DE3534009A1 - Process for preparing surfaces of steel suitable for enamelling - Google Patents

Process for preparing surfaces of steel suitable for enamelling

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DE3534009A1 DE19853534009 DE3534009A DE3534009A1 DE 3534009 A1 DE3534009 A1 DE 3534009A1 DE 19853534009 DE19853534009 DE 19853534009 DE 3534009 A DE3534009 A DE 3534009A DE 3534009 A1 DE3534009 A1 DE 3534009A1
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Abstract

The process is carried out for preparing for direct-white enamelling of steel surfaces and comprises degreasing, prepickling, intensive pickling, nickel-plating and passivation of the steel surface, these treatments being carried out in the order indicated. To improve the adhesive strength of a white-enamel layer directly applied to the steel surfaces, in particular in the case of two-layer application of the enamel, the steel surfaces are additionally treated with an oxidising prepickling solution immediately before the intensive pickling. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Vorberetung von Oberflächen emaillierfähigenProcess for preparing surfaces that can be enamelled

Stahls Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Oberflächen emaillierfähigen Stahles für eine Direktweißemaillierung (DWE) durch aufeinanderfolgendes Entfetten, Vorbeizen, Intensivbeizen, Vernickeln und Passivieren der Stahloberflächen.Stahls The invention relates to a method for preparing surfaces enamellable steel for direct white enamelling (DWE) through successive Degreasing, pre-pickling, intensive pickling, nickel-plating and passivation of the steel surfaces.

Eine solch aufwendige Oberflächenvorbereitung ist essentiell, wenn bei einer DWE optimale Qualität der emaillierten Oberfläche erzielt werden soll. Die heterogene Grenzflächenreaktion zwischen den drei Phasen Stahl-Email-Einbrandatmosphäre kann nur dann über den gesamten Oberflächenbereich gleichmäßig ablaufen, wenn die Oberfläche hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres metallurgischen Aufbaues homogen und weitgehend frei von störenden Substanzen, wie Zunder, Korrosionsprodukte, Ö1- und Fettreste, Walzabrieb, Ziehhilfsmittel und Kohlenstoffrückstände ist.Such an elaborate surface preparation is essential when with a DWE, optimal quality of the enamelled surface is to be achieved. The heterogeneous interface reaction between the three phases of steel-enamel penetration atmosphere can only run evenly over the entire surface area if the Surface in terms of its chemical composition and its metallurgical composition Structure homogeneous and largely free of disruptive substances such as scale, corrosion products, Oil and grease residues, rolling wear, drawing aids and carbon residues is.

In der Einleitung der DE-AS 22 40 767 wird von einem bekannten Verfahren berichtet, bei welchem zum Aufrauhen der Blechoberfläche auf chemischem Wege durch Beizen eine Reihe von Beizsäuren, u.a. auch Salpetersäure, angeführt sind. Es handelt sich dabei im wesentlichen um eine Phosphorsäure-Beizbehandlung zur Entfernung von Zunder, Aufrauhung der Oberfläche und Ausbildung einer dünneren Eisenphosphatschicht auf der Oberfläche.In the introduction of DE-AS 22 40 767, a known method reports in which to roughen the sheet metal surface by chemical means Pickling a number of pickling acids, including nitric acid, are listed. It deals is essentially a phosphoric acid pickling treatment to remove Scale, roughening of the surface and formation of a thinner iron phosphate layer on the surface.

Die Wirkung der Salpetersäure wird allgemein als Aufrauhung der Stahloberfläche beschrieben. Sie wird dabei auch als Blankbeize bezeichnet, wobei der geringe Beizbast beim nachfolgenden Spülen mit einem Wasserstrahl leicht entfernt werden kann und eine glänzende, metallisch blanke - aufgerauhte -Oberfläche entsteht. Dementsprechend wird die HNO3-Beize ausschließlich als Nachbeize nach der eigentlichen Intensivbeize eingesetzt. Da in dieser Badabfolge der für eine Austauschvernickelung entscheidende Beizbast fehlt, kann nur über eine elektrolytische Vernickelung oder chemische Re- duktionsvernickelung die erforderliche Ni-Auflage für die DWE aufgebracht werden. Die mittels einer solchen Blankbeize erzielte Oberflächenstruktur gewährleistet aber auch mit den beiden letztgenannten Vernickelungsverfahren keine ganz zufriedenstellende Emailhaftung.The effect of nitric acid is commonly seen as roughening the steel surface described. It is also referred to as bright stain, with the minor stain can be easily removed during subsequent rinsing with a jet of water and a shiny, shiny metallic - roughened - surface is created. Accordingly the HNO3 stain is used exclusively as a follow-up stain after the actual intensive stain used. As in this bath sequence the decisive one for replacement nickel plating Pickling agent is missing, can only be achieved by means of electrolytic nickel plating or chemical re- induction nickel plating the necessary Ni layer for the DWE must be applied. The means of such The surface structure achieved with the bright stain is also guaranteed with the latter two Nickel plating process does not give entirely satisfactory enamel adhesion.

Die GB-PS 763 379 betrifft gleichfalls ein Vorbehandlungsverfahren zur Verbesserung der Emailhaftung sowie zum Korrosionsschutz während der Lagerzeit bis zum eigentlichen Emailliervorgang. Das Stahlblech wird zunächst in eine Na-orthosilikat-Reinigungslösung getaucht und elektrolytisch entfettet. Nach dem Spülen mit fließendem Wasser wird das Blech in Schwefelsäure oder in eine Mischung von gleichen Teilen Ameisen- und Salpetersäure in Wasser oder in eine Mischung von jeweils zwei der erwähnten Säuren in Wasser getaucht, wobei die Beize elektrolytisch unterstützt sein kann. Sodann erfolgt wieder eine Waschung mit fließendem Wasser.GB-PS 763 379 also relates to a pretreatment process to improve the enamel adhesion and to protect against corrosion during storage to the actual enamelling process. The steel sheet is first immersed in a sodium orthosilicate cleaning solution immersed and electrolytically degreased. After rinsing with running water it will be the sheet in sulfuric acid or in a mixture of equal parts ant and Nitric acid in water or in a mixture of two of the acids mentioned immersed in water, whereby the stain can be electrolytically supported. Then there is another wash with running water.

Für das Verfahren nach der GB-PS 763 379 kennzeichnend ist anschließend das Aufbringen eines außerordentlich dünnen Uberzuges aus Ni, Mo oder Co sowie eines entfernbaren Überzuges aus Zn, Sn oder Cd.For the method according to GB-PS 763 379 is characteristic of the following the application of an extremely thin coating of Ni, Mo or Co as well as one removable coating made of Zn, Sn or Cd.

Die AT-PS 288.107 beschäftigt sich mit Zusätzen zu nitrathältigen, schwefelsauren Beizlösungen zum abtragenden Beizen von Stahl- und Eisenteilen mit dem Ziel, eine konstante Beizgeschwindigkeit und damit einen konstanten Beizabtrag zu erreichen. Als einer der Badzusätze mit der erwähnten Wirkung wird Amidosulfonsäure angeführt.AT-PS 288.107 deals with additives to nitrate-containing, sulfuric acid pickling solutions for the abrasive pickling of steel and iron parts with the goal of a constant pickling speed and thus constant pickling removal to reach. One of the bath additives with the mentioned effect is sulfamic acid cited.

Nach der JP-OS 58-110682 schließlich wird beim Beizen von rostfreiem Stahl mit HN03-H2F2-Mischsäure, wenn die Wirkung der als NOx-Akzeptor zugesetzten Sulfaminsäure nachläßt, HNO3 mit 2: 0,5 Gew.% H202 anstelle von HN03 zusätzlich der Mischsäure zugegeben.According to JP-OS 58-110682, finally, when pickling stainless Steel with HN03-H2F2 mixed acid, if the effect of the added as NOx acceptor Sulphamic acid decreases, HNO3 with 2: 0.5 wt.% H202 instead of HN03 in addition added to the mixed acid.

Die letztgenannten bekannten Verfahren weichen somit stark ab von einem Vorbereitungsverfahren zur DWE mit der eingangs definierten Abfolge von Behandlungsschritten; sie verfolgen auch andere Ziele.The last-mentioned known methods thus give way to a great extent away from a preparatory process to DWE with the sequence of Treatment steps; they also have other goals.

Die Prozeßparameter und die Badzusammensetzungen für eine typische Vorbereitungsbehandlung, wie sie derzeit üblich ist, sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt. Die Hauptbehandlungsschritte sind mit den Spülungen jeweils in Gruppen zusammengefaßt.The process parameters and the bath compositions for a typical Preparatory treatment as it is currently used are in the table below compiled. The main treatment steps are in each case with the rinses Groups combined.

In der Regel werden zur Entfettung und Reinigung Waschmittel, nämlich Gemische alkalischer Salze (Builder), wie Silikate, Phosphate oder Alkalihydroxide oder -karbonate und Tenside eingesetzt. Während Silikate ein besonders gutes Schmutztragevermögen aufweisen, zeichnen sich die Phosphate durch ihre gute dispergierende Wirkung gegenüber staubförmigen Belägen, wie Walz- und Ziehabrieb, aus. Die Tenside sind für die "Fettlöslichkeit" infolge Erniedrigung der Oberflächenspannung und Desorption der Fettmoleküle von der Stahloberfläche verantwortlich. Die Builder verstärken die Wirkung der Tenside erheblich, so daß man von einem synergistischen Effekt zwischen Builder und Tensid spricht.As a rule, detergents are used for degreasing and cleaning, namely Mixtures of alkaline salts (builders), such as silicates, phosphates or alkali hydroxides or carbonates and surfactants are used. While silicates have a particularly good dirt-carrying capacity have, the phosphates are distinguished by their good dispersing effect dust-like coverings such as rolling and drawing abrasion. The surfactants are for "fat solubility" as a result of lowering the surface tension and desorption of the fat molecules from responsible for the steel surface. The builders enhance the effect of the surfactants considerable, so that there is a synergistic effect between builder and surfactant speaks.

Bei der zumeist mit verdünnter Schwefelsäure durchgeführten Vorbeizung findet eine Entrostung der Oberflächen sowie eine Spaltung von Metallseifen statt. Die dabei resultierenden Spaltprodukte können bei der Nachentfettung, welche Teil der Vorbeizung ist, von den Oberflächen abgelöst werden.In the case of pre-pickling, which is usually carried out with dilute sulfuric acid The surfaces are derusted and metal soaps split. The resulting cleavage products can be used in the subsequent degreasing process, which part the pre-pickling is to be removed from the surfaces.

Die Intensivbeizung und die anschließende Vernickelung sind entscheidend für das Haftvermögen des Emails. In den für die Intensivbeizung eingesetzten Beizlösungen sind üblicherweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Schwefelsäure mit geringen Zusätzen von Salpetersäure - u.zw. bis maximal 1 Massen% - enthalten. Bezeichnung des Zusammensetzung der Temperatur der Dauer des Behand- Behandlungsschrittes Lösung Lösung lungsschrittes [°C] [min] Grobentfettung 2 %ige Waschmittel- 90 10 lösung Heißspülung Wasser 50 5 Feinentfettung 2 %ige Waschmittel- 90 10 lösung Heißspülung Wasser 50 5 Kaltspülung Wasser Raumtemperatur 5 Vorbeizung 10 %ige H2SO4 60-80 1 Kaltspülung Wasser Raumtemperatur 5 Nachentfettung 1 - 2 %ige Wasch- mittellösung 90 10 Heißspülung Wasser 50 5 Kaltspülung Wasser Raumtemperatur 5 Intensivbeizung 10 Massen% H2SO4 50-60 2-6 0,1 Massen% HNO3 saure Spülung wässerige Lösung, pH 2 - 3 Raumtemperatur 5 Fortsetzung der Tabelle Bezeichnung des Zusammensetzung der Temperatur der Dauer des Behand- Behandlungsschrittes Lösung Lösung lungsschrittes [°C] [min] Vernickelung a) Austauschver- 57 g NiSO4#7H2O/1 nickelung pH-Wert 2,0 - 2,2 80 4-8 b) Reduktionsver- 28,5 g NiSO4#7H2O/1 nickelung 3,5 g NaH2PO2/1 30 4-8 8,0 g CH3COONa/1 pH-Wert 5,0 - 5,2 Saure Spülung wässerige Lösung, Raumtemperatur 5 pH 2 bis 3 Kaltspülung Wasser Raumtemperatur 5 Neutralisation und 1 %ige Soda- oder Passivierung Boraxlösung (DWE-Naß- 90 5 auftrag) bzw. rein organisches Spülmittal (PUESTA- Auftrag) Bei der Intensivbeizung muß ein bestimmter Materialabtrag - der sogenannte Beizabtrag - erreicht werden, damit eine saubere, metallisch blanke Stahloberfläche mit hoher Reaktivität beim Emaileinbrand erzielt wird. Darüber hinaus müssen die Voraussetzungen für den einwandfreien Ablauf der zumeist durchgeführten Austauschvernickelung geschaffen werden. Die beim Beizen auf der Stahloberfläche als sogenannter Beizbast zurückbleibenden Stahlbegleiter und Eisen reagieren nämlich mit dem Nickelbad nach einem Ionenaustauschprozeß, wobei sich Nickel auf der Stahloberfläche abscheidet und Eisen in Lösung geht. Die im Beizbast vorhandenen edleren Elemente, wie C, Cu und Cr beeinflussen diesen Austausch elektrochemisch. Die Menge des Beizbastes und damit auch der Beizabtrag selbst steuern die erzielbare Nickelauflage.The intensive staining and the subsequent nickel plating are decisive for the adhesion of the enamel. The pickling solutions used for intensive pickling are usually sulfuric acid, phosphoric acid or sulfuric acid with small additions of nitric acid - u.zw. up to a maximum of 1 mass% - included. Designation of the composition of the temperature of the duration of the treatment Treatment step solution solution step [° C] [min] Coarse degreasing 2% detergent 90 10 solution Hot rinsing water 50 5 Fine degreasing 2% detergent 90 10 solution Hot rinsing water 50 5 Cold rinse water room temperature 5 Pre-pickling 10% H2SO4 60-80 1 Cold rinse water room temperature 5 Subsequent degreasing 1 - 2% detergent medium solution 90 10 Hot rinsing water 50 5 Cold rinse water room temperature 5 Intensive pickling 10% by mass H2SO4 50-60 2-6 0.1 mass% HNO3 acidic rinse aqueous solution, pH 2 - 3 room temperature 5 Continuation of the table Designation of the composition of the temperature of the duration of the treatment Treatment step solution solution step [° C] [min] Nickel plating a) Exchange of 57 g NiSO4 # 7H2O / 1 nickel plating pH value 2.0 - 2.2 80 4-8 b) Reduction ratio 28.5 g NiSO4 # 7H2O / 1 nickel plating 3.5 g NaH2PO2 / 1 30 4-8 8.0 g CH3COONa / 1 pH 5.0-5.2 Acid rinsing aqueous solution, room temperature 5 pH 2 to 3 Cold rinsing water room temperature 5 Neutralization and 1% soda or Passivation of borax solution (DWE-Naß- 90 5 assignment) or purely organic Washing-up liquid (PUESTA- Assignment) With intensive pickling, a certain amount of material removal - the so-called pickling removal - must be achieved in order to achieve a clean, metallic bright steel surface with high reactivity during enamel firing. In addition, the prerequisites for the trouble-free process of the replacement nickel plating, which is usually carried out, must be created. The steel components and iron remaining on the steel surface as so-called pickling paste react with the nickel bath according to an ion exchange process, with nickel being deposited on the steel surface and iron dissolving. The more noble elements present in the pickling paste, such as C, Cu and Cr, have an electrochemical effect on this exchange. The amount of pickling paste and thus also the pickling removal itself control the nickel plating that can be achieved.

Alternativ kann auch eine Reduktionsvernickelung vorgenommen werden, wobei Nickel aus einer Nickelsalzlösung durch Umsetzung des Salzes mit einem Reduktionsmittels wie Natriumhypophosphit, beispielsweise nach der Gleichung NiSO4 + NaH2P02 + H20 § Ni + NaH2Po3 + H2SO4 auf der Stahloberfläche abgeschieden wird.Alternatively, reduction nickel plating can also be carried out, wherein nickel is obtained from a nickel salt solution by reacting the salt with a reducing agent like sodium hypophosphite, for example according to the equation NiSO4 + NaH2P02 + H20 § Ni + NaH2Po3 + H2SO4 is deposited on the steel surface.

Es ist bekannt, daß zur Erzielung einer guten Emailhaftung eine Mindestmenge an Nickel auf der Stahloberfläche erforderlich ist.It is known that in order to achieve good enamel adhesion, a minimum amount of nickel on the steel surface is required.

Als letzter Behndlungsschritt wird eine Passivierung und/oder Neutralisation zur Verhinderung der Korrosion auf der aktiven Stahloberfläche vorgenommen. Die in den Passivierungslösungen in geringen Konzentrationen eingesetzten Salze, wie Borate, Nitrite, Karbonate und Hydroxide, verbleiben nach dem Trocknen auf der MetalloDerfläche. Alle anorganischen Salze - besonders alkalisch reagierende - verursachen noch bis zu geringsten Konzentrationen von 0,1 mg/dm2 und auch noch darunter beim Auftrag der Emailliermasse in Pulverform starke Haftengsbeewnträchtigllng bis zur Ausbildung von Silberblech. Im Gegensatz dazu zeigt nasser Emaillierschlicker ein gutes Aufnahmevermögen für alle Verunreinigungen und es erfolgt keine Haftungsbeeinträchtigung. Bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung ist somit eine rückstandsfreie Spülbehandlung oder der Einsatz eines organischen, verträglichen Tensids im letzten Spülbad Voraussetzung zum Erreichen einer guten Emailqualität.The last treatment step is passivation and / or neutralization made to prevent corrosion on the active steel surface. the Salts used in low concentrations in the passivation solutions, such as Borates, nitrites, carbonates and hydroxides remain on the metal surface after drying. All inorganic salts - especially those with an alkaline reaction - cause even down to the lowest concentrations of 0.1 mg / dm2 and even below at Application of the enamelling compound in powder form with strong adhesive strength up to Formation of sheet silver. In contrast, wet enamel slip shows a good absorption capacity for all impurities and there is no impairment of liability. With electrostatic powder coating, there is a residue-free rinsing treatment or the use of an organic, compatible surfactant in the final rinsing bath is a prerequisite to achieve good email quality.

Die Emaillierung wird direkt in einem einzigen Arbeitsgang mit Titan-Weißemail durchgeführt. Die Emailliermasse kann dabei - wie voranstehend bereits erwähnt - naß als Emailbrei oder nach der Methode des elektrostatischen Pulverauftrags (PUESTA) aufgebracht werden. Beim Naßauftrag wird beispielsweise ein durch Naßvermahlen einer Mischung aus Fritte, Ton, Bentonit, Natriumaluminat und Wasser erhaltener Schlicker verwendet, wobei als Fritte beispielsweise rekristallisationsgetrübtes Bor-Titan-Weißemail eingesetzt wird.The enamelling is done directly in a single operation with titanium white enamel carried out. The enamelling compound can - as already mentioned above - wet as enamel paste or using the method of electrostatic powder application (PUESTA) be applied. In the case of wet application, for example, a by wet grinding one Mixture of frit, clay, bentonite, sodium aluminate and water obtained slip used, with, for example, recrystallization-clouded boron-titanium-white enamel as the frit is used.

Durch die Oberflächenvorbereitung soll der Einfluß der vielen, für das Haftvermögen des Emails verantwortlichen Faktoren, wie Stahlzusammensetzung, Emailfritten- bzw.The surface preparation should be the influence of the many, for factors responsible for the adhesion of the enamel, such as steel composition, Enamel frit resp.

-pulverqualität, Einbrandbedingungen und Emaildicke, möglichst weitgehend ausgeglichen werden.-powder quality, firing conditions and enamel thickness, as far as possible be balanced.

Trotz optimal durchgeführter Vorbereitung kommt es immer wieder vor, daß die Haftung des Emails auf dem fertig emaillierten Teil unzureichend ist. Dies tritt bei den heute üblicherweise zur DWE eingesetzten Stahl sorten mit Kohlenstoffgehalten unter 0,01 %, u.zw. sowohl bei vakuumentkohlten Stählen (Vac-Stählen) als auch bei sogenannten open coil" (im offenen Bund) geglühten Stählen (OC- Stählen) gleichermaßen auf. Besonders häufig treten Haftungsprobleme dann auf, wenn aus bestimmten Gründen sehr dicke Emailschichten aufgebracht werden müssen oder bei einer zweiten Emaillierung im Rahmen von Ausbesserungen (Nacharbeit).Despite optimal preparation, it happens again and again that the adhesion of the enamel on the finished enamelled part is insufficient. this occurs with the types of steel with carbon content that are commonly used for DWE today below 0.01%, u.zw. both with vacuum decarburized steels (Vac steels) and with so-called open coil "(in the open collar) annealed steels (OC- Steels) equally on. Liability problems occur particularly often when from certain Reasons very thick layers of enamel must be applied or a second Enamelling as part of repairs (rework).

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Vorbereitungsverfahren zu schaffen, mit dem eine weitgehende Verbesserung der bisher erzielbaren Emailhaftung auf Stahloberflächen bei der Direktweißemaillierung, insbesondere bei zweischichtigem Emailauftrag, erreicht wird.The object of the invention is to provide a preparatory process to create, with which an extensive improvement of the previously achievable enamel adhesion on steel surfaces with direct white enamelling, especially with two-layer Email order, is achieved.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stahloberflächen unmittelbar vor dem Intensivbeizen zusätzlich mit einer oxidierenden Vorbeizlösung behandelt Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß neben der Nickelauflage und ihrer Verteilung auf der Stahloberfläche auch die Mikrostruktur der Stahloberflächen von entscheidender Bedeutung für die optimale Reaktion der Emailliermasse mit dem Grundmaterial beim Emaileinbrand und damit für das Haftvermögen des Emails ist.In a method, the task at hand becomes that defined at the beginning Art according to the invention solved in that the steel surfaces immediately before Intensive pickling additionally treated with an oxidizing pickling solution. The invention is based on the knowledge that in addition to the nickel plating and its distribution on of the steel surface, the microstructure of the steel surfaces is also crucial Significance for the optimal reaction of the enamelling compound with the base material Enamel penetration and thus for the adhesion of the enamel.

Mittels der oxidierenden Vorbeizlösung wird eine größere Oberfläche infolge oberflächlichen Angriffes an den Korngrenzen des Werkstoffgefüges erzeugt. Dabei wird die Oberfläche gleichsam in das Werkstoff innere vergrößert. Die erfindungsgemäß erzielte Strukturverbesserung ist aus rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen der Stahloberflächen direkt ersichtlich.The oxidizing pickling solution creates a larger surface generated as a result of superficial attack on the grain boundaries of the material structure. In doing so, the surface is enlarged, as it were, into the inside of the material. According to the invention The structural improvement achieved is from scanning electron microscope images directly visible on the steel surfaces.

Auf erfindungsgemäß vorbereiteten Stahloberflächen haftet das direkt aufgebrachte Weißemail auch in jenen Fällen weitaus besser, bei denen mit der herkömmlichen Vorberei- tungsbehandlung - insbesondere dann, wenn durch Nacharbeit eine zweite Emailschicht aufgebracht wird - keine ausreichende Haftung erreicht wird. Somit kann die Ausschußproduktion des Emaillierwerks verringert werden und darüber hinaus eine Qualitätssteigerung der emaillierten Güter erzielt werden, da letztere eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlageinwirkung und Biegebeanspruchung aufweisen.This adheres directly to steel surfaces prepared according to the invention The white enamel applied is far better in those cases than with conventional ones Preparation treatment - especially if through rework a second layer of enamel is applied - sufficient adhesion is not achieved will. Thus, the scrap production of the enamelling plant can be reduced and in addition, an increase in the quality of the enamelled goods can be achieved because the latter a higher resistance to impact and bending stress exhibit.

Die sich als Beizprodukt in der oxidierenden Vorbeizlösung anreichernden Eisenionen üben bis zu hohen Konzentrationen keinen negativen Einfluß auf das Vorbeizergebnis aus.The ones that accumulate as a pickling product in the oxidizing pre-pickling solution Iron ions have no negative influence on the pre-pickling result up to high concentrations the end.

Ebensowenig beeinflußt der Beizabtrag bei der oxidierenden Vorbeizung im Rahmen der üblichen Streuungen den zur Steuerung der Nickelauflage beim Austauschvernickeln wesentlichen Beizabtrag bei der Intensivbeizung.Likewise, the removal of pickling has little effect on oxidizing pre-pickling within the scope of the usual spreads, the one used to control the nickel plating when replacing nickel plating essential pickling removal during intensive pickling.

Vorteilhaft wird eine wässerige Lösung mit einem Gehalt von 1 bis 20 Massen%, vorzugsweise 4 bis 8 Massen% Salpetersäure als oxidierende Vorbeizlösung eingesetzt.An aqueous solution with a content of 1 to is advantageous 20% by mass, preferably 4 to 8% by mass of nitric acid as an oxidizing pickling solution used.

Beim oxidierenden Vorbeizen mit einer solchen Lösung entstehen nitrose Gase, so daß der Vorbeizlösung in diesem Fall zweckmäßig auch Akzeptoren für diese Gase zugesetzt werden.During oxidizing pre-pickling with such a solution, nitrous is formed Gases, so that the pickling solution in this case also expediently acceptors for this Gases are added.

Vorzugsweise wird die Behandlung mit einer Amidosulfonsäure-hältigen Vorbeizlösung durchgeführt.The treatment is preferably carried out with an amidosulfonic acid-containing one Pre-pickling solution carried out.

Die Akzeptoren, wie Amidosulfonsäure, reagieren mit den nitrosen Gasen und binden sie, so daß die Umweltbelastung durch diese giftigen und korrosiven Gase drastisch vermindert wird. Die Akzeptoren haben aber keinerlei ungünstige Auswirkungen auf den Verlauf der erfindungsgemäßen oxidierenden Vorbei zung.The acceptors, such as sulfamic acid, react with the nitrous gases and bind them, so that the environmental pollution from these toxic and corrosive gases is drastically reduced. However, the acceptors do not have any adverse effects on the course of the oxidizing process according to the invention.

Die Behandlung mit der oxidierenden Vorbeizlösung wird vorteilhaft bei einer Temperatur von maximal 700C, vorzugsweise zwischen 20 und 300C, insbesondere bei Umge- bungstemperatur, 1 bis 3 min, vorzugsweise 2 bs 19 min lang, durchgeführt.Treatment with the oxidizing pickling solution becomes beneficial at a temperature of a maximum of 700 ° C., preferably between 20 and 300 ° C., in particular at surrounding ambient temperature, 1 to 3 min, preferably 2 to 19 min long, carried out.

Die erfindungsgemäß erzielte Verbesserung des Email-Haftvermögens wird durch die Diagramme verdeutlicht.The improvement in enamel adhesion achieved according to the invention is made clear by the diagrams.

Aus Fig. 1 ist die Haftungsverbesserung der Emailauf lage für beidseitig einschichtig und beidseitig zweischichtig durch Email-Naßauftrag emaillierte, 1,5 mm starke Bleche aus vakuumentkohltem Stahl von DWE-Qualität (bei den Versuchen wurde beispielsweise ein Tief ziehstahl mit ca.From Fig. 1, the improvement in the adhesion of the enamel support is for both sides single-layer and double-layer enamelled by wet enamel application, 1.5 mm thick sheets of vacuum-decarburized steel of DWE quality (in the tests For example, a deep-drawing steel with approx.

0,006 % C, ca. 0,30 % Mn, 0,016 bis 0,018 % P, 0,010 bis 0,012 % S; ca. 0,02 % Cr, 0,02 % Ni und 0,02 % Cu (Verunreinigungen) eingesetzt) gegenüber den gleichen, aber herkömmlich vorbereiteten Blechen ersichtlich. Die Nickelauflage wurde jeweils durch Austauschvernickelung hergestellt.0.006% C, about 0.30% Mn, 0.016 to 0.018% P, 0.010 to 0.012% S; approx. 0.02% Cr, 0.02% Ni and 0.02% Cu (impurities) used) the same but conventionally prepared sheets can be seen. The nickel plating was made by replacement nickel plating.

Die Haftungskennziffer wurde in jedem Fall mit einer Kugelfallprüfanordnung ermittelt, wobei I für beste und V für schlechteste Emailhaftung steht.The liability index was determined in each case with a ball drop test arrangement determined, where I stands for the best and V for the worst enamel adhesion.

Bei dieser Prüfanordnung wird ein Fallkörper mit halbkugelförmiger Spitze eines Durchmessers von 25 mm senkrecht in eine auf die Emailoberfläche aufgesetzte zylindrische Matrize eines Innendurchmessers von 26 mm fallen gelassen.In this test arrangement, a falling body with a hemispherical Tip with a diameter of 25 mm vertically into a tip placed on the enamel surface dropped cylindrical die with an inner diameter of 26 mm.

Die Masse des Fallkörpers und seine Fallhöhe werden so gewählt, daß eine Fallenergie von 10 J resultiert (Kurzbezeichnung 26/25-10). Die Beurteilung des Schlageindruckes erfolgt subjektiv nach der oben erwähnten 5-teiligen Skala, wobei auch jeweils ein Zwischenwert möglich ist.The mass of the falling body and its height of fall are chosen so that a fall energy of 10 J results (abbreviation 26 / 25-10). The judgment the impact impression is subjectively based on the above-mentioned 5-part scale, an intermediate value is also possible in each case.

Für die Bewertung des Haftvermögens wesentlich ist nicht nur die bei oberflächlicher Betrachtung mit Email bedeckte Fläche, sondern vielmehr der mit Emailresten verzahnte Flächenanteil.For the assessment of the adhesive strength, not only is essential surface covered with enamel, but rather the one with Enamel residues toothed surface area.

Die Haftungskennziff er V bedeutet Silberblech, IV-V steht demnach für mattes Aussehen der Oberfläche ohne Emailreste. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß beispielsweise bei einer ohne erfindungsgemäße oxidierende Vorbeizung erzielten Haftungskennziffer von IV sogar Haftungsverbesserungen um zwei Haftungskennzahlen - also auf Haftungskennziffer II - mit der erfindungsgemäßen zusätzlichen Vorbeizbehandlung zu erreichen sind. Noch deutlicher sind die erzielbaren Verbesserungen - nämlich bis zu drei Einheiten der Haftungskennziffern - beim DWE-Pulverauftrag, wie sie der Fig. 2 zu entnehmen sind.The liability number he V means sheet silver, IV-V stands accordingly for a matt appearance of the surface without enamel residues. In Fig. 1 it can be seen that for example, achieved with one without oxidizing pre-pickling according to the invention Liability index from IV even improved liability by two liability indicators - So on liability number II - with the additional pre-pickling treatment according to the invention can be reached. The improvements that can be achieved are even clearer - namely Up to three units of the adhesion index - with DWE powder application, like them can be seen in FIG. 2.

Die nach dem erfindungsgemäßen Vorbereitungsverfahren hergestellte - in den früher bereits erwähnten rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen erkennbare - schwammartige Oberfläche des Stahles ist sowohl für eine sehr gute -u.zw. inhomogene - Nickelverteilung als auch für eine Oberflächenvergrößerung und eine besonders reaktive Oberfläche verantwortlich, so daß die Haftungsreaktion beim Emaileinbrand optimal ablaufen kann. Der interkristalline Angriff in die Tiefe des Werkstoffes ermöglicht eine gute Verzahnung des Stahles mit dem Email.The one produced by the preparatory process according to the invention - Recognizable in the scanning electron microscope images mentioned earlier - The sponge-like surface of the steel is ideal for both a very good and inhomogeneous - Nickel distribution as well as for a surface enlargement and one in particular reactive surface responsible, so that the adhesion reaction during enamel firing can run optimally. The intergranular attack in the depth of the material enables a good interlocking of the steel with the enamel.

Den Fig. 3 und 4 ist die Haftungskennzahl als Funktion der durch Reduktionsvernickelung hergestellten Nickelauflage bei Naßauftrag der Emailliermasse zu entnehmen. Die Blechbeschaffenheit und der Schichtaufkau des Emails sind jeweils gleich, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert.FIGS. 3 and 4 are the adhesion index as a function of the reduction nickel plating The nickel plating produced can be found in the enamelling compound for wet application. the The properties of the sheet metal and the layer of enamel are each the same as in Connection with FIGS. 1 and 2 explained.

Das in Fig. 3 gezeigte Diagramm wurde an herkömmlich zur DWE vorbereiteten, emaillierten Stahloberflächen ermittelt, wohingegen in Fig. 4 Werte eingetragen sind, welche mit erfindungsgemäß vorbereiteten Oberflächen erhalten wurden.The diagram shown in Fig. 3 was based on conventionally prepared for DWE, enamelled steel surfaces determined, whereas in Fig. 4 values are entered are obtained with surfaces prepared according to the invention.

Ein Vergleich der Fig. 3 mit Fig. 4 läßt deutlich die verbessernde Wirkung der erfindungsgemäßen zusätzlichen oxidierenden Vorbeizung erkennen. Der Bereich der Nickelauflage zur Erzielung optimalen Haftvermögens ist nach der zusätzlichen Vorbeizbehandlung wesentlich verbreitert.A comparison of FIG. 3 with FIG. 4 clearly shows the improvement Recognize the effect of the additional oxidizing pre-pickling according to the invention. Of the The area of the nickel plating to achieve optimal adhesion is after the additional Pre-pickling treatment widened considerably.

Darüber hinaus ist insbesondere bei zweischichtigem Emailauftrag das Haftvermögen des Emails auch absolut besser.In addition, this is particularly important for two-layer enamel application The adhesion of the enamel is also absolutely better.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vorbereitung von Oberflächen emaillierfähigen Stahles für eine Direktweißemaillierung (DWE) durch aufeinanderfolgendes Entfetten, Vorbeizen, Intensivbeizen, Vernickeln und Passivieren der Stahloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahloberflächen unmittelbar vor dem Intensivbeizen zusätzlich mit einer oxidierenden Vorbeizlösung behandelt werden.Claims: 1. Process for preparing surfaces that can be enamelled Steel for direct white enamelling (DWE) by successive degreasing, Pre-pickling, intensive pickling, nickel-plating and passivation of the steel surfaces, thereby characterized in that the steel surfaces are added immediately before the intensive pickling treated with an oxidizing pickling solution. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Lösung mit einem Gehalt von 1 bis 20 Massen%, vorzugsweise 4 bis 8 Massen% Salpetersäure als oxidierende Vorbeizlösung eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous Solution with a content of 1 to 20% by mass, preferably 4 to 8% by mass of nitric acid is used as an oxidizing pre-pickling solution. 3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von maximal 700C, vorzugsweise zwischen 20 und 300C 1 bis 30 min, vorzugsweise 2 bis 10 min lang, durchgeführt wird.3. The method according to at least one of claims 1 and 2, characterized characterized in that the treatment at a temperature of a maximum of 700C, preferably between 20 and 30 ° C. for 1 to 30 minutes, preferably 2 to 10 minutes will. 4. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekernzeichnet, daß die Behandlung mit iner Vorbeizlösung, welche Akzeptoren für entstehende nitrose Gase enthält, vorgenommen wird.4. The method according to one or both of claims 2 and 3, characterized marked that the treatment with iner pre-pickling solution, which acceptors for resulting nitrous gases is made. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einer Amidosulfonsäure-hältigen Vorbeizlösung durchgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the treatment is carried out with a pickling solution containing amidosulfonic acid.
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