DE1458257C - Verfahren zum Beschichten eines Metallbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines zu Beginn des Beschichtungsvorganges kalten Metallbandes, vorzugsweise aus Stahl, mit kaltem, oxydalionsempfindlichem Metallpulver, wie Pulver aus Aluminium, Blei, Zink. Zinn, Kupfer oder Titan.

Bei bekannten Verfahren der vorerwähnten Art wird die Wärme dem Sintergut ausschließlich aus der Umgebung des Metallbandes zugeführt, und die für die Beschichtung erforderliche Druckanwendung erfolgt statisch. Besteht das Sintergut aus Aluminiumpulver oder einem ähnlichen, zur Oxydation neigenden Werkstoff in Pulverform, so bedingt der die Pulverteilchen umkleidende Oxidfilm eine erhebliche Erschwerung des Sintervorgangs. Bei der ausschließlichen Wärmezufuhr aus der Umgebung des Metallbandes und statischer Driickanvvendung gelingt erfahrungsgemäß das für einen wirksamen Sintervorgang erforderliche Aufbrechen des Oxidfilms der Pulverteilchen nicht in ausreichendem Maße, so daß der unerläßliche enge und dauerhafte Metall-Metall-Kontakt der Pulverteilchen untereinander und zwischen diesen und der Metallband-Obertläche nicht erzielbar ist.

Man hat ferner das Metallband und das Beschichtungspulver durch einen Vorwärniofcn geführt, wodurch, namentlich bei Aluminiumpulver, eine übermäßige Oxydation desselben eintritt, so daß auch auf diesem Wege eine dauerhafte Beschichtung nicht zu erreichen ist.

Auch die ebenfalls bereits bekannte Wärmezufuhr nach oder während der Verdichtung des Beschichtungspulvers durch eine äußere, unbewegliche Wärmequelle, wie einen Ofen oder ein beheiztes, ortsfestes Preßgesenk, führt aus denselben Gründen zu den gleichen unbefriedigenden Ergebnissen.

Bekannt ist auch das Erhitzen des zu beschichtenden Metalls, worauf die Aufbringung des Beschichtungspulvers erfolgt und sich das Warmwalzen des Ganzen anschließt. Bei diesem bekannten Verfahren geht der Wärmefluß vom Ofen zum zu beschichtenden Metall und von dort zum Beschichtungspulver, während die zur Verdichtung des letzteren verwendeten Walzen dem Beschichtungspulver wieder in erheblichem Ausmaß Wärme entziehen, so daß auch hier keine befriedigenden Ergebnisse zu erzielen sind.

Schließlich sind auch Beschichtungsverfahren bekannt, die im Wege eines Kaltpreß Vorganges und eines anschließenden Sinterprozesses durchgeführt werden, wobei auch der zu beschichtende Werkstoff selbst erst durch Sintern aus einem Metallpulver hergestellt wird, so daß auf diesem Wege nur ein Produkt von verhältnismäßig geringer Elastizität und Zugfestigkeit herstellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das kontinuierliche Beschichten eines fertigen Metallbandes von erheblicher Elastizität und Zugfestigkeit, vorzugsweise aus Stahl, mit einem oxydationsempfindlichen Metallpulver, wie Pulver aus Aluminium, Blei, Zink, Kupfer oder Titan, zu ermöglichen, ohne daß dabei die -vorerwähnten Nachteile der bekannten Verfahren auftreten, und ohne daß kostspielige Vorkehrungen zur Durchführung der Erhitzung in einer Schutzgasatmosphäre zwecks Vermeidung der störenden Oxydationserscheinungen erforderlich sind.

Erfinclungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das eingangs erwähnte Verfahren so durchgeführt wird, daß das Metallband samt aufgestreuter Pulverschicht in Normalatmosphäre durch ein Druckwalzenpaar hindurchgeführt wird, welches eine Temperatur von 95 bis 105 grd über der Rekristallisationstemperatur des Metallpulvers aufweist.
Die gesamte Wärme für das erfindungsgemäße Verfahren wird also von den geheizten Druckwalzen und durch die auf Grund der beim Verdichten der Pulverschicht und des Metallbandes aufgewendeten Arbeit entwickelte Wärme geliefert. Das Verfahren

ίο nach der Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten Sinterverfahren vor allem dadurch in vorteilhafter Weise, daß weder das Metallpulver noch das Metallband vor dem Walzvorgang erwärmt wird, wobei aber trotzdem das Metallband das WaIzwerk mit völlig verfestigter und mit ihm fest verbundener Beschichtung oder mindestens in einem solchen Zustand verläßt, daß ein oder mehrere zusätzliche Walzdurchgänge die Verfestigung vervollständigen.

Will man eine doppelseitige Beschichtung des Metallbandes durchführen, so kann man in der Weise vorgehen, daß die Unterseite des Metallbandes £k nach erfolgter Beschichtung der Oberseite in derselben Weise beschichtet wird.

Die doppelseitige Beschichtung eines Metallbandes läßt sich aber auch in der Weise durchführen, daß beide Seiten des Metallbandes während eines einzigen Arbeitsganges, nämlich während des Vor- und Rücklaufs durch ein Triowalzgerüst, beschichtet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beispielsweise zwei Durchführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer kontinuierlich arbeitenden Einrichtung zum einseitigen Beschichten eines Metallbandes mit Metallpulver unter Verwendung von geheizten Druckwalzen gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, die die beidseitige Beschichtung des Metallbandes mit Metallpulver in einem einzigen Arbeitsgang veranschaulicht. . / Mit Hilfe der beschriebenen neuartigen Beschichtungstechnik wurde Stahlblech mit vielen verschiedenen Werkstoffen beschichtet. Das Aufbringen von Zinn-, Zink-, Blei- und Aluminiumpulver auf Stahl wurde durchgeführt. Praktisch ist jede beliebige andere Art von Metallbeschichtung möglich, wobei der einzige Grenzfaktor die maximale Arbeitstemperatur der Druckwalzen zu sein scheint.

In Fig. I ist eine Anlage zur Erzeugung einer einseitigen, kontinuierlichen Metallbandbeschichtung veranschaulicht. Das zu beschichtende Metallband 1 wird von einer Rolle 2 abgezogen, so daß das Metallband über einen Tisch 3 mit einer Reihe von frei drehbaren Rollen 4 läuft. Aus einem Trichter 6 wird Metallpulver 5 auf das vorlaufende Metallband 1 aufgebracht, wobei eine Abstreichklinge 7 eine

gleichmäßige Verteilung 8 des Metallpulvers auf dem Band bewirkt. Das mit dem Pulver beschichtete Band läuft in das Walzgerüst 9 ein und wird zwischen den Druckwalzen 10 und 11, die bis auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatür des Metallpulvers erwärmt sind, gepreßt, so daß ein festes Haften des Pulvers an dem Metallband erzielt wird. Die Druckwalzen können durch in ihrem Innern angebrachte elektrische Widerstandsheiz-

elemente, durch Hochfrequenz-Induktionsspulen oder durch unmittelbare Flammeneinwirkung erwärmt werden. Unmittelbar nach dem Verlassen des Walzgerüsts 9 kommt das beschichtete Band 12 mit einem Kühlmittel, beispielsweise mit Sprühwasser 13, in Berührung, so daß ein Oxydieren verhindert wird. Das fertige Erzeugnis wird zu einer Rolle 14 aufgewickelt.

Wenn beide Seiten des Bandes beschichtet werden sollen, kann das einseitig beschichtete Band über eine frei drehbare Rolle gewendet, auf seiner unbeschichteten Seite mit Pulver beschichtet und, wie in F i g. 2 gezeigt, zwischen dem unteren Walzenpaar eines Triowalzgerüstes hindurchgeführt werden.

Die Einrichtung ist im Grunde die gleiche wie die nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das Walzgerüst 9 ein Triowalzgerüst ist. An Stelle der Aufwikkelvorrichtung 14 nach F i g. 1 ist eine Wenderolle 15 vorgesehen, um die das einseitig beschichtete Metallband 12 herumläuft. Aus dem Trichter 16 wird Metallpulver auf die gewendete Seite, d. h. die Rückseite, des Bandes 12 aufgebracht, wobei die Abstreichklinge 17 eine gleichmäßige Verteilung 18 des Pulvers bewirkt. Das Band läuft zwischen erwärmten Druckwalzen 11 und 19 hindurch, zwischen denen die Verfestigung des Pulvers stattfindet, worauf es durch eine Wassersprühvorrichtung 20 abgeschreckt wird. Wie bei 21 gezeigt, läuft es weiter zu der Aufwickelvorrichtung 22.

Zum Beschichten von Platten werden diese mit Hilfe eines Förderbandes unter dem das Metallpulver aufbringenden Trichter hindurchbewegt und einzeln gewalzt. Die Platten können beidseitig beschichtet werden, indem sie nacheinander durch zwei Walzgerüste hindurchgeführt werden.

Aluminiumbeschichteter Stahl und bleibeschichteter Stahl wurden durch Abschleifen von etwa 1,5 mm dickem Stahlband und Aufbringen einer 3 bis 6 mm dicken Metallpulverschicht auf das Band hergestellt. Das kalte Band wurde dann zwischen den Druckwalzen eines mit einer Walzgeschwindigkeit von 12 bis 15 m/Min, arbeitenden, 13 bis 20 cm breiten Walzgerüstes hindurchgeführt. Die Druckwalzen wurden auf 400 bis 450 grd vorgewärmt. Das beschichtete Stahlband ließ sich um 180° biegen, ohne daß ein Abspringen oder Absplittern der Beschichtung von dem Band auftrat. In der nachstehenden Tabelle sind die empfehlenswerten Beschichtungsbedingungen angegeben:

Beschichten von Kohlenstoffstahl

mit verschiedenartigem Metallpulver

mit dem Warmwalzen-Beschichtungsverfahren

Metallpulver	Beschichtungs- temperatur 0C	Druckwalzen temperatur 0C
Aluminium Blei Zink Zinn Kupfer Titan	450 bis 600 200 bis 300 300 bis 400 100 bis 200 600 bis 800 1000 bis 1100	400 bis 700 300 bis 400 400 bis 500 200 bis 300 700 bis 900 1100 bis 1200

Das Beschichten von Platten oder Bändern mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sehr erwünschte Eigenschaften und Vorteile, von denen nachstehend einige aufgeführt sind:

a) Stahl kann auf Grund der niedrigen Kosten des verwendeten Werkstoffs und der Einfachheit der Verarbeitung bei geringeren Kosten beschichtet werden als mit Hilfe der bisher bekannten, zum Beschichten verwendeten Verfahren.

b) Bei dem herkömmlichen Plattieren muß das Band, z. B. aus Stahl, sorgfältig maschinell bearbeitet und dann gereinigt werden, worauf es mit dem Plattiermetall, z. B. Kupfer, zusammengefügt wird. Darauf muß die Kantennaht zwischen den beiden Bändern (oder Platten) durch Walzendruck verschweißt werden. Die aus Grundmetall und Plattiermetall bestehende Einheit muß dazu erhitzt werden, was die hier unerwünschte Oxydation der Metalloberflächen begünstigt. Mit Hilfe der Erfindung wird es möglich, Stahl bei einem Minimum von Oberflächenvorbereitung zu beschichten, wobei in der Regel ein leichtes Schleifen der Stahloberfläche ausreicht. Eine metallurgische Bindung des Beschichtungspulvers an das Band kann üblicherweise mit weniger als 50% Dickenreduzierung des Stahlbandes in einem oder zwei Durchgängen erreicht werden, so daß die Verarbeitungskosten auf einem Mindestwert gehalten werden.

c) Das Verfahren ist kontinuierlich, so daß sehr hohe Ausstoßzahlen erreicht werden. Die Länge und Breite des erzeugten beschichteten Bleches oder Bandes ist nur durch die Länge und Breite des Grundmetalls oder durch die Breite der Druckwalzen des Walzgerüstes begrenzt.

d) Beschichtetes Blech oder beschichtete Bänder von fast jeder Dicke können durch Veränderung der Dicke des zu beschichtenden Halbzeugs erzeugt werden. Das Verfahren nach der Erfindung ist vorteilhaft bei der Herstellung von dünnem beschichtetem Material, weil bei ihm die Notwendigkeit einer Beiz-, Elektroplattier-, Galvanisier- oder Warmtauchausrüstung in Fortfall kommt. Es ist auch zweckmäßig bei der Herstellung von dickem beschichtetem Blech, da es eine geringere Anfangsdicke erfordert und bei ihm die aufwendige Ausrüstung, die zur zufriedenstellenden Vorbereitung der Oberfläche von dickem Blech erforderlich ist, hinfällig wird.

e) Das Beschichten von Stahl kann selbst dort in Luft ausgeführt werden, wo das Metallpulver bei den hohen Temperaturen der Druckwalzen zum Oxydieren neigt. Da das Metallpulver so rasch verdichtet wird, hat es vor seinem vollständigen Verfestigen nur wenig Gelegenheit zum Oxydieren.

f) Bei den bisher bekannten Beschichtungsverfahren, bei denen Techniken zum Vor- oder Nachwärmen des Metallpulvers verwendet werden, mußten zur Verhinderung einer Oxydation des Metallpulvers in der Regel Schutzatmosphären verwendet werden.

Dies macht eine komplizierte Ausrüstung erforderlich und äußert sich in höheren Betriebskosten als bei dem Verfahren nach der Erfindung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines zu Beginn des Beschichtungsvorganges kalten Metallbandes, vorzugsweise aus Stahl, mit kaltem oxidationsempfindlichem Metallpulver, wie Pulver aus Aluminium, Blei, Zink, Zinn, Kupfer oder Titan, dadurchgekennzeichnet, daß das Metallband samt aufgestreuter

Pulverschicht in Normalatmosphäre durch ein Druckwalzenpaar hindurchgeführt wird, welches eine Temperatur von 95 bis 105 grd über der Rekristallisationstemperatur des Metallpulvers aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Metallbandes nach erfolgter Beschichtung der Oberseite in derselben Weise beschichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten des Metallbandes während eines einzigen Arbeitsganges, nämlich während des Vor- und Rücklaufs durch ein Triowalzgerüst, beschichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen