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Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen von Gegenständen aus Eisen und Eisenlegierungen mit Aluminium
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überziehen von Gegenstän- den aus Eisen und Eisenlegierungen mit Aluminium, bei dem der Gegenstand unter die Oberfläche eines
Bades von geschmolzenem Aluminium geführt und nachfolgend samt dem darauf befindlichen Aluminium- überzug aus dem Bad entfernt wird, wobei der Anteil an Verunreinigungen im Bad auf einem Minimum gehalten wird, indem das geschmolzene Bad ausreichend ruhig in einem Schmelztiegel aus nichtmetalli- schem feuerfestem Material aufrechterhalten wird.
Die Erfindung bezweckt, das Bad des Überzugsmetalles im geschmolzenen Zustand und weitestgehend frei von unerwünschten Verunreinigungen zu halten. Dies erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die zum Halten des Aluminiums in geschmolzenem Zustand erforderliche Wärme zur Ganze durch Wärmeleitung durch ein nichtmetallisches feuerfestes Heizelement zugeführt wird, das in unmittelbarer Tauchbertihrung mit dem geschmolzenen Aluminium steht, wobei das Bad ausreichend ruhig gehalten wird, so dass sich ausgeschiedene Teilchen von Eisen-Aluminium-Verbindungen, die im Bad durch die Einwirkung des Aluminiums auf das zu überziehende Eisen bzw. die Eisenlegierung entstehen und die schwerer sind als das ge- schmolzene Aluminium unter Schwerkrafteinflussabsetzenundin den auf dem Gegenstand gebildeten Überzug nicht eintreten bzw. diesen nicht aufrauhen können.
Darüber hinaus ist auf diese Weise das Bad in einem weitestmöglichst ruhigen Zustand gehalten, was zur Folge hat, dass Verunreinigungen, die zufällig eingeführt werden und eine getrennte Phase von verschiedener Dichte gegenüber dem geschmolzenen Überzugsmetall bilden, sich aus der Hauptmasse des Bades unter dem Einfluss der Schwerkraft absetzen können, ohne dass dabei Störungen durch wesentliche Konvektionsströmungen im Bad entstehen.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Schmelztiegel aus nichtmetallischem feuerfestem Material zur Aufnahme eines Bades von geschmolzenem Aluminium und ein in diesen sich erstreckendes Tauchheizrohr aus'nichtmetallischem feuerfestem Material guter Wärmeleitfähigkeit aufweist, das von dem geschmolzenen Aluminium umgeben und mit diesem in unmittelbarer Berührung gehalten ist, wobei eine Enrichtung zum Erwärmen des Heizrohrinneren bis oberhalb der Temperatur des geschmolzenen Aluminiums vorgesehen ist.
Bei den meisten Heisstauchüberzugsverfahren wird das geschmolzene Bad des Überzugsmetalles in einem metallischen Gefäss gehalten, üblicherweise aus Stahl oder Eisen, und das Metall im Gefäss wird durch die Verbrennung eines Brennstoffes unterhalb des Gefässes erhitzt. Die heissen Verbrennungsgase treffen unmittelbar auf die Unterfläche des Gefässes auf, und die Wärme wird auf das geschmolzene Überzugsmetall durch Wärmeleitung über die Gefässwände übertragen. Solche Vorrichtungen haben den Vorteil der Einfachheit und geringer Anschaffungskosten, und sie arbeiten sehr zufriedenstellend bei Verwendung beim Heisstauchüberziehen mit niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metallen, die nicht besonders reaktionsfähig bei der Überzugstemperatur sind, wie Blei und Zinn.
Solche Vorrichtungen sind auch im weiten Ausmass, jedoch weniger wirtschaftlich, zum Überziehen von Eisenmetallen mit Zink (Galvanisieren) verwendet worden, obgleich Zink das Eisen des Gefässes angreift und demzufolge die Lebensdauer von unmittelbar erhitzten Badgefässen für Gusseisen verhältnismässig kurz ist. Zum Überziehen von Stahl mit Aluminium sind unmittelbar erhitzte Gusseisengefässe gänzlich ungeeignet, denn die Schmelztemperatur von
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Aluminium ist beträchtlich höher als jene von Zink, und Aluminium reagiert mit Eisen unter Bildung einer intermetallischen Eisen-Aluminium-Verbindung viel rascher bei Aluminiumtemperaturen als Zink bei ge- wöhnlichen Tauchüberzugstemperaturen.
Auf Grund der Undurchführbarkeit der Verwendung unmittelbar erhitzter Eisengefässe zur AufÌ1ahme eines Bades aus geschmolzenem Aluminium wurde das geschmolzene Metall für Heisstauchaluminierver- fahren bisher meist üblicherweise in einem Schmelztiegel aus feuerfestem Material eingebracht und darin durch Induktionsheizvorrichtungen erhitzt. Der feuerfeste Schmelztiegel besteht aus einem Material, das praktisch inert gegenüber geschmolzenem Aluminium ist, und durch das Induktionsheizverfahren wird das Inbertlhrungkommen von Aluminium mit irgendwelchen Metallteilen hintangehalten, welche durch es an- gegriffen werden oder welche es verunreinigen könnten.
Es hat sich jedoch bei praktischer Erprobung ge- zeigt, dass die Verwendung einer Induktionserhitzung des Aluminiumbades beim Heisstauchaluminierver- fahren mit vielen Nachteilen verbunden ist. Induktionsheizung verursacht naturgemäss kräftige Konvek- tionsströmungen innerhalb des Metallbades, welche es stark bewegt halten. In der Tat wurde bei der Kon- struktion von induktionsgeheizte Aluminiergefässe aufweisenden Öfen aus diesem Umstand ein Vorteil da- durch gewonnen, dass man die Induktionsheizspulen oberhalb von Kanälen anordnete, die in oder nächst den Ofenwänden lagen und durch welche das geschmolzene Metall zu der Hauptmasse des Bades hin und von ihr weg zirkuliert.
Ein lebhaftes Strömen des geschmolzenen Aluminiums beim Heisstauchaluminieren ist aus einer Reihe von Gründen abträglich. In erster Linie ist eine gewisse Luftoxydation des geschmolzenen Metalles in dem Gefäss nicht hintanzuhalten, und dasrasche Strömen desMetalles hält das Oxyd in Mischung mit dem Überzugsmetall, statt es ihm zu ermöglichen, als Spelter abgeschöpft zu werden. Demzufolge erhalten Drähte,
Tafeln oder andere Gegenstände. die beim Durchgang durch das bewegte Aluminium überzogen werden, einen Überzug, der mit festen Einschlüssen von Aluminiumoxyd verunreinigt ist. Ferner ist die Verunreinigung des Bades mit Eisen eine nicht zu umgehende Folge beim Eintauchen von Eisengegenständen, die im Bad zu überziehen sind.
Von solchen Gegenständen gelöstes Eisen bildet eine Eisen-Aluminium-Verbindung, die sich als eine abgetrennte Phase von dem geschmolzenen Aluminium abzusetzen bestrebt ist.
Obwohl sie wesentlich schwerer als das geschmolzene Aluminium ist, kann sie sich aus dem Aluminium nicht durch Absetzen abtrennen, wenn das Aluminiumbad durch die Induktionsheizvorrichtungen stark zir- kuiert. Induktionsgeheizte Öfen liefern daher eine abträgliche hohe Konzentration des Eisens im Aluminiumüberzug, der sich auf den Gegenständen ausbildet, welche durch ein in einem derartigen Ofen geschmolzen gehaltenes Aluminiumbad hindurchgegangen sind.
Erfindungsgemäss erhält man den Vorteil, das Überzugsmetall unter Bedingungen zu erhitzen, die das Bad im wesentlichen ruhig halten, so wie in einem unmittelbar geheizten Gefäss, während gleichzeitig von Vorteil ist, dass sich das Metall in einem feuerfesten Schmelztiegel befindet, der keine Bestandteile aufweist, die durch das Metall des Schmelzbades angegriffen werden oder es verunreinigen könnten.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, ein Schmelzbad eines Überzugsmetalles für Eisen und Eisenverbindungen in einem Schmelztiegel aus nichtmetallischem feuerfestem Material zu bereiten und zu halten. wobei das Metall im Schmelztiegel über seine Schmelztemperatur erhitzt und bei solcher Temperatur gehalten wird, während das Heisstauchen von Eisenmetall unter Zuführung von Wärme gänzlich durch Wärmeleitung über ein nichtmetallisches feuerfestes Heizelement erfolgt, das in unmittelbarer Berührung mit dem Überzugsmetall steht.
Demzufolge ist die Verunreinigung des Bades aus geschmolzenem Metall durch metallische Ofenteile und Teile des Heizelementes hintangehalten, und das Bad ist ausreichend ruhig gehalten, um es Verunreinigungen, die von andern Quellen eingeführt werden und sich in der Dichte vom Badmetall unterscheiden, zu ermöglichen, sich aus dem Hauptkörper des Badmetalles unter dem Einfluss der Schwerkraft abzutrennen.
Der Ofen, in welchem das geschmolzene Metallbad gemäss der Erfindung bereitet und aufrechterhalten wird, besitzt einen Schmelztiegel, der üblicher Bauart sein kann und aus einem beliebigen nichtmetallischen feuerfesten Material besteht, das im wesentlichen inert gegenüber dem geschmolzenen Metallbad ist, das er enthalten soll. Das feuerfeste Heizelement enthält mindestens ein Tauchheizrohr aus nichtmetallischem feuerfestem Material, das ebenfalls inert gegenüber Angriff durch das geschmolzene Überzugsmetall ist und gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, z. B. Siliziumkarbid, gebunden mit Siliziumnitrid und in unmittelbarer Berührung mit dem Metall des Bades steht. Das Heizrohr wird von innen auf hohe Temperatur erhitzt, vorzugsweise durch die Verbrennung eines Brennstoffes und durch Durchleiten der heissen Verbrennungsgase durch das Rohr.
Die Erfindung ist insbesondere zum Bereiten und Aufrechterhalten eines geschmolzenen Aluminiumbades zum Heisstauchüberziehen von Eisenmetallen mit Aluminium geeignet. Sie kann jedoch mit Vorteil auch bei andern Arten von Überzug- oder Behandlungsverfahren verwendet werden, beispielsweise bei
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Galvanisierverfahren oder beim Hochtemperatur-Patentieren von Stahldrähtenin geschmolzenem Blei. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist insbesondere zum kontinuierlichen Überziehen oder zur Behandlung von
Gegenständen endloser Länge geeignet, wie Drähten und Bändern, wobei diese Gegenstände kontinuierlich durch das geschmolzene Metall des Bades hindurchgeführt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen gemäss der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben ; es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ofens, in dem ein Schmelzbad aus
Aluminium aufrechterhalten wird, zusammen mit den zugeordneten Einrichtungen zum kontinuierlichen
Aluminieren eines oder mehrerer Stahldrähte, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ofen nach Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen vergrösserten Schnitt durch das obere Ende eines Heiz- rohres in Verwendung beim Ofen nach den Fig. 1-3, Fig.
5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer abgeänderten Ausführung eines Ofens und einer Heizeinrichtung für ein Bad aus geschmolzenem Aluminium, zusammen mit den zugeordneten Einrichtungen zum kontinuierlichen Aluminieren von Stahldrähten, Fig. 6 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 5 und Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und im vergrösserten Massstabe, eines Heizelementes nach den Fig. 5 und 6.
Die in den Fig. 1-4 ersichtliche Vorrichtung zeigt einen Ofen 10 mit einem Gefäss, dasein Bad aus geschmolzenem Aluminium enthält. Der Ofen besitzt Stahlwände 11, die durch Rippen 12 verstärkt sind und mit verschiedenen Schichten aus wärmedämmendem und feuerfestem Material 13, 14, 15 ausgekleidet ist. Mindestens die innerste feuerfeste Schicht 15 besteht aus einem Material, das im wesentlichen unan- greifbar durch Berührung mit geschmolzenem Aluminium bei Temperaturen von 650 bis 760 C ist, wie z. B. Graphit oder ein feuerfestes Aluminiumoxyd. Dieses feuerfeste Material bildet den Schmelztiegel, in dem eine Menge geschmolzenen Aluminiums 16 bereitet und in diesem Zustand gehalten werden kana.
Eine Deckplatte 17 liegt über dem Ofen und der oberen Oberfläche der feuerfesten Bauteile. Sie besitzt eine Mittelöffnung über der Mitte des Schmelztiegels, der das geschmolzene Aluminiumbad aufnimmt, um einen Zugang zu diesem zu ermöglichen.
Die zur Aufrechterhaltung des Badmetallesim geschmolzenen Zustand erforderliche Wärme wird durch die Wände feuerfester Heizrohre 18 zugeführt. Diese Heizrohre sind in unmittelbarer Berührung mit dem Metall des Bades eingetaucht und erstrecken sich zweckmässig von oberhalb der Deckplatte 17 durch in dieser vorgesehene Öffnungen zum Fuss des Schmelztiegels, in dem das geschmolzene Metall enthalten ist. Die Endteile 19 der Heizrohre sind geschlossen und bei der Ausbildung nachden Fig. 1-3 von dem feuerfesten Bodenteil des Schmelztiegels unterstützt. Der Schmelztiegel selbst ist mit T-förmigem Umriss dargestellt, und die Heizrohre sind in den Aussparungen vorgesehen, in denen der Querteil des T sich über den Steg hinaus erstreckt.
Das obere Ende jedes feuerfesten Rohres 18 ist In einem muffenartigen Passstück 20 gehalten, das seinerseits an der Deckplatte 17 mittels Bolzen 21 festgelegt ist und nach unten gegen die Deckplatte durch Druckfedern 22 gepresst wird. Die Heizrohre 18 sind auf diese Weise im geschmolzenen Metall im Ofenschmelztiegel eingetaucht gehalten, entgegen Ihrer Schwimmfähigkeit darin, während die Federn 22 eine Bewegung zufolge thermischer Ausdehnung der Heizrohre ermöglichen.
Ein Zweigstück 23 ist am oberen Ende des Passstückes 20 aufgesetzt. Ein Brennerrohr 24, zweckmässig aus einer feuerfesten Metallegierung erstreckt sich durch den geraden Teil des Abzweigstückes 23 und durch das Heizrohr 18 bis nahe an dessen geschlossenen Boden 19. Das Brennerrohr ist mittig im Heizrohr durch Abstandhalter 25 gehalten, die an sein unteres Ende angeschweisst sind, und es wird durch Verschweissung od. dgl. an einer mit einer Öffnung versehenen Buchse 26 gehalten, die mit Gewinden in das obere Ende des Zweigstückes 23 eingeschraubt ist.
Ein T-Stück 27 ist auf das obere Ende des Brennerrohres 24 oberhalb des Zweigstückes 23 aufgesetzt.
Von einer Druckluftquelle stammende Druckluft wird dem Brennerrohr durch eine Leitung 28 zugeführt, die an die Seitenschenkel dieses T-Stückes angeschlossen ist, und eine Gaszufuhrleitung 29 erstreckt sich in das Brennerrohr durch den geraden Teil des T-Stückes. Das untere Ende der Gaszufuhrleitung endet in einer Brennerdüse 30, wo sich das durch die Gaszuleitung zugeführte Verbrennungsgas mit der durch die Luftzuführung 28 geförderten Luft vermischt.
Die Ausbildung der Brennerdüse 30 geht am besten aus Fig. 4 hervor. Sie umfasst eine Metallwand 31, die an ihrem oberen Ende in die Gaszufuhrleitung 29 mittels Gewinden eingeschraubt ist. Die Wand ist so ausgebildet, dass sie einen inneren Venturiabschnitt 32 gerade unterhalb des Anschlusspunktes an die Gaszufuhrleitung aufweist. Öffnungen 33 nächst der engsten Stelle des Venturiabschnittes gestatten der Luft den Zutritt in die Brennerdüse aus dem ringförmigen Raum zwischen dieser und dem Brennerrohr 24. Das auf diese Weise unterhalb der engsten Stelle des Venturiabschnittes gebildete Luftgasgemisch wird im un- teren Abschnitt der Düse gezündet, die vorteilhafterweise mit einer feuerfesten Auskleidung 34 versehen
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ist, um die Düsenwand zu schützen und den Gasaustritt aus der Düse zu bilden.
Die heissen Verbrennungsgase strömen von der Düse durch das Innere des Brennerrohres 24 nach unten, verlassen dessen unteres Ende und gelangen nach oben durch den ringförmigen Zwischenraum 35 zwischen dem feuerfesten Heizrohr und dem Brennerrohr. Auf diese Weise wird die innere Oberfläche des feuerfesten
Heizrohres 18 auf eine hohe Temperatur erhitzt, und die Wärme gelangt durch Wärmeleitung über die
Wände des Heizrohres in das Bad des geschmolzenen Metalles, in welches das Heizrohr eintaucht. Die
Verbrennungsgase strömen dann durch die Abzweigung des Zweigstückes 23 ab und gelangen durch ein Ab- leitungsrohr 36 zu einer Haube 37 und von dieser in ein Abzugsrohr 38, um in die freie Atmosphäre ge- führt zu werden.
Die in den Fig. 5, 6 und 7 ersichtliche Vorrichtung unterscheidet sich von der vorbeschriebenen nur in Einzelheiten der Ausbildung des Ofengefässes und der Heizrohraggregate. Sie besteht aus einem Ofen 40 mit einem Gefäss als Schmelztiegel zur Aufnahme eines Bades aus geschmolzenem Aluminium 41. Dieser Ofen besitzt, wie der vorbeschriebene, Stahlwandungen 42, die mit feuerfestem Material 43 ausgekleidet sind, gegebenenfalls in mehreren Schichten. Mindestens die innere Auskleidung dieses feuerfesten Bauteiles besteht aus einem Material, das gegen geschmolzenes Aluminium inert ist. Eine Deckplatte 44 liegt über den Hauptteilen an der oberen Ofenoberfläche.
Das geschmolzene Aluminium des Bades 41 wird durch Wärmeleitung durch die Wände von Tauchheizelementen 45 erhitzt. Diese Heizelemente besitzen Rohre 46 aus feuerfestem Material, die in unmittelbare Berührung mit dem Metall des Bades eingetaucht sind. Die Rohre 46 sind an Armaturen 47 angeschlossen, die selbst von Profilen 47'unterstützt sind, welche über den Ofenschmelztiegel von der Deckplatte 44 vorragen. Die Rohre 46 sind an ihren unteren Enden geschlossen und bestehen aus feuerfestem Material guter Wärmeleitfähigkeit, das gegenüber Angriff durch geschmolzenes Aluminium widerstands- fähiger ist.
Jedes Rohr kann zweckmässig ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen und ist innen durch eine sich in Längsrichtung erstreckende Trennwand 48 unterteilt, die vorteilhaft die kleinere Achse des Querschnittes überbrückt. Die Trennwand 48 erstreckt sich vom oberen Ende des Rohres bis zu einer Stelle kurz über dem geschlossenen Boden und unterteilt das Rohr innen in eine Brennkammer 49 und eine Abzugskammer 50.
Ein Lufteinlassrohr 50 reicht in den oberen Endteil der Brennkammer 49. Von einem Gebläse oder einer andern Druckluftquelle wird Verbrennungsluft diesem Rohr durch den seitlichen Stutzen eines T-Stückes 52 zugeführt. Ein Gaseinlassrohr 53 erstreckt sich durch den geraden Stutzen des T-Stückes und durch das Lufteinlassrohr bis in den oberen Endteil der Brennkammer 49 des Heizrohres. Durch das Gaseinlassrohr 53 zugeführtes Verbrennungsgas mischt sich mit der durch das Lufteinlassrohr 51 eingeführten Luft und das entstehende brennbare Gemisch wird beim Abgabeende des Gaseinlassrohres gezündet. (Nicht dargestellte) elektrische Zündeinrichtungen können zum anfänglichen Zünden des Gemisches oder auch beim unbeabsichtigten Erlöschen verwendet werden.
Die heissen Verbrennungsgase strömen durch die Verbrennungskammer 49 nach abwärts, um das hintere Ende der Trennwand 48 herum und nach oben durch die Abzugskammer 50, wobei sie die innere Oberfläche der Heizrohre 46 erwärmen. Die Verbrennungsgase verlassen die Abzugskammer an ihrem oberen offenen Ende. Eine Abzugshaube 54 ist vorgesehen, um das Luft-und Gaseinlassrohr von den entweichenden, noch heissen Verbrennungsgasen zu schützen ; ferner kann eine Sammelhaube, ähnlich wie die in Fig. 3 ersichtliche, angeordnet werden, um diese Gase in ein Abzugsrohr zu führen, durch das sie in die freie Atmosphäre gelangen.
Die vorstehend beschriebenen beiden Ofenbauarten sind in den Fig. l und 5 jeweils zusammen mit Einrichtungen zum Aufbringen eines Aluminiumüberzuges auf einen oder mehrere Stahldrähte w veranschaulicht. Der Draht wird fortlaufend über eine Führungsrolle s geführt, sodann nach abwärts durch das geschmolzene Metallbad im Ofenschmelztiegel zu einer Tauchrolle r, weiterhin vertikal nach oben zu einer Kopfrolle h und schliesslich zu einer Winde oder Aufwickelvorrichtung. Der Draht wird entsprechend zur Aufnahme eines Aluminiumüberzuges vor dem Ablaufen über die Führungsrolle s behandelt, und der auf ihm nachfolgend beim Eintauchen in das Bad aus geschmolzenem Aluminium gebildete Aluminiumüberzug wird während seiner vertikal nach oben verlaufenden Bewegung zu der Kopfrolle h auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes abgekühlt.
Die Art und Weise, in welcher der Draht für die während und nach der Aufbringung des Aluminiumüberzuges vorbereitet und behandelt wird, ist die übliche und nicht Gegenstand der Erfindung.
Alle Teile des Ofenschmelztiegels und der Tauchheizrohre, welche mit dem Überzugsbad aus geschmolzenem Aluminium in Berührung kommen, bestehen aus nichtmetallischem feuerfestem Material.
Das feuerfeste Material aus dem der Ofenschmelztiegel hergestellt ist, muss vor allem hinsichtlich seiner Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff durch geschmolzenes Aluminium bei der Temperatur des Bades
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ausgewählt werden. Dann bildet das Material nicht eine Quelle zur Verunreinigung des Bades und kann so ausgebildet werden, dass es ein Minimum an Instandhaltung über eine lange zweckentsprechende Lebens- dauer aufweist. Die Heizrohre sollten ebenfalls aus einem feuerfesten Material bestehen, das durch ge- schmolzenes Aluminium bei der Badtemperatur nicht angegriffen werden kann ; ausserdem soll dieses Ma- terial gute Warmeleitfähigkeit besitzen.
Verschiedene Materialien entsprechen diesen Forderungen, aber ein solches, das Siliziumkarbid, gebunden in einer einheitlichen Struktur mit Siliziumnitrid aufweist, hat sich als besonders zufriedenstellend erwiesen. Es ist im wesentlichen vollständig inert gegenüber dem An- griff von geschmolzenem Aluminium, es wird ferner auch nicht durch atmosphärische Oxydation bei den
Temperaturen beeinflusst, denen es ausgesetzt ist. Ausserdem besitzt es grosse mechanische Festigkeit und es ist ein guter W armeleiter. Heizrohre aus an Siliziumnitrid gebundenem Siliziumkarbid eignen. sich da- her als wirksame Heizelemente für das Bad aus geschmolzenem Aluminium, ohne Quellen zur Verunrei- nigung des Bades zu bilden und ohne besondere Schwierigkeiten der Instandhaltung oder hohe Anschaffung- kosten aufzuweisen.
Es ist naturgemäss unmöglich, die Verunreinigung des geschmolzenen Aluminiumbades durch atmos- phärische Oxydation und durch Lösung von etwa vom Draht w oder andern zu überziehenden Eisenmetallen stammenden Eisen hintanzuhalten. Die atmosphärische Oxydation des heissen Metalles ergibt die Bildung von Aluminiumoxyd. Dieses ist von geringerer Dichte als metallisches Aluminium und daher bestrebt, an der Badoberfläche zu schwimmen. Ein wichtiger Vorzug der Erfindung ist es, dass das Bad selbst im wesent- lichen ruhig gehalten werden kann, denn die Heizung des Bades durch Wärmeleitung über die Wände der eingetauchten Heizrohre aus feuerfestem Material bewirkt keine lebhafte Konvektion oder andere Strö- mungen innerhalb des Bades.
Demzufolge bewirkt die unbeabsichtigt eintretende Oxydation des Aluminiums bloss die Bildung einer Oxydschlacke, die sich an der Oberfläche des Metalles sammelt und leicht von dem zu überziehenden Draht abgehalten und abgeschöpft werden kann, wenn sich eine beträchtliche Menge an- gesammelt hat.
Von den zu überziehenden Gegenständen gelöstes Eisen ist bestrebt, eine sich absondernde inermetallische Verbindung von Eisen und Aluminium zu bilden, die eine Schmelztemperatur oberhalb jener des
Aluminiumbades selbst aufweist. Das Eisen ist daher bestrebt, sich in einer festen Phase zu sammeln, deren Dichte etwas grösser als jene des geschmolzenen Metalles ist. Auch hier ist der verhältnismässig ruhige Zustand in dem das Bad gemäss der Erfindung aufrechterhalten wird, ein Vorteil von grösster Wichtigkeit, denn er gestattet der sich abtrennenden Eisen-Aluminium-Verbindung, sich am Boden des Schmelztiegels abzusetzen, von wo sie von Zeit zu Zeit entfernt werden kann.
Auf diese Weise kann es trotz der ständigen Anreicherung des Bades an Eisen, das von dem zu überziehenden Gegenstand stammt, vermieden werden, dass der Eisengehalt im abgelagerten Aluminiumüberzug auf dem Gegenstand ein abträglich hohes Ausmass erreicht.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind insbesondere vorteilhaft zur Verwendung beim Überziehen von Eisengegenständen mit Aluminium, u. zw. wegen der Korrosionswirkung des geschmolzenen Aluminiums gegenübermetallischen Schmelz gefässen und wegen der Anfälligkeit eines Überzugsbades aus geschmolzenem Aluminium für abträgliche Verunreinigung durch Eisen- und Aluminiumoxyd, wenn dabei Kräfte auftreten, die eine lebhafte Badzirkulation hervorrufen. Die Erfindung ist jedoch nicht für die Anwendung zum Aufbringen von Aluminiumüberzügen beschränkt. Sie kann beispielsweise mit Vorteil für Tauchüberzugsverfahren verwendet werden. Da ein Eisenschmelzgefäss gegenüber Zink bei üblichen Überzugstemperaturen widerstandsfähiger ist gegenüber Aluminium be1.
Aluminienemperaturen, ist es gegenüber dessen Angriff nicht inert, und die Ersetzung von Gusseisenschmelzgefässen ist ein wesentlicher Faktor der die Kosten bei Heisstauchverfahren hoch hält. Solche Kosten können auf ein Minimum herabgesetzt und Verbesserungen in der Reinheit des Zinküberzuges erzielt werden, wenn man das Zink- überzugsbad in geschmolzenem Zustand gemäss dem Verfahren und mittels der Vorrichtung nach der Erfindung behandelt. Ferner ist ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung das Hochtemperatur-Patentie- ren von Stahldraht durch Eintauchen in geschmolzenes Blei, das auf einer Temperatur weit über seinem Schmelzpunkt gehalten wird. Bei und in der Nähe seines Schmelzpunktes greift Blei nicht wesentlich Stahl oder Eisen an, und es wird gewöhnlich in Stahl-oder Eisengefässen geschmolzen.
Bei einer Temperatur von 8150C jedoch besitzt Blei einen ausgeprägten Korrosionseffekt für derartige Schmelzgefässe. Die Kosten der häufigen Ersetzung dieser Gefässe und die Verunreinigung des Bleis zufolge seines korrodierenden Angriffes auf das Gefäss sind wesentliche Faktoren, welche die Ausnützbarkeit des Hochtemperatur-Patentierens mit Blei einschränken. Durch die Benützung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung zum Halten eines Bades aus geschmolzenem Blei bei erhöhter Temperatur können diese kostspieligen Faktoren bei solchen Patentierverfahren im wesentlichen ausgeschaltet werden, so dass diese nunmehr allge-
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meiner ausgeführt und vorteilhafter benützt werden können.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Überziehen von Gegenständen aus Eisen und Eisenlegierungen mit Aluminium, bei dem der Gegenstand unter die Oberfläche eines Bades von geschmolzenem Aluminium geführt und nach-
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gekennzeichnet, dass die zum Halten des Aluminiums in geschmolzenem Zustand erforderliche Wärme zur Gänze durch Wärmeleitung durch ein nichtmetallisches feuerfestes Heizelement zugeführt wird, das in unmittelbarer Tauchberührung mit dem geschlossenen Aluminium steht, wobei das Bad ausreichend ruhig gehalten wird, so dass sich ausgeschiedene Teilchen von Eisen-Aluminium-Verbindungen, die im Bad durch die Einwirkung des Aluminiums auf das zu überziehende Eisen bzw.
die Eisenlegierung entstehen und die schwerer sind als das geschmolzene Aluminium unter Schwerkrafteinfluss absetzen und in den auf dem Gegenstand gebildeten Überzug nicht eintreten bzw. diesen nicht aufrauhen können.