[发明专利]用于制造涂覆有涂层的金属带的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造涂覆有涂层(B)的金属带(M)的方法，其中涂层包含铬金属和氧化铬，并且通过作为阴极连接的金属带在电解持续时间内与包含三价铬化合物的电解溶液(E)接触，涂层从电解溶液中以电解的方式施加到金属带上。当金属带以预设的带运行速度(v)沿带运行方向接连地被引导经过在带运行方向上依次设置的多个电解槽时，有效地沉积具有高的氧化铬份额的涂层，其中至少在沿带运行方向上观察的最后电解槽(1c；1h)中或者在后组电解槽(1g、1h)中，电解溶液的在电解槽体积上取平均的温度为最高40℃，并且在最后电解槽(1c)中或后组电解槽(1g、1h)中，金属带与电解溶液电解作用接触的电解持续时间小于2.0秒。

技术领域

本发明涉及用于制造涂覆有由铬和氧化铬构成的涂层的金属带的方法。

背景技术

为了制造包装，现有技术中已知以电解方式为钢板涂覆由铬和氧化铬构成的涂层，该钢板称为无锡钢板(“Tin Free Steel”，TFS)或称为“电解铬覆层钢(ECCS)”，为马口铁的替代品。这种无锡钢板的特征尤其在于：对漆或有机保护涂层(例如，由PP或PET构成的聚合物涂层)的良好附着能力。尽管铬和氧化铬的涂层厚度很小(通常小于20nm)，但铬涂层的钢板具有良好的耐腐蚀性，并且在用于制造包装的成型方法中，例如在深冲和展薄拉伸方法中具有良好的可加工性。

为了用含有金属铬和氧化铬的涂层来涂覆钢基底，现有技术中已知电解涂层方法，借助电解涂层方法利用含六价铬的电解质在带涂层设施中将涂层沉积到带状钢板上。当然，这种涂层方法由于在电解方法中使用含六价铬的电解质而危害环境和健康的特性而具有显著的缺点，并且必须在可预见的将来通过替代涂层方法来代替，因为将来会很快禁止使用含六价铬的材料。

由于上述原因，现有技术中已经开发出了可以避免使用含六价铬的电解质的电解涂层方法。因此，例如WO2015/177315 A1公开了一种用于为导电基底电解涂覆铬金属-氧化铬(Cr-CrOx)层的方法，其中导电基底尤其可以是无锡钢板(未涂覆钢板)或马口铁(镀锡钢板)，在该方法中，作为阴极连接的基底与包含三价铬化合物(Cr(III))的电解溶液接触，其中设有阳极，阳极抑制或至少减少铬(III)离子氧化成铬(VI)离子，并且移除在涂层电解沉积到基底表面期间形成的氢气气泡。在此已经确定，电解沉积涂层的沉积反应和表面质量与电解溶液的温度相关，在30℃与70℃之间的电解溶液温度适于产生具有良好表面外观的涂层。在此，40℃与60℃之间的优选温度范围被认为在高效的沉积反应方面是有利的，因为电解溶液在该温度下具有良好的导电性。

WO2015/177314 A1公开一种用于在带涂层设施中为带状钢板电解涂覆铬金属-/氧化铬(Cr-CrOx)层的方法，在该方法中，作为阴极连接的钢板以大于100m/min的高带运行速度被引导经过电解溶液，电解溶液包含三价铬化合物(Cr(III))。在此已观察到：涂层的组成极其显著地与电解质在阴极处的电流密度相关，其中涂层根据电解溶液中除三价铬化合物(Cr(III))之外还包含的成分而除了组成部分金属铬和氧化铬外还可以包含硫化铬和碳化铬，其中电流密度在电解沉积工艺中包含电解溶液的电解槽的阳极处被设定。已经确定：根据电流密度形成三个区域(区段I，区段II和区段III)，其中在具有最高为第一电流密度阈值的低电流密度的第一区域(区段I)中尚未在钢基底上进行含铬沉积，在具有中等电流密度的第二区域(区段II)中在所沉积的涂层的涂覆重量与电流密度之间存在线性关联，而在电流密度高于第二电流密度阈值(区段III)的情况下，所沉积的涂层部分分解，使得所沉积涂层的铬在该区域中的涂覆重量随电流密度上升首先下降，随后在电流密度更高时被调整到一稳定值。在此，在具有中等电流密度的区域(区段II)中，基本上将金属铬以直至80％的重量份额(以涂层总重量计)沉积在钢基底上，而在第二电流密度阈值之上(区段III)，涂层包含更高份额的氧化铬，该份额在具有更高电流密度的区域中为涂层的总涂覆重量的1/4与1/3之间。在此，发现各区域(区段I至区段III)相互限界的电流密度阈值与钢板移动经过电解溶液的带运行速度相关。