DE102019108033A1 - Process for galvanizing, in particular hot-dip galvanizing, of iron and steel products - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer aluminiumlegierten (aluminiumhaltigen) Zinkschicht, insbesondere mit erhöhter Schichtdicke, auf einem eisenbasierten Bauteil, vorzugsweise Stahlbauteil, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere ein Verfahren zur Erhöhung und/oder Einstellung, vorzugsweise Erhöhung, der Schichtdicke einer mittels Feuerverzinkung erzeugten aluminiumlegierten (aluminiumhaltigen) Zinkschicht auf einem eisenbasierten Bauteil, sowie ein auf diese Weise erhältliches, mit einer aluminiumlegierten (aluminiumhaltigen) Zinkschicht versehenes Bauteil und dessen jeweilige Verwendung.The present invention relates to a method for producing an aluminum-alloyed (aluminum-containing) zinc layer, in particular with an increased layer thickness, on an iron-based component, preferably a steel component, by means of hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular a method for increasing and / or setting, preferably increasing, the layer thickness of a aluminum-alloyed (aluminum-containing) zinc layer produced by hot-dip galvanizing on an iron-based component, as well as a component available in this way provided with an aluminum-alloyed (aluminum-containing) zinc layer and its respective use.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen), vorzugsweise für die Automobil- bzw. Kraftfahrzeugindustrie, aber auch für andere technische Anwendungsgebiete (z. B. für die Bauindustrie, den Bereich des allgemeinen Maschinenbaus, die Elektroindustrie etc.), mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung).The present invention relates to the technical field of galvanizing iron-based or iron-containing components, in particular steel-based or steel-containing components (steel components), preferably for the automobile or motor vehicle industry, but also for other technical areas of application (e.g. for the construction industry, the area of general mechanical engineering, the electrical industry, etc.), by means of hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing).
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie eine Anlage zur Erzeugung einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht, insbesondere mit erhöhter Schichtdicke, auf einem eisenbasierten Bauteil, insbesondere Stahlbauteil, und darüber hinaus die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Anlage erhältlichen Produkte (d. h. feuerverzinkte eisenhaltige Bauteile) sowie deren jeweilige Verwendung.In particular, the present invention relates to a method and a system for producing an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, in particular with an increased layer thickness, on an iron-based component, in particular a steel component, and also the products obtainable by the method according to the invention or in the system according to the invention (ie hot-dip galvanized iron-containing components) and their respective use.
Metallische Bauteile jeglicher Art aus eisenhaltigem Material, insbesondere Bauteile aus Stahl, erfordern anwendungsbedingt oftmals einen effizienten Schutz vor Korrosion. Insbesondere Bauteile aus Stahl für den Kraftfahrzeugbereich (Kfz-Bereich), wie z. B. für Pkw, Lkw, Nutzfahrzeuge etc., aber auch für andere technische Bereich (z. B. Bauindustrie, Maschinenbau, Elektroindustrie etc.), erfordern oftmals einen effizienten Korrosions- und/oder Verschleißschutz, welcher auch Langzeitbelastungen standhält.Metallic components of any kind made of ferrous material, in particular components made of steel, often require efficient protection against corrosion, depending on the application. In particular, steel components for the automotive sector (automotive sector), such as B. for cars, trucks, commercial vehicles, etc., but also for other technical areas (e.g. construction industry, mechanical engineering, electrical industry, etc.), often require efficient corrosion and / or wear protection that can withstand long-term loads.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, stahlbasierte Bauteile mittels Verzinkung (Verzinken) gegenüber Korrosion und Verschleiß zu schützen. Beim Verzinken wird der Stahl mit einer Zinkschicht versehen, um den Stahl vor Korrosion und Verschleiß zu schützen. Dabei können verschiedene Verzinkungsverfahren eingesetzt werden, um Bauteile aus Stahl zu verzinken, d. h. mit einem metallischen Überzug aus Zink zu überziehen, wobei insbesondere die Feuerverzinkung (synonym auch als Schmelztauchverzinkung bezeichnet), die Spritzverzinkung (Flammspritzen mit Zinkdraht), die Diffusionsverzinkung (Sherard-Verzinkung), die galvanische Verzinkung (elektrolytische Verzinkung), die nichtelektrolytische Verzinkung mittels Zinklamellenüberzügen sowie die mechanische Verzinkung zu nennen sind. Zwischen den vorgenannten Verzinkungsverfahren bestehen große Unterschiede, insbesondere im Hinblick auf die Verfahrensdurchführung, aber auch im Hinblick auf die Beschaffenheit und Eigenschaften der erzeugten Zinkschichten bzw. Zinküberzüge.In this context, it is known to protect steel-based components against corrosion and wear by means of galvanizing (galvanizing). When galvanizing, the steel is provided with a zinc layer to protect the steel from corrosion and wear. Various galvanizing processes can be used to galvanize steel components, i.e. H. to be coated with a metallic coating of zinc, in particular hot-dip galvanizing (synonymously also referred to as hot-dip galvanizing), spray galvanizing (flame spraying with zinc wire), diffusion galvanizing (Sherard galvanizing), galvanic galvanizing (electrolytic galvanizing), non-electrolytic galvanizing using zinc flake coatings as well as mechanical galvanizing are to be mentioned. There are great differences between the above-mentioned galvanizing processes, particularly with regard to the implementation of the process, but also with regard to the nature and properties of the zinc layers or zinc coatings produced.
Das wohl wichtigste Verfahren zum Korrosionsschutz, aber auch Verschleißschutz von Stahl durch metallische Zinküberzüge ist die Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung). Dabei wird Stahl kontinuierlich (z. B. Band und Draht) oder stückweise (z. B. Bauteile) bei Temperaturen von etwa 450 °C bis 600 °C in einen beheizten Kessel mit flüssigem Zink getaucht (Schmelzpunkt von Zink: 419,5 °C), so dass sich auf der Stahloberfläche eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschicht ausbilden (vgl. auch
Die Feuerverzinkung ist somit eine seit vielen Jahren anerkannte und bewährte Methode, um Bauteile bzw. Komponenten aus Eisenwerkstoffen, insbesondere Stahlwerkstoffen, vor Korrosion, aber auch Verschleiß zu schützen. Wie zuvor geschildert, wird hierbei das typischerweise vorgereinigte bzw. vorbehandelte Bauteil in ein flüssig-heißes Zinkbad eingetaucht, wobei es zur Reaktion mit der Zinkschmelze und, daraus resultierend, zur Ausbildung einer metallurgisch mit dem Grundwerkstoff verbundenen Zinkschicht kommt.Hot-dip galvanizing has therefore been a recognized and proven method for many years to protect parts or components made of ferrous materials, in particular steel materials, from corrosion, but also from wear. As described above, the typically pre-cleaned or pretreated component is immersed in a hot liquid zinc bath, which reacts with the zinc melt and, as a result, a zinc layer that is metallurgically bonded to the base material is formed.
Bei der Feuerverzinkung wird zwischen diskontinuierlicher Stückverzinkung (vgl. z. B.
Die Feuerverzinkung liefert sowohl einen aktiven als auch passiven Korrosionsschutz. Der passive Schutz erfolgt durch die Barrierewirkung des Zinküberzuges. Der aktive Korrosionsschutz entsteht aufgrund der kathodischen Wirkung des Zinküberzuges. Gegenüber edleren Metallen der elektrochemischen Spannungsreihe, wie z. B. Eisen, dient Zink als Opferanode, welche das darunterliegende Eisen solange vor Korrosion schützt, bis das Zink selbst vollständig korrodiert ist.Hot-dip galvanizing provides both active and passive protection against corrosion. Passive protection is provided by the barrier effect of the zinc coating. The active corrosion protection is due to the cathodic effect of the zinc coating. Compared to more noble metals, the electrochemical Voltage series, such as B. iron, zinc serves as a sacrificial anode, which protects the underlying iron from corrosion until the zinc itself is completely corroded.
Bei der sogenannten Stückverzinkung nach
Die konventionelle Feuerverzinkung basiert insbesondere auf dem Tauchen von Eisen- bzw. Stahlbauteilen in eine Zinkschmelze unter Ausbildung einer Zinkbeschichtung bzw. eines Zinküberzugs auf der Oberfläche der Bauteile. Zur Sicherstellung des Haftvermögens, der Geschlossenheit und der Einheitlichkeit des Zinküberzuges ist vorab im Allgemeinen eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung der zu verzinkenden Bauteile erforderlich, welche üblicherweise eine Entfettung mit nachfolgendem Spülvorgang, eine sich anschließende saure Beizung mit nachfolgendem Spülvorgang und schließlich eine Flussmittelbehandlung (d. h. ein sogenanntes Fluxen) mit nachfolgendem Trocknungsvorgang umfasst.Conventional hot-dip galvanizing is based in particular on the immersion of iron or steel components in a zinc melt with the formation of a zinc coating or a zinc coating on the surface of the components. To ensure the adhesion, the cohesion and the uniformity of the zinc coating, a careful surface preparation of the components to be galvanized is generally required beforehand, which is usually degreasing with subsequent rinsing, subsequent acid pickling with subsequent rinsing and finally flux treatment (i.e. so-called fluxing) ) with subsequent drying process.
Der typische Verfahrensablauf beim konventionellen Stückverzinken mittels Feuerverzinkung gestaltet sich üblicherweise wie folgt:The typical process sequence for conventional batch galvanizing using hot-dip galvanizing is usually as follows:
Zunächst werden die Bauteiloberflächen der betreffenden Bauteile einer Entfettung unterzogen, um Rückstände von Fetten und Ölen zu entfernen, wobei als Entfettungsmittel üblicherweise wässrige, alkalische oder saure Entfettungsmittel zur Anwendung kommen können. Nach der Reinigung im Entfettungsbad schließt sich üblicherweise ein Spülvorgang an, typischerweise durch Eintauchen in ein Wasserbad, um ein Verschleppen von Entfettungsmitteln mit dem Verzinkungsgut in den nachfolgenden Prozessschritt des Beizens zu vermeiden, wobei dies insbesondere bei einem Wechsel von alkalischer Entfettung auf eine saure Beize von hoher Bedeutung ist.First, the component surfaces of the components in question are subjected to degreasing in order to remove residues of fats and oils, whereby aqueous, alkaline or acidic degreasing agents can usually be used as degreasing agents. After cleaning in the degreasing bath, there is usually a rinsing process, typically by immersion in a water bath, in order to prevent degreasing agents from being carried over into the subsequent pickling process step, especially when changing from alkaline degreasing to acidic pickling is of great importance.
Im Anschluss an die Entfettung mit nachfolgendem Spülvorgang erfolgt üblicherweise eine Beizbehandlung (Beizen), welche insbesondere zur Entfernung von arteigenen Verunreinigungen, wie z. B. Rost und Zunder, von der Stahloberfläche dient. Das saure Beizen erfolgt üblicherweise in verdünnter Salzsäure, wobei die Dauer des Beizvorgangs unter anderem vom Verunreinigungszustand (z. B. Verrostungsgrad) des Verzinkungsgutes und der Säurekonzentration und Temperatur des Beizbades abhängig ist. Zur Vermeidung bzw. Minimierung von Verschleppungen von Säure- und/oder Salzresten mit dem Verzinkungsgut erfolgt nach der Beizbehandlung üblicherweise ebenfalls ein Spülvorgang (Spülschritt).Following the degreasing with a subsequent rinsing process, a pickling treatment (pickling) is usually carried out, which is used, in particular, to remove impurities inherent in the species, such as. B. rust and scale, is used by the steel surface. Acid pickling is usually carried out in dilute hydrochloric acid, the duration of the pickling process depending, among other things, on the state of contamination (e.g. degree of rusting) of the material to be galvanized and the acid concentration and temperature of the pickling bath. To avoid or minimize the carryover of acid and / or salt residues with the galvanized material, a rinsing process (rinsing step) is usually also carried out after the pickling treatment.
Nachfolgend erfolgt dann das sogenannte Fluxen (synonym auch als Flussmittelbehandlung bezeichnet), wobei die zuvor entfettete und gebeizte Stahloberfläche mit einem sogenannten Flussmittel, welches typischerweise eine wässrige Lösung von anorganischen Chloriden, am häufigsten mit einer Mischung aus Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl), umfasst. Einerseits ist es Aufgabe des Flussmittels, vor der Reaktion der Stahloberfläche mit dem schmelzflüssigen Zink eine letzte intensive Feinstreinigung der Stahloberfläche vorzunehmen und die Oxidhaut der Zinkoberfläche aufzulösen sowie eine erneute Oxidation der Stahloberfläche bis zum Verzinkungsvorgang zu verhindern. Andererseits soll das Flussmittel die Benetzungsfähigkeit zwischen der Stahloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink erhöhen. Nach der Flussmittelbehandlung erfolgt dann üblicherweise eine Trocknung, um einen festen Flussmittelfilm auf der Stahloberfläche zu erzeugen und anhaftendes Wasser zu entfernen, so dass nachfolgend unerwünschte Reaktionen (insbesondere die Bildung von Wasserdampf) im flüssigen Zinktauchbad vermieden werden.Then the so-called fluxing (synonymously also referred to as flux treatment) takes place, with the previously degreased and pickled steel surface with a so-called flux, which is typically an aqueous solution of inorganic chlorides, most often with a mixture of zinc chloride (ZnCl 2 ) and ammonium chloride (NH 4 Cl). On the one hand, it is the task of the flux to carry out a final, intensive, ultra-fine cleaning of the steel surface before the steel surface reacts with the molten zinc and to dissolve the oxide skin of the zinc surface and to prevent renewed oxidation of the steel surface until the galvanizing process. On the other hand, the flux should increase the wettability between the steel surface and the molten zinc. After the flux treatment, drying then usually takes place in order to create a solid flux film on the steel surface and to remove adhering water, so that subsequent undesired reactions (especially the formation of water vapor) in the liquid zinc immersion bath are avoided.
Die auf die vorgenannte Weise vorbehandelten Bauteile werden dann durch Eintauchen in die flüssige Zinkschmelze feuerverzinkt. Bei der Feuerverzinkung mit reinem Zink liegt der Zinkgehalt der Schmelze gemäß
Im Anschluss an den Verzinkungsprozess kann üblicherweise eine Nachbearbeitung oder Nachbehandlung erfolgen. Dabei werden z. B. überschüssige Zinkbadrückstände, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften, so weit wie möglich entfernt. Subsequent to the galvanizing process, post-processing or post-treatment can usually take place. Here z. B. excess zinc bath residues, in particular so-called dripping noses of the zinc solidifying at the edges and oxide or ash residues that adhere to the component, removed as far as possible.
Ein Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung mit Reinzink ist die Dicke des Zinküberzuges in µm (Mikrometern). In der
Beim Verzinkungsvorgang mit Reinzink bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche auf dem Stahlteil ein Überzug verschiedenartig zusammengesetzter Eisen/Zink-Legierungsschichten (vgl.
Um dem zuvor geschilderten Problem des Auftretens der schnell aufwachsenden, spröden und dicken Eisen/Zink-Legierungsschicht entgegenzuwirken und auch geringere Schichtdicken mit gleichzeitig hohem Korrosionsschutz bei der Verzinkung zu ermöglichen, ist es aus dem Stand der Technik gleichermaßen bekannt, der Zinkschmelze bzw. dem flüssigen Zinkbad zusätzlich Aluminium zuzusetzen. Beispielsweise wird durch eine Zugabe von bis zu 5 Gew.-% Aluminium zu einer flüssigen Zinkschmelze eine Zink/Aluminium-Legierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur gegenüber reinem Zink erzeugt. Durch die Verwendung einer Zink/Aluminium-Schmelze (Zn/Al-Schmelze) bzw. eines flüssigen Zink/Aluminium-Bades (Zn/Al-Bad) lassen sich einerseits deutlich geringere Schichtdicken für einen verlässlichen Korrosionsschutz realisieren (im Allgemeinen unterhalb von 25 Mikrometern); andererseits unterbleibt die Ausbildung der spröden Eisen/Zink-Legierungsschicht, da das Aluminium - ohne sich auf ein bestimmte Theorie festzulegen - sozusagen zunächst eine Sperrschicht auf der Stahloberfläche des betreffenden Bauteils in Form einer sehr dünnen (ca. 500 nm) Al/Fe-Phase-Barriereschicht ausbildet, auf welche dann die eigentliche aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Verzinkungsschicht abgeschieden wird (vgl.
Mit einer Zink/Aluminium-Schmelze feuerverzinkte Bauteile lassen sich auf Grund ihrer geringen Schichtdicke problemlos umformen, weisen aber dennoch - trotz der signifikant geringeren Schichtdicke im Vergleich zu einer konventionellen Feuerverzinkung mit einer quasi aluminiumfreien Zinkschmelze - verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften auf (d. h. im Allgemeinen verbessert gegenüber den dickeren Verzinkungsschichten aus der Feuerverzinkung mit Reinzink).Components that are hot-dip galvanized with a zinc / aluminum melt can be reshaped without any problems due to their low layer thickness, but still have improved corrosion protection properties (i.e. generally better than the.) Despite the significantly lower layer thickness compared to conventional hot-dip galvanizing with a virtually aluminum-free zinc melt thicker galvanized layers from hot-dip galvanizing with pure zinc).
Eine im Feuerverzinkungsbad eingesetzte Zink/Aluminium-Legierung weist gegenüber Reinzink auch verbesserte Fluiditätseigenschaften und einen geringeren Schmelzpunkt auf. Außerdem weisen Zinküberzüge, welche mittels unter Verwendung derartiger Zink/Aluminium-Legierungen durchgeführter Feuerverzinkungen erzeugt sind, eine größere Korrosionsbeständigkeit (welche bis zu sechsmal besser ist als die von Reinzink), eine bessere Optik, eine verbesserte Formbarkeit und eine bessere Lackierbarkeit auf als aus Reinzink gebildete Zinküberzüge. Überdies lassen sich mit dieser Technologie auch bleifreie Zinküberzüge herstellen.A zinc / aluminum alloy used in the hot-dip galvanizing bath also has improved fluidity properties and a lower melting point than pure zinc. In addition, zinc coatings, which are produced by means of hot-dip galvanizing carried out using such zinc / aluminum alloys, have greater corrosion resistance (which is up to six times better than that of pure zinc), a better appearance, improved formability and better paintability than pure zinc zinc coatings formed. This technology can also be used to produce lead-free zinc coatings.
Ein solches Feuerverzinkungsverfahren unter Verwendung einer Zink/AluminiumSchmelze bzw. unter Verwendung einer Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbades ist beispielsweise bekannt aus der
Im Hinblick auf die Ausbildung der Zinkschicht und deren Eigenschaften hat sich also gezeigt, dass die Zinkschicht über Legierungselemente in der Zinkschmelze maßgeblich beeinflusst werden kann. Als eines der wichtigsten Elemente ist hierbei Aluminium zu nennen: So hat sich gezeigt, dass bereits mit einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze von 100 ppm (gewichtsbasiert) die Optik der entstehenden Zinkschicht hin zu einem helleren, glänzenderen Aussehen verbessert werden kann. Mit zunehmendem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze bis 1.000 ppm (gewichtsbasiert) nimmt dieser Effekt stetig zu. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass sich - wie zuvor bereits geschildert - ab einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze von 0,12 Gew.-% eine intermetallische Fe/AI-Phase zwischen dem Eisenwerkstoff und der oberen Zinkschicht bildet, welche dazu führt, dass die sonst üblichen Diffusionsprozesse zwischen Eisen und Zinkschmelze inhibiert werden und somit das Aufwachsen der Zn/Fe-Phasen signifikant verringert wird; als Folge hiervon resultieren deshalb ab diesem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze wesentlich dünnere Zinkschichten (vgl.
Bekannte Beispiele für die kommerzielle Verwendung von aluminiumhaltigen Zinkschmelzen sind das sogenannte Galfan®-Verfahren und das vorgenannte microZINQ®-Verfahren mit einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze typischerweise im Bereich von 4,2 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%. Der Vorteil dieser Legierung liegt unter anderem darin, dass um den Mittelwert von 5 Gew.-% eine eutektische Zusammensetzung des Al/Zn-Systems mit einem Schmelzpunkt von 382 °C vorliegt, wodurch eine Verringerung der Betriebstemperatur im Verzinkungsprozess ermöglicht wird.Known examples of the commercial use of aluminum-containing zinc baths are the so-called Galfan ® process and the aforementioned MICROZINQ ® process with an aluminum content in the zinc melt is typically in the range of 4.2 wt .-% to 6.2 wt .-%. The advantage of this alloy is, among other things, that the Al / Zn system has a eutectic composition of around 5% by weight with a melting point of 382 ° C, which enables the operating temperature to be reduced in the galvanizing process.
Die Korrosionsschutzwirkung einer Zinkschicht wird zum einen durch die Zusammensetzung der Zinkschicht und zum anderen durch die Dicke der Zinkschicht beeinflusst.The corrosion protection effect of a zinc layer is influenced on the one hand by the composition of the zinc layer and on the other hand by the thickness of the zinc layer.
Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen sollte aber die Zinkschicht nach Möglichkeit nur so dick sein, wie es für den entsprechenden Einsatzbereich und die erwartete Nutzungsdauer nötig ist. Die durch eine klassische Feuerverzinkung (d. h. in einem reinen Zinkbad) gebildeten Zinkschichten sind im Allgemeinen unverhältnismäßig dick, während die Zinkschichten von durchschnittlich 8 bis 15 µm, welche durch Feuerverzinkung in Zink/Aluminium-Legierungen gebildet werden, wesentlich dünner sind. Trotz dieses hocheffizienten Ressourceneinsatzes kann es unter besonderen Randbedingungen vorkommen, dass eine höhere Zinkschichtdicke erforderlich ist, um die spezifisch vorliegenden Korrosionsansprüche zu erfüllen. Dies kann der Fall sein, wenn eine sehr hohe Korrosionsbelastung vorliegt, z. B. durch Einwirkung aggressiver Chemikalien, oder wenn eine kombinierte korrosive, mechanische und/oder thermische Belastung auftritt. Insbesondere ist es bisher nicht möglich, eisenbasierte Bauteile derart mit einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht zu versehen, dass eine Dicke resultiert, welche zwischen der durch klassische Feuerverzinkung erhältlichen Dicke und der durch Feuerverzinkung in einer Zn/Al-Legierung erhältlichen Dicke liegt und welche individuell für den spezifischen Anwendungsbereich maßgeschneidert einstellbar ist.For economic and technical reasons, however, the zinc layer should, if possible, only be as thick as is necessary for the corresponding area of application and the expected service life. The zinc layers formed by classic hot-dip galvanizing (i.e. in a pure zinc bath) are generally disproportionately thick, while the zinc layers, on average 8 to 15 µm, which are formed by hot-dip galvanizing in zinc / aluminum alloys, are considerably thinner. Despite this highly efficient use of resources, under special boundary conditions it can happen that a higher zinc layer thickness is required in order to meet the specific corrosion requirements. This can be the case when there is a very high level of corrosion, e.g. B. by the action of aggressive chemicals, or when a combined corrosive, mechanical and / or thermal load occurs. In particular, it has so far not been possible to provide iron-based components with an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer in such a way that the result is a thickness that is between the thickness obtainable by classic hot-dip galvanizing and the thickness obtainable by hot-dip galvanizing in a Zn / Al alloy and which is individual can be customized for the specific application.
Nachteilig bei der Verwendung von aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelzen (Zn/Al-Schmelzen) ist daher insbesondere, dass die Bildung gezielt dickerer bzw. individuell einstellbarer Zinkschichten im Rahmen der bekannten Prozesse nicht möglich ist. Denn sobald die Maximalschichtdicke der aluminiumlegierten Verzinkungsschicht gemäß konventionellen Verfahren erreicht ist, führt selbst eine längere Verweildauer in der Zink/Aluminium-Schmelze zu keiner weiteren Erhöhung der Zinkschichtdicke, da durch die Bildung der Fe/AI-Phase in der Art einer Sperrschicht (Barriereschicht) die Kinetik des Zinkschichtwachstums blockiert wird, wodurch wiederum der Schichtenwachstum begrenzt ist und eine maximale Schichtdicke nicht überschritten werden kann.The disadvantage of using aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melts (Zn / Al melts) is therefore in particular that the formation of thicker or individually adjustable zinc layers in a targeted manner is not possible within the framework of the known processes. Because as soon as the maximum layer thickness of the aluminum-alloyed galvanized layer is reached according to conventional methods, even a longer dwell time in the zinc / aluminum melt does not lead to any further increase in the zinc layer thickness, since the formation of the Fe / Al phase in the manner of a barrier layer the kinetics of the zinc layer growth is blocked, which in turn limits the layer growth and a maximum layer thickness cannot be exceeded.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem besteht daher in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, vorzugsweise stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen), unter Verwendung einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze sowie einer betreffenden Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitestgehend vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen. The problem on which the present invention is based therefore consists in providing a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular of iron-based or iron-containing components, preferably steel-based or steel-containing components (steel components), using an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt and a relevant system for Carrying out this process, the disadvantages of the prior art described above being at least largely avoided or at least alleviated.
Insbesondere soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage bereitgestellt werden, welche(s) gegenüber herkömmlichen, unter Verwendung einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelzen betriebenen Feuerverzinkungsverfahren bzw. -anlagen eine individuelle bzw. gezielt anpassbare Erhöhung der erhaltenen Zinkschichtdicke bei Verwendung aluminiumlegierter bzw. aluminiumhaltiger Verzinkungsbädern ermöglicht und insbesondere dabei auch eine verbesserte Prozessökonomie und/oder einen effizienteren, insbesondere flexibleren und/oder zuverlässigeren, insbesondere weniger fehleranfälligen Prozessablauf und/oder eine verbesserte betriebswirtschaftliche Kompatibilität und/oder eine verbesserte Kosten- und Ressourcennutzung ermöglicht.In particular, such a method or such a system should be provided which, compared to conventional hot-dip galvanizing processes or systems operated using an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt, an individual or specifically adaptable increase in the zinc layer thickness obtained when using aluminum-alloyed or aluminum-containing Allows galvanizing baths and in particular also enables improved process economy and / or a more efficient, in particular more flexible and / or more reliable, in particular less error-prone process flow and / or improved economic compatibility and / or improved use of costs and resources.
Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein Verfahren zur Feuerverzinkung gemäß Anspruch 1 vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Verfahrensunteransprüche.To solve the problem described above, the present invention proposes - according to a first aspect of the present invention - a method for hot-dip galvanizing according to
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - eine Anlage zur Feuerverzinkung gemäß dem diesbezüglichen unabhängigen Anlageanspruch; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage sind Gegenstand der diesbezüglichen Anlageunteransprüche.The present invention further relates - according to a second aspect of the present invention - to a plant for hot-dip galvanizing according to the relevant independent plant claim; further, in particular special and / or advantageous configurations of the system according to the invention are the subject of the relevant system subclaims.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in einer erfindungsgemäßen Anlage erhältliches feuerverzinktes (schmelztauchverzinktes) eisenbasiertes, Bauteil vorzugsweise Stahlbauteil, gemäß den diesbezüglichen unabhängigen Produktansprüchen; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Produktunteransprüche.Furthermore, the present invention relates - according to a third aspect of the present invention - to a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based component, preferably a steel component, obtainable by the method according to the invention or in a system according to the invention, according to the relevant independent product claims; further, in particular special and / or advantageous configurations of this aspect of the invention are the subject matter of the relevant product subclaims.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendung eines erfindungsgemäßen feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) eisenbasierten Bauteils für die Automobilfertigung oder für den technischen Bereich gemäß den diesbezüglichen unabhängigen Verwendungsansprüchen.Finally, according to a fourth aspect of the present invention, the present invention relates to the use of a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based component according to the invention for automobile production or for the technical field according to the relevant independent claims.
Es versteht sich bei den nachfolgenden Ausführungen von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt sind, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer gesonderten Erwähnung bedarf.It goes without saying in the following statements that configurations, embodiments, advantages and the like, which are explained below for the purpose of avoiding repetitions only for one aspect of the invention, of course also apply accordingly with regard to the other aspects of the invention, without this being a separate one Mention is required.
Bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen gewichtsbezogenen Angaben, insbesondere relativen Mengen- oder Gewichtsangaben, ist weiterhin zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass sie sich in der Summe unter Einbeziehung aller Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert, stets zu 100 % bzw. 100 Gew.-% ergänzen bzw. addieren; dies versteht sich aber für den Fachmann von selbst.With all of the relative or percentage weight-related information mentioned below, in particular relative amounts or weight information, it should also be noted that these are to be selected by the person skilled in the art within the scope of the present invention in such a way that they are in total including all components or ingredients, in particular as defined below, always add to or add to 100% or 100% by weight; but this goes without saying for the expert.
Im Übrigen gilt, dass der Fachmann - anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt - von den nachfolgend angeführten Bereichsangaben erforderlichenfalls abweichen kann, ohne dass er den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.In addition, it applies that the person skilled in the art - depending on the application or on a case-by-case basis - can, if necessary, deviate from the range information listed below without departing from the scope of the present invention.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder andernfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Messmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können.In addition, all of the values or parameters or the like mentioned below can in principle be determined or determined using standardized or standardized or explicitly stated determination methods or otherwise with determination or measurement methods that are familiar to the person skilled in the art.
Dies vorausgeschickt, wird die vorliegende Erfindung nunmehr nachfolgend im Detail erläutert.Having said that, the present invention will now be explained in detail below.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit ein Verfahren zur Erzeugung einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht, insbesondere mit erhöhter Schichtdicke, auf einem eisenbasierten Bauteil, vorzugsweise Stahlbauteil, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere ein Verfahren zur Erhöhung und/oder Einstellung, vorzugsweise Erhöhung, der Schichtdicke einer mittels Feuerverzinkung erzeugten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht auf einem eisenbasierten Bauteil,
wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfasst:
- (a) Erhöhung und/oder Einstellung, vorzugsweise Erhöhung, der Oberflächenrauheit mindestens einer Oberfläche des eisenbasierten Bauteils; dann
- (b) Feuerverzinkung des eisenbasierten Bauteils in einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“).
wherein the process comprises the following process steps in the order listed below:
- (A) increasing and / or setting, preferably increasing, the surface roughness of at least one surface of the iron-based component; then
- (b) Hot-dip galvanizing of the iron-based component in an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc melt ("Zn / Al melt").
Wie nachfolgend ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung mit einer Vielzahl von vollkommen unerwarteten Vorteilen, Besonderheiten und überraschenden technischen Effekten verbunden, deren nachfolgende Schilderung keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, aber den erfinderischen Charakter der vorliegenden Erfindung veranschaulicht:As explained below, the present invention is associated with a large number of completely unexpected advantages, special features and surprising technical effects, the description of which does not claim to be exhaustive, but illustrates the inventive character of the present invention:
Überraschenderweise gelingt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die mechanische Bearbeitung der eisenbasierten Bauteiloberfläche und durch die damit erzielte Einstellung der Oberflächenrauheit in Schritt (a), die Zinkschichtdicke im nachfolgenden Schritt (b) gezielt einzustellen und dadurch die Zinkschichtdicke gezielt zu erhöhen und einzustellen (und zwar, ohne dass insbesondere die Qualität der resultierenden Korrosionsschutzeigenschaften und der resultierenden mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt wird). Der Begriff der „Erhöhung bzw. Steigerung der Oberflächenrauheit“ bezieht sich dabei auf den ursprünglichen Oberflächenzustand des Bauteils (d. h. vor Durchführung von Schritt (a)).Surprisingly, within the scope of the present invention, through the mechanical processing of the iron-based component surface and through the adjustment of the surface roughness achieved in step (a), it is possible to adjust the zinc layer thickness in the subsequent step (b) and thereby increase and adjust the zinc layer thickness in a targeted manner (and although without in particular the quality of the resulting corrosion protection properties and the resulting mechanical properties being impaired). The term “increase or increase in the surface roughness” relates to the original surface condition of the component (i.e. before step (a) is carried out).
Ganz im Gegenteil resultieren im Rahmen der vorliegenden Erfindung verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften und weiterhin auch exzellente, wenn nicht sogar verbesserte mechanische und anderweitige Eigenschaften (z. B. Verschleißeigenschaften).On the contrary, the present invention results in improved anti-corrosion properties and, furthermore, excellent, if not even improved, mechanical and other properties (e.g. wear properties).
Dass die mechanische Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) dazu führt, dass im nachgeschalteten Feuerverzinkungsschritt (b) die Schichtdicke der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Verzinkungsschicht gegenüber einer konventionellen Feuerverzinkung mit einer Zn/Al-Schmelze (d. h. ohne Vorbehandlung gemäß Schritt (a)) signifikant erhöht bzw. individuell eingestellt werden kann, ist vollkommen überraschend und ist vom Fachmann nicht zu erwarten gewesen. Denn bei den aus dem Stand der Technik bekannten Feuerverzinkungsverfahren unter Verwendung einer Zn/Al-Schmelze wirkt die sich aufgrund der hohen Affinität des Aluminiums zum Eisen ausbildende dünne Sperrschicht (Fe/AI-Phase-Schicht, ca. 500 nm) einer Erhöhung des Verzinkungsschichtdickenwachstums entgegen. Vollkommen überraschend wurde aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die mechanische Vorbehandlung gemäß Verfahrensschritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens dennoch vollkommen unerwartet zu einer signifikanten Schichtdickenerhöhung und zu einer individuellen Steuerbarkeit des Schichtdickenwachstums im nachfolgenden Feuerverzinkungsschritt (b) unter Verwendung einer Zn/AI-Schmelze führt.That the mechanical increase or adjustment of the surface roughness in process step (a) leads to the fact that in the subsequent hot-dip galvanizing step (b) the layer thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanizing layer compared with conventional hot-dip galvanizing with a Zn / Al melt (i.e. without pretreatment according to step ( a)) can be significantly increased or adjusted individually, is completely surprising and was not to be expected by the person skilled in the art. In the hot-dip galvanizing process known from the prior art using a Zn / Al melt, the thin barrier layer (Fe / Al phase layer, approx. 500 nm) that forms due to the high affinity of aluminum for iron increases the thickness of the galvanized layer opposite. In the context of the present invention, however, it was completely surprisingly found that the mechanical pretreatment according to process step (a) of the process according to the invention nevertheless completely unexpectedly results in a significant increase in layer thickness and an individual controllability of the layer thickness growth in the subsequent hot-dip galvanizing step (b) using a Zn / Al- Melt leads.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich also überraschenderweise gezeigt, dass durch das mechanische Aufrauhen der betreffenden Bauteiloberfläche und die damit erzielte Einstellung der Oberflächenrauheit die Schichtdicke der durch Feuerverzinkung mit einer Zn/Al-Schmelze erzeugte Verzinkungsschicht gezielt bzw. individuell einstellbar ist, wobei gegenüber konventionellen Feuerverzinkungsverfahren mit einer Zn/Al-Schmelze die resultierenden Verzinkungsschichtdicken signifikant erhöht bzw. gesteigert bzw. eingestellt werden können.In the context of the method according to the invention, it has surprisingly been shown that the mechanical roughening of the component surface in question and the resulting adjustment of the surface roughness, the layer thickness of the galvanized layer produced by hot-dip galvanizing with a Zn / Al melt can be specifically or individually adjusted, compared to conventional Hot-dip galvanizing process with a Zn / Al melt, the resulting galvanizing layer thicknesses can be significantly increased or increased or adjusted.
Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, lässt sich das zuvor geschilderte Phänomen insbesondere (zumindest unter anderem) dadurch erklären, dass es durch die Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit zu einer Veränderung des Ablaufverhaltens kommt, wodurch sich die Zinkschichtdicke - abhängig von der Oberflächenrauheit - erhöht, so dass es infolgedessen zu einer Steigerung der Korrosionsschutzwirkung sowie mechanischer und anderweitiger Eigenschaften kommt. Durch die erhöhte Zinkschichtdicke wird also unter anderem eine Steigerung der Korrosionsschutzwirkung, bezogen auf das Auftreten von Grundwerkstoffkorrosion (Rotrost) erreicht. Weiterhin verbessern sich auch die mechanische Widerstandsfähigkeit, insbesondere die Widerstandsfähigkeit des Bauteils gegen eine einwirkende Belastung, vor allem die Abriebfestigkeit, welche die Widerstandsfähigkeit gegenüber Reibung bezeichnet, und darüber hinaus auch die Haftfestigkeit sowie die Belastbarkeit infolge stoß- oder schlagartiger Einwirkungen, wie beispielsweise Steinschlägen. Diese Erkenntnis ist umso überraschender, als dass Zinkschichten, die im klassischen Stückverzinkungsverfahren hergestellt werden, mit zunehmender Schichtdicke anfällig werden im Hinblick auf mechanische Belastungen.Without wishing to be tied to a specific theory, the phenomenon described above can be explained in particular (at least among other things) by the fact that the increase or adjustment of the surface roughness leads to a change in the run-off behavior, which means that the zinc layer thickness - depending on the Surface roughness - increased, so that as a result there is an increase in the anti-corrosion effect as well as mechanical and other properties. The increased zinc layer thickness therefore increases the anti-corrosion effect, based on the occurrence of base material corrosion (red rust). Furthermore, the mechanical resistance, in particular the resistance of the component to an applied load, above all the abrasion resistance, which denotes the resistance to friction, and also the adhesive strength and the resilience as a result of shock or impact-like effects, for example Falling rocks. This finding is all the more surprising as zinc layers that are produced in the traditional batch galvanizing process become susceptible to mechanical loads as the layer thickness increases.
Durch die vorliegende Erfindung können folglich die bereits guten Eigenschaften aluminiumlegierter bzw. aluminiumhaltiger Verzinkungsschichten bezüglich ihrer Korrosionsschutzwirkung und ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit noch weiterführend verstärkt werden.As a result of the present invention, the already good properties of aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanized layers with regard to their corrosion protection effect and their mechanical resistance can consequently be further enhanced.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, die exzellenten Eigenschaften von aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschichten, welche gegenüber reinen Zinkschichten überlegene Eigenschaften aufweisen, weiterführend zu verbessern. Es muss somit für eine erhöhte Schichtdicke nicht auf eine mit unterlegenen Eigenschaften korrelierende Reinzinkschmelze zurückgegriffen werden; denn überraschenderweise kann die Schichtdicke einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht durch das erfindungsgemäße Verfahren gezielt erhöht und sogar maßgeschneidert bzw. individuell eingestellt werden.In the context of the present invention, it is thus possible to further improve the excellent properties of aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layers, which have properties that are superior to pure zinc layers. It is therefore not necessary to use a pure zinc melt that correlates with inferior properties for an increased layer thickness; because, surprisingly, the layer thickness of an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer can be increased in a targeted manner by the method according to the invention and can even be tailored or individually adjusted.
Durch die Nutzung einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) weisen die erfindungsgemäß erhältlichen feuerverzinkten eisenbasierten Bauteile im Vergleich zu aus Reinzink gebildeten Zinküberzügen zudem alle mit einer Zink/Aluminium-Legierung verbundenen weiteren Vorteile auf, wie z. B. eine verbesserte Optik, eine verbesserte Formbarkeit und eine bessere Lackierbarkeit. Auch der Vorteil des im Vergleich zu einer Reinzinkschmelze niedrigeren Schmelzpunkts der Zink/Aluminium-Schmelze mit dadurch möglichen geringeren Arbeitstemperaturen bleibt erhalten.By using an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt (“Zn / Al melt”), the hot-dip galvanized iron-based components available according to the invention also have all the other advantages associated with a zinc / aluminum alloy compared to zinc coatings formed from pure zinc, such as B. improved optics, improved formability and better paintability. The advantage of the melting point of the zinc / aluminum melt, which is lower than that of a pure zinc melt, with the lower working temperatures that this makes possible is also retained.
Des Weiteren ist die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierende Gesamtschichtdicke nicht nur höher als bei einer identischen Feuerverzinkung ohne vorherige Aufrauhung der Oberfläche, sondern - in Abhängigkeit von der eingestellten Oberflächenrauheit - stets reproduzierbar, d. h. bei identisch eingestellter Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) resultieren bei identischen Feuerverzinkungsbedingungen gemäß Verfahrensschritt (b) stets identische aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Verzinkungsschichten, insbesondere mit identischen Schichtdicken. Durch diese gute Reproduzierbarkeit kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Großfertigungen bzw. bei Fertigung in Großserien angewandt werden.Furthermore, the total layer thickness resulting from the method according to the invention is not only higher than in the case of identical hot-dip galvanizing without prior roughening of the surface, but - depending on the set surface roughness - is always reproducible, i.e. H. If the surface roughness is set identically in process step (a), identical hot-dip galvanizing conditions according to process step (b) always result in identical aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanized layers, in particular with identical layer thicknesses. Because of this good reproducibility, the method according to the invention can also be used in large-scale productions or in large-scale production.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Oberflächenrauheit sowohl am gesamten Bauteil als auch nur partiell in ausgewählten Bereichen des Bauteils erhöht bzw. eingestellt werden und somit eine gezielte Verstärkung bzw. Erhöhung bzw. Einstellung der Zinkschichtdicke nur in den benötigten Bereichen erfolgen kann, so dass anwendungsspezifische Lösungen für den jeweiligen Einsatzbereich erzielt werden können. Dies resultiert in einer Reduzierung der Kosten und Ressourcen. Eine bereichsweise Schichtdickenerhöhung der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Verzinkungsschicht eines Bauteils kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn nur die betreffenden Bereiche eines Bauteils einer erhöhten Korrosion und/oder einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt sind (z. B. spezielle Kfz-Trägerbauteile im Karosseriebau, spezielle Gebäudebauteile etc.).Another advantage of the method according to the invention is that the surface roughness can be increased or adjusted both on the entire component and only partially in selected areas of the component and thus a targeted reinforcement or increase or adjustment of the zinc layer thickness can only take place in the required areas, so that application-specific solutions can be achieved for the respective area of application. This results in a reduction in costs and resources. Increasing the layer thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanized layer of a component in some areas can be useful, for example, if only the relevant areas of a component are exposed to increased corrosion and / or increased mechanical stress (e.g. special vehicle carrier components in body construction, special building components Etc.).
Überraschenderweise wird die im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt (a) eingebrachte Oberflächenrauheit in der nachfolgenden Feuerverzinkung gemäß Schritt (b) zumindest weitestgehend oder sogar vollständig eingeebnet bzw. nivelliert, so dass letztendlich eine kontinuierliche und gleichmäßige Oberfläche der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Verzinkungsschicht resultiert, wodurch die in Schritt (a) eingebrachte Oberflächenrauheit keine Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit des nach Schritt (b) erhaltenen feuerverzinkten Bauteils zur Folge hat und somit die Endanwendung nicht eingeschränkt wird.Surprisingly, the surface roughness introduced in step (a) in the process according to the invention is at least largely or even completely leveled or leveled in the subsequent hot-dip galvanizing according to step (b), so that ultimately a continuous and uniform surface of the aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanized layer results, whereby the The surface roughness introduced in step (a) does not impair the surface quality of the hot-dip galvanized component obtained after step (b) and thus the end use is not restricted.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit gleichzeitig eine mechanische Reinigung der Bauteile erfolgt, so dass der Reinigungsaufwand vor dem Verzinkungsprozess verringert wird. Vor allem die Reinigung mittels Beizens im sauren Medium kann deutlich verkürzt oder sogar vollständig ausgespart werden. Dadurch wird auch der unerwünschte mögliche Wasserstoffeintrag aus der sauren Beizlösung in das Verzinkungsgut deutlich reduziert oder sogar vollständig ausgeschlossen. Dies ist besonders vorteilhaft bei hochfesten und höchstfesten Stahlbauteilen mit einer Festigkeit oberhalb von 1.000 MPa, bei welchen gemäß DIN 55969 eine erhöhte Gefahr für Versprödung durch Wasserstoff vorliegt, weshalb bereits für hochfeste Komponenten eine Begrenzung der Beizzeit auf weniger als 15 Minuten festgelegt ist. Außerdem resultiert aus der Verkürzung bzw. der Weglassung des Beizens eine Verbesserung aus betriebswirtschaftlicher Sicht, vor allem eine Verbesserung der Kosten- und Ressourcennutzung.Another advantage of the present invention is that by increasing or adjusting the surface roughness, mechanical cleaning of the components takes place at the same time, so that the cleaning effort before the galvanizing process is reduced. In particular, cleaning using pickling in an acidic medium can be significantly shortened or even omitted entirely. This also significantly reduces or even completely eliminates the undesired possible introduction of hydrogen from the acidic pickling solution into the galvanized material. This is particularly advantageous for high-strength and ultra-high-strength steel components with a strength above 1,000 MPa, which, according to DIN 55969, have an increased risk of embrittlement due to hydrogen, which is why the pickling time is limited to less than 15 minutes for high-strength components. In addition, the shortening or omission of the pickling process results in an improvement from an economic point of view, above all an improvement in the use of costs and resources.
Auch lassen sich Bestandsanlagen für die konventionelle Feuerverzinkung mit Zn/Al-Schmelzen ohne Weiteres ergänzen bzw. umrüsten (nämlich durch Hinzufügung einer Vorrichtung zur Durchführung von Schritt (a), was auch dezentral bzw. räumlich getrennt zur eigentlichen Feuerverzinkung in Schritt (b) realisiert werden kann). Existing systems for conventional hot-dip galvanizing with Zn / Al melts can also be easily supplemented or retrofitted (namely by adding a device for performing step (a), which is also implemented decentrally or spatially separated from the actual hot-dip galvanizing in step (b) can be).
Die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und folglich der nachfolgend noch beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage schlagen sich unmittelbar auch in den erhältlichen Verfahrensprodukten, d. h. den feuerverzinkten eisenbasierten Bauteilen, nieder: Die erfindungsgemäß erhältlichen feuerverzinkten Bauteile weisen nicht nur verbesserte mechanische Eigenschaften und verbesserte Korrosionseigenschaften infolge der aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Verzinkungsschicht auf, sondern können darüber hinaus mit einer maßgeschneiderten, insbesondere genau an die entsprechenden Anforderungen angepassten aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht versehen werden.The peculiarities of the process according to the invention and consequently the plant according to the invention described below are also reflected directly in the process products available, i.e. H. The hot-dip galvanized iron-based components: The hot-dip galvanized components obtainable according to the invention not only have improved mechanical properties and improved corrosion properties as a result of the aluminum-containing or aluminum-alloyed galvanized layer, but can also be provided with a tailor-made aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer that is in particular precisely adapted to the corresponding requirements be provided.
Wie mikroskopische Untersuchungen an Schnitten (Querschnitten) der erfindungsgemäß erhältlichen Bauteile zeigen, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Bauteile durch eine besondere Oberflächenstruktur aus (vgl.
Im Ergebnis weisen daher die erfindungsgemäßen Produkte eine besondere Schichtstruktur auf, was durch mikroskopische Untersuchungen an Schnitten der betreffenden Produkte dokumentiert und nachgewiesen werden kann (vgl. nachstehend noch diskutierte Figurendarstellungen 1A, 1B und 1C sowie 3A und 3B im Vergleich zu den durch konventionelle Verfahren erzeugten Schichten gemäß
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann somit ein effizient und ökonomisch arbeitendes Feuerverzinkungsverfahren bzw. eine entsprechende Anlage bereitgestellt werden, wobei die vorstehend geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitestgehend vermieden oder aber zumindest abgeschwächt werden können.In the context of the present invention, an efficiently and economically working hot-dip galvanizing process or a corresponding system can thus be provided, whereby the above-described disadvantages of the prior art can at least largely be avoided or at least mitigated.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs näher beschrieben und erläutert:Preferred embodiments of the method according to the invention and the method sequence according to the invention are described and explained in more detail below:
Wie zuvor beschrieben, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zunächst einen Verfahrensschritt (a) der Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit mindestens einer Oberfläche des eisenbasierten Bauteils, vorzugsweise Stahlbauteils.As described above, the method according to the invention initially comprises a method step (a) of increasing and / or adjusting the surface roughness of at least one surface of the iron-based component, preferably a steel component.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrensschritts (a) erfolgt eine Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit (synonym auch als Oberflächenrauheit oder Oberflächenrauigkeit bezeichnet). Der Begriff der Oberflächenrauheit (synonym auch nur als Rauheit bezeichnet) ist ein Begriff aus der Oberflächenphysik, welcher die Unebenheit der Oberflächenhöhe bezeichnet. Zur quantitativen Charakterisierung der Rauheit gibt es unterschiedliche Berechnungsverfahren, welche jeweils die verschiedenen Eigenheiten der Oberflächen berücksichtigen. Die Oberflächenrauheit kann durch sogenannte Rauheitskennwerte charakterisiert werden, insbesondere durch den sogenannten Mittenrauwert Ra, die gemittelte Rautiefe Rz und die maximale Rautiefe Rmax. Die betreffenden Rauheitskennwerte und deren Messungen sind insbesondere in der
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) an mindestens einer Oberfläche des eisenbasierten Bauteils, vorzugsweise an mehreren Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, durchgeführt werden. Within the scope of the method according to the invention, the increase and / or adjustment of the surface roughness in method step (a) can be carried out on at least one surface of the iron-based component, preferably on several surfaces of the iron-based component.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) am gesamten eisenbasierten Bauteil, insbesondere an allen Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, durchgeführt werden. Diese besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Bauteile an ihrer gesamten Oberfläche einer besonders starken Belastung ausgesetzt sind, welche dann insgesamt bzw. als Ganzes mit einer Verzinkungsschicht mit erhöhter Zinkschichtdicke ausgestattet werden können.According to a particular embodiment of the present invention, the increase and / or adjustment of the surface roughness in method step (a) can be carried out on the entire iron-based component, in particular on all surfaces of the iron-based component. This particular embodiment of the present invention is particularly advantageous when components are exposed to a particularly high load on their entire surface, which components can then be provided as a whole or as a whole with a galvanized layer with an increased zinc layer thickness.
Gemäß einer alternativen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) nur bereichsweise, insbesondere nur an einer Oberfläche und/oder nicht an allen Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, durchgeführt werden. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Bauteile bei ihrer Verwendung nur bereichsweise bzw. lokal einer erhöhten Beanspruchung (z. B. Korrosionsbeanspruchung und/oder Verschleißbeanspruchung) ausgesetzt sind, so dass nur diese betreffenden Bereiche verstärkt geschützt werden müssen, nämlich durch Ausbildung einer in den betreffenden Bereichen dicker ausgebildeten Verzinkungsschicht. Somit ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, die Oberflächenrauheit nur an denjenigen Oberflächen eines Bauteils zu erhöhen bzw. einzustellen, welche aufgrund ihrer Anordnung im Endprodukt eine erhöhte Zinkschichtdicke benötigen. Beispielsweise können im Kfz-Bereich verwendete Fahrwerkskomponenten, wie Achsträger und Zugstreben, gezielt nur an ihrer zur Fahrbahn ausgerichteten Seite zusätzlich verstärkt werden, da diese Oberflächen verstärkt Steinschlag, Korrosionsbelastungen durch Tausalze, thermischer Belastung infolge des oberhalb verlaufenden Abgaskanals und einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Um trotz dieser erhöhten Belastung bzw. Beanspruchung eine hohe Nutzungsdauer ohne vorzeitigen Verschleiß des Bauteils zu ermöglichen, kann also lokal bzw. bereichsweise die Zinkschichtdicke gezielt nur an den betreffenden Verschleißstellen des Bauteils erhöht werden und somit die Widerstandsfähigkeit gezielt nur dort verbessert werden.According to an alternative particular embodiment of the present invention, the increase and / or adjustment of the surface roughness in method step (a) can only be carried out in regions, in particular only on one surface and / or not on all surfaces of the iron-based component. Such an embodiment is particularly advantageous when components are only partially or locally exposed to increased stress (e.g. corrosion stress and / or wear and tear) when they are used, so that only these areas in question have to be reinforced, namely through training a galvanized layer formed thicker in the relevant areas. Thus, within the scope of the method according to the invention, it is also possible to increase or adjust the surface roughness only on those surfaces of a component which, due to their arrangement in the end product, require an increased zinc layer thickness. For example, chassis components used in the automotive sector, such as axle carriers and tension struts, can only be specifically reinforced on the side facing the road, as these surfaces are exposed to increased stone impact, corrosion loads from de-icing salts, thermal loads due to the exhaust gas duct running above, and increased mechanical loads . In order to enable a long service life without premature wear of the component despite this increased load or stress, the zinc layer thickness can be increased locally or in areas only at the relevant wear points of the component and thus the resistance can only be improved there.
Im Rahmen des Verfahrensschritts (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit üblicherweise durch eine mechanische Behandlung. Mechanische Behandlungsverfahren zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit sind dem Fachmann als solche hinlänglich bekannt.In the context of process step (a) of the process according to the invention, the increase and / or adjustment of the surface roughness is usually carried out by a mechanical treatment. Mechanical treatment methods for increasing and / or adjusting the surface roughness are sufficiently known as such to the person skilled in the art.
Was die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) durch eine mechanische Behandlung anbelangt, so kann diese Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit insbesondere mittels Abrasion und/oder mittels eines abrasiven Verfahrens, vorzugsweise mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut (synonym auch als „Sandstrahlen“ bezeichnet), erfolgen.As far as the increase and / or adjustment of the surface roughness in process step (a) by a mechanical treatment is concerned, this increase and / or adjustment of the surface roughness can in particular by means of abrasion and / or by means of an abrasive method, preferably by means of compressed air blasting with solid blasting material (synonymous also referred to as "sandblasting").
Im Rahmen der Erfindung ist unter Abrasion bzw. unter einem abrasiven Verfahren insbesondere der abrasive Abtrag, also der Materialabtrag durch mechanische Einwirkung eines Reib(ungs)partners, zu verstehen. Beim abrasiven Abtrag dringen die Rauheitsspitzen eines Reibpartners in die Randschichten des anderen ein oder aber harte Teilchen aus einem Zwischenstoff dringen in die Randschichten des Reibpartners ein, wodurch es zu Mikrozerspanungen, Ritzungen, Riefenbildungen oder dergleichen kommt. Dieser Effekt wird bei der Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit beispielsweise mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut (Strahlmittel) im Rahmen der Erfindung genutzt. Beim Druckluftstrahlen dient verdichtete Luft als Trägermedium für das zu beschleunigende Strahlgut, welches so auf die zu behandelnde Oberfläche gebracht wird und dessen Aufprall abrasiv wirkt. Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Druckluftstrahlsystemen liegt in der weitgehenden Anpassungsfähigkeit an Größe, Form und oberflächentechnische Anforderungen der zu bearbeitenden Objekte, sowie in der nahezu uneingeschränkten Verwendbarkeit von unterschiedlichstem metallischem, mineralischem und organischem Strahlgut (synonym auch „Strahlmittel“ genannt), so dass für jede Anwendung das passende System gewählt werden kann bzw. das System an das zu bearbeitende Objekt angepasst werden kann.In the context of the invention, abrasion or an abrasive method is to be understood as meaning, in particular, abrasive removal, that is to say the removal of material through the mechanical action of a friction partner. During abrasive removal, the roughness peaks of one friction partner penetrate the edge layers of the other or hard particles from an intermediate material penetrate the edge layers of the friction partner, which leads to micro-machining, scoring, scoring or the like. This effect is used in the context of the invention when increasing or adjusting the surface roughness, for example by means of compressed air jets with solid blasting material (blasting media). With compressed air blasting, compressed air serves as a carrier medium for the blasting material to be accelerated, which is brought onto the surface to be treated and the impact of which has an abrasive effect. A particular advantage of the use of compressed air blasting systems lies in the extensive adaptability to size, shape and surface requirements of the objects to be processed, as well as in the almost unrestricted use of a wide variety of metallic, mineral and organic blasting material (also known as "blasting media"), so that The right system can be selected for each application or the system can be adapted to the object to be processed.
Im Rahmen der Erfindung kann das verwendete Strahlgut (Strahlmittel) insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe von metallischem, mineralischem (anorganischem) und organischem Strahlgut sowie deren Kombinationen, vorzugsweise in partikulärer Form, vorzugsweise aus der Gruppe von metallischem, natürlich-mineralischem, synthetisch-mineralischem, natürlich-organischem und synthetisch-organischem Strahlgut sowie deren Kombinationen, insbesondere partikulärem Edelstahl-Strahlgut und/oder Glaskugel-Strahlgut.In the context of the invention, the blasting material (abrasive) used can be selected in particular from the group of metallic, mineral (inorganic) and organic blasting material and combinations thereof, preferably in particulate form, preferably from the group of metallic, natural-mineral, synthetic-mineral , natural-organic and synthetic-organic blasting material and their combinations, in particular particulate stainless steel blasting material and / or glass ball blasting material.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das verwendete Strahlgut in Verfahrensschritt (a) eine runde, kugelrunde, kantige oder zylindrische Kornform, vorzugsweise eine kantige Kornform, aufweist. Die Verwendung von kantigem Strahlgut ist dabei besonders bevorzugt, da dieses ein starkes Aufrauhen in kurzer Zeit und bei geringem Stahldruck ermöglicht. It is particularly preferred if the blasting material used in process step (a) has a round, spherical, angular or cylindrical grain shape, preferably an angular grain shape. The use of angular blasting material is particularly preferred, since this enables a strong roughening in a short time and with low steel pressure.
Bevorzugt ist es, wenn das in Verfahrensschritt (a) verwendete Strahlgut eine absolute Korngröße im Bereich von 30 bis 5.000 µm , insbesondere im Bereich von 50 bis 3.000 µm, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 1.500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 1.000 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 75 bis 800 µm, aufweist. Diese Korngröße ist besonders geeignet für das Aufrauhen der Oberfläche, ohne die Bauteile dauerhaft zu beschädigen oder zu verändern. Bei unregelmäßiger Ausbildung des Strahlguts bzw. der Strahlgutpartikel ist die Korngröße auf die jeweils größte Ausdehnung der Strahlgutpartikel bezogen.It is preferred if the blasting material used in process step (a) has an absolute grain size in the range from 30 to 5,000 μm, in particular in the range from 50 to 3,000 μm, preferably in the range from 60 to 1,500 μm, particularly preferably in the range from 70 to 1,000 µm, very particularly preferably in the range from 75 to 800 µm. This grain size is particularly suitable for roughening the surface without permanently damaging or changing the components. If the blasting material or the blasting material particles are irregularly formed, the grain size is based on the largest dimension of the blasting material particles.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das in Verfahrensschritt (a) verwendete Strahlgut eine Härte, insbesondere Kornhärte, vorzugsweise Vickershärte, im Bereich von 20 bis 2.500 HV, insbesondere im Bereich von 100 bis 2.100 HV, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 2.000 HV, bevorzugt im Bereich von 250 bis 1.500 HV, aufweist.It is also preferred if the blasting material used in process step (a) has a hardness, in particular grain hardness, preferably Vickers hardness, in the range from 20 to 2,500 HV, in particular in the range from 100 to 2,100 HV, preferably in the range from 200 to 2,000 HV in the range from 250 to 1,500 HV.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das in Verfahrensschritt (a) verwendete Strahlgut eine Härte, insbesondere Kornhärte, vorzugsweise Mohs-Härte, im Bereich von 2 bis 9 Mohs, insbesondere im Bereich von 2,5 bis 8 Mohs, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 Mohs, bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 6,5 Mohs, aufweist.In addition, it is preferred if the blasting material used in process step (a) has a hardness, in particular grain hardness, preferably Mohs hardness, in the range from 2 to 9 Mohs, in particular in the range from 2.5 to 8 Mohs, preferably in the range of 3 to 7 Mohs, preferably in the range from 3.5 to 6.5 Mohs.
Strahlgut mit der zuvor genannten Vickershärte bzw. Mohs-Härte ist besonders effizient in der Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit von eisenbasierten Bauteilen, ohne eine Beschädigung am Bauteil zu erzeugen (d. h. eine Oberflächenveränderung, welche nicht durch die nachfolgende Verzinkung ausgeglichen bzw. eingeebnet werden kann).Blasting material with the aforementioned Vickers hardness or Mohs hardness is particularly efficient in increasing or adjusting the surface roughness of iron-based components without causing damage to the component (i.e. a surface change that cannot be compensated or leveled by the subsequent galvanizing ).
Der in Verfahrensschritt (a) eingesetzte Stahldruck kann gleichermaßen in weiten Bereichen variieren:The steel pressure used in process step (a) can equally vary within wide ranges:
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn das Strahlgut mit einem Strahldruck im Bereich von 1 bis 15 bar, insbesondere im Bereich von 2 bis 11 bar, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 5 bar, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.It is preferred according to the invention if the blasting material is subjected to a blasting pressure in the range from 1 to 15 bar, in particular in the range from 2 to 11 bar, preferably in the range from 3 to 8 bar, particularly preferably in the range from 3 to 5 bar, to the at least a surface of the iron-based component is allowed to act.
Üblicherweise wird das Strahlgut mit einem Strahldruck von mindestens 1 bar, insbesondere mindestens 2 bar, vorzugsweise mindestens 3 bar, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen.The blasting material is usually allowed to act on the at least one surface of the iron-based component with a blasting pressure of at least 1 bar, in particular at least 2 bar, preferably at least 3 bar.
Vorteilhafterweise wird das Strahlgut mit einem Strahldruck von maximal 15 bar, insbesondere maximal 11 bar, vorzugsweise maximal 8 bar, besonders bevorzugt maximal 5 bar, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen.The blasting material is advantageously allowed to act on the at least one surface of the iron-based component with a blasting pressure of a maximum of 15 bar, in particular a maximum of 11 bar, preferably a maximum of 8 bar, particularly preferably a maximum of 5 bar.
Auch die Strahldauer in Verfahrensschritt (a) kann in weiten Bereichen variieren:The blasting duration in process step (a) can also vary within a wide range:
Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn das Strahlgut für eine Dauer von 10 Sekunden bis 30 Minuten, insbesondere 15 Sekunden bis 20 Minuten, bevorzugt 20 Sekunden bis 10 Minuten, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.In general, it is advantageous if the blasting material is allowed to act on the at least one surface of the iron-based component for a duration of 10 seconds to 30 minutes, in particular 15 seconds to 20 minutes, preferably 20 seconds to 10 minutes.
Bevorzugt ist es, wenn das Strahlgut für eine Dauer von bis zu 30 Minuten, insbesondere bis zu 20 Minuten, bevorzugt bis zu 10 Minuten, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.It is preferred if the blasting material is allowed to act on the at least one surface of the iron-based component for a duration of up to 30 minutes, in particular up to 20 minutes, preferably up to 10 minutes.
Im Rahmen der Erfindung ist es dabei besonders bevorzugt, wenn das Strahlgut für eine Dauer von mindestens 10 Sekunden, insbesondere mindestens 15 Sekunden, bevorzugt mindestens 20 Sekunden, auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.In the context of the invention, it is particularly preferred if the blasting material is allowed to act on the at least one surface of the iron-based component for a duration of at least 10 seconds, in particular at least 15 seconds, preferably at least 20 seconds.
Im Allgemeinen werden die zuvor genannten Verfahrensbedingungen bzw. Verfahrensparameter für Verfahrensschritt (a) insbesondere die Bedingungen für die mechanische Behandlung, insbesondere mittels Abrasion, vorzugsweise mittels Druckluftstrahl mit festem Strahlgut, wie Auswahl von Art und Größe des Strahlguts, Strahlbehandlung, Strahldruck, Strahldauer etc., derart ausgelegt bzw. ausgewählt, dass die Oberflächenrauheit an die zu erzielende bzw. beabsichtigte Schichtdicke der nach Feuerverzinkung in Verfahrensschritt (b) resultierenden aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Verzinkungsschicht angepasst bzw. diesbezüglich maßgeschneidert wird. Auf diese Weise kann durch die Durchführung von Verfahrensschritt (a), insbesondere die gezielt eingestellte Erhöhung der Oberflächenrauheit, die Schichtdicke der nach Verfahrensschritt (b) resultierenden Verzinkungsschicht gezielt gesteuert bzw. kontrolliert bzw. maßgeschneidert werden.In general, the aforementioned process conditions or process parameters for process step (a), in particular the conditions for the mechanical treatment, in particular by means of abrasion, preferably by means of a compressed air jet with solid blasting material, such as selection of the type and size of the blasting material, blasting treatment, blasting pressure, blasting duration, etc. , designed or selected so that the Surface roughness is adapted to the achieved or intended layer thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanized layer resulting after hot-dip galvanizing in process step (b) or tailored in this regard. In this way, by carrying out process step (a), in particular the specifically adjusted increase in surface roughness, the layer thickness of the galvanized layer resulting from process step (b) can be specifically controlled or controlled or tailored.
Die zuvor genannten Verfahrensbedingungen für Verfahrensschritt (a) ermöglichen eine besonders effiziente Einstellung und/oder Erhöhung der Oberflächenrauheit (ohne dabei die Oberfläche zu beschädigen) und ermöglichen dabei insbesondere eine individuelle Anpassung an die entsprechenden Anwendungsanforderungen.The aforementioned process conditions for process step (a) enable a particularly efficient setting and / or increase in the surface roughness (without damaging the surface) and in particular enable individual adaptation to the corresponding application requirements.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt wird, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche einen Mittenrauwert Ra, insbesondere nach
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche einen Mittenrauwert Ra, insbesondere nach
Der Mittenrauwert Ra beschreibt die Rauheit einer technischen Oberfläche und ist das arithmetische Mittel der Beträge der Ordinatenwerte des Rauheitsprofils innerhalb einer Einzelmessstrecke. Er stellt die mittlere Abweichung des Profils von der mittleren Linie dar. Zur Ermittlung dieses Messwertes wird die Oberfläche auf einer definierten Messstrecke abgetastet und sämtliche Höhen- und Tiefenunterschiede der rauen Oberflächen werden aufgezeichnet. Aus diesem Rauheitsverlauf wird das Integral gebildet und durch die Länge der Messstrecke dividiert (vgl. zuvor zitierte
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt wird, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche eine gemittelte Rautiefe Rz, insbesondere nach
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt wird, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche eine gemittelte Rautiefe Rz, insbesondere nach
Die gemittelte Rautiefe Rz beschreibt die Summe aus der Höhe der größten Profilspitze und der Tiefe des größten Profiltals innerhalb einer Einzelmessstrecke. Üblicherweise ergibt sich Rz aus der Mittelung der Ergebnisse von fünf Einzelmessstrecken. Die gemittelte Rautiefe Rz reagiert insgesamt empfindlicher auf Veränderungen von Oberflächenstrukturen als der Mittenrauwert Ra (vgl. zuvor zitierte
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt wird, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche eine maximale Rautiefe Rmax, insbesondere nach
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt wird, dass die in Verfahrensschritt (a) behandelte Oberfläche eine maximale Rautiefe Rmax, insbesondere nach
Die maximale Rautiefe Rmax beschreibt dabei die größte der fünf Einzelrautiefen innerhalb einer Messstrecke (vgl. zuvor zitierte
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt, dass der Mittenrauwert Ra, insbesondere nach
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt, dass die gemittelte Rautiefe Rz, insbesondere nach
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Erhöhung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) derart durchgeführt, dass die maximale Rautiefe Rmax, insbesondere nach
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt sich dem Verfahrensschritt (a) in Verfahrensschritt (b) die Feuerverzinkung des eisenbasierten Bauteils in einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) an.Within the scope of the method according to the invention, method step (a) follows in method step (b) the hot-dip galvanizing of the iron-based component in an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt (“Zn / Al melt”).
Im Allgemeinen wird in Verfahrensschritt (b) das eisenbasierte Bauteil mit einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht versehen bzw. beschichtet bzw. überzogen. Mit anderen Worten wird nach der Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ein mit einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht versehenes bzw. beschichtetes bzw. überzogenes eisenbasiertes Bauteil erhalten.In general, in method step (b), the iron-based component is provided or coated or coated with an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc layer. In other words, after the method described above has been carried out, an iron-based component provided or coated or coated with an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc layer is obtained.
Vorteilhafterweise weist die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht, wie sie im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere nach Verfahrensschritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens, erhalten wird, eine Schichtdicke im Bereich von 3 bis 30 µm, insbesondere im Bereich von 4 bis 28 µm , bevorzugt im Bereich von 5 bis 27 µm , besonders bevorzugt im Bereich von 6 bis 25 µm , auf.Advantageously, the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, as obtained in the process according to the invention, in particular after process step (b) of the process according to the invention, preferably has a layer thickness in the range from 3 to 30 μm, in particular in the range from 4 to 28 μm in the range from 5 to 27 μm, particularly preferably in the range from 6 to 25 μm.
Bevorzugt weist die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist bzw. im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert, eine Schichtdicke auf, welche 110 bis 300 %, insbesondere 125 bis 280 %, bevorzugt 130 bis 250 %, derjenigen Schichtdicke beträgt, welche nach Durchführen des Verfahrensschritts (b) unter Weglassung des vorangehenden Verfahrensschritts (a) erhalten wird. Dies heißt also, dass die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren resultiert bzw. erhältlich ist, 110 bis 300 %, insbesondere 125 bis 280 %, bevorzugt 130 bis 250 %, derjenigen Schichtdicke aufweist, welche nur durch identische Feuerverzinkung ohne vorangehende Oberflächenaufrauhung erhalten wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit eine Zinkschicht erhalten, welche eine erhöhte Schichtdicke gegenüber den herkömmlichen Feuerverzinkungsschichten aus Zn/Al-Schmelzen aufweist.The aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, which is obtainable by the method according to the invention or results in the context of the method according to the invention, preferably has a layer thickness which is 110 to 300%, in particular 125 to 280%, preferably 130 to 250%, of that layer thickness which is obtained after carrying out process step (b) with omission of the preceding process step (a). This means that the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, which results or is obtainable by the method according to the invention, has 110 to 300%, in particular 125 to 280%, preferably 130 to 250%, of that layer thickness which can only be obtained by identical hot-dip galvanizing without previous surface roughening is obtained. With the method according to the invention, a zinc layer is thus obtained which has an increased layer thickness compared to conventional hot-dip galvanizing layers made from Zn / Al melts.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht, welche durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, eine Schichtdicke aufweist, welche um 0,5 bis 15 µm , insbesondere um 1 bis 12 µm , bevorzugt um 2 bis 10 µm, größer ist als diejenige Schichtdicke, welche nach Durchführen des Verfahrensschritts (b) unter Weglassung des vorangehenden Verfahrensschritts (a) erhalten wird. Dies heißt also, dass die erfindungsgemäß erzeugte Zinkschichtdicke entsprechend dicker ist als eine Zinkschicht, welche nur durch Feuerverzinkung ohne vorangehende Oberflächenaufrauhung erhalten wird.According to a further particular embodiment, it is provided that the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, which is obtained by the method according to the invention described above, has a layer thickness which is around 0.5 to 15 μm, in particular around 1 to 12 μm, preferably around 2 up to 10 μm, is greater than the layer thickness which is obtained after carrying out process step (b) while omitting the preceding process step (a). This therefore means that the zinc layer thickness produced according to the invention is correspondingly thicker than a zinc layer which is only obtained by hot-dip galvanizing without prior surface roughening.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist das durch Verfahrensschritte (a) und (b) erhaltene feuerverzinkte eisenbasierte Bauteil eine zumindest im Wesentlichen homogene bzw. gleichmäßige bzw. kontinuierliche aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht auf, insbesondere an ihrer Ober- oder Außenseite. Die äußere Oberfläche ist also gleichmäßig, d. h. die Aufrauhungen, welche in Verfahrensschritt (a) eingeführt werden, werden in Verfahrensschritt (b) verfüllt bzw. nivelliert bzw. eingeebnet, so dass die Oberfläche des feuerverzinkten eisenbasierten Bauteils keine Rillen bzw. Aufrauhungen aufweist, sondern kontinuierlich bzw. planar bzw. eben ausgebildet ist (vgl. auch
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die in Verfahrensschritt (a) resultierende Oberfläche mit erhöhter bzw. eingestellter Oberflächenrauheit im Rahmen von Verfahrensschritt (b) zumindest im Wesentlichen eingeebnet bzw. nivelliert, insbesondere durch die in Verfahrensschritt (b) aufgebrachte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht. Dies hat den Vorteil, dass das Aufrauhen der Oberfläche keinen Einfluss auf die Oberflächenstruktur des fertigen feuerverzinkten Bauteils (d. h. des Endprodukts) hat.According to a further particular embodiment, the surface resulting in process step (a) with increased or adjusted surface roughness is at least substantially leveled or leveled in process step (b), in particular by the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer applied in process step (b). This has the advantage that the roughening of the surface has no influence on the surface structure of the finished hot-dip galvanized component (i.e. the end product).
Bei einer besonderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) nur bereichsweise, insbesondere nur an einer Oberfläche bzw. nicht an allen Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, durchgeführt wird, so dass die in Verfahrensschritt (b) erhaltene aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht unterschiedliche Dickenbereiche aufweist; insbesondere ist dabei die Schichtdicke der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht im Bereich der zuvor in Verfahrensschritt (a) behandelten Oberfläche(n) oder Oberflächenbereiche im Vergleich zu der Schichtdicke im Bereich der unbehandelten Oberfläche(n) oder Oberflächenbereiche erhöht. Diese Ausführungsform ist vor allem dann bevorzugt, wenn im Rahmen der Anwendung bzw. Verwendung eines Bauteils bestimmte Bereiche des Bauteils einer stärkeren Belastung ausgesetzt sind als andere Bereiche des Bauteils und diese durch das erfindungsgemäße Verfahren weitergehend verstärkt werden, während die restlichen Oberflächen des Bauteils keine weitere Verstärkung benötigen und eine herkömmlich erzeugte Feuerverzinkungsschicht ausreichend schützt. Ein beispielhafter Anwendungsfall sind Fahrwerkskomponenten, deren der Fahrbahn zugewandte Oberfläche aufgrund einer Kombination aus verstärktem Steinschlag, Korrosionsbelastung durch Tausalze sowie einer thermischen Belastung infolge des oberhalb verlaufenden Abgaskanals einer erhöhten Belastung ausgesetzt ist. Als Gegenmaßnahme gegen die nur bereichsweise bzw. lokal verstärkt auftretende Belastung ist eine entsprechende bereichsweise bzw. lokal vorgesehene Erhöhung und/oder Einstellung der Zinkschichtdicke in dem Belastungsbereich ausreichend, während die anderen bzw. übrigen Oberflächen der Fahrwerkskomponenten keine erhöhte und/oder individuell eingestellte Zinkschichtdicke benötigen, da sie keiner verstärkten Belastung ausgesetzt sind. Eine Erhöhung und/oder Einstellung der Zinkschichtdicke als Maßnahme gegen verstärkte Belastung bzw. Beanspruchung ist auch in Anwendungsfällen einsetzbar, in denen es zu erhöhter mechanischer Belastung, z. B. in Form von Abrieb, kommt.In a particular embodiment, it is provided that the increase and / or adjustment of the surface roughness in method step (a) is carried out only in areas, in particular only on one surface or not on all surfaces of the iron-based component, so that the in method step (b ) obtained aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer has different thickness ranges; In particular, the layer thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer in the area of the surface (s) or surface areas previously treated in process step (a) is increased compared to the layer thickness in the area of the untreated surface (s) or surface areas. This embodiment is particularly preferred when, as part of the application or use of a component, certain areas of the component are exposed to greater stress than other areas of the component and these are further reinforced by the method according to the invention, while the remaining surfaces of the component are not further Need reinforcement and adequately protect a conventionally produced hot-dip galvanizing layer. An exemplary application are chassis components whose surface facing the road is exposed to increased stress due to a combination of increased stone impact, corrosion exposure from de-icing salts and thermal stress as a result of the exhaust gas duct above. As a countermeasure against the load, which occurs only in some areas or locally, a corresponding increase and / or adjustment of the zinc layer thickness in the load area is sufficient, while the other or other surfaces of the chassis components do not require an increased and / or individually adjusted zinc layer thickness because they are not exposed to increased stress. An increase and / or adjustment of the zinc layer thickness as a measure against increased stress or stress can also be used in applications in which there is increased mechanical stress, e.g. B. in the form of abrasion comes.
Im Rahmen von Verfahrensschritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Feuerverzinkung des eisenbasierten Bauteils in einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) durchgeführt.In the context of method step (b) of the method according to the invention, the hot-dip galvanizing of the iron-based component is carried out in an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc melt (“Zn / Al melt”).
Üblicherweise enthält die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze, bezogen auf die Zinkschmelze, mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, Aluminium. Vorteilhaft ist es, wenn die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze, bezogen auf die Zinkschmelze, höchstens 25 Gew.-%, insbesondere höchstens 20 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 17,5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 12,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, Aluminium enthält.The aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt used in process step (b) usually contains at least 0.1% by weight, in particular at least 0.15% by weight, preferably at least 0.2% by weight, based on the zinc melt at least 0.5% by weight, particularly preferably at least 1% by weight, very particularly preferably at least 2% by weight, aluminum. It is advantageous if the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt used in process step (b), based on the zinc melt, at most 25% by weight, in particular at most 20% by weight, preferably at most 17.5% by weight. %, preferably at most 15% by weight, particularly preferably at most 12.5% by weight, very particularly preferably at most 10% by weight, aluminum.
Vorteilhafterweise enthält die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze, bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,15 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 17,5 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%.The aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt used in method step (b) advantageously contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 0.1% by weight to 25% by weight, in particular in the range from 0.15% by weight. % to 20% by weight, preferably in the range from 0.2% by weight to 17.5% by weight, preferably in the range from 0.5% by weight to 15% by weight, particularly preferably in the range from 1% by weight to 12.5% by weight, very particularly preferably in the range from 2% by weight to 10% by weight.
Bei der Verwendung von Aluminium in den vorgenannten Mengen in der Zinkschmelze werden besonders korrosionsbeständige und besonders gut verarbeitbare Zinkschichten erhalten.When using aluminum in the abovementioned amounts in the zinc melt, zinc layers that are particularly corrosion-resistant and particularly easy to process are obtained.
Typischerweise enthält die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze
- (i) Zink, insbesondere in Mengen im Bereich von 75 Gew.-% bis 99,9 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 80 Gew.-% bis 99,85 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 85 Gew.-
% bis 99,8 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf die Zinkschmelze, - (ii) Aluminium, insbesondere in Mengen
0,1 Gew.-im Bereich von % bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,15 Gew.-im Bereich von % bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-im Bereich von % bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-im Bereich von % bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Zinkschmelze, - (iii) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metall, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Bismut (Bi), Blei (Pb), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Silizium (Si), Magnesium (Mg) und deren Kombinationen, insbesondere in Mengen
von bis zu 5 Gew.-% und/oder insbesondere in Mengenim Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondereim Bereich von 0,0005 Gew.-% bis 4 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Zinkschmelze,
- (i) Zinc, in particular in amounts in the range from 75% by weight to 99.9% by weight, in particular in the range from 80% by weight to 99.85% by weight, preferably in the range from 85% by weight. -% to 99.8% by weight, preferably in the range from 90% by weight to 99.5% by weight, based on the zinc melt,
- (ii) Aluminum, in particular in amounts in the range from 0.1% by weight to 25% by weight, in particular in the range from 0.15% by weight to 20% by weight, preferably in the range from 0.2 % By weight to 15% by weight, preferably in the range from 0.5% by weight to 10% by weight, based on the zinc melt,
- (iii) optionally at least one further metal, in particular selected from the group of bismuth (Bi), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), silicon (Si), magnesium (Mg) and their combinations, in particular in Amounts of up to 5% by weight and / or in particular in amounts in the range from 0.0001% by weight to 5% by weight, in particular in the range from 0.0005% by weight to 4% by weight, preferably in the range from 0.001% by weight to 3% by weight, preferably in the range from 0.005% by weight to 2% by weight, based on the zinc melt,
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze die folgende Zusammensetzung auf, wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf die Zinkschmelze bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren:
- - Zink (Zn), insbesondere in Mengen im Bereich von 75 bis 99,9 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 80 bis 99,85 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 85
bis 99,8 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 90bis 99,5 Gew.-%, - - Aluminium (AI), insbesondere in Mengen
0,1im Bereich von bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,15im Bereich von bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,2im Bereich von bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5im Bereich von bis 10 Gew.-%, - - gegebenenfalls Bismut (Bi), insbesondere in Mengen
0,5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengenvon bis zu 0,3 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,1 Gew.-%,von bis zu - - gegebenenfalls Blei (Pb), insbesondere in Mengen
0,5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengenvon bis zu 0,2 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,1 Gew.-%,von bis zu - - gegebenenfalls Zinn (Sn), insbesondere in Mengen
von bis zu 0,9 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen 0,6 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,3 Gew.-%,von bis zu - - gegebenenfalls Nickel (Ni), insbesondere in Mengen
0,1 Gew.-%, vorzugsweise in Mengenvon bis zu von bis zu 0,08 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,06 Gew.-%, - - gegebenenfalls Silizium (Si), insbesondere in Mengen
0,1 Gew.-%, vorzugsweise in Mengenvon bis zu von bis zu 0,05 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,01 Gew.-%, - - gegebenenfalls Magnesium (Mg), insbesondere in Mengen
von bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen 2,5 Gew.-%, bevorzugt in Mengenvon bis zu 0,8 Gew.-%.von bis zu
- Zinc (Zn), in particular in amounts in the range from 75 to 99.9% by weight, in particular in the range from 80 to 99.85% by weight, preferably in the range from 85 to 99.8% by weight, preferably in the range from 90 to 99.5% by weight,
- - Aluminum (AI), in particular in amounts in the range from 0.1 to 25% by weight, in particular in the range from 0.15 to 20% by weight, preferably in the range from 0.2 to 15% by weight, preferably in the range from 0.5 to 10% by weight,
- - optionally bismuth (Bi), in particular in amounts of up to 0.5% by weight, preferably in amounts of up to 0.3% by weight, preferably in amounts of up to 0.1% by weight,
- - optionally lead (Pb), in particular in amounts of up to 0.5% by weight, preferably in amounts of up to 0.2% by weight, preferably in amounts of up to 0.1% by weight,
- Optionally tin (Sn), in particular in amounts of up to 0.9% by weight, preferably in amounts of up to 0.6% by weight, preferably in amounts of up to 0.3% by weight,
- - optionally nickel (Ni), in particular in amounts of up to 0.1% by weight, preferably in amounts of up to 0.08% by weight, preferably in amounts of up to 0.06% by weight,
- - optionally silicon (Si), in particular in amounts of up to 0.1% by weight, preferably in amounts of up to 0.05% by weight, preferably in amounts of up to 0.01% by weight,
- optionally magnesium (Mg), in particular in amounts of up to 5% by weight, preferably in amounts of up to 2.5% by weight, preferably in amounts of up to 0.8% by weight.
Gemäß einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, wenn die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze eine Temperatur im Bereich von 375 bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 380 bis 700 °C, vorzugsweise im Bereich von 390 bis 680 °C, noch mehr bevorzugt im Bereich von 395 bis 675 °C, aufweist. Vor allem in diesem Temperaturbereich erfolgt die Feuerverzinkung besonders ökonomisch und wirtschaftlich. According to a typical embodiment of the present invention, it is advantageous if the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt used in process step (b) has a temperature in the range from 375 to 750 ° C., in particular in the range from 380 to 700 ° C., preferably in the range of 390 to 680 ° C, more preferably in the range of 395 to 675 ° C. Hot-dip galvanizing is particularly economical and economical in this temperature range.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn in Verfahrensschritt (b) das eisenbasierte Bauteil in die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze getaucht wird, insbesondere hierin getaucht und bewegt wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) zu gewährleisten, insbesondere für eine Zeitdauer im Bereich von 0,0001 bis 60 Minuten, vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 45 Minuten, bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 30 Minuten, noch mehr bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 15 Minuten. Hierdurch werden besonders homogene, lücken- bzw. fehlerlose und gleichmäßige Zinkschichten erhalten.Furthermore, it is preferred according to the invention if in method step (b) the iron-based component is immersed in the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt, in particular immersed and moved therein, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) , in particular for a period of time in the range from 0.0001 to 60 minutes, preferably in the range from 0.001 to 45 minutes, preferably in the range from 0.01 to 30 minutes, even more preferably in the range from 0.1 to 15 minutes. In this way, particularly homogeneous, gap-free or flawless and uniform zinc layers are obtained.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die in Verfahrensschritt (b) eingesetzte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze mit mindestens einem Inertgas, insbesondere Stickstoff, kontaktiert bzw. gespült oder durchgeleitet wird. Hierdurch wird eine unerwünschte Reaktion von unbeschichteter Oberfläche mit vorhandenem Sauerstoff vermieden; somit werden auch keine Fehlstellen in der gebildeten Zinkschicht erhalten.According to a further preferred embodiment, the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt used in process step (b) is contacted or flushed or passed through with at least one inert gas, in particular nitrogen. This avoids an undesirable reaction of the uncoated surface with the oxygen present; thus no defects are obtained in the zinc layer formed.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn vor der Feuerverzinkung in Verfahrensschritt (b) eine Vorbehandlung des in Verfahrensschritt (a) erhaltenen eisenbasierten Bauteils durchgeführt wird. Durch diese Vorbehandlung wird ein besonders gleichmäßiges und fehlerfreies Verzinkungsergebnis ermöglicht.In the context of the present invention, it is preferred if the iron-based component obtained in process step (a) is pretreated before the hot-dip galvanizing in process step (b). This pretreatment enables a particularly uniform and error-free galvanizing result.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorbehandlung mindestens einen der folgenden Vorbehandlungsschritte (wobei vorzugsweise die Vorbehandlung die folgenden Vorbehandlungsschritte (
- (1) Entfetten,
- (2) Spülen,
- (3) gegebenenfalls Beizen,
- (4) gegebenenfalls Spülen,
- (5) Flussmittelbehandlung (Fluxen),
- (6) gegebenenfalls Trocknen.
- (1) degreasing,
- (2) rinsing,
- (3) pickling if necessary,
- (4) rinsing if necessary,
- (5) flux treatment (fluxing),
- (6) drying if necessary.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Vorbehandlungsschritt (
Aufgrund der Erhöhung bzw. Einstellung der Oberflächenrauheit in Verfahrensschritt (a) kommt es gleichermaßen zu einer mechanischen Reinigung des Bauteils, wodurch das sonst übliche Beizen in saurem Medium, insbesondere wie in Vorbehandlungsschritt (
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor der Feuerverzinkung in Verfahrensschritt (b) eine Vorbehandlung des in Verfahrensschritt (a) erhaltenen eisenbasierten Bauteils durchgeführt (insbesondere der zuvor beschriebenen Art). Insbesondere umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Vorbehandlung mindestens eine Flussmittelbehandlung (Fluxen). Die Flussmittelbehandlung führt dazu, dass eine intensive Feinstreinigung der Oberfläche vorgenommen wird sowie die Benetzbarkeit zwischen Bauteiloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink erhöht wird und eine Oxidation der Bauteiloberfläche während einer möglichen Wartezeit und des Trocknens bis zum Verzinkungsvorgang verhindert wird.As described above, according to one embodiment of the present invention, a pretreatment of the iron-based component obtained in method step (a) is carried out before the hot-dip galvanizing in method step (b) (in particular of the type described above). In particular, within the scope of the present invention, the pretreatment comprises at least one flux treatment (fluxing). The flux treatment leads to an intensive fine cleaning of the surface as well as the wettability between the component surface and the molten zinc is increased and an oxidation of the Component surface is prevented during a possible waiting time and drying until the galvanizing process.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor der Feuerverzinkung in Verfahrensschritt (b) eine Vorbehandlung des in Verfahrensschritt (a) erhaltenen eisenbasierten Bauteils mit einem Flussmittel durchgeführt. Insbesondere ist das Flussmittel in einem Flussmittelbad befindlich bzw. gelöst.According to a particular embodiment of the present invention, a pretreatment of the iron-based component obtained in process step (a) with a flux is carried out before the hot-dip galvanizing in process step (b). In particular, the flux is located or dissolved in a flux bath.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Flussmittel die folgenden Komponenten (Inhaltsstoffe): (I) Zinkchlorid (ZnCl2), (II) Ammoniumchlorid (NH4Cl), (III) gegebenenfalls mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz und (IV) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metallsalz, vorzugsweise ausgewählt aus Salzen, bevorzugt Chloriden, von Nickel (Ni), Cobalt (Co), Mangan (Mn), Blei (Pb), Zinn (Sn), Bismut (Bi), Antimon (Sb), Aluminium (AI) und Silber (Ag) sowie deren Kombinationen, vorzugsweise ausgewählt aus NiCl2, CoCl2, MnCl2, PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3, AlCl3 und AgCI sowie deren Kombinationen.According to a particular embodiment of the present invention, the flux contains the following components (ingredients): (I) zinc chloride (ZnCl 2 ), (II) ammonium chloride (NH 4 Cl), (III) optionally at least one alkali and / or alkaline earth salt and ( IV) optionally at least one further metal salt, preferably selected from salts, preferably chlorides, of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lead (Pb), tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb ), Aluminum (AI) and silver (Ag) and their combinations, preferably selected from NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , PbCl 2 , SnCl 2 , BiCl 3 , SbCl 3 , AlCl 3 and AgCl and their combinations.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Flussmittel die folgenden Komponenten (Inhaltsstoffe): (I) Zinkchlorid (ZnCl2), (II) Ammoniumchlorid (NH4Cl), (III) mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz, vorzugsweise Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, bevorzugt Natriumchlorid und Kaliumchlorid, und (IV) mindestens ein weiteres Metallsalz, vorzugsweise ausgewählt aus Salzen, bevorzugt Chloriden, von Nickel (Ni), Cobalt (Co), Mangan (Mn), Blei (Pb), Zinn (Sn), Bismut (Bi), Antimon (Sb), Aluminium (AI) und Silber (Ag) sowie deren Kombinationen, vorzugsweise ausgewählt aus NiCl2, CoCl2, MnCl2, PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3, AlCl3 und AgCI sowie deren Kombinationen, besonders bevorzugt ausgewählt aus NiCl2, CoCl2, MnCl2, PbCl2, SnCl2, BiCl3 und SbCl3 sowie deren Kombinationen.According to a further particular embodiment of the method according to the invention, the flux contains the following components (ingredients): (I) zinc chloride (ZnCl 2 ), (II) ammonium chloride (NH 4 Cl), (III) at least one alkali and / or alkaline earth salt, preferably Sodium chloride and / or potassium chloride, preferably sodium chloride and potassium chloride, and (IV) at least one further metal salt, preferably selected from salts, preferably chlorides, of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lead (Pb), tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb), aluminum (AI) and silver (Ag) and combinations thereof, preferably selected from NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , PbCl 2 , SnCl 2 , BiCl 3 , SbCl 3 , AlCl 3 and AgCl and their combinations, particularly preferably selected from NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , PbCl 2 , SnCl 2 , BiCl 3 and SbCl 3 and their combinations.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Flussmittel die folgenden Komponenten (Inhaltsstoffe), wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf das Flussmittel bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren: (I) 60 bis 80 Gew.-% Zinkchlorid (ZnCI2), (II) 7 bis 20 Gew.-% Ammoniumchlorid (NH4Cl), (III) 2 bis 20 Gew.-% mindestens eines Alkali- und/oder Erdalkalisalzes, vorzugsweise Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, bevorzugt Natriumchlorid und Kaliumchlorid, (IV') 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Metallsalzes aus der Gruppe von NiCl2, CoCI2 und MnCl2 und (IV") 0,1 bis 1,5 Gew.-% mindestens eines weiteren Metallsalzes aus der Gruppe von PbCI2, SnCl2, BiCl3 und SbCl3.According to yet another special embodiment of the method according to the invention, the flux contains the following components (ingredients), all of the quantities given below refer to the flux and must be selected such that a total of 100% by weight result: (I) 60 to 80% by weight .-% zinc chloride (ZnCl2), (II) 7 to 20% by weight ammonium chloride (NH 4 Cl), (III) 2 to 20% by weight of at least one alkali and / or alkaline earth salt, preferably sodium chloride and / or potassium chloride , preferably sodium chloride and potassium chloride, (IV ') 0.1 to 5% by weight of at least one metal salt from the group of NiCl 2 , CoCl 2 and MnCl 2 and (IV ") 0.1 to 1.5% by weight at least another metal salt from the group of PbCl2, SnCl 2 , BiCl 3 and SbCl 3 .
Die Verwendung der zuvor beschriebenen Flussmittelzusammensetzungen erweist sich als besonders vorteilhaft, um optimale Verzinkungsergebnisse zu erhalten.The use of the flux compositions described above has proven to be particularly advantageous in order to obtain optimum galvanizing results.
Typischerweise ist das Flussmittelbad im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wässrig basiert oder wässrig-alkoholisch basiert ausgebildet.Typically, within the scope of the method according to the invention, the flux bath is water-based or water-alcoholic.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Flussmittelbad üblicherweise auf einen definierten bzw. vorgegebenen, insbesondere sauren pH-Wert eingestellt, insbesondere im pH-Wert-Bereich von 0 bis 6,9, vorzugsweise im pH-Wert-Bereich von 0,5 bis 6,5, bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 1 bis 5,5, besonders bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 1,5 bis 5, ganz besonders bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 2 bis 4,5, noch mehr bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 2 bis 4.According to the present invention, the flux bath is usually set to a defined or predetermined, in particular acidic, pH, in particular in the pH range from 0 to 6.9, preferably in the pH range from 0.5 to 6, 5, preferably in the pH range from 1 to 5.5, particularly preferably in the pH range from 1.5 to 5, very particularly preferably in the pH range from 2 to 4.5, even more preferably in the pH range from 2 to 4.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Flussmittelbad auf einen definierten bzw. vorgegebenen, insbesondere sauren pH-Wert eingestellt, wobei die Einstellung des pH-Werts mittels einer vorzugsweise anorganischen Säure in Kombination mit einer vorzugsweise anorganischen basischen Verbindung, insbesondere Ammoniak (NH3), erfolgt. Diese Ausführungsform, d. h. die Feineinstellung des pH-Werts mittels einer vorzugsweise anorganischen basischen Verbindung, insbesondere Ammoniak (NH3), ist insbesondere von Vorteil, da auf diese Weise einer unerwünschten Wasserstoffversprödung des behandelten Bauteils entgegengewirkt wird.According to a particularly preferred embodiment, the flux bath is adjusted to a defined or predetermined, in particular acidic pH value, the adjustment of the pH value using a preferably inorganic acid in combination with a preferably inorganic basic compound, in particular ammonia (NH 3 ), he follows. This embodiment, ie the fine adjustment of the pH value by means of a preferably inorganic basic compound, in particular ammonia (NH 3 ), is particularly advantageous, since this counteracts undesirable hydrogen embrittlement of the treated component.
Was das erfindungsgemäß eingesetzte Flussmittel anbelangt, so kann das Flussmittelbad - neben den vorstehend erwähnten Inhaltsstoffen bzw. Komponenten - außerdem mindestens ein Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere mindestens ein ionisches oder nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, bevorzugt mindestens ein nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, enthalten.As far as the flux used according to the invention is concerned, the flux bath - in addition to the ingredients or components mentioned above - can also contain at least one wetting agent and / or surfactant, in particular at least one ionic or nonionic wetting agent and / or surfactant, preferably at least one nonionic wetting agent and / or Surfactant.
Die Mengen des betreffenden Netzmittels und/oder Tensids können in weiten Bereichen variieren:The amounts of the relevant wetting agent and / or surfactant can vary within wide ranges:
Insbesondere kann das Flussmittelbad das mindestens eine Netzmittel und/oder Tensid in Mengen von 0,0001 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 8 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 6 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0,05 bis 3 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Flussmittelbad, enthalten. In particular, the flux bath can contain the at least one wetting agent and / or surfactant in amounts of 0.0001 to 15% by weight, preferably in amounts of 0.001 to 10% by weight, preferably in amounts of 0.01 to 8% by weight. , even more preferably in amounts of 0.01 to 6% by weight, very particularly preferably in amounts of 0.05 to 3% by weight, even more preferably in amounts of 0.1 to 2% by weight on the flux bath.
Weiterhin kann das Flussmittelbad das mindestens ein Netzmittel und/oder Tensid in Mengen von 0,0001 bis 10 Vol.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 8 Vol.-%, bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 5 Vol.-%, noch mehr bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Flussmittelbad, enthalten.Furthermore, the flux bath can contain the at least one wetting agent and / or surfactant in amounts of 0.0001 to 10% by volume, preferably in amounts of 0.001 to 8% by volume, preferably in amounts of 0.01 to 5% by volume. , even more preferably in amounts of 0.01 to 5% by volume, based on the flux bath.
Die Menge bzw. Konzentration der erfindungsgemäß eingesetzten Flussmittelzusammensetzung in dem erfindungsgemäß eingesetzten Flussmittelbad kann gleichermaßen in weiten Bereichen variieren:The amount or concentration of the flux composition used according to the invention in the flux bath used according to the invention can likewise vary within wide ranges:
Üblicherweise kann das Flussmittelbad die Flussmittelzusammensetzung in einer Menge von 150 g/l bis 750 g/l, insbesondere in Mengen von 200 g/l bis 700 g/l, vorzugsweise in einer Menge von 250 g/l bis 650 g/l, bevorzugt in einer Menge von 300 g/l bis 625 g/l, besonders bevorzugt in einer Menge von 400 g/l bis 600 g/l, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 450 g/l bis 580 g/l, noch mehr bevorzugt in einer Menge von 500 g/l bis 575 g/l, enthalten, insbesondere berechnet als Gesamtsalzgehalt der Flussmittelzusammensetzung.Usually, the flux bath can contain the flux composition in an amount of 150 g / l to 750 g / l, in particular in amounts of 200 g / l to 700 g / l, preferably in an amount of 250 g / l to 650 g / l in an amount from 300 g / l to 625 g / l, particularly preferably in an amount from 400 g / l to 600 g / l, very particularly preferably in an amount from 450 g / l to 580 g / l, even more preferably in an amount of 500 g / l to 575 g / l, in particular calculated as the total salt content of the flux composition.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn die Flussmittelbehandlung bei einer Temperatur zwischen 20 und 90 °C, insbesondere zwischen 30 und 85 °C, bevorzugt zwischen 40 und 80 °C, besonders bevorzugt zwischen 50 und 75 °C, erfolgt.According to the invention it is preferred if the flux treatment is carried out at a temperature between 20 and 90 ° C, in particular between 30 and 85 ° C, preferably between 40 and 80 ° C, particularly preferably between 50 and 75 ° C.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird im Allgemeinen derart vorgegangen, dass die Flussmittelbehandlung durch Inkontaktbringen des eisenbasierten Bauteils mit dem Flussmittelbad bzw. der Flussmittelzusammensetzung, insbesondere durch Tauchen oder Sprühauftrag, vorzugsweise Tauchen, erfolgt. Insbesondere kann dabei das eisenbasierte Bauteil für eine Dauer von 0,01 bis 30 Minuten, insbesondere 1,5 bis 20 Minuten, vorzugsweise 2 bis 15 Minuten, bevorzugt 2,5 bis 10 Minuten, besonders bevorzugt 3 bis 5 Minuten, mit dem Flussmittelbad bzw. der Flussmittelzusammensetzung in Kontakt gebracht werden, insbesondere in das Flussmittelbad getaucht werden.In the context of the present invention, the procedure is generally such that the flux treatment is carried out by bringing the iron-based component into contact with the flux bath or the flux composition, in particular by dipping or spray application, preferably dipping. In particular, the iron-based component can be used for a period of 0.01 to 30 minutes, in particular 1.5 to 20 minutes, preferably 2 to 15 minutes, preferably 2.5 to 10 minutes, particularly preferably 3 to 5 minutes, with the flux bath or The flux composition are brought into contact, in particular immersed in the flux bath.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich der in Verfahrensschritt (b) durchgeführten Feuerverzinkung ein Abkühlungsschritt anschließen bzw. das in Verfahrensschritt (b) feuerverzinkte eisenbasierte Bauteil kann einer Abkühlungsbehandlung unterzogen werden, gegebenenfalls gefolgt von einer weiteren Nachbearbeitung und/oder Nachbehandlung.According to a particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanizing carried out in process step (b) can be followed by a cooling step or the iron-based component hot-dip galvanized in process step (b) can be subjected to a cooling treatment, optionally followed by further post-processing and / or post-treatment.
Der optionale Abkühlungsschritt bzw. Abkühlungsbehandlung kann insbesondere mittels Luft und/oder in Gegenwart von Luft erfolgen, vorzugsweise bis auf Umgebungstemperatur.The optional cooling step or cooling treatment can in particular take place by means of air and / or in the presence of air, preferably down to ambient temperature.
Die optional durchzuführende weitere Nachbearbeitung und/oder Nachbehandlung kann insbesondere eine Passivierung und/oder Versiegelung umfassen. Durch eine solche Nachbearbeitung bzw. Nachbehandlung kann eine weitere Schutzschicht auf dem Bauteil erzeugt werden, welche den Korrosionsschutz weitergehend verstärkt.The further post-processing and / or post-treatment that can optionally be carried out can in particular include passivation and / or sealing. Such post-processing or post-treatment can produce a further protective layer on the component, which further strengthens the corrosion protection.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.In principle, the process according to the invention can be operated continuously or discontinuously.
Bei dem zu behandelnden eisenbasierten Bauteil kann es sich um ein einzelnes Erzeugnis oder eine Vielzahl einzelner, insbesondere identischer Erzeugnisse handeln. Gleichermaßen kann das eisenbasierte Bauteil ein Langprodukt, insbesondere ein Draht-, Rohr-, Blech-, Coil-Material oder dergleichen, sein.The iron-based component to be treated can be a single product or a large number of individual, in particular identical, products. Equally, the iron-based component can be a long product, in particular a wire, pipe, sheet metal, coil material or the like.
Insbesondere kann das eisenbasierte Bauteil ein Stahlbauteil für die Automobilfertigung, insbesondere für die Pkw-, Lkw- oder Nutzfahrzeugherstellung, oder aber ein Stahlbauteil für den technischen Bereich, insbesondere für die Bauindustrie, Maschinenbauindustrie oder Elektroindustrie, sein.In particular, the iron-based component can be a steel component for automobile production, in particular for car, truck or commercial vehicle production, or a steel component for the technical sector, in particular for the construction industry, mechanical engineering industry or electrical industry.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist eine Anlage zur Erzeugung einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht, insbesondere mit erhöhter Schichtdicke, auf einem eisenbasierten Bauteil, vorzugsweise Stahlbauteil, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere eine Anlage zur Erhöhung und/oder Einstellung, vorzugsweise Erhöhung, der Schichtdicke einer mittels Feuerverzinkung erzeugten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschicht auf einem eisenbasierten Bauteil, vorzugsweise eine Anlage zur Durchführung eines wie zuvor beschriebenen Verfahrens,
wobei die Anlage die folgenden Vorrichtungen in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfasst:
- (A) eine Vorrichtung zur Erhöhung und/oder Einstellung, vorzugsweise Erhöhung, der Oberflächenrauheit mindestens einer Oberfläche eines eisenbasierten Bauteils; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (B) eine Feuerverzinkungsvorrichtung zur Feuerverzinkung des eisenbasierten Bauteils in einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“).
the system comprising the following devices in the order listed below:
- (A) a device for increasing and / or adjusting, preferably increasing, the surface roughness of at least one surface of an iron-based component; arranged downstream and / or downstream of this in the process sequence
- (B) a hot-dip galvanizing device for hot-dip galvanizing the iron-based component in an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc melt (“Zn / Al melt”).
Dabei können im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Vorrichtungen (A) und (B) räumlich getrennt voneinander vorliegen.In the context of the present invention, the devices (A) and (B) can be spatially separated from one another.
Typischerweise umfasst die Vorrichtung (A) zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit eine Abrasionsvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zum Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut (Strahlmittel), oder ist als solche ausgebildet. The device (A) for increasing and / or adjusting the surface roughness typically comprises an abrasion device, in particular a device for compressed air blasting with solid blasting material (blasting media), or is designed as such.
Bevorzugt ist es, wenn die Vorrichtung (A) zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit, insbesondere die Abrasionsvorrichtung, vorzugsweise die Vorrichtung zum Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut, mindestens ein Aufnahmebehältnis für ein festes Strahlgut umfasst.It is preferred if the device (A) for increasing and / or adjusting the surface roughness, in particular the abrasion device, preferably the device for compressed air blasting with solid blasting material, comprises at least one receptacle for a solid blasting material.
Was das in Vorrichtung (A) verwendete und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindliche Strahlgut anbelangt, so ist dieses ausgewählt aus der Gruppe von metallischem, mineralischem (anorganischem) und organischem Strahlgut sowie deren Kombinationen, vorzugsweise in partikulärer Form, vorzugsweise aus der Gruppe von metallischem, natürlich-mineralischem, synthetisch-mineralischem, natürlich-organischem und synthetisch-organischem Strahlgut sowie deren Kombinationen, insbesondere partikulärem Edelstahl-Strahlgut und/oder Glaskugel-Strahlgut.As far as the blasting material used in device (A) and / or located in the receptacle is concerned, it is selected from the group of metallic, mineral (inorganic) and organic blasting material and combinations thereof, preferably in particulate form, preferably from the group of metallic , natural-mineral, synthetic-mineral, natural-organic and synthetic-organic blasting material and combinations thereof, in particular particulate stainless steel blasting material and / or glass ball blasting material.
Üblicherweise weist das in Vorrichtung (A) verwendete und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindliche Strahlgut eine runde, kugelrunde, kantige oder zylindrische Kornform, vorzugsweise eine kantige Kornform, auf.The blasting material used in device (A) and / or located in the receptacle usually has a round, spherical, angular or cylindrical grain shape, preferably an angular grain shape.
Die Korngröße des in Vorrichtung (A) verwendeten und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindlichen Strahlguts kann in weiten Bereichen variieren:The grain size of the grit used in device (A) and / or located in the receptacle can vary within wide ranges:
Insbesondere kann das in Vorrichtung (A) verwendete und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindliche Strahlgut eine absolute Korngröße im Bereich von 30 bis 5.000 µm, insbesondere im Bereich von 50 bis 3.000 µm, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 1.500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 1.000 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 75 bis 800 µm, aufweisen. Bei der Verwendung von unregelmäßig ausgebildetem Strahlgut ist die absolute Korngröße auf die größte Ausdehnung des Strahlgutpartikels bezogen.In particular, the blasting material used in device (A) and / or in the receptacle can have an absolute grain size in the range from 30 to 5,000 μm, in particular in the range from 50 to 3,000 μm, preferably in the range from 60 to 1,500 μm, particularly preferably in the range from 70 to 1,000 µm, very particularly preferably in the range from 75 to 800 µm. When using irregularly shaped blasting material, the absolute grain size is related to the largest dimension of the blasting material particle.
Auch die Kornhärte des in Vorrichtung (A) verwendeten und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindlichen Strahlguts kann in weiten Bereichen variieren:The grain hardness of the blasting material used in device (A) and / or located in the receptacle can also vary within wide ranges:
Insbesondere weist das in Vorrichtung (A) verwendete und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindliche Strahlgut eine Härte, insbesondere Kornhärte, vorzugsweise Vickershärte, im Bereich von 20 bis 2.500 HV, insbesondere im Bereich von 100 bis 2.100 HV, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 2.000 HV, bevorzugt im Bereich von 250 bis 1.500 HV, auf.In particular, the abrasive material used in device (A) and / or located in the receptacle has a hardness, in particular grain hardness, preferably Vickers hardness, in the range from 20 to 2,500 HV, in particular in the range from 100 to 2,100 HV, preferably in the range from 200 to 2,000 HV, preferably in the range from 250 to 1,500 HV.
Weiterhin kann das in Vorrichtung (A) verwendete und/oder in dem Aufnahmebehältnis befindliche Strahlgut eine Härte, insbesondere Kornhärte, vorzugsweise Mohs-Härte, im Bereich von 2 bis 9 Mohs, insbesondere im Bereich von 2,5 bis 8 Mohs, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 Mohs, bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 6,5 Mohs, aufweisen.Furthermore, the blasting material used in device (A) and / or located in the receptacle can have a hardness, in particular grain hardness, preferably Mohs hardness, in the range from 2 to 9 Mohs, in particular in the range from 2.5 to 8 Mohs, preferably in the range from 3 to 7 Mohs, preferably in the range from 3.5 to 6.5 Mohs.
Was die erfindungsgemäß eingesetzte Vorrichtung (A) zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit, insbesondere die Abrasionsvorrichtung, vorzugsweise die Vorrichtung zum Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut, anbelangt, so ist diese insbesondere derart ausgebildet, dass das Strahlgut mit einem Strahldruck im Bereich von 1 bis 15 bar, insbesondere im Bereich von 2 bis 11 bar, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 5 bar, ausgetragen wird und/oder auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.As far as the device (A) used according to the invention for increasing and / or adjusting the surface roughness, in particular the abrasion device, preferably the device for compressed air blasting with solid blasting material, is concerned, this is in particular designed in such a way that the blasting material with a blasting pressure in the range from 1 to 15 bar, in particular in the range from 2 to 11 bar, preferably in the range from 3 to 8 bar, particularly preferably in the range from 3 to 5 bar, and / or on which at least one surface of the iron-based component is allowed to act.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist die Vorrichtung (A) zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit, insbesondere die Abrasionsvorrichtung, vorzugsweise die Vorrichtung zum Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut, derart ausgebildet, dass das Strahlgut mit einem Strahldruck von mindestens 1 bar, insbesondere mindestens 2 bar, vorzugsweise mindestens 3 bar, ausgetragen und/oder auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird. According to a particular embodiment of the system according to the invention, the device (A) for increasing and / or adjusting the surface roughness, in particular the abrasion device, preferably the device for compressed air blasting with solid blasting material, is designed in such a way that the blasting material with a blasting pressure of at least 1 bar, in particular at least 2 bar, preferably at least 3 bar, is discharged and / or is allowed to act on the at least one surface of the iron-based component.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die Vorrichtung (A) zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit, insbesondere die Abrasionsvorrichtung, vorzugsweise die Vorrichtung zum Druckluftstrahlen mit festem Strahlgut, derart ausgebildet, dass das Strahlgut mit einem Strahldruck von maximal 15 bar, insbesondere maximal 11 bar, vorzugsweise maximal 8 bar, besonders bevorzugt maximal 5 bar, ausgetragen wird und/oder auf die mindestens eine Oberfläche des eisenbasierten Bauteils einwirken gelassen wird.According to the invention, it is preferred if the device (A) for increasing and / or adjusting the surface roughness, in particular the abrasion device, preferably the device for compressed air blasting with solid blasting material, is designed in such a way that the blasting material with a blasting pressure of a maximum of 15 bar, in particular a maximum of 11 bar, preferably a maximum of 8 bar, particularly preferably a maximum of 5 bar, is discharged and / or is allowed to act on at least one surface of the iron-based component.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Feuerverzinkungsvorrichtung (B) ein eine aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze, insbesondere wie zuvor definiert, enthaltendes Verzinkungsbad umfasst.In the context of the present invention it is preferred if the hot-dip galvanizing device (B) comprises a galvanizing bath containing an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc melt, in particular as defined above.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Feuerverzinkungsvorrichtung (B) zum Versehen und/oder Beschichten und/oder Überziehen des eisenbasierten Bauteils mit einer aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze ausgebildet ist.In particular, it is preferred if the hot-dip galvanizing device (B) is designed to provide and / or coat and / or cover the iron-based component with an aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc melt.
Üblicherweise ist die erfindungsgemäße Anlage derart ausgestaltet, dass nachgeschaltet und/oder stromabwärts angeordnet zu Vorrichtung (A) und vorgeschaltet und/oder stromaufwärts angeordnet zu Feuerverzinkungsvorrichtung (B), eine Vorbehandlungsvorrichtung (C) zur Vorbehandlung des in Vorrichtung (A) aufgerauhten eisenbasierten Bauteils vorgesehen und/oder angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Vorbehandlungsvorrichtung (C) zwischen der Vorrichtung (A) und der Feuerverzinkungsvorrichtung (B) angeordnet.The system according to the invention is usually designed in such a way that arranged downstream and / or downstream of device (A) and upstream and / or upstream of hot-dip galvanizing device (B), a pretreatment device (C) is provided for the pretreatment of the iron-based component roughened in device (A) and / or is arranged. In other words, the pretreatment device (C) is arranged between the device (A) and the hot-dip galvanizing device (B).
Typischerweise umfasst die Vorbehandlungsvorrichtung (C) mindestens eine der folgenden Vorbehandlungseinrichtungen, vorzugsweise in der nachfolgend spezifizierten Reihenfolge:
- (C1) mindestens eine Entfettungseinrichtung, insbesondere mindestens ein Entfettungsbad, zur Entfettung des in Vorrichtung (A) aufgerauhten eisenbasierten Bauteils; in Prozessrichtung nachgeschaltet und/oder stromabwärts zu (C1)
- (C2) mindestens eine Spüleinrichtung, insbesondere mindestens ein Spülbad, zum Spülen des in der Entfettungseinrichtung (C1) entfetteten eisenbasierten Bauteils; in Prozessrichtung nachgeschaltet und/oder stromabwärts zu (C2)
- (C3) gegebenenfalls mindestens eine Beizeinrichtung, insbesondere mindestens ein Beizbad, zur vorzugsweise sauren Beizbehandlung des in der Entfettungseinrichtung (C1) entfetteten und in der Spüleinrichtung (C2) gespülten eisenbasierten Bauteils; in Prozessrichtung nachgeschaltet oder stromabwärts zu (C3)
- (C4) gegebenenfalls mindestens eine Spüleinrichtung, insbesondere mindestens ein Spülbad, zum Spülen des in der Entfettungseinrichtung (C1) entfetteten, in der Spüleinrichtung (C2) gespülten und in der Beizeinrichtung (C3) gebeizten eisenbasierten Bauteils; in Prozessrichtung nachgeschaltet oder stromabwärts zu (C4)
- (C5) mindestens eine Flussmittelbehandlungseinrichtung (Fluxeinrichtung), insbesondere mindestens ein Flussmittelbad, zur Flussmittelbehandlung des in der Entfettungseinrichtung (C1) entfetteten, in der Spüleinrichtung (C2) gespülten und gegebenenfalls in der Beizeinrichtung (C3) gebeizten und gegebenenfalls in der Spüleinrichtung (C4) gespülten eisenbasierten Bauteils; in Prozessrichtung nachgeschaltet oder stromabwärts zu (C5)
- (C6) gegebenenfalls mindestens eine Trocknungseinrichtung, insbesondere zur Trocknung des in der Flussmittelbehandlungseinrichtung (C5) einer Flussmittelbehandlung unterzogenen eisenbasierten Metallbauteils.
- (C1) at least one degreasing device, in particular at least one degreasing bath, for degreasing the iron-based component roughened in device (A); downstream in process direction and / or downstream to (C1)
- (C2) at least one rinsing device, in particular at least one rinsing bath, for rinsing the iron-based component degreased in the degreasing device (C1); downstream in process direction and / or downstream to (C2)
- (C3) optionally at least one pickling device, in particular at least one pickling bath, for the preferably acidic pickling treatment of the iron-based component degreased in the degreasing device (C1) and rinsed in the rinsing device (C2); downstream in process direction or downstream to (C3)
- (C4) optionally at least one rinsing device, in particular at least one rinsing bath, for rinsing the iron-based component degreased in the degreasing device (C1), rinsed in the rinsing device (C2) and pickled in the pickling device (C3); downstream in process direction or downstream to (C4)
- (C5) at least one flux treatment device (flux device), in particular at least one flux bath, for the flux treatment of the degreased in the degreasing device (C1), rinsed in the rinsing device (C2) and optionally pickled in the pickling device (C3) and optionally in the rinsing device (C4) flushed iron-based component; downstream in process direction or downstream to (C5)
- (C6) optionally at least one drying device, in particular for drying the iron-based metal component subjected to a flux treatment in the flux treatment device (C5).
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die Beizeinrichtung (C3) zusammen mit der Spüleinrichtung (C4) sogar vollständig entfallen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn in Vorrichtung (A) durch die Abrasionsvorrichtung bereits alle insbesondere arteigenen Verunreinigungen entfernt werden und somit keine Beizung in einer entsprechenden Beizeinrichtung mehr erforderlich ist.According to a particular embodiment, the pickling device (C3) together with the rinsing device (C4) can even be completely omitted. This is possible in particular when in device (A) all contaminants, in particular of their own species, have already been removed by the abrasion device and therefore no pickling in a corresponding pickling device is required.
Die Einrichtungen (C3) und (C4) bedingen einander, so dass ein Entfallen der Beizeinrichtung (C3) automatisch ein Entfallen der Spüleinrichtung (C4) zur Folge hat. The devices (C3) and (C4) are mutually dependent, so that if the pickling device (C3) is omitted, the rinsing device (C4) is automatically omitted.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn in Prozessrichtung nachgeschaltet oder stromabwärts zu der Feuerverzinkungsvorrichtung (B) eine Abkühlvorrichtung angeordnet ist. Insbesondere kann dabei die Abkühlvorrichtung zum Abkühlen mittels Luft bzw. in Gegenwart von Luft, vorzugsweise bis auf Umgebungstemperatur, ausgebildet sein.According to the invention it is preferred if a cooling device is arranged downstream in the process direction or downstream of the hot-dip galvanizing device (B). In particular, the cooling device can be designed for cooling by means of air or in the presence of air, preferably down to ambient temperature.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann in Prozessrichtung nachgeschaltet oder stromabwärts zu der Feuerverzinkungsvorrichtung (B) und der gegebenenfalls vorhandenen Abkühlvorrichtung eine Nachbearbeitungsvorrichtung und/oder Nachbehandlungsvorrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann dabei die Nachbearbeitungsvorrichtung und/oder Nachbehandlungsvorrichtung eine Passivierungseinrichtung und/oder Versiegelungseinrichtung umfassen oder als solche ausgebildet sein.According to a further preferred embodiment, a post-processing device and / or post-treatment device can be arranged downstream in the process direction or downstream of the hot-dip galvanizing device (B) and the cooling device that may be present. In particular, the post-processing device and / or post-treatment device can include a passivation device and / or sealing device or be designed as such.
Wie bereits zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, kann die erfindungsgemäße Anlage grundsätzlich kontinuierlich oder diskontinuierlich betreibbar ausgestaltet sein und/oder kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.As already described above in connection with the method according to the invention, the plant according to the invention can in principle be designed to be operated continuously or discontinuously and / or operated continuously or discontinuously.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anlage derart ausgestaltet sein, dass das eisenbasierte Bauteil als ein einzelnes Erzeugnis oder als eine Vielzahl einzelner, insbesondere identischer Erzeugnisse feuerverzinkbar ist oder dass das eisenbasierte Bauteil als ein Langprodukt, insbesondere ein Draht-, Rohr-, Blech-, Coil-Material oder dergleichen, feuerverzinkbar ist.In particular, the system according to the invention can be designed in such a way that the iron-based component can be hot-dip galvanized as a single product or as a plurality of individual, in particular identical products, or that the iron-based component is a long product, in particular a wire, pipe, sheet metal, coil Material or the like, can be hot-dip galvanized.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Anlage kann zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Anlage entsprechend gelten.For further details on the plant according to the invention, to avoid unnecessary repetition, reference can be made to the above statements on the method according to the invention, which apply accordingly with regard to the plant according to the invention.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein feuerverzinktes (d. h. schmelztauchverzinktes) eisenbasiertes Bauteil, vorzugsweise Stahlbauteil, welches erhältlich ist nach dem wie zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der wie zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage.Another object of the present invention - according to a third aspect of the present invention - is a hot-dip galvanized (i.e. hot-dip galvanized) iron-based component, preferably steel component, which can be obtained by the method according to the invention as described above or in the system according to the invention as described above.
Wie bereits eingangs geschildert und insbesondere auch durch die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele dokumentiert, sind mit den erfindungsgemäßen Produkten besondere Vorteile verbunden, insbesondere eine erhöhte Schichtdicke, vor allem in spezifischen Bereichen des Bauteils oder aber am gesamten Bauteil. Dabei ist die Erhöhung und/oder Einstellung der Zinkschichtdicke durch die Oberflächenrauheit steuerbar.As already described at the outset and in particular also documented by the exemplary embodiments according to the invention, the products according to the invention are associated with particular advantages, in particular an increased layer thickness, especially in specific areas of the component or on the entire component. The increase and / or adjustment of the zinc layer thickness can be controlled by the surface roughness.
Wie zuvor im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt, schlagen sich die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Anlage unmittelbar auch in den hierdurch bzw. hiermit erhältlichen Verfahrensprodukten, d. h. den feuerverzinkten eisenbasierten Bauteilen, nieder.As explained above in the context of the method according to the invention, the special features of the method according to the invention and the special features of the plant according to the invention are also reflected directly in the process products obtainable hereby or with it, ie. H. the hot-dip galvanized iron-based components.
Die erfindungsgemäß erhältlichen feuerverzinkten Bauteile weisen nicht nur verbesserte mechanische Eigenschaften und verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften infolge der aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Verzinkungsschichten auf, sondern können darüber hinaus mit einer maßgeschneiderten, insbesondere genau an die entsprechenden Anforderungen angepassten aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht versehen werden.The hot-dip galvanized components obtainable according to the invention not only have improved mechanical properties and improved corrosion protection properties as a result of the aluminum-containing or aluminum-alloyed galvanized layers, but can also be provided with a tailor-made aluminum-alloy or aluminum-containing zinc layer, in particular precisely adapted to the corresponding requirements.
Wie mikroskopische Untersuchungen an Schnitten (Querschnitten) der erfindungsgemäß erhältlichen Bauteile zeigen, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Bauteile durch eine besondere Oberflächenstruktur aus (vgl.
Im Ergebnis weisen daher die erfindungsgemäßen Produkte eine besondere Schichtstruktur auf, was durch mikroskopische Untersuchungen an Schnitten der betreffenden Produkte dokumentiert und nachgewiesen werden kann (vgl. nachstehend noch diskutierte Figurendarstellungen 3A, und 3B im Vergleich zu den durch konventionelle Verfahren erzeugte Schichten gemäß
Ein feuerverzinktes eisenbasiertes Bauteil, welches die zuvor genannten Eigenschaften in Kombination aufweist, ist nur durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. nur in der erfindungsgemäßen Anlage erhältlich. Insbesondere ist eine Erhöhung und/oder Einstellung der Zinkschichtdicke mit Maßnahmen, welche aus der herkömmlichen Feuerverzinkung (d. h. mit reinen Zinkschmelzen) bekannt sind, bei aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschichten nicht möglich. So erhöht sich beispielsweise bei der herkömmlichen Feuerverzinkung mit reinem Zink die Zinkschichtdicke mit der Verweilzeit in der Zinkschmelze; dies ist jedoch bei aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelzen nicht möglich, da sich zunächst eine Sperrschicht in Form einer dünnen (ca. 500 nm) Fe/Al-Legierungsschicht ausbildet, welche ein weiteres Aufwachsen der darüberliegenden reinen Zn/Al-Schicht über einen gewissen Grenzwert hinaus (durchschnittlich 6 bis 15 µm) verhindert.A hot-dip galvanized iron-based component which has the aforementioned properties in combination can only be obtained by the method according to the invention or only in the system according to the invention. In particular, it is not possible to increase and / or adjust the zinc layer thickness with measures known from conventional hot-dip galvanizing (i.e. with pure zinc melts) in the case of aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layers. In conventional hot-dip galvanizing with pure zinc, for example, the thickness of the zinc layer increases with the dwell time in the zinc melt; However, this is not possible in the case of aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melts, since a barrier layer in the form of a thin (approx. 500 nm) Fe / Al alloy layer is initially formed, which further growth of the pure Zn / Al layer above a certain limit value beyond (6 to 15 µm on average).
Durch die erfindungsgemäße Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit in Schritt (a) ist es jedoch überraschenderweise möglich, die Zinkschichtdicke von aluminiumlegierten Zinkschichten trotz der sich ausbildenden Sperrschicht (d. h. Fe/AI-Phase bzw. Fe/Al-Barriereschicht) zu erhöhen und/oder einzustellen. Nur durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage ist eine aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht erhältlich, welche die zuvor genannten Eigenschaften in ihrer Kombination aufweist; insbesondere werden im Vergleich zu herkömmlich erzeugten aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschichten (d. h. Feuerverzinkung ohne vorherige Aufrauhung der Oberfläche) signifikant höhere Schichtdicken erreicht, wobei sich im mikroskopischen Schnitt zeigt, dass die ursprünglich angeraute Oberfläche zumindest im Wesentlichen vollständig durch die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Verzinkungsschicht eingeebnet bzw. nivelliert wird, aber als solche im Schnitt erkennbar bzw. verifizierbar bleibt.By increasing and / or adjusting the surface roughness according to the invention in step (a), however, it is surprisingly possible to increase the zinc layer thickness of aluminum-alloyed zinc layers in spite of the forming barrier layer (ie Fe / Al phase or Fe / Al barrier layer) and / or discontinue. Only by using the method according to the invention or the system according to the invention is it possible to obtain an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer which has the aforementioned properties in their combination; In particular, significantly higher layer thicknesses are achieved compared to conventionally produced aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc layers (i.e. hot-dip galvanizing without prior roughening of the surface), whereby the microscopic section shows that the originally roughened surface is at least essentially completely leveled by the aluminum-alloyed or aluminum-containing galvanizing layer is or is leveled, but remains recognizable or verifiable as such in the section.
Weiterhin ist es überraschend, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die erzeugte Oberflächenstruktur im Rahmen der Feuerverzinkung ausgeglichen bzw. egalisiert (nivelliert) wird und somit eine an ihrer äußeren Oberfläche ebene bzw. gleichmäßige Zinkschicht auf dem eisenbasierten Bauteil erhalten wird, wie in
Der unterschiedliche Schichtaufbau von mittels Feuerverzinkung erhältlichen Verzinkungsschichten auf Basis von reinen Zinkschichten (
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das feuerverzinkte eisenbasierte Bauteil dadurch erhältlich, dass das eisenbasierte Bauteil zunächst an mindestens einer Oberfläche einer Behandlung zur Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit unterzogen wird und nachfolgend das auf diese Weise oberflächenbehandelte eisenbasierte Bauteil einer Feuerverzinkung in einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) unterzogen wird. Nur durch die Kombination dieser Verfahrensschritte ist es möglich, ein solches feuerverzinktes eisenbasiertes Bauteil mit erhöhter bzw. individuell eingestellter Zinkschichtdicke nach der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Für weitergehende Einzelheiten kann auch auf obige Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren und zu der erfindungsgemäßen Anlage verwiesen werden, welche diesbezüglich entsprechend gelten.Within the scope of the present invention, the hot-dip galvanized iron-based component is obtainable in that the iron-based component is first subjected to a treatment to increase and / or adjust the surface roughness on at least one surface and then the iron-based component which has been surface-treated in this way is subjected to hot-dip galvanizing in an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt ("Zn / Al melt") is subjected. Only through the combination of these process steps is it possible to obtain such a hot-dip galvanized iron-based component with an increased or individually adjusted zinc layer thickness according to the present invention. For further details, reference can also be made to the above statements on the method according to the invention and on the system according to the invention, which apply accordingly in this regard.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist also das feuerverzinktes eisenbasiertes Bauteil mit einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht versehen und/oder beschichtet und/oder überzogen. Durch die Verwendung einer aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelze können dünnere Zinkschichten als bei der klassischen Feuerverzinkung (d. h. mit reinen Zinkschmelzen, z. B. gemäß ISO 1461) erhalten werden, welche aber gegenüber Zinkschichten, die ohne vorherige Oberflächenaufrauhung erhalten werden, signifikant erhöht sind.According to the present invention, the hot-dip galvanized iron-based component is provided and / or coated and / or covered with an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer. By using an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt, thinner zinc layers can be obtained than with classic hot-dip galvanizing (ie with pure zinc melts, e.g. in accordance with ISO 1461) which, however, are significantly increased compared to zinc layers that are obtained without prior surface roughening.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäß erzeugte bzw. erhältliche aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht eine Schichtdicke im Bereich von 3 bis 30 µm , insbesondere im Bereich von 4 bis 28 µm, bevorzugt im Bereich von 5 bis 27 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 6 bis 25 µm , auf.According to a particular embodiment of the present invention, the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer produced or obtainable according to the invention has a layer thickness in the range from 3 to 30 μm, in particular in the range from 4 to 28 μm, preferably in the range from 5 to 27 μm, particularly preferably in Range from 6 to 25 µm.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht, welche insbesondere durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren oder die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Anlage erhalten wird, eine Schichtdicke, welche 110 bis 300 %, insbesondere 125 bis 280 %, bevorzugt 130 bis 250 %, derjenigen Schichtdicke beträgt, welche nach Durchführen des Verfahrensschritts (b) unter Weglassung des vorangehenden Verfahrensschritts (a) erhalten wird. Dies bedeutet, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Anlage eine Feuerverzinkungsschicht erhalten wird, welche dicker als eine herkömmlich erzeugte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Feuerverzinkungsschicht ohne vorangehende Oberflächenaufrauhung ist. Nur durch die Kombination von Verfahrensschritt (a) und Verfahrensschritt (b) ist eine solche Erhöhung bzw. Einstellung der Zinkschichtdicke überhaupt möglich.According to a further particular embodiment of the present invention, the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer, which is obtained in particular by the above-described method according to the invention or the above-described system according to the invention, is a layer thickness that is 110 to 300%, in particular 125 to 280%, preferably 130 up to 250% of the layer thickness which is obtained after performing process step (b) with omission of the preceding process step (a). This means that by means of the method according to the invention or in the system according to the invention, a hot-dip galvanizing layer is obtained which is thicker than a conventionally produced aluminum-alloyed or aluminum-containing hot-dip galvanizing layer without prior surface roughening. Such an increase or adjustment of the zinc layer thickness is only possible at all through the combination of process step (a) and process step (b).
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die aluminiumlegierte bzw. die aluminiumhaltige Zinkschicht, welche durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bzw. die betreffende Anlage erhalten wird, eine Schichtdicke aufweist, welche um 0,5 bis 15 µm , insbesondere um 1 bis 12 µm , bevorzugt um 2 bis 10 µm, größer ist als diejenige Schichtdicke, welche nach Durchführen des Verfahrensschritts (b) unter Weglassung des vorangehenden Verfahrensschritts (a) erhalten wird. Die erfindungsgemäß erhaltene aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschichtdicke ist also höher bzw. größer als herkömmlich erzeugte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschichtdicken einer Feuerverzinkung ohne vorangehende Oberflächenaufrauhung.Furthermore, it is provided according to the invention that the aluminum-alloyed or the aluminum-containing zinc layer, which is obtained by the above-described method according to the invention or the relevant system, has a layer thickness which is around 0.5 to 15 µm, in particular around 1 to 12 µm, is preferably 2 to 10 μm greater than the layer thickness which is obtained after carrying out process step (b) with omission of the preceding process step (a). The aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer thickness obtained according to the invention is therefore greater or greater than conventionally produced aluminum-alloy or aluminum-containing zinc layer thicknesses of hot-dip galvanizing without prior surface roughening.
Im Weiteren kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das feuerverzinkte eisenbasierte Bauteil eine zumindest im Wesentlichen homogene und/oder gleichmäßige und/oder kontinuierliche aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschicht aufweist, insbesondere an ihrer Ober- oder Außenseite. Die äußere Oberfläche des erfindungsgemäßen feuerverzinkten eisenbasierten Bauteils ist also im Vergleich zur aufgerauhten Oberfläche des Bauteils nach Durchführung von Verfahrensschritt (a) gleichmäßig bzw. eingeebnet bzw. nivelliert, d. h. die aus Verfahrensschritt (a) resultierenden Aufrauhungen sind eingeebnet bzw. verfüllt bzw. nivelliert.Furthermore, it can be provided according to the invention that the hot-dip galvanized iron-based component has an at least substantially homogeneous and / or uniform and / or continuous aluminum-alloyed and / or aluminum-containing zinc layer, in particular on its upper or outer side. The outer surface of the hot-dip galvanized iron-based component according to the invention is therefore uniform or leveled or leveled in comparison to the roughened surface of the component after carrying out method step (a). H. the roughening resulting from process step (a) is leveled or filled or leveled.
Bevorzugt kann es erfindungsgemäß also vorgesehen sein, dass die aus Verfahrensschritt (a) resultierende Oberfläche mit erhöhter und/oder eingestellter Oberflächenrauheit im Rahmen von Verfahrensschritt (b) zumindest im Wesentlichen eingeebnet und/oder nivelliert ist, insbesondere durch die in Verfahrensschritt (b) aufgebrachte aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht.According to the invention, it can therefore preferably be provided that the surface resulting from method step (a) with increased and / or adjusted surface roughness is at least substantially leveled and / or leveled in the context of method step (b), in particular by the surface applied in method step (b) aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer.
Erfindungsgemäß kann es bevorzugt sein, dass das eisenbasierte Bauteil nur bereichsweise, insbesondere nur an einer Oberfläche und/oder nicht an allen Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, mit einer erhöhten bzw. eingestellten Oberflächenrauheit versehen ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit anwendungsspezifisch durchgeführt werden. Beispiele für diese besondere Ausführungsform sind vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.According to the invention, it can be preferred that the iron-based component is provided with an increased or adjusted surface roughness only in areas, in particular only on one surface and / or not on all surfaces of the iron-based component. In the context of the present invention, the increase and / or adjustment of the surface roughness can be carried out in an application-specific manner. Examples of this particular embodiment are explained above in connection with the method according to the invention.
Für den Fall, dass die Erhöhung und/oder Einstellung der Oberflächenrauheit nur bereichsweise, insbesondere nur an einer Oberfläche und/oder nicht an allen Oberflächen des eisenbasierten Bauteils, erfolgt ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschicht unterschiedliche Dickenbereiche aufweist. Insbesondere ist dabei die Schichtdicke der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht im Bereich der zuvor behandelten Oberfläche(n) oder Oberflächenbereiche im Vergleich zu der Schichtdicke im Bereich der unbehandelten Oberfläche(n) oder Oberflächenbereiche erhöht. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, dass nur solche Oberflächen mit einer erhöhten Zinkschichtdicke ausgestattet werden, welche einer erhöhten Korrosion bzw. einer erhöhten Belastung ausgesetzt sind, beispielsweise Kfz-Fahrwerkskomponenten wie Achsträger oder Zugstreben, wenn diese bereits hoch durch Tausalze korrosiv und durch Steinschlag mechanisch hoch belastete Teil im Bereich des Abgaskanals positioniert sind und hierüber zusätzlich eine thermische Belastung erfahren. Bekanntermaßen hohe Belastungen liegen beispielsweise auch an Ladekanten vor, die in sehr hohem Maße abrasiv beansprucht werden. Auch hier ist eine gezielt erhöhte Zinkschichtdicke von Vorteil.In the event that the surface roughness is only increased and / or adjusted in certain areas, in particular only on one surface and / or not on all surfaces of the iron-based component, the invention provides that the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer has different thickness areas . In particular, the layer thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer in the area of the previously treated surface (s) or surface areas is increased compared to the layer thickness in the area of the untreated surface (s) or surface areas. According to the invention, it is therefore possible that only those surfaces are provided with an increased zinc layer thickness which are exposed to increased corrosion or increased stress, for example vehicle chassis components such as axle carriers or tension struts, if they are already highly corrosive due to de-icing salts and mechanically high due to stone impact loaded part are positioned in the area of the exhaust duct and also experience a thermal load. Known to be high loads for example, also on loading sills, which are extremely abrasive. A deliberately increased zinc layer thickness is also advantageous here.
Für weitergehende Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen eisenbasierten Bauteil kann zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die obigen Ausführungen in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren und auf die erfindungsgemäße Anlage verwiesen werden, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße feuerverzinkte eisenbasierte Bauteil entsprechend gelten.For further details on the iron-based component according to the invention, to avoid unnecessary repetition, reference can be made to the above statements with regard to the method according to the invention and to the system according to the invention, which apply accordingly with regard to the hot-dip galvanized iron-based component according to the invention.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines wie zuvor beschriebenen feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) eisenbasierten Bauteils, vorzugsweise Stahlbauteils, nach der vorliegenden Erfindung, wie in den betreffenden Verwendungsansprüchen beschrieben.Another object of the present invention - according to a fourth aspect of the present invention - is the use of a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based component, preferably a steel component, as described above, according to the present invention, as described in the relevant use claims.
Wie nachfolgend noch geschildert, sind die erfindungsgemäßen feuerverzinkten eisenbasierten Bauteile vielseitig einsetzbar, da die Dicke der aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschicht anwendungsspezifisch erhöht und/oder eingestellt werden kann und somit maßgeschneiderte Korrosionsschutzlösungen und/oder Verschleißschutzlösungen bereitgestellt werden können.As described below, the hot-dip galvanized iron-based components according to the invention can be used in many ways, since the thickness of the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc layer can be increased and / or adjusted according to the application and thus customized corrosion protection solutions and / or wear protection solutions can be provided.
Gemäß diesem Erfindungsaspekt ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung insbesondere die Verwendung eines wie zuvor beschriebenen feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) eisenbasierten Bauteils, vorzugsweise Stahlbauteils, nach der vorliegenden Erfindung für die Automobilfertigung, insbesondere die Pkw-, Lkw- oder Nutzfahrzeugherstellung, oder aber für den technischen Bereich, insbesondere für die Bauindustrie, Maschinenbauindustrie oder Elektroindustrie.According to this aspect of the invention, the subject matter of the present invention is, in particular, the use of a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based component, preferably a steel component, according to the present invention for automobile production, in particular the production of cars, trucks or commercial vehicles, or for the technical field, especially for the construction industry, mechanical engineering industry or electrical industry.
Typischerweise können die erfindungsgemäßen feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) eisenbasierten Bauteile, vorzugsweise Stahlbauteile, wie zuvor beschrieben, als Komponenten, Werkstoffe oder Bauteile für die Automobilfertigung, insbesondere die Pkw-, Lkw- oder Nutzfahrzeugherstellung, oder aber als Komponenten, Werkstoffe oder Bauteile für den technischen Bereich, insbesondere für die Bauindustrie, Maschinenbauindustrie oder Elektroindustrie verwendet werden.Typically, the hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based components according to the invention, preferably steel components, as described above, can be used as components, materials or parts for automobile production, in particular the manufacture of passenger cars, trucks or commercial vehicles, or as components, materials or parts for the technical field , especially for the construction industry, mechanical engineering industry or electrical industry.
Gemäß diesem Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung entsprechend einer besonderen Ausführungsform insbesondere die Verwendung eines wie zuvor beschriebenen feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) eisenbasierten Bauteils, vorzugsweise Stahlbauteils, nach der vorliegenden Erfindung als Komponente, Werkstoff oder Bauteil für die Automobilfertigung, insbesondere die Pkw-, Lkw- oder Nutzfahrzeugherstellung, oder aber als Komponente, Werkstoff oder Bauteil für den technischen Bereich, insbesondere für die Bauindustrie, Maschinenbauindustrie oder Elektroindustrie.According to this aspect of the invention, according to a particular embodiment, the present invention relates in particular to the use of a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron-based component, preferably a steel component, according to the present invention as a component, material or component for automobile production, in particular the car, truck or component Commercial vehicle production, or as a component, material or component for the technical field, in particular for the construction industry, mechanical engineering industry or electrical industry.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte verwiesen werden, welche in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Verwendung gelten.For further details on the use according to the invention, reference can be made to the above statements with regard to the other aspects of the invention, which also apply in a corresponding manner to the use according to the invention.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen und den Zeichnungen selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbeziehungen.Further features, advantages and possible applications of the present invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings and the drawings themselves. All of the features described and / or illustrated form the subject matter of the present invention individually or in any combination, regardless of their Summary in the claims and their interrelationships.
Es zeigt:
-
1A eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus von mittels Feuerverzinkung erhältlichen Verzinkungsschichten eisenbasierter Bauteile in Reinzinkschmelzen (Stand der Technik), -
1B eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus von mittels Feuerverzinkung in aluminiumlegierten Zinkschmelzen erhältlichen Verzinkungsschichten eisenbasierter Bauteile (Stand der Technik), -
1C eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus von erfindungsgemäßen mittels Feuerverzinkung in aluminiumlegierten Zinkschmelzen erhältlichen Verzinkungsschichten eisenbasierter Bauteile nach vorheriger Aufrauhung der Oberfläche (Erfindung), -
2 eine graphische Darstellung der Korrelation zwischen der Rauheit Rz und der Zinkschichtdicke im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3A /B mikroskopische Querschnitte von erfindungsgemäß erhältlichen, feuerverzinkten eisenbasierten Bauteilen, -
4 eine graphische Darstellung verschiedener Zinkschichtdicken erfindungsgemäßer Bauteile in Abhängigkeit von der Verzinkungsdauer (Tauchdauer in das Verzinkungsbad).
-
1A a schematic representation of the layer structure of galvanized layers of iron-based components obtained by means of hot-dip galvanizing in pure zinc melts (state of the art), -
1B a schematic representation of the layer structure of galvanized layers of iron-based components obtainable by means of hot-dip galvanizing in aluminum-alloyed zinc melts (state of the art), -
1C a schematic representation of the layer structure of galvanizing layers of iron-based components obtainable by means of hot-dip galvanizing in aluminum-alloyed zinc melts according to the invention after previous roughening of the surface (invention), -
2 a graphic representation of the correlation between the roughness Rz and the zinc layer thickness in the context of the method according to the invention, -
3A / B microscopic cross-sections of hot-dip galvanized iron-based components obtainable according to the invention, -
4th a graphical representation of different zinc layer thicknesses of components according to the invention as a function of the galvanizing time (immersion time in the galvanizing bath).
In
Bei dem Verzinkungsvorgang bildet sich zunächst auf dem eisenbasierten Bauteil
Schließlich stellt
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne Weiteres erkennbar und realisierbar, ohne dass er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.Further refinements, modifications and variations of the present invention can be readily recognized and implemented by the person skilled in the art on reading the description, without leaving the scope of the present invention.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken sollen, sondern lediglich beispielhafte und nicht limitierende Durchführungsweisen und Ausgestaltungen erläutern sollen.The present invention is illustrated with the aid of the following exemplary embodiments, which, however, are not intended to restrict the present invention in any way, but rather are intended to explain exemplary and non-limiting modes of implementation and configurations.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE: EXAMPLES:
Einsatzstoffe:Input materials:
- - alkalischer Reiniger: Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf/DE, (auf Phosphatbasis mit Kaliumhydroxid)- alkaline cleaner: Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf / DE, (based on phosphate with potassium hydroxide)
- - Entfettungsverstärker: Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf/DE, (nichtionische und anionische Tenside)- Degreasing booster: Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf / DE, (nonionic and anionic surfactants)
- - Beizentfetter: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg/DE, (anionaktive Netzmittel, nichtionogene Emulgatoren, Lösungsvermittler, Inhibitoren)- Pickling degreasers: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg / DE, (anion-active wetting agents, non-ionic emulsifiers, solubilizers, inhibitors)
- - Inhibitor: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg/DE, (anionaktive und nichtionogene Verbindungen)- Inhibitor: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg / DE, (anion-active and non-ionic compounds)
- - Netzmittel: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg/DE, (anionaktive und nichtionogene Tenside)- Wetting agent: Lutter Galvanotechnik GmbH, Bischberg / DE, (anion-active and non-ionic surfactants)
- - Amacast® 10: rundes Edelstahlstrahlmittel, Korngröße 0,09 - 0,2 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin/DE)- Amacast ® 10: round stainless steel abrasive, grain size 0.09 - 0.2 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin / DE)
- - Amacast® 20: rundes Edelstahlstrahlmittel, Korngröße 0,09 - 0,3 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin/DE)- Amacast ® 20: round stainless steel abrasive, grain size 0.09 - 0.3 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin / DE)
- - Amagrit® 10: kantiges Edelstahlstrahlmittel, Korngröße 0,09 - 0,2 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin/DE)- Amagrit ® 10: angular stainless steel abrasive, grain size 0.09 - 0.2 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin / DE)
- - Amagrit® 20: kantiges Edelstahlstrahlmittel, Korngröße 0,09 - 0,3 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin/DE)- Amagrit ® 20: angular stainless steel abrasive, grain size 0.09 - 0.3 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin / DE)
- - Amagrit® 30: kantiges Edelstahlstrahlmittel, Korngröße 0,09 - 0,6 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin/DE)- Amagrit ® 30: angular stainless steel abrasive, grain size 0.09 - 0.6 mm (Ervin Germany GmbH, Berlin / DE)
Feuerverzinkung mittels Zn/Al-Schmelze von Stahloberflächen mit erhöhter OberflächenrauheitHot-dip galvanizing by means of Zn / Al melt of steel surfaces with increased surface roughness
Im Rahmen einer umfangreichen Versuchsreihe wird der Einfluss einer gezielt eingestellten Oberflächenrauheit auf die Zinkschichtdicke bei Verwendung einer Zinkschmelze mit einem AI-Gehalt von > 0,1 % untersucht.
Verwendete Zinklegierung: Zn5%AI (microZINQ®)
Zunächst werden die Stahloberflächen durch mechanisches Strahlen mit einer Zweiturbinen-Durchlaufstrahlanlage mit den im Folgenden aufgeführten Strahlmitteln behandelt und anschließend die daraus resultierende Rauheit gemäß
Zinc alloy used: Zn5% AI (microZINQ ® )
First, the steel surfaces are treated by mechanical blasting with a two-turbine continuous blasting system with the blasting agents listed below, and then the resulting roughness according to
Anschließend folgt der Feuerverzinkungsprozess mit den folgenden Prozessschritten:
Bezogen auf die resultierende Zinkschichtdicke, werden folgende Ergebnisse erzielt:
- - Die Erhöhung des Strahldrucks führt grundsätzlich auch zu einer erhöhten Zinkschichtdicke.
- - Bei der Verwendung des kugeligen, runden Strahlguts wird eine geringere Erhöhung der Zinkschichtdicke als bei der Verwendung des kantigen Strahlguts erreicht.
- - Die Oberflächenrauheit ist linear proportional zu der resultierenden Zinkschichtdicke (siehe hierzu auch
2 ).
- - Increasing the blasting pressure basically also leads to an increased zinc layer thickness.
- - When using the spherical, round blasting material, a smaller increase in the zinc layer thickness is achieved than when using the angular blasting material.
- - The surface roughness is linearly proportional to the resulting zinc layer thickness (see also
2 ).
Die mikroskopische Analyse der erzeugten Zinkschichten offenbart, dass die Zinkschmelze die definiert eingebrachte Oberflächenrauheit weitestgehend einebnet, so dass eine kontinuierliche und gleichmäßige Oberfläche nach der Feuerverzinkung vorliegt (vgl.
Aus korrosionsschutztechnischer Sicht ist die durchschnittliche Zinkschichtdicke anzusetzen, da basierend auf der kathodischen Wirkung der Zinkschicht eine übergreifende Schutzwirkung der leicht dünneren Bereiche, durch die Bereiche mit höherer Schichtstärke gegeben ist.From the point of view of corrosion protection, the average zinc layer thickness is to be used, since, based on the cathodic effect of the zinc layer, an overarching protective effect of the slightly thinner areas is given by the areas with a higher layer thickness.
Insgesamt kann durch die Einstellung der Strahlparameter die Oberflächenrauheit des Verzinkungsguts definiert eingestellt werden und somit eine Zinkschicht mit erhöhter Zinkschichtdicke aufgebracht werden.Overall, by setting the blasting parameters, the surface roughness of the material to be galvanized can be set in a defined manner and thus a zinc layer with an increased zinc layer thickness can be applied.
Weiterführende Versuche zur Feuerverzinkung mittels „Zn/Al-Schmelze“ von Stahloberflächen mit erhöhter OberflächenrauheitFurther experiments on hot-dip galvanizing by means of "Zn / Al melt" of steel surfaces with increased surface roughness
Die Substrate werden zunächst einer mechanischen Oberflächenbehandlung und anschließend einem Feuerverzinkungsprozess unterzogen, wobei der Gesamtprozess die folgenden Schritte umfasst:
- • Sandstrahlen
- • Entfetten
- • Spülen
- • Beizen
- • Spülen
- • Fluxen
- • Trocknen
- • Verzinken
- • Versiegeln
- • sandblasting
- • Degreasing
- • Do the washing up
- • Pickling
- • Do the washing up
- • Flux
- • Dry
- • Galvanizing
- • To seal
Es werden verschiedene Substrate, nämlich Blechmaterial und Bauteile untersucht. Dazu werden die Substrate mit Hilfe einer Zweiturbinen-Durchlaufstrahlanlage bei drei verschiedenen Intensitäten, aber mit gleichem Strahlgut gestrahlt:
Weiterhin werden Referenzsubstrate, nämlich Blech oder Bauteil, ohne vorherige mechanische Oberflächenbehandlung durch den Feuerverzinkungsprozess geführt.Furthermore, reference substrates, namely sheet metal or component, are passed through the hot-dip galvanizing process without prior mechanical surface treatment.
Die Aufnahme der charakteristischen Rauheitskennwerte Ra, Rz und Rmax zur Beschreibung der erzielten Oberflächenrauheit erfolgt gemäß
Im nächsten Schritt durchlaufen alle Substrate (d. h. sowohl die gestrahlten als auch die Referenz bzw. Vergleiche) den Feuerverzinkungsprozess. Anschließend wird an jedem Substrat die Schichtdicke gemäß
Schichtdicken - BlechLayer thicknesses - sheet metal
Geringe StrahlintensitätLow beam intensity
Mittlere StrahlintensitätMedium beam intensity
Hohe StrahlintensitätHigh beam intensity
Ohne Strahlen Referenz bzw. Vergleich)Without ray reference or comparison)
Schichtdicken - BauteilLayer thickness - component
Geringe StrahlintensitätLow beam intensity
Mittlere StrahlintensitätMedium beam intensity
Hohe StrahlintensitätHigh beam intensity
Ohne StrahlenWithout rays
Die Wahl der Strahlintensität bestimmt die Oberflächenrauheit der Substrate, welche die resultierende Zinkschichtdicke direkt beeinflussen. Mit steigender Oberflächenrauheit steigt auch die Zinkschichtdicke.The choice of beam intensity determines the surface roughness of the substrate, which directly influences the resulting zinc layer thickness. As the surface roughness increases, so does the zinc layer thickness.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle noch einmal zusammengefasst:
Die Ergebnisse bestätigen für reales Blechmaterial wie auch für reale Bauteile die bereits in den ersten Versuchsreihen gefundenen Zusammenhänge.The results confirm the relationships found in the first series of tests for real sheet metal as well as for real components.
Steigerung der KorrosionsschutzwirkungIncrease in the anti-corrosion effect
Die Überprüfung der Korrosionsschutzwirkung der Zinkschichten erfolgt mittels zwei Kurzzeitkorrosionsprüfungen:
- - Neutraler Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227
- - Klimawechseltest gemäß VDA 233-102
- - Neutral salt spray test according to DIN EN ISO 9227
- - Climate change test according to VDA 233-102
Der neutrale Salzsprühnebeltest stellt zwar kein Abbild einer realistischen Korrosionsbelastung dar und es kann daher keine Bestimmung der absoluten Schutzdauer von Zinküberzügen abgeleitet werden; dieser Test kann jedoch für einen aussagekräftigen relativen Vergleich von Beschichtungen und Überzügen genutzt werden.The neutral salt spray test does not represent a realistic corrosion exposure and therefore no determination of the absolute duration of protection of zinc coatings can be derived; however, this test can be used for a meaningful relative comparison of coatings and coatings.
Für den neutralen Salzsprühnebeltest wird das beschichtete Substrat in einer Prüfkammer platziert und dauerhaft mit 5%-iger Natriumchloridlösung besprüht. Die Dauer bis zum Auftreten von Korrosionserscheinungen an dem Substrat wird festgehalten und als Bewertungskriterium herangezogen.For the neutral salt spray test, the coated substrate is placed in a test chamber and permanently sprayed with 5% sodium chloride solution. The time it takes for corrosion to appear on the substrate is recorded and used as an evaluation criterion.
Erfahrungswerte zeigen, dass Substrate ohne Oberflächenbehandlung mit einer 6 µm starken Zn5AI-Schicht eine Standdauer im neutralen Salzsprühnebeltest von mehr als 720 Stunden bis zum Auftreten von Grundwerkstoffkorrosion (Rotrost) erreicht wird.Experience shows that substrates without surface treatment with a 6 µm thick Zn5AI layer achieve a service life of more than 720 hours in the neutral salt spray test until base material corrosion (red rust) occurs.
Bei Erhöhung der Zinkschichtdicke um 100 % auf 12 µm wird eine entsprechende Steigerung der Standdauer im Salzsprühnebeltest auf 1.000 bis 1.200 Stunden bis zum Auftreten von Grundwerkstoffkorrosion erreicht. Eine weitere Steigerung der Zinkschichtdicke führt entsprechend zu einer weiteren Steigerung der Korrosionsschutzwirkung. Versuche haben somit ergeben, dass die Standdauer sich bei den erfindungsgemäß beschichteten Substraten signifikant verbessert.If the zinc layer thickness is increased by 100% to 12 µm, a corresponding increase in the service life in the salt spray test to 1,000 to 1,200 hours is achieved until the base material corrosion occurs. A further increase in the zinc layer thickness leads to a further increase in the corrosion protection effect. Tests have thus shown that the service life is significantly improved in the case of the substrates coated according to the invention.
Der Klimawechseltest gemäß VDA-Standard fasst verschiedene Belastungsszenarien zusammen, so dass es eine Prüfung unter realistischen Konditionen darstellt. Der Test ist aus verschiedenen Belastungsintervallen aufgebaut, die einen wöchentlichen Gesamtzyklus ergeben, welcher dann wiederum bis zum Auftreten von Korrosionserscheinungen am Prüfkörper durchfahren wird.The climate change test according to the VDA standard summarizes various load scenarios so that it represents a test under realistic conditions. The test is made up of various load intervals, which result in a total weekly cycle, which in turn is run through until signs of corrosion appear on the test body.
Erfahrungswerte zeigen, dass bei Substraten ohne Oberflächenbehandlung mit einer 13 µm starken Zn5AI-Schicht und nachfolgender Versiegelung
Versuche zur mechanischen WiderstandsfähigkeitTests for mechanical resistance
Im Feuerverzinkungsverfahren erzeugte Zinkschichten zeichnen sich aufgrund der metallurgischen Verbindung zwischen der Zinkschicht und dem eisenhaltigen Substrat durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen aus. Bekanntermaßen steigt jedoch mit zunehmender dicke die Gefahr, dass die Zinkschicht unter Belastung abplatzt und/oder Risse aufweist. Zur Prüfung der mechanischen Widerstandsfähigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zinkschichten werden verschiedene Methoden angewendet.Zinc layers produced in the hot-dip galvanizing process are characterized by high resistance due to the metallurgical bond between the zinc layer and the iron-containing substrate against mechanical influences. It is known, however, that the greater the thickness, the greater the risk that the zinc layer will flake off under load and / or have cracks. Various methods are used to test the mechanical resistance of the zinc layers produced by the method according to the invention.
In einem ersten Versuch wird an Musterblechen ein technologischer Biegeversuch (Faltversuch) gemäß DIN 50111 durchgeführt. Die Bleche werden hierfür mit unterschiedlichen Strahlparametern mechanisch vorbehandelt und anschließend verzinkt, wobei sich unterschiedliche Zinkschichtdicken gemäß nachfolgender Übersicht ergeben.
Anschließend werden die Bleche kontrolliert und umgeformt.The sheets are then checked and reshaped.
Als Ergebnis zeigt sich, dass bei allen Musterblechen eine Umformung bis 180° möglich ist, ohne dass es zu Rissen in der Zinkschicht oder Abplatzungen der Zinkschicht kommt.The result shows that a deformation of up to 180 ° is possible with all sample sheets without cracks in the zinc layer or flaking of the zinc layer.
In einem weiteren Versuch werden weitere erfindungsgemäß verzinkte Musterbleche einem Abreißversucht in Anlehnung an DIN EN 24624 unterzogen. Hierbei wird ein Prüfstempel auf den Überzug aufgeklebt und bis zum Versagen der Zinkschicht senkrecht zur Substratoberfläche mechanisch abgezogen. Es erfolgt je eine Messung auf der Vorder- und Rückseite des Blechs, anschließend wird der Mittelwert gebildet. Die Parameter sowie die erzielten Ergebnisse sind nachfolgend dargestellt:
Die Abreißspannungen liegen im Rahmen der für diesen Versuch üblichen Streuungen auf einheitlich hohem Niveau. Die Messung der mechanischen Widerstandsfähigkeit erfolgt darüber hinaus gemäß EN 438-2. Bei Substraten ohne Oberflächenbehandlung mit einer homogenen Zn5AI-Schicht liegt der Abriebwert bei 0,01 µm / Zyklus. Versuche haben ergeben, dass sich auch die mechanische Widerstandsfähigkeit bei den erfindungsgemäß beschichteten Substraten verbessert.The tear-off stresses are within the scope of the usual scatter for this test at a consistently high level. The mechanical resistance is also measured in accordance with EN 438-2. For substrates without surface treatment with a homogeneous Zn5Al layer, the abrasion value is 0.01 µm / cycle. Tests have shown that the mechanical resistance also improves in the case of the substrates coated according to the invention.
Mit zunehmender Zinkschichtdicke erhöht sich die Anzahl der ertragbaren Abriebzyklen im gleichen Verhältnis. Dies ist gleichbedeutend mit einer Steigerung der Widerstandsfähigkeit der Zinkschicht gegen mechanische Reibbeanspruchung.With increasing zinc layer thickness, the number of bearable abrasion cycles increases in the same proportion. This is synonymous with an increase in the resistance of the zinc layer to mechanical friction.
Zur weiteren Prüfung wird eine Steinschlagprüfung nach
Bei einer Zn/Al-Schicht mit einer Dicke von 10 µm wird in der Steinschlagprüfung ein Kennwert von 1,5 erreicht, welcher einer geschädigten Fläche von 2,5% entspricht. Bei einer Steigerung der Zinkschichtdicke auf 15 µm wird der Anteil der durchschlagenden Prüfkörper deutlich reduziert und ein Kennwert von 0,5 - 1,0 (= maximal 0,2 % bzw. 1,0 % geschädigte Fläche) erreicht. Bei höheren Schichtdicken der erfindungsgemäß erzeugten Zinkschichten im Bereich von 20 µm bis 30 µm sind die Werte noch weiterführend verbessert. With a Zn / Al layer with a thickness of 10 µm, a characteristic value of 1.5 is achieved in the stone impact test, which corresponds to a damaged area of 2.5%. When the zinc layer thickness is increased to 15 µm, the proportion of penetrating test specimens is significantly reduced and a characteristic value of 0.5 - 1.0 (= maximum 0.2% or 1.0% damaged area) is achieved. At higher layer thicknesses of the zinc layers produced according to the invention in the range from 20 μm to 30 μm, the values are improved even further.
In Summe zeigen alle Versuche, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte höhere Dicken der Zn/Al-Schicht keine negativen Effekte bezüglich der mechanischen Widerstandsfähigkeit, sondern ganz im Gegenteil eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit zeigen.In sum, all tests show that the higher thicknesses of the Zn / Al layer produced by the use of the method according to the invention do not show any negative effects with regard to mechanical resistance, but on the contrary show an improvement in performance.
Weitere Versuche zur Feuerverzinkung mittels „Zn/Al-Schmelze“ von Stahloberflächen mit erhöhter OberflächenrauheitFurther attempts at hot-dip galvanizing using "Zn / Al melt" of steel surfaces with increased surface roughness
Die Bauteile werden zunächst einer mechanischen Oberflächenbehandlung (Oberflächenaufrauhung) und anschließend einem Feuerverzinkungsprozess unterzogen, wobei der Gesamtprozess die folgenden Schritte umfasst:
- • Sandstrahlen
- • Entfetten
- • Spülen
- • Beizen
- • Spülen
- • Fluxen
- • Trocknen
- • Verzinken
- • Versiegeln
- • sandblasting
- • Degreasing
- • Do the washing up
- • Pickling
- • Do the washing up
- • Flux
- • Dry
- • Galvanizing
- • To seal
Zunächst werden die Bauteile mit Hilfe einer Zweiturbinen-Durchlaufstrahlanlage mit mittleren Strahlintensität mit einem kantigem Strahlgut (Edelstahl) gestrahlt.First, the components are blasted with an angular blasting material (stainless steel) using a two-turbine continuous blasting system with medium blasting intensity.
Weiterhin werden Referenzsubstrate (Vergleichsbauteile) ohne mechanische Oberflächenbehandlung durch den Feuerverzinkungsprozess geführt.Furthermore, reference substrates (comparison components) are passed through the hot-dip galvanizing process without mechanical surface treatment.
Die Aufnahme der charakteristischen Kennwerte Ra, Rz und Rmax zur Beschreibung der erzielten Oberflächenrauheit erfolgt gemäß
Im nächsten Schritt durchlaufen die Bauteile und die Referenzen den Feuerverzinkungsprozess. Anschließend wird die Schichtdicke gemäß
Die durchschnittlichen Kennwerte der Oberflächenrauheit und der Schichtdicke der erfindungsgemäßen Bauteile sind im Folgenden aufgelistet:
- - Ra: 9,8 µm
- - Rz: 60,4 µm
- - Rmax: 77,1 µm
- - Schichtdicke: 24,2 µm
- - Schichtdicke Referenz: 11,7 µm
- - Ra: 9.8 µm
- - Rz: 60.4 µm
- - Rmax: 77.1 µm
- - Layer thickness: 24.2 µm
- - Reference layer thickness: 11.7 µm
Die Vergleichsbauteile (d. h. ohne Oberflächenvorbehandlung) weisen dagegen nur eine Schichtdicke von 11,7 µm im Mittel auf.The comparison components (i.e. without surface pretreatment), on the other hand, only have an average layer thickness of 11.7 µm.
Steigerung der KorrosionsschutzwirkungIncrease in the anti-corrosion effect
Die Überprüfung der Korrosionsschutzwirkung der Zinkschichten erfolgt mittels zwei Kurzzeitkorrosionsprüfungen:
- - Neutraler Salzsprühnebeltest gemäß
DIN EN ISO 9227 - - Klimawechseltest gemäß VDA 233-102
- - Neutral salt spray test according to
DIN EN ISO 9227 - - Climate change test according to VDA 233-102
Sowohl die Standdauer im Salzsprühnebeltest als auch die Anzahl der Zyklen ohne Auftreten von Grundmaterialkorrosion im Klimawechseltest verbessert sich bei den erfindungsgemäß feuerverzinkten Bauteilen signifikant im Vergleich zu den feuerverzinkten Bauteilen ohne aufgerauhte Oberfläche.Both the service life in the salt spray test and the number of cycles without the occurrence of base material corrosion in the alternating climate test are significantly improved in the hot-dip galvanized components according to the invention compared to the hot-dip galvanized components without a roughened surface.
Messung der mechanischen Widerstandsfähigkeit und der HaftfestigkeitMeasurement of mechanical resistance and adhesive strength
Die Messung der mechanischen Widerstandsfähigkeit erfolgt gemäß EN 438-2. Bei den erfindungsgemäß feuerverzinkten Bauteilen ist die Anzahl der ertragbaren Abriebzyklen im Verhältnis zu den feuerverzinkten Referenzbauteilen signifikant erhöht. Dies ist gleichbedeutend mit einer Steigerung der Widerstandsfähigkeit der Zinkschicht gegen mechanische Reibbeanspruchung.The mechanical resistance is measured in accordance with EN 438-2. In the case of the hot-dip galvanized components according to the invention, the number of bearable abrasion cycles is significantly increased in relation to the hot-dip galvanized reference components. This is synonymous with an increase in the resistance of the zinc layer to mechanical friction.
Bei den erfindungsgemäß feuerverzinkten Bauteilen ist die Haftfestigkeit, gemessen gemäß DIN EN 24624, gegenüber Bauteilen ohne Oberflächenbehandlung unverändert. Auch die Belastbarkeit infolge von stoß- oder schlagartigen Einwirkungen bleibt durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Zinkschichtdicke unverändert.In the case of the components hot-dip galvanized according to the invention, the adhesive strength, measured according to DIN EN 24624, is unchanged compared to components without surface treatment. The load-bearing capacity as a result of shock or sudden effects also remains unchanged by the increase in the zinc layer thickness according to the invention.
Zur Prüfung wird eine Steinschlagprüfung nach
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- eisenbasiertes Bauteil (Stahlbauteil)iron-based component (steel component)
- 1'1'
- eisenbasiertes Bauteil (Stahlbauteil)iron-based component (steel component)
- 1"1"
- eisenbasiertes Bauteil (Stahlbauteil) iron-based component (steel component)
- 1a1a
- ursprüngliche Oberfläche des eisenbasierten Bauteils (Stahlbauteils)original surface of the iron-based component (steel component)
- 1a'1a '
- ursprüngliche Oberfläche des eisenbasierten Bauteils (Stahlbauteils)original surface of the iron-based component (steel component)
- 1a"1a "
- ursprüngliche Oberfläche des aufgerauhten eisenbasierten Bauteils (Stahlbauteils) original surface of the roughened iron-based component (steel component)
- 22
- Fe/Zn-LegierungsphaseFe / Zn alloy phase
- 2'2 '
- Fe/Al-Legierungsphase (dünne Sperrschicht/Barriereschicht)Fe / Al alloy phase (thin barrier layer / barrier layer)
- 2"2 "
- Fe/Al-Legierungsphase (dünne Sperrschicht/Barriereschicht)Fe / Al alloy phase (thin barrier layer / barrier layer)
- 33
- reine Zinkphase (Reinzinkphase)pure zinc phase (pure zinc phase)
- 3'3 '
- reine aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkphasepure aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc phase
- 3"3 "
- reine aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkphase pure aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc phase
- 44th
- Verzinkungsschicht (Gesamtverzinkungsschicht)Galvanized layer (total galvanized layer)
- 4'4 '
- Verzinkungsschicht (Gesamtverzinkungsschicht)Galvanized layer (total galvanized layer)
- 4"4 "
- Verzinkungsschicht (Gesamtverzinkungsschicht)Galvanized layer (total galvanized layer)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2002/042512 A1 [0022]WO 2002/042512 A1 [0022]
- EP 1352100 B1 [0022]EP 1352100 B1 [0022]
- DE 60124767 T2 [0022]DE 60124767 T2 [0022]
- US 2003/0219543 A1 [0022]US 2003/0219543 A1 [0022]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN EN ISO 1461 [0007, 0009, 0015, 0017, 0192, 0194, 0195, 0198]DIN EN ISO 1461 [0007, 0009, 0015, 0017, 0192, 0194, 0195, 0198]
- DIN EN 10143 [0007]DIN EN 10143 [0007]
- DIN EN 10346 [0007]DIN EN 10346 [0007]
- Norm DIN EN ISO 1461 [0017]Standard DIN EN ISO 1461 [0017]
- DIN EN ISO 4288:1998-04 [0060, 0083, 0084, 0085, 0086, 0087, 0088, 0089, 0090, 0091, 0092, 0093, 0094]DIN EN ISO 4288: 1998-04 [0060, 0083, 0084, 0085, 0086, 0087, 0088, 0089, 0090, 0091, 0092, 0093, 0094]
- DIN EN ISO 4288 [0201, 0210, 0234]DIN EN ISO 4288 [0201, 0210, 0234]
- DIN EN ISO 2178 [0211, 0235]DIN EN ISO 2178 [0211, 0235]
- DIN EN ISO 20567-1 [0228, 0242]DIN EN ISO 20567-1 [0228, 0242]
- DIN EN ISO 9227 [0238]DIN EN ISO 9227 [0238]
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