DE1913167A1 - Verfahren zum stellenweisen Verzinken von Eisenwerkstoffen - Google Patents
Verfahren zum stellenweisen Verzinken von EisenwerkstoffenInfo
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Description
betreffend
.^lerfaiirMfeum stellenwelsen Verzinken ,yon Msenwerkstoffen"
Die Irfiiidüni "betrifft ein ?©rfanr©n zum Verzinken der
gewünsentfen Oberfläehsabereiehe von bäüd* oder blechförmigön
Ii senwerkstof fen, wobei an den nicht 2u verszinkenden
oberfläGhenbereiehen eine Sehiöht enthaltend Ohröametall
und was9erhalti§es öhronioxid erzeugt wird, bevor die Verginktiing
im Zinkbad erfolgt* Amf diese Weise soll sowohl
die Oxydation der nicht m versinkenden Pläöhenbereiche des
Eiasenwerkstöffs verhindert werden als auch ein Anhaften
des Zinks an diesen Flächenbereichen, wobei jedoch-eine
sehr gute Korrosionsbeständigkeit und Lackierbarkeit gewährleistet ist*
In der Automobilindustrie stellt die Korrosion von Stählen
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019
in Autos große Probleme dar* Mit zunehmender1 Anwendung, von.
Streusalzen im Winter, ist die ,Korros ions geschwindigkeitvon
Bodenblechen, Kotflügeln, Stoßstangen u.dgl. besonders
groß. Bisher war man"der Ansieht, daß Zinkbleche am geeignetsten
für Automobilkonstruktion hinsichtlich Korrosionsschutz sind. Die Einführung von Zinkblechen führt jedoch zu
zwei Schwierigkeiten und zwsr: .
1) Schlechte Abstimmbarkeit der Laeke und Anstriche von
nebeneinander angeordneten. Zinkblechen und kalt-gewalzten Stählen infolge unterschiedlicher Oberflächentextur
und
2) geringe Schweißbarkeit,insbesondere was des Punktschweißen
anbelangtjder verzinkten Stahloberfliehen*
Die AutornobiIkonstrukteure erkannten, daß der einzige Meg
zur Lösung dieser Probleme darin liegen.kann, nur einseitig,
verzinkte Stahlbleche zu verwenden, z.B. nur die Fläche der
Bleche» die in das Wageninnere zu liegen kommt* Die äußere ..
Bieehseite wäre dann zu phosphatieren und in üblicher Meise
zu lackieren«
fis wurden schon verschiedene Versuche für einseitig verzinkte
Bleohe oder Bänder unternommen. Diese können in folgende
Gruppen zusammengefaßt werden: ■
a) Es wird selektiv nur auf eine Seite des Stahlblechs Zink ■
abgeschieden, z.ö. durch Elektrolyse, Elektrophorese oder
Vakuumaufdampfen. Diese Verfahren würden vollständig für die Anforderungen der Automobilindustrie entsprechen, jedoch
liefen die Kosten für derartige Verfahren für den genannten
Anwendungszweck wesentlich zu hoch.
. 9 098 4 0/1444 -3-
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b) Verfahren, bei denen geschmolzenes Zink nur mit einer Seite
des Bandes oder Blechs in Berührung kommt, wobei besondere
mechanische Beschichtungsaggregate angewandt werden müssen
(USA-Patentschrift 3 228 788), Diese Verfahren konnten keinen Eingang in die Industrie finden, möglicherweise wegen der
Spezialelnrichtung und der schwierigen Durchführung des
Verfahrens in kontinuierlichen Arbeitsstraßen.
c) Es werden beide Blechseiten verzinkt und zwar nach der alten Feuerverzinkungsmethode. Anschließend wird von einer
Seite das Zink mit einer Säure abgeätzt (USA-Patentschrift 3 I78 305). Diese Verfahren sind kostspielig und in großtechnischem
Maße schwierig durchzuführen. Sie konnten sich also auch nicht in der Großindustrie einführen.
d) Es kommen beide Blechseiten mit dem Zinkbad in Berührung,
jedoch weist eine Seite eine nicht Denetzbare Sperrschicht auf (USA-Patentschriften 2 894 850 und 3 149 987). Bisher
konnten diese Verfahren mit nur einseitig verzinkten Blechen nur sehr geringen Anklang in der Industrie finden und zwar
aus folgenden Gründen1;
aa) Die nicht uenetzende Sperrschicht mußte nach dem Verzinken
entfernt werden, dp sie die nachfolgende Phosphätierung
und Lackierung behinderte oder
bb) nach dem Versinken läßt sich diese Sperrschicht nur
schwierig entierneu, ohne daß die Blechoberfläche verkretzt
wird oder Rückstände dieser Schicht zurückbleiben. Beide Möglichkeiten sind in der Automobilindustrie nicht
zulässig.
Die lirfindung oetrifft nun ein Verfahren zur Feuerverzinkung-
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von Stahlblechen oder Bändern, wobei eine Seite, zum Korrosions·*-
schutz vollständig verzinkt ist und die nicht verzinkte Seite hinsichtlich der folgenden Oberflächenbearbeitungsstufen
als rein bezeichnet werden kann. Es muß also nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren nach dem Verzinken die Sperrschicht , nicht entfernt werden, da eine reine ohne Schwierigkeiten
lackierbare Oberfläche zurückbleibt. - -■". :
Die Erfindung kann man also, allgemein gesprochen, als Ver--.. ·
besserung des üblichen Verzinkens von ausgewählten Bereichen
von Eisenwerkstoffen in Blech- oder Bandform bezeichnen. Nach ':.
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch elektrolytische Abscheidung auf den nicht zu verzinkenden Stellen eine Schicht.·
enthaltend Chrom und wasserhaltiges Chromoxid abgeschieden. . · Anschließend wird das Blech oder Band durch das Zinkbad
geführt. Hier erfolgt die Zinkabsche!dung nur an den Stellen^.'.'..
wo sich nicht die Chrom-, Chromoxid-Schicht befindet. Bei -.,..-:
der Elektrolyse kann entweder gleichzeitig Chrom und ausreichend Chromoxid abgeschieden werden oder aber es erfolgt zuerst
mit einem ersten Elektrolyt die Metallabscheidung und dann :
in einem zweiten Elektrolyt die Oxidbildung. Man könnte die erfindungsgemäße Verfahrensstufe als Vorbehandlung für das
Feuerverzinken bezeichnen. Im allgemeinen wird nach der Elektrolyse wie üblich Flußmittel aufgetragen und dann erst
das Blech in das Zinkbad geführt.
Vor der Elektrolyse soll die Stahloberfläche nach üblicher Weise
gereinigt werden, wie Entfetten mit Alkalien und Beizen mit Säuren. Nach Abscheidung des Überzugs sollte abgespült
und vor Einbringen in das Zinkbad getrocknet werden. Das Flußmittel
wird vorzugsweise heiß aufgespritzt oder in anderer Weise aufgetragen auf die Seite, die verzinkt werden soll,
zweckmäßigerweise noch vor dem Trocknen. Man kann jedoch auch
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— 5 —
das gesamte Blech in das Flußmittel für das Verzinken eintauchen und dann von der Chromschicht wieder, entfernen. Das
Blech wird dann vorgewärmt, in das Zinkbad getaucht und zum
Auskühlen gebracht. Die Verfahrensstufen bis zum Fertigprodukt
umfassen also Reinigen, Abspülen, Beizen, Abspülen, elektrolytische Abscheidung, Abspülen, Flußmittelauftrag,
Trocknen, Vorwärmen, Zinkauftrag und Abkühlen. Dieses Verfahren läßt sich mit einem bekannten Verfahren zur Verzinkung
unter Anwendung von vorher aufgebrachtem Flußmittel vergleichen (Kanadische Patentschrift 501746), das folgende Verfahrensstufen
umfaßt: Reinigen, Abspülen, Beizen, Abspülen, Flußmittelaufitrag, Trocknen, Vorwärmen, Zinkauf trag,. Abkühlen
und chemische Nachbehandlung. Es kann manchmal vorteilhaft sein, die elektrolytisch aufgetragene Schicht nach dem
Abspülen zu trocknen, um den Abrieb des Chromoxids in den
Führungsrollen zu verringern. Durch dieses Trocknen findet eine Erhärtung des gelartigen Oxids in der Schicht statt.
In der Figur ist schematisch der Verfahrensablauf dargestellt.
·
Ein Stahlband wird von einem Dorn 1 abgehaspelt, gelangt in den ersten Behälter mit heißer alkalischer Flüssigkeit J
zum Entfetten, wird dann beidseitig abgespritzt 4, 5* gelangt
in den Beizbehälter 6 mit Beizsäure 7. Nach Verlassen des
Beizbehälters wird das Band wieder beidseitig abgespritzt 8, 9, und mit Hilfe der Führungsrollen 15, 14, I5 durch die· Elektrolysezelle
10 geführt. Diese enthält einen Elektrolyt 1,1 und Anoden 12 aus einer Zink-Blei-Legierung. Die Führungsrolle
ist isoliert. Das Band durchwandert die Elektrolysezelle auf einem U-förmigen Weg, dessen beide" Schenkel den Anorden 12
zugekehrt sind. ■ ·
- 6 909840/U44
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Auf diese Weise wird nur die untere Seite des Stahlbandes
durch elektrolytische Abscheidung mit Chrom.und wasserhaltigem
Chromoxid bzw. Chromhydroxid beschichtet. Im folgenden soll der Einfachheit halber diese Schicht als Chromschicht be-,
zeichnet werden. Nach Verlassen der Elektrolysezelle wird das Band wieder beidseitig abgespritzt 16, 17 und gelangt
dann in den Behälter 19 zum Auftrag des Flußmittels für die Verzinkung, durch welchen es mit Hilfe der Rollen l8a, l8b
geführt wird. Das Band wird dann senkrecht nach oben geführt, wird nochmals mit Wasser an der Chromoxidschicht abgespritzt
21 und überschüssiges Wasser mit Hilfe eines Abstreifers 22 entfernt und gelangt dann in den Vorwärmofen 20. Von dort
wird es in ein übliches Zinkbad 2J gebracht, durchläuft den
Schlitz des Walzenpaares 25 zur Bestimmung der Auftragsschichtstärke
und gelangt schließlich in die Kühlkammer 24 und von dort zum Aufhaspeln 26.
Es wurden nun verschiedene Systeme für die Beschichtung untersucht,
die teilweise zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gehören.
In folgender Tabelle sind die Ergebnisse der Beschichtung anhand der Fähigkeit der beschichteten Stellen zur Ab-.
Weisung des Zinks bzw. zur Nichtbeeinflussung der Haftung
des Zinks' an der zu verzinkenden Fläche und hinsichtlich der Oxydation oder Korrosionsbeständigkeit aufgeführt. Es zeigte
sich, daß die Zinkabseheidung auf der behandelten Oberfläche
eine Funktion des Anteils des Chromoxids in der Schicht ist. Je höher der Oxidgehalt der Chromschicht ist, umso geringer
wird diese. Fläche vom Zink benetzt. Die Oxydierbarkeit, des
Stahlblechs scheint in erster Linie eine Eunktion des Chromgehalts der Chromschicht zu sein. Je stärker die Chromschicht
ist, umso geringer ist die Oxydation des Stahlblechs.
- 7 9 0 9 8 4 0/1 U ί*
lA-36 019 - 7 -
Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, um die Benetzbarkeit
von mit Ghrom und Chromer&^HBerzogenen Stahlblechen
.für- Zink und die Oxydationsbeständigkeit zu ermitteln. Die
Versuche 1 bis 6 sind nicht-erfindungsgemäße Systeme, wohingegen di· Versuche 7 bis 13 das erfindungsgemäße Verfahren
erläutern, wobei besonders bevorzugt die Verfahrensbedingungen
nach den Versuchen 11 bis 13 sind.
Versuch It Überzugssystem Phosphat-Chromat, r l#ige
Phosphorsäure, 1 % Kaliumdichromat, Tauchzeit 5 see
bei 43°C; .
Versuch 2 t Überzugssystem Chromat, 1. Elektrolyt 22,5 s/l
Natriumdichromat, kathodisch elektrolysiert 1 see,
1 5 A/dm2, 77°C, 2* Elektrolyt 8 g/l Chromsäure,
Tauchzeit 1 see, 820C; .
Versuch 3: Übliche Chromierung, Elektrolyt 25Ο g/l Chrom-
- .säure, 2,5 g/l Schwefelsäure, kathodische Elektroly-■■"·
-: ■ se 4 see, 23,3 A/dm2, 850C;
Versuch 41 Ubliche Verchromung, Elektrolyt wie bei 3* «jedpch
Elektrolysezeit 2 see und Temperatur S6°C;
Versuch: fet übliche Chromierung und anschließend teilweise
Entroaten, Elektrolyse wie Versuch ^, anschließend
2 see Tauchen in kalte lO^ige Salzsäure;
Versuch 6: Wie Versuch 3, jedoch zum Entrosten eine 50#ige
Salzsäure bei einer Tauchzeit von l.secj
> 8 9 0 9 8 AO /U U
lA-36 019 ' - 8 -
Versuch 7; Übliche Verchromung wie Versuch 2, Tauchzeit 3 see;
Versuch 8: Übliche Verchromung, Elektrolyt 350 g/l Chromsäure,
1,2 g/l Schwefelsäure, 9,35 g/l Natriumsilico»»-
fluorid NapSiFg, kathodische Elektrolyse 4 see
bei 26,6 A/dm2, 12°C; . v , , <
Versuch 9; Chromierung mit oxydierendem Elektrolyt, Elektrolyt
55 g/l Chromsäure, 0,24 g/l Schwefelsäure, 0,5 g/l Fluorborsäure, kathodische' Elektrolyse 2 see bei
23,3 A/dm2, 48°C; \ .
Versuch 10: Parallelversuch zu Versuch ty; ■ -,
Versuch 11; Parallelversuch zu Versuch 9, jedoch nur 1 see
Elektrolysezeit;
Versuch 12; Parallelversuch zu Versuch 11; Versuch 13^ Parallelversuch zu Versuch 9, jedoch nur 1,2 see
.-■-...' .-■.'-- ■ . ... ο ---■·---
Elektrolysezeit, Stromdichte 33,5 A/dm .
- 9 909840/1444
lA-56 OI9
Versuch
Nr.
In der Schicht
Cr(metall) Cr(im Oxid\
(mg/sg.ft.) (mg/sq.ft mg/nr mg/m^
(21,0)
226
226
(9,0)
97
97
(9,0)
97
97
(15,8)
170
170
(1,7) 18,25
(1,7)
18,25
(1,0 - 1,5) · 10,75 - 16,10
(1,6) 17,15
Benetzbar keit für Zn-Schmelze Tauchzeit 5 see |
Oxydations- beständig keit |
Ja | schlecht |
nein | schlecht |
schwach . | "hervorragend |
schwach | hervorragend |
e twas | hervorragend |
schwach | hervorragend |
T | (13,3) 143 |
(2,3) 24,7 |
8 | (15,09) 162 |
• (9,45) 101,2 |
9 | (4,1) 44 |
(4,4) 47,2 |
10 | (3,9) 41,9 |
(4,8) 51,5 |
11 | (2,6) 28 |
(2,8) 30 |
nein nein nein nein nein
hervorragend
etwas Chromatfleckei
hervorragend
hervorragend
mäßig Lochfraß
909840/UU 10 -
Forts. | zu | In der | - 10 - T A B-E L L ß |
lA-36 019 | - | Oxydations- |
Versuch | Cr(metall) (mg/sq.ft.) mg/rn^ |
Schicht- | Benetzbar | beständig keit |
||
Nr. | (2,8) 30 (4,6) 49,5 |
Cr(im Oxid) (mg/sq.ft.) mg/m^ |
keit für Zn-3chmelze Tauchzeit 5. ^ec |
hervorragend hervorragend |
||
12 13 |
(3,D 33,2 (3,8) 40,8 |
nein I nein |
- 11 -
909
lA-36 OI9
- 11 -
Die minimale' Menge an Chromhydroxid zur Verhinderung der
Haftung des Zinks auf dem Blech ist etwa 21,5 rng/m , berechnet aaf phrom. des. wasserhaltigen Oxids.. (2 mg/sq.ft.). Der minimale"
Anteil an Chrom in" der Chromschicht zur Verhinderung ' .
der Oxydation und damit Kqrrosion des Eisenwerkstoffs be- trägt etwa 32 mg/m (3 mg/sq.ft.)· Die oberen Grenzen sind
wohl nicht anzugeben/ de 'alle' Mengen über den minimal erforderlichen Mengen zu einwandfrei einseitig galvanisierten
Blechen führt. Zu dicke Chromschichten neigen jedoch zu einer
Verfärbung, die dann schließlich ein streififffoder fleckiges
Aussehen dem Fertigprodukt verleihen körinen. Bevorzugt sollte also der Auftrag an Chromoxid, berechnet auf den Chromgehalt,
etwa 21,5 bis 1C7,5 mg/m (2 bis 10 ing/sq.ft.) betragen.
Sind die Chromschichten zu dick, so können sie reissen oder
abgeschält werden; dies führt drnn zu fehlerhaften Lackierungen.
Die Chromschicht, ε lso Chrommetall·, wird man bevorzugt in einer 1
anwenden.
anwenden.
in einer Menge von etwa J>2 bis 215 mg/m (3 bis 20 mg/sq.ft.)
Die Ursache für des Nichthr-ften des Zinks auf der wasserhaltiges
Chromoxid enthaltenden ochicht dürfte möglicherweise auf
der Bildung von Wasserdampf im Zinkbad beruhen, der durch
Entwässerung des Oxidhydrsts entsteht. Das Ausmaß dieser
Entwässerung der Chromschicht bei Eintritt in d&s Zinkbad dürfte also ein Mrß für die Schutzwirkung der Schicht sein.
Es zeigte sich tatsächlich, daß das Ausmaß der Vorwärmung vor
Eintritt des Bandes in das Zinkbsd einen beträchtlichen iiinfluß
auf'die Zinke:ufnahme hat. Wird Vorwärmung bei über 3l5°C
(6000F) während einer Zeit von über J>0 see vorgenommen, so
erfolgt eine Haftung des Zinks an der überzogenen Oberfläche.
Die Zinkaufhahme wird nennenswert, wenn die Verweilzeit des Bundes im Zinkbad über etwa 1 min steigt. Die normalen Bedingungen
in einem kontinuierlichen Verzinkungsverfahren bei
909840/-UU - 12 -
1A-J56 019
- 12 -
sind o /, ο χ
Aufbringung von Flußmittel bei 2^00C (450F) bei
einer Verweilzeit von etwa 15 see, iSi<5 bietett keine Probleme
in dieser Hinsicht. Schwierigkeiten können auftreten bei reduzierender Atmosphäre innerhalb der Produktionsstraße
Ve
(600oF) erforderlich werden.
(600oF) erforderlich werden.
zur Verzinkung, wobei Temperaturen nennenswert über 315 C
Das !Flußmittel kann man auf die zu verzinkende Seite oder
auch auf beide Seiten auftragen, wenn man es von der Chromschicht schnell wieder abspült. Als Flußmittel kann nämlich
Zinkammoniumchlorid bei Einwirkung von mehr als JO see mit .
der Chromschicht .in Berührung stehen, ohne daß es diese
Schutzschicht nachteilig beeinflußt. Urn das Kriechen des Flußmittels um die Bandkanten möglichst gering zu halten,
kann man die Chromschicht mit Wasser bespritzen, gleichzeitig '""
wenn auf der zu verzinkenden Oberfläche Flußmittel aufgetragen wird.
Ein bevorzugter Elektrolyt zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens enthält 50 bis bO g/l Chromsäure, 0,2 bis
OA g/1 Schwefelsäure und 0,5 bis 1 g/l Fluorborsäure. Man
muß nicht unbedingt Fluorborsäure dem Elektrolyt zusetzen, jedoch ist es manchmal wünschenswert, um die Stromausbeute
des Elektrolyten zu verbessern. Das Band wird mit einer kathodischen Stromdichte von 20 bis 30 A/dm elektrolysiert,
wobei entsprechende Schichten bereits in etwa 2 see bei einer Temperatur zwischen 30 und 5I0C (85 bis 12?F) erhalten werden.
. "
Die erfindungsgemäß aufgebrachte Chromschicht, enthaltend Chrommetall und Chromoxid,ist korrosionsbeständiger als
blanker weicher Stahl. Bei- der beschleunigten Prüfung auf
Lochfraßkorrosion zeigte sich, daß die Korrosionsbeständigkeit etwa 50mal besser ist als unbehandeltes Stahlblech. Die Lackier-
909840/1444 - 13·.
lA-36 019
barkeit dieser Oberfläche entspricht ungefähr einer phosphatierten
Oberfläche, wie dies bei den verschiedenen Prüfungen festgestellt werden konnte, z.B. wenn ein kreuzweise geritzter
Lack mit Klebestreifen überzogen und diese abgezogen wurden, im Kugelfalltest,·bei der Untersuchung auf Schälfestigkeit
und Flexibilität über einem konischen Dorn. Es zeigte sich' also, daß die erfindungsgemäße Chromschicht nicht nur hinsichtlich
der Korrosionsbeständigkeit eine Verbesserung bringt, sondern auch als hervorragende Grundschicht für einen Lack
wirkt. Man braucht also nach der einseitigen Verzinkung diese Schicht nicht zu entfernen, wenn diese Fläche lackiert werden
soll.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abscheidung einer
chrom- und chromoxidhaltigen Schicht auf- b-md oder blechform!-
gen Eisenwerkstoffen, die nur einseitig f'euerverzinkt werden sollen, kann mit Hilfe der verschiedensten Elektrolyten und
Elektrolyteverfahreng ffi&nacftsehe Patentschrift 710 309).
Man braucht jedoch im allgemeinen für das erfindungsgemäße Verfahren nicht die dort empfohlenen Reduktionsmittel.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert. Beispiel 1
Ein 0,3 mm Stahlband, angelassen, Oberflächenrauheit 1,016
bis 1,07 /U (40 bis 42 ,u inch) wurde kathodisch gereinigt bei
einer Stromdichte von etwa 6 A/dm bei einer Temperatur von 880CJ während 1 see mit einer Lösung, enthaltend 70 g/l Natriumhydroxid
und 20 g/l handelsüblichen alkalischen Reiniger. Anschließend wurde kathodisch gebeizt und zwar 2 see bei einer
Stromdichte von 6 A/dm und 880C (19O0F) mit einer Lösung, ent-·
- 14 909 8 40/1444
lA-36 019 _ 14 - ·.'■■_
haltend 70 g/1 Natriumhydroxid und 50 crrr/l handelsüblicher
Entroster. Nach Abwaschen mit Wasser wurde das Band in die Elektrolysezelle geführt und als Kathode gegen eine Anode
aus einer Blei-Zinn-Legierung (93:7) geschaltet. Die Anode
war so angeordnet, daß nur eine Seite des Blechs elektrolytisch beschichtet wurde. Das erreichte man mit einer U-förmigen
B'ührung des Bandes, wobei jeder Schenkel des U einer Anode zugekehrt war (s. in der B'ig. die Elektrolysezelle 10). Als Elektrolyt
diente eine Lösung, enthaltend 55 g/l Chromsäure, 0,3 g/l Schwefelsäure und 0,5 g/l Fluorborsäure (48^ig). Temperatur
48°C (1180B'), Stromdichte 28 A/dm2 (280 A/sq.ft.), Elektrolysezeit
2 see.
Das Band wurde dann mit warmem Wasser von 59°C (1380F) abgewaschen,
getrocknet und noch 6 see bei einer 88 -Lösung, enthaltend 45 g/l alkalischen Reiniger, behandelt. Nach Abspülen
mit Wasser wurde eine Lösung von Zinkammoniumchlorid 10° Be
93°C (2000F) als B'lußmittel auf die nicht-beschichtete Oberfläche
aufgespritzt und leicht abgebürstet, um übermäßiges B'lußmittel zu entfernen. Während des B'lußmittelauftrags wurde
die chrombeschichtete Seite des Bandes mit Wasser 55°c (130 F)
angespritzt und überschüssiges Wasser mit einem Kautschukwischer entfernt. Anschließend wurde in einem Ofen bei 230 C
(4500B') 15 see vorgewärmt und umgehend in das Zinkbad etwa 4 see
bei 465°C getaucht. Das Zinkbad enthielt 0,12 % Aluminium und 0,36 % Blei. Anschließend wurde gekühlt.
Das B'ertigprodukt war ein Blech mit einem Zinkauftrag von
durchschnittlich 1,37 g/m (0,45 o.z/sq.ft.) Zink an einer Seite und einer Schicht, enthaltend Chrom und wasserhaltiges Chromoxid auf der anderen Seite. Auf der Chromschicht erfolgte keine
Zinkabseheidung und kein Anlaufen des Stahlblechs infolge einer
- 15 -" 909840/UU
.iA-36 019 - 15 -
Oxydation nach Tauchen in die Zinkschmelze. Das Aussehen der Chromschicht änderte sich während -des ganzen Verfahrens geringfügig,
blieb jedoch im wesentlichen klar und mit metallischem Glanz. Man stellte nur die Ausbildung von sehr hellbraunen
Flecken nach dem Zinkbad fest. Durch Analyse konnte festgestellt werden, daß es sich hierbei um sehr geringe Konzentrationen
an Zinkoxid handelt. Man steifte-eine geringfügige Zinkaufnahme auf der chrombeschichteten Seite bis etwa 6,25 mm
von jeder Blechkante fest. Dies beruht auf einem Kriechen des Flußmittels auf die entgegengesetzte Seite. Ein anderer
Kanteneffekt beruhte auf dem Kriechen des Spülwassers, welches auf die Chromschicht während des Flußmittelauftrags aufge-.
bracht wurde, und führte zu blanken Kanten an der verzinkten Seite.
Die Haftung des Zinks wurde in einschlägigen Prüfverfahren
ermittelt; es zeigte sich, daß die Qualität der Verzinkung dem üblichen feuerverzinkten Stahlblech entsprach.
Der Chromüberzug wurde vor und nach dem Zinkbad analysiert.
Man stellte fest, daß er Chromoxid - berechnet alö Chrom in
»iner Menge von 59 mg/in nach dem Elektrolysieren und
9 mg/m nach der Verzinkunt, e- (3,3 mg/sq.ft. bzw. 0,84 mg/
sq.ft.). Der Metallanteil der Schicht war von 74 rag/m auf
81,5 mg/m gestiegen (6,9 bzw. 7,6 mg/sq.ft.).
Die Korrosionsbeständigkeit der Chromschicht wurde, in einem
Schnelltest ermittelt. Es zeigte sich, daß unter Einwirkung
von Säure eine Eisenauflösung- entsprechend Io8/Ug Fe/20 cm
Deobachtet werden konnte. Dieser Wert ist etwa 50mal geringer als man ihn bei nicht-überzogenem weichen Stahlblech i'est-
2
stellt, nämlich 5O16yug Fe/cm .Vor dem Eintritt in das Zinkbad
stellt, nämlich 5O16yug Fe/cm .Vor dem Eintritt in das Zinkbad
9098 4 0/U44 -16 -_
lA-36 019
2 betrug die Eisenauflösung 8^*8/Ug Fe/20 cm .
Die Untersuchungen über die Lackierbarkeit der Chromschicht
zeigten, daß übliche Grundierungen und Automobillacke Eigenschaften ergeben, die äquivalent sind denen von phosphatierten
Oberflächen. Es wurden die oben erwähnten Lackprüfverfahren angewandt.
Übliche Phosphatierungs lösungen reagieren nicht .mitder Chromschicht.
Spektrographische Untersuchungen; zeigten, daß
kein oder nur eine geringe Menge Phosphat abgeschieden wird. Die einzige Wirksamkeit liegt in einer Reinigung des Blechs
und Entfernung von den oben erwähnten kleinen hellbraunen B'lecken. In die Phosphatierungslösung tritt kein oder nur
sehr wenig Chrom ein. Die Lackierbarkeit entsprach einer Oberfläche ohne Phosphetierungsbehandlung.
Im Sinne des Beispiels 1 wurde ein Stahlblech kathodisch gereinigt, mit Wasser abgespült, 3 see bei Raumtemperatur
mit einer 9$igen Schwefelsäure abgebeizt und wieder mit Wasser
abgespült. Anschließend wurde, wie im Beispiel 1, elektroly-
2 siert, jedoch hier geringere Stromdichte, nämlich 25 A/cm
angewandt. Es wurde mit warmem Wasser e.bgespült, dann .auf
der nicht-beschichteten Seite i» des Flußmittel^iPSiämlich eine
Zinkammoniumchloridlösung bei 93°C (2000F) 100Be. Οεαιη wurde
getrocknet, vorgewärmt, in das Zinkbad getaucht und abgekühlt.
Das verzinkte Blech zeigte eine.Zinkmenge von etwa 1,83 g/m2
(0,6 oz/sq.ft.) und in der Chromsehicht 16 mg/m2 Chrom in
B'orm des Oxids (149 mg/sq.ft.) bzw. 67- mg/m2 (6,22 mg/sq.ft.)
- xx aufgetragen - 17 -
90 9 840/U44
in Form des Metalls. Vor dem Verzinken betrug noch der Chromanteil»des
Oxids 5I mg/m bzw. des Metalls 42,1 mg/m (4,75
bzw. 3,95 mg/sq.ft*)* Di® Korrosionsbeständigkeit und Lackier*
barkeit der chromierten Fläche' entsprach der des Beispiels 1. ·
B e is, .p.. i e, ,1 3
In Abwandlung des Beispiels 2 wurde das Flußmittel auf beide
Seiten aufgetragen und dann von der chromierten Fläche durch Aufspritzen von Wasser entfernt. Man erhielt die gleichen Ergebnisse,
wora.us hervorgeht, daß die Berührungszeit von weniger
als 20 see mit dem Flußmittel in Form von Zinkammoniüin-Chlorid
keinen nachteiligen Einfluß auf die Öhromschioht hat.
.Be. i
s ρ
i, e 1 4
Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch hier einen Elektrolyt, enthaltend 25Ο g/l Chromsäure und 2,5 g/l ,Schwefelsäure angewandt,
Temperatur 850C (1850F), Stromdichte 23,3 A/dm2 (233 A/
sq.ftOi Elektrolysezeit 3 see. Die aufgetragene Schicht enthielt
24",7 mg/m2 Chrom im Oxidanteil bzw. 143 mg/m2 im Metallanteil
(2,3 bzw* 13,3 mg/sQift.)» Der Überzug war für Zink
nicht benetzend Und neigte nicht zu einer Verfärbung,
Im Sinne des Beispiels 2 wurde die Vorwärmtemperatur vor iiintritt
des Bandes in das Zinkbad von 230 auf 3450C (450 bzw.
ö3O°F) erhöht, wobei die Vorwärmzeit in gleicher Weise 30 see
betrug. Es zeigte sich, daß Zink abgeschieden wird, wenn man mit der Temperatur über 3l5°C (60Ö°B') ging« Die Zinkmenge auf
9Q 98-4 0/UU ■ . ■ " 18 "
18 -
der Chromsehiöht nimmt mit zunehmender VötwWmt&mpev&bw? und
Vorwarnzeit au* Bei einer Voimävmzeit von 35 see feel- einer
vorwärmtemperatur von 3150C beobachtet man mir eine seht*
geringe Metailabsclieidting« Hält man öas Band Jedoeh 1 biß 5
min bei dieser TempuvsLtm?, so sind bereits S^ bis 30 ^ der
B'läehe mit Zink überzogen*
B β..,1,,JL^...,i &Λ -..,i. ' ■ "
Ira Sinnt der vorigen Beispiele würde ein St&hkbl&eh 6 min
bei 880C in eine Reinigungslösung mit H-3 g/l alkalischen .
Reiniger getauehtj mit Wasser abgespült>
> seö bei Haumtemperatur
mit einer !Obigen Saigsäure abgebeizt,-mit-Wasser ge-·
spült und dann im Binne des Beispiels 4 elektroijrsiert und
zwar 2 see. Anschließend wurde unter den gleichen.Arbeitsbedingungen in einem.zweiten Elektrolyt-iflifc nur Chromsäure
in einer Menge von 250 g/l elektrölysiert« Di© anderen Verfahr
ens stuf en entsprachen denen des.Beispiels fr* Uaeh der
zweistufigen Elektrolyse zeigte die Ghromschieht eineti Gehalt
ο α ■ - ■ _
des Oxid&nteils an ξ>$ mg/m Chrom bzw, 97 mg/m (ö>5 tem* 9 mg/
sq«ft*). Der überzug war für 2ink niöht benetzend und führte
zu keiner Verfärbung*
98 40/144
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHEI)) Feuerverzinkte Bleche oder Bänder aus Eisenwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht mit Zink zu bedeckenden Bereiche einen Überzug aus Chrom und wasserhaltigem Chromoxid aufweisen.2) Verfahren zur Herstellung verzinkter Bleche oder Bänder aus Eisenwerkstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man auf die nicht mit Zink zu überziehenden Bereiche elektrolytisch einen Überzug, enthaltend Chrom und ein wasserhaltiges Chromoxid abscheidet,'woraufhin in üblicher Weise im Zinkbad Zink-aufgetragen wird.3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -zeichnetdaß man eine Schicht enthaltend zumindestP P32 mg/m Chrom und zumindest 21,5 mg/m Chromoxid aufträgt.h) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g"e k e η η · zeich "η et, daß man die Feuerverzinkung bei einer Vorwärm-Temperatur nicht überC vornimmt.909840/T4QQ IA-36 0195) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chromschicht bei dieser Vorwärmtemperatur nicht länger als etwa 30 see hält.6) Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Feuerverzinkung in an sich bekannter Weise Flußmittel aufträgt und man vor Tauchen in das Zinkbad die mit der Chromschicht überzogenen Bereiche von Flußmittel befreit.7) Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Abscheidung der Chromschicht einen Elektrolyt, enthaltend etwa 50 bis 60 g/l Chromsäure und etwa 0,20 bis 0,40 g/l Schwefelsäure und/oder etwa 0,5 bis 1 g/l Fluorborsäure anwendet.8) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge k e η η ζ e i chn e t , daß man mit einer kathodischen Stromdichte von etwa20 bis. 30 A/dm2 arbeitet.9) Verfahren nach Anspruch 6 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Elektrolyttemperatur zwischen 30 und 500C einige Sekunden elektrolysiert.10) Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß mari^efinefli Elektrolyt, enthaltend etwa 55 g/l Chromsäure, etwa 0,3 g/l Schwefelsäure und etwa 0,5 g/l Fluorborsäure bei einer Stromdichte von etwa 28 A/dm . während 2 see,oei einer Badtemperatur von etwa 48°C die chromhaltige Schicht abscheidet, abwäscht, in üblicher'Weise Flußmittel auf die nicht beschichteten Bereiche des Bandes oder Streifens aufträgt, trocknet, vorwärmt und einige Minuten in das-Zinkbad taucht.909Bi 0/ 14AA
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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