DE3209559A1

DE3209559A1 - Process for electrodepositing an alloy coating on a metal object, in particular a zinc/nickel alloy coating on steel strip

Info

Publication number: DE3209559A1
Application number: DE19823209559
Authority: DE
Inventors: Richard Ing. Elzer (grad.), 5450 Neuwied; Karl-Heinz Dr.Rer.Nat. Kilian; Johannes Dr.-Ing. 5470 Andernach Siewert; Hans-Ulrich Dr.-Ing. 5419 Dernbach Weigel
Original assignee: Rasselstein AG
Current assignee: Rasselstein AG
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1982-03-16
Publication date: 1982-09-23

Abstract

In the process for electrodepositing an alloy coating on a metal object, in particular a zinc/nickel alloy coating on steel strip, the electrodeposition of the alloy coating is preceded by an intense electroless pretreatment of the metal object with the electrolyte in order first to deposit a zinc/nickel-containing thin primary layer so that the actual electrolytic zinc/nickel coating takes place on said primary layer. So that the alloy coating is deposited with a desired constant percentage composition, use is made of separate anodes which each contain only one alloy element and which are connected to separate electrical circuits in order to control the current at the anodes containing different alloy elements separately.

Description

Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Legierungs-Process for the galvanic deposition of an alloy

überzuges auf einem Metaligegenstand, insbesondere eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf Bandstahl.coating on a metal object, particularly a zinc-nickel alloy coating on steel strip.

ir Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Legierungsüberzuges auf einem Metallgegenstand insbesondere eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf Bandstahl, unter Verwendung löslicher, jeweils nur ein Legierungselement enthaltender Anoden Bandstähte mit Zink-Nickel-Legierungsüberzügen finden Verwendung, wenn Horrosionsbstandigkit gefordert wird. Dahei ist wichtig, daß sie auch im verformten Zustand eine gute Korrosionshfustc7ndigkeit behalten. Diesbezüglich führen bekannte galvanische Abscheidungsverfahren zu nicht ganz befriedigenden Ergebnissen.The invention relates to a method for the electrodeposition of a Alloy coating on a metal object, in particular a zinc-nickel alloy coating on steel strip, using soluble, each containing only one alloy element Anode steel strips with zinc-nickel alloy coatings are used when corrosion resistance is required is required. It is important that it has a good shape even when deformed Retain resistance to corrosion. Known galvanic deposition processes lead in this regard to not entirely satisfactory results.

Bei dem galvanischen Abscheiden eines Legierungsüberzuges auf einem Metallgegenstand, insbesondere eines Zink-Nickelauch Legierungsüberzuges auf BandstahL kommt esydarauf an, daß der Legierungsüberzug eine vorbestimmte konstante prozentuale Zusammensetzung der Legierungselemente enthält. Die Abscheidung eines Legierungsüberzuges mit einer konstanten Zusammensetzung hängt jedoch von verschiedenen Faktoren, in erster Linie von der Konzentration der verschiedenen Legierungselemente im Elektrolyten ab. Eine einfache Steuerung der Konzentration der verschiedenen Legierungselemente im Elektrolyten ist bisher praktisch nicht möglich.When electrodeposing an alloy coating on a Metal object, in particular a zinc-nickel alloy coating on steel strip what matters is that the alloy coating has a predetermined constant percentage Contains composition of alloying elements. The deposition of an alloy coating However, having a constant composition depends on various factors in primarily on the concentration of the various alloying elements in the electrolyte away. Easy control of the concentration of the various alloying elements in the electrolyte has so far not been practically possible.

Bei einem bekannten Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf einem Stahldraht (US-PS 2 419 231) wurden getrennte Nickel- und Zinkanoden verwendet, deren jeweilige Oberfläche in einem Verhältnis gewählt wurde, wie die gewünschte prozentuale Zusammen- setzung des Legierungsüberzuges. Es wurden hierbei eine Vielzahl von Zinkanoden und Nickelanoden auf einem gemeinsamen Anodenträger so verteilt, daß sich die gewünschte Stromverteilung ergab. Hierbei führte jedoch jede Änderung der Verfahrensbedingungen, beispielsweise der Stromdirhte oder der Abscheidungsspannung zu einer Verschiebung in der Konzentration des Elektrolyten- und damit /1 liner unkuIt iii lierbaren Änderung der Legierungszusammensetzung und zti hweichungen in der Beschichtungsdicke. Auch war es bei dem bekannnten Verfahren nur möglich, die Legierungszusammensetzung dadurch zu ändern, daß man das jeweilige VErhältnis der auf dem Anodenträger angeordneten Nickel und Sirthanoden änderte, was einen erheblichen Arbeitsaufwand bedeutete.In a known method for the electrodeposition of a zinc-nickel alloy coating Separate nickel and zinc anodes were used on a steel wire (US Pat. No. 2,419,231), whose respective surface was chosen in a ratio like the one desired percentage total setting of the alloy coating. There were here a large number of zinc anodes and nickel anodes on a common anode support distributed so that the desired current distribution resulted. However, this led to it any change in the process conditions, for example the Stromdirhte or the Deposition voltage to a shift in the concentration of the electrolyte and thus / 1 liner uncoolable change in the alloy composition and additional deviations in the coating thickness. It was also with the known procedure only possible to change the alloy composition by changing the respective The ratio of the nickel and Sirth anodes arranged on the anode carrier changed, which meant a considerable amount of work.

In Dettner, Elze Handbuch der Galvanotechnik" Band II, Carl Hanser Verlag 1966, Seiten 468/469 ist beschrieben, zur Abscheidung von Nickel-Kobalt-Legierungen einen Elektrolyten zu verwenden, der Nickel und Kobalt in einem bestimmten Verhältnis enthält, wobei zur Aufrechterhaltung der konstanten Zusammensetzung des Elektrolyten Anoden aus beiden Metallen mit getrennten Stromkreisen empfehlenswert seien. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Elektrolytzusammensetzung müsse man entweder Anoden aus Legierungen mit hohem Kobaltgehalt (70%) oder Anoden aus den einzelnen Metallen mit einem Oberflächenverhältnis Kobalt : Nickel . 3 : 1 verwenden. Eine Steuerung möglichkeit zur Anpassung an veränderte Verfahrensbedingungen oder zur Änderung der Legierungszusammensetzung ist auch hier nicht gegeben.In Dettner, Elze Handbuch der Galvanotechnik "Volume II, Carl Hanser Verlag 1966, pages 468/469 is described for the deposition of nickel-cobalt alloys to use an electrolyte that contains nickel and cobalt in a certain ratio contains, whereby to maintain the constant composition of the electrolyte Anodes made of both metals with separate circuits are recommended. To the You either have to maintain a constant electrolyte composition Anodes made from alloys with a high cobalt content (70%) or anodes made from the individual Metals with a surface ratio of cobalt: nickel. Use 3: 1. One Control possibility to adapt to changed process conditions or to There is no change in the alloy composition here either.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Legierungsüberzuges auf einem Metallgegenstand, insbesondere eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf Bandstahl der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das zu Legierungsüberzügen mit guter Korrosionsbeständigkeit auch im verformten Zustand führt. Weiter soll in einfacher Weise eine Steuerung der Konzentration der unterschiedlichen Legierungselemente im Elektrolyten und damit die Abscheidung eines Legierungsüberzuges mit einer gewünschten konstanten prozentualen Zusammensetzung möglich sein.The invention is based on the object of a method for galvanic Depositing an alloy coating on a metal object, particularly one To create zinc-nickel alloy coating on steel strip of the type mentioned above, that to alloy coatings with good corrosion resistance even when deformed State leads. Furthermore, a control of the concentration of the different alloying elements in the electrolyte and thus the deposition of a Alloy coating with a desired constant percentage composition to be possible.

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The task at hand is achieved with a method as described by the claim 1 is characterized. Developments of the invention are in the subclaims described.

Überraschenderweise hat sich bei Versuchen zur Herstellung einer Zink-Nickel-Beschichtung herausgestellt, daß eine gute Korrosionsbeständigkeit dieses Werkstoffs im verformten Zustand nur erhalten wird, wenn dem galvanizehen Abscheidungsprozeß eine intensive stromlose Vorbehandlung des Metallgegenstandes wie des Bandstahls mit dem Elektrolyten vorangeht, und zwar zweckmäßig bei einer Strömungsgeschwindigkeit am Band von mindestens 2m/Sek. und einer Behandlungszeit von mindestens 5 Sekunden. Die stromlose Vorbehandlung kann dabei vonstatten gehen, indem der Bandstahl zunächst ein stromloses Elektrolytbad durchläuft oder indem der Elektrolyt auf den vorbeilaufenden Bandstahl aufgesprüht wird.Surprisingly, it has been found in attempts to produce a zinc-nickel coating found that this material has good corrosion resistance when deformed Condition is only obtained if the galvanic deposition process is an intensive one electroless pretreatment of the metal object such as the steel strip with the electrolyte precedes, and expediently at a flow velocity on the belt of at least 2m / sec. and a treatment time of at least 5 seconds. The electroless pretreatment can be done by first putting the steel strip in a currentless electrolyte bath passes through or by spraying the electrolyte onto the steel strip as it passes by will.

Durch diese stromlose Vorbehandlung unter hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Elektrolytbad und Band wird eine zink-nickel-haltige dUnne Primärschicht abgeschieden, so daß die eigentliche elektrolytische Zink-Nickel-Beschichtung auf dieser Primärschicht erfolgt.This electroless pretreatment at high relative speed A zinc-nickel-containing thin primary layer is formed between the electrolyte bath and the strip deposited so that the actual electrolytic zinc-nickel coating on this primary layer takes place.

Eine Steuerung der Konzentration der unterschiedlichen Legierungselemente im Elektrolyten und damit die Abscheidung eines Legierungsüberzuges mit einer gewünschten konstanten prozentualen Zusammensetzung wird dadurch erreicht, daß man die jeweils unterschiedliche Legierungselemente enthaltenden Anoden an getrennte Stromzuführungen anschließt und den Strom an den Anoden getrennt steuert.A control of the concentration of the different alloying elements in the electrolyte and thus the deposition of an alloy coating with a desired one constant percentage composition is achieved by the fact that each different alloy elements containing anodes to separate power supply lines and controls the current at the anodes separately.

Dies bedeutet, daß man beispielsweise mehrere Zinkanoden an einem gemeinsamen Anodenträger anordnet und diesen an eine eigene Stromzuführung anschließt. Anoden, die das zweite Legierungselement, beispielsweise Nickel, enthalten, werden an einem anderen Anodenträger angeordnet, der an eine zweite, getrennte Stromzuführung angeschlossen ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man durch unterschiedliche Steuerung des Stromes an den beiden Zink- bzw. Nickel-Anodenträgern die Konzentration der Komponenten im Elektrolyten leicht regeln kann. Die jeweils nur ein Legierungselement enthaltenden Anodenträger können hierbei in zwei verschiedenen Elektrolyttanks angeordnet sein, die miteinander über einen Vorratstank verbunden sind, so daß die Zusammensetzung des Elektrolyten, trotz getrennter Anodenträger, die Abscheidung einer einheitlichen Legierungszusammensetzung gewährleistet. Durch entsprechende Steuerung der Stromführung kann man in einfacher Weise auch andere prozentuale Zusammensetzungen des Legierungsüberzuges im Hinblick auf Erreichen einer guten Korrosionsbeständigkeit erhalten und diese Zusammensetzung auch dann konstant halten.This means that you can, for example, several zinc anodes on one arranges common anode support and connects this to its own power supply. Anodes containing the second alloying element, e.g. nickel, will be arranged on another anode support, which is connected to a second, separate power supply connected. This arrangement has the advantage that you can use different Control of the current on the two zinc or nickel anode carriers, the concentration can easily regulate the components in the electrolyte. Each only one alloy element containing anode carriers can be arranged in two different electrolyte tanks be connected to each other via a storage tank, so that the composition of the electrolyte, despite separate anode carriers, the deposition of a uniform Alloy composition guaranteed. By controlling the power supply accordingly other percentage compositions of the alloy coating can also be used in a simple manner obtained with a view to achieving good corrosion resistance and this Keep the composition constant even then.

Zweckmäßig wird das Verfahren so durchgeführt, daß man jeweils mehrere Anoden eines Legierungselementes, z.H. Zink, in einem gemeinsamen Anodenkorb anordnet und diesen an eine eigene, von Stromzuführungen zu Anoden körben , die Anoden eines anderen Legierungselementes, z.L.The process is expediently carried out in such a way that several Anodes of an alloy element, e.g. Zinc, arranged in a common anode basket and this to its own baskets from power supply lines to anodes, the anodes of a other alloy element, e.g.

Nickel,enthalten, getrennte Stromzuführung anschließt.Nickel, included, connects to separate power supply.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nicht auf das galvanische Abscheiden eines Zink-Nickel-Legierungsüherzuges beschränkt sein. Es kann gegebenenfalls auch zum Abscheiden von Blei-Zinn- oder Kupfer-Zink-Legierung angewendet werden.The method according to the invention is not intended to apply to electroplating a zinc-nickel alloy pull. It can also, if appropriate can be used to deposit lead-tin or copper-zinc alloys.

Anhand der beiliegenden Zeichnung soll das erfindungsgemäße Verfahren kurz erläutert werden. The method according to the invention should be based on the accompanying drawing will be briefly explained.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zum galvanischen Abscheiden eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf ein Stahlband 1. Dieses Stahlband 1 soll einseitig mit einem derartigen Legierungsüberzug versehen werden. Das Stahlband 1 ist über die Stromzuführungsrollen 2 als Kathode geschaltet. The drawing shows schematically an installation for galvanic deposition a zinc-nickel alloy coating on a steel strip 1. This steel strip 1 should be provided with such an alloy coating on one side. The steel belt 1 is connected to the power supply rollers 2 as a cathode.

Bevor das Stahlband 1 durch die Elektrolyttanks läuft, wird es bei 20 auf der zu beschichtenden Seite einer Vorbehandlung unterzogen, indem es stromlos mit Elektrolyt besprüht wird, um auf dem Band eine zink-nickel-haltige dünne Primärschicht abzuscheiden.Before the steel strip 1 runs through the electrolyte tanks, it is at 20 subjected to a pretreatment on the side to be coated by being electroless is sprayed with electrolyte to form a thin, zinc-nickel-containing primary layer on the strip to be deposited.

In einem ersten, mit einem geeigneten Eletrolyten gefüllten Tank 3 ist ein Anodenkorb 4 angeordnet, der mit Zinkanoden 5 gefüllt ist. Dieser Anodenkorb ist an eine Stromzuführung 6 angeschlossen. Mittels der elektrischen Schaltung 7, deren Aufbau ansich bekannt ist, kunn der Strom abhbngig von der Auflegedicke, der Bandgeschwindigkeit, der Bandbreite und der gewünschten Zusammensetzung des Legierungsüberzuges gesteuert werden. In a first tank filled with a suitable electrolyte 3 an anode basket 4 is arranged, which is filled with zinc anodes 5. This anode basket is connected to a power supply 6. By means of the electrical circuit 7, whose structure is known per se, the current can depend on the thickness of the surface Belt speed, the belt width and the desired composition of the alloy coating being controlled.

Es ist ferner ein zweites, ebenfalls mit Elektrolyt gefüllter Tank 8 vorgesehen, in dem ein Anoden@@@@ 9 angeordnet ist. Dieser Anodenkorb 9 ist mit Nickelanoden 10 gefüllt.There is also a second tank, also filled with electrolyte 8 provided in which an anode @@@@ 9 is arranged. This anode basket 9 is with Nickel anodes 10 filled.

Die Stromzuführung 11 zu dem zweiten Anodenkorb 9 ist unabhängig von der ersten Stromzuführung 6. Über eine der Schaltung 7 entsprechende Schaltung 12 kann der Strom am Anodenkorb 9 unabhängig von dem Anodenkorh 4 geregelt werden.The power supply 11 to the second anode basket 9 is independent of the first power supply 6. Via a circuit 12 corresponding to the circuit 7 the current at the anode basket 9 can be regulated independently of the anode basket 4.

Auf dem die Anlage von rechts nach links durchlaufenden Stahlband 1 wird im Tank 3 zunächst Zink aufgelöst. Im Tank 8 erfolgt dann die Auflösung von Nickel. Die Metailabscheidung erfolgt in beiden Tanks 3,8 als Legierung.On the steel belt running through the system from right to left 1, zinc is first dissolved in tank 3. The dissolution of then takes place in the tank 8 Nickel. The metal is separated in both tanks 3, 8 as an alloy.

Durch die getrennte Stromregelung an den Anudenkörben l und 9 wird die Konzentration von Zink und Nickel im Elektrolyten beeinflußt und dadurch die Zusammensetzung der abgeschiedenen Legierung im gewünschten Verhältnis konstant gehalten. Der Elektrolyt ist in beiden Tanks 3,8 der gleiche und wird den Tanks 3,8 aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 13 zugeführt.Due to the separate current control on the baskets 1 and 9, affects the concentration of zinc and nickel in the electrolyte and thereby the The composition of the deposited alloy is constant in the desired ratio held. The electrolyte is the same in both tanks 3.8 and is used in the tanks 3.8 supplied from a common storage container 13.

Gegebenenfalls wäre es auch denkbar, eine elektrisch isnlierte Bauweise jedes Anodenkorbes 4 bzw. 9 nach Eingangs-und Ausgangstrum des Bandes 1 vorzusehen.If necessary, it would also be conceivable to use an electrically isolated construction each anode cage 4 or 9 to be provided after the entry and exit sections of the strip 1.

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Claims

Claims% 3 Process for the galvanic deposition of an alloy coating on a metal object, in particular a zinc-nickel alloy coating Steel strip, using soluble anodes containing the alloying elements, by noting that before the galvanic deposition of the alloy coating an intensive electroless pretreatment of the metal object with the electrolyte he follows.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the pretreatment by passing the metal object through an electrolyte bath he follows.

3. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the pretreatment by spraying the electrolyte on the metal object he follows.

4.Verfahren according to claim 2 or 3, characterized g e k e n nz e i c h n e t that the pretreatment at a relative flow velocity of at least 2m / sec. and a treatment time of at least 5 seconds.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, using soluble, Anodes each containing only one alloying element, which are connected to separate circuits connected, by g e k e n n z e 1 c h n e t, that one the current to the different Alloy elements containing anodes controls separately.