DD254599A1 - Verfahren zur chemischen flussmittelfreien oberflaechenvorbehandlung fuer die schmelztauchaluminierung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur chemischen flussmittelfreien Oberflaechenvorbehandlung fuer die Schmelztauchaluminierung, wobei Form, Abmessung und Oberflaechenbeschaffenheit der zu aluminierenden Werkstuecke vielseitig unterschiedlich sein duerfen. Die nach diesem Verfahren vorbehandelten Werkstuecke duerfen nach der Aluminierung keine Fehlstellen aufweisen. Das Verfahren muss mit den technologischen Anlagen herkoemmlicher Art ausfuehrbar sein. Weiterhin muss das Verfahren labormaessig wie auch grosstechnisch mit stabiler Qualitaet vor reinen oder legierten Aluminiumschmelzen sowie vor aluminiumhaltigen Schmelzen anwendbar sein. Die Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale aus, dass der Vorbehandlungsprozess - speziell der Beizprozess - unabhaengig von dem nachfolgenden Spuelen und Passivieren ausschliesslich mit Chemikalien durchgefuehrt wird, die im Temperaturbereich zwischen Beizen und Aluminieren mit sich und/oder Fremdchemikalien ein chloridfreies saures Gemisch bilden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen flußmittelfreien Oberflächenvorbehandlung für die Schmelztauchaluminierung zur Aufbringung einer Aluminiumschicht auf metallische Teile.
Gegenüber dem hinlänglich bekannten Verfahren des Schmelztauchverzinkens weisen die Vorbehandlungsstufen der Schmelztauchaluminierung noch verbreitet Mängel auf. Die Oberflächen der Metallteile bekommen während des Schmelztauchprozesses im Stadium des Auftragens Fehlstellen verschiedenster Art. Die Ursachen liegen vor allem in der Schwierigkeit, anhaftende Fette, Öle, Schleifpasten und Oxidreste vor der Schmelztauchaluminierung restlos zu beseitigen und die Oberfläche einwandfrei beschichtbar zu machen. Eine stabile großtechnische Anwendung der Schmelztauchaluminierung, insbesondere auf metallischen Einzelteilen beliebiger Form, Oberflächenbeschaffenheit und Dimension läßt sich dadurch nicht garantieren. Wie aus der Fachliteratur allgemein hervorgeht, wurden aus dem Bestreben heraus, entstehende Beschichtungsfehler auszuschalten, die verschiedensten Verfahren und Technologien entwickelt. Hierbei sei vor allem die Schutzgasglühung und -abdeckung für Aluminierungsbäder bei kontinuierlichen Beschichtungsverfahren von Blechteilen und Draht genannt. Abgesehen davon, daß solche Verfahren relativ teuer und mit hohem technischen Aufwand verbunden sind, läßt sich eine Schutzgasbehandlung für die Einzelteilaluminierung wegen der benötigten offenen Eintauchfläche und der Vielseitigkeit des Sortiments nicht realisieren. Außerdem werden durch die Schutzgasbehandlung die Oberflächenfehler nicht ausgeschaltet, die sich aus bisher unerkannten Mängeln der Vorbehandlungstechnologie bei der Beseitigung metallfremder Materialien ergaben. Die chemische Vorbehandlung erfolgt bisher nach dem allgemeinen Prinzip der alkalischen Tauchentfettung. Nach dem Spülprozeß wird das Beizen überwiegend mit HCL durchgeführt. Salzsäure wird vor allem aus ökonomischen Gründen verwendet, da sie bereits bei Raumtemperatur einen guten Beizeffekt besitzt und rückgewinnbar ist. Spülen, Chromatieren und Trocknen schließen sich dem Beizprozeß an. Das Chromatisieren ist Gegenstand des in der DD-PS 223730 genannten Verfahrens. Allerdings haben die praktischen Erprobungen einwandfrei den Beweis erbracht, daß in der beschriebenen Art und Weise eine Oberfläche mit gleichbleibend stabiler Qualität nicht erreichbar ist. Die Ursache hierfür war bis zum erfinderischen Tätigwerden unbekannt. Beider Anwendung von H3PO4 und HNO3 an Stelle des vorgenannten Beizens mit HCL werden auf der Metalloberfläche Passivschichten gebildet, die beim Aluminieren nicht restlos entfernbar sind. Beim Einsatz der genannten Säuren ergeben sich ebenfalls Fehlbeschichtungen.
Bekannt ist es auch, an Stelle des Chromatierens Flußmittel zu verwenden. Solche Verfahren sind u. a. in der DE-OS 1771 484 und DE-OS 2347 206 beschrieben. Die bekannten Flußmittel führen in wäßriger Lösung auch nicht zu dem angestrebten Ergebnis. Als Salzschmelzen eingesetzt, sind sie zu energieaufwendig und technologisch schwierig handhabbar. Eine Kostenerhöhung für das genannte Verfahren ist die Folge.
Neben der Möglichkeit, metallfremde Substanzen von Oberflächen der zu aluminierenden Körper auf chemischen Wege zu beseitigen, sind noch mechanische Strafverfahren bekannt. Dadurch wird der Vorbehandlungsprozeß gegenüber chemischen Verfahren einerseits wesentlich verteuert und ist andererseits für stark profilierte Teile nicht anwendbar. Vorteilhafterweise entstehen aber bei der mechanischen Vorbehandlung keine Fehlstellen bei der Aluminierung.
Die Erfindung hat das Ziel, ein solches chemisches Vorbehandlungsverfahren zu schaffen, das ohne qualitative Nachteile für die Schmelztauchaluminierung funktioniert. Außerdem soll das Verfahren ohne zusätzliche bautechnische Aufwendungen durchführbar sein. Das Vefahren soll kostengünstig, energieökonomisch und bei höchster Qualität großtechnisch stabil sein.
Darlegung des Wesens der Erfindung >
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein chemisches Vorbehandlungsverfahren zu schaffen mit dem so, wie bei dem technisch aufwendigen mechanischen Vorbehandlungsverfahren, fehlerfrei aluminierte Metalloberflächen herstellbar sind. Es gilt zu ergründen, weshalb die beim Schmelztauchverzinken einwandfrei funktionierende chemische Vorbehandlung beim Aluminieren fehlerhafte Oberflächen verursacht. Außerdem sind Mittel zu finden, die für den großtechnischen Einsatz ohne Nacharbeit funktionieren. Das Verfahren soll universell vor der Schmelztauchaluminierung, unabhängig von der Form, Abmessung und Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke anwendbar sein. In vorhandene Anlagen soll das Verfahren ohne deren Erweiterung für reine und legierte Aluminiumschmelzen einsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das folgende Merkmale aufweist: der Vorbehandlungsprozeß wird ausschließlich mit Chemikalien durchgeführt, die mit sich und/oder Fremdchemikalien ein chloridfreies saures Gemisch bilden. Das Vorbehandlungsverfahren umfaßt die Verfahrensschritte des alkalischen Tauchentfettens mittels eines Industriereinigers mit nachfolgendem Spülen in H2O, Beizen in 2,5... 30Vol.-% H2SO4, Spülen in H2O, Beizfetten in 3,8... 35VoL-H2SO4 mit dem Zusatz von Netzmittel, Spülen in H2O, Passivieren mit 0,18... 0,77 Gew. % CrO3 oder 0,5... 2,5Gew.% K2Cr2O7 oder Ausbildung einer metallischen Schicht vorzugsweise durch Zusatz von 0,8... 4,2 Gew.% CuSO4, Trocknung der nach diesem Verfahren behandelten Metallteile und Schmelztauchaluminieren; Durchführung des Vorbehandlungsverfahrens bei einer Temperatur von 288 bis 365K und des Trocknungsprozesses bei Standardatmosphäre.
Weitere Merkmale der Erfindung sind, daß der Vorbehandlungsprozeß, speziell der Beizprozeß, unabhängig von dem nachfolgenden Spülen und Passivieren, ausschließlich mit Chemikalien durchgeführt wird, die im Temperaturbereich zwischen Beizen und Aluminieren mit sich und/oder Fremdchemikalien ein chloridfreies saures Gemisch bilden. Als Zusatz zu dem Verfahrensschritt Beizentfetten wird vorzugsweise ein nichtionogenes Netzmittel beigegeben.
Das Vorbehandlungsverfahren wird in einer technologischen Linie mit nachstehenden Parametern durchgeführt:
— Arbeitstemperaturen alkalisches Tauchentfetten 350 K Spülen 310K
Beizen 340 K Beizentfetten 340 K Passivieren 300K
— Tauchzeiten bei leicht verschmutzten Oberflächen H2O bei 0,5min
H2SO4 bei 20min
H2SO4 mit Netzmittel bei 20 min
CrO3 bei 0,3 min
— Konzentrationen bei leicht verschmutzten Oberflächen
H2SO4 7,5 Vol.-%
H2SO47Vol.-% mit Netzmittel gem. Herstellerrezeptur
CrO3 0,3 Gew.-%
Claims (8)
1. Verfahren zur chemischen flußmittelfreien Oberflächenvorbehandlung für die Schmelztauchaluminierung mit reinen ode legierten Aluminiumschmelzen sowie aluminiumhaltigen Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Durchführung ausschließlich mit Chemikalien erfolgt, die mit sich und/oder Fremdchemikalien ein chloridfreies saures Gemisch bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvorbehandlung mit den Verfahrensschritten alkalisches Tauchentfetten mit Industriereiniger, Spülen in H2O, Beizen in 2,5... 30VoI.% H2SO4, Spülen in H2O, Beizentfetten in 3,8... 35Vol.-% H2SO4 mit Zusatz, Spülen in H2O, Passivieren und einem Trocknungsprozeß vor dem Feueraluminieren erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalien zwischen Beizen und Aluminieren ein chloridfreies saures Gemisch bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise das Beizen, unabhängig von den nachfolgenden Verfahrensschritten, ausschließlich mit Chemikalien durchgeführt wird, die mit sich und/oder Fremdchemikalien in chloridfreies saures Gemisch bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verfahrensschritt „Beizentfetten" ein Zusatz in Form von vorzugsweise nichtionogenem Netzmittel beigegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt „Passivieren" mit wäßrigen Lösungen von vorzugsweise CKD3 oder K2Cr2O7 durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Passivierens eine metallische Schicht, vorzugsweise durch CuSO4-Zusatz, ausgebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von 288 bis 365 Kund die Trocknung bei Standardatmosphäre erfolgt.
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