EP1412553A1 - Behandlung von verzinntem stahl vor einer lackierung - Google Patents

Behandlung von verzinntem stahl vor einer lackierung

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Publication number
EP1412553A1
EP1412553A1 EP02767256A EP02767256A EP1412553A1 EP 1412553 A1 EP1412553 A1 EP 1412553A1 EP 02767256 A EP02767256 A EP 02767256A EP 02767256 A EP02767256 A EP 02767256A EP 1412553 A1 EP1412553 A1 EP 1412553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treatment solution
range
treatment
aqueous treatment
silicate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02767256A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Riesop
Reinhard Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP1412553A1 publication Critical patent/EP1412553A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8

Definitions

  • the invention is in the field of treating tinned steel before painting.
  • Tinned steel also called tinplate
  • tinplate is mainly used for the production of cans, especially for the food sector.
  • the usual tin coatings for tinplate are about 1 to about 10 g / m 2 .
  • the amount of free tin can be 0.2 to 7 g / m 2 .
  • Tinplate objects are heated to temperatures in the range of 70 to 250 ° C for baking the lacquer and / or for sterilizing the contents of the container.
  • the tin oxidizes on the surface to tin oxide.
  • tin oxide has a lower reflectivity for light than elemental tin, the brightness of the surface decreases considerably due to the formation of tin oxide. This leads to an optically unsightly appearance and gives the impression that the surfaces are corroded.
  • the tin layer can oxidize almost completely to tin oxide, particularly in the case of tin layers thinned by drawing. This reveals the blue-gray color of the iron underneath the tin layer. This makes the surface even darker. Darkened surfaces, which may still be visible under a light layer of lacquer, can give the impression that the containers are corroded and the contents may be spoiled. Such containers are then heavier or no longer salable. Therefore, a pretreatment process for tinned surfaces is desirable, which reduces the tin oxide formation when heated, so that the surfaces largely retain their bright metallic appearance.
  • EP-B-533 823 describes a solution for treating the surface of tin-plated steel which contains 1 to 30 g / l phosphate ions, 0.1 to 5 g / l condensed phosphate ions and 0.1 to 20 g / l one contains water-soluble polyvinylphenol derivative.
  • the pH of the treatment solution must be in the range between 2.0 and 6.5, since the polyvinylphenol polymer fails at higher pH values.
  • the tinned surface is brought into contact with the treatment solution for a period of between 2 and 60 seconds. Then the surfaces are rinsed with tap water, then with deionized water and dried.
  • US 5 603 754 describes a treatment solution for tinned steel which has a pH in the range between 2.0 and 4.0. It contains at least 10 ppm of dissolved phosphate ions, but mainly at least one dissolved zirconium or titanium compound, an oxidizing agent and fluoride ions.
  • WO 93/18205 describes a cleaning solution for tinned steel, with which the surface is prepared for a subsequent corrosion-protective conversion treatment.
  • This cleaning solution has a pH in the range from 8 to 11 and contains 0.5 to 10 g / l of a builder component, for example phosphates or silicates, 0.05 to 1 g / l of a chelating complexing agent such as, for example, condensed phosphates, and 0.05 up to 2 g / l surfactant.
  • WO 94/13855 describes a treatment solution for tinned surfaces which has a pH in the range from 2.0 to 4.5 and which has 1 to 30 g / l phosphate ions, 0.1 to 5 g / l of a chelating complexing agent and 0 , 01 to 2.0 g / l of tin ions.
  • the chelating complexing agent can be, for example, condensed phosphate.
  • the invention relates to a method for treating the surface of tin-plated steel with an aqueous treatment solution containing phosphate or silicate, characterized in that a surface freshly produced or cleaned before the treatment is treated with an aqueous treatment solution with a pH value in the Range from 8 to 13.5, which contains 0.1 to 15 g / l phosphate, calculated as phosphorus, or 0.1 to 3 g / l silicate, calculated as silicon, for a period in the range from 1 to 30 seconds Brings contact and then dries the treatment solution without rinsing.
  • the treatment solution can be brought into contact with the metal surface by dipping, spraying or roller application.
  • the treatment solution preferably has a temperature in the range from 15 to 60 ° C.
  • the process can be used in a tinning plant immediately after the tinning. In this way, the treatment solution comes into contact with a freshly produced tinned surface. In this case, no cleaning is required between the tinning and the treatment method according to the invention. However, if the tinned surfaces are contaminated, for example with anti-corrosive oils or with drawing agents, it is necessary to clean and preferably rinse the surfaces with a conventional cleaner suitable for this purpose before the treatment according to the invention.
  • the process according to the invention can be used on the one hand for tinned strip, preferably directly after its production.
  • it is suitable for the treatment of objects made from tinned steel by forming processes such as deep drawing.
  • An example of such objects are cans, in particular those for holding food.
  • the surface is not rinsed with water after contact with the treatment solution. Rather, the treatment solution is dried on the surface. As a result, a layer of phosphate or silicate remains on the surface, which reduces the formation of tin oxide during a subsequent heat treatment.
  • the surfaces can be painted immediately. No further corrosion-protective conversion treatment is required.
  • phosphates are used in the process according to the invention, they are preferably selected from the group consisting of orthophosphate, diphosphate, triphosphate and / or higher condensed phosphates. Of course, one must choose those phosphates which are water-soluble in the concentration range given at the pH values mentioned. Alkali metal phosphates and in particular the sodium phosphates are preferred for this.
  • the aqueous treatment solution preferably has a pH in the range of at least 8 and in particular at least 8.5 to a maximum of 11, in particular a maximum of 10.5. Depending on the phosphate used, this pH value can be adjusted with NaOH or phosphoric acid.
  • a phosphate-containing solution is applied to the metal surface in the process according to the invention, after drying on the metal surface a layer coating in the range of 2 to 100 mg / m 2 , preferably 15 to 30 mg / m 2 phosphorus is obtained.
  • an aqueous solution of silicate is used.
  • silicates which are water-soluble in the concentration and pH range mentioned.
  • Alkali metal silicates with a molar ratio of SiO 2 : M 2 O, where M is an alkali metal, are preferably chosen in the range from 0.5 to 4, in particular in the range from 1 to 3.
  • Such alkali metal silicates are commercially available in solid form or in the form of aqueous solutions available.
  • a sodium water glass solution from Cognis can be used for this purpose, which is known commercially as type HK 37/40.
  • a treatment solution containing silicate preferably has a pH in the range from at least 9.5, in particular from at least 10 to a maximum of 13.5, in particular up to 13. If a pH in this range is not already available when the water glass solution is diluted or when the alkali metal silicate is dissolved, it can be adjusted upwards with sodium hydroxide solution, downwards with a less alkaline silicate solution or with sulfuric or nitric acid.
  • a layer coating in the range of 3 to 100 mg / m 2 , preferably 5 to 30 mg / m 2 of silicon is obtained after drying on the metal surface.
  • the layer of silicon or phosphor on the treated surface can be determined by conventional analytical techniques.
  • an X-ray fluorescence analysis is recommended after an appropriate calibration, since it works non-destructively and quickly delivers a result.
  • the treatment solution it is not necessary that the treatment solution contain other components, such as complexing agents other than Contains phosphates, organic polymers and / or complex fluorides.
  • complexing agents other than Contains phosphates, organic polymers and / or complex fluorides The additional use of organic polymers in particular could lead to stability problems in the alkaline treatment solutions.
  • organic polymers can have a negative impact on paint adhesion and corrosion behavior after the cans have been sterilized. Accordingly, it is preferred in the process according to the invention that the aqueous treatment solution does not contain more than 1 mg / l of complexing agents other than phosphates, organic polymers and / or complex fluorides.
  • drainage aids are agents for reducing the surface tension of H 2 O, for example surfactants.
  • Such drainage aids reduce the formation of water stains after the treatment solution has dried out.
  • the treatment solution can contain agents to facilitate sliding. These reduce the friction between the tinplate objects, for example the cans, during transport processes.
  • the treatment method according to the invention replaces a conventional conversion treatment such as phosphating or chromating. Accordingly, a particular aspect of the method is that the metal surface is painted after the aqueous treatment solution has dried without further corrosion protection treatment, such as conversion treatment, being carried out between the treatment according to the invention and the painting.
  • the present invention relates to an article made of tinned steel which has a coating on the tin layer with phosphate or silicate with a layer coating of 2 to 100 mg / m 2 phosphorus or 3 to 100 mg / m 2 silicon.
  • the object can consist of a tinned steel strip or a section thereof.
  • the article can be a shaped part such as a can, especially a can for holding food.
  • the object can carry a lacquer layer above the phosphate or silicate layer. If the object coated according to the invention is a steel strip or a section thereof, an additional advantage of the coating according to the invention is that forming oils spread better on the coated surface than without such a coating.
  • the most important advantage of the treatment according to the invention is that it reduces the formation of tin oxide when the tinplate objects are heated. As a result, the surface retains a more metallic appearance than without the treatment according to the invention.
  • food cans have a "fresher" effect on a buyer than cans that have not been treated according to the invention.
  • solution A a solution containing 3 g / l silicon was used as solution A. This was prepared by diluting a commercial sodium water glass solution (type HK 37/40, company Cognis). It had a pH of 10.8. A sodium pyrophosphate solution with 3 g / l phosphorus was used as solution B. It had a pH of 8.5.
  • the treatment solutions were applied to flat tinplate with rollers with a wet film thickness of 6 ⁇ m and dried at a temperature of 75 ° C. after an exposure time of 1 second.
  • the sheets were then annealed at a temperature of 220 ° C. for a period of 15 minutes. The results are shown in the list below.
  • Cleaned tin cans were immersed in treatment solutions at a temperature of 40 ° C for 6 seconds and then dried at 50 ° C.
  • the treatment solutions with different concentrations of silicon or phosphorus were prepared analogously to embodiment 1.
  • the tempering conditions also corresponded to Example 1.
  • the table below contains the results. Tin cans, applied for 6 seconds at 40 ° C

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Abstract

Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von verzinntem Stahl mit einer wäßrigen, Phosphat oder Silicat enthaltenden Behandlungslösung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine vor der Behandlung frisch erzeugte oder gereinigte Oberfläche mit einer wäßrigen Behandlungslösung mit einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 13,5 die 0,1 bis 15 g/l Phosphat, berechnet als Phosphor, oder 0,1 bis 3 g/l Silicat, berechnet als Silicium, enthält für eine Zeitdauer im Bereich von 1 bis 30 Sekunden in Kontakt bringt und danach die Behandlungslösung ohne Spülung eintrocknet.

Description

"Behandlung von verzinntem Stahl vor einer Lackierung"
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Behandlung von verzinntem Stahl vor einer Lackierung. Verzinnter Stahl, auch Weißblech genannt, wird schwerpunktmäßig zur Herstellung von Dosen, insbesondere für den Lebensmittelbereich, verwendet. Die üblichen Zinnauflagen von Weißblech betragen etwa 1 bis etwa 10 g/m2. Nach dem Umformen, beispielsweise dem Ziehen von Dosen, kann die Auflage des freien Zinn bei 0,2 bis 7 g/m2 liegen. Zum Einbrennen des Lacks und/oder zum Sterilisieren des Gebindeinhalts werden Weißblechgegenstände auf Temperaturen im Bereich von 70 bis 250 °C erhitzt. Hierbei oxidiert sich das Zinn oberflächlich zu Zinnoxid. Da Zinnoxid ein geringeres Reflexionsvermögen für Licht aufweist als elementares Zinn, nimmt die Helligkeit der Oberfläche aufgrund der Bildung von Zinnoxid stark ab. Dies führt zu einem optisch unschönen Aussehen und erweckt den Eindruck, daß die Oberflächen korrodiert wären. Insbesondere bei den durch Ziehen verdünnten Zinnauflagen kann die Zinnschicht nahezu vollständig zu Zinnoxid oxidieren. Hierdurch kommt die blaugraue Farbe des unter der Zinnschicht liegenden Eisens zum Vorschein. Dies macht die Oberfläche noch dunkler. Nachgedunkelte Oberflächen, die auch unter einer hellen Lackschicht noch sichtbar sein können, können den Eindruck erwecken, die Gebinde seien korrodiert und der Inhalt möglicherweise verdorben. Derartige Gebinde sind dann schwerer bzw. gar nicht mehr verkäuflich. Daher ist ein Vorbehandlungsverfahren von verzinnten Oberflächen wünschenswert, durch das die Zinnoxidbildung beim Erhitzen verringert wird, so daß die Oberflächen ihr metallisch-helles Aussehen weitgehend beibehalten.
Vorbehandlungsverfahren für Weißblechoberflächen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt das europäische Patent EP-B-533 823 eine Lösung zum Behandeln der Oberfläche von verzinntem Stahl, die 1 bis 30 g/l Phosphationen, 0,1 bsi 5 g/l kondensierte Phosphationen sowie 0,1 bis 20 g/l eines wasserlöslichen Polyvinylphenol-Derivats enthält. Der pH-Wert der Behandlungslösung muß im Bereich zwischen 2,0 und 6,5 liegen, da bei höheren pH-Werten das Polyvinylphenol-Polymer ausfällt. Man bringt die verzinnte Oberfläche für eine Zeitdauer zwischen 2 und 60 Sekunden mit der Behandlungslösung in Kontakt. Danach werden die Oberflächen mit Leitungswasser, anschließend mit entsalztem Wasser gespült und getrocknet. US 5 603 754 beschreibt eine Behandlungslösung für verzinnten Stahl, die einen pH-Wert im Bereich zwischen 2,0 und 4,0 aufweist. Sie enthält zumindest 10 ppm gelöste Phosphationen, hauptsächlich jedoch mindestens eine gelöste Zirkon- oder Titanverbindung, ein Oxidationsmittel sowie Fluoridionen.
WO 93/18205 beschreibt eine Reinigungslösung für verzinnten Stahl, mit der die Oberfläche für eine anschließende korrosionsschützende Konversionsbehandlung vorbereitet wird. Diese Reinigungslösung hat einen pH-Wert im Bereich von 8 bis 11 und enthält 0,5 bis 10 g/l einer Builderkomponente, beispielsweise Phosphate oder Silicate, 0,05 bis 1 g/l eines chelatisierenden Komplexbildners wie beispielsweise kondensierte Phosphate sowie 0,05 bis 2 g/l Tensid. Nach dem Kontakt mit dieser Reinigungslösung und vor der anschließenden Konversionsbehandlung werden die verzinnten Oberflächen mit Wasser gespült.
WO 94/13855 beschreibt eine Behandlungslösung für verzinnte Oberflächen, die einen pH-Wert im Bereich von 2,0 bis 4,5 aufweist und die 1 bis 30 g/l Phosphationen, 0,1 bis 5 g/l eines chelatisierenden Komplexbildners und 0,01 bis 2,0 g/l Zinnionen enthält. Der chelatisierende Komplexbildner kann beispielsweise kondensiertes Phosphat sein. Nach der Behandlung mit dieser Lösung werden die Oberflächen mit Wasser gespült.
Das eingangs erwähnte Problem der Bildung von dunklem Zinnoxid beim Erhitzen der verzinnten Oberflächen wird durch den Stand der Technik nur unbefriedigend gelöst. Daher besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren zur Behandlung von verzinnten Oberflächen vor einer Lackierung, durch das die Bildung von Zinnoxid beim Erhitzen verringert wird.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von verzinntem Stahl mit einer wäßrigen, Phosphat oder Silicat enthaltenden Behandlungslösung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine vor der Behandlung frisch erzeugte oder gereinigte Oberfläche mit einer wäßrigen Behandlungslösung mit einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 13,5, die 0,1 bis 15 g/l Phosphat, berechnet als Phosphor, oder 0,1 bis 3 g/l Silicat, berechnet als Silicium, enthält für eine Zeitdauer im Bereich von 1 bis 30 Sekunden in Kontakt bringt und danach die Behandlungslösung ohne Spülung eintrocknet. Die Behandlungslösung kann durch Tauchen, Spritzen oder Walzenauftrag mit der Metalloberfläche in Kontakt gebracht werden. Dabei weist die Behandlungslösung vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 15 bis 60 °C auf.
Das Verfahren kann in einer Verzinnungsanlage unmittelbar im Anschluß an die Verzinnung eingesetzt werden. Auf diese Weise kommt die Behandlungslösung mit einer frisch erzeugten verzinnten Oberfläche in Kontakt. In diesem Fall ist zwischen dem Verzinnen und dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren keine Reinigung erforderlich. Sind die verzinnten Oberflächen jedoch verunreinigt, beispielsweise mit Korrosionsschutzölen oder mit Ziehmitteln, ist es erforderlich, die Oberflächen vor der erfindungsgemäßen Behandlung mit einem hierfür geeigneten konventionellen Reiniger zu reinigen und vorzugsweise zu spülen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum einen für verzinntes Band, vorzugsweise direkt im Anschluß an dessen Herstellung eingesetzt werden. Zum anderen ist es zur Behandlung von Gegenständen geeignet, die aus verzinntem Stahl durch Umformprozesse wie beispielsweise Tiefziehen hergestellt wurden. Ein Beispiel solcher Gegenstände sind Dosen, insbesondere solche zur Aufnahme von Lebensmitteln.
Erfindungsgemäß wird also die Oberfläche nach Kontakt mit der Behandlungslösung nicht mit Wasser gespült. Vielmehr wird die Behandlungslösung auf der Oberfläche eingetrocknet. Hierdurch verbleibt auf der Oberfläche eine Schicht von Phosphat oder Silicat, die eine Bildung von Zinnoxid bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung vermindert. Nach der erfindungsgemäßen Behandlung können die Oberflächen unmittelbar lackiert werden. Eine weitere korrosionsschützende Konversionsbehandlung ist nicht erforderlich.
Setzt man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Phosphate ein, wählt man diese vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Orthophosphat, Diphosphat, Triphosphat und/oder höher kondensierten Phosphaten aus. Selbstverständlich muß man solche Phosphate wählen, die im angegebenen Konzentrationsbereich bei den genannten pH-Werten wasserlöslich sind. Alkalimetallphosphate und insbesondere die Natriumphosphate sind hierfür bevorzugt.
Bei der Verwendung von Phosphaten weist die wäßrige Behandlungslösung vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich von mindestens 8 und insbesondere mindestens 8,5 bis maximal 11, insbesondere maximal 10,5 auf. Je nach eingesetztem Phosphat kann dieser pH-Wert mit NaOH oder Phosphorsäure eingestellt werden.
Bringt man im erfindungsgemäßen Verfahren eine derartige phosphathaltige Lösung auf die Metalloberfläche auf, so erhält man nach dem Eintrocknen auf der Metalloberfläche eine Schichtauflage im Bereich von 2 bis 100 mg/m2, vorzugsweise 15 bis 30 mg/m2 Phosphor.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens setzt man eine wäßrige Lösung von Silicat ein. Hierfür wählt man Silicate aus, die im genannten Konzentrations- und pH-Bereich wasserlöslich sind. Vorzugsweise wählt man Alkalimetallsilicate mit einem Molverhältnis SiO2 : M2O, wobei M ein Alkalimetall bedeutet, im Bereich von 0,5 bis 4, insbesondere im Bereich von 1 bis 3. Derartige Alkalimetallsilicate sind in fester Form oder in Form wäßriger Lösungen im Handel erhältlich. Beispielsweise kann hierfür eine Natriumwasserglaslösung der Firma Cognis eingesetzt werden, die als Typ HK 37/40 im Handel bekannt ist.
Eine Silicat-haltige Behandlungslösung weist vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich von mindestens 9,5, insbesondere von mindestens 10, bis maximal 13,5, insbesondere bis maximal 13 auf. Sollte ein pH-Wert in diesem Bereich nicht bereits beim Verdünnen der Wasserglaslösung bzw. beim Auflösen des Alkalimetallsilicats von sich aus vorliegen, kann er nach oben mit Natronlauge, nach unten mit einer weniger alkalischen Silicatlösung oder mit Schwefel- oder Salpetersäure eingestellt werden.
Bringt man eine derartige Silicat-haltige Behandlungslösung im erfindungsgemäßen Verfahren mit der Metalloberfläche in Kontakt, erhält man nach dem Eintrocknen auf der Metalloberfläche eine Schichtauflage im Bereich von 3 bis 100 mg/m2, vorzugsweise 5 bis 30 mg/m2 Silicium.
Die Schichtauflage an Silicium oder Phopshor auf der behandelten Oberfläche kann durch konventionelle analytische Techniken bestimmt werden. Insbesondere empfiehlt sich eine Röntgenfluoeszenz-Analyse nach einer entsprechenden Eichung, da diese Zerstörungsfrei arbeitet und rasch ein Ergebnis liefert.
Für das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren ist es nicht erforderlich, daß die Behandlungslösung weitere Komponenten wie beispielsweise andere Komplexbildner als Phosphate, organische Polymere und/oder komplexe Fluoride enthält. Insbesondere die zusätzliche Verwendung organischer Polymere könnte in den alkalischen Behandlungslösungen zu Stabilitätsproblemen führen. Weiterhin können sich organische Polymere nach dem Sterisilieren der Dosen negativ auf Lackhaftung und Korrosionsverhalten auswirken. Demgemäß ist es im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, daß die wäßrige Behandlungslösung nicht mehr als jeweils 1 mg/l andere Komplexbildner als Phosphate, organische Polymere und/oder komplexe Fluoride enthält.
Jedoch kann es vorteilhaft sein, der Behandlungslösung sogenannte Ablaufhilfen zuzusetzen. Dies sind Mittel zur Verringerung der Oberflächenspannung von H2O, beispielsweise Tenside. Solche Ablaufhilfen verringern die Bildung von Wasserflecken nach dem Eintrocknen der Behandlungslösung. Weiterhin kann die Behandlungslösung Mittel zur Gleiterleichterung enthalten. Diese verringern die Reibung zwischen den Weißblechgegenständen, beispielsweise den Dosen, bei Transportprozessen.
Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren ersetzt eine konventionelle Konversionsbehandlung wie beispielsweise eine Phosphatierung oder eine Chromatierung. Demgemäß besteht ein besonderer Aspekt des Verfahrens darin, daß die Metalloberfläche nach dem Eintrocknen der wäßrigen Behandlungslösung lackiert wird, ohne daß zwischen der erfindungsgemäßen Behandlung und dem Lackieren eine weitere Korrosionsschutzbehandlung wie beispielsweise eine Konversionsbehandlung erfolgt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand aus verzinntem Stahl, der auf der Zinnschicht eine Beschichtung mit Phosphat oder Silicat mit einer Schichtauflage von 2 bis 100 mg/m2 Phosphor oder 3 bis 100 mg/m2 Silicium aufweist. Der Gegenstand kann aus einem verzinntem Stahlband oder einem Teilstück hieraus bestehen. Alternativ hierzu kann der Gegenstand ein geformtes Teil wie beispielsweise eine Dose, insbesondere eine Dose zur Aufnahme von Lebensmitteln, darstellen. Oberhalb der Phosphat- oder Silicatschicht kann der Gegenstand eine Lackschicht tragen. Stellt der erfindungsgemäß beschichtete Gegenstand ein Stahlband oder ein Teilstück hiervon dar, liegt ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtung darin, daß auf der beschichteten Oberfläche Umformöle besser spreiten als ohne eine derartige Beschichtung. Dies erleichtert die Umformung und verringert den Bedarf an Umformöl. Der wichtigste Vorteil der erfindungsgemäßen Behandlung liegt jedoch, wie eingangs erwähnt, darin, daß hierdurch die Bildung von Zinnoxid beim Erhitzen der Weißblech- Gegenstände verringert wird. Die Oberfläche behält hierdurch ein metallischeres Aussehen als ohne die erfindungsgemäße Behandlung. Insbesondere Lebensmitteldosen wirken hierdurch auf einen Käufer „frischer" als Dosen, die keine erfindungsgemäße Behandlung erfahren haben.
Ausführungsbeispiele
Für die nachfolgenden Versuche wurde als Lösung A eine Silicat-haltige Lösung mit 3 g/l Silicium eingesetzt. Diese wurde durch entsprechende Verdünnung einer kommerziellen Natriumwasserglaslösung (Typ HK 37/40, Firma Cognis) hergestellt. Sie hatte einen pH- Wert von 10,8. Als Lösung B wurde eine Natrium-pyrophosphat-Lösung mit 3 g/l Phosphor eingesetzt. Sie hatte einen pH-Wert von 8,5.
Die Behandlungslösungen wurden auf planes Weißblech mit Walzen mit einer Naßfilmdicke von 6 μm aufgetragen und nach einer Einwirkzeit von 1 Sekunde bei einer Temperatur von 75 °C eingetrocknet. Danach wurden die Bleche bei einer Temperatur von 220 °C für eine Zeitdauer von 15 Minuten getempert. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Zusammenstellung enthalten.
Beispiel 1
Weißblech plan, Auftrag über Walzen, 6 μm Naßfilm, Konzentration Lösung A 3 g/l Si, Lösung B 3 g/l P (als Pyrophosphat); Silicat = Wasserglas (37/40)
Messung der Zinnoxid-Belegung (je niedriger, desto besser): Die Belegung wurde mit Coulombmetrie gemessen.
Blindprobe ungetempert 26 mg/m2 Blindprobe getempert 36 mg/m2 Probe A getempert 21 mg/m2 Probe B getempert 30 mg/m2
Beispiel 2
Gereinigte Weißblechdosen wurden für 6 Sekunden in Behandlungslösungen mit einer Temperatur von 40 °C eingetaucht und danach bei 50 °C getrocknet. Die Behandlungslösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen an Silicium bzw. Phosphor wurden analog zu Ausführungsbeispiel 1 hergestellt. Auch die Bedingungen des Temperns entsprachen Beispiel 1. Die nachfolgende Tabelle enthält die Ergebnisse. Weißblechdosen, Auftrag über Tauchen 6 Sekunden bei 40 °C

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von verzinntem Stahl mit einer wäßrigen, Phosphat oder Silicat enthaltenden Behandlungslösung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine vor der Behandlung frisch erzeugte oder gereinigte Oberfläche mit einer wäßrigen Behandlungslösung mit einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 13,5, die 0,1 bis 15 g/l Phosphat, berechnet als Phosphor, oder 0,1 bis 3 g/l Silicat, berechnet als Silicium, enthält für eine Zeitdauer im Bereich von 1 bis 30 Sekunden in Kontakt bringt und danach die Behandlungslösung ohne Spülung eintrocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Behandlungslösung Phosphat in Form von Orthophosphat, Diphosphat, Triphosphat und/oder höher kondensierten Phosphaten enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Behandlungslösung einen pH-Wert im Bereich von mindestens 8 bis maximal 11 aufweist.
4. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Eintrocknen auf der Metalloberfläche eine Schichtauflage von 2 bis 100 mg/m2 Phosphor erzeugt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Behandlungslösung Silicat in Form von Alkalimetallsilicaten mit einem Molverhältnis SiO2 : M2O (M = Alkalimetall) im Bereich von 0,5 bis 4 enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Behandlungslösung einen pH-Wert im Bereich von mindestens 9,5 bis maximal 13,5 aufweist.
7. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Eintrocknen auf der Metalloberfläche eine Schichtauflage von 3 bis 100 mg/m2 Silicium erzeugt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Behandlungslösung nicht mehr als jeweils 1 mg/l andere Komplexbildner als Phosphate, organische Polymere und/oder komplexe Fluoride enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche nach dem Eintrocknen der wäßrigen Behandlungslösung lackiert wird, ohne daß vor dem Lackieren eine Korrosionsschutzbehandlung erfolgt.
10. Gegenstand aus verzinntem Stahl, der auf der Zinnschicht eine Beschichtung mit Phosphat oder Silicat mit einer Schichtauflage von 2 bis 100 mg/m2 Phosphor oder 3 bis 100 mg/m2 Silicium aufweist.
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