EP3666931A1 - Process of fabricating a metal band having a chromium and chromium oxide coating using a trivalent chromium containing electrolyte - Google Patents

Process of fabricating a metal band having a chromium and chromium oxide coating using a trivalent chromium containing electrolyte Download PDF

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EP3666931A1
EP3666931A1 EP19206950.8A EP19206950A EP3666931A1 EP 3666931 A1 EP3666931 A1 EP 3666931A1 EP 19206950 A EP19206950 A EP 19206950A EP 3666931 A1 EP3666931 A1 EP 3666931A1
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EP
European Patent Office
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electrolysis
chromium
tanks
coating
chromium oxide
Prior art date
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EP19206950.8A
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German (de)
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Andrea Dr. Marmann
Christoph Molls
Rainer Görtz
Thomas Lenz
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Rasselstein GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Rasselstein GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide according to the preamble of claim 1.
  • steel sheets are known from the prior art electrolytically coated with a coating of chromium and chromium oxide, which are referred to as tin-free steel sheet ("Tin Free Steel", TFS) or as “Electrolytic Chromium Coated Steel (ECCS)” and one Show alternative to tinplate.
  • TFS Tin Free Steel
  • ECCS Electrolytic Chromium Coated Steel
  • These tin-free steel sheets are particularly characterized by their good adhesion for paints or organic protective coatings (such as polymer coatings made of PP or PET).
  • these chromium-coated steel sheets have good corrosion resistance and good processability in forming processes for the production of packaging, for example in deep-drawing and ironing processes.
  • electrolytic coating methods are known from the prior art, with which the coating is applied in a coil coating system to a strip-shaped steel sheet using an electrolyte containing chromium VI.
  • these coating processes have considerable disadvantages due to the environmental and health-endangering properties of the chromium-VI-containing electrolytes used in the electrolysis process and must be replaced by alternative coating processes in the foreseeable future, since the use of chromium-VI-containing materials will be prohibited in the future.
  • a method for the electrolytic coating of an electrically conductive substrate which is in particular a black plate (uncoated steel plate) or a tin plate (tinned steel sheet) can act, known with a chrome metal-chromium oxide (Cr-CrOx) layer, in which the substrate, connected as a cathode, is brought into contact with an electrolytic solution which contains a trivalent chromium compound (Cr-III), an anode is provided which prevents or at least reduces the oxidation of chromium (III) ions to chromium (VI) ions and removes hydrogen bubbles which arise during the electrodeposition of the coating on the surface of the substrate.
  • Cr-CrOx chrome metal-chromium oxide
  • Cr-III trivalent chromium compound
  • the deposition reaction and the surface properties of the electrodeposited coating depend on the temperature of the electrolytic solution and that temperatures of the electrolytic solution between 30 ° C and 70 ° C are suitable to produce coatings with a good surface appearance.
  • a preferred temperature range between 40.degree. C. and 60.degree. C. has been recognized as being advantageous in relation to an efficient deposition reaction because the electrolyte solution has good conductivity at these temperatures.
  • composition of the coating which, depending on the components contained in the electrolytic solution in addition to the trivalent chromium compound (Cr-III), can also contain chromium sulfates and chromium carbides in addition to the components chromium metal and chromium oxide, depends very much on the current densities of the electrolysis depends on which are set at the anodes during the electrolytic deposition process in the electrolytic tanks in which the electrolytic solution is contained.
  • the coating contains a higher one Proportion of chromium oxide, which in the range of higher current densities accounts for between 1 ⁇ 4 and 1/3 of the total weight of the coating.
  • the values of the current density thresholds which delimit the areas (regimes I to III) depend on the belt speed at which the steel sheet is moved through the electrolyte solution.
  • the object of the present invention is to provide a process which is as efficient as possible and which can be carried out on a large scale in a coil coating installation for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide on the basis of an electrolyte solution with a trivalent chromium compound, the coating having the highest possible proportion of chromium oxide to ensure sufficient corrosion resistance of the coated metal strip and a good adhesive base for organic coatings, such as To achieve lacquers or polymer films made of PET or PP.
  • a coating which contains chromium metal and chromium oxide is applied electrolytically from an electrolyte solution which contains a trivalent chromium compound to a metal strip, in particular a steel strip, by bringing the metal strip into contact with the electrolyte solution as a cathode the metal strip is passed in succession at a predetermined strip speed in a strip running direction through a plurality of electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction, the electrolyte solution having a temperature averaged over the volume of the electrolysis tank, at least in the last electrolysis tank seen in the strip running direction or in a rear group of electrolysis tanks is less than 40 ° C and the electrolysis time in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolytic solution in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks is less than 2.0 seconds.
  • the temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks, as seen in the direction of travel of the belt, is
  • the mean temperature in each case is the average temperature that results over the entire volume of an electrolysis tank. There is usually a temperature gradient in the electrolysis tanks with an increase in temperature from top to bottom.
  • chromium oxide we mean all oxide forms of chromium (CrOx), including chromium hydroxides, in particular chromium (III) hydroxide and chromium (III) oxide hydrate, as well as mixtures thereof.
  • the electrolysis time in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is expediently less than 2 seconds in each of the electrolysis tanks, so that the metal strip can be guided at a constant strip speed through the plurality of electrolysis tanks which are arranged one behind the other in the strip running direction and which are expediently of identical design.
  • the electrolysis time in each of the electrolysis tanks is preferably between 0.5 and 2.0 seconds, in particular between 0.6 seconds and 1.8 seconds.
  • the electrolysis time in each of the electrolysis tanks can also be between 0.3 and 2.0 seconds and preferably between 0.5 seconds and 1.4 seconds.
  • the total electrolysis time (t E ) in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is preferably between 2 and 16 seconds and in particular between 4 seconds and 14 seconds across all electrolysis tanks.
  • the temperature of the electrolytic solution in the first electrolytic tank or in the front group of electrolytic tanks may be higher than in the last electrolytic tank.
  • the temperature of the electrolyte solution in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks is expediently more than 50.degree. C. and in particular between 53.degree. C. and 70.degree. C., since in this temperature range chromium is deposited more efficiently, in particular in the form of chromium metal , can be observed.
  • a coating is deposited on the surface of the metal strip which comprises at least a lower and an upper layer, the lower layer in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and the upper layer in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks is deposited and the lower layer has a small proportion of chromium oxide and the upper layer has a higher proportion of chromium oxide.
  • the proportion by weight of chromium oxide in the lower layer facing the surface of the metal strip is preferably less than 15% and in the upper layer preferably more than 40%.
  • a uniform temperature of the electrolyte solution in the electrolysis tanks which (averaged over the volume of the respective electrolysis tank) in all electrolysis tanks preferably between 20 ° C. and less than 40 ° C. and particularly preferably between 25 ° C and 38 ° C.
  • the electrolyte solution in the electrolysis tanks has to be cooled in order to maintain the preferred temperatures. This is made more difficult by the fact that the circulatory systems of the electrolysis tanks are usually coupled. It can therefore be expedient for apparatus reasons to maintain the same temperature in each case in the electrolysis tanks in order to avoid a different setting which is complex in terms of equipment. From a result-oriented point of view, in particular with regard to improved corrosion resistance of the coated metal strip, it is advantageous, however, to set a higher temperature in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks than in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks.
  • the metal strip is guided at least through a first electrolysis tank or a front group of electrolysis tanks and then through a second electrolysis tank or a rear group of electrolysis tanks, the average temperature of the electrolyte solution in the first electrolysis tank or the front group of electrolysis tanks is greater than the average temperature of the electrolytic solution in the second electrolysis tank or the rear group of electrolysis tanks.
  • the metal strip is first passed through a first electrolysis tank or a front group of electrolysis tanks, then through a second electrolysis tank or a middle group of electrolysis tanks and finally through a last electrolysis tank or a rear group of electrolysis tanks, the average temperature being the Electrolyte solution in the first electrolysis tank or the front group of electrolysis tanks and / or in the second electrolysis tank or the middle group of electrolysis tanks is greater than the average temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank or the rear group of electrolysis tanks.
  • the composition of the coating deposited electrolytically on the metal strip depends not only on the temperature of the electrolytic solution but also on the current density of the electrolysis process. It has been shown that at higher current densities, which are in the region of Regime III, where a (partial) decomposition of the applied coating is already taking place, a higher proportion of the chromium oxide is produced in the coating compared to the lower current densities in Regime II, where a linear relationship can be observed between the deposited weight of the chromium and the current density.
  • the current densities j 1 , j 2 and j 3 are increased, so that, for example at a belt speed of 300 m / min, the current densities j 1 and j 2 are greater than 70 A / dm 2 and the high current density j 3 is greater than 130 A / dm 2 .
  • a particularly preferred embodiment provides for a lower current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks compared to the second electrolysis tank following in the direction of travel of the belt or in the middle group of electrolysis tanks, so that the relation 20 A / dm 2 ⁇ j 1 ⁇ j 2 ⁇ j 3 applies.
  • a coating can be deposited on the surface of the metal strip, which is composed of three layers with different compositions with respect to their proportion of chromium metal and chromium oxide, the lower layer facing the metal strip having an average proportion by weight of chromium oxide, which in particular in the Is in the range from 10% to 15%, the middle layer has a low proportion by weight of chromium oxide, which is in particular in the range from 2% to 10%, and the upper layer has a high proportion by weight of chromium oxide, which is in particular more than 30%, is preferably more than 50%.
  • the coating having the chromium oxide content of at least 5 mg / m 2 , preferably more than 7 mg / m 2 , required for adequate corrosion resistance.
  • the total weight of the chromium oxide preferably does not exceed 15 mg / m 2 , since with higher weights of the chromium oxide a reduced adhesion of organic coatings made of lacquers or thermoplastic polymer materials is observed. For this reason, a preferred range for the chromium oxide weight support is between 5 and 15 mg / m 2 .
  • a certain proportion by weight of the total coating which is approximately 9 to 15%, is due to the chromium oxide Chromium oxide crystals already form on the surface of the metal strip in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks.
  • chromium oxide crystals act in the last electrolysis tank and / or in the rear group of electrolysis tanks as a germ cell for the growth of further oxide crystals, which is why the efficiency of the deposition of chromium oxide or the proportion of chromium oxide in the total coating layer in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks increases.
  • a sufficiently high coating of chromium oxide of preferably more than 5 mg / m 2 on the surface of the Metal bands are generated.
  • the proportion of chromium oxide produced in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks forms with higher current densities (and consequently lower oxide proportion) due to the higher proportion of oxygen in the coating compared to electrolytic deposition ) a denser coating, which leads to improved corrosion resistance.
  • a current density of at least 20 A / dm 2 is required to maintain a preferred strip speed of at least 100 m / min, so that a chromium-chromium oxide layer can be deposited on at least one surface of the metal strip.
  • This current density of 20 A / dm 2 is the first Current density threshold at a belt speed of approx. 100 m / min, which delimits regime I (no chrome deposition) from regime II (chrome deposition with a linear relationship between current density and the chrome weight support of the deposited coating).
  • the current densities (j 1 , j 2 , j 3 ) in the electrolysis tanks are each adapted to the belt speed, with at least essentially a linear relationship between the belt speed and the respective current density (j 1 , j 2 , j 3 ). It is advantageous if the current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks is lower than in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks.
  • a lower current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks produces a dense and therefore corrosion-resistant chromium-chromium oxide coating with a relatively high chromium oxide content, preferably at more than 8%, in particular between 8 and 15%, and directly on the surface of the metal strip is particularly preferably more than 10% by weight.
  • At least one pair of anodes with two opposite anodes is expediently arranged in each electrolysis tank, the metal strip passing between the opposite anodes of an anode pair.
  • This enables a uniform current density distribution to be achieved around the metal strip.
  • the anode pairs of each electrolysis tank can be supplied with electrical current independently of one another, so that different current densities (j 1 , j 2 , j 3 ) can be set in the electrolysis tanks.
  • the strip speed of the metal strip is expediently chosen so that the electrolysis time (t E ) in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is less than 1.0 seconds in each of the electrolysis tanks and in particular between 0.5 and 1, 0 seconds and is preferably between 0.6 seconds and 0.9 seconds.
  • the coating deposited on the metal strip with the method according to the invention preferably has a chromium weight support of at least 40 mg / m 2 and in particular from 70 mg / m 2 to 180 mg / m 2 in order to achieve sufficient corrosion resistance of the coated metal strip.
  • the one contained in the coating The proportion by weight of chromium oxide in the total weight of the coating is preferably at least 5%, in particular more than 10% and, for example, between 11 and 16%.
  • the chromium oxide portion of the coating has a weight of chromium bound as chromium oxide of at least 3 mg Cr per m 2 , in particular from 3 to 15 mg / m 2 and preferably at least 7 mg Cr per m 2 .
  • a single electrolyte solution is expediently used in the method according to the invention, i.e. the electrolysis tanks are all filled with the same electrolyte solution.
  • a preferred composition of the electrolytic solution comprises basic Cr (III) sulfate (Cr 2 (SO 4 ) 3 ) as a trivalent chromium compound.
  • concentration of the trivalent chromium compound in the electrolyte solution is both in this preferred composition and in other compositions at least 10 g / l and preferably more than 15 g / l and in particular is 20 g / l or more.
  • Further useful constituents of the electrolyte solution can be complexing agents, in particular an alkali metal carboxylate, preferably a salt of formic acid, in particular potassium format or sodium format.
  • the ratio of the proportion by weight of the trivalent chromium compound to the proportion by weight of the complexing agents, in particular the formates, is preferably between 1: 1.1 and 1: 1.4 and preferably between 1: 1.2 and 1: 1.3 and in particular 1: 1 , 25
  • the electrolytic solution can comprise an alkali metal sulfate, preferably potassium or sodium sulfate.
  • the electrolyte solution is preferably free of halides, in particular free of chloride and bromide ions and free of a buffering agent and in particular free of a boric acid buffer.
  • the pH of the electrolyte solution (measured at a temperature of 20 ° C.) is preferably between 2.0 and 3.0 and particularly preferably between 2.5 and 2.9 and in particular 2.7.
  • An acid for example sulfuric acid, can be added to adjust the pH of the electrolyte solution.
  • an organic coating in particular a lacquer or a thermoplastic material, for example a polymer film made of PET, PE, PP or a mixture thereof, can be applied to the surface of the chromium metal and chromium oxide coating for additional protection against corrosion and a barrier against acidic contents of packaging.
  • the metal strip can be a (initially uncoated) steel strip (black plate strip) or a tinned steel strip (tin plate strip).
  • FIG. 1 a coil coating system for carrying out the method according to the invention is shown schematically in a first embodiment.
  • the coil coating system comprises three electrolysis tanks 1a, 1b, 1c arranged side by side or one behind the other, each of which is filled with an electrolyte solution E.
  • An initially uncoated metal strip M in particular a steel strip, is passed through the electrolysis tanks 1a-1c in succession.
  • the metal strip M is drawn through a transport device, not shown here, into a strip running direction v at a predetermined strip speed through the electrolysis tanks 1a-1c.
  • Current rolls S are arranged above the electrolysis tanks 1a-1c, via which the metal strip M as Cathode is switched.
  • a deflection roller U is also arranged in each electrolysis tank, around which the metal strip M is guided and is thereby directed into and out of the electrolysis tank.
  • At least one anode pair AP is arranged in each electrolysis tank 1a-1c below the liquid level of the electrolyte solution E.
  • two anode pairs AP arranged one behind the other in the strip running direction are provided in each electrolysis tank 1a-1c.
  • the metal strip M is passed between the opposite anodes of an anode pair AP.
  • Two anode pairs AP are thus arranged in each electrolysis tank 1a, 1b, 1c in such a way that the metal strip M is passed through these anode pairs AP in succession.
  • the last anode pair APc in the downstream direction of the last electrolysis tank 1c seen in the strip running direction v has a shortened length in comparison to the other anode pairs AP. As a result, a higher current density can be generated with this last anode pair APc when an equally high electrical current is applied.
  • the metal strip M can be a cold-rolled, initially uncoated steel strip (black plate strip) or a tinned steel strip (tin plate strip).
  • black plate strip black plate strip
  • tinned steel strip tin plate strip
  • the metal strip M is first degreased, rinsed, pickled and rinsed again and passed in this pretreated form through the electrolysis tanks 1 a - 1 c, the metal strip M being switched as a cathode by supplying electrical current via the current rollers S.
  • the belt speed at which the metal belt M is passed through the electrolysis tanks 1a-1c is at least 100 m / min and can be up to 900 m / min.
  • the same electrolyte solution E is filled in each of the electrolysis tanks 1a-1c arranged one behind the other in the direction of tape travel v.
  • the electrolytic solution E contains a trivalent chromium compound, preferably basic Cr (III) sulfate [Cr 2 (SO 4 ) 3 ].
  • the electrolyte solution preferably contains at least one complexing agent, for example a salt of formic acid, in particular potassium or sodium format.
  • the ratio of the proportion by weight of the trivalent chromium compound to the proportion by weight of the complexing agents, in particular the formats, is preferably between 1: 1.1 and 1: 1.4 and particularly preferably 1: 1.25.
  • the Electrolyte solution E contain an alkali metal sulfate, for example potassium or sodium sulfate.
  • concentration of the trivalent chromium compound in the electrolyte solution E is at least 10 g / l and particularly preferably 20 g / l or more.
  • the temperature of the electrolyte solution E can be the same in all electrolysis tanks 1a-1c and, according to the invention, is at most 40 ° C. In preferred exemplary embodiments of the method according to the invention, however, different temperatures of the electrolyte solution can also be set in the electrolysis tanks 1a-1c.
  • the temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank 1c can be at most 40 ° C. and a higher temperature can be present in the electrolysis tanks 1a and 1b arranged upstream.
  • the temperature of the electrolytic solution in the last electrolysis tank 1c is preferably between 25 ° C. and 37 ° C. and in particular 35 ° C.
  • the temperature of the electrolyte solution in the first two electrolysis tanks 1a, 1b in this exemplary embodiment is preferably between 50 ° C. and 75 ° C. and in particular 55 ° C. Due to the lower temperature of the electrolytic solution E, the deposition of a chromium / chromium oxide layer with a higher proportion of chromium oxide is promoted in the last electrolysis tank 1c.
  • the metal strip M which is connected as the cathode and passed through the electrolysis tanks 1a-1c, is in electrolytic contact with the electrolyte solution E during an electrolysis time t E.
  • the electrolysis time is in each of the electrolysis tanks 1 a, 1b, 1c preferably between 0.5 and 2.0 seconds.
  • belt speeds are set so high that the electrolysis time t E in each electrolysis tank 1a, 1b, 1c is less than 2 seconds and is in particular between 0.6 seconds and 1.8 seconds.
  • the total electrolysis time in which the metal strip M is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution E across all electrolysis tanks 1a-1c is accordingly between 1.8 and 5.4 seconds.
  • the anode pairs AP arranged in the electrolysis tanks 1a-1c can be supplied with direct electrical current in such a way that the same current density is present in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c.
  • direct electrical current in such a way that the same current density is present in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c.
  • a low current density j 1 can be set in the first electrolysis tank 1a upstream in the direction of tape travel v, a medium current density j 2 in the second electrolysis tank 1b in the direction of tape travel and a high current density j 3 in the last electrolysis tank 1c in the direction of tape travel , so that the relation j 1 ⁇ j 2 ⁇ j 3 applies and the low current density j 1 > 20 A / dm 2 .
  • the current densities set in the electrolysis tanks 1a-1c electrolytically deposit a layer containing chromium metal and chromium oxide on at least one side of the metal strip M, a layer B1, B2, B3 being produced in each of the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. Due to the different current densities j 1 , j 2 , j 3 in the individual electrolysis tanks 1a, 1b, 1c, each electrolytically applied layer B1, B2, B3 has a different composition, which differs in particular by the proportion of chromium oxide.
  • FIG 3 a sectional illustration of a metal strip M electrolytically coated on one side with the method according to the invention is shown schematically.
  • a coating B is applied to one side of the metal strip M and is composed of the individual layers B1, B2, B3.
  • Each individual layer B1, B2, B3 is applied to the surface in one of the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c.
  • the coating B which is composed of the individual layers B1, B2, B3, contains as essential components metallic chromium (chrome metal) and chromium oxides (CrOx), the composition of the individual layers B1, B2, B3 in relation to their respective weight fraction of Chromium metal and chromium oxide are different due to the different current densities j 1 , j 2 , j 3 in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. Furthermore, a possibly different temperature of the electrolyte solution in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c also contributes to the fact that the individual layers differ in terms of their composition since (as above with reference to FIG Figure 5 explained) at lower temperatures of 40 ° C or less, the formation of chromium oxide is promoted.
  • metallic chromium chrome metal
  • CrOx chromium oxides
  • a high current density j 3 (which is higher than the current density j 1 , j 2 in the preceding electrolysis tanks) and, at the same time, a low temperature of the electrolyte solution of 40 ° C. are preferably used in the last electrolysis tank 1c or less set.
  • a current density j3 is set which lies in regime III, in which an increased chromium oxide content in of the coating is produced, which is preferably more than 40% by weight and particularly preferably more than 50% by weight.
  • the current densities j 1 , j 2 present in the first two electrolysis tanks 1a, 1b are therefore each in Regime II, in which there is a linear relationship between the current density and the electrolytically deposited amount of chromium (or the deposited weight support of chromium).
  • the current density j 1 of the first electrolysis tank 1 a is expediently selected such that it is close to the first current density threshold, which delimits the regime I (in which no chromium deposition takes place yet) from the regime II.
  • a chrome metal-chromium oxide coating (layer B1) is deposited on the surface of the metal strip M with a higher chromium oxide content than at higher current densities within the regime II.
  • the layer deposited in the first electrolysis tank 1a therefore has B1 has a higher chromium oxide content in comparison to the layer B2 deposited in the second electrolysis tank 1b.
  • a current density j 3 is preferably set in the last electrolysis tank 1a, which lies above the second current density threshold, which delimits regime II from regime III.
  • the current density j 3 of the last electrolysis tank 1c is therefore in regime III, in which the chromium-metal-chromium oxide coating is partially decomposed and a significantly higher proportion of chromium oxide is deposited than in the current densities in regime II last electrolysis tank 1c deposited layer B3 has a high chromium oxide content which is higher than the chromium oxide content in layers B1 and B2.
  • the metal strip M provided with the coating B is rinsed, dried and oiled (for example with DOS).
  • the metal strip M electrolytically coated with the coating B can then be provided with an organic coating on the surface of the coating B.
  • the organic coating can be, for example, an organic lacquer or polymer films made from thermoplastic polymers such as PET, PP, PE or mixtures thereof.
  • the organic overlay can be applied either in a "coil coating" process or in a board process, the coated metal strip in the board process first being divided into boards which are then coated with an organic lacquer or coated with a polymer film .
  • FIG 2 shows a second embodiment of a strip coating system with eight electrolysis tanks 1a-1h arranged one behind the other in the strip running direction v.
  • the electrolysis tanks 1a-1h are grouped into three groups, namely a front group with the first two electrolysis tanks 1a, 1b, a middle group with the downstream electrolysis tanks 1c-1f and a rear group with the last two electrolysis tanks 1g and 1h.
  • a temperature of the electrolytic solution of 40 ° C. or less is present in the rear group of the electrolysis tanks 1g and 1h.
  • the front group with the two first electrolysis tanks 1a, 1b and the middle group with the electrolysis tanks 1c-1f either the same or at least approximately the same temperature or a higher temperature can be present.
  • Current densities j 1 , j 2 , j 3 are preferably present in the groups of electrolysis tanks, with a low current density j 1 in the front group of electrolysis tanks 1 a -1f and an average current density j 2 in the middle group of electrolysis tanks 1 c- 1 f and in the rear group of electrolysis tanks 1g, 1h there is a high current density j 3 , where j 1 ⁇ j 2 ⁇ j 3 and the low current density j 1 > 20 A / dm 2 .
  • Table 2 shows examples of suitable current densities j 1 , j 2 , j 3 in the individual electrolysis tanks 1a to 1h at different belt speeds, with a current density j 1 in each of the electrolysis tanks 1a, 1b of the front group in the electrolysis tanks 1c to 1f of the middle group each a current density j 2 and in the electrolysis tanks 1g, 1h of the rear group a current density j 3 is set, where j 1 ⁇ j 2 ⁇ j 3 .
  • layers B1, B2, B3 have different compositions, layer B1 containing a higher chromium oxide content than the second Layer B2 and the third layer B3 contains a higher chromium oxide content than the two layers B1 and B2.
  • the total electrolysis time in which the metal strip M is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution E is in the exemplary embodiment of Figure 2 across all electrolysis tanks 1a-1h preferably in less than 16 seconds and in particular between 4 and 16 seconds.
  • the coatings B preferably have a total chromium weight support of at least 40 mg / m 2 and particularly preferably from 70 mg / m 2 to 180 mg / m 2 .
  • Coating B expediently has a total chromium oxide content with a chromium oxide bond weight of chromium bound of at least 3 mg chromium per m 2 and in particular 3 to 15 mg / m 2 .
  • the weight of the chromium bound as chromium oxide, averaged over the entire coating B coating, is preferably at least 7 mg of chromium per m 2 .
  • Good adhesion of organic paints or thermoplastic polymer materials to the surface of coating B can be achieved with chromium oxide weights of up to approximately 15 mg / m 2 .
  • a preferred range for the weight of the chromium oxide in the coating B is therefore between 5 and 15 mg / m 2 .
  • Table 3 shows an example of the composition of an electrolyte solution which contains a Cr (III) salt (Cr 2 (SO 4 ) 3 ) and has been used for coating experiments in a laboratory apparatus for the electrolytic coating of a metal strip.
  • the parameters of the electrolyte solution used can be found in Table 4.
  • the Cr (III) salt used as part of the electrolyte solution should be as free as possible from organic residues.
  • the Cr (III) salts can be prepared on an industrial scale by reduction from Cr (VI) salts.
  • a less noble metal than chromium (variant 1), or alternatively an organic component (variant 2) is preferably used as the reducing agent.
  • the pH of the electrolyte solution was adjusted by adding sulfuric acid and then filling up with deionized water.
  • a steel sheet already coated with a chromium / chromium oxide layer was used as the substrate for the coating experiments.
  • This material was electrolytically coated with a chromium (III) electrolyte at 55 ° C. and Table 5 below describes the already existing coating of the steel sheet with chromium metal and chromium oxide. It can be seen that mainly chromium metal and only a little chromium oxide was formed.
  • the chromium metal determination was carried out according to EURO Norm EN 10202 (Cr-metal photometric (euro-norm) step 2: 120 ml NaCO 3 and 15 mA / plane; successfull dissolution visible by potential step, oxidation with 10 ml 6% H 2 O 2 , photometric @ 370 nm).
  • the chromium oxide determination was also carried out according to the EURO standard EN 10202 (Cr-oxides photometric: (euro-norm) step 1: 40 ml NaOH (330g / L), reaction at 90 ° C for 10 minutes, oxidation with 10 ml 6% H 2 O 2 , photometric @ 370 nm).
  • the substrate was degreased (2.5 A / dm 2 connected cathodically, 30 sec., 70 ° C in sodium hydroxide solution) and then rinsed with deionized water.
  • the subsequent pickling process was dispensed with due to the already existing metallic coating.
  • Tables 6 and 7 summarize the parameters and the results of the coating tests.
  • a large-scale coating of a steel strip with a belt speed of 100 m / min was simulated. At this speed, the selected current density of 60 A / dm 2, which is kept constant during the test, is in Regime III (see Table 2) and thus (at least at the lower temperatures) mainly produces chromium oxide.
  • Regime III see Table 2
  • both the temperatures of the electrolyte solutions and the holding times (electrolysis time) were varied in Regime III.
  • the underside of the substrate was coated in each case.
  • the electrolysis time in the relevant regime III is given in Table 5 with "time (s) segment 1".
  • the electrolysis times in the respective regime were less than 2 seconds. As the duration of the electrolysis increased, a higher oxide occupancy was observed in the laboratory tests. However, short electrolysis times of less than 2 seconds are large in terms of efficiency Process control to be preferred since high belt speeds of preferably more than 100 m / min are used here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Beschichtung (B) beschichteten Metallbands (M), wobei die Beschichtung (B) Chrommetall und Chromoxid enthält und elektrolytisch aus einer Elektrolytlösung (E), welche eine dreiwertige Chromverbindung enthält, auf das Metallband (M) aufgebracht wird, indem das Metallband (M) als Kathode geschaltet während einer Elektrolysedauer in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) gebracht wird. Eine effiziente Abscheidung einer Beschichtung mit einem hohen Chromoxid-Anteil wird erreicht, wenn das Metallband (M) mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit (v) in einer Bandlaufrichtung nacheinander durch mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Elektrolysetanks (1a, 1b, 1c; 1a bis 1h) geleitet wird, wobei zumindest in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank (1c; 1h) oder in einer hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) die Elektrolytlösung (E) eine über das Volumen des Elektrolysetanks gemittelte Temperatur von höchstens 40°C aufweist und die Elektrolysedauer (t<sub>E</sub>), in der das Metallband (M) elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) steht, in dem letzten Elektrolysetank (1c) oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) kleiner als 2,0 Sekunden ist.The invention relates to a method for producing a metal strip (M) coated with a coating (B), the coating (B) containing chromium metal and chromium oxide and electrolytically from an electrolyte solution (E) containing a trivalent chromium compound onto the metal strip (M ) is applied by switching the metal strip (M) as the cathode into contact with the electrolyte solution (E) during an electrolysis period. An efficient deposition of a coating with a high chromium oxide content is achieved if the metal strip (M) is passed at a predetermined strip speed (v) in a strip running direction one after the other through several electrolysis tanks (1a, 1b, 1c; 1a to 1h) arranged one behind the other in the strip running direction is, at least in the last electrolysis tank (1c; 1h) seen in the direction of travel of the tape or in a rear group of electrolysis tanks (1g, 1h) the electrolyte solution (E) has an average temperature over the volume of the electrolysis tank of at most 40 ° C and the electrolysis time (t <sub> E </sub>), in which the metal strip (M) is in electrolytically effective contact with the electrolytic solution (E), in the last electrolysis tank (1c) or in the rear group of electrolysis tanks (1g, 1h) is less than 2.0 seconds.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Beschichtung aus Chrom und Chromoxid beschichteten Metallbands nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide according to the preamble of claim 1.

Zur Herstellung von Verpackungen sind aus dem Stand der Technik elektrolytisch mit einer Beschichtung aus Chrom und Chromoxid beschichtete Stahlbleche bekannt, welche als zinnfreies Stahlblech ("Tin Free Steel", TFS) oder als "Electrolytic Chromium Coated Steel (ECCS)" bezeichnet werden und eine Alternative zu Weißblechen darstellen. Diese zinnfreien Stahlbleche zeichnen sich besonders durch ein gutes Haftvermögen für Lacke oder organische Schutzbeschichtungen (wie bspw. Polymerbeschichtungen aus PP oder PET) aus. Trotz der geringen Dicke der Beschichtung aus Chrom und Chromoxid, die in der Regel weniger als 20 nm beträgt, weisen diese chrombeschichteten Stahlbleche eine gute Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Verarbeitbarkeit in Umformverfahren zur Herstellung von Verpackungen, bspw. in Tiefzieh- und Abstreckziehverfahren, auf.For the production of packaging, steel sheets are known from the prior art electrolytically coated with a coating of chromium and chromium oxide, which are referred to as tin-free steel sheet ("Tin Free Steel", TFS) or as "Electrolytic Chromium Coated Steel (ECCS)" and one Show alternative to tinplate. These tin-free steel sheets are particularly characterized by their good adhesion for paints or organic protective coatings (such as polymer coatings made of PP or PET). Despite the small thickness of the coating of chromium and chromium oxide, which is generally less than 20 nm, these chromium-coated steel sheets have good corrosion resistance and good processability in forming processes for the production of packaging, for example in deep-drawing and ironing processes.

Zur Beschichtung des Stahlsubstrats mit einer metallisches Chrom und Chromoxid enthaltenden Beschichtung sind aus dem Stand der Technik elektrolytische Beschichtungsverfahren bekannt, mit denen die Beschichtung in einer Bandbeschichtungsanlage auf ein bandförmiges Stahlblech unter Verwendung eines Chrom-VI-haltigen Elektrolyten appliziert wird. Diese Beschichtungsverfahren weisen allerdings aufgrund der umweit- und gesundheitsgefährdenden Eigenschaften der im Elektrolyseverfahren verwendeten Chrom-VI-haltigen Elektrolyten erhebliche Nachteile auf und müssen in absehbarer Zeit durch alternative Beschichtungsverfahren ersetzt werden, da die Verwendung von Chrom-VI-haltigen Materialien zukünftig verboten sein wird.For coating the steel substrate with a coating containing metallic chromium and chromium oxide, electrolytic coating methods are known from the prior art, with which the coating is applied in a coil coating system to a strip-shaped steel sheet using an electrolyte containing chromium VI. However, these coating processes have considerable disadvantages due to the environmental and health-endangering properties of the chromium-VI-containing electrolytes used in the electrolysis process and must be replaced by alternative coating processes in the foreseeable future, since the use of chromium-VI-containing materials will be prohibited in the future.

Aus diesem Grund wurden im Stand der Technik bereits elektrolytische Beschichtungsverfahren entwickelt, die auf den Einsatz von Chrom-VI-haltigen Elektrolyten verzichten können. So ist bspw. aus der WO 2015/177315-A1 ein Verfahren zur elektrolytischen Beschichtung eines elektrisch leitenden Substrats, bei dem es sich insbesondere um ein Schwarzblech (unbeschichtetes Stahlblech) oder um ein Weißblech (verzinntes Stahlblech) handeln kann, mit einer Chrommetall-Chromoxid (Cr-CrOx)-Schicht bekannt, in dem das Substrat als Kathode geschaltet in Kontakt mit einer Elektrolytlösung gebracht wird, welche eine dreiwertige Chromverbindung (Cr-III) enthält, wobei eine Anode vorgesehen ist, die die Oxidation von Chrom(III)-Ionen zu Chrom(VI)-Ionen unterbindet oder zumindest reduziert und Wasserstoffblasen, die während der elektrolytischen Abscheidung der Beschichtung auf der Oberfläche des Substrats entstehen, entfernt werden. Dabei wurde fest gestellt, dass die Abscheidereaktion und die Oberflächenbeschaffenheit der elektrolytisch abgeschieden Beschichtung von der Temperatur der Elektrolytlösung abhängt und dass Temperaturen der Elektrolytlösung zwischen 30°C und 70°C geeignet sind, um Beschichtungen mit einer guten Oberflächenerscheinung zu erzeugen. Ein bevorzugter Temperaturbereich zwischen 40°C und 60°C ist dabei als in Bezug auf eine effiziente Abscheidungsreaktion vorteilhaft erkannt worden, weil die Elektrolytlösung bei diesen Temperaturen eine gute Leitfähigkeit aufweist.For this reason, electrolytic coating processes have already been developed in the prior art, which can do without the use of chromium-VI-containing electrolytes. For example, from WO 2015/177315-A1 a method for the electrolytic coating of an electrically conductive substrate, which is in particular a black plate (uncoated steel plate) or a tin plate (tinned steel sheet) can act, known with a chrome metal-chromium oxide (Cr-CrOx) layer, in which the substrate, connected as a cathode, is brought into contact with an electrolytic solution which contains a trivalent chromium compound (Cr-III), an anode is provided which prevents or at least reduces the oxidation of chromium (III) ions to chromium (VI) ions and removes hydrogen bubbles which arise during the electrodeposition of the coating on the surface of the substrate. It was found that the deposition reaction and the surface properties of the electrodeposited coating depend on the temperature of the electrolytic solution and that temperatures of the electrolytic solution between 30 ° C and 70 ° C are suitable to produce coatings with a good surface appearance. A preferred temperature range between 40.degree. C. and 60.degree. C. has been recognized as being advantageous in relation to an efficient deposition reaction because the electrolyte solution has good conductivity at these temperatures.

Aus der WO 2015/177314-A1 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Beschichtung eines bandförmigen Stahlblechs mit einer Chrommetall-/Chromoxid (Cr-CrOx)-Schicht in einer Bandbeschichtungsanlage bekannt, in dem das Stahlblech als Kathode geschaltet mit hohen Bandgeschwindigkeiten von mehr als 100 m/min durch eine Elektrolytlösung geleitet wird, welche eine dreiwertige Chromverbindung (Cr-III) enthält. Dabei wurde beobachtet, dass die Zusammensetzung der Beschichtung, die je nach den in der Elektrolytlösung neben der dreiwertigen Chromverbindung (Cr-III) noch enthaltenen Komponenten außer den Bestandteilen Chrommetall und Chromoxid auch noch Chromsulfate und Chromcarbide enthalten kann, ganz wesentlich von den Stromdichten der Elektrolyse abhängt, die beim elektrolytischen Abscheideprozess in den Elektrolysetanks, in denen die Elektrolytlösung enthalten ist, an den Anoden eingestellt werden. Es wurde fest gestellt, dass sich in Abhängigkeit der Stromdichte drei Bereiche (Regime I, Regime II und Regime III) ausbilden, wobei in einem ersten Bereich mit niedriger Stromdichte bis zu einer ersten Stromdichteschwelle (Regime I) noch keine chromhaltige Abscheidung auf dem Stahlsubstrat erfolgt, in einem zweiten Bereich mit mittlerer Stromdichte (Regime II) ein linearer Zusammenhang zwischen der Stromdichte und der Gewichtsauflage der abgeschiedenen Beschichtung besteht und bei Stromdichten oberhalb einer zweiten Stromdichteschwelle (Regime III) eine teilweise Zersetzung der applizierten Beschichtung erfolgt, so dass die Gewichtsauflage des Chrom der applizierten Beschichtung in diesem Bereich bei ansteigender Stromdichte zunächst abfällt und sich dann bei höheren Stromdichten auf einen gleichbleibenden Wert einstellt. Dabei wird in dem Bereich mit mittlerer Stromdichte (Regime II) im Wesentlichen metallisches Chrom mit einem Gewichtsanteil von bis zu 80% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung) auf dem Stahlsubstrat abgeschieden und oberhalb der zweiten Stromdichteschwelle (Regime III) enthält die Beschichtung einen höheren Anteil an Chromoxid, der in dem Bereich der höheren Stromdichten zwischen ¼ und ein 1/3 der Gesamtgewichtsauflage der Beschichtung ausmacht. Die Werte der Stromdichteschwellen, die die Bereiche (Regime I bis III) voneinander abgrenzen, sind dabei abhängig von der Bandgeschwindigkeit, mit der das Stahlblech durch die Elektrolytlösung bewegt wird.From the WO 2015/177314-A1 A process for the electrolytic coating of a strip-shaped steel sheet with a chromium metal / chromium oxide (Cr-CrOx) layer in a strip coating installation is known, in which the steel sheet, connected as a cathode, is passed through an electrolyte solution at high strip speeds of more than 100 m / min. which contains a trivalent chromium compound (Cr-III). It was observed that the composition of the coating, which, depending on the components contained in the electrolytic solution in addition to the trivalent chromium compound (Cr-III), can also contain chromium sulfates and chromium carbides in addition to the components chromium metal and chromium oxide, depends very much on the current densities of the electrolysis depends on which are set at the anodes during the electrolytic deposition process in the electrolytic tanks in which the electrolytic solution is contained. It was found that depending on the current density, three areas (Regime I, Regime II and Regime III) form, with no chromium-containing deposition on the steel substrate taking place in a first area with low current density up to a first current density threshold (Regime I) , in a second area with medium current density (Regime II) there is a linear relationship between the current density and the weight support of the deposited coating and at current densities above a second current density threshold (Regime III) the applied coating is partially decomposed so that the weight support of the chrome the applied coating in this area initially drops as the current density increases and then decreases to one at higher current densities sets constant value. In the area with medium current density (Regime II), essentially metallic chromium with a weight fraction of up to 80% (based on the total weight of the coating) is deposited on the steel substrate and above the second current density threshold (Regime III) the coating contains a higher one Proportion of chromium oxide, which in the range of higher current densities accounts for between ¼ and 1/3 of the total weight of the coating. The values of the current density thresholds which delimit the areas (regimes I to III) depend on the belt speed at which the steel sheet is moved through the electrolyte solution.

In der WO 2014/079909 A1 ist erwähnt, dass zur Erzielung einer für Verpackungsanwendungen ausreichenden Korrosionsbeständigkeit eines mit einer Chrom-Chromoxid-Beschichtung beschichteten Schwarzblechs (Stahlblech) eine Mindestauflage der Beschichtung von wenigstens 20 mg/m2 erforderlich ist, um eine mit herkömmlichem ECCS vergleichbare Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Es hat sich ferner gezeigt, dass zur Erzielung einer für Verpackungsanwendungen ausreichenden Korrosionsbeständigkeit eine Mindestauflage von Chromoxid von wenigstens 5 mg/m2 in der Beschichtung erforderlich ist.In the WO 2014/079909 A1 It is mentioned that in order to achieve a corrosion resistance sufficient for packaging applications of a black plate (steel plate) coated with a chromium-chromium oxide coating, a minimum coating requirement of at least 20 mg / m 2 is required in order to achieve a corrosion resistance comparable to that of conventional ECCS. It has also been shown that a minimum coating of chromium oxide of at least 5 mg / m 2 is required in the coating in order to achieve a corrosion resistance sufficient for packaging applications.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines möglichst effizienten und großtechnisch in einer Bandbeschichtungsanlage durchführbaren Verfahrens zur Herstellung eines mit einer Beschichtung aus Chrom und Chromoxid beschichteten Metallbands auf Basis einer Elektrolytlösung mit einer dreiwertigen Chromverbindung, wobei die Beschichtung einen möglichst hohen Anteil von Chromoxid aufweisen soll, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Metallbands sowie eine gut Haftgrundlage für organische Auflagen, wie z.B. Lacke oder Polymerfolien aus PET oder PP, zu erzielen.The object of the present invention is to provide a process which is as efficient as possible and which can be carried out on a large scale in a coil coating installation for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide on the basis of an electrolyte solution with a trivalent chromium compound, the coating having the highest possible proportion of chromium oxide to ensure sufficient corrosion resistance of the coated metal strip and a good adhesive base for organic coatings, such as To achieve lacquers or polymer films made of PET or PP.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Preferred embodiments of this method can be found in the subclaims.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Beschichtung, die Chrommetall und Chromoxid enthält, elektrolytisch aus einer Elektrolytlösung, die eine dreiwertige Chromverbindung enthält, auf ein Metallband, insbesondere ein Stahlband, aufgebracht, indem das Metallband als Kathode geschaltet in Kontakt mit der Elektrolytlösung gebracht wird, wobei das Metallband nacheinander mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit in einer Bandlaufrichtung durch mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Elektrolysetanks geleitet wird, wobei zumindest in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank oder in einer hinteren Gruppe von Elektrolysetanks die Elektrolytlösung eine über das Volumen des Elektrolysetanks gemittelte Temperatur von weniger als 40°C aufweist und die Elektrolysedauer, in der das Metallband elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung steht, in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks kleiner als 2,0 Sekunden ist. Bevorzugt liegt die Temperatur der Elektrolytlösung in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks zwischen 25 und 38 °C.In the method according to the invention, a coating which contains chromium metal and chromium oxide is applied electrolytically from an electrolyte solution which contains a trivalent chromium compound to a metal strip, in particular a steel strip, by bringing the metal strip into contact with the electrolyte solution as a cathode the metal strip is passed in succession at a predetermined strip speed in a strip running direction through a plurality of electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction, the electrolyte solution having a temperature averaged over the volume of the electrolysis tank, at least in the last electrolysis tank seen in the strip running direction or in a rear group of electrolysis tanks is less than 40 ° C and the electrolysis time in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolytic solution in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks is less than 2.0 seconds. The temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks, as seen in the direction of travel of the belt, is preferably between 25 and 38 ° C.

Wenn von der Temperatur der Elektrolytlösung bzw. von der Temperatur in einem Elektrolysetank gesprochen wird, ist jeweils die mittlere Temperatur gemeint, die sich gemittelt über das gesamte Volumen eines Elektrolysetanks ergibt. In der Regel liegt in den Elektrolysetanks ein Temperaturgradient mit einer Temperaturzunahme von oben nach unten vor. Wenn von Chromoxid gesprochen wird, sind dabei alle Oxidformen des Chrom (CrOx), einschließlich Chromhydroxide, insbesondere Chrom(III)-Hydroxid und Chrom(III)-oxidHydrat, sowie Mischungen davon gemeint.When one speaks of the temperature of the electrolyte solution or of the temperature in an electrolysis tank, the mean temperature in each case is the average temperature that results over the entire volume of an electrolysis tank. There is usually a temperature gradient in the electrolysis tanks with an increase in temperature from top to bottom. When we speak of chromium oxide, we mean all oxide forms of chromium (CrOx), including chromium hydroxides, in particular chromium (III) hydroxide and chromium (III) oxide hydrate, as well as mixtures thereof.

Es hat sich gezeigt, dass bei Temperaturen der Elektrolytlösung von 40°C oder weniger die Ausbildung von Chromoxid gefördert wird. Daher können bei Temperaturen der Elektrolytlösung von unter 40°C Beschichtungen mit einem höheren Anteil von Chromoxid erzeugt werden. Ein höherer Anteil von Chromoxid in der Beschichtung erweist sich als verteilhaft in Bezug auf eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Metallbands. Durch die geringe Elektrolysedauer zumindest in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks mit 2,0 Sekunden oder weniger lässt sich ebenfalls der Anteil des Chromoxid in der Beschichtung erhöhen. Außerdem wird durch die geringe Elektrolysedauer in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks die Durchführung der elektrolytischen Beschichtung in einem kontinuierlichen Prozess in einer Bandbeschichtungsanlage bei hohen Bandgeschwindigkeiten, die bevorzugt bei mehr als 100 m/min liegen, ermöglicht.It has been shown that at temperatures of the electrolyte solution of 40 ° C or less, the formation of chromium oxide is promoted. Therefore, coatings with a higher proportion of chromium oxide can be produced at temperatures of the electrolyte solution of below 40 ° C. A higher proportion of chromium oxide in the coating proves to be dispersed with regard to the improved corrosion resistance of the coated metal strip. Due to the short electrolysis time, at least in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks with 2.0 seconds or less, the proportion of chromium oxide in the coating can also be increased. In addition, the short electrolysis time in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks enables the electrolytic coating to be carried out in a continuous process in a coil coating system at high belt speeds, which are preferably more than 100 m / min.

Zweckmäßig liegt dabei die Elektrolysedauer, in der das Metallband elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung steht, in jedem der Elektrolysetanks bei unter 2 Sekunden, so dass das Metallband mit gleichbleibender Bandgeschwindigkeit durch die mehreren, in Bandlaufrichtung hintereinander angeordneten Elektrolysetanks, die zweckmäßig jeweils gleich ausgebildet sind, geführt werden kann. Bei bevorzugten Bandgeschwindigkeiten von mehr als 100 m/min liegt die Elektrolysedauer in jedem der Elektrolysetanks bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 Sekunden, insbesondere zwischen 0,6 Sekunden und 1,8 Sekunden. Je nach gewählter Bandgeschwindigkeit kann die Elektrolysedauer in jedem der Elektrolysetanks auch zwischen 0,3 und 2,0 Sekunden und bevorzugt zwischen 0,5 Sekunden und 1,4 Sekunden liegen.The electrolysis time in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is expediently less than 2 seconds in each of the electrolysis tanks, so that the metal strip can be guided at a constant strip speed through the plurality of electrolysis tanks which are arranged one behind the other in the strip running direction and which are expediently of identical design. At preferred belt speeds of more than 100 m / min, the electrolysis time in each of the electrolysis tanks is preferably between 0.5 and 2.0 seconds, in particular between 0.6 seconds and 1.8 seconds. Depending on the belt speed selected, the electrolysis time in each of the electrolysis tanks can also be between 0.3 and 2.0 seconds and preferably between 0.5 seconds and 1.4 seconds.

Je nach Anzahl der hintereinander angeordneten Elektrolysetanks liegt die gesamte Elektrolysedauer (tE), in der das Metallband elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung steht, über alle Elektrolysetanks hinweg bevorzugt zwischen 2 und 16 Sekunden und insbesondere zwischen 4 Sekunden und 14 Sekunden.Depending on the number of electrolysis tanks arranged one behind the other, the total electrolysis time (t E ) in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is preferably between 2 and 16 seconds and in particular between 4 seconds and 14 seconds across all electrolysis tanks.

Aus Gründen einer besseren Abscheidungseffizienz kann es vorteilhaft sein, die Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks größer zu wählen als in dem letzten Elektrolysetank. Zweckmäßig liegt die Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks bei mehr als 50°C ist und insbesondere zwischen 53°C und 70°C, da in diesem Temperaturbereich eine effizientere Abscheidung von Chrom, insbesondere in Form von Chrommetall, beobachtet werden kann. Bei Einstellung einer höheren Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks von mehr als 50°C und gleichzeitiger Einstellung der Temperatur der Elektrolytlösung in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks von weniger als 40°C, kann eine Beschichtung auf der Oberfläche des Metallbands abgeschieden werden, die zumindest eine untere und eine obere Schicht umfasst, wobei die untere Schicht in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und die obere Schicht in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks abgeschieden wird und die untere Schicht einen geringen Anteil von Chromoxid und die obere Schicht einen höheren Anteil von Chromoxid aufweist. Dabei liegt der Gewichtsanteil des Chromoxids in der unteren Schicht, die der Oberfläche des Metallbands zugewandt ist, bevorzugt bei weniger als 15 % und in der oberen Schicht bevorzugt bei mehr als 40 %.For better deposition efficiency, it may be advantageous to choose the temperature of the electrolytic solution in the first electrolytic tank or in the front group of electrolytic tanks to be higher than in the last electrolytic tank. The temperature of the electrolyte solution in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks is expediently more than 50.degree. C. and in particular between 53.degree. C. and 70.degree. C., since in this temperature range chromium is deposited more efficiently, in particular in the form of chromium metal , can be observed. Setting a higher temperature of the electrolytic solution in the first electrolytic tank or in the front group of electrolytic tanks of more than 50 ° C and simultaneously setting the temperature of the electrolytic solution in the last electrolytic tank or in the rear group of electrolytic tanks of less than 40 ° C a coating is deposited on the surface of the metal strip which comprises at least a lower and an upper layer, the lower layer in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and the upper layer in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks is deposited and the lower layer has a small proportion of chromium oxide and the upper layer has a higher proportion of chromium oxide. The proportion by weight of chromium oxide in the lower layer facing the surface of the metal strip is preferably less than 15% and in the upper layer preferably more than 40%.

Aus apparativen Gründen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, in den Elektrolysetanks eine einheitliche Temperatur der Elektrolytlösung einzustellen, die (über das Volumen des jeweiligen Elektrolysetanks gemittelt) in allen Elektrolysetanks bevorzugt zwischen 20°C und weniger als 40°C und besonders bevorzugt zwischen 25°C und 38°C liegt.For apparatus reasons, however, it can also be expedient to set a uniform temperature of the electrolyte solution in the electrolysis tanks, which (averaged over the volume of the respective electrolysis tank) in all electrolysis tanks preferably between 20 ° C. and less than 40 ° C. and particularly preferably between 25 ° C and 38 ° C.

Aufgrund des exothermen Abscheideprozesses muss die Elektrolytlösung in den Elektrolysetanks gekühlt werden, um die bevorzugten Temperaturen einzuhalten. Dies wird dadurch erschwert, dass die Kreislaufsysteme der Elektrolysetanks in der Regel gekoppelt sind. Deshalb kann es aus apparativen Gründen zweckmäßig sein, in den Elektrolysetanks jeweils dieselbe Temperatur aufrecht zu erhalten, um eine apparativ aufwendige unterschiedliche Einstellung zu vermeiden. Aus ergebnisorientierter Sicht, insbesondere in Bezug auf eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Metallbands, ist es jedoch von Vorteil, in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks eine höhere Temperatur als in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks einzustellen.Due to the exothermic deposition process, the electrolyte solution in the electrolysis tanks has to be cooled in order to maintain the preferred temperatures. This is made more difficult by the fact that the circulatory systems of the electrolysis tanks are usually coupled. It can therefore be expedient for apparatus reasons to maintain the same temperature in each case in the electrolysis tanks in order to avoid a different setting which is complex in terms of equipment. From a result-oriented point of view, in particular with regard to improved corrosion resistance of the coated metal strip, it is advantageous, however, to set a higher temperature in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks than in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass das Metallband zumindest durch einen ersten Elektrolysetank oder eine vordere Gruppe von Elektrolysetanks und anschließend durch einen zweiten Elektrolysetank oder eine hintere Gruppe von Elektrolysetanks geführt wird, wobei die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank oder der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks größer ist als die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem zweiten Elektrolysetank oder der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is therefore provided that the metal strip is guided at least through a first electrolysis tank or a front group of electrolysis tanks and then through a second electrolysis tank or a rear group of electrolysis tanks, the average temperature of the electrolyte solution in the first electrolysis tank or the front group of electrolysis tanks is greater than the average temperature of the electrolytic solution in the second electrolysis tank or the rear group of electrolysis tanks.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird das Metallband zunächst durch einen ersten Elektrolysetank oder eine vordere Gruppe von Elektrolysetanks, anschließend durch einen zweiten Elektrolysetank oder eine mittlere Gruppe von Elektrolysetanks und abschließend durch einen letzten Elektrolysetank oder eine hintere Gruppe von Elektrolysetanks geführt, wobei die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank oder der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und/oder in dem zweiten Elektrolysetank oder der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks größer ist als die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem letzten Elektrolysetank oder der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks.In a further preferred embodiment, the metal strip is first passed through a first electrolysis tank or a front group of electrolysis tanks, then through a second electrolysis tank or a middle group of electrolysis tanks and finally through a last electrolysis tank or a rear group of electrolysis tanks, the average temperature being the Electrolyte solution in the first electrolysis tank or the front group of electrolysis tanks and / or in the second electrolysis tank or the middle group of electrolysis tanks is greater than the average temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank or the rear group of electrolysis tanks.

Die Zusammensetzung der elektrolytisch auf dem Metallband abgeschiedenen Beschichtung ist neben der Temperatur der Elektrolytlösung auch von der Stromdichte des Elektrolyseprozesses abhängig. Es hat sich gezeigt, dass bei höheren Stromdichten, die im Bereich des Regime III liegen, wo bereits eine (teilweise) Zersetzung der aufgebrachten Beschichtung erfolgt, ein höherer Anteil des Chromoxids in der Beschichtung erzeugt wird, verglichen mit den niedrigeren Stromdichten im Regime II, wo ein linearer Zusammenhang zwischen der abgeschiedenen Gewichtsauflage des Chrom und der Stromdichte zu beobachten ist. Zur Erzeugung einer Beschichtung mit einer unteren Schicht, die einen hohen Anteil von Chrommetall aufweist, und einer oberen Schicht mit einem hohen Chromoxid-Anteil, der bevorzugt bei mehr als 40 Gew.% der Gesamtauflage der Schicht liegt, ist es daher vorteilhaft, in dem in Bandlaufrichtung gesehen ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks sowie ggf. in dem in Bandlaufrichtung folgenden zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks eine niedrige Stromdichte j1 bzw. j2 anzulegen, und in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks eine hohe Stromdichte j3 im Regime III vorzusehen, wobei j1 und j2 kleiner als j3 ist und bspw. bei einer Bandgeschwindigkeit von 100 m/min die niedrigen Stromdichten j1 und j2 jeweils größer als 20 A/dm2 (und damit oberhalb der ersten Stromdichteschwelle von ca. 20 A/dm2 liegen und deshalb im Bereich des Regime II sind) sind und die hohe Stromdichte j3 größer als 50 A/dm2 (und damit oberhalb der zweiten Stromdichteschwelle liegen und deshalb im Bereich des Regime III sind). Je nach Bandgeschwindigkeit werden die Stromdichten j1, j2 und j3 angehoben, so dass bspw. bei einer Bandgeschwindigkeit von 300 m/min die Stromdichten j1 und j2 größer als 70 A/dm2 sind und die hohe Stromdichte j3 größer als 130 A/dm2 ist.The composition of the coating deposited electrolytically on the metal strip depends not only on the temperature of the electrolytic solution but also on the current density of the electrolysis process. It has been shown that at higher current densities, which are in the region of Regime III, where a (partial) decomposition of the applied coating is already taking place, a higher proportion of the chromium oxide is produced in the coating compared to the lower current densities in Regime II, where a linear relationship can be observed between the deposited weight of the chromium and the current density. In order to produce a coating with a lower layer which has a high proportion of chromium metal and an upper layer with a high chromium oxide proportion, which is preferably more than 40% by weight of the total coating layer, it is therefore advantageous in which Apply a low current density j 1 or j 2 when viewed in the direction of travel of the tape or in the front group of electrolysis tanks and possibly in the second electrolysis tank following in the direction of travel of the tape or in the middle group of electrolysis tanks, and in the last electrolysis tank as seen in the direction of travel of the tape or in the rear group of electrolysis tanks to provide a high current density j 3 in regime III, j 1 and j 2 being less than j 3 and, for example at a belt speed of 100 m / min, the low current densities j 1 and j 2 each being greater than 20 A. / dm 2 (and thus above the first current density threshold of approx. 20 A / dm2 and are therefore in the area of Regime II) and high current density j 3 greater than 50 A / dm 2 (and therefore above the second current density threshold and therefore in the range of regime III). Depending on the belt speed, the current densities j 1 , j 2 and j 3 are increased, so that, for example at a belt speed of 300 m / min, the current densities j 1 and j 2 are greater than 70 A / dm 2 and the high current density j 3 is greater than 130 A / dm 2 .

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht dabei vor, dass in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks im Vergleich zu dem in Bandlaufrichtung folgenden zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks eine niedrigere Stromdichte vorliegt, so dass die Relation 20 A/dm2 < j1 ≤ j2 ≤ j3 gilt.A particularly preferred embodiment provides for a lower current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks compared to the second electrolysis tank following in the direction of travel of the belt or in the middle group of electrolysis tanks, so that the relation 20 A / dm 2 <j 1 ≤ j 2 ≤ j 3 applies.

Dadurch kann auf der Oberfläche des Metallbands eine Beschichtung abgeschieden werden, die sich aus drei Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung in Bezug auf ihren Anteil an Chrommetall und Chromoxid zusammensetzt, wobei die dem Metallband zugewandte untere Schicht einen mittleren Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere im Bereich von 10% bis 15 % liegt, die mittlere Schicht einen niedrigen Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere im Bereich von 2% bis 10 % liegt, und die obere Schicht einen hohen Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere bei mehr als 30 %, bevorzugt bei mehr als 50% liegt. Dabei ist es in Bezug auf die Haftung von organischen Auflagen, wie z.B. organische Lacken oder Polymerfolien aus PET oder PP, vorteilhaft, wenn die Schicht mit dem hohen Oxidanteil außen liegt, da sich gezeigt hat, dass Chromoxid im Vergleich zu Chrommetall eine bessere Haftgrundlage für organische Materialien bildet.As a result, a coating can be deposited on the surface of the metal strip, which is composed of three layers with different compositions with respect to their proportion of chromium metal and chromium oxide, the lower layer facing the metal strip having an average proportion by weight of chromium oxide, which in particular in the Is in the range from 10% to 15%, the middle layer has a low proportion by weight of chromium oxide, which is in particular in the range from 2% to 10%, and the upper layer has a high proportion by weight of chromium oxide, which is in particular more than 30%, is preferably more than 50%. With regard to the adhesion of organic coatings, such as organic paints or polymer films made of PET or PP, it is advantageous if the layer with the high proportion of oxide is on the outside, since it has been shown that chromium oxide is a better basis for adhesion compared to chromium metal forms organic materials.

Durch die Aufteilung der in Bandlaufrichtung hintereinander angeordneten Elektrolysetanks und Einstellung unterschiedlicher, in Bandlaufrichtung ansteigender Stromdichte in den einzelnen Elektrolysetanks ist es möglich, einerseits hohe Bandgeschwindigkeiten von mehr als 100 m/min einzuhalten, und andererseits eine genügend hohe Gewichtsauflage der Beschichtung auf wenigstens einer Seite des Metallbands abzuscheiden, wobei die Beschichtung den für eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit erforderlichen Anteil des Chromoxids von wenigstens 5 mg/m2, bevorzugt von mehr als 7 mg/m2 aufweist. Bevorzugt übersteigt die gesamte Gewichtsauflage des Chromoxids 15 mg/m2 nicht, da bei höheren Gewichtsauflagen des Chromoxids eine verminderte Haftung von organischen Auflagen aus Lacken oder thermoplastischen Polymermaterialien beobachtet wird. Aus diesem Grund liegt ein bevorzugter Bereich für die Gewichtsauflage des Chromoxids zwischen 5 und 15 mg/ m2.By dividing the electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction and setting different current densities increasing in the strip running direction in the individual electrolysis tanks, it is possible on the one hand to maintain high strip speeds of more than 100 m / min and on the other hand to have a sufficiently high weight coating on at least one side of the To deposit metal strip, the coating having the chromium oxide content of at least 5 mg / m 2 , preferably more than 7 mg / m 2 , required for adequate corrosion resistance. The total weight of the chromium oxide preferably does not exceed 15 mg / m 2 , since with higher weights of the chromium oxide a reduced adhesion of organic coatings made of lacquers or thermoplastic polymer materials is observed. For this reason, a preferred range for the chromium oxide weight support is between 5 and 15 mg / m 2 .

Dadurch, dass in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks eine, verglichen mit dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks, niedrigere Stromdichte j1 bzw. j2 eingesetzt wird, kann außerdem Energie gespart werden, da für die Beaufschlagung der Anoden in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks geringere elektrische Ströme benötigt werden. Dennoch wird eine genügend hohe Gewichtsauflage von Chromoxid in der Beschichtung erzeugt, da auch bei den niedrigeren Stromdichten j1 und j2, die in dem ersten bzw. dem zweiten Elektrolysetank bzw. der vorderen und der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks eingestellt werden, bereits zu einem gewissen Anteil Chromoxid auf dem Metallsubstrat abgeschieden wird. Der größere Anteil von Chromoxid wird in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks abgeschieden, weil darin die hohe Stromdichte j3 eingestellt wird, bei der der Anteil des Chromoxids an der Gesamtauflage der Beschichtung höher ausfällt.The fact that in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks, a lower current density j 1 or, compared to the last electrolysis tank seen in the direction of travel of the belt or in the rear group of electrolysis tanks, j 2 is used, energy can also be saved since lower electric currents are required to act on the anodes in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks. Nevertheless, a sufficiently high weight support of chromium oxide is produced in the coating, since even at the lower current densities j 1 and j 2 , which are set in the first and the second electrolysis tank or the front and the middle group of electrolysis tanks certain proportion of chromium oxide is deposited on the metal substrate. The greater proportion of chromium oxide is seen in the last electrolysis tank or in the direction seen in the belt running direction rear group of electrolysis tanks, because it sets the high current density j 3 , in which the proportion of chromium oxide in the total coating is higher.

Da bereits in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks ein gewisser Gewichtsanteil der Gesamtauflage der abgeschiedenen Beschichtung, der bei ca. 9 bis 15 % liegt, auf das Chromoxid entfällt, bilden sich bereits in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks Chromoxidkristalle auf der Oberfläche des Metallbands aus. Diese Chromoxidkristalle wirken in dem letzten Elektrolysetank und/oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks als Keimzelle für das Anwachsen weiterer Oxidkristalle, weshalb dadurch die Effizienz der Abscheidung von Chromoxid bzw. der Anteil des Chromoxids an der Gesamtauflage der Beschichtung in dem letzten Elektrolysetank oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks zunimmt. Somit kann, unter energiesparender Verwendung von niedrigeren Stromdichten j1 und j2 in dem ersten und dem zweiten Elektrolysetank bzw. der vorderen und mittleren Gruppe von Elektrolysetanks, eine genügend hohe Auflage von Chromoxid von bevorzugt mehr als 5 mg/m2 auf der Oberfläche des Metallbands erzeugt werden.As already in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks a certain proportion by weight of the total coating, which is approximately 9 to 15%, is due to the chromium oxide Chromium oxide crystals already form on the surface of the metal strip in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks. These chromium oxide crystals act in the last electrolysis tank and / or in the rear group of electrolysis tanks as a germ cell for the growth of further oxide crystals, which is why the efficiency of the deposition of chromium oxide or the proportion of chromium oxide in the total coating layer in the last electrolysis tank or in the rear group of electrolysis tanks increases. Thus, with energy-saving use of lower current densities j 1 and j 2 in the first and second electrolysis tanks or the front and middle group of electrolysis tanks, a sufficiently high coating of chromium oxide of preferably more than 5 mg / m 2 on the surface of the Metal bands are generated.

Der in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks und in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks erzeugte Anteil des Chromoxids bildet aufgrund des höheren Sauerstoffanteils in der Beschichtung im Vergleich zu einem elektrolytischen Abscheiden mit höheren Stromdichten (und folglich geringerem Oxidanteil) eine dichtere Beschichtung aus, die zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit führt.The proportion of chromium oxide produced in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks and in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks forms with higher current densities (and consequently lower oxide proportion) due to the higher proportion of oxygen in the coating compared to electrolytic deposition ) a denser coating, which leads to improved corrosion resistance.

Die Verwendung von wenigstens zwei, bevorzugt von drei hintereinander angeordneten Elektrolysetanks oder Gruppen von Elektrolysetanks ermöglicht die Einhaltung einer hohen Bandgeschwindigkeit bei möglichst niedrigen Stromdichten, wodurch die Effizienz des Verfahrens gesteigert wird. Es hat sich gezeigt, dass zur Einhaltung einer bevorzugten Bandgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min eine Stromdicht von wenigstens 20 A/dm2 benötigt wird, damit eine Abscheidung einer Chrom-Chromoxidschicht auf wenigstens einer Oberfläche des Metallbands erfolgen kann. Diese Stromdicht von 20 A/dm2 stellt den ersten Stromdichteschwellwert bei einer Bandgeschwindigkeit von ca. 100 m/min dar, der das Regime I (keine Chromabscheidung) von Regime II (Chromabscheidung mit linearen Zusammenhang zwischen Stromdichte und der Chrom-Gewichtsauflage der abgeschiedenen Beschichtung) abgrenzt.The use of at least two, preferably three, electrolysis tanks or groups of electrolysis tanks arranged one behind the other makes it possible to maintain a high belt speed with the lowest possible current densities, thereby increasing the efficiency of the method. It has been shown that a current density of at least 20 A / dm 2 is required to maintain a preferred strip speed of at least 100 m / min, so that a chromium-chromium oxide layer can be deposited on at least one surface of the metal strip. This current density of 20 A / dm 2 is the first Current density threshold at a belt speed of approx. 100 m / min, which delimits regime I (no chrome deposition) from regime II (chrome deposition with a linear relationship between current density and the chrome weight support of the deposited coating).

Die Stromdichten (j1, j2, j3) in den Elektrolysetanks werden dabei jeweils an die Bandgeschwindigkeit angepasst, wobei zumindest im Wesentlichen ein linearer Zusammenhang zwischen der Bandgeschwindigkeit und der jeweiligen Stromdichte (j1, j2, j3) vorliegt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Stromdichte in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks kleiner ist als in dem zweiten Elektrolysetank oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks. Eine geringere Stromdichte in dem ersten Elektrolysetank oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks erzeugt unmittelbar auf der Oberfläche des Metallbands eine dichte und damit korrosionsbeständige Chrom-Chromoxidbeschichtung mit einem relativ hohen Chromoxidanteil, der bevorzugt bei mehr als 8%, insbesondere zwischen 8 und 15% und besonders bevorzugt bei mehr als 10 Gew.% liegt.The current densities (j 1 , j 2 , j 3 ) in the electrolysis tanks are each adapted to the belt speed, with at least essentially a linear relationship between the belt speed and the respective current density (j 1 , j 2 , j 3 ). It is advantageous if the current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks is lower than in the second electrolysis tank or in the middle group of electrolysis tanks. A lower current density in the first electrolysis tank or in the front group of electrolysis tanks produces a dense and therefore corrosion-resistant chromium-chromium oxide coating with a relatively high chromium oxide content, preferably at more than 8%, in particular between 8 and 15%, and directly on the surface of the metal strip is particularly preferably more than 10% by weight.

Zur Erzeugung der Stromdichten (j1, j2, j3) in den Elektrolysetanks ist zweckmäßig in jedem Elektrolysetank wenigstens ein Anodenpaar mit zwei gegenüberliegenden Anoden angeordnet, wobei das Metallband zwischen den gegenüberliegenden Anoden eines Anodenpaars durchläuft. Dadurch kann eine gleichmäßige Stromdichteverteilung um das Metallband erzielt werden. Zweckmäßig sind die Anodenpaare jedes Elektrolysetanks dabei unabhängig voneinander mit elektrischem Strom beaufschlagbar, so dass in den Elektrolysetanks unterschiedliche Stromdichten (j1, j2, j3) eingestellt werden können.To generate the current densities (j 1 , j 2 , j 3 ) in the electrolysis tanks, at least one pair of anodes with two opposite anodes is expediently arranged in each electrolysis tank, the metal strip passing between the opposite anodes of an anode pair. This enables a uniform current density distribution to be achieved around the metal strip. Expediently, the anode pairs of each electrolysis tank can be supplied with electrical current independently of one another, so that different current densities (j 1 , j 2 , j 3 ) can be set in the electrolysis tanks.

Die Bandgeschwindigkeit des Metallbands wird zweckmäßig so gewählt, dass die Elektrolysedauer (tE), in der das Metallband elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung steht, in jedem der Elektrolysetanks kleiner als 1,0 Sekunden ist und insbesondere zwischen 0,5 und 1,0 Sekunden liegt und bevorzugt zwischen 0,6 Sekunden und 0,9 Sekunden liegt.The strip speed of the metal strip is expediently chosen so that the electrolysis time (t E ) in which the metal strip is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution is less than 1.0 seconds in each of the electrolysis tanks and in particular between 0.5 and 1, 0 seconds and is preferably between 0.6 seconds and 0.9 seconds.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Metallband abgeschiedene Beschichtung weist zur Erzielung einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Metallbands bevorzugt eine Gewichtsauflage des Chroms von wenigstens 40 mg/m2 und insbesondere von 70 mg/m2 bis 180 mg/m2 auf. Der in der Beschichtung enthaltene Gewichtsanteil des Chromoxids an der gesamten Gewichtsauflage der Beschichtung liegt dabei bevorzugt bei wenigstens 5%, insbesondere bei mehr als 10% und bspw. zwischen 11 und 16%. Der Chromoxidanteil der Beschichtung weist dabei eine Gewichtsauflage des als Chromoxid gebundenen Chroms von wenigstens 3 mg Cr pro m2, insbesondere von 3 bis 15 mg/m2 und bevorzugt von wenigstens 7 mg Cr pro m2 auf.The coating deposited on the metal strip with the method according to the invention preferably has a chromium weight support of at least 40 mg / m 2 and in particular from 70 mg / m 2 to 180 mg / m 2 in order to achieve sufficient corrosion resistance of the coated metal strip. The one contained in the coating The proportion by weight of chromium oxide in the total weight of the coating is preferably at least 5%, in particular more than 10% and, for example, between 11 and 16%. The chromium oxide portion of the coating has a weight of chromium bound as chromium oxide of at least 3 mg Cr per m 2 , in particular from 3 to 15 mg / m 2 and preferably at least 7 mg Cr per m 2 .

Zweckmäßig wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine einzige Elektrolytlösung verwendet, d.h. die Elektrolysetanks sind alle mit derselben Elektrolytlösung befüllt.A single electrolyte solution is expediently used in the method according to the invention, i.e. the electrolysis tanks are all filled with the same electrolyte solution.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der Elektrolytlösung umfasst basisches Cr(III)-Sulfat (Cr2(SO4)3) als dreiwertige Chromverbindung. Die Konzentration der dreiwertigen Chromverbindung in der Elektrolytlösung beträgt sowohl bei dieser bevorzugten Zusammensetzung als auch in anderen Kompositionen wenigstens 10g/l und bevorzugt mehr als 15 g/l beträgt und liegt insbesondere bei 20 g/l oder mehr. Weitere zweckmäßige Bestandteile der Elektrolytlösung können Komplexbildner, insbesondere ein Alkalimetallcarboxylat, bevorzugt ein Salz der Ameisensäure, insbesondere Kaliumformat oder Natriumformat, sein. Bevorzugt liegt das Verhältnis des Gewichtsanteils der dreiwertigen Chromverbindung zum Gewichtsanteil der Komplexbildner, insbesondere der Formiate, zwischen 1:1,1 und 1:1,4 und bevorzugt zwischen 1:1,2 und 1:1,3 und insbesondere bei 1:1,25. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit kann die Elektrolytlösung ein Alkalimetallsulfat, bevorzugt Kalium- oder Natriumsulfat, umfassen. Bevorzugt ist die Elektrolytlösung frei von Halogeniden, insbesondere frei von Chlorid- und Bromid-Ionen sowie frei von einem Pufferungsmittel und insbesondere frei von einem Borsäure-Puffer.A preferred composition of the electrolytic solution comprises basic Cr (III) sulfate (Cr 2 (SO 4 ) 3 ) as a trivalent chromium compound. The concentration of the trivalent chromium compound in the electrolyte solution is both in this preferred composition and in other compositions at least 10 g / l and preferably more than 15 g / l and in particular is 20 g / l or more. Further useful constituents of the electrolyte solution can be complexing agents, in particular an alkali metal carboxylate, preferably a salt of formic acid, in particular potassium format or sodium format. The ratio of the proportion by weight of the trivalent chromium compound to the proportion by weight of the complexing agents, in particular the formates, is preferably between 1: 1.1 and 1: 1.4 and preferably between 1: 1.2 and 1: 1.3 and in particular 1: 1 , 25 To increase the conductivity, the electrolytic solution can comprise an alkali metal sulfate, preferably potassium or sodium sulfate. The electrolyte solution is preferably free of halides, in particular free of chloride and bromide ions and free of a buffering agent and in particular free of a boric acid buffer.

Der pH-Wert der Elektrolytlösung (gemessen bei einer Temperatur von 20°C) liegt bevorzugt zwischen 2,0 und 3,0 und besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 2,9 und insbesondere bei 2,7. Zur Einstellung des pH-Werts der Elektrolytlösung kann dieser eine Säure, bspw. Schwefelsäure, zugegeben werden.The pH of the electrolyte solution (measured at a temperature of 20 ° C.) is preferably between 2.0 and 3.0 and particularly preferably between 2.5 and 2.9 and in particular 2.7. An acid, for example sulfuric acid, can be added to adjust the pH of the electrolyte solution.

Nach dem elektrolytischen Aufbringen der Beschichtung kann auf die Oberfläche der Beschichtung aus Chrommetall und Chromoxid eine organische Beschichtung, insbesondere ein Lack oder ein thermoplastischer Kunststoff, bspw. eine Polymerfolie aus PET, PE, PP oder einer Mischung davon, aufgebracht werden, um einen zusätzlichen Schutz gegen Korrosion und eine Barriere gegen säurehaltige Füllgüter von Verpackungen auszubilden.After the electrolytic application of the coating, an organic coating, in particular a lacquer or a thermoplastic material, for example a polymer film made of PET, PE, PP or a mixture thereof, can be applied to the surface of the chromium metal and chromium oxide coating for additional protection against corrosion and a barrier against acidic contents of packaging.

Bei dem Metallband kann es sich um ein (zunächst unbeschichtetes) Stahlband (Schwarzblechband) oder um ein verzinntes Stahlband (Weißblechband) handeln.The metal strip can be a (initially uncoated) steel strip (black plate strip) or a tinned steel strip (tin plate strip).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, wobei diese Ausführungsbeispiele die Erfindung lediglich beispielhaft erläutern und in Bezug auf den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich nicht beschränken. Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1:
schematische Darstellung einer Bandbeschichtungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform mit drei in Bandlaufrichtung v hintereinander angeordneten Elektrolysetanks;
Figur 2:
schematische Darstellung einer Bandbeschichtungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform mit acht in Bandlaufrichtung v hintereinander angeordneten Elektrolysetanks;
Figur 3:
Schnittdarstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der ersten Ausführungsform beschichteten Metallbands;
Figur 4:
GDOES-Spektrum einer elektrolytisch auf einem Stahlband abgeschiedenen Schicht, welche Chrommetall, Chromoxid und Chrom-Carbide enthält, wobei das Chromoxid an der Oberfläche der Schicht liegt;
Figur 5:
Graphische Darstellung der auf einem Metallband abgeschieden Gewichtsauflage einer Beschichtung, welche Chrommetall und Chromoxid enthält, in Abhängigkeit der Temperatur der Elektrolytlösung und der Elektrolysedauer.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, these exemplary embodiments merely illustrating the invention by way of example and not restricting it in relation to the scope of protection defined by the following claims. The drawings show:
Figure 1:
schematic representation of a coil coating system for carrying out the method according to the invention in a first embodiment with three electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction v;
Figure 2:
schematic representation of a coil coating system for carrying out the method according to the invention in a second embodiment with eight electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction v;
Figure 3:
Sectional view of a metal strip coated with the method according to the invention in the first embodiment;
Figure 4:
GDOES spectrum of a layer electrolytically deposited on a steel strip, which contains chromium metal, chromium oxide and chromium carbides, the chromium oxide being on the surface of the layer;
Figure 5:
Graphical representation of the weight support of a coating, which contains chromium metal and chromium oxide, deposited on a metal strip, depending on the temperature of the electrolyte solution and the electrolysis time.

In Figur 1 ist schematisch eine Bandbeschichtungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Bandbeschichtungsanlage umfasst drei neben- bzw. hintereinander angeordnete Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c, die jeweils mit einer Elektrolytlösung E befüllt sind. Durch die Elektrolysetanks 1a-1c wird nacheinander ein zunächst unbeschichtetes Metallband M, insbesondere ein Stahlband, geleitet. Das Metallband M wird hierzu von einer hier nicht dargestellten Transporteinrichtung in eine Bandlaufrichtung v mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit durch die Elektrolysetanks 1a-1c gezogen. Oberhalb der Elektrolysetanks 1a-1c sind Stromrollen S angeordnet, über die das Metallband M als Kathode geschaltet wird. In jedem Elektrolysetank ist weiterhin eine Umlenkrolle U angeordnet, um die das Metallband M geführt ist und dadurch in den bzw. aus dem Elektrolysetank gelenkt wird.In Figure 1 a coil coating system for carrying out the method according to the invention is shown schematically in a first embodiment. The coil coating system comprises three electrolysis tanks 1a, 1b, 1c arranged side by side or one behind the other, each of which is filled with an electrolyte solution E. An initially uncoated metal strip M, in particular a steel strip, is passed through the electrolysis tanks 1a-1c in succession. For this purpose, the metal strip M is drawn through a transport device, not shown here, into a strip running direction v at a predetermined strip speed through the electrolysis tanks 1a-1c. Current rolls S are arranged above the electrolysis tanks 1a-1c, via which the metal strip M as Cathode is switched. A deflection roller U is also arranged in each electrolysis tank, around which the metal strip M is guided and is thereby directed into and out of the electrolysis tank.

Innerhalb jedes Elektrolysetanks 1a-1c ist jeweils unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Elektrolytlösung E mindestens ein Anodenpaar AP angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind in jedem Elektrolysetank 1a-1c zwei in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Anodenpaare AP vorgesehen. Das Metallband M wird dabei zwischen den gegenüberliegenden Anoden eines Anodenpaars AP hindurchgeführt. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 sind somit in jedem Elektrolysetank 1a, 1b, 1c zwei Anodenpaare AP so angeordnet, dass das Metallband M nacheinander durch diese Anodenpaare AP durchgeführt wird. Das in stromabwärtiger Richtung letzte Anodenpaar APc des in Bandlaufrichtung v gesehen letzten Elektrolysetanks 1c weist dabei im Vergleich zu den übrigen Anodenpaaren AP eine verkürzte Länge auf. Dadurch kann mit diesem letzten Anodenpaar APc bei Beaufschlagung mit einem gleich hohen elektrischen Strom eine höhere Stromdichte erzeugt werden.At least one anode pair AP is arranged in each electrolysis tank 1a-1c below the liquid level of the electrolyte solution E. In the exemplary embodiment shown, two anode pairs AP arranged one behind the other in the strip running direction are provided in each electrolysis tank 1a-1c. The metal strip M is passed between the opposite anodes of an anode pair AP. In the embodiment of Figure 1 Two anode pairs AP are thus arranged in each electrolysis tank 1a, 1b, 1c in such a way that the metal strip M is passed through these anode pairs AP in succession. The last anode pair APc in the downstream direction of the last electrolysis tank 1c seen in the strip running direction v has a shortened length in comparison to the other anode pairs AP. As a result, a higher current density can be generated with this last anode pair APc when an equally high electrical current is applied.

Bei dem Metallband M kann es sich um ein kaltgewalztes, zunächst unbeschichtetes Stahlband (Schwarzblechband) oder auch um ein verzinntes Stahlband (Weißblechband) handeln. Zur Vorbereitung des Elektrolyseverfahrens wird das Metallband M zunächst entfettet, gespült, gebeizt und nochmals gespült und in dieser vorbehandelten Form nacheinander durch die Elektrolysetanks 1a - 1c geleitet, wobei das Metallband M als Kathode geschaltet wird, indem über die Stromrollen S elektrischer Strom zugeführt wird. Die Bandgeschwindigkeit, mit der das Metallband M durch die Elektrolysetanks 1a-1c geleitet wird, beträgt mindestens 100 m/min und kann bis zu 900 m/min betragen.The metal strip M can be a cold-rolled, initially uncoated steel strip (black plate strip) or a tinned steel strip (tin plate strip). To prepare for the electrolysis process, the metal strip M is first degreased, rinsed, pickled and rinsed again and passed in this pretreated form through the electrolysis tanks 1 a - 1 c, the metal strip M being switched as a cathode by supplying electrical current via the current rollers S. The belt speed at which the metal belt M is passed through the electrolysis tanks 1a-1c is at least 100 m / min and can be up to 900 m / min.

In den in Bandlaufrichtung v hintereinander angeordneten Elektrolysetanks 1a-1c ist jeweils dieselbe Elektrolytlösung E eingefüllt. Die Elektrolytlösung E enthält eine dreiwertige Chromverbindung, bevorzugt basisches Cr(III)-Sulfat [Cr2(SO4)3]. Neben der dreiwertigen Chromverbindung enthält die Elektrolytlösung bevorzugt wenigstens einen Komplexbildner, beispielsweise ein Salz der Ameisensäure, insbesondere Kalium- oder Natriumformat. Das Verhältnis des Gewichtsanteils der dreiwertigen Chromverbindung zum Gewichtsanteil der Komplexbildner, insbesondere der Formate, liegt dabei bevorzugt zwischen 1:1,1 und 1:1,4 und besonders bevorzugt bei 1:1,25. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit kann die Elektrolytlösung E ein Alkalimetallsulfat, beispielsweise Kalium- oder Natriumsulfat, enthalten. Die Konzentration der dreiwertigen Chromverbindung in der Elektrolytlösung E liegt dabei bei wenigstens 10g/l und besonders bevorzugt bei 20g/l oder mehr. Der pH-Wert der Elektrolytlösung wird durch Zugabe einer Säure, beispielsweise Schwefelsäure, auf einen bevorzugten Wert zwischen 2,0 und 3,0 und insbesondere auf pH=2,7 eingestellt.The same electrolyte solution E is filled in each of the electrolysis tanks 1a-1c arranged one behind the other in the direction of tape travel v. The electrolytic solution E contains a trivalent chromium compound, preferably basic Cr (III) sulfate [Cr 2 (SO 4 ) 3 ]. In addition to the trivalent chromium compound, the electrolyte solution preferably contains at least one complexing agent, for example a salt of formic acid, in particular potassium or sodium format. The ratio of the proportion by weight of the trivalent chromium compound to the proportion by weight of the complexing agents, in particular the formats, is preferably between 1: 1.1 and 1: 1.4 and particularly preferably 1: 1.25. To increase the conductivity, the Electrolyte solution E contain an alkali metal sulfate, for example potassium or sodium sulfate. The concentration of the trivalent chromium compound in the electrolyte solution E is at least 10 g / l and particularly preferably 20 g / l or more. The pH of the electrolyte solution is adjusted to a preferred value between 2.0 and 3.0 and in particular to pH = 2.7 by adding an acid, for example sulfuric acid.

Die Temperatur der Elektrolytlösung E kann in allen Elektrolysetanks 1a-1c gleich hoch sein und liegt erfindungsgemäß bei höchstens 40°C. In bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch in den Elektrolysetanks 1a-1c auch unterschiedliche Temperaturen der Elektrolytlösung eingestellt werden. So kann beispielsweise die Temperatur der Elektrolytlösung in dem letzten Elektrolysetank 1c bei höchstens 40°C liegen und in den stromaufwärtig angeordneten Elektrolysetanks 1a und 1b kann eine höhere Temperatur vorliegen. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Temperatur der Elektrolytlösung in dem letzten Elektrolysetank 1c bevorzugt zwischen 25°C und 37°C und insbesondere bei 35°C. Die Temperatur der Elektrolytlösung in den ersten beiden Elektrolysetanks 1a, 1b liegt bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt zwischen 50°C und 75°C und insbesondere bei 55°C. Durch die niedrigere Temperatur der Elektrolytlösung E wird in dem letzten Elektrolysetank 1c die Abscheidung einer Chrom-/Chromoxid-Schicht mit einem höheren Anteil von Chromoxid gefördert.The temperature of the electrolyte solution E can be the same in all electrolysis tanks 1a-1c and, according to the invention, is at most 40 ° C. In preferred exemplary embodiments of the method according to the invention, however, different temperatures of the electrolyte solution can also be set in the electrolysis tanks 1a-1c. For example, the temperature of the electrolyte solution in the last electrolysis tank 1c can be at most 40 ° C. and a higher temperature can be present in the electrolysis tanks 1a and 1b arranged upstream. In this embodiment of the method according to the invention, the temperature of the electrolytic solution in the last electrolysis tank 1c is preferably between 25 ° C. and 37 ° C. and in particular 35 ° C. The temperature of the electrolyte solution in the first two electrolysis tanks 1a, 1b in this exemplary embodiment is preferably between 50 ° C. and 75 ° C. and in particular 55 ° C. Due to the lower temperature of the electrolytic solution E, the deposition of a chromium / chromium oxide layer with a higher proportion of chromium oxide is promoted in the last electrolysis tank 1c.

Dies wird aus dem Diagramm der Figur 5 deutlich, welches die auf dem Metallband abgeschiedene Gewichtsauflage des Chromoxidanteils (CrOx in mg/m2) einer Beschichtung B in Abhängigkeit der Temperatur (T in °C) der Elektrolytlösung und der Elektrolysedauer (tE in Sekunden) zeigt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass bei einer vorgegebenen Elektrolysedauer (von bspw. tE = 0,5 Sekunden) bei Temperaturen T unterhalb von 40°C eine höhere Gewichtsauflage von Chromoxid (CrOx) abgeschieden wird als bei höheren Temperaturen. Bei einer Temperatur T der Elektrolytlösung von ca. 35°C ist ein Maximum der Gewichtsauflage des Chromoxids zu beobachten. Daraus ergibt sich, dass in dem erfindungsgemäßen Temperaturbereich von bis zu 40°C und bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 °C die Abscheidung von Beschichtungen mit einem hohen Chromoxidanteil gefördert wird.This is from the diagram of the Figure 5 clearly shows the deposition of the chromium oxide content (CrOx in mg / m 2 ) of a coating B on the metal strip as a function of the temperature (T in ° C) of the electrolyte solution and the electrolysis time (t E in seconds). The diagram shows that with a given electrolysis time (e.g. t E = 0.5 seconds) at temperatures T below 40 ° C a higher weight of chromium oxide (CrOx) is deposited than at higher temperatures. At a temperature T of the electrolyte solution of approximately 35 ° C., a maximum of the weight support of the chromium oxide can be observed. It follows from this that the deposition of coatings with a high chromium oxide content is promoted in the temperature range according to the invention of up to 40 ° C. and preferably in the range from 20 to 40 ° C.

Weiterhin ist aus Figur 5 zu erkennen, dass mit zunehmender Elektrolysedauer tE die Gewichtsauflage des Chromoxids zunimmt. Zur Erzielung eines möglichst effizienten Beschichtungsverfahrens, welches in einem Bandbeschichtungsverfahren mit möglichst hohen Bandgeschwindigkeiten von bevorzugt mehr als 100 m/min durchführbar ist, sind niedrige Elektrolysedauern von weniger als 2 Sekunden in jedem der Elektrolysetanks 1a-1c zu bevorzugen. Das Diagramm der Figur 5 zeigt dabei, dass auch bereits bei geringen Elektrolysedauern von weniger als 1 Sekunde ausreichend hohe Gewichtsauflagen des Chromoxids von mehr als 20 mg/m2 erzielt werden können, wenn die Temperatur der Elektrolytlösung in dem erfindungsgemäßen Bereich von 40 °C oder weniger und insbesondere zwischen 20 °C und 38 °C liegt.Furthermore is off Figure 5 to recognize that the weight support of the chromium oxide increases with increasing electrolysis time t E. In order to achieve a coating process which is as efficient as possible and which can be carried out in a coil coating process with the highest possible belt speeds of preferably more than 100 m / min, low electrolysis times of less than 2 seconds in each of the electrolysis tanks 1a-1c are preferred. The diagram of the Figure 5 shows that even with short electrolysis times of less than 1 second, sufficiently high weight deposits of chromium oxide of more than 20 mg / m 2 can be achieved if the temperature of the electrolyte solution in the range according to the invention of 40 ° C. or less and in particular between 20 ° C and 38 ° C.

Je nach Bandgeschwindigkeit steht das als Kathode geschaltete und durch die Elektrolysetanks 1a-1c geleitete Metallband M während einer Elektrolysedauer tE elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung E. Bei Bandgeschwindigkeiten zwischen 100 und 700 m/min liegt die Elektrolysedauer in jedem der Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 Sekunden. Gemäß der Erfindung werden zur Erzielung einer hohen Beschichtungseffizienz und eines hohen Durchsatzes so hohe Bandgeschwindigkeiten eingestellt, dass die Elektrolysedauer tE in jedem Elektrolysetank 1a, 1b, 1c kleiner als 2 Sekunden ist und insbesondere zwischen 0,6 Sekunden und 1,8 Sekunden liegt. Die gesamte Elektrolysedauer in der das Metallband M über alle Elektrolysetanks 1a-1c hinweg elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung E steht, beträgt entsprechend zwischen 1,8 und 5,4 Sekunden.Depending on the belt speed, the metal strip M, which is connected as the cathode and passed through the electrolysis tanks 1a-1c, is in electrolytic contact with the electrolyte solution E during an electrolysis time t E. At belt speeds between 100 and 700 m / min, the electrolysis time is in each of the electrolysis tanks 1 a, 1b, 1c preferably between 0.5 and 2.0 seconds. According to the invention, in order to achieve a high coating efficiency and a high throughput, belt speeds are set so high that the electrolysis time t E in each electrolysis tank 1a, 1b, 1c is less than 2 seconds and is in particular between 0.6 seconds and 1.8 seconds. The total electrolysis time in which the metal strip M is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution E across all electrolysis tanks 1a-1c is accordingly between 1.8 and 5.4 seconds.

Die in den Elektrolysetanks 1a-1c angeordneten Anodenpaare AP können so mit elektrischem Gleichstrom beaufschlagt werden, dass in den Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c jeweils die gleiche Stromdichte vorliegt. Um eine Beschichtung B mit mehreren Schichten B1, B2, B3 unterschiedlicher Zusammensetzung auf dem Metallband M abzuscheiden, ist es jedoch auch möglich, unterschiedliche Stromdichten in den Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c einzustellen. So kann bspw. in dem in Bandlaufrichtung v gesehen stromaufwärtigen, ersten Elektrolysetank 1a eine niedrige Stromdichte j1, in dem in Bandlaufrichtung folgenden zweiten Elektrolysetank 1b eine mittlere Stromdichte j2 und in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank 1c eine hohe Stromdichte j3 eingestellt werden, so dass die Relation j1 <j2 < j3 gilt und die niedrige Stromdichte j1 > 20 A/dm2 ist.The anode pairs AP arranged in the electrolysis tanks 1a-1c can be supplied with direct electrical current in such a way that the same current density is present in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. In order to deposit a coating B with several layers B1, B2, B3 of different composition on the metal strip M, it is also possible to set different current densities in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. For example, a low current density j 1 can be set in the first electrolysis tank 1a upstream in the direction of tape travel v, a medium current density j 2 in the second electrolysis tank 1b in the direction of tape travel and a high current density j 3 in the last electrolysis tank 1c in the direction of tape travel , so that the relation j 1 <j 2 <j 3 applies and the low current density j 1 > 20 A / dm 2 .

Durch die eingestellten Stromdichten in den Elektrolysetanks 1a-1c wird auf wenigstens eine Seite des Metallbands M eine Chrommetall und Chromoxid enthaltende Schicht elektrolytisch abgeschieden, wobei in jedem der Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c eine Schicht B1, B2, B3 erzeugt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Stromdichten j1, j2, j3 in den einzelnen Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c weist jede elektrolytisch aufgebrachte Schicht B1, B2, B3 dabei eine unterschiedliche Zusammensetzung auf, die sich insbesondere durch den Anteil des Chromoxids unterscheidet.The current densities set in the electrolysis tanks 1a-1c electrolytically deposit a layer containing chromium metal and chromium oxide on at least one side of the metal strip M, a layer B1, B2, B3 being produced in each of the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. Due to the different current densities j 1 , j 2 , j 3 in the individual electrolysis tanks 1a, 1b, 1c, each electrolytically applied layer B1, B2, B3 has a different composition, which differs in particular by the proportion of chromium oxide.

In Figur 3 ist schematisch eine Schnittdarstellung eines einseitig mit dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrolytisch beschichteten Metallbands M gezeigt. Auf einer Seite des Metallbands M ist dabei eine Beschichtung B aufgebracht, die sich aus den einzelnen Schichten B1, B2, B3 zusammensetzt. Jede einzelne Schicht B1, B2, B3 wird dabei in einem der Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c auf die Oberfläche appliziert.In Figure 3 a sectional illustration of a metal strip M electrolytically coated on one side with the method according to the invention is shown schematically. A coating B is applied to one side of the metal strip M and is composed of the individual layers B1, B2, B3. Each individual layer B1, B2, B3 is applied to the surface in one of the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c.

Die Beschichtung B, die sich aus den einzelnen Schichten B1, B2, B3 zusammensetzt, enthält als wesentliche Bestandteile metallisches Chrom (Chrommetall) sowie Chromoxide (CrOx), wobei die Zusammensetzung der einzelnen Schichten B1, B2, B3 in Bezug auf ihren jeweiligen Gewichtsanteil von Chrommetall und Chromoxid aufgrund der unterschiedlichen Stromdichten j1, j2, j3 in den Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c unterschiedlich ist. Weiterhin trägt auch eine ggf. unterschiedliche Temperatur der Elektrolytlösung in den Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c dazu bei, dass sich die einzelnen Schichten in Bezug auf ihre Zusammensetzung unterscheiden, da (wie oben anhand Figur 5 erläutert) bei niedrigeren Temperaturen von 40°C oder weniger die Ausbildung von Chromoxid gefördert wird. Zur Erzielung eines möglichst hohen Oxidanteils in der Schicht B3 wird in dem letzten Elektrolysetank 1c bevorzugt eine hohe Stromdichte j3 (die höher als die Stromdichte j1, j2 in den vorangehenden Elektrolysetanks ist) und gleichzeitig eine niedrige Temperatur der Elektrolytlösung von 40°C oder weniger eingestellt.The coating B, which is composed of the individual layers B1, B2, B3, contains as essential components metallic chromium (chrome metal) and chromium oxides (CrOx), the composition of the individual layers B1, B2, B3 in relation to their respective weight fraction of Chromium metal and chromium oxide are different due to the different current densities j 1 , j 2 , j 3 in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c. Furthermore, a possibly different temperature of the electrolyte solution in the electrolysis tanks 1a, 1b, 1c also contributes to the fact that the individual layers differ in terms of their composition since (as above with reference to FIG Figure 5 explained) at lower temperatures of 40 ° C or less, the formation of chromium oxide is promoted. In order to achieve the highest possible proportion of oxide in the layer B3, a high current density j 3 (which is higher than the current density j 1 , j 2 in the preceding electrolysis tanks) and, at the same time, a low temperature of the electrolyte solution of 40 ° C. are preferably used in the last electrolysis tank 1c or less set.

Aufgrund der niedrigen Stromdichte j1 in dem ersten Elektrolysetank 1a weist die in dem ersten Elektrolysetank 1a aufgebrachte Schicht B1 im Vergleich zu der Schicht B2, die in dem zweiten (mittleren) Elektrolysetank 1b aufgebracht wird, einen höheren Oxidanteil auf, da sich bei kleineren Stromdichten, die sich innerhalb des Regime II befinden, höhere Oxidanteile in der Beschichtung ausbilden. Im letzten Elektrolysetank 1c wird eine Stromdichte j3 eingestellt, die im Regime III liegt, in dem ein erhöhter Chromoxidanteil in der Beschichtung erzeugt wird, der bevorzugt bei mehr als 40 Gew.% und besonders bevorzugt bei mehr als 50 Gew.% liegt.Due to the low current density j 1 in the first electrolysis tank 1a, the layer B1 applied in the first electrolysis tank 1a has a higher oxide content compared to the layer B2 which is applied in the second (middle) electrolysis tank 1b, since lower current densities , which are within Regime II, form higher oxide fractions in the coating. In the last electrolysis tank 1c, a current density j3 is set which lies in regime III, in which an increased chromium oxide content in of the coating is produced, which is preferably more than 40% by weight and particularly preferably more than 50% by weight.

In Tabelle 1 sind beispielhaft geeignete Stromdichten j1, j2, j3 in den einzelnen Elektrolysetanks 1a, 1b, 1c bei verschiedenen Bandgeschwindigkeiten dargestellt. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Stromdichten j1 im ersten Elektrolysetank 1a im Vergleich zu den Stromdichten j2 in dem zweiten Elektrolysetank 1b geringfügig kleiner sind und oberhalb eines unteren Grenzwerts von j0 = 20 A/dm2 liegen. Die in den ersten beiden Elektrolysetanks 1a, 1b vorliegenden Stromdichten j1, j2 befinden sich damit jeweils im Regime II, in dem ein linearer Zusammenhang zwischen der Stromdichte und der elektrolytisch abgeschiedenen Menge des Chroms (bzw. der abgeschiedenen Gewichtsauflage von Chrom) vorliegt. Die Stromdichte j1 des ersten Elektrolysetanks 1a ist dabei zweckmäßig so ausgewählt, dass sie nahe an der ersten Stromdichteschwelle liegt, die das Regime I (in dem noch keine Chromabscheidung erfolgt) von dem Regime II abgrenzt. Bei diesen niedrigen Stromdichten j1 wird eine Chrommetall-Chromoxid-Beschichtung (Schicht B1) auf der Oberfläche des Metallbands M mit einem höheren Chromoxid-Anteil abgeschieden, als bei höheren Stromdichten innerhalb des Regime II. Deshalb weist die in dem ersten Elektrolysetank 1a abgeschiedene Schicht B1 im Vergleich zu der im zweiten Elektrolysetank 1b abgeschiedenen Schicht B2 einen höheren Chromoxid-Anteil auf.Suitable current densities j 1 , j 2 , j 3 in the individual electrolysis tanks 1a, 1b, 1c at different belt speeds are shown in Table 1 by way of example. It can be seen from Table 1 that the current densities j 1 in the first electrolysis tank 1a are slightly smaller than the current densities j2 in the second electrolysis tank 1b and are above a lower limit value of j 0 = 20 A / dm 2 . The current densities j 1 , j 2 present in the first two electrolysis tanks 1a, 1b are therefore each in Regime II, in which there is a linear relationship between the current density and the electrolytically deposited amount of chromium (or the deposited weight support of chromium). The current density j 1 of the first electrolysis tank 1 a is expediently selected such that it is close to the first current density threshold, which delimits the regime I (in which no chromium deposition takes place yet) from the regime II. At these low current densities j 1 , a chrome metal-chromium oxide coating (layer B1) is deposited on the surface of the metal strip M with a higher chromium oxide content than at higher current densities within the regime II. The layer deposited in the first electrolysis tank 1a therefore has B1 has a higher chromium oxide content in comparison to the layer B2 deposited in the second electrolysis tank 1b.

In dem letzten Elektrolysetank 1a wird bevorzugt eine Stromdichte j3 eingestellt, die oberhalb der zweiten Stromdichteschwelle liegt, welche das Regime II von dem Regime III abgrenzt. Die Stromdichte j3 des letzten Elektrolysetanks 1c liegt also in dem Regime III, in dem eine teilweise Zersetzung der Chrommetall-Chromoxid-Beschichtung erfolgt und ein wesentlich höherer Chromoxid-Anteil abgeschieden wird als bei den Stromdichten im Regime II. Aus diesem Grund weist die im letzten Elektrolysetank 1c abgeschiedene Schicht B3 einen hohen Chromoxid-Anteil auf, der höher ist, als die Chromoxid-Anteile in den Schichten B1 und B2.A current density j 3 is preferably set in the last electrolysis tank 1a, which lies above the second current density threshold, which delimits regime II from regime III. The current density j 3 of the last electrolysis tank 1c is therefore in regime III, in which the chromium-metal-chromium oxide coating is partially decomposed and a significantly higher proportion of chromium oxide is deposited than in the current densities in regime II last electrolysis tank 1c deposited layer B3 has a high chromium oxide content which is higher than the chromium oxide content in layers B1 and B2.

Nach der elektrolytischen Beschichtung wird das mit der Beschichtung B versehene Metallband M gespült, getrocknet und eingeölt (beispielsweise mit DOS). Danach kann das elektrolytisch mit der Beschichtung B beschichtete Metallband M mit einer organischen Auflage auf die Oberfläche der Beschichtung B versehen werden. Bei der organischen Auflage kann es sich beispielsweise um einen organischen Lack oder um Polymerfilme aus thermoplastischen Polymeren wie PET, PP, PE oder Mischungen davon handeln. Die organische Auflage kann entweder in einem "Coil-Coating"-Verfahren oder in einem Tafel-Verfahren appliziert werden, wobei das beschichtete Metallband in dem Tafel-Verfahren zunächst in Tafeln zerteilt wird, die anschließend mit einem organischen Lack lackiert oder mit einem Polymerfilm beschichtet werden.After the electrolytic coating, the metal strip M provided with the coating B is rinsed, dried and oiled (for example with DOS). The metal strip M electrolytically coated with the coating B can then be provided with an organic coating on the surface of the coating B. The organic coating can be, for example, an organic lacquer or polymer films made from thermoplastic polymers such as PET, PP, PE or mixtures thereof. The organic overlay can be applied either in a "coil coating" process or in a board process, the coated metal strip in the board process first being divided into boards which are then coated with an organic lacquer or coated with a polymer film .

In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Bandbeschichtungsanlage mit acht in Bandlaufrichtung v hintereinander angeordneten Elektrolysetanks 1a-1h gezeigt. Die Elektrolysetanks 1a-1h sind dabei in drei Gruppen gruppiert, nämlich eine vordere Gruppe mit den beiden ersten Elektrolysetanks 1a, 1b, eine mittlere Gruppe mit den in Bandlaufrichtung nachfolgenden Elektrolysetanks 1c-1f und eine hintere Gruppe mit den beiden letzten Elektrolysetanks 1g und 1h. Erfindungsgemäß liegt in der hinteren Gruppe der Elektrolysetanks 1g und 1h eine Temperatur der Elektrolytlösung von 40°C oder weniger vor. In der vorderen Gruppe mit den beiden ersten Elektrolysetanks 1a, 1b und der mittleren Gruppe mit den Elektrolysetanks 1c-1f kann entweder dieselbe oder zumindest annähernd dieselbe Temperatur oder auch eine höhere Temperatur vorliegen. Zur Erhöhung der Abscheideeffizienz sind höhere Temperaturen von mehr als 50°C und insbesondere von ca. 55°C in den Elektrolysetanks 1a, 1b der vorderen Gruppe und den Elektrolysetanks 1c-1f der mittleren Gruppe zu bevorzugen. Aus apparativen Gründen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, dieselbe Temperatur in allen Elektrolysetanks 1a bis 1h einzustellen und durch Kühlung der Elektrolytlösung während des Elektrolyseprozesses aufrecht zu erhalten.In Figure 2 shows a second embodiment of a strip coating system with eight electrolysis tanks 1a-1h arranged one behind the other in the strip running direction v. The electrolysis tanks 1a-1h are grouped into three groups, namely a front group with the first two electrolysis tanks 1a, 1b, a middle group with the downstream electrolysis tanks 1c-1f and a rear group with the last two electrolysis tanks 1g and 1h. According to the invention, a temperature of the electrolytic solution of 40 ° C. or less is present in the rear group of the electrolysis tanks 1g and 1h. In the front group with the two first electrolysis tanks 1a, 1b and the middle group with the electrolysis tanks 1c-1f, either the same or at least approximately the same temperature or a higher temperature can be present. To increase the separation efficiency, higher temperatures of more than 50 ° C. and in particular of approximately 55 ° C. in the electrolysis tanks 1a, 1b of the front group and the electrolysis tanks 1c-1f of the middle group are preferred. For apparatus reasons, however, it can also be expedient to set the same temperature in all electrolysis tanks 1a to 1h and to maintain it by cooling the electrolyte solution during the electrolysis process.

In den Gruppen von Elektrolysetanks liegen bevorzugt unterschiedlich hohe Stromdichten j1, j2, j3 vor, wobei in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks 1a, 1b eine niedrige Stromdichte j1, in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks 1c-1f eine mittlere Stromdichte j2 und in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks 1g, 1h eine hohe Stromdichte j3 vorliegt, wobei j1 < j2 < j3 ist und die niedrige Stromdichte j1 > 20 A/dm2 ist.Current densities j 1 , j 2 , j 3 are preferably present in the groups of electrolysis tanks, with a low current density j 1 in the front group of electrolysis tanks 1 a -1f and an average current density j 2 in the middle group of electrolysis tanks 1 c- 1 f and in the rear group of electrolysis tanks 1g, 1h there is a high current density j 3 , where j 1 <j 2 <j 3 and the low current density j 1 > 20 A / dm 2 .

In Tabelle 2 sind analog zur Tabelle 1 beispielhaft geeignete Stromdichten j1, j2, j3 in den einzelnen Elektrolysetanks 1a bis 1h bei verschiedenen Bandgeschwindigkeiten dargestellt, wobei in den Elektrolysetanks 1a, 1b der vorderen Gruppe jeweils eine Stromdichte j1, in den Elektrolysetanks 1c bis 1f der mittleren Gruppe jeweils eine Stromdichte j2 und in den Elektrolysetanks 1g, 1h der hinteren Gruppe jeweils eine Stromdichte j3 eingestellt ist, wobei j1 < j2 < j3 ist.Analogous to Table 1, Table 2 shows examples of suitable current densities j 1 , j 2 , j 3 in the individual electrolysis tanks 1a to 1h at different belt speeds, with a current density j 1 in each of the electrolysis tanks 1a, 1b of the front group in the electrolysis tanks 1c to 1f of the middle group each a current density j 2 and in the electrolysis tanks 1g, 1h of the rear group a current density j 3 is set, where j 1 <j 2 <j 3 .

In der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks 1a, 1b wird elektrolytisch eine Chrommetall und Chromoxid enthaltende erste Schicht B1 und in der zweiten Gruppe von Elektrolysetanks 1c-1f eine zweite Schicht B2 und in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks 1g, 1h eine dritte Schicht B3 auf das Metallband M appliziert. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 weisen die Schichten B1, B2, B3 dabei aufgrund der unterschiedlichen Stromdichten j1, j2, j3 und ggf. unterschiedlicher Temperatur in den hintereinander angeordneten Gruppen von Elektrolysetanks unterschiedliche Zusammensetzungen auf, wobei die Schicht B1 einen höheren Chromoxid-Anteil enthält als die zweite Schicht B2 und die dritte Schicht B3 einen höheren Chromoxid-Anteil enthält als die beiden Schichten B1 und B2.In the front group of electrolysis tanks 1a, 1b electrolytically a first layer B1 containing chromium metal and chromium oxide and in the second group of electrolysis tanks 1c-1f a second layer B2 and in the rear group of electrolysis tanks 1g, 1h a third layer B3 on the metal strip M applied. As in the embodiment of Figure 1 Because of the different current densities j 1 , j 2 , j 3 and possibly different temperatures in the groups of electrolysis tanks arranged one behind the other, layers B1, B2, B3 have different compositions, layer B1 containing a higher chromium oxide content than the second Layer B2 and the third layer B3 contains a higher chromium oxide content than the two layers B1 and B2.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Bandbeschichtungsanlage von Figur 2 auf der Oberfläche des Metallbands M applizierte Beschichtung B weist damit im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung und Struktur auf wie in Figur 3 dargestellt.The with the inventive method in the coil coating system from Figure 2 Coating B applied to the surface of the metal strip M thus has essentially the same composition and structure as in FIG Figure 3 shown.

Die gesamte Elektrolysedauer, in der das Metallband M elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung E steht, liegt in dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 über alle Elektrolysetanks 1a-1h hinweg bevorzugt bei weniger als 16 Sekunden und insbesondere zwischen 4 und 16 Sekunden.The total electrolysis time in which the metal strip M is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution E is in the exemplary embodiment of Figure 2 across all electrolysis tanks 1a-1h preferably in less than 16 seconds and in particular between 4 and 16 seconds.

Mit der Bandbeschichtungsanlage von Figur 2 können wegen der höheren Anzahl der Elektrolysetanks und der damit einhergehenden höheren Gesamt-Elektrolysedauer, in der sich das als Kathode geschaltete Metallband elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung E befindet, Beschichtungen B mit höheren Gewichtsauflagen erzeugt werden.With the coil coating line from Figure 2 Because of the higher number of electrolysis tanks and the associated higher total electrolysis time, in which the metal strip connected as the cathode is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution E, coatings B with higher weight requirements can be produced.

Zur Erzielung einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit weisen die Beschichtungen B bevorzugt eine gesamte Gewichtsauflage des Chroms von wenigstens 40 mg/m2 und besonders bevorzugt von 70 mg/m2 bis 180 mg/m2 auf. Der im Chromoxid enthaltenen Anteil der gesamten Gewichtsauflage des Chroms liegt dabei, gemittelt über die gesamte Auflage der Schicht B, bei wenigstens 5% und bevorzugt zwischen 10% und 15%. Zweckmäßig weist die Beschichtung B insgesamt einen Chromoxid-Anteil mit einer Gewichtsauflage des als Chromoxid gebundenen Chroms von wenigstens 3 mg Chrom pro m2 und insbesondere von 3 bis 15 mg/m2 auf. Bevorzugt beträgt die Gewichtsauflage des als Chromoxid gebundenen Chroms, gemittelt über die gesamte Auflage der Beschichtung B, wenigstens 7 mg Chrom pro m2. Eine gute Haftung von organischen Lacken oder thermoplastischen Polymermaterialien auf der Oberfläche der Beschichtung B kann bei Gewichtsauflagen des Chromoxids bis ca. 15 mg/m2 erzielt werden. Bei höheren Chromoxidauflagen ist eine Verschlechterung der Haftung organischer Auflagen wie Lacke oder Polymerfolien zu beobachten. Ein bevorzugter Bereich für die Gewichtsauflage des Chromoxids in der Beschichtung B liegt daher zwischen 5 und 15 mg/ m2.To achieve adequate corrosion resistance, the coatings B preferably have a total chromium weight support of at least 40 mg / m 2 and particularly preferably from 70 mg / m 2 to 180 mg / m 2 . The proportion of the total chromium oxide weight support contained in the chromium oxide, averaged over the entire support of layer B, is at least 5% and preferably between 10% and 15%. Coating B expediently has a total chromium oxide content with a chromium oxide bond weight of chromium bound of at least 3 mg chromium per m 2 and in particular 3 to 15 mg / m 2 . The weight of the chromium bound as chromium oxide, averaged over the entire coating B coating, is preferably at least 7 mg of chromium per m 2 . Good adhesion of organic paints or thermoplastic polymer materials to the surface of coating B can be achieved with chromium oxide weights of up to approximately 15 mg / m 2 . With higher chromium oxide coatings, a deterioration in the adhesion of organic coatings such as paints or polymer films can be observed. A preferred range for the weight of the chromium oxide in the coating B is therefore between 5 and 15 mg / m 2 .

Beispiele:Examples:

Nachfolgend werden zur Erläuterung der Ausführung der Erfindung Laborversuche zur Beschichtung von Stahlblechen mit einer Chrom-/Chromoxidbeschichtung im Detail dargestellt:
In Tabelle 3 ist ein Beispiel für die Zusammensetzung einer Elektrolytlösung angegeben, die ein Cr(III)-Salz (Cr2(SO4)3) enthält und für Beschichtungsversuche in einer Laborapparatur zur elektrolytischen Beschichtung eines Metallbands eingesetzt worden ist. Die Parameter der verwendeten Elektrolytlösung können Tabelle 4 entnommen werden. Das als Bestandteil der Elektrolytlösung verwendete Cr(III)-Salz sollte möglichst frei von organischen Rückständen sein. Die Darstellung der Cr(III)-Salze kann großtechnisch mittels Reduktion aus Cr(VI)-Salzen durchgeführt werden. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt ein unedleres Metall als Chrom (Variante 1), oder alternativ eine organische Komponente verwendet (Variante 2). Der pH-Wert der Elektrolytlösung wurde mittels Zugabe von Schwefelsäure mit abschließendem Auffüllen mit deionisiertem Wasser eingestellt.
Laboratory tests for coating steel sheets with a chromium / chromium oxide coating are described in detail below to explain the embodiment of the invention:
Table 3 shows an example of the composition of an electrolyte solution which contains a Cr (III) salt (Cr 2 (SO 4 ) 3 ) and has been used for coating experiments in a laboratory apparatus for the electrolytic coating of a metal strip. The parameters of the electrolyte solution used can be found in Table 4. The Cr (III) salt used as part of the electrolyte solution should be as free as possible from organic residues. The Cr (III) salts can be prepared on an industrial scale by reduction from Cr (VI) salts. A less noble metal than chromium (variant 1), or alternatively an organic component (variant 2) is preferably used as the reducing agent. The pH of the electrolyte solution was adjusted by adding sulfuric acid and then filling up with deionized water.

Als Substrat für die Beschichtungsversuche wurde ein bereits mit einer Chrom-/ChromoxidSchicht beschichtetes Stahlblech verwendet. Dieses Material wurde bei 55 °C elektrolytisch mit einem Chrom(III)-Elektrolyten beschichtet und die nachstehende Tabelle 5 beschreibt die bereits vorhandene Beschichtung des Stahlblechs mit Chrommetall und Chromoxid. Es ist erkennbar, dass hauptsächlich Chrommetall und nur wenig Chromoxid entstand.A steel sheet already coated with a chromium / chromium oxide layer was used as the substrate for the coating experiments. This material was electrolytically coated with a chromium (III) electrolyte at 55 ° C. and Table 5 below describes the already existing coating of the steel sheet with chromium metal and chromium oxide. It can be seen that mainly chromium metal and only a little chromium oxide was formed.

Die Chrommetallbestimmung erfolgte dabei nach EURO Norm EN 10202 (Cr-metal photometric (euro-norm) step 2: 120 ml NaCO3 and 15 mA/plane; successfull dissolution visible by potential step, oxidation with 10 ml 6% H2O2, photometric @ 370 nm). Die Chromoxidbestimmung erfolgte ebenfalls nach EURO Norm EN 10202 (Cr-oxides photometric: (euro-norm) step 1: 40 ml NaOH (330g/L), reaction at 90 °C for 10 minutes, oxidation with 10 ml 6% H2O2, photometric @ 370 nm) .The chromium metal determination was carried out according to EURO Norm EN 10202 (Cr-metal photometric (euro-norm) step 2: 120 ml NaCO 3 and 15 mA / plane; successfull dissolution visible by potential step, oxidation with 10 ml 6% H 2 O 2 , photometric @ 370 nm). The chromium oxide determination was also carried out according to the EURO standard EN 10202 (Cr-oxides photometric: (euro-norm) step 1: 40 ml NaOH (330g / L), reaction at 90 ° C for 10 minutes, oxidation with 10 ml 6% H 2 O 2 , photometric @ 370 nm).

Als Vorbereitung für die Laborbeschichtung wurde das Substrat entfettet (2.5 A/dm2 kathodisch geschaltet, 30 sek. , 70 °C in Natronlauge) und anschließend mit deionisertem Wasser gespült. Auf den anschließenden Beizvorgang wurde aufgrund der schon vorhandenen metallischen Beschichtung verzichtet.In preparation for the laboratory coating, the substrate was degreased (2.5 A / dm 2 connected cathodically, 30 sec., 70 ° C in sodium hydroxide solution) and then rinsed with deionized water. The subsequent pickling process was dispensed with due to the already existing metallic coating.

Beschichtungsparameter und Ergebnisse:Coating parameters and results:

Die Tabellen 6 und 7 fassen die Parameter und die Ergebnisse der Beschichtungsversuche zusammen. Dabei wurde eine großtechnische Beschichtung eines Stahlbands mit einer Bandgeschwindigkeit von 100 m/min simuliert. Bei dieser Geschwindigkeit liegt die gewählte und während des Versuches jeweils konstant gehaltene Stromdichte von 60 A/dm2 in Regime III (vgl. Tabelle 2) und erzeugt so (jedenfalls bei den niedrigeren Temperaturen) hauptsächlich Chromoxid. In den Laborversuchen wurden sowohl die Temperaturen der Elektrolytlösungen als auch die Haltezeiten (Elektrolysedauer) im Regime III variiert. Beschichtet wurde jeweils die Unterseite des Substrats. Die Elektrolysedauer im betreffenden Regime III ist in Tabelle 5 mit "Zeit (s) Segment 1" angegeben.Tables 6 and 7 summarize the parameters and the results of the coating tests. A large-scale coating of a steel strip with a belt speed of 100 m / min was simulated. At this speed, the selected current density of 60 A / dm 2, which is kept constant during the test, is in Regime III (see Table 2) and thus (at least at the lower temperatures) mainly produces chromium oxide. In the laboratory tests, both the temperatures of the electrolyte solutions and the holding times (electrolysis time) were varied in Regime III. The underside of the substrate was coated in each case. The electrolysis time in the relevant regime III is given in Table 5 with "time (s) segment 1".

Es ist zu beobachten, dass bei Temperaturen der Elektrolytlösung im Bereich von 22 °C bis ca. 37°C eine Erhöhung des Chromoxidanteils der Beschichtung und bei Temperaturen ab ca. 40°C ein wesentlich geringerer Anteil des Chromoxids in der Beschichtung vorhanden ist. Zur Erzielung von chromhaltigen Beschichtungen mit einem hohen Anteil an Chromoxid werden daher erfindungsgemäß Elektrolyttemperaturen von höchstens 40°C eingesetzt. Um eine Beschichtung zu erzeugen, die an der Oberfläche einen möglichst hohen Chromoxidgehalt aufweist, erfolgt die Beschichtung bei Elektrolyttemperaturen unterhalb von 40°C dabei erfindungsgemäß in dem letzten Elektrolysetank oder in einer hinteren Gruppe von Elektrolysetanks.It can be observed that at temperatures of the electrolyte solution in the range from 22 ° C. to approx. 37 ° C. there is an increase in the chromium oxide content of the coating and at temperatures from approx. 40 ° C. a significantly lower proportion of the chromium oxide is present in the coating. To achieve chromium-containing coatings with a high proportion of chromium oxide, electrolyte temperatures of at most 40 ° C. are therefore used according to the invention. In order to produce a coating that has the highest possible chromium oxide content on the surface, the coating is carried out at electrolyte temperatures below 40 ° C. according to the invention in the last electrolysis tank or in a rear group of electrolysis tanks.

In den Laborversuchen lagen die Elektrolysedauern im jeweiligen Regime (Segment) bei weniger als 2 Sekunden. Mit zunehmender Elektrolysedauer wurde in den Laborversuchen eine höhere Oxidbelegungen beobachtet. Allerdings sind kurze Elektrolysedauern von weniger als 2 Sekunden hinsichtlich der Effizienz in einer großtechnischen Verfahrensführung zu bevorzugen, da hier mit hohen Bandgeschwindigkeiten von bevorzugt mehr als 100 m/min gearbeitet wird. Tabelle 1: Stromdichten j1, j2, j3 in den einzelnen Elektrolysetanks des ersten Ausführungsbeispiels (mit 3 Elektrolysetanks 1a - 1c) bei verschiedenen Bandgeschwindigkeiten v: Tank 1a 1b 1c v [m/min] J1/ [A/dm2] J2 / [A/d m2] J3 / [A/d m2] 100 25 29 75 150 41 45 91 200 57 61 107 300 73 77 133 400 89 93 149 500 105 109 165 Tabelle 2: Stromdichten j1, j2, j3 in den einzelnen Elektrolysetanks des zweiten Ausführungsbeispiels (mit 8 Elektrolysetanks 1a - 1h, die zu drei Gruppen gruppiert sind) bei verschiedenen Bandgeschwindigkeiten v: Tank 1a 1b 1c 1d 1e 1f 1g 1h v [m/min] J1/ [A/dm2] J1/ [A/d m2] J2 / [A/d m2] J2 / [A/dm2] J2 / [A/d m2] J2 / [A/dm2] J3 / [A/dm2] J3 / [A/dm2] 100 25 25 29 29 29 29 75 75 150 41 41 45 45 45 45 91 91 200 57 57 61 61 61 61 107 107 300 73 73 77 77 77 77 133 133 400 89 89 93 93 93 93 149 149 500 105 105 109 109 109 109 165 165 Tabelle 3: Zusammensetzung der Elektrolytlösung Substanz eingesetzte Menge / L Natriumformiat 41,4 g basisches Chromsulfat 120 g Schwefelsäure 96% ∼7.5 ml Natriumsulfat 100 g

Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003
Figure imgb0004
In the laboratory tests, the electrolysis times in the respective regime (segment) were less than 2 seconds. As the duration of the electrolysis increased, a higher oxide occupancy was observed in the laboratory tests. However, short electrolysis times of less than 2 seconds are large in terms of efficiency Process control to be preferred since high belt speeds of preferably more than 100 m / min are used here. <b> Table 1: </b> Current densities j <sub> 1 </sub>, j <sub> 2 </sub>, j <sub> 3 </sub> in the individual electrolysis tanks of the first exemplary embodiment (with 3rd Electrolysis tanks 1a - 1c) at different belt speeds v: tank 1a 1b 1c v [m / min] J 1 / [A / dm 2 ] J 2 / [A / dm 2 ] J 3 / [A / dm 2 ] 100 25th 29 75 150 41 45 91 200 57 61 107 300 73 77 133 400 89 93 149 500 105 109 165 tank 1a 1b 1c 1d 1e 1f 1g 1h v [m / min] J 1 / [A / dm 2 ] J 1 / [A / dm 2 ] J 2 / [A / dm 2 ] J 2 / [A / dm 2 ] J 2 / [A / dm 2 ] J 2 / [A / dm 2 ] J 3 / [A / dm 2 ] J 3 / [A / dm 2 ] 100 25th 25th 29 29 29 29 75 75 150 41 41 45 45 45 45 91 91 200 57 57 61 61 61 61 107 107 300 73 73 77 77 77 77 133 133 400 89 89 93 93 93 93 149 149 500 105 105 109 109 109 109 165 165 substance amount used / L Sodium formate 41.4 g basic chromium sulfate 120 g Sulfuric acid 96% ∼7.5 ml Sodium sulfate 100 g
Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003
Figure imgb0004

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines mit einer Beschichtung (B) beschichteten Metallbands (M), wobei die Beschichtung (B) Chrommetall und Chromoxid enthält und elektrolytisch aus einer Elektrolytlösung (E), welche eine dreiwertige Chromverbindung enthält, auf das Metallband (M) aufgebracht wird, indem das Metallband (M) als Kathode geschaltet während einer Elektrolysedauer in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (M) mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit (v) in einer Bandlaufrichtung nacheinander durch mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete Elektrolysetanks (1a, 1b, 1c; 1a bis 1h) geleitet wird, wobei zumindest in dem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank (1c; 1h) oder in einer hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) die Elektrolytlösung (E) eine über das Volumen des Elektrolysetanks gemittelte Temperatur von weniger als 40°C und bevorzugt zwischen 25°C und 38°C aufweist und die Elektrolysedauer (tE), in der das Metallband (M) elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) steht, in dem letzten Elektrolysetank (1c) oder in der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) kleiner als 2,0 Sekunden ist.Method for producing a metal strip (M) coated with a coating (B), the coating (B) containing chromium metal and chromium oxide and being applied electrolytically to the metal strip (M) from an electrolyte solution (E) which contains a trivalent chromium compound, by bringing the metal strip (M) connected as the cathode into contact with the electrolyte solution (E) during an electrolysis period, characterized in that the metal strip (M) at a predetermined strip speed (v) in a strip running direction one after the other through a plurality of electrolysis tanks arranged one behind the other in the strip running direction (1a, 1b, 1c; 1a to 1h), wherein at least in the last electrolysis tank (1c; 1h) or in a rear group of electrolysis tanks (1g, 1h) as seen in the direction of travel of the tape, the electrolyte solution (E) is one over the volume of the Electrolysis tanks averaged temperature of less than 40 ° C and preferably between 25 ° C and 38 ° C and the electrolysis time er (t E ), in which the metal strip (M) is in electrolytically effective contact with the electrolytic solution (E), in the last electrolysis tank (1c) or in the rear group of electrolysis tanks (1g, 1h) for less than 2.0 seconds is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolysedauer (tE), in der das Metallband (M) elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) steht, in jedem der Elektrolysetanks (1a - 1h) kleiner als 2,0 Sekunden ist, und bevorzugt zwischen 0,3 und 2,0 Sekunden, insbesondere zwischen 0,6 Sekunden und 1,8 Sekunden liegt, wobei die gesamte Elektrolysedauer (tE), in der das Metallband (M) elektrolytisch wirksam in Kontakt mit der Elektrolytlösung (E) steht, bevorzugt zwischen 2 Sekunden und 16 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 4 Sekunden und 14 Sekunden liegt.A method according to claim 1, characterized in that the electrolysis time (t E ) in which the metal strip (M) is in electrolytically effective contact with the electrolyte solution (E) in each of the electrolysis tanks (1a - 1h) is less than 2.0 seconds , and is preferably between 0.3 and 2.0 seconds, in particular between 0.6 seconds and 1.8 seconds, the total electrolysis time (t E ) in which the metal strip (M) is electrolytically active in contact with the electrolyte solution (E) is preferably between 2 seconds and 16 seconds and particularly preferably between 4 seconds and 14 seconds. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank (1a) oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks (1a, 1b) größer als 40°C ist und insbesondere zwischen 50°C und 75°C liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the average temperature of the electrolytic solution in the first electrolysis tank (1a) or in the front group of electrolysis tanks (1a, 1b) is greater than 40 ° C and in particular between 50 ° C and 75 ° C lies. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die über das Volumen des jeweiligen Elektrolysetanks gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in allen Elektrolysetanks (1a - 1c; 1a - 1h) und insbesondere in dem letzten Elektrolysetank oder der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks zwischen 20°C und weniger als 40°C und bevorzugt zwischen 25°C und 38°C liegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature of the electrolyte solution averaged over the volume of the respective electrolysis tank in all electrolysis tanks (1a - 1c; 1a - 1h) and in particular in the last electrolysis tank or the rear group of electrolysis tanks between 20 ° C and less than 40 ° C and preferably between 25 ° C and 38 ° C. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband zumindest durch einen ersten Elektrolysetank (1a) oder eine vordere Gruppe von Elektrolysetanks (1a, 1b) und durch einen letzten Elektrolysetank (1c) oder eine hintere Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) geführt wird, wobei die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem ersten Elektrolysetank (1a) oder der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks (1a, 1b) größer ist als die gemittelte Temperatur der Elektrolytlösung in dem letzten Elektrolysetank (1c) oder der hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal strip at least through a first electrolysis tank (1a) or a front group of electrolysis tanks (1a, 1b) and through a last electrolysis tank (1c) or a rear group of electrolysis tanks (1g, 1h ), the mean temperature of the electrolytic solution in the first electrolysis tank (1a) or the front group of electrolysis tanks (1a, 1b) being greater than the mean temperature of the electrolytic solution in the last electrolysis tank (1c) or the rear group of electrolysis tanks ( 1g, 1h). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem in Bandlaufrichtung gesehen ersten Elektrolysetank (1a) oder in der vorderen Gruppe von Elektrolysetanks (1a, 1b) eine niedrige Stromdichte (j1), in dem in Bandlaufrichtung folgenden zweiten Elektrolysetank (1b) oder in der mittleren Gruppe von Elektrolysetanks (1c - 1f) eine mittlere Stromdichte (j2) und in einem in Bandlaufrichtung gesehen letzten Elektrolysetank (1c) oder in einer hinteren Gruppe von Elektrolysetanks (1g, 1h) eine hohe Stromdichte (j3) vorliegt, wobei j1 ≤ j2 ≤ j3 ist und die niedrige Stromdichte (j1) größer als 20 A/dm2 ist.A method according to claim 7, characterized in that a low current density (j 1 ) in the first electrolysis tank (1a) or in the front group of electrolysis tanks (1a, 1b), in the second electrolysis tank (1b) or there is a medium current density (j 2 ) in the middle group of electrolysis tanks (1c - 1f) and a high current density (j 3 ) in a last electrolysis tank (1c) as seen in the direction of travel of the strip or in a rear group of electrolysis tanks (1g, 1h), where j 1 ≤ j 2 ≤ j 3 and the low current density (j 1 ) is greater than 20 A / dm 2 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytlösung neben der dreiwertigen Chromverbindung, welche bevorzugt basisches Cr(III)-Sulfat (Cr2(SO4)3) umfasst, wenigstens einen Komplexbildner, insbesondere ein Alkalimetallcarboxylat, bevorzugt ein Salz der Ameisensäure, insbesondere Kaliumformat oder Natriumformat, umfasst, wobei das Verhältnis des Gewichtsanteils der dreiwertigen Chromverbindung zum Gewichtsanteil der Komplexbildner, insbesondere der Formiate, zwischen 1:1,1 und 1:1,4 und bevorzugt zwischen 1:1,2 und 1:1,3 und besonders bevorzugt bei 1:1,25 liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte solution in addition to the trivalent chromium compound, which preferably comprises basic Cr (III) sulfate (Cr 2 (SO 4 ) 3 ), at least one complexing agent, in particular an alkali metal carboxylate, preferably a salt of Formic acid, in particular potassium format or sodium format, the ratio of the proportion by weight of the trivalent chromium compound to the proportion by weight of the complexing agents, in particular the formates, between 1: 1.1 and 1: 1.4 and preferably between 1: 1.2 and 1: 1 , 3 and particularly preferably 1: 1.25. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytlösung zur Erhöhung der Leitfähigkeit ein Alkalimetallsulfat, bevorzugt Kalium- oder Natriumsulfat, umfasst, und/oder frei von Halogeniden, insbesondere frei von Chlorid- und Bromid-Ionen sowie frei von einem Pufferungsmittel und insbesondere frei von einem Borsäure-Puffer, ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte solution to increase the conductivity comprises an alkali metal sulfate, preferably potassium or sodium sulfate, and / or free of halides, in particular free of chloride and bromide ions and free of a buffering agent and in particular free of a boric acid buffer. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der dreiwertigen Chromverbindung in der Elektrolytlösung wenigstens 10g/l und bevorzugt mehr als 15 g/l beträgt und besonders bevorzugt bei 20 g/l oder mehr liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the concentration of the trivalent chromium compound in the electrolytic solution is at least 10 g / l and preferably more than 15 g / l and particularly preferably 20 g / l or more. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Elektrolytlösung (gemessen bei einer Temperatur von 20°C) zwischen 2,0 und 3,0 und bevorzugt zwischen 2,5 und 2,9 und besonders bevorzugt bei 2,7 liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pH of the electrolyte solution (measured at a temperature of 20 ° C) between 2.0 and 3.0 and preferably between 2.5 and 2.9 and particularly preferably at 2 , 7 lies. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband mit einer Bandgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min durch die Elektrolytlösung bewegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal strip is moved through the electrolyte solution at a strip speed of at least 100 m / min. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Elektrolytlösung aufgebrachte Beschichtung eine gesamte Gewichtsauflage des Chroms von wenigstens 40 mg/m2, bevorzugt von 70 mg/m2 bis 180 mg/m2 aufweist, wobei der im Chromoxid enthaltene Anteil der gesamten Gewichtsauflage des Chroms bei wenigstens 5%, bevorzugt bei 10 bis 15% liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating applied from the electrolyte solution has a total weight support of chromium of at least 40 mg / m 2 , preferably from 70 mg / m 2 to 180 mg / m 2 , the one contained in the chromium oxide The proportion of the total weight of the chromium is at least 5%, preferably 10 to 15%. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Elektrolytlösung aufgebrachte Beschichtung einen Chromoxidanteil mit einer Gewichtsauflage des als Chromoxid gebundenen Chroms von wenigstens 5 mg Cr pro m2, bevorzugt von wenigstens 7 mg Cr pro m2 aufweist und besonders bevorzugt zwischen 5 und 15 mg/ m2 liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating applied from the electrolyte solution has a chromium oxide content with a chromium oxide bond weight of chromium bound of at least 5 mg Cr per m 2 , preferably at least 7 mg Cr per m 2 and particularly preferably between 5 and 15 mg / m 2 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf der Oberfläche des Metallbands (M) abgeschiedene Beschichtung (B) aus wenigstens zwei Schichten (B1, B3) mit unterschiedlicher Zusammensetzung in Bezug auf ihren Anteil an Chrommetall und Chromoxid zusammensetzt, wobei die dem Metallband zugewandte untere Schicht (B1) einen mittleren Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere im Bereich von 10% bis 15 % liegt, und die obere Schicht (B3) einen hohen Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere bei mehr als 30 %, bevorzugt bei mehr als 50% liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (B) deposited on the surface of the metal strip (M) is composed of at least two layers (B1, B3) with a different composition with respect to their proportion of chromium metal and chromium oxide, wherein the lower layer (B1) facing the metal strip has an average proportion by weight of chromium oxide, which is in particular in the range from 10% to 15%, and the upper layer (B3) has a high proportion by weight of chromium oxide, which in particular is more than 30%, is preferably more than 50%. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf der Oberfläche des Metallbands (M) abgeschiedene Beschichtung aus drei Schichten (B1, B2, B3) mit unterschiedlicher Zusammensetzung in Bezug auf ihren Anteil an Chrommetall und Chromoxid zusammensetzt, wobei die dem Metallband zugewandte untere Schicht (B1) einen mittleren Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere im Bereich von 10% bis 15 % liegt, eine mittlere Schicht (B2) einen niedrigen Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere im Bereich von 2% bis 10 % liegt, und die obere Schicht (B3) einen hohen Gewichtsanteil von Chromoxid aufweist, der insbesondere bei mehr als 30 %, bevorzugt bei mehr als 50% liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating deposited on the surface of the metal strip (M) is composed of three layers (B1, B2, B3) with different compositions in relation to their proportion of chromium metal and chromium oxide, the The lower layer (B1) facing the metal strip has an average proportion by weight of chromium oxide, which is in particular in the range from 10% to 15%, a middle layer (B2) has a low proportion by weight in chromium oxide, which is in particular in the range from 2% to 10% , and the upper layer (B3) one has a high proportion by weight of chromium oxide, which is in particular more than 30%, preferably more than 50%.
EP19206950.8A 2018-12-13 2019-11-04 Process of fabricating a metal band having a chromium and chromium oxide coating using a trivalent chromium containing electrolyte Active EP3666931B1 (en)

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