EP4461852A1 - Verfahren zur elektrolytischen kaltbandbehandlung - Google Patents

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EP4461852A1
EP4461852A1 EP23172028.5A EP23172028A EP4461852A1 EP 4461852 A1 EP4461852 A1 EP 4461852A1 EP 23172028 A EP23172028 A EP 23172028A EP 4461852 A1 EP4461852 A1 EP 4461852A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aqueous solution
cleaning
maximum
pretreatment
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23172028.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hanjo Berends
Lisa Kisker
Martin Körner
Stefan Krebs
Tobias SCHAFFNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority to EP23172028.5A priority Critical patent/EP4461852A1/de
Publication of EP4461852A1 publication Critical patent/EP4461852A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • C25F3/24—Polishing of heavy metals of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/22—Electroplating: Baths therefor from solutions of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method for electrolytic cold strip treatment.
  • Painted components that have been formed from cold-rolled steel sheet with an electrolytic anti-corrosion coating can have undesirable surface defects, for example in the form of paint defects.
  • One of the main causes of paint defects is imperfections on the cold strip surface. These can lead to the deposition of process gases such as hydrogen in the cold strip surface and thus result in unwanted outgassing during the KTL process. The latter can lead to the formation of craters and other defects in the paint layer that has not yet completely solidified.
  • cold strips to be coated undergo at least one alkaline degreasing step and/or at least one electroless acidic pickling step.
  • the object of the present invention is to further develop this existing process in such a way that the formation of surface defects during further processing can be substantially reduced or avoided.
  • the pretreatment comprises at least cleaning a surface of the cold-rolled strip with an aqueous solution of an inorganic acid, the cleaning being carried out under the influence of current with an anodic current density of between 1 and 120 A/dm 2 .
  • the inventors have found that cleaning at least one, in particular both surfaces as part of the pretreatment of the cold strip with an aqueous solution of an inorganic acid before electrolytic coating under the influence of current with an anodic current density of between 1 and 120 A/dm 2 has a positive influence on the desired result. This is apparent through the partial or complete reduction of discontinuities on the cold strip surface, which can significantly lead to the formation of paint defects and other defects in the paint layer of components.
  • the anodic current density can in particular be limited to a maximum of 100 A/dm 2 , preferably to a maximum of 90 A/dm 2 , preferably to a maximum of 85 A/dm 2 .
  • the current density can in particular be at least 5 A/dm 2 , preferably at least 15 A/dm 2 , preferably at least 25 A/dm 2 .
  • the wetting of the surface(s) of the cold strip with the acidic cleaner i.e. the aqueous solution of an inorganic acid, is carried out by a process selected from the group consisting of spraying, spraying, applying (coil coating process) and preferably dipping.
  • Cleaning can be carried out in one process step or in two process steps or more than two process steps.
  • the aqueous solution can be wetted at a temperature which, for example, corresponds at least to room temperature, approximately 20 °C.
  • the effectiveness and thus the cleaning effect can be improved by tempering the solution to at least 25 °C, 30 °C, preferably at least 35 °C, 40 °C, preferably at least 45 °C, 50 °C and completely wetting the surface.
  • the temperature of the aqueous solution can be limited to a maximum temperature of 90 °C. At a temperature above this, no positive influence can be seen and it would only consume unnecessary energy, which is required for heating the solution. Therefore, the temperature can be limited in particular to a maximum of 85 °C, preferably a maximum of 80 °C, preferably a maximum of 75 °C.
  • the surface of the cold strip can be wetted with the aqueous solution of an inorganic acid for a time of 2 to 100 s.
  • the surface can be wetted for a time of at least 5 s, in particular at least 7 s, preferably at least 8 s, 9 s, preferably at least 10 s, and a maximum of 90 s, in particular a maximum of 80 s, preferably a maximum of 70 s, 60 s, 50 s, preferably a maximum of 45 s, with the aqueous solution of an inorganic acid.
  • the aqueous solution can contain a sulfuric acid with a concentration between 10 and 300 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the concentration can in particular be at least 15 g/l, preferably at least 20 g/l and in particular a maximum of 290 g/l, preferably a maximum of 280 g/l, preferably a maximum of 270 g/l.
  • the aqueous solution can additionally or alternatively contain nitric acid with a concentration between 10 and 300 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the concentration can in particular be at least 15 g/l, preferably at least 20 g/l and in particular a maximum of 290 g/l, preferably a maximum of 280 g/l, preferably a maximum of 270 g/l.
  • the aqueous solution can additionally or alternatively contain a phosphoric acid with a concentration between 10 and 300 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the concentration can in particular be at least 15 g/l, preferably at least 20 g/l and in particular a maximum of 290 g/l, preferably a maximum of 280 g/l, preferably a maximum of 270 g/l.
  • the aqueous solution can additionally or alternatively contain a hydrochloric acid with a concentration between 10 and 300 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the concentration can in particular be at least 15 g/l, preferably at least 20 g/l and in particular a maximum of 290 g/l, preferably a maximum of 280 g/l, preferably a maximum of 270 g/l.
  • cleaning with an aqueous solution of an inorganic acid can influence the surface(s) of the cold strip in such a way that surface-characteristic parameters, including the mean roughness R a , are reduced and the waviness characteristic value wsa, determined according to SEP 1941, can be lowered.
  • the wsa value can therefore be a maximum of 0.4 ⁇ m, in particular a maximum of 0.35 ⁇ m, preferably a maximum of 0.3 ⁇ m, preferably a maximum of 0.25 ⁇ m, particularly preferably a maximum of 0.2 ⁇ m. This value is > 0.01 ⁇ m.
  • the pretreatment can also provide for at least one degreasing in addition to the at least one cleaning.
  • the surface(s) of the cold strip can be wetted with an aqueous solution of alkali metal hydroxides for a time of 1 to 50 s and at a temperature of 20 °C to 90 °C.
  • the alkaline degreasing serves to effectively remove the surface(s) of the cold strip that are contaminated with emulsions, such as rolling oil and/or anti-corrosion oil. This effectiveness can be positively influenced by increasing the temperature.
  • the surface(s) are wetted with the aqueous solution of alkali metal hydroxides for a time of in particular at least 2 s, preferably at least 2.5 s, preferably at least 3 s, and in particular a maximum of 45 s, preferably a maximum of 40 s, preferably a maximum of 35 s.
  • Wetting the surface(s) of the cold strip with an alkaline degreasing agent takes place at a temperature of 20 °C to 90 °C, in particular 30 °C to 85 °C, preferably 40 °C to 80 °C, preferably 45 °C to 75 °C, particularly preferably 50 °C to 70 °C.
  • Degreasing can also be carried out anodically and/or cathodically under the influence of current with a current density between 1 and 50 A/dm 2 .
  • the current density can in particular be at least 2 A/dm 2 , preferably at least 3 A/dm 2 and can be limited to a maximum of 40 A/dm 2 , preferably to a maximum of 30 A/dm 2 , preferably to a maximum of 20 A/dm 2 .
  • Degreasing can preferably be carried out before cleaning.
  • alkali metal hydroxides are preferred as alkali metal hydroxides. They are formed when alkali metals or alkali metal oxides react with water. Alkali metal hydroxides can individually or in total have a concentration of between 5 and 200 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities. The concentration can in particular be at least 10 g/l, preferably at least 15 g/l and in particular a maximum of 150 g/l, preferably a maximum of 100 g/l, preferably a maximum of 50 g/l.
  • the wetting of the surface(s) of the cold strip with the alkaline degreaser is carried out by a method selected from the group consisting of spraying, spraying, applying and preferably dipping.
  • the pretreatment may include at least one or one cleaning step in addition to at least one or one pickling step.
  • the at least one pickling step which may also include several steps, the surface(s) of the cold strip may be treated for a time of 1 to 50 s and at a temperature from 10 °C to 70 °C with an aqueous solution of an inorganic acid.
  • the acidic pickling removes parts of the surface(s) of the cold strip, whereby excessive material loss is to be avoided by reducing the temperature, so that the wetting of the surface(s) of the cold strip with an acidic pickling takes place at a temperature of 10 °C to 65 °C, in particular 10 °C to 60 °C, preferably 10 °C to 55 °C, preferably 15 °C to 50 °C.
  • the surface(s) is(are) wetted with the aqueous solution of an inorganic acid for a time of in particular at least 2 s, preferably at least 5 s, preferably at least 10 s, and in particular a maximum of 45 s, preferably a maximum of 40 s, preferably a maximum of 35 s.
  • the pickling can preferably be carried out before cleaning. Furthermore, it is possible to implement electrolytic cleaning, which is carried out under current with an anodic current density between 1 and 120 A/dm 2 , in at least one step during pickling.
  • An inorganic acid for pickling is selected from the group containing or consisting of: hydrochloric acid, phosphorous acid, phosphoric acid, nitrous acid, nitric acid, hydrofluoric acid, sulphurous acid, sulphuric acid or a mixture of 2 or more of these acids used as an aqueous solution.
  • the inorganic acid can individually or in total have a concentration of between 20 and 200 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the concentration can in particular be at least 30 g/l, preferably at least 40 g/l and in particular a maximum of 150 g/l, preferably a maximum of 120 g/l, preferably a maximum of 100 g/l.
  • the pretreatment may comprise at least one process step of alkaline degreasing, acidic pickling and acidic cleaning, preferably in the order of degreasing, pickling and cleaning.
  • the wetting during optional degreasing, optional pickling and cleaning can be terminated by rinsing with water and/or an aqueous solution.
  • the wetting is interrupted by rinsing with water and/or an alcohol, for example selected from the group containing or consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, ethanol, in particular isopropanol or an aqueous solution.
  • the rinsing takes place in 2 sub-steps, in a first sub-step with water; in a second sub-step with an alcohol or an aqueous solution of an alcohol as stated above.
  • the rinsing with water and an alcohol takes place in one step, preferably as a mixture of water with one of the alcohols stated above.
  • Rinsing is preferably carried out continuously, whereby in particular a method selected from the group or consisting of spraying, atomizing, dipping and applying can be used.
  • drying is carried out, whereby the "rinsed" surface is preferably dried by increasing the temperature (up to a maximum of 100 °C) or by a blower.
  • the "rinsed" surface can be air dried, for example without any additional aids.
  • Degreasing was carried out in two process steps by successive immersion in an electrolyte, whereby both electrolytes contained sodium hydroxide with a concentration of 50 g/l each, the rest being water and unavoidable impurities. Both electrolytes had a temperature of 68 °C and were operated under the influence of electricity.
  • the immersion time (wetting) was 4 s with an anodic current density of 5 A/dm 2
  • the immersion time (wetting) was 25 s with a cathodic current density of 5 A/dm 2 -> Pretreatment A.
  • Pickling was carried out in one process step by immersing in an electrolyte containing hydrochloric acid with a concentration of 80 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the temperature of the electrolyte was 20 °C (room temperature) and the immersion time (wetting) was 21 s -> pretreatment B.
  • Cleaning was carried out in one process step by immersion in an electrolyte containing sulfuric acid with a concentration of 25 g/l, the remainder water and unavoidable impurities.
  • the temperature of the electrolyte was 55 °C and the immersion time (wetting) was 15 s with an anodic current density of 80 A/dm 2 -> pretreatment C.
  • Cleaning was carried out in one process step by immersion in an electrolyte containing sulfuric acid with a concentration of 25 g/l, the remainder water and unavoidable impurities.
  • the temperature of the electrolyte was 55 °C and the immersion time (wetting) was 30 s with an anodic current density of 80 A/dm 2 -> Pretreatment D.
  • Cleaning was carried out in one process step by immersion in an electrolyte containing sulfuric acid with a concentration of 250 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the temperature of the electrolyte was 55 °C and the immersion time (wetting) was 15 s with an anodic current density of 80 A/dm 2 -> Pretreatment F.
  • Cleaning was carried out in one process step by immersion in an electrolyte containing sulfuric acid with a concentration of 250 g/l, the remainder being water and unavoidable impurities.
  • the temperature of the electrolyte was 55 °C and the immersion time (wetting) was 30 s with an anodic current density of 80 A/dm 2 -> Pretreatment G.
  • the differently pretreated cold strips were then uniformly electrolytically galvanized by dipping them in two successive electrolytes for 32 s each, each with an electrolyte at 60 °C with zinc as the anode and a current density of 50 A/dm 2 .
  • a zinc layer approximately 7 ⁇ m thick was deposited on the first surface of the cold strip in the first electrolyte and on the second surface in the second electrolyte.
  • electrolytically coated cold strips (samples VR to VF) were subjected to automotive-standard phosphating and cathodic dip painting.
  • the painted samples were tested. The data was determined on a measuring area of 100 x 300 mm 2 and extrapolated to 600 cm 2. Up to 10 paint defects were permissible on the extrapolated area of 600 cm 2 , between > 10 and 25 paint defects were in the borderline range and conditionally acceptable, and > 25 paint defects were unacceptable. The paint defects essentially corresponded to the sum of three parallel samples in terms of pustules and holes.
  • Table 1 shows the results of the evaluation of the individual samples with the corresponding pretreatment.
  • Table 1 sample pretreatment paint defects VR A+B > 25 VA A+B+G ⁇ 10 VB A+B+F 10 - 25 VC A+B+H ⁇ 10 VD A+B+D ⁇ 10 VE A+B+C 10 - 25 VF A+B+E ⁇ 10

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Kaltbandbehandlung, welches nachfolgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Kaltbands; Vorbehandeln des Kaltbands; elektrolytisches Beschichten des Kaltbands. Das Vorbehandeln sieht mindestens ein Reinigen einer Oberfläche des Kaltbands mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure vor, wobei das Reinigen unter Stromeinwirkung mit einer anodischen Stromdichte zwischen 1 und 120 A/dm2 durchgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Kaltbandbehandlung.
  • Lackierte Bauteile, welche aus kaltgewalztem und mit einer elektrolytischen Korrosionsschutzbeschichtung versehenem Stahlblech umgeformt wurden, können nicht erwünschte Oberflächenfehler, beispielsweise in Form von Lackfehlern, aufweisen. Eine Hauptursache der Lackfehler bilden Ungänzen an der Kaltbandoberfläche. Diese können die Einlagerung von Prozessgasen wie Wasserstoff in der Kaltbandoberfläche nach sich ziehen und so ein ungewolltes Ausgasen während des KTL-Prozesses zur Folge haben. Letzteres kann zur Ausbildung von Kratern und weiteren Defekten in der noch nicht völlig erstarrten Lackschicht führen.
  • Im Rahmen des bisherigen Vorbehandlungsprozesses durchlaufen zu beschichtende Kaltbänder mindestens einen alkalischen Entfettungsschritt und/oder mindestens einen stromlosen sauren Dekapierungsschritt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen bestehenden Prozess derart weiterzuentwickeln, sodass die Entstehung von Oberflächendefekten bei der Weiterverarbeitung im Wesentlichen reduziert oder vermieden werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterführende Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Lehre betrifft somit ein Verfahren zur elektrolytischen Kaltbandbehandlung, welche nachfolgende Schritte umfasst:
    • Bereitstellen eines Kaltbands;
    • Vorbehandeln des Kaltbands;
    • Elektrolytisches Beschichten des Kaltbands.
  • Das Vorbehandeln sieht mindestens ein Reinigen einer Oberfläche des Kaltbands mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure vor, wobei das Reinigen unter Stromeinwirkung mit einer anodischen Stromdichte zwischen 1 und 120 A/dm2 durchgeführt wird.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass das Reinigen von mindestens einer, insbesondere beider Oberflächen im Rahmen des Vorbehandelns des Kaltbands mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure vor dem elektrolytischen Beschichten unter Stromeinwirkung mit einer anodischen Stromdichte zwischen 1 und 120 A/dm2 einen positiven Einfluss auf das gewünschte Ergebnis hat. Dieser tritt durch die teilweise oder vollständige Reduzierung von Ungänzen an der Kaltbandoberfläche in Erscheinung, welche maßgeblich zur Ausbildung von Lackfehlern und weiteren Defekten in der Lackschicht von Bauteilen führen können. Um Energie einzusparen, kann die anodische Stromdichte insbesondere auf maximal 100 A/dm2, vorzugsweise auf maximal 90 A/dm2, bevorzugt auf maximal 85 A/dm2 begrenzt werden. Um den Effekt zu begünstigen, kann die Stromdichte insbesondere mindestens 5 A/dm2, vorzugsweise mindestens 15 A/dm2, bevorzugt mindestens 25 A/dm2 betragen.
  • Die Benetzung der Oberfläche(n) des Kaltbands mit dem sauren Reiniger, also der wässrigen Lösung einer anorganischen Säure, erfolgt durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe oder bestehend aus Spritzen, Sprühen, Auftragen (Coil-Coating-Verfahren) und bevorzugt Tauchen.
  • Das Reinigen kann in einem Prozessschritt oder in zwei Prozessschritten oder mehr als zwei Prozessschritten durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die wässrige Lösung mit einer Temperatur, welche beispielsweise mindestens der Raumtemperatur ca. 20 °C entspricht, benetzt werden. Insbesondere kann durch eine Temperierung der Lösung auf mindestens 25 °C, 30 °C, vorzugsweise mindestens 35 °C, 40 °C, bevorzugt mindestens 45 °C, 50 °C und eine vollständige Benetzung der Oberfläche die Effektivität und damit der Reinigungseffekt verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die Temperierung der wässrigen Lösung auf eine Temperatur von maximal 90 °C begrenzt sein. Bei einer Temperatur darüber ist kein positiver Einfluss mehr zu erkennen und würde nur unnötig Energie, welche für die Erwärmung der Lösung erforderlich ist, konsumieren. Daher kann die Temperatur auf insbesondere maximal 85 °C, vorzugsweise maximal 80 °C, bevorzugt maximal 75 °C begrenzt sein.
  • Die Oberfläche des Kaltbands kann für eine Zeit von 2 bis 100 s mit der wässrigen Lösung einer anorganischen Säure benetzt werden. Die Oberfläche kann für eine Zeit von mindestens 5 s, insbesondere mindestens 7 s, vorzugsweise mindestens 8 s, 9 s, bevorzugt mindestens 10 s, und maximal 90 s, insbesondere maximal 80 s, vorzugsweise maximal 70 s, 60 s, 50 s, bevorzugt maximal 45 s, mit der wässrigen Lösung einer anorganischen Säure benetzt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die wässrige Lösung eine Schwefelsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 15 g/l, vorzugsweise mindestens 20 g/l und insbesondere maximal 290 g/l, vorzugsweise maximal 280 g/l, bevorzugt maximal 270 g/l betragen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann zusätzlich oder alternativ die wässrige Lösung eine Salpetersäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 15 g/l, vorzugsweise mindestens 20 g/l und insbesondere maximal 290 g/l, vorzugsweise maximal 280 g/l, bevorzugt maximal 270 g/l betragen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann zusätzlich oder alternativ die wässrige Lösung eine Phosphorsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 15 g/l, vorzugsweise mindestens 20 g/l und insbesondere maximal 290 g/l, vorzugsweise maximal 280 g/l, bevorzugt maximal 270 g/l betragen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann zusätzlich oder alternativ die wässrige Lösung eine Salzsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 15 g/l, vorzugsweise mindestens 20 g/l und insbesondere maximal 290 g/l, vorzugsweise maximal 280 g/l, bevorzugt maximal 270 g/l betragen.
  • Beispielsweise kann das Reinigen mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure die Oberfläche(n) des Kaltbands derart beeinflussen, dass oberflächencharakteristische Parameter, u. a. die Mittenrauheit Ra reduziert sowie der Welligkeitskennwert wsa, ermittelt nach SEP 1941, gesenkt werden kann. Der wsa-Wert kann somit maximal 0,4 µm, insbesondere maximal 0,35 µm, vorzugsweise maximal 0,3 µm, bevorzugt maximal 0,25 µm, besonders bevorzugt maximal 0,2 µm betragen. Dieser Wert ist > 0,01 µm.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Vorbehandeln neben dem mindestens einen respektive einmal Reinigen zusätzlich mindestens ein Entfetten vorsehen. Bei dem mindestens einen Prozessschritt des Entfettens, welcher auch mehrere Schritte umfassen kann, kann die Oberfläche(n) des Kaltbands für eine Zeit von 1 bis 50 s und bei einer Temperatur von 20 °C bis 90 °C mit einer wässrigen Lösung von Alkalimetallhydroxiden benetzt werden. Das alkalische Entfetten dient dazu, die mit Emulsionen, wie zum Beispiel Walzöl und/oder Korrosionsschutzöl, behaftete Oberfläche(n) des Kaltbands effektiv zu entfernen. Durch Erhöhung der Temperatur kann dieser Effektiv positiv beeinflusst werden. Die Oberfläche(n) wird für eine Zeit von insbesondere mindestens 2 s, vorzugsweise mindestens 2,5 s, bevorzugt mindestens 3 s, und insbesondere maximal 45 s, vorzugsweise maximal 40 s, bevorzugt maximal 35 s, mit der wässrigen Lösung von Alkalimetallhydroxiden benetzt. Das Benetzen der Oberfläche(n) des Kaltbands mit einem alkalischen Entfetten erfolgt bei einer Temperatur von 20 °C bis 90 °C, insbesondere 30 °C bis 85 °C, vorzugsweise 40 °C bis 80 °C, bevorzugt 45 °C bis 75 °C, besonders bevorzugt 50 °C bis 70 °C. Das Entfetten kann auch unter Stromeinwirkung anodisch und/oder kathodisch mit einer Stromdichte zwischen 1 und 50 A/dm2 durchgeführt werden. Die Stromdichte kann insbesondere mindestens 2 A/dm2, vorzugsweise mindestens 3 A/dm2 betragen und auf maximal 40 A/dm2, vorzugsweise auf maximal 30 A/dm2, bevorzugt auf maximal 20 A/dm2 begrenzt werden. Bevorzugt kann das Entfetten vor dem Reinigen durchgeführt werden.
  • Als Alkalimetallhydroxide werden bevorzugt Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid eingesetzt. Sie entstehen bei der Reaktion der Alkalimetalle oder Alkalimetalloxide mit Wasser. Alkalimetallhydroxide können einzeln oder in Summe eine Konzentration zwischen 5 und 200 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 10 g/l, vorzugsweise mindestens 15 g/l und insbesondere maximal 150 g/l, vorzugsweise maximal 100 g/l, bevorzugt maximal 50 g/l betragen.
  • Die Benetzung der Oberfläche(n) des Kaltbands mit dem alkalischen Entfetter erfolgt durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe oder bestehend aus Spritzen, Sprühen, Auftragen und bevorzugt Tauchen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Vorbehandeln neben dem mindestens einen respektive einmal Reinigen zusätzlich mindestens ein respektive einmal Dekapieren vorsehen. Bei dem mindestens einen Prozessschritt des Dekapierens, welcher auch mehrere Schritte umfassen kann, kann die Oberfläche(n) des Kaltbands für eine Zeit von 1 bis 50 s und bei einer Temperatur von 10 °C bis 70 °C mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure benetzt werden. Das saure Dekapieren trägt Teile der Oberfläche(n) des Kaltbands ab, wobei ein zu hoher Materialverlust durch Reduzierung der Temperatur vermieden werden soll, sodass das Benetzen der Oberfläche(n) des Kaltbands mit einem sauren Dekapieren bei einer Temperatur von 10 °C bis 65 °C, insbesondere 10 °C bis 60 °C, vorzugsweise 10 °C bis 55 °C, bevorzugt 15 °C bis 50 °C erfolgt. Die Oberfläche(n) wird für eine Zeit von insbesondere mindestens 2 s, vorzugsweise mindestens 5 s, bevorzugt mindestens 10 s, und insbesondere maximal 45 s, vorzugsweise maximal 40 s, bevorzugt maximal 35 s, mit der wässrigen Lösung einer anorganischen Säure benetzt. Bevorzugt kann das Dekapieren vor dem Reinigen durchgeführt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, das elektrolytische Reinigen, welches unter Stromeinwirkung mit einer anodischen Stromdichte zwischen 1 und 120 A/dm2 durchgeführt wird, im Rahmen mindestens eines Schritts während des Dekapierens umzusetzen.
  • Eine anorganische Säure zum Dekapieren wird ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: Salzsäure, phosphorige Säure, Phosphorsäure, salpetrige Säure, Salpetersäure, Flusssäure, schwefelige Säure, Schwefelsäure oder eine Mischung von 2 oder mehrerer dieser Säuren als wässrige Lösung eingesetzt. Die anorganische Säure kann einzeln oder in Summe eine Konzentration zwischen 20 und 200 g/l enthalten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Konzentration kann insbesondere mindestens 30 g/l, vorzugsweise mindestens 40 g/l und insbesondere maximal 150 g/l, vorzugsweise maximal 120 g/l, bevorzugt maximal 100 g/l betragen.
  • Beispielsweise kann das Vorbehandeln jeweils mindestens einen Prozessschritt eines alkalischen Entfettens, eines sauren Dekapierens und eines sauren Reinigens umfassen, bevorzugt in der Reihenfolge Entfetten, Dekapieren und Reinigen.
  • Die Benetzung beim optionalen Entfetten, beim optionalen Dekapieren und beim Reinigen kann durch Spülen mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung beendet werden. Hierzu wird das Benetzen durch Spülen mit Wasser und/oder einem Alkohol, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Ethanol, insbesondere Isopropanol oder einer wässrigen Lösung unterbrochen. In einer Alternative erfolgt das Spülen in 2 Teilschritten, in einem ersten Teilschritt mit Wasser; in einem zweiten Teilschritt mit einem Alkohol oder einer wässrigen Lösung eines Alkohols wie oben angegeben. In einer anderen Alternative erfolgt das Spülen mit Wasser und einem Alkohol in einem Schritt, bevorzugt als Mischung von Wasser mit einem der oben angegebenen Alkohole. Das Spülen erfolgt bevorzugt kontinuierlich, wobei insbesondere ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe oder bestehend aus Spritzen, Sprühen, Tauchen und Auftragen eingesetzt werden kann. Vorzugsweise wird nach der Benetzung durch Spülen eine Trocknung durchgeführt, wobei bevorzugt die "gespülte" Oberfläche durch Temperaturerhöhung (bis maximal 100 °C) oder durch ein Gebläse getrocknet wird.
  • In einer Alternative kann die "gespülte" Oberfläche luftgetrocknet werden, beispielsweise ohne weitere Hilfsmittel.
  • Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung im Detail näher erläutert.
  • Unterschiedliche Kaltbänder wurden mit unterschiedlichen Prozessschritten in einer Vorbehandlung und anschließend konventionell in einer elektrolytischen Beschichtungsanlage mit einer Zinkschicht elektrolytisch beschichtet.
  • Ein Entfetten erfolgte in zwei Prozessschritten durch jeweils aufeinanderfolgendes Tauchen in einem Elektrolyten, wobei beiden Elektrolyte ein Natriumhydroxid mit einer Konzentration von jeweils 50 g/l enthielten, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Beide Elektrolyte hatten eine Temperatur von 68 °C und wurden unter Stromeinwirkung betrieben. Beim ersten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 4 s mit einer anodischen Stromdichte von 5 A/dm2 und beim zweiten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 25 s mit einer kathodischen Stromdichte von 5 A/dm2 -> Vorbehandlung A.
  • Nach der Vorbehandlung A erfolgte ein Tauchspülen für 2 bis 4 s in Wasser mit einer Temperatur von ca. 20 °C (Raumtemperatur).
  • Ein Dekapieren erfolgte in einem Prozessschritt durch Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend Salzsäure mit einer Konzentration von 80 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur des Elektrolyten lag bei 20 °C (Raumtemperatur) und die Tauchzeit (Benetzung) betrug 21 s -> Vorbehandlung B.
  • Nach der Vorbehandlung B erfolgte ein Tauchspülen für 2 bis 4 s in Wasser mit einer Temperatur von ca. 20 °C (Raumtemperatur).
  • Ein Reinigen erfolgte in einem Prozessschritt durch Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend Schwefelsäure mit einer Konzentration von 25 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur des Elektrolyten lag bei 55 °C und die Tauchzeit (Benetzung) betrug 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 -> Vorbehandlung C.
  • Ein Reinigen erfolgte in einem Prozessschritt durch Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend Schwefelsäure mit einer Konzentration von 25 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur des Elektrolyten lag bei 55 °C und die Tauchzeit (Benetzung) betrug 30 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 -> Vorbehandlung D.
  • Ein Reinigen erfolgte in zwei Prozessschritten durch jeweils aufeinanderfolgendes Tauchen in einem Elektrolyten, wobei in beiden eine Schwefelsäure mit einer Konzentration von 25 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen enthalten war. Beide Elektrolyte hatten eine Temperatur von 55 °C und wurden unter Stromeinwirkung betrieben. Beim ersten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 und beim zweiten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 20 A/dm2 -> Vorbehandlung E.
  • Ein Reinigen erfolgte in einem Prozessschritt durch Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend Schwefelsäure mit einer Konzentration von 250 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur des Elektrolyten lag bei 55 °C und die Tauchzeit (Benetzung) betrug 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 -> Vorbehandlung F.
  • Ein Reinigen erfolgte in einem Prozessschritt durch Tauchen in einem Elektrolyten enthaltend Schwefelsäure mit einer Konzentration von 250 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur des Elektrolyten lag bei 55 °C und die Tauchzeit (Benetzung) betrug 30 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 -> Vorbehandlung G.
  • Ein Reinigen erfolgte in zwei Prozessschritten durch jeweils aufeinanderfolgendes Tauchen in einem Elektrolyten, wobei in beiden eine Schwefelsäure mit einer Konzentration von 250 g/l, Rest Wasser und unvermeidbare Verunreinigungen enthalten war. Beide Elektrolyte hatten eine Temperatur von 55 °C und wurden unter Stromeinwirkung betrieben. Beim ersten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 80 A/dm2 und beim zweiten durchlaufenen Elektrolyten betrug die Tauchzeit (Benetzung) 15 s mit einer anodischen Stromdichte von 20 A/dm2 -> Vorbehandlung H.
  • Nach der jeweiligen Vorbehandlung C bis H erfolgte ein Tauchspülen für 2 bis 4 s in Wasser mit einer Temperatur von ca. 20 °C (Raumtemperatur). Das gespülte Kaltband wurde anschließend mittels Warmluftgebläse für 30 s getrocknet.
  • Die unterschiedlich vorbehandelten Kaltbänder wurden anschließend einheitlich elektrolytisch verzinkt durch Tauchen in zwei aufeinanderfolgende Elektrolyte für jeweils 32 s mit jeweils einem 60 °C warmen Elektrolyten mit Zink als Anode und jeweils einer Stromdichte von 50 A/dm2. Dabei schied sich im ersten Elektrolyten auf der ersten Oberfläche und im zweiten Elektrolyten auf der zweiten Oberfläche des Kaltbands jeweils eine ca. 7 µm dicker Zinkschicht ab.
  • Die elektrolytisch beschichteten Kaltbänder (Proben VR bis VF) wurden einer automobilüblichen Phosphatierung und einer kathodischen Tauchlackierung zugeführt.
  • Es erfolgte eine Prüfung der lackierten Proben. Die Daten wurden auf einer Messfläche von 100 x 300 mm2 ermittelt und auf 600 cm2 hochgerechnet. Dabei waren auf die hochgerechnete Fläche von 600 cm2 bis zu 10 Lackfehler zulässig, zwischen > 10 und 25 Lackfehler im Grenzbereich und bedingt akzeptabel, und > 25 Lackfehler nicht akzeptabel. Die Lackfehler entsprachen dabei im Wesentlichen der Summe aus drei Parallelproben hinsichtlich Pusteln und Löcher.
  • In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Auswertung zu den einzelnen Proben mit der entsprechenden Vorbehandlung aufgeführt. Tabelle 1
    Probe Vorbehandlung Lackfehler
    VR A+B > 25
    VA A+B+G < 10
    VB A+B+F 10 - 25
    VC A+B+H < 10
    VD A+B+D < 10
    VE A+B+C 10 - 25
    VF A+B+E < 10
  • Gut zu erkennen ist, dass bei einer Vorbehandlung mit einer sauren Reinigung unter Stromeinfluss Lackfehler an lackierten Bauteilen reduziert werden können. Insbesondere treten bei der Kombination der unterschiedlichen Vorbehandlungen mit einem sauren Reinigen unter Stromeinfluss synergetische Effekte auf, die zu deutlich besseren Ergebnissen führen als die theoretische Summe der einzelnen Vorbehandlungen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur elektrolytischen Kaltbandbehandlung, welche nachfolgende Schritte umfasst:
    - Bereitstellen eines Kaltbands;
    - Vorbehandeln des Kaltbands;
    - Elektrolytisches Beschichten des Kaltbands;
    dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbehandeln mindestens ein Reinigen einer Oberfläche des Kaltbands mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure vorsieht, wobei das Reinigen unter Stromeinwirkung mit einer anodischen Stromdichte zwischen 1 und 120 A/dm2 durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Lösung eine Temperatur von mindestens 20 °C aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die wässrige Lösung eine Temperatur von maximal 90 °C aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Oberfläche des Kaltbands für eine Zeit von 2 bis 100 s mit der wässrigen Lösung benetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die saure wässrige Lösung Schwefelsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthält.
  6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die saure wässrige Lösung Salpetersäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die saure wässrige Lösung Phosphorsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthält.
  8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die saure wässrige Lösung Salzsäure mit einer Konzentration zwischen 10 und 300 g/l enthält.
  9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Vorbehandeln neben dem mindestens einen Reinigen zusätzlich mindestens ein Entfetten vorsieht.
  10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Vorbehandeln neben dem mindestens einen Reinigen zusätzlich mindestens ein Dekapieren vorsieht.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6565735B1 (en) * 1998-09-11 2003-05-20 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Process for electrolytic pickling using nitric acid-free solutions
DE102018219199A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 Thyssenkrupp Ag Anodisches Beizverfahren zur Entzunderung und Verminderung der Korngrenzenoxidation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6565735B1 (en) * 1998-09-11 2003-05-20 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Process for electrolytic pickling using nitric acid-free solutions
DE102018219199A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 Thyssenkrupp Ag Anodisches Beizverfahren zur Entzunderung und Verminderung der Korngrenzenoxidation

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