DE2264581B2 - Method for preparing a steel sheet for glass enamelling after the sheet has been deformed - Google Patents
Method for preparing a steel sheet for glass enamelling after the sheet has been deformedInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten eines Stahlbleches für eine nach einem Verformen des Bleches erfolgende Glasemaillierung mit den im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 19 65 586 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren umfaßt die elektrolytische Behandlung des zu beschichtenden Stahlbleches eine elektrolytische Feinentfettung sowie ein elektrolytisches Beizen. Im Abschluß an die derartige elektrolytische Oberflächenfeinreinigung erfolgt ein elektrolytisches Vernickeln des Stahlbleches, woran sich das Auftragen einer Schutzbeschichtung aus einem wasserlöslichen Polyphosphat anschließt. Nach dem Entfernen dieser Polyphosphat-Schutzbeschichtung wird der abschließende Emailleüberzug aufgebracht.The invention relates to a method for preparing a steel sheet for a after deformation of the Sheet glass enamelling with those specified in the preamble of claim 1 above Features. Such a method is known from DE-OS 19 65 586, for example. With this one known method comprises the electrolytic treatment of the steel sheet to be coated a electrolytic fine degreasing and electrolytic pickling. In conclusion to such an electrolytic one Surface fine cleaning is carried out by electrolytic nickel plating of the steel sheet, which is why this Applying a protective coating from a water-soluble Polyphosphate connects. After removing this protective polyphosphate coating, the final Enamel coating applied.
Mci diesem bekannten Verfahren erfolgt die elektrolytische Behandlung in erster Linie mit dem Ziel, i>än/lich fiMlfreic Blechoberflächen zu erzielen. Die w elektrolytische Entfettung beruht bekannterweise darauf, daß vorhandene Fettschichten mit Hilfe von bei der Elektrolyse entwickeltem Wasserstoffgas vom Metallsubstrat abgehoben werden. Um diese ^-Entwicklung zu erreichen, muß das Stahlblech jedoch als KathodeThis known process is carried out electrolytically Treatment primarily with the aim of achieving film-free sheet metal surfaces. the w electrolytic degreasing is known to be based on the fact that existing layers of fat with the help of Electrolysis evolved hydrogen gas can be lifted from the metal substrate. To this ^ development To achieve this, however, the steel sheet must act as a cathode
r> geschaltet werden, da anderweitig ein Entladen von H + -Ionen am Stahlblech nicht erzielt werden kann.r>, since otherwise a discharge of H + ions on the steel sheet cannot be achieved.
Das bekannte Vorbereitungsverfahren ist insofern nachteilig, als mit Hilfe der elektrolytischen Oberflächenbehandlung lediglich im wesentlichen völlig fett-The known preparatory method is disadvantageous in that it uses the electrolytic surface treatment only essentially completely fat
bo freie Oberflächen erreicht werden können, wenngleich
die Sauberkeit und insbesondere Fettfreiheit der zu beschichtenden Stahloberflächen von großer Bedeutungist.
Nicht erzielbar mit Hilfe der bekannten elektrolyti-bo free surfaces can be achieved, although the cleanliness and in particular freedom from grease of the steel surfaces to be coated is of great importance.
Not achievable with the help of the known electrolytic
br> sehen Oberflächenbehandlung ist jedoch eine Beeinflussung der Stahlblechoberflächen derart, daß die Haftfähigkeit des Stahlbleches für die später aufzubringende Emailleschicht verbessert wird.However, b r> see surface treatment is influencing the steel sheet surfaces so that the adhesive strength of the steel sheet is improved for the later applied enamel layer.
Aus »Sprechsaal für Keramik, Glas, Email«, 1961, Seite 465, linke Spalte, Absatz 3. ist es bekannt, »durch elektrochemische Korrosion der Blechoherfläche und Verankerung des Emails in den entstandenen Vertiefungen« ein Email auf Stahlblech zum Haften zu bringen. Derartige Verankerungsvertiefungen in der Stahlblechoberfläche sind jedoch nicht durch elektrolytisches Beizen zu erzielen, da Beizen einerseits und Ätzen andererseits jeweils unterschiedliche Verfahrensbedingungen au/weisen. So muß, wie bereits erwähnt, beim elektrolytischen Beizen der zu beizende Gegenstand als Kathode geschaltet werden, während beim elektrolytischen Ätzen der zu ätzende Gegenstand als Anode zu schalten ist Im Gegensatz zum Beizen wird beim Ätzen nicht nur die Deckschicht entfernt, vielmehr wird auch r> der Untergrund lokal angegriffen und abgetragen.It is known from “Lecture Hall for Ceramics, Glass, Email”, 1961, page 465, left column, paragraph 3, “through electrochemical corrosion of the sheet metal surface and anchoring of the enamel in the resulting depressions « to make an enamel stick to sheet steel. Such anchoring depressions in the sheet steel surface however, cannot be achieved by electrolytic pickling, as pickling on the one hand and etching on the other hand, each have different process conditions. As already mentioned, the electrolytic pickling the object to be pickled can be connected as a cathode, while electrolytic Etching the object to be etched is to be switched as an anode In contrast to pickling, when etching not only the top layer is removed, the subsoil is also attacked and eroded locally.
Die gemäß DE-OS 19 65 586 aufgebrachten Schutzbeschichtungen aus wasserlöslichen Polyphosphaten sind jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß diese Schutzschichten beim Lagern durch Zutritt von Feuchtigkeit unter Ausbildung hygroskopischer Zersetzungsprodukte zerfallen. Es versteht sich, daß die hygroskopischen Zerfallsprodukte ein rasches Oxidieren der zu schützenden Blechoberflächen begünstigen.The according to DE-OS 19 65 586 applied protective coatings of water-soluble polyphosphates are, however, associated with the disadvantage that these protective layers during storage by access by Moisture decomposes with the formation of hygroscopic decomposition products. It goes without saying that the hygroscopic decay products favor rapid oxidation of the sheet metal surfaces to be protected.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein 2Ί Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen so auszubilden, Jaß das Stahlblech besonders gute Hafteigenschaften aufweist und daß die entfernbare Schutzbeschichtung dem Angriff von Feuchtigkeit gewachsen ist. )<>The invention is therefore based on the object of a 2Ί To train the method with the features specified in the preamble of claim 1, Jaß that Sheet steel has particularly good adhesive properties and that the removable protective coating dem Attack of moisture has grown. ) <>
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß die durch elektrolytisches Ätzen hervorgerufenen Ätznar- r, ben einen hervorragenden Haftgrund für die Emaillierschicht bilden und daß die Wasserglas-Wachsschicht einerseits über hervorragende Schmierwirkung beim Verformen verfügt und andererseits gegenüber dem Angriff von Feuchtigkeit beständig ist.The technical progress that can be achieved with the aid of the invention is primarily to be seen in the fact that the Etching scars caused by electrolytic etching provide an excellent primer for the enamel layer form and that the waterglass-wax layer on the one hand has an excellent lubricating effect Has deforming and on the other hand is resistant to attack by moisture.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Beim Aufbringen von Wasserglas auf ein Stahlwerkstück, z. B. ein Stahlblech, eine Stahlplatte oder einen Stahlformkörper, wird die Oberfläche des Wasserglas- « filmes in der Praxis vorzugsweise mit einer gegen Feuchtigkeit beständigen Schicht überzogen, um so eine übermäßige Absorption von Feuchtigkeit durch das Wasserglas zu verhindern. Die übermäßige Feuchtigkeitsabsorption durch Wasserglas bewirkt nämlich, daß w das Wasserglas selbst zu weißlichen Pulverpartikeln verwittert. Wenn sich einmal das Wasserglas in duS weißliche Pulver umgewandelt hat, verliert es seine Korrosionsbeständigkeit. Die Feuchtigkeitsabsorption durch Wasserglas bewirkt auch, daß es viskoser wird. « Demgemäß führt die übermäßige Feuchtigkeitsabsorption durch Wasserglas, wenn mit Wasserglas beschichtete Stalllbleche längere Zeit übereinandergestapelt gelagert \ver<hn müssen, dazu, daß die Stahlbleche aneinander kl^ftn. boWhen applying water glass to a steel workpiece, e.g. B. a steel sheet, a steel plate or a Steel molding, the surface of the water glass film is in practice preferably with a counter Moisture resistant layer coated so as to prevent excessive absorption of moisture by the To prevent water glass. Namely, the excessive moisture absorption by water glass causes w the water glass itself weathered into whitish powder particles. Once the water glass is in duS has converted to whitish powder, it loses its resistance to corrosion. The moisture absorption water glass also makes it more viscous. «Accordingly, the excessive moisture absorption leads through water glass, if stable sheets coated with water glass are stacked on top of one another for a long time stored \ ver <that the steel sheets cling together. bo
Gemäß ei W bevorzugten Ausführungsform der Erfindung w'ifA eine wäßrige Wasserglaslösung, bestehend aus A VaiVi'henteilen Wasser und 10 Volumenteilen Wasserglas, (lilfth übliche Walzenbeschichtung auf die Oberfläche tfiii^s Stahlbleches aufgebracht und durch (,<-, Aufblasen von warmer Luft getrocknet. Nach dem Trocknen wird das mit Wasserglas beschichtete Stahlblech in eine Warhslösnnp eincptsucht. Hie durch Auflösen von normalerweise festem Wachs in Toluol in einer Menge von 100 g Wachs pro Liter Toluol hergestellt worden ist Anstatt das Stahlblech in die Wachslösung einzutauchen, kann rum Beschichten des Wasserglasüberzugs mit einer Wachsschicht das Stahlblech auch in geschmolzenes Wachs eingetaucht oder einer Walzenbeschichtung unterzogen werden. Die Dicke der auf das Stahlblech aufzubringenden Wasserglasschicht beträgt vorzugsweise 2 bis 5 u.m und die auf der Wasserglasschicht befindliche feste Wachsschicht sollte vorzugsweise 0,5 bis 1 μπι dick sein. Mit einer Wasserglasschicht und einem Wachsüberzug der obengenannten Dicken wird eine ausgezeichnete Tiefziehbarkeit erzielt Selbst nach dem Tiefziehen kann das Stahlblech mit einer fest darauf haftenden Glasemailschicht überzogen werden. Um eine feste Haftung zwischen dem Stahlblech und der Glasemailschicht zu gewährleisten, wird die Oberfläche des Stahlwerkstückes oder des Stahlbleches vor dem Aufbringen der Wasserglasschicht aufgerauht.According ei W preferred embodiment of the invention w'i f A, an aqueous water glass solution, consisting of A VaiVi'henteilen water and 10 parts by volume of water glass (lilfth conventional roll coating onto the surface TFIIIA ^ s steel sheet applied and (<- warm inflating Air-dried. After drying, the steel sheet coated with water glass is immersed in a heat dissolving agent, which has been prepared by dissolving normally solid wax in toluene in an amount of 100 g wax per liter of toluene. Instead of immersing the steel sheet in the wax solution, coating can be used of the water glass coating with a wax layer, the steel sheet can also be dipped in molten wax or subjected to a roller coating. The thickness of the water glass layer to be applied to the steel sheet is preferably 2 to 5 μm and the solid wax layer on the water glass layer should preferably be 0.5 to 1 μm thick With a water glass layer u Excellent deep-drawability is achieved with a wax coating of the above-mentioned thicknesses. Even after deep-drawing, the steel sheet can be coated with a glass enamel layer firmly adhering thereto. In order to ensure firm adhesion between the steel sheet and the glass enamel layer, the surface of the steel workpiece or the steel sheet is roughened before the water glass layer is applied.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß zuerst die Werkstückoberfläche, z. B. das Stahlblech, aufgerauht wird, bevor die Wasserglasschicht aufgebracht wird.The inventive method is carried out in such a way that first the workpiece surface, for. B. the steel sheet, is roughened before the waterglass layer is applied.
Bei der erfindungsgemäßen Ätzung wird ein flüssiger Elektrolyt auf die Oberfläche des flach ausgebreiteten Stahlbleches gespritzt und das Stahlblech kann leichter gehandhabt werden als im Falle der Ätzung durch Eintauchen des Stahlbleches in eine Elektrolytzelle.In the case of the etching according to the invention, a liquid electrolyte is spread out on the surface of the flat Steel sheet sprayed and the steel sheet can be handled more easily than in the case of etching through Immersing the steel sheet in an electrolytic cell.
Nach mehrjährigen Untersuchungen wurde nun gefunden, daß Nachteile der üblichen Ätzvorbehandlung für die Glasemaillierung dadurch vermieden werden können, daß man eine vergleichsweise hohe relative Geschwindigkeit zwischen dem flüssigen Elektrolyten und dem Stahlblech anwendet. Außerdem dient die hohe relative Geschwindigkeit zwischen dem flüssigen Elektrolyten und dem Stahlblech auch dazu, die Oberfläche des Stahlbleches aufzurauhen unter Bildung von scharfwinkeligen Vorsprüngen und Einbuchtungen, die über die Oberfläche des Stahlbleches dicht verteilt sind. Dadurch ist es gelungen, die Haftung zwischen der Glasemailschicht und dem Stahlblech stark zu verbessern und den elektrolytischen Ätzvorgang zu verbessern, ohne daß die Ätzvorrichtungen vergrößert werden müssen.After several years of investigations, it has now been found that there are disadvantages of the usual etching pretreatment for the glass enamelling can be avoided by having a comparatively high applies relative velocity between the liquid electrolyte and the steel sheet. aside from that the high relative speed between the liquid electrolyte and the steel sheet also serves to roughening the surface of the steel sheet to form sharp-angled protrusions and indentations, which are densely distributed over the surface of the steel sheet. This made it possible to reduce the liability greatly improve the electrolytic etching process between the glass enamel layer and the steel sheet to improve without having to enlarge the etching devices.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described in more detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. IA eine fragmentarische Querschnittsansicht eines gewalzten Stahlbleches, das mit einem Wasserglasüberzug und einer Wachsschicht versehen ist,1A is a fragmentary cross-sectional view of a rolled steel sheet coated with a water glass coating and is provided with a layer of wax,
Fig. IB eine fragmentarische Querschnittsansicht eines mit Wasserglas beschichteten Stahlbleches, das vor der Glasemaillierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelt worden ist,Figure IB is a fragmentary cross-sectional view a coated with water glass steel sheet, which before the glass enamelling according to the invention Procedure has been pretreated,
Fig. IC eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Stahlbleches, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Phosphatschicht und einer Wasserglasschicht überzogen worden ist,FIG. 1C is a fragmentary cross-sectional view of a steel sheet produced according to the present invention Process has been coated with a phosphate layer and a water glass layer,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines elektrischen Stromkreises zur Durchführung des Ätzverfahrens unter Verwendung einer Elektrolytzelle mit einer rotierenden Trommel,Fig. 2 is a schematic diagram of an electrical Circuit for carrying out the etching process using an electrolyte cell with a rotating drum,
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Zählung der Spitzenwerte (peak count) und dem PEI (Porcelain Enamelling lnstitute)-lndex (in %) erläutert, dieFig. 3 is a graph showing the Relationship between the peak count and the PEI (Porcelain Enamelling lnstitute) index (in%) explains the
F i g. 4A und 5A Bilder der Oberfiächenzustände von Stahlblechen, die unter Verwendung einer stationärenF i g. 4A and 5A pictures of the surface conditions of Steel sheets made using a stationary
Elektrolytzelle bzw. einer rotierenden Elektrolytzelle geätzt worden sind, aufgenommen mit einem Abtaslelektronenmikroskop bei einer Vergrößerung von 1 OOOfach, dieElectrolytic cell or a rotating electrolytic cell have been etched, recorded with a scanning electron microscope at a magnification of 1 000 times that
F i g. 4B und 58 Bilder entsprechend denjenigen der ί Fig.4A und 5A, wobei diesmal jedoch die Vergrößerung auf 3000fach gesteigert wurde, dieF i g. 4B and 58 pictures corresponding to those of ί 4A and 5A, but this time the enlargement has increased to 3000 times that
F i g. 4C und 5C Bilder entsprechend denjenigen der F i g. 4A und 5A, wobei diesmal jedoch die Vergrößerung auf 10 OOOfach gesteigert wurde, die ι οF i g. 4C and 5C are pictures corresponding to those of Figs. 4A and 5A, but this time the enlargement was increased to 10,000 times, the ι ο
Fig.6 und 7 eine seitliche Ansicht bzw. eine ebene Draufsicht auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und die6 and 7 are a side view and a plane view, respectively Top view of a device which is suitable for carrying out the method according to the invention, and the
F i g. 8A, 8B und 8C Bilder der Oberflächenzustände eines unter Verwendung eines sich schnellbewegenden flüssigen Elektrolyten in der Vorrichtung gemäß den F i g. 6 und 7 geätzten Stahlbleches, aufgenommen unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops bei einer Vergrößerung von 1 OOOfach, 3OO0fach bzw. IO OOOfach.F i g. 8A, 8B and 8C are images of the surface conditions of a using a fast moving one liquid electrolytes in the device according to FIGS. 6 and 7 etched steel sheet, added below Use of a scanning electron microscope with a magnification of 1,000 times, 3,000 times or IO OOO-fold.
Die F i g. 1A der Zeichnungen zeigt eine fragmentarische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelten Stahlbleches A. Die rauhe Oberfläche des Stahlbleches A ist, wie in der Fig. IA angegeben, mit einer trockenen Wasserglasschicht B 2ϊ überzogen und auf der Wasserglasschicht S befindet sich eine Schmiermittelschicht C. Die Fig. IB zeigt ein Stahlblech A 1, das vor dem Aufbringen einer trockenen Wasserglasschicht B geätzt und mit einer Nickelschicht E überzogen worden ist. Auf der Wasserglasschicht B befindet sich eine Schmiermittelschicht C. Die Fig. IC erläutert ein Stahlblech A 1, das mit einer Phosphatschichi D überzogen ist. Auf der Phosphatschicht D befindet sich eine Schmiermittelschicht C. The F i g. 1A of the drawings shows a fragmentary view of a pre-treated according to the inventive method the steel sheet A. The rough surface of the steel sheet A, as indicated in Fig. IA, with a dry water glass layer B coated 2ϊ and on the water glass layer S is a lubricant layer C. IB shows a steel sheet A 1 which has been etched and coated with a nickel layer E before a dry water glass layer B is applied. On the water glass layer B, a lubricant layer is C. Figs. IC illustrates a steel plate A 1 that is coated with a Phosphatschichi D. On the phosphate layer D there is a lubricant layer C.
Wenn nun ein gewalztes Stahlblech beispielsweise r> mittels einer Presse vor der Glasemaillierung verformt wird, werden die Wellen auf der Blechoberfläche abgeflacht oder nivelliert, wodurch möglicherweise Kratzer oder Schrammen auf der nivellierten Oberfläche erzeugt werden. Diese Abflachung der Wellen und die Gefahr der Kratzerbildung auf der abgeflachten Oberfläche sind unvermeidlich, selbst wenn die Stahlblechoberfläche mit einem Nickel- oder Phosphatüberzug versehen ist. Die abgeflachte Oberfläche und die Kratzer schwächen die Haftung zwischen dem Stahlblech und der Glasemaillierungsschicht darauf und beeinträchtigen auch das Aussehen der emaillierten Formkörper. Insbesondere das mit einem Phosphatüberzug versehene Stahlblech muß während der Verformung vorsichtig gehandhabt werden, damit sich die Phosphatschicht nicht ablöst. Die Phosphatschicht selbst wirkt während der Druckverformung als Schmiermittel. Zusammen mit der Phosphatschicht kann ein geeignetes Seifenmaterial verwendet werden. Diese Phosphatschicht sollte vorzugsweise auch nach der Verformung mittels der Presse auf der Stahlblechoberfläche beibehalten werden, um eine feste Haftung des Anstrichüberzugs oder des Glasemailüberzugs auf dem Stahlblech zu gewährleisten. Wenn jedoch die Phosphatschicht Kratzer aufweist oder während der eo Verformung durch die Presse an derselben haften bleibt, wird ihre Funktion stark beeinträchtigt If a rolled steel sheet is now deformed, for example by means of a press, before glass enamelling, the waves on the sheet surface are flattened or leveled, which may cause scratches or scrapes on the leveled surface. This flattening of the waves and the risk of scratching the flattened surface are inevitable, even if the steel sheet surface is coated with nickel or phosphate. The flattened surface and the scratches weaken the adhesion between the steel sheet and the glass enamel layer thereon and also affect the appearance of the enameled molded articles. In particular, the steel sheet provided with a phosphate coating must be handled carefully during the deformation so that the phosphate layer does not peel off. The phosphate layer itself acts as a lubricant during compression set. A suitable soap material can be used with the phosphate layer. This phosphate layer should preferably be retained on the steel sheet surface even after the deformation by means of the press, in order to ensure firm adhesion of the paint coating or the glass enamel coating to the steel sheet. However, if the phosphate layer is scratched or stuck to it during the deformation by the press, its function will be severely impaired
Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn eine sehr dünne Schicht aus dem vergleichsweise weniger flexiblen trockenen Wasserglas auf die Stahlblechoberfläche aufgebracht wird, die aufgerauhten Zustände der Stahlblechoberfläche während des gesamten Verformungsprozesses durch die Presse aufrechterhalten werden können. Der Grund für diese Verbesserung scheint folgender zu sein: Alle kleinen Vertiefungen aul der gesamten rauhen Oberfläche des Stahlbleches werden durch das vergleichsweise harte Material, d. h das Wasserglas, bedeckt, das die Vertiefungen auffüllt wie in den Fig. IA, IB und IC dargestellt, und die Wasserglasschicht nimmt die lokale Konzentration eines hohen Druckes während der Verformung auf wodurch eine Deformation der rauhen Oberflächenbedingungen, z. B. die Beseitigung der Vorsprünge und die Auffüllung der Vertiefungen mit Stahl von den Vorsprüngen, verhindert wird. It has now been found that if a very thin layer of the comparatively less flexible dry water glass is applied to the steel sheet surface, the roughened state of the steel sheet surface can be maintained during the entire deformation process by the press. The reason for this improvement seems to be as follows: All small depressions on the entire rough surface of the steel sheet are caused by the comparatively hard material, i.e. h the water glass, which fills up the depressions as shown in FIGS. B. the elimination of the projections and the filling of the recesses with steel from the projections is prevented.
Es wurde nun gefunden, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorbehandlung Stahlbleche mit glatten Oberflächen, beispielsweise Stahlbleche mit einem glänzenden Oberflächenüberzug, mittels einer Presse verformt werden können, ohne daß Kratzer auf den Oberflächen derselben entstehen. Das vergleichsweise harte Wasserglas wird auf die Stahlblechoberflächen in einer solchen Dicke aufgetragen, daß die Wasserglasschicht selbst durch die sich bewegenden Teile einer Verformungsvorrichtung zerkratzt werden kann, daß jedoch die Stahlblechoberflächen unter dem Wasserglas intakt bleiben.It has now been found that with the help of the pretreatment according to the invention, steel sheets with smooth surfaces, for example steel sheets with a glossy surface coating, by means of a Press can be deformed without scratching the surfaces of the same. That comparatively hard water glass is applied to the steel sheet surfaces in such a thickness that the Water glass layer itself can be scratched by the moving parts of a deforming device can, however, that the steel sheet surfaces remain intact under the water glass.
Die Aufbringung von Wasserglas auf ein Stahlblech vor der Glasemaillierung (Feueremaillierung) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.The application of water glass to a steel sheet before the glass enamelling (fire enamelling) after The method according to the invention is explained in more detail in the following examples.
Zwei Proben von nach dem erfindungsgemäßer Verfahren zu schützenden Stahlblechen wurden hergestellt unter Verwendung von kaltgewalzten Stahlblechen einer Stärke von 0,8 mm (mit einem matter Oberflächenüberzug von 3,0 μ Hmax), die mit 5 μΐη bzw 3,5 μΐη dicken trockenen Wasserglasschichten und Überzugsschichten aus einem geeigneten Pressenschmiermittel auf den Wasserglasschichten überzogen waren.Two samples of steel sheets to be protected by the method according to the invention were produced using cold-rolled steel sheets 0.8 mm thick (with a matt Surface coating of 3.0 μ Hmax), which with 5 μΐη or 3.5 μm thick dry waterglass layers and coating layers made from a suitable press lubricant were coated on the waterglass layers.
Unter Verwendung der gleichen Stahlbleche einer Stärke von 0,8 mm wurden vier Vergleichsproben ohne einen Wasserglasüberzug hergestellt, die mit Schmiermittelüberzügen versehen wurden.Using the same steel sheets with a thickness of 0.8 mm, four comparison samples were made without produced a water glass coating, which were provided with lubricant coatings.
Sämtliche Proben wurden auf identische Art und Weise zu Bechern verformt und dann wurden die Kratzerbildung und die Abflachungseffekte (Nivellierungseffekte) der verschiedenen Proben miteinander verglichen. Jeder Probenbecher war 55 mm tief und wurde durch Ausstanzen eines Rohlings mit einem Durchmesser von 200 mm mittels einer Stanze mit flacher Oberfläche mit einem Durchmesser von 100 mm hergestellt, wobei eine Druckbelastung von 5 Tonner angewendet wurde. Die äußere Oberfläche des gezoge nen Teils wurde der Kratzerbildung und Abflachung ausgesetzt Der Glanz bzw. die Glätte der äußerer Oberfläche nahm zu mit der Anzahl der Kratzer und dem Grad der Abflachungszunahme. Der Glanz und die Glätte der äußeren Oberfläche der Probebecher wurder nach dem ASTM-Verfahren D 523 bzw. nach deir Verfahren gemäß JIS Z 874t gemessen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt Kleine Werte für den Glanz (Glätte] (in %) in der folgenden Tabelle I bedeuten einen guter Schutz der rauhen Probenoberfläche durch die Schutzschichten, da nämlich der Glanz bzw. die Glätte um se geringer ist, je besser der Schutz ist All samples were formed into cups in an identical manner and then the scratching and flattening effects (leveling effects) of the various samples were compared with one another. Each sample cup was 55 mm deep and was made by punching out a blank having a diameter of 200 mm by means of a flat surface punch having a diameter of 100 mm while applying a compressive load of 5 tons. The outer surface of the drawn part was subjected to scratching and flattening. The glossiness of the outer surface increased with the number of scratches and the degree of the flattening increase. The gloss and the smoothness of the outer surface of the sample cups were measured by the ASTM method D 523 and the method according to JIS Z 874t, respectively. The results obtained are summarized in the following table 1. Small values for the gloss (smoothness) (in%) in the following table I mean good protection of the rough sample surface by the protective layers, since the gloss or smoothness is lower by se is, the better the protection
OberflächenschichlcnSurface layers
Glanz Gs (O1), %")Gloss Gs (O 1 ),% ")
(an drei Stellen bei jeder Probe)(in three places on each sample)
Stelle
IJob
I.
Pressenschmiermittel allein 85,84 88,80Press lubricant alone 85.84 88.80
Pressenschmiermittel allein 75,20 89,20Press lubricant alone 75.20 89.20
Pressenschmiermittel allein 104,40 79,52Press lubricant alone 104.40 79.52
Pressenschmiermittel allem 116,24 88,00Press lubricant all 116.24 88.00
5 μ dicke Wasserglasschicht 45,60 36,24 plus Pressenschmiermittel5μ thick waterglass layer 45.60 36.24 plus press lubricant
3,5 μ dicke Wasserglasschicht 41,60 32,96 plus Pressenschmiermittel3.5μ thick waterglass layer 41.60 32.96 plus press lubricant
*) Glanz Gs (0°) in %, entsprechend )IS Z 8741.*) Gloss Gs (0 °) in%, corresponding to) IS Z 8741.
92,80
90,00
81,28
80,80
47,2092.80
90.00
81.28
80.80
47.20
37,6037.60
MittelwertAverage
89,12
84,80
88,40
95,04
43,0489.12
84.80
88.40
95.04
43.04
37,3637.36
Wie die vorstehende Tabelle I zeigt, wurde der Glanz der äußeren Oberfläche der Becherprobe auf etwa die Hälfte herabgesetzt durch Aufbringen einer Wasserglasschicht auf das Stahlblech im Vergleich zu den Becherproben mit dem Pressenschmiermittel allein. Bei den Proben mit den 5 μιτι bzw. 3,5 μπι dicken Wasserglasschichten waren praktisch keine Kratzer und abgeflachten Teile, die durch die Verformung hervorgerufen worden waren, zu sehen. Auf diese Weise wurden mit solchen Schutzschichten die Oberflächenbedingungen des Stahlbleches vor der Verformung mittels der Presse auch nach der Verformung des Stahlbleches mittels der Presse beibehalten. Bei Verwendung einer Pressenschmiermittelschicht allein trat eine beträchtlich große Anzahl von Kratzerlinien und abgeflachten Teilen auf, die durch die Verformung auf der Stahlblechoberfläche erzeugt worden waren.As Table I above shows, the gloss of the outer surface of the cup sample was reduced to about Half reduced by applying a water glass layer to the steel sheet compared to the Cup samples with the press lubricant alone. For the samples with the 5 μm or 3.5 μm thick Water glass layers were practically no scratches and flattened parts caused by the deformation had been caused to see. In this way, with such protective layers, the surface conditions became of the steel sheet before the deformation by means of the press also after the deformation of the steel sheet maintained by means of the press. When a press lubricant layer was used alone, there was significant one large number of scratch lines and flattened parts caused by the deformation on the Steel sheet surface had been generated.
Ein typisches Beispiel für die Verbesserung der Tiefzieheigenschaften ist das folgende:A typical example of improving deep-drawing properties is the following:
Wenn ein 1,6 mm dickes Stahlblech aus einem Stahl der Klasse SPCC (JIS) mittels einer Presse nach dem Aufbringen einer 5 Mikron dicken Wasserglasschicht plus einer Pressenschmiermittelschicht gezogen wurde, wurde eine Ziehverhältnisgrenze L.D.R. von 2,25 erhalten. Wenn andererseits das gleiche Stahlblech auf die gleiche Weise ohne Verwendung einer Wasserglasschicht gezogen wurde, betrug seine Ziehverhältnisgrenze L.D.R. nur 2,05. Es wird allgemein angenommen, daß sich die hohe Viskosität des Pressenschmiermittels günstig auf die Tiefzieheigenschaften auswirkt und daß die Wasserglasschicht oder eine ähnliche Festphasenschicht eine sehr hohe Viskosität verleiht.When a 1.6 mm thick steel sheet made of a steel of the SPCC (JIS) class by means of a press according to the Applying a 5 micron thick waterglass layer plus a press lubricant layer was drawn, a draw ratio limit L.D.R. of 2.25 obtained. If, on the other hand, the same steel sheet on was drawn in the same manner without using a waterglass sheet, its draw ratio limit was L.D.R. only 2.05. It is generally believed that the high viscosity of the press lubricant has a beneficial effect on the deep-drawing properties and that the waterglass layer or a similar solid phase layer gives a very high viscosity.
Zwei Stahlblechproben, die dem erfindungsgemäßen Vorbehandlungsverfahren unterworfen werden sollten, wurden hergestellt unter Verwendung von kaltgewalzten Stahlblechen einer Stärke von 1,8 mm (mit einer glänzenden Oberfläche), die mit 5 bzw. 3,5 μπι dicken trockenen Wasserglasschichten und mit Deckschichten aus einem geeigneten Pressenschmiermittel beschichtet wurden. Unter Verwendung des gleichen Stahlbleches einer Stärke von 1,8 mm wurde eine andere Testprobe ohne einen Wasserglasüberzug hergestellt, auf die nur eine Schmiermittelschicht aufgetragen wurde.Two steel sheet samples to be subjected to the pretreatment process according to the invention, were made using cold-rolled steel sheets 1.8 mm thick (with a shiny surface), which are 5 or 3.5 μm thick dry waterglass layers and coated with top layers of a suitable press lubricant became. Another test sample was made using the same 1.8 mm thick steel sheet Manufactured without a water glass coating on which only a layer of lubricant was applied.
Alle Proben wurden auf die gleiche Art und Weise gezogen und die Kratzerbildung und die Abflachungsef- -'Ii fekte der verschiedenen Proben wurden miteinander verglichen. Jede Probe wurde un^er Verwendung eines Stempels mit einer flachen Oberfläche mit einem Durchmesser von 140 mm bis zu einer Tiefe von 85 mm gezogen unter Verwendung eines Bleches (Rohlings) All samples were drawn in the same way and the scratching and flattening effects of the various samples were compared with one another. Each sample was drawn using a punch with a flat surface with a diameter of 140 mm to a depth of 85 mm using a metal sheet (blank)
21J mit einem Durchmesser von 280 mm und unter Anwendung einer Druckbelastung von 6 Tonnen.2 1 J with a diameter of 280 mm and applying a pressure load of 6 tons.
Bei der Probe, die nur durch die Pressenschmiermittelschicht geschützt war, entstanden unzählige parallele Kratzer auf ihrer äußeren Oberfläche bei demThe sample, which was only protected by the press lubricant layer, produced countless parallel lines Scratches on its outer surface at that
in obengenannten Tiefziehen. Die Anzahl der parallelen Kratrer wurde stark vermindert, wenn die Probe mit einer 3 μιτι dicken Wasserglasschicht versehen war. Bei der Probe mit der 5 μηι dicken Wasserglasschicht trat praktisch keine Kratzerbildung beim Tiefziehen auf.in the deep drawing mentioned above. The number of parallel Crater was greatly reduced when the sample was provided with a 3 μm thick water glass layer. at the sample with the 5 μm thick water glass layer entered practically no scratching during deep drawing.
r> Der Grad des Glanzes bzw. der Glätte der einzelnen Proben wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.r> The degree of gloss or smoothness of each sample was determined in the same manner as in Example 1 measured. The results obtained are summarized in Table II below.
5555
6060
65 Oberflächenschichten65 surface layers
Glanz Gs (0°), %Gloss Gs (0 °),%
Pressenschmiermittelschicht allein 96,0
3 μπι dicke Wasserglasschicht 63,2Press lubricant layer alone 96.0
3 μm thick water glass layer 63.2
plus Pressenschmiermittelschicht
5 μιτι dicke Wasserglasschicht 49,6plus press lubricant layer
5 μm thick water glass layer 49.6
plus Pressenschmiermittelschichtplus press lubricant layer
Wie aus der vorstehenden Tabelle II hervorgeht, wies die Probe, die nur eine Pressenschmiermittelschicht aufwies, den größten Glanz auf, nicht nur wegen der glänzenden Oberfläche vor dem Ziehen, sondern auch wegen der Kratzerbildung im Verlaufe des Tiefziehens. Es wurde festgestellt, daß der Glanz der Proben, die Wasserglasschichten aufwiesen, geringer war trotz der fehlenden Kratzerbildung. Der Grund für diese Verringerung des Glanzes ist der, daß durch das Gleiten und Rotieren des Kristallgitters des Stahlbleches während der plastischen Deformation bei der Verformung auf der Stahlblechoberfläche kleine Wellen entstehen, so daß der ursprüngliche Glanz der Oberfläche des Stahlbleches nicht aufrechterhalten werden kann. As can be seen from Table II above, the sample which had only one press lubricant layer exhibited the greatest gloss, not only because of the glossy surface before drawing, but also because of the scratching in the course of deep drawing. It was found that the gloss of the samples which had waterglass layers was lower in spite of the lack of scratching. The reason for this reduction in gloss is that the sliding and rotating of the crystal lattice of the steel sheet during plastic deformation causes small waves on the surface of the steel sheet when it is deformed, so that the original gloss of the surface of the steel sheet cannot be maintained.
Die Vorteile der Verwendung der Wasserglasschicht werden jedoch durch diese Änderung des Glanzes bzw. der Glätte der Oberfläche nicht beeinträchtigtHowever, the advantages of using the waterglass layer are enhanced by this change in gloss or the smoothness of the surface is not affected
Zwei Stahlblechproben, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelt werden sollten, wurden hergestellt durch Aufbringen von 5 bzw. 3,5 μιη dicken trockenen Wasserglasschichten auf mit Phosphatüberzügen versehene Stahlbleche und darauf wurden Überzugsschichten aus einem geeigneten Pressenschmiermittel aufgebracht. Unter Verwendung des gleichen, mit einem Phosphatüberzug versehenen τ Stahlbleches wurde eine Testprobe ohne einen Wasserglasüberzug hergestellt, auf die eine Seifenschicht aufgebracht wurde. Die so hergestellten Proben wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gezogen und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden ίο Tabelle III zusammengefaßt.Two steel sheet samples, which were to be pretreated according to the method according to the invention, were produced by applying 5 or 3.5 μm thick dry waterglass layers to steel sheets provided with phosphate coatings, and coating layers of a suitable press lubricant were applied to them. Using the same phosphate-coated τ steel sheet, a test sample without a water-glass coating on which a layer of soap was applied was prepared. The samples produced in this way were taken in the same way as in Example 1 and the results obtained are summarized in the following Table III.
OberfiächenschichtenSurface layers
Glanz Gs (0°), °/oGloss Gs (0 °), ° / o
(an drei Stellen für jede Probe)(in three places for each sample)
StelleJob
2 32 3
Seifenschicht allein 27,76 38,40 34,40 33,52Soap layer alone 27.76 38.40 34.40 33.52
3,5 μ dicke Wasserglasschicht 32,16 27,20 30,40 29,923.5 μ thick waterglass layer 32.16 27.20 30.40 29.92
plus Pressenschmiermittelschichtplus press lubricant layer
5 μ dicke Wasserglasschicht 26,40 29,60 29,04 28,325 μ thick waterglass layer 26.40 29.60 29.04 28.32
plus Pressenschmiermittelschichtplus press lubricant layer
Es wurde festgestellt, daß bei der Probe, die nur eine Seifenschicht aufwies, der Phosphatüberzug teilweise entfernt war unter Erhöhung des Glanzes des Stahlbleches. Dagegen wurde bei der eine Wasserglasschicht aufweisenden erfindungsgemäßen Probe der Phosphatüberzug durch das Tiefziehen überhaupt nicht angegriffen und der Glanz wurde durch das Ziehen nicht verändert.The sample which had only one layer of soap was found to have partial phosphate coating was removed while increasing the gloss of the steel sheet. On the other hand there was a waterglass layer having sample according to the invention, the phosphate coating by the deep drawing not at all attacked and the gloss was not changed by the pulling.
Vier Proben von Stahlblechen aus einem Stahl mit einem außergewöhnlich niedrigen Kohlenstoffgehalt für die Glasemaillierung wurden behandelt durch Aufbringen einer Schwefelsäureätzlösung (bis eine Gewichtsabnahme von 2 g/0,09 m2 erzielt worden war) und anschließend mit Nickel plattiert (in einer Menge von 50mg/0,09m2 3 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzubehandelnde Proben wurden hergestellt unter Verwendung der so vorbehandelten Stahlbleche aus einem Stahl mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt durch Aufbringen von 3,5, 2,5 bzw. 1,5 μιη dicken trockenen Wasserglasschichten. Eine Testprobe, die keinen Wasserglasüberzug aufwies, wurde hergestellt unter Verwendung des wie oben vorbehandelten Stahlbleches aus einem Stahl mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt. Alle auf diese Weise hergestellten Proben wurden wie im Beispiel 1 Tiefziehtests unterzogen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.Four samples of steel sheets made from a steel with an exceptionally low carbon content for glass enamelling were treated by applying a sulfuric acid etching solution (until a weight loss of 2 g / 0.09 m 2 was achieved) and then plated with nickel (in an amount of 50 mg / 0.09m 2 3 samples to be pretreated according to the method according to the invention were produced using the steel sheets pretreated in this way from a steel with a very low carbon content by applying 3.5, 2.5 or 1.5 μm thick dry waterglass layers. which had no waterglass coating was produced using the steel sheet pretreated as above from a steel with a very low carbon content.All samples produced in this way were subjected to deep-drawing tests as in Example 1. The results obtained are summarized in Table IV below.
Dicke der Wasserglasschicht (μιη)Thickness of the waterglass layer (μιη)
Haftfestigkeit der GlasemailleAdhesion strength of the Glass enamel
schlecht schlecht mäßig gut ausgezeichnetbad bad moderately good excellent
Wie die vorstehende Tabelle IV zeigt, konnte die geätzte und mit Nickel plattierte Oberfläche des Stahlbleches aus den Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt durch die 3,5 Mikron dicke Wasserglasschicht fast vollständig geschützt werden, so daß eine sehr starke Haftung zwischen dem Stahlblech und der Glasemailleschicht gewährleistet war. As shown in Table IV above, the etched and nickel-plated surface of the steel sheet made of the very low carbon steel could be almost completely protected by the 3.5 micron thick waterglass layer, so that a very strong bond between the steel sheet and the glass enamel layer is ensured was.
Allgemein sind die Oberflächenbedingungen des Stahlbleches sehr wichtig für die Erzielung einer guten Glasemailleschicht (Feueremailleschicht) darauf. Wenn die Stahloberfläche vollständig eben ist, ist es sehr schwierig, eine feste Bindung zwischen dem Stahlblech und der Glasemailleschicht zu erzielen. Die durch das Aufbringen einer Wasserglasschicht auf die Oberfläche des Stahlbleches zum Zwecke der Vorbehandlung des Stahlbleches für die Glasemaillierung erzielbaren Vorteile sind folgende:In general, the surface conditions of the steel sheet are very important for obtaining a good one Glass enamel layer (fire enamel layer) on top. If the steel surface is completely flat, it is very much difficult to achieve a strong bond between the steel sheet and the glass enamel layer. The through the Application of a water glass layer to the surface of the steel sheet for the purpose of pretreating the Steel sheet for the glass enamelling achievable advantages are the following:
(a) Das Stahlblech kann nach der Verformung, die beispielsweise mittels einer Presse durchgeführt wird, leicht entfettet werden, w ^iI Wasserglas selbst eine entfettende Wirkung hat. Nachdem das Stahlblech die gewünschte Form hat, kann das Wasserglas durch Waschen des Stahlbleches mit kaltem Wasser, heißem Wasser oder einer wäßrigen Lösung eines geeigneten Entfettungsmittels entfernt werden. Zusammen mit dem Wasserglas können nach dem angegebenen Waschvorgang für die Entfernung von Wasserglas auch die Schmiermittel und Wachse, die zur Erleichterung der Verformung auf das Stahlblech aufgebracht worden sind, entfernt werden. Die folgende Tabelle V zeigt die unterschiedlichen Entfettungsgeschwindigkeiten zur Entfernung des Pressenschmiermittels bei einem Stahlblech mit einer 3um dicken Wasserglasschicht einerseits und einem Stahlblech ohne eine Wasserglasschicht andererseits. Zum Entfetten wurden die Stahlbleche in eine 2%ige wäßrige Natriumhydroxydlösung von 80°C eingetaucht (a) After the deformation, which is carried out, for example, by means of a press, the steel sheet can be easily degreased, as water glass itself has a degreasing effect. After the steel sheet has the desired shape, the water glass can be removed by washing the steel sheet with cold water, hot water or an aqueous solution of a suitable degreasing agent. Together with the water glass, after the specified washing process for removing water glass, the lubricants and waxes which have been applied to the steel sheet to facilitate the deformation can also be removed. The following Table V shows the different degreasing speeds for removing the press lubricant in the case of a steel sheet with a 3 .mu.m thick water glass layer on the one hand and a steel sheet without a water glass layer on the other. The steel sheets were immersed in a 2% aqueous sodium hydroxide solution at 80 ° C. for degreasing
NDND
ND
60the
60
300specified
300
600Periods
600
DND
D.
CDND
CD
CDD.
CD
allein
3 Mikron dicke Wasserglas
schicht plus Pressenschmier
mittelschichtPress lubricant layer
alone
3 micron thick water glass
layer plus press lubricant
middle class
in Sek.)
2 5Degree of degreasing (according to
in sec.)
2 5
IOto the
IO
30Washing inside
30th
120below
120
NDND
ND
HDND
HD
HDND
HD
CDND
CD
ND = nicht entfettet
HD = halbwegs entfettet
D = nahezu entfettet
CD = vollständig entfettetND = not degreased
HD = halfway degreased
D = almost degreased
CD = completely degreased
(b) Die zum Trocknen der Wasserglasschicht erforderliche Zeit ist viel kürzer als diejenige, die zum Trocknen eines Überzugs aus einer üblichen organischen Substanz erforderlich ist. Die Herstellung des Wasserglasüberzugs ist demzufolge leichter als die Herstellung von üblichen Überzügen. Der erfindungsgemäße Wasserglasüberzug ist frei von der Gefahr der Alterung des Stahlbleches, die durch das Brennen bewirkt wird.(b) The time required to dry the waterglass layer is much shorter than that required to Drying a coating of a common organic substance is required. The manufacture of the Water glass coating is therefore easier than the production of conventional coatings. The inventive Water glass coating is free from the risk of aging of the steel sheet caused by burning is effected.
(c) Wasserglas ist ein billiges Material, so daß das gesamte Vorbehandlungsverfahren wirtschaftlich durchgeführt werden kann.(c) Water glass is an inexpensive material, so the entire pretreatment process is economical can be carried out.
(d) Wasserglas ist ein Material, das der Überzugsschicht für die Glasemaillierung ähnelt, so daß irgendwelche Wasserglasrückstände keine nachteiligen Effekte auf die Glasemaillierschicht ausüben.(d) Water glass is a material that is similar to the coating layer for glass enamelling so that any water glass residues have no adverse effects on the glass enamel layer.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Aufbringung der Wasserglasschicht zwar als Teil des Vorbehandlungsverfahrens für die Glasemaillierung beschrieben worden ist, daß jedoch Wasserglas selbst auch geeignet ist als Schutz für die freie oder mit einem Metall plattierte Oberfläche eines Stahlbleches für die Verformung im allgemeinen.It should be noted here that the application of the waterglass layer is part of the pretreatment process has been described for glass enamelling, but water glass itself is also suitable is used as protection for the free or metal-plated surface of a steel sheet for deformation in general.
Die folgenden weiteren praktischen Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.The following further practical examples serve to explain the invention in more detail.
Auf die Oberfläche eines 0,8 mm starken Stahlbleches für die Glasemaillierung wurde Wasserglas aufgebracht unter Bildung einer 3,5 μΐη dicken trockenen Wasserglasschicht auf derselben. Auf die Wasserglasschicht wurde eine Pressenschmiermittelschicht aufgebracht und das auf diese Weise geschützte Stahlblech wurde zu einem Kochtopf ausgezogen. Nach dem Entfetten und Waschen mit Wasser wurde eine 130 μπι dicke weiße Glasemailleschicht aufgebracht und in einem Vorgang gebrannt. Die auf diese Weise hergestellte Glasemailleschicht des Kochtopfes war fehlerfrei und die Glasemailleschicht haftete sehr fest auf dem Stahlblech des Kochtopfes.Water glass was applied to the surface of a 0.8 mm thick steel sheet for the glass enamelling with the formation of a 3.5 μm thick dry water glass layer on the same. A press lubricant layer was applied to the waterglass layer and the steel sheet thus protected was pulled out to a saucepan. After degreasing and Washing with water, a 130 μm thick white glass enamel layer was applied and in one operation burned. The glass enamel layer of the saucepan produced in this way was free of defects and the The enamel layer adhered very firmly to the steel sheet of the saucepan.
Auf die Oberfläche eines mit Phosphat beschichteten Stahlbleches wurde Wasserglas aufgebracht unter Bildung einer 35 μπι dicken trockenen Wasserglasschicht Auf die Wasserglasschicht wurde eine Pressenschmiermittelschicht aufgebracht und das auf diese Weise geschützte Stahlblech wurde mittels einer Presse verarbeitet Es zeigte sich, daß der Phosphatüberzug gut geschützt war und während der Verarbeitung mittels der Presse nicht zerkratzt wurde. Dann wurde das so bearbeitete Stahlblech mit einem Anstrich versehen und es zeigte sich, daß der Anstrich auf dem Stahlblech sehr fest haftete. Das mit dem Anstrich versehene Stahlblech wies eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit auf.Water glass was applied to the surface of a steel sheet coated with phosphate Formation of a 35 μm thick dry water glass layer A press lubricant layer was applied to the waterglass layer and that on top of it Well-protected steel sheet was processed by means of a press. It was found that the phosphate coating was good was protected and was not scratched during processing using the press. Then it became like that The machined steel sheet was painted, and it was found that the paint on the steel sheet was very firmly adhered. The painted steel sheet had very high corrosion resistance.
Auf die Oberfläche von 1,8 mm starken Stahlblechen wurde Wasserglas aufgebracht unter Bildung einer 5 μιτι dicken trockenen Wasserglasschicht auf jedem der Stahlbleche. Auf die Wasserglasschicht wurde eineWater glass was applied to the surface of 1.8 mm thick steel sheets with the formation of a 5 μm thick dry water glass layer on each of the steel sheets. On the waterglass layer was a
ίο Pressenschmiermittelschicht aufgebracht und die auf diese Weise geschützten Stahlbleche wurden mittels einer Presse verformt. Auf der Oberfläche des Stahlbleches entstanden keine Kratzer bzw. Schrammen. Nach dem Glätten der aufgerauhten Teile derίο Press lubricant layer applied and the on Steel sheets protected in this way were deformed by means of a press. On the surface of the There were no scratches or scuffs on the steel sheet. After smoothing the roughened parts of the
η Stahlbleche durch leichtes Polieren wurden glänzende Kupfer-, Nickel- bzw. Chromplattierungen aufgebracht. Die dabei erhaltenen Ergebnisse waren zufriedenstellend. η steel sheets by light polishing became shiny Copper, nickel or chrome plating applied. The results obtained were satisfactory.
w Beispiel 8 w example 8
Eine wäßrige Wasserglaslösung, bestehend aus 4 Volumenteilen Wasser und 10 Volumenteilein Wasserglas wurde auf erste Proben von kaltgewalztem Blechen aus nicht beruhigtem Stahl mittels eines Walzenbe-An aqueous water glass solution consisting of 4 parts by volume of water and 10 parts by volume in a water glass was applied to the first samples of cold-rolled sheet made of non-killed steel by means of a roller
4> schichters aufgebracht unter Bildung einer etwa 3 Mikron dicken Wasserglasschicht nach 30 Sekunden langem Trocknen bei 80°C. Jedes der mit Wasserglas beschichteten Stahlbleche wurde in eine Wachslösung eingetaucht, die durch Auflösen von 100 g Wachs in 1 14> layer applied to form an approximately 3 micron thick waterglass layer after drying for 30 seconds at 80 ° C. Each of the with water glass coated steel sheets were immersed in a wax solution obtained by dissolving 100 g of wax in 1 l
w Toluol hergestellt worden war, so daß eine Wachsschicht einer Dicke von etwa 1 Mikron darauf gebildet wurde. Als Lösungsmittel für das Wachs kann Benzol oder irgendein anderes geeignetes Lösungsmittel verwendet werden. Nach dem Aufbringen der Wasserglas- und Wachsüberzüge wurde jedes Stahlblech der ersten Proben mittels einer Presse zu einem Becher verformtw toluene had been made so that a wax layer a thickness of about 1 micron was formed thereon. Benzene can be used as a solvent for the wax or any other suitable solvent can be used. After applying the water glass and wax coatings were used to press each steel sheet of the first samples into a cup deformed
Getrennt davon wurden zweite Proben aus kaltgewalztem Stahlblech, die aus der gleichen Charge vonSeparately, second samples of cold-rolled steel sheet obtained from the same batch of
bo nicht beruhigtem Stahl wie die ersten kaltgewalzten Stahlbleche hergestellt worden waren, nur mit einem qualitativ hochwertigen flüssigen Schmiermittel beschichtet und auf die gleiche Weise mittels einer Presse verformtbo not killed steel like the first cold rolled Steel sheets had been made only coated with a high quality liquid lubricant and deformed in the same way by means of a press
b5 Dann wurde die Verarbeitbarkeit der ersten und zweiten Bleche getestet und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Vl zusammengefaßt b5 Then the workability of the first and Tested second panels and the results obtained are summarized in the following Table VI
Eiste (nach dem erfindungsgem. Verfahren vorbehandelte) Probe mit einer 3 μΓη dicken Wasserglasschicht und einer 1 μπι dicken WachsschichtMost of the sample (pretreated according to the method according to the invention) with a 3 μm thick waterglass layer and a 1 μm thick layer of wax
Zweite (auf übliche Weise vorbehandelte) Probe mit einer Schicht
aus einem flüssigen Schmiermittel
(Pressenöl Nr. 660 der Firma
NlHON KOSAKUYU
KABUSHiKI KAlSHA)Second sample (pretreated in the usual way) with one layer
from a liquid lubricant
(Press oil No. 660 from the company
NlHON KOSAKUYU
KABUSHiKI KALSHA)
BemerkungenRemarks
Grenzwert desLimit of the
AusziehverhältnissesExtraction ratio
(LD.R.)(LD.R.)
Stanzkraft bei einem
Ausziehverhältnis
von 2,17Punching force at one
Pull-out ratio
from 2.17
Kratzer auf der
StahlblechoberflächeScratches on the
Sheet steel surface
Ankleben des
Überzugs an dem
StempelGluing the
Coating on that
rubber stamp
Korrosionstest in
einer SO2-Atmosphäre nach der
PressenverformungCorrosion test in
an SO2 atmosphere after the
Press deformation
Entfernbarkeit des
Überzugs nach der
PressenverformungRemovability of the
Coating after the
Press deformation
Zusammenkleben
der Proben bei
längerer LagerungGlue together
of the samples
prolonged storage
2,272.27
2,90 t2.90 t
keine Korrosion nach 10 Tagenno corrosion after 10 days
innerhalb von 30 Sek. vollständig entfernt durch Eintauchen in warmes Wasser von 600CCompletely removed within 30 seconds by immersion in warm water at 60 ° C
kein Zusammenkleben innerhalb von 30 Tagenno sticking together within 30 days
3,15 t3.15 t
Kratzer auf der äußeren
Oberfläche des geformten
BechersScratches on the outside
Surface of the molded
Mug
die Stempeloberfläche wurde
durch das Schmiermittel
benetztthe stamp surface became
through the lubricant
wetted
starke Korrosion innerhalb
von 2 Tagenstrong corrosion inside
of 2 days
innerhalb von 120 Sek. entfernt durch Eintauchen in eine
5%ige Lösung eines Entfettungsmittels (Homezarin
F-180 der Firma Kawo
Sekken Company)removed within 120 seconds by immersion in a
5% solution of a degreaser (Homezarin
F-180 from Kawo
Sekken Company)
das flüssige Schmiermittel
führte zu einem kaum wieder
trennbaren Zusammenkleben des Stahlsthe liquid lubricant
hardly led to you again
separable gluing together of the steel
Stempel mit einer
flachen Oberfläche und einem Durchmesser
von 30 mmStamp with a
flat surface and a diameter
of 30 mm
bezogen auf 100 Proben, die kontinuierlich gepreßt wurdenbased on 100 samples that were pressed continuously
etwa 1,5% SO2,
relative Feuchtigkeit
>95%about 1.5% SO 2 ,
relative humidity
> 95%
nicht gerührtnot stirred
Belastung 100 kg
pro 200 mm χ 200 mmLoad 100 kg
per 200 mm χ 200 mm
Wie aus der vorstehenden Tabelle VI hervorgeht, führt die erfindungsgemäße doppelte Beschichtung zu folgenden Vorteilen:As can be seen from Table VI above, the double coating of the invention leads to feed the following advantages:
(a) Die Aufbringung des Wachsüberzugs ist einfach. Da zur Verhinderung der Kratzerbildung bereits eine Wasserglasschicht vorhanden ist, genügt ein sehr dünner Wachsüberzug zur Verhinderung der Korrosion und zur Erzielung einer Schmierwirkung, wobei der Wachsüberzug unter Verwendung einer Wachslösung in einem geeigneten organischen Lösungsmittel oder durch Aufschmelzen aufgebracht werden kann;(a) The wax coating is easy to apply. Since there is already a If a waterglass layer is present, a very thin wax coating is sufficient to prevent corrosion and to achieve a lubricating effect, the wax coating using a wax solution can be applied in a suitable organic solvent or by melting;
(b) durch den kombinierten Effekt der Verhinderung der Kratzerbildung durch die Wasserglasschicht und der Schmierung durch den Wachsüberzug kann eine ausgezeichnete Pressenverarbeitbarkeit sichergestellt werden;(b) by the combined effect of preventing the formation of scratches by the water glass layer and the Lubrication by the wax coating can ensure excellent press workability will;
(c) das vorbehandelte Stahlblech kann über einen vergleichsweise langen Zeitraum hinweg gelagert werden, weil der Wachsüberzug die Wasserglasschicht vor dem Angriff durch die Atmosphäre schützt, so daß das Wasserglas mit der Luft nicht reagiert und damit die Korrosion des Stahlbleches eliminiert wird;(c) The pretreated steel sheet can be stored for a comparatively long period of time because the wax coating protects the waterglass layer from attack by the atmosphere, so that the water glass does not react with the air and thus the corrosion of the steel sheet is eliminated;
(d) das vorbehandelte Stahlblech kann auch nach der Pressenverformung gelagert werden, weil der Wachsüberzug es gegen die Feuchtigkeit der Luft schützt. An den Teilen, an denen der Wachsüberzug durch die Pressenverformung entfernt worden ist, dient die verbleibende Wasserglasschicht dazu, infolge der Aikaiiniiät des Wasserglases das Stahlblech zu passivieren; (d) The pretreated steel sheet can be stored even after the press deformation, because the wax coating protects it against the humidity of the air. At the parts from which the wax coating has been removed by the press deformation, the remaining water glass layer serves to passivate the steel sheet due to the nature of the water glass;
(e) die Überzüge können leicht entfernt werden durch 4Ii Eintauchen des Stahlblech« in warmes Wasser einei Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes de! Wachses liegt. Wenn das Wachs schmilzt, löst sich da; Wasserglas unter dem Wachsüberzug schnell in derr warmen Wasser. Auf diese Weise können die beider 3 Überzüge sehr leicht von dem verformten Stahlblech entfernt werden;(e) The coatings can be easily removed by immersing the steel sheet in warm water Temperature that is above the melting point de! Wax lies. When the wax melts, it dissolves; Put the water glass under the wax coating in the warm water quickly. That way, both of them 3 coatings very lightly from the deformed steel sheet be removed;
(f) das Zusammenkleben der Stahlbleche kanr dadurch verhindert werden, daß man zur Herstellung des Wachsüberzugs ein Wachs mit einem Schmelzpunk(f) The sticking together of the steel sheets can be prevented by making them of the wax coating is a wax with a melting point
w oberhalb etwa 50° C verwendet;w used above about 50 ° C;
(g) bei der Pressenverformung ist kein zusätzliche: Schmiermittel erforderlich, so lange die erfindungsge mäße Vorbehandlung angewendet wird.(g) no additional: lubricant is required for the press deformation, as long as the according to the invention proper pretreatment is applied.
Es wurde nun gefunden, daß die Haftung zwischetIt has now been found that the adhesion is intermediate
r>r) einem Stahlblech und einer darauf aufgebrachte! r > r ) a sheet of steel and one applied to it!
Glasemailschicht durch Aufrauhen der Oberfläche de:Glass enamel layer by roughening the surface de:
Stahlbleches in einem relativ zu dem Stahlblech siel schnell bewegenden Elektrolyten verbessert werdet kann. In den folgenden Beispielen wird die dies«Steel sheet fell in a relative to the steel sheet fast moving electrolytes can be improved. In the following examples the this «
fao Aufrauhungsstufe umfassende Vorbehandlung nähei erläutert.fao roughening stage extensive pretreatment explained.
Die F i g. 2 der Zeichnungen erläutert das Prinzip deThe F i g. 2 of the drawings explains the principle de
hi Oberflächenaufrauhung, die von dem erfindungsgemä Ben Vorbehandlungsverfahren umfaßt wird. Wie ii dieser Figur dargestellt, werden dsc Laufbedirsgungsi eines sich mit variabler Geschwindigkeit drehendeihi surface roughening, which of the invention Ben pretreatment procedure is included. As shown in this figure, the running conditions are determined one rotating at a variable speed
Motors 1 durch einen Regulator 2 kontrolliert. Die von dem Motor 1 abgegebene Leistung wird mittels einer geeigneten Transmission, beispielsweise mitteis Rollen und eines Bandes 3, auf eine sich drehende Welle 4 übertragen. Ein Ende der sich drehenden Welle 4 ist an einer Rotationstrommel 5 befestigt, die konzentrisch in einer zylindrischen Elektrolytzelle 7 angeordnet ist. Eine aus Blei bestehende zylindrische Kathode 6 ist zwischen der Rotationstrommel 5 und der inneren Oberfläche der Seitenwand der Elektrolytzelle 7 angeordnet Die sich drehende Welle 4 steht mit einer Bürste 8 in Verbindung, die an die positive Spannungsklemme eines Gleichrichters 9 elektrisch angeschlossen ist Der Kathodenzylinder 6 ist an die negative Spannungsklemme des Gleichrichters 9 angeschlossen. Die Rotationstrommel 5 ist relativ zur Elektrolytzelle 7 selektiv beweglich, so daß die Trommel 5 in der Zelle 7 für die Behandlung beladen und für die Befestigung oder Entfernung eines Stahlbleches 10 aus der Zelle 7 herausgenommen werden kann.Motor 1 controlled by a regulator 2. The output of the engine 1 is by means of a suitable transmission, for example by means of rollers and a belt 3, onto a rotating shaft 4 transfer. One end of the rotating shaft 4 is attached to a rotating drum 5 concentrically arranged in a cylindrical electrolytic cell 7 is arranged. A cylindrical cathode 6 made of lead is between of the rotary drum 5 and the inner surface of the side wall of the electrolytic cell 7 are arranged rotating shaft 4 is connected to a brush 8 connected to the positive voltage terminal of a The rectifier 9 is electrically connected. The cathode cylinder 6 is connected to the negative voltage terminal of the rectifier 9 connected. The rotary drum 5 is selective relative to the electrolytic cell 7 movable so that the drum 5 is loaded in the cell 7 for treatment and for attachment or Removal of a steel sheet 10 from the cell 7 can be removed.
Eine Ätzlösung oder ein flüssiger Elektrolyt, der aus verdünnter Schwefelsäure und Eisen(ll)sulfat besteht, wird in die Zelle 7 gegossen, so daß das Stahlblech 10 in die Ätzlösung eintaucht, so daß ein elektrischer Strom zwischen dem Stahlblech 10 und der Kathode 6 fließt. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Stahlblech 10 und der sich drehenden Welle 4 werden geeignete Konduktorringe (nicht dargestellt) verwendet, die an die sich drehende Welle 4 elektrisch angeschlossen und mechanisch so gestaltet sind, daß sie das Stahlblech 10 auf der äußeren Oberfläche der sich drehenden Trommel 5 festhalten. Auf diese Wc . wirkt das Stahlblech 10 als rotierende Anode in der Elektrolytzelle 7 und der elektrische Strom zwischen der Anode und der Kathode 6 wirkt auf die Oberfläche des Stahlblechs 10 ein.An etching solution or a liquid electrolyte consisting of dilute sulfuric acid and ferrous sulfate, is poured into the cell 7 so that the steel sheet 10 is immersed in the etching solution, so that an electric current flows between the steel sheet 10 and the cathode 6. To establish the electrical connection between the steel sheet 10 and the rotating shaft 4 are fitted with suitable conductor rings (not shown) used, which are electrically connected to the rotating shaft 4 and mechanically designed so that they hold the steel sheet 10 on the outer surface of the rotating drum 5. On this toilet. works the steel sheet 10 as a rotating anode in the electrolytic cell 7 and the electric current between the anode and the cathode 6 act on the surface of the steel sheet 10.
Es wurden Versuche durchgeführt unter Verwendung von 0,8 mm starken kaltgewalzten Blechen au-5 einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt mit einer Breite von 50 mm und einer Länge von 325 mm. In der Fig. 2 ist ein 30 mm breiter Abstand zwischen dem Stahlblech 10 und der Kathode 6, gemessen in radialer Richtung der zylindrischen Elektrolytzelle 7, vorgesehen. Die in den Versuchen verwendete Ätzlösung enthielt Eisen(ll)sulfat (H2SO4-7H2O) in einer Konzentration von 100 g/l und Schwefelsäure (H2SO4) in drei verschiedenen Konzentrationen, nämlich in einer Konzentration von 10 g/I, 20 g/l und 50 g/l. Die Ätzlösung wurde bei 8O0C gehalten und ihre Konzentration wurde ständig überwacht und innerhalb eines Bereiches von +0,1% bei der gewünschten Konzentration gehalten. Für jede Ätzlösung wurde eine Stromdichte von 30 A/dm2-30 Sekunden angewendet Die Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Welle 4 und des Stahlbleches 10 wurden auf 400 UpM eingestellt und die Versuche wurden zum Vergleich auch mit einer sich nicht drehenden Welle 4 und einem sich nicht drehenden Stahlblech 10 durchgeführt Nach der Behandlung in der Zelle 7 wurde das Stahlblech 10 unter verschiedenen Plattierungsbedingungen mit Nickel plattiert Dann wurde auf das mit Nickel plattierte Stahlblech eine Glasemailschicht (Feueremailschicht) aufgebrachtTests were carried out using 0.8 mm thick cold-rolled sheets of au-5, a steel with a low carbon content, with a width of 50 mm and a length of 325 mm. In FIG. 2, a 30 mm wide distance is provided between the steel sheet 10 and the cathode 6, measured in the radial direction of the cylindrical electrolytic cell 7. The etching solution used in the experiments contained iron (II) sulfate (H 2 SO 4 -7H 2 O) in a concentration of 100 g / l and sulfuric acid (H2SO4) in three different concentrations, namely in a concentration of 10 g / l, 20 g / l and 50 g / l. The etching solution was maintained at 8O 0 C and their concentration was continuously monitored and maintained within a range of + 0.1% at the desired concentration. A current density of 30 A / dm 2 -30 seconds was applied to each etching solution. The speed of rotation of the rotating shaft 4 and the steel sheet 10 were set at 400 rpm, and the tests were also carried out with a non-rotating shaft 4 and a non-rotating one for comparison rotating steel sheet 10. After the treatment in the cell 7, the steel sheet 10 was plated with nickel under various plating conditions. Then, a glass enamel layer (fire enamel layer) was applied to the nickel-plated steel sheet
Für jedes der unter den obengenannten verschiedenen Bedingungen vorbehandelten Stahlbleche wurde die Anzahl der Ätzspitzenzähler (etching peak counts) und der PEI (Porcelain Enamelling Institute)-Index bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VII zusammengestellt Die Ätzspitzenzahi wurde gemessen unter Verwendung eines Spitzen-Counters der Firma Bendix Company/USA und die Spitzenzahl in der folgenden Tabelle VII stellt dieFor each of the steel sheets pretreated under the various conditions mentioned above, the number of etching peak counts and the PEI (Porcelain Enamelling Institute) index certainly. The results obtained are summarized in Table VII below: The number of etching peaks was measured using a tip counter from Bendix Company / USA and the peak number in Table VII below represents the
:s Anzahl der Spitzenwerte pro 25,4 mm Linienabschnitt auf der Stahlblechoberfläche dar, deren Höhe mehr als 0,5 Mikron betrug. Der PEI-Index (%), der die Haftfestigkeit zwischen einem Stahlblech und einer darauf erzeugten Feueremailschicht repräsentiert, wur-: s Number of peaks per 25.4 mm line segment on the steel sheet surface, the height of which was more than 0.5 microns. The PEI index (%) that represents the The adhesive strength between a steel sheet and a layer of fire enamel produced on it, was
jo de nach dem japanischen Industrie-Standard-Verfahren JISR-4204 bzw. nach dem ASTM-Verfahren C-313-59 bestimmt. Ein PEI-Index von 100% gibt eine perfekte Haftfestigkeit (Bindefestigkeit) einer Feueremailschicht auf einem Stahlblech an.jo de according to the Japanese industry standard process JISR-4204 and ASTM method C-313-59, respectively. A PEI index of 100% gives a perfect Adhesion (bonding strength) of a fire enamel layer on a steel sheet.
3> Nach dem Ätzen des Stahlbleches wurde dieses, wie bei der Feueremaillierung üblich, mit Nickel plattiert. Die Nickelplattierung liefert eine Eisenoxyd (FeO)-Schicht, die als Zwischenschicht die Haftung zwischen dem Stahlblech und der Feueremailschicht unterstützt.3> After etching the steel sheet, this became like Common in fire enamelling, plated with nickel. The nickel plating provides an iron oxide (FeO) layer, which, as an intermediate layer, supports the adhesion between the steel sheet and the fire enamel layer.
Zusammen mit einem Watt-Bad wurden vier verschiedene Nickelplattierungsbedingungen angewendet.Four different nickel plating conditions were used in conjunction with a Watt bath.
Auf der Grundlage der in der folgenden Tabelle VII angegebenen Daten ist die Beziehung zwischen der Spitzenanzahl und dem PEI-Index in der graphischenBased on the data given in Table VII below, the relationship between the Peak number and the PEI index in the graphic
•45 Darstellung der Fig.3 für verschiedene Konzentrationen der Schwefelsäure und für verschiedene Nickelplattierungsbedingungen dargestellt.• 45 illustration of Fig. 3 for different concentrations of sulfuric acid and for various nickel plating conditions shown.
*) Anzahl der Peaks pro 25,4 mm Linienabschnitl auf der Stahlblechoberfläche, deren Höhe mehr als 0.5 Mikron betrue.*) Number of peaks per 25.4 mm line segment on the sheet steel surface, the height of which is more than 0.5 micron.
In der F i g. 3 bedeuten die ausgefüllten Quadrate die Ätzung mit einer sich drehenden Anode, während die nicht ausgefüllten Quadrate die Ätzung mit der stationären Anode bedeuten. Aus dieser Fig.3 geht hervor, daß die Haftung der Feueremailschicht auf den mit der sich drehenden Anode geätzten Stahlblechen im allgemeinen besser war als auf den mit stationären Anoden geätzten Stahlblechen. Das zeigen auch die Anzahl der Spitzen (peak counts). Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Anzahl der Spitzen mehr als etwa 240 betrug, ein PEI-Index von 100% ohne jedes Versagen angenommen werden konnte. Wenn die Stahlbleche geätzt wurden, indem sie als rotierende Anoden verwendet wurden, waren ihre PEI-Indices im allgemeinen höher als diejenigen, die mit Stahlblechen erzielt wurden, die bei Verwendung derselben als stationäre Anoden geätzt worden waren, selbst wenn die Anzahl ihrer Spitzen verhältnismäßig niedrig war. In FIG. 3, the solid squares indicate the etching with a rotating anode, while the open squares indicate the etching with the stationary anode. From this Figure 3 it can be seen that the adhesion of the fire enamel layer on the steel sheets etched with the rotating anode was generally better than on the steel sheets etched with the stationary anode. This is also shown by the number of peaks (peak counts). It should be noted that if the number of peaks was greater than about 240, a PEI index of 100% could be assumed without any failure. If the steel sheets were etched by using them as rotating anodes, their PEI indices were generally higher than those obtained with steel sheets using the same were etched as stationary anodes, even when the number proportionate their tips low was.
Die Fig.4A, 4B und 4C der Zeichnungen zeigen Bilder der Oberflächenzustände eines Stahlbleches, das unter Verwendung desselben als stationäre Anode geätzt wurde, wobei die Bilder mittels eines aufzeichnenden Elektronenmikroskops bei einer Vergrößerung von 1000-, 3000- bzw. 10 OOOfach aufgenommen wurden.4A, 4B and 4C of the drawings show images of the surface conditions of a steel sheet etched using the same as a stationary anode, the images being taken by a recording electron microscope at a magnification of 1,000, 3,000 and 10,000 times, respectively.
Die Fig.5A, 5B und 5C der Zeichnungen zeigen ähnliche Bilder eines Stahlbleches, das unter Verwendung desselben als rotierende Anode geätzt wurde, wobei die Bilder bei einer Vergrößerung von 1000-, 3000- bzw. lOOOUtach aufgenommen wurden. Im Falle der rotierenden Anode (Fig.5A bis 5C) wurden quadratische Aussparungen oder sogenannte Ätznarben mit mehrfach abgestuften Seitenwänden gebildet. Andererseits stellten die mit der stationären Anode (F i g. 4A bis 4C) durch die Ätzung gebildeten Aussparungen einfache Täier ohne klar definierte abgestufteFigures 5A, 5B and 5C of the drawings show similar images of a steel sheet which is made using the same was etched as a rotating anode, with the images at a magnification of 1000-, 3000 or 10000 tach were recorded. In the event of the rotating anode (FIGS. 5A to 5C) have square recesses or so-called etched pits formed with multi-stepped side walls. On the other hand, those with the stationary anode (F i g. 4A to 4C) recesses formed by the etching are simple animals without clearly defined graded ones
Wandteile dar. Dadurch wiesen die Stahlbleche, die unter Verwendung derselben als rotierende Anoden geätzt worden waren, zahllose kleine, aber tiefe ÄUnarben auf, die durch übliche Spitzenzähler nicht gezählt werden konnten.Wall parts. As a result, the steel sheets, using the same as rotating anodes had been etched, innumerable small but deep scars that were not possible with conventional tip counters could be counted.
Beispiel 10Example 10
Außerdem wurden die Effekte der Drehgeschwindigkeit des als Anode fungierenden Stahlbleches beiIn addition, the effects of the rotational speed of the steel sheet functioning as an anode were added to
ίο Anwendung eines ähnlichen Verfahrens, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 2 der Zeichnungen beschrieben worden ist, untersucht, wobei diesmal die Drehgeschwindigkeit der Anode 100 und 200 UpM betrug. Dabei wurde festgestellt, daß ähnlicheίο use a similar procedure as it above with reference to FIGS. 2 of the drawings, examined, wherein this time the rotating speed of the anode was 100 and 200 rpm. It was found that similar
ι ■> Verbesserungen hinsichtlich der Anzahl der Spitzen und des PEI-Index bei niedrigerer Drehzahl des Stahlbleches erzielt werden konnten, daß jedoch der Grad der Verbesserungen, beispielsweise der Haftfestigkeit der Emailschicht auf dem Stahlblech, mit zunehmender Drehgeschwindigkeit zunahm.ι ■> Improvements in the number of tips and of the PEI index could be achieved at a lower speed of the steel sheet, but that the degree of Improvements, for example the adhesive strength of the enamel layer on the steel sheet, with increasing Turning speed increased.
Bei der üblichen Vorbehandlung zum Aufbringen einer Feueremailschicht (Glasemailschicht) in einem Verfahrensschritt, war es bisher erforderlich, das Gewicht eines Stahlbleches durch das Ätzen um etwaWith the usual pretreatment for applying a fire enamel layer (glass enamel layer) in one Process step, it was previously necessary to reduce the weight of a steel sheet by etching by about
2r> 0,2 g/dm2 zu verringern. Nach dem erfindiingsgemäßen Verfahren kann der Gewichtsverlust beim Ätzen, der zur Erzielung einer guten Haftung erforderlich ist, auf etwa die Hälfte oder weniger des üblichen Gewichtsverlustes herabgesetzt werden, wenn man eine vergleich- 2 r > 0.2 g / dm 2 to decrease. According to the method according to the invention, the weight loss during etching, which is necessary to achieve good adhesion, can be reduced to about half or less of the usual weight loss if one compares
Ki seise hohe relative Geschwindigkeit zwischen der Ätzlösung und dem damit zu ätzenden Stahlblech erzeugt. In der folgenden Tabelle VIII ist ein Beispiel für eine solche Verbesserung hinsichtlich der Gewichtsverminderung angegeben.Ki seise high relative speed between the etching solution and the steel sheet to be etched with it generated. In Table VIII below is an example of such weight reduction improvement specified.
Durch die geringeren Anforderungen in bezug auf die Gewichtsverminderung beim Ätzen ist es möglich, eine kleinere elektrische Energiequelle und eine kürzere Elektrolytzelle in der Ätzvorrichtung zu verwenden. In dem Beispiel 10 wurde die Gewichtsverminderung durch das Ätzen durch Variieren der Dauer des Ätzens gesteuert, wobei die Nickelplattierung unter Verwendung eines Watt-Bades bei einer Stromdichte von 0,5 A/dm2 über einen Zeitraum von 30 Sekunden durchgeführt wurde. Bei dem Versuchen des Beispiels 10 wurde gefunden, daß zwischen der Ätzlösung und dem Stahlblech eine endliche relative Geschwindigkeit erforderlich ist, d.h. daß die Ätzlösung an den Stahlblechoberflächen gerührt werden muß. Darauf fußend wurde nun eine praktische Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vorbehandlungsverfahrens für die Feueremaillierung ausgearbeitet, wie sie beispielsweise in den F i g. 6 und 7 der Zeichnungen dargestellt ist.Due to the lower requirements with regard to the weight reduction during etching, it is possible to use a smaller electrical energy source and a shorter electrolyte cell in the etching device. In Example 10, the weight reduction due to the etching was controlled by varying the duration of the etching, with the nickel plating being carried out using a Watt bath at a current density of 0.5 A / dm 2 for a period of 30 seconds. In the experiments of Example 10, it was found that a finite relative velocity is required between the etching solution and the steel sheet, that is to say that the etching solution must be stirred on the steel sheet surfaces. On the basis of this, a practical device for carrying out the pretreatment method according to the invention for fire enamelling has now been worked out, as shown, for example, in FIGS. 6 and 7 of the drawings.
In der Fig.6 wird ein gewalztes Stahlblech 11 durch zwei Paare von Führungswalzen 12 und 13 in der durch den Pfeil <x angegebenen Richtung in einen Vorbehandlungsprozeß für die Feueremaillierung eingeführt. Ein Paar von stationären Kathodenplatten 14, 14' ist so angeordnet, daß sie den Oberflächen des Stahlbleches 11 mit einem Abstand d zwischen der entsprechenden Stahlblechoberfläche und der Kathode 14 oder 14' gegenüberstehen. Die Kathodenplatten 14, 14' sind vorzugsweise durch ein Paar von Deckplatten 15, 15' geschützt. In den F i g. 6 und 7 ist ein Düsenpaar 16, 16'In FIG. 6, a rolled steel sheet 11 is introduced into a pretreatment process for fire enamelling by two pairs of guide rollers 12 and 13 in the direction indicated by the arrow <x. A pair of stationary cathode plates 14, 14 'are arranged to face the surfaces of the steel sheet 11 with a distance d between the corresponding steel sheet surface and the cathode 14 or 14'. The cathode plates 14, 14 'are preferably protected by a pair of cover plates 15, 15'. In the F i g. 6 and 7 is a pair of nozzles 16, 16 '
so angeordnet, daß mit einer hohen Geschwindigkeit unter Druck eine Ätzlösung in die Räume zwischen dem Stahlblech 11 und den Kathoden 14, 14' von den gegenüberliegenden Rändern des Bleches 11 her eingespritzt wird. Jede Düse 16 oder 16' ist mit einer Pumpe 17 verbunden, welche die Ätzflüssigkeit unter Druck zuführt Die Einlaßöffnung jeder Pumpe 17 steht mit einem Vorratsbehälter 18 in Verbindung, dtr die Ätzflüssigkeit aus dem obengenannten Hohlraum zwischen dem Stahlblech 11 und den Kathodenplatten 14, 14' für die Recirculation durch die Pumpe 17 aufnimmt Ein Paar Abstreifwalzcn 19,19' liegt an dem Stahlblech 11 an den den Düsen 16,16' entgegengesetzten Seiten der Kathodenplatten 14, 14' an. Die Abstreifwalzen 19,19' bestehen vorzugsweise aus einem säurebeständigen Kautschuk.arranged so that at a high speed under pressure an etching solution into the spaces between the Steel sheet 11 and the cathodes 14, 14 'from the opposite edges of the sheet 11 is injected. Each nozzle 16 or 16 'is connected to a pump 17, which the etching liquid under Pressure supplies The inlet port of each pump 17 is in communication with a reservoir 18, dtr the Etching liquid from the above-mentioned cavity between the steel sheet 11 and the cathode plates 14, 14 'for the recirculation by the pump 17 takes up a pair of Abstreifwalzcn 19,19' is on the Steel sheet 11 at the nozzles 16, 16 'opposite Sides of the cathode plates 14, 14 '. The stripping rollers 19,19 'preferably consist of one acid-resistant rubber.
In der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist ein weiteres Paar von Anodenplaüen 20,20' mit geeigneten Abständen d' von dem Stahlblech Il vorgesehen. Pumpen 22 befördern die Stromträgerflüssigkeit in die Hohlräume c/'unter Druck durch die Düsen 21,2Γ, welche die Flüssigkeit in Richtung auf die ersten Düsen 16, 16' lenken. Die Kathodenplatten 20, 20' sind durch Deckplatten 23, 23' geschützt und die durch die Düsen 21, 21' eingespritzte Flüssigkeit wird durch Abstreifwalzen 24 abgewischt, bevor das BIeL h 11 den ersten Kathodenplatten 14, 14' gegenüberliegt. Die Flüssigkeit aus den Hohlräumen d' wird in einem Vorratsbehälter 25 für die Recirculation durch die Pumpen 22 gesammelt, der durch eine Trennwand 26 von dem ersten Vorratsbehälter 18 abgetrennt ist.In the FIG. 6 and 7, a further pair of anode plates 20, 20 'is provided at suitable distances d' from the steel sheet II. Pumps 22 convey the current carrier liquid into the cavities c / 'under pressure through the nozzles 21,2Γ, which direct the liquid in the direction of the first nozzles 16, 16'. The cathode plates 20, 20 'are protected by cover plates 23, 23' and the liquid injected through the nozzles 21, 21 'is wiped off by stripping rollers 24 before the sheet 11 lies opposite the first cathode plates 14, 14'. The liquid from the cavities d ' is collected in a storage container 25 for recirculation by the pumps 22, which is separated from the first storage container 18 by a partition 26.
Die Kathodenplatten 14, 14' stehen mit einer negativen Spannungsquelle (nicht dargestellt) in Verbindung, während die Anodenplatten 20, 20' an eine positive Spannungsquelle (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Auf diese Weise wird ein geschlossener Durchgang für einen Gleichstrom durch die Ätzlösungen und das Stahlblech 11 erzeugt. Es ist für den Fachmann kliir, daß anstelle der Anordnung der F i g. 6 und 7 das Stahlblech 11 in der Weise durch eine stationäre Ablösung mit einer geeigneten elektrischen Stromzuführi'ngseinrichtung geführt werden kann, daß dieser über d'e Düsen 16, 16' und 21, 21' abfließt. Zur Zuführung e'ties elektrischen Stromes können elektrisch leitfäb'ge Walzen verwendet werden, die in direktem Kontakt mit dem Stahlblech 11 stehen.The cathode plates 14, 14 'are connected to a negative voltage source (not shown), while the anode plates 20, 20 'are connected to a positive voltage source (not shown) are. This creates a closed passage for a direct current through the etching solutions and the steel sheet 11 is produced. It is clear to a person skilled in the art that instead of the arrangement of FIGS. 6th and 7 the steel sheet 11 in the manner by a stationary replacement with a suitable electrical Stromzuführi'ngseinrichtung can be performed that this flows off through nozzles 16, 16 'and 21, 21'. To the Feeding e'ties electric current can be electric Conductive rollers are used which are in direct contact with the steel sheet 11.
In der Ausf'ührungsform gemäß Fig.6 und 7 wurde ein kaltgewalztes Blech aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt einer Breite von 1 m und einer Stärke von 0,8 mm für die Feueremaillierung (Glasemaillierung) vorbehandelt durch Einführung desselben mit einer Geschwindigkeit von 5 m/Selc, wobei eine Ätzlösung, die 2% Schwefelsäure enthielt, die mit lOmVMin. rezirkuliert wurde, und eine Stromträgerflüssigkeit verwendet wurde, die 10% Schwefelsäure enthielt, die mit 5 mVMin. rezirkuliert wurde. Jede der Kathodenplatten 14, 14' war etwa 2 m lang und hatte von dem Stahlblech 11 einen Abstand von etwa 10 cmIn the embodiment according to FIGS a cold-rolled sheet of a steel with a low carbon content of a width of 1 m and 0.8 mm thick for fire enamelling (glass enamelling) pretreated by introducing the same at a speed of 5 m / Selc, where an etching solution containing 2% sulfuric acid with 10mVMin. was recirculated and a current carrier liquid was used, which contained 10% sulfuric acid with 5 mVMin. was recirculated. Each of the Cathode plates 14, 14 'were about 2 m long and had a distance of about 10 cm from the steel sheet 11
ίο und die Ätzung wurde mit einer Gleichspannung von 20 Volt und einem Strom von 8000 A durchgeführt.ίο and the etching was done with a DC voltage of 20 Volts and a current of 8000 A.
Die Fig.8A, 8B und 8C der Zeichnungen zeigen Bilder, welche die Oberflächenzustände des mittels der Vorrichtung gemäß F i g. 6 und 7 geätzten Stahlbleches zeigen, wobei die Bilder mit dem gleichen Elektronenmikriskop wie die F i g. 4A bis 4C und 5A bis 5C bei den jeweiligen entsprechenden Vergrößerungen aufgenommen wurden. Wie aus den Fig.8A bis 8C ersichtlich, können nach dem Verfahren unter Verwendung derFigures 8A, 8B and 8C of the drawings show Images showing the surface conditions of the device according to FIG. 6 and 7 etched steel sheet show, the images with the same electron microscope as the F i g. 4A to 4C and 5A to 5C for the respective corresponding enlargements were recorded. As can be seen from FIGS. 8A to 8C, can after the procedure using the
Ji) Vorrichtung der F i g. 6 und 7 wie im Falle der F i g. 5A bis 5C rechtwinklige tiefe Narben mit abgestuften Seitenwänden erzeugt werden.Ji) the device of FIG. 6 and 7 as in the case of FIG. 5A Right-angled deep scars with stepped sidewalls can be produced up to 5C.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Feueremaillierung vorbehandelte Stahlblech weist eineThe steel sheet pretreated by the method according to the invention for fire enamelling has a
.'"> starke Heftung gegenüber einer Glasemailschicht (Feueremailschicht) auf, die mii oder ohne vorherige Nickelplattierung aufgebracht worden ist, und wobei das Stahlblech vor der Emaillierung geformt worden ist. Nach dem Brennen haftet die Glasemailschicht auf dem. '"> strong attachment to a glass enamel layer (fire enamel layer), which with or without prior Nickel plating has been applied and the steel sheet has been shaped prior to enamelling. After firing, the glass enamel layer adheres to the
in nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelten Stahlblech viel dauerhafter als auf in üblicher Weise vorbehandelten Stahlblechen.in steel sheet pretreated by the method according to the invention is much more durable than in the usual way pretreated steel sheets.
Wie vorstehend beschrieben, stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein verbessertes Vorbehandlungsver-As described above, the method according to the invention provides an improved pretreatment
n fahren für die Glasemaillierung bzw. Feueremaillierung dar und es kann eine elektrolytische Ätzung mit einem flüssigen Elektrolyten umfassen, der sich relativ iu dem zu ätzenden Stahlblech bewegt, wodurch tiefe Ätznarben gebildet werden, welche die Haftung zwischen demn drive for glass enamelling or fire enamelling and it may comprise an electrolytic etch with a liquid electrolyte which is relatively iu the to be etched steel sheet moves, whereby deep etching scars are formed, which the adhesion between the
4(i Stahlblech und der anschließend aufgebrachten Feueremailschicht stark verbessern. Die Ätzlösung kann unter Druck auf die Stahlblechoberfläche in Form von Düsenströmen durch Düsen aufgespritzt werden, so daß Elektrolytzellen mit einer geringeren Länge verwendet4 (i sheet steel and the subsequently applied fire enamel layer greatly improve. The etching solution can be applied under pressure to the steel sheet surface in the form of Nozzle streams are sprayed through nozzles, so that electrolyte cells are used with a shorter length
v> werden können. Die Feueremaillierung kann somit mit einer kompakt gebauten Vorrichtung durchgeführt werden. Dies stellt einen erheblichen technischen Fortschritt dar. v> can be. The fire enamelling can thus be carried out with a compact device. This represents a significant technical advance.
Hierzu 6 BIa(I Zeichnungen6 BIa (I drawings
Claims (9)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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