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Die vorliegende Erfindung betrifft kostengünstige
oberflächenbehandelte Stahlbleche mit einer sehr guten
Korrosionsbeständigkeit und einer sehr guten Schweißbarkeit, die
zum Herstellen verschiedenartiger Blech- oder Konservendosen
geeignet sind. Die erfindungsgemäßen oberflächenbehandelten,
ohne Farbbeschichtungen versehenen Stahlbleche weisen eine
sehr gute Korrosionsbeständigkeit und eine ausreichende
Schweißbarkeit auf und können daher als kostengünstiges
Blechmaterial für Dosen verwendet werden, die nach dem
Schweißen im aktuellen Betriebsablauf mit oder ohne
Farbbeschichtung verwendet werden können.
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Als Stahlblechmaterial für verschiedenartige
Blechdosen, wie beispielsweise Getränkedosen,
Lebensmittelkonservendosen oder Aerosoldosen wurden herkömmlich
hauptsächlich Zinn- oder Weißbleche oder zinnfreie
Stahlbleche (TFS) verwendet und seit kurzem wurden, wie in der
JP-B-57-61829 beschrieben, als Stahlblechmaterial für geschweißte
Dosen vernickelte Bleche mit einer sehr dünnen
Nickelbeschichtung zum Verringern der Herstellungskosten,
Si/Sn-Doppelschichtstahlbleche, wie in der JP-B-59-30798
beschrieben, und ähnliche Stahlbleche entwickelt und werden
gegenwärtig in der Praxis verwendet.
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Diese herkömmlichen Blechmaterialien, insbesondere
Zinn- oder Weißbleche weisen jedoch den Nachteil auf, daß
sie aufgrund des hohen Verbrauchs von teuerem Zinn teuer
sind, während bei zinnfreiem Stahl, obwohl dieser
kostengünstig ist, das Problem entsteht, daß der Schweißprozeß nicht
durchgeführt werden kann, ohne die Oberflächenschicht zu
entfernen, und bei den neuen Materialien für geschweißte
Dosen, d. h.
bei den nickelbeschichteten Blechen und den
Ni/Sn-Doppelschichtblechen, die entwickelt wurden, um die
vorstehenden Probleme der herkömmlichen Zinn- oder
Weißblechmaterialien und der TFS-Materialien zu lösen, ergibt
sich aufgrund der dünnen Beschichtung, die ursprünglich zum
Senken der Herstellungskosten vorgesehen war, das Problem
einer ungenügenden Korrosionsbeständigkeit, das sich
zunehmend als wesentliches Problem in der Konservendosenindustrie
herausstellte.
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Aus diesen Gründen ergab sich bei den betroffenen
Industrien eine starke Nachfrage nach kostengünstigen
Materialien mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit und sehr guter
Schweißbarkeit.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, neue Materialien zum
Herstellen verschiedenartiger Dosen bereitzustellen, die
kostengünstiger hergestellt werden können und eine sehr gute
Schweißbarkeit und eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit
aufweisen (sowie eine sehr gute Rostbeständigkeit), wie
durch die betroffenen Industrien gefordert, indem die
Korrosionsbeständigkeit der vorstehend erwähnten neuentwickelten
vernickelten Bleche und der Ni/Sn-Doppelschichtbleche und
ähnlicher Bleche verbessert wird.
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Erfindungsgemäß wird auf ein
Ni/Sn-doppeltbeschichtetes, kaltgewalztes Stahlblech eine geeignete Menge einer
Zinkbeschichtung (die eine gute Korrosionsbeständigkeit
aufweist) aufgebracht, wobei die Nickelbeschichtung als
Unterbehandlung vor der Zinnbeschichtung aufgebracht wird und die
Zinkschicht in die Zinnschicht legiert wird, um ein neues
Material zu erhalten, das eine sehr gute Schweißbarkeit und
eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist und das sehr
gut farbbeschichtet werden kann.
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Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht im
Schichtherstellungsverfahren, das die Schritte aufweist:
Aufbringen der Zinkbeschichtung auf die auf dem
nickelbeschichteten Stahlblech aufgebrachte Zinnschicht und
anschließendes Legieren der für die Zinkrostbeständigkeit
nachteiligen Zinkschicht durch Erwärmen in die Zinnschicht.
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In der JP-B-53-47216 wird eine Doppelschichtstruktur
aus einer Zinnschicht und einer darauf aufgebrachten
Zinkschicht beschrieben. Dieses herkömmliche Verfahren
unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung in den
folgenden Punkten vollständig:
(a) Unterschied in der technischen Aufgabe
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Bei der vorliegenden Erfindung ist eine
Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Schweißbarkeit
eines sogenannten "superdünn zinnbeschichteten Stahlblechs"
mit einer Zinnschicht von nicht mehr als 1 g/m² auf einer
Seite des Blechs vorgesehen, während beim herkömmlichen
Verfahren eine Verbesserung der Schwefelungsbeständigkeit
und der Schmutzbeständigkeit gewöhnlicher galvanisch
verzinnter Bleche beabsichtigt ist. Durch diese Unterschiede
der beabsichtigten Eigenschaften der Materialien sind die
durch die vorliegende Erfindung bzw. durch die in der
JP-B-53-47216 gewünschten Eigenschaften vollkommen verschieden.
(b) Unterschied der durch die Erfindung erreichten
Struktur und Ergebnisse
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Gemäß der JP-B-53-47216 ist die Wärmebehandlung,
nachdem die Zinkschicht auf die Zinnschicht aufgebracht
wurde, nicht wesentlich, während das wichtigste Merkmal der
vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erwähnt, darin liegt,
daß die auf die Zinnschicht aufgebrachte Zinkschicht in die
Zinnschicht legiert wird, so daß darauf keine nicht-legierte
Zinkschicht zurückbleibt. Zu diesem Zweck ist es wesentlich,
das Verhältnis der Zinkschichtmenge zur Zinnschichtmenge,
auf der die Zinkschicht aufgebracht wird, auf einen
bestimmten Bereich zu begrenzen und die Zinkschicht zu erwärmen, um
eine Zn-Sn-Legierungsschicht zu bilden. Wenn die
nicht-legierte Zinkschicht auf der Legierungsschicht zurückbleibt,
wirkt sich diese Zinkschicht nach dem Farbbeschichten
nachteilig auf die Rost- und Korrosionsbeständigkeit aus, wie
nachstehend beschrieben wird.
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In der GB-A-2148324 wird ein Verfahren zum Herstellen
eines verzinnten Stahlblechs beschrieben, wobei beide Seiten
eines Stahlblechs zinnbeschichtet werden, woraufhin auf eine
oder beide Zinnschichten eine Zinkschicht aufgebracht wird.
Anschließend wird die zinkbeschichtete Struktur
wärmebehandelt. Das durch dieses Verfahren hergestellte Produkt ist
ein doppeltbeschichtetes Stahlblech.
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Durch die Erfindung wird jedoch eine
Dreifachbeschichtung eines Stahlblechs mit einer zusätzlichen Nickelschicht
bereitgestellt.
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Herkömmlich werden die meisten oberflächenbehandelten
Stahlblechmaterialien für Dosen mit verschiedenen
Metallschichten überzogen, wie z. B. mit Sn-, Ni- oder
Zn-Schichten, um die Stahloberfläche vor dem Einfluß der
Umgebungsatmosphäre oder korrodierenden Umgebungen, die
durch den korrodierenden Inhalt der Dosen gebildet werden,
zu schützen oder das Erscheinungsbild der Oberfläche der
Dosen zu verbessern. Als Materialien für Lebensmittel- und
Getränkedosen wurden insbesondere hauptsächlich verzinnte oder
chrombeschichtete Stahlbleche (TFS) und ähnliche verwendet.
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In den letzten Jahren gab es große Fortschritte in der
Herstellungstechnik geschweißter Dosen, so daß die bei der
Herstellung der gelöteten Dose zum Löten erforderliche
Beschichtungsmenge eingespart werden kann, wobei die
allgemeine Tendenz darin besteht, die Beschichtungsmenge zu
verringern. Daher wurde bei der herkömmlichen Herstellung
gelöteter Dosen eine Zinnschicht in einer Menge von 2.8 g/m²
(Plattierung #25) benötigt, um die Lötbarkeit zu
gewährleisten, wohingegen beim Herstellen geschweißter Dosen nur 1.15 g/m²
(Plattierung #10) ausreichend sind, wobei sogar in
einigen Fällen keine Zinnbeschichtung erforderlich ist und
andere Metallbeschichtungen mit einer guten
Korrosionsbeständigkeit verwendet werden können.
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Mit der Beseitigung der technischen Beschränkungen bei
der vorstehend beschriebenen Dosenherstellung wurde die
Tendenz stärker hinsichtlich einer minimalen Beschichtungsmenge
unterstützt, durch die nur eine ausreichende
Korrosionsbeständigkeit erreicht wird, was zur kommerziellen
Verwendung von Zinnblechen mit dünnen Zinnbeschichtungen (#8
bis #20), nickelbeschichteter Stahlbleche und von
Ni/Sn-Doppelschichtblechen
als kostengünstigere Materialien für
geschweißte Dosen führt.
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Weil die vorstehenden neuen Materialien mit einer
dünnen Beschichtung jedoch zunehmend weit verbreitet verwendet
wurden, ergaben sich von der Seite der Dosenhersteller sowie
der Konservenhersteller und der verwandten Industrien, die
sich lange an galvanisch verzinnte Bleche mit
Zinnbeschichtungen #25 und höher sowie an zinnfreie Bleche (TFS)
angepaßt hatten, starke Nachfragen nach einer Verbesserung der
Korrosionsbeständigkeit dieser dünnbeschichteten neuen
Materialien.
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Um die starken Nachfragen von diesen verwandten
Industrien zu decken, haben die vorliegenden Erfinder
ausführliche Untersuchungen und Experimente durchgeführt und
herausgefunden, wie die Korrosionsbeständigkeit ohne Erhöhung der
Herstellungskosten wesentlich verbessert werden kann.
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Bei einem der üblichsten Verfahren zum Verbessern der
Korrosionsbeständigkeit wird bekanntermaßen eine
Zinkbeschichtung, die zum Erreichen eines Opfer-Korrosionsschutzes
sehr wirksam ist, auf das Stahlblech aufgebracht. Wenn
ausschließlich die Zinkbeschichtung aufgebracht wird, werden
jedoch Zinkkorrosionsprodukte von Zinkoxid- oder
-hydratverbindungen gebildet, durch die der sogenannte Zinkrost
erzeugt wird, der für die Qualität des Erscheinungsbildes
genauso nachteilig ist wie roter Rost, weshalb das
ausschließliche Aufbringen einer Zinkbeschichtung für die kommerzielle
Praxis nicht ausreichend ist, obwohl das beschichtete
Stahlprodukt dadurch vor der Ausbildung von rotem Rost geschützt
werden kann.
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Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß eine
oberflächenbehandelte Schicht hergestellt werden kann, durch
die die Bildung des vorstehend erwähnten Zinkrosts
verhindert werden kann und die einen ausreichenden
Opferkorrosionsschutz aufweist, durch den verhindert wird, daß
ein beschichtetes Stahlprodukt durch roten Rost angegriffen
wird, indem die aus der Zink- und der Zinnbeschichtung
gebildete Doppelschicht durch Erwärmen zu einer
Zn-Sn-Legierung
legiert wird, wobei kein nicht-legiertes metallisches
Zink auf der Legierungsschicht zurückbleibt.
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Daher wird durch die vorliegende Erfindung ein
Stahlblech mit einer dünnen Zinnbeschichtung bereitgestellt, das
eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und eine sehr gute
Schweißbarkeit aufweist und das durch direktes Aufbringen
einer Zinnbeschichtung in einer Menge von 0.2 bis 1 g/m²,
vorzugsweise 0.6 bis 1.0 g/m² auf mindestens eine Seite
eines kaltgewalzten Stahlblechs, wobei auf das Substrat vorher
eine Nickelbeschichtung in einer Menge von 0.005 bis 0.20 g/m²
aufgebracht wird und wobei ferner eine Zinkbeschichtung
in einer Menge von 0.01 bis 0.3 g/m², vorzugsweise 0.05 bis
0.08 g/m² auf die Zinnbeschichtung aufgebracht wird, um das
Verhältnis der Zinkbeschichtungsmenge zur
Zinnbeschichtungsmenge im Bereich von 2 bis 30 Gew.-%,
vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% zu halten, und durch Erwärmen der
Beschichtung hergestellt wird, bis die für die
Korrosionsbeständigkeit usw. nachteilige nicht-legierte, metallische
Zinkschicht legiert ist.
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Erfindungsgemäß ist es wesentlich, daß die gesamte auf
der Zinnbeschichtung aufgebrachte Zinkbeschichtung in die
darunterliegende Zinnschicht legiert wird und kein
nicht-legiertes metallisches Zink darauf zurückbleibt, weil das
metallische Zink reaktionsfähig ist und eine hohe
Abtragungsrate durch Korrosion besitzt und, wenn ein Teil davon
auf der Legierungsschicht zurückbleibt, die Bildung von
weißem Rost bzw. Zinkrost verursacht, der nachteilig für die
Qualität des Erscheinungsbildes des Blechs ist, wobei auch
wenn eine Farbbeschichtung darauf aufgebracht wird, die
Korrosionsbeständigkeit unter der Farbschicht, die eine
wichtige Eigenschaft des Dosenmaterials ist, wesentlich
verschlechtert wird, weil das unter der Farbschicht vorhandene
metallische Zink durch eine säurehaltige, korrodierende
Flüssigkeit schnell aufgelöst wird.
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Aus diesen Gründen muß das Verhältnis der
Zinkbeschichtungsmenge zur Zinnbeschichtungsmenge im Bereich von 2 bis
30 Gew.-% liegen. Bei einem Anteil von 1 Gew.-% oder weniger
trägt die Zinkbeschichtung nicht zur Korrosionsbeständigkeit
bei, während andererseits bei einem Anteil von mehr als 30 Gew.-%
die Reaktionsfähigkeit des Zinks gefördert und
verstärkt wird, so daß nicht nur weißer Rost bzw. Zinkrost, der
ein Korrosionsprodukt von Zink ist, bei verschiedenen
korrodierenden Umgebungen erzeugt wird, sondern auch bei
Anwendungen, bei denen die Farbschicht aufgebracht wird, die
Wirkung der Farbbeschichtung durch die unter der Farbschicht
erzeugte Korrosion kompensiert wird.
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Die vorliegenden Erfinder haben zum Vergleich einen
umgekehrten Prozeß untersucht, bei dem zuerst die
Zinkbeschichtung und darauf die Zinnbeschichtung aufgebracht wird,
und festgestellt, daß die erfindungsgemäße Schichtstruktur
hinsichtlich der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
vorteilhafter ist als die durch den umgekehrten Prozeß
erhaltene Schichtstruktur, wenn die Menge der Zinnbeschichtung
nicht mehr als 1 g/m² auf einer Seite des Stahlblechs
beträgt. Nachstehend werden die Gründe für das Verfahren zum
Herstellen der Schichtstruktur und für verschiedene
Einschränkungen ausführlich beschrieben.
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Als bei der Erfindung verwendetes Stahlsubstrat kann
abhängig von der vorgesehenen Verwendung und den
Endprodukten wahlweise ein gewöhnliches kaltgewalztes Stahlblech, das
mit 0.005 bis 0.20 g/m² Ni auf einer Seite beschichtet ist
(Ni-vorbehandeltes Blech) oder ein Nickel-diffundiertes
Stahlblech verwendet werden, das durch Erwärmen des
vorstehenden Nickel-vorbehandelten Blechs erhalten wird. Die
Nickelbeschichtungsmenge im Bereich von 0.005 bis 0.20 g/m²
auf einer Seite ist wünschenswert, weil bei einer
Nickelbeschichtung von weniger als 0.005 g/m² die gewünschte Wirkung
des Nickels nicht erreicht wird, während bei einer
Nickelbeschichtungsmenge von mehr als 0.20 g/m² die gewünschte
Wirkung einen Sättigungswert erreicht und eher nachteilige
Wirkungen verursacht werden, so daß beispielsweise eine
angreifende bzw. zerfressende Korrosion des Stahlsubstrats in
starken Säurelösungen verursacht wird.
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Diese Substrate werden nacheinander mit 0.2 bis 1 g/m²
Zinn auf einer Seite und anschließend mit 0.01 bis 0.3 g/m²
Zink auf der Zinnschicht beschichtet, so daß das Verhältnis
der Zinkbeschichtungsmenge zur Zinnbeschichtungsmenge im
Bereich von 2 bis 30 Gew.-% gehalten wird, was zum Herstellen
der Sn-Zn-Legierung durch das anschließende Erwärmen
wesentlich ist. Die Zinkbeschichtungsmenge und die
Zinnbeschichtungsmenge sind auf den vorstehenden Bereich beschränkt,
weil unterhalb des unteren Grenzwerts die
Korrosionsbeständigkeit usw. für eine praktische Anwendung zu gering ist,
während oberhalb des oberen Grenzwerts nicht nur die
Herstellungskosten zunehmen und die verbessernden Wirkungen
eine Sättigung erreichen, sondern auch weil insbesondere bei
einer Zinkbeschichtungsmenge von mehr als 0.3 g/m² auf einer
Seite eine größere Tendenz besteht, daß durch das auf der
Zinnbeschichtung zurückbleibende nicht-legierte metallische
Zink weißer Rost bzw. Zinkrost erzeugt wird, wodurch die
Qualität der Dosen verschlechtert wird.
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Erfindungsgemäß gibt es keine Einschränkung des
Verfahrens zum Herstellen der Zink- und der Zinnbeschichtung, so
daß jedes herkömmliche Verfahren verwendet werden kann,
wobei das galvanische Beschichtungsverfahren vorteilhaft und
geeignet ist. Die Mengen der Zink- und der Zinnbeschichtung
können innerhalb ihres vorgegebenen Bereichs an der
Vorderseite und an der Rückseite verschieden sein.
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Außerdem kann erfindungsgemäß die Zinnbeschichtung auf
beide Seiten und die Zinkbeschichtung nur auf eine Seite
aufgebracht werden, während die andere Seite nicht
zinkbeschichtet wird.
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Nachdem die Dreifachbeschichtungen aus Nickel, Zinn und
Zink aufgebracht wurden, werden die Beschichtungen
erfindungsgemäß erwärmt, um das Zink der oberen Schicht in das
Zinn der Unterschicht zu legieren, so daß die
Sn-Zn-Doppellegierungsschicht zumindest im Oberflächenbereich der
erhaltenen Schicht gebildet wird. Die Erwärmungsbedingung ist
nicht besonders eingeschränkt, wenn dadurch das Legieren des
Zinks in die Zinnschicht erreicht wird, so daß jedes
herkömmliche
Erwärmungsverfahren, wie beispielsweise
Widerstandsheizen, Hochfrequenzheizen oder Gasheizen verwendet
werden kann. Auch die Heizatmosphäre ist nicht besonders
eingeschränkt. Wenn die vorliegende Erfindung während des
Herstellungsprozesses für das galvanisch verzinnte Blech
durchgeführt wird, ist es geeignet und vorteilhaft, die
Wärmebehandlung für 0.5 Sekunden oder länger bei einer
Blechtemperatur von nicht weniger als 240ºC im Schmelzflußschritt
des Herstellungsprozesses für das galvanisch verzinnte Blech
durchzuführen. In diesem Fall sollte die Heiztemperatur
240ºC oder mehr und die Zeit 0.5 Sekunden oder mehr
betragen, um zu gewährleisten, daß die Zinkschicht vollständig in
die Zinnschicht legiert wird.
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Das Erwärmen muß nicht unmittelbar nach dem
Zinkbeschichten, sondern kann beispielsweise später gleichzeitig
mit dem Farbbeschichtungstrocknungsschritt (normalerweise
für 10 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von 160 bis
210ºC) während des Dosenherstellungsprozesses durchgeführt
werden.
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Nach der Wärmebehandlung zum Legieren des Zinks in die
Zinnschicht, kann die oberste Fläche weiter durch eine
Chromatbehandlung passiviert werden. Die vorliegende Erfindung
betrifft die Schichtstruktur und ist nicht auf die
Chromatbehandlung beschränkt. Wenn die Chromatbehandlung erwünscht
ist, kann die Behandlung jedoch durch ein bei normalen
Zinnblech- und Dosenherstellungsmaterialien (Ni-beschichtete
Stahlbleche und Ni/Sn-Doppelschicht-Stahlbleche) verwendetes
gewöhnliches Verfahren ausgeführt werden. Daher kann die
Chromatbehandlung geeignet durch jedes für Zinnblech und
TFS-CT kommerziell verwendete Verfahren durchgeführt werden,
das allgemein durch eine Kathodenreduktionsbehandlung in
einem Natriumdichromatbad oder einem anionenfreien
Chromsäureanhydridbad oder in einem Chromsäureanhydridbad mit einer
kleinen Menge von Sulfationen durchgeführt wird. Ferner
können verschiedene bekannte Verfahren zum Verringern oder
Entfernen der kopräzipitierten Anionen in der Chromatschicht
durchgeführt werden.
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Es ist wünschenswert, daß die Chromatschicht eine
Gesamtmenge von Chrom (die Struktur der Chromatschicht ist
sehr kompliziert und ist eine Zusammensetzung aus
metallischem Chrom, Chromoxid, Chromhydroxid usw., wobei die
Gesamtmenge von Chrom unabhängig von den chemischen
Zusammensetzungen die Gesamtmenge des Cr darstellt) in einem Bereich
von 3 bis 50 mg/m² enthält. Unterhalb von 3 mg/m² Cr ist die
Korrosionsbeständigkeit für praktische Anwendungen nicht
ausreichend, während über 50 mg/m² keine ausreichende
Schweißbarkeit gewährleistet werden kann, wie im Fall einer
nicht ausreichenden Zinnbeschichtungsmenge.
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Außerdem kann im Rahmen der Erfindung eine bekannte
Nachbehandlung, wie beispielsweise eine Phosphatbehandlung
oder eine sogenannte Bonderbehandlung (Phosphatieren)
durchgeführt werden, obwohl die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden
Ausführungsformen verdeutlicht.
Beispiel 1
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Eine Zinnbeschichtung in einer Menge von 0.5 bis 1 g/m²
wurde durch galvanisches Beschichten unter der nachstehend
unter (1) dargestellten Bedingung auf beide Seiten eines
durch ein gewöhnliches Verfahren oberflächengereinigten
nickelbeschichteten Stahlblechs aufgebracht, woraufhin eine
Zinkschicht in einer Menge von 0.01 bis 0.2 g/m² unter der
nachstehend unter (2) dargestellten Bedingung durch
galvanisches Beschichten aufgebracht wurde. Eine Nickelschicht in
einer Menge von 10 bis 20 mg/m² wurde als eine Vorbehandlung
unter der nachstehend unter (5) dargestellten Bedingung
aufgebracht.
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Die Doppelschicht aus Sn und Zn wurde durch
Widerstandsheizen unter der nachstehend unter (3) dargestellten
Bedingung erwärmt, woraufhin eine Chromatbehandlung unter
der nachstehend unter (4) dargestellten Bedingung
durchgeführt wurde, um eine Chromatschicht mit 10 bis 20 mg/m²
metallischem Chrom zu erhalten.
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(1) Galvanisches Verzinnen:
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Zinnsulfat: 40 g/l
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Phenolsulfonsäure: 30 g/l
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Ethoxy-α-Naphtol-Su1fonsäure: 2 g/l
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Badtemperatur: 40-50ºC
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Kathodenstromdichte: 20 A/dm²
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(2) Galvanisches Verzinken:
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ZnSO&sub4;·7H&sub2;O: 200 g/l
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Na&sub2;SO&sub4;: 100 g/l
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Badtemperatur: 40-50ºC
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pH-Wert: 2-3
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Kathodenstromdichte: 20 A/dm²
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(3) Erwärmen:
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Heiztemperatur: 250-280ºC (max)
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Heizzeit: 2-5 Sekunden
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Atmosphäre: Luft
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(4) Chromatbehandlung:
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CrO&sub3;: 20-100 g/l
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H&sub2;SO&sub4;: 0.1-1 g/l
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Na&sub2;SiF&sub6;: 0-3 g/l
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Badtemperatur: 40-50ºC
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Kathodenstromdichte: 5-90 A/dm²
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(5) Galvanisches Vernickeln:
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NiSO&sub4;·7H&sub2;O: 200 g/l
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NiCl&sub2;·6H&sub2;O: 50 g/l
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H&sub3;BO&sub3;: 40 g/l
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Badtemperatur: 40-50ºC
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pH-Wert: 2-4
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Kathodenstromdichte: 20 A/dm²
Beispiel 2
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Dieses Beispiel entspricht dem Beispiel 1, außer daß
eine Nickelbeschichtung in einer Menge von 60 bis 80 mg/m²
unter der unter (5) dargestellten Bedingung aufgebracht und
ferner eine Nickeldiffusionsbehandlung unter der nachstehend
unter (6) dargestellten Bedingung durchgeführt wurde, um auf
beiden Seiten des Stahlblechs eine Nickeldiffusionsschicht
zu bilden.
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(6) Nickeldiffusions-Wärmebehandlung:
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Erwärmen (Gasheizen im Glühschritt eines kaltgewalzten
Bandes):
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Heiztemperatur: 650-700ºC
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Heizzeit: 20-30 Sekunden
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Atmosphäre: 5% H&sub2; - 95% N&sub2;
Herkömmliches Beispiel 1
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Galvanisch verzinntes Blech (Zinnplattierung #25) mit
einer Zinnbeschichtung in einer Menge von 2.8 g/m² auf einer
Seite des Blechs und einer Chromatschicht in einer Menge von
8 mg/m² als metallisches Cr.
Herkömmliches Beispiel 2
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Galvanisch verzinktes Blech (EG 20) mit einer
Zinkschicht in einer Menge von 20.5 g/m² und einer
Chromatschicht in einer Menge von 65 mg/m² als metallisches Cr.
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Die vorstehenden Beispiele und herkömmlichen Beispiele
wurden gemäß den Untersuchungen (A) und (B) getestet, um
deren Eigenschaften zu bestimmen, wobei die Ergebnisse in der
Tabelle dargestellt sind.
(A) Salzsprühtest
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Um die Korrosionsbeständigkeit (im
nicht-lackierten Zustand) zu bestimmen, wurden die Blechproben direkt und
nachdem sie durch eine Erichsen-Versuchsmaschine um 5 mm
gestreckt wurden, bei 35ºC für 72 Stunden
Salzsprühuntersuchungen mit einer 5%-igen herkömmlichen Salzlösung
unterzogen. Die Ergebnisse wurden durch Beobachten der
Korrosionsbildung mit dem Auge bestimmt. Die Kriterien für die
Auswertung sind folgende.
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Kein roter Rost und kein weißer Rost bzw.
Zinkrost beobachtet.
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:
Sehr wenig roter Rost oder sehr wenig weißer
Rost bzw. Zinkrost beobachtet.
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: Wenig roter Rost oder etwas weißer Rost bzw.
Zinkrost beobachtet.
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: Roter Rost in der Entstehung beobachtet oder
eine wesentliche Menge von weißem Rost bzw.
Zinkrost beobachtet.
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: Eine wesentliche Menge von rotem Rost
beobachtet.
(B) Nahtschweißtest
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Die Blechproben wurden in die gleiche zylindrische
Form gebracht und Nahtschweißuntersuchungen unter Verwendung
einer Dosennahtschweißvorrichtung unter der nachstehend
dargestellten Bedingung durch Ändern des Schweiß-Sekundärstroms
unterzogen.
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Überlappungsbreite des Verbindungsabschnitts: 20 mm
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Ausgeübter Druck: 45 kgt
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Dosenherstellungsgeschwindigkeit: 30 mpm
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Die Auswertung wurde anhand des zum Schweißen
geeigneten Strombereichs, des Erscheinungsbilds und der
Festigkeit aller geschweißten Abschnitte zusammen erhalten.
Die Bestimmungskriterien sind nachstehend dargestellt.
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: Gute Schweißbarkeit
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: Praktisch gute Schweißbarkeit
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: Praktisch nicht ausreichende Schweißbarkeit
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: Nicht-schweißbar
(C) Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit unter der
Farbschicht
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Blechproben wurden durch Walzbeschichten mit 60 mg/dm²
(Trockengewicht) einer Konserven-Epoxyphenolfarbe
beschichtet und bei 205ºC für 10 Minuten und bei 190ºC für 10
Minuten getrocknet. Nachdem die Farbbeschichtungen durch ein
Messer geschnitten wurden, wurden die Blechproben für 96
Stunden bei einer konstanten Temperatur von 50ºC in eine
korrodierende Lösung aus 15 g/l Zitronensäure/15 g/l NaCl
(pH-Wert 2.3) eingetaucht. Die
Beschichtungsfilm-Abschältests und Korrosionstests, wie beispielsweise
Korrosionsfraßtests wurden durch das Bandumwicklungs- (Taping-)
Verfahren durchgeführt und mit dem Auge und durch ein optisches
Mikroskop beobachtet.
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Die Bestimmungskriterien sind nachstehend dargestellt:
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: Sehr gut
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: Gut
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: Etwas schlecht
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: Schlecht
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Wie durch die in der Tabelle dargestellten Ergebnisse
verdeutlicht wird, zeigen die erfindungsgemäß hergestellten
beschichteten Bleche eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit
im nichtlackierten Zustand und eine sehr gute
Schweißbarkeit, während die nicht erfindungsgemäß hergestellten
Blechmaterialien, d. h. die herkömmlichen Beispiele, in einer der
Eigenschaften minderwertig sind.
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Die erfindungsgemäßen beschichteten Bleche zeigen im
Vergleich zu herkömmlichen verzinnten und galvanisch
verzinkten Platten oder Blechen trotz ihrer sehr dünnen
Beschichtung eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, eine sehr
gute Schweißbarkeit und eine sehr gute
Unter-Schicht-Korrosionsbeständigkeit in einem geeigneten Gleichgewicht. Daher
hat die vorliegende Erfindung große industrielle Vorteile
darin, daß ein sehr gutes Material für einen
Dosen-Lagervorrat bei niedrigeren Herstellungskosten bereitgestellt wird,
wobei, wenn die Wärmebehandlung durch Ausnutzen des
Schmelzflußschritts beim Herstellungsprozeß des galvanisch
verzinnten Blechs ausgeführt werden kann, die vorliegende
Erfindung darin vorteilhafter ist, daß die gewünschten
Blechmaterialien ohne wesentliche Investitionen geeignet und
wirksam hergestellt werden können. Dies trägt wesentlich zu
den Vorteilen der Hersteller oberflächenbehandelter
Blechmaterialien sowie ihrer Benutzer bei.
Tabelle 1
Probe Menge der Sn- und der Zn-Beschichtungen Zn/Sn Gewichtsverhältnis Verbleibende Zn-Menge (A) Salzsprühtest (B) Nahtschweißtest (C) Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit unter der Farbschicht Bemerkungen Beispiel Herkömmliches Zinnplattierung