DE2054001C3 - Verfahren zum Einschichtemaillieren von Bändern und Blechen. Ausscheidung aus: 2016989 - Google Patents

Description

20 Sekunden nachbehandelt und nachfolgend email- as
liert wird. ...

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum binscnichtzeichnet, daß das Band oder Blech zur Erzeugung emaillieren eines Bandes oder Bleches aus Stahl, wobei der dünnen Oxidschicht in 3- bis 8volumprozentiger das Band oder Blech vor dem Emailheren entfettet. Salpetersäure chemisch bei Raumtemperatur 30 30 säurebehandelt, galvanisch mit Fremdmetall entnalbis 60 Sekunden lang behandelt wird. tenden Überzügen versehen und anschließend email-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- liert wird.

zeichnet, daß das Band oder Blech zur Erzeugung Verfahren zum Einschichtemaillieren von btanl-

der dünnen Oxidschicht in 3- bis 8volumprozentiger blech, d. h. Verfahren, bei denen kein Urundemail verSalpetersäure anodisch bei einer Stromdichte von 35 wendet wird, sind bekannt. Bei einem dieser bekannten

- - - · · · Verfahren (vgl. britische Patentschrift 763 379) wiro

das zu emaillierende Blech zunächst elektrolytisch entfettet und nach einem Spülen in Wasser, in Schwefel-

^tSEA*. Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der metallischen Schicht versebene Band oder Blech chemisch in 3- bis Svolumprozentiger Salpetersäure bei Raumtemperatur in einer Zeit von 5 bis 20 Sekunden zur Passivierung nacbbehandelt wmL

10 Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der metallischen Schicht versehene Band oder Blech anodisch in lOvolumprozentiger Schwefelsäure bei einer Stromdichte von 10 A/dm* bei einer Temperatur von 40 bis 8O⁰C in einer Zeit von 10 Sekunden zur Passivierung nachbehanJelt wird.

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säure oder einer Mischung von Ameisensäure und SaI-

10 A/dm² bei Raumtemperatur 10 Sekunden lang behandelt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das Band oder saure uuci cms. m,o,„..,_t .„

Blech anodisch in einem Bad behandelt wird, 40 petersäure chemisch oder elektrolytisch gebeizt und das zusätzlich 10 Volumprozent Schwefelsäure wiederum gespült. Nach dem Beizen wird das Blech

in einem Nickelbad elektrolytisch mit Nickel plattiert und nachfolgend emailliert. Wird die Emaillierung nicht in kurzer Zeit nach dem Vernickeln durch-45 geführt, so wird das zu vernickelnde Blech elektrolytisch mit einer Zinkschicht überzogen, die vor dem Emaillieren dann wieder entfernt wird. Eine ausreichende Haftung zwischen dem Stahlblech und dem Emailüberzug wird nach diesem Verfahren jedoch 50 nicht erreicht. Abweichend von diesem Verfahren ist es auch bekannt (vgl. USA.-Patentschrift 2 748 066), nach dem Beizen und vor dem Aufbringen der Nickelschicht eine Behandlung in 10%iger Schwefelsäure bei en- etwa 8O⁰C zur Entfernung der Oxide von der Ober-Stromdichte von 3 bis 55 fläche durchzuführen. An Stelle der Zinkschutzschicht 6 bis 15 Sekunden kann bei diesem Verfahren das vernickelte Blech eingeölt werden. Auf Grund dieses bekannten Verfahrens ist jedoch eine kontinuierliche Behandlung der Bänder und Bleche nicht möglich.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren zum Emaillieren von Blechen (s. deutsche Patentschrift 828 626) wird ebenfalls eine Elektroplattierung des Bleches mit Nickel vorgeschlagen, das oxidierend geglüht und nachfolgend gebeizt wird. An Stelle des Nickels kann auch (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 017 876) Kobalt oder eine Mischung aus Nickel und Kobalt (s. französische Patentschrift 1 286 330) verwendet werden. Das oxidierende Glühen bei verhält-

(100 %ig) enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band oder Blech zur Erzeugung der dünnen Oxidschicht anodisch in einem Bad behandelt wird, das aus lOvolumprozentiger Schwefelsäure besteht.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Blech oder Band aus einem zweiwertiges Eisen enthaltenden Elektrolyten dieses bei einer Stromdichte von 5 bis 10 A/dm^a in einer Zeit von 10 bis 30 Sekunden und nachfolgend aus einem nicht inhibierten Nickelelektrolyten, z. B. des Wattschen oder des zitronensauren Typs, bei einer Strc " " ' ' 10 A/dm^a in einer Zeit von

Nickel abgeschieden wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Blech oder Band aus einem zweiwertiges Eisen enthaltenden Elektrolyten dieses bei einer Stromdichte von 5 bis 10 A/dm^a in einer Zeit von 10 bis 30 Sekunden und nachfolgend aus einem Kobalt enthaltenden Sulfatelektrolyten das Kobalt bei einer Stromdichte von 3 bis 10 A/dm² in einer Zeit von 6 bis 15 Sekunden abgeschieden wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Band oder

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das Band oder Blech in 3"

petersäure anodisch bei eine; «»„„. „

bei Raumtemperatur 10 Sekunden behandelt wird, zweckmäßiger Weise kann dem Bad eine Menge von S lOvolumprozentiger Schwefelsäure (^inno'^!~^x -»»«**

werden bzw. kann das Bad bei der ι _

behandlung bei einer Temperatur von 40 bis 8( lediglich aus lOvolumprozentiger Schwefelsäure stehen.

Für das Aufbringen der Schicht sind verschiedene .»,»„... --— formen möglich. In bevorzugter Weise wird dabei auf dem Blech oder Band aus einem zweiwe^iffes Eisen enthaltenden Elektrolyten dieses bei einer:

njsmäßig hohen Temperaturen und das nachfolgende Abköhlen fa einer ganz bestimmten Atmosphäre bedürfen jedoch eines verhältnismäßig großen Aufwandes, so daß auch dieses bekannte Verfahren nicht befriedigt. Ergänzend wird zu diesen bekannten Verfahren nach einer weiteren Literaturstelle (s. USA,-Patentschrift 2755 210) vorgeschlagen, nach dem oxidierenden Glühen eine Säurebehandlung des Bleches durchzuführen.

Neben der elektrolytischen Abscheidung von Nickel w» und Kobalt auf dem zu emaillierenden Blech ist es ferner bekannt (vgL USA.-Patentscbrift 1101950), das gebeizte Blech mit einer in der Wärme sich zersetzenden

Salzlösung von Nickel oder Kobalt zu überziehen* den -„»,

Stahl zum Zersetzen der Salzlösung zu erhitzen, so 15 von 5 bis 10 A/dm* in eiaer Zeit von 10

daß ein Nickel- oder Kobaltüberzug gebildet wird, der den und nachfolgend aus einem nicht

sich mit dem Stahl verbindet, und das Blech schließlich Nickelelektrolyten, z.B. des Wattscben oder

mit Säure zu behandeln. zitronensauren Typs, bei einer Stromdichte von "

Außer diesen Verfahren zum Abscheiden einer 10 A/dm* in einer Zeit von 6 bis 15 Sekunden ι Nickel- und/oder Kobaltschicht auf den zu emaillieren- ao schieden, jedoch kann in zweckmäßiger We!« an:

den Blechen ist es auch bekannt (vgl. französische des Nickelelektrolyten auch ein Kobalt enthaltender

Patentschrift 731 233), den Stahl, der zu Blechen für Sulfatelektrolyt verwendet und das Kobalt bei einer

eine Einschichtemaillierung verwendet werden soll, Stromdichte von 3 bis 10 A/dm* in einer Zeit von 6 bis

mit solchen Metallen, z. B. Nickel, Kobalt oder 15 Sekunden auf dem Blech oder Band abgeschieden Metalloiden, zu legieren, die eine Passivierung des as werden.

Stahls bewirken. Sollen neben Eisen vorteilhafterweise gleichzeitig Um die beim Beizen auf der Metalloberfläche ent- mindestens eines oder höchstens zwei Fremdmetalle stehenden und festhaftenden Rückstände zu entfernen abgeschieden werden, so empfiehlt es sich, auf dem und eine völlig blanke Metalloberfläche für eine Zwei- Band oder Blech aus einem zweiwertiges Eisen sowie schichtenemaillierung zu erhalten, ist es schließlich 30 gleichzeitig eines oder zwei der Metalle Mangan in noch bekannt (vgl. P e t ζ ο 1 d, »Email«, S. 147), mit einer Menge von 1 bis 20 g/l — eingeführt als Mangan-Salpetersäure nachzuheizen, sulfat —, Nickel in einer Menge von 10 bis 50 g/l, Der Erfindung liegt die Aufga'e zugrunde, die Kobalt in einer Menge von 10 bis 50 g/l enthaltenden Nachteile der bekannten Verfihren zum Einschicht- Elektrolyten, diese bei einer Stromdichte von 5 bis emaillieren von Stahlblechen oder bändern zu ver- 35 20 A,dm² in einer Zeit von 10 bis 30 Sekunden abmeiden und insbesondere ein Verfahren dieser Art zuscheiden.

anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Behänd- Für die chemische Nachbehandlung zur Passivierung lungszeit verkürzt, eine kontinuierliche Behandlung des mit der metallischen Schicht versehenen Bandes auch von Stahlbändern durchgeführt werden kann und oder Bleches wird es in vorteilhafter Weise in einer 3-mit dem sowohl Stahlbleche und Bänder mit einem 40 bis 8volumprozentigen Salpetersäure bei Raumtempenormalen Kohlenstoffgehalt als auch solche, die vor- ratur und für eine Zeit von 5 bis 20 Sekunden einher einer Entkohlungsbehandlung unterzogen wurden, getaucht, während bei einer anodischen Nachbehandmit einem einwandfreien und sehr haftfesten Email- lung in lOvolumprozentiger Schwefelsäure eine Stromüberzug hergestellt werden können. dichte von 10 A/dm* bei einer Temtieratur von 40 bis Diese Aufgaben werden nach der Erfindung bei 45 8O⁰C und eine Zeit von etwa 10 Sekunden erforderlich einem Verfahren der eingangs genannten Art in der sind.

Weise gelöst, daß das Band oder Blech zur Erzeugung Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens einer dünnen Oxidschicht in Salpetersäure bzw. ist auf folgendes hinzuweisen: Bei der Säurebehand-Schwefelsäure chemisch oder anodisch behandelt lung zu Beginn des Verfahrens werden zunächst die wird, daß auf dem vorbereiteten Band oder Blech eine 50 von der Entfettung auf der Blechoberfläche verim nassen Zustand abwischbare porige bzw. schwam- büebenen Alkalireste neutralisiert lind die Oberfläche mige metallische Schicht aus Eisen und einem oder leicht oxidiert, wobei kein Material von der Blechzwei der Metalle Nickel, Kobalt, Mangan galvanisch oberfläche abgetragen wird. Die gebildete dünne Oxidaus einem oder mehreren Bädern bei einer Temperatur schicht unterstützt beim folgenden Verfahrensschritt von Raumtemperatur bis 80° C abgeschieden wird, 55 die Ausbildung einer ebenfalls verhältnismäßig dünnen, wobei bei der Verwendung nur eines Bades dem Bad porigen bzw. schwammigen, nicht zusammenhängendie Fremdmetalle Nickel, Kobalt und Mangan bis zu den Metallschicht. Die besondere Wirkungsweise einer Gesamtkonzentration von 50 g/l zugesetzt wer- dieser Metallschicht besteht darin, daß das später aufden, und daß das Band oder Blech zur Passivierung zubringende Email während des Einbrennens gleichchemisch odeT anodisch in Säure in einer Zeit von 10 60 zeitig mit der aufgebrachten Metallschicht als auch mit bis 20 Sekunden nachbehandelt und anschließend dem leicht oxidierten Grundwerkstoff durch die Poren emailliert wird. hindurch reagieren kann, so daß es zur Bildung von Für die eingangs des Verfahrens zur Erzeugung der 2. B. Eisentitanaten kommt, die die gute Haftung des dünnen Oxidschicht erforderliche Säurebehandlung Emails auf dem Grundwerkstoff unter Vermittlung ibt es je nach den folgenden Verfahrensschritten vor- 65 der Oxidschicht und der porigen Metallschicht beteilhaft, wenn das Blech oder Band in 3- bis 8volum- gründen. Durch den folgenden Schritt wird die porige prozentiger Salpetersäure chemisch bei Raumtempe- Metallschicht zum Teil zu einer Metalloxidschicht umratur 30 bis 60 Sekunden lang behandelt wird, oder gewandelt, die als Promotor für die Haftreaktion

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zwischen Email und Grund- bzw. Trägerwerkstoff während des Einbrennens des Emails dient.

Im übrigen bezieht sich die Angebe der Gesamtkonzentration von bis zu 50 g/l an Fremd metallen (gerechnet als Metall) auf das Verfahren nach der Erfindung, bei dem die Abscheidung von Eisen und einem oder zwei der Freradmetalle zusammen in einem Elektrolyten durchgeführt wird. Wird dagegen die Abscheidung von Eisen in einem ersten Bad und von einem oder zwei der Fremdraetalle in einem zweiten Bad durchgeführt, so hat das zweite Bad eine verhältnismäßig hohe Konzentration an den abzuscheidenden Freradmetallen.

Die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß auf einfache Weise eine kontinuierliche, verhältnismäßig kurze Behandlung von Stahlbändern, und zwar mit normalen Kohlenstoffgehalten von etwa 0,04 bis 0,10 % als auch mit sehr niedrigen Kohlenstoffgehalten von etwa 0,006% in der gleichen Weise durchgeführt werden kann, wobei einwandfreie und sehr haftfeste Emailschichten auf diesen Bändern oder Blechen hergestellt werden können.

Im folgenden ist das Verfahren zum Einschichtemaillieren von Stahlbändern und Blechen an Hand von besonders vorteilhaften Arbeitsabläufen, die sich bereits bewährt haben, näher beschrieben.

Beispiel 1

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1. Anodische Entfettung in Natronlauge bei einer Temperatur von 80°C und bei einer Stromdichte von 15 A/dm² in einer Zeit von 6 Sekunden.

2. Spülen.

3. Behandeln bei Raumtemperatur in 5volumprozentiger Salpetersäure in einer Zeit von 30 Sekunden.

4. Spülen.

5. Kathodische Abscheidung von Eisen, Mangan und Nickel aus einem Elektrolyten mit der Zusammensetzung:

70 g/l Ferrosulfat (FeSO₄ - 7 H₂O),
10 g/l Mangan(II)-sulfat (MnSO₄ · 5 H₂O),
100 g/l Nickelsulfat (NiSO₄ · 7 H₂O), 20 g/l Nickelchlorid (NiCI₂ · 6 H₂O),
50 g/l Magnesiumsulfat (MgSO₄ · 7 H₂O),
25 g/l Ammoniumsulfat,
20 g/l Borsäure,

dessen pH-Wert mit Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt wird, bei einer Stromdichte von JO A/dro*, einer Temperatur von 60° C, in einer Zeit von JO Sekunden,
Anodenmaterial: weicher Kohlenstoffstahl

6. Spülen.

7. Nachbehandeln bei Raumtemperatur in Svoluraprozentigcr Salpetersäure in einer Zeit von 20 Sekunden.

8. Spülen.

9. Emaillieren.

Beispiel 2

1. Anodische Entfettung in Natronlauge bei einer Temperatur von 8O⁰C, einer Stromdichte von 15 A/dm^s, in einer Zeit von 6 Sekunden.

2. Spülen.

3. Behandeln bei Raumtemperatur in 3volumprozentiger Salpetersäure in einer Zeit von 30 Sekunden.

4. Kathodische Abscheidung von Eisen bei Raumtemperatur aus einem El'ktrolyten mit der folgenden Zusammensetzung:

140 g/l Eisen(II)-sulfat (FeSO₄ · 7 H₂O),
100 g/l Magnesiumsulfat (MgSO₄ · 7 H₂O),
50 g/i Ammoniumsulfat,

dessen pH-Wert mit Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt wird, bei einer Stromdichte von 10 A/dm², in einer Zeit von 10 Sekunden;
Anodenmaterial: weicher Kohlenstoffstahl.

5. Spülen.

6. Kathodische Abscheidung von Kobalt bei Raumtemperatur aus einem Elektrolyten mit der folgenden Zusammensetzung:

300 g/l Kobaltsulfat (CoSO₄ · 7 H₁O),
20 g/l Natriumchlorid,
40 g/l Borsäure,

dessen pH-Wert mit Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt wird, bei einer Stromdichte von 10 A/dm¹, in einer Zeit von 10 Sekunden.

7. Spülen.

8. Anodische Nachbehandlung bei 60°C in lOvolumprozentiger Schwefelsäure und einer Stromdichte von 10 A/dm², in einer Zeit von 10 Sekunden.

9. Spülen.

10. Emaillieren.

Claims (1)

Patentansprüche: aus einem zweiwertiges Eisen sowie gleicheines oder zwei der Metalle Mangan in eraer von 1 bis 20 g/l — eingeführt als Mangan-JSSf-Nickel in einer Menge von 10 bis 50 g/l, Salt Ar Menge von 10 bis 50 g/l engtenden Elekttolyten diese bei einer Stromdichte von 5 bis 20 A/dm« in einer Zeit von 10 bis 30 Sekunden

1. Verfahren zum Einschißhtemailljeren eines
Sandes oder Bleches aus Stahl, wobei das Band 5
'oder Blech vor dem Emaillieren entfettet, sturebehandelt, galvanisch mit Fremdraetall enthaltenden Überzügen verseben und anschließend emailliert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Band oder Blech zur Erzeugung einer to
dünnen Oxidschicht in Salpetersäure bzw. Schwefelsäure chemisch oder anodisch behandelt wird,
daß auf dem vorbereiteten Band oder Blech eine
im nassen Zustand abwischbare porige bzw.
schwammige metallische Schicht aus Eisen und 15
einem oder zwei der Metalle Nickel, Kobalt, Mangan galvanisch aus einem oder mehreren Bädern
bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis
80° C abgeschieden wii d, wobei bei der Verwendung
nur eines Bades dem Bad die Fremdmetalle Nickel, aa
Kobalt und Mangan bis zu einer Gesamtkonzentration von 50 g/l zugesetzt werden, und daß das
Band oder Blech zur Passivierung chemisch oder
anodisch in einer Säure in einer Zeit von 10 bis ~