DE2049337C3 - Verfahren zur Herstellung einer beschichteten eisenhaltigen Unterlage - Google Patents

Description

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- zeug) aufgebracht, dann ist eine glitzernde Oberkennzekhnet, daß die Geschwindigkeit der zwei- 40 fläche unerwünscht, da ihre Konturen in dem Emaii ten aufgebrachten Teilchen zwischen 150 und sichtbat sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann 300 m/min gewählt wird. derartig betrieben werden, daß dieses Problem gelöst

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch wird.

gekennzeichnet, daß die zweiten Teilchen in einer Aus der französischen Patentschrift 1 446 335 ist

Menge zwischen 0,1 und 0,2 g pro 0,09 m² auf 45 ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten jede Oberfläche der beschichteten Unterlage auf- eisenhaltigen Unterlage bekannt, bei dem auf eine getragen werden. feuerverzinkte eisenhaltige Unterlage Teilchen aus

verschiedenen Metallen oder Legierungen auf die gerade beschichtete Oberfläche aufgebracht werden 50 Der Lehre der französischen Patentschrift 1 446 335 liegt die Aufgabe zugrunde, das Gützern von ver-

zinktcm Stahl zu unterdrücken. Eine Verbesserung

der Punktschweißeigenschaften wird jedoch nicht erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt 55 es dagegen, die. Punktschweißeigenschaften eines überzogenen Produktes zu verbessern, ohne dessen Korrosionsfestigkeit zu beeinträchtigen, wobei es

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur auch möglich ist, das Glitzern zu verhindern.
Herstellung einer beschichteten eisenhaltigen Unter- Um das Ziel der Verbesserung der Schweißfcstig-

lage mit verbesserten Punktschweißeigenschaften, gc- 60 kcit zu erreichen, ist es erforderlich, Teilchen aus maß dem eine eisenhaltige Unterlage zwecks Bc- metallischem Eisen oder einer Eisenbasislegierung zu schichtung in ein Metallschmelzbad eingeführt wird, verwenden. Teilchen aus diesem Metall werden in worauf anschließend vor dem Erstarren des Metall- der französischen Patentschrift nicht vorgeschlagen. Schmelzüberzugs Metallteilchen mit einer maximalen Obwohl Eisen unbestreitbar unter den Metallen an Korngröße von 0,07 mm auf die Unterlage aufge- erster Stelle steht, werden ausdrücklich nur Leichtstäubt werden, so daß dieJTeilchen auf oder nahe der ^6s metalle und Leichtmetall-Legierungen oder aber SiIi-Oberfläche des Schmelzüberzugs während dessen Er- katc und Phosphate u. dgl. erwähnt. Der Grund hierstarrung zurückgehalten werden. für liegt auf der Hand. Es handelt sich ja hierbei um

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eine Veränderung des Aussehens eines verzinkten führt, der geschmolzenes Zink enthält. Wenn das Eisens, Die Vepinkung erfolgt, um dem Eisen Rost- Blech aus der Oberfläche des Zinks im Tank aufschutz zu verleihen. Es wäre daher absurd, nachträg- taucht, wird es mit abriebfesten Teilchen besprüht. Hch wieder Eisen auf die geschützte Oberfläche auf- Hinweise, daß die auf die Oberfläche des geschroolzubringen. Dies ist auch der Grund, warum der 5 zenen Zinks gesprühten Teilchen aus metallischem Fachmann nicht daran gedacht hat, Eisenteilchen Eisen oder Legierungen auf Eisenbasis bestehen' solaufzustäuben. len, finden sich in der USA.-Patentschrift 2 964419 Tatsächlich müssen iuch ganz bestimmte Maßnah- ni«-ht. Außerdem werden bei dem Verfahren dieser men ergriffen werden, um trotz der Aufbringung von Patentschrift wesentlich kleinere Teilchen verwendet. Eisenteilchen die Korrosionsfestigkeit der Oberfläche io Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die gewünschte Teilchen auf die beschichtete Unterlage mit einer sol-Vcrbesserung der Punktschweißeigenschaften zu er- chen Geschwindigkeit aufgebracht, daß sie die Unhalten. Hierbei kommt es darauf an, sicherzustellen, teriage mit nicht mehr als 150 m/min erreichen, da daß die aufgebrachten Teilchen auf oder nahe der bei höheren Geschwindigkeiten die Teilchen von der Oberfläche des L'berzugsmittels zurückgehalten wer- 15 beschichteten Unterlage zurückprallen können, so den, während letzteres erstarrt. Die Maßnahmen, die daß die Schweißfähigkeit verschlechtert wird. Vordieses sicherstellen, sind die Angabe einer ganz be- zugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so stimmten Höchstgeschwindigkeit für die Teilchen durchgeführt, daß die Menge der Teilchen, die pro beim Auf treffen auf den Überzug und in Verbindung 0,09 m- Oberfläche der beschichteten Unterlage aufdamit eine bestimmte Höchstgröße der Teilchen ao gebracht wird, zwischen 1 und 3 g liegt,
(nämlich 0,07 mm). Erst die Einhaltung dieser bei- Darüber hinaus kann eine zweite Menge dieser den Maßnahmen stellt sicher, daß die obenerwähn- Teilchen auf die beschichtete Unterlage aufgebracht ten Ziele erreicht werden, wobei es für die verbesser- werden, nachdem die erste Ivionge aufgebracht worten Schweißeigenschaften vur allem aur die getrof- den ist, bevor jedoch sich das geschmolzene überfene Materialwahl ankommt sowie auf die Zurück- 35 zugsmittel verfestigt hat. Die zweite Mec?,e ist kleiner haltung der Teilchen auf der Oberfläche, während es als die erste Menge und .vird auf die beschichtete für die Beibehaltung der Korrosionsfestigkeit vor al- Unterlage in einer solchen Weise aufgebracht, daß lern auf letzteres Merkmal ankommt. die Teilchen diese Unterlage mit einer größeren GeNichts davon läßt sich aus der französischen Pa- schwindigkeit als die ersten Teilchen erreichen. Dies tentschrift 1446 335 entnehmen. Es finden sich kei- 30 ist in Fällen zweckmäßig, in welchem die Unterlage .nerlei Angaben über die Geschwindigkeit, die einge- dick ist (beispielsweise eine Dicke von mehr als halten werden muß. Im Gegenteil zeigen die Ausfüh- 1,22 mm besitzt), um zu gewährleisten, daß das rungen von S. 1, rechte Spalte, erster Absatz, daß für Überzugsmittel nach der Aufbringung der ersten die Herstellung eines Produktes mit »brillant-matt- Teilchen nicht geschmolzen bleibt, da sonst glitsatiniertem« Aussehen es darauf ankommen muß, 35 zernde Stellen gebildet werden können Man nimmt daß die Teilchen nicht auf oder nahe der Oberfläche an, daß das pulverisierte metallische Eisen oder die des Überzugsmittels während der Erstarrung des letz- Legierung auf Eisenbasis Keime erzeugt, an welchen teren zurückgehalten werden dürfen. Denn für eine sich das Zink oder ein anderes Überzugsmittel verfesatinierte Oberfläche ist es wesentlich, daß die Teil- stigt.

chen untertauchen. 40 Die Teilchen können aus reinem Eisen, Flußstahl

Falls jedoch eine runzelige (»rugeux«) Oberfläche oder aus einer Legierung auf Eisenbasis bestehen,

gewünscht wird, müssen zwar die Teilchen ebenfalls beispielsweise aus einer Legierung mit 80 °/o Eisen

auf oder nahe der Oberfläche zurückgehalten wer- und 20 °/o Zink.

den, es ist jedoch offensichtlich, daß dann Teilchen Die Unterlage ist vorzugsweise ein Metallband, benötigt werden, die wesentlich größer als 0,07 mm 45 das kontinuierlich durch das Ead bewegt wird. Der sind. Überschuß an geschmolzenem überzugsmittel auf Um daher von der französischen Patentschrift dem Metallband kann in der Weise entfernt werden, 1 446 335 zu der Erfindung zu gelangen, wäre es für daß das letztere durch den Walzenspalt eines Waiden Fachmann notwendig zu erkennen, daß zenpaares geleitet wird. Wahlweise kann der über-

a) die Verbesserung der Punktschweißeigenschaf- 50 schuß an geschmolzenem überzugsmittel in das Bad ten durch Aufbringen eines Pulvers auf die zurückgeblascn werden, beispielsweise mittels eines Oberfläche des überzogenen Eisensubstrats er- gesteuerten Luftgebläses.

reicht werden könnte, obwohl keinerlei Andeu- Das Band kann aus einem niedrig legierten Stahl

tung in dieser Richtung aus der französichen bestehen, beispielsweise aus einem Stahl, der eine

Patentschrift entnommen werden kann, daß 55 kleine Menge Kupfer und Chrom enthält.

b) das Pulver für diesen Zweck aus metallischem Das geschmolzene überzugsmittel besteht vorzugs-Eisen oder einer Eisenbasislegierung bestehen weise aus Zink. In diesem Falle werden die Teilchen muß, daß auf das g· schmolzcne Zink aufgebracht, wenn die

c) es für diesen Zweck notwendig ist, Teilchen mit Temperatur des letzteren zwischen 440 und 450° C einer Größe von höchstens 0,07 mm zu verwen- 60 liegt.

den, und daß Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch

d) die Teilchen mit einer Geschwindigkeit von auf die Aufbringung eines übeizugsmittels aus AIuhöchstens 150 m/min auf die Oberfläche gerich- minium oder einer Aluminiumlegierung auf ein Flußtet werden müssen, obwohl hierüber die franzö- Stahlband anwendbar, beispielsweise zum Aufbringen sische Patentschrift keinerlei Aussagen macht. 65 eines Überzugsmittels aus einer Legierung aus Zink

Die USA.-Patentochrift 2 964 419 betrifft ein Ver- und Aluminium, aus einer Legierung aus Aluminium

fahren zur Herstellung rutschfester Oberflächen. und Magnesium oder einer Legierung aus Alumi-

Hierbci wird ein Eisenblech in einen Tank einge- nium und Silicium.

Die Anlage, die dazu verwendet wird, die Teilchen auf das beschichtete Band aufzubringen, sollte beweglich sein, damit man sich der Dicke des Bandes anpassen kann. Wird das Band vertikal in Aufwärtsrichtung aus dem Bad bewegt, dann sollte die Vorrichtung dazu in der Lage sein, in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung bewegt zu werden, um sich der wechselnden Stellung der Verfcstigungszohc des überzugsmittel anzupassen. Ein dünnes Band kühlt nämlich schneller ab als ein dickeres Band, so daß die Verfestigungszone des überzugsmittel daher im Falle eines dünnen Bandes näher am Bad ist als im Falle eines dickeren Bandes. Folglich muß die Vorrichtung mit zunehmend dünnerem Band immer näher an das Bad herangebracht werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Fcuetverzinkungsanlage, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen läßt;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verzinktes Stahlband..

In Fig. 1 wird eine Feuerverzinkungsanlage gezeigt, die aus einer Eingangszone 12 und einer Entnahmezone 13 besteht. In der Eingangszone 10 befindet sich eine Abspulvorrichtung 14. Dort kann das Stahlband 15 abgespult werden. Das Band 15 wird kontinuierlich durch die Oberflächenpräparierungszone 11 geführt und gelangt durch eine Vorrichtung 16, in welcher das Band 15 bei ungefähr 400° C zum Abrennen des Fettes gebrannt wird. Dann passiert das Band eine Vorrichtung 17, in welcher es in einer reduzierenden Atmosphäre auf ungefähr 700" C erhitzt wird.

Das Band 15 wandert dann über eine Walze 20 und gelangt in vertikaler Richtung in ein Bad 22, in welcher es durch die Walze 21, die sich in der Beschichtungszone 12 befindet, umgelenkt wird. Das Bad 22 enthält geschmolzenes Zink.

Nach dem Beschichten mit einer Schicht 23 (vgl. die F i g. 2) aus geschmolzenem Zink als Ergebnis der Einführung in das Bad 22 wandert das Band 15 in Aufwärts richtung durch den Walzenspalt eines Waiicnpaares 24. Durch dieses Walzenpaar wird ein Überschuß an geschmolzenem Zink entfernt. Dann gelangt das Band in die Pulveraufbringungsvorrichtung 25.

Die Pulveraufbringungsvorrichtung 25 besieht aus einem Paar Aufbringungseinheiten 26 am Boden sowie einem Paar Aufbringungseinheiten 27 am Oberteil, wobei "jedes Paar aus zwei Pulveraufbringungseinheiten besteht, die sich auf vertikal gegenüberliegenden Seiten des Bandes 15 befinden.

Die unteren und die oberen Aufbringungseinheiten 26 und 27 sind mit Zufuhrungsleitungen 30 und 31 versehen, durch welche Teilchen 32 aus metallischem Eisen oder eineT Legierung auf Eisenbasis (vgl. die F i g. 2) zugeführt werden. Der Schmelzpunkt dieser Teilchen liegt oberhalb 450° C, während ihre Größe nicht 0,07 mm übersteigt. Die Teilchen können in einem Luftstrom (oder in einem anderen Gasstrom) auf den Zinküberzug auf dem Band 15 gebracht werden. Die. Teilchen 32, die durch die unteren Aufbringiirgseinheiten 26 zugeführt werden, erreichen das beschichtete Band mit einer Geschwindigkeit zwischen 90 nnd 150 m/min, wobei die Menge der Teilchen 32, die von den unteren Aufbringungseinheiten 26 nro 0.09 m² an jeder Oberfläche des Bandes 15 aufgebracht wird, sich zwischen 1 und 3 g bewegt. Die Teilchen 32 werden auf die Schicht 23 des geschmolzenen Zinks aufgebracht, bevor sich das letztere verfestigt, so daß die Teilchen auf oder in der Nähe der Oberfläche 33 der Schicht 23 aus dem Zinkübcrzugsmittcl während der Verfestigung des letzteren festgehalten werden. Wie vorstehend erwähnt, verbessert die Verwendung der Teilchen :(2 aus den unteren Aufbringungscinheiten 26 merklich

ίο die Elektroden-Lebensdauer des Produktes, wobei eine malte und nicht glitzernde Oberfläche erzielt wird, es sei denn, daß es sich um ein dickes Stall I-baniJ handelt, d. h. um ein Stahlband mit einer Dicke von mehr als 1,22 mm.

Ist das Band 15 jedoch dick, dann sind die oberen Aufbringungseinheiten 27 mit einer zweiten Zuführung für die Teilchen 32 versehen, welche das geschmolzene Zink auf dem Band mit einer Geschwindigkeit zwischen 150 und 300 m/min erreichen. Die zweite Menge der auf jeder Oberfläche des Zinkübeirznpsmittcls vor der Verfestigung des letzteren aufgebrachten Teilchens schwankt zwischen 0,1 und 0,2 g pro 0,09 m².

Die geringe Geschwindigkeit der Luft aus den unteren Aufbring'<ngseinhciten 26 reicht im Falle eines dicken Bandes mit einem hohen Wärmcgehalt nicht aus, das Band auf einen Wert unterhalb der Zinkrekiistallisationstempcratur abzukühlen, so daß daher glitzernde Stellen nicht vollständig unterdrückt werden können. In diesem Falle erzeugt jedoch die Aufbringung der kleinen Menge an Teilchen 32 aus den oberen Aufbringungscinheiten eine hohe Luftgeschwindigkeit, welche die Bildung von glitzernden Stellen unterdrückt und eine matte Oberfläche erzeugt.

EHe Pulveraufbringungsvorrichtung 25 ist, wie aus den Pfeilen 34 hervorgeht, längs des Bandes 15 in Richtung auf das Bad 22 zu sowie von dem Bad weg beweglich, so daß diese Vorrichtung unterhalb der Verfestigungszone des Zinks in Stellung gebracht werden kann. Vorzugsweise wird die Vorrichtung an der Stelle in Stellung gebracht, an welcher die Temperatur des Zinks zwischen 440 und 450° C liegt. Ein Pulverüberschuß wird von der Pulveraufbringungsvoirichtung 25 mittels einer Pumpe 35 abgezogen., wobei der Puh'erüberschuß erneut verwendet wird.

Nachdem das Bad 15 die Pulveraufbringungsverrichtung 25 verlassen hat, wandert es über eine

Walze 36 und wird dann mittels einer Aufbringungsvorrichtung 37 in der Entnahmezone 13 aufgewikkelt. Die Schicht 23 aus Zink hat sich dabei verfestig):, bevor das Band 15 die obere Walze 36 erreicht hat.

Nach der Entnahme aus der Aufwickelvorrichtung 37 kann die Verschweißbarkeit des Bandes noch weiter verbessert werden, indem eine äußere Schicht 40 (vgl. die F i g. 2) aus metallischem Eisen aufgebracht wird. Während jedoch die Schicht 23 in das Band 15 unter Bildung einer Schicht 41 aus einer Eisen/ Zink-Legierung an der Grenzfläche diffundiert, diffundiert das Eisen der Schicht 4· nicht in die Schicht 23. Die Schicht 40 kann elektrolytisch aufgebracht wenden, vorzugsweise erfolgt die Aufbringung des Eisens jedoch durch Eintauchen, wodurch die Räume zwischen den Teilen 32 ausgefüllt werden. Die Aufbringung durch Eintauchen kamt beispielsweise in der Weise erfolgen, daß das Band während einer

Zeitspanne von 5 s in eine Lösung von Eisen(iil)-chlorid eingetaucht wird, die bei 40° C gehalten wird. Die Lösung kam einen pH-Wert von 2,2 besitzen und 56 g/l Eisen enthalten. Anschließend wird das Band gewaschen und getrocknet. Es wurde festgestellt, daß die Schicht 40 die Elektrodendauer des Bandes von 15 000 auf 17 000 schweißungen erhöht, wobei diese Schicht
der Tatsache, daß sie aus metallischem Eisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit 1

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. ι 2

   _t Das erfindungsgemftße Verfahren ist dadurch ge-

   Patentansnrüchö· kennzeichnet, daß als Metallteilchen solche aus me-

   %. FeiwH»«niii«ww. tallischem Eisen oder einer Legierung auf Eisenbasis

   verwendet werden und daß die Teilchen mit einer

   L Verfahren zw Herstellung einer beschichte- 5 Geschwindigkeit, die beim Auftreffen auf die be-, ton eisenhaltigen Unterlage mit verbesserten schichtete Unterlage 150 m/min nicht übersteigt, auf-Punktschweißeigenscbaften, gemäß dem eine geblasen werden.

   eisenhaltige Unterlage zwecks Beschichtung in Die Erfindung befaßt sich somit mit einem Verfahein Metallschmelzbad eingeführt wird, worauf ren zur Feuermetallisierung. In der vorliegenden Ananschließend vor dem Erstarren des Metall- iq meldung soll der Begriff »metallisches Eisen« ^isenschmelzüberzuges Metallteilchen mit einer maxi- verbindungen ausschließen.

   malen Korngröße von 0,07 mm auf die Unterlage überraschenderweise wurde gefunden, daß die

   aufgestäubt werden, so daß die Teilchen auf oder Verwendung von Teilchen aus metallischem Eisen nahe der Oberfläche des Scbmelzuberzuges wäh- oder aus einer Legierung auf Eisenbasis die Punktrend dessen Erstarrung zurückgehalten werden, 15 scliweißeigenschaften des Produktes verbessert, ohne dadurch gekennzeichnet, daß als Me- daß dabei die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert tallteilchen solche aus metallischem Eisen oder wird.

   einer Legierung auf Eisenbasis verwendet wer- Beispielsweise wurde gefunden, daß ein nach dem

   den und daß die Teilchen mit einer Geschwindig- erfindungsgemäßen Verfahren hergestell-.r fe·-*rverkeit, die beim Auftreffen auf die beschichtete Un- 20 zinkter Stahl bei der Verwendung von metallischem terlage 15Om/m5n, nicht übersteigt, aufgeblasen Eisen als Pulver eine Elektroden-Lebensdauer von werden. ungefähr 15 000 Punktschweißungen besitzt, und
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zwar im Vergleich zu einer Elektroden-Lebensdauer kennzeichnet, daß eine Geschwindigkeit der Teil- von 1500 Punktschweißungen im Falle eines ähnlichen von 90 bis 150 m/min angewendet wird. 35 chen feuerverzinkten Stahls, der nach einem üblichen
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Verfahren hergestellt worden ist. Eine noch größere gekennzeichnet, daß die Menge der Teilchen, die Lebensdauer wird darm erhalten, wenn nach dein pro 0,09 m² Oberfläche der beschichteten Unter- Verfestigen des Überzugsmittels eine äußere Schicht lage aufgebracht wird, zwischen 1 und 3 g liegt. aus metallischem Eisen auf der Überzugsschicht auf-
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden 30 gebracht wird, die nicht in das Überzugsmittel eindif-Ansprüche, dadutch gekennzeichnet, daß nach fundiert.

   Aufbringen der Teilchen, jedoch vor der Erstar- Das übliche Verfahren der Feuerverzinkung er-

   rung des Metal'schmelzüberzuges ein zweites Mal ztügt darüber hinaus ein Produkt mit einer glitzern-

   Teilchen auf die beschichtete Ur. erläge aufge- den Oberfläche, die auch noch nach dem Beschich-

   bracht werden, wobei die zweite Menge kleiner 35 ten sichtbar ist. Wird beispielsweise ein relativ dün-

   ist als die erste und wobei die Auftreffgeschwin- nes Ofenemail als dekoratives Finish auf ein verzink-

   digkeit größer ist als die der zuerst aufgebrachten tes Stahlprodukt (beispielsweise einen Kühlschrank,

   Teilchen. eine Waschmaschine, ein Gestell oder ein Motorfahr-