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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Metallblech mit einer Korrosionsschutzbeschichtung,
die aus einem Korrosionsschutzanstrich ausgebildet ist, der für den Korrosionsschutz
extrem effektiv ist. Das erfindungsgemäße Metallblech kann in verschiedenen
Bereichen angewandt werden, einschließlich elektrischen Haushaltsgeräten, sowie
auf Kraftfahrzeuge, Gebäude
und im Bau- bzw. Konstruktionsbereich.
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Es
ist gebräuchliche
Praxis, Teile eines Kraftfahrzeugs und elektrischer Haushaltsgeräte aus einem zinkbeschichteten
Stahlblech herzustellen, das durch Zinkgalvanisieren oder Feuerverzinken
hergestellt wird. Für
eine bessere Korrosionsbeständigkeit
kann nach der Zinkbeschichtung eine Konversionsbehandlung durchgeführt werden,
wie z.B. ein Chromatieren oder Phosphatieren.
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Das
Chromatieren weist jedoch den Nachteil auf, dass es eine Lösung erfordert,
die ein toxisches Metall (wie z.B. Chrom) oder dessen Ionen enthält. Diese
Lösung
neigt dazu, eine Boden- und Grundwasserverschmutzung zu erzeugen
und eine vollständige
Befreiung von dessen gefährlicher
Wirkung ist nahezu unmöglich.
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Aus
diesem Grund wurden andere Oberflächenbehandlungsverfahren als
Chromatieren vorgeschlagen, wie z.B. diejenigen, bei denen eine
beliebige Substanz ausgewählt
aus Zinkphosphat, Zinkfluorid, Zirkonium, Titandioxid und ein Silanhaftvermittler
eingesetzt wird. Diese Verfahren bilden jedoch keinen Beschichtungsfilm
mit einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Lochkorrosionsbeständigkeit.
Sie bedürfen
der weiteren Verbesserung.
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Die
US-A-4 040 842 beschreibt eine Rostschutz-Beschichtungszusammensetzung,
die auf ein Metallsubstrat aufgebracht wird und die ein Zinkpulver
und ein Metallsalz auf der Basis von Magnesium oder Barium umfasst.
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Die
EP-A-0 335 350 beschreibt eine Rostschutz-Beschichtungszusammensetzung,
die ein Zinkpulver und ein Metallsalz auf der Basis von Aluminium,
Calcium oder Barium umfasst.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Metallblech mit
einer Korrosionsschutzbeschichtung bereitzustellen, die eine gute
Korrosionsbeständigkeit
sowie eine gute Lochkorrosionsbeständigkeit zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung,
gebildet aus einem Korrosionsschutzanstrich auf mindestens einer
Seite davon, wobei der Korrosionsschutzanstrich ein metallisches
Zinkpulver und mindestens eine Art eines Metallsalz-Rostinhibitors enthält, wobei
das Metallsalz ein Salz eines Metalls ist, das basischer ist als
Zink.
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Das
vorstehend spezifizierte Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung
zeigt eine gute Korrosionsbeständigkeit
sowie eine gute Lochkorrosionsbeständigkeit. Daher ist es nicht
nur für
den Gebrauch in Innenräumen
(wie z.B. für
Möbel und
elektrische Haushaltsgeräte),
sondern auch für
den Gebrauch im Außenbereich
geeignet (wie z.B. für
Kraftfahrzeuge, Gebäude
und im Bau- bzw. Konstruktionsbereich).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass das Substrat ein Stahlblech ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass der Beschichtungsfilm eine Dicke im Bereich von 5 μm bis 30 μm aufweist.
Diese Dicke ist für
eine gute Korrosionsbeständigkeit
angemessen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass das metallische Zinkpulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
im Bereich von 0,01 μm
bis 20 μm
aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass der Korrosionsschutzanstrich das metallische Zinkpulver in
einer Menge von 40 bis 95 Gew.-%, bezogen auf dessen Feststoffe
enthält,
und den Metallsalz-Rostinhibitor in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%,
bezogen auf dessen Feststoffe enthält, wobei die Gesamtmenge der
beiden Komponenten 41 bis 96 Massen-% beträgt.
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Das
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Metallsalz-Rostinhibitor ein feines Pulver mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von nicht größer als
1 μm ist.
Die Erfüllung
dieses Erfordernisses erzeugt einen starken Rostschutzeffekt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass der Metallsalz-Rostinhibitor ein Phosphat oder ein Phosphomolybdat
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet,
dass ein Phosphat-Beschichtungsfilm zwischen das Metallblech und
den Beschichtungsfilm des Korrosionsschutzanstrichs gelegt ist.
Der Phosphatbeschichtungsfilm hat ein Beschichtungsgewicht im Bereich
von 0,05 g/m2 bis 3,0 g/m2.
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Erfindungsgemäß ist das
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet, dass
die Korrosionsschutzbeschichtung aus einem Korrosionsschutzanstrich
gebildet ist, der ein metallisches Zinkpulver und mindestens eine
Art von Metallsalz-Rostinhibitor enthält, wobei das Metallsalz ein
Salz eines Metalls ist, das basischer ist als Zink. Der Korrosionsschutz
durch Zink ist seit langem bekannt und Metallsalz-Rostinhibitoren
sind ebenfalls bekannt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
haben jedoch als erste gefunden, dass ein beträchtlicher Korrosionsschutzeffekt
durch die Kombination von Zinkpulver mit einem Metallsalz-Rostinhibitor
erzeugt wird, wobei das Metallsalz ein Salz eines Metalls ist, das
basischer ist als Zink. Der Mechanismus der beiden Komponenten,
der einen solchen beträchtlichen
Korrosionsschutzeffekt erzeugt, ist noch nicht ermittelt worden.
Möglicherweise
ist dieser auf eine gegenseitige Wirkung zwischen diesen zurückzuführen.
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Das
Zinkpulver sollte ein Zinkpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
im Bereich von 0,01 μm
bis 20 μm
sein. Für
einen guten Korrosionsschutzeffekt sollte das Zinkpulver in einer
Menge von 40 bis 95 Gew.-% der Feststoffe (nicht-flüchtige Materialien)
in dem Korrosionsschutzanstrich enthalten sein.
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Der
Metallsalz-Rostinhibitor kann von einem beliebigen Metall abgeleitet
sein, das basischer ist als Zink. Beispiele für ein solches Metall umfassen
Magnesium, Aluminium, Calcium und Barium. Das Metallsalz kann in
Form eines Phosphats, Phosphomolybdats, Molybdats und Metaborats
vorliegen. Typische Beispiele für
den Metallsalz-Rostinhibitor umfassen Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphomolybdat,
Calciumphosphat, Calciummolybdat und Bariummetaborat. Diese können allein
oder miteinander kombiniert verwendet werden.
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Der
Metallsalz-Rostinhibitor sollte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von nicht mehr als 1 μm
aufweisen. Der Metallsalz-Rostinhibitor erzeugt seinen Effekt vollständig, wenn
er in Form eines feinen Pulvers vorliegt. Dabei kann der vorstehend
genannte durch schnittliche Teilchendurchmesser auf Primärteilchen und
auch auf Sekundärteilchen
angewandt werden, die aus einer Aggregation resultieren.
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Für einen
guten Korrosionsschutzeffekt sollte der Metallsalz-Rostinhibitor
in einer Menge von 1 bis 30 Massen-% der Feststoffe in dem Korrosionsschutzanstrich
enthalten sein. Dabei sollte die Gesamtmenge des Zinkpulvers und
des Metallsalz-Rostinhibitors vorzugsweise 41 bis 96 Gew.-% betragen.
Bei einer Menge von weniger als 41 Massen-% erzeugen sie nicht den
gewünschten
Effekt. Bei einer Menge von mehr als 96 Gew.-% beschränken sie
die Menge an Bindemittel, die für
einen einheitlichen Beschichtungsfilm erforderlich ist.
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Der
Korrosionsschutzanstrich sollte ein beliebiges bekanntes Bindemittelharz
(als filmbildende Komponente) enthalten, wie z.B. ein Epoxyharz,
Acrylharz, Urethanharz, Polyesterharz, Phenolharz, Alkydharz und Melaminharz.
Diese Harze können
in Kombination mit einem beliebigen bekannten Härtungsmittel verwendet werden.
Der Korrosionsschutzanstrich kann in einer beliebigen Form verwendet
werden, wie z.B. als Lösung, Pulver,
wässrige
Emulsion, wässrige
Dispersion und Elektrotauchanstrichmittel.
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Dem
Korrosionsschutzanstrich kann ein beliebiger bekannter Anstrichmittelzusatz
zugesetzt werden, einschließlich
ein Pigment, ein Haftvermittler, ein Verlaufmittel, ein Sensibilisator,
ein Verdickungsmittel, ein Antioxidationsmittel, ein UV-Stabilisator
und ein Flammverzögerungsmittel.
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Das
Metallblech ist nicht speziell beschränkt. Es umfasst z.B. ein Stahlblech,
ein galvanisiertes Stahlblech, ein plattiertes Stahlblech, ein Aluminiumblech,
ein Aluminiumlegierungsblech und ein Titanblech.
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Das
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, das von der vorliegenden
Erfindung umfasst ist, zeigt aufgrund des Korrosionsschutzanstrichs,
der darauf aufgebracht ist, eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit,
obwohl es keine Phosphatbehandlung aufweist. Für eine bessere Korrosionsbeständigkeit
nach dem Beschichten ist es jedoch bevorzugt, im Vorhinein eine
Phosphatbehandlung auf der Metallblechoberfläche oder der Plattierungsoberfläche durchzuführen. Das
Beschichtungsgewicht des Phosphats sollte vorzugsweise im Bereich
von 0,05 bis 3,0 g/m2 liegen. Für die Phosphatbehandlung
wird gewöhnlich
Zinkphosphat verwendet. Dabei erfüllt der in der vorliegenden
Erfindung verwendete Korrosionsschutzanstrich die Anforderungen
für das
Verbot von Chrom. Es ist selbstverständlich, dass der Korrosionsschutzanstrich
auf ein beliebiges chromatiertes Metallblech aufgebracht werden
kann.
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Die
Beschichtung eines Metallblechs mit dem Korrosionsschutzanstrich
kann mit einem beliebigen bekannten Verfahren erreicht werden, wie
z.B. Tauchen, Walzenbeschichten, Sprühen und Vorhangbeschichten. Für eine gute
Korrosionsbeständigkeit
sollte die Beschichtungsdicke vorzugsweise in einem Bereich von
5 μm bis
30 μm liegen.
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Erfindungsgemäß kann das
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung den Korrosionsschutzbeschichtungsfilm
auf einer Seite oder auf beiden Seiten eines Metallblechs aufweisen.
Der Korrosionsschutzbeschichtungsfilm kann direkt auf der Oberfläche eines
Metallblechs oder indirekt mit einem dazwischen angeordneten Phosphatfilm
ausgebildet sein, wie es vorstehend erwähnt worden ist. Darüber hinaus
kann der Korrosionsschutzbeschichtungsfilm entsprechend des beabsichtigten
Gebrauchs weiter mit einem Phosphatfilm, einer Schutzschicht, einer
Farbgebungsschicht, usw., beschichtet sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die
folgenden Beispiele beschrieben.
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Beispiel 1
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Es
wurden zwei erfindungsgemäße Proben
hergestellt. Die erste Probe basiert auf einem kaltgewalzten Blech
(mit einer Dicke von 0,8 mm) aus Aluminium-beruhigtem Stahl. Die
zweite Probe basiert auf einem kommerziellen kaltgewalzten Stahlblech
mit einer Phosphatbehandlung. Nach dem Entfetten wurde das Stahlblech
(als Substrat) mit einem Korrosionsschutzanstrich aus einem Epoxyharz
beschichtet, das einen Metallsalz-Rostinhibitor und Zinkpulver (mit
einem Teilchendurchmesser von 3 bis 7 μm und in einer Menge von 65 Massen-%)
enthält.
Die Art und die Menge des Metallsalz-Rostinhibitors sind in der
Tabelle 1 gezeigt. Nach der Beschichtung wurde 60 s bei etwa 200°C gehärtet. Auf
diese Weise wurde das Metallblech mit einem Korrosionsschutzbeschichtungsfilm
(mit einer Dicke von 10 μm)
beschichtet.
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Das
beschichtete Metallblech wurde in Stücke mit einer Abmessung von
jeweils 70 mm × 150
mm geschnitten. Jeder Prüfkörper wurde
mit versiegelten Kanten einem Salzsprühtest gemäß dem Verfahren zum Testen
von Kraftfahrzeugmaterialien im Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit
(JASO-M609) unterworfen. Dieses Testverfahren besteht aus dem Besprühen mit
einer 5%igen wässrigen
NaCl-Lösung
bei 35°C
für 2 Stunden,
Trocknen bei 60°C
für 4 Stunden
und Stehenlassen bei 50°C
und 95% relativer Feuchtigkeit für
2 Stunden. Dieser Zyklus (der 8 Stunden dauert) wurde dreimal am
Tag wiederholt und der Test wurde 30 Tage lang durchgeführt. Nachdem
der Test abgeschlossen war, wurde die Oberfläche des Prüf körpers vom Rost befreit und
die gereinigte Oberfläche
wurde in 16 gleiche Abschnitte aufgeteilt. Jeder Abschnitt wurde
bezüglich
Tiefe des maximalen Lochs untersucht und der Durchschnitt für 16 Abschnitte
wurde berechnet. Die Prüfkörper wurden
bezüglich
der Lochkorrosionsbeständigkeit
gemäß den Durchschnittswerten – weniger
als 100 μm,
nicht weniger als 100 μm
und weniger als 200 μm,
und nicht weniger als 200 μm – mit "A", "B" oder "C" bewertet.
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Die
Prüfkörper, die
dem Salzsprühtest
unterworfen worden sind, wurden auch bezüglich des Bereichs mit rotem
Rost untersucht. Die Prüfkörper wurden
gemäß der Fläche, die
mit rotem Rost bedeckt war – weniger als
10 %, nicht weniger als 10 % und weniger als 20 %, nicht weniger
als 20 % und weniger als 30 %, und nicht weniger als 30 % – mit A", "B", "C" oder "D" bewertet.
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Das
beschichtete Metallblech wurde auch in Stücke geschnitten, die jeweils
eine Abmessung von 70 mm × 150
mm hatten. Jeder Prüfkörper wurde
einer Phosphatierungsbehandlung und einer kationischen Elektrotauchbeschichtung
für Kraftfahrzeuge
unterworfen. Die Beschichtungsfläche
wurde mit einem Schneidmesser zur Erzeugung eines Kreuzschnitts
(X-Markierung, 80
mm lang) geschnitten, der das Metallsubstrat erreichte. Der Prüfkörper mit
einem Kreuzschnitt wurde 30 Tage dem vorstehend genannten Salzsprühtest unterworfen
(3 Zyklen pro Tag). Nach 30 Tagen wurde die Beschichtungsoberfläche bezüglich der
maximalen Quellbreite des Schnitts (eine Seite) untersucht. Die
Prüfkörper wurden
im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit nach dem Beschichten
gemäß der maximalen
Quellbreite – weniger
als 1,5 mm, nicht weniger als 1,5 mm und weniger als 3,0 mm, und
nicht weniger als 3,0 mm – mit "A", "B" oder "C" bewertet. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse
der Tests im Hinblick auf die Lochkorrosionsbeständigkeit, die Beständigkeit
gegen roten Rost und die Korrosionsbeständigkeit nach dem Beschichten.
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