DE3934112A1

DE3934112A1 - Stahlerzeugnis mit waermebestaendigen, korrosionsbestaendigen ueberzugsschichten

Info

Publication number: DE3934112A1
Application number: DE3934112A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Usui
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1990-05-03
Also published as: JPH02122093A; KR900006564A; DE3934112C2; JP2772804B2; KR930008343B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stahlerzeugnis mit wärmebeständigen, korrosionsbeständigen Überzugsschichten und darüber hinaus insbesondere ein Stahlerzeugnis, beispielsweise Bleche, Rohre, Kupplungen, Klammern, Schrauben und Muttern, die für Automobile und verschiedene Maschinen und Anlagen verwendet werden, wobei die Stahlerzeugnisse wärmebeständige, korrosionsbeständige Überzugsschichten auf ihrer Oberfläche aufweisen.

Es ist übliche Praxis, eine Zinküberzugsschicht und danach einen Chromatfilm auf Blechen, Rohren, Kupplungen, Klammern, Schrauben und Muttern aufzubringen, die in Automobilen und verschiedenen Maschinen und Anlagen verwendet werden.

Die konventionell beschichteten Stahlerzeugnisse zeigen verbesserten Korrosionswiderstand in korrosiver Umgebung bei normaler Temperatur, aber sie befinden sich nicht in hochtemperierter Umgebung, beispielsweise in einem Automotorraum.

Die vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um das zuvor beschriebene Problem zu lösen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stahlerzeugnis mit Überzugsschichten zu schaffen, die nicht nur hohen Korrosionswiderstand, sondern auch guten Wärmewiderstand aufweisen.

Der Erfinder hat eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt, wodurch herausgefunden wurde, daß die Aufgabe der Erfindung gelöst wird, wenn die Überzugsschichten aus einer Nickelüberzugsschicht spezifischer Dicke (als untere Schicht), einer Zink-Überzugsschicht (als Zwischenschicht) und ein Chromatfilm (als obere Schicht) bestehen. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieses Ergebnisses vervollständigt. Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in einem Stahlerzeugnis (oder einem kupferbeschichteten Stahlerzeugnis) mit wärmebeständigen, korrosionsbeständigen Überzugsschichten, die aus einer 0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht, die auf dem Stahlerzeugnis ausgebildet ist, einer Zink-Überzugsschicht, die auf der Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und einem Chromatfilm besteht, der auf der Zink-Überzugsschicht ausgebildet ist.

Das Stahlerzeugnis gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Bleche, Rohre, Kupplungen, Klammern, Schrauben, Muttern und dergl. Das Stahlerzeugnis bezieht sich auch auf vergleichsweise dünne überlappt verschweißte Stahlrohre (10 mm oder geringer im Außendurchmesser) mit Kupferbeschichtung zum Verschweißen (beispielsweise ein Stahlrohr, das für die Kraftfahrzeughydraulik oder Kraftstoffleitung verwendet wird). Das Stahlerzeugnis weist drei Überzugsschichten auf. Die untere Schicht ist eine 0,2-10 µm dicke Nickelüberzugsschicht. Mit einer Dicke von weniger als 0,2 µm überdeckt diese Schicht weder vollständig die Grundfläche des Stahlerzeugnisses, noch erzeugt sie eine größere Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Mit einer Dicke von mehr als 10 µm ist die Schicht anfällig gegen Abschälen oder Aufbrechen während des Biegens und auch von daher wird keine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit für deren vergrößerte Dicke erreicht. Diese Nickelüberzugsschicht kann durch galvanisches Aufbringen erzeugt werden, wozu ein Wattbad benutzt wird, das eine Überzugsschicht erzeugt, die weniger Spannungen aufweist. Die Zwischenschicht ist eine Zink-Überzugsschicht, die durch galvanisches Aufbringen erzeugt wird, wozu ein Zink-Chloridbad oder Zink-Sulfatbad verwendet wird. Es wird angenommen, daß diese Zinküberzugsschicht eine Zn-Ni-Diffusionsschicht an der Grenzfläche zwischen der Zinküberzugsschicht und der Nickelüberzugsschicht bildet, die dazu beiträgt, den Korrosionswiderstand in Hochtemperaturumgebung zu verbessern. Die obere Schicht ist ein Chromatfilm, der aus einer Chromatlösung oder einer Bichromat-schwefelsauren-Säurelösung oder einer herkömmlichen Chromatbehandlungslösung (beispielsweise Z-493, hergestellt durch Dipsol Chemicals Co., Ltd.) gebildet werden kann.

Das auf diese Weise erzielte Stahlerzeugnis mit Überzugsschichten zeigt eine gute Korrosionsbeständigkeit selbst in Hochtemperaturumgebungen und auf dessen gebogenen Teilen, wie in den folgenden Beispielen dargestellt ist.

Die Erfindung wird nun detaillierter in Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Ein sich überlappend verschweißtes Stahlrohr, welches 8 mm im Durchmesser mißt, 0,7 mm Wandstärke und 380 mm Länge aufweist, wurde aus einem kaltgewalzten Stahlblech hergestellt, das als SPCC gemäß JIS G-3 141 bezeichnet wird, wobei dessen Oberfläche mit einer etwa 3 µm dicken Kupferüberzugsschicht zum Verschweißen beschichtet ist. Dieses Rohr erfuhr eine Nickelbeschichtung in einem Wattbad bei einer Badtemperatur von 52-57°C mit einer Stromdichte von 3 A/dm². Die Schichtdicke beträgt 0,5 µm bis 10 µm. Das beschichtete Stahlrohr erfuhr weiterhin eine Zink-Beschichtung für 15 Minuten in einer Badlösung, die 28 g/l ZnO, 50 g/l NaCl und 80 g/l NaOH bei einer Badtemperatur von 25°C mit einer Stromdichte von 3 A/dm² enthielt. Auf diese Weise wurde eine 8 µm dicke Überzugsschicht auf der Nickelüberzugsschicht erhalten. Die Zinküberzugsschicht wurde weiterhin mit einem Chromatfilm durch Tauchen in eine Lösung beschichtet, die 10 ml/l Z-493 (ein Produkt der Dipsol Chemical Co., Ltd.) enthielt bei einer Badtemperatur von 25°C für 20 Sekunden. Auf diese Weise wurde ein Stahlrohr mit Überzugsschichten erhalten.

Das beschichtete Rohr mit einem Ende, das um einen Dorn von 25 mm Radius bei einem Winkel von 180° gebogen ist, wurde der Korrosionswiderstand durch Salzsprühversuch gemäß JIS Z-2 371 geprüft. Die Zeit (in Tagen), die für das Auftreten des roten Rostes erforderlich ist, wurde ermittelt. Das beschichtete Rohr wurde auch auf Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei Erwärmung bei 200°C für 24 Stunden und dann durch Salzsprühversuch gemäß JIS Z-2 371 getestet. Die Zeit (in Tagen), die für das Auftreten des roten Rostes erforderlich ist, wurde ermittelt. Beide Tests wurden unter Anwendung jeweils zweier Prüfstücke durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 1-5) dargestellt.

Beispiel 2

Ein elektroverschweißtes Stahlrohr mit den gleichen Abmessungen wie im Beispiel 1 wurde aus Kohlenstoffstahl hergestellt, der mit STPG-38 gemäß JIS G-3 454 bezeichnet wird. Das Stahlrohr wurde beschichtet und geprüft in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 6-10) dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Ein sich überlappend verschweißtes Stahlrohr mit Überzugsschichten und ein elektroverschweißtes Stahlrohr mit Überzugsschichten wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in den entsprechenden Beispielen 1 und 2, ausgenommen, daß die Nickelbeschichtung 0,1 µm dick oder 15 µm dick war. Das Stahlrohr wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 1-14) dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Das gleiche überlappend verschweißte Stahlrohr wie in Beispiel 1 und das gleiche elektroverschweißte Stahlrohr wie in Beispiel 2 wurden mit einer Zink-Überzugsschicht und einem Chromatfilm versehen, ohne die Ausbildung einer Nickelüberzugsschicht, in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Das Stahlrohr wurde in der gleichen Weise geprüft wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 15 und 16) dargestellt.

Tabelle 1

Das Stahlerzeugnis gemäß der vorliegenden Erfindung weist Überzugsschichten auf, die übereinanderliegend ausgebildet sind, wobei die untere Schicht eine Nickelüberzugsschicht ist, die eine spezifische Dicke aufweist, die Zwischenschicht eine Zink-Überzugsschicht und die obere Schicht ein Chromatfilm ist. Aufgrund der Überzugsschichten weist es einen hervorragenden Korrosionswiderstand auf und behält diesen auch nach einer Wärmebehandlung oder an dessen gebogenen Teilen bei. Deshalb ist es geeignet zur Verwendung unter Hochtemperaturbedingungen, beispielsweise in einem Automotorraum.

Claims

1. Stahlerzeugnis mit wärmebeständigen, korrosionsbeständigen Überzugsschichten, die aus einer 0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht, die auf dem Stahlerzeugnis ausgebildet ist, einer Zink-Überzugsschicht, die auf der Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und einem Chromatfilm, der auf der Zink-Überzugsschicht ausgebildet ist, bestehen.

2. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelüberzugsschicht eine Schicht ist, die durch Elektrobeschichten unter Verwendung eines Wattbades gebildet wird.

3. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink-Überzugsschicht eine Schicht ist, die durch Elektrobeschichten unter Verwendung eines Zink-Chloridbades oder Zink-Sulfatbades gebildet wird.

4. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film ist, der von einer Chromatlösung oder einer Bichromat-schwefelsauren-Säurelösung gebildet wird.

5. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film ist, der von einer Chromatbehandlungslösung zur Zink-Beschichtung gebildet wird.

6. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis mit wärmebeständigen korrosionsbeständigen Überzugsschichten, die aus einer 0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht, die auf dem Stahlerzeugnis ausgebildet ist, einer Zink-Überzugsschicht, die auf der Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und einem Chromatfilm, der auf der Zink-Überzugsschicht ausgebildet ist, bestehen.

7. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelüberzugsschicht eine Schicht ist, die durch Elektrobeschichten unter Verwendung eines Wattbades gebildet wird.

8. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink-Überzugsschicht eine Schicht ist, die durch Elektrobeschichten unter Verwendung eines Zink-Chloridbades oder Zink-Sulfatbades gebildet wird.

9. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film ist, der von einer Chromatlösung oder einer Bichromat-schwefelsauren-Säurelösung gebildet wird.

10. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film ist, der von einer Chromatbehandlungslösung zur Zink-Beschichtung gebildet wird.