattierungareroögen für Bisen-und StahlgegenstSnde «ehr besitztι die obere Grenze des Zinngehaltes liegt bei 15 Gew.%, da Zinn ein teueres Metall ist und da« her eine Verwendung desselben in einer Menge Über den angegebenen Wert hinaus von wirtschaftlichem Nachteil 1st. Der optimale Bereich des Zinngehaltes liegt zwlsohen 7 und 10 Gew.%.

Liegt der Zinkgehalt unter 0,1 Gew.Ji, dann wird das PlattlerungsvensSgen des Bades nicht in wirksamer Welse verbessert. Die optimale Zinkmenge ist die gesättigte Menge dieses Elementes in Blei bei der Plattierungstenperatur.

909828/1381

1533A31 -τη» Cadslun su derselben Oruppa wl· Zink gehört, kann Zink durch CftdffduB ersetst werden. Wird Jedoch Cadsd.ua aastell· Td? Sink de« gesohsolsensn Bad sugesdsoht, dann wird dl· Btldiaif von Schiefer verhindert oder herabgesetzt. Be wird χΙλο eine glattere Oberfläche des plattierten Qegen-Standes erhalten· wenn das Plattlerungsbad Cadsdu» anstelle von Sink enthält. Außerde« besitzt ein Bad» dao Cadsdu« »η*£«11β von Zink enthält, im Hinblick auf das Haft» bcw. BsckrensÖgen der gesohaolsenen Legierung auf der Bisen* gruttdlagit_# και die Bildung nichtplattlerter Flächen sc«le καΐ «Sie Entstehung von wlnslgen Löchern o.dgl. ein« gOnatlg«r« Wirkung^ w«nngl*loh «s auah etwas teuerer ist.

Olnroh] der Cadmiu»* odei· Zlnkg«halt durch den Zinngehalt urufi die OberflKohanbeeah&ffcnhelt dee zu plattierenden Gegenstandes btstlosit wird» sind wenigstens 0,05 uew.Jf Cadaiu« sur Brsielung der vorstehend geschilderten Eigenschaften erforderlich. Weiterhin 1st es In diesen Sinne vorzuziehen, den Cadndungehalt so grod als «ttglich zu haiteru wobei j*dooh dl· obere Grenze durch wirtschaftliche Gesichtspunkte abgesteckt 1st. Nomalerweiae ist jedoch »in CAdaHoagthalt von 6 *3***£ sur Erreichung der erfindungs« $£üä$ geetftükten Ziele Ausreichend, da bei einer Verwendung vor, Ctataiu» in einer Menge, die Über den angegebenen

ließt, keine besseren Ergebnisse erzielt werden kflbnen. optIn*Ι« CndKiuÄcehalv liegt zwischen 1 und 5

S09S2S/13«·

Antimon bewirkt eine Härtung der plattierten Schicht, Daher trird ©β dann dsm Bad zugeadnoht, wenn beispielsweise der plattierten Schicht eine solche Härte verliehen werden soll, d&ä öle gegenüber Beschädigungen während der Bearbeitung Cer plattierten Oegenst&nde geschützt ist; die Zugabe kann auch dann erfolgen, wenn es erforderlich 1st, ganz einfach dlo Härte der plattierten 3chlcht zu zu erhöhen oder die Krat?;bestUndigkeit derselben zu verbessern. Die wirksame obere Grenze des Antlnongehaltes ™ liegt bei weniger al» 15 Oew.jf. vorzugsweise jedoch bei weniger als 3 Gew«£r

Da dio Neigung zur Ionisation von Blei und Zinn geringer ist als die von Elsen, wird das Orundmetall Eisen in einer korrodierend wirkenden Atmosphäre schneller korrodiert, wenn nlohtplattiorte Pittchen oder winzige Löcher auf der Oberfläche elnos plattierten Stahlbleches vorhanden sind,, das In einen herköuralichen Bad auc einer geschmolzenen fc Blei-Zinn-Legierung plattiert wurde (die kleinen Löcher werden häufig dann gebildet, wenn der plattierte Gegenstand abkühlt).

Demgegenüber treten bei Verwendung des erflndungsgenSQen Fl&ttierungebadec weder winzige Löcher noch nichtplattier» to Flächen In der plattierten Schicht auf. Daher werden erfindungsgemäß plattierte Gegenstände mit einen sohOnen Aussehen erhalten, ohne daß dabei teuere Pluömittel ver-

SC9826/1368

BAD ORIGINAL

1533A31

« 9 "■■

■ wendet werden müssen, beispielsweise Flußmittel, die aus Zinnchlorid oder dem sogenannten "high speed tinlng flux" bestehen* es ist erfindungsßemUS auoh nicht erforderlich, komplizierte Vorbehandlungen« wie sie bei den üblichen Plattierungsverfahren normalerweise erforderlich sind* anzuwenden.

Bei der Durchführung der durch Eintauchen erfolgenden erfindungsgemäßen Plattierung unter Verwendung eines aus gj einer geschmolzenen Blei-Zlnn-Logierung bestehenden Plattierungsbades werden die zu plattierenden Gegenstände in ausreichendem Ma3e gereinigt und auf herkömmliche Welse gebeizt; da die für die Plattierung erforderliche Verfallrenoteraperatur gegenüber den herlctJitntlichen Verfahrens-Temperaturen von m?gefälir ^00⁰C in beträchtlichem Maße verlaindei^t·. werden kann, ist die Lebensdauer der erfindungsgetnäß verwendeten Anlagen wesentlich größers außerdem wird die zur Erhitzung des Plattierungsbades erforderliche Wärmemenge und die durch die Zersetzung des Flußmittels in Freiheit gesetzte Oaomenge erheblich reduziert. Auf diese Weise kann folglich der Nachteil einer Hochtemperatur-Alterungshärtung auf das Grundmaterial des plattierten Gegenstandes vermieden werden.

Die Menge der auf die Oberflächen von Elsen- oder Stahlblechen abgeschiedenen Plattierungen unter Verwendung des erfindungsgeraäBen Badea aus einer geschmolzenen Legierung

909828/t368

BAD

- 10 <beträgt gewöhnlich 4γ ~ 156 g/m² (0,15 0,5 oz„/sq.ft .).

Die durch Eintauchplattierung unter Verwendung des» erfir dungsgemäßen Bades aus einer geschmolzenen Biei-Zin,-Legierung hergestellten oberflächenplattierten Gegenstände können In geeigneter Weiue als Baumaterialien» beisplels weise als Dächer, sowie als Fahrzeugteile verwendet werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände können bei ihrer praktischen Verwendung ferner Überzogen oder berral*. wurden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne al.**. zu beschränken.

Beispiel 1

Ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Stärke von 0,5 mm mit gereinigten Oberflächen wurde 20 Sekunden lang in ein Plattierungabad mit einer Temperatur von jJ50°C_;1 das 80 Gew.

5 Gew.^^Antimon
EIeI_n 14_O9 Qew.Jß ZinnXund 0,1 Gew,# Cadmium enthielt eing« taucht; vorher war das Stahlblech einer Vorbehandlung in

Mol/Liter
einer 2--»i.'Jir»i* Zinkchloridlösung als Flußmittel unterzogen

worden.

Beispiel 2

Ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Stärke von 0,8 mm mit gereinigten Oberflächen wurde 10 Sekunden lang in einem

909828/1368 BAD

I st st sj T

gt«obje>lse»an Plattierungshftd nit einer Temperatur von y%Q*C behandelt, das 90 Gew.* Diel, 9 a-rw.^ Zinn und 1 Gew.*

Ceded um enthielt) siuvor war das Stahlblech einer Vorbehand-

/Liter lung in eiivsr wK&sri&en Lttaung au« 2 Mol'Zinkchlorid und

/Liter 0,5 &*l'An»oniuaQhlorld als Flußmittel unterzogen worden.

Kin kaltgewalztes St chi blech der* vorstehend beschriebenen Art ward« 10 Sekunden lang atoh ömr In Ueiaplel 2 beschriebenen Weise in ein geschmolzenes Plattlerungebad mit einer Temperatur von j>4Ö*C eingetaucht, das 88 Gew.Ji Blei,- 7 Oew.ji

Sinn, j* Qe*.% Caäcüii« , 0,6 Oevjt Zink und 1,4 Qm*.% Antlaon enthilt, ' '-

^lt$ewalzt&r etahlir} «oh der voretehend beschriebenen wurde 10 Sekunden ianjc DivCh der In Belepiel 2 beschriebenen Weise In ein gecchMolseaee Flattierungebitd eingetaucht, das #f O*w.Si Blei, 7 uew.£ Zinn und £1 Oew.Ji Cadmium enthielt.

Di* OtwrflÄchim der nach den Beispielen 1 - Λ plattierten

..ζ
Stahlbleche beenden ein ochunes Auesehen und wiesen keine

winsigen Löcher und nichtplr.ttlerten Flächen auf.

Stahl blech wit einer Stärke voa 0,5 msa «tlt ®ei**lnist«n OberflSlehetn wurde iSO Sekunden lang; Iu ein

_BAD ORIGINAL

geschmolzenen Plättlerungsbad mit einer Temperatur von 370^cC eingetaucht· das 85 Qevr.5^ Blei, 14,5 Gew.£ Zinn und 0_r5 Qew./S Zink enthielt; zuvor war das Blech in einer wäss~

Liter
rigen Lösung aus 2 MoVZinkchlorld als Flußmittel behandelt worden.

Beispiel 6

Ein kaltgewalztes Stahlblech mit; einer Stärke von 0,5 mm mit gereinigten Oberflächen wurde }0 Sekunden lang in din geschmolzenes Plafctierungsbad mit &inev Temperatur von 26Q^ftC eingetaucht^ das weniger als 90 Oew.£ BIeI₁. 10 ßew.# ZLm? und Zink in einer ml^ Blei gesättigten Menge enthielt; zuvor war das Blech in einer wässrigen Lösung aus 2 Mol Zinkchlorid und 0,5 Mol AmmoniumchlorId behandelt worden«

Beispiel 7

Ein kaltgewalztes Stahlblech der vorstehend beschriebenen Art wurde 10 Sekunden lang in ein geschmolzenes Plattierungsbad mit einer Temperatur von 36O⁰C eingetaucht, das weniger als 92 Oew.£ Blei» θ Gew.^ Zinn, JJ Qev.% Cadmium und Zink ' in der mit Blei gesättigten Menge enthielt; zuvor war das Blech nach der in Beispiel 6 beschriebenen Weise vorbehandelt worden.

BelsplejL 8

Ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Stärke von 0,5 mm mit gereinigten Oberflächen wurde 10 Sekunden lang in ein

909828/1368

rV" BAD ORIGINAL

. gaeohaolsenes Plattierungebad mit einer Temperatur von yfO'C eingetaucht, das 87 Qv*.% Blei, 7 Qew.jf Zinn, 3 Oew.£ Cadmium« 2,5 Oew.ji Antimon und 0*5 Oew.£ Zink enthielt; zuvor war da* Blech nach dor in Beispiel 6 beschriebenen Weise vorbehandelt worden.

Die nach den Beispielen 5-8 plattierten Stahlbleche be-

aaCen schöne Oberflächen und wiesen keine kleinen Löcher und niohtplattierten Flüchen auf ihren Oberflächen auf. μ

Zuae Vergleich wurde die Korrosionsbeständigkeit der nach

einem der vorstehenden Beispiele erhaltenen Stahlbleche mit der herkömmlicher Weißbleche verglichen« wobei der Korrosions beständigkeitstest an Proben vorgenommen wurde^ die von den nach den vorstehend beschriebenen Beispielen hergestellten

Bleohen sowie von einem Weißblech, das durch Plattierung

in einen gesohoolsentn Bad erhalten worden war» das 80 Gew.^

Blei und 20 Oew.0 Zinn enthielt, entnoMMn wurden. Das PlMehengewloht der Plattierung war bei allen Proben gleich. " Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt j

Ä09S28/135S

153343

Korroeionatee t

""" " u·*" ™* Prob·	Stlslftucan- Sprtttiteet	Feuchtigkeit*- kaoatr-Test	Blmiirkung dir AtmoepbMr«
Btlsp.2	a)	b)	to)
* 3	a)	b)	a)
" 6	b)	a)	b)
" 8	to)	to)	to)
hftricunu- 1lohe3 Wtlfblech - ..„. I	c) ■	o)	• d)

a) «uegc^tlehnet, b) gut» o) eittel, d) cchlecht

Claims (3)

Retr.t Patentanmeldung P 15 33 431 «3 - I»wat« Iron ft Steal Οο· Patentansprüche

1. O#»oluaole«rwa !,eglirungeplattierungsbad für Elsen- und StahXgegcnatinde, e<!kennxeiGhnet durch 75-92 Qe*.% Blei, 7 «· 15 Oew.£ Zinn, eof em erforderlich 0-15 Qew.Ji Antieon, sowie 0,05-7 C«w.£ Cadmiuu und/oder Zink in einer Menge von 0.1 % bis zu der Metige, die seiner bei der Betriebstemperatur dau Plattierungsbades mit Blei geeMttigten LöelIchkeitsgrenze entspricht.

2. Plattierungsbad nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, OaB ·β 80 ~ 92 0ew.£ Blei, 7-10 Qe*.% Zinn, weniger als 3 Qmi.% Antlson, 1-5 Gew.Ji Cadnium und/oder Zinx In einer Menge von 0^5 Oew^ bis zu der Menge enthält, die seiner bei der Betriebstemperatur dos Plattierungsbades mit Blei geeftttigten Luslichkeitsgrenze entspricht.

3. Oberflltohenpl&ttierte Eisen- und Stahlgegenstand*,■

d&duroh gekennzeichnet, dafi sie nach einer Vorbehandlung

Liter in βintr wässrigen Lösung aus 2 Mo^Zinkohlorid und/oder

Liter ohne 0,5 Kol/Asmoniumohlorid als Flußmittel 2-^0 Sekunden lang in ein geschmolzenes Legierungsbad genau Anspruch 1 oder 2 «it einer Badtesperatui* von 3)50 - 50*C eingetaucht

BAD ORIGINAL