DE60200458T2

DE60200458T2 - Metallblech mit einer Korrosionsschutzbeschichtung

Info

Publication number: DE60200458T2
Application number: DE60200458T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kakogawa-shi Yamamoto; Hiroo Kakogawa-shi Shige; Takeshi Kakogawa-shi Watase; Masafumi Kakogawa-shi Shimizu
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: DE60200458D1; US20020160180A1; EP1236775B1; EP1236775A1

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Metallblech mit einer Korrosionsschutzbeschichtung bereitzustellen, die eine gute Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Lochkorrosionsbeständigkeit zeigt.
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.
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).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Stahlblech ist.
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.
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.
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.
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.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Metallsalz-Rostinhibitor ein Phosphat oder ein Phosphomolybdat ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
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.
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.
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.
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.

Claims

Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, gebildet aus einem Korrosionsanstrich 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, ausgewählt aus Magnesium, Aluminium Calcium und Barium, ist und wobei der Metallsalz-Rostinhibitor ein feines Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht größer als 1 μm ist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Substrat ein Stahlblech ist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in Anspruch 1 oder 2 definiert, wobei der Beschichtungsfilm eine Dicke im Bereich von 5 μm bis 30 μm aufweist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, wobei das metallische Zinkpulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,01 μm bis 20 μm aufweist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, wobei der Korrosionsschutzanstrich das metallische Zinkpulver in einer Menge von 40 bis 95 Gew.-%, bezogen auf dessen Feststoffe, enthält.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert, wobei der Korrosionsschutzanstrich den Metallsalz-Rostinhibitor in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf dessen Feststoffe, enthält.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, wobei der Metallsalz-Rostinhibitor ein Phosphat ist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, wobei der Metallsalz-Rostinhibitor ein Phosphomolybdat ist.
Metallblech mit Korrosionsschutzbeschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, wobei ein Phosphat-Beschichtungsfilm zwischen das Metallblech und den Beschichtungsfilm des Korrosionsschutzanstrichs gelegt ist.