DE3788178T2

DE3788178T2 - Verfahren zur Herstellung eines mehrfach beschichteten Stahlbandes mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Schweissbarkeit sowie verwendbar für Container.

Info

Publication number: DE3788178T2
Application number: DE87104231T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Ezure; Takao Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2007-03-24
Also published as: EP0260374A2; EP0260374B1; AU573122B2; CA1331962C; JPH0214438B2; AU7071287A; EP0260374A3; DE3788178D1; JPS6376896A

Description

Hintergrund dieser Erfindung

1. Gebiet dieser Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbands mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, das zur Herstellung von Behältern bzw. Containern vorteilhaft ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbands mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und HF-Schweißbarkeit, das folglich als Stahlmaterial zur Fertigung zylindrischer Abschnitte von Dosen durch ein HF- Schweißverfahren vorteilhaft ist.

2. Beschreibung der damit in Zusammenhang stehenden Technik

Es ist bekannt, daß ein elektrolytisches Stahlband aus Weißblech (Blechtafel), ein einer elektrolytischen Chromatbehandlung unterzogenes Stahlband (TFS-CT) und ein elektrolytisch vernickeltes Stahlband (TFS-NT) bei der Herstellung von dreistückigen Dosen durch Schweißen, Zusammenfügen einer Verbindung (bond-bonding) oder HF-Schweißen vorteilhaft ist. Bisher wurde zur Herstellung von Dosen als Stahlmaterial meist Weißblech verwendet, herkömmliches Weißblech ist jedoch in Anbetracht seines Preises nicht immer zufriedenstellend. Um die Herstellungskosten für Dosen zu verringern, wurden Versuche unternommen, die Dicke der Zinnüberzugsschicht auf dem Stahlband zu verringern und ein HF-Schweißverfahren anstelle des herkömmlichen Lötverfahrens für das Weißblech zu verwenden. Wenn die Dicke der Zinnüberzugsschicht des Weißblechs auf einen Wert von 0,20 um oder weniger verringert wird, hat sich jedoch gezeigt, daß das resultierende Weißblech eine beeinträchtigte Korrosionsbeständigkeit nach dem Anstrich und eine verringerte HF- Schweißbarkeit hat.
Herkömmliches TFS-NT, das gelegentlich als Stahlmaterial für die Herstellung HF-verschweißter Dosen verwendet wird, zeigt üblicherweise eine befriedigende HF-Schweißbarkeit, diese Schweißbarkeit ist jedoch in der Praxis nicht immer befriedigend. Das herkömmliche TFS-NT hat bei der üblichen Anwendung eine zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit nach dem Anstrich, der Wert der Korrosionsbeständigkeit nach dem Anstrich ist jedoch nicht immer befriedigend, wenn es mit einem korrodierenden Material in Kontakt gebracht wird, z. B. mit einem stark sauren Lebensmittel.
Folglich besteht ein deutlicher Bedarf nach der Schaffung eines Stahlbands mit beschichteter Oberfläche, das kostengünstig ist und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit nach dem Anstrich und HF-Schweißbarkeit aufweist und folglich bei der Herstellung von Dosen und Behältern vorteilhaft ist.
Die japanische ungeprüfte, veröffentlichte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 60-75586 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Stahlbands. Bei diesem Verfahren wird ein Stahlband mit einer geringen Menge Nickel überzogen und dieses mit Nickel überzogene Stahlband wird dann mit Zinn beschichtet. Wenn dieses mit Nickel und Zinn überzogene Stahlband einer Wärmebehandlung unterzogen wird und die Zinnüberzugsschicht in eine Fe-Sn-Legierungsschicht umgewandelt wird, bewirkt das Vorhandensein der geringen Menge der Nickelüberzugsschicht, daß die Struktur der Fe-Sn-Legierungsschicht eine verbesserte Dichte aufweist. Folglich zeigt das resultierende beschichtete Stahlband eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit.
Das Vorhandensein der Nickelüberzugsschicht ist ebenfalls wirksam, um bei der Wärmebehandlung die Reaktion zur Bildung der Fe-Sn-Legierung einzugrenzen, und folglich zeigt der resultierende beschichtete Stahl eine verbesserte HF-Schweißbarkeit. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben außerdem gefunden, daß die Eigenschaften des beschichteten Stahlbands, das als Stahlmaterial für HF-geschweißte Dosen verwendbar ist, z. B. die HF-Schweißbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit, in Abhängigkeit von der Verteilung des Überzugs aus metallischem Zinn auf der Oberfläche des Stahlbandsubstrats variieren. D. h., es wurde gefunden, daß die Eigenschaften des beschichteten Stahlbands, auf dem die Schicht aus metallischem Zinn ungleichmäßig verteilt ist und das eine ungleichmäßige rauhe Oberfläche hat, besser als die Eigenschaften eines beschichteten Stahlbands sind, bei dem die Schicht aus metallischem Zinn gleichmäßig verteilt ist und das eine glatte gleichmäßige Oberfläche aufweist.
Das beschichtete Stahlband mit der ungleichmäßigen dünnen Überzugsschicht aus Zinn zeigt eine bessere HF-Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit als ein herkömmliches beschichtetes Stahlband mit einer gleichmäßigen dünnen Überzugsschicht aus Zinn. Es ist jedoch sehr schwierig, die Dicke dieser Unregelmäßigkeit der dünnen Überzugsschicht aus Zinn auf einen bestimmten Wert zu regeln und ein beschichtetes Stahlband mit bestimmten Werten der Schweißbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit bei unveränderlicher Reproduzierbarkeit herzustellen. Fujimoto et al, "Iron and Steel", Bd. 72, Nr. 15, Seite 39, 1986 beschreibt, daß es für die Bildung einer Zinnüberzugsschicht mit ungleichmäßiger Dicke bei unveränderlicher Reproduzierbarkeit effektiv ist, vor dem Schritt des Galvanisierens mit Nickel auf das Stahlband eine anodische Elektrolysebehandlung in einer alkalischen Behandlungsflüssigkeit anzuwenden. Wenn ein mit Zinn überzogenes Stahlband einer Flußmittelbehandlung unterzogen wird, ist es ebenfalls bekannt, daß die Ungleichmäßigkeit der Dicke der Zinnüberzugsschicht stark von den Bedingungen dieser Flußmittelbehandlung beeinflußt wird.
Selbst wenn eine anodische Elektrolysebehandlung oder Flußmittelbehandlung angewendet wird, sind jedoch die Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit des resultierenden beschichteten Stahlbands unbefriedigend.

Kurze Zusammenfassung dieser Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbandes mit unveränderlicher Reproduzierbarkeit, das eine gute oder hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aufweist und für die Herstellung von Dosen oder Behältern vorteilhaft ist.
Die oben genannte Aufgabe kann durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst werden, welches die Schritte umfaßt: (A) Galvanisieren eines Substrats, das aus dem Stahlband besteht, mit metallischem Nickel oder einer auf Nickel basierenden Legierung, um sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats eine auf Nickel basierende Überzugsschicht zu bilden, wobei jede dieser Schichten mit einer Durchschnittsmenge von 2 bis 100 mg/m² aufgebracht und mit einer Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte versehen ist, wobei die Abschnitte dieser Schicht, die eine Beschichtungsdicke von 0,001 um oder mehr aufweisen, eine Gesamtfläche haben, die 10% bis 95% der gesamten Fläche der Oberflächen des Substrats entspricht; (B) Beschichtung des auf Nickel-Basis galvanisierten Substrats mit Zinn, um auf den auf Nickel basierenden Überzugsschichten Zinnüberzugsschichten zu bilden, wobei jede dieser Zinnüberzugsschichten in einer Durchschnittsmenge von 200 bis 2000 mg/m² aufgebracht ist, um ein vorläufig beschichtetes Stahlband zu bilden; (C) Erwärmen dieses vorläufig beschichteten Stahlbands bei einer Temperatur, die dem Schmelzpunkt der Zinnüberzugsschicht gleicht oder oberhalb dieser ist, damit die auf Nickel basierenden Überzugsschichten und die Zinnüberzugsschichten in Basisüberzugsschichten, die sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, die im wesentlichen aus einer Fe-Ni-Sn-basierenden Legierung bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen, und Zwischenüberzugsschichten umgewandelt werden, die auf den Basisüberzugsschichten angeordnet sind, die im wesentlichen aus Zinn bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen; und (D) Anwendung einer elektrolytischen Chromatbehandlung auf die Zwischenüberzugsschichten aus Zinn, um auf der Zwischenüberzugsschicht aus Zinn Oberflächenüberzugsschichten zu bilden, die aus elektrolysiertem Chromat bestehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Nickelüberzugsschicht, die beim ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auf dem Stahlbandsubstrat ausgebildet wurde;
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Nickelüberzugsschicht, die beim ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auf dem Stahlbandsubstrat ausgebildet wurde; und
Fig. 3A bis 3C sind schematische Schnittansichten von Ausführungsformen von Produkten, die im zweiten, dritten bzw. vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet wurden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Beim ersten Schritt dieser Erfindung wird ein Substrat, das aus dem Stahlband besteht, das mit mehreren Schichten überzogen werden soll, mit Nickel oder einer auf Nickel basierenden Legierung galvanisiert, um auf sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats auf Nickel basierende Überzugsschichten in einem solchen Ausmaß zu bilden, daß die resultierenden, auf Nickel basierenden Überzugsschichten in einer geringen Durchschnittsmenge von 2 bis 100 mg/m², vorzugsweise 5 bis 100 mg/m², je Oberfläche des Substrats aufgebracht sind und eine ungleichmäßige Verteilung der Dicke aufweisen, so daß eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte gebildet wird, die vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig in dieser Schicht verteilt sind.
Das bedeutet, daß die ungleichmäßige, auf Nickel basierende Überzugsschicht in Form eines Geländes mit einer Anzahl von Bergen und Hügeln, die den konvexen Abschnitten entsprechen, und einer Anzahl von Seen und Tälern vorhanden sein kann, die den konkaven Abschnitten entsprechen, wobei die Berge und Hügel, Seen und Täler in diesem Gelände im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Einige dieser Seen und Täler (konkave Abschnitte) können Unterseiten aufweisen, die durch Nickel oder die auf Nickel basierende Legierung gebildet werden, die auf die Substratoberflächen galvanisiert wurde. Bei den Unterseiten der andere Seen und Täler (konkave Abschnitte) können Abschnitte der Substratoberfläche nach außen freiliegen. D. h., daß die auf Nickel basierende Überzugsschicht die Oberflächen des Substrats unvollständig bedecken kann.
Alternativ kann die ungleichmäßige, auf Nickel basierende Überzugsschicht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, in Form einer Anzahl von Inseln vorliegen, die den konvexen Abschnitten entsprechen, die aus Nickel oder der auf Nickel basierenden Legierung bestehen und vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig in einem oder mehreren Seen verteilt sind, die den konkaven Abschnitten entsprechen, die miteinander verbunden sind. Einige dieser Inselabschnitte können in der oben genannten Form eines Geländes mit einer Anzahl von Bergen, Hügeln, Seen und Tälern vorliegen. In der Unterseite der See-Abschnitte der auf Nickel basierenden Überzugsschicht sind die entsprechenden Abschnitte der Substratoberflächen der Außenseite ausgesetzt.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Oberfläche des Stahlbandsubstrats mit einer ungleichmäßigen, auf Nickel basierenden Überzugsschicht 2 überzogen, die konvexe Abschnitte 2a und konkave Abschnitte 2b aufweist.
In Fig. 2 ist die Oberfläche des Stahlbandsubstrats 1 mit einer auf Nickel basierenden Überzugsschicht 2 vom Typ "Inseln in einem See" überzogen, die aus einer Vielzahl zu Inseln geformten, auf Nickel basierenden Überzugsablagerungen 2c besteht, die voneinander getrennt sind. Die Abschnitte 1a der Oberfläche des Substrats 1 sind freigelegt, jedoch nicht mit der auf Nickel basierenden Überzugsablagerung überzogen.
Die Beschichtungsdicken der konvexen Abschnitte, d. h. die Höhen von der Oberfläche des Substrats bis zu den Spitzen der konvexen Abschnitte, können verschieden sein. Die Beschichtungsdicken der konkaven Abschnitte, d. h. die Dicke zwischen der Oberfläche des Substrats und den Unterseiten der konkaven Abschnitte, können ebenfalls verschieden sein.
Bei der Ausbildung der ungleichmäßigen, auf Nickel basierenden Überzugsschichten muß die Gesamtfläche der Abschnitte der Schichten, die eine Beschichtungsdicke von 0,001 um oder mehr aufweisen, bis zu einem Wert beschichtet sein, der 10% bis 95%, vorzugsweise 10% bis 90% der gesamten Fläche der Oberflächen des zu beschichtenden Substrats entspricht. Die konvexen und konkaven Abschnitte der resultierenden, auf Nickel basierenden Überzugsschichten erfüllen vorzugsweise die Verhältnisse (1), (2) und (3):
hmax ≥ 0,002 um (1)
hmin ≥ 0 (2) und
hmin > 0, hmax ≥ 2 hmin (3)
worin hmax die größte Beschichtungsdicke der konvexen Abschnitte und hmin die geringste Beschichtungsdicke der konkaven Abschnitte der auf Nickel basierenden Überzugsschicht darstellen.
Beim ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlbandsubstrat, das nach einem üblichen Verfahren entfettet oder einer Oberflächenreinigung unterzogen wurde, dem Galvanisierverfahren mit Nickel unterzogen. Bei den Oberflächenreinigungsverfahren kann das Stahlbandsubstrat einer anodischen Elektrolysebehandlung in einer Beizflüssigkeit, z. B. eine wäßrige Schwefelsäurelösung, oder einer entfettenden Flüssigkeit unterzogen werden, z. B. eine wäßrige Natriumhydroxidlösung.
Das Stahlbandsubstrat mit gereinigter Oberfläche wird in einer Menge von 2 bis 100 mg/m², vorzugsweise 5 bis 100 mg/m² pro Oberfläche des Substrats ungleichmäßig mit Nickel oder der auf Nickel basierenden Legierung galvanisiert. Dieses Galvanisierverfahren kann in einem üblichen Nickel-Galvanisierbad durchgeführt werden, z. B. ein Watt-Galvanisierbad mit Schwefelsäure. Die Zusammensetzung des Galvanisierbades, die Stromdichte beim Galvanisieren, die Galvanisiertemperatur und -zeit und andere Galvanisierbedingungen werden so bestimmt, daß die resultierenden, auf Nickel basierenden Überzugsschichten in der oben beschriebenen spezifischen Menge vorliegen und die oben genannte ungleichmäßige Verteilung der Dicke aufweisen. Das Galvanisierverfahren ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt, und es kann ein elektrisches Galvanisierverfahren oder ein nichtelektrisches Beschichtungsverfahren sein, solange diese spezifischen ungleichmäßigen, auf Nickel basierenden Überzugsschichten erhalten werden. Nachdem das Galvanisierverfahren abgeschlossen ist, kann das auf Nickel basierende galvanisierte Substrat außerdem zusätzlich einer anodischen Elektrolysebehandlung unterzogen werden. Alternativ kann das auf Nickel basierende galvanisierte Substrat einer Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur unterzogen werden, damit das galvanisierte Nickel oder die galvanisierte, auf Nickel basierende Legierung in das Stahlbandsubstrat diffundieren.
Wenn die Menge des galvanisierten Nickels oder der galvanisierten, auf Nickel basierenden Legierung größer als 100 mg/m² ist, hat die resultierende Überzugsschicht eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke und die Bildung eines beschichteten Stahlbands mit befriedigender Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit ist schwierig.
Wenn die Menge des galvanisierten Nickels oder der galvansisierten auf Nickel basierenden Legierung geringer als 2 mg/m² ist, wird es schwierig, eine dichte auf Fe-Ni-Sn basierende Basisschicht zu bilden, die eine hervorragende Wirkung für die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des resultierenden beschichteten Stahlbands hat.
Wie es oben festgestellt wurde, ist die Begrenzung der Durchschnittsmenge der auf Nickel basierenden Überzugsschichten auf einen Bereich von 2 bis 100 mg/m² pro Oberfläche des Substrats sehr wichtig, wenn die resultierenden, auf Nickel basierenden Überzugsschichten eine ungleichmäßige Verteilung der Beschichtungsdicke erhalten sollen und mit einer Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte versehen sein sollen. Diese spezifische Form der auf Nickel basierenden Überzugsschichten ist wesentlich, wenn ein mit mehreren Schichten überzogenes Stahlband gebildet wird, das eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aufweist und als Stahlmaterial für die Herstellung von Dosen oder Behältern vorteilhaft ist.
Wenn die Gesamtfläche der Abschnitte der auf Nickel basierenden Überzugsschichten, die eine Dicke von 0,001 um oder mehr haben, mehr als 95% oder weniger als 10% der gesamten Fläche der Oberflächen des Substrats ist, wird die Ungleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke der auf Nickel basierenden Überzugsschichten unbefriedigend, und folglich zeigt das resultierende beschichtete Stahlband eine unbefriedigende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit.
Die ungleichmäßige, auf Nickel basierende Überzugsschicht, die die oben definierten Verhältnisse (1), (2) und (3) erfüllt, ist für die weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit des resultierenden beschichteten Stahlbands sehr effektiv.
Die ungleichmäßige Verteilung der Dicke der auf Nickel basierenden Überzugsschicht kann mit einem Gerät zur Elektronenstrahl-Mikroanalyse oder durch Auger-Elektronen-Spektroskopie beobachtet werden.
Die ungleichmäßige, auf Nickel basierende Überzugsschicht kann aus Nickel oder einer auf Nickel basierenden Legierung bestehen, die aus mindestens 80 Gew.-% Nickel und 20 Gew.-% oder weniger eines zusätzlichen Metallelements besteht, das aus zumindest einem Element besteht, das aus Zink, Phosphor, Cobalt, Kupfer und Chrom ausgewählt ist. Dieses zusätzliche Metallelement kann durch eine Wärmebehandlung zu einer Legierung mit Nickel verarbeitet werden und bewirkt, daß ein Teil der Zinnüberzugsschicht nach der Wärmebehandlung im Zustand von freiem Zinn verbleibt. Dieses verbleibende freie Zinn bildet nach dem Schritt der Wärmebehandlung die Zwischenüberzugsschicht aus Zinn auf der Basisüberzugsschicht.
Beim zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das auf Nickel-Basis galvanisierte Substrat in einer Durchschnittsmenge von 200 bis 2000 mg/m² pro Oberfläche des Substrats mit Zinn beschichtet, um das vorläufig beschichtete Stahlband zu bilden. Die Verfahren zur Beschichtung mit Zinn sind nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt und können nach jedem herkömmlichen Galvanisierungsverfahren mit Zinn durchgeführt werden. Diese Zinnbeschichtung wird jedoch vorzugsweise durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren durchgeführt.
Die Durchschnittsmenge der Zinnüberzugsschichten, die auf dem auf Nickelbasis galvanisierten Substrat ausgebildet werden, ist auf einen bestimmten Bereich von 200 bis 2000 mg/m² pro Oberfläche des Substrats begrenzt, damit das resultierende beschichtete Stahlband bei geringen Kosten hergestellt wird und
eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aufweist.
Wenn die Durchschnittsmenge der Zinnüberzugsschichten größer als 2000 mg/m² ist, hat die Überschußmenge an Zinn, die 2000 mg/m² übersteigt, keinen Einfluß auf die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Schweißbarkeit des resultierenden beschichteten Stahlbands und erhöht und in unerwünschter Weise die Kosten des resultierenden beschichteten Stahlbands. Eine Durchschnittsmenge von weniger als 200 mg/m² der Zinnüberzugsschicht führt zu einer unbefriedigenden HF-Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit beim resultierenden beschichteten Stahlband.
Nachdem der Schritt der Zinnbeschichtung abgeschlossen ist, wird das beschichtete Stahlband üblicherweise mit Wasser gewaschen und bei Bedarfin ein Flußmittel getaucht, das als grundsätzliche Komponente Phenolsulfonsäure oder Ammoniumchlorid umfaßt, und wird abschließend getrocknet. Dieses Flußmittel kann eine Konzentration aufweisen, die 1/2 bis 1/3 der eines üblichen Flußmittels entspricht, um übliches Weißblech herzustellen. Über die Notwendigkeit der Flußmittelbehandlung und die Zusammensetzung und Konzentration des Flußmittels kann in Anbetracht des Typs und der Konstitution des gewünschten beschichteten Stahlbands entschieden werden.
Beim dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorläufig beschichtete Stahlband einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterzogen, die dem Schmelzpunkt der Zinnüberzugsschicht gleicht oder darüber liegt. Diese Wärmebehandlung kann z. B. durch ein elektrisches Widerstands-Erwärmungsverfahren oder ein Hochfrequenz-Induktionserwärmungsverfahren durchgeführt werden. Diese Wärmebehandlung kann außerdem in einer Atmosphäre vorgenommen werden, die aus Inertgas besteht, z. B. Stickstoff- oder Argongas.
Die für das vorläufig beschichtete Stahlband angewendete Wärmebehandlung ist effektiv, um die auf Nickel basierenden Überzugsschichten und die Zinnüberzugsschichten in Basisüberzugsschichten, die auf den beiden Oberflächen des Substrats ausgebildet sind, und im wesentlichen aus einer auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierung bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen, und Zwischenüberzugsschichten umzuwandeln, die auf den Basisüberzugsschichten ausgebildet sind, im wesentlichen aus Zinn bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen.
Diese Wärmebehandlung wird vorzugsweise auf ein solches Ausmaß geregelt, daß der Gehalt an Zinn in den resultierenden, auf der Fe-Ni-Sn-Legierung basierenden Basisüberzugsschichten etwa 1/3 entspricht, d. h. von 30% bis 35% des Gesamtgewichtes der ursprünglichen Zinnüberzugsschichten.
Die Wärmebehandlung bei einer Temperatur gleich oder oberhalb des Schmelzpunktes der ursprünglichen Zinnüberzugsschicht führt zur Umwandlung der auf Nickel basierenden Überzugsschichten und der Zinnüberzugsschichten zu auf einer Fe-Ni-Sn-Legierung basierenden Basisüberzugsschichten und Zwischenüberzugsschichten aus Zinn, die dem resultierenden beschichteten Stahlband eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit verleihen.
Die oben genannte Umwandlung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3C weiter erläutert.
Wie es in Fig. 3A gezeigt ist, hat das vorläufig beschichtete Stahlband 10, das durch den ersten und zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, ein Stahlbandsubstrat 11, eine auf Nickel basierende Überzugsschicht 12 vom Typ "Inseln im See", die eine Anzahl von Inseln 12a, wobei die Inseln 12a voneinander getrennt sind, und seeförmige Abschnitte 12b zwischen diesen Inseln 12a aufweist, und eine Zinnüberzugsschicht 13. Wenn das vorläufig beschichtete Stahlband auf eine Temperatur gleich oder oberhalb des Schmelzpunktes der Zinnüberzugsschicht erwärmt wird, wird die Zinnüberzugsschicht 13 geschmolzen und die auf Nickel basierende Überzugsschicht 12 wird mit einem Teil des Eisens im Stahlbandsubstrat 11 und einem Teil des Zinns in der Zinnüberzugsschicht 13 legiert.
Die Legierungsgeschwindigkeit bzw. -menge von Nickel oder der auf Nickel basierenden Legierung mit Eisen und Zinn ist der Konzentration von Nickel oder der auf Nickel basierenden Legierung in diesem Legierungssystem proportional. Jede der auf Nickel basierenden Inseln 12a wird folglich schnell in einen korrespondierenden Legierungsüberzug umgewandelt, wobei sie dreidimensional wächst. Jeder Legierungsüberzug wird dicker als die korrespondierenden, auf Nickel basierenden Inseln und verteilt sich auf der Substratoberfläche. Diese verteilten Legierungsüberzüge werden miteinander verbunden und bilden eine kontinuierliche Überzugsschicht der Legierung, die die Oberfläche des Substrats im wesentlichen vollständig bedeckt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist.
Wie es in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, hat die resultierende Legierungsüberzugsschicht 14 eine Anzahl konvexer Abschnitte 14a, die den auf Nickel basierenden Inseln 12a entsprechen, und eine Anzahl konkaver Abschnitte 14b, die dem seeförmigen Abschnitt 12b in der auf Nickel basierenden Überzugsschicht 12 in Fig. 3A entsprechen.
Die Zinnschmelze zeigt eine größere Benetzungsaffinität und eine geringere freie Grenzflächenenergie gegenüber der Oberfläche der auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierungsschicht als gegenüber der Oberfläche der auf Nickel basierenden Legierungsschicht und gegenüber der Oberfläche des Stahlbandes. Je größer die Dicke der auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierungsschicht ist, desto größer ist die Benetzungsaffinität der Zinnschmelze gegenüber dieser. Folglich entspricht die Dicke der Schicht 15 der Zinnschmelze auf der auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierungsschicht 14 der Dicke der auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierungsschicht 14, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, wenn die Wärmebehandung unterbrochen wird und die Legierungsüberzugsschicht und die Schicht der Zinnschmelze auf Raumtemperatur abgekühlt werden, die resultierende Zinnüberzugsschicht 15 hat eine Anzahl konvexer Abschnitte 15a und konkaver Abschnitte 15b, die den konvexen Abschnitten 14a bzw. den konkaven Abschnitten 14b der Legierungsüberzugsschicht 14 entsprechen.
Wenn die auf Nickel basierende Überzugsschicht eine gleichmäßige Dicke aufweist, schreitet die Umwandlung der auf Nickel basierenden Überzugsschicht bei gleichmäßiger Umwandlungsgeschwindigkeit innerhalb der Schicht fort, und die resultierende Legierungsüberzugsschicht hat eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke. Die gleichmäßige Basisüberzugsschicht der Legierung bewirkt folglich, daß die Zwischenüberzugsschicht aus Zinn eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke hat.
Diese gleichmäßige Zinnüberzugsschicht kann gelegentlich in eine ungleichmäßige Zinnüberzugsschicht umgewandelt werden, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, indem bei bestimmten Bedingungen eine Flußmittelbehandlung vorgenommen wird. Diese Umwandlung durch die Flußmittelbehandlung ist jedoch nicht immer erfolgreich. Manchmal gelingt es der Flußmittelbehandlung nicht, die gleichmäßige Zinnüberzugsschicht in eine ungleichmäßige Zinnüberzugsschicht umzuwandeln. Gelegentlich enthält die mit Flußmittel behandelte Zinnüberzugsschicht ungleichmäßige Abschnitte und gleichmäßige Abschnitte. Mit anderen Worten: Die Flußmittelbehandlung kann die gleichmäßige Zinnüberzugsschicht nicht beständig in eine ungleichmäßige Zinnüberzugsschicht umwandeln und ist folglich für eine beständige Herstellung eines beschichteten Stahlbands mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit nicht vorteilhaft.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch ungleichmäßige Zinnüberzugsschichten beständig hergestellt werden, indem die auf den Oberflächen des Stahlbandsubstrats gebildeten ungleichmäßigen, auf Nickel basierenden Überzugsschichten ausgenutzt werden. Diese ungleichmäßigen Zinnüberzugsschichten sind für die Herstellung eines beschichteten Stahlbands mit verbesserter Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit sehr effektiv und folglich für Dosen und Behälter vorteilhaft.
Bei den Zwischenüberzugsschichten aus Zinn sind die konvexen Abschnitte vorzugsweise 1 bis 30 um voneinander getrennt und haben eine Beschichtungsdicke von 0,20 um oder mehr, die konkaven Abschnitte weisen eine Beschichtungsdicke von 0 bis 0,07 um auf, und die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Zwischenüberzugsschichten aus Zinn beträgt insgesamt 0,17 um oder weniger.
Im vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das wärmebehandelte Stahlband als abschließender Schritt zur Bildung des passiven Zustands eine elektrolytische Chromatbehandlung angewendet, um auf den Zwischenüberzugsschichten aus Zinn elektrolysierte Oberflächen-Chromatüberzugsschichten zu bilden. Diese resultierenden Oberflächenüberzugsschichten haben im wesentlichen ebene Oberflächen. Das bedeutet, daß die Dicken der Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten, die auf den konvexen Abschnitten der Zwischenüberzugsschichten aus Zinn ausgebildet sind, geringer als die der Abschnitte der Oberflächenüberzugsschicht sind, die auf den konkaven Abschnitten der Zwischenüberzugsschicht aus Zinn ausgebildet ist. Wie es in Fig. 3C gezeigt ist, hat die Oberflächenüberzugsschicht 16 eine Anzahl nach unten zeigender konvexer Abschnitte 16a, die auf den konkaven Abschnitten 15b der Zwischenüberzugsschicht 15 aus Zinn ausgebildet sind, und eine Anzahl nach oben zeigender konkaver Abschnitte 16b, die auf den konvexen Abschnitten 15a der Zwischenüberzugsschicht 15 aus Zinn ausgebildet sind.
Die nach oben zeigenden konkaven Abschnitte 16b der Oberflächenüberzugsschichten mit geringer Beschichtungsdicke zeigen eine hervorragende Schweißbarkeit. Die nach unten zeigenden konvexen Abschnitte 16a der Oberflächenüberzugsschichten mit großer Beschichtungsdicke zeigen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Folglich zeigt das erfindungsgemäße beschichtete Stahlband als Ganzes eine verbesserte Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit und ist für Dosen und Behälter vorteilhaft. Wenn das beschichtete Stahlband mit der oben genannten ungleichmäßigen Oberflächenüberzugsschicht dem HF-Schweißverfahren unterzogen wird, dienen die konkaven Abschnitte der ungleichmäßigen Oberflächenüberzugsschichten mit der geringen Beschichtungsdicke der Stabilisierung der Strömung des elektrischen Stroms und verbessern folglich die HF-Schweißbarkeit des beschichteten Stahlbandes. Die dicken konvexen Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten bewirken eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Stahlbands.
Diese ungleichmäßigen Oberflächenüberzugsschichten, die im wesentlichen aus elektrolysiertem Chromat bestehen, können durch ein herkömmliches elektrolytisches Chromatbehandlungsverfahren hergestellt werden, das für TFS-CT anwendbar ist. Die elektrolytische Chromatbehandlung wird üblicherweise nach dem Kathoden-Reduktionsverfahren in einer wäßrigen Lösung von Chromsäureanhydrid in Gegenwart oder Abwesenheit von Anionen, z. B. Schwefelanionen oder Fluoridanionen, durchgeführt. Jede bekannte Maßnahme zur Reduzierung sich gleichzeitiger abscheidender Anionen in der elektrolysierten Chromatschicht kann für diese elektrolytische Chromatbehandlung angewendet werden.
Diese elektrolysierte Chromat-Oberflächenüberzugsschicht kann im wesentlichen allein aus Chromoxidhydrat bestehen. Die Oberflächenüberzugsschicht liegt vorzugsweise in einer auf metallisches Chrom bezogenen Durchschnittsmenge von 3 bis 30 mg/m² pro Oberfläche des Substrats vor. Wenn diese Durchschnittsmenge weniger als 3 mg/m² beträgt, zeigt das resultierende beschichtete Stahlband manchmal eine unbefriedigende Korrosionsbeständigkeit und eine schlechte Bindungsfähigkeit gegenüber einem Anstrich. Wenn die Durchschnittsmenge der Oberflächenüberzugsschichten mehr als 30 mg/m² beträgt, zeigt das resultierende beschichtete Stahlband gelegentlich eine unbefriedigende Schweißbarkeit.
Diese elektrolysierte Chromat-Oberflächenüberzugsschicht kann aktive alkalilösliche Chromfraktionen und aktive, in Alkali unlösliche Chromfraktionen umfassen.
In diesen Oberflächenüberzugsschichten ist das Gewichtsverhältnis der aktiven alkalilöslischen Fraktionen zu den aktiven, in Alkali unlöslichen Fraktionen nicht auf einen bestimmten Wert begrenzt. In den konkaven Abschnitten der Oberflächenüberzugsschichten ist der Anteil der aktiven, in Alkali unlöslichen Fraktionen jedoch vorzugsweise größer als der der aktiven, in Alkali unlöslichen Fraktionen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand spezifischer Beispiele weiter erläutert, die jedoch nur repräsentativ sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken sollen.
Bei diesem Beispiel wurden die folgenden Versuche durchgeführt.

(A) HF-Schweißprüfung

Eine Probe, und zwar ein Stück eines mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbandes, wurde zu einem Umfangsabschnitt einer Dose geformt, bei dem die Kantenabschnitte der Probe bis zu einer Breite von 0,4 mm überlappten. Diese überlappten Abschnitte der Probe wurden bei einem Druck von 45 hgf bei einer Dosenformungsgeschwindigkeit von 45 mpm HF-verschweißt. Der Wert des Schweißstroms 2. Ordnung wurde variiert, um den Bereich der Werte des Schweißstroms 2. Ordnung zu bestimmen, in dem ein optimales HF-Schweißen erreicht wurde.
Die Untergrenze dieses optimalen Bereichs des Schweißstroms 2. Ordnung entspricht dem Wert des Schweißstroms 2. Ordnung, bei dem der resultierende geschweißte Abschnitt den geringsten Wert der befriedigenden Schweißfestigkeit aufwies. Die Obergrenze des optimalen Bereichs des Wertes des Schweißstroms 2. Ordnung entsprach der Obergrenze des Bereichs des Wertes des Schweißstroms 2. Ordnung, in dem das HF-Schweißverfahren durchgeführt werden konnte, ohne daß das unerwünschte Phänomen von Spritzern hervorgerufen wurde.
Die Schweißfestigkeit des geschweißten Abschnittes wurde durch eine Schlagprüfung und eine Abzugsprüfung bestimmt, wobei in diesem geschweißten Abschnitt der Probe eine V-förmige Kerbe ausgebildet wurde und die geschweißten beiden Enden der Probe durch ein paar Zangen voneinander abgezogen wurden.
Das Aussehen des HF-geschweißten Abschnittes der Probe wurde mit bloßem Auge ausgewertet, wobei die Erzeugung und Intensität der Austreibung und Oberflächenspritzer auf dem geschweißten Abschnitt beobachtet wurden.
Die Probe, die der gleichen HF-Schweißprüfung unterzogen wurde, wurde am Anfang 20 Minuten lang in einem elektrischen Luftofen auf eine Temperatur von 210ºC erwärmt.

(B) Prüfung der Rostbeständigkeit unter dem Anstrich

Zwei Oberflächen der Proben wurden in einer Menge von 55 mg/dm² pro Oberfläche der Probe mit einem Walzbeschichtungsverfahren mit einem üblichen Epoxy-Phenol-Überzugsmaterial für Dosen beschichtet, und die resultierenden Überzugsschichten wurden 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 205ºC und anschließend weitere 10 Minuten auf eine Temperatur von 190ºC erwärmt. Die resultierenden Anstrichschichten wurden mit einem Schnittmesser zerkratzt und dem Ericksen-Verfahren bei einer Höhe von 5 mm unterzogen, wobei eine Ericksen-Prüfvorrichtung verwendet wurde.
Die resultierenden Prüfproben wurden eine Stunde lang dem Salzspülversuch unterzogen, wobei eine wäßrige Lösung mit 5 Gew.-% NaCl aufgesprüht wurde. Dann wurde die Probe bei einer Temperatur von 25ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 85% 14 Tage lang in einem Thermohydrostat gelassen. Die Erzeugung von Rost in den zerkratzten Abschnitten der Probe wurde mit bloßem Auge beobachtet.
In jedem Beispiel wurden alle Verfahren zweimal wiederholt. Das HF-Schweißverfahren und die Prüfung der Rostbeständigkeit wurden sowohl beim ersten Produkt als auch beim zweiten Produkt jedes Beispiels angewendet.

Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

In jedem der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden zwei Oberflächen eines Substrats, das aus einem Stahlband bestand, dessen Oberfläche durch ein übliches Reinigungsverfahren gereinigt worden war, mit Nickel in einem wäßrigen Galvanisierbad bzw. einer wäßrigen Überzugslösung, das 200 g/l NiSO&sub4;·7H&sub2;O, 60 g/l NiCl&sub2;·6H&sub2;O und 50 g/l H&sub3;PO&sub4; enthielt, bei einer Temperatur von 50ºC und einem ausgewählten pH- Wert im Bereich von 1,8 bis 4,0 und bei einer ausgewählten Kathodenstromdichte im Bereich von 5 bis 50 A/dm² galvanisiert, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Die resultierenden Nickelüberzugsschichten bestanden aus galvanisiertem Nickel in einer Menge im Bereich von 2 bis 120 mg/m² je Oberfläche des Substrats, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Die resultierenden Nickelüberzugsschichten hatten die in Tabelle 1 gezeigte Form und die größte Überzugsdicke (hmax) und den Prozentsatz RA der Gesamtflächenanteile der Nickelüberzugsschichten, die eine Überzugsdicke von 0,001 um oder mehr aufwiesen, auf der Basis der gesamten Fläche der Oberflächen des Substrats, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist.
Die Form und Dicke der Nickelüberzugsschichten wurde durch AES- und EPM-Analysen (Auger-Elektronen-Spektroskopie und Elektronenstrahl-Mikroanalyse) bestimmt.
In den Beispielen 1 bis 5 des erfindungsgemäßen Verfahrens betrug die größte Dicke (hmax) der Nickelüberzugsschichten 0,002 um oder mehr und der Prozentsatz RA der Abschnitte der Nickelüberzugsschichten die eine Dicke von 0,001 um oder mehr haben, lag im Bereich von 10% bis 95%.
Das mit Nickel beschichtete Stahlband wurde in einem wäßrigen Zinn-Galvanisierbad, das 25 g/l Zinnsulfat, 30 g/l Phenolsulfonsäure und 2 g/l ethoxylierte α-Naphtholsulfonsäure enthielt, bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 50ºC und einer Kathodenstromdichte von 20 A/dm² mit Zinn galvanisiert. Die Durchschnittsmenge der resultierenden Zinnüberzugsschichten lag im Bereich von 800 bis 1000 mg/m² je Oberfläche des Substrats, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist.
Das resultierende vorläufige beschichtete Stahlband wurde in eine wäßrige Flußmittellösung mit einer Temperatur von 45ºC getaucht, die 1 bis 2 g/l Phenolsulfonsäure enthielt, und anschließend getrocknet.
Dieses mit Flußmittel behandelte vorläufige beschichtete Stahlband wurde durch ein elektrisches Widerstandserwärmungsverfahren bei einer Temperatur von 240ºC bis 280ºC 2 bis 6 Sekunden lang in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt. Die Erwärmungstemperatur und -zeit wurden so ausgewählt, daß die resultierende Fe-Ni-Sn-Legierungs-Basisschicht Zinn in einer Menge enthielt, die etwa 1/3 der Gesamtmenge des Zinn enthielt, das auf dem Substrat abgeschieden war.
Dieses wärmebehandelte Stahlband wurde einer elektrolytischen Chromatbehandlung in einer wäßrigen Behandlungslösung, die 2 bis 100 g/l CrO&sub3;, 0,1 bis 1,0 g/l H&sub2;SO&sub4; und 0 bis 3 g/l Na&sub2;SiF&sub6; enthielt, bei einer Temperatur von 40ºC bis 60ºC bei einer Kathodenstromdichte im Bereich von 5 bis 90 A/dm² unterzogen, so daß elektrolysierte Chromat-Oberflächenüberzugsschichten in einer Durchschnittsmenge von 12 bis 17 mg/m², auf metallisches Chrom bezogen, pro Oberfläche des Substrats gebildet wurden.
Die Verteilung des elektrolysierten Chromats in diesen Oberflächenüberzugsschichten wurde durch die charakteristische Röntgenintensität des Chrom bestimmt, die durch EPMA-Analyse gemessen wurde.
In Tabelle 1 bezieht sich der Begriff "gleichmäßige Verteilung" auf eine Verteilung der Dicke der Zwischenüberzugsschichten aus Zinn in einer solchen Weise, daß das Verhältnis der durchschnittlichen Dicke TV der nach unten zeigenden konvexen Abschnitte zur durchschnittlichen Dicke TC der nach oben zeigenden konkaven Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten 1 oder mehr und weniger als 1,2 beträgt. Der Begriff "ungleichmäßige Verteilung" bezieht sich auf eine Verteilung der Dicke der Zwischenüberzugsschichten aus Zinn in der Weise, daß das Verhältnis der durchschnittlichen Dicke TV der nach unten zeigenden konvexen Abschnitte zur durchschnittlichen Dicke TC der nach oben zeigenden konkaven Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten 1,2 oder mehr beträgt.
Die Oberflächenüberzugsschichten haben vorzugsweise eine ungleichmäßige Verteilung der Dicke.
Die Ergebnisse der HF-Schweißprüfung und der Prüfung der Rostbeständigkeit in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiele 6 und 7

In jedem der Beispiele 6 und 7 wurden die gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 durchgeführt, wobei die folgenden Ausnahmen gelten.
Der Schritt des Galvanisierens mit Nickel wurde so durchgeführt, daß die resultierenden Nickelüberzugsschichten so wie in Tabelle 1 gezeigt waren.
Der Schritt des Beschichtens mit Zinn wurde in einem wäßrigen Galvanisierbad, das 75 g/l Zinn(II)-chlorid, 25 g/l Natriumfluorid, 50 g/l Kaliumhydrogenfluorid und 45 g/l Natriumchlorid enthielt, bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 50ºC und bei einer Kathodenstromdichte im Bereich von 20 bis 40 A/dm² durchgeführt, so daß die resultierenden Zinnüberzugsschichten die durchschnittliche Menge aufwiesen, die in Tabelle 1 gezeigt ist.
Auf dieses mit Zinn überzogene stahlband wurde keine Flußmittelbehandlung angewendet. Dieses mit Zinn beschichtete Stahlband wurde mit Wasser gewaschen und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen.
Die Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 4 und 5

In jedem der Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurden die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 ,durchgeführt, außer daß der Schritt des Galvanisierens mit Nickel weggelassen wurde und im Vergleichsbeispiel 5 die Durchschnittsmenge der Zinnüberzugsschicht 1100 mg/m² pro Oberfläche des Substrats betrug.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Referenzbeispiel

Ein übliches Weißblech #25 mit Zinnüberzugsschichten in einer Menge von 2800 mg/m² pro Oberfläche des Weißblechs wurde der gleichen elektrolytischen Chromatbehandlung und den gleichen Prüfungen wie oben unterzogen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Nickelüberzugsschicht Bsp. Nr. Menge Art d. Überz.-schicht größte Dicke Flächenprozentsatz Zinnüberz.-schicht Menge Art d. elektrolysierten Chromat-Oberfl.-überz.-schicht HF-Schweißprüfung Optim. Schweißstrom 2. Ordng. Allg. Ausw. Prüfg. der Rostbest. unter dem Anstrich Rostbeständ. Allg. Ausw. Tabelle 1 (Fortsetzung) Nickelüberzugsschicht Bsp. Nr. Menge Art d. Überz.-schicht größte Dicke Flächenprozentsatz Zinnüberz.-schicht Menge Art d. elektrolysierten Chromat-Oberfl.-überz.-schicht HF-Schweißprüfung Optim. Schweißstrom 2. Ordng. Allg. Ausw. Prüfg. der Rostbest. unter dem Anstrich Rostbeständ. Allg. Ausw.
Bemerkung (*)1 = Prozentsatz der Gesamtfläche der Abschnitte der Nickelüberzugsschichten, die eine Dicke von 0,001 um oder mehr hatten, auf der Basis der gesamten Fläche der Substratoberflächen
(*)2, (*)3 - ungleichmäßig: CrTV/CrTC ≥ 1,2, worin TV die durchschnittliche Dicke der konvexen Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten ist.
gleichmäßig: 1 ≤ CrTV/CrTC < 1,2, worin TC die durchschnittliche Dicke der konkaven Abschnitte der Oberflächenüberzugsschichten ist.
In den Beispielen 1, 2, 3 und 6 zeigten die resultierenden, mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbänder eine hervorragende HF-Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, die mit der des üblichen Weißblechs vergleichbar ist, obwohl die Mengen der Zinnüberzugsschichten in den Beispielen 1, 2, 3 und 6 einen geringen Wert von 800 bis 1000 mg/m² hatten, wohingegen das übliche Weißblech eine große Menge der Zinnüberzugsschichten von 2800 mg/m² aufwies.
Aus den Beispielen 1 bis 7 im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 wird ebenfalls klar, daß das Vorhandensein ungleichmäßiger Nickelüberzugsschichten auf den Substratoberflächen für die Verbesserung der HF-Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit des resultierenden beschichteten Stahlbandes sehr effektiv ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mit mehreren Schichten überzogenen Stahlbands min hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, das für Behälter vorteilhaft ist, welches die Schritte umfaßt:

(A) Galvanisieren eines Substrats, das aus dem Stahlband besteht, mit metallischem Nickel oder einer auf Nickel basierenden Legierung, um sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats eine auf Nickel basierende Überzugsschicht zu bilden, wobei jede dieser Schichten mit einer Durchschnittsmenge von 2 bis 100 mg/m² aufgebracht und mit einer Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte versehen ist, wobei die Abschnitte in diesen Schichten, die eine Beschichtungsdicke von 0,001 um oder mehr aufweisen, eine Gesamtfläche haben, die 10% bis 95% der gesamten Fläche der Oberflächen des Substrats entspricht;

(B) Beschichtung des auf Nickel-Basis galvanisierten Substrats mit Zinn, um auf den auf Nickel basierenden Überzugsschichten Zinnüberzugsschichten zu bilden, wobei jede dieser Zinnüberzugsschichten in einer Durchschnittsmenge von 200 bis 2000 mg/m² vorhanden ist, um ein vorläufig beschichtetes Stahlband zu bilden;

(C) Erwärmen dieses vorläufig beschichteten Stahlbands bei einer Temperatur, die dem Schmelzpunkt der Zinnüberzugsschicht gleicht oder oberhalb dieser ist, damit die auf Nickel basierenden Überzugsschichten und die Zinnüberzugsschichten in Basisüberzugsschichten, die sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, die im wesentlichen aus einer Fe-Ni-Sn-basierenden Legierung bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen, und Zwischenüberzugsschichten umgewandelt werden, die auf den Basisüberzugsschichten ausgebildet sind, die im wesentlichen aus Zinn bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen; und

(D) Anwendung einer elektrolytischen Chromatbehandlung auf die Zwischenüberzugsschichten aus Zinn, um Oberflächenüberzugsschichten zu bilden, die in Bezug auf metallisches Chrom eine Durchschnittsmenge von 3 bis 30 mg/m² je Oberfläche des Stahlbandsubstrats aufweisen und mit im wesentlichen ebenen Oberflächen versehen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die konvexen und konkaven Abschnitte in den auf Nickel basierenden Überzugsschichten die Verhältnisse (1), (2) und (3) erfüllen:

hmax ≥ 0,002 um (1)

hmin ≥ 0 (2)

und wobei hmin > 0, hmax ≥ 2 hmin (3)

worin hmax die größte Beschichtungsdicke der konvexen Abschnitte und hmin die geringste Beschichtungsdicke der konkaven Abschnitte in den auf Nickel basierenden Überzugsschichten darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Zwischenüberzugsschicht aus Zinn die Anzahl der konvexen Abschnitte im Bereich von 1 bis 30 um voneinander getrennt ist, die Beschichtungsdicke der konkaven Abschnitte 0,07 um oder weniger beträgt, die Beschichtungsdicke der konvexen Abschnitte 0,20 um oder mehr beträgt und die durchschnittliche Beschichtungsdicke der gesamten Zinnüberzugsschichten 0,17 um oder weniger beträgt.

4. Mit mehreren Schichten überzogenes Stahlband mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, das für Behälter vorteilhaft ist, welches umfaßt:

(a) ein Substrat, das aus einem Stahlband besteht; und

(b) mehrere Überzugsschichten, die sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet sind und umfassen:

(i) Basisüberzugsschichten, die auf den Substratoberflächen ausgebildet sind, die im wesentlichen aus einer auf Fe-Ni-Sn basierenden Legierung bestehen und eine Anzahl konvexer Abschnitte und konkaver Abschnitte aufweisen, (ii) Zwischenüberzugsschichten, die auf den Basisüberzugsschichten ausgebildet sind, die im wesentlichen aus Zinn bestehen und eine Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte aufweisen, und (iii) Oberflächenüberzugsschichten, die durch eine elektrolytische Chromatbehandlung auf den Zwischenüberzugsschichten gebildet werden, die auf metallisches Chrom bezogen eine Durchschnittsmenge von 3 bis 30 mg/m² pro Oberfläche des Stahlbandsubstrats aufweisen und mit wesentlichen ebenen Oberflächen versehen sind, wobei die Basis- und Zwischenüberzugsschichten durch Galvanisieren des Substrats mit metallischem Nickel oder einer auf Nickel basierenden Legierung, um sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des Substrats eine auf Nickel basierende Überzugsschicht zu bilden, wobei jede dieser Schichten in einer Durchschnittsmenge von 2 bis 100 mg/m² vorliegt und mit einer Anzahl konvexer und konkaver Abschnitte versehen ist und wobei die Schichtabschnitte, die eine Beschichtungsdicke von 0,001 um und mehr aufweisen, eine Gesamtfläche haben, die 10% bis 90% der gesamten Fläche der Oberflächen des Substrats entspricht; durch Beschichten des auf Nickel-Basis galvanisierten Substrats mit Zinn, um auf den auf Nickel basierenden Überzugsschichten Zinnüberzugsschichten zu bilden, wobei jede dieser Schichten eine Durchschnittsmenge von 200 bis 2000 mg/m² aufweist, um ein vorläufig beschichtetes Stahlband zu bilden, und durch anschließende Erwärmung dieses vorläufig beschichteten Stahlbands auf eine Temperatur gleich oder oberhalb des Schmelzpunktes der Zinnüberzugsschichten gebildet wurden.