EP0303035A1 - Kaltband mit elektrolytisch aufgebrachter Nickelbeschichtung hoher Diffusionstiefe und Verfahren zur Herstellung des Kaltbandes - Google Patents

Kaltband mit elektrolytisch aufgebrachter Nickelbeschichtung hoher Diffusionstiefe und Verfahren zur Herstellung des Kaltbandes Download PDF

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EP0303035A1
EP0303035A1 EP88110266A EP88110266A EP0303035A1 EP 0303035 A1 EP0303035 A1 EP 0303035A1 EP 88110266 A EP88110266 A EP 88110266A EP 88110266 A EP88110266 A EP 88110266A EP 0303035 A1 EP0303035 A1 EP 0303035A1
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EP
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cold
thickness
nickel
cold strip
temperature
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EP88110266A
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Dieter Dr.-Ing. Junkers
Ferdinand Schmidt
Nikolaus Dr.-Ing. Ferenczy
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Hille and Muller GmbH
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Hille and Muller GmbH
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    • Y10T428/12937Co- or Ni-base component next to Fe-base component

Definitions

  • the invention relates to a cold strip with an electrolytically applied nickel coating.
  • Cold strips of this type are used in a wide variety of fields of application where modern manufacturing processes place high demands on the material in terms of mechanical properties, surface, processability and the like, which can only be met by cold-rolled products.
  • Cold strip according to DIN 1624 has smooth, dense and glossy or evenly slightly roughened surfaces after cold forming by means of the correspondingly prepared rollers.
  • Cold rolled strip is free of pores and cracks in the surface types RP and RPG, so that it can be surface-finished, in particular nickel-plated, without any problems.
  • a deep-drawn cold strip with an electrolytically applied nickel coating is therefore known.
  • thinner galvanic coatings are generally used in the field of coil plating than is usual for piece plating. It can be achieved through suitable measures, such as shielding the anode, flooding, inserting perforated plates in front of the anodes bar that the deposition takes place in a uniform layer thickness and layer thickness differences are reduced to a minimum.
  • suitable measures such as shielding the anode, flooding, inserting perforated plates in front of the anodes bar that the deposition takes place in a uniform layer thickness and layer thickness differences are reduced to a minimum.
  • the thinner layers have a lower corrosion resistance than thicker galvanic layers.
  • the cold-rolled strip or cold-rolled and galvanized strips has a "tendency to stick" when annealed in the closed coil. Such glue points are preferably created during the cold rolling of low-carbon cold strip, the surface of which has a minimal micro-roughness.
  • the object of the invention is to develop a galvanized cold strip and a method for its production which avoid none of the disadvantages mentioned above Tends to stick, is easy to form, has high diffusion depths in the coating and has favorable corrosion behavior, its electrochemical behavior is improved and it can be produced economically.
  • the object is achieved in that the nickel layer has a thickness of 1 to 6 microns and carries an electrolytically applied cobalt layer of a thickness of 0.01 to 1.0 microns, the cold strip after coating with a temperature between 580 ° C. and 710 ° C is heat treated.
  • Such a coated and heat-treated cold strip surprisingly no longer tends to stick and shows a significantly more favorable corrosion behavior than the only nickel-coated strips which have the same total layer thickness.
  • the electrochemical behavior of the cold strip according to the invention has values which are considerably more favorable than the only nickel-plated strips.
  • Nickel coating, cobalt coating and heat treatment complement each other in a combinatorial manner to achieve an overall effect that goes beyond the sum effect, since a composite material is created which can be economically achieved with high-quality properties.
  • Thermal treatment results in a significantly higher diffusion rate, which means that the quality of the formability of the composite system is improved and the penetration of the coating metals into the base material by diffusion shows a depth that is several times the coating thickness (including the nickel layer).
  • the extremely thin cobalt coating a high technical and economic overall success is achieved.
  • DE-OS 1 421 999 describes the cobalt coating of magnetic tapes which are made of plastic.
  • DE-OS 2 048 209 requests patent protection for the production of shiny co-layers with organic additives, preferably in low current density ranges ( ⁇ 0.5 A / dm2).
  • DE-OS 2 060 120 describes the co-deposition from iodide-containing electrolytes.
  • DE-OS 2 134 457 mentions four additives which enable co-deposition even in the presence of Zn impurities.
  • DE-OS 2 417 952 describes co-deposition (mainly co-alloys) with additions of mannitol, sorbitol etc.
  • DE-PS 25 22 130 patented the deposition of satin matt Ni-Co alloys with the help of polysiloxane-polyoxyalkylene block polymers.
  • DE-OS 2 642 666 describes the high-gloss Co and Ni-Co alloy deposition in order to save Ni.
  • DE-OS 2 718 285 has similar objectives as DE-OS 2 642 666.
  • DE-OS 3 112 919 describes the use of Co, Co alloy layers for better adhesion of the subsequent aluminum deposition.
  • the base material is a low-carbon steel strip, which is nickel layer of 1.5 to 5 ⁇ m in thickness and a cobalt layer of 0.1 to 0.5 ⁇ m in thickness, the final heat treatment being carried out at a temperature between 600 ° C and 710 ° C depending on the steel grade.
  • the thickness of the applied nickel layer is preferably 2 ⁇ m and the thickness of the applied cobalt layer is 0.1 ⁇ m.
  • the base material of the cold strip is expediently characterized by a ferritic structure with embedded cementite with average grain sizes between 17.0 and 12.0 ⁇ m, the steel being 0.001 to 0.70% C, 0.170 to 0.350% Mn, 0.005 to 0.020% P, 0.005 to 0.020% S, 0.030 to 0.060% Al, 0.0015 to 0.0070% N, 0.003 to 0.006% B or instead of boron or additionally 0.005 to 0.15% Ti, balance iron with the usual impurities. (All data in% by weight).
  • the base metal preferably has a steel analysis C 0.030 - 0.060% Mn 0.200 - 0.250% P 0.005 - 0.020% S 0.005 - 0.015% Al 0.030 - 0.060% N 0.0015 - 0.0070% Ti 0.005 - 0.015%, Remainder iron with the usual accompanying elements on. After deep drawing, smooth surfaces are achieved due to the very fine grain diameter.
  • the composition of the steel is particularly important in order to achieve the globular shape of the grain and the grain size specified above over the entire ring length in the cold strip, even in the start and end areas.
  • the process according to the invention for producing the cold strip described above is characterized in that a hot strip with a thickness of 1.8 to 2.8 mm is used as the starting material is used, the hot strip is cold rolled with or without intermediate annealing with such coordinated rolling degrees that a relative tip height of maximum 3% with a final thickness after cold rolling between 0.10 and 0.70 mm is reached, that the cold strip is then electrolytically in the alkaline degreasing bath at a temperature of 50 to 70 ° C, a current density of 5 to 60 A / dm2, degreased for 5 to 30 seconds with or without polarity reversal, that after a rinsing process in 50 to 20% by weight sulfuric acid 3 to 8 seconds long is picked up, then electrolytically nickel-plated at a temperature of 50 to 80 ° C, at a current density of 5 to 70 A / dm2 and at a pH value of 3.5 to 3.8, that after a rinsing process thereupon electrolytically a co
  • the cold strip obtained in this way has no tendency to stick, is distinguished by a current flow which is perceptible by chronoamperometric measurements and is of a considerably higher magnitude than is known, and is extremely economical due to the thin coating with expensive cobalt.
  • nickel and cobalt penetrate deeply into the base material through diffusion.
  • the following electrolyte compositions can advantageously be used for the electrolytic deposition of nickel and cobalt: Nickel deposition Electrolyte composition NiSO4 ⁇ 6H2O 150-300 g / l Cl (as NiCl2 ⁇ 6H2O) 15-30 g / l Boric acid 40-42 g / l Cobalt deposition Electrolyte composition CoSO4.7H2O 300-350 g / l CoCl2 ⁇ 6H2O 40 - 60 g / l NaCl 15-25 g / l Boric acid 40-42 g / l.
  • Composition A Composition C C. 0.020 - 0.070 % By weight C. 0.020 % By weight Mn 0.170 - 0.350 % By weight Mn 0.170 % By weight P 0.005 - 0.020 % By weight P 0.005 % By weight S 0.005 - 0.020 % By weight S 0.005 % By weight Al 0.030 - 0.060 % By weight Al 0.030 % By weight B 0.003 - 0.006 % By weight N ⁇ 0.0030 % By weight N ⁇ 0.0070 % By weight Composition B Composition D C. 0.030 - 0.060 % By weight C.
  • Texture Ferritic structure with embedded cementite.
  • the grain size is: 17.0 - 12.0 ⁇ m (expressed as the mean grain size), in the present case as globular grains, in order to achieve smooth surfaces after deep-drawing due to the very fine grain diameter.
  • composition of the steel is of crucial importance in order to achieve this grain shape and grain size over the entire length of the ring, also in the start and end areas.
  • the production of the finished steel strips according to the invention is based on 1.8-2.8 mm thick hot strips.
  • the hot strip is cold rolled with or without intermediate annealing, with coordinated rolling degrees, to a relative tip height of max. To reach 3%.
  • the final thickness after cold rolling is 0.10 - 0.70 mm.
  • the refined material is annealed with a defined protective gas (with up to 100% H2) in order to achieve a stain-free surface.
  • the temperature is 580 - 710 ° C depending on the steel type and applied galvanic layer thickness.
  • the measurement is carried out after preactivation, which removes the natural oxide layer from the surface immediately before the chronoamperometric measurement.
  • the pre-activation voltage applied was approximately -550 mV.
  • the current transfer for the working electrodes constructed according to the invention was 80-80 mA. Due to the rapid formation of oxide, the current decreased very quickly and tends to asymtotically after 3 minutes to 0 mA. With the only nickel-plated working electrodes, the near O value (current) was only reached after 15-20 minutes.
  • the electrode potential of the cold strip produced in accordance with the invention in alkaline electrolyte remains constant at least twice as long as the electrode consisting only of nickel-plated cold strip.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kaltband mit elektrolytisch aufge­brachter Nickelbeschichtung hoher Diffusionstiefe und ein Verfahren zur Herstellung des Kaltbandes. Um ein Kaltband und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, welches ver­ringerte Klebeneigung besitzt, gut umformbar ist, hohe Diffusionstiefen der Beschichtung und günstiges Korrosionsverhalten aufweist, in seinem elektrochemischen Verhalten verbessert ist und wirtschaftlich herstellbar ist, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Nickelschicht eine Stärke von 1 µm bis 6 µm aufweist und eine elektrolytisch auf­gebrachte Cobaltschicht einer Stärke von 0,01 µm bis 1,0 µm trägt, wobei das Kaltband abschließend nach der Beschichtung mit einer Temperatur zwischen 580°C und 710°C wärmebehandelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kaltband mit elektrolytisch aufge­brachter Nickelbeschichtung. Derartige Kaltbänder werden auf den verschiedensten Anwendungsgebieten eingesetzt, wo neuzeitliche Fertigungsverfahren an den Werkstoff in Bezug auf mechanische Eigenschaften, Oberfläche, Verarbeitbarkeit und dgl. hohe An­sprüche stellen, die nur von kaltgewalzten Erzeugnissen zu er­füllen sind. Kaltband gemäß DIN 1624 hat nach der Kaltverformung durch entsprechende vorbereitete Walzen glatte, dichte und glän­zende oder gleichmäßig schwach aufgerauhte Oberflächen. Kaltband ist in der Oberflächenart RP und RPG poren- und rissefrei, so daß es ohne Probleme oberflächenveredelt, insbesondere vernickelt werden kann. Ein tiefziehfähiges Kaltband mit elektrolytisch aufgebrachter Nickelbeschichtung ist daher bekannt.
  • Aus wirtschaftlichen Gründen werden im Bereich der Bandgalvani­sierung grundsätzlich dünnere galvanische Beschichtungen ange­wendet, als sie bei der Stückgalvanisierung üblich sind. Durch geeignete Maßnahmen, wie Abschirmungen der Anode, Flutung, Ein­setzen von perforierten Platten vor den Anoden ist es erreich­ bar, daß die Abscheidungen in gleichmäßiger Schichtstärke erfol­gen und Schichtstärkenunterschiede auf ein Minimum reduziert werden. Nachteilig ist aber, daß die dünneren Schichten eine ge­ringere Korrosionsbeständigkeit haben als dickere galvanische Schichten. Darüber hinaus ist nachteilig, daß das kaltgewalzte Band oder kaltgewalzte und galvanisierte Bänder beim Glühen im geschlossenen Coil eine "Klebeneigung" hat. Bevorzugt entstehen solche Klebestellen beim Kaltwalzen von kohlenstoffarmem Kalt­band, dessen Oberfläche eine minimale Mikrorauhigkeit aufweist. Nach dem Aufwickeln und der Wärmebehandlung bilden sich spora­disch oder großflächig und kontinuierlich Klebestellen, wo die aufeinanderliegenden Flächen hartnäckig und schwer trennbar an­einander haften. Beim Abwickeln von Abhaspel erfolgt ein Tren­nen/Aufreißen der Klebestellen, wodurch die hochwertige Ober­fläche beschädigt oder zerstört wird. Außerdem können durch die Klebestellen, neben oder Ausschußbildung, erhebliche Betriebsstö­rungen entstehen.
  • Im Rahmen der Herstellung von Kaltband ist es ferner bekannt, die galvanisch vernickelten Bänder vor der Weiterverarbeitung einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um die Umformbarkeit des Verbundsystems Band plus Beschichtung zu erhöhen. Bei dieser thermischen Behandlung diffundiert das abgeschiedene Nickel in das Grundmetall hinein. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist nach­teiligerweise relativ niedrig und das Verfahren ist zeitraubend und teuer, wenn gewisse Diffusionstiefen und die Bildung von be­stimmten Mischkristallen angestrebt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Meidung der oben genannten Nachteile ein galvanisiertes Kaltband und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, welches keine Klebeneigung besitzt, gut umformbar ist, hohe Diffusionstiefen der Beschichtung und günstiges Korrosionsverhalten aufweist, in seinem elektrochemischen Verhalten verbessert ist und wirtschaftlich herstellbar ist.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nickel­schicht eine Stärke von 1 bis 6 µm aufweist und eine elektroly­tisch aufgebrachte Cobaltschicht einer Stärke von 0,01 bis 1,0 µm trägt, wobei das Kaltband abschließend nach der Beschichtung mit einer Temperatur zwischen 580°C und 710°C wärmebehandelt ist. Ein derartig beschichtetes und wärmebehandeltes Kaltband neigt überraschenderweise nicht mehr zum Kleben und zeigt ein wesentlich günstigeres Korrosionsverhalten als die nur ver­nickelten Bändern, die die gleiche Gesamtschichtstärke aufwei­sen. Das elektrochemische Verhalten des erfindungsgemäßen Kalt­bandes weist hinsichtlich Aktivität, Polarisierbarkeit und Elek­trodenpotential wesentlich günstigere Werte auf als die nur ver­nickelten Bänder. Nickelbeschichtung, Cobaltbeschichtung und Wärmebehandlung ergänzen sich kombinatorisch zur Erzielung eines über die Summenwirkung hinausgehenden Gesamteffekts, da ein Ver­bundmaterial geschaffen wird, welches bei qualitativ hochwerti­gen Eigenschaften wirtschaftlich erzielbar ist. Bei der ther­mischen Behandlung entsteht eine wesentlich höhere Diffusionsge­schwindigkeit, wodurch qualitativ bessere Umformbarkeit des Ver­bundsystems wirtschaftlicher erreicht wird und wobei das Ein­dringen der Überzugsmetalle in das Grundmaterial durch Diffusion eine Tiefe zeigt, die das Mehrfache der Überzugsdicke (ein­schließlich Nickel-Schicht) ausmacht. Trotz der außerordentlich dünnen Cobaltbeschichtung wird ein hoher technischer und wirt­schaftlicher Gesamterfolg erzielt.
  • Die Patentliteratur beschreibt als bekannt die Cobaltabscheidung für verschiedene Aufgaben mit unterschiedlichen Verfahrens­ gängen, jedoch enthält sie keine Lehre, die gleiche Zielsetzung und Lösungswege, wie die vorliegende Erfindung beschreibt.
  • Die DE-OS 1 421 999 beschreibt die Cobaltbeschichtung von Magnetbändern, die aus Kunststoff bestehen.
  • Die DE-OS 2 048 209 begehrt Patentschutz für die Herstellung von glänzenden Co-Schichten mit organischen Zusätzen, vorzugsweise in niedrigen Stromdichtenbereichen (< 0,5 A/dm²).
  • Die DE-OS 2 060 120 beschreibt die Co-Abscheidung aus jodidhal­tigen Elektrolyten.
  • Die DE-OS 2 134 457 erwähnt vier Zusätze, die die Co-Abscheidung auch in Anwesenheit von Zn-Verunreinigungen ermöglichen.
  • Die DE-OS 2 417 952 beschreibt die Co-Abscheidung (hauptsächlich Co-Legierungen) mit Zusätzen von Mannit, Sorbit etc.
  • Die DE-PS 25 22 130 patentiert die Abscheidung von seidenmatten Ni-Co-Legierungen mit Hilfe von Polysiloxan-Polyoxialkylen-­Blockpolymere.
  • Die DE-OS 2 642 666 beschreibt die hochglänzende Co- und Ni-Co-­Legierungsabscheidung, um Ni zu sparen.
  • Die DE-OS 2 718 285 hat ähnliche Zielsetzung wie die DE-OS 2 642 666.
  • Die DE-OS 3 112 919 beschreibt die Anwendung von Co-, Co-Legie­rungsschichten für die bessere Haftung der darauf folgenden Alu­minium-Abscheidung.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist das Grund­material ein kohlenstoffarmes Stahlband, welches eine Nickel­ schicht von 1,5 bis 5 µm Stärke und eine Cobaltschicht von 0,1 bis 0,5 µm Stärke trägt, wobei die abschließende Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 600°C und je nach Stahlsorte 710°C durchgeführt ist. Vorzugsweise beträgt die Stärke der aufgetragenen Nickelschicht 2 µm und die Stärke der aufgetragenen Cobaltschicht 0,1 µm.
  • Zweckmäßigerweise ist das Grundmaterial des Kaltbandes durch ein ferritisches Gefüge mit eingelagertem Zementit bei mittleren Korngrößen zwischen 17,0 und 12,0 µm gekennzeichnet, wobei der Stahl 0,001 bis 0,70 % C, 0,170 bis 0,350 % Mn, 0,005 bis 0,020 % P, 0,005 bis 0,020 % S, 0,030 bis 0,060 % Al, 0,0015 bis 0,0070 % N, 0,003 bis 0,006 % B oder anstelle des Bors oder zusätzlich 0,005 bis 0,15 % Ti, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthält. (Sämtliche Angaben in Gew. %). Vorzugsweise weist das Grundmetall eine Stahlanalyse mit

    C 0,030 - 0,060 %
    Mn 0,200 - 0,250 %
    P 0,005 - 0,020 %
    S 0,005 - 0,015 %
    Al 0,030 - 0,060 %
    N 0,0015 - 0,0070 %
    Ti 0,005 - 0,015 %,
    Rest Eisen mit den üblichen Begleitele­menten

    auf. Nach dem Tiefziehen werden aufgrund des sehr feinen Korn­durchmessers glatte Oberflächen erzielt. Die Zusammensetzung des Stahls ist insbesondere wesentlich, um die globulare Form des Korn und die oben angegebene Korngröße über die gesamte Ring­länge im Kaltband auch in den Anfangs- und Endbereichen zu er­reichen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des oben be­schriebenen Kaltbandes ist dadurch gekennzeichnet, daß als Aus­gangsmaterial ein Warmband einer Stärke von 1,8 bis 2,8 mm ver­ wendet wird, das Warmband mit oder ohne Zwischenglühe mit derart abgestimmten Abwalzgraden kaltgewalzt wird, daß eine relative Zipfelhöhe von maximal 3 % bei einer Endstärke nach dem Kalt­walzen zwischen 0,10 und 0,70 mm erreicht wird, daß das Kaltband anschließend elektrolytisch im alkalischen Entfettungsbad bei einer Temperatur von 50 bis 70°C, einer Stromdichte von 5 bis 60 A/dm², 5 bis 30 Sek. lang mit oder ohne Umpolung entfettet wird, daß nach einem Spülvorgang in 50 bis 20 Gew.-% Schwefelsäure 3 bis 8 Sek. lang dekapiert wird, darauf elektrolytisch bei einer Temperatur von 50 bis 80°C, bei einer Stromdichte von 5 bis 70 A/dm² und bei einen pH-Wert von 3,5 bis 3,8 vernickelt wird, daß nach einem Spülvorgang hierauf elektrolytisch eine Cobaltschicht bei einer Temperatur von 50 bis 70°C, bei einer Stromdichte von 5 bis 30 A/dm² und einem pH-Wert von 3,0 bis 3,5 abgeschieden wird und schließlich nach einem Spülen und Trocknen des Kaltbandes eine thermische Glühbehandlung in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur von 580°C bis 710°C durchgeführt wird. Das derart erhaltene Kaltband weist keine Klebeneigung auf, zeichnet sich durch einen durch chronoamperometrische Messungen wahrnehmbaren Stromfluß wesentlich höherer Größenordnung als bekannt aus und ist durch die dünne Beschichtung mit teurem Cobalt außerordentlich wirtschaftlich. Bei der Wärmebehandlung dringt durch Diffusion Nickel und Cobalt tief in das Grundmaterial ein.
  • Mit Vorteil können zur elektrolytischen Abscheidung von Nickel und Cobalt folgende Elektrolytzusammensetzungen verwendet werden:
    Nickelabscheidung Elekrolytzusammensetzung
    NiSO₄ · 6H₂O 150 - 300 g/l
    Cl (als NiCl₂ · 6H₂O) 15 - 30 g/l
    Borsäure 40 - 42 g/l
    Cobaltabscheidung Elektrolytzusammensetzung
    CoSO₄ · 7H₂O 300 - 350 g/l
    CoCl₂ · 6H₂O 40 - 60 g/l
    NaCl 15 - 25 g/l
    Borsäure 40 - 42 g/l.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung vierer Beispiele:
  • 1.1 Grundmaterial (Stahlanalyse)
  • Zusammensetzung A Zusammensetzung C
    C 0,020 - 0,070 Gew. % C 0,020 Gew. %
    Mn 0,170 - 0,350 Gew. % Mn 0,170 Gew. %
    P 0,005 - 0,020 Gew. % P 0,005 Gew. %
    S 0,005 - 0,020 Gew. % S 0,005 Gew. %
    Al 0,030 - 0,060 Gew. % Al 0,030 Gew. %
    B 0,003 - 0,006 Gew. % N < 0,0030 Gew. %
    N < 0,0070 Gew. %
    Zusammensetzung B Zusammensetzung D
    C 0,030 - 0,060 Gew. % C 0,001 - 0,01 Gew. %
    Mn 0,200 - 0,250 Gew. % Mn 0,150 - 0,200 Gew. %
    P 0,005 - 0,020 Gew. % P 0,005 - 0,020 Gew. %
    S 0,005 - 0,015 Gew. % S 0,005 - 0,015 Gew. %
    Al 0,030 - 0,060 Gew. % Al 0,030 - 0,060 Gew. %
    Ti 0,005 - 0,015 Gew. % Ti 0,05 - 0,15 Gew. %
    N < 0,0070 Gew. % N < 0,0070 Gew. %
  • Textur: Ferritisches Gefüge mit eingelagertem Zementit. Die Korngröße beträgt: 17,0 - 12,0 µm (als mittlere Korngröße ausgedrückt), vorliegend als globulare Kör­ner, um nach dem Tiefziehen aufgrund des sehr feinen Korndurchmessers glatte Oberflächen zu erzielen.
  • Entscheidend wichtig ist die Zusammensetzung des Stahls, um diese Kornform und Korngröße über die ge­samte Ringlänge auch in den Anfangs- und Endbereichen zu erzielen.
  • 1.2 Kaltwalzen
  • Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen veredelten Stahlbänder geht man von 1,8 - 2,8 mm dickem Warmband aus. Das Warmband wird kaltgewalzt mit oder ohne Zwi­schenglühe, mit abgestimmten Abwalzgraden, um eine re­lative Zipfelhöhe von max. 3 % zu erreichen. Die End­dicke nach dem Kaltwalzen beträgt 0,10 - 0,70 mm.
  • 1.3 Galvanische Veredlung
    • 1.3.1 Elektrolytisch entfetten im handelsüblichen alkalischen Entfettungsbad, bei einer Temperatur von ca. 50 - 70°C, bei einer Stromdichte von 5 - 60 A/dm², 5 - 30 Sekunden lang, mit oder ohne Umpolung.
    • 1.3.2 Spülen
    • 1.3.3 Dekapieren in 5 - 20 Gew.-% Schwefelsäure, 3 - 8 Sekun­den lang.
    • 1.3.4 Elektrolytisch vernickeln bei einer Temperatur von 50 - 80°C, bei einer Stromdichte von 5 - 70 A/dm², bei einem pH-Wert von 3,5 - 3,8.

      Elektrolytzusammensetzung:
      NiSO₄ . 6H₂O      150 - 300 g/l
      Cl (als NiCl₂ . 6H₂O)      15 - 30 g/l
      Borsäure      40 - 42 g/l
      Schichtstärke      ca. 1 µm
    • 1.3.5 Spülen
    • 1.3.6 Elektrolytische Co-Schicht auftragen bei einer Tempera­tur von 50 - 70°C, bei einer Stromdichte von 5 - 30 A/dm², bei einem pH-Wert von 3,0 - 3,5.

      Elektrolytzusammensetzung:
      CoSO₄ . 7H₂O      300 - 350 g/l
      CoCl₂ . 6H₂O      40 - 60 g/l
      NaCl      15 - 25 g/l
      Borsäure      40 - 42 g/l
      Schichtstärke      0,01 - 0,8 µm
    • 1.3.7 Spülen
    • 1.3.8 Trocknen
    1.4 Thermische Behandlung (Glühen)
  • Das veredelte Material wird mit einem definierten Schutzgas (mit ca. bis 100 % H₂) geglüht, um eine fleckenfreie Oberfläche zu erreichen.
  • Die Temperatur beträgt 580 - 710°C je nach Stahltype und aufgetragener galvanischer Schichtdicke. Mit der Optimierung der thermischen Behandlung bei verschiedenen Temperaturen erreicht man gezielte Diffusionstiefen.
  • Bei der Prüfung eines derartig hergestellten vernickelten und mit dünner Co überzogenen und abschließend wärmebehandelten Kaltbandes wurde praktisch keine Klebeneigung mehr festgestellt. Im alkalischen Medium zeigen die Kaltbänder eine sehr gute Be­ständigkeit. Zur Messung des elektrochemischen Verhaltens wurden chronoamperometrische Messungen durchgeführt. Diese Messmethode basiert auf der Tatsache, daß bei einer konstanten Spannung (z.B. plus 100 mV) die Bildung einer Oxidschicht auf der Ober­fläche um so schneller geschieht, je aktiver die geprüfte Ober­fläche ist. Die Messung erfolgt mit dem sogenannten Dreielektro­densystem, wobei folgende Elektroden angewendet wurden:

    Referenzelektrode: Quecksilberoxid/Quecksilber (HgO/Hg)
    Hilfselektrode: Platindraht
    Arbeitselektrode: erfindungsgemäß vernickeltes, cobaltiertes und wärmebehandeltes Kaltband scheibenför­mig, Fläche: 283 mm²
    Elektrolyt: 35 %ige Kaliumhydroxid-Lösung
  • Die Messung erfolgt nach Voraktivierung, die die natürliche Oxidschicht von der Oberfläche unmittelbar vor der chronoampero­metrischen Messung entfernt. Die angewendete Voraktivierungs­spannung betrug ca. -550 mV.
  • Es wurde überraschend festgestellt, daß, während die nur ver­nickelten Arbeitselektroden ca. 8 - 10 µA Stromübergang zeigten, der Stromübergang bei den erfindungsgemäß aufgebauten Arbeits­elektroden 80 - 80 mA betrug. Durch die schnelle Oxidbildung nahm der Strom sehr schnell ab und tendiert asymtotisch nach ca. 3 Minuten zu 0 mA. Bei den nur vernickelten Arbeitselektroden erreichte man den nahen O-Wert (Strom) erst nach 15 - 20 Minuten.
  • Es wurde festgestellt, daß das in alkalischem Elektrolyten ent­stehende Elektrodenpotential des erfindungsgemäß hergestellten Kaltbandes mindestens zweimal solange konstant bleibt, als die nur aus vernickeltem Kaltband bestehende Elektrode.
  • Schließlich wurde durch metallographische Schliffe und Ober­flächenanalysen mit der Glimmentladungslampe überraschenderweise festgestellt, daß die Diffusionstiefe der Überzugsmetalle Nickel und Cobalt ein Mehrfaches ausmachen, als die aufgetragene Schichtstärke. Bei einer aufgetragenen Schicht von 2 µm Nickel und 0,1 µm Cobalt ergab sich als Diffusionstiefe - Eindringen des Überzugsmetalls in das Grundmaterial Stahl - ein Wert von 5 µm. Hieraus ist erkennbar, daß ein neues Verbundmaterial be­sonderer Eigenschaften mit dem erfindungsgemäßen Verfahren her­stellbar ist.

Claims (8)

1. Kaltband mit elektrolytisch aufgebrachter Nickelbeschichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nickelschicht eine Stärke von 1 µm bis 6 µm aufweist und eine elektrolytisch aufgebrachte Cobaltschicht einer Stärke von 0,01 µm bis 1,0 µm trägt, wobei das Kaltband ab­schließend nach der Beschichtung mit einer Temperatur zwischen 580°C und 710°C wärmebehandelt ist.
2. Kaltband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial ein kohlenstoffarmes Stahlband ist, welches eine Nickelschicht von 1,5 µm bis 5 µm Stärke und eine Co­baltschicht von 0,1 µm bis 0,5 µm Stärke trägt, wobei die ab­schließende Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 600°C und 710°C durchgeführt ist.
3. Kaltband nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der aufgetragenen Nickelschicht 2 µm und die Stärke der aufgetragenen Cobaltschicht 0,1 µm beträgt.
4. Kaltband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Grundmaterial ein ferritisches Gefüge mit eingelagertem Zementit bei mittleren Korngrößen zwischen 17,0 und 12,0 µm aufweist, wobei der Stahl 0,001 bis 0,70 % C, 0,170 bis 0,350 % Mn, 0,005 bis 0,020 % P, 0,005 bis 0,020 % S, 0,030 bis 0,060 % Al, 0,0015 % bis 0,0070 % N, 0,003 bis 0,006 % B oder anstelle des Bors 0,005 bis 0,15 Ti, Rest Eisen mit den üblichen Begleitelementen enthält.
5. Kaltband nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine Stahlanalyse mit 0,030 bis 0,060 % C, 0,200 bis 0,250 % Mn, 0,005 bis 0,020 % P, 0,005 bis 0,015 % S, 0,030 bis 0,060 % Al, 0,0015 bis 0,0070 % N, 0,005 bis 0,015 % Ti, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kaltbandes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausgangsmaterial ein Warmband einer Stärke von 1,8 bis 2,8 mm verwendet wird, das Warmband mit oder ohne Zwischenglühe mit derart abgestimmten Abwalzgraden kaltge­walzt wird, daß eine relative Zipfelhöhe von maximal 3 % bei einer Endstärke nach dem Kaltwalzen zwischen 0,10 und 0,70 mm erreicht wird, daß das Kaltband anschließend elektrolytisch im alkalischen Entfettungsbad bei einer Temperatur von 50°C bis 70°C, einer Stromdichte von 5 A/dm² bis 60 A/dm² 5 bis 30 Sek. lang mit oder ohne Umpolung entfettet wird, daß nach einem Spülvorgang in 50 bis 20 Gew.-% Schwefelsäure 3 bis 8 Sek. lang dekapiert wird, darauf elektrolytisch bei einer Temperatur von 50°C bis 80°C, bei einer Stromdichte von 5 A/dm² bis 70 A/dm² und bei einem pH-Wert von 3,5 bis 3,8 ver­nickelt wird, daß nach einem Spülvorgang hierauf elektroly­tisch eine Cobaltschicht bei einer Temperatur von 50°C bis 70°C, bei einer Stromdichte von 5 A/dm² bis 30 A/dm² und einem pH-Wert von 3,0 bis 3,5 abgeschieden wird und schließ­lich nach einem Spülen und Trocknen des Kaltbandes eine ther­mische Glühbehandlung in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur von 580°C bis 710° durchgeführt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Kaltband gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrolytischen Abscheidung von Nickel und Cobalt folgende Elektrolytzusammensetzungen verwendet werden:
Nickelabscheidung Elekrolytzusammensetzung NiSO₄ · 6H₂O 150 - 300 g/l Cl (als NiCl₂ · 6H₂O) 15 - 30 g/l Borsäure 40 - 42 g/l
Cobaltabscheidung Elektrolytzusammensetzung CoSO₄ · 7H₂O 300 - 350 g/l CoCl₂ · 6H₂O 40 - 60 g/l NaCl 15 - 25 g/l Borsäure 40 - 42 g/l.
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