DE3934111A1 - Stahlerzeugnis mit waermebestaendigen, korrosionsbestaendigen ueberzugsschichten - Google Patents
Stahlerzeugnis mit waermebestaendigen, korrosionsbestaendigen ueberzugsschichtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stahlerzeugnis mit
wärmebeständigen, korrosionsbeständigen
Überzugsschichten und darüber hinaus insbesondere
ein Stahlerzeugnis, beispielsweise Bleche, Rohre,
Kupplungen, Klammern, Schrauben und Muttern, die für
Automobile und verschiedene Maschinen und Anlagen
verwendet werden, wobei die Stahlerzeugnisse
wärmebeständige, korrosionsbeständige
Überzugsschichten auf ihrer Oberfläche aufweisen.
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. Dennoch hat
sich gezeigt, daß die Zinkbeschichtung allein nicht
die Erfordernisse an diese Bedingungen erfüllt, die
härter sind als jemals zuvor. Zur Verbesserung des
Korrosionswiderstandes ist die Zinkbeschichtung
durch Sn-Zn- oder Zn-Ni-Legierungsbeschichten oder
eine Kombination dieser Legierungsbeschichtung und
Zn-Beschichten abgelöst wurden. In dieser Beziehung
ist in der JP-OS 1 65 387/1985 ein
korrosionsbeständiges Stahlrohr mit
Überzugsschichten offenbart worden, die aus einer
galvanisch aufgebrachten Zn-Ni-Legierungsschicht
(auf der Außenseite des Stahlrohres), einer
galvanisch aufgebrachten Zinkschicht (auf der
Zn-Ni-Legierungsschicht), und einen Chromatfilm (auf
der Zinkschicht) besteht.
Die zuvor beschriebenen beschichteten Erzeugnisse
zeigen verbesserten Korrosionswiderstand in
korrosiver Umgebung bei normaler Temperatur, aber
sie befinden sich nicht in hochtemperierter
Umgebung, beispielsweise in einem Automotorraum.
Die vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um
das zuvor beschriebene Problem zu lösen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Stahlerzeugnis mit Überzugsschichten zu schaffen,
die nicht nur hohen Korrosionswiderstand, sondern
auch guten Wärmewiderstand aufweisen.
Der Erfinder hat eine Reihe von Untersuchungen
durchgeführt, wodurch herausgefunden wurde, daß die
Aufgabe der Erfindung gelöst wird, wenn die
Überzugsschichten aus einer Nickelüberzugsschicht
spezifischer Dicke (als untere Schicht), einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht (als
Zwischenschicht) und ein Chromatfilm (als obere
Schicht) bestehen. Die vorliegende Erfindung wurde
auf der Basis dieses Ergebnisses vervollständigt.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in
einem Stahlerzeugnis (oder einem kupferbeschichteten
Stahlerzeugnis) mit wärmebeständigen,
korrosionsbeständigen Überzugsschichten, die aus
einer 0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht, die
auf dem Stahlerzeugnis ausgebildet ist, einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, die auf der
Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und einem
Chromatfilm besteht, der auf der
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht ausgebildet ist.
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
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, die durch
galvanisches Aufbringen erzeugt wird, wozu ein
Chloridbad oder Sulfatbad verwendet wird. Der
Nickelgehalt variiert in Abhängigkeit von der
Badzusammensetzung und der Stromdichte; aber er
sollte 2-20%, vorzugsweise 12 bis 15% betragen,
zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes und der
Biegefähigkeit und um das spätere Aufbringen des
Chromatfilms auf diese Schicht zu erleichtern. Die
obere Schicht ist ein Chromatfilm, der aus einer
Chromatlösung oder einer schwefelsauren
Dichromatlösung oder einer herkömmlichen
Chromatbehandlungslösung (beispielsweise ZN-80 YMU,
ein Erzeugnis der Ebara-Udylite Co., Ltd.) 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
Zn-Ni-Legierungsbeschichtung für 6 Minuten in einer
Badlösung (pH 5,7), die 100 g/l ZnCl2, 130 g/l
NiCl2×6 H2O, und 200 g/l NH4Cl bei einer
Badtemperatur von 34-36°C mit einer Stromdichte von
3 A/dm2 enthielt. 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. 11-14) dargestellt.
Das gleiche überlappend verschweißte Stahlrohr wie
in Beispiel 1 und das gleiche elektroverschweißte
Stahlrohr wie in Beispiel 2 wurden mit einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 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 gleiche überlappend verschweißte Stahlrohr wie
in Beispiel 1 und das gleiche elektroverschweißte
Stahlrohr wie in Beispiel 2 wurden mit einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, einer
Zinküberzugsschicht und einem Chromatfilm
übereinanderliegend aufgebracht. Die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht wurde in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet. Die
Zinküberzugsschicht wurde durch Verwendung eines
Bades ausgebildet, das 28 g/l ZnO, 50 g/l NaCN und
80 g/l NaOH enthielt. Der Chromatfilm wurde durch
Verwendung einer Behandlungslösung ausgebildet, die
2 g/l CrO3, 0,25 ml/l H2SO4 und
0,5 ml/l HNO3 enthielt. Das so erzielte Stahlrohr
mit Überzugsschichten, die auf einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, einer
Zn-Überzugsschicht und einem Chromatfilm besteht,
wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1
geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
(Prüfstücke Nr. 17 und 18) 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
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 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 (14)
1. Stahlerzeugnis mit wärmebeständigen,
korrosionsbeständigen Überzugsschichten, die aus
einer 0,2-10 µm dicken Nickelüberzugsschicht,
die auf dem Stahlerzeugnis ausgebildet ist,
einer Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, die auf
der Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und
einem Chromatfilm, der auf der
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht ausgebildet ist,
bestehen.
2. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nickelüberzugsschicht
eine Schicht ist, die durch Elektrobeschichten
unter Verwendung eines Wattbades gebildet wird.
3. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 2-20% Nickel
enthält.
4. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 12-15% Nickel
enthält.
5. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht eine Schicht
ist, die durch Elektrobeschichten unter
Verwendung eines Chloridbades oder Sulfatbades
gebildet wird.
6. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film
ist, der von einer Chromatlösung oder einer
schwefelsauren Dichromatlösung gebildet wird.
7. Stahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Chromatfilm ein Film
ist, der von einer Chromatbehandlungslösung zur
Zn-Ni-Legierungsbeschichtung gebildet wird.
8. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis mit
wärmebeständigen korrosionsbeständigen
Überzugsschichten, die aus einer 0,2-10 µm
dicken Nickelüberzugsschicht, die auf dem
Stahlerzeugnis ausgebildet ist, einer
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht, die auf der
Nickelüberzugsschicht ausgebildet ist, und einem
Chromatfilm, der auf der
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht ausgebildet ist,
bestehen.
9. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nickelüberzugsschicht eine Schicht ist, die
durch Elektrobeschichten unter Verwendung eines
Wattbades gebildet wird.
10. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 2-20% Nickel
enthält.
11. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht 12-15% Nickel
enthält.
12. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zn-Ni-Legierungsüberzugsschicht eine Schicht
ist, die durch Elektrobeschichten unter
Verwendung eines Chloridbades oder Sulfatbades
gebildet wird.
13. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Chromatfilm ein Film ist, der von einer
Chromatlösung oder einer schwefelsauren
Dichromatlösung gebildet wird.
14. Kupferbeschichtetes Stahlerzeugnis nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Chromatfilm ein Film ist, der von einer
Chromatbehandlungslösung zur
Zn-Ni-Legierungsbeschichtung gebildet wird.
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