DE2632439C3 - Verfahren zum Herstellen eines mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichteten Stahlbleches - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichteten StahlblechesInfo
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Description
15
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
beschichtete« Stahlbleches, bei welchem auf das Stahlblech eine Zwischenschicht aus Zink und auf diese
eine äußere Plattierschicht aus aluminiumhaltigem Pulver aufgebracht und das beschichtete Stahlblech
erwärmt und verformt wird.
Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE-PS 9 08 226 bekannt. Dieses bekannte Verfahren dient der
Herstellung von Lagern aus Eisen oder Stahl mit einer Auflage aus Leichtmetallegierungen und war in erster
Linie für den Fahrzeugbau bestimmt. Bei diesem «' bekannten Verfahren wird das aluminiumhaltige Pulver
auf die Zink-Z-.vischenschicht aufgebracht und alsdann 20 bis 100 Minuten lang auf Temperaturen zwischen 380
und 550°C erhitzt unu gleichzeitig verpreßt, um
zwischen den Schichten einen Diffusionsvorgang >r>
hervorzurufen. Angaben über die Jicke der Zink-Zwi schenschicht sind der deutschen Patentschrift nicht zu
entnehmen. Es kann jedoch angenommen werden, daß Zinkschichten von etwa 2 bis 6 μπι Dicke verwendet
werden, um die für Lager/wecke benötigte relativ dicke ■"'
Leichtmetallschicht auf dem Stahl- oder Eisenvverkstoff auszubilden.
Mit diesem bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich, insbesondere wenn aluminiumbeschichtete
Stahlbleche mit normalen Blechstärken hergestellt 4>
werden sollen, eine Blasenbildung in der Stahlblechobcrfläche
zu vermeiden, die auf die Ausbildung von Korrosionsprodukten des Aluminiums zurückzuführen
ist.
Aus der DEOS 24 02 073 ist ein Verfahren zur '·<
> Herstellung von wasserdispergierbaren Aluminiumpig
mentpasten bekannt, bei welchem Aluminiumpulver mit Teilchendurchmessern von beispielsweise 400 μπι nut
einem organischen Lösungsmittel versetzt werden, worauf dieser Mischung noch Wachs hinzugefügt wird ''·
und die Verarbeitung der Mischung zu Pulver durchgeführt wird. Das als Ausgangsmatenal dienende
Aluminium wird vorzugsweise in Benzin gemahlen und das Wachs soll als Schmiermittel wirken, um auf den
Aluminiumteilchen einen Wachsüberzug zu bilden. ω
Aus »Aluminium-Taschenbuch«, 12. Auflage (1963), Seite 702 sind Älüminiumpulverteilchen mit einem
Teilchendurchmesser von 1 bis 100 μπι bekannt;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubil*
den, daß blasenfreie Alümtniumbeschichtüngen mit ausgezeichnetem Haftvermögen am Strahlsubsitrat
erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zink-Zwischenschicht in einer Dicke von 0,01
bis 0,3 μΐη aufgebracht und daß das beschichtete Blech
vor einer abschließenden Glühbehandlung bei 500 bis 6000C erwärmt und gewalzt oder gewalzt, erwärmt und
erneut gewalzt wird.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß dank
der extrem dünnen Bemessung der Zink-Zwischenschicht und der nachfolgenden abwechselndt.ii Glüh-
und Walzschritte aluminiumbeschichtete Stahlbleche hergestellt werden, deren Deckschichten äußerst fest
haften und sich durch ein hervorragendes Aussehen auszeichnen. Die aufeinanderfolgenden Schritte des
Erwärmens, Walzens und Wiedererwärmens bei 550° C oder nach einer bevorzugten Ausführungsform des
Walzens, Erwärmens, Wiederwalzens und Wiedererwärmens auf 550° C rufen eine vorteilhafte Kristallisierungsform
des Aluminiumpulver hervor upd führen beim Herunterwalzen des Materials auf die angestrebte
Endabmessung ein besonders gutes Haftvermögen der Aluminiumbeschichtung am Eisensubstrat hervor.
Bei dem aus der DE-PS 9 08 226 bekannten Verfahren erfolgen Verformen und Erwärmen gleichzeitig und die
dabei angewandte bis zu 100 Minuten dauernde Verformungs- und Erhitzungsphase bei Temperaturen
von maximal 550°C ist zusammen mit der ungeeignet dimensionierten D:cke der Zink-Zwischenschicht ursächlich
dafür, daß sich das bekannte Verfahren nicht zum Beschichten dünner Bleche mit hauchdünnen
Leichtmetallschichten durchsetzen konnte.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Deren einzige Figur zeigt
zwei Kurven A und B, mit deren Hilfe die Anzahl aufgetretener Blasen in der Steinoberfläche sowie die
Biegungsradien bis zum Auftreten von Rissen veranschaulicht werden, wobei beide Kurven in Beziehung zu
der Dickenänderung der Zinkbeschichtung auf einem Stahlblech stehen, was in Beispiel 1 noch näher erläutert
ist. Wie aus dem Verlauf der Kurv«- A zu erkennen, ist
eine Dicke von wenigstens 0,01 μπι für die Zink-Zwischenschicht
ausreichend, um ein Auftreten von Blasen nachhaltig /u verhindern. Die Dicke der Zinkschicht
muß jedoch wenigstens 0,03 μπι betragen, um die
Verformbarkeit oder das Formänderungsvermögen des beschichteten S' ihlbleches zu verbessern, wie in der
Zeichnung durch die Kurve B veranschaulicht. Daraus ergibt sich eine untere Grenze für die Dicke der
Zinkschicht von 0,03 μιη. Überschreitet die Zinkschicht
jedoch eine Dicke von 0,.) μιτι, so wird die Verformbarkeit
oder das Formänderungsvermögen des beschichteten Stahlbleches erneut beeinträchtigt, wie der Kurve B
zu entnehmen. Demzufolge ist die obere Grenze der Zinkschichtdicke auf 0.3 μιη festgelegt. Aus den
vorstehend genannten Gründen erklären sich die erfindungsgemäß einzuhaltenden Grenzen von 0,01 bis
0.3 μιη, vorzugsweise 0.03 bis 0,3 μιτι, für die Zinkbeschichtung.
In der Zeichnung werden die Biegungsradien bis zum Auftreten von Rissen in der beschichteten Stahlblechoberfläche
durch 07; iT, 2T, 3T sowie 4Γ bezeichnet,
wobei T eine Dicke des beschichteten Stahlbleches bezeichnet und die Angabe OTbedeUtet, daß zwei durch
Biegen des beschichteten Stahls gebildete Schenkel mit einer Dicke Tin Anlage miteinander gebracht werden
konnten, ohne daß das Auftreten von Rissen zu beobachten wan
Im Rahmen der Erfindung kann das Aluminiumpulver
auf die Zinkbeschichtung in Form von reinem Aluminiumpulver oder in Form einer Suspension
aufgetragen werden, welche das Aluminiumpulver in dispergierter Form enthält
Zum Aufbringen einer Suspension auf die bereits mit der Zink-Zwischenschicht versehene Stahlblechoberfläche
können alle geeigneten Arbeitsweisen, wie das Auftragen mit der Rolle, Aufsprühen und dergl,
verwendet werden.
Als Absorptionsinhibitor für das in der Suspension enthaltene Aluminium können eine oder zwei Verbindungstypen,
Carboxylverbindungen, sauerstoffhaltige Verbirdungen, wie Keton, sowie stickstoffhaltige
Verbindungen, wie Amin- Verbindungen, verwendet werden. Die Suspension εοΐΐ einen pH-Wert von 4 bis 8 π
besitzen. Ist der pH-Wert der Suspension kleiner als 4, so wird die Hydrophobie der Suspension übermäßig
groß mit der Wirkung, daß es schwierig ist, die Suspension gleichmäßig auf die Stahlbleche aufzubringen.
Andererseits wird die Korrosionsbeständigkeit 2ii geschwächt, falls die Suspension einen pH-Wert von
mehr als 8 aufweist
Nach dem Aufbringen der Suspension -ind ihrer
Trocknung wird das beschichtete Blech entweder einmal oder zweimal gewalzt. Wird eine Einfachwal- :.
zung benutzt, so wird die Beschichtung nach Aufbringen der Suspension in einem solchen Ausmaß erhitzt, daß
die Beschichtung trocken wird, worauf die getrocknete
Beschichtung auf 400 bis 55O°C erhitzt wird, um eine
ausreichende Menge von verdampfenden Bestandteilen »>
oder gar von Wasser freizusetzen. Nach dem Erhitzen wird das beschichtete Stahlblech mit einem Walzgrad
oder einer Dickenabmessung um wenigstens 5% gewalzt. Abschließend wird das beschichtete Stahlblech
erneut auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis η 600"C erhitzt, wobei Bedingungen eingehalten werden,
die die Bildung einer dünnen Eisen-Zink- AIuminium-Legierungsschicht
ermöglichen. Bei der Zweifachwalzung erfolgt bereits vor dem Erhitzen auf 400 bis 5500C eine
erste Walzung Im Anschluß an die erste Walzung ·»» erfolgt da.' Erhitzen. Walzen und Wiedererhitzen auf
500 bis 600" C wie bei der Einfachwalzung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert.
Ein Stahlblech mit einer Dicke von 0.7 mm wurde
elektrolytisch bei 800C und einer Stromdichte vor
b A/dmJ in einem Bad mit 50 g/l gebrannter Soda
entfettet, in Wasser gewaschen, in Salzsäure 10 Sekun- .»
den lang bei Raumtemperatur gebeizt, erneut in Wasser
abgewaschen und elektrochemisch mit Zink plattiert, wozu ein PlattierungsbaH mit 240 g/l Zinksulfat. 15 g/l
Ammnniumchlorid, 30 g/l Aluminiumsulfat. 15 g/l Natriumacetat
und I g/l Lakritze und einem pH-Wert von 4.0 diente. Das elektrochemische Plattieren mit Zink
erfolgte bei 30" C und einer Stromdichte von 3 A/dm2
Auf das bereits mit der Zinkschicht versehene Stahlblech wurde eine Suspension, die ein zerstäubtes
Aluminiumpulver in dispergierter Form enthielt, mit mi Hilfe einer Beschickungseinrichtung aufgetragen. Die
Suspension enthielt 10 g einer wäßrigen Lösung mit einem pH^Wert von 4,6 und einem Zusatz von
10~5 Mol/l Caprylsäure sowie 8 g zerstäubtes Aluminiumpulver
mit einer Teilchengröße von weniger als 44 μπι, welches darin dispergiert war. Das mit der
Suspension versehene Stahlblech wurde 10 Minuten bei 15O0C getrocknet und anschließend 2 Minuten lang in
Luft auf 45O0C erhitzt und sodann in einem Walzwerk ausgewalzt, bis die Dicke des Stahlbleches um 7%
vermindert war. Abschließend wurde das Stahlblech erneut 10 Sekunden lang auf 5500C erhitzt Die Dictce
der Aluminiumbeschichtung auf dem Stahlblech betrug 46μπι.
Gegenstände, die aus dem wie vorstehend beschrieben hergestellten Stahlblech erzeugt wurden, zeigten
einen schönen metallischen Glanz, waren frei von Blasen und zeigten ein ausgezeichnetes Verhalten bei
Biegeversuchen.
Ein Stahlblech mit einer Dicke von 0,7 mm wurde elektrochemisch mit einer Zinkbeschichtung mit einer
Dicke von 0,1 μπι versehen, wie in Beispiel 1 erläutert
Auf das mit der Zinkschicht versehene Stahlblech wurde eine Suspension, in welcher ein Aluminiumpulver
dispergiert war, mit Hilfe einer Auftragswalze aufgetragen. Die Suspension war zusammengesetzt aus 10 g
einer wäQrigen Lösung mit einem Zusatz von 10 5MoIZI Bernsteinsäure mit eine . pH-Wert von 4,4
und aus 8 g zerstäubtem Aiuminiumpr'ver mil einer Teilchengröße von weniger als 44 μηι, welches in der
wäQrigen Lösung dispergiert war. Das mit der Suspension beschichtete Stahlblech wurde 10 Minuten
lang '-ji 150°C getrocknet und dann mit einem
Walzgrad von 2% ausgewalzt und anschließend erneut 2 Minuten lang an Luft auf 400"C erhitzt und einer
erneuten Walzung unterzogen, bei welcher eine Verminderung der Dicke um 7% herbeigeführt wurde.
Anschließend wurde das Stahlblech erneut in Luft 10 Sekunden lang auf 5500C erhitzt Die Dicke der auf
dem Stahlblech ausgebildeten AIu niniumbeschichtung
betrug 52 μπι. Aus dem wie vors-shend hergestellten
Stahlblech hergestellte Gegensijnde waren frei von
Blasen und zeigten ein ausgezeichnetes Verhalten bei Biegeversuchen.
Ein Stahlblech mit einer Dicke von 0.7 mm wurde in
der in Beispiel 1 erläuterten Weise mit einer /ink-Zwisi-nenschicht
mit einer Dicke von 0,7 μπι eiektroplattiert.
Auf das mit der Zink-Zwischenschicht versehene Stahlblech wurde eine Suspension aufgetragen, die aus
10 g destilliertem Wasser und 8 g zerstäubtem Aluminiumpulver bestand, welches in dem Wasser dispergiert
war. Die Teilchengröße des Aluminiumpulvers betrug weniger als 44 μπι. Die Suspension wurde unmittelbar
nach ihrer Herstellung auf das zinkbeschichtete Blech aufgetragen Das mit der Suspension beschichtete
Stahlblech wurde in der gleichen Weise, wie in Beispiel I beschrieben, weiterbehandelt. Die Dicke der
Alummiumbeschichtunj auf dem so behandelten Stahl-
ble -ii betrug 20 μπι. Auth die Gegenstände, die aus
einem wie vorstehend erläuterten beschichteten Stahlblech hergestellt worden waren, zeigten kiine Blasen
und ein ausgezeichnetes Verhalten beim Biegeversuch.
Ein Stahlblech mit einer Dicke von 0,7 mm wurde elektrochemisch mit einer Zink-Zwischenschicht mit
einer Dicke von 0,05 μπι versehen, wie in Beispiel 1 erläutert. Das mit der Zinkschicht eiektroplattierte
Stahlblech wurde sodann mit Wasser abgewaschen und anschließend wurde auf die feuchte Stählblechoberfläche
ein trockenes Afuminiumpulver mit einer Teilchengröße von weniger als 44 μΐη aufgestreut, worauf die in
Beispiel 1 angegebenen weiteren Verarbeitüngsschritte durchgeführt wurden. Die Dicke der auf dem behandelten
Stahlblech erzielten Aluminiumbeschichtung betrug 32 μιτι.
Die aus den Blechen gemäß Beispiel 4 hergestellten Erzeugnisse waren blasenfrei und zeigten ein ausgezeichnetes Verhalten im Biegeversuch,
Ein Stahlblech mit einer Dicke von O1G mm wurde
elektrochemisch mit einer Zink-Zwischenschicht mit einer Dicke von 0,03 μην versehen. Auf das mit Zink
elektropiattierte Stahlblech wurde eine Suspension aufgetragen, die 10 g destilliertes Wasser und 8 g
zerstäubtes Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße
von weniger als 63 μιπ enthielt, welches Aluminiumpulver
in dem destillierten Wasser dispergieft war. Die Suspension wurde 12 Stunden lang auf Raumtemperatur
gehalten und dann auf das bereits verzinkte Stahlblech aufgetragen; Das mit der Suspension
'> versehene Stahlblech wurde 20 Sekunden lang mit Hilfe
von Heißluft bei 300°C getrocknet und anschließend ifiit
einer Dickenabnahme von 2% gewalzt und in Luft auf 45O0C erhitzt; darauf folgte ein erneutes Walzen,
diesmal mit einer Dickenabnahme von 5% und ein
ίο erneutes Erhitzen in atmosphärischer Luft, diesmal auf
5500C. Die Dicke der auf dem so behandelten
Stahlblech erzielte Aluminiumbeschichtung betrug 30μΐτι. Aus gemäß vorstehendem Beispiel behandelten
beschichteten Stahlblechen hergestellte Erzeugnisse
waren blasenfrei und zeigten ausgezeichnete Eigenschaften beim Biegeversuch.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen eines mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichteten Stahlbleches, bei welchem auf das Stahlblech eine Zwischenschicht aus Zink und auf diese eine äußere Plattierschicht aus aluminiumhaltigem Pulver aufgebracht und das beschichtete Stahlblech erwärmt und verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink-Zwischenschicht in einer Dicke von 0,01 bis 0,3 μπι aufgebracht und daß das beschichtete Blech vor einer abschließenden Glühbehandlung bei 500 bis 600°C erwärmt und gewalzt oder gewalzt, erwärmt und erneut gewalzt wird.to
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP50087857A JPS5212629A (en) | 1975-07-19 | 1975-07-19 | Process for producing steel plate coated with aluminum or alloy thereof by powder method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2632439A1 DE2632439A1 (de) | 1977-01-20 |
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| DE2632439C3 true DE2632439C3 (de) | 1980-01-24 |
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