DE2031773A1 - Protective coating on metal substrates through electrolytic deposition of chromium components - Google Patents
Protective coating on metal substrates through electrolytic deposition of chromium componentsInfo
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Description
Schutzüberzug auf Metallsubstraten durch elektrolytische Abscheidung von ChrombestandteilenProtective coating on metal substrates by electrolytic Separation of chrome components
Seit langem bestand die Aufgabe von Metallherstellern darin, eine Überzugstechnik zu erhalten, durch die die Korrosionsund Abriebsbeständigkeit sowie die Eigenschaften der Anstrichshaftfestigkeit eisenhaltiger Metallgegenstände, z. B. Rohre, Bolzen oder Schrauben, Muttern, Stahlblech und dergleichen, die vorher in einigen Fällen mit korrosionsbeständigem Zink und Cadmiummetallen, in anderen Fällen mit änderen korrosionsbeständigen Zusammensetzungen oder in weiteren Fällen mit keinen korrosionsfesten Materialien behandelt worden sind, wesentlich verbessert werden. Um ein erfolgreiches Überzugsverfahren zu liefern, muss durch die angewendete Methode nicht allein die oxidative Verunreinigung des Metallsubstrats reduziert und dessen Abriebs- und Schlagfestigkeit verbessert werden, sondern es muss auch eine geeignete Grundlage für Anstrichsmassen und Farbanstriche und es müssen gute Schweisseigenschaften her-For a long time, it has been the task of metal manufacturers to obtain a coating technique that would improve the corrosion and abrasion resistance, as well as the paint adhesion properties, of ferrous metal objects, e.g. B. pipes, bolts or screws, nuts, sheet steel and the like, which have previously been treated in some cases with corrosion-resistant zinc and cadmium metals, in other cases with other corrosion-resistant compositions or in other cases with no corrosion-resistant materials, are significantly improved. In order to deliver a successful coating process, the method used must not only reduce the oxidative contamination of the metal substrate and improve its abrasion and impact resistance, but also provide a suitable base for paints and coats of paint and good welding properties.
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beigeführt werden. Während bisher durch den elektrolytischen Chromüberzug ein gewisser Erfolg zu verzeichnen war, ist dies nicht ohne Schwierigkeiten, und der Chromoxidüberzug unterliegt dem Angriff durch alkalische Lösungen. Bei vielen Anwendungen ergeben sich auch Probleme hinsichtlich der geringen Abriebsfestigkeit.be added. While so far by the electrolytic Chromium plating has had some success, and so is chromium oxide plating subject to attack by alkaline solutions. In many applications, there are also problems with the low abrasion resistance.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass eine der vielversprechendsten Schutzmethoden die der elektrolytischen Abscheidung eines dünnen Duplex-Chromüberzugs (vermischtes Material aus Metall und chromhaltiger Verbindung) auf der Oberfläche des zu schützenden Metallsubstrats ist. Insbesondere bei dem Versuch, die Korrosions- und Abriebsbeständigkeit sowie die Anstrichshaftfestigkeitseigenschaften von Stahl, Schwarzeisen und mit Zink und Cadmium überzogenem Stahl zu verbessern und gute Schweisseigenschaften herbeizuführen, wurde viel Forschungsarbeit für die Ent-The invention is based on the discovery that one of the most promising methods of protection is that of electrodeposition of a thin duplex chrome coating (mixed Material made of metal and chromium-containing compound) on the surface of the metal substrate to be protected. Especially in the test, the corrosion and abrasion resistance as well as the paint adhesion properties of steel, black iron and coated with zinc and cadmium To improve steel and to bring about good welding properties, a lot of research was done for the development
wicklung einer optimalen Methode zur Abscheidung eines Duplex-Chromüberzugs auf der Oberfläche des zu schützenden Metallsubstrats aufgewendet. Als ein Beispiel der Empfindlichkeit der Arbeitsbedingungen des Chromüberzugsverfahrens wurde beispielsweise gefunden, dass die Regelung der Aktivator- (Katalysator) Zugabe sowohl die Abscheidung des Chrommetalls als auch der chromhaltigen Verbindung beeinflusst. Auch wurde festgestellt, dass die Abscheidung dieser Bestandteile in kritischer Weisecivon dem pH-Wert des Bades und der Behandlungsstromdichte abhängt.Development of an optimal method for the deposition of a duplex chrome coating on the surface of the metal substrate to be protected expended. As an example of the sensitivity of the chrome plating process working conditions it has been found, for example, that the regulation of the activator (catalyst) addition both the deposition of the Chromium metal as well as the chromium-containing compound. It was also found that the deposition of this Components critically depend on the pH of the Bath and the treatment current density depends.
Besonders günstige Duplex-Chromüberzüge vom Standpunkt der Schlagfestigkeit, Bindung, Abriebs- und Korrosionsfestigkeit, Schweissbarkeit und Anstrichsbeibehaltung wurden gemäss der Erfindung dadurch erhalten, dass ein doppelter Überzug elektrolytisch abgeschieden wird, der aus einer Kombi-Particularly inexpensive duplex chrome coatings from the standpoint of Impact resistance, bonding, abrasion and corrosion resistance, weldability and paint retention were according to of the invention obtained in that a double coating is deposited electrolytically, which consists of a combination
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nation aus Chrommetall und chromhaltigen Verbindungen, die unlöslich und löslich in einer kaustischen Lösung sind (es wird angenommen, dass diese Verbindungen Chromoxide im dreiwertigen und seehswertigen Zustand sind), aufgebaut ist, wobei das Chrommetall die notwendige Härte zum Schutz des Überzugs gegen Abrieb liefert. Jedoch steht die Abscheidung einer wirksamen Menge an Chrommetall im Verlauf eines Elektroplattierungsverfahrens unter anderem in direktem Zusammenhang mit dem Säuregehalt und dem Elektroplattierungsstrom der Lösung. Wenn man den pH-Wert der Lösung · über den Wert von etwa 2*0 ansteigen lässt, scheidet sich ' ■- '■ i eine unbedeutende Menge Chrommetall während des Verlaufs des elek'trolytischen Überzugs verfahr ens auf dem Substrat ab. Demzufolge zeigen die erzeugten Überzüge unzureichende Beständigkeit gegenüber Abrieb und Schlag. In gleicher Weise fällt, wenn der Elektroplattierungsstrom nicht bei einem angemessenen Wert gehalten wird, d. h. einem Wert von wenigst ens etwa 6 A/0,09 m (6 amps per square foot) der Kathodenmetalloberflache, die Menge an abgeschiedenem Chrommetall ■ in dem Überzug scharf ab.nation is made up of chromium metal and chromium-containing compounds that are insoluble and soluble in a caustic solution (it is assumed that these compounds are chromium oxides in the trivalent and marine state), the chromium metal providing the necessary hardness to protect the coating against abrasion. However, the deposition of an effective amount of chromium metal during an electroplating process is directly related, among other things, to the acid content and electroplating current of the solution. ■ traversing ens i an insignificant amount of chromium metal during the course of elek'trolytischen coating on the substrate - even, if allowed to rise 0 the pH of the solution · on the value of about 2 *, separates out '■'. As a result, the coatings produced show insufficient resistance to abrasion and impact. Likewise, if the electroplating current is not maintained at an adequate level, ie, at least about 6 amps per square foot of cathode metal surface, the amount of chromium metal deposited in the coating will drop sharply away.
Frühere Bemühungen bei der Aufbringung von Chromüberzügen auf mit Zink überzogenen Metallen sind in der US-PS 1 853 323 erläutert, wonach das Eintauchen eines mit Zink überzogenen Gegenstandes in eine Lösung aus 250 g CrO,, 3 g Cr2(SO^)5 und 1000 cm^ H3O während etwa 3 Minuten bei einer Stromdichte von 1 A (60 Hz Wechselstrom) -je 6,5 cm (square inch) und bei einer elektrolytischen Badtemperatur von etwa 80° G einen gefärbten Überzug auf dem mit Zink überzogenen Gegenstand ergibt. Diese Patentschrift lehrt die Anwendung eines Wechselstroms (A.C. current); die vorliegende Erfindung verwendet im Gegensatz dazu eine elektrolytische Abscheidung unter Anwendung von Gleichstrom (D.O.).Previous efforts in applying chromium coatings to zinc-coated metals are discussed in US Pat. No. 1,853,323, which teaches immersing a zinc-coated article in a solution of 250 grams of CrO 1, 3 grams of Cr 2 (SO ^) 5 and 1000 cm ^ H 3 O for about 3 minutes at a current density of 1 A (60 Hz alternating current) - per 6.5 cm (square inch) and at an electrolytic bath temperature of about 80 ° G a colored coating on the zinc-coated object results. This patent teaches the use of an alternating current (AC current); in contrast, the present invention employs direct current (DO) electrodeposition.
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Eine in Jüngster Zeit erschienene USA-Patentschrift 3 296 100 sowie die Veröffentlichung "Process for Coating Tin-Free Steel with Layers of Metallic Chromium and. Chromium Oxide", J. Electrochem. Soc: Electrochemical Technology, März 1969, Seiten 398 bis 402 liefern den weiteren Hintergrund zum Verständnis der erfindungsgemässen Verbesserung auf dem Gebiet der elektrolytischen Abscheidung von Chrom auf Metallgegenständen. In den vorstehend genannten Literaturstellen ist ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung eines zweischichtigen Überzugs aus metallischem Chrom-nichtmetallischen Chromoxid auf einer in ein Bad aus Chromsäureanhydrid und Chromsulfat eingetauchten Stahlplatte beschrieben. Der Doppelschichtüberzug weist eine Grundlage aus metallischem Chrom und eine darübergelagerte damit verbundene Schicht aus nichtmetallischem Chromoxid auf. Das Verfahren der vorstehenden Literaturstellen ist begrenzt, so dass ein "überzug aus zwei deutlichen Schichten erzeugt wird, während im Gegensatz dazu gemäss der Erfindung ein gemischter Überzug aus Chrommetall-Chromverbindung hergestellt wird.Recently published U.S. Patent 3,296,100 and Process for Coating Tin-Free Steel with Layers of Metallic Chromium and. Chromium Oxide ", J. Electrochem. Soc: Electrochemical Technology, March 1969, pages 398 to 402 provide the further background for understanding the inventive Improvement in the field of electrodeposition of chromium on metal objects. In the above cited references is a method for the electrodeposition of a two-layer coating from metallic chromium-non-metallic chromium oxide on one immersed in a bath of chromic anhydride and chromium sulfate Steel plate described. The double layer coating has a base of metallic chrome and a layer on top associated layer of non-metallic chromium oxide. The procedure of the above references is limited, so that a "coating of two distinct Layers is produced, while, in contrast, according to the invention, a mixed coating of chromium metal-chromium compound will be produced.
Die Erfindung liefert ein neues und verbessertes Verfahren zum Überziehen von Stahl oder anderen Metallen mit Chrom zur Verbesserung der Korrosions- und Abriebsbeständigkeit und der Fähigkeit,Anstriche aufzubringen, während gute Verschweissbarkeit geliefert wird. Das neue Verfahren ermöglicht die Anwendung grosser Mengen sechswertiger Chromzusammensetzungen innerhalb eines vereinfachten, einstufigen elektrolytischen Verfahrens zum Aufbringen von Chrom.The invention provides a new and improved method of coating steel or other metals with chromium to improve corrosion and abrasion resistance and the ability to apply paints while having good weldability is delivered. The new process enables the use of large quantities of hexavalent chromium compounds within a simplified, one-step electrolytic process for the deposition of chromium.
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von Chrom auf ein Metallsubstrat unter Anwendung eines breiten Arbeitsbereichs der .Stromdichte zur ErzielungThe invention relates to an improved method of applying chromium to a metal substrate using a wide working range of current density to achieve
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eines Duplex-Chromüberzugss der {jedes beliebige Verhältnis an Bestandteilen aus Chrommetall und chromhaltiger Verbindung enthält, und betrifft insbesondere einen einheitlichen Duplex-Überzug aus einem Gemisch aus Chrommetall und chromhaltigen Verbindungen (Oxiden) als vollkommen neuen Gegenstand. Diese Überzugsmasse ergibt nach Aufbringung auf ein Metallsubstrat einen neuen überzogenen Gegenstand mit hocherwünschten, antikorrosiven und abriebsbeständigen Eigenschaften sowie äusserst zweckmässiger Anstrichshaftfestig-a duplex chrome plating of {any ratio of components made of chromium metal and compounds containing chromium contains, and relates in particular to a uniform duplex coating made of a mixture of chromium metal and chromium-containing Compounds (oxides) as a completely new subject. This coating composition, when applied to a metal substrate, provides a new coated article with highly desirable anti-corrosive and abrasion-resistant properties as well as extremely useful paint adhesive
keit und Verschweissbarkeit.and weldability.
Die Erfindung betrifft also die Schutzbehandlung von Metalloberflächen und insbesondere das"kathodische Überziehen von Metallflächen, z. B. Eisen, Stahl, Zink oder anderen Grundmetallen. Die hier erwähnte "Metalloberfläche" ist die Oberfläche, auf welche der Duplex-Überzug der vorliegenden Erfindung abgeschieden wird. Diese Oberfläche kann somit z. B. ein mit Zink überzogenes Kunststoffsubstrat sowie beispielsweise mit Zink überzogenen Stahl oder z. B. Stahl selbst . ohne irgendeinen Zwisphenüberzug aufweisen. Das Verfahren der Erfindung betrifft allgemein eine elektrolytische Abscheidung eines einzigartigen Duplex-Überzugs aus metallischem Chrom-Chromoxiden aus einer sechswertiges Chrom und einen Chromaktivator, z. B. ein Sulfatradikale abgebendes Material, enthaltenden Lösung auf Metall. Das bevorzugte Sulfatierungsmittel ist Schwefelsäure, die hinsichtlich der gleichzeitigen Abscheidung von metallischem Chrom und Chromoxiden auf dem Metallsubstrat fordernd wirkt, obgleich andere Aktivatoren wirksam sind. Speziell das Chloridanion und das Pluorboratanion erwiesen sich als geeignete Chromaktivatoren. The invention thus relates to the protective treatment of metal surfaces and particularly the "cathodic coating of Metal surfaces, e.g. B. iron, steel, zinc or other base metals. The "metal surface" mentioned here is the surface on which the duplex coating of the present invention is deposited. This surface can thus, for. B. a zinc-coated plastic substrate and, for example, zinc-coated steel or e.g. B. Steel itself. show without any Zwisphen coating. The procedure the invention relates generally to electrodeposition of a unique duplex metallic coating Chromium-chromium oxides from a hexavalent chromium and a chromium activator, e.g. B. emits a sulfate radical Material containing solution on metal. The preferred sulfating agent is sulfuric acid, which in terms of the simultaneous deposition of metallic chromium and chromium oxides on the metal substrate has a demanding effect, although others Activators are effective. In particular, the chloride anion and the pluorborate anion proved to be suitable chromium activators.
Das auf Grund der Durchführung des erfindungsgemässen Ver-Due to the implementation of the inventive method
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fahrens erzeugte Produkt wird hier als "Duplex"-Überzug aus Chrombestandteilen, bezeichnet. Dieser Ausdruck bezeichnet einen neuen Zweikomponentenüberzug, der aus in einem Gewichtsverhältnis von etwa 4· : 1 bis etwa 1 : 30 miteinander vermischtem metallischem Chrom und Chromoxiden aufgebaut ist. Die Verteilung dieses Duplex-Überzugs ist derart, dass etwa 0,5 bis etwa 65 mg Überzug je 0,09 m (square foot) Metalloberfläche gleichmässig bedecken. Die so überzogene Metallgrundlage zeichnet sich durch eine signifikante Verbesserung ihrer Eigenschaften bezüglich der Beständigkeit gegenüber Korrosion, durch verbesserte Schlag- und Abriebsfestigkeit und eine beträchtliche Steigerung ihrer Fähigkeit, auf ihrer Oberfläche aufgebrachte Anstriche bzw. Farbanstriche undThe product produced here is called a "duplex" coating Chromium components, referred to. This term denotes a new two-component coating which is composed in a weight ratio of about 4 ·: 1 to about 1:30 with one another mixed metallic chromium and chromium oxides is built up. The distribution of this duplex coating is such that approximately 0.5 to about 65 mg of coating per 0.09 m (square foot) of metal surface Cover evenly. The metal base coated in this way is characterized by a significant improvement their properties in terms of resistance to corrosion, through improved impact and abrasion resistance and a significant increase in their ability to paint and paint applied to their surface
aus.the end.
Lacke beizubehalten^ Bei so überzogenen Stählen wurde festgestellt, dass der überzogene Stahl leicht verschweisst werden kann, und es wurde keine Verschlechterung der Schweisselektroden im Fall der Widerstandsschweissung festgestellt. Im Fall von Stahl, der zunächst mit Zink und dann mit dem erfindungsgemässen Duplex-Chromüberzug überzogen wurde, wurde gefunden, dass der Überzug eine Legierungsbildung des Zinks mit den Schweisselektroden inhibiert, wodurch die Lebensdauer der Elektroden erheblich heraufgesetzt wurde.To retain paints ^ For steels coated in this way, it was found that that the coated steel can be welded easily, and there was no deterioration of the welding electrodes found in the case of resistance welding. In the case of steel, first with zinc and then with the one according to the invention Duplex chrome plating has been found that the coating inhibits the formation of an alloy between the zinc and the welding electrodes, thereby reducing the service life of the Electrodes was increased significantly.
Der Duplex-Überzug der Erfindung wurde direkt auf sonst unbehandelten Stahl sowie auf mit Zink oder Zinn plattierte eisenhaltige Metallgrundlagen aufgebracht.. Da es ständiger Praxis entspricht, Überzüge aus nichteisenhaltigem Metall, die auf eine eisenhaltige Metallgrundlage aufgebracht sind, durch Aufbringung eines darüber angeordneten Chromüberzugs zu schützen, wirkt das erfindungsgemässen Produkt als verbesserter darüber aufgebrachter Chromüberzugs Bei jeder Aufbringung zeigte der erfindungsgemässe Duplex-Chromüberzug eine erhebliche Verbesserung der Gesamtgüte-Eigenschaften des Grund-The duplex coating of the invention was applied directly to otherwise untreated steel as well as to zinc or tin plated ferrous metal bases. Since it is consistent practice, coatings of non-ferrous metal which are applied to a ferrous metal base, by applying a chromium coating arranged over it protect, the product according to the invention acts as an improved chrome coating applied over it. With each application the duplex chrome coating according to the invention showed a considerable improvement in the overall quality properties of the basic
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metalls oder der Metalle, auf welche der Überzug aufgebracht worden war. Insbesondere die Korrosionsbeständigkeit und die Anstrichshaftfestigkeit dieser Metalle wurden erheblich verbessert.metal or the metals to which the coating is applied had been. In particular, the corrosion resistance and paint adhesion strength of these metals have become remarkable improved.
Die Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit und der Anstrichshaftung von eisenhaltigen und nichteisenhaltigen Substraten können durch Anwendung eines zusammengesetzten Überzugs aus zinkhaltigem Material, vorzugsweise elektro-■. plattiertes, oder heissgetauchtes Zink, ans chli essendem überzug aus Zinn oder Zinnlegierungen (Sn-Zn, Sn-Ni, FeSn) wiederum mit daran anschliessendem chromhaltigen überzug, z. B. Chrom und/oder einem oder mehreren Chromoxiden verbessert werden.. Es zeigte sich, dass die Kombination von Zinn und Duplex-Chrom sowie von Zink und Zinn und Duplex-Chrora eine wesentliche Verbesserung insbesondere der Beständigkeit gegenüber Hotrostkorrosion von Stahlplatten ergab.The properties of corrosion resistance and paint adhesion of ferrous and non-ferrous Substrates can by applying a composite coating of zinc-containing material, preferably electrical ■. Plated or hot-dipped zinc, followed by food coating made of tin or tin alloys (Sn-Zn, Sn-Ni, FeSn) again with a subsequent chromium-containing coating, z. B. Chromium and / or one or more chromium oxides can be improved .. It was found that the combination of Tin and duplex chrome, as well as zinc and tin and duplex chrome a significant improvement, especially in durability to hot rust corrosion of steel plates.
Das Verfahren der Erfindung liefert eine neue und wesentlich verbesserte Methode zur Abscheidung einer derartigen Überzugsmasse auf eine Metal1grundlage, wobei eine rasche, direkte und wirksame einstufige elektrolytische Überzugstechnik angewendet wird/Grundsätzlich wird bei diesem Verfahren zunächst ein elektrolytisches Plattierungsbad hergestellt, das sechswertige Chromionen, z. Bv- aus Chromsäureanhydrid oder Natriumdichromat, und einen Chromaktivator, der Sulfat-, Chlorid- oder Fluorborationen liefert, enthält. Der Aktivator kann beispielsweise aus Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure oder Fluorborsäure bestehen. Der pH-Wert des Bades wird unterhalb von etwa 2,0 gehalten. Ein Gleichstrom, der im allgemeinen im Bereich aufwärts von etwa 6 A/0,09 m (square foot) der behandelten Metalloberfläche liegt, wird durch das Bad geleitet. Venn das Metallsubstrat als eine Kathode in das Bad eingetaucht wird, scheidet sichThe method of the invention provides a new and essential one improved method for the deposition of such a coating mass on a metal base, whereby a rapid, Direct and effective one-step electrolytic coating technique is used / Basically this process is used an electrolytic plating bath was first prepared containing hexavalent chromium ions, e.g. Bv- from chromic anhydride or sodium dichromate, and a chromium activator, which supplies sulfate, chloride or fluoroborate ions. The activator can for example be selected from sulfuric acid, hydrochloric acid or fluoroboric acid. The pH of the bath is kept below about 2.0. A direct current that is generally in the range upward of about 6 A / 0.09 m (square foot) of the treated metal surface is passed through the bathroom. When the metal substrate is immersed in the bath as a cathode, it separates
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auf der Substratkathodenoberflache rasch der erfindungsge- · masse Duplex-Überzug ab, der als relativ dünne Schicht eines miteinander vermengten Gemischs aus in kaustischer Lösung (Natriumhydroxid) unlöslichen und löslichen Chrombestandteilen, d. h. Chrommetall und Chromoxiden, auftritt..on the substrate cathode surface quickly the invention measure duplex coating, which is a relatively thin layer an admixed mixture of insoluble and soluble chromium components in a caustic solution (sodium hydroxide), d. H. Chromium metal and chromium oxides.
Es wurde festgestellt, dass das Verhältnis von in Ätzmitteln unlöslichen und löslichen Chrombestandteilen in dem erhaltenen überzug mit den Konzentrationen an sechswertigen Chromionen' und Chromaktivatorionen in der Überzugslösung,, der während des Überzugsverfahrens angewendeten Stromdichte, der Temperatur und dem pH-Wert der Überzugslösung und der Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats in der Überzugs-It has been found that the ratio of the etchant insoluble and soluble chromium components in the obtained coating with the concentrations of hexavalent chromium ions and chromium activator ions in the coating solution ,, the current density applied during the coating process, the temperature and pH of the coating solution and the Speed of movement of the substrate in the coating
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lösung variiert. Insbesondere wurde gefunden, dass,selbst obgleich, die gesamte Coulomb-Behandlung je Flächeneinheit des Substrats konstant gemacht wurde, bei Erhöhung der Geschwindigkeit des Substrats innerhalb der Lösung (beispielsweise durch Veränderung der Geschwindigkeit eines durch die Lösung hindurchgeführten Streifens oder durch Veränderung, der Rotationsgeschwindigkeit einer in der Lösung rotierenden Probe), das Verhältnis von alkalilöslichen Bestandteilen in dem überzug gesteigert wird.solution varies. In particular, it was found that, even although the total Coulomb treatment per unit area of the substrate has been made constant by increasing the speed of the substrate within the solution (e.g. by changing the speed of a strip passed through the solution or by changing it, the speed of rotation of a sample rotating in the solution), the ratio of alkali-soluble components in which the coating is increased.
Es wurde ferner gefunden, dass, wenn die Konzentration entweder an sechswertigen Chromionen oder an Chromaktivator- f ionen innerhalb der Lösung ansteigt, selbst obgleich das Verhältnis an sechswertigen Chromionen zu den Aktivatorionen konstant bleibt, das Verhältnis an alkalilöslichen Bestandteilen in dem Überzug ansteigt. Es wurde festgestellt, dass ein derartiger Anstieg des Verhältnisses an alkalilöslichen Bestandteilen in dem überzug sich auch als Ergebnis einer Herabsetzung der Stromdichte, einer Herabsetzung der (Temperatur der Überzugslösung, einer Herabsetzung des pH-Wertes der Lösung und einer Abnahme des Verhältnisses von sechswertigen Chromionen zu Ghromataktivatorionen in der Überzugslösung einstellt.It was also found that when the concentration of either hexavalent chromium ions or chromium activator f ions within the solution increases, even though the ratio of hexavalent chromium ions to the activator ions remains constant, the ratio of alkali-soluble constituents in the coating increases. It was determined, that such an increase in the ratio of alkali-soluble ingredients in the coating is also reflected as a result a decrease in current density, a decrease in (temperature of the coating solution, a decrease in pH of the solution and a decrease in the ratio of hexavalent chromium ions to ghromat activator ions in the Coating solution adjusts.
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Die Erfindung liefert somit eine erheblich verbesserte Methode zur rascheren und erhöhten Abscheidung sowohl von reinem Chrommetall als auch Chromoxidkomponenten eines Chromüberzugs, was zu einer wesentlichen Steigerung der Korrosionsbeständigkeit des behandelten Metalls sowie zu wirksamerem Betrieb der kathodischen Behandlung führt.The invention thus provides a vastly improved method for both faster and increased deposition of both pure chromium metal as well as chromium oxide components of a chromium coating, which leads to a substantial increase in the Corrosion resistance of the treated metal as well as more effective operation of the cathodic treatment leads.
Wie vorstehend angegeben, können die Verhältnisse von alkaliunlöslichen und -löslichen Chrombestandteilen in dem überzug durch Veränderung solcher Verfahrensfaktoren, wie bei-As indicated above, the proportions of alkali-insoluble and soluble chromium components in the coating by changing such process factors as
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spielsweiseSubstratbewegung in dem Bad, Konzentration der Badbestandteile,- Badtemperatur und pH-Wert und Stromdichte, variiert werden. Die Stärke des Überzugs auf dem Substrat hängt ebenfalls von diesen Faktoren sowie von dem Gesamt-Coulomb-Wert des Elektroplattierungsstroms je Flächeneinheit des Substrats ab. Die Farbe des Überzugs ist von diesen gleichen Faktoren abhängig ,insbesondere wenn sie das Verhältnis von in der Lösung enthaltenen alkalilösliehen Chrombestandteilen beeinflussen. Es wurde festgestellt, dass, wenn die alkalilöslichen Bestandteile des Überzugs (Chromoxide) im Verhältnis zu den unlöslichen Bestandteilen zunehmen, die Farbe des Überzugs dunkler wird- Es wurde gefunden, dass diese Farbveränderung in einem Elektroplattierungsverfahren leicht geregelt werden kann.for example substrate movement in the bath, concentration of the Bath components - bath temperature and pH value and current density, can be varied. The thickness of the coating on the substrate also depends on these factors as well as the total Coulomb value of the electroplating current per unit area of the substrate. The color of the coating is of these depending on the same factors, especially when they the ratio of alkali solubles contained in the solution Affect chromium components. It was found that, if the alkali-soluble components of the coating (chromium oxides) increase in relation to the insoluble components, the color of the coating becomes darker - This color change has been found to be in an electroplating process can be easily regulated.
Als Ergebnis des oben angegebenen Verfahrens zur Metallbehandlung wurde gefunden, dass ein gleichmässig verteilter innig vermischter "Duplex"-Überzug erzeugt wird, der etwa 4 bis etwa 80 Gew.% in kaustischer Lösung unlösliche Chrombestandteile enthält, d. h. man nimmt an, dass sie hauptsächlich aus-Chrommetall und einer geringen Menge unlöslicher Oxide bestehen. Etwa 96 bis etwa 20 Gew.% des Überzugs besteht aus Chrombestandteilen, die in kaustischer Lösung löslich sind, d. h., man nimmt an, dass sie hauptsächlich aus Chromoxiden bestehen. Dieser Duplex-Überzug wird rasch abgeschieden und hat eine solche Uberzugsverteilung, dass etwa' 0,5 bis etwa 65 mg Überzug je 0,09 ^ (square foot) behandeltes Substrat gleichmässig überziehen. Die Verhältnisse der alkalilöslichen und -unlöslichen Bestandteile in dem Überzug können variiert werden, um verschiedene Qualitätsstandards zu ergeben, z. B. die Fähigkeit zur Aufbringung des Überzugs, Verschweissbarkeit, Korrosions- und Abriebsfestigkeit. As a result of the above-mentioned method of metal treatment, it was found that a uniformly distributed intimately mixed "duplex" coating is produced, the about 4 to about 80 wt.% In caustic solution insoluble chromium components contains, d. H. it is believed to be composed mainly of chromium metal and a small amount of insoluble oxides. About 96 to about 20 weight percent of the coating consists of chromium components which are soluble in caustic solution, i.e. i.e., it is believed that they are mainly consist of chromium oxides. This duplex coating becomes rapid deposited and has such a coating distribution that about 0.5 to about 65 mg of coating per 0.09 ^ (square foot) Cover the treated substrate evenly. The proportions of the alkali-soluble and -insoluble components in The plating can be varied to meet different quality standards to yield, e.g. B. the ability to apply the coating, weldability, corrosion and abrasion resistance.
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Die vorliegende Arbeitsweise ist zur grosstechnischen, elektrolytischen, kathodischen Behandlung von Metallgrundlagen ideal geeignet. Es ist möglich,'eine grosse Menge eines Metallsubstrats, z. B. Rohre oder Stahlblech,, innerhalb weniger Sekunden rasch zu überziehen, wobei eine wirksame Menge eines Überzugs aus Chrommetall-Chromoxid praktisch ohne Erschöpfung des Chromüberzugsbades abgeschieden wird. .The present working method is ideally suited for the large-scale, electrolytic, cathodic treatment of metal bases. It is possible 'a large amount a metal substrate, e.g. B. pipes or sheet steel, to be coated rapidly within a few seconds, with an effective amount of a coating of chromium metal-chromium oxide deposited with virtually no depletion of the chromium plating bath will. .
Der als Ergebnis des verbesserten Arbeitsverfahrens erhaltene Duplex-Chromüberzug ergab eine Verbesserung der Beständigkeit von mit Zink überzogenen Stahlplatten, die den korrosiven Einwirkungen von So>le bzw* Lauge unterworfen worden waren, von 100 bis 250 Stunden. Die Haftfestigkeit von Anstrichen an den Oberflächen von so behandeltem Stahl und Eisen wurde ebenfalls wesentlich verbessert. Das Verfahren kann auch in äquivalenter Weise zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit anderer Metallgegenstände, z. B. aus Aluminium-, Magnesium oder Cadmium entweder als Grundmetalle oder · als Metallüberzüge auf einer eisenhaltigen Metallgrundlage oder Legierung angewendet werden. Wenn mit Zink überzogener Stahl behandelt wird, wurdeßbesonders gute Ergebnisse erhalten, wenn das Zink-Metall als ein Überzug von 0,5 bis 50 η (0,02 bis 2,0 mils) Stärke vorliegt.The duplex chrome plating obtained as a result of the improved working method resulted in an improvement in durability of zinc-coated steel plates that have been subjected to the corrosive effects of brine or lye were from 100 to 250 hours. The adhesion of paints the surfaces of steel and iron treated in this way have also been significantly improved. The procedure can also be used in an equivalent manner to increase the corrosion resistance of other metal objects, e.g. B. from aluminum, magnesium or cadmium either as base metals or as metal coatings on a ferrous metal base or alloy can be applied. When zinc coated steel is treated, particularly good results have been obtained, when the zinc metal is present as a coating of 0.5 to 50 η (0.02 to 2.0 mils) thick.
In den Zeichnungen geben ·In the drawings give
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Behandlungsvorrichtung ge-Fig. 1 is a sectional view of a treatment device.
mäss der Erfindung,according to the invention,
Pig. 2 eine Schnittansicht der Behandlungsvorrichtung nachPig. 2 shows a sectional view of the treatment device according to FIG
Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1,Fig. 1 along the section line 2-2 of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht in vergrössertem Masstab einer3 shows a sectional view on an enlarged scale
in Fig. 2 gezeigten Behandlungsvorrichtung entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2,treatment device shown in Fig. 2 along the section line 3-3 of Fig. 2,
Fig. 4- eine perspektivische Ansicht einer in der Behandlungs- Fig. 4- is a perspective view of an in the treatment
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vorrichtung der Fig. 1 bis 3 verwendeten Anode undDevice of Figs. 1 to 3 used anode and
Fig. 5 "bis 12 Kurven, welche zum Verständnis der ErfindungFig. 5 "to 12 curves useful for understanding the invention
geeignete Versuchsdaten erläutern, wieder.explain appropriate experimental data, again.
Bevor spezifische Beispiele der Erfindung gegeben werden, wird das Testverfahren, durch das die gemäss der Erfindung hergestellten überzüge geprüft werden, um die Verhältnisse von Chrommetall und Chromoxidmaterial zu ermitteln, beschrieben. Jeder überzug wurde analysiert, um die Verhältnisse der in kaustischer Lösung löslichen und unlöslichen Bestandteile zu ermitteln. Bei der Prüfung des Überzugs wurden folgende Reagenzien angewendet:Before giving specific examples of the invention, the test method by which the coatings produced according to the invention are tested to determine the proportions of chromium metal and chromium oxide material to be determined. Each coating was analyzed to determine the proportions to determine the soluble and insoluble constituents in caustic solution. When checking the coating the following reagents were used:
' 30 % NaOH (400 g/l)'' 30 % NaOH (400 g / l)
5 % NaOH (52,7 S/l) 1 : 1 H2SO4 (18 η) 0 : In-AgNO5 (16,9 g/l)5 % NaOH (52.7 S / l) 1: 1 H 2 SO 4 (18 η) 0: In-AgNO 5 (16.9 g / l)
0,25 g Je 100 ml Diphenylcarbizid, gelöst in Aceton0.25 g per 100 ml of diphenylcarbicide, dissolved in acetone
Ammoniumpersulfat (Reagenzienqualität)Ammonium persulfate (reagent grade)
Sämtliche Proben der getesteten Überzüge besassen die gleiche Fläche. In der folgenden Erörterung sind die Mengen an verwendeten Reagenzien auf die Prüfung einer Probe mit einem Oberflächenbereich von etwa 19»6 cm (0,0218. square feet) bezogen. Kurz ausgedrückt, umfasste das Verfahren die Bestimmung der in Natriumhydroxid löslichen Bestandteile, von denen angenommen wird, dass es sich um sechswertige und dreiwertige Chromoxide handelt, wobei Verfahren zur Bestimmung der Jeweiligen Menge angewendet wurden. Der unlösliche Bestandteil, von dem man annimmt, dass es sich um Chrommetall und Oxide handelt, wurde durch Elektroablösung bei Chromüberzügen über Stahl und durch chemische Ablösung bei Chromkomponenten über mit Zink überzogenem Stahl bestimmt.All samples of the coatings tested had the same area. In the following discussion, the amounts of reagents used to test a sample with a surface area of approximately 19 »6 cm (0.0218. square feet). In short, the procedure involved determining the components soluble in sodium hydroxide, which are assumed to be hexavalent and trivalent chromium oxides, with methods of determination the respective amount were applied. The insoluble one Ingredient believed to be chrome metal and oxides, has been caused by electro-stripping of chrome plating over steel and by chemical stripping Chromium components determined over zinc coated steel.
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A. In ITaOH lösliche Bestandteile (Cr+6 und A. Components soluble in ITaOH (Cr +6 and
(1) 20 ml 30%ige NaOH wird auf die Probenoberfläche in einer nichtgezeigten Ablösungs- oder Abstreifzelle aufgebracht, und man lässt die Reaktion 5 Minuten fortschreiten.(1) 20 ml of 30% NaOH is applied to the sample surface in a detachment or stripping cell, not shown applied and allowed to react for 5 minutes progress.
(2) Die kaustische Lösung wird von (1) in einen 250 ml~ Becher überführt,und die Zelle und Probenoberfläche wird mit destilliertem Wasser gespült»(2) The caustic solution is poured from (1) into a 250 ml ~ Beaker transferred, and the cell and sample surface is rinsed with distilled water »
(5) Die Lösung aus (2) wird mit 1 : 1 HgSO^ neutralisiert und 0,50 ml überschüssige H0SO., zugegeben, um den pH-Wert auf 1,4· bis 1,8 zu bringen· Die Normalitat der Säure in der Lösung soll zwischen 0,05 bis 0,2On gehalten werden.(5) The solution from (2) is neutralized with 1: 1 HgSO ^ and 0.50 ml of excess H 0 SO., Is added in order to bring the pH to 1.4 · to 1.8 · The normality of the Acid in the solution should be kept between 0.05 to 0.2On.
(4) Die Lösung aus (3) wird in einen 100 ml volumetrischen Kolben überführt und mit destilliertem Wasser bis zur Marke verdünnt. ..'-..(4) The solution from (3) is poured into a 100 ml volumetric Flask transferred and diluted to the mark with distilled water. ..'- ..
A(T) AT) Unterverfahren zur Bestimmung von sechswertigem, löslichem Bestandteil öSub-procedure for the determination of hexavalent, soluble constituent ö
(5) Eine aliquote Menge von (4·) nach Bedarf (gewöhnlich 50 ml) wird pipetiert und in ein 250 ml-Beoherglas überführt und für die Analyse des gebundenen Cr+* undOr+ aufbewahrt. Die Pipette wird mit destilliertem Wasser in den volumetrischen Kolben ausgespült.(5) An as-needed (4x) aliquot (usually 50 ml) is pipetted and transferred to a 250 ml Beoher glass and stored for analysis of bound Cr + * and Or + . The pipette is rinsed into the volumetric flask with distilled water.
(6) 2 ml Diphenylcarbizidlösung werden in den volumetrischen Kolben gegeben, mit destilliertem Wasser bis zur Marke verdünnt und vermischt.(6) 2 ml of diphenylcarbicide solution are added to the volumetric Put in flask, dilute to the mark with distilled water, and mix.
(7) Ein Anteil aus dem volumetrischen Kolben wird in eine Küvette von 1,3 cm (1/2") überführt, und die Durchlässigkeit wird in einem Spektrophotometer bei einer Wellenlänge von 535 wu-."unter Anwendung von destilliertem Wasser als Bezugswert abgelesen. Die (7) A portion from the volumetric flask is transferred to a 1.3 cm (1/2 ") cuvette and the transmittance is read in a spectrophotometer at a wavelength of 535 wu -" using distilled water as a reference . the
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Durchlässigkeit wird in mg Cr+ je Flächeneinheit des Substrats, bezogen auf bekannte StandardgrossenPermeability is expressed in mg Cr + per unit area of the substrate, based on known standard sizes
überführt.convicted.
A(2) Unterverfahren zur Bestimmung von dreiwertigem, löslichem Bestandteil (Cr+*) A (2) Sub-method for the determination of trivalent, soluble component (Cr + *)
(8) Zu dem Becher, der die obige aliquote Menge (5) enthält, werden 5 ml 0,1"AgHO5 und ein Schöpflöfl ()O (8) Add 5 ml of 0.1 "AgHO 5 and a ladle () O to the beaker containing the above aliquot (5)
fel (HH^)2S2Oq zugegeben. Es wird auf etwa 100 ml mit destilliertem Wasser verdünnt; und 15 Minuten am Sieden gehalten.fel (HH ^) 2 S 2 Oq added. It is diluted to about 100 ml with distilled water; and kept simmering for 15 minutes.
(9) Es wird abgekühlt, die lösung in einen -voLumetrisehen 100 ml-Kolben überführt, und es werden 2 ml Diphenylcarbizid zugegeben. Es wird mit destilliertem Wasser bis zur Marke verdünnt und gemischt.(9) It is cooled, the solution in a volumetric eye Transfer 100 ml flask and add 2 ml of diphenylcarbicide admitted. It is diluted to the mark with distilled water and mixed.
(1O) Ein !Teil aus dem. volumetrische!! Kolben (9) wird in eine Küvette von 1,3 cm überführt, und in einem Spektrophotometer wird bei einer Wellenlänge von 535 m# die Durchlässigkeit unter Verwendung von destilliertem Wasser als Bezugswert abgelesen. Die Durchlässigkeit ergibt mg Cr+-* und Cr+ Je Flächenbereich des Substrats. "(1O) Part of the. volumetric !! Flask (9) is transferred to a 1.3 cm cuvette and the transmittance is read in a spectrophotometer at a wavelength of 535 m # using distilled water as a reference. The permeability gives mg Cr + - * and Cr + per surface area of the substrate. "
(ii)Der oben unter (10) erhaltene Burenlässigkeitswert wird von dem oben unter (7) erhaltenen Wert subtrahiert. Die Nettodurchlässigkeit; wird in mg Cr+* je Flächeneinheit des Substrats, bezogen auf bekannte Standardwerte, überführt.(ii) The drainage value obtained in (10) above is subtracted from the value obtained in (7) above. The net permeability; is converted into mg Cr + * per unit area of the substrate, based on known standard values.
B. In kaustischer Losung unlösliche Chrombastandteile (Gr0) B. Chromium components insoluble in caustic solution (size 0 )
B(i) Untery erfahr en zur Bestimmung unlöslicher Bestandteile von direkt über Stahl aufgebrachten ChromüberzügenB (i) Untery learn about the determination of insoluble constituents of chrome coatings applied directly over steel
(12) Zu der noch in der Abstreifzelle befindlichen Pro-(12) Regarding the product still in the wiping cell
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benscheibe werden 20 ml 5%ise NaOH-Lösung zugegeben, und der Überzug wird elektrolytisch abgelöst, indem die Probe outer Anwendung einer Platinkathode zu einer elektrischen Anode gemacht wird, und es wird ein Abl6suEgjsstrom von der Probenanode zu der Kathode geleitet- 3 Hinuten wird mit einem Strom von 5 A abgelöst.benscheibe 20 ml of 5% is e NaOH solution was added, and the coating is electrolytically detached by the sample outer use is made of a platinum cathode to an electrical anode, and an Abl6suEgjsstrom of the sample anode to the cathode geleitet- 3 Hinuten is replaced with a current of 5 A.
(i5)Die Ablösongslosong von (12) wird in einen 250 ml-Becher überführt, und die Zellen und Probenoberfläche wird mehrmals mit destilliertem Wasser gespült. Wenn die Platinkathode dunkel geworden ist, | wird sie in 10 Bis 15 hlL heisse, 5%ige H^SO^, mehrere "Minuten eingetaucht und dann gespült. Diese saure Losung wird zu der oben erhaltenen Ablösungslösung zugegeben. . (i5) The detachable song from (12) is put into a 250 ml beaker transferred, and the cells and sample surface is rinsed several times with distilled water. When the platinum cathode has become dark, | it is immersed in 10 to 15 hlL hot, 5% H ^ SO ^ for several "minutes and then rinsed. This acidic solution is added to the stripping solution obtained above. .
(14) Die Lösung aus (13) wird mit 1 : 1 H2SO^ neutralisiert und ein Überschuss von 0,5 ml HoSO7, zugegeben, so dass der pH-Wert zwischen 1,4 und 1,8 liegt.(14) The solution from (13) is neutralized with 1: 1 H 2 SO ^ and an excess of 0.5 ml HoSO 7 is added so that the pH is between 1.4 and 1.8.
Die Säurenoraalität der Lösung soll im Bereich von 0,05 bis 2,0a liegen.The acidity of the solution should be in the range of 0.05 to 2.0a.
(15) Nach Bedarf wird eine aliquote Menge gemäss der folgenden fabeile nach Überführung der Lösung von (14-) in einen volumetrisehen 100 ml-Kolben genommen woA bis zur Marke verdünnt.(15) If necessary, an aliquot according to the following procedure is taken after transferring the solution of (14-) into a volumetric 100 ml flask where diluted to the mark.
Cr°/0.C9 m2 (Ft2) Aliquote MengeCr ° / 0.C9 m 2 (Ft 2 ) aliquots
O - 3,5 5,5 - 7,0O - 3.5 5.5 - 7.0
7 - 10,5 10,5 - 14,07-10.5 10.5-14.0
009386/197A009386 / 197A
(Ί6) Die geeignete aliquote Menge wird in einen(Ί6) The appropriate aliquot is poured into a
250 ml-Becher überführt. 5 ml O,1n AgNO, und |250 ml beaker transferred. 5 ml O, 1n AgNO, and |
2 - I 2 - I.
ein Löffel voll (NH^oSpOg werden zugegeben. Es fa spoon full (NH ^ oSpOg are added. It f
wird 15 Minuten am Sieden gehalten. Man kühlt, |is kept boiling for 15 minutes. One cools, |
und überführt in einen volumetrischen 100 ml- * f Kolben, gibt 2 ml Diphenylcarbizid hinzu und
verdünnt mit destilliertem Wasser bis zur Marke«and transferred to a volumetric 100 ml- * f flask, add 2 ml of diphenylcarbicide and
diluted with distilled water up to the mark «
(17) Die Durchlässigkeit wird in einem Spektrophoto-(17) The transmittance is measured in a spectrophoto-
meter bei einer Wellenlänge von 535 ma unter | Anwendung von destilliertem Wasser als ein Bezugs- ' j wert bestimmt. . )meter at a wavelength of 535 ma below | Use of distilled water as a reference 'j worth determined. . )
(18) Der Durchlässigkeitswert von (17) wird in mg } an unlöslichem Bestandteil je Flächeneinheit des | Substrats, bezogen auf bekannte Standardgrössen , j(18) The permeability value of (17) is expressed in mg } of insoluble constituent per unit area of the | Substrate, based on known standard sizes, j
überführt. \ convicted. \
B(2) Unterverfahren zur Bestimmung; unlöslicher Bestandteile jB (2) sub-procedure for determination; insoluble components j
von über Zink aufgebrachten Chromüberzügen f of chrome coatings applied over zinc n f
(19) Zu der mit kaustischer Lösung unter der vorste- i henden Stufe (1) behandelten und unter der vor- : stehenden Stufe (2) gespülten Probe werden 15 ml [ 1 : 10 HoSO^ zugegeben, und man lässt das Gemisch \ stehen, bis die heftige Entwicklung von Wasser- I stoff aufhört. Die Lösung wird sofort in einen j 250 ml-Becher überführt und mit destilliertem [ Wasser in den Becher gespült. ; !(19) To the treated with caustic solution under the vorste- i Henden step (1) and under the pre-: flushed stationary stage (2) 15 ml of sample [1: 10 ^ Hoso added and allowed \ are the mixture until the violent development of hydrogen ceases. The solution is immediately transferred to a j 250 ml beaker and rinsed with distilled [water into the cup. ; !
(20) Man geht gemäss den Stufen (15), (16) und (17) ■ , j nach Unterverfahren B(1) vor. \ (20) One proceeds according to steps (15), (16) and (17) ■, j according to sub-procedure B (1). \
(21) Die Durchlässigkeitsablesung aus (20) wird in _ \ mg an unlöslichem Bestandteil Je Flächeneinheit \ Substrat, bezogen auf bekannte Standardgrössen, ; überführt. \ (21) The permeability reading from (20) is given in _ \ mg of insoluble constituent per unit area \ substrate, based on known standard sizes; convicted. \
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Die obigen Testverfahren sollen für Proben, entweder Stahl oder mit Zink überzogener Stahl, wie es sich ergibt, die nicht mit Chromat überzogen sind, wiederholt werden, um Daten bezüglich unbehandelter Proben zu erhalten, die von den wie vorstehend beschrieben erhaltenen Zahlen subtrahiert werden können, um genaue Bestimmungen der überzugsbestandteile zu ergeben.The above test procedures are intended for specimens, either steel or zinc plated steel as it turns out that are not plated with chromate can be repeated to Obtain data on untreated samples, subtract from the numbers obtained as described above can be used to provide precise determinations of the components of the coating.
In den hier beschriebenen Testverfahren und den nachfolgenden Beispielen sind die Überzüge als Chromoxid und Chrommetallbestandteile sowie als CrQ, Cr+* und Cr+ -Bestand- i teile beschrieben. Der mit Cr0 sowie mit "Chrommetall" bezeichnete Bestandteil ist der Ghrombestandteil, der unter dem Verfahren B ermittelt wird·, "Chromoxid" bezeichnet die Bestandteile, die unter dem Verfahren A ermittelt werden; Cr+* bezeichnet den Bestandteil, der durch das Unterverfah« ren A(2) bestimmt wird; Cr+ bezeichnet den Bestandteil, der durch daa Unterverfahren A(1) bestimmt wird.In the test method described herein and the following examples, the coatings as chromium oxide and chromium metal components as well as Cr Q, Cr + * and Cr + i -Bestand- parts described. The constituent designated with Cr 0 and "chromium metal" is the chromium constituent which is determined under method B. "Chromium oxide" denotes the constituents which are determined under method A; Cr + * denotes the component that is determined by sub-method A (2); Cr + denotes the component determined by sub-method A (1).
B e i spiel 1Example 1
Schwarzblechplatten und Stahlplatten grösserer Stärke mit 10 cm (4 inch) Breite mal 3Ö»5 cm (12 inch) Länge■-und 7,6 cm (3 inch) mal 20,3 cm (8 inch) wurden in einem alkalischen ' " Reiniger elektrisch gereinigt, gespült, in einem verdünnten sauren Beizbad aktiviert, gespült und in verschiedenen Chrombädern, die 20 bis 100 g/l Chromsäureanhydrid enthielten, kathodisch behandelt. Die Badtemperaturen betrugen 21 bis 66° C (70 bis 150° S1) und der pH-Wert wurde unter einem Wert von 1,5 gehalten. In den folgenden Beispielen wurden die Chromsäureanhydrid-Sulfationen-Konzentrationen in einem Verhältnis von 300 j 1 bis 25 s 1 variiert; die BehandlungBstromdichte wurde zwischen ,30 und 600 A/0,09 inBlack plate and larger thickness steel plates 10 cm (4 inches) wide by 30 »5 cm (12 inches) long and 7.6 cm (3 inches) by 20.3 cm (8 inches) were cleaned in an alkaline cleaner electrically cleaned, rinsed, activated in a dilute acid pickling bath, rinsed and cathodically treated in various chromium baths containing 20 to 100 g / l chromic anhydride.The bath temperatures were 21 to 66 ° C (70 to 150 ° S 1 ) and the pH Value was kept below a value of 1.5 In the following examples the chromic anhydride sulfate ion concentrations were varied in a ratio from 300 j 1 to 25 s 1; the treatment current density was varied between .30 and 600 A / 0.09 in
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(square foot) und das Behandlungsausmass von 100 bis 1000(square foot) and the treatment extent from 100 to 1000
Coulombs/0,09 m (square/foot) variiert.Coulombs / 0.09 m (square / foot) varies.
Die erzeugten Duplex-Chromüberzüge wogen 4-,O bis 25 t.O mg / 0,09 m (square foot) und enthielten ein Verhältnis von Chrommetall zu Oxid im Bereich von 4 : 1 bis 1 ϊ 5· Diese Chromüberzüge wurden (a) hinsichtlich der Verwendung für Dosenmaterial unter Anwendung der Sulfidbeize, synthetischen Getränkekorrosion und der unten beschriebenen Versuche hinsichtlich der Ablösehaftungsqualität und (b) als Grundlage für Anstriche und Farbanstriche durch Salzsprühtests . und Feuchtigkeitstest bewertet.The duplex chrome coatings produced weighed 4, 0 to 25 t.O mg / 0.09 m (square foot) and contained a ratio of Chrome metal to oxide ranging from 4: 1 to 1 ϊ 5 · This Chrome coatings have been (a) considered to be used for Can material using the sulphide pickle, synthetic beverage corrosion and the experiments described below regarding the release adhesion quality and (b) as a basis for paints and paints by salt spray tests. and moisture test rated.
I(A) C»Q^S.-Qualitätsprüfung:en . ■I (A) C »Q ^ S. Quality check: en . ■
Die Abkürzung C,QJ.S. bezieht sich auf chemisch behandelten Stahl. Schwarzblechmaterialien mit einem Gewichtsbereich, der sich von 1,22 bis 2»2 kg/m2 (0,25 bis 0,45 lbs per sq. ft.) erstreckt, wurden in Testplatten (1,8 χ 5,4 cm (4 χ 12") und 1,4 x 3,6 cm (J χ 8") unterteilt und mit einem Duplex-Chromüberzug unter den folgenden Bedingungen überzogen: ·The abbreviation C, QJ.S. refers to chemically treated steel. Blackplate materials with a weight range ranging from 1.22 to 2 »2 kg / m 2 (0.25 to 0.45 lbs per sq. Ft.) Were tested in test panels (1.8 5.4 cm (4 χ 12 ") and 1.4 x 3.6 cm (J χ 8") divided and covered with a duplex chrome coating under the following conditions: ·
(1) Es wurde ein Behandlungsbad mit 20 g/l' Chromsäureanhydrid und 0,4 g/l Sulfat oder Schwefelsäure hergestellt, so dass sich ein Verhältnis von sechswertigem Chromion zu Sulfation (Cr /SQ1^) von 26 : 1 ergab. Der pH-Wert des Bades lag bei etwa 0,7 und die Badtemperatur bei etwa 26° C(78° F). Die Schwarzblechproben wurden bei 50, 100,200, 500 und 400 A/0,09 m (amps per sq. ft.) Stromdichte kathodisch behandelt. Die Behandlungswerte bei jeder Stromdichte betrugen JOO und 600 Coulomb. / 0,09 m (coulombs per sq. ft·). Die erhaltenen Überzüge(1) A treatment bath containing 20 g / l of chromic anhydride and 0.4 g / l of sulfate or sulfuric acid was prepared to give a hexavalent chromium ion to sulfate ion (Cr / SQ 1 ^) ratio of 26: 1. The bath pH was about 0.7 and the bath temperature was about 26 ° C (78 ° F). The blackplate samples were cathodically treated at 50, 100,200, 500 and 400 amps per sq. Ft. Current density. The treatment values at each current density were JOO and 600 coulombs. / 0.09 m (coulombs per sq. Ft). The coatings obtained
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bestanden sowohl aus Chrommetall als auch als Chromoxiden· Die Überzüge wogen 6 bis 21 mg/O,09 m (mg per sq. ft.). Die Verhältnisse von Metall zu Oxid dieser Überzüge lagen im Bereich von 3 · 1 bis 1 ί 4·.consisted of both chromium metal and chromium oxides. The coatings weighed 6 to 21 mg / 0.09 m (mg per sq. ft.). The metal to oxide ratios of these coatings ranged from 3 · 1 to 1 ί 4 ·.
Die überzogenen !Proben wurden lackiert, gehärtet, zu Testabschnitten und Behälterdeckeln (jar caps) zur qualitativen Prüfung verarbeitet- Sämtliche hergestellten Duplex-überzogenen Proben durchliefen die unten beschriebenen Tests mit Sulfidbeize„ synthetischem Getränk und der Ablösehaftung.The coated samples were painted, cured, into test coupons and container lids (jar caps) processed for qualitative testing - all manufactured duplex-coated Samples passed the sulfide stain, synthetic beverage and peel adhesion tests described below.
Die Ablösefestigkeit der meisten Proben lag etwa 65 % höher i The peel strength of most samples was about 65 % higher i
als für den Früfungsstamdard erforderlich.than required for the morning standard.
(2) Ähnliche Biiplex-Chromüberzüge wurden unter Verwendung des obigen elektrolytischen Bades aus (1) mit den folgenden Valvationen hinsichtlich der Betriebsbedingungen hergestellt:(2) Similar Biiplex chrome coatings were used of the above electrolytic bath of (1) with the following Valvations with regard to the operating conditions manufactured:
(a) Die Salfatkonzentration wird so verändert, dass Konzentrationsverhältnisse
von Ghromsäureanhydrid zu Sulfationen (GrCU/SOj.) von 25 : 1 und 200 ι 1 entsprechend
Gr /SO^-Verhältnisse von 13 : 1 und
104- : i hergestellt wurden^
Cb) die Badtesperatiir wird auf 66° 0(150° P) erhöht; ' -(a) The salfate concentration is changed in such a way that concentration ratios of chromic anhydride to sulfate ions (GrCU / SOj.) of 25: 1 and 200 ι 1 corresponding to Gr / SO ^ ratios of 13: 1 and 104-: i were produced ^
Cb) the bath duration is increased to 66 ° 0 (150 ° P); '-
(c) die Stromdiclite wird auf JO A/0,09 m2 (amps per ' square foot;) herabgesetzt;(c) the current limit is reduced to JO A / 0.09 m 2 (amps per square foot;);
(d) das elektrolytische Behandlungsausmass wird durch(d) the electrolytic treatment amount is given by
Herabsetzung auf 150 Coulomb/O 09 m oder durchReduction to 150 Coulomb / O 09 m or by
Steigerung auf 1000 Coulomb/0,09 m2 variiert-. Sämtliche Überzüge durchliefen die vorstehend angegebenen Qpalitätskontrolltests mit Erfolg. (5) In einem anderen. Sest wurden Duplex-Chromüberzüge von guter Qualität aus Behandlungsbädern hergestellt, die 30, 40, 60, 80 und 100 g/l Chromsäureanhydrid unter den im obigem Pttnkt (2) angegebenen, verschiedenen Bedingun-Increase to 1000 coulombs / 0.09 m 2 varies. All of the coatings passed the quality control tests noted above. (5) In another. Good quality duplex chrome coatings have been produced from treatment baths containing 30, 40, 60, 80 and 100 g / l chromic anhydride under the various conditions specified in point (2) above.
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gen enthalten. In diesem Versuch wurde die Chromsäureanhydrid-Sulfationen-Konzentration auf JOO : 1 erhöht; als Alternative wurde die Stromdichte auf 600 A/0.09 m erhöht. .gen included. In this experiment, the chromic anhydride sulfate ion concentration increased to JOO: 1; as an alternative, the current density was set to 600 A / 0.09 m elevated. .
von
Eine Menge/6 ια (24 gage) kaltgewalztes Stahlmaterial wurde
in 10 χ 20 cm (4 χ 8") Platten unterteilt und in einem 40 g/l
Chrom enthaltenden Bad behandelt. Die Sulfatkonzentration wurde zwischen 0,30 und 0,80 g/l, der pH-Wert unterhalb 1,0 und die
Temperatur des Bades unterhalb 32° C (90° F) gehalten. Die
Behandlungsstromdichten betrugen 75 > 100 und 225 A/0.09 m ·
während eines Zeitraums von 2,4^2,0 bzw. 1,0 Sekunden. Die
erzeugten Duplex-Überzüge wogen 7 bis 4 mg/O.09 m und enthielten
ein Gewichtsverhältnis von Chrommetall zu Oxid im Bereich von 2 : 1 bis 1 : 2.from
A quantity / 6 ια (24 gage) of cold rolled steel material was divided into 10 χ 20 cm (4 χ 8 ") plates and treated in a bath containing 40 g / l of chromium. The sulfate concentration was between 0.30 and 0.80 g / The treatment current densities were 75> 100 and 225 A / 0.09 m · over a period of 2.4 ^ 2.0 and 1.0 seconds, respectively The duplex coatings produced weighed 7 to 4 mg / 0.09 m and contained a weight ratio of chromium metal to oxide in the range of 2: 1 to 1: 2.
Doppelte Reihen von nichtüberzogenen Vergleichsproben und mit Duplex-chromüberzogenen Proben wurden mit einem organischen Lösungsmittel behandelt, um jeglichen Schmutz von der Oberfläche zu entfernen. Ein Überzug von etwa 25 y (1'»O mil) Stärke eines Anstrichs auf der Basis eines Alkyd-melamins, der im Handel als DuPont 707 bekannt ist, wurde auf eine Versuchsreihe aufgebracht, und ein Anstrich auf der Basis von Harnstoff-Formaldehyd, der als Sherwin-Williams OTG bekannt ist, wurde auf die zweite Versuchsreihe aufgebracht. Nachdem die Platten 3 Tage gealtert waren, wurden die Platten angerissen und 500 Stunden in SaIζ sprüh- und Feuchtigkeitsatmosphären gebracht. Die Versuchsbedingungen dieser speziellen Tests sind im folgenden Beispiel 5 mit näheren Einzelheiten geschildert.Duplicate sets of uncoated control samples and duplex chrome-coated samples were treated with an organic solvent to remove any dirt from the surface. A coating of about 25 y (1 "O mil) thick of an alkyd melamine based paint known commercially as DuPont 707 was applied to a series of tests, and a urea formaldehyde based paint, known as Sherwin-Williams OTG was applied to the second series of experiments. After the panels had aged for 3 days, the panels were torn and placed in SaI ζ spray and moisture atmospheres for 500 hours. The experimental conditions for these special tests are described in more detail in Example 5 below.
Die Korrosionsergebnisse für diese Testplatten sind in derThe corrosion results for these test panels are in the
- 19 -009886/1974- 19 -009886/1974
Ji1S 7522Ji S 1 7522
folgenden Tabelle I aufgeführt. Die Blasenbildungszahlen (Hr. 4, Nr. 8) sind ASSM-Bewertungen.Table I below. The bubble numbers (Mr. 4, No. 8) are ASSM ratings.
3? a b e 1 le I3? a b e 1 le I
2 C500 Std.)2 (500 hours)
2 C500 hours)
ffeuchtiRkeitatestmoisture test
Metall und
BehandlungMetal and
treatment
Unbehandelter, kaltgewalzter StahlUntreated, cold-rolled steel
Elektrolytisch mit
Chrom behandelter,
kaltgewalzter StahlElectrolytically with
Chromium treated,
cold rolled steel
% Verlust bei Umwioklung der Plattenoberfläche % Loss when the surface of the plate is wrapped around
25 % Verlust25 % loss
10 % Verlust10 % loss
Blas enbildung (ASmB714)Blister formation (ASmB714)
Wenig Nr. 8 sehr k,leinLittle No. 8 very k, lein
Mittel Nr. sehr kleinMeans no. Very small
*. 20 -*. 20 -
1-9741-974
Ji1S 7522 . ' ' " ' 'Ji 1 S 7522nd ''"''
Beispiel 2Example 2
Eine andere Reihe iron Proben aas kaltgewalztem Stahl wurde
in dem obigen Bad aas I(B) 1,0 Sekunden bei 200 A/O,09 m
(200 amps per square foot) kathodisch behandelt. Die Duplex-Chromüberzüge
wogen 7j5 mg/0,09 m (7,5 mg per saqare foot)
und bestanden aus etwa 50 % Chrommetall. Die Duplex-Chrombehandelten
Proben und die mit Zinkphosphat-, Eisenphosphai?
und Chromatüberzügen behandelten Vergleichsproben wurden
mit Ί5 ]*· (0,5 mils) eines schweissbaren zinkreichen Grün«=.
dierungsmaterials (XP-104B von der ¥yandotte Paint Products
Company) überzogen, bei einer Temperatur von 260° G (500°.F
während eines. Mindestzeitraums von 30 Sekunden eingebrannt
und dann für die Korrosionsvergleichstests in ein 5%iges
Salzsprühmedium gebracht. Die erforderlichen Standen, um
1,0 und 10,0 % RotTGs.t des Grundfläohenstahls zu: erhalten,.
sind in der folgenden !Dabslle II · wiedergegeben δ. ,".-■■".. " .Another set of iron samples of cold rolled steel was placed in the above bath as I (B) 1.0 seconds at 200 A / O, 09 m
(200 amps per square foot) treated cathodically. The duplex chrome coatings weighed 7.5 mg / 0.09 m (7.5 mg per square foot) and consisted of approximately 50 % chrome metal. The duplex chromium treated samples and those with zinc phosphate, iron phosphate? and chromate coating treated comparative samples
with Ί5] * · (0.5 mils) of a weldable zinc-rich green «=.
coating material (XP-104B from Yandotte Paint Products Company), baked at a temperature of 260 ° G (500 ° F for a minimum period of 30 seconds, and then dipped into a 5% strength for corrosion comparative tests)
Bred salt spray medium. The necessary stands to
1.0 and 10.0 % RotTGs.t of the base steel to : get ,. are shown in the following table II δ. , ".- ■■" .. ".
JFS 7522JFS 7522
Jab el 1 e II " Jab el 1 e II "
KJonfosionsergebnisse mit 5%iKern. Salzsprühmedium (materialien mit Wyandotte Grundierting überzogen) Confusion results with 5% core. Salt spray medium (materials coated with Wyandotte primer)
Überzug oder Behandlung überkaltgewalztem StahlCoating or treatment over cold rolled stole
Überzugs- Teststunden bezuglichCoating test hours related
gewicht ο ^er Bildung von Rotrostweight ο ^ er formation of red rust
ung/O,Q9 m auf der Stahlgrundlage (mg/ft2;ung / O, Q9 m on the steel base (mg / ft 2 ;
Elektrolytlselier 7>5 Duplex-ChroaraberziigElectrolyte solution 7> 5 Duplex chro-arabian style
ZinkphosphatZinc phosphate
(handelsüblicher Bonderit Kr- 17 von der Parker 'Company}.(commercially available Bonderite Kr-17 from the Parker 'Company}.
Eisenphospüai;Eisenphospüai;
(HandelsprodsLtfc Nr. 901 von eier Parker(HandelsprodsLtfc No. 901 from eier Parker
Company)Company)
Mikrokristallines Chromat, auf gebracht aus einer Masserlösnng, abgequetscM; wüA 30 Sek. bei 232° 0(4-50° F) eingebrannt Microcrystalline chromate applied from a mass solution, squeezed out; baked in for 30 seconds at 232 ° 0 (4-50 ° F)
([Produkt der Mam Shamrock Goagpany)([Product of Mam Shamrock Goagpany)
Vergleich - keine BehandlungComparison - no treatment
1 % Rost1 % rust
10 % Rost10 % rust
312 216312 216
144 96144 96
432 336432 336
240 168240 168
7272
Diese Daten zeigen, dass der erfindungsgemässe Duplex-Chromüberziig äie korrosion des Grundmetalls unter dem Anstrich in weseatlich wirksamerer Weise verzögert im Vergleich zu anderen Behandlungen oder Überzügen, die als Grundlage für Anstriche verwendet werden.These data show that the duplex chromium coating of the invention In comparison, corrosion of the base metal under the paint is delayed in a much more effective manner to other treatments or coatings that serve as a base used for painting.
In iJeder dieser Bestbewertungen erwies sich der erzeugte Duplex-tlberaiig gegenüber den bisherigen HandelsproduktenIn each of these top ratings, the generated Duplex-tlberaiig compared to the previous commercial products
- 22 86/197 4 .- 22 86/197 4.
INSPECTEDINSPECTED
JFS 7522 'JFS 7522 '
ζ. B. der· mit Zink oder Eisenphosphat behandelte, kaltgewalzte Stahl (Parker Standard überzüge 37 und 901» insbesondere in der obigen Tabelle II aufgeführt), als überlegen. Somit erweist sich der elektrolytische Duplex-Chromüberzug als ein ungewöhnlich wirksames Überzugsmaterial·ζ. B. the cold-rolled one treated with zinc or iron phosphate Steel (Parker standard coatings 37 and 901 »in particular listed in Table II above) than superior. Thus, the duplex electrolytic chrome plating is found as an unusually effective coating material
Chemisch behandelter Stahl (C.T.S.) Beschreibung der QualitätsprüfungenChemically treated steel (C.T.S.) Description of the quality tests
1. AblösunRshaftfestiftkeitstest 1. Peel-off adhesion test
Dieser Test wurde zur überprüfung chemisch behandelter Stahlmaterialien entwickelt, die für Metallbehälter—Anwendungen mit verklebter Überlappungsnaht für Getränkebehälter verwendet werden sollen. Der Test gibt die Brauchbarkeit der G.T.S.-Oberflächen hinsichtlich der Ablösefestigkeit des .Kittklebstoffs an. Kurz ausgedrückt, besteht der Test im Überziehen von zwei Proben aus C.T.S.-Material mit einem spezifischen Lack, anschliessendem Hitzehärten, Kühlen und Schneiden Jeder Probe in 19 mm (3/4· inch) breite Teststreifen. Klebstoffpellets werden dann an den Enden einer lackierten Oberfläche punktförmig angeheftet. Die andere lackierte Oberfläche wird obendrauf angeordnet, und die Streifen werden bei einer spezifischen Temperatur unter Anwendung einer Plattenpresse aneinander geklebt. Nach dem Abkühlen wird die Probe in ein Olsen-Zugfestigkeitsprüfgerät gebracht, über eine Halterung von 180° abgelöst bzw. abgezogen, und die zum Abziehen der verklebten Naht erforderliche Kraft getrennt registriert. Ein Ablösewert unterhalb von 11,3 kg/ 19 mm (25 lbs. per 3/4inch) wird als Versager betrachtet und darüberliegende Werte sind annehmbar.This test was used to check chemically treated steel materials designed for metal container applications with glued overlapping seams are to be used for beverage containers. The test indicates the usefulness of the G.T.S. surfaces with regard to the peel strength of the .Putty adhesive. In short, the test consists of coating two samples of C.T.S. material with one specific varnish, then heat curing, cooling and cutting each sample into 19 mm (3/4 x inch) wide test strips. Adhesive pellets are then dot-attached to the ends of a painted surface. The other painted Surface is placed on top and the strips are heated at a specific temperature using a Plate press glued together. After cooling, the sample is placed in an Olsen tensile tester, over a holder of 180 ° is detached or removed, and the force required to remove the bonded seam is separated registered. A peel value below 11.3 kg / 19 mm (25 lbs. Per 3 / 4inch) is considered a failure and higher values are acceptable.
2. Korrosionstest in synthetischen Getränken 2. Corrosion test in synthetic beverages
Dies ist ein Eintauchtest, um die KorrosionsbeständigkeitThis is an immersion test to determine corrosion resistance
0098867^740098867 ^ 74
Ji1S 7522 . :. . . *V . *Ji 1 S 7522nd : . . . * V. *
unter dem EiIm eines lackierten und angeritzten G.Ü?.S.-Überzugs zu demonstrieren. Eine empfohlene, synthetische Standardlösung aus 1,5 % Zitronensäure und 1,5 % Natriumchlorid wird als korrosives Medium anstelle von Soda-* oder ähnlichen kohlensäurehaltigen Getränkelösungen verwendet· Kurz ausgedrückt, werden G.T.S.-Proben mit einem lack überzogen, gehärtet und in Streifen von 1,1 χ 10 cm (7/16 χ 4,0 inch) geschnitten. Auf die eingebrannte Oberfläche wird mit einem Glasschneider mit einem Gewicht von 3,2 kg (7 Ib) ein Kreuz eingeritzt. Die Proben werden dann auf Kunststoffstreifen unter Verwendung von Wachs als Klebstoff und zum Schutz der ausgesetzten Stahlecken aufgebracht, dann in die in Behältern enthaltene !Destlösung eingetaucht. Die vorstehend zur Bewertung der Platte für Getränke ausgebildeten Sestbehälter und die Vorrichtung werden zur Lieferung der Testatmosphäre und zur Beibehaltung einer Temperatur von 27° G (80° J") während eines 4tägigen Versuchszeitraums verwendet. Dann erfolgt die Probenbewertung, indem Klebeband auf die angeritzte iackoberflache aufgebracht .wird. Die Breite des längs der Hitzmarke durch das Band angehobenen Einbrennlacks wird in mm mit einem kalibriertn Äugenglass gemessen. Eine Breite von über 0,5 mm wird als Ver-· sager angesehen, und eine Breite unterhalb dieses Wertes ist annehmbar.to demonstrate under the egg of a lacquered and scored G.Ü? .S.-coating. A recommended, synthetic standard solution of 1.5% citric acid and 1.5 % sodium chloride is used as a corrosive medium instead of soda * or similar carbonated beverage solutions.In short, GTS samples are coated with a varnish, hardened and cut into strips of 1 , 1 χ 10 cm (7/16 χ 4.0 inch) cut. A cross is scratched on the burned-in surface with a glass cutter weighing 3.2 kg (7 lb). The samples are then applied to plastic strips using wax as an adhesive and to protect the exposed steel corners, then immersed in the distilled solution contained in containers. The test containers and the device formed above for evaluating the plate for beverages are used to provide the test atmosphere and to maintain a temperature of 27 ° G (80 ° J ") for a 4-day test period The width of the baked enamel raised by the tape along the heat mark is measured in mm with a calibrated eye glass A width greater than 0.5 mm is considered a failure and a width below this value is acceptable.
3* SuIf id-Beiζtest . 3 * SuIf id test .
Der Beiz- bzw. Verfärbungstest wird zur Bewertung der Beständigkeit eines lackierten G.3?«3.-Überzugs gegenüber blau-schwarzer Verfärbung verwendet, wenn dieser gegenüber einem erhitzten, schwefelhaltigen Medium auegesetzt wird. Dieser Versuch ist dem üblichen Schweine-Verpackungstest ähnlich (plattiertes Material wird unter Wärme vermahlenem ßchweineechu.lterfleisen ausgesetzt), der für Weissblech.The stain or discoloration test is used to evaluate the resistance of a lacquered G.3? «3rd coating opposite blue-black discoloration used when facing this one is exposed to a heated, sulfur-containing medium. This experiment is the usual pig packaging test similar (clad material is milled under heat ßchweineechu.lterfleisen exposed) for tinplate.
009886/1974 original inspected009886/1974 originally inspected
■7522 If1 ■ 7522 If 1
angewendet wird, er ist jedoch strenger, da eine 0,5%ige Natriumsulfidlösung anstelle von Schweinefleisch verwendet wird. C.T.S.-Proben werden mit Lack überzogen, dann'gehärtet, gekühlt und zu Behälterndeckeln gestanzt· ■ Die Deckel werden auf 8 ox Kugelbehälter festgeschraubt, die zur Hälfte des Volumens mit der Sulfidlösung gefüllt sind« Die Behälter werden aufrecht in einen Bruckkocher gebracht und eine Stunde bei 116°'-O. (240° F) behandelt.. Hach dem Kühlen, werden die Behälter 24 Stunden gelagert, dann werden ihre Deckel zur Prüfung entfernt. Da dies ein extremer Test ist$ werden lediglich die Deckelzentren, und Profilringe hinsichtlich der Verfärbung bewertet« !ferner mrd.die Lackhaftung bestimmt, indem auf die bezüglich der Verfärbung getestete Lackoberfläche ein Kreuz eingeritzt wird und der Klebbandversuch durchgeführt. tarcL Vorläufige Versuche haben keine Beziehung »wischen. dea-¥erfärbungs- und' lack-laaftungseigenschaftea eL©s C.S.S.-Übers&gs ergeben«, "" " -is applied, but it is more stringent as a 0.5% sodium sulfide solution is used in place of pork. CTS samples are coated with varnish, then hardened, cooled and punched into container lids · ■ The lids are screwed onto 8 ox spherical containers, half of which are filled with the sulphide solution at 116 ° '-O. (240 ° F). After refrigeration, the containers are stored for 24 hours, then their lids are removed for inspection. Since this is an extreme test, only the lid centers and profile rings are evaluated with regard to discolouration. Furthermore, the paint adhesion is determined by scratching a cross on the paint surface tested for discoloration and performing the adhesive tape test. tarcL Preliminary attempts have no relationship »wipe. dea - ¥ discoloration and 'varnish-coating propertiesea eL © s CSS-Übers & gs result «,""" -
B e i s ν i e 1 ■ ■ "5- - ' B is ν ie 1 ■ ■ "5 - - '
Die folgende Vergleichsbewertung der erflndungsgemäsaen . Duplex-Ohromüberzüge erläutern deren ¥ert bei Verwendung zum Schutz einer mit Zink überzogenen eisenhaltigen Metallprobe. The following comparative evaluation of the invention. Duplex ear covers explain how they are used when they are used to protect a ferrous metal sample coated with zinc.
Die Versuchsproben wurden in der in den vorangehenden Beispielen beschriebenen Weise hergestellt. Die Duplex-Überzüge wogen 8 bis 14- mg/0,09 m (milligrams persquare foot) und enthielten 17 Gew.% und darüber an metallischem Chrombestandteil· The test samples were used in the previous examples described way. The duplex covers weighed 8 to 14 mg / 0.09 m (milligrams persquare foot) and contained 17% by weight and above of metallic chromium component
ORIGINAL !NSPECTEOORIGINAL! NSPECTEO
009888/1974009888/1974
JFS 7522JFS 7522
Cyclischer Feuchtigikeitstest (ASTM Bulletin 187 Januar 1935.) Cyclic Humidity Test (ASTM Bulletin 187 January 1935.)
Einhandelsüblicher, elektrolytisch mit Zink überzogener Streifen mit einer durchschnittlichen Zinkstärke von 3,18/U (125 microinches) wurde als Probenmaterial bei dieser Bewertung verwendet. Reihen von Vergleichs- und Testplatten wurden gereinigt. Eine Reihe wurde mit dem Duplex-Chrom-überzug und die andere Reihe mit einem Bonderit- oder Phosphatüberzug behandelt. Diese und die Vergleichsproben wurden dann zum Vergleich in dem cyclischen Feuchtigkeitstest angeordnet. Die Ergebnisse, die sich auf einen durchschnittlichen Stundenwert beziehen, der notwendig ist, um vom Beginn bis 1,0 % Rotrostung der Plattenkanten zu erhalten, sind wie folgt:Commercially available, electrolytically coated with zinc Strips with an average zinc thickness of 3.18 / U (125 microinches) was used as the sample material used in this rating. Rows of comparison and test plates were cleaned. A number was with the Duplex chrome plating and the other row with a bonderite or treated with phosphate coating. These and the comparative samples were then placed in the cyclic humidity test for comparison. The results that are refer to an average hourly value that is necessary to start to 1.0% red rust of the Panel edges to get are as follows:
Behandlung der Testüberzug Mittlere Stunden-Stahlprobe zahl vom BeginnTreatment of the test coating Medium hour steel sample number from the beginning
bis 1,0 % Rotrostung der Kanten ■up to 1.0 % red rust on the edges ■
Elektrolytisches kein 192Electrolytic no 192
Zink ·Zinc
Elektrolytisches Phosphat, o 184Electrolytic phosphate, o 184
Zink 170 mg/O^*Zinc 170 mg / O ^ *
(square foot)(square foot)
Elektrolytisches Duplex-Chrom ? $64· Zink ' .'' . 11,0 mg/0,09 mDuplex electrolytic chrome ? $ 64 Zinc '.''. 11.0 mg / 0.09 m
(square foot) .(square foot).
B. 5^ip;er Salzsprühtest B. 5 ^ ip; er salt spray test
Der Duplex-Chromüberzug wurde über elektrogalvanisierte und heissgetauchte Zinküberzüge und über Vakuum-Zinküberzüge zur Korrosionsbewertung im Salzsprühmedium aufgebracht. Die Korrosionsergebnisse sind im folgenden aufgeführt:The duplex chrome plating was electroplated over and hot-dipped zinc coatings and applied via vacuum zinc coatings for corrosion assessment in the salt spray medium. The corrosion results are listed below:
- 26 009886/1974 . - 26 009886/1974.
JFS 7522JFS 7522
Bewertetes MaterialEvaluated material
Zinkstärke auf dem Grund-Zinc starch on the base
[Salzsprühbeaufschlsstng und Stunden bis zum Beginn der RotrostunFC [Salt spray exposure and hours until the onset of red rust FC
Kontrollen Controls
Duplex-Chrom Duplex chrome
metall (Stahl)kein Überzug überzugmetal (steel) no coating coating
Zusätzlich erreichte Lebensdauer im Salzmedium
(Std.)Additionally achieved service life in the salt medium
(Hours.)
Elektrogalvanisierter Zinküberzug (Zinkbond) Electro-galvanized zinc coating (zinc bond)
Heissgetauchter Zinküberzug Hot dipped Zinc coating
Durch Vakuumabscheidung aufgebrachter ZinküberzugZinc coating applied by vacuum deposition
(0,180 mils)(0.180 mils)
22,9/ι (0,900 mils)22.9 / ι (0.900 mils)
(1,00 mils) (1,25 mils)(1.00 mils) (1.25 mils)
_ 4.5 170 120_ 4.5 170 120
420 180 -420 180 -
480-590 120-230480-590 120-230
675-695 240-260675-695 240-260
Aus den obigen Daten ist ersichtlich, dass die elektrolyt tischen Ohromatüberzüge zusätzlichen Rotrostschutz von 100 bis. 260 Stunden unabhängig von der Stärke des Zinküberzugs selbst ergeben.From the above data it can be seen that the electrolyte table ear mat covers additional red rust protection from 100 to. 260 hours regardless of the thickness of the zinc coating self surrender.
Die folgenden spezifischen Ausführungsformen dienen zur weiteren Erläuterung der Brauchbarkeit und Praxis der Erfindung, indem eine typische Herstellung des Duplex-Chromatüberzugs und Vergleichsbewertungen des Überzugs gegenüber bisher zur Verfügung stehenden, handelsüblichen Überzügen, die besonders als Grundüberzüge für die weitere Aufbringungen von Anstrichen verwendet werden, beschrieben wird. The following specific embodiments serve to further illustrate the usefulness and practice of the invention by describing a typical preparation of the duplex chromate coating and comparative evaluations of the coating against previously available commercial coatings particularly used as basecoats for further paint applications will.
- 27 - .- 27 -.
00-ÖBB6/197400-ÖBB6 / 1974
7522 IP 7522 IP
Α· Herstellung der !Pestproben Α · Production of the! Plague Samples
Es wurde eine Beine von mit Zink überzogenen Materialien beschafft und in Platten von 7,6 ac 20,3 cm (3 x 8 inch) . unterteilt, die als !Präger für Testswecke dienten. Pur ^Jedes Material wurde das Gewicht seines technisch oder im Laboratorium abgeschiedenen Zinküberzugs und das Gewicht seines anstrichshaftenden oder korrosionsbeständigen Versuchsüberzugs vor der Bewertung bestimmt* Diese Säten sind in OJabelle III aufgeführt, |A leg of zinc plated materials was procured and placed in 7.6 to 20.3 cm (3 by 8 inch) plates. subdivided, which served as! embossers for test purposes. Pur ^ Every material was technically or im the weight of its Laboratory deposited zinc coating and weight its paint-adhesive or corrosion-resistant test coating determined before the assessment * These seeds are listed in OJabelle III, |
- 28 -- 28 -
009886/1974 original inspected009886/1974 originally inspected
JFS 7522JFS 7522
Q? a b er 1 1 e III : '■-- .. . .Q? but r 1 1 e III : '■ - ... .
Mit Zink überzogene Materialien für Anstxäelisvereuch> "physikalische und KorrosioBsversa©lie '-- -;-,.Zinc-coated materials for anti-corrosion protection>"physical and corrosion versa © lie '- - ; - ,.
Eisenhaltiges Grundmaterial Ferrous base material
Zinkbond ZinkbondZinc bond zinc bond
Zinkbond ZinkbpndZinc bond zinc bond
Quelle für das Grundmaterial Source for the basic material
handelsüblichcustomary
plattiertesplated
Zinkzinc
handelsüblichcustomary
plattiert-plated
phosphatiertphosphated
handelsübliches Heisstauchen commercial hot upsetting
Phosphatiert er ZinkbondHe phosphates zinc bond
Glavanisierte PlatteGlavanized plate
Galvanisierte PlatteGalvanized plate
Galvanisiertes handelsübliches Heisstauch-Zink Durch-■
schnitt- ."
:^4ehe Zink:·
starkeGalvanized commercially available hot-dip zinc average. "
: ^ 4ehe zinc: ·
strength
"Über2üg'.:.<c»der" Be hahdXuns-über.* "der -Z&n&platte ■""Über2üg '.:. <C» the "Be hahdXuns-about. * "the -Z & n & plate ■"
/a (HicroiiicliLes)/ a (HicroiiicliLes)
-4,44- (175) ".- feeia--4.44- (175) ".- feeia-
(175)(175)
-*,44 (140)- *, 44 (140)
21,3 (840)
21,3 (840)21.3 (840)
21.3 (840)
21,3(840)21.3 (840)
- Ohro- 45 aäliümwand-- ear- 45 aäliümwand-
Boaderit;
(im:. Labp.-*--
i : Boaderite;
(im:. Labp .- * - i :
2j52j5
.Äospnat-.Äospnat-
handelsüb- 250. lieher Bpn-commercially available 250. borrowed Bpn-
derit . · . _ ' (IPtipsphat)derit. ·. _ ' (IPtipsphat)
kein " -■ --ä ' —-no "- ■ - ä '—-
Bonderit 125 (im Laboratorium
m. Phosphat überzogenBonderit 125 (in the laboratory
m. phosphate coated
elektroly- 12 tischeselectrolytic 12 table
c-Ohromc-ohrom
- 29'-- 29'-
009886/1974 , I I , 009886/1974 , II,
ORfGiNAL INSPECTEDORfGiNAL INSPECTED
JFS 7522.JFS 7522.
Tabelle III (Fortsetzung) Table III (continued)
Eisenhaltiges Grundmaterial Ferrous base material
Quelle für., das Grundmaterial Source for., The basic material
Durchschnitt liche Zinkstarke in η (Microincnes)Average zinc strength in η (microincnes)
Überzug oder Behandlung über der Zinkplatte Plating or treatment over the zinc plate
ArtArt
Galvanisiertes handelsübliches Heisstauch-ZinkGalvanized commercial hot-dip zinc
Aufgedampfte ZinkplatteVaporized zinc plate
Aufgedampfte ZinkplatteVaporized zinc plate
Aufgedampfte ZinkplatteVaporized zinc plate
Laboratoriumsvakuumkammer Laboratory vacuum chamber
15,9 (625)15.9 (625)
26,1 (1035)
26,1 (1035)26.1 (1035)
26.1 (1035)
26,1 (1035)26.1 (1035)
Zinkphos-Zinc phosphate
phatüber-phat over-
zugtrain
keinno
Zinkphosphat Zinc phosphate
(im Laboratorium überzogen)(coated in the laboratory)
Durch Tauchen aufgebrachter Chromatumwandlungsüberzug Chromate conversion coating applied by dipping
Die handelsüblichen Hiosphatüberzüge wurden in einer kontinuierlichen Streifenplattierungsreihe durch Sprühbehandlung aufgebracht. Die im Laboratorium aufgebrachten Phosphatüberzüge wurden durch Tauch- und Auf streich- h?.\cr Bür-The commercially available phosphate coatings were applied in a continuous strip plating row by spray treatment. The phosphate coatings applied in the laboratory were dipped and brushed on . \ C r
uüerzügeiie Material 2 Sekunden in ein Laboratoriums-Ghromatisierungsbad eingetaucht wurde, das spezifische Konzentrationen an sechswertigem Chrom und einer Aktivatoröubstanz enthielt.Excellent material 2 seconds was immersed in a laboratory chromating bath containing specific concentrations of hexavalent Chromium and an Aktivatoröubstanz contained.
Schliesslich wurde der Duplex-Chromüberzug der Erfindung auf die verschiedenen mit Zink überzogenen Stahlgrundlagen mittels der oben allgemein aufgearbeiteten Methode aufge-Ultimately, the duplex chrome plating became the invention on the various zinc coated steel bases using the method generally discussed above.
I II I
- 30 ■- ■
009888/1974' ' - 30 ■ - ■
009888/1974 ''
JES 7522 3^JES 7522 3 ^
bracht. Im vorliegenden Fall wurden besonders diese Testplatten in ein elektrolytisches Chromsäurebad mit einer Badtemperatur von 27° 0 (80° F) und einem Verhältnis von Chromsäure zu Sulfationen von 50 '· 1 eingetaucht, das eine gleichzeitige Abscheidung von Chrommetall und Chromoxid in einem vermischten Niederschlag herbeiführt. Der Elektroplattierungsstrom wird auf 50 A/0,09 m (amps per square foot) eingeregelt, und die Verweilzeit in dem Bad wird auf 4 Sekunden + 1 Sekunde festgesetzt. Die Proben sind nun nach dem Trocknen für die weitere Behandlung mit Anstrichsmasse und anschliessende Bewertung bereit.brings. In the present case, these test panels in particular were immersed in an electrolytic chromic acid bath having a bath temperature of 27 ° 0 (80 ° F) and a ratio of chromic acid to sulfate ions of 50 'x 1, which causes simultaneous deposition of chromium metal and chromium oxide in a mixed precipitate . The electroplating current is controlled at 50 amps per square foot and the bath residence time is set at 4 seconds + 1 second. After drying, the samples are now ready for further treatment with paint and subsequent evaluation.
B. Aufbringung eines Anstrichs auf die Testplatten B. Applying a paint to the test panels
Die in den oben vorangehenden Stufen hergestellten Testplatten wurden mit einem üblichen organischen Lösungsmittel zum Entfernen von jeglichem Fett oder Schmutz von der Oberfläche behandelt, und es wurde ein dünner Überzug von etwa 25yU( 1 mil) Stärke eines Anstrichs auf ölbasis gleichmässig darauf aufgebracht. Auf eine Versuchsreihe der Testproben wurde ein im Handel als DuPont 707 bekannter Anstrich auf Alkyl".-Melaminbasis und auf eine zweite Versuchsreihe ,ein im Handel als Sherwin-Williams OTG bekannter Anstrich auf Harnstoff-Formaldehydbasis aufgebracht ( die im folgenden als Versuchsanstrich A bzw. B bezeichnet werden).The test panels prepared in the preceding steps were washed with a common organic solvent treated to remove any grease or dirt from the surface and a thin coating of about 25yU (1 mil) thickness of an oil-based paint evenly applied to it. On a run of the test samples, one known commercially as the DuPont 707 became Painting based on alkyl ".- melamine and on a second series of experiments , a urea-formaldehyde-based paint known commercially as Sherwin-Williams OTG (hereinafter referred to as test paint A and B, respectively).
Die zur Prüfung im Bewitterungsgerat (Weatherometer) hergestellten Proben wurden mit modifizierten Alkyl-Bezeichnungsanstrichen der Sherwin-Williams Company versehen. Sämtliche mit Anstrich versehene Testplatten wurden dann wenigstens 5 Tage vor Beginn der verschiedenen Testverfahren zur Ermittlung des Wertes der verschiedenen korrosionsbeständigen Grundierungsüberzüge, auf welche die An-Those produced for testing in the weatherometer Samples were with modified alkyl designation paints provided by the Sherwin-Williams Company. All of the painted test panels were then at least 5 days before the start of the various test procedures to determine the value of the various corrosion resistant ones Primer coats on which the
0 0 9.8 8 6 / 1 9 7 A0 0 9.8 8 6/1 9 7 A
JS1S 7522 33JS 1 S 7522 33
striche aufgebracht wurden, gealtert. O. Prüfung und Bewertung strokes were applied, aged. O. Testing and evaluation
Die in verschiedener Weise behandelten !Pestplatten aus mit Zink überzogenem Stahl, auf welche -jeweils diekorrosionsbeständigen Material!en;wie oben angegeben f aufgebracht worden waren (jedoch nicht notwendigerweise die gleichen identischen Überzugsgewichte), wurden hinsichtlich; ihrer relativen 'Fähigkeit, Korrosionsangriff auszuhalten und auch die Unversehrtheit eines über die Schicht aus antikorrosivem Material aufgebrachten Anstrichs beizubehalten, bewertet. Die Versuchsplatten, die mit Kennzeichnungsanstrichen von 25 a. (1,0 mil) Stärke überzogen waren, wurden mit einem vertikalen Kratzer geritzt und 20 Tage dem Versuch unterzogen. Der tägliche Zyklus dieses Versuchs bestand in einem Vstündigen Einweichen in Wasser und anschliessender 17stün~ diger Behandlung im Bewitterungsgerät* Bei dieser letzteren Behandlung wurden die Proben rotiert, mit Wasser besprüht und jede 2 Stunden mit Ultraviolettlicht getrocknet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VI zusammengefasst ί .The plague plates made of zinc-coated steel, treated in various ways, on which the corrosion-resistant material is applied ; f had been applied as indicated above (but not necessarily the same identical coating weights) were evaluated with regard to; their relative 'ability to withstand corrosive attack and also to maintain the integrity of a paint applied over the layer of anti-corrosive material. The test plates, which are marked with marking paints of 25 a. (1.0 mil) thickness were scored with a vertical scratch and tested for 20 days. The daily cycle of this experiment consisted of soaking in water for 5 hours and then treating in the weathering device for 17 hours * In this latter treatment, the samples were rotated, sprayed with water and dried with ultraviolet light every 2 hours. The results are summarized in Table VI below ί.
; I I ■ . I '. ι ιΐ ; I I ■. I '. ι ιΐ
III , It(I .III, It (I.
- 32 -■.-■■ ··. "· . V1-'-- 32 - ■ .- ■■ ··. "·. V 1 -'-
'■■ Il ,1 ._,-.■■'■■ Il, 1 ._, -. ■■
ORIGINAL INSPECTEÖ'ORIGINAL INSPECTEÖ '
009886/1974009886/1974
. ι ι ι. ι ι ι
JJ1S 7522YY 1 S 7522
T a bell e T a bell e
Einweich-Bewitterungstests von Eennzeichnmigsanstriclien überSoaking weathering tests of marking paints over
behandelte Zinküberzügetreated zinc coatings
Substratmaterial Behandlung oder tJberjsiigSubstrate material treatment or surface treatment
Handelsübliche mit Elektrozink (Zinkbond) versehene StahlgrundlageCommercially available steel base with electrozinc (zinc bond)
Reines Aluminium (Vergleich)Pure aluminum (comparison)
Handelsüblicher mit Elektrozink überzogener StahlCommercially available steel coated with electrozinc
Handelsüblicher durch Heisstauchen mit Zink überzogener StahlCommercially available zinc coated by hot dipping stole
Handelsüblicher durch Heisstauchen mit Zink überzogener StahlCommercially available zinc coated by hot dipping stole
Handelsüblicher durch Heisstauchen mit Zink überzogener StahlMore commercially available by hot upsetting zinc plated steel
HandelsüblicherMore commercially available
• η ii „• η ii "
Duplex-ChromDuplex chrome
keineno
Handelsüblich mit Phosphatjüberzogen Commercially coated with phosphate
Im Laboratorium mit Phosphat überzogenCoated with phosphate in the laboratory
Uärmebeliandelt zur !Bildung von galvanischem Einbrennüberzug (Galvanneäl)Uärmebelierten for! Education of galvanic burn-in coating (Galvanneäl)
Amorphes Zinkoxid mit Spuren von Eisen und CobaltAmorphous zinc oxide with traces of iron and Cobalt
Handelsübliches Iridit mi "h Ohrotnnt
Bewertung
1 (am besten)Commercial Iridite mi "h Ohrotnnt Review
1 (best)
2- ;'.'■■.2-; '.' ■■.
3 ■■"■■■";■: ■;'■3 ■■ "■■■"; ■: ■; '■
Handelsübliches keine ElektrozinkCommercial no electrozinc
Handelsüblicher. keine durch Heisstauchen mit Zink überzogener StahlMore commercially available. none by hot dipping zinc plated steel
9 (am schlechtesten) 9 (worst)
Die Bewertungen basierten auf dem Ausmass an Anstrichsablösung und Blasenbildung, dem Korrosionskriechwort vom The ratings were based on the extent of paint peeling and blistering, the corrosion creep of the
- 33 -009886/1974 BAD - 33 -009886/1974 BAD
JPS 7522 3> .JPS 7522 3>.
Biss und der Seifenbildung. Aluminium wurde ebenfalls als ein Vergleich getestet.Bite and soap build-up. Aluminum was also tested as a comparison.
Der erfindungsgemässe elektrolytische Duplex-Chromüberzug zeigte wiederum überlegene Leistung in diesem Test, verglichen mit den vorstehend aufgeführten Behandlungen oder Überzügen.The electrolytic duplex chrome coating according to the invention again showed superior performance in this test compared to the treatments listed above or Coatings.
Die zweiten Versuchsreihen, deren Ergebnisse in Tabelle V aufgeführt sind, umfassen verschiedene spezifische Testverfahren, die zur Messung der Beständigkeit des mit Anstrich versehsien Überzugs bei Aussetzung gegenüber äusserer Kraft ausgebildet sind. Diese Versuche sind wie folgtίThe second series of tests, the results of which are given in Table V, comprise various specific test procedures, those used to measure the resistance of the painted coating to external exposure Force are trained. These attempts are as followsί
Der Olsen Button-Test - Dieser Test besteht darin, dass die überzogene Testplatte mit ihrer mit Anstrich versehenen Seite nach oben in einer Halterung so angeordnet wird, dass sie horizontal über einem vertikal angeordneten Stab ruht, auf dessen oberer Spitze sich eine Stahlkugel von 2,5 cm (1 inch) Durchmesser befindet. Die Aufwärtsbewegung dieses Stabes wird auf einem empfindlichen Anzeiger angezeigt, der zunächst auf Null gesetzt wird. Der Stab wird langsam aufwärts in die Stahlplatte bewegt, bis die Kugel von 2,5 cm (1 inch) durchmesser 7*6 mm (0,300 inches) in die Platte eingedrückt worden ist. Die Platte wird hinsichtlich Rissbildung nach jeder Aufwärt sbeweguhg von 0,25 mm (0,010 inches) untersucht. The Olsen Button Test - This test consists of placing the coated test plate with its painted side up in a holder so that it rests horizontally over a vertically arranged rod, on the top of which is a steel ball of 2, 5 cm (1 inch) in diameter. The upward movement of this rod is displayed on a sensitive indicator which is initially set to zero. The rod is slowly moved upward into the steel plate until the 2.5 cm (1 inch) diameter ball 7 * 6 mm (0.300 inches) has been pressed into the plate. The panel is inspected for cracking after every upward movement of 0.25 mm (0.010 inches).
Der Bruchpunkt des Anstrichs wird registriert, und die Anstrichshaftung wird geprüft, indem auf den gezogenen Bereich Ceilophanband aufgebracht wird und dies rasch wieder abgelöst wird. Je höher der Wert in cm ist, umso besser ist die Unversehrtheit des geprüften Anstrichsüberzugs.The break point of the paint is recorded, and the paint adhesion is tested by applying ceilophan tape to the drawn area and then quickly again is replaced. The higher the value in cm, the better the integrity of the paint coating tested.
00988.6/197400988.6 / 1974
Ji1S 7522 oC> Ji 1 S 7522 oC>
Versuch zur Ermittlung des prozentualen Anstrichsverlustes - Attempt to determine the percentage of paint loss -
Bei Anwendung des vorstehenden Olsen Button-Tests wird auch der prozentuale Anteil des Bereichs direkt oberhalt des Schlagpunktes, der durch die. Anwendung des Cellophanbandes seinen Anstrich verliert, registriert. Je geringer der Wert in diesem Test ist, umso besser ist das geprüfte Produkt.When using the Olsen Button test above, the percentage of the area directly above the Impact point, which is caused by the. Application of the cellophane tape loses its coating, registered. The lower the value in this test, the better the tested product is.
Der umgekehrte Schiaprversuch (Gardner and Sward, Physical and Chemical Examination of Paints, Varnishes and Lacquers, 12. Auflage, Gardner Labs, Bethesda, Maryland) - In diesem Test wird ein 0,9 kg (two pound) Gewicht verwendet, das einem Stoss von 51 cm/0,45 kg (twenty inch/pound) äquivalent ist. Es besitzt an seinem Ende eine Stahlkugel mit einem Radius von 2,5 cm (one inch). Dieses Schlagpendel wird aus welchselnden Höhen auf die nicht mit Anstrich versehene Seite der Testplatte fallengelassen. Die Versuchsablesungen werden als cm/kg des Palis genommen. Die Testplatte wird geprüft, um den niedrigsten Punkt, bei dem Eissbildung auf dem Anstrich auftritt, zu ermitteln und zu registrieren. Je höher der Wert ist, umso besser ist die Qualität des, Anstrichsüberzugs. The Reverse Skiing Test (Gardner and Sward, Physical and Chemical Examination of Paints, Varnishes and Lacquers, 12th Edition, Gardner Labs, Bethesda, Maryland) - This test uses a 0.9 kg (two pound) weight that is resistant to a shock of 51 cm / 0.45 kg (twenty inches / pound) is equivalent. At its end it has a steel ball with a radius of 2.5 cm (one inch). This pendulum is dropped from varying heights onto the unpainted side of the test panel. The experimental readings are taken as cm / kg of palis. The test panel is examined to identify and record the lowest point at which icing occurs on the paint. The higher the value, the better the quality of the paint coating.
Der V-Kerbtest -' Dieser Versuch misst einen Prozentgehalt an Anstrichsverlust, der nach Umwickeln des Scheitelpunktes eines V-förmig eingekerbten Metallstücks einer mit Anstrich versehenen Oberfläche und anschliessendes Wegziehen des Bandes von der mit Anstrich versehenen Oberfläche erhalten wird. The V Notch Test - This test measures a percentage of paint loss obtained after wrapping the apex of a V-shaped notched piece of metal on a painted surface and then pulling the tape away from the painted surface.
Die folgenden in der Tabelle aufgeführten Daten zeigen die Vergleichsbewertung der verschiedenen korrosionsbeständigen Überzüge in den vorstehend erwähnten Testverfahren. Der erfindungsgemässe Überzug wird entweder als mit elektrolytischem Duplex-Chrom behandelter Zinkbond (elektroplattier-The following data listed in the table shows the Comparative evaluation of the various corrosion-resistant coatings in the above-mentioned test methods. Of the inventive coating is either as with electrolytic Duplex chrome treated zinc bond (electroplated
- 35 -009886/1974- 35 -009886/1974
JPS 7522JPS 7522
tes Zink auf Stahl), galvanisierter Stahl oder mit Zinkdampf plattierter Stahl usw., wie in jeder aufgeführten Testserie auftritt, bezeichnet. In jedem Fall ergeben die für den elektrolytischen Überzug in'dem Olsen Button-Test, umgekehrten Schlagtest und dem V-Kerbtest erhaltenen Versuchswerte eine eindeutige Verbesserung gegenüber anderen bewerteten Proben und insbesondere gegenüber.den handelsüblichen Standard-Phosphatüberzügen, die als eine Grundlage für Anstriche verwendet werden.zinc on steel), galvanized steel or with zinc vapor clad steel, etc., as appears in each series of tests listed. In any case, they result for the electrolytic coating in'dem Olsen Button test, reverse impact test and the V-notch test experimental values obtained a clear improvement compared to other evaluated samples and especially compared to the commercially available ones Standard phosphate coatings used as a base for paints be used.
009886/1974009886/1974
EeihenMarry
Metall und
BehandlungMetal and
treatment
Test- Olsen Button an- für Anstrichs· strich rissbildung cm (Inch)Test- Olsen Button on- for paint coat crack formation cm (inch)
Zinkbond
(elektroplattiertes Zink
auf Stahl)Zinc bond
(electroplated zinc
on steel)
Anstrichsfestlegung
(Eaintlok;
VergleichPainting specification
(Eaintlok;
comparison
Galvanisierter StahlGalvanized steel
Unbehandeltes \ A Zinkbond BUntreated \ A zinc bond B
Im Laborato- A rium durch B Tauchen mit Chrom überzogenes ZinkbondChrome-plated in the laboratory arium by B dipping Zinc bond
Elektrolytisch A m. Duplex-Chrom B behandeltes Zinkbond Electrolytic A with duplex chrome B treated zinc bond
Handelsübliches A Pho sphat üb er B Zinkelektroplattierung Commercially available A phosphat over B zinc electroplating
UnbehandeltUntreated
Mit elektroly- A tischem Duplex- B Chrom behandeltWith electrolytic A duplex B Chrome treated
(0,220)(0.220)
CO1;CO 1 ;
o,56o, 56
0,65 (O;250)0.65 (O; 250)
0,61 (O?240) O,76+(O,300+)0.61 (O ? 240) O.76 + (O.300 +)
0,66 (0,260) 0,76+(0,300+)0.66 (0.260) 0.76+ (0.300+)
(0,230) (0, "(0.230) (0, "
270)270)
0,56
0,69 0.56
0.69
0,53 (0,210} 0,63 (0,250)0.53 (0.210 } 0.63 (0.250)
0,53 (0,210V 0,76 (0,300)0.53 (0.210V 0.76 (0.300)
% Anstrichsverlust nach Umwicklung eines 7»6 mm (0,300 inch) Button Eindrucks % Paint loss after wrapping a 7 »6 mm (0.300 inch) button impression
,
100 ,
100
Umgekehrter
Schlagversuch zur Anstrichsrissbildung
cm/kg(Inchpounds) The other way around
Impact test for paint cracking
cm / kg (inchpounds)
68
23
68
3468
23
68
34
6868
68
2368
23
23
2323
23
23 (20)
46 (40)23 (20)
46 (40)
V-Kerbvers uch % Verlust bei Umwicklung des Scheitelpunktes der KerbeV-notch test % loss when wrapping around the vertex of the notch
100 100100 100
100100
9090
90 50 90 50
100 100100 100
50 10050 100
10 1010 10
ßeihenrow
Metall und
BehandlungMetal and
treatment
co
co
coco
co
co
Tabelle V . (Fortsetzung) Table V. (Continuation)
Test- Olsen Button % Anstrichs- Umgekehrter an- fur Anstrichs- verlust nach Schlagverstrich rissbildung Umwicklung such zur An-Test- Olsen Button% paint- reverse to- for paint loss after impact crack formation wrapping such as
eines 7,6 mm strichsriss-of a 7.6 mm line crack
(0,300 inch) bildung(0.300 inch) education
Button Ein-Button on
druckspressure
em (Inch)em (inch)
Mit Parker A Phosphat be- B handelt . (Bonderit 37)Treated with Parker A Phosphate. (Bonderit 37)
Zinkdampf auf Unbehandelt A Stahl plat- Zinkdampf B tiertZinc vapor on untreated A steel plat- zinc vapor B animals
Im Laborato- A rium phos- ■ , B phatiert . , ZinkdampfIn the laboratory arium phos- ■, B phated. , Zinc vapor
Zinkdampf auf Im Laboratorium A Stahl plat- . d. Tauchen mit B tiert Chrom behandeltZinc vapor on In the laboratory A steel plat-. d. Dipping treated with B tied chrome
• Zinkdampf . 0,53 (O,21OJ
0,66 (0,260)• zinc vapor. 0.53 (0.21 OJ
0.66 (0.260)
0,48 (0,190)
0,71 (0,280)0.48 (0.190)
0.71 (0.280)
0,71 (0,280)
0,76+(0,30O+.)0.71 (0.280)
0.76+ (0.30O + .)
0,71
0,760.71
0.76
0,280)
0,300)0.280)
0.300)
75 7575 75
100 60100 60
5050
5050
50 2050 20
cm/kg(Inchpounds) cm / kg (inch pounds)
23 3423 34
46 (40) 23 (20)46 (40) 23 (20)
46 (40) 23(20)46 (40) 23 (20)
68 3468 34
V-Kerbversuch % Verlust bei Umwicklung des Scheitelpunktes der KerbeV-notch test % loss when wrapping around the vertex of the notch
100 100100 100
100 100100 100
100 25 100 25
90 2090 20
Elektrolytisch mit Duplexchrom behandelt
ZinkdampfElectrolytically treated with duplex chrome
Zinc vapor
A 0,73 (0,290)
B 0,76^· (0,300+)A 0.73 (0.290)
B 0.76 ^ (0.300+)
30 1030 10
68 (60) 23 (20)68 (60) 23 (20)
25 1025 10
7522 Uq 7522 Uq
Beispiel 5Example 5
Das folgende Beispiel dient zur Aufzeigung des Vorteils des elektrolytischen Duplex-Chromüberzugs gemäss der Erfindung, wenn er auf zinkplattiertem Stahl * galvanisiertem Stahl und mit Zinkdampf plattiertem Stahl (sämtlich gemäss Tabelle III) aufgebracht ist. Dieser spezielle Duplex-Überzug wird vergleichsweise mit Bezug auf solche Proben bewertet, wie beispielsweise sonst uuibehändelter mit Zink überzogener Stahl und Zinküberzüge über Stahl, der mit Phosphat überzogen worden ist oder durch !Tauchen mit Ohromat überzogen worden ist, um oxidative Verschlechterung im Anschluss an die Zugabe der jeweiligen oben erwähnten Versuchsanstriche auf die Testplatte zu verhindern. Die Ergebnisse dieser Bewertung sind in Tabelle VI aufgeführt. Ein Teil der beschleunigten Korrosionstest, deren Ergebnisse in Tabelle VI wiedergegeben sind, ist ein 500 Stunden dauernder Salzsprühtest, nach dem Blasenbildung des Anstrichs auf der Probe bewertet wird. Dieser Test ist als ASTM-Standardtest D-714- bezeichnet. Die gleiche Art der Prüfung und Bewertung wird für eine ähnliche Testplatte in einem 5OO Stunden dauernden Feuchtigkeitstest durchgeführt, wo die Testplatte feuchter Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 100 % relative Feuchtigkeit während 500 Stunden ausgesetzt wurde und dann hinsichtlich der Entwicklung von Blasen in der durch den ASTH-Versuch — 56 vorgeschriebenen Weise bewertet wurde.The following example serves to demonstrate the advantage of the duplex electrolytic chrome coating according to the invention when applied to zinc-plated steel * galvanized steel and zinc-vapor-plated steel (all according to Table III). This special duplex coating is evaluated comparatively with reference to such samples as, for example, otherwise treated zinc-coated steel and zinc coatings over steel that has been coated with phosphate or has been coated with Ohromat by immersion in order to prevent oxidative deterioration following the To prevent addition of the respective above-mentioned test paints to the test plate. The results of this evaluation are shown in Table VI. Part of the accelerated corrosion tests, the results of which are given in Table VI, is a 500 hour salt spray test which is evaluated for blistering the paint on the sample. This test is designated ASTM Standard Test D-714-. The same type of testing and evaluation is carried out for a similar test panel in a 500 hour humidity test where the test panel was exposed to humid air having a moisture content of 100 % relative humidity for 500 hours and then for the development of bubbles in the ASTH -Try - 56 was assessed in the prescribed manner.
Der Salzsprühtest - Dieser Test wird üblicherweise als Mittel zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von mit Anstrich versehenen Platten angewendet, die mit einem scharfen Instrument, z. B. einer scharfen Sch-ere geritzt wurden, um durch den Überzug auf dasGrundmetall zu schneiden. The Salt Spray Test - This test is commonly used as a means of evaluating the corrosion resistance of painted panels that are exposed to a sharp instrument, e.g. Sharp scissors to cut through the coating on the base metal.
- 39 -- 39 -
009886/1974009886/1974
JFS 7522JFS 7522
HiHi
Anschließend werden die geritzten Platten einem durch Luftdruck gepressten Sprühnebel oder Nebel auf einer 20%igen, reinen Natriumchloridlösung oder einer 5%igen . Natriumchloridlösung, die das geeignete Ion enthält, ausgesetzt. In diesem Test werden in einem angemessenen Zeitraum im Bereich von 15O bis 500 Stunden Aussetzung, Ergebnisse erhalten, wodurch die Prüfung beträchtlich kürzer als bei den Feuchtigkeitsteäjsist- D-er Salzsprühtest ist so ausgebildet, um die Menge und Schnelligkeit der Verschlechterung des Unterüberzugs des Anstrichsfilms in einer korrosiven Atmosphäre zu messen. Nach Aussetzung |Then the scratched plates are one through Air pressure compressed spray or mist on a 20% pure sodium chloride solution or a 5%. Sodium chloride solution containing the appropriate ion. This test will be done in a timely manner ranging from 150 to 500 hours of exposure, results obtained, whereby the test is considerably shorter than in the case of the moisture test - the salt spray test is trained to handle the amount and rapidity of the To measure the deterioration of the undercoat of the paint film in a corrosive atmosphere. After suspension |
werden die geritzten Platten mit der Kante eines flachen Messers oder Spatels unter einem Wasserstrom geritzt, bis die Ansätze bzw. Vorsprünge abgekratzt sind und heftiges Kratzen keinen zusätzlichen Anstrich entfernt. Der Salzsprühtest bewertet in erster Linie die Metallpräparierung eher als den organischen Endüberzug selbst, da er die Unfähigkeit des mit dem organischen Anstrich verbundenen Überzugs zur Herabsetzung der Ausbreitung von Korrosion unter dem Anstrichsfilm misst. be the scored plates with the edge of a flat one Knife or spatula scratched under a stream of water until the lugs or protrusions have been scraped off and vigorous scratching does not remove any additional paint. The salt spray test primarily evaluates the metal finish rather than the final organic coating itself as it is the Inability of the coating associated with the organic paint to reduce the spread of corrosion under the paint film.
Der 500 Stunden Feuchtigkeitstest - Bei der Feuchtigkeitsprüfung werden die mit Anstrich überzogenen Platten in Λ zwei Versuchsreihen unterteilt, von denen eine geritzt wird und die andere Versuchsreihe nicht geritzt, jedoch hinsichtlich der Blasenbildung (ASO)M D-735-62) bewertet wird. Die Platten w*erden einer Atmosphäre ausgesetzt, die bei 100 % relativer Feuchtigkeit l)ei 35° C (95° F) gehalten wird. Die mit Feuchtigkeit gesättigte Atmosphäre wird durch zerstäubtes Wasser unter Luftdruck in einer ■ Zelle solcher Ausbildung, dass Oie gleichzeitig eine Salzeprühzeile darstellen kann, beibehalten. Bei der Feuchtigkeiteprüfung ist die Permeabilität des Anstrichß- The 500 hour moisture test - in the moisture test, the coated panels are divided into Λ two test series, one of which is scratched and the other test series is not scratched, but is evaluated with regard to the formation of bubbles (ASO) M D-735-62). The panels are exposed to an atmosphere maintained at 100 % relative humidity l) at 35 ° C (95 ° F). The saturated moisture atmosphere by atomized water at atmospheric pressure in a cell of such training ■ that Oi e may represent a Salzeprühzeile simultaneously maintained. When testing moisture, the permeability of the paint
0098 86/197 40098 86/197 4
JFS 7522JFS 7522
films gegenüber mit Feuchtigkeit beladener Luft von äusserster Wichtigkeit* Obgleich der Anstrichsfilm stark schützend ist, ist er gegenüber Vasserdarapf in angemessener Weise durchlässig. Wenn die feuchtigkeit den Anstrichsfilm durchdringt-, trifft sie auf den mit deta Anstrich verbundenen Überzug. An dieser Stelle zeigt sich die Qualität der Oberflächenpräparierung selbst. Ein Versagen im Eeuchtigkeitstest wird im wesentlichen durch die Blasenbildung angezeigt, die in Form von winzigen Nadelpunktblasen oder ausgedehnteren grosseren Blasen vorliegt. Das zur Bewertung der Platten angewendete Be- , Wertungssystem besteht in einer Zählung der Grosse und des Ausmasses dieser auf dem Anstrichsfilm auftretenden Blasen gemäss ASTW D-714-56.films from the extreme against moisture-laden air Importance * Although the paint film is highly protective, it is reasonably permeable to Vasserdarapf. When moisture penetrates the paint film, it hits the coating associated with the paint. At this point it shows the quality of the surface preparation itself. A failure in the moisture test is essentially through the blistering appears, in the form of tiny needle point bubbles or more extensive, larger bubbles is present. The assessment applied to the panels, Scoring system consists of counting the size and the extent of these occurring on the paint film Bubbles according to ASTW D-714-56.
ORiQiNALiNSPECTEDORiQiNALiNSPECTED
Zinkbond-■grundlage
(mit Zink'-plattierter Stahl)Zinc bond ■ base
(with zinc 'plated steel)
Anstrichsfestlegung
(Faintlok)
KontrollePainting specification
(Faintlok)
control
2? a b e 1 1 e VI Durch Reihen erhaltene Ergebnisse des "beschleunigten 3£orrosionstest3 2? abe 1 1 e VI Results obtained by series of the "accelerated corrosion test3
ro
Feuchtigkeits-ro
ro
Moisture
ühbehandelte» Zinkbondannealed »zinc bond
Im Laboratorium durch
Tauchen mit Chrom behandeltes1 Zink-"bond
In the laboratory
Dip chrome treated 1 zinc "bond
Elektrolytisch m.Duplex-Chrom behandelt ear ZinkbondElectrolytic m.Duplex chrome treated ear zinc bond
Handelsüblich phosphatiertes Zink auf StahlCommercially available phosphated Zinc on steel
Gesamter Anstrichsfilm Gesamter Anstrichsfilm Entire coating film Entire coating film
7 6 7 6
Vers chi eclter ung 50% Verlust Verschlechterung $0% VerlustInsurance 50% loss Deterioration $ 0% loss
In Ordnung(keine)In Ordnung Blas en( wenige) 10%VerlUstOK (none) OK Blow (few) 10% loss
8 7 8 7
10 810 8
C keine)
(keine) C none)
(no)
In Ordnung^
(keine)-—
Venige BlasenAlright ^
(no)--
Venous bubbles
In Ordnung^ • (keine) .—"-1% VerlustOkay ^ • (none) .— " - 1% loss
75% Verlust 100% Verlust75% loss 100% loss
Dicht DichtTight tight
In Ordnung mittlerer co WertOk, mean co value
In Ordnung (keine) In Ordnung (keine)Okay (none) okay (none)
Venige Blasen Dichte BlasenVenous bubbles Dense bubbles
(Fortsetzung) 500 Stunden Salzsprühtest(Continued) 500 hour salt spray test
BeinenLegs
Metall und
BehandlungMetal and
treatment
An- Eriechwert v.d.Eriechwert v.d.
strich Kitzung in 1 ,6 mm (in Sixteenths
of an Inch)stroked tick in 1.6 mm (in sixteenths
of an inch)
500 Stunden Feuchtigkeitstest 500 hour humidity test
Blasenbildung Kriechwert (ASTM D-735-62) v.d.SitzungBlistering creep value (ASTM D-735-62) from session
in 1,6 mm (Sixteenths of an Inch) oder % Verlust nach Bandaufbrin- - gung .in 1.6 mm (sixteenths of an inch) or % loss after tape application.
Blas enbildung (ASTM D-714-56) Blistering (ASTM D-714-56)
o Galvanisierte Unbehandelt A ο Stahlgrund- B o Galvanized untreated A ο Steel base B
to lageto location
o& ■ . o & ■ .
ai Elektrolytisch A ai Electrolytic A
^ m. Duplex-Chrom B^ m. duplex chrome B
-» * behandelt-" * treated
•4> Phosphatiert er A• 4> He phosphates A
mit Zink über- B ζοgener Stahlcoated with zinc. B ζοgener steel
Mit Zink- Unbehandelt mit A dampf plat- Zinkdampf plat- B tierte Stahl-tiert
grundlageWith zinc- Untreated with A vapor plat- Zinc vapor plat- B steel-plated
basis
Im Laboratorium A mit Zinkdampf B überzogener
phosphat!erter
Stahl Gesamtanslrichs-Verschlechterung 100% Verlust
film Verschlechterung 100% Verlust Gesamtanstrichsfilm Coated with zinc vapor B in laboratory A
phosphate!
Steel total paint film deterioration 100% loss film deterioration 100% total paint film loss
Wenige Blasen
Wenige BlasenFew bubbles
Few bubbles
In Ordnung
In OrdnungIn order
In order
Gesamtanstrichsfilm Total painting film
Gesamtanstrichsfilm In Ordnung (keine)
In Ordnung (keine)Overall paint film OK (none)
Okay (none)
In Ordnung (keine)
In Ordnung (keine)Okay (none)
Okay (none)
Dichte Blasen Dichte BlasenDense bubbles Dense bubbles
In Ordnung (keine) In Ordnung (keine)Okay (none) okay (none)
In Ordnung (keine) mittlere Anzahl BlasenOK (none) medium number of bubbles
Verschlechterung 100%Verlust Dichte Blasen Verschlechterung In Ordnung Wenige BlasenDeterioration 100% loss of density bubbles Deterioration OK Few bubbles
2 1 Blasen
Blasen2 1 bubbles
blow
(keine)(no)
In Ordnung^Alright ^
(keine) (no)
50 % Verlust50 % loss
In Ordnung^ (keine)— Dichte BlasenOkay ^ (none) - Dense bubbles
O? at el I e YI
(Fortsetzung) O? at el I e YI
(Continuation)
500 Stunden Salzsprühtest500 hour salt spray test
ReihenRows
Metall und BehandlungMetal and treatment
An- . Kriechwertlid.At- . Creeping eyelid.
strich Sitzung in 1,6 mstroked session in 1.6 m
(in Sixteenths of an Inch)(in Sixteenths of an Inch)
5ÖÖ Stunden Feuchtigkeitstest 5ÖÖ hour humidity test
Blasenbildung Iriechwert (ASOJM D-735-62) y.d.RitzungBlistering odor value (ASOJM D-735-62) y.d. scoring
in L,6 mm (Sixteenths of an Inch) . oder % Verlust nach Bandaufbrin-in L, 6 mm (sixteenths of an inch). or % loss after tape application
Im laboratoium A durchs Tauchen B mit Chrom "be-Handelt es aufgedampftes ZinkIn laboratoium A through diving B with chrome "treats vapor-deposited zinc
Elektrolytisch A mit Duplex- B Chrom !behandeltes aufgedampftes ZinkElectrolytically A treated with duplex B chrome! vapor-deposited zinc
4 24 2
2 2 Blasen
Blasen2 2 bubbles
blow
In Ordnung^)
(keine) —
Wenige BlasenOkay ^)
(no) -
Few bubbles
Blas enbildung (ASTM D- 714-56) Blistering (ASTM D- 714-56)
In Ordnung (kein*.) In Ordnung (kein )OK (none *.) OK (none)
In Ordnung (kein ) In Ordnung (kein )Alright (none) Alright (no )
In Ordnung^Alright ^
(keine)-(no)-
Blasenblow
In Ordnung (keine) In Ordnung' (keine)Alright (none) Alright '(none)
. · Ur 2011773. Ur 2011773
JS1S 7522 ' T*JS 1 S 7522 'T *
Die Daten des beschleunigten Korrosionstests in der vorangehenden Tabelle VI zeigen die Verbesserungen der Unterfilm-Korrosionsbeständigkeit, und die durch den DuplexChromüberzug herbeigeführten Anstrichshaftungseigenschaften der Zinkabscheidung waren gegenüber denen mit Phosphatüberzügen hinsichtlich Feuchtigkeit merklich überlegen und gleich diesen Phosphatüberzügen hinsichtlich des Verhaltens im Salzsprühmedium.The accelerated corrosion test data in Table VI above shows the improvements in under-film corrosion resistance, and the paint adhesion properties brought about by the duplex chrome plating zinc deposition were markedly superior to those with phosphate coatings in terms of moisture and the same as these phosphate coatings in terms of moisture content Behavior in the salt spray medium.
Während die vorstehenden Beispiele und die allgemeine Beschreibung der Erfindung Duplex-Chromüberzüge speziell beschrieben haben, die durch Anwendung eines Sulfationenaktivators, z. B. eines Aktivators, der sich von Schwefesäure ableitet, erhalten wurden, liegt es im breitesten Rahmen der Erfindung, dass andere äquivalente Aktivatorionen ζ . B. das aus Chlorwasserstoffsäure oder einem wasserlöslichen Salz davon abgeleiteteGhloridion, in ähnlicher Weise ebenfalls verwendet werden können, um die gleichzeitige Abscheidung des Duplex-Überzugs in Verbindung mit der Regelung des pH-Wertes, der Stromdichte und anderer Parameter des vorliegenden Verfahrens zu erhalten. Folglich soll, wenn der Ausdruck Chromaktivatorsubstanz in den Ansprüchen verwendet wird, diesernicht nur das Sulfataktivatormaterial , sondern andere äquivalente funktioneile Materialien, z. B. die Chloride und irgendwelche anderen' Ionen, die in ähnlicher Weise wirken, umfassen.While the foregoing examples and general description of the invention, duplex chrome coatings specifically have described that by using a sulfate ion activator, z. B. an activator derived from sulfuric acid, it is broadest Within the scope of the invention that other equivalent activator ions ζ. The chloride ion derived from hydrochloric acid or a water-soluble salt thereof, in a similar manner Way can also be used to the simultaneous Deposition of the duplex coating in connection with control of pH, current density and other parameters of the present process. Hence, when the term chromium activator substance is used in according to the claims that not only the sulfate activator material is used , but other equivalent functional materials, e.g. B. the chlorides and any other ' Ions that act in a similar manner include.
Die folgenden Beispiele dienen insbesondere zur Erläuterung der Verwendung des Chloridions bzw. des JPluorborations in dem erfindungsgemassen Verfahren·The following examples serve in particular to illustrate the use of the chloride ion or the JPluoroborate ion in the method according to the invention
009886/1974009886/1974
JFS 7522 h JFS 7522 h
Be 1 s ρ i e 1 6Be 1 s ρ i e 1 6
Unter Verwendung des Chloridions anstelle des Sulfations wurde ein elektrolytisches Behandlungsbad mit Chromsäureanhydrid in einer Konzentration von 30 g/l hergestellt. Das Chloridaktivatormaterial·, z. B. Chlorwasserstoffsäure, wurde in Anteilen zugegeben, so dass ein Verhältnis von Chromsäureanhydrid zu Chloridion von 300 : 1, 200 : 1, 100 s 1, 50 : 1 und schliesslich ein Verhältnis von 25 % 1 erhalten wurde. Bei jedem der Versuche wurde bei den entsprechenden angegebenen Verhältnissen die Badtemperatur ä bei Raumtemperatur und der Aziditätswert bei einem pH-Wert unterhalb von 1,0 gehalten.Using the chloride ion in place of the sulfate ion, an electrolytic treatment bath was prepared with chromic anhydride at a concentration of 30 g / l. The chloride activator material, e.g. B. hydrochloric acid, was added in proportions such that a ratio of chromic anhydride to chloride ion of 300: 1, 200: 1, 100 s 1, 50: 1 and finally a ratio of 25 % 1 was obtained. In each of the experiments the bath temperature was similar at room temperature and the acidity values at a pH value below 1.0 maintained at the corresponding proportions shown.
Zinkbondplatten mit Abmessungen von 7»6 cm (3 inches) Breite χ 17»8 cm (7 inches) Länge, die etwa 4-,6^u (180 millionths of an inch) Zinkmetall auf jeder Seite elektroplattiert hatten,wurden in Aceton entfettet, in verdünnter Säure aktiviert, in Wasser gespült und in jedem Testbad kathodisch behandelt. Die Behandlungsstromdichte wurde bei 50 A/0,09 m- (amps per square foot) beibehalten, und die Eintauchzeit in das Bad wurde bei 4,0 Sekunden gehalten. Diese Behandlung ist einem Behandlungsausmass von 200 Coulomb/0,09 m (coulombs per square foot) des behan- ^ delten Oberflächenbereichs äquivalent.Zinc bond plates measuring 7 »6 cm (3 inches) wide χ 17 »8 cm (7 inches) in length, which is about 4, 6 ^ u (180 millionths of an inch) had zinc metal electroplated on each side were degreased in acetone, in dilute acid activated, rinsed in water and cathodically treated in each test bath. The treatment current density was at 50 A / 0.09 m- (amps per square foot) and the Bath immersion time was maintained at 4.0 seconds. This treatment is a treatment extent of 200 coulombs / 0.09 m (coulombs per square foot) of the treated ^ delta surface area equivalent.
Die auf den verschiedenen Teststreifen abgeschiedenen Ghrom-Überzüge wurden hinsichtlich ihrer Chrombestandteile und deren Gewichte analysiert und hinsichtlich ihrer Fähigkeit, der Korrosion in dem oben beschriebenen 5%igen Salzsprühtest zu widerstehen, bewertet. Ferner wurden diese Teststreifen als eine Grundlage für den Anstrich mit Hilfe des Olsen Button-Tests und des umgekehrten Schlagversuchs, , ebenfalls wie oben beschrieben, bewertet.The ghrome coatings deposited on the various test strips were with regard to their chromium components and their weights were analyzed and their ability to resist corrosion in the 5% salt spray test described above to withstand valued. Furthermore, these test strips were used as a basis for painting the Olsen Button test and the reverse impact test,, also rated as described above.
009886/1974009886/1974
.JFS 7522 H^.JFS 7522 H ^
Die als Ergebnis dieser Prüfung erhaltenen Werte zeigten an, dass ein Duplex-Chromüberzug mit gutem Schutz gegenüber korrosivem Angriff und ausgezeichneten Anstrichshaftfestigkeitseigenschaften gleich gut aus einem Ghromüberzugsbad, das einen Chloridionenaktivator sowie auch den Sulfationenaktivator, der in den vorangehenden Beispielen des Verfahrens verwendet wurde, enthält, hergestellt werden kann.The values obtained as a result of this test showed suggests a duplex chrome plating with good protection against corrosive attack and excellent paint adhesion properties are equally good from a ghrome coating bath, the one chloride ion activator as well as the sulfate ion activator, used in the preceding examples of the method.
Die folgenden in Tabelle VII aufgeführten Daten dienen zur Veranschaulichung der in den in diesem Beispiel angezogenen Testverfahren erhaltenen ErgebnissetThe following data listed in Table VII are used to illustrate the set of results obtained in the test procedures referenced in this example
- 4-7 -- 4-7 -
009886/1974009886/1974
origwal inspectedorigwal inspected
Behandlungtreatment
von Zinkbondtestplatten mit einem Chromsäurebad (30 g/l) mit variabler Chloridkonzentrationof zinc bond test plates with a chromic acid bath (30 g / l) with variable chloride concentration
VJl tV)VJl tV)
ChrombadChrome bath
Konzentration concentration
e/iegg
CrO3ZClCrO 3 ZCl
Verhältnis relationship
Chromüberzuprsprewicht mg/O,09 m^ "~~ (milligrams per Sq.Ft.) farbe (Metall)(Oxide)(Insgesamt) Mit Anstrich auf Alkydbasis überzogene Proben .'.■■■ "Platten- 5%iges (DuPont 707 - 25/i (1,0 mil) Chromium coating weight mg / 0.09 m ^ "~~ (milligrams per Sq.Ft.) paint (metal) (oxides) (total) Samples coated with alkyd-based paint. '. ■■■" Plate 5% (DuPont 707 - 25 / i (1.0 mil)
•PnftWn 52»-» 1 4t 04-ϊίτ»1>-ο . ' • PnftWn 52 »-» 1 4t 04-ϊίτ »1> -ο. '
Stärkestrength
CrCr
3+63 + 6
Crt sprühmedium
z.Ersseugung
v.5% Eotrost d.
Grundlage
StundenCRT spray medium
z. Suction
v. 5% Eotrost d.
basis
hours
Olsen Button Umgekehrter % Verlust bei SchlagversuchOlsen Button reverse % Loss in impact test
Bandaufbringung Tape application
COCO
1Λ
1,9
1,6 1Λ
1.9
1.6
1,1
0,81.1
0.8
0,70.7
Ό, 9
11,6
16,4 Ό, 9
11.6
16.4
27,9
34,0
22,027.9
34.0
22.0
2,3 13,5 18,0 29,0 34,8 32,72.3 13.5 18.0 29.0 34.8 32.7
hellgrau 135light gray 135
grau 170gray 170
gelbbraun 175yellow brown 175
hellgold 186light gold 186
gold 171gold 171
gold 177gold 177
55
2555
25th
15
20
20
2815th
20th
20th
28
zur Eissbil*- dung cmkg (inch, lbs)for ice formation * cmkg (inch, lbs)
68 (60)68 (60)
68 (60)68 (60)
68 (60)68 (60)
68 (60)68 (60)
68 (60)68 (60)
68 (60)68 (60)
Zinkbond Vergleich (kein Chromüberzug) 35Zinc bond comparison (no chrome coating) 35
23 (20)23 (20)
JFS 7522 ^JFS 7522 ^
Aus den Daten der obigen Tabelle ist ersichtlich, dass im Vergleich mit der Kontrollprobe eine mit Duplex-Chromüb.erzogene Testprobe eine Verbesserung von 15I Stunden hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit liefert«, wenn sie in einem Chrombad mit einem Verhältnis von Ghromsäureanhydrid zu Chloridionen von 100 : 1 behandelt worden ist. Es ist interessant, dass bei einem Verhältnis von 300 Teilen Chromsäureanhydrid zu 1 Teil Chloridionenaktivator die Verbesserung hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit noch sehr hoch liegt, in der Grössenordnung von etwa 135 Stunden, Es scheint daher, dass eine relativ kleine Menge an Chloridionenaktivatormaterial ausreichend ist, um einen gemischten überzug aus Chrommetall und Chromoxid abzuscheiden, der eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich des Korrosionsschutzes im Vergleich mit der Kontrollprobe ergibt. Aus den Versuchsdaten, die bezüglich der iinstrichshaftfestigkeitsversuche erhalten wurden, ist ersichtlich, dass der Prozentgehalt an Anstrichsverlust im #Olsen Button-Test durch Verwendung eines Ghromüberzugsbades, in dem Chloridionenaktivator in einer Konzentration von nur 1 Teil Chloridion zu 156 Teilen sechswertigem Chromion oder 3OO Teilen Chromsäureanhydrid vorliegt, auf wenigstens die Hälfte zurückgeht. Es ist ebenfalls bemerkenswert, dass durch Verwendung des Duplex-Überzugs, der durch Verwendung von Chloridionen zur Unterstützung der gleichzeitigen Abscheidung von metallischem Chrom unter den dort angegebenen pH-Bedingungen erzeugt wird, sich ein beträchtlicher Abfall in dem durch den Olsen Button-Test registrierten prozentualen Verlust ergibt, wobei die Proben aufeinanderfolgend mit einem 25 yU. (1,0 mil) starken Überzug aus dem Anstrich DuPont 707 auf Alkydbasis überzogen worden waren.From the data in the table above it can be seen that, in comparison with the control sample, a test sample treated with duplex chrome gives an improvement of 15 hours in terms of corrosion resistance when placed in a chrome bath with a ratio of chromic anhydride to chloride ions of 100: 1 has been treated. It is interesting that at a ratio of 300 parts of chromic anhydride to 1 part of chloride ion activator, the improvement in corrosion resistance is still very high, on the order of about 135 hours to deposit a mixed coating of chromium metal and chromium oxide, which results in a significant improvement in terms of corrosion protection compared with the control sample. From the test data that were obtained with regard to the adhesive bond strength tests, it can be seen that the percentage of paint loss in the # Olsen Button test by using a chromium coating bath in the chloride ion activator in a concentration of only 1 part chloride ion to 156 parts hexavalent chromium ion or 300 parts chromic anhydride is present, goes back to at least half. It is also noteworthy that by using the duplex coating created by using chloride ions to aid the simultaneous deposition of metallic chromium under the pH conditions specified there, there is a significant drop in the percentage recorded by the Olsen Button test Loss results, taking samples consecutively with a 25 yU. (1.0 mil) thick coating of DuPont 707 alkyd based paint.
Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung einer weiterenThe following example serves to explain another one
' - 49 - ·■'■'■'- 49 - · ■' ■ '■
009886/1974009886/1974
JFS 7522 'JFS 7522 '
Ausführungsform der Erfindung, wobei das Verfahren das Fluorboration (BF^-) anstelle von entweder dem vorstehend beschriebenen Sulfation oder dem Chloridion als Aktivatorionen für den Chromüberzug verwendet. Embodiment of the invention, wherein the method is the Fluoroborate ion (BF ^ -) instead of either of the above sulfate ion or the chloride ion described as activator ions for the chromium coating.
B e is ρ ie I 7B e is ρ ie I 7
Es wurde eine Reihe von Chromüberzugsbädern mit 30 g/l Chromsäureanhydrid (CrO,) und verschiedenen Konzentrationen an Fluorborsäure (HBEV) hergestellt, so dass Verhältnisse von CrO, zu BF^ im Bereich von 300 : 1 bis 25 J 1 erhalten wurden. ,A series of chrome plating baths at 30 g / l Chromic anhydride (CrO,) and various concentrations made of fluoroboric acid (HBEV) so that ratios from CrO, to BF ^ ranging from 300: 1 to 25 J 1 were obtained. ,
Zinkbondplatten wurden in üblicher Weise entfettet, mit einem Säureaktivator aktiviert und .mit Chrom bei Stromdichten von 50, 100 bzw. 150 A/0,09 πι (amps per square > foot) überzogen. Die Bäder wurden bei Raumtemperatur und bei einem unterhalb eines Wertes von.1,0 gehaltenen pH-•Wert betrieben. .Zinc bond plates were degreased in the usual way, activated with an acid activator and with chromium at current densities of 50, 100 or 150 A / 0.09 πι (amps per square> foot) covered. The baths were kept at room temperature and at a pH below 1.0 operated. .
Die Testergebnisse dieser Verfahrensweise unter Anwendung des Fluorborations als eine Aktivatorsubstanz zeigen ein erfolgreiches Arbeiten des Verfahrens an. Die in Tabelle VIII aufgeführten folgenden Daten beschreiben die Zusammensetzung eines Duplex-Bikomponentenüberzugs, der auf einem Zinkbond aus einem Bad abgeschieden wurde, worin das Verhältnis von Chromsäureanhydrid zu Fluorboration bei einem Wert von 25 J 1 gehalten iwird. Die Stromdichte des Elektrolysierungsbades wurde von 50 A/0,09 m auf 15O A/0,09 m (ampt per square foot) variiert. Bei der hohen Stromdichte verringert sich der Oxidanteil des Überzugs hinsichtlich der Menge,und der metallische Anteil des Überzugs steigt hinsichtlich der Menge, wie sich aus einer Prüfung der folgenden Daten ergibt.The test results of this procedure using of the fluoroborate ion as an activator substance indicates a successful operation of the method. The one in table VIII listed following data describe the composition of a duplex bicomponent coating, which is based on a Zinc bond was deposited from a bath, in which the ratio of chromic anhydride to fluoroborate ion at one Value of 25 J 1 is kept. The current density of the electrolyzing bath went from 50 A / 0.09 m to 150 A / 0.09 m (ampt per square foot) varies. With the high current density the oxide content of the coating decreases with respect to the amount, and the metallic content of the coating increases with respect to the amount, as can be seen from an examination of the results in the following data.
- 50 „- 50 "
009886/197A009886 / 197A
JFS 7522 'JFS 7522 '
gäbe lie VIII there would be VIII
Behandlung von Zinkbondplatten mit einem Chromsäurebad 30 g/l) mit 1,2 g/l FluorborataktivatorTreatment of zinc bond plates with a chromic acid bath 30 g / l) with 1.2 g / l fluoroborate activator
Strom- Behänd- Coulomb/ Ohromüberzugs gewicht Power handling Coulomb / ear coating weight
dichte ρ lungszeit 0,09 m2^ mg/O,09 m^ (milligrams perdensity ρ recovery time 0.09 m 2 ^ mg / O, 09 m ^ (milligrams per
A/0,09 nr Sekunden (per Sq.Ft.) '■ A / 0.09 nr seconds (per Sq.Ft.) '■
(amps per Sg.Ft.) (Metall; (Oxide; (Insgesamt) Sq.Ft.) Cr° - Cr5+6 Cr1 (amps per Sg.Ft.) (Metal; (Oxide; (Total) Sq.Ft.) Cr ° - Cr 5 + 6 Cr 1
50 100 15050 100 150
Beispiel 8Example 8
Has folgende Beispiel beschreibt eine Beihe von Versuchen in halbtechnischer Versuchsanlage unter Verwendung von 25,4 cm (10 inch) "breiten mit Zink überzogenen Strahlstreifen und kaltgewalztem Stahl einer Stärke von 0,61 mm (0,024 inches) in Form von Spiralen bzw. Windungen, wohei jede Spirale etwa 900 kg (2000 lbs) wog. Die Temperatur des Chromüberzugsbades wurde auf etwa Baumtemperatur eingeregelt, und der pH-Wert wurde auf unter 1,0 eingestellt. Bie Konzentration an sechswertigem Chrom betrug 15,6 g/l, und das Verhältnis von sechswertigem Chromion zu SuIfataktivator-d on betrug etwa 26 : 1.The following example describes a series of pilot plant trials using 25.4 cm (10 inch) wide zinc-coated blasting strips and 0.61 mm (0.024 inches) thick cold rolled steel in the form of spirals, where each coil weighed about 900 kg (2000 lbs.) The temperature of the chrome plating bath was controlled at about tree temperature and the pH was adjusted to below 1.0. The concentration of hexavalent chromium was 15.6 g / L, and that ratio of hexavalent chromium ion to SuIfataktivator-dione was about 26: 1st
In einer Beihe von halbtefchnischen Versuchen wurden Zinkbond- und kaltgewalzte Stahlspiralen unter verschiedenen Behandlungsbedingungen in den in der folgenden Tabelle IX angegebenen Bereichen mit Chrom überzogen. Proben von jedem überzogenen Material und für jede Behandlungsfeedingung zeigten sämtlich zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit,In a series of semi-technical experiments, zinc bond and cold rolled steel coils under various treatment conditions in the following Table IX chrome plated areas indicated. Samples of each coated material and for each treatment feed condition all showed satisfactory corrosion resistance,
009888/1974009888/1974
JFS 7522JFS 7522
Anstrichshaftung und Verschweissbarkeit. Es wurden folgende Daten erhalten:Paint adhesion and weldability. The following data were obtained:
T a b e 1 1 e IXT a b e 1 1 e IX
Bedingungen und WerteConditions and values
Zinkbondspiralen BereichZinc Bond spirals area
Reihengeschwindigkeit 6 bisRow speed 6 to
m/min (ff./min.) Stromdichten .m / min (ff./min.) current densities.
A/0,09 m2A / 0.09 m2
(Amps per sq. ft.) Behandlungsausmass(Amps per sq. Ft.) Treatment level
ΟομΙ./ο,Ο^ο«1 (coul./ft.d)ΟομΙ. / Ο, Ο ^ ο « 1 (coul./ft. D )
(20 bis 50) 50 bis(20 to 50) 50 to
Spiralen aus kaltgewalztem Stahl Cold rolled steel spirals
Bereicharea
10,5 bis (35 bis 50J10.5 to (35 to 50Y
80 bis80 to
75 "bis 500 115 bis75 "to 500 115 to
, Ohromüb erζ ugswerte; , Ohromüb erζ ugswerte;
Gesamtgewicht mg/0,09m2 4,0 bis 20,0 4,0 bis 12,0 (mg/ft.2)Total weight mg / 0.09M 2 4.0 to 20.0 4.0 to 12.0 (mg / ft.2)
Verhältnis 1/2 bis 1/8 1/1 bis 1/3 Cri+b(0xid) . .Ratio 1/2 to 1/8 1/1 to 1/3 Cr i + b (0xid). .
Ans tri chshaftung (DuPont 707) SchweissbarkeitLegal liability (DuPont 707) Weldability
gut bis ausge- gut bis ausgezeichnet zeichnetgood to good to excellent draws
ausgezeichnet ausgezeichnetexcellent excellent
Es wurde gefunden, dass die Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit und Farbstoffhaftung von eisenhaltigen und nichteisenhaltigen Substraten durch Anwendung eines zusammengesetzten Überzugs aus zinkhaltigem Material, anschliessendem Überzug aus zinnhaltigem Material, daran anschliessend einemüberzug aus einem chromhaltigen Material oder einem zusammengesetzten Überzug aus zinnhaltigen Material mit anschliessendem Überzug aus chromhaltigen Material wesentlich verbessert werden können. Es wurde insbesondere eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber SalzsprühungIt was found that the properties of corrosion resistance and dye adhesion of ferrous and non-ferrous substrates by application of a composite Coating made of zinc-containing material, followed by a coating of tin-containing material, then a coating made of a chromium-containing material or a composite coating made of tin-containing material followed by a coating of chromium-containing material can be significantly improved. It was in particular good corrosion resistance to salt spray
- 52.-- 52.-
009386/1974009386/1974
Ji1S 7522Ji S 1 7522
erreicht, indem ein Stahlsubstrat mit Zinn, anschliessend mit Duplex-Chrom sowie mit Zink, anschliessend mit Zinn und daran anschliessend mit Duplex-Chrom überzogen wurde. Der Zinkbestandteil ist in typischer Weise elektroplattiertes oder heissgetauchtes Zink. Beispielsweise kann der Zinnbestandteil aus Stein- oder Lech-(matte) oder wieder zurückgeflossenem Zinn oder Zinnlegierungen, wie beispielsweise Sn-Zn, Sn-Ni oder Fe-Sn bestehen. Es wurde gefunden, dass es besonders günstig ist, einen Zinnüberzug abzuscheiden, indem ein Teil des darunterliegenden Zinks in einem Halogenbad durch Zinn ersetzt wird. Andererseits sind Heisstauchen oder Elektroplattieren von Zinn geeignet, z.. B. die Abscheidung von Zinnlegierungen aus üblichen Legierungselektrolyten, wie beispielsweise Zinn-Nickel, Zinn-Zink und Zinn-Eisen. Die Chrom- oder Duplex-Chrombestandteile des Verbundüberzugs können durch die oben angegebene Duplex-Chromabscheidungstechnik aus im Handel zur Verfügung stehenden zinnfreien Stahlbädern, üblichen Chrombädern oder einem üblichen Chrombad mit einer anschliessenden chemischen Tauch- oder Plattierungsbehandlung abgeschieden werden.achieved by adding a steel substrate with tin, subsequently was coated with duplex chrome and zinc, then with tin and then with duplex chrome. The zinc component is typically electroplated or hot dipped zinc. For example, the Tin component from stone or matte (matt) or re-flowing tin or tin alloys, such as Sn-Zn, Sn-Ni or Fe-Sn exist. It has been found that it is particularly beneficial to deposit a tin coating by replacing some of the underlying zinc with tin in a halogen bath. On the other hand are Hot upsetting or electroplating of tin suitable, e.g. the deposition of tin alloys from common alloy electrolytes, such as tin-nickel, tin-zinc and tin-iron. The chrome or duplex chrome components of the composite coating may be commercially available from by the duplex chromium deposition technique noted above standing tin-free steel baths, conventional chrome baths or a conventional chrome bath with a subsequent chemical immersion or plating treatment.
Die folgende Tabelle führt für verschiedene überzüge auf einer Stahlgrundlage die Stunden bis zur 10%igen Hotrostbildung auf. The following table lists the hours up to 10% hot rust formation for various coatings on a steel base.
- 53 - -"■■■-- 53 - - "■■■ -
009886/1974009886/1974
O? a b el 1 e XO? a b el 1 e X
— -
CD OO 00CD OO 00
Substrat (Stahlgrundlage)Substrate (steel base)
+ Duplex-Chrom+ Duplex chrome
+ 0,11 kg (1/4 Ib.) Steinzinn (38 cm χ 10"6,+ 0.11 kg (1/4 Ib.) Stone pewter (38 cm χ 10 " 6 ,
15 microinch.es)
4· Duplex-Chrom15 microinch.es)
4 · Duplex chrome
+ 0,11 kg (1/4 Ib.) wiederfIiessendes Zinn '+ 0.11 kg (1/4 Ib.) Re-flowing tin
(38·οιη. χ 10-6, 15 microinches) + Duplex-Chrom(38 οιη. Χ 10-6, 15 microinches) + Duplex chrome
+ elektroplattiertes Zink (102 cm χ 10 ,+ electroplated zinc (102 cm χ 10,
40 microinches)
+ Duplex-Chrom40 microinches)
+ Duplex chrome
oderor
+durch Eintauchen von 2,0 Sekunden aufgebrachter Zinnüberzug (Halögenbad ) + Duplex-Chrom+ tin coating applied by immersion for 2.0 seconds (halogen bath) + Duplex chrome
+.heissgetauchtes Zink (1020 cm χ 10" , 400 microinches, reguläi?e Flitter) + Duplex-Chrom (5,0 mg/0,09 m2)+. hot-dipped zinc (1020 cm χ 10 ", 400 microinches, regular tinsel) + duplex chrome (5.0 mg / 0.09 m 2 )
oderor
+ durch Eintauchen von 6,0 Sekunden aufgebrachter Zinnüberzug (Halogenbad) + Duplex-Chrom (10,0 mg/0,09 m2)+ tin coating applied by immersion for 6.0 seconds (halogen bath) + duplex chromium (10.0 mg / 0.09 m 2 )
Stunden bis zur Bildung von 10 % Rotrost 'Hours until 10 % red rust forms
2 - 5 ,2 - 5,
2-3 2002-3 200
2-3 2002-3 200
--
4,5 2004.5 200
127127
295295
JFS 7522 SX ' ,. ,JFS 7522 SX ',. ,
Die erste Angabe in der Tabelle ist Duplex-Chrom direkt über einer Stahlgrundlage, und die Stundenzahl bis zur Bildung von 10 % Rotrost lag im Bereich zwischen 2 und 3 Stunden. Es wurde, wie vorstehend angegeben, gefunden, dass die Zeit bis zum Erreichen eines gegebenen Prozentgehaltes an Rotrost für einen Duplex-Chromüberzug direkt über·Stahl nicht wesentlich mit der Überzugsstärke schwankt. Die zweite Angabe in der Tabelle zeigt, dass eine mit Zinn (.Loch- bzw. Steinzinn in reiner Form oder so wie es ist) überzogener Stahlgrundlage etwa den gleichen Schutz bis zur 10%igen Eotrostbildung ergibt. Falls sich an den . Zinnüberzug ein Duplex-Chromüberzug anschliesst, wird jedoch die Korrosionsbeständigkeit ganz erheblich verbessert, und es wurde festgestellt, dass der Schutz über. Zinn allein um etwa 200 Stunden verbessert wurde.The first entry in the table is duplex chrome directly over a steel base, and the number of hours it took for 10 % red rust to form ranged between 2 and 3 hours. As noted above, it has been found that the time to reach a given percentage of red rust for a duplex chrome plating directly over steel does not vary significantly with plating thickness. The second item in the table shows that a steel base coated with tin (perforated or stone tin in its pure form or as it is) provides approximately the same protection up to 10% rust formation. If the. Tin plating is followed by a duplex chrome plating, but the corrosion resistance is considerably improved, and it has been found that the protection is over. Tin alone has been improved by about 200 hours.
Die nächste Angabe in der Tabelle zeigt, dass wiederfliessendea Zinn (anfangs abgeschiedenes Steinzinn, das zur Legierungsbildung,wieder fliessend ist) das gleiche Ausmass an Schutz gegenüber Rotrost ergibt wie Steinzinn. Wiederum wird der Schutz gegen Rotrostbildung durch Aufbringung eines Duplex-Chromüberzugs in den durchgeführten Versuchen erheblich gesteigert auf etwa 200 Stunden.The next entry in the table shows that refluxing a Tin (initially deposited stone tin, which is used to form an alloy, then flows again) the same amount in protection against red rust results in like stone pewter. In turn protection against red rust formation is provided by applying a duplex chrome coating in the tests carried out considerably increased to about 200 hours.
Es zeigte sich, dass elektroplattiertes Zink direkt über Stahl etwa 4· Stunden Schutz bis zur Bildung von 10~ % Rotrost ergab. Wenn das elektroplattierte Zink mit Duplex-Chrom überzogen ist, wurde jedoch festgestellt, dass sich der Schutz von etwa 25 auf 65 Stunden erstreckt. Wenn das elektroplattierte Zink mit Zinn überzogen ist, wird der Schutz gegenüber Rotrostbildung nicht wesentlich gesteigert. Wird jedoch im Anschluss an den Zinnüberzug ein Duplex-Chromüberzug aufgebracht, so zeigte sich, dass der Schutz gegenüber liotrostbildung wesentlich gesteigert wirdIt was found that electroplated zinc directly over steel gave about 4x hours of protection to the formation of 10 ~ % red rust. However, when the electroplated zinc is coated with duplex chrome, the protection has been found to extend from about 25 to 65 hours. If the electroplated zinc is coated with tin, the protection against red rust formation is not increased significantly. However, if a duplex chrome coating is applied after the tin coating, it has been shown that the protection against the formation of liotrost is significantly increased
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auf 200 Stunden, bevor eine Rotrostbildung von 10 % eintrat.to 200 hours before a red rust formation of 10 % occurred.
Wie sich aus der letzten Angabe der Tabelle ergibt, liefert heissgetauchtes Zink über Stahl einen Schutz bis zur Bildung von 10 % Eotrost von 93 Stunden. Duplex-Chrom über heissgetauchtem Zink verlängert den Schutz auf 127 Stunden. Andererseits verlängert Zinn über dem Zink den Schutz auf nur ψν Stunden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, wenn Duplex-Chrom über Zinn abgeschieden ist, das wiederum über Zink aufgebracht ist, sich der Schutz gegen Hotrostbildung auf 295 Stunden erstreckt, eine wesentliche und ausserordentIiehe Steigerung.As can be seen from the last information in the table, hot-dipped zinc over steel provides protection up to the formation of 10 % rust for 93 hours. Duplex chrome over hot-dipped zinc extends protection to 127 hours. On the other hand, tin over zinc extends the protection to only ψν hours. It should be noted, however, that when duplex chromium is deposited over tin, which in turn is deposited over zinc, the protection against hot rust formation extends to 295 hours, a substantial and extraordinary increase.
Die vorstehende TabelIe zeigt, dass ein mit Zinn und Duplex-Chrom oder Zink plus Zinn plus Duplex-Ohrom überzogenes Stahlsubstrat hinsichtlich des Schutzes gegen Botrostbildung erheblich verbessert ist. The above table shows that a steel substrate coated with tin and duplex chromium or zinc plus tin plus duplex earpiece is considerably improved in terms of protection against rust formation.
B e i β ρ i el 9. . For β ρ i el 9..
Proben aus 0,11 kg (1/4· Ib.) Stein- und wiederfIiessendes Zinn (38 cm χ 10 , 15 microinches-Stärke) werden katho disch in einer NagCO^-Losung bei etwa 30 A/0,09 m des Substrats während etwa 10 Sekunden gereinigt. Die kathodisch gereinigten Proben werden gespült und in ein Chlorwasserstoff säure-Spülbad etwa 2 bis 3 Sekunden eingetaucht. Die Proben werden dann abgespült und abgequetscht und dann in einer Duplex-Chromüberzugslösung (30 g/l -CrO,, 0,3 g/1 SO^) bei 100 A/0,09 m2 des Substrats während 2,4- Sekunden el ektroplattiert. Die Proben werden dann abgepresst, mit HCl gespült (einschliesslich Spülung mit heiseer HCl) und anschliessend in heiseer Luft getrocknet. Die Proben werden dann dem üblichen Salzsprühtest unter- Samples of 0.11 kg (1/4 lb.) stone and reflowing tin (38 cm 10, 15 microinches thickness) are cathodic in a NagCO ^ solution at about 30 A / 0.09 m of the substrate cleaned for about 10 seconds. The cathodically cleaned samples are rinsed and immersed in a hydrochloric acid rinsing bath for about 2 to 3 seconds. The samples are then rinsed and squeezed and then in a duplex chrome coating solution (30 g / l -CrO ,, 0.3 g / 1 SO ^) at 100 A / 0.09 m 2 of the substrate for 2.4 seconds electroplated. The samples are then pressed, rinsed with HCl (including rinsing with hot HCl) and then dried in hot air. The samples are then subjected to the usual salt spray test.
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zogen. Bei durchgeführten Versuchen trat keine 10%ige Rotrostbildung ein, bis nach 216 Stunden der Aussetzung gegenüber der Salzbesprühung.pulled. No 10% concentration occurred in the tests carried out Red rust formation on until after 216 hours of exposure to salt spray.
Das obige Beispiel zeigt die Wirksamkeit von Zinn-Duplex-Chrom über Stahlsubstrat hinsichtlich der Salzsprühbeständigkeit. The above example shows the effectiveness of tin duplex chromium over steel substrate for salt spray resistance.
Proben aus mit Zink (elektroplattiert und heissgetaucht) überzogenen Stahlplatten wurden entfettet und in einerSamples made with zinc (electroplated and hot dipped) coated steel plates were degreased and placed in a
fe Chlorwasserstoffsäurelösung gebeizt, gespült und' abgequetscht. Die Proben wurden dann in ein übliches Halogenbad eingetaucht (das in typischer Weise Zinnchlorid, Natriumfluorid, Natriumbifluorid und Natriumchlorid enthielt), Im Fall des elektroplattieren Zinks wird eine einzige Tauchung während 2 bis 5 Sekunden verwendet, während im Fall von heissgetauchtem Zink sechs Tauchungen von 1 Sekunde angewendet werden. Die getauchten Proben werden gespült und abgequetscht, und anschliessend mit einer elektrolytischen Duplex-Chrombehandlung, wie vorstehend beschrieben, bearbeitet. Im Anschluss an die elektrolytische Duplex-Ghrombehandlung werden die Proben gespült und abgequetscht und dem Salzsprühtest unterworfen. Wie sich ausPickled, rinsed and squeezed off with a hydrochloric acid solution. The samples were then immersed in a standard halogen bath (typically containing tin chloride, sodium fluoride, Containing sodium bifluoride and sodium chloride), in the case of zinc electroplating it becomes a single Dip used for 2 to 5 seconds, while in the case of hot dipped zinc, six 1 second dips be applied. The immersed samples are rinsed and squeezed, and then with an electrolytic Duplex chrome treatment machined as described above. Following the electrolytic duplex ghrome treatment the samples are rinsed and squeezed off and subjected to the salt spray test. How out
™ der obigen Tabelle X ergibt, haben Versuche gezeigt, dass diese Behandlungen die Korrosionsbeständigkeit wesentlich verbessern.™ of Table X above, tests have shown that these treatments significantly improve the corrosion resistance.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Behandlungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die wiedergegebene Vorrichtung ist besonders zum "überziehen von Streifen geeignet, z. B. Stahlstreifen, die einen Ausgangszinküberzug darauf aufweisen. Der Streifen ist mit 10 bezeichnet und wird gezeigt, wie er über eine erste Kontaktwalze 12, die zur Rotation um eine Welle 14 angeordnet ist, geführt wird* Der Streifen wandert um die Walze 12 und erstreckt sich nach unten zwischen die Elektroden 32a und 32b in eine Behandlungskammer oder einen Tank 16, in dem eine elektrolytische Lösung 18 enthalten ist. Eine Senkbzw. Tauchwalze 20 ist in Mähe des Bodens des Tanks 16 angeordnet und ist zur Rotation um eine Welle 22 gelagert. Die Welle 22 ist durch Träger 24a und 24b gehalten, die wiederum in einer Rahmenkonstruktion 26a und 26b gelagert sind. Nach Umlauf um die Senkwalze 20 wandert der Streifen 10 nach aufwärts zwischen den Elektroden 34a und 3^b aus der Kammer 16 und teilweise um eine Kontaktwalze 28, die drehbar um eine Welle 30 angeordnet ist.Figs. 1 to 4 show a treatment device for Implementation of the method according to the invention. The device shown is particularly for "coating" Strips suitable, e.g. B. Steel strips that have a starting zinc coating exhibit on it. The strip is designated 10 and is shown moving over a first contact roller 12, which is arranged to rotate about a shaft 14, is guided * The strip moves around the roller 12 and extends downward between electrodes 32a and 32b into a treatment chamber or tank 16 in which an electrolytic solution 18 is included. A lowering or The dip roller 20 is near the bottom of the tank 16 and is mounted for rotation about a shaft 22. The shaft 22 is held by supports 24a and 24b, which in turn are mounted in a frame structure 26a and 26b are. After revolving around the sink roller 20, the strip 10 migrates upwards between the electrodes 34a and 3 ^ b of the chamber 16 and partially around a contact roller 28 which is rotatably arranged around a shaft 30.
Innerhalb des Behälters 16 ist eine erste Anodenstruktur angebracht, die aus Anodenelementen 32a und 32b aufgebaut ist, welche an entgegengesetzten Seiten des Streifens 10 bei der Eingangszone des Streifens in den Überzugstank angeordnet sind. Eine zweite Anodenstruktur JA- aus-den Anodenelementen 34a und 34-b ist in dem Tank an einer Ausgangszone angeordnet, von welcher der Streifen 10 aus dem Tank austritt. Die Austrittsanodenelemente 34a und 34b sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des Streifens 10 angeordnet· Durch Anbringung der Anodenelemente an beiden Seiten des Streifens können beide Seiten des Streifens-über-Mounted within the container 16 is a first anode structure made up of anode members 32a and 32b disposed on opposite sides of the strip 10 at the entry zone of the strip into the coating tank. A second anode structure JA- from-the anode elements 34a and 34-b is arranged in the tank at an exit zone from which the strip 10 emerges from the tank. The outlet anode elements 34a and 34b are also arranged on opposite sides of the strip 10.By attaching the anode elements to both sides of the strip, both sides of the strip can be
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zogen werden. Die Anodenelemente 32a und 34a sind in dem Tank durch Montierungs- und Isolierungselemente $6 und 38 angebracht. Ähnliche Montierungs- und Isolierungselemente 40 und 42 sind zur Anbringung der Anodenelemente 32b und 34b an den Halterungen 24a und 24b eingesetzt.Die Montierungs- und Isolierungselemente 38 und 42 am Boden der Anodenelemente dienen auch als Abdeckung, um den Stromfluss zu solchen Teilen des Streifens in dem Bad, die den Anodenelementen nicht benachbart sind, zu verhindern. Zusätzliche Abdeckungselemente 43a und 43b (Fig. 2 und 3) werden zwischen den Anoderistrukturen 32 und 34 verwendet, um eine bipolare Wirkung und Stromstreuung zu verhindern, die bei der Plattierung einer oder beider Anodenstrukturen auftreten können.be pulled. The anode members 32a and 34a are mounted in the tank by mounting and insulating members $ 6 and 38. Similar mounting and isolating elements 40 and 42 are used to attach the anode elements 32b and 34b to the brackets 24a and 24b. The mounting and isolating elements 38 and 42 at the bottom of the anode elements also serve as a cover to prevent the flow of current to such parts of the strip in FIG the bath which are not adjacent to the anode elements. Additional cover members 43a and 43b (Figures 2 and 3) are used between the anode structures 32 and 34 to prevent bipolar action and current leakage that can occur when cladding one or both anode structures.
Jedes Anodenelement ist so ausgebildet, dass es getrennt mit positivem Strom aus einer nichtgezeigten Gleichstromquelle versorgt wird. Der negative Strom aus der gleichen Quelle wird zu dem Streifen 10, in spezieller Weise durch die Kontaktwalzen 12 und 28, geführt. Somit dient der Streifen 10 als eine elektrische Kathode in dem Plattierungssystem, während eines oder'mehrere der Anodenelemente 32a, 32b, 34a und 34b als eine elektrische Anode dienen.Each anode element is designed to be separate with positive current from a direct current source, not shown is supplied. The negative current from the same source is passed to the strip 10, in a special way the contact rollers 12 and 28 out. Thus, the strip 10 serves as an electrical cathode in the plating system, during one or more of the anode elements 32a, 32b, 34a and 34b serve as an electrical anode.
Die vorstehend in Verbindung mit den Beispielen beschriebene, elektrolytische Lösung füllt den Tank 16 bis zu der in · den Zeichnungen angegebenen Höhe. Das Ausmass, zu dem die Eintritts- und Austrittsanodenstrukturen 32 und 34 eintauchen, bestimmt die wirksame Überzugslänge des Bades. Die Leitung 50 dient als Ablass.The above described in connection with the examples, electrolytic solution fills the tank 16 to the level indicated in the drawings. The extent to which the Immerse inlet and outlet anode structures 32 and 34, determines the effective coating length of the bath. The line 50 serves as a drain.
Eines der Anodenelemente, z. B. das Anodenelement 32a, ist in Fig. 4 wiedergegeben. Es weist Befestigungsbügel 32a-1One of the anode elements, e.g. B. the anode element 32a reproduced in FIG. 4. It has mounting brackets 32a-1
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und 52a-2 auf, durch die Anodenelemente an den Montierungselementen 56, welche die Anodenstruktur festlegen, befestigt sind.and 52a-2, by the anode members on the mounting members 56 defining the anode structure are attached.
Ein Paar Quetschwalzen 54a und 54b ist oberhalb der Aus- · trittszone des Überzugstanks angeordnet, um überschüssige Überzugsflüssigkeit von dem Streifen 10 zu entfernen, wenn er aus dem Tankaaustritt.A pair of nip rollers 54a and 54b are arranged above the exit zone of the coating tank in order to remove excess Remove coating liquid from strip 10 as it exits the tank.
Im Betrieb wird der Streifen durch den Tank geführt, um darauf einen überzug herzustellen. Ein oder mehrere Anoden- | elemente werden betätigt, um den gewünschten Überzug herzustellen. Insbesondere wird eines oder werden beide Anodenelemente 52a und 54a angeschlossen, so dass der Elektroplattierungsstrom von dort fliesst, wenn es erwünscht ist, die Unterseite des Streifens 10 zu überziehen. Eines oder beide der Anodenelemente 52b und 54b werden unter Strom gesetzt, um einen Elektroplattierungsstrom davon abzuleiten, , falls die Oberseite des Streifens überzogen werden soll.In operation, the strip is fed through the tank in order to to make a coating on it. One or more anode | elements are operated to produce the desired coating. In particular, one or both of the anode elements 52a and 54a connected so that the electroplating current flows from there when it is desired to coat the underside of the strip 10. One or both of the anode members 52b and 54b are energized to derive electroplating current therefrom, if the top of the strip is to be coated.
Es erwies sich in einigen Fällen als zweckmäasig, nur ein oder beide Anodenelemente entweder an der Eingangszone zu dem Tank oder an der Austrittszone aus dein Tank, jedoch λ nicht an diesen beiden Zonen unter Strom zu setzen. Falls nur eines oder beide der Eintrittsanodenelemente 52a und 5^b unter Strom gesetzt werden, werden Teile des Streifens elektr©plattiert, sobald sie in die Überzugslösung eingetaucht sind. Teile des Streifens erhalten, nachdem sie einmal an diesen Eintrittsanoden vorbei sind, tatsächlich keinen Elektroplattierungsstrom. Diese Teile des Streifens werden also nach dem ersten Eintauchen elektroplattiert, wonach das Eintauchen praktisch ohne weitere Elektroplattierung fortgesetzt wird. Während dieses Eintauchvorgangs kann ein gewisses Tauclxüberziehen des Streifens auftreten,In some cases it has proven to be useful to energize only one or both anode elements either at the entry zone to the tank or at the exit zone from the tank, but not λ in these two zones. If only one or both of the entry anode elements 52a and 5 ^ b are energized, portions of the strip will be electr plated once they are immersed in the coating solution. Portions of the strip, once past these entry anodes, actually receive no electroplating current. These parts of the strip are thus electroplated after the first immersion, after which the immersion is continued with practically no further electroplating. Some dew coating of the strip may occur during this immersion process.
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das sich von dem Elektroplattierungsvorgang unterscheidet.which is different from the electroplating process.
Wenn andererseits nur eines oder bei.de der Austrittsanodenelemente 34a und 34b unter Strom gesetzt werden, werden Teile des Streifens zuerst in die Überzugslösung eingetaucht, wobei das Eintauchen fortgesetzt wird, bis schliesslich Elektroplattierung stattfindet, wenn diese Teile durch die Austrittszone vorüber an den Anodenelementen 34-a und. 3^-b wandern. Das vorherige Eintauchen vor dem Elektroplattieren kann ein gewisses Tauchüberziehen herbeiführen.On the other hand, if only one or at.de of the exit anode elements 34a and 34b are energized become parts of the strip is first immersed in the coating solution, continuing the immersion until finally electroplating takes place when these parts pass through the exit zone past the anode elements 34-a and. 3 ^ -b wander. That prior immersion prior to electroplating may introduce some dip coating.
Es wurde gefunden, dass der überzug auf dem* Streifen hinsichtlich der Stärke und Farbe in Abhängigkeit davon variiert, ob die Elektroplattierung an der Eintrittszone oder an der Austrittszone des Tanks stattfindet. Stahlstreifen von 25 cm Breite, sowohl im nichtüberzogenen Zustand als in .dem mit Zink überzogenen Zustand, wurden in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 bis 4 behandelt» Die gesamte wirksame Plattierungslänge zwischen den Eintritts- und Austrittsanoden betrug etwa 0,6 m. Da die Badhöhe stets oberhalb des Bodens der Anoden liegt, verändern Abänderungen des Badvolumens nur die Weglänge, die zur Elektroplattierung zur Verfügung steht· In einer Reihe durchgeführter Versuche wurde die wirksame Elektroplattierungslänge von 0,15 m (0,5 feet) bis zu einem Maximum von 0,6 m (2,0 feet) variiert, wodurch ein Verhältnis von Plattierungslänge zu Eintauchlänge von 1:8 bis 1 :2 eingestellt wurde. Es wurde festgestellt, dass auf einer mit Zink überzogenen Stahlplatte ein Verhältnis einer Plattierungslänge zur Eintauchlänge von etwa 1. : 4 zusammen mit verzögertem Abwischen von überschüssiger über- ' zugslösung von dem Streifen und Abspülen der Lösung von der behandelten Oberfläche eine Steigerung des Gewichts des Oxidbestandteils des Chromüberzugs und eine Veränderung der Farbe des Überzugs von Grau nach Braun verursachte. Bei Ver-It was found that the coating on the * strip with respect to the thickness and color will vary depending on whether the electroplating is on the entry zone or on the Exit zone of the tank takes place. Steel strips 25 cm wide, both in the uncoated state and in the with Zinc coated condition, were treated in the device according to FIGS. 1 to 4. The total effective plating length between the inlet and outlet anodes was about 0.6 m Anodes, changes in the bath volume only change the path length that is available for electroplating · In a number of experiments conducted, the effective electroplating length has been found to be from 0.15 m (0.5 feet) to varied to a maximum of 0.6 m (2.0 feet), giving a clad length to immersion length ratio of 1: 8 until 1: 2 was set. It was found that on a steel plate coated with zinc there was a ratio a plating length to immersion length of about 1: 4 along with delayed wiping off excess over- ' pull solution from the strip and rinse the solution off of the treated surface, an increase in the weight of the oxide component of the chromium coating and a change in the Color of the coating from gray to brown. In the event of
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änderungen der Stromdichte von 50 bis 200 A/0,09 m (amperes per square foot) des Streifens und bei einer Ge-Changes in current density from 50 to 200 A / 0.09 m (amperes per square foot) of the strip and in the case of a
samtbehandlung bis zu 300 Coulomb/0,09 m (coulombs per square foot) wogen die auf mit Zink überzogenem Stahl er- samtbehandlung up to 300 coulomb / 0.09 m (coulombs per square foot) weighed on the ER-coated steel with zinc
zeugten Chromüberzüge A bis 22 mg/0,09 m (mg per square foot) und enthielten ein Gewichtsverhältnis von Chrommetall zu Oxid von 1 : 2 bis 1 : 8. Es wurde festgestellt, dass diese überzüge gute Korrosionsbeständigkeit und gute Anstrichshaftung liefern.Chromium coatings A produced up to 22 mg / 0.09 m (mg per square foot) and contained a weight ratio of chromium metal to oxide of 1: 2 to 1: 8. These coatings were found to provide good corrosion resistance and good paint adhesion.
Eine andere Reihe an nichtüberzogenem Stahl durchgeführter Versuche zeigte, dass die Reihenfolge der Elektroplattierung und des Eintauchens die Zusammensetzung hinsichtlich der Bestandteile des Chromüberzugs und dessen Farbe beeinflussten. Duplex-Überzüge mit einem Gewichtsverhältnis von Chrommetall zu Chromoxid von 1 : 4- von bläulicher Farbe wurden unter Anwendung lediglich der Eintrittsanoden 32a und 32b erzeugt, und man liess den Streifen durch die Lösung vorbei an den Austrittsanoden 34-a und 3^b laufen, die ohne Strom blieben (Reihenfolge! Eintauchen und gleichzeitiges Elektroplattieren mit anschliessendem Eintauchen ohne Elektroplattierung). Es wurde festgestellt, dass nach Umkehr dieses Verfahrens, nämlich, indem die Eintrittsanoden und 32b stromlos gelassen wurden und die Elektroplat-. n^ nur mit den Austrittsänoden 34-a und yVo-- durchgeführt wurde (Reihenfolge! zuerst Eintauchen, dann später Elektroplattieren), hell metallisch graue Überzüge mit einem Gewicht von 4 bis 12 mg/0,09 m erhalten wurden, die ein Gewichtsverhältnis von Chrommetall zu Chromoxid von etwa 1 ! 1 aufwiesen. Sämtliche auf diese Weise in dieser Versuchsserie hergestellten überzüge besassen gute Anstrichshaftung. Es sei darauf hingewiesen, dass bei Duplexüberzügen über Zink bei gleicher entsprechender Reihenfolge, wie oben angegeben, bläuliche und graue Farben erhalten wurden.Another set of tests performed on uncoated steel showed that the order of electroplating and immersion affected the composition of the chromium plating constituents and color. Duplex coatings with a 1: 4 weight ratio of chromium metal to chromium oxide of bluish color were produced using only entrance anodes 32a and 32b and the strip was run through the solution past exit anodes 34-a and 3 ^ b, which remained without electricity (sequence! immersion and simultaneous electroplating with subsequent immersion without electroplating). It was found that after reversing this procedure, namely by leaving the inlet anodes 32 and 32b de-energized and the electroplate. n ^ was carried out only with the exit senodes 34-a and yVo-- (sequence! first immersion, then later electroplating), bright metallic gray coatings with a weight of 4 to 12 mg / 0.09 m were obtained, which had a weight ratio of Chromium metal to chromium oxide of about 1! 1. All of the coatings produced in this way in this test series had good paint adhesion. It should be pointed out that in the case of duplex coatings over zinc, bluish and gray colors were obtained in the same corresponding sequence as stated above.
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Verbesserte Schweissleistung Improved welding performance
Eine Reihe durchgeführter Versuche zeigten, dass, wenn Duplex-Chromüberzüge gemäss der Erfindung verwendet wurden, die Lebensdauer von Schweisselektroden in Schweisseinrichtungen, die zum Verschweissen von Stahl verwendet wurden, die mit solchen überzügen hergestellt warf,ngegenüber denjenigen ohne solche Überzüge erheblich gesteigert war. Im speziellen wurden in einem durchgeführten Versuch über 7000 einzelne Widerstandsschweissungen mit Schweisselektroden durchgeführt, ohne dass irgendeine merkliche Verschlechterung der Elektroden eintrat. In diesem Versuch war der geschweisste Stahl mit einer Zinkelektroplattierung, die einen Duplex-Chromobenüberzug besasss, überzogen. Eine Schweisskraft von 181 kg(400 pounds),' eine Schweisszeit von 10 Zyklen und ein Schweisstrom von etwa 11 000 A wurden angewendet.A series of tests carried out showed that, when duplex chromium coatings were used according to the invention, the life span of welding electrodes in the welding equipment used for welding of steel, the cast made with such coatings, n over those without such coatings significantly increased was. In particular, in an experiment carried out, over 7000 individual resistance welds were carried out with welding electrodes without any noticeable deterioration in the electrodes. In this experiment the welded steel was coated with a zinc electroplating which had a duplex chrome top coating. A weld force of 181 kg (400 pounds), a weld time of 10 cycles, and a weld current of approximately 11,000 amps were used.
Die Fig. 5 bis 12 enthalten Kurven, welche aus der Analyse der erfindungsgemäss erzeugten Überzüge entwickelten Daten,' insbesondere hinsichtlich der Veränderung verschiedener Verfahrensparameter, graphisch wiedergeben.Figures 5 through 12 contain curves resulting from the analysis of the coatings produced according to the invention developed data, ' in particular with regard to the change in various process parameters, graphically.
Fig. 5 (A und B) zeigen.die Wirkung der Streifengeschwindigkeit, Stromdichte und des Verhältnisses von CrO, ; SCL. Teil A der Fig. 5 gibt das Gewicht des Chromoxidbestand- . teils in mg/0,09m ( mg per square foot) gegen das Verhältnis von CrO, : SO^ für verschiedene Stromdichten, die sich aus den Kurven ergibt, wieder. Die Kurven in Teil A beziehen sich sämtlich auf eine Gesamt-Coulomb-Behandlungshöhe von 200 Coulomb/0,09 m (coulombs per square foot) des Substrats und eine Streifengeschwindigkeit in der überzugs-Figures 5 (A and B) show the effect of stripe speed, current density and the ratio of CrO,; SCL. Part A of Figure 5 gives the weight of the chromium oxide component. partly in mg / 0.09m (mg per square foot) against the ratio of CrO,: SO ^ for different current densities, which results from the curves. The curves in Part A all relate to a total coulomb treatment height of 200 coulombs / 0.09 m (coulombs per square foot) of the substrate and a strip speed in the coating
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lösung von 15 m/min (50 feet per minute). Bei den durchgeführten Versuchen wurden überzogene Streifenproben jeweils zur Form eines Zylinders gebogen, der in der Lösung mit einer vorbestimmten peripheren Geschwindigkeit während · des Überzugsverfahrens gedreht wurde.solution of 15 m / min (50 feet per minute). In the tests carried out, coated strip samples were each bent into the shape of a cylinder, which in the solution at a predetermined peripheral speed during of the coating process.
Teil B der Fig. 5 enthält eine Reihe von Kurven, die in der gleichen Weise wie die Kurven in Teil A mit der Ausnahme entwickelt wurden, dass in diesem Fall die Streifengeschwindigkeit in der Überzugslösung 90 m/min. (300 feet per minute) betrug. Aus einem Vergleich der Teile A und B Λ ergibt sich, dass, wenn alle anderen VerfahrensvariablenPart B of Figure 5 contains a series of curves developed in the same way as the curves in Part A except that in this case the strip speed in the coating solution is 90 m / min. (300 feet per minute). A comparison of parts A and B Λ shows that if all other process variables
si^ch
konstant bleiben, leine Erhöhung der Streifengeschwindigkeit
eine Steigerung des Gewichtes des in dem Überzug abgeschiedenen Chromoxidbestandteils ergibt. Beispielsweise wurden
bei einer Streifengeschwindigkeit von 15 m/minv (50 feet
per minute), einem Verhältnis von CrO, .: SO2^ von 100 : 1
und einer Stromdichte von 100 A/0,09 m etwa 4 mg Ghromoxidbestandteil
je 0,09 m (square foot) des Substrats abgeschieden, wie in Teil A gezeigt ist. Unter Bezugnahme auf
Teil B werden für die gleichen Verfahrensbedingungen mit der Ausnahme einer Steigerung der Geschwindigkeit aus
90m/min (300 fe.et per minute) etwa 8,5 mg Oxidbestandteil ' _
je 0,09 m (square foot) des Substrats abgeschieden« ™si ^ ch
remain constant, an increase in the strip speed will result in an increase in the weight of the chromium oxide component deposited in the coating. For example, at a strip speed of 15 m / minv (50 feet per minute), a ratio of CrO,.: SO 2 ^ of 100: 1 and a current density of 100 A / 0.09 m, about 4 mg of chromium oxide component per 0.09 m (square foot) of substrate as shown in Part A. With reference to Part B, for the same process conditions with the exception of an increase in speed of 90 m / min (300 feet per minute), approximately 8.5 mg of oxide component are deposited per 0.09 m (square foot) of the substrate " ™
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Die Wirkungen der Variation der Stromdichte sind in jedem der Kurv einsätze des Teils A und B der Fig. 5 wiedergegeben. Beispielsweise ist aus den Kurven in Teil A unter Annahme eines Verhältnisses von CrO, : SO^ von 100 ; 1 ersichtlich, dass, wenn die Stromdichte von 300 auf 200 auf 100 auf 50The effects of varying the current density are in each the curve inserts of part A and B of FIG. 5 reproduced. For example, it is assumed from the curves in part A. a ratio of CrO: SO ^ of 100; 1 can be seen, that when the current density goes from 300 to 200 to 100 to 50
ο sich ο yourself
A/0,09 m herabgesetzt wird, /die sich ergebenden Chromoxidbestandteile in dem Überzug entsprechend von etwa 1,9 etwa 2,7, 4,0 bzw. 5,4 mg/O,09 m des Substrats steigern,A / 0.09 m is reduced / the resulting chromium oxide components increase in the coating accordingly from about 1.9 to about 2.7, 4.0 or 5.4 mg / 0.09 m of the substrate,
• i ■• i ■
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Beide Kurvensätze der Teile A und B der Fig. 5 zeigen auch die Abhängigkeit der Beziehung zwischen den Chromoxidbestandteilen in dem Überzug von dem Verhältnis von CrO, : SO^, wobei alle anderen Faktoren konstant bleiben. Beispielsweise ergibt in Teil B die Kurve, welche die Bezie- · hung für eine Stromdichte von 50 A/0,09 m2 anzeigt, dass die Chromoxidbestandteile von etwa 17 mg/0,09 m bei einem Verhältnis von CrO, : SO^, von 50 : 1 auf etwa 7 mg Oxidbestandteile je 0,09 m des Substrats bei einem Verhältnis von 200 : 1 variierten.Both sets of curves of parts A and B of Fig. 5 also show the dependence of the relationship between the chromium oxide constituents in the coating on the ratio of CrO 1: SO 1, with all other factors remaining constant. For example, in part B the curve showing the relationship for a current density of 50 A / 0.09 m 2 shows that the chromium oxide components of about 17 mg / 0.09 m with a ratio of CrO,: SO ^, varied from 50: 1 to about 7 mg of oxide components per 0.09 m of substrate at a ratio of 200: 1.
Die Kurven der Teile A und B der Fig. 5 zeigen, dass die Oxidbestandteile in dem Überzug ansteigen bei (1) Erhöhung der Streifengeschwindigkeit, (2) Herabsetzung der Stromdichte und (3) Herabsetzung des Verhältnisses von CrO, :The curves of parts A and B of FIG. 5 show that the Oxide constituents in the coating increase with (1) increasing the stripe speed, (2) decreasing the current density and (3) lowering the ratio of CrO,:
Die Kurven der Fig. 6 erläutern die Beziehung zwischen dem Verhältnis von in kaustischen Mitteln löslichen zu in kaustischen Mitteln unlöslichen Chrombestandteilen als eine Funktion der Stromdichte für verschiedene Badverhältnisse von Chromsäure : Sulfat. Die Kurven geben eine Gesamt-Coulomb-Behandlungshöhe von 200 Coulomb/0,09 m2.des Substrats. Die Kurven des Teils A in Fig. 6 wurden für eine Streifengeschwindigkeit von 15 m/min (50 feet per minute) während des Überzugsverfahrens entwickelt, während die Kurven des Teils B für eine Streifengeschwindigkeit von 90 m/min (500 feet per minute) -entwickelt wurden. Wie sich aus dem Vergleich der Teile A und B ergibt, steigt das Verhältnis von in kaustischen Mitteln löslichen zu in kaustischen Mitteln unlöslichen Überzugsbestandteilen an, wenn die Streifengeschwindigkeit erhöht wird, wobei sämtliche anderen Verfahrensbedingungen konstant bleiben.The curves of Figure 6 illustrate the relationship between the ratio of caustic soluble to caustic insoluble chromium components as a function of current density for various chromic acid: sulfate bath ratios. The curves give a total coulomb treatment height of 200 coulombs / 0.09 m 2 of the substrate. The curves of Part A in Figure 6 were developed for a strip speed of 15 m / min (50 feet per minute) during the coating process, while the curves of Part B for a strip speed of 90 m / min (500 feet per minute) - were developed. As can be seen from a comparison of Parts A and B, the ratio of coating ingredients soluble in caustic agents to insoluble in caustic agents increases as the strip speed is increased, with all other process conditions remaining constant.
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Beispielsweise zeigt bei einem Verhältnis von GrO, J ^ von 50 i 1 und einer Stromdichte von 100 A/0,09 m die Kurve des Teils A, welche eine Streifengeschwindigkeit von 15 m/min. (50 feet per minute) darstellt, dass das Verhältnis von in kaustischen Mitteln löslichen zu in kaustischen Mitteln unlöslichen Bestandteilen etwa 1,9 betrug. Für die gleichen Bedingungen mit Ausnahme einer Streifengeschwindigkeit von 90 m/min (500 feet per minute) lag das sich aus Teil B ergebende Verhältnis bei etwa 5»60. Jede dieser Kurvenreihen der Teile A und B zeigt, dass bei Erhöhung der Stromdichte das Verhältnis von in kaustischen Mitteln " löslichen zu in kaustischen Mitteln unlöslichen Chrombestandteilen in dem Überzug abfällt.For example, with a ratio of GrO, J ^ of 50 i 1 and a current density of 100 A / 0.09 m, the curve of part A, which shows a strip speed of 15 m / min. (50 feet per minute) represents that the ratio of ingredients soluble in caustic agents to ingredients insoluble in caustic agents was about 1.9. For the same conditions, except for a strip speed of 90 m / min (500 feet per minute), the ratio resulting from Part B was about 5-60. Each of these series of curves for parts A and B shows that as the current density increases, the ratio of chromium components soluble in caustic agents to insoluble chromium constituents in the coating decreases.
Fig. 7 enthält -Kurven, welche den Einfluss der Coulomb-Behandlungshöhe auf die Abscheidung der Chrombestandteile wiedergibt. Die Kurven wurden für ein Verhältnis von CrO2. : SO,, von 50 : 1 bei zwei verschiedenen Stromdichten von 50 und 100 A/0,09 mc des Substrats entwickelt. Die obere, eine durchgehende linie wiedergebende Kurve gibt das Gesamtgewicht der löslichen Chrombestandteile (C7 contains curves which show the influence of the Coulomb treatment level on the deposition of the chromium components. The curves were for a ratio of CrO 2 . : SO ,, of 50: 1 at two different current densities of 50 and 100 A / 0.09 m c of the substrate. The upper curve, showing a solid line, gives the total weight of the soluble chromium constituents (C.
in dem Substrat in mg/O,09 m (mg per square foot) gegen die Behandlungshöhe für eine Stromdichte von 50 A/0,09 m wieder. Die untere, als durchgehende Linie ausgebildete ■ J54j»ye ergibt das .Gewicht des unlöslichen Chrombestandteils (Cr0) für die gleiche Stromdichte wieder. Die beiden gestrichelten Kurven gegen die Gewichte der löslichen und unlöslichen Ghrombestandteile bei einer Stromdichte von in the substrate in mg / 0.09 m (mg per square foot) against the treatment height for a current density of 50 A / 0.09 m. The lower, formed as a continuous line, gives the weight of the insoluble chromium component (Cr 0 ) for the same current density. The two dashed curves against the weights of the soluble and insoluble chromium components at a current density of
100 A/0,09 m wieder. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die Gesamt-Coulomb-Behandlungshöhe abfällt, die Gewichte der löslichen und unlöslichen Überzugsbestandteile ebenfalls zurückgehen. Es wird angenommen, dass eine Behandlungshöh.e von 20 Coulomb/0,09 m des Substrats eine praktische Min-100 A / 0.09 m again. It should be noted that if the total Coulomb treatment level drops, so do the weights of the soluble and insoluble coating ingredients go back. It is assumed that a treatment height e of 20 coulombs / 0.09 m of the substrate a practical minimum
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ItIt
JFS 7522 dest-Coulomb-Behanalungshöhe darstellt.JFS 7522 represents the dest-Coulomb treatment height.
Da für jede Kurve in Fig, 7 die Stromdichte konstant ist, ist die Coulomb-Höhe bei jedem beliebigen Punkt in der A Kurve der Behandlungszeit und damit der ÜberzugsstärkeSince the current density is constant for each curve in FIG. 7, the coulomb height at any point in the A curve is the treatment time and hence the coating thickness
2 22 2
äquivalent, da A/m χ Zeit in Sekunden gleich Goulomb/m ist. Eine Untersuchung der Kurven in Fig. 7 ergibt, dass, ■ wenn die Goulomb-Höhe ansteigt und der Überzug gleichzeitig stärker wird, die Geschwindigkeit die Zunahme beider Bestandteile sich nicht wesentlich verändert. Etwa das gleiche Verhältnis von löslichem Bestandteil (Oxid) zu unlöslichem Bestandteil (Metall) liegt bei sämtlichen Coulomb-Werten vor. Dies zeigt," dass bei sämtlichen-Coulomb-Werten sowohl Oxid als auch Metall abgeschieden werden und dass somit ein vermischter Duplex-Überzug erzeugt wird, im Gegensatz zu einem Überzug aus diskreten, gesonderten Schichten aus Oxid und metallischem Material.equivalent, since A / m χ time in seconds equals Goulomb / m is. Examination of the curves in FIG. 7 reveals that, ■ as the goulomb height increases and the coating becomes thicker at the same time, the speed increases both Components does not change significantly. About the same ratio of soluble component (oxide) to insoluble constituent (metal) is present in all Coulomb values. This shows "that for all-Coulomb values both oxide and metal are deposited, thus creating a mixed duplex coating is, in contrast to a coating of discrete, separate layers of oxide and metallic material.
Fig. 8 gibt die Gewichte der Chrombestandteile in dem Überzug (in kaustischen Mitteln lösliche und in kaustischen Mitteln unlösliche Bestandteile) als eine Funktion des Verhältnisses von CrO, : SO^ für verschiedene ChromsäureFigure 8 gives the weights of the chromium components in the coating (ingredients soluble in caustic agents and insoluble in caustic agents) as a function of Ratio of CrO,: SO ^ for different chromic acids
(CrO,)-Konzentrationen wieder. Die mit Gr +^ bezeichneten Kurven stellen die in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteile (Chromoxide) dar, während die mit Cr0 bezeichneten Kurven die in kaustischen Mitteln unlöslichen (Chrommetall) Bestandteile darstellen. Es ergibt sich aus Fig. 8, dass die unlöslichen Chrombestandteile ziemlich gleich bei Variationen des Verhältnisses von CrO, : SO^, von 300 : 1 zu 25 s 1 bleiben, während die in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteile bei einem abfallenden Lösungsverhältnis ziemlich stark ansteigen. Diese Kurven zeigen auch, dass bei einem gegebenen Verhältnis von CrO, : SO^ die Abschei-(CrO,) concentrations again. The curves marked with Gr + ^ represent the constituents soluble in caustic agents (chromium oxides), while the curves marked with Cr 0 represent the constituents insoluble in caustic agents (chrome metal). It can be seen from Fig. 8 that the insoluble chromium constituents remain pretty much the same with variations in the ratio of CrO,: SO ^, from 300: 1 to 25 sec. These curves also show that for a given ratio of CrO,: SO ^ the deposition
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dungswirksamkeit der in kaustischen Mitteln unlöslichen und löslichen Chrombestandteile von 15 auf "40 g/l Lösung zunehmen, während die Chromoxidabscheidung im Bereich von ^etwa 3»5 bis etwa 7>5 mg/0,09 m ■ für den gleichen Anstieg der CrO^-Konzentration liegt.effectiveness of those insoluble in caustic agents and soluble chromium components from 15 to "40 g / l solution increase while the chromium oxide deposition is in the range of ^ about 3 »5 to about 7> 5 mg / 0.09 m ■ for the same increase the CrO ^ concentration.
Die Kurven der Fig. 9 zeigen die Wirkung der Badtemperatur auf das Gewicht der Überzugsbestandteile. Die Kurven wurdenThe curves of Figure 9 show the effect of bath temperature on the weight of the coating components. The curves were
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bei einem Behandlungswert von 200 Coulomb/0,09 m und bei zwei verschiedenen Verhältnissen von CrO, : SO., von 50 : 1 und 100 : 1 entwickelt. Die Kurven der Teile A und B beziehen sich auf ein überzugsbadverhältnis von 50 : 1 und geben entsprechend das tiberzugsgewicht gegen die Stromdichte der in kaustischen Mitteln löslichen und unlöslichen Bestandteile wieder. Die Kurven in den Teilen C und D beziehen sich auf ein Verhältnis von CrO, : SO^ von 100 : 1. Die Kurven in jedem Teil der Figur zeigen die Beziehung des Gewichts des Bestandteils gsgen die Stromdichte für zwei verschiedene Badtemperaturen, nämlich 66° C (150° F) und Raumtemperatur. Es ist.offensichtlich, dass die Badtempera·^ tür im allgemeinen eine grössere Wirkung auf die in kaustischen Mitteln unlöslichen Bestandteile auf die in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteile ausübt. Die Kurven der Teile A und G der Fig. 9 liegen im allgemeinen bei verschiedenen Badtemperaturen dicht beinander, während die Kurven der Teile B und D für die verschiedenen Badtemperaturen ziemlich weit auseinandergerückt sind. Beispielsweise sind die in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteile bei einer Stromdichte von 100 A/0,09 ra und einem Badverhältnis von 50 : 1 grob in der Nähe von 5 mg/O,09 m für zwei verschiedene Badtemperaturen, wie in Teil A gezeigt. Jedoch sind die in kaustischen Mitteln unlöslichen Bestandteile bei der gleichen Stromdichte und dem gleichen Badverhältnis in der Gegend von 5 1/2 mg/O,09 m bei einer Bad- at a treatment value of 200 coulombs / 0.09 m and at two different ratios of CrO,: SO., of 50: 1 and 100: 1. The curves of parts A and B relate to a coating bath ratio of 50: 1 and accordingly represent the coating weight versus the current density of the constituents soluble and insoluble in caustic agents. The curves in parts C and D refer to a ratio of CrO,: SO ^ of 100: 1. The curves in each part of the figure show the relationship of the weight of the component versus the current density for two different bath temperatures, namely 66 ° C (150 ° F) and room temperature. It is evident that the bath tempera generally has a greater effect on the constituents insoluble in caustic agents than on the constituents soluble in caustic agents. The curves of parts A and G of Fig. 9 are generally close together at different bath temperatures, while the curves of parts B and D are quite far apart for the different bath temperatures. For example, at a current density of 100 A / 0.09 ra and a bath ratio of 50: 1, the constituents soluble in caustics are roughly in the vicinity of 5 mg / 0.09 m for two different bath temperatures, as shown in Part A. However, the caustic-insoluble constituents of agents at the same current density and the same bath ratio in the area of 5 1/2 mg / O, 09 m at a bath
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ToTo
temperatur von 66° C (150° F) und bei einem geringerentemperature of 66 ° C (150 ° F) and at a lower
Wert von rand 3 mg/O,09 m bei Raumtemperatur.Value of rand 3 mg / 0.09 m at room temperature.
Die Kurven der Fig. 10 zeigen den Einfluss der Stromdichte auf die Uberzugsbestandteile. Die eine durchgezogene Linie wiedergebende Kurve stellt das Überzugsgewicht in mg/O,09 m an in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteilen gegen die Stromdichte dar, während die als gestrichelte Linie dargestellte Kurve die Beziehung für die in kaustischen Mitteln unlöslichen Überzugsbestandteile wiedergibt. Es sei vermerkt, dass in der Gegend einer Stromdichte vonThe curves in FIG. 10 show the influence of the current density on the coating components. The one solid line The curve showing the coating weight in mg / 0.09 m of constituents soluble in caustic agents versus the current density, while that as a dashed line The curve shown shows the relationship for the coating constituents which are insoluble in caustic agents. Be it notes that in the area a current density of
6 A/0,09 m beide Überzugsbestandteile schaif abfallen. Es wird angenommen, dass die unterste praktische Stromdichte,6 A / 0.09 m, both parts of the coating should fall off. It it is assumed that the lowest practical current density,
die verwendet werden kann, in der Gegend von 6 A/0,09 m liegt.which can be used in the area of 6 A / 0.09 m lies.
Fig. 11 zeigt den Einfluss des pH-Wertes auf das Gewicht der Überzugsbestandteile. Die aus der durchgezogenen Linie bestehende Kurve gibt die Beziehung zwischen dem Gewicht und dem pH-Wert für die in kaustischen Mitteln löslichen Überzugsbestandteile wieder, während die als gestrichelte Linie dargestellte Kurve die Beziehung für die in kaustischen Mitteln unlöslichen Bestandteile wiedergibt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gewicht je Flächeneinheit sowohl der löslichen als der unlöslichen Bestandteile mit zunehmendem pH-Wert scharf abfällt. Es wird angenommen, dass ein pH-Wert von etwa 2,0 eine praktische obere Grenze für irgendein Duplex-Chromüberzugsverfahren darstellt.Fig. 11 shows the influence of pH on the weight of the coating components. The one from the solid line existing curve gives the relationship between weight and pH for those soluble in caustics Coating constituents again, while the curve shown as a dashed line shows the relationship for those in caustic Agent reproduces insoluble constituents. It should be noted that the weight per unit area both the soluble and the insoluble constituents fall sharply with increasing pH. It is believed that a pH of about 2.0 is a practical upper limit for any duplex chrome plating process.
Sämtliche oben aufgeführten Kurven zeigen allgemein die Beziehungen zwischen den verschiedenen Parametern des Überzugsverfahrens. Wie oben angegeben, wird im allgemeinen an genommen, dass die Höhe des pH-Wertes unterhalb etwa 2,0All of the curves listed above generally show the relationships between the various parameters of the coating process. As indicated above, it is generally believed that the level of pH is below about 2.0
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gehalten werden muss. Bei einem pH-Wert oberhalb von etwa 2,0 erfolgt praktisch keine Abscheidung des in kaustischen Mitteln unlöslichen Chrombestandteils (Chrommetall). Die pH-Wertsbegrenzung auf der unteren Seite wird durch die Konzentration an Chromsäureanhydrid bestimmt. Man nimmt an, dass die Beibehaltung des pH-Wertes unter etwa 1,5 zu bevorzugen ist.must be kept. At a pH above about 2.0 there is practically no deposition of the caustic Agent of insoluble chromium component (chromium metal). The pH limit on the lower side is determined by the Determined concentration of chromic anhydride. It is believed that maintaining the pH below about 1.5 is preferable.
Wie ebenfalls angegeben, soll die Stromdichte oberhalb etwaAs also stated, the current density should be above about
P-P-
6 A/0,09 m des Substrats gehalten werden. Die Mindeststromdichte wird durch die Abscheidungsspannung der in kaustischen Mitteln unlöslichen Bestandteile (Chrommetall) geregelt. Die Stromdichte hat keine echte obere Grenze. Bei durchgeführten Versuchen lagen Stromdichten bis herauf zu 600 A/0,09 m . Bei der praktischen Durchführung wird die obere Grenze bezüglich der Stromdichte durch Überlegungen, z. B. elektrische Kontaktwalzenkapazität, Liniengeschwindigkeit (line speed), Badbewegung und Tankgrösse, bestimmt. Obgleich es nicht angenommen wird, dass es eine effektive Begrenzung des Coulomb-Wertes gibt, wird ungeachtet dessen ein Mindest-Coulomb-Behandlungswert von etwa 20 Coulomb/6 A / 0.09 m of the substrate. The minimum current density is determined by the deposition voltage of the caustic Means insoluble constituents (chromium metal) regulated. The current density has no real upper limit. at Current densities were up to 600 A / 0.09 m. In practice, the upper limit with regard to the current density is determined by considerations, z. B. electrical contact roller capacity, line speed (line speed), bath movement and tank size determined. Although it is not believed that there is an effective limit on the Coulomb value, it is a minimum coulomb treatment value of about 20 coulomb /
0,09 w- des Substrats als zweckmässig erachtet.0.09 w- of the substrate is considered appropriate.
Die Temperatur kann über einen weiten Bereich variiert werden und wird bei irgendeiner geeigneten Hohe, z. B. unterhalb von 38° C (100° i1) gehalten.The temperature can be varied over a wide range and is set at any suitable level, e.g. B. kept below 38 ° C (100 ° i 1 ).
Die Konzentration an sechswertigen Chromionen in der Überzugslösung soll im allgemeinen oberhalb von etwa 2,6 g/l gehalten werden, um das Bad ausreichend leitend zu machen, so dass keine übermässig hohe Spannung zum Betrieb erforderlich ist. Es gibt keine echte obere Begrenzung hinsichtlich der Konzentration an sechswertigen Chromionen in der Lösung, ausgenommen eine Begrenzung, die durch die Löslich-The concentration of hexavalent chromium ions in the coating solution should generally be above about 2.6 g / l be held in order to make the bath sufficiently conductive, so that no excessively high voltage is required for operation. There is no real upper limit as to the concentration of hexavalent chromium ions in the Solution, except for a limitation caused by the solubility
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keit des die sechswertigen Ghromionen liefernden Materials bestimmt ist. Im technischen Betrieb machen beispielsweise höhere Chromsäurekonzentrationen die Überzugslösung stärker viskos und steigern die Abziehverluste (drag-out losses). Eelativ hohe Konzentrationen von 300 g/l an Chromsäureanhydrid wurden in Versuchen angewendet.of the material supplying the hexavalent chromium ions is determined. In technical operations, for example, higher chromic acid concentrations make the coating solution stronger viscous and increase the drag-out losses. Relatively high concentrations of 300 g / l of chromic anhydride were used in experiments.
Das Verhältnis von sechswertigem Chromion zu Chromaktivatorion kann über einen weiten Bereich varrieren. Bei relativ hohen Verhältnissen, z. B. über etwa 260 s 1, beginnt das Abscheidungsgewicht je Coulomb-Elektrizität im allgemeinen abzunehmen, und die Abscheidungswirksamkeit kann auf einen unbrauchbaren Wert abfallen. Bei dem unteren Ende des Bereichs, z. B. unterhalb von etwa 5 > 1i kann eine Artd Tauchüberziehen in dem Fall stattfinden, dass ein Substrat in die Lösung eingetaucht wird, das nicht der Elektroplattierungswirkung unterzogen wird. Die direkte Reaktion, die zwischen Substrat und Lösung stattfinden kann, ergibt im allgemeinen einen scharfen Anstieg an in kaustischen Mitteln löslichen Bestandteilen (Oxid) und hinsichtlich der Erzeugung eines gefärbten Überzugs. Bei durchgeführten Versuchen wurde das Verhältnis von sechswertigem Chromion zu Aktivatorion von einem niedrigen Wert von etwa 1 s Λ bis auf einen hohen Wert von etwa 520 : 1 variiert,' und es wurden annehmbare Überzüge erzeugt.The ratio of hexavalent chromium ion to chromium activator ion can vary over a wide range. At relatively high conditions, e.g. For example, over about 260 s-1, the deposition weight per coulomb electricity generally begins to decrease and the deposition efficiency may drop to an unusable level. At the lower end of the range, e.g. E.g., below about 5 > 1i, some kind of dip coating may take place in the event that a substrate is immersed in the solution which is not subjected to the electroplating action. The direct reaction that can take place between substrate and solution generally results in a sharp increase in the caustic solubles (oxide) and in the production of a colored coating. In experiments carried out, the ratio of hexavalent chromium ion to activator from a low value of about 1 s Λ up to a high value of about 520: 1 varies, 'and acceptable coatings were generated.
Das Duplex-Überzugsverfahren ist vielseitig und kann zur Abscheidung eines Chromüberzugs von guter Qualität verwendet werden, der in kaustischer Lösung lösliche und unlösliche Chrombestandteile und in jedem beliebigen gewünschten Gewichtsverhältnis, das vorzugsweise im Bereich von etwa M- :1 bis etwa 1 : 30 liegen kann, enthält.The duplex plating process is versatile and can be used to deposit a good quality chrome plating which can contain chromium components soluble and insoluble in caustic solution and in any desired weight ratio, preferably in the range of about M- : 1 to about 1:30 , contains.
Das Chromüberzugsgewicht und die Zusammensetzung stehen imThe chrome coating weight and composition are given in
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Zusammenhang mit den Qualitätseigenschaften, z. B, Schweissbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Abriebsbeständigkeit, Anstreichbarkeit und dgl..Überzüge mit einem Verhältnis von unlöslichem zu löslichem Bestandteil von etwa 2:1 bis etwa 1 : 15 mit guten Gesamt ei genschaft en können über einen weiten Arbeitsbereich erzeugt werden. Um eine Verbesserung einer spezifischen Qualität zu erhalten, können die einzelnen Gewichte der Chrombestandteile geregelt werden, um das gewünschte Verhältnis von unlöslichem zu löslichem Bestandteil zu erhalten, indem die Badzusammensetzung und die Arbeitsbedingungen (in typischer Weise Stromdichte und Ge- · g schwindigkeit) je nach Notwendigkeit verändert werden.Relationship with the quality characteristics, e.g. B, weldability, corrosion resistance, abrasion resistance, paintability and the like. Coatings with a ratio of insoluble to soluble constituents of about 2: 1 to about 1: 15 with good overall properties can be produced over a wide working range. In order to obtain an improvement of a specific quality of the individual weights of the chrome components can be controlled to the desired ratio of insoluble to get to soluble component, by the bath composition and working conditions (typically current density and overall x g speed), depending on Need to be changed.
Es wurde beispielsweise gefunden, dass ein Duplex-Ghromüberzug,der insbesondere hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit geeignet ist, ohne fiücksicht auf die Fähigkeit zur Aufbringung eines Anstrichs, die Schweissbarkeit oder die Abriebsbeständigkeit, erhalten werden kann, wenn das Gewichtsverhältnis von Chrommetall- zu Chromoxidbestandteilen im. Bereich von etwa 1:1 bis etwa 1 : 30 liegt. Ein insbesondere hinsichtlich der Fähigkeit zur Aufbringung eines Anstrichs geeigneter Überzug kann erhalten werden, -wenn das Gewichtsverhältnis von Metall zu Oxid im Bereich von etwa 4 : 1 bis etwa 1 : 5 liegt. Ein Buplex-Chromuberzmg, der " sich insbesondere hinsichtlich der Schweissbarkeit eignet, kann erhalten werden, wenn das Gewichtsverhältnis von Hetall- zu Oxidbestandteilen im Bereich von etwa 4 : 1 bis etwa 1:15 liegt« Ein insbesondere hinsichtlich der Abriebsfestigkeit besonders geeigneter/Überzug kann erhalten werden, wenn das Gewichts verhältnis von Hetall zu Oxid im Bereich von etwa 4 : 1 bis etwa 1 : 2 liegt. It was for example found that a duplex Ghromüberzug, the corrosion resistance is particularly suitable in terms without fiücksicht to the ability to apply a paint, the weldability or the abrasion resistance can be obtained when the weight ratio of Chrommetall- to Chromoxidbestandteilen in. The range of about 1: 30: 1 to about. 1 A coating which is particularly suitable with regard to the ability to apply a paint can be obtained when the weight ratio of metal to oxide is in the range from about 4: 1 to about 1: 5. A buplex chrome coating which is "particularly suitable with regard to weldability" can be obtained if the weight ratio of metal to oxide components is in the range from about 4: 1 to about 1:15 can be obtained when the weight ratio of metal to oxide is in the range of about 4: 1 to about 1: 2.
Die Farbe des Überzuge kann auch durch das Verhältnis von Metall zu Oxid in dem Überzug geregelt werden, Sa wurde fest-The color of the coating can also be determined by the ratio of Metal to be regulated to oxide in the plating, Sa was fixed-
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gestellt, dass Überzüge direkt über Stahl eine helle, metallisch graue Farbe aufweisen, wenn das Gewichtsverhältnis von Metall zu Oxid etwa 1 : 1 beträgt und dass sie im allgemeinen eine bläuliche Farbe aufweisen, wenn das Gewi chtsverhältnis etwa 1 : 4- beträgt. Andererseits weisen Duplex-Überzüge über mit Zink überzogenem Stahl eine grauefound that coatings directly over steel are a light, metallic gray color when the weight ratio from metal to oxide is about 1: 1 and that they are generally bluish in color when the wt ratio is about 1: 4. On the other hand, wise Duplex coatings over zinc coated steel a gray one
Farbe auf, wenn das Oxidgewicht geringer als etwa 7 mg/O,09 m ist und das Gewichtsverhältnis von Oxid zu Metall in dem Überzug weniger als etwa 2,5 beträgt. Wenn diese Überzüge über mit Zink überzogenem Stahl ein Oxidgewicht oberhalb von etwa 7 mg/O,09 m aufweisen und wenn das Gewichtsverhältnis von Oxid zu Metall über etwa 2,5 beträgt, ist die · Farbe des Überzugs blau-bräunlich bis braun.Color on when the oxide weight is less than about 7 mg / 0.09 m and the weight ratio of oxide to metal in the coating is less than about 2.5. If these coatings over zinc coated steel have an oxide weight above about 7 mg / 0.09 m and if the weight ratio from oxide to metal is above about 2.5, the color of the coating is blue-brownish to brown.
Es ist somit offensichtlich, dass die Duplex-Überzüge der Erfindung über einen weiten Bereich von Eigenschaften variiert werden können, um jede beliebige Anzahl von Qualitätsstandardwerten durch die Veränderung irgendeiner Anzahl von Verfahrensparametern zu erfüllen.It is thus evident that the duplex coatings of the Invention over a wide range of properties can be varied to any number of quality standard values by changing any number of To meet process parameters.
Synergistische Wirkung von Zink und Chrommetall-Chromoxid-UberzÜKen " Synergistic effect of zinc and chrome metal-chromium oxide coatings "
Fig. 12 gibt die Auftragung von Daten wieder, welche die Salzsprühlebensdauer (Stunden eines Überzugs im Salzsprühmedium, bevor 5 % Hotrost erhalten wird) als eine Funktion der Überzugsstärke wiedergeben. Die untere Kurve in der Figur zeigt die Leistungsfähigkeit einer mit Zink elektroplattierten Stahlplatte. Die obere Kurve in der Figur zeigt die Leistungsfähigkeit einer Stahlplatte, die zunächst mit Zink (elektroplattiert) und anschliessend mit einem Obenüberzug aus Chrommetall-Chromoxiden gemäss der überzogen ist. Der in Fig. 12 mit "Duplex-ChromFigure 12 plots data showing salt spray life (hours of coating in salt spray medium before 5% hot rust is obtained) as a function of coating thickness. The lower curve in the figure shows the performance of a zinc electroplated steel plate. The upper curve in the figure shows the performance of a steel plate which is initially coated with zinc (electroplated) and then with a top coating of chromium metal-chromium oxides according to FIG. The one in Fig. 12 with "Duplex-Chrom
r über Stahl" bezeichnete Punkt zeigt die jJotrostverninderode The point marked over steel "shows the jJotrostverninderode
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JFS 7522 '^JFS 7522 '^
Leistungsfähigkeit eines Duplex-Chromüberzugs direkt über Stahl. Es wurde gefunden, dass unabhängig von der Chromüberzugsstärke die Zeit bis zum Erreichen von 5 % Rotrost für einen Duplex-Chromüberzug direkt über Stahl etwa 2 Stunden beträgt. Man könnte erwarten, dass ein Duplex-Chromüberzug über Zink einfach einen festen Teilbetrag der Zeit zu dem durch Zink allein gegebenen Schutz addieren würde. Dies ist jedoch nicht der Fall, wie sich aus den Kurven der Fig. 12 ergibt. Die Differenz zwischen der oberen und der unteren Kurve ist kein feststehender Teilbetrag (von nur 2 Stunden); sie variiert vielmehr von einer Differenz von.etwa 55 Stunden für eine Zinkstärke von 102 χ 10" cm (40 χ 10" inch) " bis etwa 135 Stunden für eine Zinkstärke von 4-57 x 10" cm (180 χ 10^" inch). Diese Kurven erläutern die Tatsachen, die in den durchgeführten Versuchen ermittelt wurden, nämlich dass sich ein synergistischer Rostbeständigkeitseffekt von Zink und Duplex-Chromüberzügen ergibt.Performance of a duplex chrome plating directly over steel. It has been found that regardless of the chrome coating thickness, the time to reach 5 % red rust for a duplex chrome coating directly over steel is about 2 hours. One might expect that a duplex chrome plating over zinc would simply add a fixed fraction of the time to the protection provided by zinc alone. However, this is not the case, as can be seen from the curves in FIG. The difference between the upper and lower curves is not a fixed partial amount (of only 2 hours); rather, it varies from about 55 hours for a zinc thickness of 102 10 "cm (40 χ 10" inch) "to about 135 hours for a zinc thickness of 4-57 x 10" cm (180 χ 10 ^ "inch These curves explain the facts which were found in the tests carried out, namely that there is a synergistic rust-resistant effect of zinc and duplex chrome coatings.
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00-9886/197 A00-9886 / 197 A
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