AT271135B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Metallschicht auf Stahl - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Metallschicht auf Stahl 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht,   z. B.   aus Zink, Zinn,
Aluminium, Blei oder Cadmium, auf Stahl, nach welchem das zu beschichtende Werkstück nach Behandlung in einem ein Flussmittel enthaltenden Bad in ein zweites Bad versetzt wird, das ein geschmol- zenes Metall enthält. 



   Es ist bekannt, dass das Beschichten von Stahl viele Schwierigkeiten bietet, da sich auf der Ober- fläche des das geschmolzene Metall enthaltenden Bades leicht Verunreinigungen ansammeln, die eine Haftung des aufgebrachten Metalles auf dem Stahlwerkstück verhindern und einen schädlichen Einfluss auf dasselbe ausüben. 



   In der Praxis wird, um diese Nachteile zu vermeiden, z. B. Stahl in Bädern vorbehandelt, die geschmolzene Salze enthalten. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Durchführungsgeschwindigkeit des Werkstückes bzw. die Verweilzeit in dem flüssigen Bad eher lang ist, so dass insbesondere bei kontinuierlichen Verfahren eine zufriedenstellende Verfahrensgeschwindigkeit nicht erreicht werden kann. Viele Flüssigkeiten, wie z. B. in Lösung gebrachte Salze, die zur Verwendung bei kontinuierlichen Verfahren als geeignet erachtet werden, benetzen überdies das zum Beschichten verwendete Metall selbst bei diskontinuierlichen Laboratoriumsversuchen, bei denen sehr günstige Bedingungen eingehalten werden können, nicht hinreichend.

   Bekannt sind auch elektrolytische Vorbeizverfahren, die jedoch auch nicht zufriedenstellen konnten, insbesondere da die Werkstücke nach dieser Vorbeizung noch weiter gereinigt werden müssen. 



   Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren anzugeben, nach dem Stahl mit einer Schicht versehen werden kann, die einerseits biegsam und anderseits nicht porös ist, wobei eine vollständige Beschichtung des Stahls in einem kontinuierlichen Verfahren mit zufriedenstellender Verfahrensgeschwindigkeit gewährleistet werden soll. 



   Dies wird erfindungsgemäss erreicht, indem das zu beschichtende Werkstück in einer Flussmittelzusammensetzung, die aus einer Halogenwasserstoffsäure, insbesondere Flusssäure, und halogenhaltigen Salzen besteht, einer Elektrolyse unterworfen wird. Es konnte festgestellt werden, dass auf diese Weise in, verglichen mit herkömmlichen Verfahren, kurzer Zeit sehr gute Resultate erzielt werden können, u. zw. in einem solchen Ausmass, dass bisher für notwendig erachtete Zwischenbehandlungen, wie z. B. das Entfernen von Seifenrückständen oder eine Behandlung mit Scheuermitteln, entfallen können. 



   In der Regel kann das zu beschichtende Stahlwerkstück unter Anwendung von Gleich- oder Wechselstrom als Anode oder Kathode verbunden werden, wobei jedoch das Werkstück vorzugsweise als Anode eingesetzt wird. 



   Die Spannung und die Stromstärke können innerhalb weiter Grenzen variieren ; die Dauer der Elektrolyse ist gleichfalls nicht an kritische Grenzen gebunden. Es wurden biegsame Beschichtungen von grosser Gleichmässigkeit im Laboratorium bei einer Stromstärke von 70 A/dm2 innerhalb von 5 min und bei einer Stromstärke 2   A/dm2   in 10 sec erhalten. Es kann als allgemeine Regel gelten, dass die Dauer 

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 der Elektrolyse mit steigender Stromstärke verkürzt werden kann. 



   Bei kontinuierlichen Verfahren müssen aus technischen Gründen gewisse Faktoren berücksichtigt werden, von denen die wichtigsten die folgenden sind : a) Bei hohen Stromstärken ist es schwierig, zwischen dem bewegten Draht und der Stromzuleitung,   z. B.   einer Kontaktrolle, einen Kontakt herzustellen. Unter diesen Bedingungen besteht eine grosse
Wahrscheinlichkeit, dass zwischen Draht und Kontaktrolle Funken entstehen können, die, wie gering- fügig diese auch sein mögen, die Qualität der Beschichtung verschlechtern.

   Es kann ein Produkt erhalten werden, das zwar bei direkter Betrachtung eine nicht poröse biegsame Metallschicht zeigt, wobei jedoch unter dem Mikroskop kleine Poren sichtbar werden. b) Anderseits wird bei sehr niederen Stromstärken eine Elektrolyse nicht vor sich gehen, da bei den üblichen grossen Apparaturen Stromverluste unvermeidlich sind und daher die gesamte Strommenge praktisch wirkungslos bleibt. 



   Das Prinzip des erfindungsgemässen Verfahrens beruht darauf, dass bei einer z. B. anodischen Verbindung des zu beschichtenden Stahlwerkstückes eine sehr dünne Stahlschicht elektrolytisch entfernt wird und dass diese neu gebildete Stahloberfläche fleckenlos bleibt, wenn sie unmittelbar nach Verlassen des elektrolytischen Bades mit einer Schutzschicht versehen wird. 



   Vorzugsweise wird eine Flussmittelzusammensetzung verwendet, die einen pH-Wert von höchstens 3, 5 aufweist und ein den Schmelzpunkt erniedrigendes inertes Salz enthält. 



   So kann z. B. eine Flussmittelzusammensetzung verwendet werden, die eine Mischung von Kaliumfluorid und Flusssäure sowie Kaliumjodid enthält, letzteres zur Herabsetzung des Schmelzpunktes. Es können jedoch zur Herabsetzung des Schmelzpunktes auch andere inerte Salze, z. B. Kaliumchlorid, Natriumchlorid und/oder Kaliumbromid, eingesetzt werden. 



   Die Erfindung schliesst auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ein, die neben bekannten Fördereinrichtungen für das zu beschichtende Stahlwerkstück, einen Behälter für die Flüssigkeit, ein Bad für das geschmolzene, zum Beschichten zu verwendende Metall, z. B. Zink, Zinn, Aluminium, Blei oder Cadmium, sowie Einrichtungen zur Entfernung des beschichteten Stahls, Einrichtungen zur Anlegung einer elektrischen Spannung an das zu beschichtende Stahlwerkstück aufweist. 



   Vorzugsweise bestehen die Vorrichtungen zur Spannungsanlegung aus einer Kontaktrolle, die mit dem zu beschichtenden Stahl in Berührung gebracht werden kann. 



   Die Erfindung soll an Hand eines Beispiels unter Verwendung einer Zeichnung näher erläutert werden, die schematisch eine Vorrichtung zur erfindungsgemässen Stahlbeschichtung zeigt. 



   Es sind Fördereinrichtungen für das zu beschichtende Werkstück, das in diesem Beispiel ein Stahl-   draht-l-ist,   vorgesehen, die aus Rollen --2-- bestehen, deren Rotationsgeschwindigkeit geregelt werden kann, womit auch die Zuleitungsgeschwindigkeit des zu beschichtenden Drahtes einstellbar ist. 



   Von den Rollen --2-- gelangt der zu beschichtende Stahldraht in einen ein Flussmittel enthalten- 
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 in geschmolzenem Zustand halten zu können, mit einer Heizvorrichtung --6-- versehen. Der beschichtete Draht wird über   Leitrollen --7-- geführt   und sodann auf einer Trommel --8-- aufgespult. 



   Eine solche Vorrichtung ist im allgemeinen bekannt. Erfindungsgemäss ist das   Gehäuse -4-- mit   einer Klemme --9-- zwecks Verbindung mit einem Pol einer Stromquelle --11-- versehen, wobei eine Kontaktrolle --10-- vorgesehen ist, auf welcher der Draht geführt wird und die mit dem andern Pol der 
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 cher Ausführungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens wurden unter folgenden Bedingungen vollkommen zufriedenstellende Resultate erzielt :

   
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<tb> Stomdichte <SEP> 30 <SEP> A/dm2
<tb> Zuleitungsgeschwindigkeit <SEP> 20 <SEP> m/min
<tb> Drahtdurchmesser <SEP> 2,24 <SEP> mm
<tb> 
 

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<tb> 
<tb> Anodenverbindung <SEP> auf <SEP> I, <SEP> 5 <SEP> m <SEP> der <SEP> wirksamen
<tb> Länge <SEP> des <SEP> zu <SEP> beschichtenden <SEP> Stahldrahtes
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Zinnbades <SEP> 3750C
<tb> 
 
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