DE1621319A1 - Verfahren zum Beschichten von Stahl mit Zink - Google Patents

Description

ßepublic Steel Corporation, Cleveland / Ohio )y.St.v_eA.)

Verfahren zum Beschichten von Stahl mit Zink

Die Erfindung bezieht sich auf da.s iuetaliisieren von Stahl im Vakuum und im besonderen auf die Herstellung eines haftenden Belags aus Zink auf Stahlflachen durch Aufdampfen von metallischem Zink im Vakuum. Die Erfindung betrifft in erster Linie verbesserte -Verfahren zum Erzeugen solcher Beläge aus Zink auf Stahl durch Aufdampfen sowie die fertigen Gegenstände, z.Be aus Stahl, die einen haftenden glatten Zinkbelag der genannten Art tragen. .

kit Zink beschichtetes Stahlblech in Streifen- oder anderer Form, ganz gleich ob kalt- oder heißgewalzt weist für viele Verwendungszwecke große Vorzüge auf, da durch die Beschichtung die Korrosion und das Verrosten vermieden oder vermindert wird. Obwohl lange Zeit; galvanisierter Stahl weitgehende Verbrei-

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Verbreitung gefunden hatte, d.h„ ein Stahl mit einem Zinkbelag, der nach dem Heißtauchverfahren hergestellt wurde, so hat doch die Art der Oberfläche solcher Beläge deren Verwendung in vielen Fällen verhindert z.B. in der Kraftfahrzeugindustrie, z.B. als Karosserie, und zwar besonders wegen der verhältnismäßig rauhen Oberfläche der galvanisierten Schicht. Da die auf solche Stahlbleche aufgetragenen Lacke und Farben dem Erzeugnis ein glattes und glänzendes Aussehen verleihen sollen, so hat die rauhe Oberfläche die Verwendung solcher galvanisierter Stahlbleche auf diesen und anderen Gebieten in den meisten Fällen verhindert. Obwohl durch Elektroplattierung mit Zink eine befriedigende glatte Außenseite erzielt werden kann, so ist dieses Verfahren doch verhältnismäßig kostspielig, aus welchem Grunde ein solcher Stahl für die Hersteller von Kraftfahrzeugen und für andere Industrien unbeliebt war.

Mt der Metallisierung im Vakuum, wobei ein metall aus dessen Dampf niedergeschlagen wird, können bekanntlich sehr glatte Flächen und im allgemeinen wirtschaftlicher erzeugt werden als mit dem elektrolytischen Niederschlagen, besonders wenn es sich um Beläge von verwertbarer Dicke handelt. Überdies kann diese Dicke beim Aufdampfen ohne Schwierigkeit auf jeden gewünschten Wert gebracht werden zum Unterschied vom Heißtauchverfahren, bei dem es schwierig oder unmöglich ist einen anderen Belag zu erzielen außer einem verhältnismäßig dicken Belag, der für manche Verwendungszwecke unnötig stark und daher unnötigerweise teuer ist. Obwohl bei Stahl eine befriedigende Beschichtung durch. Aufdampfen einer Anzahl von Metallen im besonderen von Aluminium erzielt werden könnte, so hat sich jedoch unglücklicherweise

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gezeigt, dass aufgedampfte Zinkbeläge nicht gut haften. Selbst bei ungewöhnlich gründlicher Reinigung vor dem ketallisleren im Vakuum blätterten die auf diese Weise auf Stahl aufgebrachten Zinkschichten ab oder schälten- sich ab, wenn die beschichtete Fläche gebogen wurde. Diese Schwierigkeit ist besonders in der Kraftfahrzeugindustrie und au± anderen Gebieten kritisch, da die Stahlbleche gebogen und vielfältig geformt und oftmals verhältnismäßig tief gezogen werden müssen, und zwar in einem Ausmaß, bei dem eine tatsächliche Verformung oder Reckung des Metalls erfolgt.

Die Erfindung sieht, daher ein Verfahren zum Erzeugen von Zinkbelägen auf Stahlgegenständen durch Aufdampfen im Vakuum vor sowie Gegenstände, die aus diesem Erzeugnis hergestellt sind, wobei die Zinkschicht mit im wesentlichen jeder gewünschten Stärke fest und dauerhaft haftet und selbst bei starkem Biegen oder bei einer ähnlichen Bearbeitung des Bleches oder eines gleichwertigen Produktes sich nicht von der Unterlage löst,

' Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Stahlfläche ein haftender überzug aus Gold, Silber, Kupfer oder Messing aufgebrächt wird, und dass danach auf der in dieser Weise beschichtetea Fläche durch Aufdampfen ein Zinkbelag erzeugt wird.

Anscheinend wird durch ein gewisses gegenseitiges Eindringen aer Schichten oder durch mindestens durch eine enge Verkettung der Zinkmoleküle mit den Molekülen des gewählten Unterlagemetalls eine volle und wirksame Haftung erzielt, wobei das Unterlagemetall an sich dadurch gekennzeichnet ist, dass es entweder sich mit der Stahlfläche legiert oder auf andere Weise ver-

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verbindet und dadurch wirksam haftet.

Obwohl der erste Belag, z.B. aus Kupfer oder Messing . gleichfalls durch Aufdampfen erzeugt werden kann, so wird nach einem weiteren und vorteilhaften Merkmal der Erfindung dieser erste Belag durch ionisches .Niederschlagen aus einem wässerigen Medium entweder durch einfache Versetzung oder durch elektrolytisehe Wirkung erzeugt. Beispielsweise kann die gereinigte Stahlflache in eine Kupfersalzlösung, z.B. in Kupfersulfat eingetaucht werden, wobei als Folge der an sich bekannten Reaktion der Verdrängung der Kupferionen durch Eisen ein dünner Kupferbelag niedergeschlagen wird. In einigen fällen kann auch mit besonderem Vorteil das Kupfer durch ein kurzzeitiges Elektroplattieren niedergeschlagen werden, d.h» direkt auf die Stahlfläche. Auf diesen nach den genannten Verfahren erzeugten Kupferbelägen haftet die durch Aufdampfen erzeugte Zinkschicht höchst befriedigend. Die Dicke der Schicht kann mühelos bestimmt werden, ct.h. in dem Sinne, dass im allgemeinen nur ein sehr dünner üupferbelag erforderlich ist. Da nur eine sehr kurze chemische Behandlung erforderlich ist, so sind die Kosten verhältnismäßig gering, ganz gleich ob das Tauchverfahren oder die it lektroplattierung angewendet wird, und tatsächlich kann dieser Arbeitsvorgang ganz einfach in die fieinigungsstufen eingeschaltet werden, z.B. als Schlusstufe, nachdem das Stahlband oder die Bleche in den verschiedenen Bädern

behandelt und abgespült worden sind, die zum Entfernen von Oxyd, Fett, Schmutz und dergleichen erforderlich sind.

•Nach dem Aufbringen des Belags aus Kupfer, Lessing usw. (Messing kann selbstverständlich nach den herkömmlichen Verfahren aufgebracht werden) braucht die Fläche z.B. in einfachem Wasser

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nur abgespült und getrocknet zu werden, bevor die Metallisierung im Vakuum erfolgt. Natürlich, muss das z.B. mit Kupfer überzogene Blech staubfrei gehalten werden und für kurze Zeit unter Bedingungen aufbewahrt werden, bei denen keine wesentliche Oxydation erfolgt. Das Aufdampfen des Zinks erfolgt dann nach dem herkömmlichen jVietallisierungsverfahren vorzugsweise in der Weise, dass eine Zinkdampfströmung in der Beschichtungskammer auf die Fläche des zu behandelnden Stahls gerichtet wird, wobei das Stahlband, der Stahldraht oder ein anderer Gegenstand beständig vorwärtsbewegt wird. Das Zink schlagt sich fortlaufend in verfestigter Form und als ein sehr glatter Belag nieder und kann in jeder gewünschten Dicke aufgebracht werden wenigstens bis zu dem Punkt, an dem das Zink geschmolzen bleibt oder diesen Zustand aufrecht zu erhalten sucht. Z.B. sind Zinkbeläge mit einer Dicke von ungefähr 0,025 mm sehr befriedigend und weisen eine Korrosionsfestigkeit auf, die der im Heißtauchverfahren hergestellten Beläge gleichwertig ist. Die fertigen Stahlerzeugnisse in Form von Blechen, Bändern, Platten, Drähten, Stangen, Stäben usw. sind durch eine ausgezeichnete Haftung der Zinkschicht gekennzeichnet sowie durch eine vollständig glatte Außenseite, die frei von den Unebenheiten oder flauheiten ist, die galvanisierte Produkte im allgemeinen aufweisen. Der Grund für das ungewöhnliche Ergebnis des Verfahrens und das wirksame Haften des Belags auf dem fertigen Gegenstand ist noch nicht völlig geklärt besonders angesichts des ümstandes, dass eine Anzahl anderer Metalle z.B. Aluminium bei einem direkten Auftragen auf Stahl sehr gut haftet. Is wird angenommen, dass die Schwierigkeit des Haftens des aufgedampften Zinks, dadurch entsteht, dass die Moleküle des Zinkdampfes verhältnis-

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verhältnismäßig langsam wandern, und weil die Zinkmoleküle aus diesen oder anderen Gründen sich weniger leicht kondensieren. Es ist jetzt bekannt, dass Aluminiummoleküle mit ungefähr der doppelten Geschwindigkeit wandern wie die Zinkmoleküle, woraus zu schließen ist, dass das entsprechend geringe jmoment des Zinkdampfes einen Faktor bei dessen -gewöhnlich schlechten Haftens darstellt. In demselben Sinne kann bei dem Niederschlagen der Zinkmoleküle oder -p^btikel die Tendenz bestehen, von der Fläche wieder zurückzuprallen im Gegensatz zur Kondensation des AIuminiumdampfes. Es ist in jedem Falle eine Tatsache, dass bei einem vorgehenden Aufbringen eines Belags aus Kupfer (oder einem anderen der genannten Metalle) der Zinkdampf sich in voll haftendem Zustand kondensiert, wobei offenbar die Zinkmoleküle in das Kupfer eindringen, wie oben erläutert, v/ird auf eine Kupferun-_ terlage eine sehr dünne Zinkschicht aufgebracht, so ist die resultierende Oberfläche gelblich oder wie Messing gefärbt, ein Beweis für ein gegenseitiges Durchdringen der Metalle, so dass die Theorie glaubhaft.erscheint, dass der Kupferbelag sozusagen das Einbetten der sich langsam bewegenden Zinkmoleküle in einer Weise zulässt, die bei einer blanken'Stahlfläche nicht erreichbar ist.

Obwohl anfangs angenommen wurde, dass der mehrschichtige Belag eine Kupfer-Zink-Verbindung bilden könnte und zu einer beschleunigten Korrosion des Zinks führen würde, haben Versuche ergeben, dass dies anscheinend nicht erfolgt, d.h. unter Bedingungen, die eine Korrosion vereursachen wür&@m Das an eich erwünschte Ausbleiben dieses Ergebnisses ist gleichfalls noch nicht völlig geklärt, obwohl die Kupfer-Zink-Legierung

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möglicherweise als Puffer wirkt. Vias die mechanischen Eigenschaften des Belags anbelangt, so ist es weiterhin möglich, dass die Unterschicht von einem Metall gebildet wird, das bei niedrigen l'emperaturen Legierungen bildet im Gegensatz zu Stahl und Eisen, wohingegen der sich kondensierende Zinkdampf eine blanke Stahlfläche nicht so weit erhitzen kann, dass an der Zwischenfläche eine Legierung gebildet wird, die sich viel leichter mit Lupfer bildet, während das Kupfer seinerseits an sich imstande ist, sich sehr nahe an die Stahlfläche anzulegen und daher besser an dieser haftet.

Wie bereits bemerkt, ist der direkt auf die Stahlfläche aufgebrachte Belag aus Kupfer, Messing, Gold oder Silber verhältnismäßig dünnund -weist eine Stärke von z.B. 0,25 x 1/40.000 mm und vorzugsweise von 0,5 χ 1/40.000 mm bis zu 100 χ 1/40.000 mm auf. Xn einigen Fällen kann der Belag sogar noch dünner sein und weist vermutlich eine Stärke von einigen wenigen iviolekülen auf (obwohl zurzeit eine Einzelmoleicülarschicht nicht geeignet zu sein scheint), besonders bei Verwendung von Gold und anscheinend auch unter gewissen Umständen bei Silber und Kupfer. Obwohl Beläge mit einer über dem genannten oberen Grenzwert von 1/400 mm liegenden Dicke vermutlich nicht nachteilig sind, so ist aus wirtschaftlichen Gründen eine so dünne Schicht wie möglich anzustreben, iin Belag mit einer Dicke von 1/80Q0 mm oder im allgemeinen viel weniger wird für völlig ausreichend gehalten.

Wie bereits bemerkt, Kann der Belag aus Kupfer, Messing oder aus einem anderen Metall auf verschiedene Weise erzeugt werden; jedoch erscheint ein ionischer rJiedersehlag aus eine*r Lösung ungewöhnlich geeignet und vorteilhaft. Eine Plattierung

einfach

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-einfach durch Eintauchen ist ziemlich wirksam, obwohl zum Erzielen der günstigsten Ergebnisse eine Begulierung des pH-Wertes der benutzten Lösung erforderlich sein, um eine Verschwendung von üupfer zu vermeiden. Das heißt, die Immersionspiattierung hängt von der Aktivität der Stahlfläche ab und kann bei verschiedenen Stahlsorten und verschiedenen Oberflächen veränderlich sein. Im Gegensatz hierzu ergeben sich bei der Elektroplattierung im allgemeinen keine solchen Unterschiede, und dieses Verfahren kann in der herkömmlichen V/eise zu beeinflusst werden, dass ein Belag mit jeder gewünschten Störke erzeugt wird. Bei Gold, Silber und Messing ist das Elektroplattieren ebenso wirksam, und mit den herkömmlichen Verfahren können Beläge der gewünschten Art erzeugt werden. Weniger edle Metalle als die obengenannten Metalle können anscheinend keinen wirksamen Grundbelag bilden, d.h.

die Haftung der Zinkschichten wird nicht erhöht, wenn diese durch

und
Aufdampfen niedergeschlagen werden,/wenn Metalle wie Kadmium, Eisen oder Blei verwendet werden, und auch mit Wickel oder Zinn wurden keine befriedigenden Ergebnisse erzielt. Ebenso bewirkte auch Aluminium keine verbesserte Haftung des Zinks, und ebensowenig ergab sich irgend ein Vorteil bei der Behandlung des Stahls durch rasch durchgeführtes Elektroplattieren mit Zink.

Im Gegensatz zum Heißtauchverfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorzug auf, dass der Zinkbelag, wenn gewünscht, nur auf eine Seite des ketallblechs oder eines Gegenstandes aufgebracht werden jfcann, wodurch das Verfahren wirtschaftlicher wird, wenn nur eine einzige Seite einen Schutz benötigt.

Das Aufdampfen der Zinkschicht z.B, auf einen üupfer-

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Kupfergrund usw. kann in jeder befriedigenden Weise durchgeführt •werden, z.B. in einer herkömmlichen Vakuummetallisierungseinrichtung. Der Zinkdampf wird vorzugsweise in einer gesonderten Kammer erzeugt und als Strömung gegen das vorbeiwandernde Stahlband oder dergleichen im Hauptevakuierungsbezirk gerichtet, ζ.B₃ unter Drücken von 20 bis 30 Mikron bis zu einem Mikron oder weniger. Die Stärke der Dampf strömung und die Einwirkungszeit, d.h«, die Geschwindigkeit des Stahlbandes werden entsprechend der gewünschten Dicke des Zinkbelags auf einander abgestimmt. Die mit Kupfer überzogene Stahlfläche braucht.keine erhöhte Temperatur aufzuweisen sowie keine Temperatur, bei der das niedergeschlagene Zink schmelzen würde. Wie bereits bemerkt, kann der Zinkbelag jede gewünschte Stärke aufweisen, obwohl die Erfindung besonders geeignet ist für Beläge mit einer Dicke im Bereich von 1/160.000mm bis 1/20 mm und vorzugsweise im Bereich von 1/400 bis 1/40 mm (« 0,0025 - 0,025 mm), flach den bisherigen Erfahrungen bietet ein Zinkbelag mit einer Stärke von ungefähr 0,025 && für den Kraftfahrzeugbau einen ausreichenden Schutz.

Die Erfindung kann bei zahlreichen Stahlsorten angewendet werden im besonderen für die beim Karosseriebau und dergleichen verwendeten Stahlsorten. Als Beispiele für diese und andere Stahlsorten werden angeführts ein mit Aluminium deoxydierter Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt, Flußstahl und mit Silizium, deoxydierter Stahl mir geringem Kohlenstoffgehalt. Bas ?erfahren ist auch bei verschiedenen besonderen Eisenlegierungen geeignet.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine schaubildliche vergrößert® Darstellung eines Teiles eines Stahlbleches, das auf beiden Seiten unfe@r Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrene

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mit einem Zinkbelag versehen ist.

Das Stahlblech 10, das aus einem kaltgewalzten Blech bestehen kann, wird zuerst durch Immersionsplattierung oder durch Elektroplattierung auf beiden Seiten mit einem ddnnen haftenden Kupferbelag 11, 11' versehen. Danach werden die Zinkbeläge 12, 12· durch Aufdampfen im Vakuum erzeugt. Der Kupferbelag kann z.B. eine Stärke von 1/80.000 mm bis 1/8.000 mm und der Zinkbelag eine Stärke von 0,0025 mm bis 0,05 nun aufweisen, stfenn gewünscht, kann einer der Zinkbeläge weggelassen werden, wobei der Zinkdampf nur gegen die eine Seite des Bleches gerichtet -wird, während dieses sich durch-die Vakuumkammer bewegt. Auf der genannten Seite kann der Kupferbelag gleichfalls weggelassen werden, obwohl bei Anwendung des Immersionsverfahrens das Beschichten beider Seiten vereinfacht.

Als besonderes Beispiel sei angeführt, dass ein Stahlblech nach dem beschriebenen Verfahren behandelt wurde, wobei die Stahlfläche direkt mit Belägen der verschiedenen angeführten Metalle versehen wurde, wonach im Vakuum Zink aufgedampft wurde. Der verwendete Stahl bestand allgemein aus einer Stahlsorte mit geringem Kohlenstoffgehalt, kaltgewalzt und mit einer Dicke von 0,75 mm; Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass das Verfahren ohne wesentliche Änderungen bei Stahlsorten allgemein anwendbar ist, ausgenommen guB. in dem Falle, in dem der Kupferbelag einfach durch Immersionsplattierung erzeugt wird. Im letztgenannten Falle kann die Immersionszeit und der Säuregehalt der Plattierungslösung eine Hegulierung erfordern, dar.it die besten Ergebnisse erzielt werden.

Vos des? Behandlung soll die mit dem Belag zu versehende

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Stahlfläche ordnungsgemäß gereinigt werden z.B. in einer Beine von Arbeitsgängen, die allgemein als Vorbereitung für die V'akuummetallisierung geeignet sind. Ein geeignetes Reinigungsverfahren ist in der amerikanischen Patentschrift Hr, 2 959 494 (G-.Ao Shepard) vom 8. üov. 1960 beschrieben, das sich vollauf zum Beinigen der ütahlflachen eignet, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Überzug versehen werden sollen anstelle des Aluminiumbelags, der in dieser-Patentschrift in erster Linie in Betracht gezogen ist. Die Beihefolge der Kassreinigung, der Elektroreinigung (kathodisch) und des Beizens mit Säure, die in dieser Patentschrift beschrieben ist, kann im allgemeinen fur die vorliegenden Zwecke ausreichend sein ohne die beschriebene alkalinische Schlusswasserung. Das heißt, in diesem Falle wird der gebizte Streifen oder das Blech abgespült und dann sofort durch den Immersionsplattierungs- oder den Elektroplattierungsbehälter zum. Niederschlagen des ersten ketallbelags geleitet. Mach dieser Behandlung werden die !'lachen mit Wasser abgespült und getrocknet, wonach sofort mit dem Aufdampfen des Zinks begonnen werden kann_o

Nachstehend werden noch weitere Beispiele für das Verfahren nach der Erfindung gegeben. Es wurden Immersionsplattierungen mit Kupfer in der Weise hergestellt, dass die zu beschichtenden Flächen der Einwirkung einer wässerigen Lösung eines geeigneten Kupfersalzes, z.B. Kupfersulfat, in einer Konzentration von 7,5 G-ramm/Liter mit einem pH-Wert von ungefähr 2,0 ausgesetzt wurden, kit der gewählten Stahlsorte wurde bei einer 2 Bekunden dauernden Immersion ein ausreichender Kupferbelag mit " eintr Dicke von ungefähr I/8O0OOO mm erzeugt, und es wurden noch

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bessere Ergebnisse in einigen Fällen mit Belägen bis zu einer Stärke von 3/100,000 mm erzielt, wenn der Stahl in der Lösung bis zu 4 Sekunden lang belassen wurde. Wesentlich kürzere Immersionszeiten ergaben Kupferbeläge mit einer Dicke von wahrscheinlich mehreren Molekülen, wobei durchaus verwertbare .Ergebnisse in bezug auf die Haftung des später aufgedampften Zinkbelags erzielt würden.

Ebenso wurden Kupferbeläge nach dem herkömmlichen Elektroplattierungsverfahren hergestellt unter Verwendung von Heinkupferanöden .und einer wässerigen Lösung mit der folgenden Zusammensetzung: Kupferzyanid 22,44 g/Liter

Natriumzyanid 33,66 g/Liter liatriumkarbonat 15 »0 g/Liter

b«i Haumtemperatür. Die Plattierung wurde mit Gleichstrom bei einer Stromdichte von ungefähr 16 mA/qcm Stahlfläche durchgeführt, wobei befriedigende Kupferbeläge mit einer Dicke von 1/8GoOOO mm bis 1/800 mm bei Plattierungszeiten von 2 Sekunden bis 2 Minuten erhalten wurden. Bei noch kürzerer Dauer der Elektroplattierung wurden auch in diesem Falle etwas dünnere Beläge bis zu einer Dicke von mehreren MoleiLÜlen erhalten, riach dem herkömmlichen Elektroplattierungsverfahren ^surden kessingbeläge mit einer Zusammensetzung von ungefähr 80$ Kupfer und 2üfo Zink auf den Flächen des Stahlbleches erzeugt unter Verwendung von iliiessinganoden mit der angegebenen Zusammensetzung. Die verwendete Lösung hatte die folgende Zusammensetzung:

Kupferzyanid 115 »2 S

Zinkzyanid 35»37 S

lüatriuiazyanid 212,25 g

iiatriumkarbonat 113,2 g Wasser 3»8 Liter «

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Bei einem Plattierungsstroitt mit einer Dichte von 5,3 mÄ/qcni Stahlfläche wurden gut haftende Messingüberzüge mit einer Dicke von 1/80.000 mm bis 1/400 mm bei einer Plattierungszeit von 5 Sekunden bis zu 10 Minuten erhalten.

Auf weiteren Stahlmustern wurden unter Verwendung der herkömmlichen Plattierungslösungen Beläge aus Silber und Gold erzeugt. Bei Gold enthielt die Losung 113,2 g/Liter Pottasche-Goldzyanid und bei der Plattierung mit Silber enthielt die Lösung 4 g/Liter Silberzyanid. Bei Stromdichten von ungefähr 21 mA/qcm Stahlfläche wurden hochwirksame Beläge aus Gold und Silber mit einer Dicke zwischen 1/160.000 mm und 1/400 mm erhalten. In diesen Fällen wurden einige außerordentlich dünne Beläge erzeugt, die zu befriedigenden Ergebnissen führten besonders bei Verwendung von Gold, dessen Belag vermutlich nicht mehr als einige wenige Moleküle stark war, wobei die Plattierung außerordentlich rasch durchgeführt wurde, auf der das aufgedampfte Zink gut haftete.

Abschnitte von Stahlstreifen wurden nach den oben beschriebenen Verfahren plattiert, abgespült und getrocknet, wonach auf diese Abschnitte unter Vakuum z.B. unter einem Druck von nicht mehr als 20 bis 30 Mikron Zink aufgedampft wurde. Wie sich gezeigt hat, konnten die Bedingungen für die Herstellung des Zinkbelags nach den verschiedenen Vorplattierungen die gleichen sein, wobei in dieser Verfahrensstufe in der Hauptsache die Intensität und die Dauer des Aufdampfens zu regulieren war, um Zinkbeläge in verschiedenen Stärken zu erhalten. Es wurden daher durchaus befriedigende ürgebnisse in der Weise erzielt, dass die vorbeschichtete Stahlfläche der Einwirkung einer bei ungefähr 75O⁰O verdampften Zinkdampfströmung ausgesetzt wurde, wobei die Zu-

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^κ. Zuführung in einer ^enge von ungefähr 31,8 g bis 54,5 g Zink pro Mnute erfolgte. Der tatsächliche Wiederschlag des Zinks auf die Fläche des Bleches" oder Streifens betrug 12,2 bis 127 kg/m² pro Minute, wobei Zinkbeläge mit einer Dicke von 0,0025 mm bis O.,O25 nim bei Behandlungszeiten von 1,5 bis 8 Sekunden erzeugt wurden.

Innerhalb der oben als Beispiel angegebenen (irönzen wurden bei allen Stahlstreifen mit einer durch lmmersionsplattierung oder durch Elektropiattierung erzeugten Erstbeschichtung aus Kupfer, Messing, Silber und Gold und bei nachfolgender Aufdampfung von Zink in den oben angeführten Dickenbereichen ausgezeichnet haftende Zinkbeläge erhalten. Die Haftung wurde durch mehrmaliges Hin- und Herbiegen der Streifen überprüft, ohne dass sich ein Teil des Zinkbelags von der Unterlage löste. Iiu Gegensatz hierzu wurden bei direktem Aufdampfen des Zinks in der oben beschriebenen Weise Zinkbeläge erzeugt, die in den Biegezonen selbst bei nur einigen wenigen Umbiegungen abzublättern oder sich abzuschälen begannen. Eine weitere geeignete Prüfung der Haftung von im Vakuum aufgedampften Zinkbelägen ist in der obengenannten amerikanischen Patentschrift 2 959 494- (Spalte 5, Zeilen 13 uff.) beschrieben, bei welchem Verfahren auf den Belag ein Lack aufgetragen wird. Hiernach wird eine Kugel in das Stahlblech gestoßen, während dieses über die Kugel bis zum Punkt des Reißens hinweggezogen wird. Wird ein druckempfindliches Klebeband auf den abgezogenen Bezirk aufgelegt und danach ent- . fernt. Hat das Klebeband einige Stücke des Zinkbelags mitgenommen, so ist die Haftung allgemein unzulänglich. Diese Prüfung, die das gute Haften der verschiedenen Beispiele nach der Erfindung bewiesen hat, ist wichtig für den Nachweis der Fähigkeit des

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beschichteten Produktes, den Beanspruchungen bei der Formung zu widerstehen.

Bei allen Beispielen zeigte das neue Stahlprodukt mit dem aufgedampften Zinkbelag eine gute Haftfähigkeit des Belags, und der .aufbau des' Btahlproduktes bestand im wesentlichen aus der Stahlunterlage mit der Irstbeschichtung aus dem gewählten . Metall und aus der Schutzschicht des aufgedampften:äinks.

Patentansprüche

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Claims (11)

■Ab- 1621 31 S Patentansprüche

1) Verfahren zum Erzeugen eines Zinkbelags auf Stahl durch Aufdampfen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stahlfläche mit einem haftenden Belag aus Gold, Silber, Kupfer oder luessing versehen wird, und dass danach auf der belegten Stahlfläche ein Belag aus Zink aufgedampft wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte haftende toetallbelag der StanIflache eine Dicke von mindestens 1/160 Mikron aufweist, und dass der Zinkbelag eine Dicke von mindestens ungefähr 1/160 Mikron aufweist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte haftende Metallbelag aus Kupfer oder kessing besteht und auf der genannten Stahlfläche bis zu einer Dicke von nicht mehr als ungefähr 1/400 mm erzeugt wird, und dass der genannte Zinkbelag bis zu einer.Dicke von mindestens ungefähr 1/400 mm aufgetragen wird.

4) , Verfahren nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte haftende ketallbelag auf der genannten Stahlfläche ionisch in der Weise niedergeschlagen wird, dass die Stahlfläche der Einwirkung einer wässerigen Lösung ausgesetzt wird, während in der Lösung Ionen des gewählten metalls enthalten sind, und dass die genannten Ionen mit der

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Fläche in Kontakt gebracht werden«

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der genannten Stahlfläche ein Kupferbelag ionisch in der tfeise niedergeschlagen wird, dass die Stahlfläche der Einwirkung einer Kupfersalzlösung ausgesetzt wird, wobei auf der Fläche Kupfer aus der Lösung durch ehemische Verdrängung des Kupfers durch Eisen abgesetzt wird,

6) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der genannten Stahlfläche ein Belag aus Kupfer oder Messing ionisch niedergeschlagen wird durch Elektroplattieren des Kupfers oder des Messings auf der Stahlfläche durch die Lösung, deren Einwirkung die Fläche ausgesetzt ist»

7) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch ionisches Niederschlagen ein Kupferbelag bis zu einer Dicke im Bereich von 1/160 Mikron bis 1/400 mm erzeugt wird.

8) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch ionisches Niederschlagen ein Ikiessingbelag bis zu einer Dicke im Bereich von 1/80 Mikron bis 1/400 mm erzeugt wird.

9) Stahlgegexistand mit einem Zinkbelag, der nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist, geKennzeichnet durch eine iitahlbasia mit einem haftenden Belag aus Gold, Silber, Kupier oder Messing mit einer Dicke im Bereich von unge- '■' fähr 1/160 fiiikron bis ungefähr 1/400 mm, und durch einen äußeren

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Zinkbelag mit einer Dicke von mindestens ungefähr 1/160 Mikron_T wobei die Moleküle des Zinks, die am genannten haftenden metallbelag gelegen sind, in diesen wenigstens zum i'eil eindringen.

10) Gegenstand nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der haftende Metallbelag aus^ Kupfer oder Messing besteht und bei Kupfer eine- Dicke im Bereich von ungefähr 1/160 Mikton bis ungefähr 1/600 mm oder bei Messing eine Dicke im Bereich von ungefähr 1/80 Mikron bis ungefähr 1/400 mm aufweist.

11) Gegenstand nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte haftende Metallbelag'aus Kupfer oder kessing besteht und eine Dicke von nicht mehr als ungefähr 1/400 mm aufweist, und dass der genannte Zinkbelag eine Dicke von mindestens ungefähr 1/400 mm aufweist.

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