DE2129643A1

DE2129643A1 - Verfahren zur Behandlung von Aluminiumueberzuegen

Info

Publication number: DE2129643A1
Application number: DE19712129643
Authority: DE
Inventors: Streel Dominique Thom Francois
Original assignee: Cockerill SA
Current assignee: Cockerill SA
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-15
Publication date: 1972-03-16
Also published as: SE370090B; CA948079A; LU63406A1; NL7108720A

Description

Verfahren zur Behandlung von Aluminiumüberzügen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von auf Unterlagen aus Metall und insbesondere auf Bleche aufgetragenen Aluminiumüberzügen.
In der Technik ist es üblich, metallische Oberflächen mit einem Überzug zu versehen, um deren Aussehen zu verbessern und besonders um sie gegen jede Korrosionsgefahr zu schützen.
Von den verschiedenen für solche Schutzüberzüge geeigneten Metallen ist das Aluminium auf Grund verschiedener seiner Eigenschaften besonders vorteilhaft: auper seinem geringen Preis besitzt das Aluminium eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber den atmosphärischen Einflüssen und ist leicht verformbar; diese letzte Eigenschaft ist von groper Wichtigkeit für die, für die Herstellung einer Reihe von Produkten benötigten Prepoperationen. Dünne, mit einer Aluminiumschicht geringer Dicke überzogene Stahlbleche lassen sich ebenso leicht verarbeiten wie Stahlbleche dieser Art ohne Aluminiumüberzug.
Es ist bekannt, Aluminiumüberzüge dieser Art nach verschiedenen Verfahren auf Stahl und Stahlbleche aufzubringen, insbesondere nach dem unter der Bezeichnung Vakuumzerstäubung oder -verdampfung bekannten Verfahren. Nach diesem Verfahren durchläuft das zu überziehende Produkt einen Behandlungsraum, in dem ein Hochvakuum von ungefähr 10 Torr herrscht, und in dem sich in einem Schmelztiegel das zur Herstellung des Überzugs dienende Metall befindet, das durch Erhitzen auf eine hohe, gewöhnlich über dem Schmelzpunkt liegende Temperatur in den gasfõrmigen Zustand übergeht. Diese Dämpfe schlagen sich auf dem zu überziehenden Produkt nieder und bilden an dessen Oberfläche eine fest anhaftende Schutzschicht, deren Dicke je nach den Bedingungen einige Zehntel bis einige Zehner Mikromillimeter betragen kann.
Die mit einem Aluminiumüberzug versehenen Bleche besitzen jedoch einen gropen Nachteil. Sobald das überzogene Blech im warmen Zustand aus der Uberzugsvorrichtung austritt, überzieht sich unter der Lufteinwirkung die Aluminiumschicht mit einer pulverförmigen Aluminiumoxidschicht, welche sehr porös und hygroskopisch ist, so dap gewisse Flecken, wie zum Beispiel die von den Manipulationen herrührenden Fingerabdrücke unauslöschliche Spuren hinterlassen.
Da solche Spuren das Aussehen des pberzugs ungünstig beeinflussen und den Handelswert der Bleche herabsetzen, wurden schon verschiedene Verfahren entwickelt, um die Bildung einer solchen Oxidschicht durch Verhinderung der Oxydation der Überzugsoberfläche zu umgehen. So wurde schon vorgeschlagen, entweder dem Schmelzbad andere Metalle beizugeben, oder das mit einer Aluminiumschicht zu überziehende Blech auf eine erhöhte Temperatur von ungefähr 4500C zu erhitzen, oder den Überzug unter einem größeren Hochvakuum von etwa 10 6 Torr herzustellen.
Keiner dieser Vorschläge gibt ganz zufriedenstellende Resultate auf Grund des herstellungstechnischen Aufwands und der dadurch bedingten erhöhten Herstellungskosten.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zum Aufbringen eines beständigen Aluminiumüberzugs zu entwickeln, welcher bei gleichbleibender Korrosionsbeständigkeit gegenüber den atmosphärischen Einflüssen eine genügende Verformbarkeit besitzt, um ohne Schaden den verschiedensten Prepoperationen unterworfen werden zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemãß durch ein Behandlungsverfahren für die zu überziehenden Metall- und besonders Stahlblechunterlagen gelöst, das sich auf die dem bisherigen Stand der Technik entgegenstehenden Feststellung fupt, daß die natürliche Oxydation des Aluminiumüberzugs eines im warmen Zustand aus der Überzugseinrichtung austretenden Blechs dazu verwandt werden kann, einen absolut beständigen Überzug dadurch zu erhalten, dap das Aluminiumoxid Al203 in ein beständiges und nicht poröses Aluminiumoxidhydrat (Al203)(OH)x umgewandelt wird.
Das erfindungagemäpe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dap das zu überziehende Produkt mit einem Aluminiumüberzug versehen wird, dessen Dicke weniger als 20 Mikromillimeter beträgt, und dap dieser Überzug einer oberflächlichen Oxydation unterworfen wird, welche eine dünne hluminiumoxidschicht entwickelt, und diese Aluminiumoxidschicht dann durch ein wässriges Mittel behandelt wird, um deren Porosität aufzuheben.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungs-form wird der Aluminiumüberzug mit Hilfe eines Vakuumzerstäubungsverfahrens auf das Blech aufgebracht, der Überzug während des Austrags des Blechs aus der unter Vakuum stehenden Behandlungszone bei einer Temperatur über 1000C der Einwirkung einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt und das überzogene Blech sofort, im noch warmen Zustand, der Aktion von auf eine Temperatur über 600C erwärmtem Wasser unterworfen, wobei die Dauer dieser Aktion des Wassers je nach dessen Temperatur zwischen 1 Minute und 1 Stunde beträgt. In der Praxis wird diese Aktion dadurch erhalten, dap das überzogene und durch Lufteinwirkung oxydierte Blech sofort nach Verlassen der Überzugs- und Oxydationszonen in einen mit warmem Wasser gefüllten Behälter getaucht wird.
Gemaß einer weiteren Ausführungsform wird der durch Vakuumzerstäubung erhaltene und durch Lufteinwirkung oxydierte Aluminiumüberzug einer direkten Behandlung durch Wasserdampf unterworfen, wobei dieser Wasserdampf durch eine der bekannten Vorrichtungen, wie zum Beispiel auf einer Rampe angebrachte Sprühdüsen, versprüht wird. Gemä dieser Ausführungsform wird das überzogene Blech zwischen zwei Wasserdampfsprührampen hindurchgeführt, aus denen der Wasserdampf unter Drücken von 1 bis 10 kg/cm2 heraustritt.
Die praktische Durchführung des erfindungsgemäpen Verfahrens ist besonders einfach, und sie wird an Hand eines, mit Hilfe einer in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Einrichtung durchgeführten, erfindungsgemaßen Ausführungsbeispiels naher erläutert.
Ein Stahlblech 1 von einer ungefähren Dicke von 0,8 Millimeter wird kontinuierlich durch eine Vorrichtung 2 geführt, in welcher es durch ein an sich bekanntes und nicht näher zu beschreibendes Vakuumzerstäubungsverfahren beidseitig mit einem Aluminiumüberzug versehen wird.
Der Eintritt des Stahlblechs 1 in die Vorrichtung 2 geschieht durch eine Schleusenkammer 3a, und der Austritt nach erfolgtem Überzug durch eine analoge Schleusenkammer 3b direkt in die Atmosphäre. Das aus der Vorrichtung 2 austretende Blech befindet sich in einem stark erhitzten Zustand, bei einer Temperatur, die gewohnlich zwischen 100 und 2500C und vorzugsweise ungefähr 1500C beträgt.
Beim Durchgang durch die Luft wird der erhitzte Aluminiumüberzug in kurzer Zeit oxydiert und dessen Oberfläche von einer, einige Mikromillimeter dicken, porosen und hygroskopischen Schicht von Aluminiumoxid AlaO3 bedeckt.
Nach dem Durchgang durch die atmosphärische Luft wird das noch warme überzogene Blech sofort zwischen zwei Rampen 4 und 5 hindurchgeführt, deren Sprühdüsen 6 und 7 Wasserdampf unter einem Druck von 1 bis 10 kg/cm2 auf das Blech versprühen; der Jasserdampf wird von einer nicht angegebenen Dampfquelle über die Leitungen 8 und 9 zu den Düsen geführt. Der den Blechüberzug beaufschlagende Wasserdampf bewirkt eine augenblickliche und systematische Umwandlung des Aluminiumoxids Al203 in ein Hydrat Al203(OH)x, eine Verbindung, deren spezifisches Volumen beträchtlich gröber ist als das des eigentlichen Aluminiumoxids. Die super Schicht des Aluminiumüberzugs wird deshalb in eine kompakte und kontinuierliche porenlose Schicht umgewandelt, welche das Blech vor jeder Korrosionsgefahr schützt, denn der oxydierte und mit Wasserdampf behandelte Überzug verhindert jede weitere Oxydation.
Das beschriebene Verfahren ist ebenfalls in wirtschaftlicher Hinsicht besonders vorteilhaft, da das aus der Überzugsvorrichtung kontinuierlich austretende Blechband sich auf einer genügend hohen Temperatur befindet, um durch einfachen Kontakt mit Luft, also auf wirtschaftliche Weise, eine systematische Oxydierung seiner Sberzugsoberfläche zu gewährleisten. Der nach dem erfindungsgemEßen Verfahren behandelte Überzug besitzt desweitern eine Verformbarkeit, die ohne Gefahr einer Risbildung oder sonstiger Schäden in dem Aluminiumüberzug die verschiedensten Preßoperationen erlaubt; diese Verformbarkeit wurde durch Versuche bestätigt, in denen überzogene und erfindungsgemäp behandelte Blechproben Biegeprüfungen unterworfen wurden.
Eine weitere ähnliche Anwendungsform besteht darin, ein endloses Stahlblechband von 0,8 Millimeter Dicke im Vakuumzerstäubungsverfahren beidseitig mit einem ungefähr 3 Mikromillimeter dicken Aluminiumüberzug zu versehen, und das das Blechband bedeckende Aluminium beim Verlassen der Uberzugsvorrichtung sofort durch Lufteinwirkung bis auf eine Tiefe von ungefähr 0,1 Mikromillimeter in Aluminiumoxid A1203 zu oxydieren, das durch direktes Eintauchen des kontinuierlich geförderten überzogenen Bandes in einen offenen, mit auf etwa 1000cd erhitztem Wasser gefüllten Behälter-in Aluminiumoxidhydrat verwandelt wird.
Das aus dem Wasserbehälter austretende überzogene Blechband besitzt ein gleichförmiges mattweißes, milchiges Aussehen, und seine Oberfläche nimmt keine Fingerabdrücke mehr an. Verschiedenen Korrosions- und Biegeprüfungen unterworfene Probemuster der erfindungsgemae behandelten Bleche wiesen eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber atmosphärischen Einflüssen und eine gute Verformbarkeit ohne jegliche Rußbildung auf.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Behandlung von auf Stahlblech aufgetragenen Aluminiumüberzügen, dadurch gekennzeichnet, dap der Aluminiumüberzug durch Vakuumzerstäubung bis zu Dicken von weniger als 20 Mikromillimeter auf ein kontinuierlich gefördertes Blech aufgetragen wird, das überzogene Blech im warmen Zustand, bei einer Temperatur von über 1000C, einer systematischen Oxydation durch Lufteinwirkung unterworfen wird, und die so erhaltene Aluminiumoxidschicht durch die Aktion eines auf das kontinuierlich geforderte Band aufgetragenen erwärmten wässerigen Mittels in eine Aluminiumoxidhydratschicht umgewandelt wird0 2.- Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap das überzogene Blech sich bei Austritt aus der Überzugsvorrichtung auf einer Temperatur zwischen 100 und 2500C befindet.
3.- Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Umwandlung des Aluminiumoxids verwandte warme Mittel warmes Wasser ist.
40- Behandlungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dap das warme Wasser eine Temperatur von über 600C besitzt.
5.- Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktionsdauer des warmen Wassers je nach dessen Temperatur 1 Minute bis 1 Stunde beträgt.
6.- Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap als warmes Behandlungsmittel Wasserdampf verwandt wird.

7ß Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dap das mit Aluminiumoxid überzogene Blech nach Durchgang durch die Oxydationszone sofort in ein Warmwasserbad getaucht wird.

80- Behandlungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Aluminiumoxid überzogene Blech nach Durchgang durch die Oxydationszone sofort an einer Rampe mit Sprühdüsen vorbeizieht, aus denen der Wasserdampf unter einem Druck von 1 bis 10 kg/cm2 austritte 90- Mit einem Aluminiumüberzug versehenes Stahlblech, behandelt durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.