DE69628689T2

DE69628689T2 - Passivierung von verzinnter Blechen

Info

Publication number: DE69628689T2
Application number: DE69628689T
Authority: DE
Inventors: Ieuan Stephen Swansea West Glamorgan Rees; John Anthony Swansea West Glamorgan McAlister
Original assignee: Corus UK Ltd
Current assignee: Corus UK Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: GB2298870A; DE69628689D1; EP0732425B1; ATE243269T1; GB2298870B; GB9505041D0; EP0732425A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Passivierungsbehandlungen zum Aufbringen chromfreier Passivierungsfilme auf Zinnblech.
Die Passivierung ist eine Behandlung, bei der chemisch aktive Oberflächen von Zinnblechen (Weißblechen) mit undurchlässigen Filmen eines passiven Materials durch anodische oder kathodische Polarisation signifikant überzogen werden, um den aktiven Zustand dieser Oberflächen zu reduzieren. Es ist natürlich extrem wichtig, dass die Weißbleche, die in der Konservenindustrie benutzt werden, chemisch inaktiv sind. Bei der kommerziellen Herstellung werden Bänder aus Schwarzblech kontinuierlich durch mehrere Behandlungstanks gezogen, um das Blechmaterial zu reinigen, zu plattieren und chemisch zu behandeln, bevor es benutzt wird. Üblicherweise sind die Passivierungsflüssigkeiten auf Chrom basierende wässrige Lösungen, und im typischen Fall aus Natrium-Dichromat. Wie viele auf Chrom basierende Lösungen ist Natrium-Dichromat eine gefährliche Flüssigkeit, die Gesundheitsrisiken für die Arbeiter mit sich bringt und schädlich für die Umwelt ist. Es gibt daher Gründe sowohl im Hinblick auf die Gesundheit als auch auf die Umgebung, die die Benutzung chromfreier Passivierungsbehandlungen fordern.
Kommerziell muss eine derartige Behandlung eine Reihe von Durchführungskriterien erfüllen, damit ein äquivalentes oder noch besseres Erzeugnis erzielt wird als durch die auf Chrom basierende Passivierungsbehandlung. Eine solche Behandlung sollte auch durchgeführt werden können unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei Behandlungen mit Mitteln auf Chrombasis erfolgen, und diese Behandlungen erforden im typischen Fall eine Verarbeitungszeit von etwa einer Sekunde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine chromfreie Passivierungsbehandlung zu schaffen, die diese und weitere Kriterien erfüllt.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft diese eine Passivierungsbehandlung für Weißblech, bei der die Passivierungslösung eine wässrige Lösung einer löslichen Verbindung ist, die ausgewählt ist aus Kalium-Titan-Oxalat, Titan-Sulfat und Zirkonium-Sulfat, wobei die Passivierungsbehandlung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konzentration von Titan-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter liegt.
Zweckmäßigerweise liegen die Konzentrationen von Kalium-Titan-Oxalat in der Lösung in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter.
Bevorzugte Konzentrationen von Zirkonium-Sulfat in der Lösung liegen in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung betrifft diese eine Passivierungsbehandlung für Weißblech, bei der das Passivierungselement entweder Titan oder Zirkonium ist.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 ist eine schematische Ansicht einer Plattierungsstrecke zur Durchführung der Passivierungsbehandlung gemäß der Erfindung; und
2 ist eine graphische Darstellung, welche die Profiltiefenanalyse der Passivierungselemente gemäß der Erfindung mit herkömmlichen Passivierungselementen aus Natrium-Dichromat vergleicht.
Die Plattierungsstrecke gemäß 1 besteht aus mehreren Führungsrollen 1 zum Transport eines Schwarzblechbandes 2, das kontinuierlich von einer Vorratsspule auf eine Abzugsspule 4 über mehrere Tanks transportiert wird. Diese Tanks umfassen einen Reinigungstank 5, Spültanks 6, einen Entzunderungstank 7, einen Plattierungstank 8 und einen elektrolytisch-chemischen Behandlungstank 9. Nach der Mitte der Plattierungsstrecke hin befindet sich eine Aufschmelzvorrichtung 11, und zu beiden Seiten dieser Vorrichtung befindet sich ein Ausschlepptank 12 bzw. ein Abschrecktank 13. Eine Schweißstation 15 befindet sich zwischen der Vorratsspule 3 und dem Einlauf der Plattierungsstrecke. Diese dargestellte Plattierungsstrecke ist von herkömmlicher Bauart.
Im Betrieb wird das Band kontinuierlich durch die Plattierungsstrecke geführt, wobei ein dünner Passivierungsfilm auf beide Seiten des Weißblechs aufgetragen wird, wenn dieses durch den Tank 9 gezogen wird. Die Streckengeschwindigkeit beträgt im typischen Fall 300 bis 350 Meter pro Sekunde mit einer Behandlungsverweildauer im Tank 9 von einer Sekunde. Es sind statische Elektroden im Tank 9 vorgesehen, und die Ablagerung des Passivierungsfilms wird durch kathodische Reaktion bewirkt. Die Breite des Bandes 2 beträgt im typischen Fall 1 Meter und mehr, und die Wärmebehandlungstemperatur liegt im typischen Fall bei 65°C.
Bisher war die Passivierungslösung im Behandlungstank 9 eine auf Chrom basierende Lösung und insbesondere eine Lösung mit Natrium-Dichromat. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine chromfreie Passivierungslösung benutzt. Diese wird aus wässrigen Lösungen von Zirkonium-Sulfat, Kalium-Titan-Oxalat und Titan-Sulfat ausgewählt.
Bei Zirkonium-Sulfat ist eine Lösungskonzentration in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration liegt bei 21 Gramm pro Liter.
Bei Kalium-Titan-Oxalat ist eine Lösungskonzentration in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration beträgt 14 Gramm pro Liter.
Für Titan-Sulfat ist eine Lösungskonzentration in einem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter zu bevorzugen, und eine typische Konzentration liegt bei 21 Gramm pro Liter.
Demgemäß besteht das Passivierungselement entweder aus Titan oder aus Zirkonium.
Eine Tiefenprofilanalyse mit jedem der Passivierungselemente ist in der graphischen Darstellung gemäß 2 veranschaulicht. Es hat sich gezeigt, dass alle drei chromfreien Behandlungen dickere Oxidpegel erzeugten als eine herkömmliche, auf Chrom basierende Passivierungsbehandlung.
Beispielsweise wurden die folgenden wässrigen Lösungen hergestellt: Titan-Sulfat in einer Konzentration von 21 Gramm pro Liter; Kalium-Titan-Oxalat in einer Konzentration von 14 Gramm pro Liter und Zirkonium-Sulfat in einer Konzentration von 21 Gramm pro Liter. Diese Lösungen wurden wiederum bei drei Passivierungsbehandlungen von Weißblech benutzt. Die Badtemperatur betrug 65°C. Die kathodische Anwendung umfasste eine Coulomb-Dichte von 6,4 c/dm² und die Durchlaufgeschwindigkeit betrug 180 Meter pro Minute und die Verweilzeit im Passivierungsbad betrug eine Sekunde.
Der Widerstand gegen eine Schwefelverschmutzung erwies sich bei allen drei Behandlungen als unwesentlich im Vergleich mit den Widerständen bei einer Behandlung, bei der Natrium-Dichromat benutzt wurde.
Es erfolgte keine Entfärbung des Weißbleches.
Der Schweißfähigkeitsbereich des gemäß der Erfindung behandelten Weißbleches war beträchtlich höher als bei einer Behandlung, bei der Natrium-Dichromat benutzt wurde. Es wurden keine abnormalen Schweißstellen beobachtet.
Nach einer Lagerung von zwei Monaten zeigten die gemäß der Erfindung hergestellten Weißbleche geringere Beschädigungen des Passivierungsfilms als Weißbleche, die unter Benutzung von Natrium-Dichromat hergestellt waren.
Die durch diese chromfreien Behandlungen erzeugten Weißbleche zeigten eine verbesserte Adhäsion im Vergleich mit Weißblechen, die mit Natrium-Dichromat behandelt waren.
Es hat sich gezeigt, dass die Oberflächenkonzentrationen von Titan und Zirkonium niedriger lagen als bei Chrom.
Alle drei Behandlungsarten erzeugten dickere Oxidpegel als jene, die mit Natrium-Dichromat gearbeitet hatten.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Proben zeigen, dass Behandlungen gemäß der Erfindung eine wirksame Alternative zu einer Passivierung mit Natrium-Dichromat sind und dass das erfindungsgemäße Verfahren unter Benutzung der üblichen Weißblech-Technologie angewandt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die auf Kalium-Titan-Oxalat, auf Titan-Sulfat und auf Zirkonium-Sulfat basierenden Behandlungen alle Erfordernisse für eine alternative chromfreie Passivierung von Weißblech erfüllen. Es ist möglich, die erfindungsgemäß passivierten Weißbleche im kommerziellen Stil zu verschweißen. Die Behandlung gemäß der Erfindung ergibt eine verbesserte Lackhaftung im Vergleich mit Blechen, die auf Chrombasis behandelt wurden. Die gemäß der Erfindung erzeugten Passivierungsfilme zeigten einen höheren Abriebwiderstand als Passivierungsfilme, die unter Benutzung von Natrium-Dichromat behandelt waren. Die Behandlungen gemäß der Erfindung sind mit den üblichen auf Chrom basierenden Behandlungen vergleichbar, wobei die Erfindung verminderte Mengen von passiven Filmelementen im Vergleich mit auf Chrom basierenden Behandlungen benötigte. Die Gesamtfilmdicke des gemäß der Erfindung behandelten Weißblechs war größer als die Dicke, die durch auf Chrom basierenden Behandlungen erzeugt wurden.
Vorstehend wurden nur beispielsweise Behandlungen gemäß der Erfindung erläutert, und es können Modifikationen getroffen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet ist.

Claims

Passivierungsbehandlung von Weißblech, bei der die Passivierungslösung eine lösliche Verbindung ist, welche Kalium-Titan-Oxalat, Titan-Sulfat und Zirkonium-Sulfat aufweist, wobei die Passivierungsbehandlung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konzentration von Titan-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 15 und 30 Gramm pro Liter liegt.
Passivierungsbehandlung nach Anspruch 1, bei welcher die Konzentration von Kalium-Titan-Oxalat in der Lösung in dem Bereich zwischen 5 und 20 Gramm pro Liter liegt.
Passivierungsbehandlung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher die Konzentration von Zirkonium-Sulfat in der Lösung in dem Bereich zwischen 10 und 30 Gramm pro Liter liegt.
Passivierungsbehandlung für Weißblech, dadurch gekennzeichnet, dass das Passivierungselement entweder Titan oder Zirkonium ist.