NO169728B

NO169728B - Fremgangsmaate ved fremstilling av overflatebehandlet staalbaand

Info

Publication number: NO169728B
Application number: NO844678A
Authority: NO
Inventors: Hajime Ogata; Hisatada Nakakouji; Kyoko Yamaji; Kazuo Mochizuki; Toshio Ichida
Original assignee: Kawasaki Steel Co
Priority date: 1983-11-26
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1992-04-21
Also published as: KR850004131A; IT8423741A0; JPS60114596A; KR890001108B1; NO844678L; NL190198C; NL190198B; ZA849155B; NL8403562A; IT1209602B; NO169728C; BE901126A

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling

av overflatebehandlet stålbånd egnet for elektrisk motstandssveising, og mer spesielt en fremgangsmåte ved fremstilling av overflatebehandlet stålbånd med en slik forbedret sveisbarhet at bokslegemer vil kunne forbindes med hverandre under dannelse av matvarebokser, ved hjelp av elektrisk motstandssveising, og slike bokser kan dessuten få forbedret korrosjonsfasthet efter å være blitt påført et lakkbelegg.

Oppfinnelsens bakgrunn

Blant materialer som kan anvendes for fremstilling av bokser for matvarer, er tinnbelagt stålbånd, i alminnelighet betegnet hvitblikk, blitt mest utstrakt anvendt. For å forbinde de tilpassede kanter av et bokslegeme med hverandre ble vanlig loddeteknikk tidligere anvendt. På grunn av giftigheten av bly som inneholdes i vanlig loddetinn,

er et rent tinnloddemiddel i den senere tid blitt dominer-ende. Det rene tinnloddemiddel byr imidlertid på et teknisk problem ved fremstilling av en skjøt på grunn av dårlig fuktbarhet under loddeprosessen, og det er så kostbart at det ; fører til økonomiske problemer som følge av økede produksjonsomkostninger.

I de senere år er beholdere for matvarer bestående av rimelige, konkurransedyktige materialer, som polyethylen, aluminium, glass eller behandlet papir etc, kommet på markedet. Til tross for bl.a. deres betydelig forbedrede korrosjonsfasthet krever hvitblikkbokser med et kostbart, tykt tinnbelegg inntil en så høy beleggvekt som 2,8-11,2

g/m<z> forholdsvis høye produksjonsomkostninger og har støtt på alvorlig konkurranse.

For å overvinne de ovenfor beskrevne ulemper i for-bindelse med hvitblikkbokser har elektrisk motstandssveising av bokslegemer nylig erstattet den vanlige loddeteknikk og er blitt utstrakt akseptert. Det foreligger behov for et boksfremstillingsstål som tåler elektrisk motstandssveising.

Foruten det ovenfor omtalte hvitblikk er tinnfritt

stål av kromtypen et annet typisk eksempel på et vanlig boks-

fremstillingsstål. Det tinnfrie stål fremstilles ved å ut-sette stål for en elektrolytisk kromatbehandling for på stålets overflate å danne et lag av metallisk krom og hydratiserte kromoxyder. Da den forholdsvis tykke hydratiserte kromoxydfilm på overflaten har en forholdsvis høy elektrisk motstand, gir ved sveising det kromatiserte stål en sveiseforbindelse med utilstrekkelig styrke, og det er således uegnet som sveiset boksfremstillingsstål til tross for dets økonomiske fordeler.

Da andre boksfremstillingsmaterialer også utilfredsstillende lar seg sveise til bokser, er en rekke forslag angående egnede boksfremstillinsmaterialer blitt fremsatt. Ett eksempel er nikkelbelagt stål, typisk "Nickel-Lite"

som fremstilles ved å belegge et stålbånd med nikkel inntil en tykkelse av 0,5 g/m 2, efterfulgt av en vanlig kromatbehandling. Dårlig lakkvedheftning har begrenset en utstrakt anvendelse av dette nikkelbelagte stål.

Et annet eksempel er "Tin Alloy". Denne fremstilles ved å forsyne et stålbånd med et tynt tinnbelegg inntil en tykkelse av 0,6 g/m og å bevirke smelting av tinnet eller fornyet flyting av tinnet, efterfulgt av en vanlig kromatbehandling. Dessverre er rustdannelsesmotstanden og lakk-vedhef tningen utilstrekkelig.

Boksfremstillingsstålblikk som er beregnet for elektrisk motstandssveising, må i alminnelighet oppvise forbedret sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering. Disse krav vil nedenfor bli detaljert forklart. Det må foreligge et korrekt elektrisk sveisestrømområde innenfor hvilket en sveisesone med tilstrekkelig sveisesømstyrke fås ved avslutningen av sveisingen og uten sveisedefekter, som f.eks. såkalte "sprut". Da sveisede bokser blir fylt med matvarer efter påføring av lakkbelegget, må det underliggende stål oppvise tilstrekkelig vedheftning overfor lakken til at full nytte kan trekkes av lakkfilmens korrosjonshemmende virkning. Ved defekter som uunngåelig forekommer i en lakkfilm vil dessuten den forbedrede korrosjonsfasthet for det underliggende stål som sådant hindre korrosjonsforplantning.

Oppsummering1 av oppfinnelsen

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveie-bringe en fremgangsmåte ved fremstilling av et overflatebehandlet stålbånd som er egnet for elektrisk motstandssveising og som er fritt for de ovennevnte ulemper og tilfredsstiller kravene til sveisede bokser for matvarer.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et overflatebehandlet stålbånd egnet for elektrisk motstandssveising, hvor det pletteres et første lag av jern-nikkellegering på et stålbånd, eventuelt efterfulgt av gløding, idet det første lag dannes med et vektforhold Ni/(Fe +Ni) innen området 0,02-0,50 og med en tykkelse av 10-5000 Å, og hvor et annet lag av tinn eller jern-tinn-nikkellegering dannes på det første lag ved plettering med tinn inntil en beleggvekt av 0,1-1 g/m. 2tinn, og fremgangsmåten er særpreget ved at trinnet bringes til å flyte på ny ved hjelp av oppvarming, og at et tredje lag

dannes på det annet lag ved utførelse av en elektrolytisk kromatbehandling ved elektrolyse i et bad som inneholder minst én av forbindelsene kromsyre, kromater og dikromater, idet det dannes et tredje lag som i det vesentlige består av metallisk krom og hydratisert kromoxyd, slik at de føl-gende relasjoner

2 = X og

5 å x + Y 20

tilfredsstilles, hvori X betegner mengden av metallisk krom i det tredje lag og Y betegner mengden av hydratisert kromoxyd i det tredje lag beregnet som elementært krom, og begge

2

uttrykt i mg/m .

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser et fotografi tatt med elektronmikroskop og viser strukturen for et jern-tinnlegeringslag på vanlig hvitblikk, Fig. 2 viser et fotografi tatt gjennom et elektronmikroskop og viser strukturen for en jern-tinn-nikkellegering på et tynt belagt hvitblikk ifølge oppfinnelsen,

og

Fig. 3 viser et diagram som viser hvorledes mengdene av metallisk krom og hydratisert kromoxyd (beregnet som krom)

i kromatfilmer påvirker sveisbarheten og korrosjonsmotstanden efter lakkering.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Efter omfattende undersøkelser angående sveisbarheten og korrosjonsmotstanden efter lakkering av sveisede boksfrem-stillingsstålblik, spesielt tynt belagt hvitblikk, viste det seg ifølge oppfinnelsen at sveisbarheten holder seg tilfredsstillende så lenge mengden av hydratisert kromoxydfilm ikke overskrider en viss grense, men korrosjonsmotstanden er utilfredsstillende innenfor denne grense. Når derimot mengden av hydratisert kromoxydfilm øker, blir korrosjonsmotstanden forbedret på bekostning av sveisbarheten, og det optimale sveiseområde går tapt. Dersom mengden av påført tinn begrenses til så lite som 1 g/m eller der-under av økonomiske grunner, kan stålblikk som tilfredsstiller sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering ikke fremstilles ganske enkelt ved å modifisere en vanlig tinnbelegningsprosess for å regulere mengden av hydratisert kromoxyd.

Ytterligere undersøkelser angående metoder som, andre enn kromatbehandlingen, ville være istand til å forbedre korrosjonsmostanden for hvitblikk viste at et jern-tinnlegeringslag dannet ved en tinnsmelte- eller fornyet flyte-behandling forbedrer korrosjonsmostanden som sådan og er nærmest uoppløselig i matvarer som fylles i boksene, f.eks. fruktsafter. Hvitblikk fremstilt ved hjelp av vanlige metoder har imidlertid legeringslag som inneholder en rekke mellomrom, som påvist ved hjelp av mikrofotografiet vist på Fig. 1, og et slikt legeringslag er derfor mindre effektivt hva gjelder å beskytte det underliggende stål.

For å modifisere et slikt legeringslag for å forbedre korrosjonsmotstanden er det i japansk patentsøknad nr. 57-200592 beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av overflatebehandlet stålbånd for fremstilling av sveisede bokser, omfattende belegning med nikkel efterfulgt av gløding for å oppnå hel eller delvis diffusjon av det på-førte nikkel. Denne fremgangsmåte er imidlertid ufor-likelig med oppnåelsen av korrosjonsmotstand. Enkelte produkter er tilfredsstillende, men enkelte får snarere en dårligere korrosjonsmotstand. Denne fremgangsmåte gir ikke alltid en tilstrekkelig korrosjonsmotstand.

Det ble ved utviklingen av den foreliggende oppfinnelse undersøkt hvorfor den tidligere foreslåtte fremgangsmåte var utilfredsstillende. Ved anvendelse av en ionemasse-mikroanalysator (IMMA) ble nøyaktige analyser av den kjemiske sammensetning for et nikkeldiffundert overflatelag på stål foretatt. Det viste seg at en fullstendig legering av jern med nikkel er av avgjørende betydning for å oppnå en forbedret korrosjonsmotstand. Korrosjonsmotstanden blir for-ringet dersom en del av nikkelmengden efterlates i ulegert tilstand. Selv når en fullstendig legeringsdannelse oppnås, må de forholdsvise mengder av jern og nikkel ligge innenfor det optimale område for å gi en tilstrekkelig korrosjonsmotstand. På basis av denne nye erkjennelse ble forsøk utført flere ganger for å ferdigutvikle den foreliggende oppfinnelse.

Ifølge den foreliggende fremgangsmåte blir et overflatebehandlet stålbånd som er egnet for elektrisk motstandssveising, fremstilt ved hjelp av de trinn at det dannes et første lag av jern-nikkelegering på et stålbånd, et annet lag av jern-tinn-nikkellegering dannes ved avsetning av tinn på o det første lag i en mengde av 0,1-1 g/m 2, og tinnet bringes til fornyet flyting, og et tredje lag av metallisk krom og hydratisert kromoxyd dannes på det annet lag ved å benytte en elektrolytisk kromatbehandling.

Til å begynne med kan det første lag av en jern-nikkellegering dannes ved hjelp av en hvilken som helst av de følgende metoder på en for tiden industrielt aksepterbar måte: (a) et stålbånd pletteres med nikkel, efterfulgt av gløding (b) et stålbånd pletteres med en jern-nikkellegering efterfulgt av gløding

(c) et stålbånd pletteres med en jern-nikkellegering.

Disse metoder kan anvendes alene eller i kombinasjon med hverandre. Metodene gjør det mulig å danne et jern-nikkellegeringslag hvis sammensetning varierer i dybde-retningen.

Selve jern-nikkellegeringslaget oppviser forbedret korrosjonsmotstand og bidrar således i sterk grad til at det overflatebehandlede stålbånd ifølge oppfinnelsen får forbedret korrosjonsmotstand. Ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse blir tinn avsatt på det første lag, efterfulgt av en behandling for å bringe tinnet til å flyte på ny for derved å danne et annet lag av en jern-tinn-nikkellegering. Det erholdte tette jern-tinn-nikkellegeringslag dekker det første lag og det underliggende stål fullstendig og forbedrer ytterligere korrosjonsmotstanden. Elektronmikrofotografiet ifølge Fig. 2 viser strukturen for et jern-tinn-nikkellegeringslag på et tynt belagt hvitblikk som oppviser forbedret korrosjonsmotstand. Det har vist seg at korrosjonsmotstanden blir maksimalt forbedret når det første lag har en sammensetning som gir et vektforhold av Ni/(Fe + Ni) innen området 0,02-0,50. Den nedre grense av 0,02 hva gjelder dette vektforhold skyldes at en betydelig forbedret korrosjonsmotstand ikke fås under denne nedre grense. Den øvre grense av 0,50 skyldes at jern-tinn-nikkellegeringen som dannes ved smelting av tinn eller fornyet flyting av tinn, får en grov krystallstruktur og gir en redusert prosentuell dekning over det underliggende stål, og dette gir en utilstrekkelig korrosjonsmotstand. Av denne grunn er sammensetningen for det første lag av jern-nikkellegering dannet på et stålbånd begrenset til et vektforhold Ni/Fe + Ni) innen området 0,02-0,50, fortrinnsvis 0,05-0,20.

Det første lags tykkelse er begrenset til 10-5000 Å. Tykkelser under 10 Å er tilsynelatende for små til å gi forbedret korrosjonsmotstand. Jern-nikkellegeringslag avsatt med en tykkelse av over 5000 Å er så hårde og skjøre at jern-nikkellegeringslaget vil sprekke under mekanisk behandling av flensen og vulsten for et bokslegeme, under eksponering av det underliggende stål, og dette vil gå ut over korrosjonsmotstanden. Av denne grunn er det første lag av jern-nikkellegering begrenset til en tykkelse av 10-

5000 Å, fortrinnsvis 100-1500 Å, i henhold til oppfinnelsen.

Et tinnbelegg kan avsettes på det første lag av jern-nikkellegering ved hjelp av en hvilken som helst vanlig industriell metode. Tinnpletteringsmetoder benytter seg typisk av halogenid-,ferrostan- og alkalibad. Et hvilket som helst av disse tinnpletteringsbad kan anvendes for belegning av det første lag med tinn ved den foreliggende fremgangsmåte, og selve belegningsbetingelsene behøver ikke å være spesielt begrensede. Mengden av det påførte tinn bør være begrenset til området 0,1-1 g/m . Påført tinn i en mengde av under 0,1 g/m'' kan ikke fullstendig dekke det første lag og vil vanskelig senere kunne gi et annet tett lag av jern-tinn-nikkel dannet ved å bevirke fornyet flyting av tinn og ansvarlig for korrosjonsmotstanden, og et slikt tynt belegg vil gi utilstrekkelig sveisbarhet og korrosjonsmotstand. Med økende mengde av påført tinn økes sveisbarheten og korrosjonsmotstanden. Dersom den påførte tinnmengde overskrider 1 g/m vil, uaktet om ytterligere forbedringer oppnås hva gjelder sveisbarhet og korrosjonsmotstand, produk-sjonsomkostningene bli for høye til å imøtekomme de økonomiske krav som stilles til sveiset boksfremstillingsstål. Av denne grunn er tinnbelegget på det første lag begrenset til en mengde av 0,1-1 g/m 2 , fortrinnsvis 0,3-0,6 g/m 2, i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse utføres smelting av tinn eller behandling for å oppnå fornyet flyting av tinn ved slutten av pletteringen med tinn for å danne et annet lag av jern-tinn-nikkellegering. Den fornyede flyting av tinn kan utføres ved oppvarming til over tinnets smeltepunkt, f.eks. ved hjelp av elektrisk motstandsoppvarming, induksjonsoppvarming, ekstern oppvarming eller andre vanlige metoder. Den ønskede kvalitet kan oppnås ved anvendelse av en hvilken som helst av disse metoder. Dette annet lag er et nålehullfritt, jevnt belegg som fullstendig beskytter det underliggende stål og bidrar til en vesentlig del av den forbedrede korrosjonsmotstand. Til forskjell fra jern-tinnlegeringslag dannet på grunn av fornyet flyting av tinn ved vanlig produksjon av hvitblikk er det annet lag av jern-tinn-nikkellegering ifølge oppfinnelsen sterkt motstandsdyktig mot korroderende angrep av innholdet i boksene eller av matvarer, på grunn av at det annet lag inneholder nikkel. Jern-tinn-nikkellegeringslaget som fås som følge av behandlingen for å oppnå fornyet flyting av tinn, dannes ved at denne behandling utføres i .en nødvendig og tilstrekkelig grad (eller under er-holdelse av en tilstrekkelig tykkelse) så lenge den tidligere påførte tinnmengde ligger innen det ovennevnte område av 0,1-1 g/m . Innen dette område for tinnbelegget vil legering av en del eller hele mengden av tinnbelegget ikke påvirke sveisbarheten og korrosjonsmotstanden.

På det annet lag av jern-tinn-nikkellegering som er blitt dannet på denne måte ved belegning med tinn efterfulgt av fornyet flyting av tinn, påføres et tredje lag som i det vesentlige består av metallisk krom og hydratisert kromoxyd, ved å utføre en elektrolytisk kromatbehandling. Elet tredje lag er toppbelegget som er nødvendig for å gi fast vedheftning for lakken, men dette lag kan uheldig påvirke sveisbarheten dersom det er for tykt.

Kromatbehandlingen utføres ved katodisk elektrolyse i en oppløsning som inneholder kromsyre, kromater, dikromater eller blandinger derav. Ifølge op<p>finnelsen er den samlede mengde av metallisk krom og hydratisert kromoxyd begrenset til 5-20 mg/m 2, beregnet som elementært krom. Når de samlede mengder er mindre enn 5 mg/m 2, blir lakkvedheftningen til det kromatiserte lag dårlig slik at en lakkfilm lett kan skalles av ved . defekter i denne, og derved vil fordelene med lakkfilmens korrosjonshindrende virkning ikke bli oppnådd. Dersom det kromatiserte lag er tykkere enn 20 mg/m 2 (beregnet som elementært krom),

vil det kromatiserte lags økede elektriske motstand være hindrende for sveising. Av denne grunn skal det tredje

kromatiserte lag ifølge oppfinnelsen ha et kombinert krominnhold av 5-20 mg/m 2 , fortrinnsvis 7-15 mg/m ?

På grunn av trelagsstrukturen som omfatter det første lag av jern-nikkellegering, det annet lag av j"ern-tinn-nikkellegering dannet ved belegning av tinn på det første lag, efterfulgt av fornyet flyting av tinnet, og det tredje kromatlag på det annet lag, oppviser overflatebehandlet stålbånd eller -blikk i henhold til den foreliggende oppfinnelse forbedret sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering og er således velegnet for fremstilling av bokser for matvarer ved elektrisk motstandssveising.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse gir med godt resultat tynt

belagt hvitblikk med forbedret sveisbarhet og korrosjonsmotstand. Ved hjelp av en rekke forsøk viste det seg at

av stålbånd som var blitt overflatebehandlet ved fremgangsmåten i henhold til den første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, er enkelte utilfredsstillende hva gjelder korrosjonsmotstand når de kommer i kontakt med visse innhold eller matvarer i boksene. Fortsatt forskning viste at korrosjonsmotstanden forandrer seg i avhengighet av sammensetningen for det tredje lag, dvs. kromatfilmen, og at behandlingen for å bringe tinn til fornyet flyting ikke nødvendigvis er påkrevet for å danne det annet lag. Den førstnevnte oppdagelse vil bli mer detaljert beskrevet. Selv om det kombinerte krominnhold i det tredje lag som i det vesentlige består av metallisk krom og hydratisert kromoxyd, er begrenset,viste det seg at et slikt behandlet stålbånd med dårlig korrosjonsmotstand har en kromat-

film som inneholder en mindre mengde av metallisk krom.

Korrosjonsmotstanden efter lakkering og sveisbarheten for overflatebehandlet stålbånd ble undersøkt ved å regulere den avsluttende elektrolytiske kromatbehandling slik at de respektive mengder av metallisk krom og hydratisert kromoxyd i kromatfilmen ble variert. Resultatene avsatt på kurven på Fig. 3, hvor X representerer den mengde metallisk krom som befinner seg i. det tredje kromatlag, og Y representerer den mengde hydratisert kromoxyd som befinner seg i det tredje kromatlag, beregnet som elementært krom og begge uttrykt i mg/m . Ifølge Fig. 3 er det optimale område et område hvori såvel korrosjonsmotstand efter lakkering som sveisbarhet er utmerkede. Da mengden av metallisk krom

(X) var over 2 mg/m 2, var korrosjonsmotstanden utmerket.

Da mengden av metallisk krom (X) var under 2 mg/m 2, viste enkelte prøvestykker dårlig korrosjonsmotstand. Det antas at en kromatfilms vedheftning til lakk øker med økende mengde av metallisk krom i kromatfilmen, spesielt ved en andel av metallisk krom av over 2 mg/m 2 (inklusive). Det fremgår av Fig. 3 hva gjelder den samlede mengde av krom i kromatfilmen bestående i det vesentlige av metallisk krom og hydratisert kromoxyd, dvs. X + Y, at korrosjonsmotstanden er dårlig under 5 mg/m 2, mens sveisbarheten blir utilfreds-2 < < stillende over 20 mg/m . Området avgrenset av 5 X + Y 20 er et optimalt område hvori såvel korrosjonsmotstanden som sveisbarhet er utmerkede.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse skal de følgende relasjoner tilfredsstilles:

2 = X og

5 = X + Y = 20

hvori X og Y er som definert ovenfor.

Behandlingen for å bringe tinn til fornyet flyting vil nu bli nærmere omtalt. Ifølge den foreliggende oppfinnelse vil dannelsen av det annet lag av Fe-Sn-Ni-legering være avhengig av denne behandling for å bringe tinn til å flyte på ny.

På grunn av trelagstrukturen som omfatter det første lag av jern-nikkellegering, det annet lag av tinn eller jern-tinn-nikkellegering på det første lag og det tredje lag av kromatfilm bestående i det vesentlige av regulerte mengder av metallisk krom og hydratisert kromoxyd på det annet lag, oppviser det overflatebehandlede stålbånd eller

-blikk i henhold til den fore-

liggende oppfinnelse hele tiden forbedret sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering og er således meget velegnet for fremstilling av bokser for matvarer ved hjelp av elektrisk motstandssveising.

Eksempel 1

Et vanlig stålbånd beregnet for elektroplettering ble kaldvalset til en tykkelse -av o,2 mm og elektrolytisk renset på vanlig måte før det ble oppskåret til prøvestykker med betegnelser fra nr. 1 til nr. 14. Overflatebehandlede stål-prøvestykker ble fremstilt fra disse stålprøvestykker ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og ved anvendelse av lignende fremgangsmåter hvor minst én parameter ikke tilfredsstilte betingelsene i henhold til oppfinnelsen. Prøvestykkene ble derefter undersøkt for å fastslå sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering.

A. Dannelse av det første lag av jern- nikkellegering

Det første lag av jern-nikkellegering ble dannet på stålprøvestykker ved hjelp av én eller en kombinasjon av to eller flere av de følgende metoder: (a) nikkelplettering efterfulgt av gløding (b) plettering med en jern-nikkellegering efterfulgt

av gløding

(c) plettering med en jern-nikkellegering.

For eksempel ble et stålbånd kaldvalset til en tykkelse av 0,2 mm og elektrolytisk renset i en natriumhydroxydopp-løsning. Stålbåndet ble derefter belagt med nikkel eller en jern-nikkellegering og glødet i en atmosfære av 10% + 90% N2, dvs. den såkalte HNX-gassatmosfære. Det således glødede bånd ble ytterligere renset elektrolytisk i en natriumhydroxydoppløsning, beiset i en svovelsyreoppløs-ning og derefter belagt med en jern-nikkellegering. Typiske eksempler på sammensetningene for belegningsbadene som ble anvendt, er som følger:

(a) Nikkelplétteringsbad

(b) Jern- irikkéllegéririgplétteringsbad

Et første lag av jern-nikkellegering ble dannet på overflaten av et stålbånd på denne måte. For prøvestykkene nr. 1-7 ifølge o<p>pfinnelsen hadde de første dannede lag et vektforhold Ni/(Fe + Ni) innen området 0,02 - 0,50 og en tykkelse av 10 - 5000 Å, som gjengitt i tabell l,og dermed ble betingelsene ifølge o<p>pfinnelsen tilfredsstilt.

Blant prøvestykker som ble tatt med for sammenlignings skyld, hadde prøvestykkene nr. 9 og 11 et vektforhold Ni/(Fe + Ni)

av henholdsvis 0,01 og 0,85, og dermed var betingelsene ifølge oppfinnelsen ikke tilfredsstilt. Prøvestykket nr. 10 hadde et første lag hvis tykkelse var så stor som 6000 Å,

og denne tykkelse går ut over betingelsen ifølge oppfinnelsen.

Det bør bemerkes at sammensetningen og tykkelsen for det første lag av jern-nikkellegering gjengitt i tabell 1 ble målt med IMMA.

B. Dannelse av det annet lag av jern- tinn- nikkellegering

Tinn ble avsatt på det første lag, og en behandling for

å bringe tinnet til å smelte eller til å flyte på ny ble ut-ført for dannelse av et annet lag av en jern-tinn-nikkellegering. Et typisk eksempel på sammensetningen for det anvendte tinnpletteringsbad som var et halogenidbad, er som følger:

(a) Tinnpletteringshalogenidbad

I dette trinn ble prøvestykkene nr. 1-7 ifølge oppfinnelsen belagt med tinn inntil en beleggvekt av 0,1-1 g/m 2, dvs. 100-100 0 mg/m 2, og dermed ble betingelsene ifølge oppfinnelsen tilfredsstilt. Blant prøvestykker som ble tatt med for sammenlignings skyld, ble prøvestykket nr. 13 belagt med tinn inntil en beleggvekt som var så lav som 80 mg/m , og prøvestykket nr. 14 ble belagt med tinn inntil en så høy beleggvekt som 2800 mg/m , og dermed var betingelsene ifølge oppfinnelsen ikke tilfredsstilt. Det bør bemerkes at prøve-stykket nr. 14 hadde et tykt tinnbelegg som svarer til hvitblikk nr. 25 som er det tynnest belagte hvitblikk blant de for tiden handelstilgjengelige hvitblikk.

C. Dannelse av det tredje lag av metallisk krom og hydratisert_kromoxyd ved

elektrolytisk kromatbehandling

De tinnbelagte stålprøvestykker ble utsatt for katodisk elektrolyse i et krombehandlingsbad som typisk hadde følgende sammensetning:

Kromatbehandlingsbad

Hva gjelder den samlede mengde av metallisk krom og hydratisert kromoxyd i det tredje lag dannet ved denne elektrolytiske kromatbehandling, tilfredsstilte samtlige prøvestykker nr. 1-7 ifølge oppfinnelsen betingelsene ifølge oppfinnelsen angående området av 5-20 mg/m , beregnet som metallisk krom som vist i tabell 1. Blant prøvestykkene for sammenligningsformål hadde prøvestykket nr. 8 en samlet krommengde som var så liten som 4 mg/m 2, og prøvestykket nr. 12 hadde en samlet krommengde som var så stor som 22 mg/m 2, og disse tilfredsstilte ikke betingelsene ifølge oppfinnelsen.

Prøvestykker ble skåret fra de således erholdte prøve-stykker for å undersøke deres egenskaper.

Sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkbelegning ble bedømt som følger:

Sveisbarhet

En kobbertråd med en diameter av ca. 1,5 mm ble anvendt som sveiseelektrode. Et prøvestykke ble avrundet slik at en kant ble anbragt på den tilpassede kant under trykk. Mens kobbertråden ble ført langs den overlappende kant, ble elektrisk motstandssveising utført med en sveisehastighet av 40 m/min. Optimale områder for elektrisk strøm og trykk påført under sveisingen ble tilstrebet innenfor hvilke en sveisesone med tilstrekkelig styrke kunne oppnås uten såkalt spruting. Overholdelsen av disse områder sikrer prøvestykkenes sveisbarhet.

Styrken for en sveisesone ble bestemt ved hjelp av den såkalte avskallingsprøvning hvor et V-formet skår ble skåret inn i én ende av det avrundede prøvestykke på tvers av sveiselinjen. Den avskrådde del av den overlappende kant ble ved hjelp av en pinsett trukket henimot den annen ende. Den krevede styrke er slik at prøvestykket ikke vil bli frakturert ved sveisingen ved denne prosess.

Kor- rosjonsmotstand éftér lakkering

Et prøvestykke ble belagt med en epoxy-fenollakk inntil en tykkelse av 4,5yum, og snitt ble laget gjennom lakkfilmen til det underliggende stålsubstrat ved anvendelse av en fin skjærekniv. Prøvestykkene ble trukket med 5 mm gjennom en Erichsen-maskin.

Det således behandlede prøvestykke ble bedømt for å fastslå dets korrosjonsmotstand ved at det ble neddykket i 96 timer i en avluftet oppløsning av 1,5% sitronsyre og 1,5% saltvann i et blandingsforhold av 1:1. Stålet under lakkfilmen ble bedømt for å fastslå korrosjonen ved at avstanden for lakkfilmen som var skilt fra tverrskåret, og mengden av jern oppløst fra tverrskåret ble bestemt.

Resultatene av denne bedømmelse for sveisede prøve-stykker og lakkbelagte prøvestykker som skriver seg fra prøvestykkene nr. 1-14, er gjengitt i tabell 1. De symboler som ble anvendt for å bedømme sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter belegning med lakk, har de følgende betydninger i tabell 1.

Korrosjonsmotstand efter belegning med lakk

I tabell 1 er for sammenligningsprøvestykkene nr. 8-14

de tallverdier som ikke tilfredsstiller betingelsene ifølge oppfinnelsen, blitt understreket. Det fremgår av resultatene for sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering av overflatebehandlede stålprøvestykker gjengitt i tabell 1,

dvs. prøvestykkene nr. 1-7, at alle disse tilfredsstilte betingelsene ifølge oppfinnelsen og oppviste overlegen sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering sammenlignet med f.eks. prøvestykket nr. 14 som svarer til hvitblikk nr. 25, selv om den belagte tinnmengde er mindre enn 1/3 av den belagte tinnmengde for prøvestykket nr. 14. Disse forbedringer er basert på overflatestrukturen for flerlagsoppbygningen som omfatter det første lag av jern-nikkellegering, det annet lag av jern-tinn-nikkellegering som er jevnt og fritt for nålehull, og det tredje lag dannet ved regulert kromatbehandling. Nærmere bestemt er den jernmengde som ble utløst fra et tverrskjær, innen området 2-4 mg, og dette står i mot-setning til sammenligningsprøvestykkene og beviser den forbedrede vedheftning av en lakkfilm til overflatebehandlet stål og den forbedrede korrosjonsmotstand som spesielt det annet lag bidrar til. Omvendt er sammenligningsprøvestykker som ikke tilfredsstiller minst én av betingelsene ifølge oppfinnelsen, dårligere enn prøvestykkene ifølge o<p>pfinnelsen hva gjelder sveisbarhet og/eller korrosjonsmotstand, og de er spesielt utsatt for betraktelig korrosjon i tverrskårene.

Det fremgår av det ovenstående eksempel at fordi overflatebehandlet stålbånd eller -blikk egnet for elektrisk motstandssveising i overensstemmelse med den fore-

liggende oppfinnelse fremstilles ved å danne

et første lag av jern-nikkellegering på et stålbånd, avsetning av tinn på det første lag, bevirkning av fornyet flyting av tinn under dannelse av et annet lag av jern-tinn-nikkellegering, og utførelse av en elektrolytisk kromatbehandling for å danne et tredje kromatisert lag på det annet lag, hvorved dannes en overflatestruktur i form av en flerlagsoppbygning samtidig som sammensetningen og tykkelsen av det første lag og oppbygningen av det annet og .det tredje

lag nøye reguleres, blir sveisbarheten og korrosjonsmotstanden efter lakkering betydelig forbedret såvel som vedheftningen av en lakkfilm til stålet. Det overflatebehandlede stålbånd eller -blikk ifølge oppfinnelsen tilfredsstiller således samtlige av de ovennevnte betingelser for stålmaterialer hvorfra sveisede, bokser for matvarer kan fremstilles .

Eksempel 2

Et vanlig stålbånd beregnet for elektroplettering

ble kaldvalset til en tykkelse av 0,2 mm og elektrolytisk renset på vanlig måte før det ble oppdelt i prøvestykker som ble betegnet med numrene 21-34. Overflatebehandlede stålprøvestykker ble fremstilt fra disse stålprøvestykker ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (nr. 21-2 3) og ved anvendelse av lignende fremgangsmåter hvor minst én parameter ikke tilfredsstilte betingelsene ifølge oppfinnelsen (nr. 26-34) . Prøvestykkene ble derefter under-søkt for å fastslå sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering.

A. Dannelse av det første lag av jern- nikkellegering

Det første lag av jern-nikkellegering ble dannet på stålprøvestykkene ved én av de følgende metoder eller ved en kombinasjon av to eller flere av de følgende metoder:

(a) nikkelplettering efterfulgt av gløding

(b) plettering av en jern-nikkellegering efterfulgt av

gløding

(c) plettering av en jern-nikkellegering.

For eksempel ble et stålbånd kaldvalset til en tykkelse av 0,2 mm og elektrolytisk renset i en natriumhydroxydopp-løsning. Stålbåndet ble derefter belagt med nikkel eller en jern-nikkellegering og glødet i en atmosfære av 10% H2 + 90% N2, dvs. i den såkalte HNX-gassatmosfære. Det således glødede bånd ble ytterligere renset elektrolytisk i en natriumhydroxydoppløsning, beiset i en svovelsyreoppløsning og derefter belagt med en jern-nikkellegering.

De anvendte pletteringsbad hadde typisk de følgende sammensetninger:

(a) Nikkelpletteringsbad (b) J ern- nikkellegering sp le. tteringsbad

Et første lag av jern-nikkellegering ble dannet på overflaten av et stålbånd på den følgende måte . For prøve-stykkene nr. 21-2.3 ifølge den foreliggende oppfinnelse hadde de første dannede lag et vektforhold Ni/(Fe + Ni) innen områet 0,02-0,50 og en tykkelse av 10-5000 Å, som vist i tabell 1, og dermed var betingelsene ifølge oppfinnelsen tilfredsstilt. Av prøvestykker for sammenlignings skyld hadde prøvestykkene nr. 30, 31 og 32 et vektforhold Ni/

(Fe + Ni) av henholdsvis 0,01, 0, og 0,85, og dermed var betingelsene ifølge oppfinnelsen ikke tilfredsstilt. Prøve-stykket nr. 33 hadde et første lag med en tykkelse som var så stor som 600 0 Å og dermed lå utenfor området i henhold til oppfinnelsen.

Det bør bemerkes at sammensetningen og tykkelsen for det første lag av jern-nikkellegering gjengitt i tabell 2 ble målt ved hjelp av IMMA.

B. Dannelse av det annet lag

Tinn avsettes på det første lag for å danne et

annet tinnlag på dette. Pletteringen med tinn blir efterfulgt av smelting av tinn eller en behandling for å bevirke fornyet flyting av tinn under dannelse av et annet lag av jern-tinn-nikkellegering på det første lag. Et typisk anvendt tinnpletteringsbad er et halogenidbad med følgende sammensetning:

Tinnplettéringshalogénidbad

I dette trinn ble prøvestykkene nr. 21-2 3 ifølge oppfinnelsen belagt med tinn inntil en beleggvekt av 0,1-1 g/m 2, dvs. 100-1000 mg/m 2, og dermed var betingelsene ifølge oppfinnelsen tilfredsstilt. Av prøvestykker for sammenlignings skyld ble prøvestykket nr. 34 belagt med tinn inntil en så lav beleggvekt som 50 mg/m 2, og prøvestykket nr. 31 ble belagt med tinn inntil en så, høy beleggvekt som 2800 mg/m 2 , og dermed var betingelsene ' ~ifølge oppfinnelsen ikke tilfredsstilt. Det bør bemerkes at prøvestykket nr. 31 med et tykt tinnbelegg svarer til hvitblikk nr. 25 som er det tynnest belagte hvitblikk blant de for tiden markedsførte hvitblikk.

C Dannelse av det tredje lag av metallisk krom og hydratisert kromoxyd ved elektrolytisk kromatbehandling De med tinn pletterte stålprøvestykker ble utsatt for katodisk elektrolyse i kromatbehandlingsbad som typisk hadde de følgende sammensetninger:

Hva gjelder den samlede mengde (X + Y) av metallisk krom og hydratisert kromoxyd i det tredje lag dannet ved hjelp av denne elektrolytiske kromatbehandling, tilfredsstilte samtlige av prøvestykkene nr. 21-23 ifølge oppfinnelsen den betingelse ifølge oppfinnelsen at mengden av metallisk krom, X, skal være lik eller over 2 mg/m<2>

og at den samlede krommmengde, X + Y, skal ligge innen området 5-20 (inklusive) mg/m , som vist i tabell 2.

Av prøvestykker for sammenlignings skyld hadde prøvestykkene nr. 26, 27 og 31 en så lav mengde av metallisk krom som henholdsvis 0, 1 og 0 mg/m 2, og prøvestykkene nr. 28 og 29 hadde en så stor samlet krommengde som henholdsvis 25 og 30 mg/m 2, og dermed var betingelsene i henhold til oppfinnelsen ikke tilfredsstilt.

Prøvestykker ble skåret av fra de således erholdte prøvestykker for å undersøke deres egenskaper.

Sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering ble bedømt som følger.

Sveisbarhet

En kobbertråd med en diameter av ca. 1,5 mm ble anvendt som sveiseelektrode. Et prøvestykke ble avrundet for å kunne plassere én kant på den tilpassede kant under trykk. Mens kobbertråden ble ført langs den overlappende kant, ble elektrisk motstandssveising utført med en sveisehastighet av 40 m/min. Optimale områder for elektrisk strøm og trykk påført under sveisingen ble tilstrebet innenfor hvilke en sveisesone med tilstrekkelig styrke kunne oppnås uten såkalt spruting. Overholdelsen av disse områder sikrer prøvestykkenes sveisbarhet.

Styrken av en sveisesone ble bestemt ved hjelp av den såkalte avflakingsprøvning hvor et V-formet skår ble skåret ut i én ende av det avrundede prøvestykke på tvers av sveiselinjen. Den skrått forløpende del av den overlappende kant ble trukket henimot den annen ende med en pinsett. Den nødvendige styrke er slik at prøvestykket ikke skal frakturere ved sveisen ved denne metode.

Korrosjonsmotstand efter påføring av lakkbelegg

Et prøvestykke ble på én overflate belagt med en epoxy-fenollakk inntil en beleggvekt av 50 mg/dm 2 og for-seglet langs kantene og den motstående overflate.

Det således behandlede prøvestykke ble bedømt for å fastslå dets korrosjonsmotstand ved at det én gang ble fullstendig neddykket i en prøvningsoppløsning, hvorefter det ble holdt halvveis neddykket i 18 døgn ved 55°C. Efter neddykningen i 18 døgn ble prøvestykket fjernet fra opp-løsningen, og den øvre halvdel av prøvestykket som hadde befunnet seg over oppløsningens nivå, ble iakttatt for å fastslå korrosjon under lakkfilmen.

De anvendte prøvningsoppløsninger var handelstil-gjengelig konsentrert grapefruktsaft, tomatsaft og melk.

Resultatene av bedømmelsen av sveisede prøvestykker og lakkerte prøvestykker som skrev seg fra prøvestykkene nr. 21-34, er gjengitt i tabell 2. De anvendte symboler for å uttrykke sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering i tabell 2 har de følgende betydninger:

Korrosjonsmotstand efter belegning med lakk

I tabell 2 er for sammenligningsprøvestykkene nr. 26-34 de tallverdier som ikke tilfredsstiller betingelsene i henhold til oppfinnelsen, blitt understreket. Det fremgår av resultatene for sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkering av overflatebehandlede stålprøvestykker gjengitt i tabell 1 at prøvestykkene nr. 21-23 tilfredsstiller samtlige betingelser i henhold til oppfinnelsen og oppviser overlegen sveisbarhet og korrosjonsmotstand efter lakkbelegning sammenlignet med f.eks. prøvestykket nr. 31 som svarer til hvitblikk nr. 25, selv om den påførte tinnmengde er mindre enn 1/3 av den pæførte tinnmengde for prøve-stykket nr. 31. Disse forbedringer skyldes overflatestrukturen for flerlagsoppbygningen som omfatter det første lag av jern-nikkellegering, det annet lag av jern-tinn-nikkellegering som er jevnt og fritt for nålehull, og det tredje lag dannet ved regulert kromatbehandling. Omvendt er sammenligningsprøvestykker som ikke tilfredsstiller minst én av betingelsene i henhold til oppfinnelsen, dårligere enn prøvestykkene ifølge oppfinnelsen hva gjelder sveisbarhet og/eller korrosjonsmotstand.

Det fremgår av det ovenstående eksempel at fordi det overflatebehandlede stålbånd eller -blikk som er egnet for elektrisk motstandssveising i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er fremstilt ved at det dannes et første lag av jern-nikkellegering på et stålbånd, tinn avsettes på

det første lag under dannelse av et annet lag av tinn, tinnet bevirkes til å flyte på ny under dannelse av

et (omvandlet) annet lag av jern-tinn-nikkellegering, og en elektrolytisk kromatbehandling utføres for å danne et tredje kromatisert lag på det annet lag, hvorved det fås en overflatestruktur av flerlagsoppbygning mens sammensetningen og tykkelsen for det første lag og oppbygningene av det annet og det tredje lag nøye reguleres, blir sveisbarheten og korrosjonsmotstanden efter lakkering betydelig forbedret såvel som vedheftningen av en lakkfilm til stålet. Det overflatebehandlede stålbånd eller -blikk ifølge den foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller således samtlige av de ovennevnte betingelser for stålmaterialer hvorfra sveisede bokser for matvarer kan fremstilles.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et overflatebehandlet stålbånd egnet for elektrisk motstandssveising, hvor det pletteres et første lag av jern-nikkellegering på et stålbånd, eventuelt efterfulgt av gløding, idet det første lag dannes med et vektforhold Ni/(Fe+Ni) innen området 0,02-0,50 og med en tykkelse av 10-5000 Å, og hvor et annet lag av tinn eller jern-tinn-nikkellegering dannes på det første lag ved plettering med tinn inntil en beleggvekt av 0,1-1 g/m 2 tinn, karakterisert ved at tinnet bringes til å flyte på ny ved hjelp av oppvarming, og at et tredje lag dannes på det annet lag ved utførelse av en elektrolytisk kromatbehandling ved elektrolyse i et bad som inneholder minst én av forbindelsene kromsyre, kromater og dikromater, idet det dannes et tredje lag som i det vesentlige består av metallisk krom og hydratisert kromoxyd, slik at de føl-gende relasjoner

2 = X og

5 X + Y = 20 tilfredsstilles, hvori X betegner mengden av metallisk krom i det tredje lag og Y betegner mengden av hydratisert kromoxyd i det tredje lag beregnet som elementært krom, og begge 2 uttrykt i mg/m .

2.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det pletteres et første lag av jern-nikkellegering med et vektforhold Ni/(Fe + Ni) innen området 0,0 5-0,20.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det pletteres et første lag av jern-nikkellegering med en tykkelse av 100-1500 Å.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at tinnpletteringen ut-føres inntil det oppnås en beleggvekt av 0,3-0,6 g/m 2 tinn.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det påføres et tredje lag som i det vesentlige består av metallisk krom og hydratisert kromoxyd i en samlet mengde av 7-15 mg/m , beregnet som elementært krom.