DE1621371A1

DE1621371A1 - Process for applying an aluminum coating to a metal surface

Info

Publication number: DE1621371A1
Application number: DE19671621371
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl-Ing Verhenne
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1966-12-21
Filing date: 1967-12-08
Publication date: 1971-05-06
Also published as: NL6716428A; LU54998A1; NO118466B; AT272031B; BE707619A; SE317854B; ES348461A1; CH472508A; GB1129395A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann, Dr. Ing. A. We ic km an νPatent attorneys Dipl.-Ing. R Weickmann, Dr. Ing. A. We ic km an ν

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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8 MÜNCHEN 27, DEN8 MUNICH 27, DEN

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22MDHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 48 3921/22

Firma Trefileries Leon Bekaert P.V.B.A., Zwevegem / BelgienTrefileries Leon Bekaert P.V.B.A., Zwevegem / Belgium

Verfahren zum Aufbringen einer Aluminiumbeschichtung auf eine MetalloberflächeMethod of applying an aluminum coating on a metal surface

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Aluminiumbeschichtung auf eine Metalloberfläche » The present invention relates to a method for Application of an aluminum coating to a metal surface »

Es ist an sich bekannt, Metalloberflächen mit Aluminium zu beschichten^ um einen Korrosionsschutz zu erzielen» Dabei wird auf der- Fläche einer solchen Aluminiumschutzbeschichtung eine wasserunempfindliche Schicht Aluminiumoxid gebildet; diese Schicht ist dann verantwortlich für die Korrosionsschutzeigenschaften der Beschichtung.It is known per se to cover metal surfaces with aluminum coat ^ in order to achieve corrosion protection »This is done on the surface of such an aluminum protective coating a water-insensitive layer of aluminum oxide is formed; this layer is then responsible for the anti-corrosion properties of the coating.

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Ein bekanntes Verfahren zum Aufbringen von Aluminiumbeschichtungen besteht darin, das zu beschichtende Metallgut durch ein Bad geschmolzenen Aluminiums zu führen, wodurch sich an der Metalloberfläche ein Aluminiumüberzug bildet. Zur Erzielung eines guten Korrosionsschutzes ist es selbstverständlich wesentlich, daß die Aluminiumbeschichtuag gut an der Metalloberfläche haftet.A well known method of applying aluminum coatings consists in passing the metal material to be coated through a bath of molten aluminum, whereby an aluminum coating forms on the metal surface. To achieve good corrosion protection it is Of course, it is essential that the aluminum coating adheres well to the metal surface.

Die Beschichtung von Stahlgegenständen bietet bei diesem Verfahren in der Praxis besondere Schwierigkeiten. Auf der Oberfläche der Aluminiumschmelze sammeln sich nämlich Unreinheiten; diese Unreinheiten legen sich an die Oberfläche des Stahlgegenstandes, wenn dieser in die Schmelze eingebracht wird. Sie verhindern eine gute Haftung zwischen der Aluminiumbeschichtung und dem Stahl. Um ein gutes Anhaften zu erzielen, müssen die Oberflächen der Stahlgegenstände daher von Verunreinigungen frei sein, wenn sie in die Schmelze eingetaucht werden.The coating of steel objects presents particular difficulties in practice with this method. On the Namely, impurities accumulate on the surface of the molten aluminum; these impurities settle on the surface of the steel object when it is introduced into the melt will. They prevent good adhesion between the aluminum coating and the steel. A good clinging To achieve this, the surfaces of the steel objects must therefore be free from contamination when they are in the melt be immersed.

Ein Verfahren zur Erzielung eines guten Anhaftens des Aluminiums an Stahl- und anderen Metalloberflächen besteht darin, daß man vor dem Aufbringen der Aluminiumbeschich.tung auf die Metallfläche ein geeignetes Flussmittel aufbringt.A method of getting the aluminum to adhere well on steel and other metal surfaces consists in that before applying the aluminum coating to the Metal surface applies a suitable flux.

Ein geeigneter Flussmittelüberzug auf dem zu beschichtenden Gut kann dadurch erreicht werden, daß man das Gut in eineA suitable flux coating on the to be coated Good can be achieved by turning the good into a

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wässrige Lösung oder Suspension eines Flussmittels eine bestimmte Zeit lang eintaucht oder aber daß man den Flußmittelüberzug in einem Elektrophoreseverfahren oder in einem elektrolytischen Verfahren aufbringt, um einen Niederschlag zu erzielen, aus dem das Wasser dann später verdampft wird.aqueous solution or suspension of a flux is immersed for a certain period of time or that the Flux coating in an electrophoresis process or in an electrolytic process applies to a To achieve precipitation, from which the water then later is evaporated.

Bei anderen Verfahren zum Aufbringen eines Flussmittels wird die zu behandelnde Metalloberfläche in eine Flussmittelschmelze eingetaucht oder das Flussmittel wird in Dampfform auf der Metalloberfläche ko-ndensiert. Mit diesen bekannten Verfahren ist es möglich, ausreichend gute Flussmittelüberzüge auf Metalloberflächen zu erzielen, vorausgesetzt natürlich, daß das Flussmittel geeignete Eigenschaften aufweist. In other methods of applying a flux, the metal surface to be treated is turned into a flux melt immersed or the flux is condensed in vapor form on the metal surface. With these well-known With this method, it is possible to achieve sufficiently good flux coatings on metal surfaces, provided of course, that the flux has suitable properties.

Bei der Wahl eines Flußmittelauftragverfahrens spielen gewisse Faktoren eine Rolle. Solche Faktoren sind z.B. die Beschaffenheit des Flussmittels, seine Löslichkeit, seine Eigenschaften (ease) beim Schmelzen oder Verdampfen, die gewünschte Geschwindigkeit des Verfahrens, usw.When choosing a flux application process, certain factors play a role Factors play a role. Such factors are e.g. the nature of the flux, its solubility, its Properties (ease) of melting or evaporation, the desired speed of the process, etc.

Im allgemeinen macht das Aufbringen von Flussmittel auf die zu beschichtenden Gegenstände keine besonderen Schwierigkeitenj es ist jedoch schwierig, eine geeignete chemische Flussmittelzusammensetzung für das Aluminisierungsverfahren zu finden, insbesondere dann, wenn Eisenmetalle mit einem Aluminiumbelag versehen werden sollen. Es sind bereits ver-In general, the application of flux to the objects to be coated presents no particular difficultiesj however, it is difficult to find a suitable chemical To find flux composition for the aluminizing process, especially when ferrous metals with a Aluminum covering should be provided. There are already

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schiedene Flussmittelzusammensetzungen zur Verwendung bei thermischen Aluminisierungsverfahren vorgeschlagen worden. Die gebräuchlichsten Flussmittelzusaramensetzungen enthalten mindestens eine der folgenden Komponenten: Ba,AlFg, XJUJV, KF, UaF, IiH₄F, KgZrFg, K₂TiFg und andere Alkalimetall- oder Erdalkalimetallchloride. Bei Verwendung solcher Flußmittelzusammensetzungen erhält man aber nicht immer befriedigende Ergebnisse, weil dabei im allgemeinen zwei wesentliche Nachteile auftreten:Various flux compositions have been proposed for use in thermal aluminizing processes. The most common flux compositions contain at least one of the following components: Ba, AlFg, XJUJV, KF, UaF, IiH ₄ F, KgZrFg, K ₂ TiFg and other alkali metal or alkaline earth metal chlorides. When using such flux compositions, however, one does not always get satisfactory results because there are generally two major disadvantages:

1. Viele der angeführten Komponenten sublimieren oder schmelzen in einem Metallbad so langsam, daß eine industrielle Verwendung unwirtschaftlich ist.1. Many of the listed components sublime or melt so slowly in a metal bath that industrial use is uneconomical.

2. Bei Verwendung von Flussmitteln, welche schneller sublimieren oder schmelzen ist die Aluminiumbeschichtung im allgemeinen von minderer Beschaffenheit; sie weist oft auch kleine Poren auf, welche die Korrosionsbeständigkeit verschlechtern.2. When using fluxes, which sublime or melt faster, the aluminum coating generally of inferior quality; it often also has small pores, which make it resistant to corrosion worsen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von Aluminiumbeschichtungen auf die Oberflächen von Metallgegenständen zu schaffen, ein Verfahren, welches sich insbesondere eignet zur Beschichtung von Gegenständen aus Eisenmetall z.B. Stahlgegenständen. The object of the present invention is now to provide an improved method for applying aluminum coatings to create on the surfaces of metal objects, a method which is particularly suitable for coating of objects made of ferrous metal e.g. steel objects.

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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß man zuerst die zu beschichtende Metallfläche mit einem Flußmittel, enthaltend mindestens ein Alkali- oder Erdalkaliferri- oder ferrofluorid, überzieht und dann die Aluminiumbeschichtung aufbringt. .To solve this problem, the invention proposes that you first the metal surface to be coated with a Flux containing at least one alkali or alkaline earth ferric or ferrofluoride is coated and then the aluminum coating brings up. .

Die Aluminiumbeschichtung geschieht zweckmäßig dadurch, daß man die mit dem Flußmittelüberzug versehene Metalloberfläche in ein Bad von geschmolzenem Aluminium eintaucht. Auch der Flußmittelüberzug kann durch Hindurchführen der zu behandelnden Metallfläche durch ein Bad von geschmolzenem Flußmittel erzeugt werden. In diesem letzteren Fall kann das Flußmittel auch in Form einer wässrigen Lösung oder Suspension, vorzugsweise bei einer Temperatur von-ca. 90 0 aufgetragen werden. Bei anderen möglichen Verfahren wird z.B. mit Elektrophorese, Elektrolyse und Verdampfung gearbeitet, nötigenfalls ist der Flußmittelüberzug zu trocknen, bevor die mit Flußmittel behandelte Oberfläche mit Aluminium beschichtet wird. Die Metalloberfläche ist vorzugsweise mit einem "Überzug versehen, der mindestens '2 g/m Flußmittel aufweist.The aluminum coating is expediently done in that the flux coated metal surface is immersed in a bath of molten aluminum. Also the Flux coating can be carried out by passing the to be treated Metal surface can be created by a bath of molten flux. In this latter case, the flux also in the form of an aqueous solution or suspension, preferably at a temperature of-approx. 90 0 can be applied. Other possible processes include electrophoresis, electrolysis and evaporation, if necessary Flux coating to dry before the flux treated Surface is coated with aluminum. The metal surface is preferably provided with a "coating, which has at least 2 g / m 2 flux.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sieh besonders zum Beschichten von Eisen- und insbesondere von Stahlgegenständen, wie z.B. von Gegenständen in Form von Draht.The method according to the invention is particularly suitable for coating iron and in particular steel objects, such as objects in the form of wire.

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Die Verwendung eines Flußmittels aus Alkali- oder Erdalkalif3rri- oder ferrofluoriden begünstigt die Vermeidung der "beiden oben angegebenen Fachteile, die dann auftreten, wenn die oben angeführten Flußmittel verwendet werden. Das erfindungsgemäß verwendete Flußmittel/besteht zweckmäßig aus einem Kaliumsalz; besonders bevorzugt als Flußmittel sind die Verbindungen: K^FeFg, K₂FeF. und K^Fe₃F₇. Versuche haben ergeben, daß alle diese Verbindungen ein gutes Flußmittel bilden und daß ein Flußmittel»enthaltend ein Gemisch aus diesen Salzen,besonders vorteilhaft ist. Wie schon erwähnt, können mehrere Verfahren zum Auftragen des Flußmittels auf das zu beschichtende Metall zur Anwendung kommen; einThe use of a flux made of alkali metal or alkaline earth metal or ferrofluorides favors the avoidance of the "two above-mentioned technical parts, which occur when the above-mentioned fluxes are used. The flux used according to the invention advantageously consists of a potassium salt; are particularly preferred as a flux the compounds: K 1 FeFg, K ₂ FeF. and K 1 Fe ₃ F _7. Experiments have shown that all these compounds form a good flux and that a flux containing a mixture of these salts is particularly advantageous , several methods of applying the flux to the metal to be coated can be used; a

Niederschlag von mindestens 2 g/m Flußmittel ist wünschenswert, um eine vollkommen geschlossene Aluminiumschicht auf dem Metall zu erzielen. Die maximale Konzentration des niedergeschlagenen Flußmittels ist "nicht näher bestimmt, obwohl die Eintauchdauer in das Aluminiumbad abhängt von der Menge an Flußmittel, welches an der Metalloberfläche niedergeschlagen worden ist.Precipitation of at least 2 g / m 2 of flux is desirable in order to create a completely closed aluminum layer to achieve the metal. The maximum concentration of the deposited flux is "not specified, although the Immersion time in the aluminum bath depends on the amount of flux that is deposited on the metal surface has been.

So benötigt man z.B. bei einem Niederschlag von 5 g/m Flußmittel auf der Metalloberfläche eine Eintauchdauer des Gegenstandes von acht Sekunden in ein Aluminiumbad bei 670°0, während ein Niederschlag von 15 g/m eine Eintauchdauer von zwölf Sekunden erfordert. Ferner ist im letzten Fall die Aluminiumbeschichtung schwerer.For example, if 5 g / m of flux is deposited on the metal surface, the object needs to be immersed for a period of time of eight seconds in an aluminum bath at 670 ° 0, while a precipitate of 15 g / m has an immersion time of requires twelve seconds. Furthermore, in the latter case, the aluminum coating is heavier.

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Die "bei Verwendung von Alkali- oder Erdalkali- ferri oder -ferrofluoriden als Flußmittel erzielten Aluminium!)eschichtungen haben ein silbrig-weißes Aussehen und sind glatt. Die Beschichtungen sind vollkommen geschlossen, und die Eigenschaften der Beschichtungen während der nachfolgenden Kalt "behandlung sind günstig.The "when using alkali metal or alkaline earth metal or -ferrofluorides as a flux achieved aluminum!) coatings have a silvery-white appearance and are smooth. The coatings are completely closed, and the properties of the coatings during the subsequent Cold "treatments are cheap.

Die nachstehenden Beispiele mögen die Erfindung erläutern: Ein Stahldraht mit einem Durchmesser von 3»5 mm wird verwendet; ei?wird zunächst einer "bekannten Vorbehandlung wie Entfetten und Abbeizen unterworfen, zwecks Säuberung seiner Oberfläche. .Nach dieser Behandlung wird der Draht gemäß einem der nachfolgenden Verfahren in das Flußmittel eingeführt:The following examples illustrate the invention: A steel wire with a diameter of 3 »5 mm is used; egg? is first a "known pretreatment like Subjected to degreasing and stripping in order to clean it Surface. After this treatment, the wire is inserted into the flux according to one of the following methods:

1. Das Flußmittel befindet sich in geschmolzenem Zustand; nach Durchführung des Drahtes durch das Flußmittelbad befindet sich an dem Draht eine relativ große Menge an Flußmittel (20 bis 30 g/m ). Danach wird der Draht in ein Aluminiumbad eingeführt, in das er ca. 20 Sekunden eingetaucht bleibt, wobei die Durchführgeschwindigkeit des Drahtes durch das Bad ca. 5 m/sec beträgt. Der Draht ist dann mit einer Aluminiumschicht von ca. 120 g/m versehen.1. The flux is in a molten state; after passing the wire through the flux bath there is a relatively large amount of flux (20 to 30 g / m) on the wire. After that, the wire is turned into a Aluminum bath is introduced, in which it remains immersed for about 20 seconds, whereby the speed of the Wire through the bath is about 5 m / sec. The wire is then provided with an aluminum layer of approx. 120 g / m 2.

2. Das Flußmittel befindet sich in einer wässrigen Lösung, welcher ca. 10 g/l HF zugegeben worden sind, um die Löslichkeit des Salzes zu erhöhen. Das Flußmittel wird2. The flux is in an aqueous solution, which approx. 10 g / l HF have been added in order to increase the solubility of the salt. The flux will

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auf einer Temperatur von ca. 90 C gehalten, um gute Ergebnisse zu erzielen. Wenn die Durchführgesehwindigkeit des Drahtes durch die Lösung ebenso groß ist wie bei dem ersten Verfahren, dann wird auf den Draht Flußmittel in einer Menge (Konzentration) von ca. 5 g/m niedergeschlagen. Die Eintauehdauer in dem Aluminiumbad kann dann auf acht Sekunden reduziert werden, um eine Aluminiums chi cht von 100 g/m zu erzielen.kept at a temperature of about 90 C to get good results to achieve. When the speed of threading the wire through the solution is as fast as the first Procedure, then flux is deposited on the wire in an amount (concentration) of approx. 5 g / m 2. The duration of thawing in the aluminum bath can then be eight Seconds to achieve an aluminum layer of 100 g / m 2.

- Patentansprüche -- patent claims -

BAD ORiG«NAL 109819/0191 BAD ORiG «NAL 109819/0191

Claims

_ 9 - '■ 1.ÖÜ1371 patent claims;

1. Method of applying an aluminum coating a metal surface, characterized in that one first the metal surface with a flux made of at least one alkali or alkaline earth ferri- or ferrofluoride and then applies the aluminum coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that one Applies the aluminum coating by touching the metal surface passes with the applied flux coating through a bath of molten aluminum.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that that the alkali ferri- or ferrofluoride a Potassium ferric or ferrofluoride is.

4. Method according to claim 3, characterized in that the flux is K ₅ FeF ₆ , KgFeF. or K ₃ Fe ₃ F? having..

5 »Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the flux is applied to the metal surface in the form of a flux melt.

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6. The method according spoke 5, characterized in that the flux is applied to the metal surface by passing it through a bath of molten flux leads through.

7. Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that that the flux is applied to the metal surface in the form of an aqueous flux solution or suspension will.

In that the aqueous flux solution or suspension to a temperature of about 90 ⁰ C has 8. The method according to claim 7, characterized.

9. Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that that the flux is applied to the metal surface by electrolysis, electrophoresis or by evaporation will.

10. The method according to any one of claims 1-9 »characterized in that that the metal surface is coated with at least 2 g / m 2 flux.

11. The method according to any one of claims I to 10, characterized in that that the metal surface is made of ferrous metal consists.

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12. The method according to claim '11, characterized in that the metal surface is made of steel.

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