DE10065957A1 - Beschichtungsverfahren - Google Patents

Abstract

Bei dem Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut (5) werden zuerst die Oberflächen der Massenteile des Schüttgutes (5) aufgerauht bzw. gereinigt. Anschließend wird auf den einzelnen Massenteilen eine Beschichtung aufgebracht. Während dem Auftragen der Beschichtung befindet sich das Schüttgut in einer rotierenden Trommel (1). Mittels eines nachfolgenden Glättvorganges werden glatte Oberflächen an den einzelnen Teilen des Schüttgutes (5) und eine Verdichtung der Beschichtung erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum Schutz gegen Korrosion werden Massenteile aus Stahl beispielsweise in Form von Bolzen, Nägeln und Schrauben usw., als Schüttgut mit einer Beschichtung, beispielsweise aus Zink, unterschiedlicher Dicke versehen.

Das Aufbringen dieser Beschichtung kann, je nach Korrosionsschutzanforderungen, welche an das fertige Produkt gestellt werden, durch Verfahren wie galvanisches Ver­ zinken, mechanisches Plattieren, Feuerverzinken usw. durchgeführt werden.

Als heute weitest verbreitetes Verfahren ist hier das galvanische Verzinken zu nennen. Dabei werden Massenteile als Schüttgut in den einzelnen Behandlungsstufen in langsam rotierenden Trommeln durch verschiedene Bäder bewegt.

Durch die notwendige nasschemische Vorbehandlung infolge Metallauflösung, und je nach Elektrolytzusammensetzung - sauer, alkalisch- sowie durch Wasserzersetzung infolge niedriger Stromausbeute, kann Wasserstoff entstehen, welcher in das Bauteil ein­ diffundieren und speziell bei hochfesten Bauteilen zu Sprödbrüchen - primäre Wasser­ stoffversprödung - führen kann. Durch entspröden der Bauteile durch relativ kosten­ intensives Tempern, bei dem der Wasserstoff teilweise wieder aus dem Bauteil entweicht, kann der Effekt der Wasserstoffversprödung teilweise wieder aufgehoben werden.

Durch Weiterentwicklungen auf dem Elektrolyt- und dem Anlagenbausektor sind zwar diese Verfahren gegenüber früher sehr viel ökologischer geworden, trotzdem sind die anfallenden Abfallmengen immer noch enorm und führen zu relativ hohen Bauteilkosten.

Aus der US-5 393 346 ist ein Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut bekannt, bei dem auf das sich in einer drehenden Trommel befindliche Schüttgut ein flüssiger Überzug durch eine Öffnung in der Trommel auf das Schüttgut aufgesprüht wird. Anschliessend wird der flüssige Überzug durch eine Erwärmung des Schüttgutes getrocknet, so dass sich auf den einzelnen Teilen in der Trommel ein Film bildet, der auch in Ausnehmungen dieser Teile nicht übermässig dick ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umweltfreundliches und preiswertes 1 Beschichtungsverfahren für die Beschichtung von Massenteilen als Schüttgut zu ent­ wickeln, bei dem kein schädlicher Wasserstoffeintrag in die einzelnen Teile des Schütt­ gutes erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt mit einem Beschichtungsverfahren, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Während des Beschichtens wird das Schüttgut mit Hilfe der rotierenden Trommel ständig in Bewegung gehalten, so dass sich die einzelnen Teile des Schüttgutes nie für einen längeren Zeitraum an der gleichen Stelle berühren. Das Beschichtungsmaterial wird von einer ausserhalb der Trommel angeordneten Beschichtungsanlage bereitgestellt, in dieser erhitzt sowie unter einem hohen Druck zerstäubt und dabei auf das Schüttgut geschleudert. Das Beschichtungsmaterial wird mit einer Geschwindigkeit von beispiels­ weise 30 m/sec bis 650 m/sec auf das Schüttgut geschleudert. Beim Beschichten entsteht auf dem kontinuierlich bewegten Schüttgut eine gleichmässige Beschichtung, deren Dicke durch verschiedene Prozessparameter wie z. B. Spritzdauer, Abschmelzleistung einge­ stellt werden kann. Durch das Erhitzen wird das Beschichtungsmaterial zum Schmelzen gebracht.

Zum Aufbringen der Beschichtung auf das Schüttgut sind erfindungsgemäss alle thermischen Spritzverfahren, wie das autogene Flammspritzen mit Draht, das autogene Flammspritzen mit Pulver, das Kunststoffflammspritzen, das Detonationsspritzen, das Lichtbogenflammspritzen, das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, das Plasmaspritzen, das Laserspritzen sowie das Kaltgasspritzen geeignet. Bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich um einen schmelzbaren Werkstoff, der drahtförmig - beispielsweise Zink­ draht - oder pulverförmig - beispielsweise Zinkpulver, Metalllegierungen, Kunststoff oder Keramiken - vorliegt.

Ein starkes Abkühlen des erhitzten und zerstäubten Beschichtungsmaterials aufgrund einer grossen Distanz zwischen dem Schüttgut und jenem Bereich der Beschichtungs­ anlage, in dem das Beschichtungsmaterial zerstäubt wird, kann beispielsweise dadurch verhindert werden, indem zweckmässigerweise die Erhitzung des Beschichtungsmaterials mit einer nahe am Schüttgut angeordneten Spritzpistole der Beschichtungsanlage erfolgt.

Vorzugsweise wird in einem dem Beschichten vorgeschalteten Verfahrensschritt die Oberfläche des Schüttgutes mittels eines Strahlvorganges aufgerauht und aktiviert. Diese Aufrauhung und Aktivierung der Oberfläche des Schüttgutes trägt zur besseren Haftung des Beschichtungsmaterials bei, das beim Beschichten auf das Schüttgut aufgebracht wird.

Das Schüttgut wird zweckmässigerweise mittels eines Strahlvorganges ausserhalb der Trommel, beispielsweise in einer Druckluft-, Sandstrahl- oder Schleuderradanlage bei der feinkörniges Strahlmedium mit hoher Geschwindigkeit auf das Schüttgut geschleudert wird, aufgerauht. Das Schüttgut weist nach dem Strahlvorgang beispielsweise eine Ober­ flächenrauhigkeit von RZ 16-20 µm auf.

Die aufgetragene Beschichtung ist verhältnismässig rauh. Bei Bedarf kann vorzugsweise in einem dem Beschichten nachgeschalteten Verfahrensschritt die Oberfläche des Schütt­ gutes geglättet werden. Dabei wird die verfahrenstypische Rauhigkeit eingeebnet und die Schicht verdichtet, so dass die Eigenschaften der Beschichtung bezüglich Aussehen und Korrosionsverhalten verbessert werden.

Besonders hohe Beschichtungsgüten lassen sich erzielen, wenn das Glätten des Schütt­ gutes vorteilhafterweise ausserhalb der Trommel in einer Glättvorrichtung mit wenigstens einem zusätzlichen Hilfsmittel erfolgt. Bei dem Hilfsmittel handelt es sich beispielsweise um kleine polierte Stahlkugeln mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,3 mm bis 5 mm. Der Behälter des Taumelmischers kann beim Glättvorgang beispielsweise rotieren oder taumeln. Er kann aber auch zylindrisch ausgebildet und mit einer Förderwendel bestückt sein, die das zu glättende Schüttgut sowie das Hilfsmittel zum Glätten von einem einfüllseitigen, ersten Ende zu einem auswurfseitigen, zweiten Ende des Behälters trans­ portiert.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrens­ schritte "Aufrauhen/Aktivieren, Beschichten und Glätten" des erfindungsgemässen Beschichtungsverfahrens

Fig. 2 den Verfahrensschritt "Beschichten";

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritt A wird das Schüttgut 5, bei dem es sich beispielsweise um stiftförmige Elemente wie Nägel handelt, aufgerauht. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Strahlvorganges in einer nicht dargestellten Druckluft-Sand­ strahl- oder Schleuderradanlage, bei der feinkörniges Strahlmedium mit hoher Geschwindigkeit auf das Schüttgut 5 geschleudert wird. Dieser Strahlvorgang ergibt nicht nur saubere Oberflächen sondern rauht diese auch auf, damit die beim nachfolgenden Beschichten aufgebrachte Beschichtung besonders gut haften kann.

Der Verfahrensschritt B betrifft das Beschichten, bei dem beispielsweise ein dem Korrosionsschutz dienendes, erhitztes und zerstäubtes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Schüttgutes geschleudert wird.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, befindet sich das Schüttgut 5 - eine grosse Anzahl von Nägeln - in einer rotierenden Trommel 1. Eine Rotationsachse 12 der Trommel 1 ist gegenüber einer Horizontalen unter einem Winkel W von 25° angeordnet. Die Trommel 1 steht mit einer Antriebswelle 2 einer Antriebsvorrichtung 3 in Verbindung, die sich koaxial zur Rotationsachse der Trommel 1 erstreckt.

An einem ersten, stirnseitigen Ende 10 weist die Trommel 1 eine Öffnung 4 auf, die der Zuführung des Schüttgutes 5 in die Trommel 1 und der Entnahme des Schüttgutes 5 aus der Trommel 1 dient. Ein dem ersten, stirnseitigen Ende 10 gegenüberliegendes zweites, stirnseitigen Ende 11 der Trommel 1 ist fest mit der Antriebswelle 2 der Antriebs­ vorrichtung 3 verbunden. Die Trommel 1 ist aus einem Lochblech gefertigt, dessen nicht näher dargestellte Löcher beispielsweise einen Durchmesser von ca. 2 mm haben. Der Abstand der Löcher voneinander beträgt ebenfalls ca. 2 mm.

Die Trommel 1 setzt sich aus zwei unterschiedlich grossen konischen Abschnitten zusammen, wobei sich ein in Bezug auf die Länge der Trommel 1 grösserer Abschnitt in Richtung Antriebsvorrichtung 3 hin verjüngt. Ein kleinerer Abschnitt verjüngt sich zum ersten, stirnseitigen Ende 10 der Trommel 1 hin und ist von der, eine grosse lichte Weite aufweisenden, Öffnung 4 begrenzt.

Um eine Konzentration des Schüttgutes 5 in Ecken der Trommel 1, aufgrund der bei der Rotation auf das Schüttgut 5 einwirkenden Fliehkraft, verhindern zu können, verjüngt sich vorzugsweise die Aufnahmekammer der Trommel 1 zumindest zum zweiten, stirnseitigen Ende 11 hin im wesentlichen konisch. Insbesondere bei grossen Schüttgutmengen ist günstigerweise die Trommel 1 derart ausgebildet, dass sie sich ebenfalls, allerdings nur teilweise zum ersten, stirnseitigen Ende 10 hin konisch verjüngt. Die lichte Weite der Öffnung 4 an dem ersten, stirnseitigen Ende verringert sich dabei etwas.

Eine gute Beschickung der Trommel mit dem Schüttgut, bzw. eine gute Entnahme des Schüttgutes aus der Trommel wird erreicht, indem die Rotationsachse der Trommel vor­ zugsweise unter einem Winkel von 1° bis 90°, insbesondere zwischen 20° und 30°, zu einer Horizontalen angeordnet ist.

Das sich in einer Aufnahmekammer 9 der Trommel 1 befindliche Schüttgut 5 befindet sich während des Beschichtens in ständiger Bewegung. Die Spritzpistole 6 ist ein Teil einer Beschichtungsanlage 8. Innerhalb der Spritzpistole 6 wird das Beschichtungsmaterial erhitzt sowie unter hohem Druck zerstäubt und auf das zu beschichtende Schüttgut geschleudert. Die Spritzpistole 6 ist - abhängig von der Neigung der Trommel 1 und der Grösse der Öffnung 4 in der Trommel 1 - knapp ausserhalb der Trommel 1 vor der Öffnung 4 angeordnet oder ragt beispielsweise in diese Öffnung 4 hinein. Über eine Grundplatte 13 und einen Steher 14 stützt sich die Beschichtungsanlage 8 an einer nicht dargestellten Oberfläche eines Untergrundes ab. Mit einem Handlingssystem kann die Spritzpistole 6 während dem Beschichten bewegt werden.

Die Fig. 1 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt C - das Glätten -, der dem zweiten Ver­ fahrensschritt B - dem Beschichten - nachgeschaltet sein kann. Das aufgetragene Beschichtungsmaterial sorgt für eine rauhe Oberfläche an den einzelnen Teilen des Schüttgutes 5. Diese Oberfläche wird nach dem Beschichten in einer nicht dargestellten Glättvorrichtung geglättet und verdichtet. Dies trägt zur Verbesserung der Schicht­ eigenschaften und der optischen Erscheinung derselben bei. Das Glätten erfolgt ausser­ halb der Trommel 1 in einem Behälter der Glättvorrichtung zusammen mit einem nicht dargestellten Hilfsmittel in Form von polierten Stahlkugeln. Der Behälter führt beim Glätt­ vorgang beispielsweise eine rotierende oder taumelnde Bewegung aus. Die in Fig. 1 dar­ gestellten Verfahrensschritte A, B und C können durch Integration in einer oder in zwei Anlagen durchgeführt werden. Ebenso können die Verfahrensschritte B und C gleichzeitig oder alternierend ausgeführt werden.

Claims (6)

1. Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut (5) bei dem die Oberfläche der Massenteile mit einer Beschichtung versehen wird, die mit Hilfe eines thermischen Beschichtungsprozesses aufgetragen wird, bei dem eine rotierende Trommel (1), der Aufnahme des Schüttgutes (5) dient, das von einer ausserhalb der Trommel (1) angeordneten Beschichtungsanlage (8) durch eine Öffnung (4) in der Trommel (1) hindurch beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial vor dem Beschichten des Schüttgutes (5) von der Beschichtungsanlage (8) erhitzt wird.

2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Beschichtungsmaterials mit einer Spritzpistole (6) der Beschichtungsanlage (8) erfolgt.

3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Beschichten vorgeschalteten Verfahrensschritt die Oberfläche des Schütt­ gutes (5) mittels eines Strahlvorganges aufgerauht und aktiviert wird.

4. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlvorgang ausserhalb der Trommel (1) in einer Druckluft-, Sandstrahl- oder einer Schleuderradanlage erfolgt.

5. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in einem dem Beschichten nachfolgenden Verfahrensschritt die Oberfläche des Schüttgutes (5) geglättet wird.

6. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glätten ausserhalb der Trommel (1) in einer Glättvorrichtung mit zusätzlichen Hilfsmitteln zum Glätten erfolgt.