DE2636132C3 - Verfahren zur Herstellung von mit Lithiumsilikat beschichteten Stahlblechen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von mit Lithiumsilikat beschichteten StahlblechenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.
Im allgemeinen werden auf Stahlbleche vor dem Formen flüssige Wachse, Schmieröle oder organische
Hochpolymere aufgetragen, um ein Brechen oder Fressen während des Fonnvorganges zu vermeiden.
Hierbei sind jedoch nach dem Formen komplizierte Verfahrensschritte erforderlich, z. B. eine Reinigungsund
Trocknungsbehandlung, um die Schmierstoffe zu entfernen. Darüber hinaus nimmt die Korrosionsbeständigkeit
des Werkstacks durch den Formvorgang beträchtlich ab.
In manchen Fällen werden Stahlbleche plattiert, um eine Abnahme der Korrosionsbeständigkeit nach dem
Formvorgang zu vermeiden. Beispielsweise werden tauchverzinkte Stahlbleche und elektrolytisch verzinkte
Bleche viel verwendet, da die Zinkplattierung den Suhlblechen beträchtliche Korrosionsbeständigkeit
verleiht Verzinkte Stahlbleche besitzen jedoch keine zufriedenstellende Formbarkeit, da bei einem Ziehverhaltnis
von zwei ohne Anwendung eines Schmieröls Risse auftreten. Auch bei niedrigeren Ziehverhältnissen
als 2,0 wird die Zinkschicht des zu formenden Werkstacks größtenteils zerstört, so daß die Korrosionsbeständigkeit
fast auf diejenige eines unverzinkten Stahlblechs absinkt Die Rißbildung wahrend des
Ziehens kann dadurch etwas verringert werden, daß man auf die elektrolytisch verzinkten Bleche wahrend
des Ziehvorgangs ein Maschinenöl oder Drucköl auftragt In diesem Fall ist jedoch eine (!!beschichtung
und eine anschließende Säuberung erforderlich, wo* durch die Produktivität des Verfahrens beeinträchtigt
wird. Darüber hinaus nimmt die Korrosionsbeständigkeit des gezogenen Werkstücks beträchtlich ab.
Verfahren dieser Art sind in der JP-AS 5130/70 und 24 789/74 beschrieben.
Im Verfahren der JP-AS 5130/70 werden Stahlbleche
mit einer Lösung beschichtet, die hauptsächlich aus Lithiumsilikat besteht, um ihre Korrosionsbeständigkeit
zu erhöhen. Dieses Verfahren fördert jedoch nicht die Formbarkeit der Bleche und beim Tiefziehen muß
aufgrund der schlechten Formbarkeit ein Schmieröl angewandt werden.
Im Verfahren der JP-AS 24 789/74 wird die Formbarkeit von Metallblechen verbessert und das
Auftreten von Defekten während des Formvorgangs verhindert, indem man die Stahlbleche zunächst mit
einem Wasserglas und dann mit einer Lösung eines festen Wachses in einem organischen Lösungsmittel
ίο beschichtet und hierauf trocknet Das Aufbringen eines
zweischichtigen Überzugs ist jedoch sehr kompliziert und auch die Korrosionsbeständigkeit nach dem
Formen besteht nur beschränkte Zeit, d.h. bis zur
anschließenden Oberflächenbehandlung, da die Oberzü-
!5 ge nicht permanent sind und sich leicht durch heißes
Wasser entfernen lassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von mit Lithiumsilikat beschichteten Stahlblechen bereitzustellen, die keine
fester lithiumhaltiger Überzug erhalten werden, so daß
das Stahlblech auch nach dem Formen unverminderte
Lösung beschichtet, die mindestens ein wasserlösliches
oder in Wasser dispergierbares Lithiumsilikat, das aus
Kieselsäure oder einem Silikat und einer Lithiumverbindung, z. B. Lithiumhydroxid, hergestellt worden ist, und
mindestens ein wasserlösliches oder in Wasser disper-
gierbares Material aus der Reihe der gesättigten oder
ungesättigten Fettsäureverbindungen, höheren Alkoholwachse oder Silikonharze sowie gegebenenfalls eine
oder mehrere wasserlösliche Verbindungen aus der Reihe: Chromsäure, Chromate, Dichromate, Phosphor-
säure und Phosphate, enthält Im Anschluß daran wird
das beschichtete Blech sofort getrocknet
Das erfindungsgemäß verwendete Lithiumsilikat ist vorzugsweise in Wasser löslich oder dispergierbar und
wird aus einem Gemisch von Kieselsäure oder einem Silikat und einer Lithiumverbindung in einem Molverhältnis
von 20:1 bis 1:1 hergestellt Lithiumionen fördern die Verfestigung und Unlösbarkeit des erhaltenen
Überzugs, dem dadurch überlegene Korrosionsbeständigkeit verliehen wird Ein Lithiumsilikat, das unter
Verwendung eines geringeren Molanteils von Lithiumhydroxid hergestellt worden ist bewirkt daher eine
geringere Korrosionsbeständigkeit und eine verzögerte Härtung des Überzugs. Umgekehrt neigt die Beschichtungslösung
bei höheren Molverhältßüsen zur Gelierung.
Das Lithiumsilikat kann z.B. auf folgende Weise hergestellt werdtn:
Natrium- oder Kaliumsilikat oder handelsübliches
Kieselsäuresol sowie Lithiumhydroxid werden getrennt
voneinander abgewogen und im oben genannten Verhältnis miteinander gemischt Dabei kann auch
handelsübliches, bereits vorgemischtes, in Wasser lösliches öder dispergierbares Lithiumsilikat eingesetzt
werden. Die Beschichtungslösung der Erfindung enthält
das Lithiumsilikat vorzugsweise in einer Konzentration von 2 bis 250 g/Liter. Eine Lösung mit dieser
Konzentration ergibt einen Überzug mit überlegener Korrosionsbeständigkeit, an dessen Oberfläche bei der
Handhabung bzw. Preßverformung kein Schmutz z. B.
w in Form von Fingerabdrücken haften bleibt, da er fest
und schwer löslich ist
Bei Konzentrationen unterhalb 2 g/Liter werden die genannten Effekte nicht erzielt. Andererseits ist bei
Konzentrationen oberhalb 250 g/Liter die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit nicht mehr proportional
zur erhöhten Konzentration und der erhaltene Oberzug zeigt nur geringen Einfluß auf die Formbarkeit
des Stahlblechs. s
Hierauf wird die Lithiumsilikatlösung mit dem in Wasser löslichen oder dispergierbaren Gleitmittel
versetzt, um die Formbarkeit des Stahlblechs zu verbessern. Ais Gleitmittel eignen sich z. B. gesättigte
Fettsäureverbindungen, z.B. Ester oder Salze, wie ι ο
Stearate, Palmitate oder Myristate, ungesättigte Fettsäureverbindungen,
ζ. B. Ester oder Salze, wie Oleate oder LJnolate, höhere Alkoholwachse, wie Melissylalkohol,
Tetracosanol oder Stearylalkohol und Silikonharze, z. B. Dirnethylpolysiloxan, Methylhydrodienpolysiloxan is
oder Silikon-Alkydlack. Die Beschichtungslösung kann
eines oder mehrere dieser Mittel enthalten.
Zur Verbesserung der Formbarkeit wird vorzugsweise eine Konzentration von 1 bis 250 g/Liter angewandt
Konzentrationen unterhalb 1 g/Liter bewirken eine nur geringe Verbesserung, während andererseits Konzentrationen
oberhalb 250 g/Liter die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen und die Oberflächenverschmutzung
z. B. durch Fingerabdrücke bei der Handhabung und Preßverformung erleichtern, so daß das erhaltene
Blech ein schlechtes Aussehen besitzt
Um die Korrosionsbeständigkeit noch zusätzlich zu erhöhen, kann man der genannten Losung gegebenenfalls
mindestens eine lösliche Verbindung aus der Reihe: Chromsäure, Chromate, Dichromate, Phosphorsäure
und Phosphate zusetzen. Geeignete Verbindungen sind z.B. Chromate und Dichroraate, <£j sechswertiges
Chrom enthalten, z. B. Natriurrchromat, Ammoniumchromat,
Natriumbichromat und Arnim-liumbichromat
neben Chromsäure. Als Phosphate eignen sich z. B. Mononatrium-hydrogen-phosphat, Dinatrium-hydrogen-phosphat,
Ammoniumphosphat und Kaliumphosphat
Eine Konzentration von 1 bis 100 g/Liter bewirkt hierbei eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit Bei «ο
Konzentrationen unterhalb 1 g/Liter ist keine verbesserte Korrosionsbeständigkeit zu beobachten, während
Konzentrationen oberhalb 100 g/Liter weniger bevorzugt sind, da bei erhöhten Kosten keine nennenswerte
Verbesserung auftritt und die Beschichtungslösung <s instabil wird und zur Gelierung neigt
Der Beschichtungslösung können außerdem wasser· lösliche organische Hochpolymere öder niehtionogene,
anionische oder kathiemische grenzflächenaktive Mittel einverleibt werden, um das Gleitmittel gleichmäßig zu so
dispergieren bzw. die Benetzung des Stahlblechs mit der Beschichtungslösung zu verbessern.
Das Auftragen der Beschichtungslösung erfolgt vorzugsweise bei 25 bis 7(S6C Temperaturen unterhalb
20°C sind nicht notwendigerweise unbrauchbar, jedoch «
erfordern sie eine längere Trocknungszeit Andererseits ist es bei Temperaturen oberhalb 70" C schwierig, die
Badkonzentration aufgrund der höheren Verdampfung konstant zu haften, so daß das Bad instabil wird und zur
Oeliening neigt. w
Das Stahlblech kann durch Tauchen, Sprühen oder Walzenauftrag mit der Lösung beschichtet werden,
worauf man es trocknet Die Trocknung kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, jedoch wendet
man vorzugsweise eine beschleunigte Trocknung an, um lange Trocknungszeiten zu vermeiden. Insbesondere bei
Verwendung von Silikonharzen als Gleitmittel erfolgt die Trocknung vorzugsweise bei 80 bis 200° C. Die
Oberzugsdicke, die in erster Linie von der Konzentration des Lithiumsilikats und der Zusatzmittel abhängt,
nimmt proportional zur Konzentration zu.
Das Verfahren der Erfindung ist z. B, auf kaltgewalzte
Stahlbleche und Stahlbleche anwendbar, die z. B. mit Zink, ChFom, Zinn, Kupfer, Nickel, Aluminium oder
anderen MetaSien elektrolytisch beschichtet worden sind. Ferner eignet sich das Verfahren der Erfindung iür
Stahlbleche, die einer Nachbehandlung, z.B. einer Chromatisierung oder Phosphatisierung, unterzogen
werden. Die Beschichtungslösung der Erfindung hat den Vorteil, daß sie auf Wasserbasis hergestellt wird und
daher hohe Sicherheit mit geringen Umweltproblemen verbindet
Ein Blech von 0,5 mm Dicke aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird nach dem Glühen und Temperwalzen
in das folgende Bad getaucht und hierauf mit einem Haartrockner bei etwa 70° C getrocknet
Beschichtungslösung | 150 g/Liter |
Lithiumsilikat, bestehend aus | 7 g/Liter |
einem Gemisch von Kieselsäure | 50 g/Liter |
und Iithiumhydroxicün einem | |
Molverhältnis von 8:1 | 3 g/Liter |
Natriumstearat | 400C |
Natriumchromat | |
Nicht-ionogenes grenzflächen | |
aktives Mittel | |
Temperatur der Lösung | |
Nach dem Beschichten wird das Blech zu einer Scheibe von 80 mm Durchmesser gestanzt, die man mit
Hilfe einer Stempelform in einem Ziehverhältnis von 2 tiefzieht und auf die Korrosionsbeständigkeit im
deformierten Bereich untersucht Ein nicht mit der genannten Lösung behandeltes Stahlblech kann ohne
Maschinenöl Nr. 620 nicht rißfrei tiefgezogen werden, während andererseits das mit der erfindungsgemäßen
Lösung behandelte Blech mit Erfolg ohne derartige Gleit- und Schmiermittel tiefgezogen werden kann. Die
beiden tiefgezogenen Werkstücke werden dann dem Salzsprühtest nach JtS % 23it\ unterzogen. Das nicht mit
der Lösung behandelte Werkstück überzieht sich nach 10 Minuten mit rotem Rost, während das erfindungsgemäß
behandelte Werkstück selbst nach 2 Stunden keine Rostbildung zeigt
In einem weiteren Test bei einer Temperatur von 50° C und einer relativen Feuchtigkeit von 95% bildet
sich bei dem unbehandelten Werkstück nach I Stunde Rost, wahrend bei dem erfindungsgemäß behandelten
Werkstück nach 24 Stunden keine Rostbildung zu beobachten ist
Ein Blech von 0,5 mm Dicke aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird gesäubert, gebeizt, auf die
nachstehende Weite elektrogalvanisiert und schließlich
folgendermaßen behandelt:
(1) Eintauchen in die nachstehende Beschichtungslösung,
(2) Pressen mit einer Wringwalze und sofortiges Trocknen (5 Sekunden bei 150° C).
Daneben wird ein weiteres elektrogalvanisiertes Blech nicht nach dem Verfahren der Erfindung
ehandelt, sondern in einer herkömmlichen Chromatlöung
mit einem Chromüberzug (0,5 mg/dm2) versehen.
[I) Galvanisierbedingungen: | 250 g/Liter |
Zinksulfat | 30 g/Liter |
Natriumsulfat | 20 g/Liter |
Aluminiumsulfat | 40" C |
Elektrolyttemperatui· | 20 A/dm2 |
Stromdichte | 20 see |
Elektrolysezeit | |
(2) Beschichtungslösung: | |
Lithiumsilikat, bestehend | |
aus einem Gemisch von | |
Kieselsäure und Lithium | |
hydroxyd mit einem | 230 g/Liter |
Molverhältnis von 8 :1 | 150 g/Liter |
Tetracosanol | 10 g/Liter |
Natriumdichromat | 45° C |
Temperatur der Lösung | |
Beide Bleche werden zu Scheiben von 120 mm Durchmesser gestanzt und mit Hilfe eines Stempels von
69 mm Durchmesser und einer Form zu einer zylindrischen Hülse gepreßt Das der üblichen Chromatbehandlung
unterzogene Blech bricht während des Preßvorgangs, falls kein Schmieröl verwendet wird.
Umgekehrt zeigt das erfindungsgemäß behandelte Blech keinen Bruch und selbst ohne Schmieröl ein nur
geringes Anfressen der Oberfläche.
Zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit wird die zylindrische Hülsenwandung dem Salzsprühtest aus
Beispiel 1 unterzogen. Vor dem Test wird die Probe der
chromatbehandelten Hülse mit Trichloräthylendampf
gereinigt Nach 24 Stunden ist auf dieser Probe Rost zu beobachten, während bei der Probe der erfindungsgemäß
behandelten Hülse erst nach 70 Stunden Rost auftritt
Beim Feuchtigkeitstest von Beispie! 1 ist auf der Seitenwandung der ersten Hülle nach 40 Stunden Rost
zu beobachten, während dies bei der letzteren selbst nach 30 Stunden nicht der Fall ist
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von mit Lithiumsilikat beschichteten Stahlblechen durch Behandeln
von Stahlblech mit einer Beschichtungslösung, die
2 bis 250 g/Liter eines in Wasser löslichen oder dispergierbaren Lithiumsilikats, das ein Gemisch
aus Kieselsäure oder einem Silikat und einer Lithiumverbindung in einem Molverhältnis
von 20 :1 bis 1 :1 darstellt, und Trocknen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungslösung zusätzlich
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungslösung zusätzlich
1 bis 250 g/Liter mindestens eines in Wasser löslichen oder dispergierbaren Gleitmittels aus
der Reihe der gesättigten oder ungesättigten Fettsäureverbindungen, höheren Alkoholwachse
oder Silikonharze enthält
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtungslösung zusätzlich
1 bis 100 g/Liter mindestens einer wasserlöslichen Verbindung aus der Reihe Chromsäure,
Chromate, Dichromate, Phosphorsäure oder Phosphate enthält
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50151993A JPS5276236A (en) | 1975-12-22 | 1975-12-22 | Process for treating steel sheet to be worked |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2636132A1 DE2636132A1 (de) | 1977-06-30 |
DE2636132B2 DE2636132B2 (de) | 1980-08-28 |
DE2636132C3 true DE2636132C3 (de) | 1981-07-16 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JPS5276236A (de) |
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-
1976
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- 1976-07-28 GB GB31494/76A patent/GB1500645A/en not_active Expired
- 1976-08-11 DE DE2636132A patent/DE2636132C3/de not_active Expired
Also Published As
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DE2636132B2 (de) | 1980-08-28 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: TAUCHNER, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. HEUNEMANN, D., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT. RAUH, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. HERMANN, G., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT. SCHMIDT, J., DIPL.-ING. JAENICHEN, H., DIPL.-BIOL. DR.RER.NAT., PAT.-ANWAELTE TREMMEL, H., RECHTSANW., 8000 MUENCHEN |