AT377536B - Verfahren zum feuerverzinken metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feuerverzinken metallischer Werkstücke durch Eintauchen in eine Zinkschmelze, bei welchem die Werkstücke einer Vorbehandlung unter- worfen werden, durch die ihre Oberfläche gereinigt und mit einer Zwischenschicht überzogen wird, die eine Reaktion mit der Zinkschmelze auf der gesamten Oberfläche der Werkstücke sicherstellt, und bei welchem die Werkstücke mit trockener Oberfläche in die Zinkschmelze eingetaucht und nach einer vorherbestimmbaren Zeitdauer wieder aus derselben herausgenommen werden (DD-PS Nr. 124923). 



   "Metallische   Werkstücke" im   Sinne der Erfindung sind Werkstücke aus Stahl oder Eisenwerk- stoffen, die je nach Grösse einzeln oder in höherer Stückzahl gemeinsam durch Eintauchen in eine
Zinkschmelze gegen Korrosion geschützt werden können. Beim Feuerverzinken werden die Werk- stücke bei den bisher bekannten Verfahren an ihrer Oberfläche vorbehandelt und anschliessend durch Eintauchen in eine Zinkschmelze mit der gewünschten Zinkschicht überzogen. Übliche Zink- schmelzen bestehen im wesentlichen aus Zink und enthalten in der Regel etwa 1% Blei sowie Me- talle, wie Aluminium, Eisen, Cadmium, Kupfer und Zinn, als Legierungselemente bzw. als Ver- unreinigungen. 



   Vor dem Eintauchen in einen Verzinkungskessel müssen die   Werkstücke   so vorbehandelt werden, dass ihre Oberfläche an allen Stellen vom schmelzflüssigen Zink gut benetzt werden kann.
Nur so besteht die Gewähr dafür, dass die Zinkschmelze mit der Oberfläche der Werkstücke gleich- mässig unter Schichtbildung reagieren kann, so dass eine vollständige, lückenlose Beschichtung erzielt wird. 



   Die Vorbehandlung der   Werkstückoberfläche   kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. 



   Wenn Stahlband in stetigem Durchlauf feuerverzinkt werden soll, wird als Vorbehandlung üblicher- weise ein Glühprozess angewandt, wie er beispielsweise in der DE-OS 2537298 und in der
GB-PS   Nr. l, 496, 398   beschrieben ist. Bei einer solchen Arbeitsweise ist es erforderlich, dass die blankgeglühte Stahloberfläche vor dem Eintauchen in die Zinkschmelze nicht mehr mit Luft in
Berührung kommt, damit die Oberfläche des Stahls oxydfrei bleibt. Beim Feuerverzinken einzelner metallischer Werkstücke ist eine solche thermische Vorbehandlung   u.   a. aus apparativen Gründen kaum durchführbar. Deshalb werden derartige Werkstücke meist in wässerigen Lösungen, seltener auf mechanischem Wege durch Strahlen, vorbehandelt. 



   Die Werkstücke müssen in der Regel zunächst entfettet und auf diese Weise durch Wasser benetzbar gemacht werden. Hiefür sind alkalische Entfettung-un Reinigungslösungen gebräuch- lich. Nach dem Entfetten werden die Werkstücke in Wasser gespült. Anschliessend werden sie in ein Beizbad gebracht und nach dem Beizen wieder gespült. Zur Vereinfachung des Verfahrens ist es in bestimmten Fällen auch möglich, eine sogenannte Beizentfettung durchzuführen, wodurch das gesonderte Entfetten und Spülen fortfallen können. Das Beizen erfolgt beispielsweise in verdünnter Salzsäure oder in verdünnter Schwefelsäure. 



   Wenn die   Werkstücke   nass verzinkt werden sollen, werden sie meist in Säure vorgetaucht und noch nass durch eine   Flussmitteldecke,   die auf der Zinkschmelze schwimmt, in das flüssige Zink eingebracht (DD-PS Nr. 124923). Wird hingegen das sogenannte Trockenverzinkungsverfahren angewandt, werden die Werkstücke in die Lösung eines Flussmittels getaucht und anschliessend getrocknet, so dass die   Werkstückoberfläche   mit einer Flussmittelschicht überzogen ist. Erst dann werden die Werkstücke in das schmelzflüssige Zink eingebracht. Um bei der Verzinkung eine dünnere Zinkschicht erzielen und auf diese Weise Zink einsparen zu können, wird gemäss der DD-PS Nr. 124923 vor oder während des Tauchens der Werkstücke in die Flussmittellösung Kupfer auf der Stahloberfläche abgeschieden.

   Diese zusätzlich aufgebrachte Kupferschicht soll nur die Dicke der Zinkschicht herabsetzen. Auf die Verwendung eines Flussmittels kann nicht verzichtet werden. 



   Durch die Reaktion des Flussmittels mit der Werkstückoberfläche beim Schmelztauchen findet ein heftiger Beizvorgang statt, der beim Feuerverzinken für notwendig gehalten wird, um eine gleichmässige und vollständige Beschichtung zu erzielen. Diese Reaktion bewirkt eine starke Emission luftfremder Schadstoffe, wie beispielsweise Ammoniak, Salzsäure, Ammoniumchlorid, Zinkoxyd und Zinkchlorid. Ausserdem entstehen beim Eintauchen der Werkstücke in die Zinkschmelze auf deren Oberfläche grosse Mengen an Zinkasche und Gekrätz, die vor dem Herausziehen der Werkstücke aus der Zinkschmelze durch Abstreifen entfernt werden müssen. Hiedurch entstehen hohe Verluste 

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 an Zink. Die von der Zinkschmelze im Rauch aufsteigenden Schadstoffe bedeuten eine erhebliche
Umweltbelastung.

   Es ist daher erforderlich, dieselben zu erfassen, abzuleiten und zu reinigen, damit sie unschädlich gemacht werden können. Die Beseitigung solcher Schadstoffe, beispielsweise mit Hilfe von Gasreinigungsanlagen, erfordert einen erheblichen apparativen Aufwand. 



   Wegen der schlechten Reinigungsmöglichkeit der Emissionen sind seit Jahren Bemühungen darauf gerichtet, raucharme Flussmittel zu entwickeln und einzusetzen, um den Schadstoffgehalt der Abluft zu mindern. Hiebei werden lediglich andere Flussmittel,   d. h.   beispielsweise Lösungen anderer Salze, eingesetzt. Solche Salze sind in der Regel teurer als die klassischen Salze Zinkchlorid und Ammoniumchlorid, so dass höhere Kosten anfallen. Ausserdem entstehen auch bei Verwendung raucharmer Flussmittel immer noch erhebliche Emissionen von Schadstoffen. Raucharme Flussmittel sind ausserdem nicht universell anwendbar, da bei einzelnen Chargen ein Nachstreuen von Ammoniumchlorid notwendig ist.

   Weiterhin verbleibt auch hier der Nachteil, dass immer noch grosse Mengen an Zinkasche und Gekrätz entstehen, die von der Oberfläche der Zinkschmelze entfernt werden müssen und zu hohen Verlusten an Zink führen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem metallische Werkstücke beim Eintauchen in eine Zinkschmelze auf einfache Weise mit einem fest haftenden Zinküberzug versehen werden können, ohne dass beim Eintauchen luftfremde Schadstoffe entstehen. 



   Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass mittels eines ohne äussere Stromquelle arbeitenden Verfahrens in einer Metallsalzlösung eine dünne Metallschicht als Zwischenschicht auf die Werkstücke aufgetragen wird und dass die Werkstücke danach ohne zusätzliche Flussmittelbehandlung in die Zinkschmelze eingetaucht werden. 



   Ein solches Verfahren weist folgende Vorteile auf : - Da kein Flussmittel eingesetzt wird, ist die Emission luftfremder Schadstoffe vermieden. 



     - Der   Aufwand, der bisher notwendig war, um solche Schadstoffe zu beseitigen bzw. ihre
Entstehung zu mindern, ist nicht mehr erforderlich. 
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 metallischen Werkstücke bedingte Zinkasche und Gekrätz, so dass auch keine dadurch her- vorgerufenen Zinkverluste in Kauf genommen werden müssen. 



     - Die   Oberfläche der verzinkten Werkstücke ist frei von Asche- und Flussmittelrückständen und weist deshalb eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Lackierbarkeit auf. 



   Obwohl auf eine Flussmittelbeschichtung verzichtet wird, ergibt das Verfahren einwandfreie, fest haftende Zinküberzüge auf den Werkstücken. Diese Tatsache muss als besonders überraschend angesehen werden, da für die Fachwelt seit Jahrzehnten für das Feuerverzinken einzelner Werkstücke im Tauchverfahren das vorherige Behandeln dieser Werkstücke mit einem Flussmittel zwingend vorgeschrieben schien, was auch durch das ständige Bemühen, raucharme Flussmittel zu entwickeln, untermauert wird. 



   Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die dünne Metallschicht in einer metallsalzhaltigen Beizentfettungslösung auf die Werkstücke aufgebracht. 



   Die Dicke der dünnen Metallschicht auf den Werkstücken kann sehr gering sein. Sie wird vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1   11m   aufgebracht. 



   Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert :
Die Werkstücke werden zunächst in eine   Badwanne-l-eingebracht,   in welcher sie so lange entfettet werden, bis ihre Oberfläche mit Wasser benetzbar ist. Anschliessend werden die Werkstücke gespült, damit Reste des Entfettungsbades von der Werkstückoberfläche entfernt werden. 



  Zum Spülen kann eine   Spülkaskade --2-- verwendet   werden, in welcher die Werkstücke mit Wasser 
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 Weise ausgeglichen werden können. Nach dem Spülen werden die Werkstücke in eine Badwanne - mit einem Beizbad gebracht, das ebenso wie das Entfettungsbad warm arbeitet und Verdampfungsverluste hat. Diese Verdampfungsverluste können ebenfalls durch eine nachfolgende Spül- 

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 Sie können danach in eine Zinkschmelze eingetaucht werden, die in einem   Behälter --8-- vor-   handen ist. Nach einer ausreichenden, vorherbestimmbaren Zeit werden die Werkstücke aus der
Zinkschmelze herausgenommen und gekühlt. Sie sind dann mit einer geschlossenen, fest haftenden Zinkschicht überzogen. 



   Das   Beschichtungsbad --5--,   die   Spülkaskade --6-- und   die   Trockenstation --7-- sind   nur erforderlich, wenn die dünne Metallschicht nicht trocken auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht wird. Sie können beispielsweise beim Aufbürsten oder Aufstäuben der Metallschicht entfallen. An die Stelle des   Beschichtungsbades --5-- tritt   in diesem Fall eine mechanisch arbeitende Vorrichtung. 



   Die Reinigung der Werkstückoberfläche kann mit dem Aufbringen der dünnen Metallschicht kombiniert werden. Die dünne Metallschicht kann dann gleichzeitig mit einer Beizentfettung in der   Badwanne --1-- abgeschieden   werden. Nach dem Spülen in der   Spülkaskade --2-- werden   die Werkstücke bei einer solchen Arbeitsweise direkt zur Trockenstation --7-- transportiert. 



   Für die dünne Metallschicht, welche an Stelle der bisher verwendeten Flussmittelschicht als Zwischenschicht auf die gereinigte Oberfläche der Werkstücke aufgebracht wird, eignen sich alle Metalle, die sicherstellen, dass auf der gesamten Oberfläche eine Reaktion mit der Zinkschmelze stattfindet. Es können beispielsweise Aluminium, Antimon, Blei, Cadmium, Kupfer, Nickel, Zink, Zinn und Wismut verwendet werden. Auch Legierungen aus diesen Metallen sind geeignet. Die dünne Metallschicht kann chemischreduktiv, durch Zementation, durch Kontaktmetallisierung, mechanisch oder physikalisch aufgebracht werden. Es reichen Schichtdicken von weniger als   l ; im   aus.

   Es ist dabei überraschenderweise nicht erforderlich, dass diese schützende Metallschicht porenfrei ist, sondern es reichen auch Schichten aus, von denen man weiss, dass sie in sich nicht geschlossen, sondern mit Poren behaftet sind. 



   Im folgenden werden drei Beispiele zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung angegeben :
Beispiel 1 : Werkstücke aus Stahl werden in einer alkalischen Abkochentfettungslösung bei etwa   900C   gereinigt, bis sie durch Wasser benetzbar sind. Anschliessend werden die Werkstücke gespült, um Reste der Entfettungslösung von ihrer Oberfläche zu entfernen. Danach werden die Werk- 
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 die Werkstücke wieder gespült. 



   Anschliessend wird als Zwischenschicht eine dünne Zinnschicht auf die Werkstücke aufgebracht. Die Zinnschicht wird durch Kontaktmetallisierung mit Zink als Kontaktmetall abgeschieden. Die Dicke der Zinnschicht beträgt etwa   0,3 Mm.   Danach werden die Werkstücke gespült, getrocknet und abschliessend in die Zinkschmelze getaucht. Nach einer Tauchdauer von etwa 5 min werden die Werkstücke aus der Zinkschmelze herausgenommen und gekühlt. 



   Beispiele 2 : Stahlteile werden wie bei Beispiel 1 entfettet, gespült, gebeizt und gespült. 



  Danach gelangen sie in eine Lösung aus 8%iger Salzsäure mit 70   mg/l   Antimon- (III)-Chlorid. Sie werden in dieser Lösung bei Raumtemperatur mit einer etwa   0,     1 11m   dicken Schicht aus Antimon versehen. Spülen, Trocknen, Verzinken und Kühlen erfolgen wie bei Beispiel 1. 
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 säure, 50 ml/l Emulgatorgemisch und 1   g/l   Kupfersulfat bei Raumtemperatur entfettet, gebeizt und mit einer Kupferschicht von etwa   0, 12 (im   Dicke versehen. Spülen, Trocknen, Verzinken und Kühlen erfolgen wie bei Beispiel 1.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Feuerverzinken metallischer Werkstücke durch Eintauchen in eine Zinkschmelze, bei welchem die Werkstücke einer Vorbehandlung unterworfen werden, durch die ihre Oberfläche gereinigt und mit einer Zwischenschicht überzogen wird, die eine Reaktion mit der Zinkschmelze auf der gesamten Oberfläche der Werkstücke sicherstellt, und bei welchem die Werkstücke mit trockener Oberfläche in die Zinkschmelze eingetaucht und nach einer vorherbestimmbaren Zeitdauer wieder aus derselben herausgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines ohne äussere Stromquelle arbeitenden Verfahrens in einer Metallsalzlösung eine dünne Metallschicht als Zwischenschicht auf die Werkstücke aufgetragen wird und dass die Werkstücke danach ohne zusätzliche Flussmittelbehandlung in die Zinkschmelze eingetaucht werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Metallschicht in einer metallsalzhaltigen Beizentfettungslösung auf die Werkstücke aufgebracht wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dünne Metallschicht mit einer Dicke von weniger als 1 11m aufgebracht wird.