DE3934112C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stahlerzeugnis mit
wärmebeständigen, korrosionsbeständigen
Überzugsschichten, beispielsweise Bleche, Rohre,
Kupplungen, Klammern, Schrauben und Muttern, die für
Automobile und verschiedene Maschinen und Anlagen
verwendet werden. Darüber hinaus betrifft die
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Stahlerzeugnisses.
Es ist übliche Praxis, eine Zinküberzugsschicht und
danach einen Chromatfilm auf Blechen, Rohren,
Kupplungen, Klammern, Schrauben und Muttern
aufzubringen, die in Automobilen und verschiedenen
Maschinen und Anlagen verwendet werden. Die
JP-A-62/86191 beispielsweise offenbart ein
Stahlblech, das die Schichten Nickel oder eine
Nickellegierung, Zink und Chromat trägt. Die
DE-A1-36 10 701 hingegen offenbart ein Stahlrohr mit
Schichten aus Kupfer, Nickel oder Eisen, Zink und
einer gebrannten Harzschicht. Die konventionell
beschichteten Stahlerzeugnisse zeigen verbesserten
Korrosionswiderstand in korrosiver Umgebung bei
normaler Temperatur, aber sie befinden sich nicht in
hochtemperierter Umgebung, beispielsweise in einem
Automotorraum.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Stahlerzeugnis mit Überzugsschichten zu schaffen,
die nicht nur hohen Korrosionswiderstand, sondern
auch guten Wärmewiderstand aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine
Kupferschicht auf dem Stahlerzeugnis, einer
0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht auf der
Kupferschicht, einer Zink-Überzugsschicht auf der
Nickelüberzugsschicht und einer Chromatschicht auf
der Zink-Überzugsschicht.
Das Verfahren zur Herstellung eines
Stahlerzeugnisses ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Nickelüberzugsschicht durch elektrolytische
Abscheidung von Nickel unter Verwendung eines
Wattbades gebildet wird.
Die Zink-Überzugsschicht wird durch elektrolytische
Abscheidung von Zink unter Verwendung eines
Zink-Chloridbades oder Zink-Sulfatbades gebildet,
während die Chromatschicht aus einer Chromatlösung
oder einer schwefelsauren-Bicromatlösung gebildet
wird.
Das Stahlerzeugnis gemäß der vorliegenden Erfindung
bezieht sich auf Bleche, Rohre, Kupplungen,
Klammern, Schrauben, Muttern und dergl. Das
Stahlerzeugnis bezieht sich auch auf vergleichsweise
dünne, überlappt verschweißte Stahlrohre (10 mm oder
geringer im Außendurchmesser) mit Kupferbeschichtung
zum Verschweißen beispielsweise ein Stahlrohr, das
für die Kraftfahrzeughydraulik oder
Kraftstoffleitung verwendet wird. Das Stahlerzeugnis
weist drei Überzugsschichten auf. Die untere Schicht
ist eine 0,2-10 µm dicke Nickelüberzugsschicht.
Mit einer Dicke von weniger als 0,2 µm überdeckt
diese Schicht weder vollständig die Grundfläche des
Stahlerzeugnisses, noch erzeugt sie eine größere
Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Mit
einer Dicke von mehr als 10 µm ist die Schicht
anfällig gegen Abschälen oder Aufbrechen während des
Biegens und auch von daher wird keine Verbesserung
der Korrosionsbeständigkeit für deren vergrößerte
Dicke erreicht. Diese Nickelüberzugsschicht kann
durch galvanisches Aufbringen erzeugt werden, wozu
ein Wattbad benutzt wird, das eine Überzugsschicht
erzeugt, die weniger Spannungen aufweist. Die
Zwischenschicht ist eine Zink-Überzugsschicht, die
durch galvanisches Aufbringen erzeugt wird, wozu ein
Zink-Chloridbad oder Zink-Sulfatbad verwendet wird.
Es wird angenommen, daß diese Zinküberzugsschicht
eine Zn-Ni-Diffusionsschicht an der Grenzfläche
zwischen der Zinküberzugsschicht und der
Nickelüberzugsschicht bildet, die dazu beiträgt, den
Korrosionswiderstand in Hochtemperaturumgebung zu
verbessern. Die obere Schicht ist ein Chromatfilm,
der aus einer Chromatlösung oder einer
Bichromat-schwefelsauren-Säurelösung oder einer
herkömmlichen Chromatbehandlungslösung gebildet
werden kann.
Das auf diese Weise erzielte Stahlerzeugnis mit
Überzugsschichten zeigt eine gute
Korrosionsbeständigkeit selbst in
Hochtemperaturumgebungen und auf dessen gebogenen
Teilen, wie in den folgenden Beispielen dargestellt
ist.
Die Erfindung wird nun detaillierter in Bezug auf
die folgenden Beispiele beschrieben.
Ein sich überlappend verschweißtes Stahlrohr,
welches 8 mm im Durchmesser mißt, 0,7 mm Wandstärke
und 380 mm Länge aufweist, wurde aus einem
kaltgewalzten Stahlblech hergestellt, das als SPCC
gemäß JIS G-3 141 bezeichnet wird, wobei dessen
Oberfläche mit einer etwa 3 µm dicken
Kupferüberzugsschicht zum Verschweißen beschichtet
ist. Dieses Rohr erfuhr eine Nickelbeschichtung in
einem Wattbad bei einer Badtemperatur von 52-57°C
mit einer Stromdichte von 3 A/dm2. Die
Schichtdicke beträgt 0,5 µm bis 10 µm. Das
beschichtete Stahlrohr erfuhr weiterhin eine
Zink-Beschichtung für 15 Minuten in einer Badlösung,
die 28 g/l ZnO, 50 g/l NaCl und 80 g/l NaOH bei
einer Badtemperatur von 25°C mit einer Stromdichte
von 3 A/dm2 enthielt. Auf diese Weise wurde eine
8 µm dicke Überzugsschicht auf der
Nickelüberzugsschicht erhalten. Die
Zinküberzugsschicht wurde weiterhin mit einem
Chromatfilm durch Tauchen in eine Lösung
beschichtet, die 10 ml/l Z-493 enthielt bei einer
Badtemperatur von 25°C für 20 Sekunden. Auf diese
Weise wurde ein Stahlrohr mit Überzugsschichten
erhalten.
Das beschichtete Rohr mit einem Ende, das um einen
Dorn von 25 mm Radius bei einem Winkel von 180°
gebogen ist, wurde der Korrosionswiderstand durch
Salzsprühversuch gemäß JIS Z-2 371 geprüft. Die Zeit
(in Tagen), die für das Auftreten des roten Rostes
erforderlich ist, wurde ermittelt. Das beschichtete
Rohr wurde auch auf Wärmebeständigkeit und
Korrosionsbeständigkeit bei Erwärmung bei 200°C für
24 Stunden und dann durch Salzsprühversuch gemäß JIS
Z-2 371 getestet. Die Zeit (in Tagen), die für das
Auftreten des roten Rostes erforderlich ist, wurde
ermittelt. Beide Tests wurden unter Anwendung
jeweils zweier Prüfstücke durchgeführt. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 1-5)
dargestellt.
Ein elektroverschweißtes Stahlrohr mit den gleichen
Abmessungen wie im Beispiel 1 wurde aus
Kohlenstoffstahl hergestellt, der mit STPG-38 gemäß
JIS G-3 454 bezeichnet wird. Das Stahlrohr wurde
beschichtet und geprüft in der gleichen Art und
Weise wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 6-10) dargestellt.
Ein sich überlappend verschweißtes Stahlrohr mit
Überzugsschichten und ein elektroverschweißtes
Stahlrohr mit Überzugsschichten wurden in der
gleichen Weise hergestellt wie in den entsprechenden
Beispielen 1 und 2, ausgenommen, daß die
Nickelbeschichtung 0,1 µm dick oder 15 µm dick
war. Das Stahlrohr wurde in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 geprüft. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 (Prüfstücke Nr. 1-14) dargestellt.
Das gleiche überlappend verschweißte Stahlrohr wie
in Beispiel 1 und das gleiche elektroverschweißte
Stahlrohr wie in Beispiel 2 wurden mit einer
Zink-Überzugsschicht und einem Chromatfilm versehen,
ohne die Ausbildung einer Nickelüberzugsschicht, in
der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Das Stahlrohr
wurde in der gleichen Weise geprüft wie in
Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
(Prüfstücke Nr. 15 und 16) dargestellt.
Das Stahlerzeugnis gemäß der vorliegenden Erfindung
weist Überzugsschichten auf, die übereinanderliegend
ausgebildet sind, wobei die untere Schicht eine
Nickelüberzugsschicht ist, die eine spezifische
Dicke aufweist, die Zwischenschicht eine
Zink-Überzugsschicht und die obere Schicht ein
Chromatfilm ist. Aufgrund der Überzugsschichten
weist es einen hervorragenden Korrosionswiderstand
auf und behält diesen auch nach einer
Wärmebehandlung oder an dessen gebogenen Teilen
bei. Deshalb ist es geeignet zur Verwendung unter
Hochtemperaturbedingungen, beispielsweise in einem
Automotorraum.
Claims (4)
1. Stahlerzeugnis mit wärmebeständigen,
korrosionsbeständigen Überzugsschichten,
gekennzeichnet durch eine Kupferschicht auf dem
Stahlerzeugnis, einer 0,2-10 µm dicken
Nickelüberzugsschicht, auf der Kupferschicht,
einer Zink-Überzugsschicht auf der
Nickelüberzugsschicht und einer Chromatschicht
auf der Zink-Überzugsschicht
2. Verfahren zur Herstellung eines
Stahlerzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nickelüberzugsschicht
durch elektrolytische Abscheidung von Nickel
unter Verwendung eines Wattbades gebildet wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines
Stahlerzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zink-Überzugsschicht
durch elektrolytische Abscheidung von Zink unter
Verwendung eines Zink-Chloridbades oder
Zink-Sulfatbades gebildet wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines
Stahlerzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Chromatschicht aus einer
Chromatlösung oder einer
schwefelsauren Bicromatlösung gebildet wird.
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