DE1159726B

DE1159726B - Verfahren zum Feuerverzinken von Eisengegenstaenden

Info

Publication number: DE1159726B
Application number: DEG27036A
Authority: DE
Inventors: Joseph Leroy Greene; Royal Oak; James Carl Holzwarth
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1958-05-14
Filing date: 1959-05-12
Publication date: 1963-12-19

Description

Verfahren zum Feuerverzinken von Eisengegenständen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Feuerverzin'ken von Eisengegenständen.
Die Feuerverzinkung schützt Eisenmetall, insbesondere Eisenblech, das notwendigerweise der Korrosionswirkung durch das Wetter ausgesetzt werden muß. Man hat feuerverzinkte Bleche für die Verwendung von Kraftfahrzeugrahmen in Betraoht gezogen, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion, besonders auf deren Innenseite zu verbessern, wo die Rostbildung im allgemeinen besonders stark ist. Die handelsüblichen feuerverzinkten Bleche, die auf beiden Seiten einen Zinküberzug haben, konnten jedoch wegen der Haftung des Zinks an den Elektrodenspitzen, die beim Widerstandsschweißen der feuerverzinkten Teile verwendet werden, niemals allgemeine Verwendung für Rahmenkonstruktionen von Kraftfahrzeugen finden. Außerdem ist die Oberflächengüte von feuerverzinkten Blechen für die Außenseite der Rahmen im allgemeinen derjenigen blanker Bleche unterlegen.
Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, Rahmenteile aus feuerverzinkten Blechen herzustellen, die nur auf einer Seite einen Zinküberzug haben, wobei die verzinkte Fläche für die Innenseite verwendet werden kann. Dann erhält man einen Schutz auf der Innenseite, wo er am meisten gebraucht wird, während die Außenseite zur Erleichterung des Schweißens und der Oberflächenbehandlung ohne Überzug bleibt. Die Außenseite wird durch die übliche Lackierung geschützt.
Ein Verfahren zum teilweisen Feuerverzinken von Eisengegenständen ist bereits aus der deutschen Patentschrift 877 234 bekannt. Nach diesem Verfahren wird auf die nicht zu verzinkende Fläche des Gegenstandes ein beim Verzinken nicht angreifbarer ofentrocknender Lack aufgetragen, der sodann im Ofen getrocknet wird. Anschließend werden die Gegenstände durch ein Beiz-, durch ein Flußmittel-und schließlich durch das Zinkbad geführt. Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß sich die Lackschicht nicht oder nur schwer wieder entfernen läßt. Dieses Verfahren kommt deshalb nur in solchen Fällen in Frage, in denen die nicht verzinkten Teile gegen Korrosion geschützt werden sollen; wenn jedoch die nicht verzinkten Teile weiterbearbeitet werden sollen, ist das bekannte Verfahren unbrauchbar. Hier schafft die Erfindung Abhilfe.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feuerverzinkung von Eisengegenständen, bei denen ein nicht zu verzinkender Teil vorher mit einem Überzug einer beim Verzinken nicht angreifbaren Substanz abgedeckt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß als nicht angreifbare Substanz ein Alkalialuminat, vorzugsweise Natriumaluminat, verwendet wird, das in Form einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von wenigstens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, das Alkalialuminats aufgetragen und nach der Feuerverzinkung abgewaschen wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird der Eisengegenstand einer reduzierenden Behandlung bei erhöhter Temperatur unterworfen, nachdem das Alkalialuminat aufgetragen worden ist, jedoch bevor die Feuerverzinkung durchgeführt wird.
Das Verfahren der Erfindung gestattet die Verwendung der üblichen Feuerverzinkungsverfahren. Bei einem bequem durchzuführenden Verfahren zum Aufbringen eines Zinküberzuges auf nur einer Seite eines Stahlbleches wird das Blech zuerst gereinigt, indem man es in ein Reinigungsbad eintaucht, das ein Reinigungsmittel enthält. Jedes übliche Entfettungs- oder Reinigungsverfahren, beispielsweise durch elektrolytisches Ätzen oder Dampfentfettung, kann statt dessen verwendet werden.
Nachdem das Blech gereinigt ist, wird eine Seite mit einem Überzug versehen, der aus einer wäßrigen Lösung eines Alkalialuminates besteht, die vorzugsweise einen kleinen Zusatz eines Netzmittels enthält. Ein Alkalialuminatüberzug in einer Stärke von 0,025 bis 0,05 mm wurde als ausreichend festgestellt. Die Lösung kann durch Aufstreichen mit dem Pinsel oder andere Verfahren, beispielsweise durch Spritzen oder mittels Auftragsrollen, aufgebracht werden. Eine zu diesem Zweck vorzugsweise verwendete wäßrige Lösung enthält ungefähr 20 Gewiohtsprozent Natriumaluminat (NaAIOz) und ungefähr 0,3 Gewichtsprozent Polyoxyäthylen-Sorbit-Monolaurat als Netzmittel.
Zwar wird eine 20%ige Natriumaluminatlösung bevorzugt, jedoch können auch Natriumaluminatlösungen geringerer Konzentration bis zu 5 Gewichtsprozent verwendet werden. Unterhalb dieser Konzentration hat das Natriumaluminat die Neigung, zu zerfallen und Natriumhydroxyd und einen Niederschlag von Aluminiumoxyd zu bilden. Diese unerwünschten Stoffe würden also auf das Blech aufgetragen, wenn eine Konzentration von weniger als 5 Gewichtsprozent verwendet wird. Konzentrationen von Natriumaluminat über 20% sind ebenfalls brauchbar; die obere Grenze ist durch die Sättigungskonzentration des Natriumaluminates bestimmt.
An Stelle des Natriumaluminates können auch andere Alkalialuminate oder Mischungen von Alkalialuminaten verwendet werden. Natrium- und Kahumaluminate werden aber bevorzugt, da sie leicht erhältlich und in Wasser sehr gut löslich ,sind. Lithiumaluminat ist wegen seiner geringen Löslichkeit in Wasser weniger brauchbar. Andere A1kalialuminate, beispielsweise Rubidium- oder Caesiumaluminate, sind in der Praxis beschränkt verwendbar, da diese Alkalimetalle selten und verhältnismäßig teuer sind.
Allgemein wurde festgestellt, daß jedes nicht ionisierende Netzmittel, welches in starken alkalischen Lösungen nicht zerfällt, brauchbar ist. Beispiele von Netzmitteln, die erfolgreich angewendet wurden, sind Sorbit-Monooleate und Mischungen von Polyäthylenoxyd und Polypropylenoxyd. Vorzugsweise wird das Netzmittel in kleinen Mengen zugesetzt, so daß sich die Alkälialuminatlösung auf das gereinigte Blech wirksam aufbringen läßt.
Nachdem die Alkalialuminatlösung auf die eine Seite des Stahlbleches aufgebracht ist, wird das Blech vorzugsweise auf eine Temperatur von 120 bis 150° C ,so lange erhitzt, bis die Alkalialuminatlösung getrocknet ist. Es wurde festgestellt, daß bei dieser Trocknung auch Temperaturen bis zu 370°C verwendet werden können, wodurch eine sehr schnelle Trocknung möglich ist. Versuchsergebnisse deuten darauf hin, daß das Trocknen und Einbrennen des Natriumaluminatüberzuges bei 315 bis 370° C eine Oxydation des Stahles unter dem NatriumaIuminatüberzug hervorruft, daß dieses Oxyd aber während des folgenden Reduktionsvorganges wieder reduziert wird und eine saubere Oberfläche entsteht.
Nachdem der Natriumaluminatüberzug getrocknet ist, wird das Blech bei einer Temperatur von ungefähr 760° C hinreichend lang, gewöhnlich ungefähr 5 Minuten, in eine reduzierende Atmosphäre gebracht, um alle Oxyde auf dem Metall zu reduzieren. Auch Reduktionstemperaturen von 677 bis 788° C mit entsprechender Änderung der Einwirkungsdauer ergeben zufriedenstellende Resultate. Eine reduzierende Atmosphäre von Wasserstoff mit einem Taupunkt von 27° C hat sich zu diesem Zweck als zufriedenstellend erwiesen. Eine andere geeignete Reduktionsatmosphäre enthält 12,5 % Wasserstoff, 10,50% Kohlenoxyd, 5,0% Kohlendioxyd, 0,50/0 Methan, 0,80/a Wasser und 70,7% Stickstoff. Eine weitere geeignete Reduktionsatmosphäre ist gekrac'ktes Ammoniak mit einem Taupunkt von ungefähr 27° C.
Nach der Reduktion wird das Blech noch unter der schützenden, reduzierenden Atmosphäre 5 bis 30 Sekunden in geschmolzenes Zink getaucht, das auf einer Temperatur von ungefähr 455° C gehalten wird. Nach dem Tauchen läßt man das Blech abkühlen und den LUberzug erstarren, indem man das Blech eine entsprechende Strecke frei durch die Luft bewegt. Der Natriumaluminatüberzug wird durch eine einfache Wasserspülung und Bürsten entfernt.
Der Alkalialuminatüberzug bleibt während der Feuerverzinkung auf dem Blech und verhindert das Anhaften von Zink an den mit Al'kalialuminatüberzug versehenen Stellen. Er kann aber leicht wieder entfernt werden, um eine saubere Eisenfläche zu erhalten, die sich leicht schweißen läßt oder eine andere Oberflächenbehandlung zuläßt. Alkalialuminatüberzüge scheinen einzig in ihrer Fähigkeit zu sein, die Haftung von Zink zu verhindern und trotzdem nach der Behandlung in der reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 680° C und darüber wieder leicht entfernt werden zu können.
Das Feuerverzinkungsbad kann in bekannter Weise einen kleinen Zusatz von Aluminium enthalten, um die Bildung von Eisen-Zink-Verbindungen zu unterdrücken, und kann außerdem geringe Zusätze anderer Metalle, beispielsweise Blei, Antimon, Cadmium und Zinn entweder einzeln oder in verschiedenen Verbindungen enthalten, um die Qualität des Zinnüberzuges zu verbessern.
Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchführbar.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Feuerverzinken von Eisengegenständen unter vorheriger Abdeckung der nicht zu verzinkenden Teile der Gegenstände mit einer beim Feuerverzinken nicht angreifbaren und anschließend abwaschbaren Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht angreifbare Substanz eine wäßrige Lösung eines Alkalialuminats, vorzugsweise Natriumaluminat, mit einem Gehalt von wenigstens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, an Alkalialuminat aufgetrocknet wird.
2. Verfahren nach _ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisengegenstand nach dem Auftrocknen der Alkalialuminatlösung und vor dem Feuerverzinken einer reduzierenden Behandlung bei erhöhter Temperatur unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkalialuminatlösung ein an sich bekanntes nicht ionisches Netzmittel, wie Polyoxyäthylen-Sorbitan-Monolaurat, das in stark alkalischer Lösung nicht dissoziiert, zugesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 70 993, 691658, 877234.