DE112007003465T5

DE112007003465T5 - Verfahren zum bleifreien Feuerverzinken und bleifrei feuerverzinktes Produkt

Info

Publication number: DE112007003465T5
Application number: DE112007003465T
Authority: DE
Inventors: Chien-Tsung Ou
Original assignee: SHINE METAL HOT - GALVANIZATION ENTERPRISE; SHINE METAL HOT GALVANIZATION
Current assignee: SHINE METAL HOT - GALVANIZATION ENTERPRISE; SHINE METAL HOT GALVANIZATION
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2010-05-06
Also published as: JP5909818B2; US20100291404A1; GB2460618A; AU2007352218A1; GB0918674D0; ZA200907549B; JP2010525171A; AU2007352218B2; GB2460618B; WO2008131585A1

Abstract

Verfahren zum bleifreien Feuerverzinken, das den Vorschriften von ASTM (Amerikanische Gesellschaft für Werkstoffprüfung) entspricht, wobei Feinzink 99,995% (SHG Zinc: Special High Grade Zinc) als Rohmaterial der Zinkschmelze verwendet wird, sodass die flüssige Zinkschmelze nur aus Zink, Aluminium und anderen Spurenelementen, die weniger als 1% sind, besteht, und wobei bezogen auf das Gewicht die genannte Zinkschmelze 98 bis 99% Zink und 0,2 bis 1,0% Aluminium enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feuerverzinken, wobei ein zu verzinkendes Produkt in einem blei- und cadmiumfreien Zustand durch eine neue, flüssige Zinkschmelze verzinkt wird, sodass eine Umweltverschmutzung, die bei einer Rostschutz-Behandlung durch Feuerverzinken möglicherweise auftreten kann, völlig ausgeschlossen wird.
Bei einer herkömmlichen Rostschutz-Behandlung durch Feuerverzinken wird ein Verzinkungsgut, das vorher durch Flussmittel behandelt ist, in eine flüssige Zinkschmelze getaucht, deren Temperatur in den meisten Fällen zwischen 450°C bis 520°C liegt. Um das Aufbringen eines Zinküberzugs besser kontrollieren zu können, wird in der flüssigen Zinkschmelze neben Aluminium noch Blei zugesetzt, das die Kühlgeschwindigkeit der Zinkschmelze verzögert. Während des Feuerverzinkens können Schlacken, die auf der flüssigen Zinkschmelze aufschwimmen, durch die Oxidation der Zinkschmelze und die Eisen-Zink-Reaktion entstehen. Die bei einem herkömmlichen Feuerverzinken benutzte Zinkschmelze enthält 96,4 Gew.-% Zink, 0,01 Gew.-% Alu, 1,45 Gew.-% Blei, 0,15 Gew.-% Chrom und 1,95 Gew.-% Spurenelementen. Dabei werden die Zinkbarren, die nach ISO/R752-1968 hergestellt sind, als Rohmaterial der Zinkschmelze verwendet, wobei diese Zinkbarren mit einer handelsüblichen Reinheit schon etwa 1 Gew.-% Blei enthalten. Außerdem ist es in den meisten Verzinkereien üblich, dass eine Bleischicht unten am Boden des Verzinkungsbads angebracht ist, sodass das Blei während des Betriebs in der Zinkschmelze aufgelöst werden kann, wobei der Bleigehalt in der flüssigen Zinkschmelze höchstens bis zu 1,2% erreichen kann, d. h. die Zinkschmelze wird gesättigt. Es ist allgemein bekannt, dass ein Feuerverzinken viel schwerer wird, wenn der Bleigehalt unter 0,5% liegt.
Zusammenfassend weist so ein herkömmliches Verfahren zum Feuerverzinken folgende Nachteile auf:
A. Der ganze Prozess ist mit Blei
Bekanntlich ist Blei ein giftiges Material. Bedingt durch das herkömmliche Verfahren ist Blei leider überall im ganzen Prozess zu finden: in Zinkbarren, in der Zinkschmelze und selbstverständlich auch in Fertigprodukten.
B. Umweltverschmutzung
Schwermetalle können die Umwelt verschmutzen und lassen sich schwer beseitigen. Deswegen ist es in der EG-Richtlinie RoHs vorgeschrieben, dass alle bleihaltigen Produkte nicht in den europäischen Markt eingeführt werden dürfen. Durch die oben genannte Erklärung ist es klar, dass das herkömmliche Verfahren zum Feuerverzinken dringend verbessert werden muss, weil Blei und andere giftige Materialien sowohl in seinem Behandlungsprozess als auch in seinen Endprodukten enthalten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum bleifreien Feuerzinken von Stahl- und Eisenteilen anzubieten, wobei der herkömmliche Prozess und die Rezeptur der herkömmlichen Zinkschmelze durch Verwendung des Feinzinks 99,995% (SHG Zinc: Special High Grade Zinc) verbessert werden, sodass eine Schwermetallverschmutzung bei der Rostschutzbehandlung durch Feuerzinken völlig verbessert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein technisches Verfahren zum Herabsetzen der Zinkschlackenbildung bereit zu stellen, das nicht nur die Bildung der Zinkschlacken und Zinkabfälle beim Feuerverzinken reduziert, sondern auch die Arbeitskosten um 10% bis 15% verringert.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum bleifreien Feuerverzinken und ein bleifrei feuerverzinktes Produkt, das die im Anspruch 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Um ein bleifreies Feuerverzinken von Endprodukten zu ermöglichen, wird Feinzink (SHG Zinc: Special High Grade Zinc) in der vorliegenden Erfindung als Rohmaterial der Zinkschmelze verwendet, wobei die neue flüssige Zinkschmelze, bezogen auf Gewicht, im Zinkbad 98 bis 99% Zink, 0,2 bis 1,0% Aluminium und weniger als 1% Spurenelemente enthält. In der vorliegenden Erfindung wird Blei als ein Schwermetall durch andere Metalle ersetzt, wobei die Rezeptur noch derart verbessert wird, dass die Bildung der aufschwimmenden Schlacken und Zinkschlacken im Zinkbad reduziert und somit die Arbeitskosten erniedrigt wird. Dadurch ist es verwirklicht, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren feuerverzinkten Produkte schwermetallfrei sind, was nicht nur die Umwelt vor einer Schwermetallverschmutzung schützt, sondern die Beschädigung der menschlichen Gesundheit auf ein Minimum herabsetzt.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 Auszüge eines Prüfberichtes.
In der 1 ist die vorliegende Erfindung in einem schematischen Blockdiagramm dargestellt, wobei Feinzink 99,995% (SHG Zinc) als Rohmaterial der flüssigen Zinkschmelze verwendet wird, sodass die flüssige Zinkschmelze, bezogen auf das Gewicht im Zinkbad 98 bis 99% Zink, 0,2 bis 1,0% Aluminium und weniger als 1% Spurenelemente enthält. Unter Spurenelementen sind hier Molybdän, Wismut, Silber, Titan und Nickel oder irgendeine beliebige Kombination von ihnen zu verstehen.
Die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung sind wie folgend:
Schritt 1: Werkstückprüfung
Um festzustellen, ob die Werkstück frei von Ölflecken und Farben sind, ob sie mit Reserven, Zinkauslassbohrungen versehen sind und ob sie beschädigt sind.
Schritt 2: Entfetten
Die Entfettung erfolgt durch ein Entfettungsmittel, das einen PH-Wert von 7 bis 14, eine Temperatur von 85°C und ein spezifisches Gewicht von 1,04 bis 1,09 aufweist.
Schritt 3: Spülen
Die Werkstücke werden nach der Entfettung zweimal mit Wasser, dessen PH-Wert höher als 4 liegt, gespült.
Schritt 4: Beizen
Das Beizen dauert durchschnittlich 20 bis 40 Minuten.
Schritt 5: Spülen
Nach dem Beizen erfolgen zwei Spülvorgänge in Wasser.
Schritt 6: Flussmittelbehandlung
Der PH-Wert des Flussmittels wird auf einen Bereich von 4,2 bis 5 beschränkt und die Temperatur liegt bei 80°C.
Schritt 7: Feuerzinken
Die Werkstücke werden in die flüssige Zinkschmelze, die nach der vorliegenden Erfindung zubereitet ist, getaucht, wobei die Betriebstemperatur eines Verzinkungsbades durch automatische Temperaturreglung in einem Bereich von 430°C +/– 30°C gehalten wird.
Schritt 8: Kühlen
Nach der Feuerverzinken 7 werden die Werkstücke gekühlt.
Schritt 9: Nacharbeiten Kontrollieren
Die Werkstücke werden kontrolliert und gegebenenfalls nachbearbeitet. Der ganze Prozess der vorliegenden Erfindung ist dann abgeschlossen.
In der 2 sind einige Auszüge eines Prüfberichtes dargestellt, den die Fa. SGS Taiwan Ltd. im Auftrag des Erfinders erstattet hatte. Die vollständigen Texte dieses Prüfberichtes sind im Internet zum öffentlichen Nachschlagen zugänglich. Daraus lässt sich feststellen, dass alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren feuerverzinkten Endprodukte nicht nur einen Zinküberzug von mehr als 600 g/m² aufweist, sondern auch blei- und cadmiumfrei sind. Die hier gemeinten Endprodukte sollten nicht nur auf feuerverzinktes Blech beschränkt werden, es können auch Wasserrohrleitungen, öffentlichen Einrichtungen (wie Straßenlampenmaste, Autobahnleitplanken, Gitteroste von Wasserkanälen), Stahlkonstruktionen von Werkhallen, Stahlskelettkonstruktionen, Staubschutzkabinen in der Elektronikindustrie, verzinkte Armierungen, Stahlnetze, Schildstangen, Rohrarmaturen, Kühler, Gartenarmaturen der Treibhäuser, Dehnungsfugen, Schiffarmaturen, Warenständer, Winkeleisen, Fundamentschrauben, Schraubenmutter, Dekorplatten, Kabelkanäle usw. sein.
Heutzutage ist Blei unter einer relativ strengen Beaufsichtigung überall auf aller Welt. Ab 1. Juli 2006 ist EG-Richtlinie ”RoHS” in Kraft getreten. Dementsprechend sind alle feuerverzinkten Produkte mit einem Bleigehalt im europäischen Markt verboten. Deswegen gehört die vorliegende Erfindung zweifellos zu einem ganz wichtigen technischen Durchbruch.

1. Die vorliegende Erfindung kann die Lebensdauer des für das Zinkbad bestimmten Dampfkessels im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren verlängern und somit die Qualität verbessern.
2. Die vorliegende Erfindung kann die Menge der Abfälle reduzieren, sodass sowohl die Umwelt als auch die Arbeitsplätze vor Schwermetallverschmutzung geschützt werden, was einen offenbaren wirtschaftlichen Nutzen bedeutet.

Zusammenfassung
Verfahren zum bleifreien Feuerverzinken und bleifrei feuerverzinktes Produkt, wobei Feinzink 99,995% verwendet wird und die herkömmliche Rezeptur der flüssigen Zinkschmelze derart geändert wird, dass ein Zusatz von Blei in der Zinkschmelze nicht mehr nötig ist. Die neue Rezeptur enthält 98 bis 99 Gew.-% Zink, 0,2 bis 1,0 Gew.-% Aluminium und eine geringe Menge von Spurenelementen, die alle zusammen weniger als 1 Gew.-% betragen. Dadurch ist es verwirklicht, dass sich das Verfahren und die mit diesem Verfahren feuerverzinkten Produkte während des ganzen Prozesses in einem blei- und cadmiumfreien Zustand befinden, sodass eine Umweltverschmutzung durch Schwermetalle völlig ausgeschlossen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ISO/R752-1968 [0002]
- EG-Richtlinie [0005]

Claims

Verfahren zum bleifreien Feuerverzinken, das den Vorschriften von ASTM (Amerikanische Gesellschaft für Werkstoffprüfung) entspricht, wobei Feinzink 99,995% (SHG Zinc: Special High Grade Zinc) als Rohmaterial der Zinkschmelze verwendet wird, sodass die flüssige Zinkschmelze nur aus Zink, Aluminium und anderen Spurenelementen, die weniger als 1% sind, besteht, und wobei bezogen auf das Gewicht die genannte Zinkschmelze 98 bis 99% Zink und 0,2 bis 1,0% Aluminium enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spurenelemente ein Element aus der Gruppe Molybdän, Wismut, Silber, Titan, Nickel oder irgendeine beliebige Kombination dieser Elemente ausgewählt wird.
Bleifrei feuerverzinktes Produkt, das mit dem Verfahren gemäß 1 hergestellt ist und sich auf ein bleifrei feuerverzinktes Blech bezieht, dessen Zinküberzug mindestens 600 g/m² erreicht, wobei die verwendete flüssige Zinkschmelze, bezogen auf das Gewicht, aus 98 bis 99% Zink, 0,2 bis 1,0% Aluminium und weniger als 1% Spurenelementen besteht.
Produkt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Spurenelemente ein Element aus der Gruppe Molybdän, Wismut, Silber, Titan, Nickel oder irgendeine beliebige Kombination dieser Elemente ausgewählt wird.