DE2249294A1 - Loesung fuer ueberzuege auf stahlblech - Google Patents

Description

• "Lösung für Ueberzüge auf Stahlblech Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösung für Überzüge und ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs mit ausgezeichnetem Stanz- und Bläuverhalten auf die Oberfläche von Elektroblech oder -band.
• Mit dem ständig steigenden Absatz von Kühlschränken steigt auch der Bedarf an Motoren für die-hermetisch, abgeschlossenen Kühlaggregate. Da der Motor der Kühlmittelatmosphäre ausgesetzt ist, muß sein aus Blechen bestehender Kern eine hinreichende Beständigkeit gegenüber dem Kühlmittel besitzen. In diesem Zusammenhang ist die Beständigkeit des Überzugs gegenüber Freon von besonderer Bedeutung, wenn die Stanzkante unverändert bleibt und sich Rost bildet, der sich ablöst und von dem Freon mitgetragen wird, so daß Gefahr für die Arbeit des Ausdehnungsventils besteht. Andererseits wirkt das Eisen an der freiliegenden Oberfläche als Katalysator bei der Zersetzung des Freons, weswegen die Kanten üblicherweise gebläut werden.
• Beim Bläuen wird Wasserdampf mit einer Temperatur von 400 bis 6000C während des Abkühlens nach einem Spannungsfreiglühen bei 700 bis 8000C in einer Atmosphäre aus Stickstoff oder DX-Gas oder Wasserdampf bei 400 bis 6000C ohne vorheriges Glühen in einer Atmosphäre aus Stickstoff, DX-Gas oder Luft auf die zu behandelnden Zonen geblasen, Die vom Bläuen herrührende Oxydschicht muß nicht nur eine ausgezeichnete Beschaffenheit besitzen, sondern es darf auch infolge Klebens bzw. eines Haftens der Bleche aneinander keine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften stattfinden. Außerdem muß der Überzug gut an der Blechoberfläche haften, ohne daß die Gefahr eines Abblätterns oder Abriebs besteht. Es ist bekannt, einen anorganischen Phosphorsäure-Chromat-Uberzug zu verwenden, der eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Freon besitzt. Da es jedoch keinen für das Bläuen geeigneten Uberzug gibt, wird der bekannte Phosphorsäure-Chromat-Uberzug auch für solche Bleche verwendet, die gebläut werden.
• Eine besondere Schwierigkeit besteht bei dem vorerwähnten ueberzug darin, daß die Uberzugsmenge sorgfältig eingestellt werden muß, da der Uberzug eine nur geringe Haftung besitzt und beim Bläuen abblättert, wenn die über zugsmenge 2 g/m2 übersteigt. Andererseits neigt der Überzug züm Kleben und beeinträchtigt die magnetischen Eigenschaften, wenn die Uberzugsmenge unter 1,5 g/m2 liegt. Ein weiterer Nachteil des bekannten Überzugs besteht darin, daß anorganische Überzüge ein schlechteres Stanzverhalten besitzen und demzufolge geringere Werkzeugstandzeiten sowie ein häufigeres Polieren bedingen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere das Stanzverhalten zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, in die Chromat-Lösung ein organisches Harz einzubauen.
• Es wurde jedoch festgestellt, daß ein aus der vorerwähnten Lösung hergestellter Überzug zwar ein ausgezeichnetes Haftvermögen beim Glühen in neutraler oder reduzierender Atmosphäre, beispielsweise in Stickstoff oder Stickstoff/Wasserstoff besitzt, jedoch die magnetischen Eigenschaften infolge Klebens beim Bläuen in oxydierender Atmosphäre beeinträchtigt werden, obgleich das Haftvermögen des ueberzugs ausgezeichnet-ist, Bei der Untersuchung des Bläuverhaltens wurde nun festgestellt, daß sich auch das Kleben verhindern läßt, wenn die ein organisches Harz enthaltende Chromat-Lösung eine geringe Menge Phosphorsäure oder ein Phosphat enthält.
• Des weiteren wurde festgestellt, daß die Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften durch ein Kleben als Folge einer Dickenschwankung geringer ist. als bei herkömmlichen Phosphorsäure-Chromat-Überzügen. Beispielsweise werden die magnetischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt, wenn der Überzug eine spezifische Menge von 1,5 g/m2 unterschreitet, und das Haftungsvermögen des Überzugs ist selbst dann noch gut, d.h. es zeigt sich kein Abschälen und kein Abrieb, wenn der Auftrag 2 g/m2 übersteigt.
• Obgleich der Überzug ein organisches Harz enthält, bewirkt dieses im Gegensatz zur bisherigen Auffassung eine Verbesserung des Haftvermögens nach dem Bläuen. Ausserdem wurde festgestellt, daß der Überzug von Freon nicht angegriffen bzw. aufgelöst wird und daß es zu keinen Anlagerungen von Freon kommt, so daß der Überzug insgesamt eine bessere Freonbeständigkeit besitzt als die bisherigen Überzüge.
• Obgleich der erfindungsgemäße Überzug zur Verbesserung des Stanzverhaltens ein organisches Harz enthält, besitzt er auch nach dem Bläuen noch ein ausgezeichnetes Haftvermögen, das unerläßlich für eine Verwendung in einem Kühlaggregat ist. Außerdem schält sich der Überzug nicht ab, fällt kein Abrieb an und werden die magnetischen Eigenschaften bei guter Freonbeständigkeit nicht durch ein Kleben beeinträchtigt. Aus diesem Grunde eignet sich der Überzug vorzüglich für Bleche zum Herstellen von Kernen, die in Motoren für Kühlaggregate verwendet werden.
• Der erfindungsgemäße Überzug besteht im einzelnen aus Chromanhydrid und Chromat einzeln oder nebeneinander, 0,05 bis 5 T Phosphorsäure und/oder Phosphat Je 10 T Chrom-Ionen und 0,3 bis 30 T eines organischen Harzes je 10 T Chrom-Ionen. Ein aus einer solchen Lösung hergestellter Überzug besitzt ein ausgezeichnetes Stanz-und Bläuverhalten sowie eine hervorragende Freonbeständigkeit. Dagegen gehen diese Eigenschaften verloren, wenn eine der Lösungskomponenten fehlt.
• Als Chromat und Bichromat eignen sich nach der Erfindung einzeln oder nebeneinander Zink-, Magnesium-, Kalzium - und Aluminiumchromat bzw. -bichromat. Als Phosphate kommen Zink-, Magnesium-, Kalzium- und Aluminiumphosphat infrage.
• Als organisches Harz eignen sich die emulgierfähigen Harze wie beispielsweise Vinylacetat und dessen Kopolymerisate, Acrylsäureharz und dessen Kopolymerisate, Butadien-Styren-Kopolymerisat sowie die wasserlöslichen Harze wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyvinyläther-Maleinsäure-Kopolymerisat und Polyhydroxy-Athyl-Zellulose.
• Die oben erwähnten Mengen für Phosphorsäure und/oder Phosphat müssen eingehalten werden, da ein Anteil unter 0,05 T'ohne Einfluß auf die Vermeidung eines Haftens bleibt und über 5 T das Haftvermögen des Überzugs beeinträchtigen.
• Vorzugsweise beträgt der Anteil-des organischen Harzes 0,3 bis 30 T je 10 T Chrom-Ionen. Unter 0,3 T organisches Harz ergeben keine Verbesserung des Stanzverhaltens, während bei über 30 T nach dem Bläuen Kohlenstoff zurückbleibt, der einen störenden Abrieb ergibt.
• Die erfindungsgemäße Lösung kann zusätzlich noch 0,5 bis 10 T Oxyde je lo T Chrom-Ionen enthalten, die in der Lage sind, nichtleitende Verbindungen wie Borsäure kolloidale Kieselsäure, kolloidales Aluminiumoxyd und Titanoxyd zu bilden. Stattdessen oder zusätzlich kann die Lösung auch je 10 T Chrom-Ionen noch 0,2 bis 3 T Reduktionsmittel wie beispielsweise Polyalkohole, Amine und Karbonsäuren enthalten.
• Ein Zusatz der vorerwähnten Substanzen führt zu einer Verbesserung der Isolation nach dem Spannungsfreiglühen oder Bläuen; außerdem werden die Einbrennbedingungen verbessert. Weiterhin kann die Gefahr einer Schädigung des organischen Harzes durch die Zugabe von Oxyden, Hydroxyden oder Karbonaten zweiwertiger Metalle bis zu deren Löslichkeitsgrenze zu einer Chromsäure, Chromat und Bichromat enthaltenden Lösung vor dem Harzzusatz verringert werden, so daß Schwierigkeiten, die sich beim Auftragen infolge einer Zerstörung bzw. Zersetzung des organischen Harzes ergeben könnten, vermieden werden und das Auftragen über lange Zeiträume ohne Schwierigkeiten vonstatten geht.
• Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich aufsprühen oder aufwalzen. Die Einbrenntemperatur beträgt vorzugsweise 200 bis 7000C, da sich die Einbrennzeiten unter 2000C zu sehr verlängern und die Bearbeitbarkeit beeinträchtigt wird, während sich über 7000C auf dem Überzug eine Oberflächenschicht ergibt und sich leicht ein Abrieb bildet.
• Die Menge des Auftrags beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 g/m2. Schließlich kann die Lösung durch ein Abkühlen unter 20 0C noch mehr stabilisiert werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
• Beispiel 1 Ein Elektroband mit einer Länge von 980 mm und einer Dicke von 0,5 mm aus einem Stahl mit 1,0 Silizium wurde mit einer Lösung A unter Verwendung einer Gummiwalze in einer Menge von 1,0 gim2 und 2,3 g/m2 beschichtet und 30 sec.-bei 5000C gebrannt, Die Lösung bestand aus 100 T Wasser, 10 T Zinkbichromat als Chrom-Ion, 1 T Magensiumhydrogenphosphat, 5 T Acrylsäure-Harz in 50%iger Lösung.
• Das beschichtete Band wurde anschließend zum Herstellen von Kernblechen für einen Kühlaggregat-Motor gestanzt, wobei sich ein Innendurchmesser von 70 mm und ein Außendurchmesser von 120 mm ergab. Die Kernbleche wurden gestapelt, WIG-geschweißt, mit Trichloräthylen geb-izt und durch einstündiges Beblasen mit Wasserdampf bei 5500C in Luft gebläut.
• Beispiel 2 Ein Stahlband wie nach Beispiel 1 wurde in ähnlicher Weise durch Auftragen einer Lösung B in einer Menge ;<, von 0,9 und 2,4 g/m2 beschichtet. Die Lösung B war wie folgt zusammengesetzt: 100 T Wasser, 10. T Zinkbichromat als Chrom-Ion, 5 T Acrylsäure-Harz in 5obiger Lösung.
• Beispiel 3 Ein Band wie nach Beispiel 1 wurde mit einer Lösung C in einer Menge von 1,1 und 2,3 g/m2 beschichtet und 60 Sekunden bei 6000C gebrannt. Die Lösung C bestand aus: 200 T Wasser, 10 T Zinkbichromat als Chrom-Ion, 30 T Magnesiumhydrogenphosphat.
• Das Bläuverhalten und die anderen technologischen Eigenschaften der Überzüge aus den Lösungen A bis C sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
• Tabelle 1 Überzugsmenge Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 (g/m2) 1.0 2.3 0.9 2.4 1.1 2.3 Widerstand max. 92.0 305.5 121.0 200.0 62.0 115.0 (# -cm²) min. 33.0 92.0 25.0 123.5 12.5 55.0 mittl. 58.4 162.0 101,0 180.0 38.0 - 82.0 Haftvermögen 10> 10> 10> 10> 30 50 Korrosionsbestän- O O 0 0 1 2 digkeit Magnetische Ei- 0. 8 0 65.0 35.0 40.0 abge-Ge- genschaf. blättert ten (%) Haftver-0 0 0 0 2 x mögen 0 0 0 0 2 x Gewichts-Freonbe- verlust (mg/m²)0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 ständig- Blasen - - - - - -keit nach Anderung dem Blasen des Aus- - - - - - -sehens Bestän- max. 33.0 45.5 35.5 80.1 60.0 75.3 Glü- dig- min. 21.0 15.8 21.0 30.0 18.0 45.0 keit mittl. 25.8 38.0 32.0 40.2 35.0 58.0 in N2, 750 °C, Haftvermö- 0 0 0 0 0 x gen 2h Bei den Daten der vorstehenden Tabelle wurde der Wiederstand nach einem Verfahren der japanischen Industrienorm, das Haftvermögen durch einen Faltversuch bei 1800C in Form des geringsten Dorndurchmessers, die Korrosionsbeständigkeit durch einen sechsstündigen Salzsprühtest mit folgender Wertung bestimmt: O kein Rost, 1 1/3 Rost, 2 fleckenförmig gerostet, X total verrostet.
• Das Bläuen geschah durch einstündiges Aufblasen von Wasserdampf mit einer Temperatur von 550°C in Luft.
• Die Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften ist als Messwertdifferenz vor und nach dem Versuch angegeben, während das Haftvermögen nach dem Bläuen oder Glühen durch einen Abschälversuch mittels Zellophanband nach der folgenden Wertung bestimmt wurde: O kein Abschälen 1 1/3 Abschälen, 2 fleckenförmiges Abschälen, X totales Abschälen.
• Die Freonbeständigkeit wurde mittels Freon 22 (Suniso 4 G = 1:1, 160°C) in einem einwöchigen Versuch bei 1600C bestimmt, während das Glühen in Stickstoff zwei Stunden bei 750°C dauerte.

Claims (8)

Patentansprüchet

1. Lösung für Überzüge auf Stahlblech oder -band, insbesondere Elektroblech, d a d u r c-h g e k e n nz e i c h n e t , daß sie Chromsäureanhydrid, Chromat und Bichromat einzeln oder nebeneinander, 0,05 bis 5 T P osphorsäure je 10 T Chrom-Ionen und 0,3 bis 30 T anorganisches Harz je 10 T Chrom-Ionen enthielt.

2. Lösung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß sie anstelle von Phosphorsäure Phosphat enthält.

3. Lösung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie als Chromat Zink-, Magnesium-, Kalzium- oder Aluminium-Chromat einzeln oder nebeneinander enthält.

4. Lösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r-c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie als Bichromat Zink-, Magnesium-, Kalzium- oder Aluminium-Bichromat einzeln oder nebeneinander enthält.

5. Lösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie als Phosphat Zink-, Magneium-, Kalzium- oder Aluminium-Phosphat einzeln oder nebeneinander enthält.

6. Lösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie als organisches Harz Vinylacetat und dessen Kopolymerisate, Acrylsäureharz und deren Kopolymerisate, Buthadien-Styren-Kopolymerisat, Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyvinyläther-Maleinsäure-Kopolymerisat oder Polyhydroxy-Äthyl-Zellulose einzeln oder nebeneinander enthält.

7. Lösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie einen Nichtleiter bildenden Zusatz enthält.

8. Verfahren zum Auftragen eines Überzugs auf Stahlblech oder -band unter Verwendung einer Lösung nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß der Überzug nach dem Auftragen bei 200 bis 7000C gebrannt wird.