DE3129333A1 - Verfahren zur herstellung eines mit einem harz beschichteten, aluminiumplattierten stahlelements und das dabei erhaltene produkt. - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines mit einem harz beschichteten, aluminiumplattierten stahlelements und das dabei erhaltene produkt.

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DE3129333A1 DE19813129333 DE3129333A DE3129333A1 DE 3129333 A1 DE3129333 A1 DE 3129333A1 DE 19813129333 DE19813129333 DE 19813129333 DE 3129333 A DE3129333 A DE 3129333A DE 3129333 A1 DE3129333 A1 DE 3129333A1
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Description

Verfahren zur Herstellung eines mit einem Harz beschichteten, aluminiumplattierten Stahlelements und das dabei erhaltene
Produkt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlelements mit einem Harz.
Harze, wie Fluorharze, Siliconharze und Polysulfonharzer sind Kunststoffe mit einem hohen Grad an Nicht-Klebrigkeit, Wörmebeständigkeit und chemischer Beständigkeit (Chemikalienbeständigkeit) und eine zunehmende Anzahl von Metallformkörpern wird mit diesen Harzen beschichtet, meistens mit Fluorharzen, für die Verwendung in HaushaIt-Küchengeräten und verschiedenen industriellen Teilen.
TELEFON IO β1*) 32 38 β3
TELEX OVM 38Ο
telegbamme MO.NAPAT*
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Fluorkohlenstoffharz" sind polymere Substanzen zu verstehen, die in ihren Molekülen Fluoratome enthalten und umfassen sowohl ein Homopolymeres, wie z.B. Polytetrafluorethylen, als auch ein Copolymeres, wie z.B. ein Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeres.
Bei den mit diesen Harzen zu beschichtenden Metallen handelt es sich in der Regel um Aluminium und rostfreien Stahl; ein Metall, das eine wachsende Bedeutung gewinnt, ist jedoch nicht-rostfreier Stahl, der billiger als Aluminium und rostfreier Stahl ist und eine höhere Festigkeit und eine geringere Wärmeverformung als Aluminium aufweist.
Die obengenannten Harze weisen jedoch eine schlechte Haftung an Metallen auf. Sie werden Üblicherweise unter Anwendung der folgenden Verfahren an Metalle gebunden:
1.) Wenn Aluminium verwendet wird, werden auf seiner Oberfläche durch elektrochemisches oder chemisches Ätzen mikrofeine Erhebungen und Vertiefungen erzeugt und auf die dabei erhaltene rauhe Oberfläche wird ein Harzüberzug aufgebracht unter Erzeugung eines "Verankerungseffektes", um eine feste Bindung zu gewährleisten. Dieses Verfahren wird als "Ätzverfahren" bezeichnet.
2.) Eine Klebstoffschicht, als "Primer" bezeichnet, wird auf die Metalloberfläche aufgebracht und mittels des Primers wird eine Harzschicht mit dem Metall verbunden. Dieses Verfahren wird als "Primer-Verfahren" bezeichnet.
-ί.
3.) Auf das Metall wird ein Harzüberzug aufgebracht, der ein Bindungshilfsmittel enthält.
Das Ätzverfahren ist besser als die beiden anderen Verfahren, da es eine festere Haftung ergibt und die Bildung eines Harzüberzugs auf einem Metallrohling erlaubt, der dann in die gewünschte Form gebracht wird.
Nach umfangreichen Studien über die Bildung eines HarzUberzugs auf einem aluminiumplattierten Stahlelement mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren wurde nun gefunden, daß das Aluminium insgesamt mindestens 1 Cev,-%, bezogen auf den Aluminiumgehalt, Silicium und/oder Zink enthalten sollte und daß das Stahlelement mit einer durch Heißtauchen aufgebrachten Aluminiumplattierung nach dem Abkühlen erneut erhitzt werden sollte. Demnach ist dann, wenn die zweite Erhitzungsstufe weggelassen wird, die Haftung zwischen dem Harzüberzug und dem Metallsubstrat für praktische Anwendungszwecke zu gering.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Harz beschichteten, aluminiumplattierten Stahlelements, das darin besteht, daß man auf einem Stahlsubstrat (einschließlich eines Stahllegierungssubstrats) eine Aluminiumplattierungsschicht, die insgesamt mindestens etwa 1 Cevm-%t bezogen auf den Aluminiumgehalt, Si und/oder Zn enthält, erzeugt durch (l) Heißtauchen des Substrats unter Bildung einer Aluminiumplattierungsschicht einer Dicke von mindestens 10 μιη, (2) Abkühlen, (3) erneutes Erhitzen des plattierten Stahls
auf eine Temperatur von etwa 150 bis etwa 600 C, (4) Abkühlen,
(5) Aufrauhen der Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht auf elektrochemischem, chemischem oder mechanischem Wege und
(6) Aufbringen eines HarzUberzugs auf die Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Stahlelement, das unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist·
Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden zur Erzeugung eines Überzugs aus einem beliebigen Harz, wie es in Anstrichzubereitungen für generelle Zwecke verwendet wird. Große Vorteile werden erzielt durch Verwendung eines Harzes mit einem hohen Grad an Nicht-Klebrigkeit, und besonders große Vorteile werden erzielt durch Verwendung eines Fluorkohlenstoffharzes.
Das Stahlsubstrat wird am zweckmäßigsten durch Heißtauchen mit Aluminium plattiert. Um die Bildung einer Al-Fe-Legierungsschicht an der Grenzfläche zwischen dem Aluminium und dem Eisen zu verhindern, müssen insgesamt mindestens etwa 1 Gew.-5$ Si und/oder Zn dem Aluminium (bezogen auf den Aluminiumgehalt) zugesetzt werden. Wenn die Summe der Si- und Zn-Gehalte weniger als etwa 1 Gew.-% beträgt, wächst die Fe-Al-Legierungsschicht bei hoher Temperatur schnell, z.B. einer solchen,wie sie während der Plattierung oder Bildung des Harzüberzuges angewendet wird, und man erhält nur eine geringe Haftung zwischen dem Harzüberzug ond der Aluminiumplattierungsschicht. Deshalb muß das Aluminium,
ί ζ y
mit dem das Stahlsubstrat plattiert ist, insgesamt mindestens etwa 1 Gew.<-%, vorzugsweise mindestens 3 Gew.-% Si und/oder Zn, bezogen auf den Aluminiumgehalt, enthalten. Vorzugsweise betrögt die Gesamtmenge an Si und/oder Zn nicht mehr als etwa 20 %, bezogen auf den Aluminiumgehalt.
Die Dauer des erneuten Erhitzens des mit Al plattierten Stahls, nachdem er abgekühlt worden ist, beispielsweise auf Raumtemperatur, variiert mit der Temperatur; das Erhitzen für einige Minuten reicht aus, wenn die Temperatur etwa 600 C beträgt, während ein Erhitzen für mindestens eine Stunde erforderlich ist, wenn die Temperatur zwischen 150 und 200 C liegt. Wenn die Temperatur 600 C übersteigt, wächst die Al-Fe-Legierungsschicht in einem solchen Grade, daß die Korrosionsbeständigkeit und die Be- bzw· Verarbeitbarkeit des Stahls schlechter werden. Wenn die Temperatur weniger als 150 C beträgt, ergibt das Erhitzen des mit Al plattierten Stahls nach dem Abkühlen praktisch keinen Effekt und es kann keine feste Haftung zwischen dem Harzüberzug und einer geätzten Aluminiumoberfläche erzielt werden.
Die Stufe des Erhitzens des mit Al plattierten Stahlsubstrats nach dem Abkühlen ist wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren und ohne diese Stufe wird eine geätzte Aluminiumplattierungsschicht so spröde, daß auf die Plattierungsschicht kein HarzUberzug aufgebracht werden kann, ohne daß die Plattierungsschicht bricht, und als Folge davon wird keine Haftung zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumplattierungsschicht erzielt.
-{Λ
Dann wird die Oberfläche der Aluminiumplattierung durch elektrochemische Atzung, chemische Ätzung oder mechanische Aufrauhung (Körnung) aufgerauht. Beim elektrochemischen Ätzen wird eine wäßrige Lösung eines Halogenide, wie Natriumchlorid, elektrolysiert, wobei der plattierte Stahl als Anode verwendet wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens entstehen mikrofeine Erhebungen und Vertiefungen auf der Aluminiumoberfläche. Beim chemischen Ätzen wird in einer wäßrigen Lösung von Chlorwasserstoffsäure und dgl. Aluminium herausgelöst unter Bildung von mikrofeinen VorsprUngen auf und Vertiefungen in der Aluminiumoberfläche. Beim mechanischen Aufrauhen (Körnen) wird die Aluminiumoberfläche auf mechanischem Wege aufgerauht, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Läppen mit einem Druckstrahl. Der "Verankerungseffekt11 ist nicht so groß, wenn die Aluminiumfläche durch mechanische Aufrauhung (Körnung) behandelt wird, und deshalb kann die Aluminiumplattierungsschicht erst nach der Bildung einer Primär-Schicht oder bei Verwendung eines ein Bindungshilfsmittel enthaltenden Harzes mit einem Harz beschichtet werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren muß das Stahlsubstrat mit einer Aluminiumschicht plattiert werden, die mindestens etwa 10 μη dick ist. Wenn die Aluminiumplattierungsschicht weniger als etwa 10 μιη dick ist, wird während der nachfolgenden Aufrauhungsstufe die Eisenschicht freigelegt und als Folge davon nimmt nicht nur die Korrosionsbeständigkeit ab, sondern die Aluminiumplattierungsschicht Weist auch nur eine geringe Haftung gegenüber dem Harzüberzug auf. Deshalb muß die Aluminiumplattierungsschicht eine Dicke von mindestens etwa 10 μη, vorzugsweise von mindestens 15 μιη, haben.
j ι
-Ϊ-
Auf die aufgerauhte Aluminiumoberfläche kann ein Harzüberzug aufgebracht werden durch Sprühbeschichten oder Fließbeschichten mit einer Harzdispersion oder -lösung, durch Aufbringen eines elektrostatischen Überzugs aus einem Harzpulver oder durch Auf-Iaminieren eines Harzfilms. Die behandelte Oberfläche wird dann geschmolzen durch Erhitzen derselben auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes derselben, und dann abgekühlt, beispielsweise auf Raumtemperatur, unter Bildung eines Harzüberzugs.
Wie vorstehend beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Harzüberzugs, der an einem mit Aluminium plattierten Stahlelement fest haftet. Das dabei erhaltene Stahlelement weist einen hohen Grad an Nicht-Klebrigkeit auf der mit einem Harz beschichteten Seite und eine hohe Korrosionsbeständigkeit infolge der Aluminiumplattierung auf und die hohe Festigkeit des Stahlsubstrats wird aufrechterhalten. Das Element kann daher nicht nur für Küchengeräte, sondern auch für gleitende Teile und andere industrielle Komponenten verwendet werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In den nachfolgend beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die Abschältests nach dem in ASTM-D-903 vorgeschriebenen Verfahren durchgeführt.
Beispiel 1 Auf beiden Seiten einer Stahlplatte wurde durch Heißtauchen unter
Verwendung eines 7 Gew.-52 Si enthaltenden Al-Bades, das bei etwa 750 C gehalten wurde, eine 7 Gew.-% Si enthaltende Aluminiumplattierungsschicht einer Dicke von 25 μηι erzeugt· Nach dem gleichen Verfahren wurden vier mit Al plattierte Stahlplattenproben hergestellt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die Proben erneut unter den in der folgenden Tabelle I angegebenen Bedingungen erhitzt. Die Aluminiumoberfläche jeder Probe wurde elektrochemisch in einer 5 jSigen wäßrigen NaCl-Losung (15 Cb/cm ) geätzt zur Erzeugung von mikrofeinen Vorsprüngen auf und Vertiefungen in der Oberfläche. Unter Anwendung des Fließbeschichtungsverfahrens wurde auf die aufgerauhte Aluminiumoberfläche eine wäßrige Dispersion von Tetrafluoräthylen aufgebracht und nach dem Entwässern wurden die Proben 20 Minuten lang an der Luft bei. 380 C gebrannt, wobei man mit Tetrafluoräthylen beschichtete Stahlplatten erhielt. Der Harzüberzug war 25 μπι dick. Die Haftfestigkeit zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumplattierung wurde unter Anwendung eines 180 -Abschältests und eines Kreuzschnitt-Abschältests (100 Quadrate mit einer Seitenlänge von jeweils 1 mm wurden mittels einer scharfen Klinge in Form eines Schachbrettmusters bis zu einer solchen Tiefe, daß die Aluminiumoberfläche erreicht wurde, eingeschnitten, es wurde ein Klebestreifen auf den Harzüberzug gepreßt und dieser wurde sofort abgezogen, um zu sehen, ob sich der Abschnitt der Aluminiumoberfläche mit den Kreuzschnitten ablöste) geprüft· Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.
ι zaj j
Vergleichsbeispiel 1
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde in den Vergleichsbeispielen 1-1 und 1-2 wiederholt, wobei diesmal jedoch die Bedingungen des Erhitzens der mit Al plattierten Stahlsubstrate nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wie in der folgenden Tabelle I angegeben variiert wurden. In dem Vergleichsbeispiel 1-3 wurde kein derartiges Erhitzen durchgeführt. Die Ergebnisse des 180 -Abschältests und des Kreuzschnitt-Abschöltests sind ebenfalls in der folgenden Tabelle I angegeben.
Tabelle I
Beziehung zwischen dem erneuten Erhitzen nach der Al-Plattierung und der Haftfestigkeit
Versuch Nr. 1-1 erneutes Erhitzen Festigkeit
gegen 180 -
Abschälen
(kg/2,5 cm)		 Kreuzschnitt-
Abschältest*
Beisp. 1-2 550°C χ 10 min 3,0 0/100
Il 1-3 4000C χ 30 min 3,2 0/100
Ii 1-4 300°C χ 60 min 2,8 0/100
Il 1-1 1700C χ 120 min 2,6 0/100
Vergl.
Beisp.		 1-2 630°C χ 5 min 1,2 10/100
Il 1-3 120°C χ 200 min 0,7 50/100
Il kein Erhitzen 0,1 100/100
* Die Werte in der Spalte "Kreuzschnitt-Abschöltest" zeigen an, wie viele der 100 Kreuzschnitt-Quadrate sich ablösten; der Wert O/lOO gibt an, daß sich keine Kreuzschnitt-Quadrate ablösten, und der Wert lOO/lOO gibt an, aaß sich alle Kreuzschnitt-Quadrate
- ψ- η-
ablösten·
Die vorstehende Tabelle I zeigt, daß das Erhitzen eines mit Al plattierten Stahlsubstrats auf eine Temperatur von etwa 150 bis etwa 600 C nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wesentlich ist für die Erzielung einer festen Haftung zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumoberfläche.
Beispiel 2
Auf einer Stahlplatte wurden durch Heißtauchen unter Verwendung eines 7 Gew.-^ Si enthaltenden Al-Bades, das bei etwa 750 C gehalten wurde, Aluminiumplattierungen erzeugt, die Si und Zn in den in der folgenden Tabelle II angegebenen Mengen enthielten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die Proben erneut 30 Minuten lang auf 400 C erhitzt. Die Aluminiumoberfläche jeder Probe wurde 5 Minuten lang in 10 JöLger Chlorwasserstoffsäure chemisch geätzt unter Bildung von mikrofeinen Vorsprüngen auf und Vertiefungen in der Oberfläche. Unter Anwendung eines LuftsprOhverfahrens wurde eine wäßrige Dispersion eines Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeren auf die aufgerauhte Aluminiumoberfläche aufgebracht bis zur Erzielung einer Dicke von 25 μΐΏ und nach dem Entwässern wurden die Proben 20 Minuten lang an der Luft bei 360 C gebrannt, wobei man Stahlplatten erhielt, die mit dem Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeren beschichtet waren· Die Haftung zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumplattierungsschicht jeder Probe wurden wie in Beispiel 1 angegeben bewertet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
Das Verfahren des Beispiels 2 wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch die Si- und Zn-Gehalte der Aluminiumplattierung wie in der folgenden Tabelle II angegeben variiert wurden. Die Ergebnisse des 180 -Abschältests und des Kreuzschnitt-Absch'dltests, die wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, sind ebenfalls in der folgenden Tabelle II angegeben.
Tabelle II
Beziehung zwischen den Si- und Zn-Gehalten (Gew.-%) und der Haft--
festigkeit
Versuch Nr. Si-Gehalt
(Gew.-5S)		 Zn-GehaIt
(Gew.-?0		 Festigkeit gegen
über 180°-Abschä-
len (kg/2,5 cm)		 Kreuz-
schnitt-
Abschäl-
test
Beispiel 2-1 7 <0,2 3,1 0/100
Il 2-2 5 £0,2 3,0 0/100
Il 2-3 3 £0,2 2,7 0/100
Il 2-4 <0,2 5,0 2,9 0/100
Il 2-5 3 4 3 0/100
Vergleichsbeisp. 2-1 0,4 4.0,2 0,5 50/100
Il 2-2 <0,2 ^0,2 0,5 70/100
Die vorstehende Tabelle II zeigt, daß die Aluminiumplattierungsschicht, in der die Summe der Si- und Zn-Gehalte weniger als 1 Gew.-/S betrug, keine feste Haftung des Harzüberzugs ergab, selbst wenn das mit Al plattierte Stahlsubstrat nach dem Abkühlen
auf eine Temperatur zwischen 150 und 600 G erhitzt wurde«
Beispiel 3
Auf einer Stahlplatte wurden durch Heißtauchen unter Verwendung eines 7 Gew.-% Si enthaltenden Al-Bades, das bei etwa 750 C gehalten wurde, 5 Gew.-% Si enthaltende Aluminiumplattierungen mit den in der folgenden Tabelle III angegebenen Dicken hergestellt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die mit Al plattierten Stahlplatten 30 Minuten lang auf 450 C erhitzt. Die Aluminiumoberfläche jeder Probe wurde in einer 3 zeigen wäßrigen Kaliumchloridlösung (13 Cb/cm ) elektrochemisch geätzt zur Erzeugung von mikrofeinen Erhebungen auf und Vertiefungen in der Oberfläche. Durch elektrostatische Beschichtung wurde ein Überzug aus einem PFA-Harz (TetrafluorUthylen/4>erfluoralkoxyäthylen-Copolymer)-Pulver, hergestellt unter Anwendung eines Luftsprühverfahrens, auf die aufgerauhte Aluminiumoberfläche durch elektrostatische Beschichtung bis zu einer Dicke von 30 μιη aufgebracht. Die Stahlplatten wurden 30 Minuten lang bei 380 C gebrannt zur Herstellung von PFA-beschichteten Stahlplatten. Die Haftfestigkeit zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumplattierung wurde durch den in Beispiel 1 beschriebenen Kreuzschnitt-Abschältest bewertet. Die Korrosionsbeständigkeit jeder Probe wurde nach dem SalzsprUhtest entsprechend dem in JIS Z 2371 beschriebenen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben.
Vergleichsbeispiel 3 Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt, wobei diesmal
die Dicke der Aluminiumplattierung wie in der folgenden Tabelle III angegeben variiert wurde. Die Ergebnisse des Kreuzschnitt-Abschältests und des Salzsprühtests sind ebenfalls in der folgenden Tabelle III angegeben.
Tabelle III
Verg. -Beisp. 3-1 5
Il 3-2 8
ßeisp . 3-1 12
Il 3-2 17
Il 3-3 25
Versuch Nr. Dicke der Plat- Kreuzschnitt- Korrosionsbetierungsschicht Abschältest ständigkeit* (eine Seite)
(um) i
10/100 χ
5/100 Δ
0/100 ο
0/100 ο
0/100 ο
* Die Korrosionsbeständigkeit wurde bewertet an Hand der Stärke der Korrosion, die sich in einem 100 Stunden dauernden Salzsprühtest (JIS-Z-2371) entwickelte: ο = keine Korrosion
Λ = schwache Korrosion χ = starke Korrosion
Wie in der Tabelle III angegeben, erfordert das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung einer Aluminiumplattierung einer Dicke von mindestens 10 μιη.
Beispiel 4
Auf einer Seite einer Stahlplatte wurde durch Heißtauchen unter
Verwendung eines 7 Gew·-^ Si enthaltenden Al-Bades, das bei etwa 750 C gehalten wurde, eine 7 Gew.-% Si enthaltende Aluminiumplattierungsschicht erzeugt unter Bildung einer Schicht einer Dicke von 25 - μιη« Vier aluminiumplattierte Stahlplattenproben wurdm nach dem gleichen Verfahren hergestellt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die Proben unter den in der folgenden Tabelle IV angegebenen Bedingungen erneut erhitzt· Die Aluminiumoberfläche jeder Probe wurde durch Sandstrahlen aufgerauht. Auf die aufgerauhte Aluminiumoberfläche wurde eine wäßrige Dispersion eines Tetrafluoräthylen-Primers aufgebracht und nach dem Entwässern wurde auf den Primer-Überzug eine wäßrige Dispersion von Tetrafluoräthylen unter Anwendung eines Luftsprühverfahrens aufgebracht und 20 Minuten lang bei 380 C gebrannt, wobei man mit Tetrafluoräthylen beschichtete Stahlplatten erhielt· Der HarzUberzug (einschließlich des Primer-Uberzugs) war 35 μπι dick· Die Haftfestigkeit zwischen dem HarzUberzug und der Aluminiumoberfläche wurde wie in Beispiel 1 angegeben geprüft. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.
Vergleichsbeispiel 4
Das Verfahren des Beispiels 4 wurde in den Vergleichsbeispielen 4-1 und 4-2 wiederholt, wobei diesmal jedoch die Bedingungen zum Erhitzen der Al-plattierten Stahlsubstrate nach dem Abkühlen wie in der folgenden Tabelle IV angegeben variiert wurden. In dem Vergleichsbeispiel 4-3 wurde kein derartiges Erhitzen durchgeführt. Die Ergebnisse des 180 -Abschältests und des Kreuzschnitt-Abschältests, die wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, sind ebenfalls in der folgenden Tabelle IV angegeben.
Tabelle IV Beziehung zwischen dem erneuten Erhitzen nach dem Al-Plattieren
und der Haftfestigkeit
Versuch Nr· 4-1 4-1 erneutes Erhitzen Festigkeit
* gegen 180 -
Abschälen
(kq/2,5 cm)		 Kreuzschnitt-
Abschaltest
Beisp. 4-2 4-2 550°C χ 10 min 2,5 0/100
Il 4-3 4-3 4000C χ 30 min 2,7 0/100
It 4-4 3000C χ 60 min 2,4 0/100
Il -Beisp. 1700C χ 120 min 2,2 0/100
Vergl. 630°C χ 5 min 1,0 10/100
Il 1200C χ 200 min 0,5 50/100
Il kein Erhitzen 0,1 100/100
Die Tabelle IV zeigt, daß das Erhitzen eines aluminiumplattierten Stahlsubstrats auf eine Temperatur zwischen 150 und 600 C nach dem Abkühlen ebenfalls wesentlich ist für die Erzielung einer festen Haftung zwischen dem Harzüberzug und der auf mechanischem Wege aufgerauhten (gekörnten) Aluminiumplattierung·
Beispiel 5
Auf einer Stahlplatte wurden Si und Zn in den in der Tabelle II angegebenen Mengen enthaltende Aluminiumplattierungsschichten erzeugt, dann wurde die Stahlplatte 30 Minuten lang auf 400 C erhitzt. Die Aluminiumoberfläche jeder Probe wurde durch Läppen mit einem Druckstrahl aufgerauht (gekörnt)» Auf die aufgerauhte
(gekörnte) Oberfläche wurde unter Anwendung eines LuftsprUhverfahrens ein überzug aus einem modifizierten Tetrafluoräthylenharz (Toughcoatllder Firma Daikin Kogyo Co., Ltd.) in einer Dicke von 20 μιη aufgebracht und 20 Hinuten lang bei 350 C gebrannt· Die Haftfestigkeit zwischen dem Harzüberzug und der Aluminiumplattierungsschicht wurde wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V angegeben.
Vergleichsbeispiel 5
Das Verfahren des Beispiels 5 wurde wiederholt, wobei diesmal die Si- und Zn-Gehalte der Aluminiumplattierung wie in der Tabelle V angegeben variiert wurden. Die Ergebnisse des 180 -Abschältests und des Kreuzschnitt-Abschältests, die wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, sind ebenfalls in der folgenden Tabelle V angegeben.
Tabelle V Beziehung zwischen den Si- und Zn-GehaIten (Gew.-/S) und der Haftfestigkeit
Versuch Nr. . 5-1 Si-Gehalt Zn-GehaIt Festigkeit gegen
180°-Abschälen
(kg/2,5 cm)		 Kreuz-
schnit-
Absc hal
test
Beisp 5-2 7 <0,2 2,7 0/100
Il 5-3 5 40t2 2,7 0/100
II 5-4 3 <0,2 2,4 0/100
Il 5-5 4.0,2 5,0 2,6 0/100
Il .-Beisp. 5-1 3 4 2,5 0/100
Vergl 5-2 0,4 <0,2 0,4 50/100
ti <0,2 4,0,2 0,3 70/100
Die vorstehende Tabelle V zeigt, daß die Aluminiumplattierungsschicht, deren Gesamtgehalt an Si und Zn weniger als 1 Gew.-% betrug, keine feste Haftung an dem Harzüberzug ergab, selbst wenn das Al-plattierte Stahlsubstrat nach dem Abkühlen auf eine Temperatur zwischen 150 und 600 C erhitzt wurde.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausfuhrungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    '■ 1 · Verfahren zur Herstellung eines mit einem Harz beschichteten, aluminiumplattierten Stahlelements, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man auf einem Stahlsubstrat eine Aluminiumplattierungsschicht, die insgesamt mindestens etwa 1 Gew.-/S, bezogen auf den Aluminiumgehalt, Si und/oder Zn enthält, herstellt durch (l) Heißtauchen des Substrats unter Bildung einer Aluminiumplattierungsschicht einer Dicke von mindestens etwa μη», (2) Abkühlen, (3) erneutes Erhitzen des plattierten Stahls auf eine Temperatur von etwa 150 bis etwa 600 C, (4) Abkühlen, (5) Aufrauhen der Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht auf elektrochemischem, chemischem oder mechanischem Wege und (6) Aufbringen eines HarzUberzugs auf die Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht.
    TELEFON (089) SS 2Ββ5
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Harz ein Fluorkohlenstoffharz verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflöche der Aluminiumplattierungsschicht auf elektrochemischem oder chemischem Wege aufrauht.
  4. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplattierungsschicht insgesamt mindestens 3 Gew*-/£ Si und/oder Zn enthält.
  5. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplattierungsschicht eine Dicke von mindestens 15 μπι hat.
  6. 6. Mit einem Harz beschichtetes, aluminiumplattiertes Stahlelement, gekennzeichnet durch ein Stahlsubstrat, eine darauf aufgebrachte Aluminiumplattierungsschicht, die insgesamt mindestens etwa 1 Gew.-%, bezogen auf den Aluminiumgehalt, Si und/oder Zn enthält und einen Harzüberzug auf der Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht, das hergestellt worden ist unter Anwendung eines Verfahrens, das umfaßt (l) das Heißtauchen des Substrats unter Bildung einer Aluminiumplattierungsschicht einer Dicke von mindestens etwa 10 μη», (2) das Abkühlen, (3) das erneute Erhitzen des plattierten Stahls auf eine Temperatur von etwa 150
    bis etwa 600 C, (4) das Abkühlen, (5) das Aufrauhen der Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht auf elektrochemischem, chemischem oder mechanischem Wege und (6) das Aufbringen eines Harzüberzugs auf die Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht.
  7. 7. Stahlelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Harz um ein Fluorkohlenstoffharz handelt.
  8. 8. Stahlelement nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Aluminiumplattierungsschicht auf elektrochemischem oder chemischem Wege aufgerauht worden ist.
  9. 9. Stahlelement nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplattierungsschicht insgesamt mindestens 3 Gew.-^ Si und/oder Zn enthält.
  10. 10. Stahlelement nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplattierungsschicht eine Dicke von mindestens 15 μιη hat.
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