DE3005159C2

DE3005159C2 - Verfahren zur Plattierung von Stahlbändern mit einer Zink-Nickel-Legierung

Info

Publication number: DE3005159C2
Application number: DE3005159A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Osaka Kurimoto; Atsuyoshi Shibuya
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4313802A; GB2046790B; DE3005159A1; FR2449140A1; FR2449140B1; GB2046790A

Description

Die Zinkplattierung wird allgemein als Korrosionsschutz für Stahl verwendet. Ihre Wirksamkeit zur Verhinderung von Korrosion bei Stahl geht auf die Tatsache zurück, daß die Zinkbeschichtung bevorzugt vor dem Stahlsubstrat korrodiert. Die Korrosionsschutzwirkung der Plattierung hängt deshalb von der Menge des abgeschiedenen Zinks ab. Um die Stahloberfläche mit einer Beschichtung zu versehen, die einen Langzeitschutz gegen Korrosion gewährleistet, ist deshalb die Abscheidung einer großen Menge von Zink erforderlich. Dies erhöht jedoch die Produktionskosten und verschlechtert die Schweißbarkeit.

Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum Ausrüsten einer Stahloberfläche mit einer Beschichtung mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit vorgeschlagen. Beispielsweise ist in der GB-PS 5 48 184 ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung aus Ni-Zn-Legierung auf Stahldrähte beschrieben. Die am stärksten bevorzugte Zusammensetzung der Legierung beträgt 11 bis 18% Nickel, Rest Zink, wobei der wirksamste Korrosionsschutz erreicht wird. Die erfolgreiche Durchführung dieses Verfahrens im technischen Maßstab stößt jedoch auf sehr große Schwierigkeiten, da jede Änderung in den Verfahrensbedingungen, beispielsweise der Stromdichte der Plattierung, unvermeidlich zu einer Änderung der Legierungszusammensetzung und zu Abweichungen in der Beschichtungsdikke führt Stabile Korrosionsfestigkeit und gleichmäßige Glätte der Oberfläche werden dabei nicht erreicht.

In der JP-OS 28533/1976 ist die Verwendung eines Cyanidbades anstelle des üblichen sauren oder basischen Bades als Elektrolyt für die Plattierung beschrieben. Obwohl das in dieser Druckschrift offenbarte Verfahren insbesondere für die Plattierung von Gegenständen, wie elektronischen Bauteilen, bei einer verhältnismäßig niedrigen Stromdichte vorgesehen ist, können Änderungen in der Zusammensetzung der abgeschiedenen Legierung in gewissem Umfang verhindert werden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht so wirksam, wenn es auf Stahlbänder mit großer zu plattierender Oberfläche übertragen wird und wenn hohe Stromdichte erforderlich ist, um die Plattierung mit hoher Produktivität durchzuführen. Außerdem tritt bei diesem Verfahren unvermeidlich das Problem der Behandlung cyanidhaltiger Abwässer auf. Es besteht deshalb keine Möglichkeit, dieses Verfahren zum Plattieren von Stahlbändern mit einer Ni-Zn-Legierung einzusetzen.

In den US-PS 24 19 231, 34 20 754 und 35 58 442 wird ebenfalls die Plattierung von Stahlbändern mit einer Ni-Zn-Legierung vorgeschlagen. Diese Druckschriften sind auf die Zusammensetzung des Plat.tierbades gerichtet, enthalten aber keine Angaben zum Molverhältnis von Ni²⁺/Zn²⁺ im Plattierbad und zu der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes durch das Plaltierbad. Nach der US-PS 34 20 754 berechnet sich ein Molverhältnis, das niedriger als 0,8 ist Wenn bei einem derart niedrigen Molverhältnis geringe Schwankungen in der Stromzufuhr auftreten, enthält die Beschichtung nicht genügend Nickel, um einen befriedigenden Korrosionsschutz und ein günstiges Aussehen zu ergeben.

Keines der bekannten Verfahren zur Plattierung von Stahlbändern mit einer Nickel-Zink-Legierung als Oberflächenbehandlung des Stahlbandes eignet sich demnach zur Durchführung im großtechnischen Maßstab.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Plattierung von Stahlbändern mit einer Zink-Nickel-Legierung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs bezeichneten Art bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist und im großtechnischen Maßstab durchgeführt werden kann. Die erhaltene Zink-Nickel-Beschichtung soll eine gleichmäßige Legierungszusammensetzung und gleichbleibende Dicke trotz der unvermeidlichen Schwankungen der Plattierungsbedingungen bei der Durchführung des Verfahrens aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch den überraschenden Befund gelöst, daß mit einer Zink-Nickel-Legierung plattierte Stahlbänder mit einheitlicher Legierungszusammensetzung und gleichmäßiger Dicke dann erhalten werden können, wenn in einem Verfahren der bezeichneten Art das Molverhältnis Ni²VZn²⁺ in einem estimmten Bereich liegt und wenn die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes durch den Elektrolyten

in einem bestimmten Bereich gehalten wird. Es hat sich herausgestellt daß diese Parameter die bestimmenden Faktoren für eine gleichmäßige Beschichtung mit einer Zn-Ni-Legierung darstellen, die bei einer Stromdichte von mindestens 5 A/dm² abgeschieden wird

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Plattierung von Stahlbändern mit einer Zink-Nickel-Legierung, wobei das Stahlband als Kathode kontinuierlich durch ein Elektrolyse-Plattierbad mit einem pH-Wert von 1,0 bis 4,5 geführt wird, in dem die Ni²⁺-K.onzen«ration mindestens 20 g/Liter und die Zn²⁺-Konzentration mindestens 10 g/Liter beträgt und wobei die Abscheidung bei einer Badtemperatur von 40 bis 70° C, einer Stromdichte von mindestens 5 A/dm² und unter Bewegen des Elektrolyten relativ zum Stahlband durchgeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Molverhältnis Ni²⁺/Zn²⁺ im Elektrolyten im Bereich von 1,5 bis 4,0 und die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes relativ zu dem im Gegenstrom fließenden Elektrolyten auf 10 bis 200 m/min hält

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die vorliegende Erfindung ist also durch die Steuerung der genannten Plattierungsbedingungen während der Durchführung der Elektroplattierung des Stahlbandes gekennzeichnet; d. h. durch die Begrenzung des Molverhältnisses von Ni²⁺/Zn²⁺ auf einen Bereich von 1,5 bis 4 und durch die relative Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes in bezug zum Elektrolyten von 10 bis 200 m/min.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, in dem diese Plattierbedingungen innerhalb der angegebenen Grenzen gehalten werden_; ist erstmals eine Elektroplattierung von Stahlbändern mit einer Ni-Zn-Legierung im großtechnischen Maßstab möglich. Dabei wird eine Beschichtung mit gleichmäßiger Zusammensetzung und guter Korrosionsbeständigkeit erreicht. Die erhaltenen plattierten Stahlbänder besitzen hervorragenden Oberflächenglanz.

Obwohl der Mechanismus des erfindungsgemäßen Verfahrens noch nicht vollständig aufgeklärt ist, kann angenommen werden, daß die Anwesenheit einer verhältnismäßig großen Menge von Ni²⁺-Ionen in dem Elektrolyten im Vergleich zur Menge an Zn²⁺-Ionen dafür verantwortlich ist daß die Ausrüstung der Stahloberfläche mit einer Plattierung möglich wird, die eine befriedigende Korrosionsbeständigkeit aufweist, sogar wenn das Stahlband mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durch den Elektrolyten geführt wird. Ferner besitzt die entstehende Beschichtung eine gleichmäßige Legierungszusammensetzung und eine einheitliche Dicke, unabhängig von Schwankungen in gewissen Plattierungsbedingungen, da das Band mit ziemlich hoher Geschwindigkeit durch den Elektrolyten läuft.

Für die kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens über längere Zeit ist es erforderlich, daß die Plattierbedingungen innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche gehalten werden. Deshalb müssen Ni²⁺-Ionen und Zn²⁺-Ionen dem Plattierbad, das an diesen Ionen verarmt zugesetzt werden. Wenn diese Ionen jedoch in Form von Sulfaten oder Chloriden zugesetzt werden, dann führt der Zusatz solcher Salze zu einer Erhöhung der Konzentration der entsprechenden Anionen, wie Sulfat- oder Chloridionen.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deshalb einer der nachstehend erläuterten Wege benutzt, um die Zusammensetzung des Plattierbades konstant zu halten.

(1) Als Anode wird eine unlösliche Elektrode verwendet und die zusätzlichen Ni²⁺- und Zn²⁺-lonen werden dem Bad in Form einer basischen Verbindung zugeführt wie

Zinkoxid (ZnO),

basisches Zinkcarbonat (ZnCO3 · /JZn(OH)₂),

Zinkhydroxid (Zn(OH)₂),

Nickeloxid (NiO),

basisches Nickelcarbonat (NiCO₃ ■ 2Ni(OH)₂),

oder Nickelhydroxid (Ni(OH)₂).

Infolge der Verwendung einer unlöslichen Elektrode wird Sauerstoffgas an der Oberfläche der Anoden entwickelt, was eine Abnahme des pH-Wertes des Bades zur Folge hat. Diese Abnahme des pH-Wertes wird durch den Zusatz der vorstehend genannten basischen Verbindungen ausgeglichen. Die Anionen dieser Verbindungen werden in Wasser oder Kohlendioxid umgewandelt, die den pH-Wert des Plattierbades nicht ändern.

(2) Als Anode wird eine lösliche Elektrode aus Nickel und eine lösliche Elektrode aus Zink verwendet. Die Ni²⁺- und Zn²⁺-Ionen, die sich aus den Elektroden in dem Elektrolyten lösen, können den Verbrauch an diesen Ionen während der Elektroplattierung ausgleichen. In diesem Fall ist es, wie bei der üblichen Zinkplattierung vorteilhaft eine Mehrzahl von Elektrolyse-Plattierzellen zu verwenden. Einige dieser Zellen sind mit einer Anode aus Nickel und einige mit einer Anode aus Zink ausgerüstet, so daß die Badzusammensetzung leicht gesteuert werden kann. Der Elektrolyt wird in diesem Fall auch über einen gemeinsamen Vorratstank durch die Elektrolysevorrichtung im Kreislauf geführt.

(3) In einer weiteren Ausführungsform sind einige der Elektroden unlöslich, andere dagegen löslich. In diesem Fall können Ni²⁺- und Zn²+-Ionen im Bedarfsfall in Form einer basischen Verbindung zugesetzt werden.

Nachstehend werden die Gründe erläutert, die für die Begrenzung der Plattierbedingungen auf die erfindungsgemäß offenbarten Bereiche maßgebend sind.

Bei einer Ni²-'-Ionenkonzentration von weniger als 20 g/Liter und bei einer Zn²⁺-Ionenkonzentration von weniger als 10 g/Liter kann keine gleichmäßige Durchführung der Plattierung erreicht werden. Die oberen Grenzen dieser Konzentrationen sind durch die jeweiligen Sättigungswerte festgelegt.

Wenn das Molverhältnis von Ni²⁺-Ionen zu Zn²⁺- lonen kleiner als 1,5 ist und dabei die Stromzufuhr geringen Schwankungen unterliegt, enthält die Beschichtung nicht genug Nickel für eine befriedigende Korrosionsbeständigkeit und ein gefälliges Aussehen. Andererseits wird, wenn das Molverhältnis größer als 4 ist, zu viel Nickel abgeschieden, was zu einer Erhöhung der Verfahrenskosten und zu einer Ausfällung einer Nickelphase führt, die Zink in sich gelöst enthält ((X-Phase). Diese verschlechtert die Korrosionsfestigkeit der erhaltenen Beschichtung. Das Molverhältnis der Ni²⁺-Ionen zu den Zn²⁺-Ionen beträgt vorzugsweise 1,8 bis 3,0.

Die Geschwindigkeit, mit der das Stahlband durch das Plattierbad geführt wird, beeinflußt das Ni² +/Zn²⁺- Glei«.hgewicht in dem an der Oberfläche des durch das Plattierbad geführten Bandes anliegenden Bereich. Wenn das Band das Elektrolysebad mit einer Geschwindigkeit unter 10 m/min durchläuft, dann ändert sich die

Zusammensetzung des Platlierbades in der Nähe der Bandoberfläche. Unter diesen Bedingungen nimmt die Stromdichte ab, so daß zu viel Nickel abgeschieden wird, wodurch das Verfahren weniger ökonomisch wird. Ferner kann infolge der Schwankungen der Plattierungsbedingungen keine Beschichtung mit gleichmäßiger Zusamn onsetzung erhalten werden. Erfindungsgemäß läuft das Band deshalb mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10 m/min durch das Plattierbad. Andererseits wird bei einer Geschwindigkeit über 200 m/min Nickel nicht in ausreichender Menge abgeschieden, um eine Beschichtung mit gleichmäßigem Glanz und befriedigender Korrosionsbeständigkeit zu ergeben. Vorzugsweise beträgt die relative Bandgeschwindigkeit bis 100 m/min.

Da die Zuführungsgeschwindigkeit des Stahlbandes unter Beachtung der Größe der Zellen, der Kapazität der Vorrichtung und anderer Verfahrensbedingungen vorher festgelegt wird, erfolgt die Steuerung der Geschwindigkeit durch die Steuerung der Fließgeschwindigkeit des Elektrolyten durch die Zelle. Unter üblichen Bedingungen soll der Elektrolyt deshalb während der Durchführung der Plattierung durch das System im Kreislauf geführt werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Stahlband das Plattierbad durchläuft, ist deshalb als die Geschwindigkeit des Stahlbandes relativ zu dem im Gegenstrom fließenden Elektrolyten definiert.

Die Temperatur des Plattierbades beträgt 40 bis 70° C. Bei niedrigerer Temperatur ist die Abscheidung von Nickel nicht ausreichend, um eine zufriedenstellende Plattierung zu ergeben. Andererseits steigt bei einer höheren Temperatur die Nickelabscheidung zu stark an und außerdem ist die Verdampfung des Elektrolyten nicht mehr zu vernachlässigen, wodurch der Betrieb unwirtschaftlich wird.

Der pH-Wert des Plattierbades wird auf 1,0 bis 4,5 gehalten. Wenn der pH-Wert erniedrigt wird, dann erhöht sich die Zahl der Wasserstoffgasblasen, die in dem Plattierbad entstehen, und es bleiben Spuren der Blasen auf der plattierten Oberfläche zurück, wobei gleichzeitig der Stromwirkungsgrad abnimmt. Auf der anderen Seite gibt ein zu hoher pH-Wert der Plattierung manchmal ein dunkles Aussehen.

Die Stromdichte beträgt mindestens 5 A/dm¹, vorzugsweise 5 bis 40 A/dm².

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung, mit der die Beziehungen zwischen einer Anzahl von Plattierbedingungen bestimmt wurden;

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Mol verhältnis der Ni²+-Ionen zu den Zn²⁺-Ionen im Plattierbad und die Ergebnisse der Plattierung zeigt;

Fig.3 ist eine Schemazeichnung einer Fertigungsstrecke unter Verwendung einer Mehrzahl von Elektrolyse-Platiierzellen, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

In F i g. 1 enthält die Prüfvorrichtung 1 eine PlattierzeHe, eine in der Zelle angeordnete Anode 3, einen Behälter 4 und einen in dem Behälter befindlichen Elektrolyten. Der Elektrolyt wird durch die Vorrichtung über eine Leitung 5 im Kreislauf geführt Der Fluß des Elektrolyten wird durch einen Strömungsmesser 6 aufgezeichnet, der in der Leitung angeordnet ist Ein Stahlband Z das mit einer Zn-Ni-Legierung plattiert werden soll, ist innerhalb der Zelle gegenüber der Anode 3 und getrennt von ihr angeordnet. Die Anode ist mit einer Gleichstromquelle 7 verbunden. Das Stahlband ist ebenfalls mit der Gleichstromquelle verbunden und wirkt als Kathode. Die Zusammensetzung des Plattierbades wird durch den Zusatz von basischen Verbindungen zu dem Elektrolyten in dem Behälter 4 gesteuert.

Die in Fig.3 gezeigte Vorrichtung enthält fünf Plattierzellen 31, 32, 33, 34 und 35, die in Reihe angeordnet sind. Der in einem gemeinsamen Vorratsbehälter 36 enthaltene Elektrolyt wird über die Leitungen 37 und 38 durch jede der Zellen geführt. Das Stahlband 39 wird von einem Abwickler 40 abgewickelt und durch eine alkalische Entfettungszelle 41 und danach durch eine Beizzeüe 42 geführt. Das derart vorbehandelte Stahlband wird dann kontinuierlich durch eine Reihe von Elektrolysebädern geführt, deren Zusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung gesteuert wird. In jeder der Zellen ist ein Anodenpaar 43 und 45 vorgesehen, das das Band als Kathode durchläuft. Nach Beendigung der Elektroplattierung wird das Stahlband auf eine Spule 46 aufgewickelt Die Stromquelle ist in F i g. 3 der Klarheit wegen nicht dargestellt.

Wenn unlösliche Anoden verwendet werden, werden dem Elektrolyten in dem Behälter 36 im Verlauf der Plattierung basische Nickel- und Zinkverbindungen zugesetzt, um die Zusammensetzung des Bades zu steuern. Bei der Verwendung löslicher Anoden ist das Verhältnis der Anzahl von Nickelanoden zur Anzahl von Zinkanoden unter den üblichen Bedingungen 1 :1 bisl :4.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer Prüfvorrichtung gemäß F i g. 1 wird eine Reihe von Versuchen ausgeführt, um den Einfluß der Mengen an Ni²⁺-Ionen und Zn²⁺-Ionen im Plattierbad auf die Plattierung des Stahlbandes zu bestimmen. Durch Änderung der Ni²⁺- und Zn²⁺-Ionenkonzentration in dem Bad wird das Molverhältnis geändert Aussehen und Korrosionsbeständigkeit der erhaltenen Beschichtungen werden im Hinblick auf das Molverhältnis bestimmt

Als Salze werden Nickelsulfat und Zinksulfat verwendet Das Plattierbad wird mit Natriumsulfat als Hilfselektrolyten in einer Menge von 70 g/Liter versetzt. Die Badtemperatur wird auf 50°C gehalten und der pH-Wert des Bades auf 2,0 bis 23 eingestellt Als Anode wird eine unlösliche Elektrode aus Blei verwendet Das eingesetzte Stahlband hat eine Dicke von 0,4 mm, eine Breite von 50 mm und eine Länge von 300 mm. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes relativ zu dem im Gegenstrom fließenden Elektrolyten beträgt 10 m/min. Die Stromdichte beträgt 20 A/dm² und das Beschichtungsgewicht mindestens 20 g/m².

Die Ergebnisse der Versuchsreihe sind in der graphischen Darstellung der F i g- 2 zusammengefaßt in der das Zeichen »o« anzeigt, daß die erhaltene Beschichtung ein gutes Aussehen und eine gute Korrosionsbeständigkeit besitzt, während das Zeichen »zl« schlechtes Aussehen, aber gute Korrosionsbeständigkeit bedeutet and das Zeichen »x« schlechtes Aussehen und schlechte Korrosionsbeständigkeit bedeutet

»Gates Aassehen« bedeutet eine glänzende Oberfläche mit silbrigweißer Erscheinung. »Gate Korrosionsbeständigkeit« bedeutet, daß im Salzsprüh-

test roter Rost erst nach mehr als 1 20 Stunden entsteht. Die Ergebnisse in F i g. 2 zeigen, daß befriedigende Ergebnisse erhalten werden, wenn das Molverhältnis im Bereich von 1,5 bis 4,0 liegt. Anders ausgedrückt wird eine Beschichtung aus einer Zn-Ni-Legierung mit guter Korrosionsbeständigkeit und gutem Aussehen nur erhalten, wenn das Molverhaltnis der Ni-''-Ionen zu Zn²· -Ionen im Bereich von 1,5 bis 4.0 eingestellt wird.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird ein kaltgewalztes Stahlband mil einer Dicke von 0,8 mm und einer Breite von 300 mm unter Verwendung einer horizontalen kontinuierlichen Plattierstreckp mi ι zwei Elektrolyse-Plattierzellen kontinuierlich plattiert. Als Anode wird eine unlösliche Elektrode aus Blei mit einem Silbergehalt von 1% verwendet. Während der Plattierung wird Nickel in Form von basischem Nickelcarbonat in einer Menge von 0,67 kg/Stunde und Zink in Form von Zinkoxid in einer Menge von 2,3 kg/Stunde eingespeist.

Die übrigen Piattierbedingungen sind nachstehend angegeben:

(1) Plattierbad

Das Elektroplattierbad wird unter Verwendung von 265 g/Liter Nickelsulfat (NiSO₁ · 6 H₂O) und 145 g/Liter Zinksulfat (ZnSO₄ ■ 7 H₂O) hergestellt. Das Molverhältnis Ni^{2 +} /Zn²⁺ beträgt 1,99 bei einer Ni²⁺-Ionenkonzentration von 59,1 g/Liter und einer Zn^{2 +} -lonenkonzentration von 33,1 g/Liter in der anfänglichen Elektrolytlösung. Als Hilfselektrolyl wird Natriumsulfat (Na₂SO₄) in einer Menge von 75 g/Liter zugesetzt. Der pH-Wert des Plattierbades wird mit Schwefelsäure (H₂SO₄) auf 2,1 bis 2,5 eingestellt. Die Badtemperatur wird auf 50 bis 55°C gehalten.

(2) Stromdichte: 20 A/dm².

(3) Geschwindigkeit der Elektrolytzirkulation

Der Elektrolyt wird in die Plattierzellen im Gegenstrom zu dem Band eingespeist und mit einer Geschwindigkeit von 11 bis 14 m/min durch die Vorrichtung im Kreislauf geführt.

(4) Stahlband-Zuführungsgeschwindigkeit

Das Stahlband durchläuft die Elektrolyse-Plattierzellen mit einer Geschwindigkeit von 4 m/min.

(5) Bandgeschwindigkeit relativ
zur Geschwindigkeit des Elektrolyten

Die Geschwindigkeit des Stahlbandes relativ zu dem im Kreislauf geführten Elektrolyten betragt i5 bis 18 m/min, berechnet auf der Basis der vorstehend in (4) und (3) angegebenen Werte.

50

(6) Beschichtungsgewicht

Die Abscheidungsmenge beträgt 20 g/m².

Nach Beendigung der Plattierung wird die beschichtete Oberfläche über die gesamte Länge des Bandes geprüft. Sie weist keinen matten Bereich auf. Die Beschichtung besitzt eine glänzende Oberfläche. Die Ergebnisse sind zufriedenstellend. Die Prüfung der Legierungszusammensetzung ergibt einen Nickelgehalt im Bereich von 12,8 bis 13,1%, der in den erstrebten Bereich von 9 bis 20% fällt. Im Salzsprühtest zeigt sich kein roter Rost vor Ablauf von 192 Stunden.

Die Zusammensetzung des Plattierbades wird durch Zusatz von basischem Nickelcarbonat und Zinkoxid im wesentlichen auf den ursprünglichen Konzentrationen gehalten. Folgende Schwankungen der Plattierbad-Bedingungen werden aufgezeichnet:

Ni^{2 +} -Konzentration: 56,5 bis 61,5 g/Liter
Zn^{2 +} -Konzentration: 28,2 bis 34,0 g/Liter
Molverhältnis Ni²VZn^{2 +} : 1.8 bis 2,3
pH-Wert: 1,8 bis 2,5

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird ein Stahlband mit einer Dicke von 0,8 mm und einer Breite von 914 mm unter Verwendung der in F i g. 3 dargestellten kontinuierlichen Plattierstrecke plattiert, in der die Anoden der ersten, zweiten, vierten und fünften Zelle aus reinem Zink und die Anode der dritten Zelle aus Nickel besteht.

Die Plattierbedingungen sind nachstehend angegeben

(1) Plattierbad

ZnSO₄:

80 g/Liter (Zn²+-Konzentration: 32,4 g/Liter)
NiCI₂:

200 g/Liter (Ni²⁺-Konzentration: 90,6 g/Liter)
N H4CI: 30 g/Liter
Molverhältnis Ni²⁺/Zn²⁺: 3,11
pH-Wert: 2,2
Badtemperatur: 50° C

(2) Stromdichte: 20 A/dm².

(3) Relative Bandgeschwindigkeit: 20 m/min.

(4) Beschichtungsgewicht: 20 g/m².

Da lösliche Elektroden verwendet werden, bleibt die Zusammensetzung des Plattierbades sogar noch nach 40 Stunden im wesentlichen die gleiche wie zu Beginn. Die Oberfläche der erhaltenen Beschichtung zeigt ein glänzendes Aussehen. Der analytische Nickelgehalt der Beschichtung beträgt 13,2 bis 13,8%. Die Schwankung der Legierungszusammensetzung ist also sehr klein und im wesentlichen die gleiche über die gesamte Länge des plattierten Bandes. Im Salzsprühtest zeigt sich auch nach 192 bis 240 Stunden kein roter Rost.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Plattierung von Stahlbändern mit einer Zink-Nickel-Legierung, wobei das Stahlband als Kathode kontinuierlich durch ein Elektrolyse-Plattierbad mit einem pH-Wert von 1,0 bis 4,5 geführt wird, in dem die Ni²⁺-Konzentration mindestens 20 g/Liter und die Zn²⁺-Konzentration mindestens 10 g/Liter beträgt, und wobei die Abscheidung bei einer Badtemperatur von 40 bis 70⁰C, einer Stromdichte von mindestens 5 A/dm² und unter Bewegen des Elektrolyten relativ zum Stahlband durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Molverhältnis Ni²⁺/Zn²⁺ im Elektrolyten im Bereich von 1,5 bis 4,0 und die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes relativ zu dem im Gegenstrom fließenden Elektrolyten auf 10 bis 200 m/min hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Plattierbad mit mindestens einer löslichen Anode aus Nickel und mindestens einer löslichen Anode aus Zink verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man ein Plattierbad mit mindestens einer unlöslichen Anode verwendet und zusätzliche Ni²⁺- und Zn²⁺-Ionen dem Elektrolyten während des Betriebs in Form von basischen Salzen der Metalle zuführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Stromdichte von 5 bis 40 A/dm² verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Stahlband mit einer relativen Geschwindigkeit von höchstens 100 m/min durch das Elektrolyse-Plattierbad führt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Nickel-Anoden zur Anzahl der Zink-Anoden 1 :1 bis 1 :4 beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, daduich gekennzeichnet, daß man dem Elektrolyten basisches Nickelcarbonat, Nickeloxid oder Nickelhydroxid als basische Nickelverbindung und basisches Zinkcarbonat, Zinkoxid oder Zinkhydroxid als basische Zinkverbindung zusetzt.