DE69628689T2 - Passivation of tinned sheets - Google Patents

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Abstract

A chromium free passivation film for tinplate. The film is produced electrolytically by immersing tinplate in an aqueous solution of a soluble compound selected from potassium titanium oxalate, titanium sulphate and zirconium sulphate. The film so produced has sulphide stain resistance comparable to that produced by conventional chromium bearing passivating solutions. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Passivierungsbehandlungen zum Aufbringen chromfreier Passivierungsfilme auf Zinnblech.The invention relates to passivation treatments for applying chrome-free passivation films on tin plate.

Die Passivierung ist eine Behandlung, bei der chemisch aktive Oberflächen von Zinnblechen (Weißblechen) mit undurchlässigen Filmen eines passiven Materials durch anodische oder kathodische Polarisation signifikant überzogen werden, um den aktiven Zustand dieser Oberflächen zu reduzieren. Es ist natürlich extrem wichtig, dass die Weißbleche, die in der Konservenindustrie benutzt werden, chemisch inaktiv sind. Bei der kommerziellen Herstellung werden Bänder aus Schwarzblech kontinuierlich durch mehrere Behandlungstanks gezogen, um das Blechmaterial zu reinigen, zu plattieren und chemisch zu behandeln, bevor es benutzt wird. Üblicherweise sind die Passivierungsflüssigkeiten auf Chrom basierende wässrige Lösungen, und im typischen Fall aus Natrium-Dichromat. Wie viele auf Chrom basierende Lösungen ist Natrium-Dichromat eine gefährliche Flüssigkeit, die Gesundheitsrisiken für die Arbeiter mit sich bringt und schädlich für die Umwelt ist. Es gibt daher Gründe sowohl im Hinblick auf die Gesundheit als auch auf die Umgebung, die die Benutzung chromfreier Passivierungsbehandlungen fordern.Passivation is a treatment at chemically active surfaces of tin plates (tin plates) with impermeable Filming a passive material through anodic or cathodic Polarization significantly covered to reduce the active state of these surfaces. It is Naturally extremely important that the tinplate, used in the canning industry are chemically inactive. In commercial production, strips of black sheet are continuously processed pulled several treatment tanks to clean the sheet material, to plate and chemically treat before use. Usually are the passivation liquids water based on chromium Solutions, and typically sodium dichromate. How many on chrome based solutions sodium dichromate is a dangerous one Liquid, the health risks for brings with it workers and is harmful to the environment. So there is reasons both in terms of health and the environment, who require the use of chrome-free passivation treatments.

Kommerziell muss eine derartige Behandlung eine Reihe von Durchführungskriterien erfüllen, damit ein äquivalentes oder noch besseres Erzeugnis erzielt wird als durch die auf Chrom basierende Passivierungsbehandlung. Eine solche Behandlung sollte auch durchgeführt werden können unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei Behandlungen mit Mitteln auf Chrombasis erfolgen, und diese Behandlungen erforden im typischen Fall eine Verarbeitungszeit von etwa einer Sekunde.Such treatment needs to be commercial a set of implementation criteria fulfill so an equivalent or even better product than that obtained from chromium based passivation treatment. Such treatment should also performed can be under the same conditions as for treatments with means are chrome-based, and these treatments typically require Case a processing time of about one second.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine chromfreie Passivierungsbehandlung zu schaffen, die diese und weitere Kriterien erfüllt.The present invention lies based on the task of a chromium-free passivation treatment create that meets these and other criteria.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft diese eine Passivierungsbehandlung für Weißblech, bei der die Passivierungslösung eine wässrige Lösung einer löslichen Verbindung ist, die ausgewählt ist aus Kalium-Titan-Oxalat, Titan-Sulfat und Zirkonium-Sulfat, wobei die Passivierungsbehandlung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konzentration von Titan-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter liegt.According to a feature of the present The invention relates to a passivation treatment for tinplate, where the passivation solution an aqueous solution a soluble Connection is selected is made of potassium titanium oxalate, Titanium sulfate and zirconium sulfate, being the passivation treatment is characterized in that the concentration of titanium sulfate in the solution is in the range between 15 and 30 grams per liter.

Zweckmäßigerweise liegen die Konzentrationen von Kalium-Titan-Oxalat in der Lösung in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter.The concentrations are expediently of potassium titanium oxalate in the solution in the range between 5 and 20 grams per liter.

Bevorzugte Konzentrationen von Zirkonium-Sulfat in der Lösung liegen in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter.Preferred concentrations of zirconium sulfate in the solution are in the range between 10 and 30 grams per liter.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung betrifft diese eine Passivierungsbehandlung für Weißblech, bei der das Passivierungselement entweder Titan oder Zirkonium ist.According to another characteristic of The invention relates to a passivation treatment for tinplate, where the passivation element is either titanium or zirconium.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Below are embodiments of the Invention described with reference to the drawing. The drawing shows:

1 ist eine schematische Ansicht einer Plattierungsstrecke zur Durchführung der Passivierungsbehandlung gemäß der Erfindung; und 1 is a schematic view of a plating line for carrying out the passivation treatment according to the invention; and

2 ist eine graphische Darstellung, welche die Profiltiefenanalyse der Passivierungselemente gemäß der Erfindung mit herkömmlichen Passivierungselementen aus Natrium-Dichromat vergleicht. 2 is a graphical representation comparing the profile depth analysis of the passivation elements according to the invention with conventional passivation elements made of sodium dichromate.

Die Plattierungsstrecke gemäß 1 besteht aus mehreren Führungsrollen 1 zum Transport eines Schwarzblechbandes 2, das kontinuierlich von einer Vorratsspule auf eine Abzugsspule 4 über mehrere Tanks transportiert wird. Diese Tanks umfassen einen Reinigungstank 5, Spültanks 6, einen Entzunderungstank 7, einen Plattierungstank 8 und einen elektrolytisch-chemischen Behandlungstank 9. Nach der Mitte der Plattierungsstrecke hin befindet sich eine Aufschmelzvorrichtung 11, und zu beiden Seiten dieser Vorrichtung befindet sich ein Ausschlepptank 12 bzw. ein Abschrecktank 13. Eine Schweißstation 15 befindet sich zwischen der Vorratsspule 3 und dem Einlauf der Plattierungsstrecke. Diese dargestellte Plattierungsstrecke ist von herkömmlicher Bauart.The plating distance according to 1 consists of several guide rollers 1 for transporting a black sheet metal strip 2 that continuously from a supply spool to a take-off spool 4 is transported over several tanks. These tanks include a cleaning tank 5 , Washing tanks 6 , a descaling tank 7 , a plating tank 8th and an electrolytic chemical treatment tank 9 , A melting device is located towards the center of the plating line 11 , and on both sides of this device there is a tow tank 12 or a quenching tank 13 , A welding station 15 is located between the supply spool 3 and the inlet of the plating line. This plating line shown is of conventional design.

Im Betrieb wird das Band kontinuierlich durch die Plattierungsstrecke geführt, wobei ein dünner Passivierungsfilm auf beide Seiten des Weißblechs aufgetragen wird, wenn dieses durch den Tank 9 gezogen wird. Die Streckengeschwindigkeit beträgt im typischen Fall 300 bis 350 Meter pro Sekunde mit einer Behandlungsverweildauer im Tank 9 von einer Sekunde. Es sind statische Elektroden im Tank 9 vorgesehen, und die Ablagerung des Passivierungsfilms wird durch kathodische Reaktion bewirkt. Die Breite des Bandes 2 beträgt im typischen Fall 1 Meter und mehr, und die Wärmebehandlungstemperatur liegt im typischen Fall bei 65°C.In operation, the strip is continuously fed through the plating line, with a thin passivation film being applied to both sides of the tinplate as it passes through the tank 9 is pulled. The line speed is typically 300 to 350 meters per second with a treatment time in the tank 9 of a second. There are static electrodes in the tank 9 provided, and the deposition of the passivation film is effected by cathodic reaction. The width of the band 2 is typically 1 Meters and more, and the heat treatment temperature is typically 65 ° C.

Bisher war die Passivierungslösung im Behandlungstank 9 eine auf Chrom basierende Lösung und insbesondere eine Lösung mit Natrium-Dichromat. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine chromfreie Passivierungslösung benutzt. Diese wird aus wässrigen Lösungen von Zirkonium-Sulfat, Kalium-Titan-Oxalat und Titan-Sulfat ausgewählt.So far, the passivation solution was in the treatment tank 9 a solution based on chromium and in particular a solution with sodium dichromate. According to the present invention, a chromium-free passivation solution is used. This is selected from aqueous solutions of zirconium sulfate, potassium titanium oxalate and titanium sulfate.

Bei Zirkonium-Sulfat ist eine Lösungskonzentration in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration liegt bei 21 Gramm pro Liter.With zirconium sulfate there is a solution concentration preferred in the range between 10 and 30 grams per liter and a typical concentration is 21 grams per liter.

Bei Kalium-Titan-Oxalat ist eine Lösungskonzentration in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration beträgt 14 Gramm pro Liter.With potassium titanium oxalate one is solution concentration preferred in the range between 5 and 20 grams per liter, and a typical concentration is 14 grams per liter.

Für Titan-Sulfat ist eine Lösungskonzentration in einem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration liegt bei 21 Gramm pro Liter.For Titanium sulfate is a solution concentration preferred in a range between 15 and 30 grams per liter, and a typical concentration is 21 grams per liter.

Demgemäß besteht das Passivierungselement entweder aus Titan oder aus Zirkonium.Accordingly, the passivation element is made either titanium or zirconium.

Eine Tiefenprofilanalyse mit jedem der Passivierungselemente ist in der graphischen Darstellung gemäß 2 veranschaulicht. Es hat sich gezeigt, dass alle drei chromfreien Behandlungen dickere Oxidpegel erzeugten als eine herkömmliche, auf Chrom basierende Passivierungsbehandlung.A depth profile analysis with each of the passivation elements is shown in the graph 2 illustrated. All three chromium-free treatments have been shown to produce thicker oxide levels than a conventional chromium-based passivation treatment.

Beispielsweise wurden die folgenden wässrigen Lösungen hergestellt: Titan-Sulfat in einer Konzentration von 21 Gramm pro Liter; Kalium-Titan-Oxalat in einer Konzentration von 14 Gramm pro Liter und Zirkonium-Sulfat in einer Konzentration von 21 Gramm pro Liter. Diese Lösungen wurden wiederum bei drei Passivierungsbehandlungen von Weißblech benutzt. Die Badtemperatur betrug 65°C. Die kathodische Anwendung umfasste eine Coulomb-Dichte von 6,4 c/dm2 und die Durchlaufgeschwindigkeit betrug 180 Meter pro Minute und die Verweilzeit im Passivierungsbad betrug eine Sekunde.For example, the following aqueous solutions were made: titanium sulfate at a concentration of 21 grams per liter; Potassium titanium oxalate in a concentration of 14 grams per liter and zirconium sulfate in a concentration of 21 grams per liter. These solutions were again used in three passivation treatments for tinplate. The bath temperature was 65 ° C. The cathodic application comprised a Coulomb density of 6.4 c / dm 2 and the throughput speed was 180 meters per minute and the residence time in the passivation bath was one second.

Der Widerstand gegen eine Schwefelverschmutzung erwies sich bei allen drei Behandlungen als unwesentlich im Vergleich mit den Widerständen bei einer Behandlung, bei der Natrium-Dichromat benutzt wurde.Resistance to sulfur pollution proved to be insignificant in comparison with all three treatments with the resistors at a treatment using sodium dichromate.

Es erfolgte keine Entfärbung des Weißbleches.There was no discoloration of the White sheet.

Der Schweißfähigkeitsbereich des gemäß der Erfindung behandelten Weißbleches war beträchtlich höher als bei einer Behandlung, bei der Natrium-Dichromat benutzt wurde. Es wurden keine abnormalen Schweißstellen beobachtet.The weldability range of the according to the invention treated tinplate was considerable higher than in a treatment using sodium dichromate. It there were no abnormal sweat marks observed.

Nach einer Lagerung von zwei Monaten zeigten die gemäß der Erfindung hergestellten Weißbleche geringere Beschädigungen des Passivierungsfilms als Weißbleche, die unter Benutzung von Natrium-Dichromat hergestellt waren.After storage for two months showed the according to the invention manufactured tinplate less damage the passivation film as tinplate, made using sodium dichromate.

Die durch diese chromfreien Behandlungen erzeugten Weißbleche zeigten eine verbesserte Adhäsion im Vergleich mit Weißblechen, die mit Natrium-Dichromat behandelt waren.The generated by these chrome-free treatments tinplate showed improved adhesion compared to tinplate, who were treated with sodium dichromate.

Es hat sich gezeigt, dass die Oberflächenkonzentrationen von Titan und Zirkonium niedriger lagen als bei Chrom.It has been shown that the surface concentrations titanium and zirconium were lower than chromium.

Alle drei Behandlungsarten erzeugten dickere Oxidpegel als jene, die mit Natrium-Dichromat gearbeitet hatten.All three types of treatment generated thicker oxide levels than those who had worked with sodium dichromate.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Proben zeigen, dass Behandlungen gemäß der Erfindung eine wirksame Alternative zu einer Passivierung mit Natrium-Dichromat sind und dass das erfindungsgemäße Verfahren unter Benutzung der üblichen Weißblech-Technologie angewandt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die auf Kalium-Titan-Oxalat, auf Titan-Sulfat und auf Zirkonium-Sulfat basierenden Behandlungen alle Erfordernisse für eine alternative chromfreie Passivierung von Weißblech erfüllen. Es ist möglich, die erfindungsgemäß passivierten Weißbleche im kommerziellen Stil zu verschweißen. Die Behandlung gemäß der Erfindung ergibt eine verbesserte Lackhaftung im Vergleich mit Blechen, die auf Chrombasis behandelt wurden. Die gemäß der Erfindung erzeugten Passivierungsfilme zeigten einen höheren Abriebwiderstand als Passivierungsfilme, die unter Benutzung von Natrium-Dichromat behandelt waren. Die Behandlungen gemäß der Erfindung sind mit den üblichen auf Chrom basierenden Behandlungen vergleichbar, wobei die Erfindung verminderte Mengen von passiven Filmelementen im Vergleich mit auf Chrom basierenden Behandlungen benötigte. Die Gesamtfilmdicke des gemäß der Erfindung behandelten Weißblechs war größer als die Dicke, die durch auf Chrom basierenden Behandlungen erzeugt wurden.In summary it can be said that the samples show that treatments according to the invention are effective Alternative to passivation with sodium dichromate are and that the inventive method using the usual Tinplate technology can be applied. It has been shown that those based on potassium titanium oxalate, treatments based on titanium sulfate and zirconium sulfate all requirements for one meet alternative chrome-free passivation of tinplate. It is possible that passivated according to the invention tinplate to weld in a commercial style. Treatment according to the invention results an improved paint adhesion compared to chrome-based sheets were treated. The according to the invention Passivation films produced showed a higher abrasion resistance than Passivation films treated using sodium dichromate were. The treatments according to the invention are with the usual comparable treatments based on chromium, the invention reduced amounts of passive film elements compared to Chromium based treatments needed. The total film thickness of according to the invention treated tinplate was bigger than the thickness created by chrome-based treatments were.

Vorstehend wurden nur beispielsweise Behandlungen gemäß der Erfindung erläutert, und es können Modifikationen getroffen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet ist.Above were just for example Treatments according to the invention explains and it can Modifications are made without departing from the scope of the invention, as characterized in the appended claims.

Claims (4)

Passivierungsbehandlung von Weißblech, bei der die Passivierungslösung eine lösliche Verbindung ist, welche Kalium-Titan-Oxalat, Titan-Sulfat und Zirkonium-Sulfat aufweist, wobei die Passivierungsbehandlung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konzentration von Titan-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter liegt.Passivation treatment of tinplate, in which the passivation solution is a soluble compound which contains potassium titanium oxalate, titanium sulfate and zirconium sulfate, the passivation treatment being characterized in that the concentration of titanium sulfate in the solution in the range between 15 and 30 grams per liter. Passivierungsbehandlung nach Anspruch 1, bei welcher die Konzentration von Kalium-Titan-Oxalat in der Lösung in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter liegt.Passivation treatment according to claim 1, wherein the concentration of potassium titanium oxalate in the solution in is in the range between 5 and 20 grams per liter. Passivierungsbehandlung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher die Konzentration von Zirkonium-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter liegt.Passivation treatment according to claims 1 and 2, at which the concentration of zirconium sulfate in the solution in is in the range between 10 and 30 grams per liter. Passivierungsbehandlung für Weißblech, dadurch gekennzeichnet, dass das Passivierungselement entweder Titan oder Zirkonium ist.Passivation treatment for tinplate, characterized in that that the passivation element is either titanium or zirconium.
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