DE2904014C2

DE2904014C2 -

Info

Publication number: DE2904014C2
Application number: DE2904014A
Authority: DE
Inventors: Takehiko Ito; Yusuke Hirose; Hideaki Ichikawa Chiba Jp Ishida
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1988-10-13
Also published as: DE2904014A1

Description

Dosen, zum Beispiel solche für Farben oder für Öl, werden aus Stahlblech hergestellt. Zum Korrosionsschutz wird das Stahlblech vorher verzinnt. Beim Verlöten von Dosen aus verzinntem Stahlblech an der Verbindungsnaht treten kei ne besonderen Probleme auf. Die Zinnreserven gehen jedoch weltweit zur Neige, und die Preise für Zinnbleche sind deshalb erheblich angestiegen. Es besteht daher ein Be dürfnis für andere Ausgangsmaterialien, die eine befriedi gende Lötbarkeit im Vergleich zu Zinnblechen aufweisen, die aber auch eine gute oder sogar eine bessere anti korrosive Eigenschaft haben.

Zu diesem Zweck hat man bereits Stahlbleche mit dünnem metallischen Chrom beschichtet, die als Ausgangsmate rialien für die Dosenproduktion Verwendung finden. Die Lötbarkeit eines solchen Bleches ist je doch wesentlich schlechter als bei einem Zinnblech. Des halb sind dort aufwendige Schweißtechniken erforderlich. Als Ersatz für ein verzinntes Stahlblech für die Her stellung von Dosen bietet sich verzinktes Stahlblech an. Aus der DE-OS 25 22 136 ist die Herstellung von feuermetallisierten verzinkten Stahlblechen bekannt. Unmittelbar nach der Verzinkung wird dort unter Aus nutzung der in dem verzinkten Stahlblech verbliebenen Wärmemenge eine Beschichtung aufgetragen. Bei der dabei vorliegenden Temperatur läßt sich die Ausbildung eines Oxidfilms an der Oberfläche des verzinkten Stahlbleches nicht vermeiden. Es hat sich aber herausgestellt, daß ein Oxidfilm bei der Verlötung von Dosen aus verzinktem Stahlblech an der Verbindungsnaht stört.

Aus der US-PS 36 74 445 ist ein Metallsubstrat mit aufge dampftem Zink und einem darauf befindlichen organischen Überzug bekannt. Es wird dort gelehrt, daß beim Aufdampfen von Zink auf ein metallisches Substrat ein organischer Überzug wesentlich besser haftet als wenn das Zink auf andere Weise, z. B. durch Heißtauchen, aufgebracht wurde.

Aus der DE-OS 24 46 250 ist die Herstellung eines fest haftenden organischen Überzugs auf einem metallischen Substrat unter Vakuum bekannt. Auf ein Metallsubstrat wird eine Zinkschicht im Vakuum aufgedampft, darauf wird eine dünne Sperrschicht aufgedampft, und schließlich werden polymerisierbare organische Substanzen aufge tragen und auf der Oberfläche polymerisiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verzinktes Stahlblech zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und gute Verlötung an der Verbindungsnaht bei der Herstellung von gelötetem Dosen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines durch Auf dampfen, elektrolytische Beschichtung oder Heißtauchen verzinkten Stahlbleches, das geätzt und mit einem Rost schutzüberzug aus einem Paraffinwachs in einer Dicke von 2 bis 20 µm versehen ist, zur Herstellung von an der Verbindungsnaht gelöteten Dosen gelöst.

Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist es, daß sich auf der Zinkoberfläche des verzinkten Stahlbleches keine Oxidschicht ausbildet, weil sonst die gute Verlöt barkeit beeinträchtigt wird. Es hat sich herausgestellt, daß man das Entnehmen eines störenden Oxidüberzugs ver hindern kann, wenn ein Stahlblech durch Aufdampfen, elektro lytische Beschichtung oder Heißtauchen verzinkt wird und man anschließend nach dem Ätzen als Rostschutzüberzug ein Paraffinwachs in einer Dicke von 2 bis 20 µm aufbringt.

Fig. 1a zeigt einen Querschnitt eines verzinkten Stahl blechs, wie es erfindungsgemäß verwendet wird. Das Lötmittel ist vollständig in die entsprechen de Verbindungsnaht eingedrungen.

Fig. 1b zeigt einen Querschnitt eines verlöteten, durch Beschichten mit geschmolzenem Zink erhaltenen Stahlblechs; und

Fig. 1c zeigt den Querschnitt eines verlöteten gewöhn lichen Zinnblechs.

Aus Fig. 1a ist ersichtlich, daß die Verlötung bei einem erfindungsgemäß verwendeten Zinkblech gleich gut der Ver lötung bei einem üblichen Zinnblech ist.

Wenn ein Stahlblech in einem Zink-Aluminiumbad, das ge wöhnlich 0,1 bis 0,3 Gew.-% Aluminium enthält, durch Heiß tauchen beschichtet wird, so werden auf der Oberflächenbeschichtung von Zinkoxid unterschiedliche Oxide, hauptsächlich Aluminiumoxide ausgebildet. Weiter können zusätzlich zu den Aluminiumoxiden, Oxide leicht oxy dierbarer Elemente, wie z. B. Titan, Chrom, Silicium, Eisen und ähnlichem, möglicherweise allein oder in zusammenge setzter Form als Spinell-Oixde ausgebildet werden; die Menge der von den Aluminiumoxiden unterschiedlichen Oxide ist jedoch sehr gering und ihr Einfluß auf die Lötbarkeit vernachlässigbar. Diese Elemente gelangen durch die Aus gangsmaterialien und die Geräte in das Bad.

Wenn diese als Hauptkomponente Aluminiumoxid enthaltenden stabilen Oxide sich auf der Oberfläche befinden, unter brechen sie die mittels des Flußmittels bewirkte Aktivie rung während des Lötens, wodurch die Lötbarkeit schlecht ist. Es ist be kannt, daß, wenn diese Oxide auf der Oberfläche durch Ätzen entfernt werden, die Lötbarkeit merkbar verbessert wird. Wenn diese Oxide jedoch nicht auf der Oberfläche vorhanden sind, ist die Oberfläche des Bleches aktiv und nicht korrosionswiderständig. Es bilden sich deshalb leicht Zinkkarbonate, Hydroxide und ähnliches auf der Oberfläche, wenn das Blech der Witterung ausgesetzt wird, wodurch das Blech unbrauchbar wird.

Diese Nachteile weden bei Verwendung eines Blechs gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden.

Das verzinkte Stahlblech mit einer im wesentlichen oxidfrei en Oberfläche und einer Rostschutzbeschichtung weist eine Lötbarkeit auf, die gleich oder besser als die eines Zinn blechs ist und kann daher zur Herstellung von Dosen unter Verwendung gewöhnliche Herstellungsstraßen für Zinnblech dosen mit dem gleichen oder einem besseren Arbeits- und Pro duktionswirkungsgrad im Vergleich zu gewöhnlichen Zinnblech dosen, herangezoge werden. Weiter habn die aus verzinktem Stahlblech hergestellten Dosen eine höhere Korrosionswider standsfähigkeit und Lebensdauer als die gewöhnlichen Zinn blechdosen.

Die meisten Oxide auf der Oberfläche des verzinkten Stahl blechs können mittels kurzem Eintauchen des Blechs in ein Ätzmittel, wie z. B. HCl, NaOH oder andere auf dem Markt er hältliche Ätzmittel oder durch Aufsprühen des Ätzmittels auf das Blech entfernt werden. Das so behandelte Blech oder das Blech, das im wesentlichen keine Oxide auf der Oberfläche aufweist und mit einer Rostschutzbeschichtung aus Paraffinwachs beschichtet ist, hat eine ausgezeichnete Lötbarkeit.

Beispiel

Auf einer Anlage zur Herstellung von 18 Liter-Dosen unter Anwendung allgemeiner Löttechniken wurden Dosen aus den folgenden Blechen hergestellt:

a) Drei Arten von verzinkten 0,32 mm dicken Stahlplatten, bei denen die Verzinkung durch Aufdampfen (25 g/m² Zn), Heißtauchen in flüssigem Zinn (60 g/m² Zn) und elektro lytischem Beschichten (20 g/m² Zn) erfolgte. Diese Plat ten wurden dann mit einer alkalischen Ätzlösung bei 80°C besprüht und mit einem handelsüblichen Petrolwachs überzo gen. Dann erfolgt ein Trocknen an der Luft. Auf diese Weise wurde ein Rostschutzüberzug auf dem verzinkten Stahlblech aufgebracht.
b) Übliche, mit Zink überzogene Stahlplatten wurden mit 20 mg/m² einer Ätzlösung behandelt. Zu Vergleichszwecken wurden die Oxide an der Oberfläche nicht entfernt.
c) Übliche Stahlbleche mit einer Dicke von 0,32 mm wurden auf einer Seite mit etwa 10 g/m² Zink elektrolytisch beschichtet.

Bei der Herstellung von gelöteten Dosen aus verzinkten Stahlblechen muß man an der Naht eine Lötung vornehmen, und zwar entweder durch Tauchlöten oder Drahtlöten oder durch eine Kombination dieser beiden Methoden.

Es wurde die Lötbarkeit der gemäß a), b) und c) erhaltenen Stahlbleche geprüft. Hierzu wurde das Eindringen des Lots in die Nahtstelle (siehe Fig. 1a) untersucht.

Zu diesem Zweck wurden zwei Bleche aus den vorher erwähn ten Blechen in einer Größe von 0,32 mm × 60 mm × 60 mm zugeschnitten. Dann wurde eine ineinandergreifende Nahtverbindung mit einem konstanten Abstand hergestellt, indem man die jeweiligen Enden der Probe auf eine Weite von 5 mm faltete und die gefalteten Enden dann mittels einer Testmaschine einer Belastung von 150 kg aussetzte.

Eine Seite der Naht wurde dann mittels einer Bürste mit einem wasserlöslichen Flußmittel der nachfolgenden Zusam mensetzung behandelt, und anschließend wurden die Proben in ein Lötbad von 280°C eingebracht.

Zusammensetzung des Flußmittels:

ZnCl₂18 Gew.-% NH₄Cl12 Gew.-% Nichtionisches
oberflächenaktives Mittel0,003 Gew.-% Höherer Alkohol als LösungsmittelRest

Längs der Naht wurde ein Drahtlot (Durchmesser 2,0 mm, Sn 40 Gew.-%, Pb 60 Gew.-%) angelegt, und die Naht wurde wäh rend etwa 20 Sekunden gleichmäßig erhitzt. Die Probe wurde dann gekühlt und das restliche Flußmittel mit Wasser ent fernt. Die Eindringung des Lots bei den jeweiligen Proben wurde bewertet, indem man das Aussehen und den Querschnitt der Lötstellen untersuchte.

Die Ergebnisse werden in Fig. 1 gezeigt. Wie aus Fig. 1a hervorgeht, sind die Nahtstellen bei verzinkten Stahlble chen, die erfindungsgemäß behandelt wurden, gleichmäßig und das Lot ist in die freien Stellen eingedrungen. Das erhaltene Ergebnis entspricht praktisch dem in Fig. 1c ge zeigten, also den Ergebnissen, die man bei einem gewöhnli chen Blech erzielt. Dagegen ist die Eindringung des Lots gemäß Fig. 1b, welche den Querschnitt eines verlöteten gewöhnlichen, nicht erfindungsgemäß behandelten verzinkten Stahlbleches zeigt, unbefriedigend.

Claims

Verwendung eines durch Aufdampfen, elektrolytische Be schichtung oder Heißtauchen verzinkten Stahlblechs, das geätzt und mit einem Rostschutzüberzug aus einem Paraffin wachs in eine Dicke von 2 bis 20 µm versehen ist, auf Herstellung von an der Verbindungsnaht gelöteten Dosen.