DE1958529A1

DE1958529A1 - Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Bandstahl mit einer Zink-Nickellegierung

Info

Publication number: DE1958529A1
Application number: DE19691958529
Authority: DE
Inventors: Dillon Robert H; Roehl Edward J
Original assignee: Thomas Steel Strip Corp
Current assignee: Thomas Steel Strip Corp
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-08-06
Also published as: JPS4932172B1; BE736791A; FR2029731A1; NL140293B; LU59192A1; ES371102A1; NL6912739A; US3558442A; DE1958529B2; GB1224680A

Description

DR. HANS ULRICH MAY D 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON COS11D ΟΟ3β82

51.482

W-5-P-1/761 München,21.November Wheeling-Pittsburgh Steel Corporation in Wilmington, Delaware _v V.St.v.A. Verfahren sur galvanischen Beschichtung von Bandstahl nit einer Zink-Hickellegierung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sur galvanischen Abscheidung einer Zink-Sicfcellegierung auf Bandstahl* wodurch ein galvanischer Überzug mit einem Mickeigehalt von 9.5 - 12,9%, einer geringen inneren Spannung und hoher Korrosionsfestigkeit geschaffen werden soll.

In der USA Patentschrift Kr· 3*420,754 ist ein.Verfahren *uf galvanischen Abscheidung einer duktilen Zink«· nickellegierung auf Bandstahl beschrieben, wobei das Band durch ein wässriges Galvanisierbad Mit eine* pH von 2,5 - 3,5 geführt wird» in den Mickelchlorid und Sinkchlorid in einer solchen Meng· gelöst sind» das der Zinkgehalt des Badet 59.9 - 74,9 gA (8 - 10 os./gal) und der llickelgehalt 29,9 - 37#7 o/l (4-5 os./gal) betragen und das Band bei seine« Durchgang durch das Bad al· Kathode geschaltet ist und eine oavaiiisierungsetrosidichte von 50 - itjö A/9·29 da² der Kathodenoberflftcfce des Bandes aufrechterhalten wird» wodurch auf

V ■■■■>· . .· ' ■ ■ ..r::._:AcUi.

dee Bandstahl eine Zink«· Nickel- Legierungsschicht bestehend «as 6,5 - 9,5* Nickel and Rest/Zink elektrolytisch abgeschieden vi*d. Das Bad vird bei einer Temperatur von 46,1 -> 51.7°C gehalten.

Die erwähnte Beschichtung besitzt eine inner Ausdehnungsspannung von etwa -35 bis-98,4 kg/cm und ist wesentlich korrosionsbeständige? als Zink.

Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit solcher Beschichtungen ist es ervünscht, den Nickelgehalt der Beschichtung auf über 9,5!* zu erhöhen, jedoch zeigt die graphische Darstellung der Fig* 1 der ψ erwähnten USA-Patentschrift, daß die innere Schrunpfungsspannung der Beschichtung bei einer solchen Erhöhung des Nickelgehalts sehr rasch steigt, und da eine solche Erhöhung der inneren Schrumpfungsspannung ein Maß der abnehmenden Duktilität der Beschichtung ist, bringt die gewünschte Erhöhung des Nickelgehalts Nachteile mit sich, die bisher nicht behoben werden konnten-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, dieser Verringerung? der Duktilität entgegenzuwirken. Bs wurde durch Versuche gefunden, daß durch Erhöhung des pH-Wertes des Galvanisierbades und Vor- -.'·■·,· · · "-

^w nähme bestimmter Veränderungen im Nickel/Zink~Verhältnis des Badet der. prozentuale Nickelgehalt in der galvanisch abgeschiedenen Beschichtung auf 9,5 - 12 »5% erhöht werden kann» während die innere Spannung der Abscheidung wesentlich erniedrigt und ihre Korrosionsfestigkeit, wesentlich erhöht wird·

Insbesondere wurde gefunden» daß durch Erhöhung des pH-Werte» "des Galvanisierbades von 3«5 auf 4*0 bei nur ^ingfugiger Bv-* höhung des Verhältnisses von Nickelmet^l/S-lakx &\l im Bad, nämlich von 0,56« 1 auf 0.60H, die innere oder Schichtspannung von einer Schrumpfungsspannung von+189,5 kg/cm auf+2,10 kg/cm

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verringert vird und durch Erhöhung des pH-Wertes des Galvanisierbades auf 4»5 bei Erhöhung des Nickel/Zirik-Metallverhältnisses im Bad auf 0,63:1 die innere oder Schichtspannung weiter auf eine Ausdehnungsspannung von ~84_t5 kg/cm verringert wird«

Gleichseitig erhöht sich die Korrosionsbeständigkeit oder SaIzsprühlebensdauer (in Stunden) des flachen Überzugs von 122 auf 160 bzw. 156 Stunden« die Salzsprühlebensdauer der gebogenen Kante der Beschichtung (bei einer Biegung von 90°) von 133 Stunden auf 156 bzw. 172 Stunden und die Salzsprühlebensdauer der gebogenen Kante des Überzugs bei einer Biegung von 180° von 98 auf 133 bzw. 145 Stunden,

Die obigen und weiteren Prüfergebnisse sind, in der folgende Tabelle zum Vergleich aufgeführt.

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Auswirkung des pH-Wertes auf die Schicht-Spannung und Korrosionsbedtändigkeit von Nickel-Zink-Legierungsschichten auf Bandstahl

* pH des Bades 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5

Durchschnittsspannung der

Schicht (kg/cm²) -84,5 +2,10 +189.$ +225 +316

Salzsprühlebensdauer
(Stunden)

Flache	Schicht	156	160	122	145	-	110
Schicht	90° gebogen	172	156	133	133	122
Schicht	180° gebogen	145	133	98	110	98

Ni-Metall g/l 36,70 38,ZO 33,70 34,46 32,96

Zn-Metal g/l 58,42 63,67 59,91 58,42 56,93

Ni-Zn-Metallverhältnis 0,63 0,60 0,56 0,59 0,58

Essigsäure

% des Badvolumens 2,5 2,0 2,0 2,7 2,4

" Netzmittel

% des Badvolumens 0.20 0.19 0.20 0.20 0.20

Betriebsbedingungen

Badtemperatur ⁰C 54,4 54,4 54,4 54,4 54*4 K at hodens trontdichte
(A/9,29 dm² der Kathodenober flache) 50. 50 50 50 50

übertugdicke (Tausendstel \	iss)	2*	54	3,	05	2,79	2,79 2,79
ProEentgehalt im Überzug	Nickel	10	.3	9»	9	n.

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Bei den obigen Prüfungen lag das Zink im Bad in Form von Zinkchlorid (ZnOl₂) und das Nickel in Form von Nickelchlorid vor.

Das Netzmittel wird zur Erniedrigung der Oberflächenspannung des. Bades benutzt, um Lochbildung (pitting) zu beseitigen, falls solches auftritt, und die Gleichmäßigkeit dies Aussehens des Überzugs zu verbessern. Welches Netzmittel ausgewählt wird, ist nicht wichtig, obgleich die Netzmittel selbstverständlich mit dem Bad verträglich sein müssen und keine nachteiligen Wirkungen haben dürfen. Einige der üblicherweise beim technischen Vernickeln benutzten Netzmittel wurden als befriedigend gefunden, beispielsweise eines der am üblichsten verwendeten Netzmittel, Laurylalkoholsulfat oder -sulfonat. Andere, die weniger Schaum bilden· können bevorzugt werden, jedoch liegt die Auswahl solcher, für bestimmte Betriebsbedingungen am besten geeigneterNetzmittel durchaus im Bereich des Fachwissens des Galvanisierungsfachmanns, und eine Vielzahl von Netzmitteln sind von Lieferanten von Materialien von Vernickelungsverfahren erhältlich·

Die Angaben innere Restspannung, innere Ausdehnungsspannung, innere Schrumpfungsspannung und Überzugsspannung sind in der oben erwähnten USA-Patentschrift erläutert, auf die daher Bezug genommen wird.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Bandstahl der pH-Vert des. Bades zwischen 4,0 und 4_t5» die Badtemperatur bei 51 »7 - 57»2⁰C, die Stromdichte bei 40.- 100 A/9,29 dm² und der Prozentgehalt Nickel in der abgeschiedenen Schicht im Bereich von 9,5 - 12,5* mit 11% Optimum gehalten werden sollten. Veränderungen des Nickeigehaiti

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- 6 der abgeschiedenen Schicht innerhalb dieses Bereiches werden in erster Linie durch Veränderung des Nickel/zink-Met al !Verhältnisses im Bad bewirkt. Bine Erhöhung des pH-Wertes des Bades über 4,5 ist unerwünscht, da dadurch eine Steigerung der Ausdehungsspannung in der Abscheidung eintritt.

Obgleich theoretisch die Einhaltung einer Spannung O am meisten . erwünscht ist, sei bemerkt, daß zwar eine Steigerung des pH-Wertes des Bades auf 4» 5 die Ausdehnungsspannung der abgeschiedenen Schicht auf «84,5 kg/cm² erhöht, was aber durch die erhaltene Verlängerung der Salzsprühlebensdauer der gebogenen Überzüge kompensiert wird·

Das folgende Beispiel erläutert &tne bevorzugte Ausführungsform der Erfindung:

Badzusammensetzung

Zink als Metall g/l Hi als Metall g/l
ZnCl₂ als Metall g/l iiiClg.SHgO als Metall g/l Bssigsäure₍ % des Badvolumens pH

Betriebsbedingungen lathodenstrcsidichts A/da

Optimal Grenzen

Tesiperatur ⁰C

59,91 33,70 125,1 136,3 t.a 4,25

50
54,4

52,43 - 68,74 39,9 - 37,7 109,4 - 140,8 121,3 - 152/1 2 - 2,5 4,0 - 4,5

40> 1Θ0 51,7 - 57,2

der

g abgeschiedenen Schicht

90,5 - 87,5 3,5 - 12,5

(Die

4er Badkonzentration i^ der Beschreibung und den

Ä^sprücberi beruhe« auf sijner irntrechnuiig der Originalangaben (ot/ gal)_f vobei 1 g£» 28_t35 g und 1 gal« 3»735 1 tugrunde gelegt vurd·}

ft η r> ο

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum galvanischen Oberssiehen von Bandstahl mit einer Zink-Nickellegierung, dadurch gekennzeichnet$ daß das Band durch ein vässriges Galvanisierbad mit einem pH von 4,0 - 4*5 ge» führt wird, injdem Nickelchlorid und Zinkchlorid in einer Menge gelöst sind, daß der Zinkgehalt des Bades 52,4 bis 68,7 g/l und der Nickelgehalt 2.9,9 bis 37,7 g/l betragen» das Band bei seine» Durchgang durch das Bad als Kathode geschaltet und eine Galvanisierstromdichte von 40 bis 100 A/9»29 dm der Kathodenoberfläche des Bandes aufrechterhalten vird, wodurch auf dem Bandstahl ein Zink/Nickel-Legierungsüberzug mit einem Nickelgehalt von 9t5 bis 12,5% und ResyZink galvanisch' abgeschieden vird· der eine baneve Spannung von +2,10 bis - 84t5 kg/cm und eine wesentlich größere Korrosionsbeständigkeit als ein untexfgleichen Bedingungen, jedoch bei einem pH-Wert des Bades von unter 4 erzeugter Überzug besitzt«
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß das . Galvanisierbad bei einer Temperatur von 51t7 bis 57,2⁰C gehalten vird. .
3. Verfahren zur galvanischen Beschichtung eines Metallgegenstandes mit einer Zink/Nickel-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in einem wässrigen Galvanisierbad mit einem pH von 4,0 bis 4,5, in dem Nickelchlorid undZinkchlorid in einer solchen Menge» das der Gehalt des Bades an Zink 52,4 bis 68»7 g/l und an Nickel 29t9 bis 37»7 g/l beträgt, beschichtet wird, wobei der Gegenstand im Bad als Cathode geschaltet ist und eine Elektrolysestromdichte von 40 bis 110 A/9·29 dm der Kathodenoberfläche

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des Gegenstandes aufrechterhalten wird« vodurch auf dem Gegenstand einÜberzug aus einer . 9»5 bis 12,55* Nickel und Rest Sink enthaltenden Zink-Nickel-Legierung abgeschieden vird_t der eine vesentlich größere Korrosionsbeständigkeit als ein unter gleichen Bedingungen, jedoch bei einem pH-Wert des Bades von unter 4 erzeugter überzug besitzt.

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