DE3227755A1 - Verfahren zur herstellung von elektrolytisch legierverzinktem stahlblech - Google Patents

Verfahren zur herstellung von elektrolytisch legierverzinktem stahlblech

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DE3227755A1
DE3227755A1 DE19823227755 DE3227755A DE3227755A1 DE 3227755 A1 DE3227755 A1 DE 3227755A1 DE 19823227755 DE19823227755 DE 19823227755 DE 3227755 A DE3227755 A DE 3227755A DE 3227755 A1 DE3227755 A1 DE 3227755A1
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zinc alloy
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DE19823227755
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Bernd Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 5650 Solingen Meuthen
Peter 4703 Bönen Pflug
Dietrich Dr.-Ing. 4600 Dortmund Wolfhard
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Hoesch AG
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Hoesch Werke AG
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
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    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
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Description

l3-3
Ho ο sell Werke Aktiengesellschaft, straße 12, 46θΟ Dortmund 1
Verfahren zxir Herstellung von elektrolytisch
legi orverüinktem^ Stahlblech ■
Elektrolytisch verzinktes Stahlblech, das auf kontinuierlich arbeitenden Veredlungsanlagen hergestellt wird, gelangt in zunehmendem Maß für die Herstellung von Haushalt- und Elektrogeräten und in der Autoniobilindustrie zum Einsatz. Das zweiseitig oder nur auf einer Seite vorveredelte Stahlblech erhält durch den Zinküberzug einen aktiven Korrosionsschutz und bietet zusammen mit einer entsprechenden chemischen Vorbehandlung einen ausgezeichneten Haftgrund für nachträgliche Lackierungen bzw. Beschichtungen.
Für Erzeugnisse, die einer starken korrosiven Belastung ausgesetzt sind, wie z. B. Karossericbleche bei Kraftfahrzeugen, werden vielfach elektz^olytisch verzinkte Stah3.blecho mit erhöhter Zinkauflage eingesetzt.
Im Vergleich zur Schmelztauchveredlung können bei der elektrolytischen Abscheidung dünnere Überzüge abgeschieden und engere Schichtdickentoleranzen eingehalten werden. Die elektrolytisch abgeschiedenen Überzüge sind gleichmäßig und feinkörnig; die mechanisch-technologischen Kennwerte des Stahlträgerwerkstoffes werden bei der Elektrolyse nicht verändert. Die Möglichkeit der einseitigen elektrolyt:'!.sehen Veredlung ist vom Verfahrensprinzip her gesehen einfach; dio unveredelte Seite
des derart iiloktrolyli.seh vorv.inkten Stahlbleches entspricht den Anforderungen, ζ. B„ der Automobilindustrie»
Es ist bekannt, daß mit elektrolytisch, abgeschiedenen Zinklosicrungon, deren Potentialuxiterschied gegenüber Stahl in sauren Korrosionsmedien geringer ist als der von elektrolytisch abgeschiedenem
reinem Zink gegenüber* Stahl, eine höhere Korrosions« schut»wirkung bei gleichen Schichtdieken ei*reicht werden kann. Aus diesem Grunde kann andererseits
die erforderliche Schichtdicke bei vergleichbarer Korrosionsschutzwirkung vermindert werden.
Eine verminderte Schichtdicke gestattet eine Einsparung an Überzugsmetall und an für die Abscheidung erforderlichen elektrischen Energie, aber auch die Erhöhimg der Durchsatzgeschwindigkeit in bestehenden Veredlmigsanlagen.
20
Darüber hinaus muß vorausgesetzt werden, daß die
üblichen Gebrauchseigenschaften, insbesondere
Lackhaftung und Korrosionsschutz, auch im verarbeiteten Zustand, d. h. nach Umformen und Lackieren, und bei einer Beschädigung der Lackschicht im
Gebrauch nicht verschlechtert werden.
Für die Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung
und der Lackhaftung bei elektrolytisch verzinktem Stahlblech unter Verwendung von binären oder ter« nären Zinklegierungsüberzügen im Einschiebt- oder Zweischichtenaufbau, abgeschieden aus sauren
Elektrolyten, sind verschiedene Möglichkeiten
bekanntgeworden.
Das Verfahren gemäß DE-OS 30 31 50I ist gekennzeichnet durch einen Überzug aus einer Zink-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von 10 bis 15 Gev?.-$», die direkt auf Stahl oder auf eine dünne Nickel-Grund iertuxg, d. h. als ZweiSchichtenaufbau, abgeschieden -wird.
Ein derartig legierverzinktes Stahlblech besitzt im nicht utngeformten Zustand eine größere Korro» sionsbeständigkeit als ein Stahlblech mit gleich dickem Zinküberzugi es treten jedoch erfahrungsgemäß beim Umformen deutliche Risse im Überzug auf, die den Korrosionsschutz beeinträchtigen·
Das ferner bekannte Verfahren gemäß DE-OS 30 05 ist ebenfalls durch eine Zink-Nickel-Abscheidung gekennzeichnet, die unter anderen Verfahrensbedingungen vor genommen -wird..
Ein derartig legierverzinktes Stahlblech verhält sich erfahrungsgemäß nicht besser als das vorher genannte.
Weiterhin ist das Verfahren gemäß DE-OS 30 2.k gekennzeichnet durch einen einschichtigen Überzug ' aus einer Zink-Eisen-Legierung mit einem Eisengehalt von 5 bis 35 Gew.-% bzw. durch einen Überzug aus einer Zink-Eisen-Legierung mit Zusätzen von Nickel und/oder Chrom und/oder Kupfer, wobei der Gehalt der Legierungsmetalle Nickel, Chrom und/oder Kupfer 0,01 bis 10 Gew.-% des Überzugs beträgt.
Erfahrungsgemäß zeigt ein Überzug aus einer Zink-Eison-LegioxH«ig eine mit steigendem Eisengehalt abnehmende sogen. Blankkorossionsbeständigkeit.
Woitero Zu.sntze wie: Nickel führen zu einer mit st ei gen dein Qehal t verringert cn thiif oi*mbar\koit„ Außerdem nimmt die kathodische Schutzwirkung des Überzuges insbesondere im Deroich von Schnittfläeben und Beschädigungen der Lackschicht ab*
Das Verfahren gemäß der DE-OS 29 46 668 ist gekennzeichnet durch einen Überzug aus einer Zink-Eisen-Lcgierung mit einem Eisonhalt von 1 bis 6o Gew.-'/^» ±m Zweischichtenaufbau auf einem Überzug aus Reinzink oder einer Zinklegierung mit geringen Gehalten an Kobalt und. Chrom und/oder Indium und/oder Zirkonium»
Ein derartig legiorverainktes Stahlblech verhält sich erfahrungsgemäß nicht besser als das vorher genannte.
Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrolytisch legierverzinktes Stahlblech hex^zustellen, das im Vergleich zu einem Überzug aus reinem Zink gleicher Schichtdicke eine höhere Korrosionsbeständigkeit, auch im lackierten Zustand und bei eventuellen Beschädigungen der Lackschicht im Gebrauch, aufweist. Dabei sollen die bei den bisher bekanntgewordenen Verfahi-en erfahrungsgemäß auftretenden Nachteile wie deutliche Rißbildung beim Umformen, verminderte sogenannte Blankkorrosionsbeständigkeit und stark verringerte kathodi~ sehe Schutzwirkung vermieden werden. Ferner soll die Eignung des Werkstoffes zum Widerstandsschweißen und üura Phosphatieren, erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das StAhlblech durch eine kontinuierliche elektrolytit srijo Abscheidung ein- oder zweiseitig mit
— 7 -
einem Überzug aus einer Zinlvlegiernng vorsehen 1WiXHl, die 1 bis 20 Gew.-$'6 Nickel tmd 0,1 bis 5 Ge-vi„--% Eisen enthält«. Dabei soll dor Nickelgehalt vorzugsweise unter 6 Gew.~% gehalten -werden, der Eisengehalt vorzugsweise bei 3 bis 5 Gew.~/4 liegen. Dieser- Überzug aus der genannten Zinklegierung kann sowohl einschichtig als auch im Zweischichtenverfahren auf oder unter einem elektrolytisch abgeschiedenen Überzug aus reinem Zink auf das Stahlblech aufgebracht werden.
Die GeScuutdicke des Überzuges beträgt im Einschicht bzw» Zv?eischichtenaufbau 0,5 bis 15 /um je Seite, wobei die Dicke des Übex-zuges aus der genannten Zinklegierung im Zweischichtenaufbau bei mindestens 0tl Aim je Seite liegen soll.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Zinklegierung vorzugsweise aus einen sulfatsauren Elektrolyten abgeschieden wobei vorzugsweise lösliche Anoden verwendet werden.
Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Beispiels näher erläutert: 25
Die Oberfläche eines kaltgewalzten Stahlbandes wird in einem kontinuierlichen Verfahren zunächst elektrolytisch in einer alkalischen Lösung entfettet, gespült und anschließend im Einschichtaufbau elektrolytisch mit einem Überzug aus Zinklegierung versehen, gespült und getrocknet.
ο Zusniwnönsotüvnf; dea sulfatisauren Jilcktrolyt csn
Zinksulfat (ZNSO4 * 7 H20 Nickolftulfat (NiSO4 * 7 H Eisensulfat (PeSO4 " 7 H3 Ammoniumsul fat ( ( NIi 4 ) Borsäure (H BO0) Netzmittel
pH-Wert
g/l 180 g/i g/l 30 g/l 40 g/l 4 ml/1 2
2 Abscheid.ungsbedingi.mgen
Elektrolyt t emperatur kathodische Stromdichte ElektioLyt strömung >
(gegen Bandrichtung) Anoden
Band ge sclxw ind i gkeit
60 °C
60 A/dm
30 m/min Zink
1,2 m/min
Üb erKugsei genschaften
Zusammensetzung des Überzugs:
30
Nickel
Eisen
Zink
4,5 Ge-w.-3,0 » Rost
« 9 M
Ib der Salzspriihr.obolprU.fung (DIN 50 021) ist dei" eri^imlunssgemKßo Legiorungsüberzug boi einer Über^ai<isdd cke von 5 Ami nach Phosphatieriing und Chromatpassivi.crung doppelt so korrosionsbeständig wie ein gleich, dicker und gleich nachbeliande.ltei* Zinkübcrzug. In der gleichen Prüfung verlialt sich ein Prüfmuster mit Legiorivngsuberf/ug nach PliosphatieruTig, kathodischcr Elektrotauchlackierung und simulierter Steinschlagbelastung dreimal besser als ein Prüfblech mit Zinküberzug.

Claims (1)

  1. Pat en t ansprüch. e
    1. )Vex~fahren zur Herst ellung von elektrolytisch legierverzinktem Stahlblech, bei dem das Stahlblech durch eine kontinuierliche elektrolytische Abscheidung aus einem sauren Elektrolyten ein- oder zweiseitig im Einschicht- oder Zweischichtenaufbau mit einem Überzug aus einer Zinklegierung versehen -wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytisch abgeschiedene Überzug aus Zinklegierung 1 bis 20 G.ew.~% Nickel und
    1.0 0,1 bis 5 Ge-w.~% Eisen enthält.
    2. Vex'fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytisch, abgeschiedene Überzug aus Zinklegierung vorzugsweise unter 6 Gew.-% Nickel und vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-% Eisen enthält.
    3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytisch abgeschiedene Überzug aus Zinklegierung im Einschichtaufbau eine Schichtdicke von 0,5 bis 15 Aun je Seite hat.
    4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytisch abgeschiedene Überzug aus Zinklegierung im Zweischichtenaufbau auf einen zuvor eloktro3.yti.sch abgeschie-
    wm fc* ··*
    donon Überzug aus reinem Zink aufgeb.ra.cht wix-d.
    5. Verfahren nach den. Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytisch abgeschicdene Überzug aus Zinklegierung iia Ztiei-
    ßchichtenaufbau mit ei- einem nachfolgend elektrolytisch abgeschiedenen Überzug aus reinem Zink aufgebracht wird»
    6. Verfahren nach den Ansprüchen k und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtschichtdicke 0,5 bis 15 /um je Seite, die Dicke des Überzuges aus der Zinklegierung mindestens 0,1 /Um je Seite
    beträgt.
    15
    7ο Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinklegiexnmg vorzugsweise aus einem sulfatsauren Elektrolyten
    abgeschieden wird.
    20
    8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise lösliche Anoden verwendet werden.
    -V
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